JPH09312176A

JPH09312176A - 接続部材および該接続部材を用いた電極の接続構造並びに接続方法

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Publication number: JPH09312176A
Application number: JP8127981A
Authority: JP
Inventors: Isao Tsukagoshi; 功塚越; Yukihisa Hirozawa; 幸寿廣澤; Koji Kobayashi; 宏治小林; Tomohisa Ota; 共久太田; Hiroshi Matsuoka; 寛松岡; Itsuo Watanabe; 伊津夫渡辺; Kenzo Takemura; 賢三竹村; Naoyuki Shiozawa; 直行塩沢; Osamu Watanabe; 治渡辺; Kazuyoshi Kojima; 和良小島
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd
Current assignee: Resonac Corp
Priority date: 1996-05-23
Filing date: 1996-05-23
Publication date: 1997-12-02
Anticipated expiration: 2016-05-23
Also published as: JP4032439B2

Abstract

(57)【要約】【課題】長時間接続信頼性に優れ、導電粒子と電極との
正確な位置合わせが不要な作業性に優れた、高分解能の
接続部材およびをこれを用いた電極の接続構造を得るこ
と。【解決手段】導電材料とバインダとよりなる加圧方向に
導電性を有する接着層の少なくとも片面に絶縁性の接着
層が形成されてなる多層接続部材であって、バインダ成
分の接続時の溶融粘度が絶縁性接着層に比べ同等以下と
したことを特徴とする半導体チップ用の接続部材および
接続構造。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体チップ等の
電子部品と回路板を接着固定すると共に、両者の電極同
士を電気的に接続する接続部材、およびこれを用いた電
極の接続構造並びに接続方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子部品の小型薄型化に伴い、こ
れらに用いる回路は高密度、高精細化している。このよ
うな電子部品と微細電極の接続は、従来のはんだやゴム
コネクタ等では対応が困難であることから、最近では分
解能に優れた異方導電性の接着剤や膜状物（以下接続部
材）が多用されている。この接続部材は、導電粒子等の
導電材料を所定量含有した接着剤からなるもので、この
接続部材を電子部品と電極や回路との間に設け、加圧ま
たは加熱加圧手段を構じることによって、両者の電極同
士が電気的に接続されると共に、電極に隣接して形成さ
れている電極同士には絶縁性を付与して、電子部品と回
路とが接着固定されるものである。上記接続部材を高分
解能化するための基本的な考えは、導電粒子の粒径を隣
接電極間の絶縁部分よりも小さくすることで隣接電極間
における絶縁性を確保し、併せて導電粒子の含有量をこ
の粒子同士が接触しない程度とし、かつ電極上に確実に
存在させることにより、接続部分における導電性を得る
ことである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の方法は、導
電粒子の粒径を小さくすると、粒子表面積の著しい増加
により粒子が２次凝集を起こして連結し、隣接電極間の
絶縁性が保持できなくなる。また、導電粒子の含有量を
減少すると接続すべき電極上の導電粒子の数も減少する
ことから、接触点数が不足し接続電極間での導通が得ら
れなくなるため、長期接続信頼性を保ちながら接続部材
を高分解能化することは極めて困難であった。すなわ
ち、近年の著しい高分解能化すなわち電極面積や隣接電
極間（スペース）の微細化により、電極上の導電粒子が
接続時の加圧または加熱加圧により、接着剤と共に隣接
電極間に流出し、接続部材の高分解能化の妨げとなって
いた。このとき、接着剤の流出を抑制するために、接着
剤を高粘度とすると電極と導電粒子の接触が不十分とな
り、相対峙する電極の接続が不可能となる。一方、接着
剤を低粘度とすると、導電粒子の流出に加えてスペース
部に気泡を含みやすく接続信頼性、特に耐湿性が低下し
てしまう欠点がある。

【０００４】このようなことから、導電粒子含有層と絶
縁性接着層を分離した多層構成の接続部材とし、導電粒
子含有層の接続時における粘度を絶縁性接着層よりも相
対的に高粘度もしくは高凝集力することで、導電粒子を
流動し難くして電極上に導電粒子を保持する試みも、例
えば特開昭６１−１９５１７９号公報、特開平４−３６
６６３０号公報等にみられる。しかしながらこれらは接
続時に導電粒子含有層が絶縁性接着層に比べ高粘度であ
るため、電極と導電粒子の接触が不十分となるために、
接続抵抗値が高いことから接続信頼性が不満足である。
また、接続抵抗値を低下するために導電粒子含有層から
導電粒子をあらかじめ露出させ、電極との接触を得やす
い構成とした場合、導電粒子の粒子径を大きくする必要
があり高分解能化に対応できない。なお、このような微
細電極や回路の接続を可能とし、かつ接続信頼性に優れ
た接続部材として、両方向の必要部に導電粒子の密集領
域を有する接続部材の提案もある。これによれば、半導
体チップのようなドット状の微細電極の接続が可能とな
るものの、導電粒子の密集領域とドット状電極との正確
な位置合わせが必要で、作業性に劣る欠点がある。

【０００５】本発明は、上記欠点に鑑みなされたもの
で、導電粒子が接続時に電極上から流出し難いので電極
上に保持可能であり、かつ電極と導電粒子の接触が得や
すく、また接続部に気泡を含み難いことから、長時間接
続信頼性に優れ、導電粒子と電極との正確な位置合わせ
が不要なことから作業性に優れた、半導体チップ類の接
続に有用な高分解能の接続部材に関する。すなわち、我
々の検討（後述実施例の項に詳述）によれば、接続後の
電極上の導電粒子の保持性について、多層の接続部材の
構成と、電極接続面の長径と短径の比（Ｌ／Ｄ）とに極
めて特徴的な事実の存在することが分かり本発明に至っ
た。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の第１は、導電材
料とバインダとよりなる加圧方向に導電性を有する接着
層の少なくとも片面に絶縁性の接着層が形成されてなる
多層接続部材であって、バインダ成分の接続時の溶融粘
度が、絶縁性接着層に比べ同等以下であることを特徴と
する半導体チップ類の接続部材に関する。また本発明の
第２は相対峙する電極列間の少なくとも一方が突出した
電極列間の接続構造であって、前記導電材料が相対峙す
る電極間に存在し、かつ絶縁性接着層が突出電極の少な
くとも基板側の周囲を覆ってなることを特徴とする電極
の構造に関する。また本発明の第３は、少なくとも一方
が突出した電極を有する相対峙する電極列間に、前記接
続部材の絶縁性接着層が突出した電極側となるように配
置し、バインダ成分と絶縁性の接着層との接続時の溶融
粘度が絶縁性の接着層に比べて、相対的にバインダ成分
が低い条件で加熱加圧することを特徴とする電極の接続
方法に関する。さらに本発明の第４は、絶縁性接着層が
突出した電極側となるように配置し加熱加圧してなる接
続方法において、加熱加圧工程を２段階以上に分割し、
その間に接続電極の通電検査工程および／またはリペア
工程とを必要に応じて行うことを特徴とするの電極の接
続方法に関する。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明を図面を参照しながら説明
する。図１は、本発明の一実施例を説明する接続部材の
断面模式図である。本発明の接続部材は、導電材料とバ
インダとよりなる加圧方向に導電性を有する導電性接着
層１の少なくとも片面に絶縁性接着層２が形成されてな
る多層接続部材である。図２のように絶縁性接着層２
は、導電性接着層１の両面に形成しても良い。図１〜２
において、図示していないが絶縁性接着層２を、さらに
多層構成として接着性等の機能を付加しても良い。これ
らの表面には不要な粘着性やごみ等の付着防止のため
に、図１のように剥離可能なセパレータ５が必要に応じ
て存在出来る。セパレータ５は、図示していないが表裏
にも形成可能である。図１の場合、セパレータ５が絶縁
性接着層２に接してなるので、例えば片側の基板が平面
電極の場合の仮貼り付けに際して、凹凸の少ない平面電
極側にセパレータ５の存在しない導電性接着層１を形成
出来るので、接続が行いやすので作業性が良く好都合で
ある。これらの場合、連続テープ状であると接続作業工
程の連続自動化が図れるので好ましい。

【０００８】図３は、加圧方向に導電性を有する導電性
接着層１を説明する断面模式図である。導電性接着層１
は、導電材料３を含有したバインダ４よりなる。ここに
導電材料４としては、図３（ａ）〜（ｇ）のようなもの
が適用可能である。これらのうち導電材料３は、図３
（ｃ）〜（ｅ）のようにバインダ５の厚み方向に単層で
存在できる粒径、すなわちバインダ５の厚みとほぼ同等
の粒径とすることが、接続時に導電材料３が流動しにく
いために電極上に導電材料３が保持しやすく好ましい。
導電材料３がバインダ４の厚みとほぼ同等の場合、簡単
な接触により電極と導電可能となり導電性が得やすい。
バインダ４に対する導電材料３の割合は、０．１〜２０
体積％程度、より好ましくは１〜１５体積％が、異方導
電性が得やすく好ましい。また厚み方向の導電性を得や
すくして高分解能とするために、バインダ５の厚さは膜
形成の可能な範囲で薄い方が好ましく、２０μｍ以下よ
り好ましくは１０μｍ以下である。導電材料３として
は、例えば図３の（ａ）〜（ｅ）の例示のように導電粒
子で形成することが、製造が比較的容易に入手しやすい
ことから好ましい。また、導電材料３は、図３（ｆ）の
ようにバインダ５に貫通口を設けてめっき等で導電体を
形成したり、図３（ｇ）のようにワイヤ等の導電繊維状
としても良い。

【０００９】導電粒子としては、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｎ
ｉ、Ｃｕ、Ｗ、Ｓｂ、Ｓｎ、はんだ等の金属粒子やカー
ボン等があり、またこれら導電粒子を核材とするか、あ
るいは非導電性のガラス、セラミックス、プラスチック
等の高分子等からなる核材に前記したような材質からな
る導電層を被覆形成したもので良い。さらに導電材料６
を絶縁層で被覆してなる絶縁被覆粒子や、導電粒子とガ
ラス、セラミックス、プラスチック等の絶縁粒子の併用
等も分解能が向上するので適用可能である。微小な電極
上に１個以上好ましくはなるべく多くの粒子数を確保す
るには、１５μｍ以下の小粒径粒子が好適であり、より
好ましくは７μｍ以下１μｍ以上である。１μｍ以下で
は絶縁性接着層を突き破って電極と接触し難い。また、
導電材料３は、均一粒子径であると電極間からの流出が
少ないので好ましい。これら導電粒子の中では、プラス
チック等の高分子核材に導電層を形成したものや、はん
だ等の熱溶融金属が、加熱加圧もしくは加圧により変形
性を有し、接続時に回路との接触面積が増加し、信頼性
が向上するので好ましい。特に高分子類を核とした場
合、はんだのように融点を示さないので軟化の状態を接
続温度で広く制御でき、電極の厚みや平坦性のばらつき
に対応し易いので特に好ましい。また、例えばＮｉやＷ
等の硬質金属粒子や、表面に多数の突起を有する粒子の
場合、導電粒子が電極や配線パターンに突き刺さるの
で、酸化膜や汚染層の存在する場合にも低い接続抵抗が
得られ、信頼性が向上するので好ましい。

【００１０】バインダ４と絶縁性接着層２は、熱可塑性
材料や、熱や光により硬化性を示す材料が広く適用でき
る。これらは接着性の大きいことが好ましい。これらの
なかでは、接続後の耐熱性や耐湿性に優れることから、
硬化性材料の適用が好ましい。なかでもエポキシ系接着
剤は、短時間硬化が可能で接続作業性が良く、分子構造
上接着性に優れるので特に好ましい。エポキシ系接着剤
は、例えば高分子量のエポキシ、固形エポキシと液状エ
ポキシ、ウレタンやポリエステル、アクリルゴム、ＮＢ
Ｒ、シリコーン、ナイロン等で変性したエポキシを主成
分とし、硬化剤や触媒、カップリング剤、充填剤等を添
加してなるものが一般的である。本発明のバインダ成分
４と絶縁性接着層２とは、各成分中に共通材料を１％以
上好ましくは５％以上含有すると、両層の界面接着力が
向上するので好適である。共通材料としては、主材料や
硬化剤等がより効果的である。

【００１１】本発明においては、バインダ成分の接続時
の溶融粘度が、絶縁性接着層に比べ同等以下であること
を特徴とする。この点について、図４〜５を用いて説明
する。図４は、バインダ成分４と絶縁性接着層２との加
熱時の溶融粘度を示す模式説明図である。本願は、接続
時の温度下でバインダ成分４（Ａ）が絶縁性接着層２
（Ｂ）に比べ相対的に同等以下であり、好ましくはこの
時の（Ａ）と（Ｂ）の粘度の差を０．１〜１０００ポイ
ズ程度とし、より好ましくは１〜２００ポイズとするこ
とが特徴である。粘度の差が大き過ぎると電極と粒子と
の接触が不十分になりやすい。後述する図５でも説明す
るが、接続時の接触と流動過程のバランスから電極上に
粒子を保持し、かつ電極と粒子との接触を有効に得るた
めに好ましい粘度範囲が存在する。同様な理由により、
接続時の溶融粘度は、バインダ成分が５００ポイズ以下
で行うことが好ましく、この時、絶縁性接着層が１００
０ポイズ以下であることがより好ましい。

【００１２】図５（ａ）に示す接触過程で、まず導電材
料３が相対的に溶融粘度が、同等以上の絶縁性接着層２
に埋め込まれあるいは一部が捕捉された状態で、導電材
料３の位置が保持される。次いで図５（ｂ）の流動過程
において、絶縁性の接着層の軟化により導電材料３が突
出電極１２と接触し、平面電極１３との間で導電可能と
なる。バインダ成分の接続時の溶融粘度が絶縁性接着層
に比べ、低粘度である好ましい実施態様の場合、絶縁性
接着層２は、導電材料３の保持が可能で隣接する突出電
極間のスペースを気泡の無い状態で接続できる。この場
合、絶縁性接着層２の軟化促進のために、接続部材の絶
縁性接着層が突出した電極側となるように配置し、絶縁
性接着層側に熱源を配し加熱加圧することがさらに好ま
しい。この時、加熱加圧工程を２段階以上に分割し、必
要に応じて通電検査工程および／またはリペア工程とを
含む電極の接続方法とすることも可能である。加熱加圧
工程を２段階以上に分解することで、接着剤の硬化反応
に伴う流動過程の粘度制御が可能になるので、気泡の無
い良好な接続が可能となる。加えて硬化型接着剤の問題
点であるリペア性の付与が可能となる。

【００１３】通電検査工程は、接続電極の保持が可能な
程度に、接続部材の凝集力を増加せしめ、あるいは電極
接続部を加圧しながら行うことができる。通電極検査
は、例えば両電極からリード線を取り出し接続抵抗の測
定や動作試験により可能である。この時、導電材料３と
電極との接触状態の外観検査も、併用もしくは独立して
行うことも出来る。リペア性とは、不要部の接着剤を除
去して溶剤等で清浄化し再接続することである。一般的
に硬化型接着剤は、硬化終了後に網状構造が発達し、熱
や溶剤等に不溶不融性となり、清浄化が極めて困難なた
め従来から問題視されていた。加熱加圧工程の第一段階
で、例えば導電材料３が突出電極１２と接触し、平面電
極１３との間で導通可能な状態で両電極の通電検査を行
う。この時、不良電極の接続部があれば、この状態でリ
ペアし再接続を行う。接着剤は、未硬化あるいは硬化反
応の不十分な状態なので、剥離し易く溶剤にも浸され易
くリペア作業が容易である。

【００１４】溶融粘度の測定法としては、バインダ成分
４と絶縁性接着層２とを相対的に比較できれば良く特に
規定しないが、同一の方法とすることが好ましく、例え
ば高温下の測定が可能な一般的な回転式粘度計を使用で
きる。この時、測定時に反応が進行し粘度の変化が生じ
る例えば熱硬化系配合の場合は、硬化剤を除去したモデ
ル配合での測定値を採用出来る。バインダ成分４と絶縁
性接着層２との接続時の溶融粘度に差を設ける方法とし
ては、材料の分子量や分子の絡み合いよる固有粘度の組
み合わせや、増粘材としての充填剤の選択、および硬化
系における反応速度の相違制御等が一般的である。本発
明の接続部材料の製法としては、例えば導電性接着層１
と、絶縁性接着層２をラミネートしたり、積層して順次
塗工する等の方法が採用できる。

【００１５】本発明の接続部材を用いた電極の接続構造
とその製法について、図６〜８により説明する。図６
は、チップ基板１１に形成された突出電極１２と、基板
１３の平面電極１４とが、本発明の接続部材を介して接
続された構造である。すなわち、相対峙する電極列間の
少なくとも一方が突出した電極列間の接続構造であって
相対峙する電極間１２−１４間に導電材料３が存在し、
かつ突出電極１２の周囲１５よりも導電材料の密度が高
い状態で存在し、相対峙する電極列間が接続される。ま
た、絶縁性接着層２が突出電極１２の少なくとも突出す
る電極の周囲１５を覆っている。ここに平面電極１４
は、基板１１面からの凹凸がないか、あっても数μｍ以
下とわずかな場合をいう。これらを例示すると、アディ
ティブ法や薄膜法で得られた電極類が代表的である。

【００１６】図７は、基板に形成された電極が突出電極
１２と１２’同士の場合である。すなわち、図２で示し
た両面に絶縁性接着層２および２’を有する接続部材を
介して接続した構造である。絶縁性接着層２および２’
は、それぞれ突出電極１２と１２’の突出する電極の周
囲を覆っており、また、チップ基板面１１および基板面
１３と接している。図８は、基板に形成された電極が突
出電極１２と凹状電極１６の場合である。この場合も凹
状電極１６を図６に示した平面電極１４に置き換えた形
で可能である。ここに凹状電極１６の例として、例えば
半導体チップ類の突出電極（バンプ）形成前のＡｌパッ
ド等があり、不要部は絶縁層１８で被覆される。絶縁層
１８はシリカ、窒化ケイ素、ポリイミド等が使用され、
厚みは数μｍが一般的である。図８の場合、チップ類に
突出電極が形成不要であり、低コスト化が可能である。

【００１７】図６〜８においては、導電性接着層１と絶
縁性接着層２が境界を形成している場合を図示したが両
層は混合されても良く、また図９のように突出した電極
１２の頂部１７から基板１１側にかけて、導電材料３の
密度が傾斜的に薄くなる構成でも良い。図６〜８におい
て、チップ基板１１としては、シリコン、ガリウム−ヒ
素、ガリウム−リン、水晶、サファイア、ガ−ネット、
フェライト等の半導体類がある。基板１３としては、ポ
リイミドやポリエステル等のプラスチックフィルム、ガ
ラス繊維／エポキシ等の複合体、シリコン等の半導体、
ガラスやセラミックス等の無機質等を例示できる。突出
電極１２は、バンプ類の他に各種回路類や端子類も含む
ことができる。なお、図６〜８で示した各種電極類は、
それぞれ任意に組み合わせて適用できる。ここにチップ
基板１１の突出電極１２は、半導体チップの接続用電極
面の長径と短径の比（Ｌ／Ｄ）が２０以下であることが
好ましく、１〜１０であることがより好ましい。この理
由は、本発明の接続部材を用いた接続後の電極上の導電
粒子の保持性が、Ｌ／Ｄの上記範囲内で良好なことによ
る。

【００１８】接続後の電極上の導電粒子の保持性につい
て、多層の接続部材の構成と、電極接続面の長径と短径
の比（Ｌ／Ｄ）とに極めて特徴的な事実の存在する理由
については十分に明らかとなっていないが、接着剤の流
動する際の方向性と熱伝達性の影響と考えられる。本発
明の接続部材を用いた電極の接続方法は、接続部材の絶
縁性接着層２が突出した電極１２側となるように配置
し、バインダ成分と絶縁性の接着層との接続時の溶融粘
度が絶縁性の接着層に比べて、相対的にバインダ成分の
方が低い条件下で加熱加圧する。

【００１９】

【作用】本発明によれば、バインダ成分の接続時の溶融
粘度が絶縁性接着層に比べ、同等以下であるので、電極
の接続時に、導電性接着層１の導電材料３が相対的に溶
融粘度が同等以上の絶縁性接着層２に埋め込まれ、ある
いは一部が捕捉された状態で接触し、突出電極１２上に
導電材料３の位置が保持される。次いで、絶縁性の接着
層の軟化流動により、導電材料３が突出電極１２と接触
し導通可能となる。この時絶縁性接着層２は、バインダ
成分４に比べ粘度が高く、導電材料３の保持が可能であ
り、隣接する突出電極間のスペース部分を気泡の無い状
態で接続できる。本発明によれば、半導体チップ等の接
続用電極面の長径と短径の比（Ｌ／Ｄ）が小さな場合、
微小な突出電極１２上に多くの導電材料３が確実に保持
されるので接続信頼性が高く、また高価な導電材料を効
率良く適用できるので省資源的である。

【００２０】本発明によれば、突出電極１２上に導電材
料３が確実に保持され導通可能となるので、導通検査の
信頼性が向上する。接着剤は、未硬化あるいは硬化反応
の不十分な状態で導通検査可能なのでリペア作業が容易
である。絶縁性接着層２は、突出した電極１２側となる
ように配置するので、隣接電極間の絶縁性と分解能が向
上する。加えて、絶縁性接着層２の溶融粘度が高い構成
の場合に、接続圧力が加わらないので隣接電極間に導電
材料３が一層流入しにくい。導電性接着層１の導電材料
３は、全面に均一に分散されてなるので、導電粒子と電
極との正確な位置合わせが不要なことから作業性に優れ
る。接着層は、その目的に応じ、例えば電極基板の材質
に適合した接着性を示す組み合わせが可能なことから材
料の選択肢が拡大し、接続部の気泡減少等により、やは
り接続信頼性が向上する。また一方を溶剤に可溶性もし
くは膨潤性としたり、あるいは耐熱性に差を持たせるこ
とで、一方の基板面から優先的に剥離可能とし、再接続
するいわゆるリペア性を付与することも可能となる。あ
るいは電極基板の材質にに適合した任意の組み合わせと
することも可能であり、電極と導電粒子の接触が得やす
く、製法も簡単である。また、接着層を接続部の外には
み出させ封止材的作用により、補強や防湿効果を得るこ
ともできる。

【００２１】

【実施例】以下実施例でさらに詳細に説明するが、本発
明はこれに限定されない。実施例１（１）導電性接着層の作製フェノキシ樹脂（高分子量エポキシ樹脂）とマイクロカ
プセル型潜在性硬化剤を含有する液状エポキシ樹脂（エ
ポキシ当量１８５）の比率を３０／７０とし、酢酸エチ
ルの３０％溶液を得た。この溶液に、粒径４±０．２μ
ｍのポリスチレン系粒子にＮｉ／Ａｕの厚さ０．２／
０．０２μｍの金属被覆を形成した導電性粒子を８体積
％添加し、混合分散した。この分散液をセパレータ（シ
リコーン処理ポリエチレンテレフタレートフィルム、厚
み４０μｍ）にロールコータで塗布し、１１０℃で２０
分乾燥し、厚み５μｍの導電性接着層を得た。この接着
層の硬化剤を除去したモデル配合の粘度を、デジタル粘
度計ＨＶ−８（株式会社レスカ製）により測定した。１
５０℃における粘度は８０ポイズであった。

【００２２】（２）絶縁性接着層の形成と接続部材の作
製（１）の配合比を４０／６０とし導電性接着層から導電
性粒子を除去し、厚み１５μｍのシートを前記（１）と
同様に作製した。まず（１）の導電性接着層面と（２）
の接着層面とをゴムロール間で圧延しながらラミネート
した。以上で図１の２層構成の厚みが２０μｍの多層接
続部材を得た。前記と同様に測定した絶縁性接着層の１
５０℃における粘度は２８０ポイズであった。したがっ
て１５０℃における導電性接着層と絶縁性接着層との粘
度の差は、２００ポイズである。

【００２３】（３）接続評価用ＩＣチップ（シリコン基板、２×１２ｍｍ、高さ
０．５ｍｍ、長辺側２辺にバンプと呼ばれる５０μｍ
φ、高さ２０μｍの金電極が３００個形成）と、ガラス
１．１ｍｍ上に酸化インジウム厚み０．２μｍ（ＩＴ
Ｏ、表面抵抗２０Ω／□）の薄膜回路を有する平面電極
とを接続した。ガラス側のＩＴＯ電極を前記ＩＣチップ
のバンプ電極サイズに対応させ周辺に測定用のリ−ドを
引き出した。接続部材をＩＣチップの大きさよりも若干
大きい２．５×１４ｍｍに切断し、平面電極側に導電性
接着層がくるようにして仮接続した。基板が平滑である
ことに加え接続部材の有する粘着性により、貼り付けが
容易でこの後のセパレータ剥離も簡単であった。次にＩ
Ｃチップのバンプと、平面電極とを位置合わせし、１５
０℃、３０ｋｇｆ／ｍｍ2 、１５秒で加熱加圧し接続体
を得た。この時接続装置の熱源は絶縁性の接着層側に配
置し、平面電極側に導電性接着層を配置した。

【００２４】（４）評価この接続体の断面を研磨し顕微鏡で観察したところ、図
６相当の接続構造であった。隣接電極間のスペースは気
泡混入がなく粒子が球状であったが、電極上は粒子が圧
縮変形され上下電極と接触保持されていた。相対峙する
電極間を接続抵抗、隣接する電極間を絶縁抵抗として評
価したところ、接続抵抗は１Ω以下、絶縁抵抗は１０10
Ω以上であり、これらは８５℃、８５％ＲＨ１０００時
間処理後も変化が殆どなく良好な長期信頼性を示した。
本実施例における電極上（５０μｍφ＝１９６２．５μ
ｍ2 ）の接続に寄与している有効平均粒子数は、２０個
（最大２３個、最小１８個、以下同様に表示）であっ
た。接続に寄与している有効粒子とは、接続面をガラス
側から顕微鏡（×１００）で観察し、電極との接触によ
り光沢を有しているものとした。またＬ／Ｄは５０μｍ
φ（直径）のなので１．０である。本実施例では、バン
プ上の粒子は圧縮変形され上下電極と接触保持されてい
た。隣接バンプ間に気泡混入がなく、良好な長期信頼性
を示した。導電粒子は、相対峙する電極間距離のばらつ
きに応じて粒子の変形度が異なり、部分的にバンプに食
い込むものも見られ、全電極において良好な接続を得
た。

【００２５】比較例１実施例１と同様であるが、厚みが２０μｍの従来構成の
単層の導電性接着層を得た。実施例１と同様に評価した
ところ、電極上（５０μｍφ）の粒子数は最大１３個、
最小０個であり、電極上に有効粒子の無いものが見ら
れ、また実施例１に比べ最大と最小のばらつきが大きか
った。また、接続体の絶縁抵抗を測定したところショー
ト不良が発生した。接続時に導電粒子が電極上から流出
し、隣接電極間（スペース部）での絶縁性が保持できな
くなったと見られる。

【００２６】実施例２実施例１の導電性接着層の他の面に、さらに同様に絶縁
性接着層を形成し、図２の３層構成の多層接続部材を得
た。また、実施例１のガラス平面電極に代えて、ポリイ
ミドフィルム上に、高さ１８μｍの銅の回路を有する２
層ＦＰＣ回路板とした。実施例１と同様に接続し、図７
相当の接続体を得た。実施例１と同様に評価したところ
良好な接続特性を示した。電極上の有効粒子数は、突出
電極同士の接続なので粒子が流出しやすい構成にもかか
わらず、全電極において１０個以上の確保が可能であっ
た。

【００２６】実施例３〜５および比較例２〜３実施例１と同様であるが、絶縁性接着層のフェノキシ樹
脂と液状エポキシ樹脂の配合比を変えることで、両層の
１５０℃における粘度の差を変化させた。結果を前述実
施例１と共に表１に示す。各実施例では、電極上の有効
粒子数が多くばらつきも比較的少なく、実施例１と同様
に良好な接続特性を示した。比較例２では、粘度の差が
大きすぎるため絶縁性接着層から導電粒子が露出できず
に電極上に有効粒子が見られず、接続が不可能であっ
た。比較例３は、接続部材の構成を実施例１と逆にした
従来から知られている２層構成であるが、有効粒子数が
少なく電極上に有効粒子の無いものが見られ、また実施
例１に比べ最大と最小のばらつきが大きかった。

【００２７】

【表１】 ──────────────────────────────── バインダ粘度粘度の差電極上の有効粒子数（ポイズ）（ポイズ）（個／５０μｍφ） ──────────────────────────────── 実施例３２０００１３（１１〜１５）実施例４２００１１９（１７〜２２）実施例１８０２００２０（１８〜２３）実施例５８０１０００１６（１６〜２２）比較例２８０１００００なし比較例３２００ −１２０６（０〜１４） ────────────────────────────────

【００２８】比較例４〜５平行電極の接続として実施例２のＦＰＣ回路板同士を接
続（電極幅Ｄ＝５０μｍ、接続幅Ｌ＝１５００μｍ、Ｌ
／Ｄ＝３０）した。比較例４は、実施例１の接続部材に
よる接続であるが、５０μｍφに換算した電極上の有効
粒子数は９個（０〜１６）と実施例１に比べ１／２以下
であった。比較例５は、比較例３の接続部材による接続
であるが、有効粒子数は１８個（１４〜２４）と比較例
３に比べて向上した。これらの結果から，Ｌ／Ｄの大き
な回路板のような平行電極の接続の場合と、半導体チッ
プ電極のようなＬ／Ｄの小さなドット状電極の場合とで
は、接続部材の最適構成が異なることが分かった。この
理由については不明であるが、接続時の熱伝達性や接着
剤の流動がＬ／Ｄの影響で変化するためと考えられる。

【００２９】実施例６〜８実施例１と同様であるが、ＩＣチップ接続面のバンプ形
状を変化させた。バンプは長径をＩＣチップの中央に向
けた。結果を表２に示す。Ｌ／Ｄ＝１〜１０の各実施例
では、電極上の有効粒子数が多く、ばらつきが比較的少
なく、実施例１と同様に良好な接続特性を示した。

【００３０】

【表２】 ──────────────────────────────── バンプ形状長径と短径の比電極上の有効粒子数（μｍ）（Ｌ／Ｄ）（個／５０μｍφ） ──────────────────────────────── 実施例６５０×５０１．４１２４（２２〜２７）実施例７２０×１００５．０１６２（１４１〜１８２）実施例８２０×２００１０．０２４５（２２８〜２５３） ────────────────────────────────

【００３１】実施例９実施例１と同様であるが、ＩＣチップ接続面のバンプを
形成しなかった。すなわち、Ａｌ配線の必要部にパッド
が形成され、パッド以外は厚み１μｍの絶縁層（この場
合ＳｉＯ2 ）で覆われた凹状電極の半導体チップであ
り、図８の構成である。この場合、半導体チップに導電
性接着層側を仮接続した。本実施例では実施例１と同様
に良好な接続特性を示し、チップ類への突出電極が形成
不要であり、極めて経済的であった。

【００３２】実施例１０実施例２の接続部材と同様であるが、導電性粒子の粒子
径を７μｍとし導電性接着層厚みを７μｍとした。また
絶縁性接着層の厚みを片側２５μｍ、他の面を５０μｍ
に形成した。電極は、ＱＦＰ形ＩＣのリード（厚み１０
０μｍ、ピッチ３００μｍ、電極幅３５０μｍ、接続幅
３０００μｍ、Ｌ／Ｄ＝８．６）であり、ガラスエポキ
シ基板上の銅の厚み３５μｍの端子と接続した。本構成
は図７類似であるが、ＩＣのリード側（片側）に基板の
ない構成である。本実施例は、高さの大きな電極同士の
接続であるが、電極ずれがなく良好な接続特性を示し
た。導電性シート中の導電材料は図示していないが、粒
子は圧縮変形され上下電極と接触保持されていた。隣接
電極間に気泡混入がなく、良好な長期信頼性を示した。
本実施例では、基板のない部分もリード高さに沿って接
着層が形成され、リードを固定できた。電極上の有効粒
子数は、全電極において１０個以上の確保が可能であっ
た。

【００３３】実施例１１〜１２実施例１と同様であるが、ガラス基板上に５個のＩＣチ
ップを搭載できる基板に変更し、加熱加圧工程を２段階
とした。まず、１５０℃、２０ｋｇｆ／ｍｍ2で、２秒
後に加圧しながら各接続点の接続抵抗をマルチメータで
測定検査した（実施例１１）。同様であるが他の一方
は、１５０℃、２０ｋｇｆ／ｍｍ2 、３秒後に接続装置
から除去した。加熱加圧により接着剤の凝集力が向上し
たので、各ＩＣチップは、ガラス側に仮固定が可能で無
加圧で同様に検査（実施例１２）した。両実施例ともに
１個のＩＣチップが異常であった。そこで異常チップを
剥離して新規チップで前記同様の接続を行ったところ、
いずれも良好であった。両実施例ともに接着剤は硬化反
応の不十分な状態なので、チップの剥離や、その後のア
セトンを用いた清浄化も極めて簡単であり、リペア作業
が容易であった。以上の通電検査工程およびリペア工程
の後で、１５０℃、２０ｋｇｆ／ｍｍ2、１５秒で接続
したところ、両実施例ともに良好な接続特性を示した。
バンプ上の有効粒子数は、全電極において１９個以上の
確保が可能であった。本実施例では実施例１に比べバン
プ上の有効粒子数が増加し、電極上からの流出が少な
い。加熱加圧工程を２段階としたので、粒子の保持性が
さらに向上したと見られる。

【００３４】実施例１３実施例１の接続部材と同様であるが、導電粒子を表面に
凹凸有するカルボニルニッケル（平均粒径３μｍ）と
し、添加量４体積％、導電性接着層の厚みを５μｍに変
更した。また絶縁性接着層をカルボキシル変性ＳＥＢＳ
（スチレン−エチレン−ブチレン−スチレンブロック共
重合体）とマイクロカプセル型潜在性硬化剤を含有する
液状エポキシ樹脂（エポキシ当量１８５）の比率を２０
／８０とし、厚み１５μｍのシートを前記と同様に作製
し、前記導電性接着層面とラミネートした。同様に測定
した１５０℃における粘度は１００ポイズであった。し
たがって導電性接着層と絶縁性接着層との粘度の差は２
０ポイズである。実施例１と同様に評価したところ、電
極に導電粒子の先端が食い込んでおり、電極上の有効粒
子数は、１００個以上が確保できた。接続抵抗、絶縁抵
抗、長期信頼性ともに良好あった。本実施例では、導電
性接着層と絶縁性接着層とで、高分子成分を変えたので
接着後に、絶縁性接着層側の面から綺麗に剥離可能であ
った。このことは、リペア作業の容易さを意味する。導
電性接着層と絶縁性接着層とのＴＭＡ（熱機械分析）に
よる引っ張り法で求めたＴｇ（ガラス転移点）は、前者
が１２５℃、後者が１００℃であった。これはリペア作
業において剥離温度を高温とした場合、接着層の耐熱性
の差を利用して剥離可能であり、凝集力の差を設け易い
ことから剥離作業に有効である。

【００３５】実施例１４〜１６実施例１の接続部材と同様であるが、絶縁粒子として実
施例１の導電性粒子の核体であるポリスチレン系粒子を
１体積％、導電性接着層（実施例１４）、絶縁性接着層
（実施例１５）、および両層（実施例１６）にそれぞれ
混合分散した。実施例１と同様に評価したところ、接続
抵抗、絶縁抵抗、長期信頼性ともに良好であった。絶縁
粒子の添加量が少ないので、各実施例で流動性に対する
影響は見られなかった。実施例１４では、導電性粒子の
間に絶縁粒子が分散され導電性接着層のみの異方導電性
の分解能向上に有効であった。実施例１５は、絶縁性接
着層の絶縁性保持に有効で、実施例１６は、実施例１４
〜１５の両者の特徴を有していた。実施例１４と１６の
絶縁粒子は、電極間で導電粒子と同様に変形保持され
た。

【００３６】実施例１７実施例１の接続部材と同様であるが、導電粒子の表面を
絶縁被覆処理を行った。すなわち、平均粒径４μｍの導
電粒子の表面を、ガラス転移点１２７℃のナイロン樹脂
で厚み約０．２μｍ被覆し、添加量を１５体積％に増加
した。実施例１と同様に評価したが、良好な接続特性を
示した。本実施例では、電極上の粒子数が著しく増加し
た。電極接続部は、接続時の熱圧による絶縁層およびバ
インダの軟化により導通可能であるが、隣接電極列のス
ペース部は熱圧が少なく導電材料の表面が絶縁層で被覆
されたままなので、絶縁性も良好であった。バンプ上の
有効粒子数は、全電極で３０個以上の確保が可能であっ
た。本構成では、導電材料のバインダに対する濃度を高
密度に構成できた。

【００３７】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、バ
インダ成分の接続時の溶融粘度が相対的に絶縁性の接着
層に比べて同等以下であることから、電極上からの流出
が少ない。したがって、高分解能かつ接続信頼性に優れ
た接続部材およびこれを用いた電極の接続構造並びに接
続方法が提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の接続部材を示す断面模式図。

【図２】本発明の他の接続部材を示す断面模式図。

【図３】本発明における導電性接着層を示す断面模式
図。

【図４】本発明における接着剤層の溶融粘度を示す線
図。

【図５】本発明における接続過程を示す説明図（ａ）
（ｂ）。

【図６】本発明の接続部材を用いた電極の接続構造例を
示す断面模式図。

【図７】本発明の接続部材を用いた電極の接続構造例を
示す断面模式図。

【図８】本発明の接続部材を用いた電極の接続構造例を
示す断面模式図。

【図９】本発明の接続部材を用いた電極の接続構造例を
示す断面模式図。

【符号の説明】

１導電性接着層２絶縁性接着層３導電材料４バインダ５セパレータ１１チップ基板１２突出電極１３基板１４平面電極１５周囲１６凹状電極１７頂部１８絶縁層

フロントページの続き (72)発明者太田共久茨城県下館市大字五所宮1150番地日立化成工業株式会社五所宮工場内 (72)発明者松岡寛茨城県下館市大字五所宮1150番地日立化成工業株式会社五所宮工場内 (72)発明者渡辺伊津夫茨城県つくば市和台48 日立化成工業株式会社筑波開発研究所内 (72)発明者竹村賢三茨城県つくば市和台48 日立化成工業株式会社筑波開発研究所内 (72)発明者塩沢直行茨城県つくば市和台48 日立化成工業株式会社筑波開発研究所内 (72)発明者渡辺治茨城県つくば市和台48 日立化成工業株式会社筑波開発研究所内 (72)発明者小島和良茨城県つくば市和台48 日立化成工業株式会社筑波開発研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】導電材料とバインダとよりなる加圧方向に
導電性を有する接着層の少なくとも片面に絶縁性の接着
層が形成されてなる多層接続部材であって、バインダ成
分の接続時の溶融粘度が絶縁性接着層に比べ同等以下で
あることを特徴とする半導体チップ用の接続部材。
【請求項２】バインダ成分の接続時の溶融粘度が５００
ポイズ以下であることを特徴とする請求項１記載の接続
部材。
【請求項３】バインダ成分の接続時の溶融粘度が絶縁性
接着層に比べ０．１ポイズから１０００ポイズ低いこと
を特徴とする請求項１記載の接続部材。
【請求項４】バインダ成分と絶縁性接着層とが共通材料
を含有してなることを特徴とする請求項１記載の接続部
材。
【請求項５】バインダ成分と絶縁性接着層とが接着性に
差を有してなることを特徴とする請求項１記載の接続部
材。
【請求項６】バインダ成分および／または絶縁性接着層
に絶縁粒子を含有してなることを特徴とする請求項１記
載の接続部材。
【請求項７】導電材料が導電粒子もしくは導電粒子の表
面に絶縁被覆を形成してなることを特徴とする請求項１
記載の接続部材。
【請求項８】セパレータが絶縁性接着層に接してなるこ
とを特徴とする請求項１記載の接続部材。
【請求項９】半導体チップの接続用電極面の長径と短径
の比（Ｌ／Ｄ）が２０以下であることを特徴とする請求
項１記載の接続部材。
【請求項１０】相対峙する電極列間の少なくとも一方が
突出した電極列間の接続構造であって、請求項１記載の
導電材料が相対峙する電極間に存在し、かつ絶縁性接着
層が突出電極の少なくとも基板側の周囲を覆ってなるこ
とを特徴とする電極の接続構造。
【請求項１１】突出した電極の頂部から基板側にかけて
導電材料の密度が傾斜的に薄いことを特徴とする請求項
１０記載の電極の接続構造
【請求項１２】少なくとも一方が突出した電極を有する
相対峙する電極列間に、請求項１記載の接続部材の絶縁
性接着層が突出した電極側となるように配置し、バイン
ダ成分と絶縁性の接着層との接続時の溶融粘度が絶縁性
の接着層に比べて、相対的にバインダ成分が低い条件下
で加熱加圧することを特徴とする電極の接続方法。
【請求項１３】絶縁性接着層側に熱源を配し加熱加圧す
ることを特徴とする請求項１２記載の電極の接続方法。
【請求項１４】少なくとも一方が突出した電極を有する
相対峙する電極列間に、請求項１記載の接続部材の絶縁
性接着層が突出した電極側となるように配置し加熱加圧
してなる接続方法において、加熱加圧工程を２段階以上
に分割し、その間に接続電極の通電検査工程および／ま
たはリペア工程とを必要に応じて行うことを特徴とする
の電極の接続方法。
【請求項１５】接続電極の保持が可能な程度に接続部材
の凝集力を増加せしめて通電検査することを特徴とする
請求項１４記載の電極の接続方法。
【請求項１６】電極接続部を加圧しながら通電検査する
ことを特徴とする請求項１４記載の電極の接続方法