JPH11186493A - 半導体素子の接続構造及びその接続方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 接続を確実にするとともに、半導体素子のコ
ストを低減することができる半導体素子の接続構造及び
その接続方法を提供する。 【解決手段】 信号取り出し用の第１の接続電極１１が
形成された半導体素子１０と前記第１の接続電極１１に
対応する位置に前記第１の接続電極１１と接続する第２
の接続電極２３が形成される部品２１とを対向して配置
し、相互に電気的に接続された半導体素子１０の接続構
造であって、前記半導体素子１０に形成される回路形成
部分及びこの回路形成部分と前記第１の接続電極１１を
電気的に接続させる第１の配線１３が、前記部品２１に
形成される機能素子部分及び該機能素子部分と前記第２
の接続電極２３を電気的に接続させる第２の配線２４と
が、互いに対向する部分には配置されない構成であっ
て、前記半導体素子１０と前記部品２１との間に使用さ
れ、導電性粉体３１を分散させた合成樹脂材料からなる
異方性導電接着剤層３０を含み、前記第１の接続電極１
１及び第２の接続電極２３が電気的に接続される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、バンプを用いて半
導体素子を基板あるいは他の半導体素子等の部品に接続
する半導体素子の接続構造及びその接続方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶パネルの透明電極（ＩＴＯ）に駆動
用ＩＣチップのような半導体素子を接続する方法とし
て、例えば、特公平４−５７０４５号公報には、半導体
素子の電極上にバンプを設け、このバンプと、部品であ
る液晶パネルの透明電極との間に、弾性を有する導電性
粉体を合成樹脂材料に分散させて得られた異方性導電接
着剤層を用いる方法が開示されている。

【０００３】このような従来技術によれば、バンプ及び
透明電極間に介在する導電性粉体をバンプ及び透明電極
間で加圧した状態で異方性導電接着剤層を固化すること
により、導電性粉体を経てバンプ及び透明電極を電気的
に接続した状態で、半導体素子を液晶パネルに固定する
ことができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した従
来の半導体素子の接続方法では、バンプと透明電極間と
の間で導電性粉体が弾性変形して接続され、導電性粉体
が無い部分に樹脂が充填され固化される。しかしなが
ら、半導体素子の接続電極としてバンプを形成しなけれ
ばならないため、半導体素子のコストが上昇するといっ
た問題点があった。

【０００５】本発明は、上記問題点を除去し、接続を確
実にするとともに、半導体素子のコストを低減すること
ができる半導体素子の接続構造及びその接続方法を提供
することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、 〔１〕信号取り出し用の第１の接続電極が形成された半
導体素子と前記第１の接続電極に対応する位置に前記第
１の接続電極を接続する第２の接続電極が形成される部
品とを対向して配置し、相互に電気的に接続された半導
体素子の接続構造であって、前記半導体素子に形成され
る回路形成部分及びこの回路形成部分と前記第１の接続
電極を電気的に接続させる第１の配線が、前記部品に形
成される機能素子部分及びこの機能素子部分と前記第２
の接続電極を電気的に接続させる第２の配線とが、互い
に対向する部分には配置されない構成であって、前記半
導体素子と前記部品との間に使用され、導電性粉体を分
散させた合成樹脂材料からなる異方性導電接着剤層を含
み、前記第１の接続電極及び第２の接続電極が電気的に
接続されるようにしたものである。

【０００７】〔２〕上記〔１〕記載の半導体素子の接続
構造において、前記半導体素子に形成される回路形成部
分及びこの回路形成部分と前記第１の接続電極を電気的
に接続させる前記第１の配線と対向する部分にある前記
部品の表面に切欠段差を設け、前記部品のその他の部分
の表面より前記半導体素子と対向する距離を広げるよう
にしたものである。

【０００８】〔３〕上記〔１〕記載の半導体素子の接続
構造において、前記部品に形成される機能素子部分及び
この機能素子部分と前記第２の接続電極を電気的に接続
させる第２の配線と対向する部分にある前記半導体素子
の表面に切欠段差を設け、前記半導体素子のその他の部
分の表面より前記部品と対向する距離を広げるようにし
たものである。

【０００９】〔４〕上記〔１〕記載の半導体素子の接続
構造において、前記第１の接続電極及び第２の接続電極
に互いに共晶接合あるいは合金接合を形成する金属材料
を用い、前記第１の接続電極と第２の接続電極を接触さ
せ、接触界面に共晶接合あるいは合金接合を形成させる
ようにしたものである。 〔５〕上記〔１〕記載の半導体素子の接続構造におい
て、前記異方性導電接着剤中の導電性粉体の硬度が前記
第１の接続電極及び前記第２の接続電極の材料の硬度よ
りも高く、導電性粉体が両電極に突出しているようにし
たものである。

【００１０】〔６〕上記〔１〕記載の半導体素子の接続
構造において、前記導電性粉体材料として前記第１の接
続電極あるいは第２の接続電極と同等の金属材料あるい
は表面にこの金属材料の皮膜が形成された粒子を用い、
導電性粉体と前記第１の接続電極との間あるいは前記導
電性粉体と前記第２の接続電極との間に、共晶接合ある
いは合金接合を形成させるようにしたものである。

【００１１】〔７〕上記〔１〕記載の半導体素子の接続
構造において、前記合成樹脂材料に、前記接触界面に共
晶接合あるいは合金接合を形成する温度領域で加熱硬化
するエポキシ系樹脂材料を用いるようにしたものであ
る。 〔８〕上記〔１〕記載の半導体素子の接続構造におい
て、前記第２の接続電極の先端部に凹凸部を形成するよ
うにしたものである。

【００１２】

〔９〕半導体素子の接続方法において、信
号取り出し用の第１の接続電極が形成された半導体素子
と前記第１の接続電極に対応する位置に前記第１の接続
電極を接続する第２の接続電極が形成された部品を対向
して配置し、相互に電気的に接続するために、前記半導
体素子に形成される回路形成部分及びこの回路形成部分
と前記第１の接続電極を電気的に結合させる第１の配線
が、前記部品に形成される機能素子部分及びこの機能素
子部分と前記第２の接続電極を電気的に結合させる第２
の配線とが、互いに対向する部分には配置されない構成
であって、前記半導体素子と前記部品との間に導電性粉
体を分散させた合成樹脂材料からなる異方性導電接着剤
層を用い、前記半導体素子と前記部品を加圧し、前記導
電性粒子を前記第１の接続電極及び第２の接続電極の両
電極にめり込ませた状態で加熱し、前記異方性導電接着
剤層を硬化させるようにしたものである。

【００１３】〔１０〕上記

〔９〕記載の半導体素子の接
続方法において、前記第１の接続電極及び第２の接続電
極に互いに共晶接合あるいは合金接合を形成する金属材
料を用い、前記第１の接続電極と第２の接続電極を接触
するまで加圧した状態で、接触界面を加熱することによ
り、接触界面に共晶接合あるいは合金接合を形成させる
ようにしたものである。

【００１４】〔１１〕上記〔１０〕記載の半導体素子の
接続方法において、前記接触界面の加熱温度で前記合成
樹脂材料を加熱硬化するようにしたものである。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て詳細に説明する。図１は本発明の第１実施例を示す半
導体素子の接続部の模式断面図である。この図におい
て、１０は半導体素子、１１は第１の接続電極、１２は
第１の絶縁膜、２１は部品、２２は第２の絶縁膜、３０
は異方性導電接着剤層、２３は第２の接続電極、３１は
導電性粉体である。

【００１６】ここで、半導体素子１０としてはＩＣチッ
プが示され、半導体素子１０の表面は、従来と同様、入
出力端子となる、例えば、Ａｌからなる第１の接続電極
１１が形成されている。また、半導体素子１０と接続さ
れる部品２１として、その表面に半導体素子１０と同様
に、入出力端子となる、例えばＡｌからなる第２の接続
電極２３が設けられた、例えばＬＥＤアレイのような能
動部品の例が示されている。

【００１７】また、半導体素子１０の各第１の接続電極
１１は、部品２１の第２の接続電極２３が設けられた位
置に対応する位置に形成されている。図２は本発明の第
１実施例を示す半導体素子の接続部及び配線部の模式断
面図である。この図において、半導体素子１０には回路
形成部分（図示せず）及びこの回路形成部分と第１の接
続電極１１を電気的に結合させる第１の配線１３が形成
されており、部品２１には能動素子部分（図示せず）及
びこの能動素子部分と第２の接続電極２３を電気的に結
合させる第２の配線２４が形成されている。

【００１８】そして、半導体素子１０の第１の接続電極
１１と部品２１の第２の接続電極２３を対向配置させた
際に、半導体素子１０の回路形成部分及び第１の配線１
３と、部品２１の能動素子部分及び第２の配線２４と
が、互いに反対の方向に伸び出すように形成されてお
り、半導体素子１０の回路形成部分及び第１の配線１３
と部品２１の能動素子部分及び第２の配線２４とが互い
に対向する部分に形成されない構成になっている。

【００１９】半導体素子１０の表面には回路形成部分
（図示せず）及び第１の配線１３を保護するための第１
の絶縁膜１２が形成されており、第１の接続電極１１上
に開口部が設けられており、部品２１の第２の接続電極
２３及び第２の配線２４の下には部品２１の能動素子部
分（図示せず）を含む部品２１全体を保護するための第
２の絶縁膜２２が設けられている。

【００２０】また、半導体素子１０の第１の接続電極１
１と部品２１の第２の接続電極２３とを電気的に接続し
た状態で両者を結合するために、両者間には異方性導電
接着剤層３０が用いられる。この異方性導電接着剤層３
０は、例えば、粒径が数ミクロンのニッケル粉からなる
導電性粉体３１を分散させた熱硬化性合成樹脂材料から
なり、加圧を受けた時に、導電性粉体３１の導電作用に
より加圧を受けた部分のみ加圧方向への局部的な導通を
許す。

【００２１】図３は本発明の第１実施例を示す半導体素
子の接続部の構造断面図であり、図３（ａ）は半導体素
子と部品の接合前の断面図、図３（ｂ）は半導体素子と
部品の加圧／加熱後の接合断面図である。まず、図３
（ａ）に示すように、半導体素子１０と部品２１との接
続に際しては、半導体素子１０の第１の接続電極１１及
び部品２１の第２の接続電極２３とが相互に間隔をおく
ように対向させ、それらの間に異方性導電接着剤層３０
を介在させた状態で、第１の接続電極１１と第２の接続
電極２３とを圧接すべく半導体素子１０と部品２１とが
相互に押圧される。

【００２２】第１の接続電極１１と第２の接触電極２３
との圧接により、異方性導電接着剤層３０中に介在する
導電性粉体３１が加圧される。加圧を受ける導電性粉体
３１の硬度は、この導電性粉体３１を挟み込む第１の接
続電極１１及び第２の接続電極２３の硬度よりも高い。
そのため、加圧を受ける導電性粉体３１は、図３（ｂ）
に示すように、第１の接続電極１１及び第２の接続電極
２３の両者を変形させて、それぞれの内部に突出する。

【００２３】この際、前記異方性導電接着剤層３０の熱
硬化性合成樹脂材料にエポキシ系の樹脂材料を用いた場
合は、硬化反応が加速しない程度の加熱を加えることに
より、流動性を上げることができる。第１の接続電極１
１及び第２の接続電極２３の両者を変形させて、それぞ
れの内部に突出した導電性粉体３１は、両電極表面にク
サビのように突き刺さり、両金属の表面酸化膜を破壊
し、両電極間を電気的に導通状態にする。

【００２４】図４は本発明の第１実施例を示す半導体素
子の接続部及び配線の構造断面図である。この図におい
て、第１の絶縁膜１２の厚み＋第２の絶縁膜２２の厚み
＋第１の配線１３の厚みの総厚あるいは、第１の絶縁膜
１２の厚み＋第２の絶縁膜２２の厚み＋第２の配線２４
の厚みの総厚は、導電性粉体３１の直径よりも厚く設定
されており、半導体素子１０の基材と部品２１の基材同
士が異方性導電接着剤層３０中の導電性粉体３１を介し
て電気的に導通しないようになっている。

【００２５】この状態で、加熱することにより、異方性
導電接着剤層３０の合成樹脂材料が硬化することから、
半導体素子１０及び部品２１が相互に電気的に接続され
た状態で固着される。例えば、異方性導電接着剤層３０
にエポキシ系の熱硬化性合成樹脂材料を用いた場合は、
接続部を２００〜３００℃程度まで加熱することによ
り、硬化させることができる。

【００２６】異方性導電接着剤層３０は半導体素子１０
及び部品２１の圧接前に、予めその一方に仮止めしてお
くことが望ましい。また、異方性導電接着剤層３０の合
成樹脂材料として、熱硬化性合成樹脂材料に代えて、熱
可塑性あるいは紫外線硬化型合成樹脂材料を用いること
ができる。この合成樹脂材料に分散される導電性粉体３
１として、加圧により第１の接続電極１１及び第２の接
続電極２３に突出する材料であれば、例えば、白金、銅
等の金属材料を適宜採用することができる。

【００２７】このように構成したので、第１実施例によ
れば、両デバイス間を電気的に接続するために用いられ
る異方性導電接着剤層３０の導電性粉体３１により、半
導体素子１０の回路形成部分及び第１の配線１３と部品
の能動素子部分及び第２の配線２４とがショートし、誤
動作することがない。したがって、接続部にバンプ等の
十数ミクロンの突起電極を形成する必要が無く、接続部
に樹脂をさらに充填する工程が必要ないため、実装工程
数及びコストの削減を達成することができる。

【００２８】次に、本発明の第２実施例について説明す
る。図５は本発明の第２実施例の接続方法を示すチップ
モジュールの概略構成の断面図、図６はその接続部の構
造を示す断面図である。なお、第１実施例と同じ箇所に
は、同じ符号を付してその説明は省略する。この実施例
においては、半導体素子１０の回路形成部分及び第１の
配線１３と対向する部分の部品２１に、半導体素子のエ
ッチング技術あるいは微細加工技術により第２の切欠２
５を形成し、半導体素子１０の回路形成部分及び第１の
配線１３と部品２１の間隔を広げる。

【００２９】さらに、部品２１の能動素子部分及び第２
の配線２４と対向する部分の半導体素子１０に、部品２
１と同様にエッチング技術あるいは微細加工技術によ
り、第１の切欠１５を形成し、部品２１の能動素子部分
及び第２の配線２４と半導体素子１０の間隔を広げ、チ
ップモジュール全体の構成として接続部分以外の部分の
半導体素子１０と部品２１との間隔を広げたものであ
る。

【００３０】本発明の第２実施例においても、第１実施
例同様に半導体素子１０の第１の接続電極１１及び部品
２１の第２の接続電極２３とを相互に間隔をおくように
対向させ、それらの間に異方性導電接着剤層３０を介在
させた状態で、第１の接続電極１１と第２の接続電極２
３とを圧接すべく半導体素子１０と部品２１とが相互に
押圧される。

【００３１】第１の接続電極１１と第２の接続電極２３
との圧接により、第１の接続電極１１と第２の接続電極
２３との間に介在する導電性粉体３１がそれらの間で加
圧され、導電性粉体３１は、図６に示すように、第１の
接続電極１１及び第２の接続電極２３の両者を変形させ
て、それぞれの内部に突出する。半導体素子１０の回路
形成部分及び第１の配線１３と対向する部分の部品２１
には第２の切欠２５が形成されており、第１の接続電極
１１と第２の接続電極２３が対向する部分の間隔より、
半導体素子１０の回路形成部分及び第１の配線１３と対
向する部分の部品２１との間隔が広く設定されており、
異方性導電接着剤層３０中の導電性粉体３１により、半
導体素子１０の回路形成部分及び第１の配線１３に損傷
を与えることのない構成になっている。

【００３２】さらに、部品２１の能動素子部分及び第２
の配線２４と対向する部分の半導体素子１０に、部品２
１と同様に第１の切欠１５を形成することにより、第１
の接続電極１１と第２の接続電極２３が対向する部分の
間隔より、部品２１の能動素子部分及び第２の配線２４
と対向する部分の半導体素子１０との間隔が広く設定さ
れており、異方性導電接着剤層３０中の導電性粉体３１
により、部品２１の能動素子部分及び第２の配線２４に
損傷を与えることもない構成になっている。

【００３３】この構成により、チップモジュール全体と
して接続部分以外の部分の半導体素子１０と部品２１と
の間隔が広がり、接続工程における半導体素子１０及び
部品２１内の回路素子部分及び能動素子部分及び配線部
分に対する機械的損傷をなくしたものである。半導体素
子１０に形成される第１の切欠１５及び部品２１に形成
される第２の切欠２５の深さは、導電性粉体３１の直径
よりも深く設定されており、半導体素子１０の表面及び
部品２１の表面に導電性粉体３１が突出することによ
る、損傷を与えないようになっている。

【００３４】また、第１の接続電極１１及び第２の接続
電極２３の両者を変形させて、それぞれの内部に突出し
た導電性粉体３１は、第１実施例と同様に両電極表面に
クサビのように突き刺さり、両金属の表面酸化膜を破壊
し、両電極間を電気的に導通状態にする。この状態で、
加熱することにより、第１実施例と同様に異方性導電接
着剤層３０の合成樹脂材料が硬化することから、半導体
素子１０及び部品２１が相互に電気的に接続された状態
で固着される。

【００３５】このように構成することにより、第２実施
例によれば、チップモジュール全体として接続部分以外
の部分の半導体素子１０と部品２１との間隔を広げるこ
とにより、異方性導電接着剤３０中の導電性粉体３１に
よる半導体素子１０及び部品２１内の回路素子部分及び
能動素子部分及び配線部分に対する機械的損傷をなくす
ことができ、接続部にバンプ等の十数ミクロンの突起電
極を形成する必要もなく、第１実施例よりも故障の発生
率の低い実装構造を提供することができる。

【００３６】次に、本発明の第３実施例について説明す
る。図７は本発明の第３実施例を示す半導体素子の接続
部の構造断面図であり、図７（ａ）は半導体素子と部品
の接合前の断面図、図７（ｂ）は半導体素子と部品の加
圧後の接合断面図、図８は加圧／加熱後の接続部及び配
線の断面図である。なお、第１実施例と同じ部分には同
じ符号を付してそれらの説明は省略する。

【００３７】これらの図に示すように、半導体素子１０
の表面には、第１実施例と同様、入出力端子となる例え
ばＡｌからなる第１の接続電極１１が形成されており、
部品２１の表面には、例えば、Ａｌからなる第２の接続
電極２３が形成されている。半導体素子１０の第１の接
続電極１１と部品２１の第２の接続電極２３とを電気的
に接続した状態で両者を結合するために、両者間には異
方性導電接着剤層３０が用いられ、さらに、第１の接続
電極１１と第２の接続電極２３は接続されており、接触
界面には合金接合４１が形成されている。

【００３８】この第３実施例においては、第２実施例と
同様に半導体素子１０と部品２１との接続に際しては、
図７（ａ）に示すように、半導体素子１０の第１の接続
電極１１及び部品２１の第２の接続電極２３とを相互に
間隔をおくように対向させ、それらの間に異方性導電接
着剤層３０を介在させた状態で、第１の接続電極１１と
第２の接続電極２３とを圧接すべく半導体素子１０と部
品２１とが相互に押圧される。

【００３９】特に、第１の接続電極１１と第２の接続電
極２３とが接触するまで圧接しており、第１の接続電極
１１と第２の接続電極２３との間に介在する導電性粉体
３１がそれらの間で第２実施例よりも強く加圧される。
加圧を受ける導電性粉体３１の硬度は、この導電性粉体
３１を挟み込む第１の接続電極１１及び第２の接続電極
２３の硬度よりも高いため、加圧を受ける導電性粉体３
１は、図７（ｂ）に示すように、第１の接続電極１１及
び第２の接続電極２３の両者を変形させて、それぞれの
内部に突出し、両電極表面にクサビのように突き刺さ
り、両金属の表面酸化膜を破壊する。

【００４０】第１の接続電極１１と第２の接続電極２３
とを圧接させた状態で、接続部を加熱することにより、
図８に示すように、第２実施例と同じように、第１の切
り欠き１５及び第２の切り欠き２５を有するとともに、
圧接部に両金属間の合金接合４１を形成し、かつ異方性
で導電接着剤層３０の合成樹脂材料が硬化することか
ら、半導体素子１０及び部品２１が相互に電気的に接続
された状態で固着される。

【００４１】第１の接続電極１１及び第２の接続電極２
３にはＡｌを使用しているため、加圧状態で接続部を２
５０〜３５０℃程度まで加熱することにより、合金接合
４１を発生させることができ、合成樹脂材料にエポキシ
系熱硬化樹脂を用いると前記温度範囲で硬化させること
ができる。また、合成樹脂材料の硬化温度範囲で、共晶
接合あるいは合金接合を発生させる金属材料の組合せで
あれば、第１の接続電極１１及び第２の接続電極２３に
任意好適な材料、例えば金あるいは金系合金あるいは低
融点半田あるいはインジウム等を適宜採用することがで
きる。

【００４２】このように、第３実施例によれば、異方性
導電接着剤を用いて半導体素子１０に形成する第１の接
続電極１１と、部品２１に形成する第２の接続電極２３
とを電気的に接続し、固着させる際に第１の接続電極１
１と第２の接続電極２３の圧接部に共晶接合あるいは合
金接合を形成したため、樹脂の固着力だけでなく、共晶
接合あるいは合金接合の固着力を有する。このため、第
１及び第２実施例による接続より電気的に確実に接続
し、且つ強固に固着することができる。

【００４３】次に、本発明の第４実施例について説明す
る。図９は本発明の第４実施例を示す半導体素子の接続
部の断面図である。なお、第１実施例と同じ部分につい
ては同じ符号を付してそれらの説明は省略する。この実
施例においては、異方性導電接着剤層３０に分散させる
導電性粉体３１に、第１の接続電極１１及び第２の接続
電極２３と同じ金属材料、例えば、アルミニウム粒子を
用いるようにしている。

【００４４】この実施例においては、第２実施例と同様
に半導体素子１０と部品２１との接続に際しては、半導
体素子１０の第１の接続電極１１及び部品２１の第２の
接続電極２３とを相互に間隔をおくように、第１の切欠
１５、第２の切欠２５を設けて対向させ、それらの間に
異方性導電接着剤層３０を介在させた状態で、第１の接
続電極１１と第２の接続電極２３とを圧接すべく半導体
素子１０と部品２１とが相互に押圧される。

【００４５】この実施例においては、第３実施例と同様
に第１の接続電極１１と第２の接続電極２３とが接触す
るまで圧接するため、第１の接続電極１１と第２の接続
電極２３との間に介在する導電性粉体３１が、それらの
間で第２実施例よりも強く加圧される。導電性粉体３１
の硬度は、導電性粉体３１を挟み込む第１の接続電極１
１及び第２の接続電極２３と同程度の硬度を有するた
め、加圧を受ける導電性粉体３１は、図９に示すよう
に、第１の接続電極１１及び第２の接続電極２３の両者
の間で変形し、隙間に広がる。

【００４６】また、第１の接続電極１１と第２の接続電
極２３とを圧接させた状態で、接続部を加熱すると、圧
接部の両金属間に合金接合４１を形成するだけでなく、
第１の接続電極１１と導電性粉体３１との間あるいは第
２の接続電極２３と導電性粉体３１との間で合金接合４
１が形成される。さらに、異方性導電接着剤層３０の合
成樹脂材料が硬化することから、半導体素子１０及び部
品２１が相互に電気的に接続された状態で固着される。

【００４７】また、合成樹脂材料の硬化温度範囲で共晶
接合あるいは合金接合を発生させる金属材料の組合せで
あれば、第１の接続電極１１及び第２の接続電極２３及
び導電性粉体３１に任意好適な材料、例えば、金あるい
は金系合金あるいは低融点半田あるいはインジウム等を
適宜採用することができる。このように第４実施例によ
れば、異方性導電接着剤層３０を用いて半導体素子１０
に形成する第１の接続電極１１と、部品２１に形成する
第２の接続電極２３とを電気的に接続し、固着させる際
に第１の接続電極１１と第２の接続電極２３の圧接部に
合金接合４１を形成し、さらに、第１の接続電極１１と
導電性粉体３１との間、あるいは第２の接続電極２３と
導電性粉体３１との間に合金接合４１を形成させるた
め、第３実施例よりも広い領域で共晶結合あるいは合金
結合の固着力が得られる。このため、第３実施例の異方
性導電接着剤層３０による接続より電気的に確実に接続
し、かつ強固に固着することができる。

【００４８】次に、本発明の第５実施例について説明す
る。なお、第１実施例と同じ部分については、同じ符号
を付してそれらの説明は省略する。図１０は本発明の第
５実施例を示す半導体素子の接続部の断面図である。こ
の実施例においては、異方性導電接着剤層３０に分散さ
せる導電性粉体として、第１の接続電極１１あるいは第
２の接続電極２３よりも硬度の高い粒子核体５１を用
い、その表面に第１の接続電極１１及び第２の接続電極
２３と同じ金属材料、例えば、アルミニウムにより皮膜
５２を形成したものである。

【００４９】第５実施例によれば、第２実施例と同様に
半導体素子１０と部品２１との接続に際しては、半導体
素子１０の第１の接続電極１１及び部品２１の接続電極
２３とを相互に間隔をおくように第１の切欠１５、第２
の切欠２５を設けて対向させ、それらの間に異方性導電
接着剤層３０を介在させた状態で、第１の接続電極１１
と第２の接続電極２３とを圧接すべく半導体素子１０と
部品２１とを相互に押圧させる。

【００５０】また、第３実施例と同様に第１の接続電極
１１と第２の接続電極２３とが接触するまで圧接するた
め、第１の接続電極１１と第２の接続電極２３との間に
介在する粒子核体と皮膜からなる導電性粉体３１がそれ
らの間で第２実施例よりも強く加圧される。導電性粉体
の核体５１の硬度は、導電性粉体３１を挟み込む第１の
接続電極１１及び第２の接続電極２３よりも高い硬度を
有するため、加圧を受ける粒子核体と皮膜からなる導電
性粉体３１は、図１０に示すように、第１の接続電極１
１及び第２の接続電極２３の両者を変形させて、それぞ
れの内部に突出する。

【００５１】第１の接続電極１１と第２の接続電極２３
とを圧接させた状態で、接続部を加熱すると、圧接部の
両金属間に合金接合４１が形成されるだけでなく、第１
の接続電極１１と粒子核体（導電性粉体）５１の表面の
皮膜５２との間あるいは第２の接続電極２３と粒子核体
５１の表面の皮膜５２との間で合金接合４１が形成され
る。

【００５２】さらに、異方性導電接着剤層３０の合成樹
脂材料が硬化することから、半導体素子１０及び部品２
１が相互に電気的に接続された状態で固着される。ま
た、合成樹脂材料の硬化温度範囲で共晶接合あるいは合
金接合を発生させる金属材料の組合せであれば、第１の
接続電極１１及び第２の接続電極２３及び粒子核体５１
の表面の皮膜５２に任意好適な材料、例えば、金、金系
合金、低融点半田あるいはインジウム等を適宜採用する
ことができる。

【００５３】このように第５実施例によれば、異方性導
電接着剤層３０を用いて半導体素子１０に形成する第１
の接続電極１１と、部品２１に形成する第２の接続電極
２３とを電気的に接続し、固着させる際に第１の接続電
極１１と第２の接続電極２３の圧接部に合金接合４１を
形成し、さらに第１の接続電極１１と粒子核体５１の表
面の皮膜５２との間、あるいは第２の接続電極２３と粒
子核体５１の表面の皮膜５２との間に合金接合４１を形
成させたため、第１の接続電極１１及び第２の接続電極
２３の表面と、数ミクロン程度の深い部分に広い領域で
共晶接合あるいは合金接合の固着力を得られる。このた
め、第４実施例の異方性導電接着剤による接続より、更
に、電気的に確実に接続し、かつ強固に固着することが
できる。

【００５４】次に、本発明の第６実施例について説明す
る。図１１は本発明の第６実施例を示す半導体素子の接
続部断面図であり、図１１（ａ）は半導体素子と部品の
接合前の断面図、図１１（ｂ）は半導体素子と部品の加
圧後の接合断面図、図１２は本発明の第６実施例を示す
半導体素子の接続部及び配線の断面図である。なお、第
１実施例と同じ部分については同じ符号を付してそれら
の説明は省略する。

【００５５】この実施例においては、部品２１に形成す
る第２の接続電極２３の形状を、その先端部に凹凸部２
３Ａを有する形状としたものである。この実施例におい
ては、半導体素子１０と部品２１との接続に際しては、
まず、図１１（ａ）に示すように、半導体素子１０の第
１の接続電極１１及び部品２１の第２の接続電極２３の
先端の凹凸部２３Ａとを相互に間隔をおくように対向さ
せ、それらの間に異方性導電接着剤層３０を介在させた
状態で、第１の接続電極１１と第２の接続電極２３とを
圧接すべく半導体素子１０と部品２１とを相互に押圧さ
せる。

【００５６】また、第３実施例と同様に第１の接続電極
１１と第２の接続電極２３とを接触するまで圧接するた
め、第１の接続電極１１と第２の接続電極２３との間に
介在する導電性粉体３１が、それらの間で第２実施例よ
りも強く加圧される。また、図１２に示すように、導電
性粉体３１の核体の硬度は、導電性粉体３１を挟み込む
接続電極１１及び接続電極２３よりも高い硬度を有する
ため、加圧を受ける導電性粉体３１は、図１１（ｂ）に
示すように、第１の接続電極１１及び第２の接続電極２
３の両者を変形させて、それぞれの内部に突出する。

【００５７】また、第２の接続電極２３の形状が、その
先端部に凹凸部２３Ａを有するため、第１の接続電極１
１と第２の接続電極２３との圧接により、第１の接続電
極１１及び第２の接続電極２３の互いの電極表面が接触
した際に、加圧が第２の接続電極２３の先端の凹凸部２
３Ａに集中し、接続電極１１を変形させて突出し、互い
の電極の表面酸化膜を破壊する。

【００５８】また、図１２に示すように、第１の接続電
極１１と第２の接続電極２３とを圧接させた状態で、接
続部を加熱するため、第３実施例と同様に圧接部に両金
属間の合金結合４１を形成することができる。さらに、
異方性導電接着剤層３０の合成樹脂材料が硬化すること
から、半導体素子１０及び部品２１が相互に電気的に接
続された状態で固着される。

【００５９】このように第６実施例によれば、第３実施
例に比較して、第２の接続電極２３の形状を、その先端
部に凹凸部２３Ａを有する形状としたため、圧接時の加
圧が先端の凹凸部２３Ａに集中し、第１の接続電極１１
を変形させて突出させることにより、第３実施例より強
く、より深い共晶接合あるいは合金接合を形成すること
ができる。

【００６０】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能
であり、これらを本発明の範囲から排除するものではな
い。

【００６１】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、以下のような効果を奏することができる。 （Ａ）半導体素子に形成する第１の接続電極と部品に形
成する第２の接続電極を対向配置させる際に、半導体素
子の回路形成部分及び第１の配線と、部品の能動素子部
分及び第２の配線とが、互いに反対の方向に伸び出すよ
うに形成されており、半導体素子の回路形成部分及び第
１の配線と部品の能動素子部分及び第２の配線とが互い
に対向する部分に形成されない構成になっているため、
両デバイス間を電気的に接続するために用いられる異方
性導電接着剤層の導電性粉体により、半導体素子の回路
形成部分及び第１の配線と部品の能動素子部分及び第２
の配線とがショートし、誤動作することがない。したが
って、接続部にバンプ等の十数ミクロンの突起電極を形
成する必要が無く、接続部に樹脂をさらに充填する工程
が必要ないため、実装コストの削減を達成することがで
きる。

【００６２】（Ｂ）半導体素子の回路形成部分及び第１
の配線と対向する部分の部品には第２の切欠を形成し、
さらに、部品の能動素子部分及び第２の配線と対向する
部分の半導体素子に部品と同様に第１の切欠を形成する
ことにより、チップモジュール全体として接続部分以外
の部分の半導体素子と部品との間隔を広げることによ
り、異方性導電接着剤層中の導電性粉体による半導体素
子及び部品内の回路素子部分及び能動素子部分及び配線
部分に対する機械的損傷がなくなるため、接続部にバン
プ等の十数ミクロンの突起電極を形成する必要がなく、
上記（Ａ）よりも故障の発生率の低い実装構造を得るこ
とができる。

【００６３】（Ｃ）異方性導電接着剤を用いて半導体素
子に形成する第１の接続電極と、部品に形成する第２の
接続電極とを電気的に接続し、固着させる際に第１の接
続電極と第２の接続電極の圧接部に共晶接合あるいは合
金接合を形成したため、樹脂の固着力だけでなく、共晶
接合あるいは合金接合の固着力を有する。このため、上
記（Ａ）及び上記（Ｂ）による接続より電気的に確実に
接続し、且つ強固に固着させることができる。

【００６４】（Ｄ）異方性導電接着剤を用いて半導体素
子に形成する第１の接続電極と、部品に形成する第２の
接続電極とを電気的に接続し、固着させる際に第１の接
続電極と第２の接続電極の圧接部に合金接合を形成し、
さらに、第１の接続電極と導電性粉体との間、あるいは
第２の接続電極と導電性粉体との間に合金接合を形成さ
せるため、上記（Ｃ）よりも広い領域で共晶結合あるい
は合金結合の固着力が得られる。このため、上記（Ｃ）
の異方性導電接着剤層による接続より電気的に確実に接
続され、かつ強固に固着することができる。

【００６５】（Ｅ）異方性導電接着剤を用いて半導体素
子に形成する第１の接続電極と部品に形成する第２の接
続電極とを電気的に接続し、固着させる際に第１の接続
電極と第２の接続電極の圧接部に合金接合を形成し、さ
らに第１の接続電極と粒子核体の表面の皮膜との間、あ
るいは第２の接続電極と粒子核体の表面の皮膜との間に
合金接合４１を形成させたため、第１の接続電極及び第
２の接続電極の表面と数ミクロン程度の深い部分に広い
領域で共晶接合あるいは合金接合の固着力を得られる。
このため、上記（Ｄ）の異方性導電接着剤による接続よ
り電気的に確実に接続し、かつ強固に固着することがで
きる。

【００６６】（Ｆ）上記（Ｃ）に比較して、第２の接続
電極の形状を、その先端部に凹凸部を有する形状とした
ため、圧接時の加圧が先端部の凹凸部に集中し、第１の
接続電極を変形させて突出させることにより、より深い
共晶接合あるいは合金接合を形成することができない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す半導体素子の接続部
の模式断面図である。

【図２】本発明の第１実施例を示す半導体素子の接続部
及び配線部の模式断面図である。

【図３】本発明の第１実施例を示す半導体素子の接続部
の構造断面図である。

【図４】本発明の第１実施例を示す半導体素子の接続部
及び配線の構造断面図である。

【図５】本発明の第２実施例の接続方法を示すチップモ
ジュールの概略構成の断面図である。

【図６】本発明の第２実施例の接続方法を示す半導体素
子の接続部の構造を示す断面図である。

【図７】本発明の第３実施例を示す半導体素子の接続部
の構造断面図である。

【図８】本発明の第３実施例を示す半導体素子の接続部
及び配線の断面図である。

【図９】本発明の第４実施例の半導体素子の接続部の断
面図である。

【図１０】本発明の第５実施例を示す半導体素子の接続
部の断面図である。

【図１１】本発明の第６実施例を示す半導体素子の接続
部の断面図である。

【図１２】本発明の第６実施例を示す半導体素子の接続
部及び配線の断面図である。

【符号の説明】

１０ 半導体素子 １１ 第１の接続電極 １２ 第１の絶縁膜 １３ 第１の配線 １５ 第１の切欠 ２１ 部品 ２２ 第２の絶縁膜 ２３ 第２の接続電極 ２３Ａ 凹凸部 ２４ 第２の配線 ２５ 第２の切欠 ３０ 異方性導電接着剤層 ３１ 導電性粉体 ４１ 合金接合 ５１ 粒子核体 ５２ 皮膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小椋 茂樹 東京都港区虎ノ門１丁目７番12号 沖電気 工業株式会社内

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 信号取り出し用の第１の接続電極が形成
   された半導体素子と前記第１の接続電極に対応する位置
   に前記第１の接続電極を接続する第２の接続電極が形成
   される部品とを対向して配置し、相互に電気的に接続さ
   れた半導体素子の接続構造であって、 前記半導体素子に形成される回路形成部分及び該回路形
   成部分と前記第１の接続電極を電気的に接続させる第１
   の配線が、前記部品に形成される機能素子部分及び該機
   能素子部分と前記第２の接続電極を電気的に接続させる
   第２の配線とが、互いに対向する部分には配置されない
   構成であって、 前記半導体素子と前記部品との間に使用され、導電性粉
   体を分散させた合成樹脂材料からなる異方性導電接着剤
   層を含み、前記第１の接続電極及び第２の接続電極が電
   気的に接続されることを特徴とする半導体素子の接続構
   造。
2. 【請求項２】 請求項１記載の半導体素子の接続構造に
   おいて、前記半導体素子に形成される回路形成部分及び
   該回路形成部分と前記第１の接続電極を電気的に接続さ
   せる前記第１の配線と対向する部分にある前記部品の表
   面に切欠段差を設け、前記部品のその他の部分の表面よ
   り前記半導体素子と対向する距離を広げるようにしたこ
   とを特徴とする半導体素子の接続構造。
3. 【請求項３】 請求項１記載の半導体素子の接続構造に
   おいて、前記部品に形成される機能素子部分及び該機能
   素子部分と前記第２の接続電極を電気的に接続させる第
   ２の配線と対向する部分にある前記半導体素子の表面に
   切欠段差を設け、前記半導体素子のその他の部分の表面
   より前記部品と対向する距離を広げるようにしたことを
   特徴とする半導体素子の接続構造。
4. 【請求項４】 請求項１記載の半導体素子の接続構造に
   おいて、前記第１の接続電極及び第２の接続電極に互い
   に共晶接合あるいは合金接合を形成する金属材料を用
   い、前記第１の接続電極と第２の接続電極を接触させ、
   接触界面に共晶接合あるいは合金接合を形成させること
   を特徴とする半導体素子の接続構造。
5. 【請求項５】 請求項１記載の半導体素子の接続構造に
   おいて、前記異方性導電接着剤中の導電性粉体の硬度が
   前記第１の接続電極及び前記第２の接続電極の材料の硬
   度よりも高く、導電性粉体が両電極に突出していること
   を特徴とする半導体素子の接続構造。
6. 【請求項６】 請求項１記載の半導体素子の接続構造に
   おいて、前記導電性粉体材料として前記第１の接続電極
   あるいは第２の接続電極と同等の金属材料あるいは表面
   に該金属材料の皮膜が形成された粒子を用い、導電性粉
   体と前記第１の接続電極との間あるいは導電性粉体と前
   記第２の接続電極との間に、共晶接合あるいは合金接合
   を形成させることを特徴とする半導体素子の接続構造。
7. 【請求項７】 請求項１記載の半導体素子の接続構造に
   おいて、前記合成樹脂材料に、前記接触界面に共晶接合
   あるいは合金接合を形成する温度領域で加熱硬化するエ
   ポキシ系樹脂材料を用いることを特徴とする半導体素子
   の接続構造。
8. 【請求項８】 請求項１記載の半導体素子の接続構造に
   おいて、前記第２の接続電極の先端部に凹凸部を形成す
   るようにしたことを特徴とする半導体素子の接続構造。
9. 【請求項９】 信号取り出し用の第１の接続電極が形成
   された半導体素子と前記第１の接続電極に対応する位置
   に前記第１の接続電極を接続する第２の接続電極が形成
   された部品を対向して配置し、相互に電気的に接続する
   ために、前記半導体素子に形成される回路形成部分及び
   該回路形成部分と前記第１の接続電極を電気的に結合さ
   せる第１の配線が、前記部品に形成される機能素子部分
   及び該機能素子部分と前記第２の接続電極を電気的に結
   合させる第２の配線とが、互いに対向する部分には配置
   されない構成であって、 前記半導体素子と前記部品との間に導電性粉体を分散さ
   せた合成樹脂材料からなる異方性導電接着剤層を用い、
   前記半導体素子と前記部品を加圧し、前記導電性粒子を
   前記第１の接続電極及び第２の接続電極の両電極にめり
   込ませた状態で加熱し、前記異方性導電接着剤層を硬化
   させることを特徴とする半導体素子の接続方法。
10. 【請求項１０】 請求項９記載の半導体素子の接続方法
    において、前記第１の接続電極及び第２の接続電極に互
    いに共晶接合あるいは合金接合を形成する金属材料を用
    い、前記第１の接続電極と第２の接続電極を接触するま
    で加圧した状態で、接触界面を加熱することにより、接
    触界面に共晶接合あるいは合金接合を形成させることを
    特徴とする半導体素子の接続方法。
11. 【請求項１１】 請求項１０記載の半導体素子の接続方
    法において、前記接触界面の加熱温度で前記合成樹脂材
    料を加熱硬化することを特徴とする半導体素子の接続方
    法。