(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
突起電極を有する第１の基板と、前記突起電極と相対峙する突起電極を有する第２の基板上の少なくとも一方の突起電極面に絶縁性の接着剤層を突起電極の高さと同じまたは突起電極の高さより厚く配置するとともに、前記第１の基板と前記第２の基板の間に絶縁性を有する接着剤に導電性の粒子が分散された異方導電性接着剤を配置し、加圧または加圧加熱することにより、前記第１の基板と前記第２の基板の相対峙する突起電極が、導電性の粒子に接触することにより電気的に接続され、隣接する突起電極間は絶縁されて固定されることを特徴とする基板間の接続方法。
【請求項２】
請求項１に記載の絶縁性を有する接着剤層が突起電極の高さと同じまたは突起電極の高さより厚く、かつ基板の突起電極部分を除いた形状であり、当該絶縁性接着剤層を異方導電性接着剤層の少なくとも片面に配置してなる多層接着剤を、突起電極を有する第１の基板と、前記突起と相対峙する導電性の突起を有する第２の基板間に配置し、加圧または加圧加熱することにより、前記第１の基板と前記第２の基板の相対峙する導電性の突起が、導電性の粒子に接触することにより電気的に接続され、隣接する突起電極間は絶縁されて固定されることを特徴とする基板間の接続方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板間の電気的な接続方法に関するもので、例えばＡｕバンプを有するＩＣチップと接続端子を形成した基板の接続に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より集積回路類の配線基板への接続、表示素子類と配線基板への接続などのように、接続端子が相対峙して細かいピッチで形成されている場合の接続方法として、相対峙する接続端子間に金属粒子等の導電性粒子と接着剤成分からなる異方導電性の接続部材層を設け、加圧または加熱加圧手段を講じることによって、回路間の電気接続と同時に隣接回路間に絶縁性を付与し、相対峙する回路を接着固定する方法が用いられている。
しかしながら、これらの方法においては、導電性粒子を分散させた異方導電性の接続部材層を流動させながら接続するので、相対峙する電極間に配置される導電性の粒子は、接着剤と共に流動しながら電極間に挟み込まれる。電極間の導通は主として複数個の導電材料によって得られるものであり、狭ピッチ、微小電極の接続において電極上に複数個の導電性粒子材料を分布させ、かつ隣接する電極間の絶縁を維持することが困難になってきている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はかかる状況に鑑みなされたもので、さらに微細な電極の接続を達成すべく検討の結果本発明に達したものであり、接続部の電気特性の向上した微細電極の接続方法を提供することを目的とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、突起電極を有する第１の基板と、前記突起電極と相対峙する突起電極を有する第２の基板上の少なくとも一方の突起電極面に絶縁性の接着剤を突起電極の高さと同じまたは突起電極の高さより厚く配置するとともに、前記第１の基板と前記第２の基板の間に絶縁性を有する接着剤中に導電性の粒子が分散された異方導電性接着剤を配置し、加圧または加圧加熱することにより、前記第１の基板と前記第２の基板の相対峙する突起電極が、導電性の粒子に接触することにより電気的に接続され、隣接する突起電極間は絶縁されて固定されることを特徴とする基板間の接続方法に関する。更に、本発明は、絶縁性を有する接着剤層が突起電極の高さと同じまたは突起電極の高さより厚く、かつ基板の突起電極部分を除いた形状であり、当該絶縁性接着剤層を異方導電性接着剤層の少なくとも片面に配置してなる多層接着剤を、突起電極を有する第１の基板と、前記突起と相対峙する導電性の突起を有する第２の基板間に配置し、加圧または加圧加熱することにより、前記第１の基板と前記第２の基板の相対峙する導電性の突起が、導電性の粒子に接触することにより電気的に接続され、隣接する突起電極間は絶縁されて固定されることを特徴とする基板間の接続方法に関する。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明にかかる電極の接続プロセスを、実施例を示した図面を用いて以下に説明する。図１は、接続プロセスを示す模式図である。図１において２は第１の基板に設けられた突起電極であり、これに絶縁性の接着剤層３および異方導電性接着剤層５を配置し、もう一方の基板６の接続用突起電極７面にも同様に絶縁性の接着剤層３を設ける。両基板の導電性の突起が相対峙するように位置合わせを行い加熱、加圧することにより接着剤は流動し複数の導電性の粒子８が、突起電極２と突起電極７の間に接触固定することにより、充分な接触面積が得られる。
また、図２（ａ）において２は第１の基板に設けられた突起電極であり、これに突起電極２の部分を除く形状とした絶縁性の接着剤層３を加圧または加圧加熱により第１の基板１に転写し、さらに全面に異方導電性接着剤層５を転写する。もう一方の第２の基板６にも同様に突起電極７の部分を除く形状とした絶縁性の接着剤層３を転写する。
両基板の突起電極が相対峙するように位置合わせを行い加熱、加圧することにより接着剤は流動し複数の導電性の粒子８が、突起電極２及び７に接触することにより、両基板の電気的接続がはかられる。
図２（ｂ）は別の実施例を示したもので、突起電極部分を除く形状とした絶縁性の接着剤層３を異方導電性の接着剤層５の両面に貼りあわせた多層接着剤層とし、これを突起電極同士を相対峙するように両基板間に配置し、加熱、加圧することにより接続するようにしてもよい。
【０００６】
第１の基板の材料としては、例えばＩＣチップ類のシリコン、ガリウムヒ素等がある。これらＩＣチップは例えば、導電性の突起電極としてＡｌ等の電極上にＣｕ、Ｎｉ、Ａｕ、はんだ等の突起（バンプ）を設けたものであり、これらのバンプの表面にはＳｎ、Ａｕ、はんだ等の表面層を形成することもできる。
酸化シリコン、ホウケイ酸ガラス、チッ化けい素、チッ化アルミニウム、チッ化ホウ素、ポリイミド、テフロン等の絶縁層が突起電極以外を覆っていることが、導電性の粒子とＩＣチップの素子との接触を完全に防止できるので好ましい。第２の基板としては、例えばガラス基板またはセラミック基板、ポリイミド等のフィルム基板やガラスエポキシ基板等の配線板の表面に、突起電極としてＩＴＯ、Ａｌ、Ｎｉ、Ａｕ等の薄膜電極やＣｕ箔や、Ａｇ、Ｎｉ等を含む導電性ペースト類の電極を設けたものであり、これら電極の表面にはＳｎ、Ａｕ、はんだ等の表面層を形成することもできる。また、これらの電極は基板面より凸状であることが導電性の粒子と電極との接触の点で好ましく、電極の高さは後述する導電性の粒子の径よりも大きな２μｍ以上が好ましく、電極表面には凹凸があることから３μｍ以上がより好ましい。電極の高さばらつきは導電性の粒子の粒径よりも小さい方が好ましく、導電性の粒子に均一に圧力を加えるためには、３μｍ以下がより好ましい。
【０００７】
異方導電性接着剤の導電性の粒子は、例えばＡｕ、Ａｇ、Ｃｕやはんだ等の金属の粒子であり、ポリスチレン等の高分子の球状の核材にＮｉ、Ｃｕ、Ａｕ、はんだ等の導電層を設けたものがより好ましい。さらに導電性の粒子の表面にＳｎ、Ａｕ、はんだ等の表面層を形成することもできる。粒径は基板の隣接する電極の最小の間隔よりも小さいことが必要で、電極の高さばらつきがある場合、高さばらつきよりも大きいことが好ましく、３〜５μｍが好ましい。また、加圧または加熱加圧により変形する方がより好ましい。絶縁性の接着剤層は、突起電極の高さと同じか厚くし、導電性の粒子を分散した絶縁性の接着剤の厚みは、導電性の粒子の直径の２倍以内が好ましく、導電性の粒子の直径と同じであることがより好ましい。接着剤は、加圧または加圧加熱時に流動することが必要である。さらに熱または光等で反応するエポキシ、アクリル樹脂等の反応性樹脂が好ましい。
【０００８】
【実施例】
実施例１
以下に、本発明の実施例を図に基づいて説明する。図３は、本発明に関する基板間の接続プロセスを示す模式図である。ＩＣチップとガラス基板の接続に適用した場合を示す。
ＩＣチップ１１（バンプ高さ１５μｍ）の表面にエポキシ樹脂を主体とした絶縁性の接着剤層１３（膜厚２０μｍ）を、加圧加熱（９０℃、１Ｍｐａ）により転写し、ガラス基板１６にエポキシ樹脂を主体とした絶縁性接着剤中に導電性の粒子を分散した異方導電性接着剤層１５（膜厚７μｍ）を加圧加熱（９０℃、１Ｍｐａ）により転写した。次いでＩＣチップ１１のバンプ１２とガラス基板１６の透明電極１７との位置合わせを行い、加圧加熱（１８０℃、１００Ｍｐａ、２０秒）することにより接続した。
ガラス基板側からバンプ上に配置された導電粒子を顕微鏡で観察、粒子数を計測した。
【０００９】
実施例２
図４は、ＩＣチップとガラス基板の接続に適用した場合を示す模式図である。ガラス基板３６にエポキシ樹脂を主体とした絶縁性接着剤中に導電性の粒子を分散した異方導電性接着剤層３５（膜厚７μｍ）を加圧加熱（９０℃、１Ｍｐａ）により転写する。さらにＩＣチップ３１（バンプ高さ１５μｍ）のバンプ３２を除くＩＣチップ内部に配置できるように切断したエポキシ樹脂を主体とした絶縁性の接着剤層３３（膜厚２０μｍ）を、ＩＣチップ３１のバンプ３２の相対峙するガラス基板３６の透明電極３７部分以外に加圧（１Ｍｐａ）転写する。ＩＣチップ３１側に転写してもよい。
ＩＣチップ３１のバンプ３２とガラス基板３６の透明電極３７との位置合わせを行い、加圧加熱（１８０℃、１００Ｍｐａ）し接続した。ガラス基板側からバンプ上に配置された導電粒子を顕微鏡で観察、粒子数を計測した。
なお、本実施例に用いたＩＣチップの突起電極のピッチは８０μｍでバンプ１個あたりの面積は０．０４５ｍｍ２である。
一方、従来の異方導電性接着剤（膜厚２５μｍ）のみを用い、実施例１と同じ接続条件で接続したものとのバンプ上の粒子数を比較した結果を次に示す。
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【００１０】
【発明の効果】
本発明によれば、相対峙する微細な突起電極間の多数の接続を一括して行え、導電性の粒子が接続時の樹脂の流動初期に突起電極に挟まれ微小電極上に数多く配置でき、かつ隣接する電極間の導電性の粒子は、接続時の樹脂の流動により分散されるので、接続抵抗が低く、電気特性に優れた微細電極の電気的接続が行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の接続プロセスを示す模式図である。
【図２】本発明の実施例であるＩＣチップとガラス基板の接続プロセスを示す模式図である。
【図３】本発明の別の実施例であるＩＣチップとガラス基板の接続プロセスを示す模式図である。
【図４】本発明の別の実施例であるＩＣチップとガラス基板の接続プロセスを示す模式図である。
【符号の説明】
１  第１の基板                    ２  突起電極
３  絶縁性接着剤                  ４  セパレータ
５  異方導電性接着剤              ６  第２の基板
７  突起電極                      ８  導電性の粒子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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