(57)【要約】【課題】導電性、放熱性に優れた導電性粒子およびその導電性粒子を端子の接続に用いた半導体素子、半導体装置を提供する。【解決手段】樹脂からなる核部４１と、核部の表面を覆う金属とからなり、核部は、表面に複数の凸起を有しており、核部の表面は、融点が５００℃以上の高融点金属層４２に覆われており、高融点金属層の表面は、融点が２８０℃以下の低融点金属層４３に覆われており、低融点金属層の表面は球面である導電性粒子４００とした。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂からなる核部及び該核部の表面を覆う金属からなる導電性粒子と、該導電性粒子を電極部分に電気的に接続させて固定した半導体チップと  を備えた半導体素子であって、
前記核部は、表面に複数の凸起を有しており、
前記核部の表面は、融点が５００℃以上の高融点金属層に覆われており、
前記高融点金属層の表面は、融点が２８０℃以下の低融点金属層に覆われており、
前記低融点金属層の表面は球面である、半導体素子。
【請求項２】
前記高融点金属層は銅からなることを特徴とする請求項１に記載の半導体素子。
【請求項３】
前記低融点金属層は、錫と鉛との合金、錫と銀との合金及び錫と亜鉛との合金の中から選ばれた１種からなることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体素子。
【請求項４】
前記低融点金属層は融点が２５０℃以下である金属からなることを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の半導体素子。
【請求項５】
前記低融点金属層には、融点が５００℃以上の高融点金属小片が埋設されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の半導体素子。
【請求項６】
前記高融点金属小片は銅からなることを特徴とする請求項５に記載の半導体素子。
【請求項７】
樹脂からなる核部及び該核部の表面を覆う金属とからなる導電性粒子と、該導電性粒子を電極部分に電気的に接続させて固定した半導体チップと  を備えた半導体素子であって、
前記核部は球形であり、
前記核部の表面は、融点が５００℃以上の高融点金属層に覆われており、
前記高融点金属層の表面は、融点が２８０℃以下の低融点金属層に覆われており、
前記低融点金属層には、融点が５００℃以上の高融点金属小片が埋設されており、
前記低融点金属層の表面は球面である、半導体素子。
【請求項８】
前記高融点金属層は銅からなることを特徴とする請求項７に記載の半導体素子。
【請求項９】
前記高融点金属小片は銅からなることを特徴とする請求項７又は８に記載の半導体素子。
【請求項１０】
前記低融点金属層は、錫と鉛との合金、錫と銀との合金及び錫と亜鉛との合金の中から選ばれた１種からなることを特徴とする請求項７から９のいずれか一つに記載の半導体素子。
【請求項１１】
前記低融点金属層は融点が２５０℃以下である金属からなることを特徴とする請求項７から１０のいずれか一つに記載の半導体素子。
【請求項１２】
核部及び該核部の表面を覆う金属からなる導電性粒子と、該導電性粒子を電極部分に電気的に接続させて固定した半導体チップと  を備えた半導体素子であって、
前記核部は球形であり、融点が５００℃以上の高融点金属からなっており、
前記核部の表面は、融点が２８０℃以下の低融点金属層に覆われており、
前記低融点金属層には、融点が５００℃以上の高融点金属小片が埋設されており、
前記低融点金属層の表面は球面である、半導体素子。
【請求項１３】
前記核部は銅からなることを特徴とする請求項１２に記載の半導体素子。
【請求項１４】
前記低融点金属層は、錫と鉛との合金、錫と銀との合金及び錫と亜鉛との合金の中から選ばれた１種からなることを特徴とする請求項１２又は１３に記載の半導体素子。
【請求項１５】
前記低融点金属層は融点が２５０℃以下である金属からなることを特徴とする請求項１２から１４のいずれか一つに記載の半導体素子。
【請求項１６】
請求項１から４のいずれか一つに記載の半導体素子と、該半導体素子を搭載する基板と  を備えた半導体装置であって、
前記基板の端子と、前記半導体チップの電極部分とは、前記導電性粒子によって電気的に接続されており、
前記基板の端子と前記高融点金属層とが接触しており、
前記半導体チップの電極部分と前記高融点金属層とが接触している、半導体装置。
【請求項１７】
請求項５から１１のいずれか一つに記載の半導体素子と、該半導体素子を搭載する基板と  を備えた半導体装置であって、
前記基板の端子と、前記半導体チップの電極部分とは、前記導電性粒子によって電気的に接続されており、
前記基板の端子と、前記高融点金属層又は前記高融点金属小片とが接触しており、
前記半導体チップの電極部分と前記高融点金属層又は前記高融点金属小片とが接触している、半導体装置。
【請求項１８】
請求項１２から１５のいずれか一つに記載の半導体素子と、該半導体素子を搭載する基板と  を備えた半導体装置であって、
前記基板の端子と、前記半導体チップの電極部分とは、前記導電性粒子によって電気的に接続されており、
前記基板の端子と、前記核部又は前記高融点金属小片とが接触しており、
前記半導体チップの電極部分と前記核部又は前記高融点金属小片とが接触している、半導体装置。
【請求項１９】
樹脂からなる核部と、該核部の表面を覆う金属とからなる導電性粒子であって、
前記核部は、表面に複数の凸起を有しており、
前記核部の表面は、融点が５００℃以上の高融点金属層に覆われており、
前記高融点金属層の表面は、融点が２８０℃以下の低融点金属層に覆われており、
前記低融点金属層の表面は球面である、導電性粒子。
【請求項２０】
前記高融点金属層は銅からなることを特徴とする請求項１９に記載の導電性粒子。
【請求項２１】
前記低融点金属層は、錫と鉛との合金、錫と銀との合金及び錫と亜鉛との合金の中から選ばれた１種からなることを特徴とする請求項１９又は２０に記載の導電性粒子。
【請求項２２】
前記低融点金属層は融点が２５０℃以下である金属からなることを特徴とする請求項１９から２１のいずれか一つに記載の導電性粒子。
【請求項２３】
前記低融点金属層には、融点が５００℃以上の高融点金属小片が埋設されていることを特徴とする請求項１９から２２のいずれか一つに記載の導電性粒子。
【請求項２４】
前記高融点金属小片は銅からなることを特徴とする請求項２３に記載の導電性粒子。
【請求項２５】
樹脂からなる核部と、該核部の表面を覆う金属とからなる導電性粒子であって、
前記核部は球形であり、
前記核部の表面は、融点が５００℃以上の高融点金属層に覆われており、
前記高融点金属層の表面は、融点が２８０℃以下の低融点金属層に覆われており、
前記低融点金属層には、融点が５００℃以上の高融点金属小片が埋設されており、
前記低融点金属層の表面は球面である、導電性粒子。
【請求項２６】
前記高融点金属層は銅からなることを特徴とする請求項２５に記載の導電性粒子。
【請求項２７】
前記高融点金属小片は銅からなることを特徴とする請求項２５又は２６に記載の導電性粒子。
【請求項２８】
前記低融点金属層は、錫と鉛との合金、錫と銀との合金及び錫と亜鉛との合金の中から選ばれた１種からなることを特徴とする請求項２５から２７のいずれか一つに記載の導電性粒子。
【請求項２９】
前記低融点金属層は融点が２５０℃以下である金属からなることを特徴とする請求項２５から２８のいずれか一つに記載の導電性粒子。
【請求項３０】
核部と、該核部の表面を覆う金属とからなる導電性粒子であって、
前記核部は球形であり、融点が５００℃以上の高融点金属からなっており、
前記核部の表面は、融点が２８０℃以下の低融点金属層に覆われており、
前記低融点金属層には、融点が５００℃以上の高融点金属小片が埋設されており、
前記低融点金属層の表面は球面である、導電性粒子。
【請求項３１】
前記核部は銅からなることを特徴とする請求項３０に記載の導電性粒子。
【請求項３２】
前記低融点金属層は、錫と鉛との合金、錫と銀との合金及び錫と亜鉛との合金の中から選ばれた１種からなることを特徴とする請求項３０又は３１に記載の導電性粒子。
【請求項３３】
前記低融点金属層は融点が２５０℃以下である金属からなることを特徴とする請求項３０から３２のいずれか一つに記載の導電性粒子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子、半導体装置及び導電性粒子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子回路基板とＩＣ、ＬＳＩチップを接続する場合に、ワイヤーボンディング工法により基板とチップをワイヤーにより接続をしていた。
【０００３】
近年はアレイ状に並んだバンプと呼ばれる突起状の端子によって基板とＩＣ、ＬＳＩを接続している。この接続工法をフリップチップ工法といって、従来のワイヤーボンディング工法と比較し実装面積を小さくすることができる。また，配線長が短いために電気的特性が優れているという特徴もある。小型、薄型に対する要求の強い携帯機器の回路や，電気的特性が重視される高周波回路などに向いている。また、チップの熱を基板に伝えやすいため，発熱が問題になる製品の実装にも使われている。入出力端子をチップ全面に持つために、チップ面積を小さくすることが可能となる。
【０００４】
従来は一般的だったワイヤーボンディング工法の場合は入出力端子がチップ周辺部にあるために必要な入出力端子をそろえるためにチップ面積を大きくしなければならなかった。しかしフリップチップ工法では、ワイヤーによる配線スペースが不要になるので、パッケージ自体を小さくすることが可能となる。しかも、電源雑音や配線のインダクタンス、抵抗による損失も低減可能である。しかし、フリップチップ工法を実現した場合においても、さらに近年、高周波製品の性能向上による電気特性の向上を必要とし、ＬＥＤなどに見られる放熱特性の向上が課題とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３１７２７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記現状に鑑み、電気特性の向上、放熱性の向上をはかろうとするものである。
【０００７】
従来はフリップチップ接続工法において、バンプの材料として、錫−鉛、錫−亜鉛、錫−銀の合金を主たる材料とした導電性粒子を用いてきた。しかし、近年、電気的特性向上、放熱性向上の要望のために導電性粒子の材料として銅を用いるようになってきている。銅は、前述した錫の合金（以下はんだ材料と記す）と比較し、導電性が数倍高く、また、放熱性にも優れているという物質的特性を持つ。反面、銅は酸化しやすいため、その特性が安定しない。また、銅は従来のはんだ材料と比較して、融点が高く、硬度も高く、接続がしにくいという側面も有する。よって実際には、酸化しやすい銅をはんだ材料で被覆することにより用いることが想定されている。これにより酸化の問題、接続性の問題を解決しようとするものである。
【０００８】
よって現状は上記課題により、図１に示すように、はんだ材料部を外層部１２、銅材料部を内層部１１とした導電性粒子１００とすることが考えられる。このような導電性粒子は、２つの金属の融点が異なることを利用して使用される。図２（ｃ）に示すように、２５０℃前後の熱をかけた場合、外層部１２のはんだ材料部のみが溶融し、内層部１１の銅材料部は溶融せずに接続端子部として接続する。
【０００９】
この時、導電性粒子内の内層にある銅部分の接続状態が安定しないという課題が発生する。理想的には、端子接続時に基板端子接続部の接続面が２点ともにバンプ内層部にある銅部分で接続されることが望ましい。しかし、実際には、図２（ａ）に示すように、２点とも最外層部にあるはんだ部で接続される場合、または図２（ｂ）に示すように、片側ははんだ部、片側は銅部で接続される場合等がある。これらの状況で接続された場合、性能が安定しない。また、基板接続端子、チップ接続端子が銅材料で構成されていることが多く、性能向上のために基板接続端子、チップ接続端子の銅部分と導電性粒子の内層にあたる銅部分で、接続点が２点ともに銅材料同士の接続がされることにより導電性、放熱性における性能が高まるため、接続面２点ともに銅材料同士が接触し接続されることが望ましいという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、導電性粒子の内部構造に突起または高融点金属の微粒子構造を持たせることにより、半導体基板との間に接続端子を形成するものである。以下に本発明を詳述する。
【００１１】
上記目的を達成するために本願の第１の半導体素子は、樹脂からなる核部及び該核部の表面を覆う金属からなる導電性粒子と、該導電性粒子を電極部分に電気的に接続させて固定した半導体チップとを備え、前記核部は、表面に複数の凸起を有しており、前記核部の表面は、融点が５００℃以上の高融点金属層に覆われており、前記高融点金属層の表面は、融点が２８０℃以下の低融点金属層に覆われており、前記低融点金属層の表面は球面である構成を備えている。
【００１２】
本願の第１の半導体装置は、上記半導体素子と、該半導体素子を搭載する基板とを備え、基板の端子と、前記半導体チップの電極部分とは、前記導電性粒子によって電気的に接続されており、前記基板の端子と前記高融点金属層とが接触しており、前記半導体チップの電極部分と前記高融点金属層とが接触している構成を備えている。
【００１３】
本願の第２の半導体素子は、樹脂からなる核部及び該核部の表面を覆う金属とからなる導電性粒子と、該導電性粒子を電極部分に電気的に接続させて固定した半導体チップとを備え、前記核部は球形であり、前記核部の表面は、融点が５００℃以上の高融点金属層に覆われており、前記高融点金属層の表面は、融点が２８０℃以下の低融点金属層に覆われており、前記低融点金属層には、融点が５００℃以上の高融点金属小片が埋設されており、前記低融点金属層の表面は球面である構成を備えている。
【００１４】
本願の第２の半導体装置は、上記第２の半導体素子と、該半導体素子を搭載する基板とを備え、前記基板の端子と、前記半導体チップの電極部分とは、前記導電性粒子によって電気的に接続されており、前記基板の端子と、前記高融点金属層又は前記高融点金属小片とが接触しており、前記半導体チップの電極部分と前記高融点金属層又は前記高融点金属小片とが接触している構成を有している。
【００１５】
本願の第３の半導体素子は、核部及び該核部の表面を覆う金属からなる導電性粒子と、該導電性粒子を電極部分に電気的に接続させて固定した半導体チップとを備え、前記核部は球形であり、融点が５００℃以上の高融点金属からなっており、前記核部の表面は、融点が２８０℃以下の低融点金属層に覆われており、前記低融点金属層には、融点が５００℃以上の高融点金属小片が埋設されており、前記低融点金属層の表面は球面である構成を備えている。
【００１６】
本願の第３の半導体装置は、上記第３の半導体素子と、該半導体素子を搭載する基板とを備え、前記基板の端子と、前記半導体チップの電極部分とは、前記導電性粒子によって電気的に接続されており、前記基板の端子と、前記核部又は前記高融点金属小片とが接触しており、前記半導体チップの電極部分と前記核部又は前記高融点金属小片とが接触している構成を備えている。
【００１７】
本願の第１の導電性粒子は、樹脂からなる核部と、該核部の表面を覆う金属とからなり、前記核部は、表面に複数の凸起を有しており、前記核部の表面は、融点が５００℃以上の高融点金属層に覆われており、前記高融点金属層の表面は、融点が２８０℃以下の低融点金属層に覆われており、前記低融点金属層の表面は球面である構成を備えている。
【００１８】
本願の第２の導電性粒子は、樹脂からなる核部と、該核部の表面を覆う金属とからなり、前記核部は球形であり、前記核部の表面は、融点が５００℃以上の高融点金属層に覆われており、前記高融点金属層の表面は、融点が２８０℃以下の低融点金属層に覆われており、前記低融点金属層には、融点が５００℃以上の高融点金属小片が埋設されており、前記低融点金属層の表面は球面である構成を備えている。
【００１９】
本願の第３の導電性粒子は、核部と、該核部の表面を覆う金属とからなり、前記核部は球形であり、融点が５００℃以上の高融点金属からなっており、前記核部の表面は、融点が２８０℃以下の低融点金属層に覆われており、前記低融点金属層には、融点が５００℃以上の高融点金属小片が埋設されており、前記低融点金属層の表面は球面である構成を備えている。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば簡単な製造方法により導電性粒子を作成することができ、常時、導電性粒子内層部にある導電性、放熱性に優れた高融点金属部を基板端子部、チップ端子部に確実に接続することができる。よって半導体製品全体の性能の向上、性能安定化をはかることが可能となる。また、従来の生産設備の変更を行うことなく、本発明による導電性粒子を使用した基板端子間、チップ端子間の接続することが可能であり、半導体生産効率の面から見ても本発明による導電性粒子は有効である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】は従来の導電性粒子断面図である。
【図２】（ａ）から（ｃ）は図１（ａ）に示す従来の導電性粒子による基板接続の断面図である。
【図３】（ａ）は第１の実施形態に係る導電性粒子断面図、（ｂ）は変形例に係る導電性粒子断面図である。
【図４】（ａ）は第２の実施形態に係る導電性粒子断面図、（ｂ）は変形例に係る導電性粒子断面図である。
【図５】（ａ）は第１の実施形態に係る半導体チップの基板接続時の断面図、（ｂ）は変形例に係る半導体チップの基板接続時の断面図である。
【図６】（ａ）は第２の実施形態に係る半導体チップの基板接続時の断面図、（ｂ）は変形例に係る半導体チップの基板接続時の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本願発明において、球形の核部、あるいは低融点金属層の表面は球面、というように「球」という言葉が用いられるときは、数学的に厳密な意味での球を意味するのではなく、工業的に球を目指して生産する際に形状や大きさのばらつきを含めて実際に生産できて、半導体装置に問題なく使用できるレベルの形状のものを意味する。
【００２３】
ある実施形態において、導電性粒子の核とする球体形の樹脂部に対し凹凸をつける。その外層に無電解メッキまたは電解メッキで高融点金属（主に銅が望ましい）をコーティングする。導電性粒子として使用することを想定し、導電性粒子としての直径を１００とした場合、核となる樹脂については直径をその約半分とし、さらに核となる樹脂の直径に対し約２５％前後の凹凸をつける。凹凸のつけ方については樹脂に高温によるプレス成型をし凹凸をつける。または球体状の樹脂表面に傷をつけることにより凹凸をつける。または、樹脂表面上に樹脂の小片を溶着するという実施方法でもかまわない。凹凸がついた核となる樹脂外層に高融点金属をコーティングまたはめっきをする。コーティングする厚みに関しては、５μｍ〜２０μｍで良い。さらにこの最外層に低融点金属（錫−鉛系合金、錫−銀系合金、錫−亜鉛系合金）をコーティングする。コーティング後、前述合金の持つ表面張力を利用し球形に成型する。外観、使用方法は従来から使用されてきた低融点金属のみの導電性粒子と同一である。この発明による導電性粒子を用いた場合、低融点金属部が先に溶融し内部にある高融点金属部の凹凸部が基板端子部またはチップ端子部と接触し接続され、電流が導通されることにより、導電性、放熱性の安定的な確保が可能となる。
【００２４】
またある実施形態において、上記の導電性粒子に対し、内層部を高融点金属でコーティング処理後、その外層に高融点金属の小片を溶着させる。さらにこの外層に低融点金属（錫−鉛系合金、錫−銀系合金、錫−亜鉛系合金が望ましい）をコーティングする。コーティング後、表面張力を利用し球形に成型する。外観、使用方法は従来から使用されてきた低融点金属のみで構成された導電性粒子と同一である。この導電性粒子を用いた場合、低融点金属部が先に溶融し内部にある高融点金属部の凹凸部と高融点金属小片部が基板端子部またはチップ端子部と接触し接続され、電流が導通されることにより、導電性、放熱性の安定的な確保が可能となる。
【００２５】
別の実施形態において、導電性粒子の核とする球体形の樹脂の外層に無電解メッキまたは電解メッキで高融点金属（主に銅が望ましい）をコーティングする。導電性粒子として使用することを想定し、導電性粒子の直径を１００とした場合、核となる樹脂部については直径をその約半分とし、その高融点金属をコーティングした核部周辺に高融点金属小片を溶着させる。さらにこの外層に低融点金属（錫−鉛系合金、錫−銀系合金、錫−亜鉛系合金が望ましい）をコーティングする。コーティング後、表面張力を利用し球形に成型する。外観、使用方法は従来から使用されてきた低融点金属のみで構成された導電性粒子と同一である。この導電性粒子を用いた場合、低融点金属部が先に溶融し内部にある高融点金属部の凹凸部と高融点金属小片部が基板端子部またはチップ端子部と接触し接続され、電流が導通されることにより、導電性、放熱性の安定的な確保が可能となる。
【００２６】
他の実施形態において、導電性粒子の核とする球体形を高融点金属で構成する。高融点金属で構成された核部周辺に高融点金属小片を溶着させる。さらにこの外層に低融点金属（錫−鉛系合金、錫−銀系合金、錫−亜鉛系合金が望ましい）をコーティングする。コーティング後、低融点金属の持つ表面張力により球形に成型する。本発明より外観、使用方法は従来の導電性粒子と同じである。本発明によるこの導電性粒子を用いた場合、低融点金属部が溶融し内部の高融点金属部小片が基板端子部またはチップ端子部に接触し接続され、電流が導通されることにより、導電性、放熱性の安定的な確保が可能となる。
【００２７】
以下、発明の実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
【００２８】
（第１の実施形態）
図３（ａ）は、第１の実施形態による導電性粒子４００の断面構造を模式的に示したものである。図３（ａ）に示した導電性粒子４００は、表面を凹凸にした樹脂製核部４１を持つ。即ち、表面に複数の（多数の）凸起を設けることにより樹脂製核部４１は表面を凹凸にしている。さらに、樹脂製核部外層部には高融点金属４２が被覆されている。導電性粒子の樹脂製核部４１は導電性粒子の直径の約半分の直径とすることが好ましい。樹脂製核部の凹凸の高さは、樹脂製核部４１の直径の１０〜５０％の高さとすることが好ましい。凹凸のつけ方として、樹脂製球体表面に傷をつけることにより凹凸をつける。または核部が樹脂のため、高圧プレスによる成型により凹凸をつけることも可能である。または樹脂球体表面に微細な突起を接着または溶着する方法でもよい。凹凸をつける手段は、上記に限定されるものではない。
【００２９】
凹凸をつけた樹脂製核部４１外層に対し、高融点金属層４２（銅が望ましい）をコーティングまたはめっきにより形成する。ここで、高融点の金属は、融点が５００℃以上の金属を意味し、基板接続端子またはチップ接続端子においても、樹脂製核部４１外層のコーティングまたはめっきに使用する高融点金属層４２と同一の材料で構成することが好ましい。通常は無電解めっきまたは化学めっきを用いて高融点金属層４２をコーティングまたはめっきをするがその手段を問わない。また、コーティング、めっき手段に本発明は限定されない。このめっき厚については凹凸の高さを超えない厚みとし、高融点金属層４２のコーティングまたはめっき後の形態においても凹凸の形態を保つものとする。
【００３０】
その後、さらに高融点金属層４２の表面に低融点金属層４３（錫−鉛、錫−銀、錫−亜鉛の合金が望ましい）をコーティングをし、球体に成型する。ここで低融点金属とは、融点が２８０℃以下の金属のことである。低融点金属の表面張力を利用し球体に成形する。または金型に高融点金属でコーティングまたはめっき後のものを入れ、低融点金属を流し込み球体に成形する。低融点金属層４３の外形を球形にする方法、手段において本発明は限定されない。
【００３１】
通常、導電性粒子４００の径は１０μｍ〜２００μｍが想定されるが、上限は特には定められない。この径は、５０μｍ〜１５０μｍであることが好ましく、７０μｍ〜１００μｍがより好ましい。
【００３２】
本実施形態に係る導電性粒子４００を半導体チップの半導体基板端子部（半導体チップの電極部分）に熱溶着させて固定し、半導体チップの接続端子とする。さらに図５（ａ）に示される基板端子（基板の電極端子）２５と半導体基板端子部２１との間に導電性粒子４００が位置するようにする。図５（ａ）では基板端子２５と半導体基板端子部２１との間となっているが基板端子間またはチップ端子間の場合も含む。また、基板端子２５の端子部材料は導電性粒子で使用した高融点金属（銅が望ましい）と同一の材料で構成される。なお、２は半導体チップの一部であり２０は半導体基板である。４は半導体装置の一部であり、２２は回路基板である。
【００３３】
基板端子２５及び半導体基板端子部２１間に導電性粒子を挟み、接続をし、この状態で、溶着または圧着をする。その状態において熱（例えば２５０℃前後）を加える。または必要に応じて超音波をかける。その場合に導電性粒子４００最外層にある低融点金属層４３が溶融し、基板端子２５及び半導体基板端子部２１上に溶着する。この時、内層にある高融点金属層４２は溶融せず、低融点金属層４３が溶融したことにより高融点金属層４２が基板端子２５及び半導体基板端子部２１に接触する。このことにより、導電性粒子４００を通じて電流の導通が行われる。
【００３４】
この時、高融点金属層４２は溶融しないため、高融点金属層４２の凸起が基板端子２５及び半導体基板端子部２１に接触し導通される。高融点金属層４２は低融点金属層４３より電気導電性、放熱性が高いためその材料特性の性能が確保される。加えて、高融点金属層４２が基板端子２５及び半導体基板端子部２１と常時接触することが可能となるため性能が常に安定し、一定化した基板端子とチップ端子との間、基板接続端子間またはチップ接続端子間の接続を可能とする。
【００３５】
図３（ｂ）は第１の実施形態の変形例による導電性粒子４１０の断面構造を模式的に示したものである。図３（ｂ）に示した導電性粒子４１０は、表面を凹凸にした樹脂製核部４１を持ち、樹脂製核部４１の外層に高融点金属層４２を被覆する。導電性粒子の樹脂製核部４１は導電性粒子直径の約半分の直径とする。樹脂製核部４１に対し、凹凸の高さを樹脂製核部４１の直径の１０〜５０％とすることが好ましい。凹凸のつけ方として、樹脂製球体表面に傷をつける方法がある。または核部が樹脂のため、プレスによる成型により凹凸をつけてもよい。または樹脂球体表面に微細な突起を接着または溶着する方法でもよい。凹凸をつける手段は、上記に限定されるものではない。
【００３６】
凹凸をつけた樹脂製核部４１の表面に対し、高融点金属層４２（銅が望ましい）をコーティングまたはめっきをする。ここで、基板端子２５または半導体基板端子部（チップ接続端子）２１においても、樹脂製核部４１外層のコーティングまたはめっきに使用する高融点金属と同一の材料で構成することが好ましい。通常は無電解めっきまたは化学めっきを用いて高融点金属層４２をコーティングまたはめっきをするがその手段を問わない。また、コーティング、めっき手段に本発明は限定されない。このめっき厚については凹凸の高さを超えない厚みとし、高融点金属コーティングまたはめっき後の形態においても凹凸の形態を保つものとする。
【００３７】
さらに高融点金属層４２に対し、高融点金属小片４４を溶着または付着させる。高融点金属小片４４の大きさは、高融点金属層４２に高融点金属小片４４を付着させたときに、導電性粒子４１０と高融点金属層４２の凹凸面外層部の間に収まれば問題ない。即ち高融点金属小片５４は低融点金属層５３の中に埋設されていればよい。また、高融点金属小片４４が導電性粒子４１０の直径の大きさを超えないものであれば大きさは問わない。なお、図面では球形の高融点金属小片４４を図示しているが必要に応じてその形状を問わない。また、その形状において本発明を限定しない。
【００３８】
その後、さらにその外層に低融点金属層４３（錫−鉛、錫−銀、錫−亜鉛系の合金が望ましい）を最外層にコーティングをし、球形に成型する。低融点金属の表面張力を利用し球体に成形する。または、高融点金属でコーティングまたはめっき後のものを金型に入れ、低融点金属を流し込み球体に成形する。低融点金属を球形にする方法、手段において本発明は限定されない。
【００３９】
通常、導電性粒子４１０の径は１０μｍ〜２００μｍが想定されるが、上限は特には定められない。この径は、５０μｍ〜１５０μｍであることが好ましく、７０μｍ〜１００μｍがより好ましい。
【００４０】
上記導電性粒子４１０を半導体チップの半導体基板端子部（半導体チップの電極部分）に熱溶着させて固定し、半導体チップの接続端子とする。さらに図５（ｂ）に示される基板端子（基板の電極端子）２５と半導体基板端子部２１との間に導電性粒子４１０が位置するようにする。図５（ｂ）では基板端子２５と半導体基板端子部２１との間となっているが基板端子間またはチップ端子間の場合も含む。また、基板端子２５の材料は高融点金属（銅が望ましい）で構成される。
【００４１】
この状態で、熱（例えば２５０℃前後）、また必要に応じて超音波をかけた場合に導電性粒子４１０最外層の低融点金属層４３が溶融し、基板端子２５及び半導体基板端子部２１上に溶着する。この時、内層にある高融点金属層４２は溶融せず、低融点金属層４３が溶融したことにより高融点金属層４２または高融点金属層４２に付着した高融点金属小片４３が基板端子２５及び半導体基板端子部２１に接触する。このことにより、導電性粒子４１０を通じて基板端子２５及び半導体基板端子部２１間、チップ入出力端子間、基板端子２５間で電流の導通が行われる。
【００４２】
この時、高融点金属層４２は溶融しないため高融点金属層４２の表面の凹凸部が基板端子２１、またはチップ端子部に接触し導通される。高融点金属層４２、高融点金属小片４４は低融点金属層４３より電気導電性、放熱性が高いためその材料特性の性能が確保されかつ高融点金属層４２、高融点金属小片４４が基板端子２５及び半導体基板端子部２１と常時接触することが可能となるため性能が常に安定し一定化した基板接続端子間またはチップ接続端子間の接続を可能とする。
【００４３】
（第２の実施形態）
図４（ａ）は第２の実施形態による導電性粒子５００の断面構造を模式的に示したものである。図４（ａ）に示した導電性粒子５００は、高融点金属が導電性粒子５００の核５０となっている。その表面に高融点金属小片５４を溶着または接着させる。さらに低融点金属層５３で高融点金属層５２の外側に付着した高融点金属小片５４を含めてコーティングをし、球形に成形する。
【００４４】
高融点金属小片５４の大きさは、付着させたときに、導電性粒子５００の最外層と核５０の表面との間に収まるものであれば良い。即ち高融点金属小片５４は低融点金属層５３の中に埋設されていればよい。また、高融点金属小片５４を付着させたときに導電性粒子５００の直径より小さくなるものであれば構わない。また、小片の個数についても問わない。また、図面では球体形である高融点金属小片５４を図示しているが必要に応じてその形状を変更しても良い。また、その形状において本発明を限定するものではない。結果、低融点金属層５３を最外層にコーティングし、球体に成形する。低融点金属層５３の表面を球形にする方法として材料の持つ表面張力を利用し球体に成形する。または高融点金属小片５４が付着した状態で金型に入れ低融点金属を入れ球体に成形する方法がある。導電性粒子として球体に成形する手段において、本発明は限定されない。
【００４５】
通常、導電性粒子５００の径は１０μｍ〜２００μｍが想定されるが、上限は特には定められない。この径は、５０μｍ〜１５０μｍであることが好ましく、７０μｍ〜１００μｍがより好ましい。
【００４６】
実際の接続時において、本実施形態に係る導電性粒子５００を半導体チップの半導体基板端子部（半導体チップの電極部分）に熱溶着させて固定し、半導体チップの接続端子とする。さらに図６（ａ）に示される基板端子（基板の電極端子）２５と半導体基板端子部２１との間に導電性粒子５００が位置するようにする。図６（ａ）では導電性粒子５００の位置は基板端子２５と半導体基板端子部２１との間となっているが、基板端子間またはチップ端子間の場合も含む。また、基板接続端子２５の材料は高融点金属（銅が望ましい）で構成される。
【００４７】
この状態で、熱（例えば２５０℃前後）をかける。また必要に応じて超音波をかける。この場合に導電性粒子５００の最外層である低融点金属層５３が溶融し、基板端子２５及び半導体基板端子部２１上に溶着する。この時、内層にある核５０は溶融せず、低融点金属層５３が溶融する。結果として、核５０または核５０の外面に付着した高融点金属小片５４が基板端子２５及び半導体基板端子部２１に接触し接続をする。このことにより、導電性粒子５００を通じて基板端子２５及び半導体基板端子部２１で電流の導通が行われる。
【００４８】
この時、核５０は溶融しないため核５０または高融点金属小片５４が基板端子２５及び半導体基板端子部２１に接触し導通される。核５０または高融点金属小片５４は低融点金属層５３より電気導電性、放熱性が高いためその電気特性の性能が確保される。また、核５０または高融点金属小片５４が基板端子２５及び半導体基板端子部２１と常時接触することが可能となるため、高融点金属同士の接続となり性能が引き出される。また常に高融点金属同士で接触をするため性能が安定化し一定化する。
【００４９】
図４（ｂ）は第２の実施形態の変形例による導電性粒子５１０の断面構造を模式的に示したものである。図４（ｂ）に示した導電性粒子５１０は球体である樹脂製核部５１を持ち、樹脂製核部５１を導電性粒子５１０の核部とする。その外層部に高融点金属層５２をコーティングまたはめっきにより形成する。さらにその外層部に高融点金属小片５４を溶着または付着させる。さらに低融点金属層５３で高融点金属層５２の外面に付着した高融点金属小片５４を含めてコーティングをし、球形に成形する。高融点金属小片５４の大きさは高融点金属層５２の外面に付着させたときに、導電性粒子５１０の最外層と高融点金属５２外面の間に収まるものであることが好ましい。また、高融点金属小片５４を付着させたときに導電性粒子５１０の直径の大きさから低融点金属の厚みを引いたものを超えないものであれば大きさは問わない。また、小片の個数についても本発明では限定しない。また、図面では球形である高融点金属小片５４を図示しているが必要に応じてその形状を変更しても良い。また、その高融点金属小片５４形状において本発明を限定しない。
【００５０】
最後に、低融点金属層５３を最外層にコーティングし球体に成形する。低融点金属層５３の表面を球形にする方法については材料の特性である表面張力を利用して球形に成形する。または、高融点金属小片５４を付着させた状態において、金型に入れ低融点金属を入れ成形する。導電性粒子として球体に成形する手段において本発明は限定されない。
【００５１】
通常、導電性粒子５１０の径は１０μｍ〜２００μｍが想定されるが、上限は特には定められない。この径は、５０μｍ〜１５０μｍであることが好ましく、７０μｍ〜１００μｍがより好ましい。
【００５２】
以下に本変形例に係る導電性粒子５１０を使用した実施例を記す。本変形例に係る導電性粒子５１０を半導体チップの半導体基板端子部（半導体チップの電極部分）に熱溶着させて固定し、半導体チップの接続端子とする。さらに図６（ｂ）に示される基板端子（基板の電極端子）２５と半導体基板端子部２１との間に導電性粒子５１０が位置するようにする。図６（ｂ）では導電性粒子５１０の位置は基板端子２５と半導体基板端子部２１との間となっているが、基板端子間またはチップ端子間の場合も含む。また、基板端子２１の材料は高融点金属（銅が望ましい）で構成される。
【００５３】
この状態で、熱（例えば２５０℃前後）、また必要に応じて超音波をかける。この場合に導電性粒子５１０最外層の低融点金属層５３が溶融し、基板端子２５及び半導体基板端子部２１上に溶着する。この時、内層にある高融点金属層５２は溶融せず、低融点金属層５３が溶融する。結果として、高融点金属層５２の外面または高融点金属５２の外面に付着した高融点金属小片５４が基板端子２５及び半導体基板端子部２１に接触する。このことにより、導電性粒子５１０を通じて基板端子２５及び半導体基板端子部２１で電流の導通が行われる。
【００５４】
この時、高融点金属層５２は溶融しないため高融点金属層５２の外面または高融点金属小片５４が基板端子２５及び半導体基板端子部２１に接触し導通される。高融点金属層５２または高融点金属小片５４は低融点金属５３より電気導電性、放熱性が高いためその電気特性の性能が確保される。また、高融点金属層５２または高融点金属小片５４が基板接続端子２５及び半導体基板端子部２１と常時接触することが可能となるため、高融点金属同士の接続となり性能が引き出されまた常に同一の金属で接触するため性能が安定化し一定化する。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明は、フリップチップなどに使用される基板端子間、チップ端子間の接続端子などとして利用することができる。
【符号の説明】
【００５６】
２      半導体チップの一部
４      半導体装置の一部
１０    樹脂材料で構成される核
１１    高融点金属
１２    低融点金属
２０    基板
２１    半導体基板端子部（半導体チップ端子部）
２２    回路基板
２５    基板端子
４１    凹凸に整形された樹脂材料で構成される核（核部）
４２    高融点金属層
４３    低融点金属層
４４    高融点金属小片
５０    核
５１    樹脂材料で構成される核
５２    高融点金属層
５３    低融点金属層
５４    高融点金属小片
４００  導電性粒子
４１０  導電性粒子
５００  導電性粒子
５１０  導電性粒子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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