(57)【要約】【課題】半導体チップと回路基板の間に配置した接続部材を加熱処理して半導体チップと回路基板を接続する際に、半導体チップの過熱を十分に抑制可能な接続方法を提供すること。【解決手段】本発明の回路部材の接続方法は、対向配置された回路基板１０と半導体チップ２０との間に接着剤組成物からなる接続部材３０を介在させ、接続部材３０を加熱処理して回路基板１０と半導体チップ２０とを接着すると共にこれらの電極同士を電気的に接続するものであって、回路基板１０は接続部材３０が配置される部分に加熱回路８ａが設けられており、上記加熱処理は加熱回路８ａに通電して発熱させることにより行う。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向配置された回路基板と半導体チップとの間に接着剤組成物からなる接続部材を介在させ、前記接続部材を加熱処理して前記回路基板と前記半導体チップとを接着すると共に前記回路基板及び前記半導体チップにそれぞれ配設された電極同士を電気的に接続する回路部材の接続方法であって、
前記回路基板は、前記接続部材との対向面の該接続部材が配置される領域に加熱回路を備えるものであり、前記加熱処理は前記加熱回路に通電して発熱させることにより行う、接続方法。
【請求項２】
前記加熱処理は、前記回路基板と前記半導体チップとが互いに押圧される方向に全体を加圧しながら行う、請求項１に記載の接続方法。
【請求項３】
前記回路基板は、前記接続部材との対向面に回路パターンを備え、前記回路パターンは前記半導体チップの電極に接続される電極と前記加熱回路とが互いに電気的に絶縁して配設されてなる、請求項１又は２に記載の接続方法。
【請求項４】
前記加熱回路の前記接続部材と当接する部分のシート抵抗値は、２〜１５０Ω／□である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の接続方法。
【請求項５】
前記加熱回路は、一層の導電層からなる単層構造を有し、前記導電層は金属薄膜、インジウム−スズ酸化物層、インジウム−亜鉛酸化物層及び酸化スズ層からなる群より選ばれる、請求項１〜４のいずれか一項に記載の接続方法。
【請求項６】
前記加熱回路は、二層以上の導電層を積層してなる積層構造を有し、前記二層以上の導電層は、互いに独立に金属薄膜、インジウム−スズ酸化物層、インジウム−亜鉛酸化物層及び酸化スズ層からなる群より選ばれる、請求項１〜４のいずれか一項に記載の接続方法。
【請求項７】
前記接続部材は、接着剤成分と、前記接着剤成分中に分散している導電粒子とを備える異方導電性接着剤組成物からなるものである、請求項１〜６のいずれか一項に記載の接続方法。
【請求項８】
前記接着剤成分は、フィルム形成材と、エポキシ樹脂と、潜在性硬化剤とを含有するものである、請求項７に記載の接続方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回路部材の接続方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子や液晶表示素子と回路基板との接続等、回路部材同士を接続する方法として、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂を含有する加熱接着性接着剤からなる接続部材を用いる方法が知られている。例えば、特許文献１には、半導体素子と配線基板の接続に熱硬化性樹脂からなる接続部材を使用することが記載されている。また、特許文献２には、配線基板同士の接続に接続部材として異方導電性材料を使用することが記載されている。特許文献２の異方導電性材料は、熱可塑性樹脂を主成分とする接着剤成分中に金属粉末、金属酸化物などの導電性粒子が分散したものである。
【０００３】
上記接続部材は、接続する回路部材上に直接塗布しこれを乾燥して製膜する方法により用いられる場合もあるし、ポリエチレンテレフタレートなどのキャリアーフィルム上に製膜されたフィルムの形態で供給される場合もある。いずれの場合においても接続する回路部材の間に接続部材を介在させ、その状態で加圧しながら接続部材を加熱処理する。これにより、同一回路部材中で隣接する電極間の絶縁性を維持しながら対向する電極同士が電気的に接続されると同時に回路部材同士が接着固定される。
【０００４】
なお、接着剤成分が熱硬化性樹脂である場合には、加熱処理により接続部材が硬化して回路部材同士が接続される。一方、接着剤成分が熱可塑性樹脂である場合には、加熱処理により接続部材が軟化した状態にて圧着することにより回路部材同士が接続される。
【特許文献１】特開昭６０−２６２４３０号公報
【特許文献２】特開昭５５−１０４００７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の通り、回路部材同士を接続する工程においては、接続部材を硬化又は軟化させるために加熱処理を行う。従来、接続部材を加熱する方法として、オーブン、熱プレス等の外部加熱手段が用いられている。これらの外部加熱手段を用いた場合、加熱処理すべき接続部材のみならず、回路部材も加熱される。そのため、耐熱性の低い光センサ等の特殊回路を内蔵した半導体チップを回路基板に接続する際には、半導体チップの機能不良を引き起こすことがあった。
【０００６】
例えば、接続工程において熱プレスを使用する場合、回路基板上に接続部材を介して半導体チップを所定の位置に載置し、電熱ヒータが内蔵された加圧ヘッドを半導体チップの上方から押圧して加熱する手法が一般的に採用されている。この場合、加圧ヘッドからの熱エネルギーは半導体チップを介して接続部材に伝えられる。接続部材を十分に加熱処理するためには、接続部材の加熱処理に必要な温度よりも高い温度に加圧ヘッドの表面温度を設定する必要がある。そうすると、高温の加圧ヘッドで押圧されることにより、半導体チップは過熱され、上述のような機能不良の問題を招来する可能性がより高くなる。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、半導体チップと回路基板の間に配置した接続部材を加熱処理して半導体チップと回路基板を接続する際に、半導体チップの過熱を十分に抑制可能な接続方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の回路部材の接続方法は、対向配置された回路基板と半導体チップとの間に接着剤組成物からなる接続部材を介在させ、この接続部材を加熱処理して回路基板と半導体チップとを接着すると共に回路基板及び半導体チップにそれぞれ配設された電極同士を電気的に接続するものであって、回路基板は接続部材との対向面の該接続部材が配置される領域に加熱回路を備えるものであり、上記加熱処理は加熱回路に通電して発熱させることにより行うことを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、接続部材と加熱回路とが接しているため、加熱処理に必要な熱エネルギーを加熱回路から接続部材に直接供給することができる。したがって、熱プレスを使用する場合のように半導体チップを介して接続部材の加熱処理を行う場合と比較し、半導体チップに過大な熱エネルギーが流入することがない。そのため、半導体チップの温度上昇を十分に抑制しながら、接続部材を十分に加熱処理することができる。よって、半導体チップが耐熱性の低いものであっても、熱による機能不良が生じることを十分に抑制できる。
【００１０】
本発明における加熱処理は、回路基板と半導体チップとが互いに押圧される方向に全体を加圧しながら行うことが好ましい。加熱処理を加圧しながら行うと、両者の電極同士の接続信頼性をより高いものとすることができる。
【００１１】
また、本発明によれば、上述の半導体チップの熱による機能不良の問題に加え、従来の熱プレスによる接続処理の以下のような問題も十分に解消することができる。すなわち、熱プレスを用いて回路基板と半導体チップとの接続処理を繰り返し行うと、電熱ヒータによる加熱が繰り返されることで加圧ヘッドに熱膨張による歪が生じる。接続部材を用いた電極同士の接続処理においては加圧ヘッドの平行度が良好な接続信頼性を得るために極めて重要である。そのため、一定時間毎に加圧ヘッドの平行度を調整する必要があり、かかる調整は作業効率の低下を招来していた。
【００１２】
これに対し、本発明における加熱処理は加熱回路により行うため、電熱ヒータを内蔵しない加圧ヘッドを備えるプレスを使用できる。あるいは、電熱ヒータを内蔵するものであってもその電熱ヒータを使用する必要がない。そのため、熱膨張による加圧ヘッドの歪や劣化を十分に抑制することができる。その結果、加圧ヘッドの平行度の調整回数を低減でき、作業効率を向上できる。
【００１３】
本発明における回路基板は、接続部材との対向面に回路パターンを備えるものであり、この回路パターンは半導体チップの電極に接続される電極と、上記加熱回路とが互いに電気的に絶縁して配設されてなることが好ましい。加熱回路と電極とが電気的に絶縁されていると、加熱処理に使用され、それにより役目を終了した加熱回路が接続された半導体チップに電気的な影響を与えることを十分に防止できる。
【００１４】
加熱回路の接続部材と当接する部分のシート抵抗値は、回路部材の加熱処理に必要な発熱量を効率的に得る観点から、２〜１５０Ω／□であることが好ましい。また、加熱回路は、一層の導電層からなる単層構造又は二層以上の導電層を積層してなる積層構造とすることができる。加熱回路が単層構造の場合、金属薄膜、インジウム−スズ酸化物層、インジウム−亜鉛酸化物層及び酸化スズ層からなる群より選ばれる導電層で構成することができる。加熱回路が積層構造の場合、上記導電層の群より互いに独立に選ばれる二層以上の導電層で構成することができる。
【００１５】
接続部材として、接着剤成分と、前記接着剤成分中に分散している導電粒子とを備える異方導電性接着剤組成物をフィルム状に成形してなるものを使用することが好ましい。これにより、対向する電極間の低い接続抵抗及び隣接する電極間の優れた絶縁性の両方をより高水準に達成できる。
【００１６】
接着剤成分は、フィルム形成材と、エポキシ樹脂と、潜在性硬化剤とを含有するものであることが好ましい。接続部材が接着剤成分としてこれらを含有すると、接続部材のフィルム状への加工が容易であると共に、加熱によって接続部材を硬化させることで回路基板と半導体チップとを容易に接続できる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、半導体チップと回路基板の間に配置した接続部材を加熱処理して半導体チップと回路基板を接続する際に、半導体チップの過熱を十分に抑制可能な接続方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。また、図面の便宜上、図面の寸法比率は説明のものと必ずしも一致しない。
【００１９】
図１は、本実施形態において使用する回路基板の一例を示す上面図である。図１に示す回路基板１０は、矩形のガラス基板１と、このガラス基板１の表面上に形成された回路パターンとを備えている。この回路パターンは、半導体チップの電極部にそれぞれ接続される電極部３，４と、接続部材を加熱処理する際に使用される加熱回路８とによって構成されている。
【００２０】
図１に示すように、電極部３は複数の電極３ａで構成され、複数の電極３ａはガラス基板１の一辺の縁部にそれぞれ略等間隔となるように形成されている。各々の電極３ａは、ガラス基板１の辺１３の縁部を基端とし、辺１３と対向する辺１４の方向に形成されており、ガラス基板１の中央部分の手前まで延在している。同様に、電極部４は複数の電極４ａで構成され、複数の電極４ａはガラス基板１の辺１４の縁部にそれぞれ略等間隔となるように形成されている。各々の電極４ａは、ガラス基板１の辺１４の縁部を基端とし、辺１３の方向に形成されており、ガラス基板１の中央部分の手前まで延在している。
【００２１】
加熱回路８は、ガラス基板１の中央部分に形成された矩形の加熱部８ａと、この加熱部８ａに連結され、これに電流を供給するための電流供給部８ｂとによって構成されている。この加熱部８ａが形成されている部分に回路部材を介して半導体チップが配置される。半導体チップが配置された状態で、電源の端子を回路基板１０に接続して加熱部８ａに電流を供給できるように、電流供給部８ｂの先端側はガラス基板１の辺１４の縁部にまで延在している。
【００２２】
加熱回路８は、電極３ａ，４ａと離隔して形成されており、これらは互いに電気的に独立している。加熱部８ａ上に配置する接続部材を十分均一に加熱する観点から、加熱回路８の加熱部８ａは電極部３，４を避けた領域に、可能な限り広い面積で形成することが望ましい。
【００２３】
加熱回路８は、金属薄膜、あるいはインジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）、インジウム−亜鉛酸化物（ＩＺＯ：Ｉｎｄｉｕｍ  Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ）又は酸化スズからなる層によって構成することができる。加熱回路８を構成可能な上記材質のうち、接続処理後に光学顕微鏡を用いて接続状態を容易に外観検査できる等の観点から、ＩＴＯ又はＩＺＯが好ましい。なお、加熱回路８は、上記材質一種からなる単層構造としても、異なる材質からなる層を二層以上積層してなる積層構造としてもよい。
【００２４】
加熱回路８の厚さは、十分に薄いことが好ましい。加熱回路８が十分に薄いものであると、スパッタリング等の成膜法により容易にガラス基板１上に形成することが可能であると共に、接続構造中に存在しても接続部分の構造に空間的制約を与えることがないという利点がある。
【００２５】
加熱回路８の加熱部８ａのシート抵抗値は、使用する接続部材の種類にもよるが、接続部材の加熱処理に必要な発熱量を効率的に得る観点から、２〜１５０Ω／□であることが好ましい。シート抵抗値が２Ω／□未満であると、十分な発熱量を得るためには高電流を印加しなければならず、電源装置の設計に制約が生じてしまう傾向にある。他方、シート抵抗値が１５０Ω／□を超えると高電圧を印加しなければ十分な発熱量は得られず、高電圧対応の特殊電源装置が必要となってしまう傾向にある。なお、ここでいうシート抵抗値とは、四探針法を用いた表面抵抗測定器によって測定される値をいう。
【００２６】
ガラス基板１の表面上に形成する電極３ａ，４ａ及び加熱回路８は、作業性の観点からスパッタリング等の成膜法によってそれぞれ形成することが好ましい。なお、電極３ａ，４ａ及び加熱回路８を同一の材質で構成する場合、ガラス基板１の一方面の全面に成膜した後、不要な部分をエッチング等によって削除して回路パターン（電極部３，４及び加熱回路８）を形成してもよい。
【００２７】
図２は、上述の回路基板１０と半導体チップが接続された接続構造を示す模式断面図である。図２に示す接続構造１００は、対向配置された回路基板１０及び半導体チップ２０を備えており、回路基板１０と半導体チップ２０との間には、これらを接続する接続部３０ｂが設けられている。
【００２８】
半導体チップ２０は、回路基板１０との対向面に、回路基板１０の電極部３，４の各電極とそれぞれ接続される複数の電極５ａ，６ａを備えている。半導体チップ２０の具体例としては、ＩＣチップ、抵抗体チップ、コンデンサチップ等の部品が挙げられる。これらのチップ部品は、多数の電極を備えているものが一般的である。
【００２９】
半導体チップ２０が有する複数の電極の表面は、金、銀、錫、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム、白金及びＩＴＯから選ばれる１種で構成されてもよく、２種以上で構成されていてもよい。また、電極の表面の材質は、すべての電極において同一であってもよく、異なっていてもよい。
【００３０】
図２に示すように接続部３０ｂは、接続部材に含まれる接着剤成分の硬化物３２ｂと、これに分散している導電粒子３５とを備えている。そして、接続構造１００においては、回路基板１０の電極３ａと半導体チップ２０の電極５ａとが、また、回路基板１０の電極４ａと半導体チップ２０の電極６ａとが、導電粒子３５を介して電気的にそれぞれ接続されている。このため、電極３ａ，５ａ間及び電極４ａ，６ａ間の接続抵抗が十分に低減され、回路基板１０と半導体チップ２０の良好な電気的接続が可能となる。他方、硬化物３２ｂは電気絶縁性を有するものであり、隣接する電極同士は絶縁性が確保される。したがって、半導体チップ２０の持つ機能を十分に発揮することができる。
【００３１】
次に、接着剤成分が硬化する以前の状態の接続部材について説明する。接続部材としては、熱硬化性樹脂、硬化剤を含有する接着剤成分及び該接着剤成分中に分散している導電性粒子からなる異方導電性接着剤組成物をフィルム状に成形したもの（以下、「異方導電性フィルム」という。）を使用する。
【００３２】
なお、接着剤成分は加熱により回路部材同士を接着可能なもの（加熱接着性接着剤）であれば、その含有成分は限定されない。例えば、接着剤成分の主成分をなす樹脂材料として、ポリエチレン、ポリプロピレンなどの熱可塑性樹脂を使用してもよい。ただし、耐熱性、耐湿性及び機械的特性の観点から、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、アクリル樹脂などの硬化性樹脂が好ましい。
【００３３】
熱硬化性樹脂としては、任意の温度範囲における硬化処理が可能な熱硬化性樹脂であれば特に限定されないが、エポキシ樹脂であることが好ましい。エポキシ樹脂としては、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦノボラック型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、ヒダントイン型エポキシ樹脂、イソシアヌレート型エポキシ樹脂、脂肪族鎖状エポキシ樹脂等が挙げられる。これらのエポキシ樹脂は、ハロゲン化されていてもよく、水素添加されていてもよい。これらのエポキシ樹脂は、１種を単独で、又は２種以上を組み合わせて使用することができる。
【００３４】
熱硬化性樹脂用硬化剤としては、アミン系、フェノール系、酸無水物系、イミダゾール系、ヒドラジド系、ジシアンジアミド、三フッ化ホウ素−アミン錯体、スルホニウム塩、ヨードニウム塩、アミンイミド等が挙げられる。これらは、単独又は２種以上を混合して使用することができ、分解促進剤、抑制剤等を混合して用いてもよい。また、これらの硬化剤をポリウレタン系、ポリエステル系の高分子物質等で被覆してマイクロカプセル化したもの（潜在性硬化剤）は、可使時間が延長されるために好ましい。
【００３５】
接着剤成分はフィルム形成性高分子（フィルム形成材）を含有してもよい。接着剤成分の全質量を基準として、フィルム形成性高分子の含有量は、２〜８０質量％であることが好ましく、５〜７０質量％であることがより好ましく、１０〜６０質量％であることが更に好ましい。フィルム形成性高分子としては、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリビニルブチラール、ポリビニルホルマール、ポリイミド、ポリアミド、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、ポリフェニレンオキサイド、尿素樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、キシレン樹脂、ポリイソシアネート樹脂、フェノキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエステルウレタン樹脂などが用いられる。接着剤成分にフィルム形成性高分子を含有せしめると、異方導電性接着剤組成物を容易にフィルム状に加工することができるために好ましい。
【００３６】
上記のフィルム形成性高分子の中でも水酸基等の官能基を有する樹脂は接着性が向上することができるので、より好ましい。また、これらの高分子をラジカル重合性の官能基で変性したものも用いることができる。
【００３７】
さらに、接着剤成分は、加熱により遊離ラジカルを発生する硬化剤、ラジカル重合性物質、充填材、軟化剤、促進剤、老化防止剤、着色剤、難燃化剤、チキソトロピック剤、カップリング剤、フェノール樹脂、メラミン樹脂、イソシアネート類等を含有することもできる。
【００３８】
接着剤成分中に分散させる導電性粒子としては、例えば金、銀、銅、ニッケル、はんだ等の金属やカーボンの粒子が挙げられる。あるいは、非導電性のガラス、セラミック、プラスチック等を核とし、この核を上記の金属やカーボンで被覆した被覆粒子でもよい。導電性粒子の平均粒径は分散性、導電性の観点から１〜１８μｍであることが好ましい。
【００３９】
導電性粒子の配合割合は、接着剤成分１００体積部に対して、０．１〜３０体積部であることが好ましく、０．１〜１０体積部であることがより好ましい。この配合割合が０．１体積部未満であると対向する電極間の接続抵抗が高くなる傾向にあり、３０体積部を超えると隣接する電極間の短絡が生じやすくなる傾向がある。
【００４０】
接続部材として、市販の異方導電性フィルムを購入して用いてもよく、例えば、ＡＣ−８９５５ＹＷ−２３（商品名、日立化成工業株式会社製、商品名）などを好適に使用できる。
【００４１】
（接続方法）
図３（ａ）〜（ｃ）は、本発明に係る回路部材の接続方法の一実施形態を概略断面図により示す工程図である。本実施形態では、回路基板１０の加熱回路８に通電することにより接続部材を熱硬化させて接続構造１００を製造する。
【００４２】
先ず、電極部３，４及び加熱回路８を一方面に備える回路基板１０と、半導体チップ２０と、異方導電性フィルム（接続部材）３０とを用意する。異方導電性フィルム３０は接着剤成分３２と、この接着剤成分３２中に分散している導電性粒子３５とによって構成されている。異方導電性フィルム３０の厚さは、５〜５０μｍであることが好ましい。異方導電性フィルム３０の厚さが５μｍ未満であると、接続すべき電極間においてその充填量不足となる傾向がある。他方、５０μｍを超えると、接続すべき電極間の導通の確保が困難となる傾向がある。
【００４３】
次に、回路パターンが形成された面を上にして回路基板１０をプレス機の底面５０上に配置する。その後、図３（ａ）に示すように、回路基板１０の加熱部８ａが形成されている位置に異方導電性フィルム３０を載置する。このとき、異方導電性フィルム３０は、加熱回路８の加熱部８ａと、電極３ａ及び電極４ａの先端部とを覆うように載置する。
【００４４】
次いで、半導体チップ２０の各々の電極５ａ，６ａが回路基板１０の各々の電極３ａ，４ａと対向する位置となるように位置合わせをして、図３（ｂ）に示すように異方導電性フィルム３０を介して回路基板１０上に半導体チップ２０を載置する。そして、図３（ｃ）に示すように半導体チップ２０の上方からプレス機の加圧ヘッドを押圧する。このとき、加圧ヘッドの当接面５５及び底面５０によって図３（ｃ）の矢印Ａ及び矢印Ｂ方向に全体を加圧すると共に、加熱回路８に電流を供給して加熱部８ａを発熱させることによって異方導電性フィルム３０の加熱処理を行う。
【００４５】
このときの加熱温度は、異方導電性フィルム３０が硬化可能な温度とする。加熱温度は、６０〜１８０℃が好ましく、７０〜１７０℃がより好ましく、８０〜１６０℃が更に好ましい。加熱温度が６０℃未満であると硬化速度が遅くなる傾向があり、１８０℃を超えると望まない副反応が進行し易い傾向がある。加熱時間は、０．１〜１８０秒が好ましく、０．５〜１８０秒がより好ましく、１〜１８０秒が更に好ましい。
【００４６】
異方導電性フィルム３０の硬化により接続部３０ｂが形成されて、図２に示すような接続構造１００が得られる。接続の条件は、使用する用途、接着剤組成物、回路部材によって適宜選択される。なお、異方導電性フィルム３０の接着剤成分が光によって硬化するものを含有する場合には、異方導電性フィルム３０に対して活性光線やエネルギー線を適宜照射すればよい。活性光線としては、紫外線、可視光、赤外線等が挙げられる。エネルギー線としては、電子線、エックス線、γ線、マイクロ波等が挙げられる。
【００４７】
本実施形態に係る接続方法によれば、異方導電性フィルム３０の直下に位置する加熱回路８の加熱部８ａによって、異方導電性フィルム３０を直接加熱することができる。これにより、加圧ヘッドの電熱ヒータを熱源として利用する従来の接続方法と比較して、以下のような利点がある。すなわち、異方導電性フィルム３０を集中的に加熱することが可能であるため、半導体チップ２０に流入する熱エネルギーを低減できる。その結果、半導体チップ２０が耐熱性の低いものであっても熱による機能不良の発生を十分に抑制できる。また、加圧ヘッドに内蔵された電熱ヒータを使用する必要がないため、熱膨張による加圧ヘッドの歪や加熱による加圧ヘッドの劣化を十分に防止できる。その結果、加圧ヘッドの平行度の調整などの作業回数を削減でき、接続処理の作業性を向上できる。
【００４８】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。例えば、異方導電性フィルムは単層構造に限定されるものではなく、複数の層が積層された多層構造であってもよい。多層構造の異方導電性フィルムは、例えば、接着剤成分及び導電粒子の種類あるいはこれらの含有量が異なる層を複数積層することによって製造することができる。
【００４９】
また、上記実施形態においては、接続部材として導電性粒子を含有してなる異方導電性フィルムを例示したが、必ずしも導電性粒子を含有するものを使用しなくてもよい。ただし、電極同士をより高い接続信頼性でもって接続するためには、導電性粒子を含有するものを使用することが好ましい。導電性粒子が含有されているものを使用すると、半導体チップの電極又は回路基板の電極に高さのばらつきが多少あったとしても、電極同士をより確実に接続できるためである。
【００５０】
さらに、上記実施形態においては、接続部材としてフィルム状に形成されたものを使用したが、接着剤組成物を回路基板上に直接塗布した後、これを乾燥することによって接続部材を形成してもよい。この場合、塗布した接着剤組成物の乾燥処理は、加熱回路８に通電して発熱させることにより行ってもよい。また、回路基板としてガラス基板を用いたものを例示したが、各種樹脂材料からなる基板の表面上に回路パターンを形成したものを使用してもよい。
【実施例】
【００５１】
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。ただし、本発明はこれらに制限されるものではない。
【００５２】
（実施例１）
幅２０ｍｍ、長さ３０ｍｍ、厚さ０．７ｍｍのガラス基板の表面上に、半導体チップの電極との電気的接点をなす多数の透明電極を形成した。かかる透明電極はＩＴＯ薄膜からなるものであり、ガラス基板上に幅２５μｍ、厚さ１５０ｎｍの透明電極を合計４８０本形成した。
【００５３】
また、ガラス基板の透明電極を形成した面と同一の表面上にはＩＴＯ薄膜からなる加熱回路を更に形成した。かかる加熱回路はＩＴＯターゲットを用いたスパッタリング法によってガラス基板上にＩＴＯ薄膜（厚さ１５０ｎｍ）を成膜した後、上記の透明電極とは電気的接点をもたないようにウェットエッチングによってパターニングして作製した。具体的には、上記の加熱回路は、ガラス基板の半導体チップと当接する部分に形成した加熱部と、この加熱部に外部から電流を供給するために形成した二つの電流供給部とによって構成されている。この加熱部は半導体チップが当接する面積のおよそ７０％となるように、幅３．５ｍｍ、長さ２０ｍｍのサイズの矩形状とした。また、二つの電流供給部は、その先端部がガラス基板の周縁部にまで延在するように形成した。なお、四探針法により加熱回路の加熱部のシート抵抗値を測定したところ、１０Ω／□であった。
【００５４】
透明電極及び加熱回路を形成した側が上面となるようにガラス基板をプレス機に配置し、その上に幅５．０ｍｍ、長さ１５ｍｍのエポキシ樹脂系異方導電性フィルム（日立化成工業株式会社製、商品名：ＡＣ−８９５５ＹＷ−２３）を載置した。その後、ガラス基板の透明電極と半導体チップの電極の位置が合うように、異方導電性フィルム上にテスト用の半導体チップ（幅４．０ｍｍ、長さ１４ｍｍ、厚さ５５０μｍ）を室温（２５℃）にて配置した。
【００５５】
ガラス基板上に異方導電性フィルム及び半導体チップがこの順序で載置された積層体に対して、プレス機を用いて全体を上下方向に加圧しながら、加熱回路に電流を供給することで異方導電性フィルムの加熱処理を行った。加圧ヘッドによる加圧は、３ＭＰａ（半導体チップの面積基準）の圧力で行った。また、加熱回路への通電は、加熱回路の電流供給部を通じて３００ｍＡの電流を１５秒間の印加することにより行った。このような加熱処理によって異方導電性フィルムを熱硬化させて、半導体チップ、ガラス基板及びこれらの間に配置した接続部材の硬化物からなる接続構造を得た。
【００５６】
なお、接続処理を行うに先立ち、異方導電性フィルム内に熱電対（理化工業株式会社製、商品名：ＳＴ−５０）を挿入し、接続処理中における異方導電性フィルムの温度を測定した。その結果、加熱処理開始から１５秒後の異方導電性フィルムの温度は２０８℃であった。他方、接続処理中における半導体チップの温度を、放射温度計（キーエンス株式会社製）を用いて計測した。その結果、加熱処理開始から１５秒後の半導体チップの温度は１２３℃であった。
【００５７】
接続処理によって得られた接続構造を温度８５℃、相対湿度８５％の恒温恒湿槽に５００時間放置した。その後、半導体チップの電極とガラス基板上の透明電極との接続部分の接続抵抗値を４端子法により測定した。その結果、恒温恒湿槽での処理を行う前に測定した接続抵抗値と比較して、その上昇率は１０％未満であり、良好な接続信頼性であることが確認された。
【００５８】
（実施例２）
ＩＴＯ薄膜からなる加熱回路の代わりにＩＺＯ薄膜（厚さ１５０ｎｍ）からなる加熱回路を形成したことの他は、実施例１と同様にして接続構造の作製及び評価試験を行った。加熱回路の加熱部のシート抵抗値は、１５Ω／□であった。また、加熱処理開始から１５秒後の異方導電性フィルムの温度は１９８℃であった。他方、加熱処理開始から１５秒後の半導体チップの温度は１１３℃であった。恒温恒湿槽（温度８５℃、相対湿度８５％）内での処理後（５００時間放置後）の接続部分の接続抵抗値は、処理を行う前に測定した接続抵抗値と比較して、その上昇率は１０％未満であり、良好な接続信頼性であることが確認された。
【００５９】
（実施例３）
プレス機による加圧処理と加熱回路による加熱処理とを併用し、実施例１と同様にして接続構造を作製する作業を１０００回連続して行った。作製した１０００個の接続構造を温度８５℃、相対湿度８５％の恒温恒湿槽内に並べ、５００時間放置した。その後、１０００個の接続構造につき、実施例１と同様にして接続部分の接続抵抗値を４端子法により測定した。その結果、恒温恒湿槽での処理を行う前に測定した接続抵抗値と比較して、全ての接続構造について接続抵抗値の上昇率は１０％未満であり、良好な接続信頼性であることが確認された。
【００６０】
さらに、本実施例においては、１０００個の接続構造の接続部の断面観察を行った。その結果、全ての接続構造において、半導体チップとガラス基板の間の介在する異方導電性フィルムの硬化物の厚さは接続構造の両端部でほぼ等しく、両端部の厚さの差は全て３μｍ以内であった。このことから１０００回の接続処理を連続的に繰り返し行った場合でも加圧ヘッドの平行度が十分に維持されることが確認された。
【００６１】
（比較例１）
プレス機による加圧処理と加熱回路による加熱処理とを併用して接続処理する代わりに、電熱ヒータが内蔵された加熱型加圧ヘッド（表面温度２５０℃）によって異方導電性フィルムを接続処理したことの他は、実施例１と同様にして接続構造の作製及び評価試験を行った。すなわち、ガラス基板上の加熱回路には電流は供給しない状態のまま、表面温度２５０℃の加圧ヘッドを上方から半導体チップに対して当接させ、１５秒間加圧する接続処理を行った。この場合、加圧ヘッドからの熱エネルギーは半導体チップを介して異方導電性フィルムに供給される。
【００６２】
本比較例においては、接続処理開始から１５秒後の異方導電性フィルムの温度は２０９℃であった。他方、加熱処理開始から１５秒後の半導体チップの温度は２４５℃にまで上昇していた。なお、恒温恒湿槽（温度８５℃、相対湿度８５％）内での処理後（５００時間放置後）の接続部分の接続抵抗値は、処理を行う前に測定した接続抵抗値と比較して、その上昇率は１０％未満であり、良好な接続信頼性であることが確認された。
【００６３】
（比較例２）
電熱ヒータが内蔵された加熱型加圧ヘッド（表面温度２５０℃）によって異方導電性フィルムを接続処理し、比較例１と同様にして接続構造を作製する作業を１０００回連続して行った。作製した１０００個の接続構造を温度８５℃、相対湿度８５％の恒温恒湿槽内に並べ、５００時間放置した。その後、１０００個の接続構造につき、実施例１と同様にして接続部分の接続抵抗値を４端子法により測定した。その結果、恒温恒湿槽での処理を行う前に測定した接続抵抗値と比較して、接続構造の作製開始後、始めの８００個については接続抵抗値の上昇率はいずれも１０％未満であった。これに対し、作業の終盤に作製した２００個については接続抵抗値の上昇率が３０〜５０％のものがあり、作業の繰り返し回数が増えるに従い、接続抵抗値が高くなる傾向にあることが分かった。
【００６４】
さらに、本比較例においては、接続抵抗値の上昇率が高かった接続構造の接続部の断面観察を行った。その結果、半導体チップとガラス基板の間に介在する異方導電性フィルムの硬化物の厚さは、接続構造の両端部を比較すると、８μｍの差が生じていた。異方導電性フィルムの硬化物の厚さが不均一となった原因は、加熱冷却の繰り返しにより加圧ヘッドに歪が生じ、平行度が不十分になったためと考えられ、これが接続信頼性に影響を及ぼしたものと推察される。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明に係る接続方法において使用する回路基板の一例を示す上面図である。
【図２】回路基板と半導体チップが接続された状態を示す模式断面図である。
【図３】回路基板と半導体チップを接続する方法を概略模式図により示す工程図である。
【符号の説明】
【００６６】
１０…回路基板、２０…半導体チップ、３０…異方導電性フィルム（接続部材）、３ａ，４ａ…回路基板の電極、５ａ，６ａ…半導体チップの電極、８…加熱回路、３２…接着剤成分、３５…導電粒子、１００…接続構造。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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