(57)【要約】【課題】半導体チップ又は電子部品の電極と実装基板の電極とを接続する導電性微粒子であって、接合部の低背化により半導体部品、電子部品の高密度化、小型化を実現することができ、しかも電極との接合面積を充分に確保できる、接続信頼性に優れる導電性微粒子を提供する。【解決手段】半導体チップ又は電子部品の電極と実装基板の電極とを接続する導電性微粒子であって、円柱形状又は角柱形状の樹脂微粒子の表面に１種以上の金属層が形成されている導電性微粒子。【選択図】　　　　　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体チップ又は電子部品の電極と実装基板の電極とを接続する導電性微粒子であって、円柱形状又は角柱形状の樹脂微粒子の表面に１種以上の金属層が形成されていることを特徴とする導電性微粒子。
【請求項２】
請求項１記載の導電性微粒子の製造方法であって、断面形状が円又は多角形である棒状に形成された樹脂の表面に１種以上の金属層を形成した後、所定の長さに切断することを特徴とする導電性微粒子の製造方法。
【請求項３】
請求項１記載の導電性微粒子の製造方法であって、断面形状が円又は多角形である棒状に形成された樹脂を所定の長さに切断した後、表面に１種以上の金属層を形成することを特徴とする導電性微粒子の製造方法。
【請求項４】
半導体チップ又は電子部品の電極と実装基板の電極とが請求項１記載の導電性微粒子により接続されてなることを特徴とする導電接続構造体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電極との接合面積を確保して、低背化を実現しつつ、接続信頼性に優れる導電性微粒子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体チップや電子部品等の電極と実装基板の電極とを接続するには、以下のような手段が用いられていた。
（１）半導体チップや電子部品等の電極に球状の導電性微粒子を搭載しリフローすることにより接続端子を形成し、それを用いて実装基板の電極との導電接続構造体を形成する。
（２）半導体チップや電子部品等の電極にハンダペースト等を印刷しリフローすることにより接続端子を形成し、それを用いて実装基板の電極との導電接続構造体を形成する。
（３）半導体チップや電子部品等の電極にメッキ法にて金属接続端子を形成し、それを用いて実装基板の電極との導電接続構造体を形成する。
上記（１）の従来技術を用いて得られる接続端子を図３Ａに、上記（２）又は（３）の従来技術を用いて得られる接続端子を図３Ｂに示す。
【０００３】
携帯電話等のモバイル機器においては、高機能・多機能化及び小型軽量化に伴い、それに使用される半導体部品、電子部品の高密度化、小型化が要求されている。それを実現するために半導体パッケージの３次元配置を行ったり、また３次元配置したものを１つの半導体パッケージ及び電子部品として構成したりすることが検討されている。それにより半導体パッケージの高さは高くなるが、それを低くすることが求められる。
【０００４】
従来技術では、例えば、球状の導電性微粒子を用いた場合、その粒子径を小さくすることにより低背化することが可能であるが、図３Ａに示すように、これにより電極部との接合面積が小さくなるので、接続信頼性が確保できない。一方、印刷やメッキによって接続端子を構成し、それにより導電接続構造体を構成する場合は、図３Ｂに示すように、接合面積は確保できるが、低背化することにより、温度サイクル試験による信頼性試験において、半導体チップや電子部品等と基板との構成材料の線膨張係数等の物性値の違いから生じる歪応力を緩和することができず、接続信頼性を確保することが難しい。これらの問題を解決する方法として、導電接続構造体の隙間に樹脂をいれて固めてしまう方法があるが、この方法では樹脂に求められる特性が多いので、樹脂が非常に高価なものとなり、半導体パッケージやモジュール等のコスト上昇につながる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記現状に鑑み、電極との接合面積を確保して、低背化を実現しつつ、接続信頼性に優れる導電性微粒子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、半導体チップ又は電子部品の電極と実装基板の電極とを接続する導電性微粒子であって、円柱形状又は角柱形状の樹脂微粒子の表面に１種以上の金属層が形成されている導電性微粒子である。
以下に本発明を詳述する。
【０００７】
本発明の導電性微粒子は、半導体チップ又は電子部品の電極と実装基板の電極とを接続する際に用いられるものである。
本発明の導電性微粒子は、円柱形状又は角柱形状の樹脂微粒子の表面に１種以上の金属層が形成されている構造を有する。
上記角柱形状としては特に限定されず、例えば、三角柱、四角柱、五角柱、六角柱等が挙げられる。
【０００８】
上記樹脂微粒子を構成する樹脂としては特に限定されず、例えば、以下に例示する単量体を重合してなる重合体等が挙げられる。
上記単量体としては、例えば、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート等のポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、プロピレングリコールジ（メタ）アクリレート等のポリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリテトラメチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、１，３−ブチレングリコールジ（メタ）アクリレート、２，２−ビス［４−（メタクリロキシエトキシ）フェニル］プロパンジ（メタ）アクリレート等の２，２−ビス［４−（メタクリロキシポリエトキシ）フェニル］プロパンジ（メタ）アクリレート、２，２−水添ビス［４−（アクリロキシポリエトキシ）フェニル］プロパンジ（メタ）アクリレート、２，２−ビス［４−（アクリロキシエトキシポリプロポキシ）フェニル］プロパンジ（メタ）アクリレート；スチレン、α−メチルスチレン、ｐ−メチルスチレン、ｐ−クロロスチレン、クロロメチルスチレン等のスチレン誘導体；塩化ビニル；酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等のビニルエステル類；アクリロニトリル等の不飽和ニトリル類；（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸エチル、（メタ）アクリル酸ブチル、（メタ）アクリル酸２−エチルヘキシル、（メタ）アクリル酸ステアリル、エチレングリコール（メタ）アクリレート、トリフルオロエチル（メタ）アクリレート、ペンタフルオロプロピル（メタ）アクリレート、シクロヘキシル（メタ）アクリレート等の（メタ）アクリル酸エステル誘導体；ブタジエン、イソプレン等の共役ジエン類；ジビニルベンゼン、１，６−ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、テトラメチロールメタントリ（メタ）アクリレート、テトラメチロールプロパンテトラ（メタ）アクリレート、ジアリルフタレート及びその異性体、トリアリルイソシアヌレート及びその誘導体、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート及びその誘導体、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート等の架橋性単量体等が挙げられる。これらの単量体は、単独で用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。
【０００９】
上記金属層を構成する金属としては特に限定されず、例えば、ニッケル、金、銀、銅、コバルト、錫、インジウム、ＩＴＯ等又はこれらを主成分とする合金等が挙げられる。上記金属層は、一層からなるものであっても、多層からなるものであってもよく、これらの金属は、単独で用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。これらの金属が２種以上併用される場合は、複数の層状構造を形成するように用いられてもよく、合金として用いられてもよい。
上記金属層は樹脂微粒子の表面全体に形成されていなくともよく、少なくとも接続すべき電極間を導通できる部分に形成されていればよい。
【００１０】
本発明の導電性微粒子の表面に金属層を形成する方法としては特に限定されず、例えば、無電解メッキによる方法、金属微粉を単独又はバインダーに混ぜ合わせて得られるペーストを樹脂微粒子にコーティングする方法；真空蒸着、イオンプレーティング、イオンスパッタリング等の物理的蒸着方法等が挙げられる。
【００１１】
上記金属層の厚みの好ましい下限は０．０２μｍ、好ましい上限は１００μｍである。金属層の厚みが０．０２μｍ未満であると、所望の導電性が得られ難く、１００μｍを超えると、半導体チップや電子部品等と基板との線膨張係数の違いから生じる歪応力を緩和する効果が得られないことがある。
【００１２】
上記導電性微粒子の大きさ好ましい下限は、電極の大きさに鑑み、底面の直径又は対角線の長さが電極の直径又は対角線の長さの５０％、好ましい上限は１５０％である。
【００１３】
本発明の導電性微粒子は円柱形状又は角柱形状であるので、低背化を図ると接合面積も小さくなる球状である導電性微粒子とは異なり、電極間の距離と電極との接合面積を別々に調整することができ、低背化を図りつつ電極との接合面積を確保することができる。また、本発明の導電性微粒子は、樹脂微粒子をコアとして、その表面に金属層が形成されているので、コアとなる樹脂微粒子により、半導体チップや電子部品等と基板との構成材料の線膨張係数等の物性値の違いから生じる歪応力を緩和し、金属層により電気的特性を確保することができる。
【００１４】
本発明の導電性微粒子の製造方法としては、断面形状が円又は多角形である棒状に形成された樹脂の表面に１種以上の金属層を形成した後、所定の長さに切断する方法か、又は、断面形状が円又は多角形である棒状に形成された樹脂を所定の長さに切断した後、表面に１種以上の金属層を形成する方法が好ましい。
【００１５】
前者の方法で本発明の導電性微粒子を製造した場合、図１Ａ及び図２Ａにその１実施態様を示すような、切断面においては樹脂がむき出しになっている導電性微粒子が得られ、後者の方法で本発明の導電性微粒子を製造した場合、図１Ｂ及び図２Ｂにその１実施態様を示すような、表面全体が金属層で覆われている導電性微粒子が得られる。
上記の本発明の導電性微粒子の製造方法もまた、本発明の１つである。
【００１６】
本発明の導電性微粒子は、そのまま、又は、マイクロ素子実装用の導電接着剤、異方性導電接着剤、異方性導電シート等の導電材料として用いられ、半導体チップ又は電子部品の電極と実装基板の電極とを接続する際に用いられる。
【００１７】
上記半導体チップ又は電子部品の電極と実装基板の電極との接続方法としては、本発明の導電性微粒子を用いて接合する方法であれば特に限定されず、例えば、以下のような方法等が挙げられる。
（１）半導体チップ、電子部品又は実装基板の電極上にフラックス又はハンダペーストを塗布し、その上に導電性微粒子を搭載した後、リフローにより電極と導電性微粒子を接合する。次に、接続対象の半導体チップ、電子部品又は実装基板の電極上にフラックス又はハンダペーストを塗布し、電極に導電性微粒子が接合された上記半導体チップ、電子部品又は実装基板を置き、リフローにより接合する方法。
（２）表面に電極が形成された半導体チップ若しくは電子部品又は実装基板の上に、異方性導電シートを載せた後、接続対象である半導体チップ若しくは電子部品又は実装基板を置き、加熱、加圧して接合する方法。
（３）異方性導電シートを用いる代わりに、スクリーン印刷やディスペンサー等の手段で異方性導電接着剤を供給し接合する方法。
（４）導電性微粒子を介して張り合わせた二つの電極部の間隙に液状のバインダーを供給した後で硬化させて接合する方法。
【００１８】
上記のようにして半導体チップ又は電子部品の電極と実装基板の電極との接合体、即ち、半導体パッケージ、電子部品等の導電接続構造体を得ることができる。図４に半導体チップや電子部品等の電極に本発明の導電性微粒子を搭載しリフローすることにより形成された接続端子の１実施態様を示し、図５に更に図４に示す接続端子を用いて形成された導電接続構造体を示す。
半導体チップ又は電子部品の電極と実装基板の電極とが本発明の導電性微粒子により接続されてなる導電接続構造体もまた、本発明の１つである。
【００１９】
【実施例】
以下に実施例を掲げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。
【００２０】
断面形状が直径φ２８０μｍの円である棒状に形成された樹脂を長さ９０μｍに切断し、導電層下地としてニッケルめっきを施した後、電解めっき法により銅めっきをして金属層を形成した。更にその上に錫、銀のめっきを施し、それらからなる合金層が形成された直径φ２９０μｍ長さ１００μｍの導電性微粒子を得た。
得られた導電性微粒子を直径φ３００μｍの電極を８１個有する□６ｍｍ角の半導体チップにフラックスを介して搭載しリフローを行い溶融接合し半導体パッケージを製作した。
得られた半導体パッケージを直径φ３００μｍの電極を８１個有するプリント基板にハンダペーストを介して搭載し、リフローを行い半導体パッケージと基板との導電接続構造体を得た。
【００２１】
その結果、φ３００μｍの導電性微粒子を使用した導電接続構造体よりも低背化が実現でき、印刷法、メッキ法によって構成されたものと同程度の高さにすることができた。
【００２２】
また、印刷法、メッキ法によって構成された同じ仕様の導電接続構造体を作成し、−２５〜１２５℃の温度サイクル試験を実施した結果、本発明のものは１０００ｃｙｃまで不良が発生せず接続信頼性も確保できたのに対して、印刷法及びメッキ法によって構成した導電接続構造体は、全て不良となった（ｎ＝２０）。
【００２３】
【発明の効果】
本発明は、上記の構成よりなるので、導電性微粒子内部に円柱形状又は角柱形状の樹脂微粒子をコアとして用い、その表面に金属層を形成することにより、接合面積を確保しつつ低背化が実現でき、また、コアとなる樹脂微粒子が弾性体であるので、半導体チップや電子部品等と基板との構成材料の線膨張係数等の物性値の違いから生じる歪応力が緩和され、更に、金属層によって確実に電気的特性が確保されるので、接続信頼性に優れた導電性微粒子を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の導電性微粒子の構造を模式的に示す図である。
【図２】図１に示す本発明の導電性微粒子のａ−ａ’における断面を示す図である。
【図３】従来技術による接続端子を模式的に示す図である。
【図４】本発明の導電性微粒子を用いてなる接続端子を模式的に示す図である。
【図５】本発明の導電性微粒子を用いてなる導電接続構造体を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１　樹脂
２　金属層１
３　金属層２
【図１】
2004055818.tif 000002
【図２】
2004055818.tif 000003
【図３】
2004055818.tif 000004
【図４】
2004055818.tif 000005
【図５】
2004055818.tif 000006