(57)【要約】【課題】半導体チップ又は半導体パッケージと配線基板、半導体チップと半導体パッケージ基板とを接続した導電接続構造体であって、高い接続信頼性と高密度実装化を実現した導電接続構造体を提供する。【解決手段】半導体チップ又は半導体パッケージと配線基板とを電気的に接続してなる導電接続構造体であって、前記半導体チップ又は半導体パッケージの電極とこれと接続する前記配線基板の電極との間に２個以上の導電性微粒子が配置され接続されている導電接続構造体。【選択図】　　　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体チップ又は半導体パッケージと配線基板とを電気的に接続してなる導電接続構造体であって、
前記半導体チップ又は半導体パッケージの電極とこれと接続する前記配線基板の電極との間に２個以上の導電性微粒子が配置され接続されている
ことを特徴とする導電接続構造体。
【請求項２】
半導体チップと半導体パッケージとを電気的に接続してなる導電接続構造体であって、
前記半導体チップの電極とこれと接続する前記半導体パッケージの電極との間に２個以上の導電性微粒子を配置され接続されている
ことを特徴とする導電接続構造体。
【請求項３】
導電性微粒子は、樹脂からなる基材微粒子の表面が１層以上の金属層に覆われたものであることを特徴とする請求項１又は２記載の導電接続構造体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高い接続信頼性と高密度実装化を実現した導電接続構造体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子回路基板において、半導体チップ又は半導体パッケージと配線基板との接続、半導体チップと半導体パッケージとの接続は、それぞれの電極をハンダ付けすることによって行っていたが、生産効率が悪く、また、高密度化には適さないものであった。
これを解決するためにハンダを球状にした、いわゆるハンダボール等の導電性微粒子用いて接続するＢＧＡ（ボールグリッドアレイ）等の技術が開発された。この技術によれば、半導体チップ又は半導体パッケージと配線基板間、半導体チップと半導体パッケージ間に配置された導電性微粒子を高温で溶融し接続することで高生産性、高接続信頼性を両立した電子回路を構成することができる。
【０００３】
近年の電子部品においてはより高密度に実装することが求められている。ＢＡＧでは、半導体チップ又は半導体パッケージと配線基板間の間隔、半導体チップと半導体パッケージ間の間隔は、導電性微粒子の大きさによって決まることから、より粒子径の小さな導電性微粒子を用いてＢＧＡにより導電接続を行うことにより接続部の低背化をはかる方法が検討されている。
【０００４】
従来のＢＧＡでは、１つの電極上に１個の導電性微粒子を配置していた。しかし、電極上に導電性微粒子をただ１個だけ配置した場合、接続部の間隔のばらつきが大きくなり接続信頼性が低下する傾向がある。とりわけ、粒子径の小さな導電性微粒子を用いた場合には、導電性微粒子により導電接続される面積が小さくなることに加え、この間隔のバラツキが相対的に大きくなることから、接続信頼性が低下することがあり、接続部の低背化をはかるうえで大きな問題となっていた。
また、導電性微粒子としてハンダボールを用いた場合には、温度変化により半導体チップ、半導体パッケージ及び配線基板間の線膨張係数の違いによる応力でハンダに亀裂が入ることがあるという問題があった。
【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、高い接続信頼性と高密度実装化を実現した導電接続構造体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１は、半導体チップ又は半導体パッケージと配線基板とを電気的に接続してなる導電接続構造体であって、前記半導体チップ又は半導体パッケージの電極とこれと接続する前記配線基板の電極との間に２個以上の導電性微粒子が配置され接続されている導電接続構造体である。
本発明２は、半導体チップと半導体パッケージとを電気的に接続してなる導電接続構造体であって、前記半導体チップの電極とこれと接続する前記半導体パッケージの電極との間に２個以上の導電性微粒子を配置され接続されている導電接続構造体である。
以下に本発明を詳述する。
【０００７】
本発明１の導電接続構造体は、半導体チップ又は半導体パッケージと配線基板とを電気的に接続してなるものであり、本発明２の導電接続構造体は、半導体チップと半導体パッケージとを電気的に接続してなるものである。
上記接続は、半導体チップ、半導体パッケージ又は配線基板の電極同士を２個以上の導電性微粒子を介して接続することにより行われる。
図１に半導体チップ、半導体パッケージ又は配線基板の電極上に２個以上の導電性微粒子が配置された状態を、図２に本発明の導電接続構造体の１実施態様における接続部の状態を示した。
【０００８】
１対の電極間に２個以上の導電性微粒子を配置して接続することにより、ただ１個の導電性微粒子を用いて接続した場合よりも接続信頼性が向上し、粒子径の小さな導電性微粒子を用いて接続部の低背化を図っても、充分な接続信頼性を得ることができる。
【０００９】
上記導電性微粒子としては、ハンダボール、銅球、樹脂からなる基材微粒子の表面が１層以上の金属層に覆われたもの等が挙げられる。なかでも、樹脂からなる基材微粒子の表面が１層以上の金属層に覆われたものが好適である。このような導電性微粒子を用いることにより、基材微粒子の有する柔軟性により、半導体チップ又は半導体パッケージと配線基板間、半導体チップと半導体パッケージ間の間隔を一定に保つことができ、かつ、温度変化により半導体チップ、半導体パッケージ及び配線基板間の線膨張係数の違いによる応力がかかった場合でも高い接続信頼性を維持することができる。
【００１０】
上記基材微粒子としては、例えば、フェノール樹脂、アミノ樹脂、アクリル樹脂、エチレン−酢酸ビニル樹脂、スチレン−ブタジエンブロック共重合体、ポリエステル樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、アルキド樹脂、ポリイミド樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂等の熱可塑性樹脂；硬化性樹脂、ジビニルベンゼン系共重合体等の架橋樹脂、有機無機ハイブリッド重合体等からなるものが挙げられる。これらのうち、耐熱性の点から架橋樹脂が好ましい。
【００１１】
上記金属層としては特に限定されないが、例えば、金、銀、銅、白金、亜鉛、鉄、錫、鉛、アルミニウム、コバルト、インジウム、ニッケル、クロム、チタン、アンチモン、ビスマス、ゲルマニウム、カドミウム、珪素等からなるものが挙げられる。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。
【００１２】
上記金属層は、１層からなるものであってもよく、多層からなるものであってもよい。上記金属層が多層からなる場合には、層ごとに異なる金属からなるものであってもよい。例えば、基材微粒子上に、ニッケル層を設け、更にその上に銅層やスズ層を設けるといった構成が挙げられる。
【００１３】
上記金属層の厚さは特に限定されないが、導電接続や基板接合という用途から、好ましい下限は０．０１μｍ、上限は５００μｍである。０．０１μｍ未満であると、充分な導電性が得られないことがあり、５００μｍを超えると、導電性微粒子同士の合着が起こったり、基板間の距離維持や基板等の回路にかかる力を緩和する機能が乏しくなったりすることがある。
【００１４】
上記導電性微粒子の粒子径は、半導体チップ、半導体パッケージ又は配線基板の電極の径よりも小さく、上記電極に２個以上配置できる大きさである。
上記導電性微粒子は、粒子径のＣＶ値が５％以下であることが好ましい。５％を超えると、粒子径が不揃いとなるため、大きい導電性微粒子がノズル４を円滑に通過できなかったり、小さい導電性微粒子が電極に届かず接続不良の原因となったりすることがある。より好ましくは２％以下であり、更に好ましくは１％以下である。
なお、上記ＣＶ値は、下記式により求められる。
ＣＶ値（％）＝（σ／Ｄｎ）×１００
式中、σは粒子径の標準偏差を表し、Ｄｎは数平均粒子径を表す。
通常の微粒子はＣＶ値が大きいため、本発明で用いる導電性微粒子は分級等により粒子径を揃える必要がある。特に平均粒子径が２００μｍ以下の微粒子は精度良く分級するのが困難であるため、篩や気流分級、湿式分級等を組み合わせることが好ましい。
【００１５】
上記接続の方法としては特に限定されず、例えば、上記半導体チップ、半導体パッケージ又は配線基板のいずれか一方の電極上に粘着剤を塗布し、その上に粒子径の小さな導電性微粒子を散布し、粘着剤により電極に接着していない導電性微粒子を除去した後、導電性微粒子を配置していない半導体チップ、半導体パッケージ又は配線基板を対向させ、リフロー装置を用いて接続する方法等が挙げられる。
【００１６】
本発明の導電接続構造体は、ただ１個の導電性微粒子を用いて接続する場合に比較して高い接続信頼性を有し、また、粒子径の小さな導電性微粒子を用いた場合であっても高い接続信頼性を実現することができる。従って、粒子径の小さな導電性微粒子を用いることにより、接続部の低背化をはかることができ、高密度実装化を実現することができる。また、導電性微粒子として樹脂からなる基材微粒子の表面が１層以上の金属層に覆われたものを用いる場合には、半導体チップ又は半導体パッケージと配線基板間、半導体チップと半導体パッケージ間の間隔を一定に保つことができ、かつ、温度変化により半導体チップ、半導体パッケージ及び配線基板間の線膨張係数の違いによる応力がかかった場合でも高い接続信頼性を維持することができる。
【００１７】
【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。
【００１８】
（実施例１）
直径４００μｍの電極が１０ヶある半導体パッケージの各電極部に、スチレンとジビニルベンゼンの共重合体からなる基材微粒子の表面にニッケルメッキ層、銅メッキ層及び最外層にハンダメッキ層を設けた直径１００μｍの導電性微粒子を１０〜１３個ずつ配置した。
【００１９】
得られた各電極上に導電性微粒子が実装された半導体パッケージをリフロー装置を用いて電極上にハンダ付けし、配線基板に載せ、再度リフローすることにより半導体パッケージと配線基板とを導電接続した。なお、配線基板には半導体パッケージ搭載前に予めハンダペーストをスクリーン印刷で塗布しておいた。
このようにして作製した導電接続構造体１０枚について、半導体パッケージと配線基板との間隔を測定した結果、平均１０３μｍ、標準偏差０．８μｍであった。
【発明の効果】
本発明によれば、高い接続信頼性と高密度実装化を実現した導電接続構造体を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】１つの電極上に２個以上の導電性微粒子が配置された状態を示す模式図である。
【図２】本発明の導電接続構造体の１実施態様における接続部の状態を示す模式図である。
【図１】
2004039350.tif 000002
【図２】
2004039350.tif 000003