(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電気的に接続し導電接続構造体を製造することができ、半導体パッケージ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粒子及び導電接続構造体を提供する。【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、柱状の樹脂微粒子の全表面に金属層が形成されており、高さ方向に平行な面で切断したときの断面の形状が、該断面の中心線に対して略線対称となり、かつ、高さの下限が底面の直径又は対角線長さの１５０％、高さの上限が底面の直径又は対角線長さの３００％である導電性微粒子。【選択図】図３
2007115676.tif 000002
【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、
柱状の樹脂微粒子の全表面に金属層が形成されており、
高さ方向に平行な面で切断したときの断面の形状が、該断面の中心線に対して略線対称となり、かつ、
高さの下限が底面の直径又は対角線長さの１５０％、高さの上限が底面の直径又は対角線長さの３００％である
ことを特徴とする導電性微粒子。
【請求項２】
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、
柱状の樹脂微粒子の全表面に金属層が形成されており、
高さ方向に平行な面で切断したときの断面の形状が、該断面の中心線に対して略線対称となり、かつ、
高さの下限が７０μｍ、上限が底面の直径又は対角線長さの８０％である
ことを特徴とする導電性微粒子。
【請求項３】
円柱形状又は角柱形状であることを特徴とする請求項１又は２記載の導電性微粒子。
【請求項４】
樹脂微粒子は、軟化温度が２８０℃以上であることを特徴とする請求項１、２又は３記載の導電性微粒子。
【請求項５】
金属層は、金、銀、銅、白金、亜鉛、鉄、鉛、錫、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、錫−鉛合金、錫−銅合金、及び、錫−銀合金からなる群より選択される少なくとも１種の金属からなることを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の導電性微粒子。
【請求項６】
金属層は、少なくとも二層以上の積層構造を有するものであって、最内層は、融点が９００℃以上の金属からなり、かつ、最外層は、融点が３５０℃以下の金属からなることを特徴とする請求項１、２、３、４又は５記載の導電性微粒子。
【請求項７】
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、２、３、４、５又は６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】
【技術分野】
【０００１】
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粒子及び導電接続構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体チップや電子部品等の電極と実装基板とを接続するには、以下の（１）〜（３）に示すような手段が用いられていた（例えば、非特許文献１、２参照）。
（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。
図２（ａ）に、（１）の手段により得られる接続端子の形態を模式的に示す断面図を示し、（ｂ）に、（２）及び（３）の手段により得られる接続端子の形態を模式的に示す断面図を示す。
【０００３】
ところで、近年、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、小型化が特に要求されている。このような要求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、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。
しかしながら、これらの方法によると、半導体パッケージの高さが高くなってしまうという問題があるため、これを低くすることが求められている。
【０００４】
例えば、図２（ａ）に示す接続端子のような球状の導電性微粒子２１を用いて半導体パッケージの３次元配置等を行った場合、その導電性微粒子の粒子径を小さくすることより、半導体パッケージを低背化することが可能となる。しかしながら、図２（ａ）に示すように、導電性微粒子２１の粒径を小さくすると、電極部２２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という問題があった。
【０００５】
また、例えば、球状の導電性微粒子を用いて半導体パッケージ両面へ部品実装を行いモジュール化することで小型化する方法がある。しかしながら、この方法によると、大型の部品を背面に実装するためには、モジュールと基板間との距離を大きくする必要があるが、球状の導電性微粒子を用いた場合には、モジュールと基板距離の増大に伴って大きな粒径の導電性微粒子を使用する必要があり、モジュール面積も増大する。多ピンの場合更にモジュール面積が増大し、小型化と相反することになるといった問題があった。
【０００６】
一方、図２（ｂ）に示す接続端子のような印刷やメッキによって形成した接続端子２３を用いて導電接続構造体を構成する場合は、低背化、挟面積化することが可能であるが、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といった問題があった。
【０００７】
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入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く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という問題があった。
【非特許文献１】萩本  英二、「ＣＳＰ技術のすべて」、工業調査会
【非特許文献２】「表面実装マガジン」、電子技術、２００１年９月臨時増刊
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記現状に鑑み、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粒子及び導電接続構造体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】
【０００９】
本発明１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、柱状の樹脂微粒子の全表面に金属層が形成されており、高さ方向に平行な面で切断したときの断面の形状が、該断面の中心線に対して略線対称となり、かつ、高さの下限が底面の直径又は対角線長さの１５０％、高さの上限が底面の直径又は対角線長さの３００％である導電性微粒子である。
【００１０】
また、本発明２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、柱状の樹脂微粒子の略全表面に金属層が形成されており、高さ方向に平行な面で切断したときの断面の形状が、該断面の中心線に対して略線対称となり、かつ、高さの下限が７０μｍ、上限が底面の直径又は対角線長さの８０％である導電性微粒子である。
以下に本発明を詳述する。
なお、以下の説明において、本発明１の導電性微粒子と本発明２の導電性微粒子について共通する事項については、「本発明の導電性微粒子」として説明する。
【００１１】
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、柱状の樹脂微粒子の全表面に金属層が形成された構造を有する。このような構造をとることにより、本発明の導電性微粒子は微粒子全体で柱状となる。
なお、本明細書において、「柱状」とは、一対の対向する平行な上面と底面とを有する形状をいい、「柱状の樹脂微粒子の全表面に金属層が形成されている」とは、例えば、樹脂微粒子が円柱状又は角柱状であった場合に、樹脂微粒子の底面のみというようにいずれかの面のみに金属層を形成したりすることなく、また、樹脂微粒子のいずれかの面のみ残すことなく、全ての面に略均一に金属層が形成されていることを意味する。
このように樹脂微粒子の全表面に金属層が形成されていることにより、本発明の導電性微粒子は導電性に優れ、樹脂微粒子表面の金属層により半導体チップ又は電子部品の電極と実装基板とを接合した場合にも、信頼性の高い接合体を得ることができる。また、樹脂微粒子の側面のみに金属を有する導電性微粒子と比較して、所望の配置での実装がしやすくなる。
【００１２】
本発明の導電性微粒子は、高さ方向に平行な面で切断したときの断面（以下、本発明の導電性微粒子の断面ともいう）の形状が、該断面の中心線に対して略線対称となる。ここで、「断面の中心線」とは、本発明の導電性微粒子を高さ方向に平行な面で切断したときに現れる断面において、本発明の導電性微粒子の高さ方向に平行、かつ、上記断面の面積を二等分する線をいう。また、「略線対称」とは、上記本発明の導電性微粒子の断面において、上面が形成する線（以下、断面上辺ともいう）の中心点と底面が形成する線（以下、断面下辺ともいう）の中心点とを結ぶ直線（以下、中心点連結線ともいう）と、上記断面の中心線とが略一致することをいい、上記中心点連結線と断面の中心線とが略一致するとは、上記中心線連結線から上記断面の中心線に引いた垂線の最大の長さが、上記断面上辺又は断面下辺の長さの１０％以下であることを意味する。
このような断面形状を有することで、本発明の導電性微粒子は、優れた応力緩和能力を有するものとなる。
【００１３】
本発明の導電性微粒子の断面の形状としては、上記中心線に対して略線対称となる形状であれば特に限定されず、例えば、四角形、六角形、八角形、トラック形状等任意の形状が挙げられるが、なかでも、四角形又は六角形が好適であり、特に四角形が好適である。
上記四角形としては特に限定されず、例えば、長方形、正方形、台形等が挙げられる。また、上記六角形としては特に限定されず、例えば、正六角形やホームベース型等が挙げられる。
【００１４】
また、本発明の導電性微粒子の形状としては、柱状で上述した断面形状を有するものであれば特に限定されないが、なかでも、円柱状又は角柱状であることが好ましい。円柱状又は角柱状である本発明の導電性微粒子は、製造が容易であり生産性に優れるからである。
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。
【００１５】
ここで、本発明１の導電性微粒子は、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、高さが底面の直径又は対角線長さよりも大きな形状（以下、カラム型ともいう）であり、本発明２の導電性微粒子は、図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、高さが底面の直径又は対角線よりも小さな形状（以下、コイン型ともいう）である。ここで、上記「底面の直径又は対角線長さ」とは、本発明の導電性微粒子の底面の形状が円形である場合、その直径を問題とし、底面の形状が多角形である場合、最も長い対角線を問題とすることを意味する。
なお、図３（ａ）及び（ｂ）は、本発明１の導電性微粒子の一例を模式的に示す断面図であり、図４（ａ）及び（ｂ）は、本発明２の導電性微粒子の一例を模式的に示す断面図である。なお、図３（ａ）及び図４（ａ）に示す本発明１の導電性微粒子３０及び本発明２の導電性微粒子４０は、断面の形状が台形である場合を示し、図３（ｂ）及び図４（ｂ）に示す本発明１の導電性微粒子３１及び本発明２の導電性微粒子４１は、断面の形状が六角形である場合を示す。
【００１６】
カラム型である本発明１の導電性微粒子は、高さの下限が底面の直径又は対角線長さの１５０％であり、上限は底面の直径又は対角線長さの３００％である。このような形状を有することにより、半導体チップ又は電子部品と実装基板との間の間隔を大きく保持することができ、大型部品の両面実装や多ピン構造の場合であってもモジュールの狭面積化を図ることができる。
また、本発明１の導電性微粒子は、カラム型であることにより、本接合される２つの被接合体に、横方向に力がかかった場合にも非常に優れた応力緩和能を発揮し、接合体の優れた信頼性を担保するものとなる。
【００１７】
本発明１の導電性微粒子において、高さが底面の直径又は対角線長さの１５０％未満であると、上述した大型部品の両面実装や多ピン構造の場合であってもモジュールの狭面積化を図ることができない。高さが底面の直径又は対角線長さの３００％を超えると、落下衝撃等を受けた際の接合強度を充分得ることができない。好ましい下限は、底面の直径又は対角線長さの１７０％、好ましい上限は底面積部の直径又は対角線長さの２５０％である。
【００１８】
コイン型である本発明２の導電性微粒子は、高さの下限が７０μｍ、上限が底面の直径又は対角線長さの８０％である。このような形状を有することにより、本発明２の導電性微粒子を用いて接合した半導体チップ又は電子部品の電極との接合面積を保持したままモジュールの低背化を図ることができる。このような形状の本発明２の導電性微粒子は、携帯電話やＰＤＡ等のモバイル機器に好適に用いることができる。
【００１９】
本発明２の導電性微粒子の高さが７０μｍ未満であると、半導体チップ又は電子部品と実装基板との間隔が短くなりショートの原因となることがあり、高さが底面の直径又は対角線長さの８０％を超えると、半導体チップ又は電子部品の電極との接合面積が広くなるため、モジュールの面積が増大して小型化を図ることができなくなるとともに、低背下を図ることができなくなる。好ましい下限は１００μｍ、好ましい上限は底面の直径又は対角線長さの６０％である。
【００２０】
本発明の導電性微粒子は、高さの標準偏差の上限が５であることが好ましい。５を超えると、接続する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間隔のバラツキが大きくなり接続不良の原因となることがある。より好ましい上限は３である。
【００２１】
上記柱状の樹脂微粒子は、軟化温度の下限が２８０℃であることが好ましい。本発明の導電性微粒子は、低融点金属の溶解によって半導体チップ又は電子部品の電極等との接続を行うため、上記金属層は、上記低融点金属の溶融温度にて変形や分解せず、更には軟化しないことが必要とされる。上記樹脂微粒子の軟化温度が２８０℃未満であると、本発明の導電性微粒子を半導体チップ又は電子部品の電極等に接続する際に変形や分解したり、軟化してしまったりすることがある。より好ましい下限は３００℃、更に好ましい下限は３５０℃である。
【００２２】
上記樹脂微粒子を構成する樹脂としては、重合した場合に軟化温度の下限が上記範囲になるものであれば特に限定されず、例えば、以下に例示する単量体を重合してなるビニル系重合体等が挙げられる。
上記ビニル系重合体の単量体としては、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。
【００２３】
また、上記ビニル系単量体以外にも、耐熱性等の性能を満たす樹脂であれば上記樹脂微粒子を構成する樹脂として使用することができ、例えば、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアミド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエステル、ポリアミドイミド、エポキシ等が挙げられる。
【００２４】
上記柱状の樹脂微粒子の製造方法としては特に限定はされないが、上記樹脂微粒子が円柱形状又は角柱形状である場合、例えば、樹脂フィルムをパンチングマシン等により打ち抜く方法；樹脂ファイバーを切断機により、所定長さに切断する方法；コイン形状の鋳型を使用し、その鋳型内で樹脂形成する方法；モノマー塗膜を形成し、フォトリソグラフの手法により一定面積に固化する方法；真球、半球状の樹脂粒子を作製し、上下方向に研磨する方法；真球、半球状の樹脂粒子を作製し、上下方向から加熱圧縮する方法；モノマー液滴を作製し、上下方向から圧縮した状態で反応、固化する方法；中空粒子を作製し、減圧行程にて扁平化する方法等により好適に製造される。
【００２５】
本発明の導電性微粒子は、上記樹脂微粒子の全表面に金属層が形成されている。
上記金属層を構成する金属としては特に限定されないが、金、銀、銅、白金、亜鉛、鉄、鉛、錫、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、錫−鉛合金、錫−銅合金、及び、錫−銀合金からなる群より選択される少なくとも１種の金属が好適に用いられる。
また、上記金属層が２種以上の上記金属が併用されてなる場合、複数の層を有する多層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。
【００２６】
上記金属層は、一層からなる単層構造を有するものであってもよく、二層以上の多層構造を有するものであってもよいが、電気的接続と接続素材としての両方の役割に優れた導電性微粒子とするためには、二層以上の多層構造を有することが好ましい。
上記金属層が多層構造を有する場合、該金属層の最内層は、半導体チップ又は電子部品の電極と実装基板の電極との電気的接続を担保する役割を果たし、最外層は、半導体チップ又は電子部品の電極と実装基板の電極との間の接続素材としての役割を果たすように構成されていることが好ましい。
上記金属層がこのような多層構造を有する場合、最内層は、半導体チップ又は電子部品の電極と実装基板の電極との接続時に溶融せず、安定な金属からなることが好ましく、具体的には、融点の下限が９００℃の金属であることが好ましい。９００℃未満であると、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時に溶融や軟化等することがある。また、上記金属層の最外層は、比較的低融点で溶解する金属からなることが好ましく、具体的には、融点の上限が３５０℃の金属であることが好ましい。３５０℃を超えると、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時に印加する熱により基材粒子が変形等することがある。
【００２７】
上記融点の下限が９００℃である金属としては特に限定されず、例えば、銅、ニッケル、金、銀、アルミニウム等が挙げられる。
また、上記融点の上限が３５０℃である金属としては特に限定されず、例えば、錫、錫−銅合金、錫−金合金、錫−銀合金、錫−鉛合金等が挙げられる。
【００２８】
上記金属層の厚さとしては特に限定されないが、好ましい下限は０．０２μｍ、好ましい上限は１００μｍである。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分品の電極と実装基板の電極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。
【００２９】
上記樹脂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；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。
【００３０】
このような本発明の導電性微粒子は、高さ方向に平行な面で切断したときの断面の形状が、該断面の中心線に対して略線対称となるので、電極間の距離と電極との接合面積が連動して増減する真球状の導電微粒子とは異なり、電極間の距離と電極との接合面積を個別に調整することが可能である。従って、電極との接合面積を保ったままの低背化、電極間距離を大きくして狭面積化といった設計が可能となる。
また、本発明の導電性微粒子は、樹脂微粒子をコアとして、その全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の電極と実装基板の電極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。
更に、本発明の導電性微粒子の高さの標準偏差が５以下である場合、本発明の導電性微粒子を用いて接続した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間隔にバラツキが殆どなく、接続信頼性が極めて高いものとなる。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
図１（ａ）に、半導体チップや電子部品等の電極にコイン型の本発明２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実施形態を示し、図１（ｂ）に、半導体チップや電子部品等の電極にカラム型の本発明１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実施形態を示す。
図１（ａ）及び（ｂ）に示したような接続端子の他端に実装基板の電極を接続することで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、すなわち、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。
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。
【発明の効果】
【００３４】
本発明の導電性微粒子は、高さ方向に平行な面で切断したときの断面の形状が、該断面の中心線に対して略線対称を示すため、電極間の距離と電極との接合面積をそれぞれ個別に調整することができ、電極との接合面積を保ったままの低背化や、電極間距離を大きくして狭面積化といった設計が可能となる。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の電極と実装基板の電極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。
本発明１の導電性微粒子は、高さの下限が底面の直径又は対角線長さの１５０％であり、上限が底面の直径又は対角線長さの３００％であるため、電極間距離を大きくして狭面積化することができる。また、非常に優れた対応力信頼性を達成することができる。
本発明２の導電性微粒子は、高さの下限が７０μｍ、上限が底面の直径又は対角線長さの８０％であるため、電極との接合面積を保ったままの低背化が達成できる。
すなわち、本発明によると、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面積を確保して、接続信頼性に優れる導電性微粒子及び導電接続構造体を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
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。
【００３６】
（実施例１）
膜厚が１００μｍのポリイミドフィルムを、直径３００μｍの円形に打ち抜きコイン形状の粒子を得た。このコイン形状の粒子に導電下地層としてニッケルメッキを行った後に、電解メッキにより銅層を形成した。更にその上に錫、銀の合金メッキを行い、直径４００μｍ高さ２００μｍの導電性微粒子を得た。得られた導電性微粒子の高さの標準偏差は２．６であった。
【００３７】
（実施例２）
断面形状が３００μｍの円形であるポリアミドファイバーを、長さ１００μｍに切断してコイン形状の粒子を得た。このコイン形状の粒子に導電下地層としてニッケルメッキを行った後に、電解メッキにより銅層を形成した。更にその上に錫、銀の合金メッキを行い、直径４００μｍ高さ２００μｍの導電性微粒子を得た。得られた導電性微粒子の高さの標準偏差は２．７であった。
【００３８】
（実施例３）
長さ２０ｃｍ、厚み１００μｍの正方形フッ素樹脂シートに、直径３００μｍの孔を２万個あけた。このフッ素樹脂シートの孔に、ジビニルベンゼン、エチレングリコールジアクリレート、光重合性開始剤の混合液を流し込み、ＵＶ光を照射してモノマーを反応硬化させた。
次に、フッ素樹脂シートから硬化物を抜き取ることにより、コイン形状の粒子を得た。このコイン形状の粒子に導電下地層としてニッケルメッキを行った後に、電解メッキにより銅層を形成した。更にその上に錫、銀の合金メッキを行い、直径４００μｍ高さ２００μｍの導電性微粒子を得た。得られた導電性微粒子の高さの標準偏差は３．４であった。
【００３９】
（実施例４）
トリエチレングリコールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、光重合性開始剤の混合液を、ガラス基板上に塗布して１００μｍの塗膜を得た。これに３００μｍのマスクをかけてＵＶ光を照射し、モノマーを反応硬化させた。残った未反応モノマーを洗浄し、硬化物を回収することにより、コイン形状の粒子を得た。このコイン形状の粒子に導電下地層としてニッケルメッキを行った後に、電解メッキにより銅層を形成した。更にその上に錫、銀の合金メッキを行い、直径４００μｍ高さ２００μｍの導電性微粒子を得た。得られた導電性微粒子の高さの標準偏差は２．７であった。
【００４０】
（実施例５）
ジビニルベンゼン、エチレングリコールジアクリレート、光開始剤の混合液を、定量送液ポンプを使って、大きさ３００μｍのモノマー液滴を水中に滴下した。
このモノマー液滴を１００μｍのスペーサを介して保持される２枚のガラス板に挟み込み、扁平したモノマー液滴を得た。この扁平したモノマー液滴にＵＶ光を照射して反応硬化させ、コイン形状の粒子を得た。このコイン形状の粒子に導電下地層としてニッケルメッキを行った後に、電解メッキにより銅層を形成した。更にその上に錫、銀の合金メッキを行い、直径４００μｍ高さ２００μｍの導電性微粒子を得た。得られた導電性微粒子の高さの標準偏差は３．２であった。
【００４１】
実施例１〜５によって得られた導電性微粒子を、直径４００μｍの電極を１００個有する７ｍｍ角の半導体チップにフラックスを介して搭載して、リフローを行い、半導体パッケージを作製した。得られた半導体パッケージを直径４００μｍの電極を１００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。
その結果、φ３００μｍの導電性微粒子を使用しての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。
また印刷法、メッキ法によって構成された同じ仕様の接続構造体を作製し、−２５℃〜１２５℃の温度サイクル試験を実施した結果、実施例１〜５で得られた導電接続構造体は、１０００ｃｙｃまで不良発生無しであったのに対して、印刷法及びメッキ法にて構成した導電接続構造体は、全て不良となり（ｎ＝２０）接続信頼性の確保も実現できた。
【００４２】
（実施例６）
膜厚が７００μｍのポリイミドフィルムを、直径３００μｍの円形に打ち抜きカラム形状の粒子を得た。このカラム形状の粒子に導電下地層としてニッケルメッキを行った後に、電解メッキにより銅層を形成した。更にその上に錫、銀の合金メッキを行い、直径４００μｍ高さ８００μｍのカラム型の導電性微粒子を得た。得られた導電性微粒子の高さの標準偏差は３．５であった。
【００４３】
（実施例７）
断面形状が３００μｍの円形であるポリアミドファイバーを、長さ７００μｍに切断してカラム形状の粒子を得た。このカラム形状の粒子に導電下地層としてニッケルメッキを行った後に、電解メッキにより銅層を形成した。更にその上に錫、銀の合金メッキを行い、直径４００μｍ高さ８００μｍのカラム型の導電性微粒子を得た。得られた導電性微粒子の高さの標準偏差は２．１であった。
【００４４】
（実施例８）
長さ２０ｃｍ、厚み７００μｍの正方形フッ素樹脂シートに、直径３００μｍの孔を２万個あけた。このフッ素樹脂シートの孔に、ジビニルベンゼン、エチレングリコールジアクリレート、光重合性開始剤の混合液を流し込み、ＵＶ光を照射してモノマーを反応硬化させた。
次に、フッ素樹脂シートから硬化物を抜き取ることにより、カラム形状の粒子を得た。このカラム形状の粒子に導電下地層としてニッケルメッキを行った後に、電解メッキにより銅層を形成した。更にその上に錫、銀の合金メッキを行い、直径４００μｍ高さ８００μｍのカラム型の導電性微粒子を得た。得られた導電性微粒子の高さの標準偏差は２．２であった。
【００４５】
（実施例９）
トリエチレングリコールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、光重合性開始剤の混合液を、ガラス基板上に塗布して７００μｍの塗膜を得た。これに直径３００μｍの孔を有するマスクをかけてＵＶ光を照射し、モノマーを反応硬化させた。残った未反応モノマーを洗浄し、硬化物を回収することにより、カラム形状の粒子を得た。このカラム形状の粒子に導電下地層としてニッケルメッキを行った後に、電解メッキにより銅層を形成した。更にその上に錫、銀の合金メッキを行い、直径４００μｍ高さ８００μｍのカラム型の導電性微粒子を得た。得られた導電性微粒子の高さの標準偏差は１．９であった。
【００４６】
実施例６〜９によって得られた導電粒子を、直径４００μｍの電極を１００個有する７ｍｍ角の半導体チップにフラックスを介して搭載して、リフローを行い、半導体パッケージを作製した。得られた半導体パッケージを直径４００μｍの電極を１００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。
その結果、φ８００μｍの導電性微粒子を使用しての導電接続構造体よりも、狭面積にて７５０μｍ程度のギャップ保持が実現できた。
また、接続構造体を衝撃力１５００Ｇ（１４７１０ｍ／ｓ２）にて床に落下させた場合にも全て接続良好であった。
また、印刷法、メッキ法によって構成された同じ仕様の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まで不良発生無しであったのに対して、印刷法及びメッキ法にて構成した導電接続構造体は、全て不良となり（ｎ＝２０）接続信頼性の確保も実現できた。
【００４７】
（実施例１０）
膜厚が１００μｍのポリイミドフィルムを、直径３００μｍの円形に打ち抜きコイン形状の粒子を得た。このコイン形状の粒子に導電下地層としてニッケルメッキを行った後に、電解メッキにより銅層を形成した。更にその上に錫、銀の合金メッキを行い、直径４００μｍ高さ２００μｍのコイン型の導電性微粒子を得た。得られた導電性微粒子の高さの標準偏差は２．６であった。
【００４８】
（実施例１１）
断面形状が３００μｍの円形であるポリアミドファイバーを、長さ１００μｍに切断してコイン形状の粒子を得た。このコイン形状の粒子に導電下地層としてニッケルメッキを行った後に、電解メッキにより銅層を形成した。更にその上に錫、銀の合金メッキを行い、直径４００μｍ高さ２００μｍのコイン型の導電性微粒子を得た。得られた導電性微粒子の高さの標準偏差は２．７であった。
【００４９】
（実施例１２）
長さ２０ｃｍ、厚み１００μｍの正方形フッ素樹脂シートに、直径３００μｍの孔を２万個あけた。このフッ素樹脂シートの孔に、ジビニルベンゼン、エチレングリコールジアクリレート、光重合性開始剤の混合液を流し込み、ＵＶ光を照射してモノマーを反応硬化させた。
次に、フッ素樹脂シートから硬化物を抜き取ることにより、コイン形状の粒子を得た。このコイン形状の粒子に導電下地層としてニッケルメッキを行った後に、電解メッキにより銅層を形成した。更にその上に錫、銀の合金メッキを行い、直径４００μｍ高さ２００μｍのコイン型の導電性微粒子を得た。得られた導電性微粒子の高さの標準偏差は３．４であった。
【００５０】
（実施例１３）
トリエチレングリコールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、光重合性開始剤の混合液を、ガラス基板上に塗布して１００μｍの塗膜を得た。これに直径３００μｍの孔を有するマスクをかけてＵＶ光を照射し、モノマーを反応硬化させた。残った未反応モノマーを洗浄し、硬化物を回収することにより、コイン形状の粒子を得た。このコイン形状の粒子に導電下地層としてニッケルメッキを行った後に、電解メッキにより銅層を形成した。更にその上に錫、銀の合金メッキを行い、直径４００μｍ高さ２００μｍのコイン型の導電性微粒子を得た。得られた導電性微粒子の高さの標準偏差は２．７であった。
【００５１】
（実施例１４）
ジビニルベンゼン、エチレングリコールジアクリレート、光開始剤の混合液を、定量送液ポンプを使って、大きさ３００μｍのモノマー液滴を水中に滴下した。
このモノマー液滴を１００μｍのスペーサを介して保持される２枚のガラス板に挟み込み、扁平したモノマー液滴を得た。この扁平したモノマー液滴にＵＶ光を照射して反応硬化させ、コイン形状の粒子を得た。このコイン形状の粒子に導電下地層としてニッケルメッキを行った後に、電解メッキにより銅層を形成した。更にその上に錫、銀の合金メッキを行い、直径４００μｍ高さ２００μｍのコイン型の導電性微粒子を得た。得られた導電性微粒子の高さの標準偏差は３．２であった。
【００５２】
実施例１０〜１４によって得られた導電性微粒子を、直径４００μｍの電極を１００個有する７ｍｍ角の半導体チップにフラックスを介して搭載して、リフローを行い、半導体パッケージを作製した。得られた半導体パッケージを直径４００μｍの電極を１００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。
その結果、φ３００μｍの導電性微粒子を使用しての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。
また印刷法、メッキ法によって構成された同じ仕様の接続構造体を作製し、−２５℃〜１２５℃の温度サイクル試験を実施した結果、実施例１０〜１４で得られた導電接続構造体は、１０００ｃｙｃまで不良発生無しであったのに対して、印刷法及びメッキ法にて構成した導電接続構造体は、全て不良となり（ｎ＝２０）接続信頼性の確保も実現できた。
【００５３】
（比較例１）
断面形状が３００μｍの円形であり、（長さが１０ｍｍの）ポリアミドファイバーを、導電下地層としてニッケルメッキを行った後に、電解メッキにより銅層を形成した。更にその上に錫、銀の合金メッキを行い、被覆後の直径が４００μｍの被覆ファイバーを得た。得られた被覆ファイバーの両端部は破棄し、長さ８００μｍに切断して直径４００μｍ高さ８００μｍのカラム形状の粒子を得た。得られた導電性微粒子の高さの標準偏差は１．９であった。
【００５４】
（比較例２）
膜厚が４００μｍのポリイミドフィルムを、直径３００μｍの円形に打ち抜きカラム形状の粒子を得た。このカラム形状の粒子に導電下地層としてニッケルメッキを行った後に、電解メッキにより銅層を形成した。更にその上に錫、銀の合金メッキを行い、直径４００μｍ高さ５００μｍの導電性微粒子を得た。得られた導電性微粒子の高さの標準偏差は３．３であった。
【００５５】
（比較例３）
膜厚が１２００μｍのポリイミドフィルムを、直径３００μｍの円形に打ち抜きカラム形状の粒子を得た。このカラム形状の粒子に導電下地層としてニッケルメッキを行った後に、電解メッキにより銅層を形成した。更にその上に錫、銀の合金メッキを行い、直径４００μｍ高さ１３００μｍの導電性微粒子を得た。得られた導電性微粒子の高さの標準偏差は５．２であった。
【００５６】
比較例１〜３によって得られた導電性微粒子を、直径４００μｍの電極を１００個有する７ｍｍ角の半導体チップにフラックスを介して搭載してリフローを行い、半導体パッケージを作製した。得られた半導体パッケージを直径４００μｍの電極を１００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。
その結果、比較例１で得られた導電性微粒子を用いた導電接続構造体は、充分な接合強度が得られず、接続構造体を衝撃力１５００Ｇ（１４７１０ｍ／ｓ２）にて落下させると全て接続不良となった。また、−２５℃〜１２５℃の温度サイクル試験を実施した結果、１０００ｃｙｃまでに全数不良が発生した。
比較例２で得られた導電性微粒子を用いた導電接続構造体は、φ５００μｍの導電性微粒子を使用しての導電接続構造体と比べて充分に接合面積を小さくすることができなかった。
比較例３で得られた導電性微粒子を用いた導電接続構造体は、充分な接合強度が得られず、接続構造体を衝撃力１５００Ｇ（１４７１０ｍ／ｓ２）にて落下させると全て接続不良となった。
また、−２５℃〜１２５℃の温度サイクル試験を実施した結果、１０００ｃｙｃまでに全数不良が発生した。
【００５７】
（比較例４）
断面形状が３００μｍの円形であり、（長さが５００ｍｍの）ポリアミドファイバーを、導電下地層としてニッケルメッキを行った後に、電解メッキで銅層を形成し、更に錫銀の合金メッキを行い、メッキ被覆後の直径が４００μｍの被覆ファイバーを得た。得られた被覆ファイバーの両端部は破棄し、長さ２００μｍに切断して直径４００μｍ高さ２００μｍのコイン形状の導電性微粒子を得た。得られた導電性微粒子の高さの標準偏差は２．１であった。
【００５８】
比較例４によって得られた導電性微粒子を、直径４００μｍの電極を１００個有する７ｍｍ角の半導体チップにフラックスを介して搭載して、リフローを行い、半導体パッケージを作製した。得られた半導体パッケージを直径４００μｍの電極を１００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。
得られた導電接続構造体に−２５℃〜１２５℃の温度サイクル試験を実施した結果、５００ｃｙｃまでに全て不良となった（ｎ＝２０）。
【００５９】
（比較例５）
断面形状が２９０μｍの円形であるポリアミドファイバーを、長さ３０μｍに切断してコイン形状の粒子を得た。電解メッキで銅層を形成し、更に錫銀の合金メッキを行い、直径３００μｍ高さ４０μｍのコイン形状の導電性微粒子を得た。得られた導電性微粒子の高さの標準偏差は２．４であった。
【００６０】
比較例５によって得られた導電性微粒子を、直径３００μｍの電極を１００個有する７ｍｍ角の半導体チップにフラックスを介して搭載して、リフローを行い、半導体パッケージを作製した。得られた半導体パッケージを直径３００μｍの電極を１００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。
得られた導電接続構造体に−２５℃〜１２５℃の温度サイクル試験を実施した結果、５００ｃｙｃまでに全て不良となった（ｎ＝２０）。
【００６１】
（比較例６）
膜厚が３００μｍのポリイミドフィルムを、直径３００μｍの円形に打ち抜きコイン形状の粒子を得た以外は、実施例１と同様にして、直径４００μｍ高さ４００μｍのコイン形状の導電性微粒子を得た。得られた導電性微粒子の高さの標準偏差は３．０であった。
【００６２】
比較例６によって得られた導電性微粒子を、直径４００μｍの電極を１００個有する７ｍｍ角の半導体チップにフラックスを介して搭載して、リフローを行い、半導体パッケージを作製した。得られた半導体パッケージを直径４００μｍの電極を１００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。
その結果、比較例６で得られた導電性微粒子を用いた導電接続構造体は、φ３００μｍの導電性微粒子を使用した導電接続構造体と比較して低背化及び高密度実装が実現できなかった。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明によれば、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粒子及び導電接続構造体を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】（ａ）は、半導体チップや電子部品等の電極にコイン型の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実施形態であり、（ｂ）は、半導体チップや電子部品等の電極にカラム型の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実施形態である。
【図２】（ａ）は、従来の接続端子の形態を模式的に示す断面図であり、（ｂ）は、従来の別の接続端子の形態を模式的に示す断面図である。
【図３】（ａ）及び（ｂ）は、本発明１の導電性微粒子の一例を模式的に示す断面図である。
【図４】（ａ）及び（ｂ）は、本発明２の導電性微粒子の一例を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００６５】
１、１０、２１、２３  導電性微粒子
２、２２  電極
３０、３１  本発明１の導電性微粒子
４０、４１  本発明２の導電性微粒子
【図１】
2007115676.tif 000003
【図２】
2007115676.tif 000004
【図３】
2007115676.tif 000005
【図４】
2007115676.tif 000006