(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に所定の電子回路および電極パッドが形成されている半導体チップを有し、
上記電極パッドは突出状に形成されているとともに、上記半導体チップの表面には、上記半導体チップの表面よりも大の面積を有し、かつ接着性の樹脂膜内に導電性の粒子を分散させた構造をもつ異方性導電膜が、その周縁が上記半導体チップの表面の周縁から延出するようにして貼着されており、かつ、
上記異方性導電膜における上記半導体チップの表面周縁から延出する部分の裏面側に、上記半導体チップの側面に沿うようにして、上記半導体チップの表面周縁と上記異方性導電膜との境界を覆う保護コーティングが施されていることを特徴とする、異方性導電膜を有する半導体チップ。
【請求項２】
請求項１に記載の異方性導電膜を有する半導体チップの実装方法であって、上記異方性導電膜を有する半導体チップを、その表面側を下にして、回路基板またはリードフレーム上に載置し、加熱状態において押圧することを特徴とする、半導体チップの実装方法。
【請求項３】
請求項２に記載の実装方法において、上記半導体チップを上記回路基板またはリードフレームに加熱状態において押圧するに際し、超音波振動を付与することを特徴とする、半導体チップの実装方法。
【請求項４】
請求項１に記載の異方性導電膜を有する半導体チップが、その表面側を下にして、回路基板またはリードフレーム上に熱圧着されていることを特徴とする、異方性導電膜を有する半導体チップの実装構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、異方性導電膜を有する半導体チップ、その実装方法ならびに実装構造に関し、具体的には、いわゆるチップ・オン・ボード実装方式でＩＣなどの半導体チップを回路基板などに好適に実装しうる半導体チップ、およびこの半導体チップをチップ・オン・ボード実装方式で実装する方法ならびに実装構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図８は、チップ・オン・ボード方式で半導体チップ１０を回路基板２０上に実装した状態の拡大図である。半導体チップ１０の表面には、複数の電極パッド１１がやや突出状に形成されている。一方、回路基板２０の表面には、上記半導体チップ１０の電極パッド１１の配置と対応して複数の導体パッド２１が露出形成させられている。チップ・オン・ボード方式とは、上記半導体チップ１０の表面を異方性導電膜３０を介して回路基板２０に対向させてこれに加熱圧接させるなどして、対向する電極パッド１１と導体パッド２１とを導電接続し、その余の領域を絶縁性を保ったまま相互圧着する方式である。
【０００３】
上記異方性導電膜３０は、接着性の樹脂膜３１内に導電性の粒子３２を分散させた構造をもっている。上記導電性の粒子３２としては、金属球のほか、たとえば樹脂製ボールの表面にニッケルメッキを施したもの、あるいはニッケルメッキの上にさらに金メッキを施したものなどが使用される。
【０００４】
加熱状態において相互間に上記の異方性導電膜３０を介在させた上で上記半導体チップ１０と回路基板２０との間に所定の圧力を加えると、図８に表れているように、半導体チップ１０の電極パッド１１と回路基板１０上の導体パッド２１との間で軟化させられた異方性導電膜３０が圧し潰され、上記導電性の粒子３２が上記電極パッド１１と上記導体パッド２１との間の電気的接続が図られる。異方性導電膜３０のうち、上記のようにして圧し潰されない領域は、依然として導電性の粒子３２が分散状態にあるため、この領域で絶縁性が維持される。同時に、半導体チップ１０と回路基板２０との間は、上記異方性導電膜３０のもつ接着力によって相互に接着される。このように、上記した実装方法においては、上記異方性導電膜３０を介在させた状態で半導体チップ１０と回路基板２０とを押圧するという簡単な操作をするだけで、必要箇所のみの電気的導通を図りながら、半導体チップ１０を上記回路基板２０に実装することができるのであり、いわゆるチップボンディングとワイヤボンディングによって回路基板２０などに半導体チップ１０を実装する場合に比較して、著しく簡便な方法である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記チップ・オン・ボード方式で上記回路基板２０などに実装される半導体チップ１０に限らず、通常の半導体チップ１０は、半導体チップ１０を外部から保護するためにウエハから得られた一個体の半導体チップ１０に対して樹脂パッケージングを行う必要がある。特に、チップ・オン・ボード方式で回路基板２０などに樹脂パッケージングを行っていない半導体チップ１０を実装した場合には、実装状態において、上記半導体チップ１０に形成された電子回路を完全に外部から遮断してシールドすることができない。したがって、上記電子回路に水分や外気などが進入してしまい、上記半導体チップ１０が本来有する特性を十分に発揮することができない。
【０００６】
本願発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、ウエハから得られた一個体の半導体チップを直接回路基板などに実装できるとともに、実装状態において半導体チップ、特にこの半導体チップに形成された電子回路が外部から保護されている異方性導電膜を有する半導体チップ、その実装方法ならびに実装構造を提供することをその課題とする。
【０００７】
【発明の開示】
上記の課題を解決するため、本願発明では、次の技術的手段を講じている。
【０００８】
すなわち、本願発明の第１の側面によれば、表面に所定の電子回路および電極パッドが形成されている半導体チップを有し、上記電極パッドは突出状に形成されているとともに、上記半導体チップの表面には、上記半導体チップの表面よりも大の面積を有し、かつ接着性の樹脂膜内に導電性の粒子を分散させた構造をもつ異方性導電膜が、その周縁が上記半導体チップの表面の周縁から延出するようにして貼着されており、かつ、上記異方性導電膜における上記半導体チップの表面周縁から延出する部分の裏面側に、上記半導体チップの側面に沿うようにして、上記半導体チップの表面周縁と上記異方性導電膜との境界を覆う保護コーティングが施されていることを特徴とする、異方性導電膜を有する半導体チップが提供される。
【０００９】
上記半導体チップは、その表面よりも大の面積を有する異方性導電膜が、その周縁が上記半導体チップの表面の周縁から延出するようにして貼着されている。すなわち、たとえば上記半導体チップを加熱状態において押圧することにより回路基板などに実装した場合に、上記異方性導電膜の樹脂膜が軟化させられ、さらに押圧した場合には、上記半導体チップが軟化した樹脂膜内に嵌入させられる。言い換えれば、上記半導体チップの側面が上記異方性導電膜の樹脂膜によって覆われて上記半導体チップの電子回路が外部から完全に遮断されてシールドさることが期待できる。特に、本願発明においては、上記異方性導電膜を上記半導体チップの周縁から延出するようにして貼着しているので、より確実に上記半導体チップの側面が上記異方性導電膜の樹脂膜によって覆われうることとなる。
【００１０】
したがって、上記半導体チップの側面が上記異方性導電膜の樹脂膜によって覆われることにより、上記半導体チップに対して樹脂パッケージングを施したのと同様の効果が得られる。すなわち、上記半導体チップに樹脂パッケージングを施すまでもなく、上記異方性導電膜の樹脂膜を利用して上記半導体チップの電子回路に水分や外気などが進入してしまうことを回避することができ、上記半導体チップが本来有する特性を十分に発揮させることができる。
【００１１】
また、上記した異方性導電膜を有する半導体チップは、上記異方性導電膜における上記半導体チップの表面周縁から延出する部分の裏面側に、上記半導体チップの側面に沿うようにして、上記半導体チップの表面周縁と上記異方性導電膜との境界を覆う保護コーティングが施されている。
【００１２】
上記保護コーティングは、上記半導体チップの側面に沿うようにして施されているので、このような半導体チップを回路基板などに実装した場合には、上述したように上記異方性導電膜の樹脂膜によって、さらに上記保護コーティングによって上記半導体チップの電子回路が外部から遮断されてシールドされる。したがって、上述した効果をさらに期待することができる。
【００１３】
本願発明の第２の側面によれば、上記した第１の側面に係る異方性導電膜を有する半導体チップの実装方法であって、上記異方性導電膜を有する半導体チップを、その表面側を下にして、回路基板またはリードフレーム上に載置し、加熱状態において押圧することを特徴とする、半導体チップの実装方法が提供される。
【００１４】
上記異方性導電膜は、従来のチップ・オン・ボード方式で半導体チップを回路基板などに実装する場合に用いられるものと基本的に同じである。すなわち、接着性の樹脂膜中に導電性の粒子を分散させた構造をもったものである。導電性の粒子は、樹脂中に分散されているが故に、自然状態においては、各導電性の粒子は絶縁性の樹脂によって互いに隔絶されており、したがって、この異方性導電膜の両面間は、絶縁状態にある。しかし、この異方性導電膜の選択された領域に好ましくは加熱状態において厚み方向の圧迫力を加えてこの膜を圧し潰すと、上記導電性の粒子の表面が、圧し潰されて厚みが減少した膜の両面に露出するようになり、この粒子を挟むようにして対向する面が互いに電気的に導通させられる。
【００１５】
本願発明に係る実装方法においては、加熱状態において厚み方向に圧迫力を加えてこの膜を圧し潰すと、軟化させられた上記異方性導電膜の樹脂膜が上記半導体チップの側面に回り込み、この樹脂膜が固化して上記半導体チップが実装された状態においては、上記樹脂膜によって上記半導体チップの電子回路が外部から遮断されて保護された状態となり得る。また、上記半導体チップの側面に沿うようにして保護コーティングが施されている半導体チップを用いて上記半導体チップを上記回路基板などに実装した場合には、より確実に上記半導体チップの電子回路を保護することができる。
【００１６】
したがって、本願発明に係る半導体チップの実装方法において、ウエハから得られた半導体チップに樹脂パッケージングを施すまでもなく上記半導体チップ、特にこの半導体チップに形成された電子回路を保護することができる。このため、半導体チップの製造から回路基板などへの実装までの工程数を減らすことができ、作業性が極めて向上する。
【００１７】
好ましくは、上記半導体チップの実装方法は、上記半導体チップを上記回路基板またはリードフレームに加熱状態において押圧するに際し、超音波振動を付与することを特徴としている。
【００１８】
本願発明においては、上記半導体チップと上記回路基板などとの間に介在させられる上記異方性導電膜を加熱状態において圧迫力を加えるだけではなく、超音波振動を加えている。また、好ましくは、上記回路基板に形成された導体パッドが突出状に形成されている。上記電極パッドと上記導体パッドとの相互間に超音波振動を与えると、これらの間に圧し潰された恰好で介在する異方性導電膜中の導電性の粒子と各パッド間は、振動摩擦によって確実な電気的接続が図られるとともに、両パッドおよび導電性の粒子の材質を選択することにより、これらの相互接触部分は、共晶合金化が生成され、これにより、両パッドと導電性の粒子間のより確実な電気的接続が図られる。
【００１９】
また、上記半導体チップと上記回路基板との互いの各対向面は、異方性導電膜による接着により相互に固定される。その結果、本側面に係る半導体チップの実装方法によれば、従来の異方性導電膜を用いた実装方法に比べて上記各パッド間の電気的接続の安定性が高まる。
【００２０】
本願発明の第３の側面によれば、上記した第１の側面に係る異方性導電膜を有する半導体チップが、その表面側を下にして、回路基板またはリードフレーム上に熱圧着されていることを特徴とする、異方性導電膜を有する半導体チップの実装構造が提供される。
【００２１】
すなわち、本側面に係る異方性導電膜を有する半導体チップの実装構造においても、上記異方性導電膜の樹脂膜、好ましくは、これに加えて保護コーティングによって上記半導体チップ、特にこの半導体チップに形成された電子回路が保護されているため、上記半導体チップの特性を十分に発揮させることができる。
【００２２】
本願発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の好ましい実施の形態を、図面を参照して具体的に説明する。
【００２４】
図１は、本願発明の参考例に係る異方性導電膜を有する半導体チップの断面図である。図２および図３は、上記半導体チップ１０を回路基板２０に実装する工程を説明するための図である。図４は、上記半導体チップ１０が回路基板２０に実装された状態の図であり、図５は、図４の要部拡大図である。なお、これらの図において、図８に示した従来例と同等の部材および部分には同一符号を付してある。
【００２５】
上記半導体チップ１０の表面には、所定の電子回路（図示せず）が形成されているとともに、図１に示すように、この電子回路と導通する突出状の電極パッド１１が複数形成されている。また、上記半導体チップ１０の表面には、異方性導電膜３０が貼着されている。なお、上記半導体チップ１０は、周知の方法によって製造されたものでよく、たとえばＩＣなどであっても、その他であってもよい。
【００２６】
上記異方性導電膜３０は、上記半導体チップ１０の表面よりも大の面積を有するとともに、その周縁が上記半導体チップ１０の表面から周縁が延出するようにして上記半導体チップ１０に貼着されている。また、上記異方性導電膜３０は、接着性の樹脂膜３１内に導電性の粒子３２を分散させた構造をもっている。上記導電性の粒子３２としては、金属球のほか、たとえば樹脂製ボールの表面にニッケルメッキを施したもの、あるいはニッケルメッキの上にさらに金メッキを施したものなどが使用される。上記異方性導電膜３０の自然状態での厚みは、たとえば３０〜５０μｍ、上記導電性の粒子３２の球径は、たとえば５μｍである。
【００２７】
上記のような異方性導電膜３０を有する半導体チップ１０においては、上記半導体チップ１０は、その表面よりも大の面積を有する異方性導電膜３０が、その周縁が上記半導体チップ１０の表面の周縁から延出するようにして貼着されている。すなわち、たとえば上記半導体チップ１０を加熱状態において押圧することにより回路基板２０などに実装した場合に、上記異方性導電膜３０の樹脂膜３１が軟化させられ、さらに押圧した場合には、上記半導体チップ１０が軟化した樹脂膜３１内に嵌入させられる。言い換えれば、上記半導体チップ１０の側面が上記異方性導電膜３０の樹脂膜３１によって覆われて上記半導体チップ１０の電子回路が外部から完全に遮断されてシールドされることが期待できる。特に、本実施形態においては、上記異方性導電膜３０を上記半導体チップ１０の周縁から延出するようにして貼着しているので、より確実に上記半導体チップ１０の側面が上記異方性導電膜３０の樹脂膜３１によって覆われうることとなる。
【００２８】
したがって、上記半導体チップ１０の側面が上記異方性導電膜３０の樹脂膜３１によって覆われることにより、上記半導体チップ１０に対して樹脂パッケージングを施したのと同様の効果が得られる。すなわち、上記半導体チップ１０に樹脂パッケージングを施すまでもなく、上記異方性導電膜３０を利用して上記半導体チップ１０の電子回路に水分や外気などが進入してしまうことを回避することができ、上記半導体チップ１０が本来有する特性を十分に発揮させることができる。
【００２９】
なお、異方性導電膜３０を有する半導体チップ１０の回路基板２０への実装は以下のようにして行われる。
【００３０】
上記半導体チップ１０が搭載されるべき回路基板２０は、ガラスエポキシなどの基材の表面に銅被膜を形成するとともに、これに対して所定のパターンエッチングを施すなどして配線パターンが形成されており、この配線パターンに導通するようにして、ニッケルメッキおよび金メッキが施された恰好で、上記電極パッド１１と対応する複数の導体パッド２１が露出形成されている。このようにして露出させられる導体パッド２１以外の基板上の領域は、通常グリーンレジストと呼ばれる絶縁性の樹脂被膜によって覆われる。導体パッド２１は、ニッケルメッキおよび金メッキが施されているが故に、基板表面に対してやや突出状となる。
【００３１】
図２に示すように、上記のようにして製造された異方性導電膜３０を有する半導体チップ１０は、異方性導電膜３０を下向きにして電極パッド１１と上記回路基板２０の導体パッド２１とが対応するようにして位置決めされながら、所定の圧力で押圧される。このとき、回路基板２０が載置される支持台４０は、その内部に組み込まれたヒータ（図示せず）によって、たとえば１８０℃程度に加熱させられる。
【００３２】
図３に示すように、上記半導体チップ１０の上記回路基板２０への押圧は、超音波ホーン５０を用いて行われる。すなわち、本実施形態においては、上記半導体チップ１０は基板に対して単に熱圧着されるだけではなく、超音波振動を与えられる。
【００３３】
異方性導電膜３０は、その選択された領域が厚み方向に加熱圧迫させられると、樹脂成分が軟化して圧し潰される。上記の例においては、半導体チップ１０側の電極パッド１１および回路基板２０側の導体パッド２１がともに突出状となっているので、異方性導電膜３０のうち、上記対向状の電極パッド１１と導体パッド２１との間に挟まれる領域が選択的に圧し潰され、その結果、図４および図５に示すように、樹脂中に分散させられている導電性粒子３２が半導体チップ１０側の電極パッド１１と回路基板２０側の導体パッド２１に接触させられる。それだけではなく、本願発明においては、回路基板２０と半導体チップ１０との間に所定のエネルギによる超音波振動を与えている。そのため、上記導電性粒子３２と上記電極パッド１１間、および導電性粒子３２と上記導体パッド２１間に振動摩擦による確実な導電接触状態が得られる。異方性導電膜３０のうち、上記電極パッド１１と上記導体パッド２１とに挟まれない領域は、圧し潰されないか、または圧し潰される程度が低いため、内部の導電性粒子３２は依然として異方性導電膜３０の厚み方向に分散された状態となり、したがって、半導体チップ１０と回路基板２０の両表面における上記パッド１１，２１以外の領域間の絶縁性が維持される。
【００３４】
上記の例では、電極パッド１１、導体パッド２１および異方性導電膜３０中の導電性粒子３２の表面がともに金であるため、上記のような超音波エネルギの付与により、これらの金表面が原子レベルで再結晶し、相互間に高度な電気的導通性が得られる。
【００３５】
たとえば、上記電極パッド１１または導体パッド２１の表面を錫、アルミ、または銅とすると、導電性粒子３２の金表面との間に共晶合金部分が形成され、この場合もまた、相互に高度な電気的導通性が得られる。
【００３６】
また、図４に示すように、加熱状態において厚み方向に圧迫力を加えてこの異方性導電膜３０を圧し潰すと、軟化させられた上記異方性導電膜３０の樹脂膜３１が上記半導体チップ１０の側面に回り込み、この樹脂膜３１が固化して上記半導体チップ１０が実装された状態においては、上記樹脂膜３１によって上記半導体チップ１０の電子回路が外部から遮断されて保護された状態となる。
【００３７】
したがって、この半導体チップの実装方法において、ウエハから得られた半導体チップ１０に樹脂パッケージングを施すまでもなく上記半導体チップ１０、特にこの半導体チップ１０に形成された電子回路を保護することができる。このため、半導体チップ１０の製造から回路基板２０などへの実装までの工程数を減らすことができ、作業性が極めて向上する。
【００３８】
次に、本願発明の実施形態に係る異方性導電膜を有する半導体チップを図６および図７を参照して説明する。
【００３９】
図６は、上記異方性導電膜３０を有する半導体チップ１０の断面図である。図７は、上記半導体チップ１０を回路基板２０に実装した状態の図である。
【００４０】
図６に示すように、本実施形態に係る異方性導電膜を有する半導体チップの基本的な構成は、上述した参考例に係る異方性導電膜を有する半導体チップ１０と略同様である。上記参考例と異なる点は、上記異方性導電膜３０における上記半導体チップ１０の表面周縁から延出する部分の裏面側に、上記半導体チップ１０の側面に沿うようにして、保護コーティングが施されて、保護層５が形成されている点である。この保護コーティングは、たとえばシリコーン系の樹脂を塗布することにより形成することができる。
【００４１】
したがって、基本的には、上述した参考例に係る異方性導電膜を有する半導体チップ１０の効果を享受することができる。加えて、上記半導体チップ１０の側面に沿って保護層５を形成することにより、上記半導体チップ１０に形成された電子回路を確実に保護することができる。
【００４２】
また、図７に示すように、上記半導体チップ１０が回路基板２０に実装された状態においては、上記異方性導電膜３０の樹脂膜３１が上記保護層５の周りに回り込んで固化することとなる。したがって、実装状態では、上記保護層５によって、加えてこの保護層５の周りに回り込んで固化した樹脂膜３１によって第１の実施形態に比べてより確実に上記半導体チップ１０に形成された電子回路を保護することができる。本実施形態においても、ウエハから得られた半導体チップ１０の樹脂パッケージッグ行う工程を削減することが可能となり、半導体チップ１０の製造から回路基板２０などへの実装までの工程数を減らすことができ、作業性が極めて向上する。
【００４３】
上記した実施形態においては、半導体チップ１０を回路基板２０に実装する場合に本願発明を適用したものであるが、本願発明はこれに限らず、半導体チップ１０をリードフレーム上にボンディングする場合にも適用できる。この場合、上記リードフレームに形成された内部リードが上記回路基板２０の導体パッド２１と同様の役割を果たし、好ましくは、その表面には金メッキが施される。このようにして接続された半導体チップ１０の電極パッド１１とリードフレームの内部リードとが、上述した例と同様に電気的に導通させらているとともに、確実に接続される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本願発明の参考例に係る異方性導電膜を有する半導体チップの断面図である。
【図２】  上記半導体チップの回路基板に対する位置決めを行っている状態の図である。
【図３】  上記半導体チップと上記回路基板とを相互に圧し付けるとともに、超音波振動を供給している状態の図である。
【図４】  上記半導体チップが回路基板に実装された状態の図である。
【図５】  図４の要部拡大図である。
【図６】  本願発明の実施形態に係る異方性導電膜を有する半導体チップの断面図である。
【図７】  上記半導体チップが回路基板に実装された状態の図である。
【図８】  従来例の説明図である。
【符号の説明】
４  ウエハ
５  保護層
１０  半導体チップ
１１  電極パッド
２０  回路基板
２１  導体パッド
３０  異方性導電膜
３１  樹脂膜
３２  導電性粒子
４０  支持台
５０  超音波ホーン
【図１】
0003974212.tif 000002
【図２】
0003974212.tif 000003
【図３】
0003974212.tif 000004
【図４】
0003974212.tif 000005
【図５】
0003974212.tif 000006
【図６】
0003974212.tif 000007
【図７】
0003974212.tif 000008
【図８】
0003974212.tif 000009