(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の接続端子を有する電子部品と、
絶縁基板の表面に形成された第二の接続端子を備える実装用基板とを、
第一の接続端子と第二の接続端子を対向して配置し、
前記対向配置した第一の接続端子と第二の接続端子の間に、接続後の４０℃での弾性率が１００〜１５００ＭＰａである異方導電性接着剤を介在させ、加圧して前記対向配置した第一の接続端子と第二の接続端子を電気的に接続させた電子部品装置であって、
第二の接続端子が形成される実装用基板の絶縁層の最外層となる絶縁基板面には、１５０℃での弾性率が１〜５００ＭＰａで絶縁層にガラスクロスを含まない樹脂フィルムの絶縁材層が形成されており、第一の接続端子と対向配置し加圧され電気的に接続された第二の接続端子は、接続前と比較した変位が１０〜５０μｍであることを特徴とする電子部品装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばフェイスダウン方式により半導体チップを基板と異方導電性接着フィルムで接着固定すると共に両者の電極どうしを電気的に接続することにより得られる電子部品装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
異方導電性接着フィルムは、金属粒子等の導電粒子を所定量含有した接着剤からなるもので、この異方導電性接着フィルムを電子部品と電極や回路の間に設け、加圧または加熱加圧手段を構じることによって、両者の電極同士が電気的に接続されると共に、隣接電極間の絶縁性を付与して、電子部品と回路とが接着固定されるものである。
異方導電性接着フィルムの接続信頼性を向上するための基本的な考えは、導電粒子の粒径を隣接電極間のスペース部分よりも小さくすることで隣接電極間の絶縁性を確保し、併せて導電粒子の含有量をこの導電粒子が接触しない程度とし、かつ電極上に確実に存在させることにより接続部分における電気的な接続を得ることである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、例えば半導体チップを基板と異方導電性接着フィルム等で接着固定すると共に両者の電極どうしを電気的に接続することにより得られる回路板のように、接続端子を有する回路部材どうしを優れた接続信頼性で接続した電子部品装置を提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の電子部品装置は、第一の接続端子を有する電子部品と、絶縁基板の表面に形成された第二の接続端子を備える実装用基板とを、第一の接続端子と第二の接続端子を対向して配置し、前記対向配置した第一の接続端子と第二の接続端子の間に、接続後の４０℃での弾性率が１００〜１５００ＭＰａである異方導電性接着剤を介在させ、加圧して前記対向配置した第一の接続端子と第二の接続端子を電気的に接続させた電子部品装置であって、第二の接続端子が形成される実装用基板の絶縁層の最外層となる絶縁基板面には、１５０℃での弾性率が１〜５００ＭＰａで絶縁層にガラスクロスを含まない樹脂フィルムの絶縁材層が形成されており、第一の接続端子と対向配置し加圧され電気的に接続された第二の接続端子は、接続前と比較した変位が１０〜５０μｍであることを特徴とするものである。第二の接続端子が形成される実装用基板の絶縁基板面には、１５０℃での弾性率が１〜５００ＭＰａの絶縁材層、さらには１５０℃での弾性率が１〜５００ＭＰａかつ２５℃での弾性率が５０〜３５００ＭＰａの絶縁材層が形成されているものが好ましい。また、接着剤には、異方導電性接着剤が使用され、電子部品としては半導体チップが好ましい。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明において、電子部品としては半導体チップ、トランジスタ、ダイオ−ド、サイリスタ等の能動素子、コンデンサ、抵抗体、コイル等の受動素子等のチップ部品、プリント基板等の基板等が用いられる。
電子部品を実装用基板に加熱加圧することにより、対向配置した接続端子どうしは、直接接触により又は異方導電性接着剤の導電粒子を介して電気的に接続する。
【０００６】
本発明における実装用基板は、絶縁層の最外層となる絶縁層にガラスクロスを含まない樹脂フィルムを用いることもできる。
この樹脂フィルムはエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、変成ポリフェニレンエーテル樹脂、フェノキシ樹脂、アミドエポキシ樹脂、フェノール樹脂やこれらの混合物、共重合物等が使用できる。またポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルエーテルケトン、全芳香族液晶ポリエステル、フッ素系樹脂などの耐熱性熱可塑性エンジニヤリングプラスチックのフィルムも使用できる。
前記樹脂フィルム中に有機もしくは無機のフィラーを含むものが使用できる。
【０００７】
本発明において用いられる接着剤としては、フィルム状、液状を用いることができるが、フィルム状は、液状のように塗付または印刷法で基板に形成するのではなく、配置するだけで接着工程に入ることができ取扱性が容易であるだけでなく、接続端子の高さを考慮した膜厚の制御が容易であるという特徴を有しており好適である。接着剤としては、熱可塑性高分子や熱、電子線、光などのエネルギによって硬化する架橋型高分子が好ましく、中でもエポキシ系樹脂、シアネートエステル樹脂、イミド系樹脂が好ましい。また、これらの樹脂に可とう性、フィルム形成性を付与する目的で熱可塑性高分子を混合することができる。接着は、加圧、加熱によって行われるので、加熱時の接着剤の溶融粘度が高すぎると接着剤が排除されず、電気的導通を確保できないので、接着剤の接着加熱温度における溶融粘度は１０００ポイズ以下にするのが好ましい。
【０００８】
本発明における接着剤は、チップと基板の熱膨張係数の違いに基づく応力を緩和する目的で接着後の４０℃での弾性率が１００〜４０００ＭＰａが好ましく、特に１００〜１５００ＭＰａであれば特に好ましい。例えば、接着剤として、エポキシ樹脂とイミダゾール系、ヒドラジド系、三フッ化ホウ素-アミン錯体、スルホニウム塩、アミンイミド、ポリアミンの塩、ジシアンジアミド等の潜在性硬化剤の混合物に、接着後の４０℃での弾性率が１００〜１５００ＭＰａになるようにアクリルゴムを配合した接着剤があげられる。接着フィルム硬化物の弾性率は、例えば、レオロジ（株）製レオスペクトラＤＶＥ−４（引っぱりモード、周波数１０Ｈｚ、５℃／ｍｉｎで昇温）を使用して測定できる。
【０００９】
本発明で用いるアクリルゴムとしては、アクリル酸、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステルまたはアクリロニトリルのうち少なくともひとつをモノマー成分とした重合体または共重合体があげられ、中でもグリシジルエーテル基を含有するグリシジルアクリレートやグリシジルメタクリレートを含む共重合体系アクリルゴムが好適に用いられる。これらアクリルゴムの分子量は、接着剤の凝集力を高める点から２０万以上が好ましい。アクリルゴムの接着剤中の配合量は、１５ｗｔ％以下であると接着後の４０℃での弾性率が１５００ＭＰａを越えてしまい、また４０ｗｔ％以上になると低弾性率化は図れるが接続時の溶融粘度が高くなり接続電極界間、または接続電極と導電粒子界面の溶融接着剤の排除性が低下するため、接続電極間または接続電極と導電粒子間の電気的導通を確保できなくなる。このため、アクリル配合量としては１５〜４０ｗｔ％が好ましい。接着剤に配合されたこれらのアクリルゴムは、ゴム成分に起因する誘電正接のピーク温度が４０〜６０℃付近にあるため、接着剤の低弾性率化を図ることができる。
【００１０】
本発明に用いられる接着剤には、チップのバンプや回路電極の高さばらつきを吸収するために、異方導電性を積極的に付与する目的で導電粒子を分散することもできる。本発明において導電粒子は例えばＡｕ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｗやはんだなどの金属粒子またはこれらの金属粒子表面に金やパラジウムなどの薄膜をめっきや蒸着によって形成した金属粒子であり、ポリスチレン等の高分子の球状の核材にＮｉ、Ｃｕ、Ａｕ、はんだ等の導電層を設けた導電粒子を用いることができる。
【００１１】
粒径は基板の電極の最小の間隔よりも小さいことが必要で、電極の高さばらつきがある場合、高さばらつきよりも大きいことが好ましく、１μｍ〜１０μｍが好ましい。また、接着剤に分散される導電粒子量は、０．１〜３０体積％であり、好ましくは０．２〜１５体積％である。
【００１２】
本発明における半導体チップの接続電極には、金、ニッケル、ハンダ等をめっきし突起電極としためっきバンプ、また  金、アルミニウム等の金属ワイヤの先端を熱エネルギによりボール状としこのボールを接続端子が構成される半導体チップの電極パッド上に圧着した後前記金属ワイヤを切断して構成された突起電極であるボールバンプ、はんだボール、溶融はんだ成形バンプ、カラムの半田付け等による突起電極が使用できる。
【００１３】
【実施例】
実施例
金ワイヤから作製したワイヤバンプ（直径：５０μｍΦ、スペース３０μｍ、高さ：30μｍ、バンプ数２８８）付きチップ（１０ｍｍ  ｘ１０ｍｍ、厚み：０．５ｍｍ）を半導体チップとして用いた。
ガラスクロス・エポキシ樹脂両面銅張り積層板であるMCL−E−679（日立化成工業株式会社製、商品名）の表面銅はくを既存のサブトラクト法で内層回路加工、内層接着処理を施す。
次に、該内層回路表面に先にドリル穴加工を施したガラスクロスを有さない銅はく付エポキシ接着フィルムＭＣＦ−３０００Ｅ（日立化成工業株式会社製、商品名）を１７０℃、４０ｋｇｆ／ｃｍ2、６０分プレス積層接着し、スルホール穴あけ、無電解銅めっき、サブトラクト法による外層回路加工及び無電解ニッケル／金めっきを施し実装基板を得た。
ニッケル粒子（直径：５μｍ）を２ｖｏｌ％分散したエポキシ系接着フィルムからなる異方導電フィルム（厚み：５０ミクロン）を実装基板に８０℃、１０ｋｇｆ／ｃｍ2で貼りつけた後、半導体チップのバンプと実装基板（厚み：０．８ｍｍ）の位置あわせを行った。ついで、１８０℃、３０ｇ／バンプ、２０秒の条件でチップ上方から加熱、加圧を行い、本接続を行った。本接続後、半導体チップのバンプと電気的に接続された実装基板の電極は、接続前に比較し、１５〜２０ミクロン絶縁層中に埋設していた。本接続後の接続抵抗は、１バンプあたり最高で６ｍΩ、平均で２ｍΩ、絶縁抵抗は１０8Ω以上であり、これらの値は−５５〜１２５℃の熱衝撃試験１０００サイクル処理、ＰＣＴ試験（１２１℃、２気圧）２００時間、２６０℃のはんだバス浸漬１０秒後においても変化がなく、良好な接続信頼
性を示した。
【００１４】
【発明の効果】
本発明により、半導体チップ等の電子部品と実装基板との接続信頼性に優れる半導体装置等の電子部品装置を得ることができる。
本発明によれば、実装基板の電極が接続後基板中に埋没するため、半導体チップのバンプや実装基板電極のばらつきを吸収できるとともにチップと実装基板の熱膨張係数差に基づく応力を低弾性率の実装基板表層によって緩和できるため、熱衝撃、ＰＣＴやはんだバス浸漬試験などの信頼性試験後においても接続部での接続抵抗の増大や接着剤の剥離がなく、回路板の接続信頼性が大幅に向上する。