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JP2833111B2 - 回路の接続方法及びそれに用いる接着剤フィルム - Google Patents

回路の接続方法及びそれに用いる接着剤フィルム

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JP2833111B2
JP2833111B2 JP2050168A JP5016890A JP2833111B2 JP 2833111 B2 JP2833111 B2 JP 2833111B2 JP 2050168 A JP2050168 A JP 2050168A JP 5016890 A JP5016890 A JP 5016890A JP 2833111 B2 JP2833111 B2 JP 2833111B2
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JP
Japan
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adhesive
circuit
connection
less
protruding
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JP2050168A
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功 塚越
豊 山口
敦夫 中島
泰史 後藤
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日立化成工業株式会社
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体チップの基板回路への接続方法及びそ
れに用いる接着剤フィルムに関する。
〔従来の技術〕
主面より突出した電極を有する半導体チップ（例えば
バンプ付ICなど）を配線基板に取付ける方法として、半
導体チップの電極とこれらに対応する回路端子が形成さ
れた配線基板面との間に接着剤を介し、このICチップと
配線基板とを加圧することにより、ICチップの電極と配
線基板を導通かつ接着接合することが知られている。こ
のための接着剤としては、絶縁性接着剤に導電性粒子を
混入してなる異方導電性接着剤を用いるものと、絶縁性
接着剤を用いる場合とがある。
この両者を比較すると、異方導電性接着剤の場合は導
電粒子を含有するので、例えば高密度回路を接続する場
合に隣接回路間に導電粒子が存在して回路間の短絡（シ
ョート）が発生する等して絶縁性の保持に問題のあるこ
とや、導電粒子が一般に硬質なことから接続時の加圧工
程で、ICチップの割れや配線保護膜の破壊を生じ易いと
いった問題がある。
絶縁性接着剤を用いる方法としては、例えば紫外線
（UV）硬化型等の低粘度の硬化型接着剤を回路上に塗布
し、接続時の加圧により回路面の微細な凹凸で相互回路
を接触させて、電気的接続を得て残余の接着剤を回路外
に排除して接続硬化する方法（例えば特公昭46−43721
号公報や日経マグロウヒル社発行の日経マイクロデバイ
セス、1987年６月号、65頁等）が知られている。
これらの接着剤は、熱可塑性材料では接続操作が簡単
であるものの耐熱性や接続信頼性が不足であり、硬化系
接着剤が重要視されている。
接着剤の硬化形式としては、従来から熱、光（紫外
線，電子線など）等のエネルギー下で行う方法が知られ
ており、熱硬化の場合には熱板間での加熱加圧により、
又紫外線硬化の場合には加圧板の一方を、例えばガラス
等の透明板とし、透明板を透過して紫外線を照射するな
どの方法がある。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記した従来技術の問題点として下記する様な点があ
る。
（１）突出した電極は主面からの高さにバラツキのある
ことから確実な接続信頼性が得られない。
すなわち、１チップあたりの突出電極数は例えば10〜
500個と多数であり、この高さは１〜50μｍ程度が一般
的だが、これら多数の電極を均一高さ例えば0.5μｍ以
内のばらつきで形成することは難かしい。突出電極の高
さが不均一の場合は、高さの大きい突出電極は容易に基
板回路面に接触するが、高さの低い電極は基板回路間に
隙間ができるため導電接続が得られない。
（２）電極上に接着剤を塗布する方式は、接着剤の厚み
を均一に制御することが困難であり、接続部に接着剤の
過不足や気泡の発生などの現象を生じる結果、十分な接
続信頼性を得ることが難かしい。
さらに接着剤の塗布方式の場合、接着剤が低粘度の液
状であることが作業上必要であり、このことから接着剤
の材料としては、低分子量物を用いて硬化反応により高
分子量化するか、あるいは高分子量物を溶剤等で希釈す
ることが一般的である。
これらの方法において、前者の場合は低分子量物を急
激に高分子化することから、硬化収縮が大きく接続部に
残留応力が発生し、耐熱衝撃性が不十分であり、後者の
場合は溶剤乾燥時の環境汚染の問題や残留溶剤が接続時
の加熱加圧により気化して発泡現象が発生するなどし
て、各々十分な接続信頼性を得ることが出来ない。
（３）接着剤の硬化方式でみると、UV硬化方式は基板が
UV透過性であることが必要なことから適用基板に制限が
ある。
熱硬化方式は保存性と速硬化性という相反する性質の
両立が難かしく、例えば加圧しながら長時間の加熱によ
り硬化したり、使用直前に硬化剤を混入し短時間に塗布
する等の、作業性が著しく劣る欠点の多い方法であっ
た。
又、熱可塑性材料の場合は耐熱性が不十分なことに加
えて、材料が例えば数万以上といった高分子量であるこ
とから、接続時の実用的な温度、圧力下では粘度の低下
が不十分な為に、電極と回路との接触部からの接着剤の
排除が十分でなく、確実な電気的接続が得られなかっ
た。
（４）不良部の再生方法が問題である。
すなわち、例えば液晶表示モジュール（以下LCDMとい
う）の場合、１台のLCDMあたり数個から数10個の半導体
チップが基板である透明導電ガラス上に直接、もしくは
テープキャリアを介して（通称TAB）接続され通電検査
を経て製品とされる。
通電検査は半導体チップ、接続部及び回路部などの総
合検査を兼ねるので、最終製品に近い状態で検査する必
要がある。
通電検査において、異常が見出された場合には、異常
の半導体チップ等を正常品に取りかえ接続し直す必要が
ある。この時従来の熱可塑性接着剤の場合には、わずか
の加熱等で比較的簡単に接着力が低下することから異常
部の剥離が可能であるが、硬化系接着剤の場合には、接
続部が強固に接着することに加えて、接着剤が網状化
（架橋）していることから加熱によっても接着力の低下
が少なく、溶剤類にも溶け難いことから、極めて剥離す
ることが困難である。
その為、接続部を溶剤類や酸、アルカリ等の薬液に浸
漬して膨潤又は網状構造を分解させて剥離するとか、ナ
イフ等で削りとるといった強制的な剥離手段を採用せざ
るを得ない状況であった。
しかしながら、これ等の強制手段の場合には、不良部
周辺の正常な接続部や配線等にも損傷を与えることや、
除去面に接着剤の一部がどうしても残留してしまうこと
等により、信頼性の高い再接続が得られないので再生使
用が極めて困難であり、製品の歩留りの添加からコスト
アップの要因となっていた。
本発明は、上記した欠点に鑑み接続信頼性と作業性の
著しく向上した回路の接続法及びそれに用いる接着剤フ
ィルムを提供するものである。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は、絶縁層上に形成された回路の少なくとも一
方が主面より突出した多数の電極を有する２つの相対峙
する回路の間に絶縁性接着剤を介在させて両回路を電気
的に接続する方法において、前記突出電極は回路接続時
に加圧変形性を有し、前記接着剤は液状エポキシ樹脂と
官能基を有する固形樹脂とマイクロカプセル型を必須成
分とした厚みが50μｍ以下で揮発分が0.5％以下のフィ
ルム状であり、接続時の加熱加圧によって突出電極を相
対する回路と接触させた後で、接着剤を実質的に硬化さ
せることを特徴とする回路の接続方法と、加圧変形性で
あって主面より突出した電極を有する多数の集積回路素
子を形成した半導体ウエハの前記突出電極面に、液状エ
ポキシ樹脂と官能基を有する固形樹脂とマイクロカプセ
ル型硬化剤を必須成分としたフィルム状接着剤層を形成
する工程、前記ウエハを接着剤層と共に切断しチップ化
する工程、前記チップの突出電極を接着剤層を介して配
線基板上の相対する回路と位置合わせして載置する工
程、前記チップと配線基板とを加熱加圧することにより
突出電極を相対する回路と接触させた後に、接着剤が実
質的に硬化させることを含む回路の接続方法及び半導体
チップの電極と基板回路との間に硬化系接着剤を介在し
て、電気的な接続を得るに際し、接着剤が未硬化の状態
で半導体チップと基板回路とを加圧しながら通電検査を
行い、次いで接着剤を加熱加圧下で硬化することを特徴
とする半導体チップの接続方法に関し、更に前記接続方
法に用いる （イ）液状エポキシ樹脂を20〜80重量％ （ロ）官能基を含有する固形樹脂を80〜20重量％及び （ハ）平均粒径が10μｍ以下のマイクロカプセル型硬化
剤 （ニ）カップリング剤を必須成分とし、厚みが50μｍ以
下で揮発分が0.5％以下であって、硬化後の加水分解性
の塩素イオン濃度が20ppm以下の接着剤フィルムに関す
る。
以下本発明を図面を参照しながら説明する。
第１図は本発明になる回路接続時の状況を示す模式断
面図、第２図はその時の接着剤の粘度変化を示す模式説
明図であり、第１図及び第２図の（ａ）〜（ｃ）は接続
時の工程を示す記号である。
第１図（ａ）の状態は、半導体チップ等の電子部品１
の主面６より突出した電極２（バンプと一般的に呼称）
と、ガラスや合成樹脂等の絶縁性基板３上に設けられた
回路４の間に、接着剤５を形成し、突出電極２と回路４
の接続点を位置合わせした状況を示す。
この時接着剤５は、室温近辺で固形である支持体のな
いフィルム状が好ましいが、剥離性基材を支持体とした
場合であっても例えば突出電極２あるいは回路４側の面
に貼付けた後で支持体を除去することで適用できる。
この状態における接着剤の粘度は、第２図（ａ）の状
態にあり固形のフィルム状であることから取扱い易い。
（ｂ）では接続時の加熱加圧により突出電極２と回路４
とが接触し、温度の上昇により低粘度化した接着剤５は
接触部外に排除される。この時、多数の突出電極２の主
面からの高さのばらつきは、突出電極２の有する加圧変
形性により、接続時の加熱加圧によって平坦化される。
この時、電子部品１の主面６上の接続すべき全ての電極
が回路４と少なくとも接触する必要がある。
この為の加熱加圧の条件としては、温度が40℃〜250
℃（好ましくは70〜200℃、更に好ましくは100〜180℃
であり、また圧力は電子部品の主面６の面積に対して、
1kgf/cm2〜100kgf/cm2（好ましくは５〜70kgf/cm2）で
あり、この圧力は突出電極１個あたり1kgf/cm2以下（好
ましくは0.5kgf/cm2以下）とすることが下記理由から好
ましい。高温側では、例えば電子部品１などの材料の耐
熱性が不足することから破壊を生じやすく、低温側にな
ると接着剤の硬化に長時間を要し接続時の作業性が低下
する。高圧側では、電子部品１や基板３及び回路４等の
機械的破壊を生じ易く、低圧側になると電極２と回路４
との接触が不十分となり接続信頼性が不十分となる。
突出電極２に加圧変形性を付与する方法としては、例
えば材質を金、はんだ、銅、アルミニウム、銀、鉛、チ
タンなどの展延性材料（例えば日本金属学会編、“金属
データブック”、P155、丸善、1984、の伸びが40％以上
の材料）を用いることや、形状を例えば第３〜４図に示
すように凸状電極先端に微小な凹凸を形成して加圧され
る部分（変形部）を小面積化すること、及びめっき時の
粒界構造を大きくすること等により可能であり、これら
を組み合わせることがさらに好ましい。また、電極を熱
可塑性プラスチック等の加圧変形性材料で形成し、その
表面を金属めっきしても良い。
突出電極の変形度の好ましい制御法として、主面６上
の一部の突出電極を、他の加圧変形性電極よりも背が低
くかつ硬質材料とすることで、キャップ調整用のスペー
サ電極としても良い。このスペーサ電極はICチップの主
面上の対角４辺に設けることが均一加圧を得る点で好ま
しい。スペーサ電極は導電性でも絶縁性のダミー電極で
あっても良い。
その他、第５図に示したように基板側の回路面に凹凸
を形成することも接触点が増加することから好ましい。
主面６上の突出電極２の配置に特に制限は無いが、接
続時の加圧が均等に行われるように、主面６上の周縁も
しくは全面に３個以上平均的に設けることが好ましい。
本発明における加熱加圧の方法としては、例えば電子
部品１又は／及び基板３の外側に設けられた熱源（図示
していない）下で加圧することが代表的である。（ｂ）
工程においては、接着剤が加熱により低粘度化して突出
電極の変形、回路との接触及び接着剤の排除が用意とな
ることで信頼性に優れた接続が可能となるが、第２図
（ｂ）の接着剤の粘度が低下した時の最低粘度は、低い
方が良好であり１×103ポイズ以下、好ましくは１××1
02ポイズ以下となるように接着剤フィルムの組成及び接
続時の条件を設定すれば良い。
以上の（ｂ）工程において、突出電極２と回路４と
は、加圧下で接触していることから２−４間で電気的な
導通状態にあり、接着剤は未硬化な状態である。従っ
て、この状態で通電検査を行い不良部を除くことが可能
である。この時、加圧下で２−４間の電気的導通の得ら
れる最低温度の条件下で通電検査を行った後で、さらに
高温とすることで接着剤の硬化（後述する（ｃ）工程）
を促進しても良い。
この方法によれば、従来問題であった硬化型接着剤に
よる不良部の再生（取りはずし、再接続）を、接着剤が
未硬化の状態で行うことが出来るので、極めて容易に行
うことが可能となる。
本発明でいう通電検査とは、通電下での機能や動作状
態の検査をいい、例えば導通検査や短絡検査がある。
前出のLCDMの場合について説明すると、半完成品の状
態で通電し、表示欠陥としての、例えば表示ラインの抜
けや重なり及び輝度の異常や着色バランス等を検査する
製品中間検査が代表的である。
本発明によれば、接着剤が未硬化で流動性のある状態
で加圧することで、半導体チップの電極と基板回路との
間の通電状態が得られるので、通電検査を接着剤の硬化
する前に行うことが可能となる。
本接続前の接着剤は網状化が進行していないので不良
部の除去と再接続を簡単に行うことができる。
通電検査で合格となった後で、例えば加熱するなどし
て接着剤の硬化反応を進行させて、本接続を行うことが
可能となる。
本方法によれば、接着剤が低粘度下で電極と回路とが
密着する方式である為、ゴミの付着や酸化膜形成の影響
を受け難く、多数点の測定を高速でしかも安定条件下で
行うことができる。
以上は半導体チップの例で説明したが、チップ化する
前のウエハ状態での通電検査や、配線板同士の相互接続
時の中間検査としても応用が可能である。
（ｃ）は、（ｂ）工程での加熱加圧を継続することで
第２図のように接着剤中のマイクロカプセル型硬化剤の
活性化により急激に接着剤の粘度が上昇する工程であ
る。この時間（ｂ〜ｃ）は短い方が作業上好ましく、60
秒以内、より好ましくは30秒以内が実用上の目安とな
る。粘度が上昇し実質的な接着剤が硬化した（ｃ）時点
以降に除圧することで本発明になる接続工程が終了す
る。
上記の説明では主面より突出した電極を有する電子部
品（例えばバンプ付ICチップ）を配線基板に接続する場
合について説明したが、電子部品側に突出電極が無く主
面と同等もしくは陥没状の場合であっても、配線基板上
の回路の必要部を凸状電極として接続（第６図）するこ
とも可能である。また、電子部品側及び配線基板側の相
方が突起電極状であっても良い。
本発明の他の実施態様として、半導体ウエハ切断時の
チップ飛散防止と、チップを基板に接続することを兼用
する場合について説明する。
従来より半導体チップは、シリコン単結晶等よりなる
円板上に多数の回路パターンを同時に形成したウエハを
格子状に切断することにより単一素子であるチップを得
ていた。
切断方法としては、ダイシングソウと一般に称される
ダイヤモンド等の回転刃を用いて高速でウエハ厚み方向
に完全切断（フルカット）する方法が、チップ寸法精度
が良いことから多用されるようになってきた。
このフルカットの際、一般にはチップの飛散防止を目
的として粘着シートが使用される。
この時の問題点として、ウエハ切断時にダイシングソ
ウの回転速度が数千から数万rpm程度と高速な為に、粘
着シートの接着力はこの回転速度に耐えうる高接着力を
必要とし、一方次工程における粘着シートからのチップ
剥離時においては、低接着力でないと剥離困難であり、
強引に剥離した場合粘着剤がチップ面に転着し、汚染を
極度に嫌う半導体用としては使用不可能となる欠点を有
していた。
そこで本発明は、多数の集積回路素子を形成した半導
体ウエハの電極面に絶縁性接着剤層を形成する工程、前
記ウエハを接着剤と共に切断しチップ化して接着剤付チ
ップとする工程、前記チップを接着剤を介して配線基板
上に載置する工程、加熱加圧により突出電極が相対する
回路と接触した後に接着剤が実質的に硬化する工程、と
を含むことを特徴とする回路の接続方法に関する。
第７図〜第８図を用いて説明する。第７図はウエハ７
に接着剤５を形成した様子を示す模式断面図である。
この時、ウエハには要部に加圧変形可能な突出電極を
形成した例えば格子状の多数の回路パターンが形成され
ている。
接着剤層５を形成する方法としては、接着剤５がフィ
ルム状の場合にはロール等を用いて貼付けることが出来
るので好ましく、この時接着剤５の有する粘着性によれ
ば極めて簡単であり更に加熱等の補助手段の併用も可能
である。
第７図の接着剤層を形成したウエハを、例えばダイシ
ングソウ等を用いてウエハ厚み方向に接着剤層と共にフ
ルカットすることで接着剤付チップを得る。
第８図は上記により得たバンプ付IC8の主面６より突
出した電極２に接着剤層５が形成され、突出電極２と基
板３上の回路４とを位置合わせして載置した様子を示す
模式斜視図であり、この後前述したような加熱加圧によ
り接着剤の粘度が低下し、電極２と回路４とが十分に接
触した後で接着剤を実質的に硬化する。
本方法によれば、ウエハ切断時のチップ飛散防止とチ
ップを基板に接続することを１つの接着剤により兼用し
たことにより、従来のチップ切断時に用いられていた粘
着テープ類の剥離工程が不要となるので作業工程の著し
い簡略化が可能となる。
本発明に用いる接着剤は、厚みが50μｍ以下で揮発分
が0.5重量％以下の常温でフィルム状のものである。こ
の時、厚みが50μｍ以上であることを接続時の加熱加圧
で接続電極部外への多量の接着剤の排除が必要となり良
好な接続が得難くなることから、接続信頼性が不満足と
なる。揮発分は、0.5重量％を超えると接続時の加熱加
圧により気泡の発生が著しいことから、電極の接続面積
が現象し接続信頼性が不満足となるので好ましくない。
このことから揮発分は0.1％以下とすることが更に好
ましい。揮発分の測定は、100℃における熱分解ガスク
ロマトグラフ法によるものとする。
本発明になる接着剤フィルムを硬化した後で純水中に
浸漬し、100℃で10時間処理後の抽出水をイオンクロマ
トグラフで分析した時の塩素イオンの濃度（加水分解性
・塩素イオン濃度）は、20ppm以下（好ましくは10ppm以
下更に好ましくは5ppm以下）とすることが、接続回路の
腐食を防止し接続信頼性を向上できることや、接着剤フ
ィルムの硬化時における反応速度が向上し、接続温度の
低下や短時間接続が可能となり、接続作業性も向上でき
るので好ましい。
本発明に用いる接着剤の硬化後のその他の特性として
不純物イオン（Na+、K+、SO4 --の各々について）20ppm
以下、弾性率10,000kgf/cm2以下、及び熱膨張率２×10
-4/℃以下が好ましい。
加水分解性塩素以外の不純物イオンが20ppm以上であ
ると接続部の腐食劣化を促進することから好ましくな
く、また弾性率が10,000kgf/cm2以上あるいは熱膨張率
が２×10-4℃以上の場合、接続部に発生する熱応力が大
きくなり、接続部がストレス下で剥離し易くなり好まし
くない。
本発明に用いる接着剤フィルムを得るための材料につ
いて説明する。
（イ）液状エポキシ樹脂は、１分子内に２個以上のエポ
キシ基を有する化合物であり、一般に知られている液状
エポキシ樹脂はすべて適用ができる。例えばエピクロル
ヒドリンとビスフェノールＡやビスフェノールＦ等から
誘導されるビスフェノール型エポキシ樹脂、エピクロル
ヒドリンとフェノールノボラックやクレゾールノボラッ
クから誘導されるエポキシノボラック樹脂等の多価フェ
ノールのポリグリシジルエーテルの例が代表的である。
その他、ポリカルボン酸のポリグリシジルエステル、脂
環式エポキシ、多価アルコールのポリグリシジルエーテ
ル及び多価アミンのポリグリシジル化合物などがある。
これらは構造の一部を例えばウレタン等で変性したもの
も適用でき、これらはまた単独もしくは２種以上混合し
て使用することができる。
本発明における液状とは常温（40℃）での状態を示
し、好ましい材料であるビスフェノール型エポキシ樹脂
の場合で例示すると分子量は500以下、エポキシ当量は2
70以下の性質を有する。上記したエポキシ樹脂は、不純
物イオン（Na+、K+、Cl-、SO4 --など）や加水分解性塩
素などが各々300ppm以下に低減されたいわゆる高純度品
を使用することが、硬化後の不純物イオン量を低減する
ことから接続回路の腐食を防止し、あわせて硬化反応を
高速度化し易いことから好ましい。
（ロ）官能基を含有する固形樹脂は、室温（25℃）で固
形であり、カルボキシル基、ヒドロキシル基、ビニル
基、アミノ基及びエポキシ基などの官能基を有すること
が、接着性の向上やエポキシ樹脂との相容性の点から必
要である。室温で固定である理由は、流動性の制御やフ
ィルム形成性の点から必要であり、これらは又、接着剤
に可撓性を付与して接続品の耐熱衝撃性の向上材として
も作用する。
これらを例示すると、分子量800以上の固形エポキ
シ、フェノキシ樹脂、ポリビニルアセタール、ポリアミ
ド、ポリエステル、ポリウレタンや、エチレン−酢酸ビ
ニル共重合体、アクリル酸エステル、アクリロニトリル
−ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、スチレ
ン−イソプレンゴム、スチレン−エチレン−ブチレン共
重合体などを前記の官能基で変性したもの等がある。
（ハ）マイクロカプセル型硬化剤は、硬化剤を核としポ
リウレタン、ポリスチレン、ゼラチン及びポリイソシア
ネート等の高分子物質や、ケイ酸カルシウム等の無機
物、及びニッケルや銅等の金属薄膜等の皮膜により実質
的に覆われており、平均粒径が10μｍ以下、好ましくは
５μｍ以下の物である。平均粒径は、硬化反応を均一に
行う点で小さい方が好ましい。
核材である硬化剤は、液状エポキシ樹脂又は／及び固
形樹脂の官能基と反応性を有するか、硬化触媒の作用を
示す公知の各種物質を適用できる。
例えばエポキシ樹脂の場合の硬化剤について例示する
と、脂肪族アミン、芳香族アミン、カルボン酸無水物、
チオール、アルコール、フェノール、イソシアネート、
第三級アミン、ホウ素錯塩、無機酸、ヒドラジド、及び
イミダゾールなどの各系及びこれらの変性物が採用でき
る。
これらの中では、速硬化性を得易くイオン重合型で触
媒的に作用するので化学当量的な考慮の少ないくて良い
第三級アミン、ホウ素錯塩、ヒドラジド、及びイミダゾ
ール系が好ましく、これらは単独もしくは２種以上の混
合体として適用できる。
硬化反応は接続時に完了することが好ましいが、回路
間で加圧変形性電極の変形を保持する状態まで反応が進
行すれば良く、この状態で更に後硬化することもでき
る。
マイクロカプセル型硬化剤は熱活性型すなわち一定の
温度下で皮膜の破壊を生じる方式の物が、圧力活性型の
物より均一反応系が得られ、これによって微小接続部の
信頼性が向上するので好ましい。熱活性温度としては40
℃〜250℃の物が適用できる。熱活性温度が40℃以下で
は、保存時に活性し易いことから接着剤フィルムの冷蔵
保存が必要であり、250℃以上では接続時に高温が必要
なことから接続部の周辺材料への熱損傷を与え易いので
各々好ましくない。
このような理由から好ましい熱活性温度は70〜200
℃、より好ましくは100〜180℃である。
本発明に用いる熱活性温度は、示差走査型熱量計（Di
fferential Scanning Calorimetry,DSC）を用い、10℃
／分で常温から高温に接着剤組成物を昇温させた時の発
熱量のピーク温度を示すものとする。
上記したようなマイクロタプセル型硬化剤としては、
例えば特開昭60−99179号公報や特開昭64−70523号公報
などに示されるようなイミダゾール誘導体の表面をイソ
シアネート化合物で不活性化した物や、アミン化合物の
表面をエポキシ樹脂と反応させ不活性化した物等があり
好ましく適用できる。
以上述べた材料を用いて本発明に用いる接着剤フィル
ムとするときの量比は（イ）液状エポキシ樹脂を20〜80
重量％、（ロ）官能基を含有する固形樹脂を80〜20重量
％とし、これに（ハ）マイクロカプセル型硬化剤を接着
剤成分に対し１〜50重量部程度を用いる。
液状エポキシ樹脂が20重量％以下及び固形樹脂が80重
量％以上では、接続時の流動性が不足し、また接着剤の
架橋密度が減少するので十分な耐熱性が得にくくなる。
これら接着剤中には、粘着調整剤、充填剤、紫外線吸
収剤、分散剤、老化防止剤、重合禁止剤及びカップリン
グ剤などの添加剤を必要に応じて含有することができ
る。
この時、添加剤が固形材料であって接着剤成分に不溶
不融性の場合には回路接続時に電極の接続部に固着し絶
縁性スペーサとならないように注意を必要とする。
これら添加剤の中で、カップリング剤は回路等のの接
着界面の強化に有効なことから、耐湿性の向上を目的に
特に好ましく適用できる材料である。これらは、クロム
系、シラン系、チタン系、アルミニウム系、ジルコニウ
ム系などの公知の有機金属化合物等が適用できる。
これらの中でも、代表的なシランカップリング剤につ
いてその具体例を示すと、例えばビニルトリエトキシシ
ラン、ビニルトリス（β−メトキシエトキシ）シラン、
γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−
グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、β−（3,4
エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、
Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルメチルジメ
トキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラ
ン、Ｎ−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシ
ラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ
−クロロプロピルトリメトキシシランなどを挙げること
ができる。これらのうち、アミノ基やエポキシ基を有す
るカップリング剤が、回路との接着性の向上の点から好
ましい。
〔作用〕
本発明において、突出電極が回路接続時に変形性を有
することと特定の接着剤をフィルム状としたことによ
り、高密度に配置された多数の電極に対し接着剤を塗布
することなく絶縁性接着剤を用いて加熱加圧という簡便
な方法により信頼性の高い電気的接続が可能となった。
すなわち、接続時の加熱により接着剤が液状物を含有
するので低粘度化し易く、その状態で加圧すると電極と
回路の間から接着剤が排除され、電気的な接触状態が達
成される。さらに凸出電極は加圧変形性であるので電極
と回路の十分な接触が得られ、又この状態での通電検査
が可能となる。接着剤は速硬化性の熱反応性マイクロカ
プセル型硬化剤を含有するので加圧下で硬化して強固な
接続が得られる。
硬化剤はマイクロカプセル型なので、保存性と速硬化
性の両立が可能となり作業性が著しく向上する。また粒
径が10μｍ以下と小さいことから、微小接続部の均一硬
化が可能となる。
すなわち、突出電極が加圧変形性であり、硬化剤は熱
反応性であるので加圧下での加熱という単純な接続走査
で、多数の電極の電気的接続と接着接合を同時に行うこ
とが可能となる。
接着剤は熱硬化性であることから、透光性基板でなく
ても適用可能で基板の制限は受けない。
接着剤中の固形樹脂は接着性の向上、フィルム形成性
や流動性の制御、及び可撓化剤として作用する。
また接着剤がフィルム状であることから、塗布工程が
不要で作業性に優れ、しかも均一厚みで揮発分の少ない
ことから信頼性の優れた回路の接続が可能となる。
また、接着剤フィルムは、導電粒子を含有しない絶縁
物のみの構成なので、隣接電極間を導電粒子によりショ
ートすることがなく高分解能回路への対応が可能とな
る。
接続後の残余の接着剤は電極部以外に押出されて、IC
チップの周辺に盛り上って硬化するので接続部の封止材
として作用するため封止工程が不要となり、接続信頼性
が向上する。
接着剤中のシランカップリング剤は、低分子量物で多
くは液状であることから回路接続時の電極接触面で容易
に流動して回路相互の接触を促進するので接触抵抗を低
減する。接着剤の硬化後は電極と接着剤との界面強化剤
として作用し接続部の信頼性向上に寄与する。
〔実施例〕
実施例１〜８ （１）接着剤フィルムの作製 表１に示す材料を用いて、表２に示すマイクロカプセ
ル型硬化剤を除いた不揮発分重量比となるように配合し
て、約180℃に加熱して溶融混合した。
この時180℃における粘度はいずれも10ポイズ以下で
あった。
この物を冷却しながらトルエンを徐々に加えて各50重
量％の接着剤液を得た。この中に所定量（表２）マイク
ロカプセル型硬化剤及び添加剤Ａ−186の１重量部を添
加し、十分に撹拌を行い接着剤溶液を得た。
なお表１のマイクロカプセル型硬化剤は、イミダゾー
ル系の硬化剤を核とし、その表面を厚み数百オングスト
ローム程度のポリウレタン系材料で被覆した平均粒径４
μｍのマイクロカプセル型硬化剤をビスフェノール系の
液状エポキシ中に１対２の重量比で分散したマスターバ
ッチ型の市販品である。これらのマスターバッチ型硬化
剤を1.5mg秤量し、30℃から10℃／分の速度で昇温した
時のDSC（Dupont 1090）のピーク温度（活性化温度）を
表１に示した。
本発明においては、この種のマスターバッチ型硬化剤
中の液状エポキシの量は、換算によりフィルム組成物中
の液状エポキシに含めるものとする。
この接着剤溶液をセパレータ（厚み100μｍのテフロ
ンフィルム）上に所定厚みとなるようにバーコータで塗
布し、80℃−20分間の乾燥により接着剤フィルムを得
た。
これらのフィルムは保存時の特性劣化を考慮して50℃
−24時間（25℃で約１ヶ月に相当）の加熱処理後に供試
したが、いずれも使用可能な状態であることから保存性
は良好であった。
上記で得たフィルムの特性を表２に示した。
ここに厚みは、精度１μｍのマイクロメータを用いて
測定したもので、揮発分は10mm角のフィルム試料を100
℃−３分間の前処理条件で熱分解ガスクロマトグラフに
かけた時の処理前後の重量変化率である。
ゲル化時間はJISK−7071に準じた180℃熱盤法であ
る。
また、加水分解性塩素イオン濃度は、100mm角の試料
を150℃恒温槽中で１時間の加熱硬化を行った後、セパ
レータを剥離し純水100ml中で100℃−10時間処理した後
の抽出水を、イオンクロマトグラフ（Dionex 2010i）で
分析した結果である。
（２）接続 ガラス板上に半導体チップ（5mm角、高さ0.5mm、主面
の４辺周囲に50μｍ角、高さ20μｍの半田バンプの表面
に金めっき0.2μｍ処理が200ヶ形成）のバンプ配置と対
応した接続端子を有するクロム回路を形成した配線板を
用意した。
半導体チップのバンプ面と、配線板の回路面との間に
前記接着フィルムを載置した。この時、実施例２〜８の
接着剤フィルムは室温で粘着性を有していたので簡単に
半導体チップ面に仮接着が可能だった。一方、実施例１
のフィルムは粘着性が無かったので約70℃にガラス回路
を加熱して仮接着した。
これら仮接着の後にセパレータを剥離し、ガラス回路
側から顕微鏡下でガラス回路とバンプの位置合わせを行
い、180℃−30kgf/cm2−30秒の加熱加圧を行った。
上記接続過程において、初期は接着剤がチップの周辺
に流れ出し、後期においては潜在性硬化剤の活性化と共
に接着剤のゲル化（時間は180℃で５秒〜18秒）による
増粘の進行する様子が観察できた。
（３）評価 上記接続品の導通チェックを行ったところ、いずれも
良好な接続が得られた。更に120℃プレッシャークッカ
ー試験100時間処理後も各実施例共に良好な接続であっ
た。
上記接続部の断面を走査型電子顕微鏡で観察したとこ
ろ、突出電極と回路との接触が十分に行われており、ま
た突出電極のうち足長電極は変形度を多くして回路に接
触して接続されることで各電極が平坦化して回路に接触
していることが確認できた。
突出電極であるバンプの主成分がSn/Pb＝60/40の半田
であり、この融点を示差走査型熱量計を用いて測定した
ところ190℃であり、回路接触時の温度180℃に近いこと
及び金めっきが薄槽であることから、回路接触時の加圧
により変形したものと考えられる。
また、チップの周囲は流出した接着剤で覆われてい
た。
導電粒子を含有しないことから接着剤が防湿材として
作用し、別段封止処理を行わなくても、PCTに耐える耐
湿性を示したものとみられる。
接続したチップは、欠けや割れが見られず良好に接続
していた。接着剤中に導電粒子の様な硬質物を含有しな
い為とみられる。
実施例９ 実施例１〜８に用いた半導体チップ用のチップ化前の
直径76mmのウエハの加圧変形性の電極形成面に、実施例
８の接着剤フィルムを粘着性を利用してゴムロールによ
り貼付けた。この接着剤付ウエハをタイシング装置の固
定盤に真空吸引により固定し、接着剤層と共にダイシン
グソウにより3000RPMで切断して5mm角にチップ化した。
この時、セバレータの一部に接着剤切断後のダイシング
ソウが到達したが、接着剤フィルムの硬化はほとんど進
行していないので、ウエハと接着剤とが十分な粘着性で
保持されたセパレータも100μｍと肉厚のためチップの
飛散を防止できた。
上記により得た接着剤付チップからセパレータを剥離
し、実施例１〜８と同様に接続及び評価を行ったが、こ
の場合も良好な電気的及び機械的な接続が可能であっ
た。
実施例10 （１）接着剤の調整 エピコート1004（ビスフェノール型エポキシ樹脂、分
子量約1600、油化シェルエポキシ株式会社製商品名）と
ニポール1072（カルボキシル変性ニトリルゴム、日本ゼ
オン株式会社製商品名）とノバキュア3742HP（イミダゾ
ール系硬化剤を核とし、その表面をポリウレタン系材料
で被覆した平均粒径２μｍのマイクロカプセル型硬化剤
を高純度化液状ビスフェノール型エポキシ中に１対２の
重量比で分散したマスターバッチ型硬化剤、活性化温度
125℃、旭化成工業株式会社製商品名）とを準に固形分
比で40対20対40とし、さらにＡ−187（γ−グリシドキ
シプロピルトリメトキシシラン、日本ユリカー株式会社
商品名）0.5部と、Ａ−1100（γ−アミノプロピルトリ
エトキシシラン、同前）0.1部を添加してトルエンの30
％溶液を得た。
この溶液を実施例１〜８と同様にセパレータ上にロー
ルコータで塗布し90℃で10分の乾燥を行ない、乾燥後の
厚みが20μｍのフィルム状接着剤を得た。
実施例１〜８と同様に、フィルム特性を評価したとこ
ろ、揮発分0.013％、ゲル化時間13秒、硬化後の加水分
解性塩素イオン濃度2.9ppmであった。
（２）接続 ガラス基板上に、半導体チップ（チップの形状5mm
角，高さ0.5mm,主面の４辺周囲に100μｍ角，高さ15μ
ｍの金バンプが100個形成）のバンプ配置と対応した接
続端子付のITO/Cr回路を形成した基板回路を用意した。
基板回路上に前記フィルム状接着剤を貼付けて、ポリ
プロプロピレンフィルムを剥離後に、前記半導体チップ
のバンプと基板側の端子とを基板回路（ガラス）側から
顕微鏡で位置合わせして、１枚のガラス基板上に10個の
半導体チップを載置した。この状態で80℃−20kgf/cm2
の加熱加圧を行いながら、基板回路から測定用プローブ
により電流10μＡでマルチメータにより導通状態を通電
検査した。
（３）再生 上記導通状態の検査により10個の半導体チップのうち
の１個の異常が見つかったので、除圧後にその部分を剥
離して新規チップを用いて、前記と同様な通電検査を行
ったところ、今度はいずれも正常であった。異常部の剥
離は接着剤が未硬化なフィルム状であることから極めて
容易であり被着面は正常だった。
（４）硬化 加圧下での通電検査が正常となったので、そのまま加
圧板の下部に赤外線照射装置により、最高190℃で10秒
間加熱した。この赤外線照射装置はキセノンランプによ
る熱源をレンズにより集光し、高ファイバーにより損失
のほとんど無い状態で接続部近傍に導くことができるの
で、短時間で昇温し、また温度を低下することができ
る。
本実施例においては、接着剤中の硬化剤の活性化温度
以下である接着剤が未硬化の状態で加圧したことにより
通電検査が可能であった。
また本接続時の硬化手段として赤外線集光照射方式に
よった為、通電検査時の加圧状態のままで短時間に昇温
し、接着剤の硬化反応を完結することが可能であった。
本実施例によれば、本接着する前の接着剤が未硬化の
状態で通電検査を行うことが出来るので不良部の再生が
極めて簡便となり、工程の省力化やコストの低減に極め
て有利となる。
〔発明の効果〕 以上詳述したように、本発明によれば突出電極が変形
性を有し、特定した接着剤フィルムを用いることで高密
度回路の信頼性に優れた接続が可能となった。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明になる回路接続時の状況を示す模式断面
図、第２図は回路接続時の接着剤の粘度変化を示す模式
説明図、第３図から第６図は本発明に好適な回路の接触
状況を示す模式断面図、第７図はウエハに接着剤を形成
した様子を示す模式断面図、第８図は接着剤付半導体チ
ップを回路基板上に載置した様子を示す模式斜視図であ
る。 符号の説明 １……電子部品、２……突出電極 ３……基板、４……回路 ５……接着剤、６……主面 ７……ウエハ、８……バンプ付IC
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 後藤 泰史 茨城県下館市大字小川1500番地 日立化 成工業株式会社下館研究所内 (56)参考文献 特開 昭64−2331（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−102329（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−133870（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 21/60 311 H01L 21/603

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】絶縁層上に形成された回路の少なくとも一
    方が主面より突出した多数の電極を有する２つの相対峙
    する回路の間に、絶縁性接着剤を介在させて両回路を電
    気的に接続する方法において、前記突出電極は回路接続
    時に加圧変形性を有し、前記接着剤は液状エポキシ樹脂
    と官能基を有する固形樹脂とマイクロカプセル型を必須
    成分とした厚みが50μｍ以下で揮発分が0.5％以下のフ
    ィルム状であり、接続時の加熱加圧によって突出電極を
    相対する回路と接触させた後で、接着剤を実質的に硬化
    させることを特徴とする回路の接続方法。
  2. 【請求項２】（ａ）加圧変形性であって主面より突出し
    た電極を有する多数の集積回路素子を形成した半導体ウ
    エハの前記突出電極面に、液状エポキシ樹脂と官能基を
    有する固形樹脂と熱活性型マイクロカプセル型硬化剤を
    必須成分としたフィルム状接着剤層を形成する工程、 （ｂ）前記ウエハを接着剤層と共に切断しチップ化する
    工程、前記チップの突出電極を接着剤層を介して配線基
    板上の相対する回路と位置合わせして載置する工程、 （ｃ）前記チップと配線基板とを加熱加圧することによ
    り突出電極を相対する回路と接触させた後に接着剤を実
    質的に硬化させることを含む回路の接続方法。
  3. 【請求項３】請求項１において、接着剤が未硬化の状態
    で半導体チップと基板回路とを加圧しながら通電検査を
    行い、次いで接着剤を加熱加圧下で硬化することを特徴
    とする半導体チップの接続方法。
  4. 【請求項４】（イ）液状エポキシ樹脂を20〜80重量％ （ロ）官能基を含有する固形樹脂を80〜20重量％ （ハ）平均粒径が10μｍ以下のマイクロカプセル型硬化
    剤および （ニ）カップリング剤 を必須成分とし、厚みが50μｍ以下で揮発分が0.5％以
    下であって、硬化後の加水分解性の塩素イオン濃度が20
    ppm以下の接着剤フィルム。
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