[发明专利]各向异性导电膜的制造方法以及使用该膜的连接器

说明书

本发明涉及形成薄膜状的、在其厚度方向上具有导电性区域、在其横方向上则不具有导电性或导电性极低的各向异性导电膜，涉及该膜的制造方法以及使用该膜的连接器。

作为把半导体元件直接安装到电路基板上的方法，有以往的引线键合方式、TAB方式及倒装芯片方式等，都已经实用化。而且最近又提出了许多利用各向异性导电膜、各向异性的导电糊剂和导电性粘结剂来进行接合的例子。

以往，各向异性导电膜往往是把导电性粒子分散在热可塑性或热硬化性的薄膜内，而且在绝缘薄膜中以一定间隔形成金属凸点(区域)。此外，作为各向导性的导电糊剂也往往把微细的导电性粒子分散到热硬化性树脂中。使用各向异性导电膜和各向异性的导电糊剂的接合方法都是通过介入导电性粒子使衬底电路与半导体元件的电极接触而使之结合的。此外，形成金属凸点是利用凸点金属与电极金属的合金化使之进行金属结合的方式达到电接触。

在上述使用各向异性导电膜的接合方法中，导电性是由以无序方式分散在薄膜中的金属粒子引起的接触来决定的，而为了产生各向异性，树脂膜中所占的粒子含量受到控制。由于这个原因就存在当金属粒子相互间的接触点数变少时使用各向异性导电膜的场合下的连接电阻要增大1～10欧姆的缺点。此外由于采用在连接部处加一个大的压力的同时进行加热和使用热硬化-热可塑性树脂使之粘结硬化的方法达到导电连接，因此还必需使用加热压接机。

再有，一旦粘结后如果想要把它剥离开，需要再次进行加热先将薄膜剥离下来，之后，还要用溶剂擦去粘结处的遗留物，这些都很费事，因此以上方法中存在修复性方面的问题

此外，在绝缘性薄上以一定间隔形成金属凸点的方法中，因为在金属凸点间存在一定间隔的绝缘体，故在导电连接时不存在与相邻的电路产生短路的担心，又因为能取多个接点数，故降低连接电阻是可能的。但是在这个方法中为了要得到稳定的导电连接，用于使凸点的金属与半导体元件和基板的电极产生合金化连接的高温加热和加压是必要的，故用于这方面的装置是必要的，在此同时，加压时的半导体元件的损伤，还有基板本身在电路的连接时的破损等的问题是存在的。就这个方法而言连接一次后要修复是比较困难的。

本发明的目的是提供一种新的连接构件和它的制造方法，该新的连接构件在半导体元件的安装或在使封装了半导体元件的组件导电地连接到电路基板的印刷基板间的微细电极间的接合方面，能容易地进行连接而且连接电阻值很小，在发生连接不良的场合也能容易地进行连接构件的更换修复。

本发明提供一种各向异性导电膜，其特征是：具有在两个表面间形成了许多个贯通孔的、厚度大致一定的电绝缘性薄膜以及充填在该电绝缘性薄膜的上述贯通孔内并以一定尺寸突出于上述电绝缘性薄膜两个表面的多个导电性弹性体。

本发明还提供一种各向异性导电膜的制造方法，该方法的步骤包括：在厚度大致一定的电绝缘性薄膜的两面形成可以进行腐蚀的覆盖箔层；在形成了上述覆盖箔层的上述电绝缘性薄膜中形成多个贯通孔；用导电性弹性体充填该贯通孔；通过腐蚀除去上述覆盖箔层从而形成各向异性导电膜。

本发明还提供一种使用薄膜状各向异性导电膜的连接器，其特征是：具有在两个表面间形成了许多个贯通孔的、厚度大致一定的电绝缘性薄膜以及充填在该电绝缘性薄膜的上述贯通孔内并以一定尺寸突出于上述电绝缘性薄膜两面的多个导电性弹性体，在具有多个电极的半导体元件等与形成了连接焊接区的衬底之间插入上述连接器并压紧，从而达到两者间的相互连接。

本发明提供一种在将半导体元件或封装了半导体元件的组件连接到衬底上时把形成了既有弹性又有导电性的凸点的各向异性导电膜作为导电连接构件插入到电极焊接区中间、在不使用以往的焊锡等焊剂的情况下进行低温下的接合、在接合不良时能容易地进行更换的装配结构。

该各向异性导电膜做成在电绝缘性薄膜中以一定间隔或无序地开出贯通孔、把导电性弹性体充填到该贯通孔内、导电性弹性体突出于该电绝缘性薄膜的两侧表面的形状。导电性弹性体是采用将金属粉末分散在硅酮系树脂内形成的材料。

半导体元件的封装是在把夹有本发明的各向异性导电膜的基板与半导体元件的电极焊接区的位置进行重合后，采用外加压力或粘结力通过导电性弹性体进行电连接。因为是采用弹性体使之进行加压接合，首先进行接触的部分发生变形，故在各焊接区上能维持一定荷重以上的接合压力，这样在所有的焊接区上都能得到稳定的接触电阻。此外，因为是采取以接触的方式进行电连接，因此如果解除外加压力就能容易地从衬底上取下半导体元件。