JP2001291425A - バイア充てん用導電性接着剤およびそれを用いた電子装置の製造方法 - Google Patents
バイア充てん用導電性接着剤およびそれを用いた電子装置の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 低融点金属でコーティングしたランダム・サ
イズのマイクロメートル粒径範囲粒子を使用することに
よって、より広い特性選択可能範囲を有する導電性接着
剤を提供する。 【解決手段】 このコーティングした粒子を、粘度、低
収縮、スクリーン印刷可能性、ならびに広い範囲の仕様
条件にわたる電気的および機械的特性に対して選択され
た熱硬化性樹脂と融剤樹脂の混合物から成るビヒクル中
に懸濁させる。このビヒクルまたは樹脂系は、熱硬化性
脂環式エポキシ、熱硬化性フェノキシ・ポリマーおよび
熱硬化性単官能酸化リモネンを含む。この粒子に対する
低融点コーティング系にはＩｎ、Ｓｎ、およびＩｎ−Ｓ
ｎ、Ｓｎ−Ｐｂ、Ｂｉ−Ｓｎ−Ｉｎ、ＩｎＡｇなどの合
金が含まれる。マイクロメートル粒径範囲粒子にはＣ
ｕ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｐｔ、ポリマーおよびセ
ラミックが含まれる。
イズのマイクロメートル粒径範囲粒子を使用することに
よって、より広い特性選択可能範囲を有する導電性接着
剤を提供する。 【解決手段】 このコーティングした粒子を、粘度、低
収縮、スクリーン印刷可能性、ならびに広い範囲の仕様
条件にわたる電気的および機械的特性に対して選択され
た熱硬化性樹脂と融剤樹脂の混合物から成るビヒクル中
に懸濁させる。このビヒクルまたは樹脂系は、熱硬化性
脂環式エポキシ、熱硬化性フェノキシ・ポリマーおよび
熱硬化性単官能酸化リモネンを含む。この粒子に対する
低融点コーティング系にはＩｎ、Ｓｎ、およびＩｎ−Ｓ
ｎ、Ｓｎ−Ｐｂ、Ｂｉ−Ｓｎ−Ｉｎ、ＩｎＡｇなどの合
金が含まれる。マイクロメートル粒径範囲粒子にはＣ
ｕ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｐｔ、ポリマーおよびセ
ラミックが含まれる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、プリント回路板な
どの絶縁支持バッキング上に取り付けられた回路の電子
装置製造分野に属し、詳細には、より広い仕様範囲を有
する導電性組成物であって、絶縁バッキングを貫通する
穴を埋めることができ、バッキング材料のそれぞれの面
の回路間の相互接続として機能する導電性組成物に関す
る。
どの絶縁支持バッキング上に取り付けられた回路の電子
装置製造分野に属し、詳細には、より広い仕様範囲を有
する導電性組成物であって、絶縁バッキングを貫通する
穴を埋めることができ、バッキング材料のそれぞれの面
の回路間の相互接続として機能する導電性組成物に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】電子パッケージングのコスト管理および
ダウンサイジングの必要性が高まっている。より高い密
度、より微細なピッチおよびより高い性能をより低いコ
ストで達成することが目標である。絶縁バッキング上へ
の回路の取付けでは、めっきスルー・ホールが、絶縁バ
ッキングを貫通する相互接続またはバイアの業界標準と
なっている。しかし現状において、めっきスルー・ホー
ル技術はコスト圧力に直面し、回路をどの程度まで高密
度化できるか、または回路をどれくらいタイトにパック
できるかについては限界がある。
ダウンサイジングの必要性が高まっている。より高い密
度、より微細なピッチおよびより高い性能をより低いコ
ストで達成することが目標である。絶縁バッキング上へ
の回路の取付けでは、めっきスルー・ホールが、絶縁バ
ッキングを貫通する相互接続またはバイアの業界標準と
なっている。しかし現状において、めっきスルー・ホー
ル技術はコスト圧力に直面し、回路をどの程度まで高密
度化できるか、または回路をどれくらいタイトにパック
できるかについては限界がある。
【０００３】めっきスルー・ホールまたはバイアの製造
に含まれる操作には費用がかかり、これらの操作を将来
のパッド密度要件に適合させるのも容易ではない。現在
のめっきスルー・ホール技術は、１平方センチメートル
あたり２０パッドまたは２０回路ノード程度のところで
限界に達しつつある。この技術の必要性は、この何倍も
の密度がおそらく必要となることを指示している。
に含まれる操作には費用がかかり、これらの操作を将来
のパッド密度要件に適合させるのも容易ではない。現在
のめっきスルー・ホール技術は、１平方センチメートル
あたり２０パッドまたは２０回路ノード程度のところで
限界に達しつつある。この技術の必要性は、この何倍も
の密度がおそらく必要となることを指示している。
【０００４】密度、ピッチ、性能およびコスト目標を達
成するための努力は、「ビルトアップ・マルチレイヤ」
と呼ばれる技法に向けられている。この技法では、回路
が、導電性ペーストを充てんした微細ピッチ・ホールを
使用して相互接続された、フォイルと絶縁物を重ね合わ
せた一連のラミネートを含む。この技法は、文献で広く
論じられている。例えばラスキー（R. Lasky）「Electr
onic Packaging and Production」１９９８年４月、７
５〜７８ページがある。この他にも多くのバリエーショ
ンがある。この技法では一般に、１平方センチメートル
あたり１００パッド超の密度を達成することができる。
成するための努力は、「ビルトアップ・マルチレイヤ」
と呼ばれる技法に向けられている。この技法では、回路
が、導電性ペーストを充てんした微細ピッチ・ホールを
使用して相互接続された、フォイルと絶縁物を重ね合わ
せた一連のラミネートを含む。この技法は、文献で広く
論じられている。例えばラスキー（R. Lasky）「Electr
onic Packaging and Production」１９９８年４月、７
５〜７８ページがある。この他にも多くのバリエーショ
ンがある。この技法では一般に、１平方センチメートル
あたり１００パッド超の密度を達成することができる。
【０００５】ビルトアップ・マルチレイヤ回路技法は、
多くの小さなホールまたはバイアを埋める目的に使用す
る導電性ペーストを必要とする。当技術分野ではこのペ
ーストをまた、接着剤（adhesive）という用語でも呼ん
でいる。この導電性ペーストは、熱的性質および信頼性
の面でこのペーストを使用する場所の製造仕様および電
力供給（seivice）仕様と両立しなければならない。こ
のペーストは一般に、絶縁体を貫通するバイア・ホール
中に注入することができるビヒクル中に懸濁した金属粒
子を有し、硬化型のサイクルを経ると、その間にビヒク
ルが凝固して金属粒子が互いに接触し、絶縁体のそれぞ
れの面の導体間にバイアを介した電気経路を形成する。
当技術分野でビヒクルは樹脂（resin）という用語でも
知られる。
多くの小さなホールまたはバイアを埋める目的に使用す
る導電性ペーストを必要とする。当技術分野ではこのペ
ーストをまた、接着剤（adhesive）という用語でも呼ん
でいる。この導電性ペーストは、熱的性質および信頼性
の面でこのペーストを使用する場所の製造仕様および電
力供給（seivice）仕様と両立しなければならない。こ
のペーストは一般に、絶縁体を貫通するバイア・ホール
中に注入することができるビヒクル中に懸濁した金属粒
子を有し、硬化型のサイクルを経ると、その間にビヒク
ルが凝固して金属粒子が互いに接触し、絶縁体のそれぞ
れの面の導体間にバイアを介した電気経路を形成する。
当技術分野でビヒクルは樹脂（resin）という用語でも
知られる。
【０００６】このようなペーストの１つで、銅などの金
属粒子をエポキシ・ビヒクル中に懸濁させたペースト
が、米国特許第５６５２０４２号に記載されている。こ
のペーストは、スキージまたはドクター・ブレードによ
ってバイア・ホールに充てんされる。ビヒクルを硬化さ
せる熱／圧力サイクルが使用される。互いに接触した金
属粒子が電気相互接続を提供する。
属粒子をエポキシ・ビヒクル中に懸濁させたペースト
が、米国特許第５６５２０４２号に記載されている。こ
のペーストは、スキージまたはドクター・ブレードによ
ってバイア・ホールに充てんされる。ビヒクルを硬化さ
せる熱／圧力サイクルが使用される。互いに接触した金
属粒子が電気相互接続を提供する。
【０００７】ペースト技術における業績にはその他、ビ
ヒクルへの銀フレークの導入、金属粒子を冶金結合（me
tallurgical bonding）させるための低融点金属による
金属粒子のコーティング、銀、銅およびエポキシから成
るスクリーン印刷可能ペーストの使用などがある。状態
変化に関連したビヒクルの収縮、金属、特に純粋な銀お
よび銅の腐食およびエレクトロマイグレーション特性な
どのプロセス特性に関する問題が未解決である。
ヒクルへの銀フレークの導入、金属粒子を冶金結合（me
tallurgical bonding）させるための低融点金属による
金属粒子のコーティング、銀、銅およびエポキシから成
るスクリーン印刷可能ペーストの使用などがある。状態
変化に関連したビヒクルの収縮、金属、特に純粋な銀お
よび銅の腐食およびエレクトロマイグレーション特性な
どのプロセス特性に関する問題が未解決である。
【０００８】１９９７年７月１０日出願の米国特許第６
０５９９５２号（出願第０９／１１１１５５号；ＩＢＭ
整理番号ＹＯ９９７−０８９）および１９９８年５月１
３日出願の米国特許出願第０９／０７８０４３号（ＩＢ
Ｍ整理番号ＹＯ９９８−１９６）には、冶金結合形成範
囲を広げ、これによって粒子間の冶金結合だけでなく導
電性パッドへの冶金結合も提供する、合金でコーティン
グした金属粒子を提供し使用する技術が記載されてい
る。
０５９９５２号（出願第０９／１１１１５５号；ＩＢＭ
整理番号ＹＯ９９７−０８９）および１９９８年５月１
３日出願の米国特許出願第０９／０７８０４３号（ＩＢ
Ｍ整理番号ＹＯ９９８−１９６）には、冶金結合形成範
囲を広げ、これによって粒子間の冶金結合だけでなく導
電性パッドへの冶金結合も提供する、合金でコーティン
グした金属粒子を提供し使用する技術が記載されてい
る。
【０００９】技術が進歩するにつれ、仕様はよりタイト
に、プロセス・ウィンドウはより狭くなり、その結果、
金属粒子およびビヒクル調合物の特性および選択範囲を
これまで以上に広げることがますます求められよう。
に、プロセス・ウィンドウはより狭くなり、その結果、
金属粒子およびビヒクル調合物の特性および選択範囲を
これまで以上に広げることがますます求められよう。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、広い
範囲の仕様にわたって改良された電気的および機械的特
性を有し、特に硬化剤粘度が改良された、導電性接着剤
を提供することである。
範囲の仕様にわたって改良された電気的および機械的特
性を有し、特に硬化剤粘度が改良された、導電性接着剤
を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】低融点金属でそれぞれコ
ーティングした例えばＣｕ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ａｇ、Ｐｄ、
Ｐｔ、ポリマーおよびセラミックのランダム・サイズの
マイクロメートル粒径範囲粒子を使用することによっ
て、より広い特性選択可能範囲を有する導電性接着剤を
提供する。このコーティングした粒子を、粘度、低収
縮、スクリーン印刷可能性、ならびに広い範囲の仕様条
件にわたる電気的および機械的特性に対して選択された
熱硬化性樹脂と融剤樹脂（flux resin）の混合物から成
るビヒクル中に懸濁させる。このビヒクルまたは樹脂系
は、熱硬化性脂環式エポキシ、熱硬化性フェノキシ・ポ
リマー、熱硬化性単官能酸化リモネンおよび融剤を含
む。この粒子に対する低融点コーティング系にはＩｎ、
Ｓｎ、およびＩｎ−Ｓｎ、Ｓｎ−Ｐｂ、Ｂｉ−Ｓｎ、Ｂ
ｉ−Ｓｎ−Ｉｎ、ＩｎＡｇなどの合金が含まれる。
ーティングした例えばＣｕ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ａｇ、Ｐｄ、
Ｐｔ、ポリマーおよびセラミックのランダム・サイズの
マイクロメートル粒径範囲粒子を使用することによっ
て、より広い特性選択可能範囲を有する導電性接着剤を
提供する。このコーティングした粒子を、粘度、低収
縮、スクリーン印刷可能性、ならびに広い範囲の仕様条
件にわたる電気的および機械的特性に対して選択された
熱硬化性樹脂と融剤樹脂（flux resin）の混合物から成
るビヒクル中に懸濁させる。このビヒクルまたは樹脂系
は、熱硬化性脂環式エポキシ、熱硬化性フェノキシ・ポ
リマー、熱硬化性単官能酸化リモネンおよび融剤を含
む。この粒子に対する低融点コーティング系にはＩｎ、
Ｓｎ、およびＩｎ−Ｓｎ、Ｓｎ−Ｐｂ、Ｂｉ−Ｓｎ、Ｂ
ｉ−Ｓｎ−Ｉｎ、ＩｎＡｇなどの合金が含まれる。
【００１２】
【発明の実施の形態】回路部材の絶縁層にあけたバイア
・ホールに加圧注入することができ、硬化すると絶縁層
の面間に冶金導電性経路を形成し、かつこれらの面上の
導電性部材への冶金結合を形成する改良型の導電性接着
剤を提供する。この接着剤はペースト状であり、絶縁層
のホールに加圧注入することができる。この接着剤は、
熱および圧力が関与する硬化サイクルで凝固する。
・ホールに加圧注入することができ、硬化すると絶縁層
の面間に冶金導電性経路を形成し、かつこれらの面上の
導電性部材への冶金結合を形成する改良型の導電性接着
剤を提供する。この接着剤はペースト状であり、絶縁層
のホールに加圧注入することができる。この接着剤は、
熱および圧力が関与する硬化サイクルで凝固する。
【００１３】本発明の導電性接着剤は、例えばＣｕ、Ｎ
ｉ、Ｃｏ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｐｔ、ポリマーおよびセラミッ
クから成り、低融点金属でそれぞれコーティングされた
マイクロメートル粒径範囲のランダム・サイズ粒子を使
用する。硬化サイクル中の温度はコーティング金属の融
点程度である。この加熱／加圧硬化サイクルでは、接触
した接線面のところで粒子どうしが結合して、溶融（fu
sed）または拡散（diffused）冶金結合を形成する。被
コーティング粒子は、熱硬化性樹脂と融剤樹脂の混合物
である物理的結合剤（binder）またはビヒクル中に懸濁
させる。この混合物は、結合剤またはビヒクルと粒子の
組合せが選択可能な低い硬化前粘度を有し、硬化サイク
ル中およびサービス時に低い収縮を有するように選択す
る。結合剤またはビヒクルは、熱硬化性脂環式エポキ
シ、融剤および熱硬化性フェノキシ・ポリマーを含む樹
脂系であり、熱硬化性単官能酸化リモネンを含んでもよ
い。粒子に対する低融点コーティング系には、Ｉｎ、Ｓ
ｎ、Ｉｎ−Ｓｎ、Ｓｎ−Ｐｂ、Ｂｉ−Ｓｎ、Ｂｉ−Ｓｎ
−ＩｎおよびＩｎＡｇが含まれる。本発明の導電性接着
剤は、広い範囲の仕様にわたって改良された電気的およ
び機械的特性を有し、スクリーン印刷などの操作に対し
て改良された硬化前粘度を有する。
ｉ、Ｃｏ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｐｔ、ポリマーおよびセラミッ
クから成り、低融点金属でそれぞれコーティングされた
マイクロメートル粒径範囲のランダム・サイズ粒子を使
用する。硬化サイクル中の温度はコーティング金属の融
点程度である。この加熱／加圧硬化サイクルでは、接触
した接線面のところで粒子どうしが結合して、溶融（fu
sed）または拡散（diffused）冶金結合を形成する。被
コーティング粒子は、熱硬化性樹脂と融剤樹脂の混合物
である物理的結合剤（binder）またはビヒクル中に懸濁
させる。この混合物は、結合剤またはビヒクルと粒子の
組合せが選択可能な低い硬化前粘度を有し、硬化サイク
ル中およびサービス時に低い収縮を有するように選択す
る。結合剤またはビヒクルは、熱硬化性脂環式エポキ
シ、融剤および熱硬化性フェノキシ・ポリマーを含む樹
脂系であり、熱硬化性単官能酸化リモネンを含んでもよ
い。粒子に対する低融点コーティング系には、Ｉｎ、Ｓ
ｎ、Ｉｎ−Ｓｎ、Ｓｎ−Ｐｂ、Ｂｉ−Ｓｎ、Ｂｉ−Ｓｎ
−ＩｎおよびＩｎＡｇが含まれる。本発明の導電性接着
剤は、広い範囲の仕様にわたって改良された電気的およ
び機械的特性を有し、スクリーン印刷などの操作に対し
て改良された硬化前粘度を有する。
【００１４】低融点コーティングの一例としてＢｉＳｎ
を、マイクロメートル範囲のランダム粒子としてＣｕを
使用して本発明を説明する。粒径範囲５〜７マイクロメ
ートルのＣｕ粒子にＢｉＳｎ合金をめっきする。このめ
っきは、前掲米国特許第６０５９９５２号（米国特許出
願第０９／１１１１５５号；ＩＢＭ整理番号ＹＯ９９７
−０８９）および米国特許出願第０９／０７８０４３号
（ＩＢＭ整理番号ＹＯ９９８−１９６）に記載のボール
・ミリング型操作に関連しためっき浴中で実施すること
ができる。その結果得られる粒子を図１に示す。図１を
参照すると、低融点ＢｉＳｎ合金コーティングのコーテ
ィング表面２を有する５〜７マイクロメートル範囲のＣ
ｕ粒子１が示されている。本発明によれば、低融点合金
コーティング２は、仕様適合性のいくつかの利点を与え
る。通常のはんだコーティングが約２１５℃で融解する
ことを考えると、このＢｉＳｎ共晶合金の１４０℃とい
う融点は低いと言える。２つの合金の成分割合を変更す
ることによってこの融点の値を選択することができ、し
たがってプロセス・ウィンドウの新たな仕様を満たす能
力を提供する。さらに、ＢｉＳｎ合金コーティング２は
Ｃｕ粒子に耐食性を与える。
を、マイクロメートル範囲のランダム粒子としてＣｕを
使用して本発明を説明する。粒径範囲５〜７マイクロメ
ートルのＣｕ粒子にＢｉＳｎ合金をめっきする。このめ
っきは、前掲米国特許第６０５９９５２号（米国特許出
願第０９／１１１１５５号；ＩＢＭ整理番号ＹＯ９９７
−０８９）および米国特許出願第０９／０７８０４３号
（ＩＢＭ整理番号ＹＯ９９８−１９６）に記載のボール
・ミリング型操作に関連しためっき浴中で実施すること
ができる。その結果得られる粒子を図１に示す。図１を
参照すると、低融点ＢｉＳｎ合金コーティングのコーテ
ィング表面２を有する５〜７マイクロメートル範囲のＣ
ｕ粒子１が示されている。本発明によれば、低融点合金
コーティング２は、仕様適合性のいくつかの利点を与え
る。通常のはんだコーティングが約２１５℃で融解する
ことを考えると、このＢｉＳｎ共晶合金の１４０℃とい
う融点は低いと言える。２つの合金の成分割合を変更す
ることによってこの融点の値を選択することができ、し
たがってプロセス・ウィンドウの新たな仕様を満たす能
力を提供する。さらに、ＢｉＳｎ合金コーティング２は
Ｃｕ粒子に耐食性を与える。
【００１５】ある量のＢｉＳｎコーティングＣｕ粒子粉
末をビヒクルまたは樹脂系に導入してペーストを形成
し、これを図２に示すように、絶縁回路バッキングを貫
通するバイア・ホールに加圧注入する。図２を参照する
と、絶縁体５の表面４のところのホール３の断面図が示
されている。この図は、それぞれの粒子の表面のコーテ
ィング２が、隣接する粒子および表面４の導体７とそれ
ぞれの接点のところで溶融冶金結合６を形成しているこ
とを示している。この冶金結合は、加熱加圧硬化サイク
ル下での固体結合または液固結合によるものである。十
分な加熱サイクルは１５０℃、３０分である。十分な加
圧サイクルは、加熱サイクル期間中に圧力約３５ｋｇ／
ｃｍ2（５００ｐｓｉ（pound per square inch））をか
けるものである。
末をビヒクルまたは樹脂系に導入してペーストを形成
し、これを図２に示すように、絶縁回路バッキングを貫
通するバイア・ホールに加圧注入する。図２を参照する
と、絶縁体５の表面４のところのホール３の断面図が示
されている。この図は、それぞれの粒子の表面のコーテ
ィング２が、隣接する粒子および表面４の導体７とそれ
ぞれの接点のところで溶融冶金結合６を形成しているこ
とを示している。この冶金結合は、加熱加圧硬化サイク
ル下での固体結合または液固結合によるものである。十
分な加熱サイクルは１５０℃、３０分である。十分な加
圧サイクルは、加熱サイクル期間中に圧力約３５ｋｇ／
ｃｍ2（５００ｐｓｉ（pound per square inch））をか
けるものである。
【００１６】このビヒクルまたは樹脂系は溶剤を含ま
ず、脂環式エポキシ、フェノキシ・ポリマー、単官能酸
化リモネンなどの熱硬化性樹脂を融剤樹脂と混合するこ
とによって調合される。酸化リモネン成分によってペー
ストの粘度を変更することができる。粘度を選択できる
ことは、ペーストを加圧注入しなければならないホール
の縦横比が大きいとき、および製造プロセスにスクリー
ン印刷が含まれるときに非常に有効である。融剤成分
は、粒子間の冶金結合および絶縁体表面の導体との冶金
結合を改善する。
ず、脂環式エポキシ、フェノキシ・ポリマー、単官能酸
化リモネンなどの熱硬化性樹脂を融剤樹脂と混合するこ
とによって調合される。酸化リモネン成分によってペー
ストの粘度を変更することができる。粘度を選択できる
ことは、ペーストを加圧注入しなければならないホール
の縦横比が大きいとき、および製造プロセスにスクリー
ン印刷が含まれるときに非常に有効である。融剤成分
は、粒子間の冶金結合および絶縁体表面の導体との冶金
結合を改善する。
【００１７】本発明の仕様変更および処理変更の柔軟性
を図３に示す。この図は、本発明の４つの調合物の例Ｂ
ｉＳｎ４８、ＢｉＳｎ４９、ＢｉＳｎ５３およびＢｉＳ
ｎ５４の特性および性能を、従来技術の標準的な市販調
合物ＡｇＣｕ０１と比較したものである。
を図３に示す。この図は、本発明の４つの調合物の例Ｂ
ｉＳｎ４８、ＢｉＳｎ４９、ＢｉＳｎ５３およびＢｉＳ
ｎ５４の特性および性能を、従来技術の標準的な市販調
合物ＡｇＣｕ０１と比較したものである。
【００１８】本発明の全ての例および従来技術の例の電
気的および機械的な特性は、カン（Kang）他の技術論文
「Development of High Conductivity Lead(Pb)-Free C
onducting Adhesives」, IEEE Transactions on Compon
ents, Packaging and Manufacturing Technology, Part
A, Volume 21, No. 1、１８〜２２ページ中の２０ペー
ジに記載の業界標準の接合試験技法を使用して確立した
ものである。
気的および機械的な特性は、カン（Kang）他の技術論文
「Development of High Conductivity Lead(Pb)-Free C
onducting Adhesives」, IEEE Transactions on Compon
ents, Packaging and Manufacturing Technology, Part
A, Volume 21, No. 1、１８〜２２ページ中の２０ペー
ジに記載の業界標準の接合試験技法を使用して確立した
ものである。
【００１９】図３を参照して以下の観察を進める。
【００２０】例ＢｉＳｎ４９、ＢｉＳｎ５３およびＢｉ
Ｓｎ５４の電気的および機械的特性値は、市販例ＡｇＣ
ｕ０１よりも優れている。
Ｓｎ５４の電気的および機械的特性値は、市販例ＡｇＣ
ｕ０１よりも優れている。
【００２１】絶縁体が比較的に厚い場合、例えば絶縁体
の厚さが約０．２６７ｃｍ（約０．１０５インチ）、ホ
ール直径が約０．０２５ｃｍ（０．０１０インチ）、し
たがって縦横比が１０以上の場合には、ホールを完全に
導電的に充てんするために、例ＢｉＳｎ４９およびＢｉ
Ｓｎ５４の調合物が必要となろう。加熱加圧下の積層に
は、厚さ約０．０１０ｃｍ（０．００４インチ）のペー
スト・コーティングを有するキャリア・フィルムを使用
することができる。
の厚さが約０．２６７ｃｍ（約０．１０５インチ）、ホ
ール直径が約０．０２５ｃｍ（０．０１０インチ）、し
たがって縦横比が１０以上の場合には、ホールを完全に
導電的に充てんするために、例ＢｉＳｎ４９およびＢｉ
Ｓｎ５４の調合物が必要となろう。加熱加圧下の積層に
は、厚さ約０．０１０ｃｍ（０．００４インチ）のペー
スト・コーティングを有するキャリア・フィルムを使用
することができる。
【００２２】絶縁体が比較的に薄い場合、例えば、絶縁
体の厚さが約０．０６１ｃｍ（約０．０２４インチ）、
ホール直径が約０．０２０ｃｍ（０．００８インチ）、
したがって縦横比が３の場合には、例ＢｉＳｎ４８によ
って与えられる中程度の流動特性を有するペースト調合
物が最善であろう。
体の厚さが約０．０６１ｃｍ（約０．０２４インチ）、
ホール直径が約０．０２０ｃｍ（０．００８インチ）、
したがって縦横比が３の場合には、例ＢｉＳｎ４８によ
って与えられる中程度の流動特性を有するペースト調合
物が最善であろう。
【００２３】図３の樹脂％欄に挙げた材料は、以下のと
ころから満足のいくものが入手することができる。
ころから満足のいくものが入手することができる。
【００２４】脂環式エポキシ樹脂は、ユニオン・カーバ
イド社（Union Carbide Inc.）によってＢＲＬ−４２２
１Ｅの名称で供給されている。
イド社（Union Carbide Inc.）によってＢＲＬ−４２２
１Ｅの名称で供給されている。
【００２５】（＋）酸化リモネン（シスおよびトランス
の混合物）は、オルドリッチ・ケミカル社（Aldrich Ch
emical Co.）によって２１，８３２−４の名称で供給さ
れている。
の混合物）は、オルドリッチ・ケミカル社（Aldrich Ch
emical Co.）によって２１，８３２−４の名称で供給さ
れている。
【００２６】フェノキシ樹脂は、フェノキシ・スペシャ
リティーズ社（Phenoxy Specialties Co.）によってＰ
ＫＨＣ（ＴＭ）（ＣＡＳ）２５０６８−３８−６の名称
で供給されているＰａｐｈｅｎ（ＴＭ）フェノキシ樹脂
である。
リティーズ社（Phenoxy Specialties Co.）によってＰ
ＫＨＣ（ＴＭ）（ＣＡＳ）２５０６８−３８−６の名称
で供給されているＰａｐｈｅｎ（ＴＭ）フェノキシ樹脂
である。
【００２７】融剤として、Ｎｏ Ｃｌｅａｎ Ｆｌｕｘ
は、クオリテック・インターナショナル社（Qualitek I
nternational Inc.）によってＱｕａｌｉｔｅｃ＃３０
５融剤の名称で供給されている。
は、クオリテック・インターナショナル社（Qualitek I
nternational Inc.）によってＱｕａｌｉｔｅｃ＃３０
５融剤の名称で供給されている。
【００２８】製造仕様の達成に柔軟性を与える粒子コー
ティングとビヒクル調合物の組合せを含む導電性接着剤
技術を記載した。
ティングとビヒクル調合物の組合せを含む導電性接着剤
技術を記載した。
【００２９】まとめとして、本発明の構成に関して以下
の事項を開示する。
の事項を開示する。
【００３０】（１）絶縁層を貫通する導電性経路を使用
して前記絶縁層の少なくとも一方の表面上の少なくとも
１つの回路ノード・パッドに接触させる電子装置の製造
方法において、前記導電性経路は、接着ペーストを少な
くとも１つの絶縁層中の少なくとも１つのバイア・ホー
ルの中に入れることによって形成される方法であって、
粘度および低収縮に対して選択された熱硬化性樹脂と融
剤樹脂の混合物から成るビヒクル中に低融点金属でそれ
ぞれコーティングされた、ランダム・サイズのマイクロ
メートル粒径範囲の粒子が懸濁された接着ペーストを用
意する段階と、前記絶縁層中の前記バイア・ホールの中
に前記接着ペーストを導入する段階と、前記絶縁層中の
前記バイア・ホール中の前記接着ペーストを、前記金属
の前記低融点程度の加熱および加圧を伴うビヒクル硬化
サイクルにかける段階を含む方法。 （２）前記ランダム・サイズのマイクロメートル粒径範
囲の粒子が、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｐｔ、ポ
リマーおよびセラミックから成るグループから選択され
た材料から成り、粒径５〜７マイクロメートル範囲にあ
る、上記（１）に記載の改良式の方法。 （３）前記低融点金属が、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｉｎ−Ｓｎ、Ｓ
ｎ−Ｐｂ、Ｂｉ−Ｓｎ、Ｂｉ−Ｓｎ−ＩｎおよびＩｎＡ
ｇから成るグループから選択された材料である、上記
（１）に記載の改良式の方法。 （４）前記ビヒクル中の前記熱硬化性樹脂が、脂環式エ
ポキシ、フェノキシ・ポリマー、および単官能酸化リモ
ネンから成るグループから選択される、上記（１）に記
載の改良式の方法。 （５）前記ビヒクル中の前記熱硬化性樹脂が、脂環式エ
ポキシ、フェノキシ・ポリマー、単官能酸化リモネンお
よび融剤から成るグループから選択される、上記（３）
に記載の改良式の方法。 （６）前記粒子がＣｕ、前記低融点金属がＢｉ−Ｓｎで
あり、前記ビヒクル中の前記熱硬化性樹脂が、脂環式エ
ポキシ、フェノキシ・ポリマー、単官能酸化リモネンお
よび融剤から成るグループから選択される、上記（１）
に記載の改良式の方法。 （７）前記粒子がＣｕ、前記低融点金属がＢｉ−Ｓｎで
あり、前記ビヒクル中の前記熱硬化性樹脂が、脂環式エ
ポキシ、フェノキシ・ポリマーおよび融剤から成るグル
ープから選択される、上記（１）に記載の改良式の方
法。 （８）絶縁層を貫通する導電性経路を使用して前記絶縁
層の少なくとも一方の表面上の少なくとも１つの回路ノ
ード・パッドに接触させる電子装置製造であって、前記
導電性経路が、コーティングした粒子をビヒクル中に懸
濁させた接着ペーストを少なくとも１つの絶縁層中の少
なくとも１つのバイア・ホールの中に入れることによっ
て形成される電子装置製造において、ＢｉＳｎでそれぞ
れコーティングされ、脂環式エポキシ、フェノキシ・ポ
リマー、単官能酸化リモネンおよび融剤の混合物から成
るビヒクル中に懸濁したランダム・サイズの５〜７マイ
クロメートル粒径範囲Ｃｕ粒子を有する接着ペーストを
用意する段階と、前記少なくとも１つの絶縁層中の前記
少なくとも１つのバイア・ホールの中に前記接着ペース
トを導入する段階と、前記少なくとも１つの絶縁層中の
前記少なくとも１つのバイア・ホール中の前記接着ペー
ストを、前記金属の前記低融点程度の加熱および加圧を
含むビヒクル硬化サイクルにかける段階を含む改良式の
方法。 （９）絶縁層を貫通する導電性経路を使用して前記絶縁
層の少なくとも一方の表面上の少なくとも１つの回路ノ
ード・パッドに接触させる電子装置製造であって、前記
導電性経路が、コーティングした粒子をビヒクル中に懸
濁させた接着ペーストを少なくとも１つの絶縁層中の少
なくとも１つのバイア・ホールの中に入れることによっ
て形成される電子装置製造において、ＢｉＳｎでそれぞ
れコーティングされ、脂環式エポキシ、フェノキシ・ポ
リマーおよび融剤の混合物から成るビヒクル中に懸濁し
たランダム・サイズの５〜７マイクロメートル粒径範囲
Ｃｕ粒子を有する接着ペーストを用意する段階と、前記
少なくとも１つの絶縁層中の前記少なくとも１つのバイ
ア・ホールの中に前記接着ペーストを導入する段階と、
前記少なくとも１つの絶縁層中の前記少なくとも１つの
バイア・ホール中の前記接着ペーストを、前記金属の前
記低融点程度の加熱および加圧を含むビヒクル硬化サイ
クルにかける段階を含む改良式の方法。 （１０）絶縁層を貫通する導電性経路を使用して前記絶
縁層の少なくとも一方の表面上の少なくとも１つの回路
ノード・パッドに接触させる電子装置製造であって、前
記導電性経路が、コーティングした粒子をビヒクル中に
懸濁させた接着ペーストを少なくとも１つの絶縁層中の
少なくとも１つのバイア・ホールの中に入れることによ
って形成される電子装置製造において、ＢｉＳｎでそれ
ぞれコーティングされ、脂環式エポキシ、フェノキシ・
ポリマー、単官能酸化リモネンおよび融剤の混合物から
成るビヒクル中に懸濁したランダム・サイズの５〜７マ
イクロメートル粒径範囲Ｃｕ粒子を有する接着ペースト
を用意する段階と、前記少なくとも１つの絶縁層中の前
記少なくとも１つのバイア・ホールの中に前記接着ペー
ストを導入する段階と、前記少なくとも１つの絶縁層中
の前記少なくとも１つのバイア・ホール中の前記接着ペ
ーストを、前記金属の前記低融点程度の加熱および加圧
を含むビヒクル硬化サイクルにかける段階を含む改良式
の方法。 （１１）脂環式エポキシ、フェノキシ・ポリマーおよび
融剤から成る前記混合物の割合が、エポキシ８６％、フ
ェノキシ・ポリマー１０％、融剤４％である、上記
（９）に記載の改良式の方法。 （１２）脂環式エポキシ、フェノキシ・ポリマー、単官
能酸化リモネンおよび融剤から成る前記混合物の割合
が、エポキシ４３％、フェノキシ・ポリマー１０％、単
官能酸化リモネン４３％、融剤４％である、上記（１
０）に記載の改良式の方法。 （１３）脂環式エポキシ、フェノキシ・ポリマー、単官
能酸化リモネンおよび融剤から成る前記混合物の割合
が、エポキシ４％、フェノキシ・ポリマー４％、単官能
酸化リモネン８８％、融剤４％である、上記（１０）に
記載の改良式の方法。 （１４）粘度および低収縮に対して選択された熱硬化性
樹脂と融剤樹脂の混合物から成るビヒクルと、低融点金
属でそれぞれコーティングされた、ランダム・サイズの
マイクロメートル粒径範囲の粒子とを含む、バイア充て
ん用導電性接着剤。 （１５）前記熱硬化性樹脂が、脂環式エポキシ、フェノ
キシ・ポリマー、および単官能酸化リモネンから成るグ
ループから選択される、上記（５）に記載の導電性接着
剤。
して前記絶縁層の少なくとも一方の表面上の少なくとも
１つの回路ノード・パッドに接触させる電子装置の製造
方法において、前記導電性経路は、接着ペーストを少な
くとも１つの絶縁層中の少なくとも１つのバイア・ホー
ルの中に入れることによって形成される方法であって、
粘度および低収縮に対して選択された熱硬化性樹脂と融
剤樹脂の混合物から成るビヒクル中に低融点金属でそれ
ぞれコーティングされた、ランダム・サイズのマイクロ
メートル粒径範囲の粒子が懸濁された接着ペーストを用
意する段階と、前記絶縁層中の前記バイア・ホールの中
に前記接着ペーストを導入する段階と、前記絶縁層中の
前記バイア・ホール中の前記接着ペーストを、前記金属
の前記低融点程度の加熱および加圧を伴うビヒクル硬化
サイクルにかける段階を含む方法。 （２）前記ランダム・サイズのマイクロメートル粒径範
囲の粒子が、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｐｔ、ポ
リマーおよびセラミックから成るグループから選択され
た材料から成り、粒径５〜７マイクロメートル範囲にあ
る、上記（１）に記載の改良式の方法。 （３）前記低融点金属が、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｉｎ−Ｓｎ、Ｓ
ｎ−Ｐｂ、Ｂｉ−Ｓｎ、Ｂｉ−Ｓｎ−ＩｎおよびＩｎＡ
ｇから成るグループから選択された材料である、上記
（１）に記載の改良式の方法。 （４）前記ビヒクル中の前記熱硬化性樹脂が、脂環式エ
ポキシ、フェノキシ・ポリマー、および単官能酸化リモ
ネンから成るグループから選択される、上記（１）に記
載の改良式の方法。 （５）前記ビヒクル中の前記熱硬化性樹脂が、脂環式エ
ポキシ、フェノキシ・ポリマー、単官能酸化リモネンお
よび融剤から成るグループから選択される、上記（３）
に記載の改良式の方法。 （６）前記粒子がＣｕ、前記低融点金属がＢｉ−Ｓｎで
あり、前記ビヒクル中の前記熱硬化性樹脂が、脂環式エ
ポキシ、フェノキシ・ポリマー、単官能酸化リモネンお
よび融剤から成るグループから選択される、上記（１）
に記載の改良式の方法。 （７）前記粒子がＣｕ、前記低融点金属がＢｉ−Ｓｎで
あり、前記ビヒクル中の前記熱硬化性樹脂が、脂環式エ
ポキシ、フェノキシ・ポリマーおよび融剤から成るグル
ープから選択される、上記（１）に記載の改良式の方
法。 （８）絶縁層を貫通する導電性経路を使用して前記絶縁
層の少なくとも一方の表面上の少なくとも１つの回路ノ
ード・パッドに接触させる電子装置製造であって、前記
導電性経路が、コーティングした粒子をビヒクル中に懸
濁させた接着ペーストを少なくとも１つの絶縁層中の少
なくとも１つのバイア・ホールの中に入れることによっ
て形成される電子装置製造において、ＢｉＳｎでそれぞ
れコーティングされ、脂環式エポキシ、フェノキシ・ポ
リマー、単官能酸化リモネンおよび融剤の混合物から成
るビヒクル中に懸濁したランダム・サイズの５〜７マイ
クロメートル粒径範囲Ｃｕ粒子を有する接着ペーストを
用意する段階と、前記少なくとも１つの絶縁層中の前記
少なくとも１つのバイア・ホールの中に前記接着ペース
トを導入する段階と、前記少なくとも１つの絶縁層中の
前記少なくとも１つのバイア・ホール中の前記接着ペー
ストを、前記金属の前記低融点程度の加熱および加圧を
含むビヒクル硬化サイクルにかける段階を含む改良式の
方法。 （９）絶縁層を貫通する導電性経路を使用して前記絶縁
層の少なくとも一方の表面上の少なくとも１つの回路ノ
ード・パッドに接触させる電子装置製造であって、前記
導電性経路が、コーティングした粒子をビヒクル中に懸
濁させた接着ペーストを少なくとも１つの絶縁層中の少
なくとも１つのバイア・ホールの中に入れることによっ
て形成される電子装置製造において、ＢｉＳｎでそれぞ
れコーティングされ、脂環式エポキシ、フェノキシ・ポ
リマーおよび融剤の混合物から成るビヒクル中に懸濁し
たランダム・サイズの５〜７マイクロメートル粒径範囲
Ｃｕ粒子を有する接着ペーストを用意する段階と、前記
少なくとも１つの絶縁層中の前記少なくとも１つのバイ
ア・ホールの中に前記接着ペーストを導入する段階と、
前記少なくとも１つの絶縁層中の前記少なくとも１つの
バイア・ホール中の前記接着ペーストを、前記金属の前
記低融点程度の加熱および加圧を含むビヒクル硬化サイ
クルにかける段階を含む改良式の方法。 （１０）絶縁層を貫通する導電性経路を使用して前記絶
縁層の少なくとも一方の表面上の少なくとも１つの回路
ノード・パッドに接触させる電子装置製造であって、前
記導電性経路が、コーティングした粒子をビヒクル中に
懸濁させた接着ペーストを少なくとも１つの絶縁層中の
少なくとも１つのバイア・ホールの中に入れることによ
って形成される電子装置製造において、ＢｉＳｎでそれ
ぞれコーティングされ、脂環式エポキシ、フェノキシ・
ポリマー、単官能酸化リモネンおよび融剤の混合物から
成るビヒクル中に懸濁したランダム・サイズの５〜７マ
イクロメートル粒径範囲Ｃｕ粒子を有する接着ペースト
を用意する段階と、前記少なくとも１つの絶縁層中の前
記少なくとも１つのバイア・ホールの中に前記接着ペー
ストを導入する段階と、前記少なくとも１つの絶縁層中
の前記少なくとも１つのバイア・ホール中の前記接着ペ
ーストを、前記金属の前記低融点程度の加熱および加圧
を含むビヒクル硬化サイクルにかける段階を含む改良式
の方法。 （１１）脂環式エポキシ、フェノキシ・ポリマーおよび
融剤から成る前記混合物の割合が、エポキシ８６％、フ
ェノキシ・ポリマー１０％、融剤４％である、上記
（９）に記載の改良式の方法。 （１２）脂環式エポキシ、フェノキシ・ポリマー、単官
能酸化リモネンおよび融剤から成る前記混合物の割合
が、エポキシ４３％、フェノキシ・ポリマー１０％、単
官能酸化リモネン４３％、融剤４％である、上記（１
０）に記載の改良式の方法。 （１３）脂環式エポキシ、フェノキシ・ポリマー、単官
能酸化リモネンおよび融剤から成る前記混合物の割合
が、エポキシ４％、フェノキシ・ポリマー４％、単官能
酸化リモネン８８％、融剤４％である、上記（１０）に
記載の改良式の方法。 （１４）粘度および低収縮に対して選択された熱硬化性
樹脂と融剤樹脂の混合物から成るビヒクルと、低融点金
属でそれぞれコーティングされた、ランダム・サイズの
マイクロメートル粒径範囲の粒子とを含む、バイア充て
ん用導電性接着剤。 （１５）前記熱硬化性樹脂が、脂環式エポキシ、フェノ
キシ・ポリマー、および単官能酸化リモネンから成るグ
ループから選択される、上記（５）に記載の導電性接着
剤。
【図１】コーティングされたマイクロメートル粒径範囲
の単一のランダム・サイズ粒子の断面図である。
の単一のランダム・サイズ粒子の断面図である。
【図２】コーティングされた粒子間の交点および粒子／
導体交点の接点領域における冶金結合の断面図である。
導体交点の接点領域における冶金結合の断面図である。
【図３】本発明の例示的な調合物の特性および性能を、
従来技術の市販調合物と比較した表である。
従来技術の市販調合物と比較した表である。
１ ５〜７マイクロメートル範囲のＣｕ粒子 ２ 低融点ＢｉＳｎ合金コーティング ３ ホール ４ 絶縁体５の表面 ５ 絶縁体 ６ 溶融冶金結合 ７ 導体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０９Ｊ 201/00 Ｃ０９Ｊ 201/00 Ｈ０１Ｂ 1/00 Ｈ０１Ｂ 1/00 Ｃ (72)発明者 ジェフリー・ドナルド・ジェローム アメリカ合衆国06062 コネチカット州プ レーンヴィル ヘミングウェイ・ストリー ト 30 (72)発明者 スン・クォン・カン アメリカ合衆国10514 ニューヨーク州チ ャパクゥア メイベリー・ロード 36 (72)発明者 コンスタンティノス・パパトマス アメリカ合衆国13760 ニューヨーク州エ ンディコット コヴェントリー・ロード 75 (72)発明者 サンパス・プルショサマン アメリカ合衆国10598 ニューヨーク州ヨ ークタウン・ハイツ ラヴォ・コート 2075
Claims (6)
- 【請求項１】絶縁層を貫通する導電性経路を使用して前
記絶縁層の少なくとも一方の表面上の少なくとも１つの
回路ノード・パッドに接触させる電子装置の製造方法に
おいて、前記導電性経路は、接着ペーストを少なくとも
１つの絶縁層中の少なくとも１つのバイア・ホールの中
に入れることによって形成される方法であって、 粘度および低収縮に対して選択された熱硬化性樹脂と融
剤樹脂の混合物から成るビヒクル中に低融点金属でそれ
ぞれコーティングされた、ランダム・サイズのマイクロ
メートル粒径範囲の粒子が懸濁された接着ペーストを用
意する段階と、 前記絶縁層中の前記バイア・ホールの中に前記接着ペー
ストを導入する段階と、 前記絶縁層中の前記バイア・ホール中の前記接着ペース
トを、前記金属の前記低融点程度の加熱および加圧を伴
うビヒクル硬化サイクルにかける段階を含む方法。 - 【請求項２】前記ランダム・サイズのマイクロメートル
粒径範囲の粒子が、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｐ
ｔ、ポリマーおよびセラミックから成るグループから選
択された材料から成り、粒径５〜７マイクロメートル範
囲にある、請求項１に記載の改良式の方法。 - 【請求項３】前記低融点金属が、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｉｎ−Ｓ
ｎ、Ｓｎ−Ｐｂ、Ｂｉ−Ｓｎ、Ｂｉ−Ｓｎ−Ｉｎおよび
ＩｎＡｇから成るグループから選択された材料である、
請求項１に記載の改良式の方法。 - 【請求項４】前記ビヒクル中の前記熱硬化性樹脂が、脂
環式エポキシ、フェノキシ・ポリマー、および単官能酸
化リモネンから成るグループから選択される、請求項１
に記載の改良式の方法。 - 【請求項５】粘度および低収縮に対して選択された熱硬
化性樹脂と融剤樹脂の混合物から成るビヒクルと、 低融点金属でそれぞれコーティングされた、ランダム・
サイズのマイクロメートル粒径範囲の粒子とを含む、バ
イア充てん用導電性接着剤。 - 【請求項６】前記熱硬化性樹脂が、脂環式エポキシ、フ
ェノキシ・ポリマー、および単官能酸化リモネンから成
るグループから選択される、請求項５に記載の導電性接
着剤。
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