JP2004342766A - 回路基板および電子部品実装体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】絶縁性基板11の一方の主面に複数の配線パターン13が配置された回路基板であって、上記一方の主面が、導電性接着剤が配置されることにより電子部品設置用電極となる電極形成領域10を含み、電極形成領域10の周囲の少なくとも一部に配置された前記導電性接着剤の流れ防止突起12を含むことを特徴とする。回路基板は、内部に配置され、樹脂を含むビアをさらに含み、ビアの一方端が、電極形成領域10において露出していてもよい。
【選択図】図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、回路基板、および回路基板に半導体パッケージ部品、チップ部品、コネクタ等の電子部品が実装された電子部品実装体に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、環境問題に対する意識の高まりから、エレクトロニクス実装の分野では、半田合金中の鉛に対する規制が行われつつある。そのため、鉛を含まない材料(鉛フリー材料)により電子部品を回路基板に電気的接続する技術の確立が急務となっている。鉛フリー材料には、主として鉛フリー半田と導電性接着剤とが挙げられるが、電子部品と回路基板との接合部の柔軟性や実装温度の低温化等のメリットが期待される導電性接着剤に注目が集まっている。
【0003】
上記導電性接着剤は、通常、例えば熱硬化性樹脂を含む樹脂組成物と樹脂組成物に分散された導電性フィラーとを含んでいる。この導電性接着剤を用いた電子部品の実装は、まず回路基板に形成されたランド電極(電子部品設置用電極)上に導電性接着剤をスクリーン印刷により塗布し、印刷された導電性接着剤上に電子部品の電極部を配置し、加熱して、導電性接着剤に含まれる熱硬化性樹脂を硬化させる。硬化により、熱硬化性樹脂が収縮し、導電性フィラー同士が接触して電子部品と回路基板との導通が確保されるとともに、回路基板と電子部品とが所定の強度で接合される。(例えば、特許文献1参照)。
【0004】
導電性接着剤は、熱硬化性樹脂の硬化温度が100〜200℃程度であることから、溶融温度が220℃である錫−銀−銅からなる鉛フリー半田と比較して加熱温度が極めて低く、耐熱性の低い安価な電子部品の実装にも使用できる。また、導電性接着剤は樹脂を含むため、電子部品と回路基板との接合部は、半田を用いた場合と比較すると柔軟であり、熱や外力による亀裂が生じにくいという利点を有している。
【0005】
【特許文献1】
特開平10−303517号公報(第2−3頁)
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上記導電性接着剤を用いた電子部品の実装には以下に示す問題がある。
【0007】
実装が高密度になるにつれて、電子部品設置用電極が微小となるため、電子部品設置用電極上に導電性接着剤を安定してスクリーン印刷することが困難となる。導電性接着剤の印刷性を向上させるには、スクリーン印刷に用いられる印刷版の開口部のサイズ調整や、導電性接着剤の粘度調整が効果的であるが、開口部のサイズを小さくし、または導電性接着剤の粘度を高くすると、導電性接着剤が印刷版から抜け切れず、印刷量が不足するという問題が生じる。開口部のサイズを大きくし、または導電性接着剤の粘度を低くすると、導電性接着剤が電子部品設置用電極から流れ出し、電子部品設置用電極間や、配線パターン間に短絡が生じるという問題がある。
【0008】
また、導電性接着剤は、電子部品設置用電極に対して良い濡れ性を示すため、または、電子部品を電子部品設置用電極上に搭載する際の電子部品の自重や接合のための加圧により、電子部品設置用電極から流れ出すことがあった。導電性接着剤を電子部品設置用電極にスクリーン印刷した後、印刷版を取り外す際に導電性接着剤にせん断応力がかかるため、導電性接着剤に粘度低下が生じ、導電性接着剤が電子部品設置用電極から流れ出すこともあった。また、導電性接着剤は、硬化する際の熱により粘度が低下し、電子部品設置用電極から流れ出すこともあった。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明の回路基板は、絶縁性基板の一方の主面に複数の配線パターンが配置された回路基板であって、前記一方の主面が、導電性接着剤が配置されることにより電子部品設置用電極となる電極形成領域を含み、前記電極形成領域の周囲の少なくとも一部に配置された前記導電性接着剤の流れ防止突起を含むことを特徴とする。
【0010】
本発明の電子部品実装体は、電子部品と、本発明の回路基板とが、前記導電性接着剤を介して電気接続されていることを特徴とする。
【0011】
【発明の実施の形態】
本実施の形態の回路基板では、絶縁性基板の一方の主面が、導電性接着剤が配置されることにより電子部品設置用電極となる電極形成領域を含み、前記電極形成領域の周囲の少なくとも一部に配置された前記導電性接着剤の流れ防止突起を含んでいるので、例えば、導電性接着剤を電極形成領域にスクリーン印刷によって塗布する際に用いる印刷版の開口部のサイズを大きくし、または導電性接着剤の粘度を低くしても、所望の領域(電極形成領域)に電子部品設置用電極を形成できるとともに、形成された電子部品設置用電極間や、絶縁性基板の一方の主面に配置された配線パターン間の短絡を抑制できる。また、電子部品実装体の設計における導電性接着剤の選択の自由度を高めることができる。
【0012】
前記絶縁性基板は樹脂を含み、前記電極形成領域の少なくとも一部に前記樹脂を含む領域が存在していることが好ましい。導電性接着剤は樹脂を含んでいるので、電極形成領域において樹脂を含んでいると、電極形成領域と導電性接着剤との接着性が良く、本実施の形態の回路基板に電子部品が実装された電子部品実装体の信頼性が高まるからである。
【0013】
前記絶縁性基板が樹脂を含み、前記電極形成領域の少なくとも一部に前記樹脂を含む領域が存在する本実施の形態の回路基板では、前記回路基板が内部に配置され樹脂を含むビアをさらに含み、前記ビアの一方端が、前記電極形成領域において露出していることが好ましい。一般に、樹脂/樹脂間の接着は、樹脂/金属間の接着よりも接着強度が高い。樹脂を含む導電性接着剤と、樹脂を含むビアとを直接接着することができるので、樹脂/樹脂間の接着を得ることができ、信頼性の高い電子部品実装体を得ることができる。
【0014】
本実施の形態の電子部品実装体では、上記した本実施の形態の回路基板を用いているので、導電性接着剤の流れ出しに起因する電子部品設置用電極間や配線パターン間の短絡が抑制されている。
【0015】
本実施の形態の電子部品実装体では、前記導電性接着剤が、前記電極形成領域に含まれる樹脂と同じ樹脂を含んでいることが好ましい。導電性接着剤が電極形成領域と同じ樹脂を含んでいると、相溶性が良いため、電極形成領域と導電性接着剤との接着性が良く、電子部品実装体の信頼性が高まるからである。
【0016】
以下、本発明の回路基板の一例、および本発明の電子部品実装体の一例について図面を用いて具体的に説明する。
【0017】
(実施の形態1)
図1は、本発明の回路基板の一例の部分平面図である。図1に示すように、本実施の形態の回路基板は、絶縁性基板11の一方の主面に複数の配線パターン13が配置された回路基板であって、一方の主面が、導電性接着剤が配置されることにより電子部品設置用電極となる電極形成領域10を含み、電極形成領域10の周囲の少なくとも一部に配置された導電性接着剤の流れ防止突起12(以下「突起12」と略す)を含んでいる。
【0018】
本実施の形態の回路基板は、導電性接着剤が配置されることにより電子部品設置用電極となる電極形成領域10と、電極形成領域10の周囲の少なくとも一部に配置された突起12とを含んでいるので、例えば、導電性接着剤を電極形成領域10にスクリーン印刷によって塗布する際に用いる印刷版の開口部のサイズを大きくし、または導電性接着剤の粘度を低くしても、所望の領域(電極形成領域10)に電子部品設置用電極を形成できるとともに、形成された電子部品設置用電極間や、配線パターン13間の短絡を抑制できる。
【0019】
絶縁性基板11は、エポキシ樹脂中にガラス繊維やアラミド繊維等の補強材を含む材料、ポリイミド樹脂、アルミナを主成分とするセラミック材料等のうちのいずれの材料から形成されていても構わないが、特に、絶縁性基板11が樹脂を含み、電極形成領域10の少なくとも一部に上記樹脂を含む領域が存在していることが好ましい。導電性接着剤は樹脂を含んでいるので、電極形成領域10において樹脂を含んでいると、電極形成領域10と導電性接着剤との接着性が良く、本実施の形態の回路基板に電子部品が実装された電子部品実装体の信頼性が高まるからである。
【0020】
突起12の材料については特に制限はなく、導電性材料、絶縁性材料のいずれであってもよい。突起12が、例えば導電性材料から形成されている場合は、突起12と配線パターン13とが一体であり、突起12と配線パターン13とが同時に形成されていてもよい。絶縁性基板11がエポキシ樹脂中にガラス繊維を含む材料から形成されている場合、突起12および配線パターン13は、絶縁性基板11の一方の面に銅箔を接着した後、不要な部分をエッチング除去し、残された銅箔の表面にニッケルおよび金メッキを施すことによって形成できる。絶縁性基板11がセラミック材料からなる場合は、タングステンがガラス中に分散しており800℃〜1000℃に加熱して焼成させることにより導電性を発現する材料を、絶縁性基板11にスクリーン印刷することによって、上記突起12と配線パターン13とを同時に形成できる。
【0021】
尚、突起12が導電性材料から形成される場合であっても、必ずしも突起12と配線パターン13とを同時に形成する必要はない。突起12と配線パターン13とを同時に形成しない場合であっても、突起12は、エッチング、印刷等の方法により形成できる。
【0022】
突起12の材料が、例えば、エポキシ樹脂等の絶縁性材料である場合、絶縁性基板11に、エポキシ樹脂層を薄く形成し、フォトリソグラフィにより不要な部分を取り除くことにより、突起12を形成できる。
【0023】
尚、図1に示した例では、突起12が、電極形成領域10の全周囲に形成されているが、これに制限されず、図2に示すように、電極形成領域10(図2において点線で囲われた領域)の周囲の一部、例えば、電極形成領域10間の間隔が狭い所にだけ形成されていてもよい。
【0024】
次に、本発明の電子部品実装体の製造方法の一例を説明する。
【0025】
図3に示すように、まず、回路基板の電極形成領域10に、導電性接着剤14をスクリーン印刷する。導電性接着剤14は、突起12が導電性材料から形成されている場合には、導電性接着剤14の一部が突起12上に配置されるように印刷され、突起12が絶縁性材料から形成されている場合には、導電性接着剤14の一部が配線パターン13上に配置されるように印刷される必要がある。導電性接着剤14と配線パターン13とは電気接続される必要があるからである。
【0026】
また、印刷に際し、突起12の厚みよりも厚い印刷版を用い、印刷された導電性接着剤14の上面が、突起12の上面よりも若干上方となるように導電性接着剤14を印刷することが好ましい。図4Bに示すように、電子部品15の端子電極16と導電性接着剤14とを十分に接触させることができるので、電子部品15と回路基板との電気接続の低抵抗化を実現できるからである。
【0027】
導電性接着剤には、導電性フィラーと熱硬化性樹脂を含む樹脂組成物とを混練したものが使用できる。熱硬化性樹脂には、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等が利用でき、導電性フィラーには、Ag、Pd、Ni、Au、Cu、C、PtおよびFeからなる群から選ばれる少なくとも1種の金属粒子を用いることができる。樹脂組成物は、熱硬化性樹脂に代えて、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂等の熱可塑性樹脂を含んでいてもよいし、上記熱硬化性樹脂と上記熱可塑性樹脂との混合物を含んでいてもよいし、さらに溶剤を含んでいても良い。特に、導電性接着剤14は、電極形成領域10に含まれる樹脂と同じ樹脂を含んでいることが好ましい。電極形成領域10と導電性接着剤14とが同じ樹脂を含んでいると、相溶性が良いため、電極形成領域10と導電性接着剤14との接着性が良く、電子部品実装体の信頼性が高まるからである。
【0028】
尚、導電性接着剤の塗布方法は、スクリーン印刷の他にシリンジを用いたポッティングであってもよい。
【0029】
次に、図4Aおよび図4Bに示すように、電子部品15の端子電極16と導電性接着剤14とが接触するように、位置合わせし、電子部品15を回路基板上に搭載した後、150℃程度に加熱して、導電性接着剤14を硬化させる。
【0030】
このように、本実施の形態の回路基板では、導電性接着剤14が配置されることにより電子部品設置用電極となる電極形成領域10(図1参照)と、電極形成領域10の周囲の少なくとも一部に配置された突起12とを含んでいるので、導電性接着剤14の流れ出しに起因する電子部品設置用電極間や配線パターン13間の短絡を抑制できる。
【0031】
また、突起12が存在することにより、導電性接着剤14の粘度調整が容易となる。導電性接着剤14に要求される特性は、スクリーン印刷時の粘度、印刷版を取り外す際の粘度、加熱時、加圧時の粘度等数多い。本実施の形態の回路基板では、突起12が存在することにより、導電性接着剤14の要求特性が緩和され、導電性接着剤の設計の自由度が高まる。具体的には、導電性接着剤が、温度30℃において、せん断速度が1.0sec−1である場合、従来、粘度は500Pa・s〜1500Pa・sであったが、本実施の形態の回路基板では、粘度が30Pa・s〜1500Pa・sである導電性接着剤を用いることができ、電子部品実装体の設計における導電性接着剤の選択の自由度を高めることができる。
【0032】
(実施の形態2)
図5に、本発明の回路基板の他の例を示している。図5において、図1に示した構成部材と同じ機能を有する構成部材については同じ記号を付してその説明を省略する。
【0033】
図5に示すように、本実施の形態の回路基板では、絶縁性基板11が樹脂を含み、電極形成領域10の少なくとも一部には上記樹脂を含む領域が存在している。また、回路基板が内部に配置され樹脂を含むビア17をさらに含み、ビア17の一方端が、電極形成領域10において露出している。ビア17は、例えば、金属粒子と熱硬化性樹脂とを混合した導電性樹脂組成物から形成することができる。金属粒子としては、例えば、金、銀、銅またはニッケル等を用いることができ、熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、またはイソシアネート樹脂等を用いることができる。
【0034】
例えば、銅箔(必要に応じてニッケルおよび金メッキが施されている)によって電子部品設置用電極が形成された従来の回路基板に電子部品が実装された電子部品実装体の電気経路は、電子部品の電極→導電性接着剤→回路基板の電子部品設置用電極→回路基板のビアとなる。このような電子部品実装体について、熱サイクル試験、耐湿度試験等の接続信頼性試験を行った結果、導電性接着剤と電子部品設置用電極との間の剥離が電気的接続不良の第一の要因であった。これは、導電性接着剤と金属材料(銅箔)からなる電子部品設置用電極との接着強度が低いことに起因している。
【0035】
本実施の形態の回路基板を用いれば、樹脂を含む導電性接着剤14と、樹脂を含むビア17とを直接接着することができ、樹脂/樹脂間の接着を得ることができる。樹脂/樹脂間の接着は樹脂/金属間の接着よりも高い接着強度を有するため、本実施の形態の回路基板では、剥離等による電気的接続不良を抑制でき、信頼性の高い電子部品実装体を得ることが可能となる。
【0036】
尚、図4においては、回路基板の一方の面にのみ電子部品を実装した電子部品実装体を示したが、本発明の電子部品実装体はこれに限定されず、回路基板が両主面に配線パターンと電極形成領域と突起とを備えており、両主面に電子部品が実装された電子部品実装体であってもよい。
【0037】
【発明の効果】
本発明では、電子部品を実装する際に電子部品設置用電極間や、配線パターン間の短絡を抑制可能な回路基板、およびそれを用いた信頼性の高い電子部品実装体を提供できる。また、電子部品実装体の設計における導電性接着剤の選択の自由度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の回路基板の一例を示す部分平面図
【図2】本発明の回路基板の他の例を示す部分平面図
【図3】図1に示した回路基板に導電性接着剤が塗布された様子を説明する部分平面図
【図4】Aは本発明の電子部品実装体の一例を示す部分平面図,BはAのI−I’断面図
【図5】本発明の回路基板の他の例を示す部分平面図
【符号の説明】
10 電極形成領域
11 絶縁性基板
12 導電性接着剤の流れ防止突起
13 配線パターン
14 導電性接着剤
15 電子部品
16 電子部品の端子電極
17 ビア
Claims (5)
- 絶縁性基板の一方の主面に複数の配線パターンが配置された回路基板であって、前記一方の主面が、導電性接着剤が配置されることにより電子部品設置用電極となる電極形成領域を含み、前記電極形成領域の周囲の少なくとも一部に配置された前記導電性接着剤の流れ防止突起を含むことを特徴とする回路基板。
- 前記絶縁性基板が樹脂を含み、前記電極形成領域の少なくとも一部に前記樹脂を含む領域が存在する請求項1に記載の回路基板。
- 前記回路基板は、内部に配置され樹脂を含むビアをさらに含み、前記ビアの一方端が、前記電極形成領域において露出している請求項2に記載の回路基板。
- 電子部品と、請求項1〜3のいずれかの項に記載の回路基板とが、前記導電性接着剤を介して電気接続されていることを特徴とする電子部品実装体。
- 前記導電性接着剤が、前記電極形成領域に含まれる樹脂と同じ樹脂を含む請求項4に記載の電子部品実装体。
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