JP3461008B2 - 電極の接続方法 - Google Patents

電極の接続方法

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    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
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    • H05K3/32Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は、電子部品と回路板や、
回路板同士を接着固定すると共に、両者の電極同士を電
気的に接続する電極の接続方法に関する。 【0002】 【従来の技術】近年、電子部品の小型薄型化に伴い、こ
れらに用いる回路は高密度、高精細化しており、このよ
うな電子部品と微細電極の接続は、従来のはんだやゴム
コネクタ等では対応が困難であることから、最近では分
解能に優れた異方導電性の接着剤や膜状物(以下接続部
材という)が多用されている。この接続部材は、導電性
粒子を所定量含有した接着剤からなるもので、この接続
部材を電子部品の接続電極と回路基板の回路電極との間
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、電極
に隣接して形成されている電極同士には絶縁性を付与し
て電子部品と回路とが接着固定されるものである。また
接続部材に導電性粒子を含有せず、加圧または加熱加圧
により電極表面の直接接触を得て接着固定することも検
討されている。 【0003】これら接続部材による電極の接続部は、接
続すべき電極間の距離を小さくすると、電極の接触面積
が増加することや環境変化に伴う接続部材の膨張収縮量
が減少することから、接続信頼性が向上する傾向にあ
る。また接着剤を例えば硬化系とし凝集力を増加するこ
とも接続信頼性を向上するために重要である。これらの
接続部材による電極の接続方法は、上記のように加圧工
程が必要である。加圧方法としては、平行配置された金
型を圧締するプレス法や、金属の加圧ロールによるロー
ル法が多用され、いずれも必要に応じて加熱が併用され
る。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】上記の方法は電極の接
続部に接着剤を加熱し、軟化あるいは溶融して接続する
ものであり、電極や回路及び絶縁部等の表面に空気を含
んだ状態で接続されやすく、接続部に気泡が混入されや
すい。特に接続すべき電極間の距離を例えば5μm以下
と小さくするためには、接続前の接着剤の厚みが通常1
5〜30μmであることから接続時の接着剤の流動量が
多量となり、また接着剤を硬化系とした場合接着剤の流
動過程での硬化進行による流動の停止等により、ますま
す接続部に気泡が混入されやすい状況にある。 【0005】この理由は例えば後述する図1に示すよう
に、微小電極1自体が基板2の表面Aから見ると凹凸面
であることに加え、図3のように電極1の形成時に隣接
する電極間のスペース11をエッチングにより形成する
ケースが多く、基板2と電極1の接着性向上のためスペ
ース11の基板表面が荒れていることや、図4のように
接続部材が導電性粒子12を含有してなる場合は、接着
剤13の表面も荒れている場合の多い事等により、気泡
が接続界面に混入しやすく除去されにくいことになる。
電極等の高密度、高精度化が急速に進展する中で、微小
接続部の気泡の存在による信頼性の低下が大きな課題で
ある。微小接続部に気泡が存在すると、もともと小さな
有効接着面積がさらに減少してしまい接着強度の減少や
水分の侵入をまねき、また温度変化に対して気泡の熱膨
張量が大きい事から剥離モードとなり接続部の非導通化
を生じやすいこと等から接続信頼性が低下してしまう。 【0006】このような微細電極や回路の接続を可能と
し、且つ接続信頼性に優れた接続体の製造方法として、
我々は先にオートクレーブによる方法を提案した。これ
によれば、減圧と加圧を別工程とすることで脱泡された
接続体を得ることが可能である。しかしながら同一の密
閉室を用いた圧力系なので減圧と加圧を別工程とせざる
を得ず、減圧により除去された気泡が加圧により復元し
やすいことや、減圧と加圧工程の圧力操作に時間がかか
るため生産性に劣る欠点があった。またオートクレーブ
内で静置荷重により加圧する方式は、微妙な圧力を調整
しにくいため微小電極の接続が困難である。本発明は上
記欠点に鑑みなされたもので、電極接続部に気泡の少な
い微小電極の効率的な接続方法を提供するものである。 【0007】 【課題を解決するための手段】本発明は、少なくとも一
方が基板の表面より突起した電極を有する互いに接続す
べき回路において電極間に接続部材を挟持させた重畳体
を、気密可能でフレキシブルな袋状の密閉室内に配置
し、この状態で密閉室内を減圧するとともに、一対の加
圧型により電極間の距離を5μm以下に圧接することを
特徴とする電極の接続方法に関する。 【0008】以下図面を参照にしながら、本発明を説明
する。図1は、本発明の一実施例を示す断面模式図であ
る。プラスチックス・セラミックス・ガラス等やこれら
の複合材等からなる基板2上に接続すべき電極1を有す
る、2枚の回路板等の間に接続部材3を挟持させ、電極
同士1―1'を位置合わせして相対峙させる。電極1と
しては、回路板類の接続端子や半導体チップ類のバンプ
と呼ばれる突起電極等がある。これらの電極1は、相対
峙する電極の少なくとも一方が基板2の表面Aより突起
していると気泡の排除経路となり、電極からの気泡が排
除しやすいので好ましい。 【0009】接続部材3は、導電性粒子を所定量含有し
た接着剤からなるもので、フィルム状が取扱い性に優れ
好ましいが、液状物を印刷塗布等で形成しても良い。導
電性粒子の接着剤中に占める割合は、0〜15体積%が
適用可能である。15体積%を超すと、隣接電極間で短
絡しやすい。また導電性粒子の無い場合は、電極の表面
に凹凸を形成したり電極に変形性を持たせる等の工夫が
必要となる。これらの理由により0.01〜10体積%
が好ましく、0.1〜8体積%がより好ましい。 【0010】導電性粒子7としては、Au、Ag、N
i、Cu、W、Sb、Sn、はんだ等の金属粒子やカー
ボン等があり、これら及び非導電性性のガラス、セラミ
ックス、プラスチック等の高分子核材等に、前記した導
電性層を被覆等により形成したものでもよい。さらに前
記したような導電性粒子を絶縁層で被覆してなる絶縁被
覆粒子や、導電性粒子と絶縁粒子の併用等も適用可能で
ある。はんだ等の熱溶融金属や、プラスチック等の高分
子核材に導電性層を形成したものは、加熱加圧もしくは
加圧により変形性を有し、接続後の電極間の距離が減少
し、接続時に回路との接触面積が増加し信頼性が向上す
るので好ましい。特に高分子類を核とした場合、はんだ
のように融点を示さないので軟化の状態を接続温度で広
く制御でき、電極の厚みや平坦性のばらつきに対応し易
い接続部材が得られるのでより好ましい。 【0011】また例えばNiやW等の硬質金属粒子の場
合、導電性粒子が電極や配線パターンに突き刺さるので
接続後の電極間の距離が減少し、酸化膜や汚染層の存在
する場合にも低い接続抵抗が得られ、加えて接続部の固
定による膨張収縮の制御にも有効で信頼性が向上する。
接着剤は、熱可塑性材料や熱や光により硬化性を示す材
料が広く適用できる。接続後の耐熱性や耐湿性に優れる
ことから、硬化性材料の適用が好ましい。中でもエポキ
シ系接着剤は、短時間硬化が可能で接続作業性が良く、
分子構造上接着性に優れる等の特徴から好ましく適用で
きる。 【0012】図1の密閉室4には脱気用の排気口5を設
ける。密閉室4は少なくとも接続すべき物品を内包でき
ることが必要である。内包の方法としては、図1のよう
に例えば可撓性のあるシートを袋状とすればよい。排
口から真空ポンプ等により排気し減圧する。密閉室内部
の減圧の程度としては、接続部の面積が小さいので常圧
以下のいわゆる低真空度域(103〜1Torr)で基本的
に効果が得られるが、真空度をさらに低下させ、10-1
Torr以下の中〜高真空度域としても良い。必要に応じ、
例えば加圧型の少なくとも一方を加熱したり、赤外や紫
外光、電子線等のエネルギー線を照射すれば接着剤の熱
硬化が可能となる。これらの接着剤の硬化手段は単独も
しくは2種類以上併用することも可能である。 【0013】 【作用】本発明によれば、減圧系と加圧系とを分離し密
閉室内を減圧しながら同時に前記相互電極を加圧型もし
くは加熱加圧型で圧接固定することができるので、接続
時に発生した気泡は減圧により接続部から排除され、生
産性の向上した気泡の混入のない接続体を容易に得るこ
とができる。また減圧系内に接続部を内包し、加圧系と
必要に応じて用いる加熱系とを減圧系から分離したの
で、微妙な圧力や温度の調整操作が減圧系の外から行え
るので極めて容易となった。さらに図1に示すように、
接続すべき電極の少なくとも一方は通常突起して存在す
るので、減圧によりこの部分が気泡の排除経路となり、
電極上の気泡は接続部から電極の外部に排除され、気泡
の混入のない接続体が得られる。 【0014】 【実施例】以下に実施例を示すが、本発明はこれに限定
されない。また各実施例の構成をそれぞれ組み合わせて
も良い。 【0015】実施例1 図1に示した方法で、構成を以下の組み合わせとした。
電極1は厚さ75μmのポリイミドフィルム基板の上に
形成した高さ35μmのCu回路と、その上に形成され
たSnの薄層を有し、電極1´はガラス1.1mm上に
酸化インジウム(ITO)回路の薄層を有する。これら
の回路ピッチは100μm、電極幅50μmの平行回路
の電極である。接続部材3は、アニソルムAC−710
4(日立化成工業製、異方導電性フィルム分解能10本
/mm、エポキシ系接着剤中にプラスチック核材に金を
被覆した導電性粒子を含有)厚み25μmの2mm幅を
用いた。密閉室4は周囲をシールし、袋状としたポリイ
ミドフィルム(厚み50μm)に排気口を設けた。2枚
の回路板の間に接続部材3を挟持させ電極同士1−1´
を位置合わせして相対峙させ、接続部材3の有する粘着
性により仮固定した。排気口5を真空ポンプにつなぎ、
2×102 Torrに減圧し加熱加圧装置により、上部加圧
型を200℃として接続部に20kg/cm2 の圧力が
かかるようにして20秒間の加熱加圧を行った。除圧後
接続体を取り出し、ガラス基板面から接続部を顕微鏡で
観察したところ気泡の混入は認められず、接続後の電極
間の距離は2μmと十分に小さく導電性粒子は変形し回
路との接触面積が増加していた。接続抵抗は85℃−8
5%RH2000時間後も殆ど上昇がなく良好な接続信
頼性を示した。 【0016】 【0017】 【0018】 【発明の効果】以上のように本発明によれば、電極接続
部に気泡が少なく接続信頼性に優れた電極の効率的な相
互接続が可能となった。
【図面の簡単な説明】 【図1】 本発明の一実施例を説明するための断面模式
図である。 【図2】 本発明の一類似技術を説明するための断面模
式図である。 【図3】 電極の構成の一例を示す断面模式図である。 【図4】 接続部材の構成の一例を示す断面模式図であ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山口 豊 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 平4−155888(JP,A) 特開 平1−188738(JP,A) 特開 昭63−104017(JP,A) 特開 昭59−57221(JP,A) 特開 昭63−128577(JP,A) 特開 平3−73922(JP,A) 特開 平4−265948(JP,A) 特開 平2−57523(JP,A) 実開 昭63−199909(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01R 43/00

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 少なくとも一方が基板の表面より突起し
    た電極を有する互いに接続すべき回路において電極間に
    接続部材を挟持させた重畳体を、気密可能でフレキシブ
    ルな袋状の密閉室内に配置し、この状態で密閉室内を減
    圧するとともに、一対の加圧型により電極間の距離を5
    μm以下に圧接することを特徴とする電極の接続方法。
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WO2001020661A1 (fr) * 1999-09-10 2001-03-22 Nitto Denko Corporation Plaquette semi-conductrice dotee d'un film anisotrope et procede de fabrication correspondant
JP5164257B2 (ja) * 2007-11-19 2013-03-21 旭化成イーマテリアルズ株式会社 接続構造体の製造方法

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