JP6226424B2 - 接合材料、及び電子部品の製造方法 - Google Patents
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Description
T3<T2…(2)
T1−T3<50…(3)
はんだ粒子の融点T1が、熱硬化性樹脂の硬化温度T2よりも高いと、はんだ粒子が溶融する前に熱硬化性樹脂が硬化を開始することから、はんだ粒子を熱硬化性樹脂中で十分に流動させることが困難となり、良好な接合状態を得るのが困難となる。
活性剤の活性温度T3が、熱硬化性樹脂の硬化温度T2よりも高い場合は、熱硬化性樹脂の硬化が開始してから、活性剤が液状化して活性化することから、はんだ粒子表面で所望の酸化還元反応を生じさせるのが困難となり、はんだ粒子同士を良好な状態で接合することができなくなるおそれがある。
上述したようにはんだ粒子の融点T1及び活性剤の活性温度T3を熱硬化性樹脂の硬化温度T2よりも低くすることにより、熱硬化性樹脂が硬化する前にはんだ粒子及び活性剤が溶融し、はんだ粒子表面の酸化皮膜を活性剤の還元作用で除去しつつはんだ粒子を熱硬化性樹脂中で流動させることができ、はんだ粒子同士又ははんだ粒子と電極(ランド電極1a、1b、外部電極4a、4b)とを強固に接合することが可能となる。
樹脂材料として分子量380の液状のビスフェノールA型エポキシ樹脂(以下、「エポキシ樹脂(1)」という。)、分子量900の固形のビスフェノールA型エポキシ樹脂(以下、「エポキシ樹脂(2)」という。)、及びターシャル−ブチルグリシジルエーテル(以下、「t−BuGE」という。)を用意した。
Niからなる下地層の表面にAu皮膜が形成された一対のランド電極を有するガラスエポキシ製のプリント基板を用意した。尚、ランド電極の大きさは、縦1.8mm、横1.1mmであった。
(はんだ粒子の融点T1及び活性剤の活性温度T3の測定)
示差走査熱量計(セイコーインスツルメンツ社製DSC6200)を使用し、はんだ粒子及び活性剤のそれぞれについてDSC(示差走査熱量分析)測定を行った。そして、合金であるはんだ粒子については、測定チャートにおける吸熱ピークのうち、一番高温側のピーク温度をはんだ粒子の融点T1とし、活性剤については吸熱を示したピーク温度を活性温度T3とした。
接合材料中、はんだ粒子を除いた試料を別途作製し、レオメータ(ティー・エー・インスツルメンツ社製AR-G2)を使用して樹脂粘度を測定した。尚、レオメータのギャップサイズを500μm、昇温速度を7.5℃/minに設定し、測定周波数を100Hzに設定して測定した。
第1の評価試料については、ナノボルト/マイクロオーム・メータ(アジレント社製34420A)を使用し、プリント基板上のランド電極間の抵抗値を測定し、電気特性を評価した。すなわち、測定値が10±1Ωの範囲を超えるものが120個中、全く発生なかった試料を良品(○)とし、120個中、1つでも発生した試料を不良品(×)とし、第1の評価試料の電気特性を評価した。
第1の評価試料の各試料について、マイクロスコープ(キーエンス社製VHX900)を使用して断面観察し、部品素体とプリント基板との間隙に熱硬化性樹脂が充填されているか否かを目視で判断した。そして、完全に充填されていると判断された試料を良品とし(○)、空隙等が視認され、充填状態が不完全であると判断された試料を不良品(×)とし、熱硬化性樹脂の充填状態を評価した。
第2の評価試料の各試料について、マイクロフォーカスX線透視装置(島津製作所社製SMX−1000)を使用してチップ型抵抗器の上面からX線透過観察を行い、プリント基板とチップ型抵抗器との間にはんだボールが10個以上認められた試料を不良品とし(×)、10個未満の試料を良品(○)とし、電極接合部間におけるはんだボールの有無を評価した。
接合材料をランド電極又はプリント基板上に50mm/secの印刷速度でスクリーン印刷した際に、試料中に印刷のかすれ状態が一つでも認められた試料を不良品とし(×)、かすれ状態が皆無であると認められた試料を良品(○)とし、印刷性を評価した。
2 プリント基板(電子部品)
3 部品素体
4a、4b 外部電極
5 チップ型電子部品(電子部品)
6a、6b はんだ(金属)
7a、7b 電極接合部
8 熱硬化性樹脂
9a、9b 接合材料
10 はんだ粒子(金属粒子)
11 接合材料
12 はんだ粒子(金属粒子)
Claims (7)
- 少なくとも、第1の温度T1を融点とするはんだ粒子と、前記第1の温度T1よりも高い第2の温度T2で硬化を開始する熱硬化性樹脂と、前記第2の温度T2よりも低い第3の温度T3で活性化し、前記はんだ粒子の表面に形成された酸化皮膜を除去する活性剤とを含有し、
前記第1の温度T1における前記はんだ粒子を除いた含有成分の粘度が0.57Pa・s以下であり、
かつ、前記第1の温度T1及び前記第3の温度T3が、
T1−T3<50
を満足することを特徴とする接合材料。 - 前記はんだ粒子は、主成分がSn−Bi系合金で形成されていることを特徴とする請求項1記載の接合材料。
- 前記はんだ粒子の含有量は、体積比率で50体積%以下であることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の接合材料。
- 前記はんだ粒子の含有量は、体積比率で10体積%以上であることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の接合材料。
- 前記はんだ粒子の含有量は、体積比率で15体積%以上であることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の接合材料。
- 2つ以上の電極が形成された複数の電子部品を有し、前記複数の電子部品のうちの一の電子部品と他の電子部品とを電気的に接続する電子装置の製造方法であって、
請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の接合材料を前記一の電子部品の電極上に塗布した後、前記接合材料上に前記他の電子部品の電極を配し、
加熱処理を行なって前記接合材料に含まれるはんだ粒子を溶融させると共に、前記接合材料に含まれる活性剤を活性化させて前記はんだ粒子の表面に形成された酸化皮膜を除去し、前記一の電子部品の電極と前記他の電子部品の電極とを前記溶融したはんだ粒子を介して接合させ、2つ以上の互いに電気的に絶縁された電極接合部を形成する一方、前記接合材料に含まれる熱硬化性樹脂を流動させ、前記電極接合部間に形成される間隙を前記熱硬化性樹脂で充填することを特徴とする電子装置の製造方法。 - 2つ以上の電極を有する複数の電子部品を有し、一の電子部品と他の電子部品とを電気的に接続する電子装置の製造方法であって、
請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の接合材料を前記一の電子部品の電極を含む表面上に塗布した後、前記接合材料上に前記他の電子部品を配し、
加熱処理を行なって前記接合材料に含まれるはんだ粒子を溶融させると共に、前記接合材料に含まれる活性剤を活性化させて前記はんだ粒子の表面に形成された酸化皮膜を除去し、前記溶融したはんだ粒子を前記一の電子部品の電極と前記他の電子部品の電極との間に移動させて前記電極間を接合し、2つ以上の互いに電気的に絶縁された電極接合部を形成し、前記電極接合部間を前記接合材料に含まれる熱硬化性樹脂で充填することを特徴とする電子装置の製造方法。
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