JP6793523B2 - 接続体の製造方法、接続方法、接続装置 - Google Patents
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Description
図1、図2に示すように、本技術が適用された接続装置1は、基板上に未硬化の接着剤を介して略矩形状の電子部品が搭載された仮接続体を熱加圧することにより、当該接着剤を介して電子部品が回路基板上に接続された接続体を形成するものであり、仮接続体が載置されるステージ2と、ステージ2上に載置された仮接続体の電子部品を加熱押圧する熱圧着ヘッド3とを備える。以下では、電子部品として矩形状のICチップ11を用い、電子部品が実装される回路基板としてガラス基板12を用いた場合を例に説明するが、本技術は、これに限らず、COG、FOG、COB、COF、FOB等のその他の実装にも適用することができる。
ICチップ11を熱加圧する熱圧着ヘッド3は、例えばステンレス等の金属材料からなるもので、その内部には図示しないヒーターが設けられており、ステージ2に対して上下動するように構成されている。
ステージ2は、例えばステンレス等の金属材料からなるもので、所定の位置に設置固定されている。また、ステージ2の熱圧着ヘッド3と対向する側の部位には、平面状に形成された上側面2aの例えば中央部分に、凹溝形状の凹条部6が設けられている。凹条部6は、凸条部5の長手方向(図1中矢印L1方向)と平行に形成された長方形状で、底面が円弧状に形成されている。また、凹条部6は、断面視で左右対称に形成してもよい。
次いで、接続装置1によって製造される接続体10について説明する。図3に示すように、接続体10は、ICチップ11等の電子部品をガラス基板12等の回路基板上に異方性導電フィルム(ACF:Anisotropic Conductive Film)30等の導電粒子を含有した接着剤を介して接続した接続体である。接続体10は、緩衝材13を介してICチップ11を熱圧着ヘッド3によってガラス基板12上に加熱押圧することにより、ICチップ11の実装面に設けられた入出力バンプ14,15とガラス基板12に設けられた入出力端子16,17とを導電接続したものである。
ICチップ11は、一面11aが入出力バンプ14,15が配列され異方性導電フィルム30を介してガラス基板12へ実装される実装面とされ、一面11aと反対側の他面11bが熱圧着ヘッド3によって加熱押圧される押圧面とされる。
ガラス基板12は、接続体10の用途に応じて選択されるものであり、例えば、ガラス基板、ガラスエポキシ基板、セラミック基板、フレキシブル基板等、その種類は問わない。ガラス基板12は、ICチップ11に設けられた入出力バンプ14,15と接続される入出力端子16,17が形成されている。入出力端子16,17は、入出力バンプ14,15の配列と同じ配列を有する。
なお、ICチップ11及びガラス基板12は、重畳させることによりガラス基板12に対するICチップ11のアライメントを行う図示しないアライメントマークが設けられている。基板側アライメントマーク及びIC側アライメントマークは、組み合わされることによりガラス基板12とICチップ11とのアライメントが取れる種々のマークを用いることができる。ガラス基板12の入出力端子の配線ピッチやICチップ11の入出力バンプ14,15のファインピッチ化が進んでいることから、ICチップ1とガラス基板12とは、高精度のアライメント調整が求められることが多い。
また、ICチップ11は、バンプレイアウトや製造工数の制約が許せば、出力バンプ領域20と入力バンプ領域21との間に、信号等の入出力には使用しないいわゆるダミーバンプを適宜設けてもよい。但し、ダミーバンプを設ける工数が増えるためコストの上昇にはつながる。これは、過度な押圧による電子部品のたわみを防止するためである。本発明では、たわみを制御させるため、このようなダミーバンプを設けることを抑制できる効果が期待できる。即ち、電子部品、特に比較的高価なICチップに対してのコスト上昇を抑制できる。
ICチップ11をガラス基板12に接続する接着剤としては、異方性導電フィルム30を好適に用いることができる。異方性導電フィルム30は、図5(A)に示すように、通常、基材となるベースフィルム31上に導電粒子32を含有するバインダー樹脂33が積層されたものである。異方性導電フィルム30は、図1に示すように、ガラス基板12とICチップ11との間にバインダー樹脂33を介在させることで、ガラス基板12とICチップ11とを接続させるとともに、入出力バンプ14,15と入出力端子16,17とで導電粒子32を挟持させ、導通させるために用いられる。このような用途における接着剤としては、異方性導電フィルム30の他、バインダー樹脂に導電粒子を含有した、異方性導電ペーストが好ましい。また、異方性接続に用いない場合には、導電粒子を含有させる必要はない。
バインダー樹脂33に含有される導電粒子32としては、異方性導電フィルムにおいて使用されている公知の何れの導電粒子を挙げることができる。すなわち、導電粒子としては、例えば、ニッケル、鉄、銅、アルミニウム、錫、鉛、クロム、コバルト、銀、金等の各種金属や金属合金の粒子、金属酸化物、カーボン、グラファイト、ガラス、セラミック、プラスチック等の粒子の表面に金属をコートしたもの、或いは、これらの粒子の表面に更に絶縁薄膜をコートしたもの等が挙げられる。樹脂粒子の表面に金属をコートしたものである場合、樹脂粒子としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、アクリロニトリル・スチレン(AS)樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ジビニルベンゼン系樹脂、スチレン系樹脂等の粒子を挙げることができる。導電粒子32の大きさは1〜10μmが好ましいが、これに限定されるものではない。
ここで、異方性導電フィルム30は、平面視において、バンプ面積やレイアウトに応じて互いに非接触で独立して存在した導電粒子32が遍在されているものを用いてもよい。また、このような導電粒子32が互いに非接触で独立して存在する状態は、導電粒子32を意図的に所定の距離以上(例えば導電粒子径の0.5倍以上)で離間させたものでもよく、あるいは規則的に配置して作成してもよい。なお、導電粒子32は複数個で接触又は配列したユニットを形成していてもよく、この導電粒子ユニットは単一の導電粒子と同様に、他のユニットに対して互いに非接触で独立して配置される。これら導電粒子32や導電粒子ユニットの規則的な配置の一例として、正方格子状や斜方格子形状、六方格子状等が挙げられるが、規則的な配置はこれに限定されるものでもない。
ここで、本技術に係る異方性導電フィルムは、図5(B)に示すように、バインダー樹脂33のみからなる絶縁性接着剤層34と導電粒子32を含有したバインダー樹脂33からなる導電粒子含有層35とを積層した構成としてもよい。図5(B)に示す異方性導電フィルム36は、ベースフィルム31に絶縁性接着剤層34が積層され、絶縁性接着剤層34に導電粒子含有層35が積層され、導電粒子含有層35側をガラス基板12に貼付し、絶縁性接着剤層34側からICチップ11が搭載される。なお、異方性導電フィルム36は、導電粒子含有層35に図示しない剥離フィルムが積層され、リール状に巻回されて用いられる。
次いで、ガラス基板12にICチップ11を接続する接続工程について説明する。先ず、ガラス基板12の入出力端子16,17が形成された実装面上に異方性導電フィルム30を仮貼りする。次いで、このガラス基板12を図示しない接続装置のステージ上に載置し、ガラス基板12の実装面上に異方性導電フィルム30を介してICチップ11を配置し、仮接続体7を形成する。
なお、凹条部6の深さDは、凸条部6の高さHよりも深くしてもよいが、熱圧着ヘッド3による加熱押圧時には、ガラス基板12は凹条部6に接することが好ましい。このようにすることで、バンプの端部にまで加圧が十分にかかり、導電粒子の挟持状態が均一になり易い。
また、図7に示すように、異方性導電フィルム30,36としては、熱硬化型に限らず、加圧接続を行うものであれば、光硬化型もしくは光熱併用型の接着剤を用いるとともに、凹条部6の底面に光照射装置9を設け、熱圧着ヘッド3による熱加圧時とともに、ガラス基板12の裏面側から光を照射して、異方性導電フィルム30,36のバインダー樹脂を硬化させてもよい。
評価用ICの接続に用いる異方性導電フィルムのバインダー樹脂層は、フェノキシ樹脂(商品名:PKHH、巴化学工業株式会社製)25質量部、液状エポキシ樹脂(商品名:4032D、DIC株式会社製)10質量部、シランカップリング剤(商品名:A−187、モメンティブパフォーマンスマテリアルズ社製)33質量部、アミン系硬化剤(商品名:PHX3941HP、旭化成株式会社製、イミダゾール硬化剤)2質量部を溶剤に加えたバインダー樹脂組成物を調整し、このバインダー樹脂層に、導電粒子(平均粒径3μm、Niメッキ樹脂粒子)を所定の粒子密度(約50000個/mm2)で分散させた後、このバインダー樹脂組成物を剥離フィルム上に塗布、70℃オーブンにて乾燥することにより厚さ20μmに形成した。
評価素子として、外形;1.4mm×20mm、厚み0.2mm、バンプ(Au‐plated);幅15μm×長さ100μm、高さ12μm、バンプピッチ14μmの評価用ICを用いた。評価用ICは、略矩形状をなし、長さ方向となる相対向する一対の側縁に沿って、バンプが配列されたバンプ列が設けられている。また、一方の側縁側には、2列のバンプ列が幅方向に並列して設けられている。
評価用ICが接続される評価用ガラス基板として、外形;30mm×50mm、厚み0.5mmのAlコートガラスを用いた。
実施例1では、凸条部が設けられた熱圧着ヘッド及び凹条部が設けられたステージを備えた接続装置を用いた。凸条部の高さは0.1μm、凹条部の深さは0.1μmである。評価用IC及び評価用ガラス基板の各厚みは0.3mmである。
実施例2では、凸条部の高さが20μm、凹条部の深さが1μmの接続装置を用いた他は実施例1と同じ条件とした。
実施例3では、凸条部の高さが100μm、凹条部の深さが20μmの接続装置を用いた他は実施例1と同じ条件とした。
実施例4では、凸条部が設けられた熱圧着ヘッド及び凹条部が設けられたステージを備えた接続装置を用いた。凸条部の高さは10μm、凹条部の深さは10μmである。また、評価用ICの厚みは0.3mm、評価用ガラス基板の厚みは0.1mmである。
比較例1では、凸条部の高さが200μm、凹条部の深さが50μmの接続装置を用いた他は実施例1と同じ条件とした。
比較例2では、凸条部の高さが0.05μm、凹条部の深さが0.05μmの接続装置を用いた他は実施例1と同じ条件とした。
比較例3では、ICチップの押圧面がフラットに形成された熱圧着ヘッド及びガラス基板の載置面がフラットに形成されたステージを備えた接続装置を用いた。また、評価用ICの厚みは0.5mm、評価用ガラス基板の厚みは0.5mmである。
比較例4では、評価用ICの厚みが0.3mm、評価用ガラス基板の厚みが0.3mmである他は、比較例3と同じ条件とした。
Claims (11)
- 基板上に未硬化の接着剤を介して略矩形状の電子部品が搭載された仮接続体を、ステージ上に載置し、
熱圧着ヘッドによって上記電子部品を上記基板上に加熱押圧し、上記接着剤を介して上記電子部品と上記基板とを接続する接続体の製造方法において、
上記熱圧着ヘッドは、上記電子部品の幅方向にわたって***する凸条部が上記電子部品の長手方向に沿って設けられ、
上記ステージは、上記凸条部の長手方向と平行に形成された凹条部が形成され、
上記電子部品の長手方向を上記凹条部の長手方向と平行となるように上記仮接続体を上記凹条部上に配置し、上記熱圧着ヘッドで加熱押圧する接続体の製造方法。 - 上記熱圧着ヘッドによって加熱押圧されることにより、上記基板が上記凹条部の底面に支持され、上記凹条部の形状に沿って撓む請求項1に記載の接続体の製造方法。
- 上記凸条部は上記電子部品の押圧面が断面円弧状に形成され、上記凹条部は上記基板を支持する底面が断面円弧状に形成されている請求項1又は2に記載の接続体の製造方法。
- 上記凸条部及び上記凹条部は、互いに嵌合可能な相似形状とされている請求項3に記載の接続体の製造方法。
- 上記凸条部の幅は、上記電子部品の幅以上の幅を有する請求項1〜4のいずれか1項に記載の接続体の製造方法。
- 上記凸条部の高さは、上記凹条部の深さと同等である請求項1〜5のいずれか1項に記載の接続体の製造方法。
- 上記凹条部の幅は、上記電子部品の幅以上の幅を有する請求項1〜6のいずれか1項に記載の接続体の製造方法。
- 上記凹条部の幅は、上記基板の辺の長さよりも小さい幅を有する請求項1〜7のいずれか1項に記載の接続体の製造方法。
- 上記接着剤は光硬化性の接着剤であり、
上記基板は光透過性の基板であり、
上記凹条部の底面部に設けられた光照射装置からの光照射によって上記接着剤が硬化される請求項1〜8のいずれか1項に記載の接続体の製造方法。 - 基板上に未硬化の接着剤を介して略矩形状の電子部品が搭載された仮接続体を、ステージ上に載置し、
熱圧着ヘッドによって上記電子部品を上記基板上に加熱押圧し、上記接着剤を介して上記電子部品と上記基板とを接続する接続体の製造方法において、
上記熱圧着ヘッドは、上記電子部品の幅方向にわたって***する凸条部が上記電子部品の長手方向に沿って設けられ、
上記ステージは、上記凸条部の長手方向と平行に形成された凹条部が形成され、
上記電子部品の長手方向を上記凹条部の長手方向と平行となるように上記仮接続体を上記凹条部上に配置し、上記熱圧着ヘッドで加熱押圧する電子部品の接続方法。 - 基板上に未硬化の接着剤を介して略矩形状の電子部品が搭載された仮接続体が載置されるステージと、
上記ステージ上に載置された上記仮接続体の上記電子部品を加熱押圧する熱圧着ヘッドとを備え、
上記熱圧着ヘッドは、上記電子部品の幅方向にわたって***する凸条部が上記電子部品の長手方向に沿って設けられ、
上記ステージは、上記凸条部の長手方向と平行に形成された凹条部が形成され、上記電子部品の長手方向を上記凹条部の長手方向と平行となるように上記仮接続体が上記凹条部上に配置され、
上記熱圧着ヘッドで上記電子部品を加熱押圧する接続装置。
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