JPS6354796A - 異方導電マイクロカプセルを用いた接続方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、ＩＣ等多数の接点を有する電子部品を基板
等に接続する接続方法に係り、特に、異方導電材料を用
いた接続方法に関する。

〔従来の技術〕

ＩＣ等のように多数の接点を有する電子部品を外部との
接続のために、プリント回路等に接続する場合、異方導
電性を有する導電マイクロカプセルで接続することが提
案されている。

ｇｔＳ５図（Ａ）、（１３）は、この例を示すものであ
る。図において、５１は、多数の電極５３を有するｒｃ
等の電子部であり、５２は、電極５３に対向した位置に
電極５４を有する基板である。第５図（Ａ）に示すよう
に、接続する部材を対向して配置し、その間に異方導電
マイクロカプセル５７を挟持させる。異方導電マイクロ
カプセル５７は、導電性球状微粉或いは粒子５５を熱可
塑性の絶縁波）ｉポリマー５６で包み込んだものであり
、導電性球状微粉５５は、導電性金属粒子であり、例え
ば、銅等が用いられている。この状態で、第５図（Ｂ）
に示すように、電子部品５１と基板５２を熱圧着すると
、熱可塑性絶縁被覆ポリマー５６は軟化溶融し、導電性
球状微粉５５が、電極５３、電極５４を短絡接続する。

この導電性球状微粉５５の横方向には、絶縁被覆ポリマ
ー５６が軟化流動し、充てんされているので、導電性球
状微粉５５は、お互いに接触することはない。従って、
縦方向には導電性を示し、横方向には絶縁性を示すこと
になり、電極５３．５４のみが電気的に接続されること
になる。

この方法によれば、導電性球状微粉５５のサイズを５〜
２５μｍ程度とすることにより容易に２０本／　ｍ　ｍ
程度の分解能を有する接続を行うことができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、このような接続方法によると、電極５３
．５４間の接続は、導電性球状微粉５５の多少の延性・
展性によるつぶれはあるものの、微粉５５を介した点接
触であるため、大電流容量化、低接続抵抗化がむずかし
いとい）問題点を有している。

また、第５図（Ｃ）に示すように、５１としてＩＣを使
用した場合、Ｉ　Ｃ（Ｊ、ｌｌ電極パッド５３′は、表
面のパッシベーション膜６０より、通常１〜３μｍ程度
凹んでいるため、熱圧着時、微粉５５Ａがパッシベーシ
ョン膜６０と基板５２の電極５４に強い歪を与えること
となり、ＩＣ５１のパッシベーション膜６０にクラック
５９が生ずる場合があり、さらに、接触しなければいけ
ない、導電性球状微粉５５Ｂが、パッド５３′に接続さ
れずオープンになり易いという問題点を有する。

この場合、第５図（Ｄ）に示すように、下部電極５４の
うち、パッド５３′に対向する個所以外の部分の膜厚を
うずくすること、或いはパッド５３′に対向する部分の
電極をさらに厚くして、パッシベーション膜の厚さを補
うようにすることにより、クラックの発生、パッド５３
′、電極５４間の接続不良を防ぐことができるが、この
ような加工が必要となり、工程の増加、コスト上昇とい
う問題点を有することとなる。

また、バンド５３′自体の厚さを厚くし、パッシベーシ
ョン膜と同じにするか、或いは、それより厚くすること
によっても上記の場合と同様、問題点を解決することが
できるが、この場合も、２次加工が必要であるという問
題点を有する。

この発明は、このような問題点を解決するためになされ
たものであり、ＩＣ基板にクラック等を起すことなく、
又大電流容量を実現する接続方法を提供することを目的
とする。

〔問題点を解決するための手段及び作用〕上述の問題点
を解決するため、この発明においては、導電性球状粒子
を絶縁性の熱可塑性樹脂層で被覆して形成した異方導電
マイクロカプセルを用いてＩＣ等の微細な電極を基板電
極に接続する接続方法において、導電性球状粒子を所定
の温度以上で軟化する材料で構成すると共に、異方導電
マイクロカプセルを、前記両電極間に供給し、両電極が
対向するように、ＩＣ１基板を所定の位置にアライメン
トし、所定圧力及び所定温度で基板、ｒｃを加熱加圧し
、絶縁性熱可塑性樹脂層を溶融すると共に、さらに導電
性球状粒子を変形させ、圧力下にて冷却して絶縁性熱可
塑性樹脂を固着させ、前記基板、ＩＣを接続固定するこ
とを特徴とする。

これにより、導電性球状粒子は、つぶれた形状で両電極
を短絡接続することとなり、接続が完全になると共に、
接触面積が大となるので、電流容量が大きくなる。また
、加熱圧着した時に、導電性球状粒子が軟化して変形を
受けるため、ＩＣ等にクラック等が生じさせることがな
く、さらに、接続すべき電極間の距離が、回りの部分よ
り多少大きくても、電気的接続を完全に行うことができ
る。

〔実施例〕

以下、図面を参照して、この発明の詳細な説明する。

第１図及び第２図は、この発明の一実條例である。この
実施例においては、第２図に示すような、異方導電マイ
クロカプセルを用いる。第２図において、１６は、球形
ポリマーであり、この実施例では、ジビニルベンゼンを
主成分とする架橋共重合物を使用している。この球形ポ
リマーは、粒径、１．０±０．２　ｐｍ−５０，０±０
．２μｍまで選択可能であり、この実施例では、１０．
０±０．２μｍのものを用いている。１５は、導電性の
金属メッキ層であり、この実施例では、無電解メッキに
よる６５０　±１５０人厚のエソケルメッキ層を用いて
いる。６は、絶縁性被膜ポリマーであり、この実り恒例
では、ポリ−４−メチルペンテン−１熱可塑性樹脂又は
ポリブチレンテレフタレート熱可塑性樹脂を膜厚２μｍ
程度に塗布している。

球形ポリマー１６、金属メッキ層１５とによって、球形
ポリマーメッキ粒子２０を構成しており、これが、この
場合の導電性球状粒子となる。そしてこの球形ポリマー
メッキ粒子２０と絶縁性被覆ポリマー６とにより、異方
導電マイクロカプセル７が構成される。

第１図は、このような異方導電マイクロカブセルフを用
いて、ＩＣ等の電極パッド部分１と、基板等の電極２と
を接続する方法を示している。図において、第２図と同
じ部材には、同じ番号が付与されている。また、ＩＣ等
の電極バンド部分１、異方導電マイクロカプセル７の大
きさは理解し易いように変形して描かれており、実際の
大きさ関係を示しているものではない。

まず、第１図（Ａ）に示すように、異方導電マイクロカ
ブセルフをＩＣ等の電極パッド部分１と、このＩＣ等の
電子部品を接続する基板４例の電（函２との間に供給し
、基板４とＩＣ等の電極バット部分１とを所望の位置に
アライメントする。次に、加圧板８を配置し、上部から
例えば約１〜２５ｋｇ／ｃｍ２程度の圧力で加圧する。

次いで、加熱用のヒーターｌＯを加圧板８上に接触させ
、全体を加熱する。この時の温度は、例えば約１８０°
Ｃとする。これにより、絶縁性被膜ポリマー６は完全に
流動状！３９となるが、球形ポリマー１６は、依然その
ままの状態を保つ。したがって球形ポリマーメッキ粒子
２０は、電極パッド部分１と、電極２との間でそれぞれ
点接触状態となっている。

（第１図（Ｂ）参照）。さらに、圧力を加え乍ら、温度
を約１９０〜２５０℃に上昇させると、今度は球形ポリ
マー１６が多少軟化し、約２．５〜３．０μｍつぶれ、
面接触状態となる（第１図（Ｃ）参照）。更に加圧状態
を保ったま才、温度を１７０°Ｃ程度に低下させ、更に
室温まで低下させると、流動状態であった絶縁性被膜ポ
リマー９は、球形ポリマー１６を塑性変形させたまま固
着し、面接触の状態で電極バット部分１、電極２の接続
状態を維持する（第１図（Ｄ）参照）。それから加圧Ｆ
ｊ、８を除去することにより、作業を完了する（第１図
（Ｅ）参照）。

なお、球形ポリマー１６の変形量即ちつぶれ寸法１１は
、例えば下記のようにする。

つぶれ寸ｉ≧ＩＣパンシベーシシン股厚（Ａ）子球形ポ
リマーメッキ粒子の粒ｉイ分布最大幅（Ｂ）＋α（接続
面債に比例するつぶれ深さ）この実施例では、Ａ＝１．
２±０．２μｍ、球形ポリマーメッキ粒子の粒径−１０
，０±０，２μｍとしたので、粒径の最大差即ち、Ｂ＝
０．２　Ｘ２　、α−１，０とじたので、つぶれ寸法≧
２．８μｍで設計した。このとき、外径１５μｍの異方
導電マイクロカプセル１個当たり、電流容量１０ｍＡ以
上、接続抵抗１×１０Ωとなり、イメージセンサ、サー
マルヘフド等のＩＣ実装に用いても十分なものとなった
。

第３図は、絶縁性被膜ポリマーの膜厚を変えた時の球形
ポリマーメッキ粒子直径と分解能を示す図である。第３
図でＡは、絶縁性被膜ポリマーの膜厚を１．２５μｍに
、Ｂは、２．５μｍに、Ｃは５　ｔｔｍにした場合であ
り、球形ポリマーメッキ粒子の直径を５０μｍ程度以内
に収めれば、いずれの場合も、１０〜２０本／婁貢以上
になることがわかる。

なお、球形ポリマー１６、金属メッキＥ１５、絶縁性？
、！！！ｉポリマー６の各層には、実施例で延べた材料
物質以外にも種々の材料が使用できる。

絶縁性被覆ポリマー６としては、選択の基準として融点
がある程度以上高いこと（例えば１５０°Ｃ以上）、溶
融したときの粘度が低いこと、耐湿性が良い（吸水率小
さい）こと、絶縁抵抗が高いこと、耐溶剤性が良いこと
、熱膨張率が小さいこと等を考慮して選択する。例えば
、前述の実施例の熱可塑性樹脂の外に、熱硬化性樹脂の
中でも塑性変形するものであれば良い。

なお、球形ポリマー１６への絶縁被覆ポリマーの塗布に
は、スプレードライング法、インサイチュ（ｉｎｓｉｔ
ｕ）ｉ合法、エマルジョン法、コアセルベーション法等
種々の手法が使用できる。

球形ポリマー１６としては、実施例に上げたちの以外に
も多数使用可能なものがあり、ベンゾグアナミン樹脂を
主成分とする硬化球状微粒子等が市販されている。

以上述べた絶縁性被覆ポリマー６、球形ポリマー１６の
材料としては、この外、フェノール樹脂、不飽和ポリエ
ステル樹脂、アルキド樹脂、キシレ二樹脂、ユリャ樹脂
、メラミン樹脂、アリル樹脂、フラン樹脂、ポリエステ
ル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリアミド樹
脂、ポリアミド−イミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリウ
レタン樹脂、テフロン＋剥脂、ポリオレフィン樹脂、ベ
ンゾグアナミン樹脂、等の熱硬化性高分子、ポリエチレ
ン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリブチレン樹脂、ポリ
メタクリル酸樹脂、メチル樹脂、ポリスチレン樹脂、ア
クリロニトリル−スチレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ア
クリロニトリル−スチレン−フタジエン樹脂、ビニル樹
、指、ポリアミド（剥脂、ポリエステル樹脂、ポリカー
ボネート樹脂、ポリアセタール１１（脂、アイオノマー
樹脂、ポリエーテルスルオン樹脂、ポリフェニルオキシ
ド１１脂、ポリフェニレンスルファイド樹脂、ポリフェ
ニレンオキシド樹脂、芳香族ポリイミド樹脂、フッ素樹
脂、塩化エーテル樹脂、スチロール樹脂、塩化ビニリデ
ン樹脂、ビニルカルバゾール樹脂、ビニルブチラール樹
脂、ビニルホルマール樹脂、ビニルアセクール樹脂、ポ
リビニルアルコール樹脂、酢酸ビニル樹脂、塩化ビニル
樹脂、ポリアミド酔樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポ
リオレフィン長１脂、ボリアリレート（３４脂、ポリス
ルホン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリフェニレ
ンサルファイド４Ｊ４　脂、ポリ−４−メチル−１−ペ
ンテン樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリウレタン樹脂、フ
ェノール樹脂等の熱可塑性高分子、エチルセルロース樹
脂、酢酸セルロース樹脂等の繊維素系樹脂、のうちから
適宜選択組合せ可能である。

上記樹脂には、必要に応じて可塑剤、安定剤等を添加し
てよい。

金属メッキ層１５としては、ＮｉＯ外にもＣｕ、Ａｕ等
種々のものが使用できる。メッキ層の形成には無電解メ
ッキ法、真空蒸着法、無機質マイクロカプセル化法の外
、場合によっては無電解メソキー電解メッキ法も利用で
きる。この金属メッキ層１５は、単層構造の外、多層構
造であっても良く、また、合金層であっても良い。

金属メッキ層１５としては、８１−Ｊ、ニッケル等の金
属およびこれら金属の化合物、ＩＴＯ、ハンダ等の金属
化合物、導電性カーボン等の導電性無機化合物及び、有
機金属化合物等の導電性有機化合物等のうちから上下電
極基板の材質等に応じて適宜選択可能である。

球形ポリマーの種類、粒径、金属メッキ層のｆモ類、厚
さ、絶縁性被覆ポリマーの種類、膜厚等は、分解能や電
流容量、抵抗値、被着体の材質等の要求スペックに応じ
て適宜選択すれば良い。

次に、この発明の第２の実施例を、第４図を用いて説明
する。第４図に示したものは、異方導電マイクロカプセ
ル７′が、第１図に示した実施例のものと異なるものの
、その外は同じであり、第４図においても、第１図と同
じ部材については、同じ番号が付与されている。この実
施例に用いた異方導電マイクロカプセル７′は、第４図
（Ｆ）に示すような構成であり、中心部の４０は、ｐｂ
Ｓｎ（例えばＰｂ＝６０％、５ｎ＝４０％）のいわゆる
ハンダ合金製の導電粒子であり、その外側に、Ｃ「メッ
キ＋Ｃｕメッキのメッキ層５１１を設けて導電性球状粒
子を構成し、最外周部に、絶縁性被覆ポリマー６がかぶ
せである。

このような異方導電マイクロカプセル７′をＩＣ電極バ
ッド部分１及び基板４の電極２を含めて接続部分に供給
し、ＩＣ電極パッドと供給電極２とを位置合せする。そ
の後、加圧販８によってＩＣ及び基板４を加圧する。加
圧条件等は実施例１とほぼ同程度である（第４図（Ａ）
参照）。次に、加熱用ヒーター１０によって全体を加熱
し、絶縁性被覆ポリマー６を溶融し、流動状態９とする
（第４図（Ｂ）参照）。さらに加熱し、例えば、導電粒
子４０がＰｂ５ｎの時は、約２５０°Ｃ程度に上昇させ
る。これにより、導電粒子４０が多少軟化するので、引
続（加圧により、わずかに変形する。又、用いる材質に
よっては、パ・７ド部分１、電極２と接合ないし合金を
作る。この時の変形量即ち、つぶれ寸法１１は、第１図
と共に説明した実施例と同じ考え方で良い（第４図（Ｃ
）参照）。

その後、加熱し−タ１０を取去り、冷却すると流動状態
９であった絶縁性被覆ポリマーが再びかたまり、接着強
度を有するようになるので、それまで、加圧しながら保
持する（第４図（Ｄ）参照）。

冷却後は、加圧機８を取除き完成する（第４図（Ｅ）参
照）。導電粒子４０としては、実施例以外にも種々のも
のが利用可能であり、メ・ツキ屓４１を施さないＣｕボ
ール、ＣｕボールにＡｕメッキしたものの外、第１実施
例における金属メッキ層に使用したもの等が使用可能で
ある。

金属の種類の選択は、用いる絶縁性被覆ポリマーの種類
、パッド部分１の材質、基１反４の電（係２の材質に応
じて適宜選択するが、合金又は接合？詰度は絶縁性被覆
ポリマー６の熱度ＩＲ温度以下でなければならず、４０
０　’Ｃ以下、望ましく−ま２５０°Ｃ以下が望ましい
。

導電粒子４０の粒径、粒径分布幅は、目的とする分解能
、電流容量、接続抵抗、つぶれ寸法等に応じて種々選ｔ
ＪＴできるが、通常のＩＣ実装に用いる場合には、粒径
分布中心が５〜２０μｍのうちのある値で、分布幅が±
０．５μｍ以内であることが望ましい。

〔発明の効果〕

以上述べたこの発明によれば、異方導電マイクロカプセ
ルを、ＩＣチップの寸法大成いは、基板全面に塗布した
後、加熱加圧するだけで必要な個所の接続を行うことが
でき、工程が簡単になる外、異方導電マイクロカプセル
を介した接続が、点？Ｕ触から面接触の状態になるので
、電気的接続の信頼性が向上する。特に、接合、或いは
合金を作る場合には、その効果が、さらに著しいものと
なり、電流容？も大となる。

また、つぶれにより、マイクロカプセルの分級精度の許
容範囲が広がり、低コスト化につながる。

その外、ＩＣ，ＬＳＩの外、各種ディスプレイ、ＦＰＣ
（フレキシブル・プリンテント・サーキット）、’ＰＷ
Ｂ　　（プリンテッド・ワイヤ・ボード）等各種電子部
品の一括接続が可能となる。ワイヤボンディング等、他
の実装方法・接続方法に比較して、占有面積が小さいた
め実装密度が上げられる。再加熱又は有機溶剤により修
正が容易な為、歩留りが向上する等、多くの効果を有す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の１実施例を示す図、第２図はこの発
明に用いる異方導電マイクロカプセルの構造を示す図、
第３図はこの発明に従った接続方法の分解能を示す図、
第４図はこの発明の他の実、施例を示す図、第５図は従
来技術を示す図である。 １−Ｉ　Ｃ等の電極パッド部分 ２−・−電極　　　　４一基板 ６−絶縁性被覆ポリマー ７．７′−異方導電マイクロカプセル ８〜加圧坂 ｌ〇−加熱用ヒータ １５−−・金属メッキ層 １６−球形ポリマー ２〇−球形ポリマーメッキ粒子 ４〇−導？Ｕ粒子

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　導電性球状粒子を絶縁性樹脂層で被覆した異方導電マ
   イクロカプセルを、電気的に接続すべき基板の電極間に
   供給する工程と、両基板を所定位置にアライメントする
   工程と、所定圧力、所定温度で両基板を加熱加圧し、絶
   縁性樹脂層を溶融すると共に、導電性球状粒子を変形さ
   せる工程と、圧力下にて冷却して絶縁性樹脂を固着させ
   る工程を備え、前記両基板を接続固定することを特徴と
   する異方導電マイクロカプセルを用いた接続方法。