TW202349521A - 電路連接結構體的製造方法及電路連接裝置 - Google Patents

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伊澤弘行
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伊藤由佳
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Abstract

一種電路連接結構體（40）的製造方法，其具備：工序（a），在具有第一電極（12）之第一電路構件（10）的形成有第一電極（12）之面上配置具備焊料連接材料（1）及接著劑之電路連接材料；工序（b），將具有第二電極（22）之第二電路構件（20）以第一電極（12）與第二電極（22）相對向之方式配置在第一電路構件（10）上；工序（c），在焊料連接材料（1）介在於第一電極（12）與第二電極（22）之間之狀態下，對第一電路構件（10）和第二電路構件（20）在焊料連接材料（1）的熔點以上的溫度進行熱壓接；及工序（d），使第一電極（12）與第二電極（22）之間的溫度從焊料連接材料（1）的熔點以上的溫度到成為焊料連接材料（1）的熔點以下的溫度為止，一邊對第一電極（12）與第二電極（22）之間進行加壓一邊進行冷卻。

Description

電路連接結構體的製造方法及電路連接裝置
本揭示係有關一種電路連接結構體的製造方法及電路連接裝置。
在半導體、液晶顯示器等領域中，作為連接半導體晶片、電路基板等電路構件的電極之間之連接材料使用焊料。例如，在專利文獻1中，揭示有形成為了將半導體器件藉由倒裝晶片安裝等連接到基板上而使用的焊料凸塊之方法。
[專利文獻1]日本特開2017-157626號公報
利用焊料的電路連接藉由如下方法進行，亦即，藉由使用回焊炉等將焊料加熱至高溫而使其熔融並共晶。然而，藉由最近對碳中和、綠色導向、SDGS等循環型社會的全球意識的提高和環境相關投資的促進，更低能的電路連接方法的需求正在變高。
作為以更低能實施利用焊料的電路連接之方法中的一個，有藉由一邊對經由焊料對向配置之電路構件彼此進行加熱一邊進行壓接（亦即，熱壓接）來製造電路連接結構體之方法。依該方法，能夠以更低溫連接電路構件彼此。
然而，在上述方法中，在電路連接結構體的電極間連接部（焊料連接部）中容易產生微小的破裂，該破裂成為原因而容易產生連接可靠性的降低等不良情況。
因此，本揭示的一個方面的目的在於，在藉由對電路構件彼此進行熱壓接來製造電路連接結構體之方法中，減少對向電極之間的連接材料中使用焊料時產生之電極間連接部的破裂。
本揭示的一些方面提供下述[1]至[6]。
[1] 一種電路連接結構體的製造方法，其具備： 工序（a），在具有第一電極之第一電路構件的形成有前述第一電極之面上配置具備焊料連接材料及接著劑之電路連接材料； 工序（b），將具有第二電極之第二電路構件以前述第一電極與前述第二電極相對向之方式配置在前述第一電路構件上； 工序（c），在焊料連接材料介在於前述第一電極與前述第二電極之間之狀態下，對前述第一電路構件和前述第二電路構件在前述焊料連接材料的熔點以上的溫度進行熱壓接；及 工序（d），使前述第一電極與前述第二電極之間的溫度從前述焊料連接材料的熔點以上的溫度到成為前述焊料連接材料的熔點以下的溫度為止，一邊對前述第一電極與前述第二電極之間進行加壓一邊進行冷卻。
[2] 如[1]所述之製造方法，其中 前述焊料連接材料為焊料粒子。
[3] 如[2]所述之製造方法，其中 在前述工序（a）中，將前述電路連接材料以包含前述焊料粒子和前述接著劑之膜的狀態配置在前述第一電路構件上。
[4] 如[2]所述之製造方法，其中 在前述工序（a）中，將前述電路連接材料以包含前述焊料粒子和前述接著劑之糊劑的狀態配置在前述第一電路構件上。
[5] 如[1]至[4]之任一項所述之製造方法，其中 前述焊料連接材料的熔點為300℃以下， 前述工序（c）中的熱壓接溫度為330℃以下。
[6] 一種電路連接裝置，其用於[1]至[5]之任一項所述之製造方法，前述電路連接裝置具備： 載台，載置前述第一電路構件或前述第二電路構件； 加壓手段，將前述第一電路構件及前述第二電路構件向相對向之方向進行加壓； 加熱手段，加熱前述第一電路構件及前述第二電路構件中的至少一個；及 冷卻手段，在前述工序（d）中，冷卻前述第一電極和前述第二電極之間。 [發明效果]
依本揭示的一個方面，在藉由對電路構件彼此進行熱壓接來製造電路連接結構體之方法中，能夠減少對向電極之間的連接材料中使用焊料時產生之電極間連接部的破裂。
本說明書中，使用「～」表示之數值範圍表示將記載在「～」前後之數值分別作為最小值及最大值而包括之範圍。又，除了具體明示之情況以外，記載在「～」前後之數值的單位相同。在本說明書中階段性地記載之數值範圍中，某一階段的數值範圍的上限值或下限值可以替換為其他階段的數值範圍的上限值或下限值。又，在本說明書中記載之數值範圍中，該數值範圍的上限值或下限值亦可以替換為實施例中所示之值。
以下，依據情況，一邊參照圖式一邊對本揭示的實施形態進行詳細的說明。然而，本揭示並不限於以下實施形態。
一實施形態的電路連接結構體的製造方法具備：工序（a），在具有第一電極之第一電路構件的形成有第一電極之面上配置具備焊料連接材料及接著劑之電路連接材料；工序（b），將具有第二電極之第二電路構件以第一電極與第二電極相對向之方式配置在第一電路構件上；工序（c），在焊料連接材料介在於第一電極與第二電極之間之狀態下，對第一電路構件和第二電路構件在焊料連接材料的熔點以上的溫度（熱壓接溫度）進行熱壓接；及工序（d），使第一電極與第二電極之間的溫度從焊料連接材料的熔點以上的溫度到成為焊料連接材料的熔點以下的溫度為止，一邊對第一電極與第二電極之間進行加壓一邊進行冷卻。電路連接結構體的製造方法中，在工序（d）之後，亦可以進一步具備對第一電極與第二電極之間不進行加壓而是進行冷卻之工序（e）。
在上述製造方法中，可獲得減少了電極之間的破裂、亦即熔融之焊料連接材料冷卻固化而成之焊料連接部中的破裂之電路連接結構體。其理由推測為如下。
首先，在使用焊料連接材料之以往的方法中，將加熱加壓工具按壓在電路構件上，對電路構件進行加熱之同時進行加壓而熱壓接之後，使加熱加壓工具從電路構件分離，藉此實質上同時結束對電極之間的加壓及加熱。在該方法中，推測為藉由熱壓接熔融之焊料連接材料被冷卻固化之前向電極之間施加之壓力被釋放，因此壓力釋放時對熔融之焊料連接材料施加與對向方向相反方向的應力而產生了破裂。另一方面，依上述製造方法，推測為藉由熱壓接熔融之焊料連接材料冷卻固化之後向電極之間的壓力被釋放，因此減少了上述破裂的產生。
又，依上述製造方法，亦能夠在比較低的溫度下（例如在330℃以下，300℃以下，240℃以下，200℃以下，160℃以下，100℃以下等溫度下）進行焊料連接。因此，例如，亦能夠使用具有300℃以下，280℃以下，220℃以下，180℃以下，140℃以下，80℃以下等低熔點之焊料連接材料。又，依上述製造方法，亦能夠在比較短的時間內（例如在3分鐘以下，1分鐘以下，30秒以下，15秒以下，10秒以下等短時間內）進行焊料連接。亦即，依上述製造方法，能夠以更低能進行電路連接。
作為在上述製造方法中使用之焊料連接材料，能夠廣泛使用作為焊料使用之公知的材料。焊料連接材料可以包含例如選自由錫、錫合金、銦及銦合金組成的組中之至少一種。
作為錫合金，例如，能夠使用In-Sn合金、In-Sn-Ag合金、Sn-Au合金、Sn-Bi合金、Sn-Bi-Ag合金、Sn-Ag-Cu合金、Sn-Cu合金等。作為該等錫合金的具體例，可舉出下述例。 ·In-Sn（In52質量%、Bi48質量% 熔點118℃） ·In-Sn-Ag（In20質量%、Sn77.2質量%、Ag2.8質量% 熔點175℃） ·Sn-Bi（Sn43質量%、Bi57質量% 熔點138℃） ·Sn-Bi-Ag（Sn42質量%、Bi57質量%、Ag1質量% 熔點139℃） ·Sn-Ag-Cu（Sn96.5質量%、Ag3質量%、Cu0.5質量% 熔點217℃） ·Sn-Cu（Sn99.3質量%、Cu0.7質量% 熔點227℃） ·Sn-Au（Sn21.0質量%、Au79.0質量% 熔點278℃）
作為銦合金，例如，能夠使用In-Bi合金、In-Ag合金等。作為該等銦合金的具體例，可舉出下述例。 ·In-Bi（In66.3質量%、Bi33.7質量% 熔點72℃） ·In-Bi（In33.0質量%、Bi67.0質量% 熔點109℃） ·In-Ag（In97.0質量%、Ag3.0質量% 熔點145℃） 另外，包含上述錫之銦合金設為分類為錫合金者。
在高溫高濕試驗時及熱衝擊試驗時獲得更高的可靠性之觀點上，焊料連接材料可以包含選自由In-Bi合金、In-Sn合金、In-Sn-Ag合金、Sn-Au合金、Sn-Bi合金、Sn-Bi-Ag合金、Sn-Ag-Cu合金及Sn-Cu合金組成的組中之至少一種。
上述錫合金或銦合金可以根據焊料連接材料的用途（使用時的溫度）等來進行選擇。例如，若採用In-Sn合金、Sn-Bi合金，則能夠在150℃以下使電極彼此熔接。在採用了Sn-Ag-Cu合金、Sn-Cu合金等熔點高的材料之情況下，在高溫放置後亦能夠維持高的可靠性。
焊料連接材料可以包含選自Ag、Cu、Ni、Bi、Zn、Pd、Pb、Au、P及B中之一種以上。在焊料連接材料包含Ag或Cu時，能夠使焊料連接材料的熔點降低至220℃左右，並且，更加提高與電極的接合強度，因此容易獲得更良好的導通可靠性。
從能夠進行低溫下的安裝之觀點出發，焊料連接材料的熔點例如可以係300℃以下，280℃以下，220℃以下，180℃以下，160℃以下，140℃以下或80℃以下。焊料連接材料的熔點例如為70℃以上。另外，本說明書中，焊料連接材料的熔點係指使用DSC（示差掃描熱量儀）在升溫速度10℃/min下進行了He氣流中的DSC測定時最初產生吸熱峰（第一吸熱峰）之溫度（第一吸熱峰溫度）。
焊料連接材料例如可以係焊料粒子。焊料粒子的平均粒徑例如可以係1～500μm。從容易獲得優異的導電性之觀點出發，焊料粒子的平均粒徑可以係2μm以上，或3μm以上，或4μm以上，或5μm以上。從容易獲得對微小尺寸的電極的更良好的連接可靠性之觀點出發，焊料粒子的平均粒徑可以係400μm以下，或300μm以下，或200μm以下，或100μm以下。從該等觀點出發，焊料粒子的平均粒徑可以係2～400μm、或3～300μm、或4～200μm、或5～100μm。
焊料粒子的平均粒徑能夠使用與尺寸匹配之各種方法來進行測定。例如，能夠利用動態光散射法、雷射繞射法、離心沉降法、電檢測帶法、共振式質量測定法等方法。而且，能夠利用根據藉由光學顯微鏡、電子顯微鏡等獲得之圖像來測定粒子尺寸之方法。作為具體的裝置，可舉出流式粒子圖像分析裝置、微跟蹤、庫爾特計數器等。另外，非圓球形的焊料粒子的粒徑可以係SEM圖像中的外切於焊料粒子之圓的直徑。
接著劑例如係具有絕緣性之熱固化性接著劑。藉由使用絕緣性接著劑，使第一電路構件與第二電路構件相互接著，並且能夠由絕緣性材料密封焊料連接部的周圍。因此，絕緣性接著劑亦能夠稱為密封劑。接著劑例如包含熱固化性成分（例如，熱固化性樹脂與固化劑的組合或者聚合性化合物與熱聚合起始劑的組合等）。聚合性化合物例如可以係自由基聚合性化合物。此時，熱聚合起始劑可以係熱自由基聚合起始劑。自由基聚合性化合物可以係（甲基）丙烯酸系化合物。在此，（甲基）丙烯酸系化合物係指具有1個或2個以上丙烯醯基或甲基丙烯醯基之化合物。作為（甲基）丙烯酸系化合物，例如可舉出胺酯（甲基）丙烯酸酯、異三聚氰酸改質2官能（甲基）丙烯酸酯等。熱自由基聚合起始劑例如可以係過氧化物。作為過氧化物，例如可舉出2,5-二甲基-2,5-雙（2-乙基己醯過氧化）己烷等過氧酯。接著劑可以進一步包含磷酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、苯甲酸、蘋果酸等助熔劑成分。以提高焊料粒子表面和電極表面的活性，並發現焊料粒子界面與電極界面的部分金屬接合、與焊料粒子的密接且寬的接觸界面之效果的提高為目的，接著劑亦可以進一步包含磷酸酯系有機化合物。作為磷酸酯系有機化合物，例如可舉出藉由使無水磷酸與（甲基）丙烯酸2-羥乙酯或其6-己內酯加成聚合物反應而獲得之化合物等。接著劑可以進一步包含二氧化矽填料等無機填充材、聚酯胺酯樹脂等膜形成材等。接著劑的固化開始溫度可以係焊料連接材料的熔點以下的溫度，亦可以係焊料連接材料的熔點以上的溫度。
第一電路構件及第二電路構件可以彼此相同亦可以不同。第一電路構件及第二電路構件可以係形成有電路電極之玻璃基板或塑膠基板（由聚醯亞胺、聚碳酸酯、聚對苯二甲酸乙二酯、環烯烴聚合物等有機物組成的塑膠基板）；印刷配線板；陶瓷配線板；可撓性配線板；驅動用IC等IC晶片等。具體而言，例如，可以係FR-4基板等印刷配線板（PWB），亦可以係可撓性電路基板（FPC）。可撓性電路基板亦可以係用於COF安裝方式之可撓性電路基板（COF用FPC）。第一電路構件與第二電路構件的組合並無特別限定，但例如可以係第一電路構件為印刷配線板（PWB）或可撓性電路基板（FPC），且第二電路構件為可撓性電路基板（FPC）（包含COF用FPC）的組合。
第一電極形成在構成第一電路構件之基板（第一基板）上，第二電極形成在構成第二電路構件之基板（第二基板）上。第一基板及第二基板例如係由半導體、玻璃、陶瓷等無機物、聚醯亞胺、聚碳酸酯等有機物、玻璃/環氧等複合物等形成之基板。具體而言，例如，在第一電路構件為印刷配線板之情況下，第一基板可以係玻璃基板，在第一電路構件為可撓性電路基板之情況下，第一基板可以係聚醯亞胺膜基板。同樣地，在第二電路構件為印刷配線板之情況下，第二基板可以係玻璃基板，在第二電路構件為可撓性電路基板之情況下，第二基板可以係聚醯亞胺膜基板。又，在第一基板的一面（設置有第一電極之面）上及/或第二基板的一面（設置有第二電極之面）上，有時亦根據情況配置絕緣層。
第一電極及第二電極可以係包含金、銀、錫、釕、銠、鈀、鋨、銥、鉑、銅、鋁、鉬、鈦、鎳等金屬、銦錫氧化物（ITO）、銦鋅氧化物（IZO）、銦鎵鋅氧化物（IGZO）等氧化物等之電極。第一電極及第二電極可以係將該等金屬、氧化物等積層2種以上而成之電極。此時，第一電極及第二電極可以係2層構成，亦可以係3層以上的構成。具體而言，例如，第一電極及第二電極中的一者或兩者可以係在銅電路（銅箔電路）上依次積層有Ni（鎳）鍍層及Au（金）鍍層之電極（電路電極），或者在銅電路（銅箔電路）上積層有Au（金）鍍層之電極（電路電極）。又，亦可以係第一電極及第二電極中的一者為在銅電路（銅箔電路）上依次積層有Ni（鎳）鍍層及Au（金）鍍層之電極（電路電極），另一者為在銅電路（銅箔電路）上形成有Sn鍍層之在最表面具有Sn鍍層之電極。該種在最表面具有Sn鍍層之電極可以用作COF用FPC的電極。
上述實施形態的電路連接結構體的製造方法例如能夠使用電路連接裝置來實施，前述電路連接裝置具備：載台，載置第一電路構件或第二電路構件；加壓手段，將第一電路構件及第二電路構件向相對向之方向進行加壓；加熱手段，加熱第一電路構件及第二電路構件中的至少一個；及冷卻手段，在工序（d）中，冷卻第一電極和第二電極之間。加壓手段和加熱手段可以係一體的，例如可以係加熱加壓工具。加熱加壓工具能夠使用以往在電路連接中使用之公知的加熱加壓工具。冷卻手段例如可以係空冷裝置，亦可以係加熱加壓工具本身具有冷卻功能。
以下，以焊料連接材料係焊料粒子的態樣為舉例，一邊參照圖1及圖2，一邊對一實施形態的電路連接結構體的製造方法中的各工序進行更詳細的說明。
（工序（a）） 在工序（a）中，準備具有第一基材11和第一電極12之第一電路構件10、以及具備焊料粒子（焊料連接材料）1及接著劑2之電路連接材料3，在第一電路構件10的形成有第一電極12之面（第一基材11的表面11a）上配置電路連接材料3（參照圖1中的（a）。）。
在工序（a）中，可以將電路連接材料3以包含焊料粒子1和接著劑2之膜的狀態配置在第一電路構件10上，亦可以以包含焊料粒子1和接著劑2之糊劑的狀態配置在第一電路構件10上。在電路連接材料3為包含焊料粒子1及接著劑2之膜（例如，各向異性導電性接著劑膜）之情況下，能夠藉由積層將電路連接材料3配置在第一電路構件10上。又，亦可以在第一電路構件10上配置膜狀的電路連接材料3之後，對電路連接材料3施加壓力而對電路連接材料3和電路構件10進行壓接。此時，亦可以以不進行接著劑2的固化的程度低的溫度對電路連接材料3進行加熱。
電路連接材料3在25℃下可以係糊狀（液狀）亦可以係固體狀。在此，電路連接材料3在25℃下為糊狀係指，用E型黏度計測定之25℃下的電路連接材料3的黏度為400Pa·s以下。在電路連接材料3在25℃下為糊狀之情況下，藉由將電路連接材料3直接塗布在第一電路構件上，能夠在第一電路構件10上配置電路連接材料3。在電路連接材料3在25℃下為固體狀之情況下，除了進行加熱而製成糊狀之後使用以外，還可以使用溶劑製成糊狀之後進行使用。作為能夠使用之溶劑，只要對接著劑中的成分沒有反應性，並且表示充分的溶解性之溶劑，則並無特別限制。
（工序（b）） 在工序（b）中，將第一電路構件10配置在載台51上，將具有第二基材21和第二電極22之第二電路構件20以第一電極12與第二電極22相對向之方式配置在第一電路構件10上（參照圖1中的（b）。）。此時，亦可以將第二電路構件20配置在載台51上，將第一電路構件10以第一電極12與第二電極22相對向之方式配置在第二電路構件20上。
在圖1中的（b）中，電路連接材料3和第二電路構件20相互分離，但亦可以使電路連接材料3與第二電路構件20接觸而獲得積層體。又，圖1中工序（a）之後實施工序（b），但工序（a）和工序（b）的實施順序並無特別限定。
（工序（c）） 在工序（c）中，在焊料粒子1介在於第一電極12與第二電極22之間之狀態下，對第一電路構件10和第二電路構件20在焊料粒子的熔點以上的溫度進行熱壓接（參照圖1中的（b）及（c））。
工序（c）例如包括：對第一電極12與第二電極22之間加熱到焊料粒子的熔點以上；及對第一電極12與第二電極22之間向它們的對向方向進行加壓。以焊料粒子的熔點以上的溫度並且以被加壓之狀態保持第一電極12與第二電極22之間，藉此第一電路構件10和第二電路構件20被熱壓接，從而獲得壓接體30。
上述加熱及加壓可以藉由對第一電路構件10及第二電路構件20中的一者或兩者進行加熱及加壓來進行。例如，如圖1中的（c）所示，可以將加熱加壓工具52按壓在第二電路構件20上，藉由將第二電路構件20向第一電路構件10側（向用圖1（c）中的箭頭表示之方向）按壓來進行加熱和加壓，亦可以將加熱加壓工具52按壓在第一電路構件10上，藉由將第一電路構件10向第二電路構件20側按壓來進行加熱和加壓。
加熱及加壓的時點並無特別限定，可以同時開始進行加熱和加壓，亦可以開始加熱之前開始進行加壓，亦可以開始加熱之後開始進行加壓。在工序（c）中，亦可以在獲得上述積層體之前開始進行加熱。例如，可以在工序（a）之後，開始加熱配置在載台上之電路構件之後實施工序（b）。
熱壓接時的溫度（熱壓接溫度）係焊料連接材料的熔點以上的溫度，亦可以係接著劑的固化開始溫度以上的溫度。熱壓接溫度可以根據焊料連接材料的熔點來進行設定。例如，在焊料連接材料的熔點為300℃以下，280℃以下，240℃以下，200℃以下，160℃以下或80℃以下之情況下，熱壓接溫度能夠分別設為330℃以下，300℃以下，280℃以下，240℃以下，200℃以下，或100℃以下。熱壓接溫度的下限值例如可以係比焊料連接材料的熔點高10℃以上的溫度。熱壓接溫度例如可以係80～330℃，亦可以係100～270℃或140～230℃或140～200℃。在此，熱壓接溫度係進行了規定秒數的熱壓接時的第一電極12與第二電極22之間的到達溫度，且係藉由實施例中記載之方法來確認之值。
熱壓接時的加壓力可以係0.01～100MPa，亦可以係0.1～20MPa或0.5～10MPa。在此，熱壓接時的加壓力係進行了規定秒數的熱壓接時的每單位面積的加壓力，且係藉由壓接裝置的設定值確認之值。另外，熱壓接時的加壓力未必一定係恆定的，亦可以在上述範圍內發生變動。
熱壓接時間可以係1～1800秒鐘，亦可以係2～60秒鐘或3～30秒鐘。在此，熱壓接時間係從加熱及加壓這兩者開始之後到開始工序（d）的冷卻之前的時間。另外，所謂工序（d）的冷卻開始時，係指工序（d）中使用冷卻手段開始進行冷卻的時候，在工序（d）的冷卻為自然冷卻之情況下，係指停止加熱的時候。又，在藉由以冷卻結束時焊料連接材料的溫度成為焊料連接材料的熔點以下的溫度之方式變更熱壓接工具的設定溫度來進行工序（d）的冷卻之情況下，將變更了熱壓接工具的設定溫度時設為工序（d）的冷卻開始時。在併用熱壓接工具的設定溫度的變更和使用了冷卻手段之冷卻之情況下，將任一者的冷卻開始之時點設為冷卻開始時。
在工序（c）中獲得之壓接體30在第一電極12與第二電極22之間包含焊料粒子的熔融物4。又，壓接體30在第一電路構件10與第二電路構件20之間包含由接著劑2的固化物構成之區域（固化物區域）5。雖然未圖示，但在固化物區域5中可以包含未固化的接著劑2。接著劑可以在工序（c）中沒有完全固化。例如，可以在後述的工序（d）或工序（e）中完成接著劑的固化。
（工序（d）） 在工序（d）中，使第一電極12與第二電極22之間的溫度從焊料粒子1的熔點以上的溫度到成為焊料粒子1的熔點以下的溫度為止，一邊對第一電極12與第二電極22之間進行加壓一邊進行冷卻（參照圖2中的（a）。）。
冷卻可以藉由停止第一電極12與第二電極22之間的加熱（對壓接體30的加熱），並對第一電極12與第二電極22之間進行自然冷卻來進行，但在生產效率的觀點上，可以使用冷卻手段。具體而言，例如，如圖2中的（a）所示，可以使用冷卻裝置（例如空冷裝置）53冷卻第一電極12和第二電極22之間（例如空冷）。
冷卻時間取決於冷卻方法，但例如可以係0.5～1800秒鐘，亦可以係1.0～600秒鐘或2.0～150秒鐘。
工序（d）可以從工序（c）開始連續實施。亦即，在工序（c）中在第一電極12與第二電極22之間施加壓力之後，可以在不釋放該壓力而是保持該壓力之狀態下，實施工序（d）中的冷卻。例如，在使用加熱加壓工具52進行工序（c）中的加壓之情況下，可以將加熱加壓工具52按壓在電路構件（第一電路構件10或第二電路構件20）上之後，藉由加熱加壓工具52繼續按壓電路構件直到第一電極12與第二電極22之間的溫度成為焊料粒子1的熔點以下的溫度，藉此將第一電極12與第二電極22之間保持為加壓狀態。
工序（d）中的加壓力可以與作為工序（c）中的熱壓接時的加壓力而例示之範圍相同。工序（d）中的加壓可以以比工序（c）中的熱壓接時的加壓力低的加壓力進行實施。工序（d）中的加壓力例如可以係0.01～100MPa。
工序（d）中的加壓可以在第一電極12與第二電極22之間的溫度成為焊料連接材料的熔點以下的溫度之後立即結束，亦可以持續到第一電極12與第二電極22之間的溫度成為接近常溫的溫度（例如50℃以下）為止。在比常溫充分高的溫度（例如100～270℃）下結束加壓之情況下，可以實施對第一電極12與第二電極22之間不進行加壓而是進行冷卻之工序（e）。
工序（e）中的冷卻可以與工序（d）中的冷卻相同地進行實施。
依以上方法，獲得圖2中的（b）所示之電路連接結構體40。電路連接結構體40具備：第一電路構件10；第二電路構件20；及電路連接部7，配置在第一電路構件10及第二電路構件20之間，將第一電路構件10及第二電路構件20彼此接著，並且將第一電極12及第二電極22彼此電連接。電路連接結構體40例如可以係顯示器輸入用電路用、半導體封裝或半導體感測器用電路連接結構體，亦可以係作為連接器代替電路的電路連接結構體。
電路連接部7具有：區域（固化物區域）5，由接著劑2的固化物構成；及作為對向電極之間的電極連接部的焊料連接部6。焊料連接部6藉由焊料粒子1熔融固化而形成，與第一電極12及第二電極22的表面密接且在寬範圍內物理接觸而形成部分金屬接合。在電路連接部7中，在焊料連接部6的周圍形成有固化物區域5，由接著劑2的固化物密封焊料連接部6。如圖2中的（b）所示，在固化物區域5中，可以包含未用於連接之焊料粒子1（或其熔融固化物）。
以上，以作為焊料連接材料使用了焊料粒子之電路連接結構體的製造方法為舉例，對一實施形態的電路連接結構體的製造方法進行了說明，但本揭示的電路連接結構體的製造方法並不限定於上述。
例如，焊料連接材料可以係焊料凸塊。圖3係示意地表示作為焊料連接材料使用了焊料凸塊之電路連接結構體的製造方法之剖面圖。在作為焊料連接材料使用焊料凸塊之方法中，首先，準備在第一電路構件110的第一電極112上形成焊料凸塊101而成之帶焊料凸塊之電路構件115（參照圖3中的（a）。）。接著，在帶焊料凸塊之電路構件115的形成有焊料凸塊101之面上配置接著劑102及第二電路構件120（參照圖3中的（b）。）。此時，以第一電極112與第二電極122經由接著劑102相對向之方式配置第二電路構件120。藉此，完成在第一電路構件110的形成有第一電極112之面（第一基材111的表面111a）上配置具備作為焊料連接材料的焊料凸塊101及接著劑102之電路連接材料103之工序（a）、將第二電路構件120以第一電極112與第二電極122相對向之方式配置在第一電路構件110上之工序（b）。接著，與使用焊料粒子之情況相同地，實施工序（c）、工序（d）及根據情況實施工序（e），從而獲得圖3中的（c）所示之電路連接結構體140。
焊料凸塊101例如能夠藉由在第一電極112上對焊料粒子進行加熱（根據情況加熱及加壓）而使其熔融之後使其冷卻固化來形成。
接著劑102可以以膜狀使用，亦可以以糊狀使用。將接著劑102配置在第一電路構件110上之方法並無特別限定。例如，在接著劑102為膜狀之情況下，可以藉由積層在帶焊料凸塊之電路構件115上配置接著劑102。又，在接著劑102在25℃下為糊狀之情況下，可以藉由將接著劑102直接塗布在帶焊料凸塊之電路構件115上，從而在第一電路構件10上配置接著劑102。在接著劑102在25℃下為固體狀之情況下，除了進行加熱而製成糊狀之後使用以外，還可以使用溶劑製成糊狀之後進行使用。作為能夠使用之溶劑，只要對接著劑中的成分沒有反應性，並且表示充分的溶解性之溶劑，則並無特別限制。
接著劑102可以預先配置在第二電路構件120的形成有第二電極122之面（第二基材121的表面121a）上。此時，藉由實施工序（b）來完成工序（a）。
在圖3所示之方法中，在帶焊料凸塊之電路構件115上配置接著劑102，但亦可以在第一電路構件110上配置接著劑102之後形成焊料凸塊101。 [實施例]
以下，依據實施例對本揭示進行具體說明，但本揭示並不限於此。
＜實施例1＞ （準備工序） [焊料粒子的準備] 對MITSUI MINING & SMELTING CO.,LTD.製的焊料粒子（商品名：Sn72Bi28 Type（類型）5）進行分級操作，去除粒徑為15μm以下的焊料粒子及粒徑為25μm以上的焊料粒子，藉此獲得了焊料粒子A（Bi含量：28質量%、Sn含量：72質量%、平均粒徑：20μm、熔點：139℃）。焊料粒子A的平均粒徑係利用微跟蹤測定裝置來測定焊料粒子A的D50值而確認的。焊料粒子的熔點係根據DSC中的第一吸熱峰的值來算出的。關於焊料粒子的DSC測定，使用TA Instruments公司製的示差掃描熱量儀（商品名：Q-1000），以升溫速度10℃/min在He氣流中在30～200℃的範圍內進行。
[塗布液的製備] 將作為自由基聚合性化合物的丙烯酸胺酯（產品名：UN-952、Negami Chemical Industrial Co.,Ltd製）5質量份及異三聚氰酸EO改質二丙烯酸酯（產品名：M-215、TOAGOSEI CO., LTD.製）10質量份、作為磷酸酯系有機化合物的甲基丙烯酸2-羥乙酯的6-己內酯加成聚合物與無水磷酸的反應生成物（產品名：PM-21、Nippon Kayaku Co.,Ltd.製）2質量份、作為熱自由基產生劑的過氧酯（產品名：PERHEXA25O、NOF CORPORATION.製）3質量份、作為無機填充材的二氧化矽填料（產品名：AEROSIL R202、NIPPON AEROSIL CO., LTD.）15質量份、以及作為膜形成材的聚酯胺酯樹脂（產品名：UR8240、TOYOBO CO., LTD.製）35質量份在甲基乙基酮中進行混合並攪拌，從而獲得了溶液A。
使上述中所獲得之焊料粒子A分散在溶液A中。此時，焊料粒子A的添加量相對於溶液A中的不揮發成分（甲基乙基酮以外的成分）100質量份，設為30質量份。藉此，獲得了膜狀電路連接材料形成用塗布液。
[膜狀電路連接材料的形成] 使用塗布裝置將上述中所獲得之塗布液塗布到對單面進行了脫模處理之聚對苯二甲酸乙二酯（PET）膜（厚度：50μm）上。藉由70℃的熱風乾燥對塗膜進行乾燥，在PET膜上形成各向異性導電性的膜狀電路連接材料（厚度：25μm），從而獲得了帶剝離性基材之膜狀電路連接材料。另外，膜狀電路連接材料的厚度使用雷射顯微鏡來進行了測定。具體而言，去除PET膜上的膜狀接著劑的一部分，測量從PET膜的表面的露出部分到膜狀接著劑的表面為止的高度，藉此求出膜狀電路連接材料的厚度。
（工序（a）） 作為模仿電路構件之被黏附體，準備了在陶瓷基板的表面設置有金電極（10mm×5mm、單一電極）之第一電路構件。接著，將在上述中所獲得之帶剝離性基材之膜狀電路連接材料切成1.5mm寬度，並從膜狀電路連接材料側貼附到第一電路構件的金電極上。接著，使用熱壓接裝置（加熱方式：恆熱型、Nikka Equipment Engineering Co., Ltd.製），對膜狀電路連接材料和第一電路構件進行熱壓接，獲得了在第一電路構件上設置膜狀電路連接材料而成之積層體。具體而言，將貼附有帶剝離性基材之膜狀電路連接材料之第一電路構件以PET膜側朝上的方式配置在載台上，藉由將加熱加壓工具按壓在PET膜上，從而一邊對膜狀電路連接材料進行加熱一邊進行了加壓。熱壓接時間（加壓時間）設為1秒鐘，加壓力相對於膜狀電路連接材料的總面積（接著部分的面積）設為1MPa。加熱加壓工具的溫度以膜狀電路連接材料的到達溫度成為70℃之方式進行了調整。關於膜狀電路連接材料的到達溫度，在膜狀電路連接材料中***熱電偶而進行了測定。關於PET膜，在積層體恢復到常溫（25℃）之後進行了剝離。
（工序（b）） 作為第二電路構件，準備了具有對線寬100μm、間距200μm、厚度35μm的銅電路實施了Ni/Au電鍍處理之電路電極之可撓性電路基板（FPC）。接著，以在上述中所獲得之積層體中的第一電路構件的金電極與第二電路構件的電路電極相對向之方式，將第二電路構件載置在積層體上，獲得了在第一電路構件上設置膜狀電路連接材料及第二電路構件而成之積層體。
（工序（c）） 接著，使用熱壓接裝置（加熱方式：脈衝加熱型、OHASHI ENGINEERING Co.,Ltd.製），對第一電路構件和第二電路構件進行了熱壓接。具體而言，將工序（b）中所獲得之積層體以第二電路構件側朝上的方式載置在載台上，藉由將加熱加壓工具按壓在第二電路構件上，從而一邊對第二電路構件進行加熱一邊進行了加壓。熱壓接時間（從加熱加壓工具與第二電路構件接觸之後到開始工序（d）的冷卻為止的時間）設為8秒鐘，加壓力相對於膜狀電路連接材料的總面積（接著部分的面積）設為1MPa。加熱加壓工具的溫度以對向電極之間的到達溫度成為155℃之方式進行了調整。關於對向電極之間的到達溫度，在膜狀電路連接材料中***熱電偶而進行了測定。
（工序（d）） 接著，在第二電路構件上按壓加熱加壓工具之狀態下，停止基於加熱加壓工具的加熱並對壓接體進行了冷卻（例如空冷）。冷卻時的加壓力相對於膜狀電路連接材料的總面積（接著部分的面積）設為1MPa。在對向電極之間的溫度冷卻至120℃之時點，從第二電路構件分離了加熱加壓工具。從開始冷卻之後到對向電極之間的溫度成為120℃為止所需的時間為50秒。
（工序（e）） 繼續工序（d）中的冷卻，直到對向電極之間的溫度成為接近常溫的溫度（50℃以下），從而獲得了實施例1的電路連接結構體。在圖4中示出表示從工序（c）中的加熱加壓的開始到獲得電路連接結構體為止的時間、電極間溫度及加壓力的關係之圖形（溫度-壓力分布）。另外，圖4中的溫度分布表示實測值，壓力分布表示裝置設定值。
＜比較例1＞ 與實施例1相同地從準備工序實施到工序（c）之後，不實施工序（d）及工序（e），加熱加壓工具與第二電路構件接觸之後經過8秒之後從第二電路構件分離加熱加壓工具而結束熱壓接，藉由在常溫（25℃）下放置壓接體來進行冷卻，從而獲得了比較例1的電路連接結構體。在圖5中示出表示從工序（c）中的加熱加壓的開始到獲得電路連接結構體為止的時間、電極間溫度及加壓力的關係之圖形（溫度-壓力分布）。
＜比較例2＞ 除了將工序（c）中的熱壓接時間（使加熱加壓工具與第二電路構件接觸之時間）變更為60秒鐘以外，與比較例1相同地，獲得了比較例2的電路連接結構體。在圖6中示出表示從工序（c）中的加熱加壓的開始到獲得電路連接結構體為止的時間、電極間溫度及加壓力的關係之圖形（溫度-壓力分布）。
＜評價＞ 確認在實施例1及比較例1～2中製作之電路連接結構體中的電極間連接部（焊料連接部）的破裂的有無。具體而言，首先，用2片玻璃（厚度：1mm左右）夾持電路連接結構體，並用由雙酚A型環氧樹脂（商品名：JER811、Mitsubishi Chemical Corporation製）100g及固化劑（商品名：Epomount固化劑、Refine Tec Ltd.製）10g組成之樹脂組成物進行了注型。接著，使用研磨機對注型物進行研磨，藉此使包含與電路連接結構體的連接方向平行的電極間連接部之剖面露出。接著，使用掃描型電子顯微鏡（SEM、商品名：SE-8020、Hitachi High-Tech Corporation.製）來觀察露出之剖面，並觀察了電極間連接部中的破裂的有無。在相對於剖面觀察中觀察到之焊料粒子的粒徑存在30%以上的長度的龜裂之情況下，判定為有破裂。其結果，在比較例1～2中觀察到破裂，但在實施例1中未觀察到破裂。
1:焊料粒子（焊料連接材料） 2,102:接著劑 3,103:電路連接材料 5:固化物區域 6:焊料連接部 10,110:第一電路構件 11,111:第一基材 11a,111a:第一基材的表面（第一電路構件的形成有第一電極之面） 12,112:第一電極 20,120:第二電路構件 21,121:第二基材 22,122:第二電極 30:壓接體 40,140:電路連接結構體 51:載台 52:加熱加壓工具 53:冷卻裝置 101:焊料凸塊（焊料連接材料） 115:帶焊料凸塊之電路構件
圖1係示意地表示一實施形態之電路連接結構體的製造方法的工序（a）～工序（c）之剖面圖。 圖2係示意地表示一實施形態之電路連接結構體的製造方法的工序（d）之剖面圖。 圖3係示意地表示另一實施形態之電路連接結構體的製造方法之剖面圖。 圖4係表示實施例1的溫度-壓力分布之圖。 圖5係表示比較例1的溫度-壓力分布之圖。 圖6係表示比較例2的溫度-壓力分布之圖。
1:焊料粒子
4:焊料粒子的熔融物
5:固化物區域
6:焊料連接部
7:電路連接部
10:第一電路構件
11:第一基材
12:第一電極
20:第二電路構件
21:第二基材
22:第二電極
40:電路連接結構體
51:載台
52:加熱加壓工具
53:冷卻裝置

Claims (6)

  1. 一種電路連接結構體的製造方法，其具備： 工序（a），在具有第一電極之第一電路構件的形成有前述第一電極之面上配置具備焊料連接材料及接著劑之電路連接材料； 工序（b），將具有第二電極之第二電路構件以前述第一電極與前述第二電極相對向之方式配置在前述第一電路構件上； 工序（c），在焊料連接材料介在於前述第一電極與前述第二電極之間之狀態下，對前述第一電路構件和前述第二電路構件在前述焊料連接材料的熔點以上的溫度進行熱壓接；及 工序（d），使前述第一電極與前述第二電極之間的溫度從前述焊料連接材料的熔點以上的溫度到成為前述焊料連接材料的熔點以下的溫度為止，一邊對前述第一電極與前述第二電極之間進行加壓一邊進行冷卻。
  2. 如請求項1所述之製造方法，其中 前述焊料連接材料為焊料粒子。
  3. 如請求項2所述之製造方法，其中 在前述工序（a）中，將前述電路連接材料以包含前述焊料粒子和前述接著劑之膜的狀態配置在前述第一電路構件上。
  4. 如請求項2所述之製造方法，其中 在前述工序（a）中，將前述電路連接材料以包含前述焊料粒子和前述接著劑之糊劑的狀態配置在前述第一電路構件上。
  5. 如請求項1至請求項4之任一項所述之製造方法，其中 前述焊料連接材料的熔點為300℃以下， 前述工序（c）中的熱壓接溫度為330℃以下。
  6. 一種電路連接裝置，其用於請求項1至請求項5之任一項所述之製造方法，前述電路連接裝置具備： 載台，載置前述第一電路構件或前述第二電路構件； 加壓手段，將前述第一電路構件及前述第二電路構件向相對向之方向進行加壓； 加熱手段，加熱前述第一電路構件及前述第二電路構件中的至少一個；及 冷卻手段，在前述工序（d）中，冷卻前述第一電極和前述第二電極之間。
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