DE60119270T2

DE60119270T2 - Leitfähiger klebstoff, apparat zum fertigen einer elektronischen komponente und verfahren zu deren fertigung

Info

Publication number: DE60119270T2
Application number: DE60119270T
Authority: DE
Inventors: Tsutomu Akashi-shi Mitani; Hiroaki Nara-shi Takezawa; Yukihiro Hirakata-shi Ishimaru; Takashi Higashiosaka-shi Kitae; Yasuhiro Atami-shi SUZUKI
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2000-02-29
Filing date: 2001-02-27
Publication date: 2007-04-19
Anticipated expiration: 2021-02-28
Also published as: KR100446942B1; WO2001064807A1; KR20020034075A; EP1219693A4; DE60119270D1; US20020158232A1; CN1362983A; EP1219693B1; EP1219693A1; US6916433B2

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein leitendes Klebemittel, das für ein thermisches leitendes Medium oder elektrische Kontakte von elektronischen Elementen verwendet wird, ein Paket eines elektronischen Elements, das das leitende Klebemittel verwendet, und ein Packverfahren. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein leitendes Klebemittel, das eine exzellente Klebefestigkeit und Spannungsrelaxationseigenschaft hat und das bei niedrigen Kosten produziert werden kann, ein Paket eines elektronischen Elements, das dasselbige verwendet und ein Packverfahren.
Stand der Technik
Aufgrund eines jüngsten Trends von Umweltbewusstsein werden Kontrollen von Blei, die in Lötlegierungen enthalten sind, in dem Gebiet des Elektronikpackens auferlegt und deshalb ist das Etablieren eines bleifreien Packens eine Technik, d. h. eine Technik, elektronische Elemente mit einem bleifreien Material zu verbinden, eine dringende Notwendigkeit. Die bleifreie Packungstechnik weist ein Packen auf, wobei hauptsächlich ein bleifreies Lötmittel oder ein bleifreies Klebemittel verwendet wird. Von leitenden Klebemitteln wurde insbesondere in dieser Technik Notiz genommen, da erwartet wurde, dass sie einen Vorteil bieten, wie beispielsweise Verbindungsflexibilität, niedrigere Packtemperaturen, keine Notwendigkeit von organischen Lösungsmitteln und keine Notwendigkeit von Unterlegscheiben.
Herkömmliches leitendes Klebemittel ist basiert auf beispielsweise ein Epoxidharz-basiertes Bindemittel, in dem ein leitender Füllstoff des Metallpulvers, wie beispielsweise Silber, dispergiert ist. Wenn ein elektronisches Element und eine Substratelektrode durch das leitende Klebemittel verbunden sind, kontaktiert das Bindemittelharz den leitenden Füllstoff mit anderen leitenden Füllstoffen, der Elementelektrode und mit der Substratelektrode, um eine elektrische Verbindung bereitzustellen, während das elektronische Element und die Substratelektrode zur mechanischen Verbindung anhaften. Da das elektronische Element und das Schaltkreissubstrat an den Verbindungsstellen mit einer Harzkomponente verbunden sind, deformiert es sich flexibel entsprechend zu der Deformation, die durch Hitze und einer externen Kraft verursacht wird. Deshalb hat es wenige Risse verglichen mit der Lötmittelverbindung mit einer Legierung. Außerdem hat ein typisches herkömmliches Klebemittel eine Verbindungstemperatur so niedrig wie 150°C, während die Verbindungstemperatur einer Legierung bei etwa 240°C liegt, elektronische Elemente mit reduziertem Wärmewiderstand können verwendet werden. Ferner kann das Energieerfordernis für die Produktion reduziert werden.
Deshalb wird ein leitendes Klebemittel als eine Alternative zu dem Lötmittel gesehen, da es eine exzellente Leistungsfähigkeit gegenüber einer Lötmittelverbindung hat.
Jedoch kann ein herkömmliches leitendes Klebemittel als Ersatz für ein Lötmittel eine Verbindungsfestigkeit nicht herstellen, die mit der des Lötmittels korrespondiert. Ein anderes Problem ist, dass ein Klebemittel kostenintensiver ist verglichen mit einem Lötmittel wie Packmaterialien von elektronischen Elementen.
Die folgende Beschreibung betrifft die Verbindungsfestigkeit. Ein leitendes Klebemittel haftet an einem elektronischen Element und an einer Substratelektrode, da beispielsweise ein Epoxid-basiertes Bindemittelharz an dem Element und der Substratelektrode anhaftet. Unter Harzmaterialien hat das Epoxid-basierte Bindemittelharz mit Metallen eine besonders starke Anhaftung und das Harz hat eine exzellente mechanische Festigkeit nach dem Härten. Deshalb wurde es verwendet für Klebemittel für viele Elemente. Jedoch, ungleiche Lötmittel, da die Verbindung nicht von einer Legierung bereitgestellt wird, können die Klebemittel die Verbindungsstärke des Lötmittels gegen externe Kräfte nicht bereitstellen, die auf den verbundenen Teil aufgebracht werden aufgrund von Verbiegen des Substrats und Schlägen. Die Hauptfaktoren sind wie folgt.
Das Epoxidharz als eine Bindemittelkomponente für ein herkömmliches leitendes Klebemittel hat eine starke Anhaftung zu dem Metall einer Substratelektrode. Jedoch hat es einen hohen Elastizitätsmodul und eine geringe Flexibilität. Wenn ein Substrat, das ein derartiges Harz aufweist, Verbiegungsdeformation ausgesetzt ist, wird Spannung an der Verbindungsschnittstelle zwischen dem elektronischen Element und dem leitenden Harz konzentriert. Wenn die Spannung die Stärke der Verbindung zwischen dem elektronischen Element und dem leitenden Harz überschreitet, kann Abblättern an den Schnittstellen auftreten. Ein derartiges Klebemittelharz kann nicht einer Deformation entsprechen, die durch Verbiegen, Vibration und Stoß verursacht wird, die in dem Substrat an dem Verbindungsteil des elektronischen Elements und des Schaltkreissubstrats erzeugt werden.
Betreffend der Flexibilität des leitenden Harzes schlägt JP-A-3-21868 als Gebrauchsmuster ein elastisches leitendes Klebemittel vor, das ein elastisches Klebemittel als eine Bindemittelharzkomponente enthält.
Dieses leitende Harz, das in JP-A-3-21868 beschrieben ist, hat eine verbesserte Flexibilität verglichen mit den anderen Beispielen von Epoxidharzen. Jedoch stellt es eine geringere Leitfähigkeit zur Verfügung verglichen mit einem Epoxidharz, das eine Leitfähigkeit hat, die von Kontraktion des ausgehärteten Harzes bereitgestellt ist. Und der leitende Füllstoff ist von sphärischer Form, Schuppenform oder einer Mischung davon. Deshalb ist es schwierig den Widerstand des leitenden Harzes auf das Niveau des Widerstandes eines Epoxid-basierten Harzes zu senken.
In einer herkömmlichen Technik beinhaltet ein typisches leitendes Klebemittel einen leitenden Füllstoff von ungefähr 85 Vol.-%. Ein leitender Füllstoff, wie beispielsweise Silber, hat ein spezifisches Gewicht von ungefähr 10, während das Bindemittelharz ein spezifisches Gewicht von ungefähr 1,1 hat. Das vermindert im wesentlichen die mechanische Verbindung oder die Verbindungsfestigkeit an dem Verbindungsteil um die Hälfte, d. h. die Fläche, die das Bindemittelharz in der Elementelektrode und der Substratelektrode in Kontakt steht, ist halbiert. Als eine Folge wird die Verbindungsfestigkeit des den Füllstoff enthaltenden Klebemittels erniedrigt verglichen mit einem Fall, bei dem ein Bindemittelharz alleine verwendet wird.
Wie vorhergehend erwähnt hat ein herkömmliches leitendes Klebemittel einen hohen Elastizitätsmodul und das führt zu den Problemen in der Anhaftungsfestigkeit mit entweder einem elektronischen Element oder mit einem Schaltkreissubstrat, und auch bei der Verbindungszuverlässigkeit. Das leitende Klebemittel hat auch Probleme betreffend die Verbindungsschnittstelle mit dem elektronischen Element und mit dem Schaltkreissubstrat.
Das Dokument JP-A 3-176,906 offenbart das Mischen von sphärischem Kupferpulver und dendritischem Kupferpulver für den Zweck des Verbesserns der Druckeigenschaften in einer Kupferpaste.
Das Dokument JP-A 5-151,821 offenbart eine härtbare leitende Komposition, wobei die gesamte Menge an Kupferkomponenten von 220 bis 2.595 Volumenanteilen ist, verglichen mit 100 Volumenanteilen aus härtbaren polymerischen Klebers.
Das Dokument JP-A 11-152,458 betrifft ein Verfahren zum Produzieren von leitenden Pasten durch Addieren von dendritischem Silberpulver zu einem Epoxidharz, Mischen und Kneten der Mischung mit einer Walzenmühle und darauffolgend Mischen des erhaltenen Zwischenmaterials mit einem Epoxidharz, einem Härteagens und einem Härtebeschleuniger, flockigem Silberpulver und andere Additive.
Das Dokument SU-A 1 098 441 offenbart eine Epoxidharzkomposition mit erhöhter Haltbarkeit und hoher Elektrokonduktivität und aufweisend 2,7 bis 15 Gew.-% eines Epoxidharzes, 3 bis 15 Gew.-% eines Phenolformaldehydharzes als den Härter, 0,4 bis 59,5 Gew.-% eines dendritischen hoch dispergiertem Eisen, 0,3 bis 75 Gew.-% von sphärischem hoch dispergiertem Nickel, 0,008 bis 0,242 Gew.-% Ölsäure und ein Lösungsmittel bis 100 Gew.-%.
Das Dokument JP-A 1-165,654 offenbart eine Epoxidharzpaste mit hoher Leitfähigkeit und hoher Anhaftbarkeit, wobei die Epoxidharzpaste 70 bis 85 Gew.-% einer Silverpulvermischung enthält aufweisend 100 Gewichtsanteile von flockigem Silberpulver, 5 bis 70 Gewichtsanteile von sphärischem Silberpulver mit einer mittleren Partikelgröße von 0,1 bis 2 μm und 5 bis 70 Gewichtsanteile von dem dendritischen Silberpulver in Beimischung mit 100 Gewichtsanteilen von normal flüssigem Epoxidharz enthaltend wenigstens 2,5 Epoxidgruppen im Durchschnitt pro Molekül, einen Härteagens, einen Härtbeschleuniger und ein Lösungsmittel mit einem Siedepunkt von ≥ 170°C, wie beispielsweise Cellosolve.
Das Dokument JP-A 9-245,522 offenbart eine leitende Paste, die durch Dispergieren von Cu-Pulver in einem organischen Vehikel geformt wird. Das Cu-Pulver ist zusammengesetzt aus einem sphärischen ersten Cu-Pulver und einem flachen zweiten Cu-Pulver.
Das Dokument US-A 5,405,707 offenbart eine Kupferpaste für einen internen Leiter für eine Multischichtkeramikelektronikkomponente, wobei die Kupferpaste eine Mischung aus Kupferpulver und Keramikpulver enthält.
Ein herkömmliches leitendes Harz enthält einen leitenden Füllstoff wie beispielsweise Silberpulver in einer Menge von ungefähr 85 Vol.-%. Da das leitende Füllmaterial ungefähr 70 bis 80% der Kosten für das leitende Klebemittel ausmacht, ist es im wesentlichen unmöglich die Kosten zu reduzieren.
Herkömmlich leitende Klebemittel haben einen Vorzug von dem Aspekt der Flexibilität gegenüber einem Lötmittel, jedoch ist die Verbindungsfestigkeit bezüglich von dynamischen Deformationen, wie beispielsweise das Verbiegen von Substrat, Vibration und Stöße, nicht ausreichend. Außerdem erhöhen leitende Klebemittel die Herstellungskosten. Diese Nachteile hemmen, dass die leitende Klebemittel von dem herkömmlich verwendeten Klebemittel zum Verbinden ersetzt werden.
Offenbarung der Erfindung
Zum Lösen der vorher genannten Probleme von herkömmlichen Techniken schafft die vorliegende Erfindung ein kostengünstiges leitendes Klebemittel, das verbessert ist, Risse zu vermindern, ein Paket eines elektronischen Elements unter Verwenden desselben und ein Verfahren zum Packen.
Ein leitendes Klebemittel der vorliegenden Erfindung weist einen leitenden Füllstoff und ein Bindemittelharz als Hauptkomponenten auf, in denen der Gehalt des leitenden Füllstoffs von 30 Gew.-% bis 50 Gew.-% ist. Hier bezeichnet eine „Hauptkomponente" eine Komponente, die enthalten ist in einem Bereich von 80 Gew.-% bis 100 Gew.-% des Materials.
Ein Paket eines elektronischen Elements gemäß der vorliegenden Erfindung weist eine Schaltkreissubstratelektrode und eine Elektrode eines elektronischen Elements auf, die elektrisch miteinander durch ein leitendes Klebemittel verbunden sind, das einen leitenden Füllstoff und ein Bindemittelharz enthält, wobei der mittlere Gehalt des leitenden Füllstoffs in einen Bereich von 30 Gew.-% bis 50 Gew.-% ist. An einem Abschnitt, wo das Klebemittel in einem Spalt zwischen den Elektroden ist, ist der Gehalt des leitenden Füllstoffs höher als der mittlere Gehalt, während das Klebemittel, das nach außerhalb des Spalts gequetscht ist, weniger leitenden Füllstoff als der mittlere Gehalt enthält. Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zum elektrischen Verbinden einer Schaltkreissubstratelektrode und einer Elektrode eines elektronischen Elements durch ein leitendes Klebemittel, das einen leitenden Füllstoff und ein Bindemittelharz enthält, wobei der mittlere Gehalt des leitenden Füllstoffs in einem Bereich von 30 Gew.-% bis 50 Gew.-% ist. Das Verfahren weist die Schritte auf: Anbringen des Klebemittels an einem Spalt zwischen einer Schaltkreissubstratelektrode und einer Elektrode eines elektronischen Elements, Aufbringen von Druck, der in dem Bereich von 0,01 MPa bis 50 MPa liegt, auf die Elektrode des Schaltkreissubstrats und die Elektrode des elektronischen Elements, Quetschen des Klebemittels, um den Gehalt des leitenden Füllstoffs in dem Klebemittel in dem Spalt zwischen den Elektroden höher präsent zu machen als der mittlere Gehalt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Ansicht eines leitenden Dendrit-Füllstoffs der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine Photographie eines leitenden Dendrit-Füllstoffs der vorliegenden Erfindung, die mit einem Elektronenmikroskop gemacht wurde (×3.000).
3A bis 3D sind Querschnittsdarstellungen, um ein Verfahren des Packens eines elektronischen Elements in einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu zeigen.
4A bis 4D sind Querschnittsdarstellungen, um ein Verfahren des Packens eines elektronischen Elements in einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu zeigen.
5 ist ein Graph, um eine Beziehung zwischen einer Kompressionskraft und einer Verbindbarkeit in der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu zeigen.
6A bis 6D sind Querschnittsdarstellungen, um ein Verfahren des Packens eines elektronischen Elements in einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu zeigen.
7A bis 7D sind Querschnittsdarstellungen, um ein Verfahren des Packens eines elektronischen Elements in einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu zeigen.
8A bis 8D sind Querschnittsdarstellungen, um ein Verfahren des Packens eines elektronischen Elements in einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu zeigen.
9A bis 9D sind Querschnittsdarstellungen, um ein Verfahren des Packens eines elektronischen Elements in einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu zeigen.
10A und 10B sind Querschnittsdarstellungen, um ein Verfahren des Packens eines elektronischen Elements in einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu zeigen.
11A und 11B sind Querschnittsdarstellungen, um ein Verfahren des Packens eines elektronischen Elements in einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu zeigen.
12A und 12B sind Querschnittsdarstellungen, um ein Verfahren des Packens eines elektronischen Elements in einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu zeigen.
13A und 13B sind Querschnittsdarstellungen, um ein Verfahren des Packens eines elektronischen Elements in einer zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu zeigen.
15 ist ein Graph, um den Gehalt des leitenden Füllstoffs und Charakteristiken des leitenden Klebemittels gemäß Beispiel 1 und eines herkömmlichen leitenden Klebemittels zu zeigen.
Bester Weg zur Ausführung der Erfindung
In der vorliegenden Erfindung ist der Gehalt eines leitenden Füllstoffs gesetzt niedriger zu sein als der eines herkömmlichen leitenden Klebemittels. Dadurch erhöhen sich anhaftende Komponenten an der Schnittstelle zum Verbinden mit Elementen und einem Schaltkreissubstrat und die Verbindungsfestigkeit an der Schnittstelle ist verbessert. Als eine Folge ist die Anhaftfestigkeit ferner an der Verbindungsschnittstelle zwischen den elektronischen Elementen und dem leitenden Klebemittel und auch zwischen der Schaltkreissubstratelektrode und dem leitenden Klebemittel verbessert. Dies verbessert die Verbindungszuverlässigkeit der elektronischen Elemente.
Es ist bevorzugt für ein leitendes Klebemittel, dass der leitende Füllstoff einen Metallfüllstoff mit Vorsprüngen aufweist.
Es ist auch bevorzugt, dass das leitende Füllmaterial mit Vorsprüngen ein Dendrit-Füllmaterial ist. Hier bezeichnet „Dendrit" eine Figur ähnlich wie Verzweigungen, die von einem Stamm wachsen. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines leitenden Dendrit-Füllstoffs.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist ein leitender Füllstoff eine Mischung aus 30 bis 99 Gew.-% eines Füllstoffs mit Vorsprüngen und 1 bis 70 Gew.-% von wenigstens einer Art von Füllstoff mit einer Form, die ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Schuppen, Flocken und Partikel. Der leitende Füllstoff kann sein aus einer Mischung eines Füllstoffs von entweder einer Schuppenform oder im wesentlichen Partikeln und ein Füllstoff von einer Dendritform. Es ist bevorzugt, dass der Gehalt des leitenden Füllstoffs mit einer Dendritform wenigstens 30 Gew.-% ist.
Der Gehalt des leitenden Füllstoffs ist in einem Bereich von 30 Gew.-% bis 50 Gew.-%.
Es ist bevorzugt, dass der leitende Füllstoff wenigstens ein Metall ist, das ausgewählt ist aus der Gruppe aufweisend Kupfer, Silber, Gold, Platin, Palladium, Nickel, rostfreier Stahl und eine Legierung davon.
Der leitende Füllstoff kann vorbereitet sein durch Beschichten eines Metalls mit wenigstens einer Substanz, die ausgewählt ist aus Silber, Gold, Palladium, Silicium und Harz.
Es ist bevorzugt, dass der leitende Füllstoff einen durchschnittlichen Partikeldurchmesser hat, der im Bereich von 1 μm bis 100 μm liegt. Hier bezeichnet „durchschnittlicher Partikeldurchmesser" den ersichtlichen Außendurchmesser eines Füllstoffpartikels inklusive einen Abstand für den Fall des vorhergenannten Dendrit-förmigen, schuppen-förmigen und partikelförmigen Füllstoffs. Für den Dendrit-Füllstoff, der in 2 gezeigt ist, kann ein durchschnittlicher Partikeldurchmesser eine durchschnittliche Länge in der Longitudinalrichtung sein.
Es ist bevorzugt, dass der Dendrit-Füllstoff ein Kupferpulver ist mit einer Sauerstoffkonzentration mit höchstens 0,5 Atom-%. Es ist bevorzugt, dass der Kupferfüllstoff mit einer Fettsäure in einem Bereich von 0,01 bis 5,0 Gew.-% zu dem Gewicht des Kupferfüllstoffs beschichtet ist, und die Fettsäure einen Schmelzpunkt von höchstens 200°C hat und bei Zimmertemperatur fest ist. Ein Beispiel von Fettsäuren mit einem Schmelzpunkt von höchstens 200°C und die bei Zimmertemperatur fest sind wenigstens eine ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Stearinsäure, Myristinsäure, Zitronensäure, Glutarinsäure, Palmitinsäure und Maleinsäure. Ein Verfahren zum Produzieren des vorhergenannten Dendrit-Füllstoffs wird in JP-A-11-264001 vorgeschlagen, das für die vorliegende Erfindung anwendbar ist. Ein anderes Beispiel ist ein Kupferdendritfüllstoff, der als „CUE07PB" (Handelsname) von Kojundo Chemical Laboratory Co. Ltd. geliefert wird. 2 ist eine Photographie von dem Produkt, das mit einem Abtastelektronenmikroskop (SEM)(×3000) gemacht wurde. Ein großer Kupferdendritfüllstoff der in dem Zentrum angeordnet ist, kann als ein Partikel angesehen werden.
Es ist bevorzugt in dem leitenden Klebemittel, dass das Bindemittelharz ein elastisches Klebemittelharz ist. Ein derartiges elastisches Klebemittelharz wird im allgemeinen als ein elastisches Klebemittel bezeichnet. Da das elastische Harz einen kleineren Elastizitätsmodul hat verglichen mit einem herkömmlichen Epoxidharzbindemittel, ist es flexibel und deshalb kann es eine Kraft absorbieren, die auf die jeweiligen Verbindungsteile einwirkt, wie beispielsweise Spannung, die von einem unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen einem elektronischen Element und einem Schaltkreissubstrat verursacht wird, eine Spannung, die durch Deformation verursacht wird, wie beispielsweise Verbiegen des Schaltkreissubstrats, und eine Spannung, die von einem Fallstoß verursacht wird. Ein typisches Epoxidharz, das in einem Bindemittelharz eines herkömmlichen leitenden Klebemittels enthalten ist, hat einen vergleichbaren großen Elastizitätsmodul von ungefähr 1 × 10⁴ MPa in einem Temperaturbereich von –50°C bis 50°C und der Elastizitätsmodul ist scharf erniedrigt um ungefähr 1 MPa in einem Temperaturbereich von 80°C bis 130°C. Andererseits ist ein Elastizitätsmodul des elastischen Klebemittels, das in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, stabil und klein wie ungefähr 10 MPa in einem Temperaturbereich von –50°C bis 130°C. Ein bevorzugtes Beispiel des elastischen Klebemittels ist ein duroplastisches Harzklebemittel aufweisend eine denaturierte Siliconharzmatrix, in der Epoxidharz dispergiert ist (z. B. „PM-165" (Handelsname), das von der Cemedyne Co., Ltd. geliefert wird). Diese Art von Klebemittel hat eine exzellente Anhaftungsfestigkeit, Deformationsabsorptionvermögen, Zuverlässigkeit bei Wasserdichtigkeit, Zuverlässigkeit bei hoher Temperatur, usw. Zusätzlich zu dem duroplastischen Harz kann ein Harz härtend bei Raumtemperatur, ein bei Strahlung härtendes Harz, ein thermoplastisches Harz oder dergleichen verwendet werden.
Ein leitender Füllstoff gemäß der vorliegenden Erfindung kann bei niedrigen Kosten bereitgestellt werden, da die Menge an beinhaltenden leitenden Füllstoff reduziert ist, der die Kosten erhöhen kann.
Es ist bevorzugt für eine Packung von elektronischen Elementen gemäß der vorliegenden Erfindung, dass ein Klebemittel, das in einem Spalt zwischen der Schaltkreissub stratelektrode und der elektronischen Elementelektrode angebracht wird, einen leitenden Füllstoff in einem Bereich von 75 Gew.-% bis 95 Gew.-% enthält. Dies zeigt, dass der Inhalt von dem leitenden Füllstoff in dem Spalt zwischen der Schaltkreissubstratelektrode und der elektronischen Elementelektrode höher ist. Dies hat den folgenden Grund. Da die Schaltkreissubstratelektrode und die elektronische Elementelektrode mit Druck beaufschlagt sind, der von 0,01 MPa bis 50 MPa reicht, wird das leitende Klebemittel aus dem Spalt zwischen den Elektroden gequetscht. Folglich verbleibt mehr leitender Füllstoff in dem Spalt und deshalb wird der Gehalt des Füllstoffs in dem Spalt erhöht. Insbesondere wird es unterbunden, dass der Metallfüllstoff mit Dendritvorsprüngen sich bewegt, da die Füllstoffkomponenten nicht miteinander verhakt sind. Ein derartiges Füllmaterial tendiert in dem Spalt zu bleiben, während mehr Harzkomponenten herausgequetscht werden.
Außerdem kann der Metallfüllstoff mit Vorsprüngen die Oberflächen der Schaltkreissubstratelektrode und der elektronischen Elementelektrode teilweise verkratzen, um die Elektroden durch Aufbringen von Druck zu verbinden, der im Bereich von 0,01 MPa bis 50 MPa an beiden Elektroden liegt. Da eine typische elektronische Elementelektrode Lötzinn, Zinn oder eine Zinnlegierung aufweist, während eine typische Substratelektrode Kupfer enthält, verkratzt der Metallfüllstoff Oxidbeschichtungen, die auf den Elektrodenoberflächen gebildet sind. Dies schafft eine bestimmte Leitfähigkeit und erhöht einen Kontaktbereich zwischen dem Metallfüllstoff der Oberflächen der Elektroden.
Es wird unterbunden, dass ein Metallfüllstoff mit den Dendritvorsprüngen sich bewegt, da die Füllstoffkomponenten miteinander verhakt sind. Folglich kann das Packen ausgeführt werden, wenn der Abstand zwischen der Elementelektrode und der Substratelektrode wenigstens 1,1 mal einer Minimaldimension (Dmin) des kleinsten leitfähigen Füllstoffs ist, der in dem leitenden Harz enthalten ist, und höchstens 20 mal einer Maximaldimension (D max) eines größten leitenden Füllstoffs ist, der in dem leitenden Harz enthalten ist.
Wie vorhergehend erwähnt enthält das leitende Klebemittel der vorliegenden Erfindung den leitenden Dendrit-Füllstoff. In einem Vergleich mit einem leitenden Füllstoff, der für herkömmliche leitende Klebemittel verwendet wird, hat jeder Dendrit-Füllstoff eine komplizierte Oberflächengestalt und dies erhöht Kontaktpunkte zum Kontakten mit einem anderen Füllstoff, mit der elektronischen Elementelektrode oder mit der Schaltkreissubstratelektrode. Folglich kann der Verbindungswiderstand des elektronischen Elements reduziert werden auf gleich oder weniger als der des herkömmlichen leitenden Klebemittels. Ein bevorzugtes Beispiel des leitenden Dendrit-Füllstoffs ist ein elektronisches Kupferpulver.
Der leitende Dendrit-Füllstoff kann gemischt sein mit entweder einem schuppigen Füllstoff oder einem leitenden Füllstoff mit einer Partikelform. Alternativ kann der leitende Füllstoff gemischt sein mit dem schuppigen Füllstoff und dem leitenden Füllstoff mit einer Partikelgestalt.
Der dadurch geformte Füllstoff kann bevorzugt verwendet werden zum Bereitstellen eines flexiblen Pakets eines elektronischen Elements, da der Verbindungswiderstand des elektronischen Elements nicht schlechter ist als im Falle einer Lötverbindung.
Der leitende Füllstoff enthält Dendritfüllstoffe mit stabilem Verbindungswiderstand gegen Verbiegen des Substrats, da die leitenden Füllstoffe miteinander verhakt sind.
Die Verwendung des leitenden Klebemittels der vorliegenden Erfindung ist nicht begrenzt auf ein Ersetzen von Lötmittel, sie kann jedoch wie ein leitender Füllstoff verwendet werden, um in Innen-via-Löcher gefüllt zu sein, die in einem Schaltkreissubstrat in der Dickenrichtung ausgebildet sind.
Die vorliegende Erfindung wird ferner unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erklärt.
(Erste Ausführungsform)
3A bis 3D sind Querschnittsdarstellungen, um ein Paket eines elektronischen Elements in einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu illustrieren. Zu einer Substratelektrode 4, die auf einem Schaltkreissubstrat 5 ausgebildet ist, ist eine Element elektrode 2 eines elektronischen Elements 1 vom Typ eines Chips, wie beispielsweise ein 3216-großer Jumper-Chip-Widerstand, elektrisch mittels eines leitenden Klebemittels 3 verbunden. In dieser Ausführungsform weist das leitende Klebemittel 3 einen leitenden Füllstoff auf, der Vorsprünge hat, und das leitende Klebemittel bildet eine Struktur von wenigstens zwei Schichten, in denen der leitende Füllstoff des leitenden Klebemittels 3 in Kontakt gebracht ist mit einem Metall in der Elementelektrode 2. Da der leitende Füllstoff eine Struktur von wenigstens zwei Schichten bildet, wird eine Verformung, die von einem Unterschied in der thermischen Ausdehnung zwischen dem Jumper-Chip-Widerstand 1 und dem Schaltkreissubstrat 5 verursacht wird, einfach absorbiert und dadurch ist die Verbindungszuverlässigkeit verbessert.
3B ist eine vergrößerte Ansicht eines verbundenen Teils der einen Elementelektrode 2, die in 3A gezeigt ist. Bezugszeichen 3a bezeichnet einen Spalt von leitendem Klebemittel, der zwischen der Elementelektrode 2 und der Substratelektrode 4 dazwischen angeordnet ist, und 3b bezeichnet einen Umfang eines leitenden Klebemittels, das um den Spaltabschnitt 3a des leitenden Klebemittels angeordnet ist. Die Konzentration des leitenden Füllstoffs ist höher in dem Spaltabschnitt 3a des leitenden Klebemittels als in dem Umfang 3b des gleichen Klebemittels. Da elektrischer Widerstand erniedrigt ist, da die Verbindung des leitenden Klebemittels erhöht ist, ist der elektrische Widerstand in dem Spaltabschnitt 3a kleiner als der elektrische Widerstand in dem Umfang 3b, so dass eine Variation in dem Verbindungswiderstand unterdrückt werden kann, sogar unter einem Einfluss der Verformung.
3C ist eine vergrößerte schematische Ansicht, um eine Verbindungsschnittstelle zwischen der Elementelektrode 2 und dem leitenden Klebemittel 3 zu zeigen. Das Bezugszeichen 2a bezeichnet eine elektronische Widerstandsschicht aufweisend eine Oberflächenoxidschicht oder dergleichen, die auf einer Oberfläche der Elementelektrode ausgebildet ist. Das leitende Klebemittel 3 weist auf einen leitenden Füllstoff 3c und ein Harz 3d, beide sind separat gezeigt. Auf dieser Verbindungsschnittstelle ist die elektronische Widerstandsschicht 2a entweder eliminiert oder gebrochen, so dass wenigstens ein Teil des leitenden Füllstoffs 3c in Kontakt mit einem Metall der Elementelektrode 2 ist, Diffusions schichten der Komponenten sind geformt oder der leitende Füllstoff 3c ist mit der Elementelektrode 2 verschmolzen. Deshalb ist das Metall, das die Elektrode bildet, kontaktiert oder kontaktiert mit einem Metall, das den leitenden Füllstoff 3c bildet, um den Verbindungswiderstand zu verringern und das Entstehen und das Wachstum einer Oxidschicht auf der Verbindungsschnittstelle kann unterdrückt werden. Eine derartige Struktur ist nützlich, speziell beim Unterbinden von an den Verbindungsschnittstellen auftretenden Problemen, wenn das elektronische Element oder die Elektrode des Schaltkreissubstrats eine Oberfläche eines Metalls hat, das ausgewählt ist aus der Gruppe aufweisend Metalle, die anfällig für Oxidation sind, beispielsweise Lötzinn oder Zinn.
3D ist eine schematische Ansicht, um den leitenden Füllstoff 3c zu zeigen, der in dem Abstand zwischen der Elementelektrode 2 und der Substratelektrode 4 existiert. Der Abstand H zwischen der Elementelektrode 2 und der Substratelektrode 4 ist gesteuert nicht kleiner zu sein als 1,1 mal einer Minimaldimension (Dmin) eines kleinsten leitenden Füllstoffs, der in dem leitenden Harz enthalten ist, und nicht größer als 20 mal der Maximaldimension (Dmax) des größten leitenden Füllstoffs ist, der in dem leitenden Harz enthalten ist. Wenn der Abstand weniger als 1,1 mal der Dmin und der leitende Füllstoff sphärisch ist, gleiten die Komponenten des leitenden Füllstoffs, die oberhalb angeordnet sind, nach unten der unteren Füllstoffkomponenten und deshalb sind die beiden Schichten in dem Abstand zu nur einer einzigen Schicht reduziert. D. h., eine Struktur aufweisend zwei oder mehrere Schichten kann in dem Abstand zwischen der Elementelektrode 2 und der Substratelektrode 4 nicht ausgebildet werden. Wenn der Abstand 20 mal von Dmax überschreitet, wird der leitende Füllstoff einen größeren Widerstand haben und dies wird den Verbindungswiderstand zwischen der Elementelektrode 2 und der Substratelektrode 4 erhöhen. Folglich können Pakete mit einer hohen Qualität nicht erzielt werden.
(Zweite Ausführungsform)
4A bis 4D sind Querschnittsdarstellungen, um ein Verfahren des Packens eines elektronischen Elements in einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu illustrieren. Als erstes, wie es in 4A gezeigt ist, ist ein leitendes Klebemittel 3 auf einer Substratelektrode 4 eines Schaltkreissubstrats 5 mustergeformt. Als nächstes, wie es in 4B gezeigt ist, ist ein elektronisches Element vom Typ eines Chips, wie beispielsweise ein 3216-großer Jumper-Chip-Widerstand, auf einer vorherbestimmten Position des leitenden Klebemittels 3 montiert. Als nächstes, wie es in 4C gezeigt ist, ist das elektronische Element 1 von oben mittels eines Druckkopfs 6 gedrückt. Als nächstes, wie es in 4D gezeigt ist, ist das Schaltkreissubstrat 5 mit dem montierten Elektronikelement 1 in einen Heißlufttrocknungsofen 31 eingesetzt, um das leitende Klebemittel zu härten.
Diese Ausführungsform ist dadurch charakterisiert, dass das elektronische Element 1 gedrückt wird, während das leitende Klebemittel 3 zwischen dem elektronischen Element 1 und dem Schaltkreissubstrat 5 vor dem Härten des leitenden Klebemittels 3 angeordnet wird. Wenn die Elementelektrode 2 mit der Substratelektrode 4 mittels des leitenden Klebemittels 3 verbunden ist, ist das leitende Klebemittel 3 hauptsächlich auf der vorherbestimmten Substratelektrode 4 entweder durch Drücken oder Dispergieren gebildet. Später wird das elektronische Element 1 durch Positionieren montiert. In diesem Fall kann Montieren eines elektronischen Elements 1 auf das leitende Klebemittel 3 den Spalt zwischen der Elementelektrode 2 und der Substratelektrode 4 variieren, und durch Variationen in dem Initialwert des Verbindungswiderstands und der Zuverlässigkeit erhöhen. Der Abstand kann konstant gehalten werden durch Einführen eines Druckschritts, wie sie in diesem Beispiel beschrieben ist. Außerdem bricht der Druck eine Oberflächenoxidschicht der Elektrode, um eine gute Verbindung zu schaffen aufgrund eines direkten Kontakts zwischen dem Metall der Substratelektrode 4 und eines Metalls des leitenden Füllstoffs mit Vorsprüngen. Dies wird Variationen in dem Verbindungswiderstand unterdrücken.
Ein Druckbereich effektiv zum Unterdrücken von Variationen in dem Verbindungswiderstand ist von 10 KPa bis 50 MPa, oder bevorzugt von 20 KPa bis 20 MPa. Wenn der aufgebrachte Druck kleiner als 10 KPa ist, wird der Abstand zwischen der Elementelektrode 12 und der Substratelektrode 14 größer als 20 mal der Maximaldimension (Dmax) des größten leitenden Füllstoffs, was einen nicht ausreichenden Effekt zum Brechen von Oberflächenoxidschichten der Elektroden bereitstellt. Wenn der Druck 50 MPa überschreitet, ist das elektronische Element 1 exzessivem Druck ausgesetzt, was zu Fehlfunktion oder Versagen führen kann.
Alle Ergebnisse sind in 5 gezeigt.
(Dritte Ausführungsform)
6A bis 6D sind Querschnittsdarstellungen, um ein Verfahren zum Packen eines elektronischen Elements in einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu illustrieren. Als erstes, wie es in 3A gezeigt ist, ist ein leitendes Klebemittel 3 mustergeformt auf einer Substratelektrode 4 eines Schaltkreissubstrats 5. Als nächstes, wie es in 6B gezeigt ist, ist ein elektronisches Element 1 vom Typ eines Chips, wie beispielsweise ein 3216-großer Jumper-Chip-Widerstand, auf einer vorherbestimmten Position des leitenden Klebemittels 3 montiert. Als nächstes, wie es in 6C gezeigt ist, ist eine Kontaktsonde 8 mit der Substratelektrode 4 in Kontakt gebracht, um Strom von einer Stromversorgungseinheit 7 aufzubringen. Als nächstes, wie es in 6D gezeigt ist, ist das Schaltkreissubstrat 5 mit dem montierten Elektronikelement 1 in einen Heißlufttrockenofen 31 eingesetzt, um das leitende Klebemittel 3 zu härten.
Diese Ausführungsform ist dadurch charakterisiert, dass Strom auf einen Spalt zwischen dem elektronischen Element 1 und dem Schaltkreissubstrat 5 durch das leitende Klebemittel 3 vor dem Härten des Klebemittels 3 aufgebracht wird. In einem typischen Paket aufweisend ein elektronisches Element 1 und eine Substratelektrode 4, die mittels eines leitenden Klebemittels 3 verbunden sind, verbleiben die Oberflächenoxidschichten der Elektroden. Da die Oberflächenoxidschichten isolierend sind, ist der Verbindungswiderstand in dem Paket erhöht, der Initialwert für den Verbindungswiderstand erhöht und die Zuverlässigkeit wird beträchtlich variieren. Auf der anderen Seite wird Strom in dieser Ausführungsform bereitgestellt, so dass der Stromfluss an der Oberfläche des leitenden Füllstoffs, der Vorsprünge hat, die in dem leitenden Klebemittel 3 enthalten sind, und auch an den Kontaktabschnitten auf der Oberfläche der Elektroden konzentriert ist, um einen konzent rierten lokalen Strom auszubilden. Folglich können die Oberflächenoxidschichten der Elektroden leicht gebrochen werden, um den elektrischen Widerstand zu erniedrigen.
(Vierte Ausführungsform)
7A bis 7D sind Querschnittsdarstellungen, um ein Verfahren zum Packen eines elektronischen Elements in einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu illustrieren. Als erstes, wie es in 7A gezeigt ist, ist ein leitendes Klebemittel 3 auf einer Substratelektrode 4 eines Schaltkreissubstrats 5 mustergeformt. Als nächstes, wie es in 7B gezeigt ist, ist ein elektronisches Element 1 vom Typ eines Chips, wie beispielsweise ein 3216-großer Jumper-Chip-Widerstand, auf einer vorherbestimmten Position des leitenden Klebemittels 3 montiert. Als nächstes, wie es in 7C gezeigt ist, ist das Schaltkreissubstrat 5 mit dem montierten elektronischen Element 1 in einen Heißlufttrocknungsofen 31 eingesetzt, um das leitende Klebemittel 3 zu härten. Als nächstes, wie es in 7D gezeigt ist, ist eine Kontaktsonde 8 mit der Substratelektrode 4 in Kontakt gebracht, um Strom von einer Stromversorgungseinheit 7 aufzubringen.
Diese Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass Strom auf einen Spalt zwischen dem elektronischen Element 1 und dem Schaltkreissubstrat 5 durch das leitende Klebemittel 3 nach dem Härten des leitenden Klebemittels aufgebracht wird. Dementsprechend werden die Oberflächenoxidschichten der Elektroden fragil wie in der dritten Ausführungsform, um den elektrischen Widerstand zu reduzieren. Außerdem kann der Ertrag der Pakete in den Verfahrensschritten durch Zuführen von Strom nach der Härtestufe in dieser Ausführungsform verbessert werden.
Zum Erzielen der Effekte, die in der dritten und der vierten Ausführungsform beschrieben sind, ist die Stromdichte in einem Bereich von 0,1 A/mm² bis 100 A/mm², bevorzugt von 0,01 A/mm² bis 10 A/mm². Die Beaufschlagungszeit ist von 1 ms bis 5 s, bevorzugt von 10 ms bis 1 s.
Eine Stromdichte von weniger als 0,01 A/mm² ist nicht ausreichend, um die Oberflächenoxidschichten zu brechen, während eine Stromdichte über 100 A/mm² die elektronischen Elemente oder die Substratelektroden beschädigen kann. Eine Beaufschlagungszeit kürzer als 1 ms ist nicht ausreichend, um die Oberflächenoxidschichten zu brechen, während eine Beaufschlagungszeit länger als 5 s die elektronischen Element oder die Substratelektroden aufgrund von Joule-Wärme oder dergleichen beschädigen kann.
(Fünfte Ausführungsform)
8A bis 8D sind Querschnittsdarstellungen, um ein Verfahren zum Packen eines Elektronenelements in einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu illustrieren. Als erstes, wie es in 8A gezeigt ist, ist ein leitendes Klebemittel 3 auf einer Substratelektrode 4 eines Schaltkreissubstrats 5 mustergeformt. Als nächstes, wie es in 8B gezeigt ist, ist ein elektronisches Element 1 vom Typ eines Chips, wie beispielsweise eines 3216-großen Jumper-Chip-Widerstands, auf einer vorherbestimmten Position des leitenden Klebemittels 3 montiert. Als nächstes, wie es in 8C gezeigt ist, ist das elektronische Element 1 mittels eines Kopfs 6 gedrückt, während eine Kontaktsonde 8 mit der Substratelektrode 4 in Verbindung gebracht ist, um Strom von einer Stromversorgungseinheit 7 aufzubringen. Als nächstes, wie es in 8D gezeigt ist, ist das Schaltkreissubstrat 5 mit dem montierten Elektronikelement 1 in einen Heißlufttrocknungsofen 31 eingesetzt, um das leitende Klebemittel 3 zu härten.
Das Packverfahren in dieser Ausführungsform weist auf sowohl eine Kompression als auch eine Stromaufbringung, die vor dem Härten des leitenden Klebemittels 3 durchgeführt wird. Der aufgebrachte Druck und Strom schaffen einen Multiplikatoreffekt über einen totalen Effekt von separat durchgeführter Kompression und Stromaufbringung. D. h., der Druck schafft enge Kontakte zwischen dem leitenden Füllstoff und der Elektroden und erhöht die Anzahl von Kontaktpunkten. Wenn Strom in diesem Zustand aufgebracht wird, wird die Oberflächenoxidschicht einer Elektrode fragil. Folglich wird die Oberflächenoxidschicht gebrochen und deshalb werden die Kontaktpunkte, an denen das Elektrodenmetall und der leitende Füllstoff direkt miteinander in Kontakt stehen, erhöht. Außerdem, da Strom in einem Zustand fließt, dass das Elektrodenmetall und der leitende Füllstoff direkt miteinander kontaktiert sind, wird schmelzen von dem Elektrodenmetall und dem leitenden Füllstoff beschleunigt in einem Fall, wenn Schmelzen ausgeführt wird durch Aufbringen von Strom. Folglich kann diese Ausführungsform ein Packen bereitstellen mit weniger Verbindungswiderstand und besserer Zuverlässigkeit, verglichen mit einem Fall, bei dem entweder Kompression oder Stromaufbringung alleine durchgeführt wird.
(Sechste Ausführungsform)
9A bis 9D sind Querschnittsdarstellungen, um ein Verfahren zum Packen eines elektronischen Elements in einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu illustrieren. Als erstes, wie es in 9A gezeigt ist, ist ein leitendes Klebemittel 3 auf einer Substratelektrode 4 eines Schaltkreissubstrats 5 mustergeformt. Als nächstes, wie es in 9B gezeigt ist, ist ein elektronisches Element 1 vom Typ eines Chips, wie beispielsweise ein 3216-großen Jumper-Chip-Widerstand, auf einer vorherbestimmten Position des leitenden Klebemittels 3 montiert. Als nächstes, wie es in 9C gezeigt ist, ist eine Kontaktsonde 10 zum Messen des elektrischen Widerstands mit der Substratelektrode 5 in Kontakt gebracht, um mit dem elektronischen Element 1 in Verbindung gebracht zu sein, um dem elektrischen Widerstand des elektrischen Elements mittels eines Digitalmultimeters 9 zu messen, während das elektronische Element 1 mit einem Kopf 6 gedrückt wird, um seine Montierposition zu bestimmen. D. h. der detektierte elektrische Widerstand ist rückgekoppelt zum Steuern der Kompression durch ein Rückkopplungssignal 11. Alternativ und/oder zusätzlich wird der elektrische Widerstand zum Steuern des aufgebrachten Stroms rückgekoppelt. Als nächstes, wie es in 9D gezeigt ist, ist das Schaltkreissubstrat 5, das dem Schritt von 9C ausgesetzt ist, in einen Heißlufttrocknungsofen 31 eingesetzt, um das leitende Klebemittel 3 zu härten.
Diese Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass während des Montierens eines elektronischen Elements der Montagezustand kontrolliert wird, während der elektrische Widerstand zwischen dem elektronischen Element 1 und dem Schaltkreissubstrat 5 detektiert wird. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von einem Verfahren zum Steuern von Zuständen einer Schnittstelle zwischen dem leitenden Klebemittel und der Elektrode dahingehend, dass die Steuerung durchgeführt wird, korrespondierend zu dem resultierenden Verbindungswiderstand. Deshalb kann die Ausführungsform eine Packung schaffen mit einem Verbindungswiderstand mit reduzierter Variation.
(Siebte Ausführungsform)
10A und 10B sind schematische Ansichten, um eine Vorrichtung zum Packen von elektronischen Elementen gemäß einer siebten Ausführungsform zu zeigen. 10A ist eine hauptsächlich schematische Ansicht einer Packungsvorrichtung, in der ein elektronisches Element, das zu packen ist, von einem Kopf 12 getragen ist. Ein Schaltkreissubstrat 5, das mit einem leitenden Klebemittel versehen ist, ist auf einem Fördertisch 13 montiert. Ähnlich zu einer herkömmlich verwendeten Vorrichtung zum Packen von elektronischen Elementen hat der Kopf 12 eine Funktion, um ein elektronisches Element auf eine vorherbestimmte Substratelektrode des Schaltkreissubstrats 5 nach dem Einstellen der Position zu montieren.
10B ist eine vergrößerte schematische Ansicht des Kopfs 12. In dieser Ausführungsform ist eine Kraftmessdose 14 zum Detektieren von Gewicht vorgesehen, das auf das elektronische Element 1 bei der Zeit des Packens aufgebracht wird, d. h. Kompressionskraft des Kopfs 12. Es gibt keine spezifische Begrenzung auf die Kraftmessdose 14, so lange sie geeignet ist, eine Kompressionskraft bei der Zeit des Packens zu messen, während die Kompressionskraft mit dem Druck korrespondiert, der in der zweiten Ausführungsform beschrieben ist. Alternativ kann die Kraftmessdose 14 separat von dem Kopf 12 angeordnet sein.
Ähnliche Mechanismen wurden verwendet für typische Vorrichtungen zum Packen von bloßen Chiphalbleitern, z. B. die vorhergenannten ACF. Nichtsdestotrotz kann sich die Technik der vorliegenden Erfindung von derartigen Vorrichtungen für ACF-Packen dadurch unterscheiden, dass eine Vorrichtung für ACF-Packen einen Druckkopf mit einem Heizmechanismus zum Weichmachen von ACF aufweist, und dass die herkömmliche Vor richtung eine Schwierigkeit hat beim Steuern einer Niederdruckseite innerhalb eines Kompressionskraftbereichs, der in dem Packungsverfahren in der zweiten Ausführungsform beschrieben ist.
(Achte Ausführungsform)
11A und 11B sind schematische Ansichten, um ein Verfahren zum Packen von elektronischen Elementen gemäß einer achten Ausführungsform zu zeigen. 11A ist eine hauptsächliche schematische Ansicht einer Packvorrichtung, in der ein elektronisches Element, das zu packen ist, von einem Kopf getragen ist. Ein Schaltkreissubstrat 5, das mit einem leitenden Klebemittel versehen ist, ist auf einem Fördertisch 13 montiert. Ähnlich zu einer herkömmlich verwendeten Vorrichtung zum Packen von elektronischen Elementen hat der Kopf 12 eine Funktion ein elektronisches Element auf eine vorherbestimmte Substratelektrode des Schaltkreissubstrats 5 nach dem Einstellen der Position zu montieren.
11B ist eine vergrößerte schematische Ansicht des Kopfs 12. Eine Abstandsmesseinrichtung 15 ist an das obere Ende des Kopfs 12 befestigt. Die Abstandsmesseinrichtung 15 detektiert den Abstand zwischen dem elektronischen Element 1 und einer Elektrode des Schaltkreissubstrats 5 bei der Zeit des Packens. Es gibt keine spezifische Begrenzung auf die Abstandmesseinrichtung 15, jedoch bevorzugt, wie beschrieben in der ersten Ausführungsform, steuert sie den Abstand, um nicht kleiner als 1,1 mal einer Minimaldimension (Dmin) eines kleinsten leitenden Füllstoffs, der in dem leitenden Harz enthalten ist, und nicht größer als 20 mal einer Maximaldimension (Dmax) eines größten leitenden Füllstoffs zu sein, der in dem leitenden Harz enthalten ist. Ein Beispiel davon ist eine Lasermesseinrichtung. Die Abstandsmesseinrichtung 15 ermöglicht präzises Steuern des Abstands und deshalb kann es ein Packen eines elektronischen Elements bereitstellen, das weniger resistent und hochzuverlässig ist. Eine Abstandsmesseinrichtung 15 kann separat von dem Kopf 12 angeordnet sein.
(Neunte Ausführungsform)
12A und 12B sind schematische Ansichten, um eine Vorrichtung zum Packen eines elektronischen Elements gemäß einer neunten Ausführungsform zu zeigen. 12A ist eine hauptsächliche schematische Ansicht einer Packvorrichtung, in der ein elektronisches Element, das zu packen ist, von einem Kopf 12 getragen ist. Ein Schaltkreissubstrat 5, das mit einem leitenden Klebemittel versehen ist, ist auf einem Fördertisch 13 montiert. Ähnlich zu einer herkömmlich verwendeten Vorrichtung zum Packen von elektronischen Elementen hat der Kopf 12 eine Funktion, um ein elektronisches Element auf eine vorherbestimmte Substratelektrode des Schaltkreissubstrats 5 nach dem Einstellen der Position zu montieren.
12B ist eine vergrößerte schematische Ansicht des Kopfs 12. Eine Kontaktsonde 10 ist an das obere Ende des Kopfs 12 befestigt. Die Kontaktsonde 10 ist mit einem digitalen Multimeter 9 verbunden, um den elektrischen Widerstand des elektronischen Elements und des Schaltkreissubstrats 5 bei der Zeit des Packens zu messen. Es gibt keine spezifische Begrenzung auf die Kontaktsonde 10 und das Instrument zum Messen von elektrischem Widerstand. Der gemessene Wert des elektrischen Widerstands ist zu einem Steuermechanismus des Kopfs 12 durch ein Rückkopplungssignalsystem 11 zurückgekoppelt. Die Kontaktsonde 10 kann separat von dem Kopf 12 angeordnet sein.
Die Packvorrichtung dieser Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass es nicht nur einen Mechanismus zum Montieren eines elektronischen Elements aufweist, sondern einen Mechanismus zum Detektieren und Steuern und von elektronischem Widerstand zwischen dem elektronischen Element und einem Schaltkreissubstrat während der Kompression. Dieser Mechanismus ermöglicht eine präzise Steuerung eines elektrischen Kontaktzustands zwischen der Elektrode und dem leitenden Klebemittel und deshalb kann ein Paket für ein elektronisches Element bereitgestellt werden, dass weniger resistent und hoch zuverlässig ist.
(Zehnte Ausführungsform)
13A und 13B sind schematische Ansichten, um eine Vorrichtung zum Packen von elektronischen Elementen gemäß einer zehnten Ausführungsform zu zeigen. 13A ist eine hauptsächliche schematische Ansicht einer Packvorrichtung, in der ein elektronisches Element, das zu packen ist, von einem Kopf 12 getragen ist. Ein Schaltkreissubstrat 5, das mit einem leitenden Klebemittel versehen ist, ist auf einem Fördertisch 13 montiert. Ähnlich zu einer herkömmlich verwendeten Vorrichtung zum Packen von elektronischen Elementen hat der Kopf 12 eine Funktion, um ein elektronisches Element auf eine vorherbestimmte Substratelektrode des Schaltkreissubstrats 5 nach dem Einstellen der Position zu montieren.
13B ist eine vergrößerte schematische Ansicht des Kopfs 12. Eine Kontaktsonde 16 ist an dem oberen Ende des Kopfs 12 vorgesehen und sie ist mit einer Stromversorgungseinheit 17 verbunden. Die Stromversorgungseinheit 17 liefert Strom zu dem Spalt zwischen dem elektronischen Element und dem Schaltkreissubstrat durch die Kontaktsonde 16. Außerdem erfasst sie den elektrischen Widerstand zwischen dem elektronischen Element und dem Schaltkreissubstrat und steuert aufgebrachten Strom auf der Basis von dem elektrischen Widerstand.
Es gibt keine spezifische Begrenzung auf die Kontaktsonde 16 und die Stromversorgungseinheit 17, so lange der Strom, der in der vierten Ausführungsform beschrieben ist, stabil aufgebracht werden kann. Die Kontaktsonde 16 kann separat an dem Kopf 12 angeordnet sein.
Die Vorrichtung zum Packen gemäß dieser Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass sie nicht nur einen Mechanismus zum Montieren eines elektronischen Elements aufweist, sondern einen Mechanismus zum Detektieren von elektrischem Widerstand zwischen dem elektronischen Element und dem Schaltkreissubstrat und zum Steuern von aufgebrachtem Strom in Abhängigkeit von dem gemessenen Wert des elektrischen Wider stands. Durch Steuern des Stroms in dieser Art und Weise kann der elektrische Widerstand zwischen der Elektrode und dem leitenden Klebemittel reduziert und gesteuert werden mit einer hohen Genauigkeit. Außerdem hat das derart produzierte Paket eines elektronischen Elements einen niedrigeren Widerstand und eine hohe Zuverlässigkeit.
In jeder der vorhergenannten Ausführungsform gibt es keine spezifische Begrenzung auf die Harzkomponenten des leitenden Klebemittels 3. Die Beispiele umfassen ein Epoxidharz, ein Acrylharz, ein Phenolharz, ein Siliconharz, ein Polyimidharz und Urethanharz. Wenn ein isolierendes Harz 3 ein Harzmaterial beinhaltet, wie beispielsweise eine Mischung von Siliconharz, Polycarbonat und ein Fluoridbasiertes Harz, wird es wasserundurchlässig oder hat einige andere Eigenschaften. Wenn das Isolierharz 3 ein Urethanharz oder dergleichen enthält, funktioniert es eine Spannung zu entspannen und deshalb ist die Verbindung resistent gegenüber Stöße oder dergleichen.
Der leitende Füllstoff des leitenden Klebemittels 3 kann ausgewählt werden aus Metallen wie beispielsweise Silber, Gold, Kupfer, Nickel, Palladium und Zinn; Legierungen; Karbon und Mischungen davon durch die Beispiele nicht begrenzt sind.
Das leitende Klebemittel kann aufgebracht werden mittels Siebdruck, Dispenser oder dergleichen.
Das elektronische Element 1 ist ein 3216-großer Jumper-Chip-Widerstand in den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, jedoch sind die Arten und Formen nicht begrenzt, so lange es ausgewählt wird von hauptsächlich verwendeten elektronischen Elementen, wie beispielsweise Kondensatoren, Spulen und Halbleiterbauteilen.
Die Ausführungsformen sind nicht begrenzt auf einen Fall von einseitigem Packen, wie vorhergehend erwähnt, jedoch kann es verwendet werden für zweiseitiges Packen und so weiter.
Die vorliegende Erfindung wird ferner unter Bezugnahme auf die folgenden Beispiele beschrieben.
(Beispiel 1)
Die folgenden Beispiele betreffen Pakete von elektronischen Elementen, die von einem leitenden Klebemittel gemäß der vorliegenden Erfindung gebildet sind. 3A zeigt ein Paket aufweisend ein Schaltkreissubstrat 5 mit einer Substratelektrode 4, auf die ein leitendes Klebemittel 3 ausgebildet ist, und ferner ein elektronisches Element 1, das darauf montiert ist. Das Schaltkreissubstrat 5 ist ein FR-4-Glasepoxyharzsubstrat mit einer Dicke von 0,6 mm (FR-4 bezeichnet einen Standard von Glasepoxyharzsubstrat). Die Substratelektrode 4 ist bevorzugt vorbehandelt durch Nickelbeschichten von ungefähr 1 μm Dicke auf einer Oberfläche einer Kupferfolie mit einer Dicke von ungefähr 12 μm und ferner auf der Nickeloberfläche mit Goldanschlag galvanisiert. Das elektronische Element war ein 3216-großer Jumper-Chip-Widerstand.
Der leitende Füllstoff in dem leitenden Harz war ein Silberpulver mit einer irregulären sphärischen Form und hat einen durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 2,5 μm. Das Bindemittelharz weist auf ein Epoxyharz und ein Amin-basiertes Härteagens.
Der leitende Füllstoff und das Bindemittelharz wurden durch das Volumen gemessen und geknetet mittels einer Dreirollenapparatur, um ein leitendes Klebemittel zu schaffen.
Das leitende Klebemittel ist mittels einer 0,1 mm dicken rostfreien Metallplatte gedruckt, die eine Öffnung hat, die ähnlich zu einem Substratelektrodenmuster eines Schaltkreissubstrats geformt ist. Darauf folgend wird der 3216-große Chipwiderstand auf das Schaltkreissubstrat montiert vor einem Härteschritt von 30 Minuten in einem 150°C Heißluftzirkulationsofen.
Tabelle 1 zeigt ein Gehalt in Volumen des leitenden Füllstoffs in einem leitenden Klebemittel, eine Verbindungsfestigkeit eines Pakets eines 3216-großen Chipwiderstands, der mittels des leitenden Harzes verbunden ist, und den Verbindungswiderstand.
Ein Scherfestigkeitstester, ein Produkt von AIKOH ENGINEERING, in dem eine Kraftmessdose verwendet wurde, wurde verwendet, in der der Tester angeordnet war, so dass die Longitudinalseite des Chipwiderstands mit einem Scherfestigkeitstester kontaktiert war. Der Chipwiderstand wurde kontaktiert mit dem Indenter bei einer Schergeschwindigkeit von 10 mm pro Minute und das Gewicht bei der Zeit, an dem Chipwiderstand fallengelassen wurde, von dem Schaltkreissubstrat wurde bestimmt als eine Scheradhäsionsfestigkeit. Der Verbindungswiderstand wurde gemessen bei einer Zweiterminal-Methode durch Kontaktieren einer Sonde mit der Substratelektrode. Jeweils 10 Beispiele wurden vorbereitet zum Messen der Scherfestigkeit und des Verbindungswiderstands und die Figuren in der Tabelle sind durchschnittliche Werte. Tabelle 1
Hinweis: Com. Ex. = Vergleichsbeispiel
Wie es in Tabelle 1 angezeigt ist, war die Verbindungsfestigkeit des leitenden Klebemittels in diesem Beispiel einem herkömmlichen leitenden Klebemittel überlegen, da der Gehalt des leitenden Füllstoffs ausgewählt wurde. Die Ergebnisse sind zusammengefasst in 15.
(Beispiel 2)
In Beispiel 2 sind Silberpulver von Dendritgestalt („CUE07PB" (Handelsname), geliefert von Kojundo Chemical Laboratory Co., Ltd.,), Schuppenform („TCG-1" (Handelsname), geliefert von Tokuriki Chemical Laboratory) und Partikelform („G-1" (Handelsname), geliefert von Tokuriki Chemical Laboratory). Das Bindemittelharz enthielt ein Epoxyharz und einen Amin-basierten Härteagens. Der leitende Füllstoff und das Härtemittelharz wurden durch Volumen gemessen und mittels einer Dreirollenapparatur geknetet, um ein leitendes Klebemittel bereitzustellen. Beispielsweise ist identisch zu Beispiel 1 in dem Verfahren des Packens von elektronischen Elementen unter Verwenden eines derartigen leitenden Klebemittels und auch eines Verfahrens von Evaluieren der Pakete. Die Evaluierungsergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt. Tabelle 2
Hinweis: "Flocke" heißt im wesentlichen eine Flockenform und „Partikel" heißt im wesentlichen eine Partikelform
Wie es in Tabelle 2 gezeigt ist, hatte das leitende Klebemittel von diesem Beispiel eine exzellente Verbindungsfestigkeit, während der Verbindungswiderstand niedrig ist, verglichen mit den herkömmlichen leitenden Klebemitteln, da die Formen und die Gehälter der leitenden Füllstoffe, die in dem leitenden Klebemittel beinhaltet waren, bestimmt waren.
(Beispiel 3)
In Beispiel 3 war das Bindemittelharz ein elastisches Klebemittel „PM100" (Handelsname), geliefert von Cemedyne Co., Ltd. Der leitende Füllstoff war ein Silberpulver („H-1" (Handelsname), geliefert von Tokuriki Chemical Laboratory) von unregelmäßiger sphärischer Gestalt und mit einem durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 2,5 μm.
Das Bindemittelharz und der leitende Füllstoff wurden gemessen durch Volumen und mittels einer Dreirollenapparatur geknetet, um ein leitendes Klebemittel zu präparieren.
Elektronische Elemente wurden gepackt unter Verwenden des leitenden Klebemittels in einem Verfahren identisch zu dem aus Beispiel 1. Die Adhäsionsfestigkeit wurde evaluiert durch Messen der Erhöhung des Verbindungswiderstands gegen Verbiegungsversatz des Substrats. In der Evaluierung wurde jedes Substrat, das mit einem Chipelement gepackt war, gebogen, während es an drei Punkten mit einem Abstand von 50 mm abgestützt war, um den Verbindungswiderstand bei der Zeit des Verbiegeversatzes des Substrats zu überwachen. Ein Wert des Verbiegeversatzes des Substrats bei der Zeit, bei der der Verbindungswiderstand erhöht war von dem Initialwert von 10%, wurde ermittelt als die Verbiegeversatzsteifigkeit.
Tabelle 3
Wie es in Tabelle 3 gezeigt ist, wurde die Verbiegeversatzfestigkeit des leitenden Klebemittels gemäß dem Beispiel 3 verbessert in dem Vergleich zu herkömmlichen leitenden Klebemitteln, da das Bindemittelharz in Beispiel 3 ein elastisches Klebemittel aufwies.
In der vorliegenden Erfindung kann das Bindemittelharz mit einem elastischen Klebemittel und einem herkömmlichen Epoxyklebemittel vermischt werden.
(Beispiel 4)
Ein Paket eines elektronischen Elements gemäß der ersten Ausführungsform wurde hergestellt. Das elektronische Element 1 war eine mit Lötmittel galvanisierte Elektrode eines 3216-großen Jumper-Chip-Widerstands und die elektronische Komponente 1 wurde bereitgestellt auf einem Glasepoxidschaltkreissubstrat 6 korrespondierend zu der Packmethode der zweiten Ausführungsform unter Verwenden einer Vorrichtung zum Packen eines elektronischen Elements, wie sie in der siebten Ausführungsform gezeigt ist.
Ein Epoxid-basiertes leitendes Klebemittel 3 wurde aufgebracht durch Siebdruck auf eine Goldterminalsubstratelektrode 4 des Schaltkreissubstrats 6, so dass das Klebemittel 3 eine Dicke von etwa 0,1 mm hatte. Später wurde ein 3216-großer Jumper-Chip-Widerstand darauf montiert nach Einstellen der Montierposition und gehärtet bei 150°C für 30 Minuten.
In Beispiel 4 wurden Pakete hergestellt durch Variieren der Kompressionskraft, die erzielt ist durch Aufteilen eines Druckwerts, der an dem Kopf der Packvorrichtung durch einen Bereich ausgewählt ist, dass der Kopf das leitende Klebemittel des 3216-großen Jumper-Chip-Widerstands kontaktiert.
(Beispiel 5)
Eine Packung eines elektronischen Elements gemäß der ersten Ausführungsform wurde unter Verwenden einer Vorrichtung zum Packen von elektronischen Elementen gemäß der achten Ausführungsform, auf der Basis der Packmethode gemäß der zweiten Ausführungsform hergestellt, in der das Paket auf ein Glasepoxidschaltkreissubstrat mittels eines elektronischen Elements 1, die ein 3216-großen Jumper-Chip-Widerstand einer mit Lötmittel galvanisierten Elektrode montiert ist.
Ein Epoxid-basiertes leitendes Klebemittel 3 wurde angebracht durch Siebdruck auf eine Goldterminalsubstratelektrode 4 des Schaltkreissubstrats 6, so dass das Klebemittel 3 eine Dicke von etwa 0,1 mm hatte. Später wurde ein 3216-großer Jumper-Chip-Widerstand darauf montiert nach Einstellen der Montierposition und bei 150°C für 30 Minuten gehärtet.
In Beispiel 5 wurden Pakete durch Variieren des Abstands zwischen der Elementelektrode und der Substratelektrode hergestellt, wo der Abstand detektiert wurde und unter Verwenden eines Kopfs der Packvorrichtung.
(Beispiel 6)
Ein Paket eines elektronischen Elements gemäß der ersten Ausführungsform wurde hergestellt unter Verwenden einer Vorrichtung zum Packen von elektronischen Elementen gemäß der neunten Ausführungsform, auf der Basis des Packverfahrens gemäß der zweiten Ausführungsform, in der das Paket auf ein Glasepoxidschaltkreissubstrat mittels eines elektronischen Elements 1 als ein 3216-großer Jumper-Chip-Widerstand einer mit Lötmittel galvanisierten Elektrode montiert ist.
Ein Epoxid-basiertes leitendes Klebemittel 3 wurde angebracht durch Siebdruck auf eine Goldterminalsubstratelektrode 4 des Schaltkreissubstrats 6, so dass das Klebemittel 3 eine Dicke von etwa 0,1 mm hatte. Später wurde ein 3216-großer Jumper-Chip-Widerstand darauf montiert nach Einstellen der Montierposition und bei 150°C für 30 Minuten gehärtet.
In Beispiel 6 wurden Pakete durch Variieren des elektrischen Widerstands in dem Spalt zwischen der Elementelektrode und der Substratelektrode hergestellt, was unter Verwenden eines Kopfs der Paketvorrichtung während des Montierens des elektronischen Elements detektiert wurde.
(Beispiel 7)
Ein Paket eines elektronischen Elements gemäß der ersten Ausführungsform wurde hergestellt unter Verwenden einer Vorrichtung zum Packen von elektronischen Elementen gemäß der zehnten Ausführungsform, auf der Basis des Packverfahrens gemäß der dritten Ausführungsform, in der das Paket auf ein Glasepoxidschaltkreissubstrats mittels eines elektronischen Elements 1 als ein 3216-großen Jumper-Chip-Widerstand einer mit Lötmittel galvanisierten Elektrode montiert ist.
Ein Epoxid-basiertes leitendes Klebemittel 3 wurde angebracht durch Siebdruck auf eine Goldterminalesubstratelektrode 4 des Schaltkreissubstrats 6, so dass das Klebemittel 3 eine Dicke von ungefähr 0,1 mm hatte. Später wurde ein 3216-großer Jumper-Chip-Widerstand darauf montiert nach Einstellen der Montierposition und bei 150°C für 30 Minuten gehärtet.
In diesem Beispiel wurde das elektronische Element unter Verwenden einer Packvorrichtung montiert und ein Paket wurde hergestellt unter Variieren der Stromstärke, die von dem Kopf auf dem Spalt zwischen dem elektronischen Element und dem Schaltkreissubstrat aufgebracht wurde, während das leitende Klebemittel in einem Pastenzustand ist. In diesem Beispiel wurde der Strom 25 ms aufgebracht. Keine Effekte wurden bemerkt, wenn die Anwendungszeit eine 1 m oder weniger waren. Wenn die Zeit länger war als 5 Sekunden wurde Wärme dem Spalt zwischen dem Chip-Widerstand und dem Schaltkreissubstrat erzeugt und es erzeugte ein Schäumen des leitenden Klebemittels.
(Beispiel 8)
Ein Paket eines elektronischen Elements gemäß der ersten Ausführungsform wurde hergestellt unter Verwenden einer Vorrichtung zum Packen von elektronischen Elementen gemäß der zehnten Ausführungsform, auf der Basis des Packverfahrens gemäß der fünften Ausführungsform, in der das Paket auf ein Glasepoxidschaltkreissubstrat mittels eines elektronischen Elements 1 als ein 3216-großer Jumper-Chip-Widerstand einer mit Lötmittel galvanisierten Elektrode montiert ist.
Ein Epoxid-basiertes leitendes Klebemittel 3 wurde angebracht durch Siebdruck auf eine Goldterminalesubstratelektrode 4 des Schaltkreissubstrats 6, so dass das Klebemittel 3 eine Dicke von etwa 0,1 mm hatte. Später wurde ein 3216-großer Jumper-Chip-Widerstand darauf montiert nach Einstellen der Montierposition und bei 150°C für 30 Minuten gehärtet.
In diesem Beispiel wurden Pakete hergestellt durch Variieren der Stromstärke in dem Spalt zwischen der Elementelektrode und der Substratelektrode, wo der Strom von dem Kopf nach dem Härten des leitenden Klebemittels aufgebracht wurde.
(Beispiel 9)
Ein Paket eines elektronischen Elements gemäß der ersten Ausführungsform wurde hergestellt unter Verwenden einer Vorrichtung zum Packen von elektronischen Elementen gemäß der zehnten Ausführungsform, auf der Basis des Packverfahrens gemäß der fünften Ausführungsform, in der das Paket auf ein Glasepoxidschaltkreissubstrat mittels eines elektronischen Elements 1 als ein 3216-großer Jumper-Chip-Widerstand einer mit Lötmittel galvanisierten Elektrode montiert ist.
Ein Epoxid-basiertes leitendes Klebemittel 3 wurde angebracht durch Siebdruck auf eine Goldterminalsubstratelektrode 4 des Schaltkreissubstrats 6, so dass das Klebemittel 3 eine Dicke von etwa 0,1 mm hatte. Später wurde ein 3216-großer Jumper-Chip-Widerstand darauf montiert nach Einstellen der Montierposition und bei 150°C für 30 Minuten gehärtet.
In diesem Beispiel wurde ein Paket durch Variieren einer Stromstärke hergestellt, die von dem Kopf auf den Spalt zwischen dem elektronischen Element und dem Schaltkreissubstrat bei einer Zeit der Elementmontage und auch einer Kompressionskraft angewendet wurde, die unter Verwenden des Kopfs bei der Zeit der Montage des elektronischen Elements detektiert wurde.
(Beispiel 10)
Ein Paket eines elektronischen Elements gemäß der ersten Ausführungsform wurde hergestellt unter Verwenden einer Vorrichtung zum Packen von elektronischen Elementen gemäß der zehnten Ausführungsform, auf der Basis des Packverfahrens gemäß der sechsten Ausführungsform, in der das Paket auf ein Glasepoxidschaltkreissubstrat mittels eines elektronischen Elements 1 als ein 3216-großer Jumper-Chip-Widerstand einer mit Lötmittel galvanisierten Elektrode montiert ist.
Die Terminalsubstratelektrode 4 des Schaltkreissubstrats 6 war eine Goldelektrode. Das leitende Klebemittel 3 war ein duroplastisches Epoxid-basiertes leitendes Klebemittel, das auf dem Markt verfügbar ist. Das leitende Klebemittel beinhaltet einen sphärischen leitenden Füllstoff mit einem Partikeldurchmesser in einem Bereich von 0,5 μm bis 6 μm und einen durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 3,3 μm.
Das Epoxidbasierte leitende Klebemittel wurde angewendet durch Siebdruck auf eine Goldterminalsubstratelektrode 4 des Schaltkreissubstrats 6, so dass das Klebemittel 3 eine Dicke von etwa 0,1 mm hatte. Später wurde ein 3216-großer Jumper-Chip-Widerstand darauf montiert nach Einstellen der Montierposition. Das leitende Klebemittel wurde ge härtet unter Aufbringen von Wärme bei 150°C für 30 Minuten unter Verwenden eines Heißluftzirkulationsofens, so dass das elektronische Element mit dem Schaltkreissubstrat verbunden wurde.
In diesem Beispiel wurde ein Paket durch Variieren des elektrischen Widerstands zwischen der Elementelektrode und der Substratelektrode hergestellt, detektiert unter Verwenden des Kopfs der Packvorrichtung bei der Zeit der Montage des elektronischen Elements, und auch der Stromstärke, die bei der Zeit des Montierens gebraucht wurde.
(Vergleichsbeispiel 5)
Ein Paket wurde hergestellt in den folgenden Schritten:
Anbringen eines Epoxid-basierten leitenden Klebemittels 3 durch Siebdruck auf eine Goldterminalsubstratelektrode eines Schaltkreissubstrats 6, so dass das Klebemittel 3 eine Dicke von etwa 0,1 mm hatte;
Montieren eines 3216-großen Jumper-Chip-Widerstands an eine vorherbestimmten Position; und
Härten des leitenden Klebemittels ohne Aufbringen von Druck auf das elektronische Element.
(Vergleichsbeispiel 6)
Ein Paket wurde hergestellt in den folgenden Schritten:
Anbringen eines Epoxid-basierten leitenden Klebemittels 3 durch Siebdruck auf eine Goldterminalsubstratelektrode eines Schaltkreissubstrats, so dass das Klebemittel 3 eine Dicke von etwa 0,1 mm hatte;
Montieren eines 3216-großen Jumper-Chip-Widerstands an eine vorherbestimmten Position; und
Härten des leitenden Klebemittels ohne Aufbringen von Strom auf den Spalt zwischen dem elektronischen Element und dem Schaltkreissubstrat.
In einer Evaluierung der Pakete aufweisend 3216-große Jumper-Chip-Widerstände, die in den Beispielen hergestellt wurden, Messungen wurden durchgeführt für den Initialen Verbindungswiderstand und auch den Widerstand nach einem Zuverlässigkeitstest, in dem das Paket unter eine Bedingung von einer Temperatur von 85°C und einer Feuchtigkeit von 85% für 100 Stunden gesetzt wurde. Die Ergebnisse sind in Tabellen 4 bis 6 gezeigt.
Tabelle 4
Tabelle 5
Tabelle 6
In Beispielen 4 bis 10 wurde der elektrische Widerstand weiter abgesenkt in Vergleich mit den Vergleichsbeispielen 5 und 6. Betreffend den Wasserdichtigkeitstest wurde der Widerstandswert in jedem Beispiel beträchtlich erniedrigt, während die Widerstandswerte in den Vergleichsbeispielen 5 und 6 erhöht wurden. Betreffend den Kontakt zwischen der Elektrode und dem leitenden Füllstoff in dem leitenden Klebemittel an den Kontaktteilen wurden die Oberflächenoxidschichten nicht entfernt in den Paketen der Vergleichsbeispiele 5 und 6, während die Oxidschichten in jedem Beispiel entfernt wurden, so dass der Verbindungswiderstand in jedem Beispiel niedrig und stabil sowohl anfangs als auch nach dem Wasserdichtigkeitstest ist.
Industrielle Anwendbarkeit
Wie vorhergehend erwähnt betrifft die vorliegende Erfindung ein leitendes Harz mit verbesserter Verbindungsfestigkeit zwischen dem leitenden Harz und einem elektronischen Element und auch zwischen dem leitenden Harz und einer Elektrode des Schaltkreissubstrats. Das leitende Harz, das ein elastisches Klebemittel als die Bindemittelharzkomponente enthält, hat einen stabilen Verbindungswiderstand gegen Verbiegungsdeformation des Substrats. Wenn das Klebemittel gemäß der vorliegenden Erfindung komprimiert wird, wird die Harzkomponente heraus gequetscht, während die leitende Füllstoffkomponente innerhalb verbleibt, um die Konzentration des leitenden Füllstoffes zu erhöhen. Dies erhöht die Konzentration des leitenden Füllstoffs und schafft eine Verbindung durch Verkratzen der Elektrodenoberfläche. Folglich kann das leitende Klebemittel auf der Substratelektrode des Schaltkreissubstrats vorgesehen werden ohne irgendein Lötmittel zu verwenden und das elektronische Element kann gepackt werden.
Verbesserungen in Verbindungsfestigkeit und Kostenreduktion haben wichtige Ziele bei der Verwendung für herkömmliche leitende Harze und Pakete von elektronischen Elementen, die die leitenden Harze verwenden. Die vorliegende Erfindung kann die Probleme lösen und deshalb kann sie verschiedene elektronische Apparaturen bereitstellen, die umweltfreundlich sind.
Außerdem kann die vorliegende Erfindung die Verbindung zwischen einer Elektrode und einem leitenden Füllstoff eines leitenden Klebemittels verbessern und deshalb können die initiale und die Langzeit-Zuverlässigkeit verbessert werden verglichen mit herkömmlichen Techniken.

Claims

Leitendes Klebemittel mit einem leitenden Füllstoff und einem Bindemittelharz, um eine Elektrode eines Schaltkreissubstrats mit einer Elektrode eines elektronischen Elements elektrisch zu verbinden, wobei der leitende Füllstoff eine Mischung ist aus 30 bis 99 Gew.-% eines Metallfüllstoffs mit Vorsprüngen und 1 bis 70 Gew.-% von wenigstens einem Füllstoff mit einer Form, die ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend eine Schuppe, eine Flocke und ein Partikel; und der Gehalt des leitenden Füllstoffs in einem Bereich von 30 Gew.-% bis 50 Gew.-% ist.
Leitendes Klebemittel gemäß Anspruch 1, wobei der leitende Füllstoff, der Vorsprünge hat, ein Dendrit-Füllstoff ist, oder wobei der leitende Füllstoff wenigstens ein Metall ist, das ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend Kupfer, Silber, Gold, Platin, Palladium, Nickel, Edelstahl und eine Legierung davon, bevorzugt wobei der leitende Füllstoff durch Beschichten eines Metalls mit wenigstens einer Substanz, die ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend Silber, Gold und Palladium, vorbereitet ist.
Leitendes Klebemittel gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei der leitende Füllstoff einen durchschnittlichen Partikeldurchmesser im Bereich von 1 μm bis 100 μm hat.
Leitendes Klebemittel gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Bindemittelharz ein elastisches Klebemittelharz ist.
Paket eines elektronischen Elements, das bereitgestellt ist durch elektrisches Verbinden einer Elektrode eines Schaltkreissubstrats mit einer Elektrode eines elektrischen Elements mittels eines leitenden Klebemittels beinhaltend Hauptkomponenten eines leitenden Füllstoffs und eines Bindemittelharzes, wobei der durchschnittliche Gehalt des leitenden Füllstoffs in einem Bereich von 30 Gew.-% bis 50 Gew.-% ist, der leitende Füllstoff eine Mischung von 30 bis 99 Gew.-% eines Metallfüllstoffs ist, der Vorsprünge hat und 1 bis 70 Gew.-% von wenigstens einem Füllstoff hat, das eine Form hat, die ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend eine Schuppe, eine Flocke und ein Partikel, und der Gehalt des leitenden Füllstoffs höher ist als der durchschnittliche Gehalt für das Klebemittel, das in einem Spalt zwischen den Elektroden während des Packens der Elektrode des Schaltkreissubstrats und der Elektrode des elektronischen Elements durch Einfügen des leitenden Klebers präsent ist, und der Gehalt des leitenden Füllstoffs niedriger ist als der durchschnittliche Gehalt für das Klebemittel, das aus dem Spalt herausgequetscht ist.
Paket eines elektronischen Elements gemäß Anspruch 5, wobei der leitende Füllstoff, der Vorsprünge hat, ein Dendrit-Füllstoff ist, oder wobei der leitende Füllstoff wenigstens ein Metall ist, das ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend Kupfer, Silber, Gold, Platin, Palladium, Nickel, Edelstahl und eine Legierung davon, bevorzugt wobei der leitende Füllstoff durch Beschichten eines Metalls mit wenigstens einer Substanz, die ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend Silber, Gold und Palladium, vorbereitet ist.
Paket eines elektronischen Elements gemäß Anspruch 5 oder Anspruch 6, wobei der leitende Füllstoff einen durchschnittlichen Partikeldurchmesser im Bereich von 1 μm bis 100 μm hat.
Paket eines elektronischen Elements gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei das Bindemittelharz ein elastisches Klebemittelharz ist.
Paket eines elektronischen Elements gemäß einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei der Gehalt des leitenden Füllstoffs in einem Bereich von 75 Gew.-% bis 95 Gew.-% für das Klebemittel in einem Spalt zwischen der Elektrode eines Schaltkreissubstrats und der Elektrode eines elektronischen Elements ist.
Paket eines elektronischen Elements gemäß einem der Ansprüche 5 bis 9, wobei die Elektrode eines Schaltkreissubstrats und die Elektrode eines elektronischen Elements dadurch miteinander verbunden sind, dass sie teilweise an den Oberflächen durch den Metallfüllstoff mit Vorsprüngen verkratzt sind.
Paket eines elektronischen Elements gemäß einem der Ansprüche 5 bis 10, wobei der Abstand zwischen der Elektrode eines Elements und der Elektrode eines Substrats wenigstens 1,1 mal einer Minimaldimension (Dmin) eines kleinsten leitenden Füllstoffs ist, der in dem leitenden Harz enthalten ist, und höchstens 20 mal einer Maximaldimension (Dmax) eines größten leitenden Füllstoffs ist, der in dem leitenden Harz enthalten ist.
Packverfahren aufweisend elektrisches Verbinden einer Elektrode eines Schaltkreissubstrats mit einer Elektrode eines elektronischen Elements mittels eines leitenden Klebemittels mit einem leitenden Füllstoff und einem Bindemittelharz als Hauptkomponenten, wobei der durchschnittliche Gehalt des leitenden Füllstoffs in einem Bereich von 30 Gew.-% bis 50 Gew.-% ist; der leitende Füllstoff eine Mischung aus 30 bis 99 Gew.-% eines Metallfüllstoffs ist, der Vorsprünge hat und 1 bis 70 Gew.-% von wenigstens einem Füllstoff mit einer Form hat, die ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend eine Schuppe, eine Flocke und ein Partikel, und das Schaltkreissubstrat ist mit der Elektrode eines elektronischen Elements verbunden durch: Anbringen des Klebemittels an einen Spalt zwischen der Elektrode eines Schaltkreissubstrats und der Elektrode eines elektronischen Elements; Anbringen der Elektrode eines Schaltkreissubstrats und der Elektrode eines elektronischen Elements mit einem Druck im Bereich von 0,01 MPa bis 50 MPa; und Herausquetschen des Klebemittels von dem Spalt zwischen den Elektroden, so dass das Klebemittel, das in dem Spalt verbleibt, den leitenden Füllstoff beinhaltet mit einem höheren Gehalt als der durchschnittliche Gehalt.
Packverfahren gemäß Anspruch 12, wobei der leitende Füllstoff, der Vorsprünge hat, ein Dendrit-Füllstoff ist, oder wobei der leitende Füllstoff wenigstens ein Metall ist, das ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend Kupfer, Silber, Gold, Platin, Palladium, Nickel, Edelstahl und eine Legierung davon, bevorzugt wobei der leitende Füllstoff durch Beschichten eines Metalls mit wenigstens einer Substanz, die ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend Silber, Gold und Palladium, vorbereitet ist.
Packverfahren gemäß einem der Ansprüche 12 bis 13, wobei der leitende Füllstoff einen durchschnittlichen Partikeldurchmesser im Bereich von 1 μm bis 100 μm hat.
Packverfahren gemäß einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei das Bindemittelharz ein elastisches Klebemittelharz ist.
Packverfahren gemäß einem der Ansprüche 12 bis 15, wobei der Gehalt des leitenden Füllstoffs in einem Bereich von 75 Gew.-% bis 95 Gew.-% für das Klebemittel in einem Spalt zwischen der Elektrode eines Schaltkreissubstrats und der Elektrode eines elektronischen Elements ist.
Packverfahren gemäß einem der Ansprüche 12 bis 16, wobei die Elektrode eines Schaltkreissubstrats und die Elektrode eines elektronischen Elements dadurch miteinander verbunden sind, dass sie teilweise an den Oberflächen durch den Metallfüllstoff mit Vorsprüngen zerkratzt sind.
Packverfahren gemäß einem der Ansprüche 12 bis 17, wobei der Abstand zwischen der Elektrode eines Elements und der Elektrode eines Substrats wenigstens 1,1 mal einer Minimaldimension (Dmin) eines kleinsten leitenden Füllstoffs ist, der in dem leitenden Harz enthalten ist, und höchstens 20 mal einer Maximaldimension (Dmax) eines größten leitenden Füllstoffs ist, der in dem leitenden Harz enthalten ist.