JP2002280715A - 電子回路の鉛レス接続方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電子部品の実装においてはんだ付けに換わる
方法をとることによりはんだ合金に含まれる環境汚染物
質である鉛の使用をなくすること、および低温度実装処
理により部品自体のはんだ耐熱の要求を低く出来ること
から部品構成材料に含まれる鉛成分を使わないですむよ
うにする。 【解決手段】 基板側と部品側の両方の電極面に電極と
導電接続された導電体を露出させる形で接着材料で接着
固定して接続面を形成し接着材料によりその導電体同士
がかみ合うように接触させるとともに接着して導電性接
続を行い１８０℃以下の温度で固定する。さらに絶縁性
接着剤で機械的に固定する。はんだを用いないことによ
り鉛を用いない接続が実現できる。部品の耐熱温度を低
く出来る事により構成材料から鉛をなくする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は電子回路基板に電
子部品等を電気的に接続するとともに機械的にも固定す
る実装技術に関するものであり、とくに有害物質である
鉛を含有する合金であるはんだなどの材料を用いること
なく実装を行うこと、および部品自体に鉛を含まなくす
る、いわゆる鉛フリー実装技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電子部品の実装には、はんだ付けを行う
のが従来の常識であり他の方法はほとんど実用に供され
なかったが、近年はんだや部品自体に含まれる鉛が有害
な環境汚染物質であることからこの使用が禁止される方
向にあり、さらに有機錫が環境ホルモンとして有害であ
るとする実験結果もあり、鉛入りはんだに代わる材料も
しくは、はんだ付けに代わる方法が探索されている。し
かしながら従来のはんだ付けの特性レベルを実現するた
めの鉛フリーはんだ合金は従来の温度よりも約３０度は
んだ付け温度を上げなければならず、低融点のはんだ合
金をつくるには、ビスマスなどの材料をまぜればよいも
ののはんだ付け特性や機械的強度に問題があり、従来の
はんだにくらべて明らかに信頼性が劣る問題があった、
またいずれの場合も錫はベースとなる金属であり、錫が
否定された場合は、錫を含まないはんだ付け合金はほと
んど不可能であることなどの問題がある。またはんだ温
度の上昇は２５０℃の熱歪みを基板および部品に発生さ
せることとなり、一部のLSIなどの部品においては致命
的な問題ともなるほか、液晶や電解コンデンサなど、も
ともと熱に弱い電子部品は実装できない問題があった。
他の方法としては導電性接着材料を用いて接着により実
装する方法も知られているが、接着材料を厚く付着しな
ければ部品電極面での凹凸の吸収ができず接着力が不十
分であり、厚くつけると部品をつけた際に接着材料が横
方向にはみ出して隣の回路と短絡を生じやすい問題があ
った。また組み立てられる電子部品についてもはんだ付
け性確保のために電極部にはんだめっきをほどこし、本
体にもはんだの温度に耐えるようなものとするため、鉛
を含むガラスをベースとしたメタルグレーズなどの材料
が使われていたが、この鉛についても問題となってい
た。別の方法としては異方性導電フィルムなどの材料に
より接続する方法も知られているが、この方法は完全な
平面同士の接着で均等に圧力をかけられるようなもので
なければ使いにくい問題があり一般の電子部品の接続に
は向かない問題があった。さらに米国特許４１７０６７
７号（１９７９年１０月９日出願）には本発明でも用い
ている感磁性フィラーを含有する接着材料を塗布した後
磁界をかけることによりその感磁性フィラーが磁力線の
方向に配列され導電路を形成することで電気的接続を行
うことが開示されているが、発明者の経験によればこの
導電路はごく細いものが限られた少数しか形成されず、
しかも接触部への接触圧力も小さく酸化などによりおか
されて信頼性が取れない問題があった。発明者は先に特
願２００１−６１９０９において導電性接着材料を接着
ベースとした接続方法を発明し出願しているが、導電性
接着材料は導電性を実現するために銀などの粉末を６０
パーセント程度含有する必要があるため接着強度が劣る
問題があり、特に発明の主眼である感磁性粉末を電極面
に立てる形で付着するような場合に粉末が接着材料に突
っ込んだ形での接着が実現しにくい問題があった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題の第一は電子回路の実装および電子部品自体に
おいて鉛を使わないこと、第二は高温を用いないこと、
第三は従来の導電性接着材料のみの接着方法で問題であ
った横方向へのはみ出しによる短絡を防ぐに有効な方法
を提供すること、さらに導電性を有しない通常の接着材
料を用いても導電性が確保できる接続方法を実現するこ
とにある。さらに導電性接着材料は貴金属である銀を大
量に含むので高価であるがこれをなくするかまたは少な
くすることでコストダウンを図ることにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明においては電子部
品実装にはんだ付け法を用いないことにより、鉛を使わ
ないことおよび高温を用いないことの二点は実現し、さ
らに高温を用いないことにより電子部品の構成材料から
鉛を取り除くことを可能ならしめたものである。また導
電性接着材料のみによる接着方法における導電性接着材
料のはみ出しを防ぐ方法を実現するものであり、その構
造を形成するのに導電性接着材料を用いなくても接着性
に優れた通常の接着材料で導電接続を可能ならしめる方
法を含むものである。

【０００５】従来の導電性接着材料のみによる電子部品
の接着には接着材料の厚さを確保することにより、部品
と接着材料との接触面を確保し接着力を確保することが
行われていた、またこの厚さには部品の接続面の平坦性
やICなどのように多数のリード線を持つ部品の足の並び
の平坦性のばらつきを吸収してすべての接続を確保する
意味もあった。しかしながらこの厚さは部品を実装した
際に導電性接着材料を横方向にはみ出させる効果をも
ち、実装部品の位置決めのばらつきとあいまって隣のパ
ターンとの短絡を生じやすく、実用上はリードピッチで
０．７ミリ以下のものには適用しがたく、近年すくなく
とも０．３３ミリピッチが要求される実装には合わない
問題があった。さらに高価な銀を含む材料を厚く付ける
ことはコストが高くなる問題があり、このコストダウン
も常に求められるところであった。

【０００６】また発明者による先願の特願２００１−６
１９０９では導電性接着材料を用いて感磁性導電粉末な
どを付着する方法を用いていたが、導電性接着材料はも
ともと銀などの成分が６０パーセントほど入っており、
接着性を犠牲にせざるを得ない問題があり、当然コスト
も問題であった。

【０００７】本発明では接続すべき電極面に通常の接着
材料もしくは感磁性導電粉を銀に比べて少量で接着力の
低下が少ない２０パーセント程度含んだ接着材料を塗布
した後、導電性粒子もしくは感磁性導電体を電極面に立
てる形で圧力もしくは磁気による吸着力を印加して接着
し導電性粒子もしくは感磁性導電体による凹凸または針
状突起が多数出ているような形状をつくり、実装におい
ては基板側と部品側の突起部分がかみ合った形で導電接
続がなされその状態で接着固定されるものである、この
ため導電性接着材料を使わなくても接続は可能である
が、より確実性を求めて導電性接着材料を使った場合に
おいても横方向への広がりは少なく、凹凸もしくは針山
の谷に押し付けられるような方法で吸収するものであり
隣接する導体パターン間で短絡する可能性はきわめて少
なくなくなるものである。感磁性導電粉をフィラーとし
て用いた接着材料は本発明では主たる導電材料である感
磁性導電体の接触を補強する働きとして、絶縁性接着材
料に代えてもちいており、米国特許４１７０６７７号と
はその構成が全く異なり、主たる導電体は接着材料中に
は含まれておらず新たに外部から感磁性導電体を大量に
付着させて多数の導電路を形成しているのが本発明の特
徴であり、この感磁性導電粉のフィラーによっても導電
路が補強されることでより高い導電性と信頼性が得られ
ている。機械的強度の確保のため電気的接続の後にさら
に絶縁性接着材料をディスペンスなどの方法で付着する
ことで補強することができる。このような形で接続リー
ドピッチ０．３３ミリの高密度実装にも対応可能であ
る。

【０００８】本発明によれば従来のような導電性接着材
料の横方向への広がりがすくなく高密度の実装にも応用
可能である、また導電性はほとんどが感磁性導電体や導
電性粒子により担われることから、レジンと金属粉の混
成体である従来の導電接着材料よりも導電性に優れてお
り少ない接触面積であっても従来よりは導電性に優れ信
頼性もマイグレーションの可能性が低いことなどから優
れている、さらに機械的な強度は絶縁性接着材料により
全面的な接着を行うので問題はない。またはんだ付けの
高温にさらされないので、組み立てるべき電子部品にお
いてはんだ付け性を確保するためのはんだめっきが不要
であり、部品自体の耐熱性も不要であることから鉛を含
むガラスなどの高温耐熱性材料を用いないで部品を構成
することが出来る。

【０００９】

【実施例】本発明による低温度鉛レス実装方法の実施例
を述べるに際し、まず主要材料について述べる。

【００１０】１ 接着材料 本発明においてはおおむね５種類の接着材料を試してい
る。第一には基板および部品の電極面に印刷により接着
する絶縁性接着剤であり、印刷性、および金属粒子の付
着性に優れたものである、出来れば一液性が望ましいが
ライフが一日以上確保できるならば二液性のものでもよ
い。第二に同じく印刷に用いられるものとして感磁性導
電粉をフィラーとして含んでいる接着材料がある。この
フィラーは印刷性を最適にするのに役立つ程度の量であ
る２０パーセント程度を含むものであり、一般には接着
材料としては導電性をもっていないものである。この２
０パーセントという含有量は一例であって印刷性と導電
接続性の兼ね合いから決まるものである、実験的には５
パーセントから５０パーセントの広い範囲で実用可能で
あった。フィラーの材質としてはニッケルフレーク粉末
で４００メッシュパス程度の粒度のものであったが、ニ
ッケル粉の表面に銀をメッキしたものも導電性向上の目
的で用いている。これらの粉末は磁界の存在で磁力線の
方向に並行して立ち上がった形で磁石にひきつけられ、
その結果磁石の反対側の面ではフィラーの密度が低くな
り、外部から感磁性導電体を付着する際に感磁性導電体
がフィラーに邪魔されずに接着材料に入って行きやすく
接着しやすくなる利点があり、磁石側である電極面側は
導電性フィラーが電極面に高い密度で引き付けられ導電
性接続がより確実になる利点がある。第三の接着材料は
絶縁性であり全面に薄く塗布した後実装して接着を完了
した後実装に寄与しなかった部分は洗い流すことが出来
るものである。これを用いる際には硬化剤もしくは硬化
促進効果をもつ材料を部品側の接着面に塗布するかもし
くは導電性粒子の表面に薄くコーティングしておくなど
の方法により、部品実装部分のみ硬化するかもしくは硬
化を早めるかする方法に用いている。第四の接着材料は
実装の機械的補強に用いるもので実装完了後ディスペン
サーなどを用いて接着部分に塗布し、補強するものであ
る。第五の接着材料は一般の導電性接着剤であり接着面
の一方に印刷もしくはディスペンスなどの方法によって
塗布し、双方の接続面を電気的につなぐことで接着する
ものである。この特性は印刷性と、凹凸面でも流れ落ち
ない程度の固さをもっていることである。

【００１１】２ 感磁性導電体 主としてニッケルフレークで50メッシュパス、２00メッ
シュストップ程度のかなり粗い分布を持つものを用いた
が分布としてはこれに限るものではなく一般に導電性接
着材料などに使われている金属粉よりは粗い分布のもの
が好ましい結果を得ている。高密度の実装間隔が求めら
れる場合はこの粒度分布はより細かな方を選択すること
になる。他にフレーク状や粒状のニッケルさらにはフレ
ーク状または粒状のニッケルに銀メッキを１ミクロン以
上の厚さに施したものさらにはフェライトなどの磁性体
の針状結晶体に銀メッキを施したものも試しているが磁
気に感応して吸着されるような材料でありかつ導電性を
有するものであればよい。ここでは接着材料にはじめか
らフィラーとして入れる場合の感磁性導電粉もしくは後
の工程で感磁性導電体に磁力で付着させる用途の感磁性
導電粉とは区別して用い、導電粉とは400メッシュパス
程度の細かなものであり、導電体とは前記の粗いものと
定義してのべている。これらはいずれも従来の導電接着
材料のように貴金属である銀を多く含まず、コスト的な
メリットもあるものである。

【００１２】３ 導電体粒子 これは磁性を利用しない場合のものであり、ここでは銅
粉で５０ないし１５０メッシュのものを用いた、これは
接着剤に付着した際に押し付けても接着材料中に埋まっ
てしまわない程度の粗さとして選んでいる、この粒度分
布も前記同様にこれに限るものではない。

【００１３】次に作業についてのべる。 １ まず基板の電極面に第一の接着材料のペーストをス
クリーン印刷法により指定のパターンで付着する、この
際スクリーンのメッシュは１２５メッシュで印刷厚さは
２０−３０ミクロン、乾燥硬化後は１０−２０ミクロン
になるようなものであったがこれは細かな粒度の導電体
を用いる場合には薄くすることになる。

【００１４】２ この印刷直後の基板を平面型のフェラ
イト磁石の表面にシートを敷いた状態で磁石の中心付近
に置き、上から篩いを用いて感磁性導電体を全面にくま
なく行き渡るように振りかけた。フェライト磁石の磁力
は表面で５００ガウス以上あれば十分であり他の磁石で
もかまわない。

【００１５】３ この後全面にシートをかけてゴムなど
を介して軽く圧力を全面に行き渡るように印加し第一の
接着材料に感磁性導電体を食い込ませるようにした。な
お感磁性導電体は磁力線の方向に整列する性質がありそ
のことから基板面に垂直に立った状態に保たれており、
この方向性をそこなわないように圧力印加をおこなって
いる。この押さえ工程は強力な磁石を用いて感磁性導電
体を確実に電極と導電接続できる場合などには省略する
ことも可能である。

【００１６】４ この後磁石からほぼ垂直な方向に基板
を引き上げて取り出した後、接着されなかった感磁性導
電体を振り落とし、必要な場合にはガラスなどを用いて
再度全面をおさえて平面性を確保する試みも行ったが通
常この押さえの必要はない。

【００１７】５ この後１２０℃５分の加熱硬化工程に
通した、この際感磁性導電体の垂直方向性を保持するた
め磁石の上に置いた状態で加熱すればより完璧である、
その後表面側からサマリウムコバルト磁石のような強力
な磁石をもちいて残留の接着しなかった感磁性導電体を
取り除いた。この温度に関しては用いる材料によりその
最適条件を選べばよいが、通常はエポキシなどでは１５
０℃以下，シリコン系などでは１８０℃以下である。磁
石の耐熱劣化などの観点からも低い温度がのぞましい。

【００１８】６ この基板に第一の接着材料をほぼ同じ
パターンで印刷するかもしくはディスペンスすることに
より感磁性導電体の付着した部分に付着した。この際の
材料は先の印刷材料よりは幾分固いものであり、厚さは
３０ミクロン以上を確保するようにマスクもしくはディ
スペンサーを選定している。この硬さは感磁性導電体の
表面で接着材料が流失してしまわない程度のものであ
り、この後の工程で部品側の導電体との接着が可能な程
度のものである。

【００１９】７ この状態で基板を磁石の上に置き電子
部品を正確な位置に配置し実装した、この際圧力を印加
して部品の電極部の導電体が基板の感磁性導電体の先端
部と噛み合わさる程度にまで押しこむとともに磁力でそ
の状態を保つようにした。この際部品の電極表面にも同
様の方法で感磁性導電体もしくは導電体粒子を施したも
のを用いている。双方の材料が感磁性でない導電体粒子
の場合は機械的圧力のみで押さえることになり磁石は用
いなくても良い。この部品への感磁性導電体もしくは導
電体粒子の接着方法については後に詳述する。

【００２０】８ この後再度加熱硬化した、条件は同じ
く１２０℃５分であった。 ９ この状態で回路機能テスト等に供し接続不良などが
ないかを検査し問題があれば速乾性の銀塗料を細い筆で
塗布する方法などにより修正した。

【００２１】１０ この後第四の接着材料である透明エ
ポキシ接着剤を接着部の上から塗布し硬化して部品の機
械的接着強度を確保した。 １１ 原則として銀を含む導電性塗料などは使わないか
もしくは少なくしていることは本発明の主眼の一つであ
るが、このことは銀が水分と電界の存在下でマイグレー
ションと称される移行現象を発生して短絡を生ぜしめる
可能性をなくするかまたは少なくし、信頼性を高めるこ
とにつながっているほかコストダウンにもつながってい
る。

【００２２】ここでこの方法に用いる部品の特徴および
部品の電極に感磁性導電体もしくは導電性粒子を接着す
る方法についてのべる。ここに用いる部品としては代表
的なものとしてチップ抵抗器とリード端子をもっている
LSIなどの表面実装部品について説明する。

【００２３】チップ抵抗器の工程においては一般に平面
状のセラミック基板に印刷等によりガラスを含むメタル
グレーズ系材料をもちいてスクリーン印刷法により所定
形状に形成した後おおむね８５０℃で焼成して抵抗体や
電極を形成し、レーザーによるトリミングを行い、絶縁
保護および表示印刷などを行った基板をチョコレート形
状に一次分割し、分割側面に導電性材料を塗布し硬化さ
せた後個別に分割し、めっき工程において電極部分にニ
ッケルとはんだのめっきをかさねてはんだ付け性を確保
することをおこなっている。

【００２４】本発明においてはまずめっきの工程をなく
することにより工程短縮と鉛を用いないことを可能にし
ている。さらに抵抗器や電極などの材料は、はんだの熱
にさらされないことからはんだ耐熱性への配慮が不要で
あり、鉛を含むガラスをベースとした従来の材料から鉛
を含まないレジンをベースとした材料に変更することが
できる。一般にこれらレジン系材料は高温系材料のよう
にパラジウムやルテニウムなどの高価な材料を含まずコ
ストにおいても大きなメリットがある。一例をあげれば
抵抗材料としては１５０℃程度で硬化するフェノール、
エポキシなどのレジンにカーボンブラックなどの導電粉
末を混ぜたものや、さらには２５０℃以上の温度で硬化
するドリルレジン（ポリイミド系）をベースにカーボン
ブラックなどを混ぜたものなどである。

【００２５】ドリルレジンによる抵抗や電極はその後の
工程で用いられるエポキシなどの材料の乾燥硬化温度よ
りもはるかに高い温度で硬化処理されることから、工程
変化が少ない利点がある。電極材料としては前記の抵抗
材料の中で低抵抗値の材料を用いることも可能であるが
銀粉末などを前記レジン材料に混ぜたものがよい。

【００２６】この工程においてはレジン系材料を用いて
一般の工程と同様にセラミック基板表面に抵抗体を印刷
し、さらに表と裏の面に電極を印刷しそれぞれ所定の乾
燥硬化をおこない、レーザーなどにより抵抗値のトリミ
ングを行い、表側に絶縁性保護材料をほどこす。この段
階で裏面の電極で分割線から０．１ミリほど離れた位置
に接着材料を印刷し、先に基板について行ったと同様に
磁界をかけた状態で感磁性導電体を振り掛け、押さえる
ことにより接続面を形成する。この場合の接着材料は導
電性を有する第五のタイプが良い。後に他の実施例とし
て基板について詳述するが感磁性を有しない導電体粒子
を付着する場合については磁界をかけないことをのぞい
ては同様に行っている。この後チョコレート状に分割
し、側面に主として銀塗料などを塗布して表裏を導通さ
せる。

【００２７】これらの乾燥硬化温度は一般例に述べたガ
ラス系材料の場合の８５０℃と異なり、よく用いられる
エポキシ系材料では１５０℃以下、もっとも高いドリル
系材料でも３００℃以下であり、はるかに低いものであ
る。これをさらに個別に分割することによりチップ抵抗
器が完成される。

【００２８】別の作り方として特に小型のチップ抵抗器
の場合、側面電極形成部にスリットを形成してスパッタ
ーなどの方法によりスリットの側面に薄膜を形成して表
裏を導通することも行われているが、この場合は側面電
極形成後に接着材料を印刷することで同様に感磁性導電
体もしくは導電体粒子を接着し形成すればよい、この際
はスリット部から離れたパターンなどは不要であり裏面
の電極全面に印刷してよい。

【００２９】LSIなどの場合、リード線は平面に並ぶよ
うに作られており、この平面性を損なわないように治具
などを作りそこにはめ込んで印刷法により、リード部表
面に接着材料を付着し、先の方法と同様に感磁性導電体
や導電体粒子をつける方法やマスクした状態で接着材料
をスプレーにより付着した後感磁性導電体や導電体粒子
を付着する方法がある。できるならばリードフレームを
切断する以前にこれをやったほうがリードの平面性を損
ないにくく有利である。このリード部についてもはんだ
付け性は不要であり、鉛を含むはんだなどの材料のめっ
きは不要である。以上のように本発明によれば接続のみ
ならず、部品レベルでも鉛を含まない工程が実現できる
ものである

【００３０】「その他の実施例」 １ 感磁性導電体を用いない方法としては基板面に３０
ミクロン程度に第一の接着材料を所定パターンに塗布し
たのち、５０メッシュパス、１５０メッシュストップ程
度の導電体粒子を基板の接着面にふりかけた後、圧力を
かけて接着部分に導電体粒子を接着する方法も試みた。
この後付着しなかった導電体粒子は振り落として取り除
いた。他の工程については先に述べたと同様におこなっ
た。

【００３１】２ 基板に部品を実装する場合において、
まず基板に全面に第三の接着材料であるエポキシ接着剤
の硬化の遅いタイプを薄く塗布した後、部品の実装側の
面に硬化剤もしくは硬化促進剤を薄く塗布し基板を磁石
の上に置いた状態で部品実装を行い部品の電極部および
他の接触面で接着し硬化した後、接続部以外の硬化の遅
いかまたは硬化しないエポキシ接着剤を洗い流す方法も
試みた。この方法によれば接着材料の位置決めによる塗
布の面倒がなく、部品実装の位置決めの精度のみで実装
の位置決め精度が決定する点で有利である、また接着材
料の印刷性を考慮する必要がないので流動性の高い接着
材料を薄く付着して、導電体同士の接着に邪魔にならな
いように出来る点でも有利である。部品側の感磁性導電
体もしくは粒状導電体に導電性を損なわない程度に硬化
剤もしくは硬化促進剤をコーティングしておくことで接
続面および部品表面近傍のみ硬化を早める方法も有効で
あった、また硬化促進性のある金属イオンを発生させる
材料を用いそれに反応しやすい接着材料を選択すること
も一つの方法である。いずれの場合も磁石で引き付けて
おくことで部品の接続が強固になり動きにくい効果があ
った。

【００３２】3 感磁性導電体に強磁性体であるニッケ
ルやフェライト粉に銀メッキしたものなどを選択しそれ
ぞれ基板側および部品側に付着した後も磁石作用が残っ
ているようにし、実装の前に遊離した感磁性導電粉をそ
の磁化された感磁性導電体に吸着させて実装し、磁力に
より電気的接続を確保した状態で接着剤で固めることも
行なった。これによれば遊離感磁性導電体がクッション
作用をして部品やICの足の平坦性のばらつきを吸収して
確実な接続がえられた。

【００３３】４ 部品を基板に実装するに際し感磁性導
電粉をフィラーとして含む接着材料を基板側接続面に塗
布し磁界をかけた状態で部品を実装し硬化させることも
おこなった。この方法の利点は接着材料中の感磁性導電
粉が接続面に垂直に立つ方向で配向されるので電気的接
続を強化できることにある。とくに感磁性導電粉は基板
電極表面に押し付けられる方向に磁力が働くので接触す
る確率が高く、また反対側は接着成分の比率が高く、外
部から付着する感磁性導電体がフィラーに邪魔されずに
接着材料に入り込み、さらに接着成分が多いことから接
着しやすい利点がある。また感磁性導電粉は総体として
感磁性導電体を包むような形で接触し、これがない場合
の平面との点接触に比較して接続の確実性が高まる効果
がある。この際接着材料が所定位置よりはみ出すことが
あっても感磁性導電粉は垂直方向に配向され水平方向に
は絶縁されるので問題はないことから接着材料の塗布の
位置決めはラフなものでも良い利点がある、さらには部
品本体部分もこの接着材料で同時に固定することが出来
るので機械的強度も向上する。

【００３４】５ これまで述べたいずれの場合において
も基板側はN極を上に向けた磁石に載せ、部品側はS極を
上に向けた磁石の上に載せる事で統一した、この方向は
逆でもかまわないのだが統一基準としてこのようにし
た。これにより基板側の感磁性体表面はN極、部品側はS
極に磁化され実装の際にお互いに引き合うことから位置
決めに対してセルフアラインメント効果が生じ好都合で
あった。これが反対であったならば反発力で位置をずら
す効果をもつことになり、この点は重要である。感磁性
導電体同士が引き合うことで導電接続が完全になり、外
部の磁石にも引き付けられることから強固に接続され、
接着材料で固める際にも位置ずれが発生しにくい効果も
あった。

【００３５】６ 先に特願２００１−６１９０９に出願
したごとく基板側を本発明による感磁性導電体などが表
面に露出した構造とし、部品側に導電性接着材料を塗布
して接着することも有効であった。この際は部品側の導
電接着材料は５０ミクロン程度に比較的厚く付着し、部
品電極面の平坦性のばらつきを吸収するようにしたが、
接着材料は感磁性導電体の間に垂直に押さえつけられて
吸収され、横方向へのはみ出しは少なく、０．３３ミリ
メートルピッチの高密度実装に耐えられる方法であるこ
とが確認されている。これについては部品側と基板側の
構成を逆にして基板側に導電性接着材料を塗布する方法
も同様に有効であった。

【００３６】７ （００３５項）に述べた方法において
接着材料を絶縁性のものにして部品を押し付ける形で電
気的接続を図ることも試みたが、感磁性導電体などの表
面は微視的には平坦ではなく、接触点が少なくなること
から採用しなかった。

【００３７】８ （００３５項）に述べた方法において
接着材料に感磁性導電粉をフィラーとして含む接着材料
を部品電極側に付着して磁界の存在下でフィラーを磁石
で部品電極側に引き付けつつ部品をおさえつけて接着硬
化する方法も試みて有効であることを確認した。この際
の感磁性導電粉の含有比率は基板側の場合よりも高く２
５ないし５０パーセント程度とし、ステンレスマスクな
どで印刷するかもしくはディスペンサーを用いて５０ミ
クロン程度の厚さに付着した、厚く付けることの必要性
と、導電路を増やす目的からもフィラー分が多いほうが
固めの接着材料に出来るので有利であり、さらに基板側
の感磁性導電体の平坦性のばらつきは感磁性導電粉のフ
ィラーで吸収されて導電路が確保され、しかも感磁性導
電体は接着材料成分比率の高い部分で接着固定されるの
で機械的強度の点でも有利である。これについては部品
側と基板側の構成を逆にして、基板側に感磁性導電粉を
含む接着材料を塗布する方法も同様に有効であった。

【００３８】

【発明の効果】本発明によれば高温で処理する必要のあ
るはんだ付けをなくすることが出来るので鉛を用いない
実装および部品自体に鉛を用いないことが可能となりま
た従来のように導電性接着剤のみで接続する場合に比較
して高密度に実装することも可能になった。また接着性
の良い材料を使うことから確実な接続も可能となった。
さらに低い温度で処理することから従来はんだ付けでは
実装出来なかった電解コンデンサーや液晶などの電子部
品も同時に実装出来るようになった、従来液晶などは基
板に直接実装することは出来ずゼブラゴムやフレキシブ
ルケーブルを使っていたがこれらの部品をなくすること
も出来るようになった。

【００３９】「参考文献」 特願２００１−６１９０９ 米国特許 第４１７０６７７号

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は基板もしくは部品の導体電極に接着材
料を付着した後磁界を印加して感磁性導電体を電極面に
ほぼ垂直に立てるとともに電極と接触することで電気的
に導通するようにしさらに加熱硬化して固めたものの模
式断面図である。ここで磁界の方向を矢印で示している
が、部品の場合は磁界の方向はS極となるものである。

【図２】 図２は基板もしくは部品の導体電極に接着材
料を付着した後導電性粒子を付着し押し付けることによ
り電極と接触することで電気的に導通するようにしさら
に加熱硬化して固めたものの模式断面図である。

【図３】 図３はフィラーとして感磁性導電粉を含む接
着材料を基板もしくは部品の導体電極に付着した後磁界
を印加してこのフィラーを電極面にひきつけて電気的接
触を図るとともに感磁性導電体を付着してそれを電極面
にほぼ垂直になる形で立てて電極面方向に引き付けて、
電極と直接接触するかもしくは導電性を有するフィラー
を介して電極と電気的に導通するようにした後加熱硬化
して固めたものの模式断面図である。ここにおいて磁界
の方向は基板の場合はN極、部品の場合はS極とするが図
では矢印でN極を示している。

【図４】 図４は基板側を下、部品側を上として図１に
示す形の電極部を対向させて接続し、接着材料で固定し
た形の接続方法の模式断面図である。ここでは双方に感
磁性導電体を用いた場合を示しているが、導電性粒子を
一方または双方に用いた場合も磁界を印加するかしない
かの違いを除いてはほぼ同様である。

【図５】 図５は基板側を下、部品側を上として図１に
示す形の電極部を対向させて双方の間に感磁性導電フィ
ラーを含む接着剤を介在させ、フィラーにより導電性を
向上させた形で接続する方法の模式断面図である。ここ
では感磁性導電体を用いた場合の例を示しているが、一
方もしくは双方に導電体粒子を用いた場合についても同
様の形状で導電性の向上が期待できる。銀などを含む導
電性接着材料を用いた場合の形状も感磁性導電フィラー
が磁気により配向されることを除けばほぼ同様の形状に
仕上がる。

【図６】 図６は基板を下、部品を上として感磁性導電
体に感磁性導電粉を付着させて感磁性導電粉を介して上
下の電気的接続を図るとともに接着材料により固めた形
の接続方法を示す模式断面図である。

【図７】 図７は基板を下、部品を上として基板側は感
磁性導電体を付着した接続部を有し、部品側には導電接
着材料を付着して所定の位置に実装して押さえつけて硬
化せしめることにより導電接続した場合の模式断面図で
ある。

【図８】 図８は基板を下、部品を上として基板側は感
磁性導電体を付着した接続部を有し、部品側には感磁性
導電粉をフィラーとして含む接着材料を付着して所定の
位置に実装して押さえて磁界の存在下で硬化せしめるこ
とにより導電接続した場合の模式断面図である。

【符号の説明】

１ 基板本体 ２ 基板側電極 ３ 基板側接着材料 ４ 感磁性導電体 ５ 導電性粒子 ６ 感磁性導電粉を含む接着材料 ７ 感磁性導電粉によるフィラー ８ 接着材料 ９ 部品側感磁性導電体 １０ 部品側電極 １１ 部品本体 １２ 部品側接着材料 １３ 感磁性導電粉末 １４ 導電性接着材料 １５ 部品電極側の感磁性導電粉末を含む接着材料

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子回路において、部品を実装すべき基
   板もしくは部品の電極部もしくはその両方の電極部の実
   装接続面が粒子状もしくは針状導電体もしくはフレーク
   形状の導電体を接着材料により電極に接着しその導電体
   の一部が露出した形で形成されておりかつその導電体は
   基板もしくは部品の電極と電気的に接続されてあること
   を特徴とするもの。
2. 【請求項２】 請求項１における実装面の構造は電極部
   に接着材料を付着したのち、導電粒子を電極部に機械的
   に押し付けるようにして粒子と電極を電気的に接触させ
   接着材料を硬化させて形成したことを特徴とするもの。
3. 【請求項３】 請求項１における実装面の構造は電極部
   に接着材料を付着した後、強磁性体などよりなる感磁性
   導電体の粒子状もしくは針状もしくはフレーク状のもの
   を磁界を印加した状態で接着材料に立てた形で付着する
   とともに、磁力もしくは機械的な押し付け力もしくはそ
   の両方の力により粒子と電極を電気的に接触させ接着材
   料を硬化させて形成したことを特徴とするもの。
4. 【請求項４】 請求項３における接着材料はフィラーと
   して感磁性導電材料を含み、電極部に印刷などの方法で
   その接着材料を付着した後磁界を印加することによりフ
   ィラー分が電極面近傍に多く分布し電気的接続をより確
   実にするとともに、後の工程で感磁性導電体を付着する
   際に接着材料成分が多く分布した部分で接着することに
   より感磁性導電体が容易に電極面近傍に分布しているフ
   ィラーの導電体や電極面に接触できるとともに接着力も
   強くなることを特徴とするもの。
5. 【請求項５】 請求項３および４における磁界印加の方
   向は基板側と部品側は反対方向とし、両電極面を対向さ
   せた際に相互に磁気による引力が働くようにしてあるこ
   とを特徴とするもの。
6. 【請求項６】 前記請求項１から５項までによる基板と
   部品の電極面での相互接続の方法として、基板面の電極
   部もしくは部品の電極部に接着材料を付着した後部品を
   所定の位置に押し付ける形で実装し双方の導電体間に電
   気的接続が生じるようにして接着材料を硬化したことを
   特徴とするもの。
7. 【請求項７】 ６項において接着材料として導電性接着
   材料を用いることを特徴とするもの。
8. 【請求項８】 前記請求項１から５項までによる基板と
   部品の電極面での相互接続の方法として、基板面に全面
   に接着材料を付着したのち、部品の接続面に硬化剤もし
   くは硬化促進材料を塗布した部品を実装し、部品付着部
   が硬化し、他の部分が未硬化である間に未硬化の接着材
   料を洗浄して除去することを特徴とするもの。
9. 【請求項９】 請求項８において接続表面の構成材料に
   硬化作用もしくは硬化促進作用を有する成分が含まれる
   ことにより基板面の全面に接着材料を塗布した後部品を
   実装し接続部及び接続部近傍のみを硬化させた後未硬化
   の部分を洗浄により除去することを特徴とするもの。
10. 【請求項１０】 請求項６および請求項８，９において
    接着材料に感磁性導電粉が含まれたものを使用し、磁界
    を印加して感磁性導電粉を双方の接続面にわたるような
    方向に配向して接触させ電気的接続を確保して硬化する
    ことを特徴とするもの。
11. 【請求項１１】 基板面および部品面の接続面の導電体
    は感磁性のものであって、磁界の存在下で双方の感磁性
    部分に引力が働き、磁気力による圧力をかけて相互に電
    気的接続がなされた状態で絶縁性接着材料により固める
    ことで実装を行うことを特徴とするもの。
12. 【請求項１２】 請求項１１における感磁性導電体はす
    でに磁化されており、その部分に個別粉体として遊離可
    能な感磁性導電粉を磁力により付着した状態で実装し、
    遊離感磁性導電粉の部分がクッションとなる形で自由度
    をもつことにより、電極部分の平行平面性のばらつきを
    吸収して電気的接続を確保することを特徴とするもの。
13. 【請求項１３】 基板側の接続面を請求項１から５まで
    の方法により形成したものを用いて部品側電極面に導電
    性接着剤材料を付着したものを基板の所定位置に実装し
    おさえることにより電気的接続と接着を行うことを特徴
    とするもの、もしくは逆に部品側接続面を請求項１から
    ５までの方法により形成したものを用い、基板側電極面
    に導電性接着剤を付着することで同様に行うことを特徴
    とするもの。
14. 【請求項１４】 基板側の接続面を請求項１から５まで
    の方法により形成したものを用いて、部品側電極面に感
    磁性導電粉をフィラーとして含む接着材料を付着し基板
    の所定位置に部品を実装し磁界の存在下で接着硬化させ
    ることにより電気的接続を行うことを特徴とするもの、
    もしくは逆に部品側接続面を請求項１から５までの方法
    により形成し、基板側電極面に感磁性導電粉を含む接着
    材料を付着して同様に行うことを特徴とするもの。
15. 【請求項１５】 請求項６から１４において電気的接続
    および絶縁が正常であることを確認した後絶縁性接着材
    料によって固めることを特徴とするもの。
16. 【請求項１６】 請求項６から１５までの各項の相互接
    続を行った後さらに絶縁性接着材料により機械的強度を
    補強することを特徴とするもの。
17. 【請求項１７】 これらの導電性材料および接続される
    部品の電極および本体においてはんだ付け性を確保する
    目的で使用される、鉛を含むはんだめっきや、はんだの
    熱に耐える特性を実現するために使われるガラス材料な
    どに含まれる鉛を使用していないものであることを特徴
    とするもの。
18. 【請求項１８】 これらの工程はおおむね１８０℃以下
    の温度で処理されることにより、従来はんだの温度に耐
    える目的で使用されていた耐熱性材料をもちいることな
    く、一般の樹脂製基板材料などを用いることが出来ると
    ともに従来はんだ付けの際の熱に耐えなかった液晶や電
    解コンデンサーなどの部品も同時に実装接続できること
    を特徴とするもの。