JP2003504847A - 電子回路系と支持体との間の電気機械的接続装置およびその製造方法 - Google Patents

電子回路系と支持体との間の電気機械的接続装置およびその製造方法

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JP2003504847A
JP2003504847A JP2001508490A JP2001508490A JP2003504847A JP 2003504847 A JP2003504847 A JP 2003504847A JP 2001508490 A JP2001508490 A JP 2001508490A JP 2001508490 A JP2001508490 A JP 2001508490A JP 2003504847 A JP2003504847 A JP 2003504847A
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JP2001508490A
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ヒュプナー ホルガー
クリペシュ ヴァイディヤナサン
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インフィネオン テクノロジース アクチエンゲゼルシャフト
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Abstract

(57)【要約】 電子回路系（１０）と支持体（２０）との間の電気機械的接続装置の場合、これらの電子回路系と支持体とは、機械的に互いに堅固に接合されており、これらの電子回路系の電気接続素子（１１）と支持体の電気接続素子（２１）は、誘電体（２３−２）で被覆された、少なくとも部分的に導電性の粒子（２３−１）からなるマイクロカプセル（２３−１、２３−２）を介して導電接続されており、破断された誘電体（２３−２）を有するマイクロカプセル（２３−１、２３−２）と電気接続素子（１１、２１）との間に導電性ロウ付け接合部（２５〜２８）が存在する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は、請求項１の上位概念に記載された、電子回路系と支持体との間の電
気機械的接続装置ならびに請求項３１に記載された、該電気機械的接続装置の製
造法に関する。
【０００２】 電子回路系は、本発明の範囲内において固体回路系、殊に集積半導体回路であ
る。特に、例えば集積半導体回路の場合の系の概念は、電子回路機能素子、例え
ばトランジスタ、ダイオード、コンデンサ等を含む半導体材料体ならびにその上
に存在する回路機能素子を接続する金属導体路および接続素子を意味する。
【０００３】 接続素子は、平らな金属層、所謂パッドであってもよいし、球状の金属素子、
所謂バンプであってもよい。
【０００４】 支持体は、本発明の範囲内で回路板、例えば印刷回路またはボードである。ま
た、別の支持体は、一般にパッドの形の前記種類の接続素子を備えている。
【０００５】 前記種類の電気機械的接続装置を導電性粒子含有の接着剤を用いて実現させる
ことは、公知である。この種の電気機械的接続装置は、以下に図１につき詳説さ
れる。
【０００６】 図１は、略図で支持体２０、例えばボードと電気機械的に接続されている電子
回路系１０、例えば集積半導体回路を示す。回路系１０上には、パッドの形の接
続素子が設けられており、支持体２０上には、同様にパッドの形の接続素子２１
が設けられている。
【０００７】 回路系１０と支持体２０は、所謂フリップチップ接続装置技術で、パッド１１
と２１が導電性粒子２２および２３を含有する、セミコロン状態に示された接着
剤２４を嵌め込みながら互いに対向して存在するように相互に接合される。接着
剤２４は、例えばポリマーであることができ、一方、導電性粒子は、銀からなる
ことができる。
【０００８】 本明細書中で、前記種類の接合の場合には、２２で示された導電性粒子は、パ
ッド１１とパッド２１との間の側方の中間間隙内に導入され、ならびに２３で示
された導電性粒子は、互いに対向したパッド１１とパッド２１との間の垂直な中
間間隙内に導入される。
【０００９】 回路系１０と支持体２０とを押圧することによって、互いに対向したパッド１
１とパッド２１との間の導電性粒子２３とこれらのパッドとが導電性接触され、
ひいては回路系１０と支持体２０との間の電気的接続が生じることが保証される
。これに対して、パッド１１とパッド２１との間の側方の中間間隙内での導電性
粒子２２は、これらのパッドと導電接続されておらず、したがってこの点に関連
してパッド間の短絡は生じない。記載された種類の電気接続は、互いに対向した
パッド１１とパッド２１の間の導電性粒子２２によって垂直方向に導電接続が生
じるのではなく、パッド１１とパッド２１との間の側方の中間間隙内の導電性粒
子２２によって導電接続が生じる限り、異方的に導電性である。
【００１０】 導電性粒子２３を互いに対向したパッド１１とパッド２１との間での押圧の際
に変形しうることを示唆するために、この導電性粒子は、卵形に略示されており
、一方、パッド１１とパッド２１との間の側方の中間間隙内での粒子２２は、変
形しないままであり、したがって円形で略示されている。
【００１１】 前記種類の電気機械的接続装置の場合には、確実な機能形式のためには、次の
条件を満たさなければならない。
【００１２】 第１に、接着剤２４は、持続した押圧、ひいては回路系１０と支持体１１との
確実な機械的接続装置を保証するために、硬化の場合および回路系１０および支
持体２０の作動の際に十分に高い収縮力を発揮しなければならない。しかし、接
着剤は、一般に付着力および耐湿潤性に関連して良好な性質を有さず、したがっ
てこのような接続装置は、十分に確実なものではない。殊に、熱的な相互負荷の
場合には、接着接合部において高い剪断力を生じる可能性があり、それによって
接着剤は破断し、導電性粒子２３による電気接続は、中断されうる。更に、接合
部内に侵入する湿分は、加熱の際に回路系１０の全領域を支持体２０と分離しう
る。この欠点は、接着剤を構造化する必要がないという利点に相対立するもので
ある。
【００１３】 第２に、接着剤２４中の導電性粒子２２、２３の充填度は、一面で互いに対向
したパッド１１と２１との間の導電接続を保証するために、少なくとも１つの導
電性粒子２３が存在していることを保証する程度に高くなければならない。他面
、充填度は、側方の中間間隙内での導電性粒子による電気的短絡の危険が存在す
る程には高くなくともよい。
【００１４】 この最後に挙げられた問題は、集積度が増加し、それによって導電性構造体お
よび集積半導体回路上の前記導電性構造体の間隔およびそれに適合された、回路
に接続された支持体上、例えばボード上の構造体が小さくなるにつれて常に甚大
な影響を及ぼす。
【００１５】 この問題に対処するために、John H. Lau, McGraw-Hill 1996, 第289-299頁の
"Flip Chip Technplogiese"の記載から、導電性粒子およびこの導電性粒子を包
囲する、例えば絶縁性プラスチックの形の誘電体からなる、接着剤中に埋設され
たマイクロカプセルを使用することは、公知である。導電性粒子２２−１（もし
くは２３−１）とこの導電性粒子を包囲する誘電体２２−２（もしくは２３−２
）とからなるこの種のマイクロカプセルは、図２において拡大して示されている
。
【００１６】 また、接着剤中の誘電体で包囲された導電性粒子を使用しながらの電気機械的
接続装置の場合にも、回路系１０と支持体２０は、図１に示したように押圧され
ている。その際の圧力および接着剤２４の硬化を生じる圧力によって、マイクロ
カプセル２３−１、２３−２は、互いに対向したパッド１１と２１との間で押圧
され、それによって誘電体２３−２は、破断され、それによって導電性粒子２３
−１上で導電接続が生じる。この状況は、パッド１１と２１との間の変形された
マイクロカプセル２３−１、２３−２の形で図３において略示されている。
【００１７】 実際に、前記種類のマイクロカプセルを介してのこの種の電気機械的接続装置
の場合には、パッド１１と２１との間の側方での中間間隙内に存在するマイクロ
カプセル２３−１、２３−２を介する側方での電気的短絡の問題は、実際に排除
されている。しかし、接着剤に関連する上記問題は、依然として残っている。
【００１８】 本発明は、微細な導電性構造体の場合にも電子回路系および支持体の上で機械
的および電気的に安定であり、ならびに電気的短絡の危険がない前記種類の電気
機械的接続装置を記載するという課題に基づいている。
【００１９】 この課題は、上位概念の種類の電気機械的接続装置の場合には、請求項１の特
徴部に記載の手段によって解決される。
【００２０】 本発明による電気機械的接続装置を製造する方法は、請求項３１に記載の手段
を示す。
【００２１】 本発明による電気機械的接続装置の他の実施形式ならびに本発明による方法の
他の実施態様は、相応する請求項２から３０までのいずれか１項ならびに請求項
３２から３４までのいずれか１項に記載されている。
【００２２】 次に、本発明は、図面に関連して実施例につき詳説される。
【００２３】 本発明の核心は、圧縮接合以外に電子回路系と支持体との電気接続を実現させ
るために、少なくとも電気接続の位置で金属性のロウ付け接続装置を得ることに
認めることができる。
【００２４】 本発明の実施形式が詳説されている図４において、図１〜３と同じ素子は、同
様の符号で示される。
【００２５】 既に図１につき記載したように、図４に記載の装置は、同様に電子回路系１０
、例えば集積半導体回路と支持体２０、例えば電気的ボードとの電気機械的接続
装置である。また、電子回路系１０と支持体２０は、パッド１１およびパッド２
１の形の接続素子を備えている。
【００２６】 純粋な機械的接合は、セミコロン状態に示された接着剤２４、例えば１つのポ
リマーにより行なわれるが、しかし、このポリマー中には、図１に示された公知
の実施形式の場合と同様に純粋に金属性の導電性粒子２２、２３が埋設されてい
るのではなく、ロウ付け過程に適したマイクロカプセル２２−１、２２−２、２
３−１、２３−２が埋設されている。このマイクロカプセルの実施形式は、以下
に詳説される。
【００２７】 本発明は、電子回路系１０と支持体２０との純粋な機械的接合を実現させるた
めに接着剤２４を用いる実施形式に制限されるものではないことが指摘される。
接着剤なしのロウ付け過程による接合を得るような実施形式も可能であり、この
ロウ付け過程は、なお詳説される。これは、電子回路系１０および支持体の一定
の電子的機能形式にとって実効性のないパッド１１、２１により行なうことがで
きる。”実効性のない”という概念は、これに関連して、このようなパッドが電
子回路系１０中の電子的機能素子に電気接続されていないかまたは支持体２０上
または内で電気接続されていないことを意味する。
【００２８】 ところで、次にロウ付け接続装置の第１の実施形式を本発明の範囲内で詳説す
る。
【００２９】 この実施形式の場合、マイクロカプセルは、誘電体２２−２、２３−２で被覆
された導電性粒子２２−１、２３−１からなり、この導電性粒子は、その側で銅
、ニッケル、銀、金の群からの金属、ロウ付け可能な合金、または導電性金属、
例えば銀で被覆された絶縁体、例えば酸化錫からなることができる。最後に記載
された種類のマイクロカプセルを製造することができることは、例えば"JOURNAL OF MATERIALS SCIENCE" 28 (1993), 第5207〜5210頁の記載から公知である。
【００３０】 誘電体２２−２、２３−２としては、ロウ付けフラックスの機能をも引き受け
うる絶縁塗料を使用することができる。
【００３１】 ロウ付け過程には、パッド１１、２１上で電子回路系１０と支持体２０との導
電接続の実現のために、ロウ付け層２５、２７が設けられており、このロウ付け
層のためには、錫、インジウム、ガリウムまたは低融点金属合金の群からの金属
を使用することができる。ロウ付け層２５、２７は、選択的な無電流析出によっ
てパッド表面上に得られ、それによって十分に平坦な表面を得ることができる。
【００３２】 本発明による方法によれば、接着剤２４中または図４に特別には図示されてい
ないポリマーフィルム中に埋設されたマイクロカプセル２２−１、２２−２、２
３−１、２３−２は、電子回路系１０と支持体２０との間に導入され、これらの
電子回路系と支持体は、互いに対向したパッド１１、２１の間に存在するマイク
ロカプセル２３−１、２３−２の誘電体２３−２が破断される程度に強く押圧さ
れる。装置は、押圧した後にロウ付け層２５、２７のロウ付け材料の溶融温度を
超える温度に加熱される。この場合、溶融されたロウは、マイクロカプセル２３
−１、２３−２の導電性粒子２３−１の材料と接触され、金属性の良好な導電接
続を生じる。
【００３３】 パッド１１とパッド２１との間の側方の中間間隙内のマイクロカプセル２２−
１、２２−２は、圧縮過程による影響を受けないままであり、したがって誘電体
２２−２は、無傷であり、それによって側方の短絡が回避される。従って、本発
明による電気機械的接続装置は、上記に詳説された範囲内で異方的に導電性であ
る。
【００３４】 ロウ付けのために拡散ロウ付け法を使用することは、特に好ましい。この方法
の場合には、低融点のロウを用いることにより、ロウ付け金属が接合することが
できる高融点の金属と共に耐高温性で機械的に極めて安定した金属間相を形成す
ることによって耐高温性の金属接続装置が得られる。この場合、低融点のロウ付
け金属は、完全に変換され、即ち完全に金属間相に吸収される。このようなロウ
付け法は、例えば米国特許第５０５３１９５号明細書の記載から自体公知である
。
【００３５】 この方法のために、ロウ付け層２５、２７は、１０μｍ、有利に１０μｍ未満
の程度の大きさの厚さを有する。このロウ付け層は、例えば錫からなる。金属化
絶縁体の形の導電性粒子２３−１または粒子の金属化層および場合によってはパ
ッド１１、２１は、例えば銅またはニッケルからなる。錫は、拡散ロウ付け法の
間の粒子金属間での接触の際に、完全に金属間相に変換され、この場合この金属
間相は、図４において２６、２８で示されている。既述したように、その際に生
成される接続装置は、ロウ付け金属よりも本質的に高い融点ならびによりいっそ
う良好な機械的性質、例えば高い引張強度およびクリープ自由度（Kriechfreihe
it）を有する。
【００３６】 更に、本発明の実施形式において、この種のロウ付け法の場合に単層のマイク
ロカプセル層がパッド１１とパッド２１との間に存在し、パッド表面が十分に平
坦であることは、本質的なことである。次に、互いに対向したパッド１１とパッ
ド２１との間に存在する全てのマイクロカプセル２３−１、２３−２は、押圧さ
れ、したがってこのマイクロカプセルの導電性粒子２３−２またはその導電性部
分は、ロウ付け金属と接触する。
【００３７】 既述したように、マイクロカプセル２２−１、２２−２、２３−１、２３−２
が先にポリマーフィルム中に埋設されている場合には、単層であることは特に十
分に実現可能である。この種のフィルムがその中に埋設されたマイクロカプセル
と共に個々に形成されかつ製造可能であることは、例えば１９９２”ＩＥＥＥ”
、第473〜480頁および第487〜491頁の記載から自体公知である。このようなフィ
ルムは、マイクロカプセル２２−１、２２−２、２３−１、２３−２の側方の絶
縁を保証し、距離スペーサーの機能を引き受けることができる。接合することが
できる面に適合させる場合に、成形部材は製造されうる。更に、接着剤２４は、
場合によっては省略することができる。
【００３８】 図４における前記の実施形式が特に図示するものでないことは、さらにもう一
度言及することができるであろう。また、接着剤２４が存在しない場合には、上
記の範囲内で実効性のないパッド１１、２１とマイクロカプセル２３−１、２３
−２との間のロウ付け接続装置は、図４においてわざわざ図示されていない。し
かし、図４において、例えば図の平面内の右側の２つのパッド１１、２１は、”
実効性のない”ものと見なされることができ、図の平面内の左側の２つのパッド
１１、２１は、”実効性のある”ものと見なされることができる。
【００３９】 本発明のもう１つの実施形式の場合には、少なくとも部分的にロウ付け金属か
らなるマイクロカプセル２２−１、２２−２、２３−１、２３−２を使用するこ
とができる。
【００４０】 この実施形式の変形によれば、導電性粒子２２−１、２３−１は、完全にロウ
付け金属からなり、この場合ロウ付け金属としては、錫、インジウム、ガリウム
または軟ロウ合金の群からの金属が使用可能である。更に、電子回路系１０のパ
ッド１１および支持体２０のパッド２１のための材料としては、銅、ニッケル、
銀、金の群からの金属であることができるロウ付け可能な金属が使用される。こ
の場合には、パッド１１上のロウ付け層２５およびパッド２１上のロウ付け層２
７は、省略することができる。
【００４１】 マイクロカプセル２２−１、２２−２、２３−１、２３−２の導電性粒子２２
−１、２３−１は、この実施形式の場合にも絶縁塗料層の形の誘電体２２−２、
２３−２によって包囲されている。側方の方向での上記に詳説された絶縁効果と
共に、この絶縁塗料層は、付加的にロウ付け処理の間の加熱の際に、殊に電子回
路系１０のパッド１１と支持体２０のパッド２１との間の側方の中間間隙内への
導電性粒子２２−１の合体、ひいては側方の方向での短絡を回避させる。
【００４２】 マイクロカプセル２２−１、２２−２、２３−１、２３−２の導電性粒子２３
−１、２３−２のロウ付け材料は、ロウ付け過程の際に流動性になり、したがっ
て絶縁塗料層が簡単に破壊されるので、互いに対向したパッド１１とパッド２１
との間でのロウ付け材料の破断のためには、マイクロカプセルの上記に詳説した
第１の実施形式の場合のような高い圧力は不必要である。ロウ付け材料をパッド
１１、２１の材料と接触させる場合には、ロウ付け接続装置、ひいては電気的お
よび機械的な接触が生じる。
【００４３】 マイクロカプセル２２−１、２２−２は、パッド間の側方の中間間隙内で押圧
されるので、このマイクロカプセルの絶縁層２２−２は、無傷のままである。こ
のマイクロカプセルは、接着剤２４を使用する場合にはこの接着剤によって接合
して一体にされかつ流出できなくなるか、または上記に詳説した範囲内でポリマ
ーフィルム中に埋設する場合にはこの接着剤によって接合して一体にされかつ流
出できなくなる。
【００４４】 従って、この実施形式の場合にも、上記に詳説した拡散ロウ付け法は、特に好
ましい。この場合、マイクロカプセル２２−１、２２−２、２３−１、２３−２
の導電性粒子２２−１、２３−１は、例えば錫からなることができ、電子回路系
１０のパッド１１と支持体２０のパッド２１は、銅またはニッケルからなること
ができる。マイクロカプセルの導電性粒子が１０μｍ未満の直径を有する場合に
は、錫は、ロウ付け材料およびパッド金属との接触の際に完全に金属間相２６、
２８に変換される。また、ロウ付け金属と比較して本質的に高い融点、ひいては
顕著な機械的性質、例えば高い引張強度およびクリープ自由度を有する電気機械
的接続装置が生じる。
【００４５】 １０μｍ、有利に１０μｍ未満の程度の大きさの小さな直径を有する導電性粒
子は、数多くの理由から好ましい。
【００４６】 第１に、拡散ロウ付けの場合には、導電性粒子が厚手であればあるほど、化学
的変換プロセスは、よりいっそう長く継続される。例えば、４０μｍの直径の場
合には、反応は３０分間に亘って継続される。１０μｍ未満の直径の場合には、
反応時間は、数分間程度の大きさである。
【００４７】 第２に、変換反応にとって満足のゆく金属を供給しうるために、パッド１１、
２１は、十分に厚手でなければならない。好ましい直径を有する導電性粒子の場
合には、比較的に僅かなロウ付け金属が使用され、したがって完全な変換のため
には、相応して僅かなパッド金属が使用可能であることが要求される。
【００４８】 第３に、導電性粒子の直径が僅かであることは、微細に構造化された接点にと
って重要であり、このことは、特に大きな集積度を有する集積半導体回路には有
利なことである。
【００４９】 第４に、導電性粒子の直径は、ロウ付け接合部の厚さを定める。薄手のロウ付
け接合部は、より良好な破壊挙動を有する。５μｍ未満の厚さの場合には、接合
部は、曲げた際に弾性状態であり、一面で、この接合部は、１０μｍを超えた厚
さの場合には、脆くなり、したがって簡単に応力亀裂を生じるうる。
【００５０】 前記の実施形式の変形において、マイクロカプセル２２−１、２２−２、２３
−１、２３−２の導電性粒子２２−１、２２−２は、必ずしもロウ付け金属から
なりうるのではなく、ロウ付け金属で被覆された金属核からなりうる。この場合
には、例えば錫ロウ付け層で被覆された銅核が重要である。錫ロウ付け層を錫交
換浴中で無電流で析出する場合には、銅核の最上層は、相応する薄手の錫層によ
って代替される。錫層の典型的な厚さは、２００ｎｍの程度の大きさである。
【００５１】 また、物体を電気機械的接続装置の際に使用するためのこの種の導電性粒子の
使用は、例えば１９９６”Electronic Components and Technology Conference
”, 第５６５〜５７０頁の記載から自体公知である。そこには、低融点の金属（
ロウ付け金属）で被覆された導電性充填粉末、熱可塑性ポリマー−プラスチック
および他の微少量の有機添加剤からなる導電性接着剤材料が記載されている。こ
の場合、充填剤粒子は、低融点の金属で被覆されており、この場合この金属は、
物体間に１つの接合を得る際に、接合することができる物体上で隣接した充填剤
粒子間および充填剤粒子と金属接続素子との間の冶金学的接合を実現させるため
に溶融される。このような接続装置は、図１に記載の配置に相当する。また、こ
の場合上記に詳説した問題は、ポリマー−プラスチックによって形成された接着
剤ならびに導電性粒子の充填度に関連して明らかになる。
【００５２】 上記に詳説した実施形式の場合と同様に、このような導電性粒子２２−１、２
２−２は、絶縁塗料層の形の誘電体２２−２、２３−２で被覆される。導電性粒
子がその側で２つの部分に形成されていてよいことは、図２〜４に特に図示され
ている訳ではないことは、言及することができるであろう。
【００５３】 ロウ付け金属で被覆された金属核の形での導電性粒子２２−１、２３−１の利
点は、さらに有利に拡散ロウ付け法の形でのロウ付け法が全面に亘る極めて薄手
のロウ付け層のために極めて迅速で正確に進行することに見出すことができる。
もう１つの利点は、パッド１１、２１と接触を生じないマイクロカプセル２２−
１、２２−２の場合にもパッド１１とパッド２１との間の側方の中間間隙でロウ
が核材料と反応し、金属間相に変換されることにある。従って、このようなマイ
クロカプセルもロウの溶融温度を超えて耐温度性であり、それというのもこのマ
イクロカプセルは、もはや液状にはなりえないからである。
【００５４】 更に、導電性粒子のロウ付け層の厚さが僅かでありかつロウ付け金属量が比較
的僅かであるために、パッド１１、２１の厚さが減少されうる。それというのも
、ロウ量の完全な変換のためには、相応して僅かなパッド材料量が必要とされる
からである。ロウ付け層の厚さが僅かであることのもう１つの理由は、パッドを
もはや盛り上げる必要がないことに見出すことができる。それというのも、導電
性粒子のロウは、このロウが僅かな層厚のために金属核表面が良好に湿潤した際
にこの金属核表面に付着したままであるので、絶縁塗料層が破断する場合にも、
もはや”流出”しえないからである。
【００５５】 記載された理由から、パッド１１とパッド２１との間の側方の中間間隙内なら
びに互いに対向したパッド間の全てのマイクロカプセル２２−１、２２−２、２
３−１、２３−２の場合には、装置の運転温度の際に短絡を生じる液状ロウは、
もはや形成されえない。
【００５６】 導電性粒子２３−１、２３−２のロウとパッド１１、２１の金属との反応のた
めに、パッド１１、２１との電気機械的接触が明らかになる。
【００５７】 殊に、ロウ付け金属とは異なる金属とパッド１１上のロウ付け層２５およびパ
ッド２１上のロウ付け層２７とからなる導電性粒子２２−１、２３−１ならびに
ロウ付け層で被覆された金属核からなる導電性粒子を用いた場合の実施形式の場
合の他の利点は、特に薄手で良好なに制御可能なロウ付け層が拡散ロウ付け法の
際に金属間相２６、２８の形で製造されうることに見出すことができる。
【００５８】 前記の実施形式の場合には、マイクロカプセル２２−１、２２−２、２３−１
、２３−２は、ポリマーフィルム中への埋封を有する変形とは異なり、前記の接
着剤２４またはフラックスが重要でありうる絶縁液体を用いてペーストに加工さ
れることができる。接着剤の場合には、接着剤接続装置とロウ付け接続装置の利
点を互いに組み合わせることができる。この接着剤接続装置は、付加的な機械的
安定性を保証し、ロウ付け接続装置は、確実な電気的接続を保証している。
【００５９】 総括的には、もう一度、本発明によれば、耐クリープ性の接続を達成すること
ができることが指摘されるであろう。それというのも、好ましい拡散ロウ付けの
場合、ロウ付け材料は、マイクロカプセル上の薄手の層または電子回路系上およ
び支持体上の接続素子として完全に金属間相に変換され、即ちロウ付け材料残基
は、全く残らない。更に、薄手のロウ付け材料層は、比較的に急速なロウ付け法
の進行を保証する。
【００６０】 更に、マイクロカプセルの可能な高い充填度のために、小さな接続素子構造体
の場合にも良好な熱伝導の際の確実な電気的接続ならびにロウ付けされたマイク
ロカプセル上での機械的なロウ付け接合のために、純粋な接着剤接続装置と比較
して本質的に確実な機械的接合が保証される。
【００６１】 最後に、電気機械的接続装置の高い耐温度性も保証されている。それというの
も、接続装置過程は、全体的に残留物、例えば金属酸化物、ガラスもしくはセラ
ミックまたは接合剤からの絶縁体が接続装置中に残留しないように形成させるこ
とができるからである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 既に上述した電気機械的接続装置の公知の１実施形式を示す略図。
【図２】 既に上述した電気機械的接続装置の公知の１実施形式を示す略図。
【図３】 既に上述した電気機械的接続装置の公知の１実施形式を示す略図。
【図４】 図１に対応する電気機械的接続装置の本発明による１実施形式を示す略図。
【符号の説明】
１０ 電子回路系、 １１ 電気接続素子、 ２０ 支持体、 ２１ 電気接
続素子、 ２２−１、２３−１ 導電性粒子、 ２２−２、２３−２ 誘電体、
２３ マイクロカプセル、 ２５、２６、２７、２８ 導電性ロウ付け接合部
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１３年８月２日（２００１．８．２）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5E319 AA03 AB05 AC01 BB01 BB16 CC33 CD04 CD26 GG20 5F044 LL09 NN05

Claims (34)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電子回路系（１０）と支持体（２０）が機械的に互いに堅固
    に接合されており、電子回路系（１０）上の電気接続素子（１１）と支持体（２
    ０）上の電気接続素子（２１）がマイクロカプセル（２３−１、２３−２）を介
    して導電接続されており、マイクロカプセル（２３−１、２３−２）が誘電体（
    ２３−２）で被覆された少なくとも部分的な導電体（２３−１）によって形成さ
    れており、その際マイクロカプセル（２３−１、２３−２）の誘電体（２３−２
    ）は、機械的圧力によって導電性粒子（２３−１）が少なくとも部分的に露出す
    るように破断している、電子回路系（１０）と支持体（２０）との間の電気機械
    的接続装置において、マイクロカプセル（２３−１、２３−２）と電子回路系（
    １０）の導電性接続素子（１１）および支持体（２０）の導電性接続素子（２１
    ）との間に導電性ロウ付け接合部（２５〜２８）を備えていることを特徴とする
    、電子回路系と支持体との間の電気機械的接続装置。
  2. 【請求項２】 電子回路系（１０）と支持体（２０）との間で接着剤（２４
    ）により機械的に堅固に接合されている、請求項１記載の電気機械的接続装置。
  3. 【請求項３】 接着剤（２４）としてポリマーが使用されている、請求項１
    または２記載の電気機械的接続装置。
  4. 【請求項４】 マイクロカプセル（２３−１、２３−２）が接着剤（２４）
    中に埋設されている、請求項１から３までのいずれか１項に記載の電気機械的接
    続装置。
  5. 【請求項５】 電子回路系（１０）と支持体（２０）との間の機械的に堅固
    な接合が電子回路系（１０）および支持体（２０）の一定の電子的機能形式にと
    って実効性のない接続素子（１１、２１）の間のロウ付け接合部によって形成さ
    れている、請求項１記載の電気機械的接続装置。
  6. 【請求項６】 誘電体（２３−２）で被覆された、銅、ニッケル、銀、金の
    金属群からの導電性金属粒子（２３−１）をマイクロカプセル（２３−１、２３
    −２）として使用する、請求項１から５までのいずれか１項に記載の電気機械的
    接続装置。
  7. 【請求項７】 誘電体（２３−２）で被覆された、ロウ付け可能な金属合金
    からの導電性粒子（２３−１）をマイクロカプセル（２３−１、２３−２）とし
    て使用する、請求項１から５までのいずれか１項に記載の電気機械的接続装置。
  8. 【請求項８】 誘電体（２３−２）で被覆された金属化絶縁粒子（２３−１
    ）をマイクロカプセル（２３−１、２３−２）として使用する、請求項１から５
    までのいずれか１項に記載の電気機械的接続装置。
  9. 【請求項９】 銀メッキされた酸化錫体を金属化絶縁粒子（２３−１）とし
    て使用する、請求項８記載の電気機械的接続装置。
  10. 【請求項１０】 絶縁塗料をマイクロカプセル（２３−１、２３−２）の誘
    電体（２３−２）として使用する、請求項６から９までのいずれか１項に記載の
    電気機械的接続装置。
  11. 【請求項１１】 ロウ付けフラックスを絶縁塗料として使用する、請求項１
    ０記載の電気機械的接続装置。
  12. 【請求項１２】 電子回路系（１０）の接続素子（１１）と支持体（２０）
    の接続素子（２１）との間の導電性ロウ付け接合部（２５〜２８）が、マイクロ
    カプセル（２３−１、２３−２）の導電性粒子（２３−１）の材料から金属間相
    （２６、２８）を形成させながら、接続素子（１１、２１）上に設けられるロウ
    付け層（２５、２７）をロウ付けすることによって形成されている、請求項１か
    ら１１までのいずれか１項に記載の電気機械的接続装置。
  13. 【請求項１３】 錫、インジウム、ガリウムの群からの金属がロウ付け層（
    ２５、２７）のための材料として使用されている、請求項１２記載の電気機械的
    接続装置。
  14. 【請求項１４】 低融点金属合金がロウ付け層（２５、２７）のための材料
    として使用されている、請求項１２記載の電気機械的接続装置。
  15. 【請求項１５】 ロウ付け層（２５、２７）が選択的に無電流で析出する錫
    層である、請求項１３または１４記載の電気機械的接続装置。
  16. 【請求項１６】 マイクロカプセル（２３−１、２３−２）の導電性粒子（
    ２３−１）の金属材料に適合した金属材料が電子回路系（１０）の接続素子（１
    １）と支持体（２０）の接続素子（２１）のための材料として使用されている、
    請求項１から１５までのいずれか１項に記載の電気機械的接続装置。
  17. 【請求項１７】 銅またはニッケルが接続素子（１１、２１）のための材料
    として使用されている、請求項１６記載の電気機械的接続装置。
  18. 【請求項１８】 同じ大きさのマイクロカプセル（２３−１、２３−２）か
    らなる、単層でポリマーフィルム中に埋設された層が設けられている、請求項１
    から１７までのいずれか１項に記載の電気機械的接続装置。
  19. 【請求項１９】 絶縁塗料（２３−２）で被覆された、少なくとも部分的に
    ロウ付け金属からなる導電性金属粒子（２３−１）がマイクロカプセル（２３−
    １、２３−２）として使用されている、請求項１から５までのいずれか１項に記
    載の電気機械的接続装置。
  20. 【請求項２０】 マイクロカプセル（２３−１、２３−２）の導電性粒子（
    ２３−１）が完全にロウ付け金属からなる、請求項１９記載の電気機械的接続装
    置。
  21. 【請求項２１】 導電性粒子（２３−１）に錫、インジウム、ガリウムの群
    からのロウ付け金属が使用されている、請求項１９または２０記載の電気機械的
    接続装置。
  22. 【請求項２２】 導電性粒子（２３−１）に軟ロウ合金が使用されている、
    請求項１９または２０記載の電気機械的接続装置。
  23. 【請求項２３】 電子回路系（１０）の電気接続素子（１１）および支持体
    （２０）の接続素子（２１）にロウ付け可能な金属が使用されている、請求項１
    ９から２２までのいずれか１項に記載の電気機械的接続装置。
  24. 【請求項２４】 銅、ニッケル、銀、金の群からの金属が接続素子（１１、
    ２１）のためのロウ付け可能な金属として使用されている、請求項２３記載の電
    気機械的接続装置。
  25. 【請求項２５】 マイクロカプセル（２３−１、２３−２）の導電性粒子（
    ２３−１）がロウ付け材料で被覆された導電性金属核から形成されている、請求
    項１９記載の電気機械的接続装置。
  26. 【請求項２６】 銅が導電性金属核のための材料として使用されている、請
    求項２５記載の電気機械的接続装置。
  27. 【請求項２７】 錫が核被覆のためのロウ付け材料して使用されている、請
    求項２５または２６記載の電気機械的接続装置。
  28. 【請求項２８】 マイクロカプセル（２３−１、２３−２）の導電性粒子（
    ２３−１）が１０μｍ、有利に１０μｍ未満の程度の大きさの直径を有する、請
    求項１から２７までのいずれか１項に記載の電気機械的接続装置。
  29. 【請求項２９】 錫核被覆が２００ｎｍの程度の大きさの厚さを有する、請
    求項２７記載の電気機械的接続装置。
  30. 【請求項３０】 接続素子（１１、２１）上に施こされたロウ付け層が１０
    μｍ、有利に１０μｍ未満の程度の大きさの厚さを有する、請求項１から１８ま
    でのいずれか１項に記載の電気機械的接続装置。
  31. 【請求項３１】 請求項１から３０までのいずれか１項に記載の電気機械的
    接続装置の製造法において、接着剤（２４）中またはポリマーフィルム中に埋設
    されたマイクロカプセル（２３−１、２３−２）を電子回路系（１０）と支持体
    （２０）との間に導入した後に、このマイクロカプセルを、互いに対向した接続
    素子（１１、２１）の間に存在する導電性粒子（２３−１）上の誘電体（２３−
    ２）が破断しかつマイクロカプセル（２３−１、２３−２）間のロウ付け接合部
    （２５〜２８）が拡散ロウ付けによって得られる程度に強く押圧することを特徴
    とする、請求項１から３０までのいずれか１項に記載の電気機械的接続装置の製
    造法。
  32. 【請求項３２】 接続素子（１１、２１）上でロウ付け金属層（２５、２７
    ）を、拡散ロウ付け法の際に単数の導電性粒子（２３−１）または複数の導電性
    粒子（２３−１）の間で金属化絶縁体およびロウ付け金属の形でロウ付け金属が
    完全に金属間層（２６、２８）に変換される程度の厚さで施こす、請求項３１記
    載の方法。
  33. 【請求項３３】 導電性粒子（２３−１）が完全にロウ付け金属からなるマ
    イクロカプセル（２３−１、２３−２）ならびに電子回路系（１０）上のロウ付
    け金属不含の接続素子（１１）および支持体（２０）上のロウ付け金属不含の接
    続素子（２１）を使用する場合に、接続素子（１１、２１）の厚さを、拡散ロウ
    付けの際の変換処理にとって十分な材料が提供される程度に選択する、請求項３
    １記載の方法。
  34. 【請求項３４】 導電性粒子（２３−１）がロウ付け金属で被覆された導電
    性金属核からなるマイクロカプセル（２３−１、２３−２）ならびに電子回路系
    （１０）上のロウ付け金属不含の接続素子（１１）および支持体（２０）上のロ
    ウ付け金属不含の接続素子（２１）を使用する場合に、接続素子（１１、２１）
    の厚さおよびロウ付け金属の厚さを、拡散ロウ付けの際の材料が接続素子材料と
    核材料との間の変換処理にとってロウ付け金属で十分である程度に選択する、請
    求項３１記載の方法。
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