JP2005203468A - 電子装置及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 複数の部材1がナノ粒子4によって接合された電子装置であって、接合された部材1のうち少なくとも1以上の部材1にナノ粒子4が保持される受理層3が設けられているものである。また、複数の部材1のうち少なくとも1以上の部材1に電極2が設けられ、該電極2の表面に受理層3が設けられているものである。さらに、受理層3に、導電性粒子等が混練されているものである。
【選択図】 図1
Description
複数の部材を溶融温度の低いナノ粒子で接合するため、比較的低温で部材の接合が可能となり、接合する部材へのダメージが少なくなる。また、接合された部材のうち少なくとも1以上の部材にナノ粒子が保持される受理層が設けられているため、接合強度が高くなる。
2個の部材の両方に受理層が設けられているため、例えば両方の受理層にナノ粒子を塗布して接合するようにすれば、更に部材同士の接合信頼性が向上する。
上記の受理層が導電性を有するため、電子装置を構成する部材同士を導通させることができる。
電極の表面に受理層が設けられているため、この受理層にナノ粒子を塗布して部材同士を接合するようにすれば、比較的低温で部材の接合が可能となり、接合する部材へのダメージが少なくなる。また受理層が設けられているため、接合信頼性も向上する。
受理層に導電性粒子が混練されているため、電子装置を構成する部材同士を導通させることができる。なおこの導電性粒子として、ナノ粒子を用いることができる。
受理層に導電性繊維が混練されているため、電子装置を構成する部材同士を導通させることができる。
受理層が金属メッキによって形成されているため、電子装置を構成する部材同士を導通させることができる。
受理層が導電性を有するカーボンナノチューブで形成されているため、電子装置を構成する部材同士を導通させることができる。
接合された部材のうち少なくとも1以上の部材に電極が設けられており、少なくとも1つの電極の表面にナノ粒子が保持される受理構造が形成されているため、比較的低温で部材の接合が可能となり、接合する部材へのダメージが少なくなる。また、受理構造が設けられているため、接合強度が高くなる。
例えば、部材の表面を化学的に改質して親水基を導入するようにすれば、ナノ粒子の保持力が向上し、部材の接合強度も向上する。
複数の部材を溶融温度の低いナノ粒子で接合するため、比較的低温で部材の接合が可能となり、接合する部材へのダメージが少なくなる。また、接合された部材のうち少なくとも1以上の部材にナノ粒子が混練されている受理層が設けられているため、接合強度が高くなる。
例えば、ナノ粒子の一部又は全部を加熱によって互いに融着するようにすれば、接合強度の高い電子装置を実現することができる。
金属物質を含むナノ粒子を使用して部材の接合を行うようにすれば、接合強度が高くなり、また低コストで部材の接合を行うことができる。
ナノ粒子として、金、銀又は銅を使用して部材の接合を行うようにすれば、接合強度が高くなる。また、金、銀又は銅からなるナノ粒子は入手が容易であり、低コスト化を実現することができる。
複数の部材を溶融温度の低いナノ粒子で接合するため、比較的低温で部材の接合が可能となり、接合する部材へのダメージが少なくなる。また、接合する部材のうち少なくとも1以上の部材に受理層を設け、少なくとも1つの受理層の表面にナノ粒子を塗布するため、接合強度が高くなる。
2個の部材の両方に受理層を設けるため、例えば両方の受理層にナノ粒子を塗布して接合するようにすれば、更に部材同士の接合信頼性が向上する。
上記の受理層を導電性を有するように設けるため、電子装置を構成する部材同士を導通させることができる。
電極の表面に受理層を設けるため、この受理層にナノ粒子を塗布して部材同士を接合するようにすれば、比較的低温で部材の接合が可能となり、接合する部材へのダメージが少なくなる。また受理層を設けるため、接合信頼性も向上する。
受理層に導電性粒子を混練するため、電子装置を構成する部材同士を導通させることができる。なおこの導電性粒子として、ナノ粒子を用いることができる。
受理層に導電性繊維を混練するため、電子装置を構成する部材同士を導通させることができる。
受理層を金属メッキによって形成するため、電子装置を構成する部材同士を導通させることができる。
受理層を導電性を有するカーボンナノチューブで形成するため、電子装置を構成する部材同士を導通させることができる。
接合する部材のうち少なくとも1以上の部材に電極を設け、少なくとも1つの電極の表面にナノ粒子を保持する受理構造を形成するため、比較的低温で部材の接合が可能となり、接合する部材へのダメージが少なくなる。また、受理構造が設けられているため、接合強度が高くなる。
例えば、部材の表面を化学的に改質して親水基を導入するようにすれば、ナノ粒子の保持力が向上し、部材の接合強度も向上する。
複数の部材を溶融温度の低いナノ粒子で接合するため、比較的低温で部材の接合が可能となり、接合する部材へのダメージが少なくなる。また、接合する部材のうち少なくとも1以上の部材に受理層を設け、少なくとも1つの受理層にナノ粒子を混練するため、接合強度が高くなる。
例えば、ナノ粒子の一部又は全部を加熱によって互いに融着するようにすれば、接合強度の高い電子装置を製造することができる。
金属物質を含むナノ粒子を使用して部材の接合を行うようにすれば、接合強度が高くなり、また低コストで部材の接合を行うことができる。
ナノ粒子として、金、銀又は銅を使用して部材の接合を行うようにすれば、接合強度が高くなる。また、金、銀又は銅からなるナノ粒子は入手が容易であり、低コスト化を実現することができる。
上記のナノ粒子が、加熱する前において分散材でコーティングされているため、安定した状態でナノ粒子を受理層等に塗布することができる。
受理層の表面に、ナノ粒子をインクジェット方式で塗布するため、ナノ粒子を均一にかつ正確に塗布することができる。
例えば、受理層の表面に、ナノ粒子をスクリーン印刷で塗布すれば、ナノ粒子を均一かつ正確に塗布することができる。
例えば、平板状のものにナノ粒子を載置して転写するようにすれば、インクジェット方式等と同様に、ナノ粒子を均一かつ正確に塗布することができる。
受理層の表面に、ナノ粒子を滴下方式で塗布するようにすれば、インクジェット方式等に比べて短時間で広い範囲にナノ粒子を塗布することができる。
加熱と同時に加圧を行うようにすれば、更に部材の接合信頼性を向上させることができる。
図1及び図2は、本発明の実施形態1に係る電子装置の製造方法により、電子装置を製造するときの製造工程を示す縦断面模式図である。なお図1及び図2では、2個の部材を接合する場合を示しているが、例えば、1つの基板に複数の半導体素子を接合する場合など、3個以上の部材を接合する場合にも適応できる。また図1では、接合部分が2つある場合を示しているが、接合部分が1つであったり、3つ以上であってもよい。なお本発明で電子装置とは、回路基板に半導体素子(いわゆるIC、Integrated Circuid、集積回路)を接合したもの、半導体素子同士を接合したもの、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems、微小電子機械システム)等が含まれるものとする。
受理層2としては、主に、ポリアミク酸、アクリル樹脂、アルミナ水和物、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、合成微粒子シリカ、タルク、カオリン、硫酸カルシウム、硫酸バリウム等が使用され、機械による塗布や噴霧等により形成される。なお電極2に受理層3を形成する前に、電極2と受理層3の密着力が高まるように、電極2の表面を粗くしておいてもよい。
また、受理層3を金属メッキによって形成するようにしてもよい。この際、金属メッキからなる受理層3の表面を適当に荒らしたり、ポーラスにしたり、親水性を持たせるようにしてナノ粒子(後に詳述)の保持力を向上させるようにしてもよい。
さらに、受理層3を導電性を有するカーボンナノチューブやカーボンナノホーンによって形成するようにして受理層3に導電性を持たせるようにしてもよい。また、上述した受理層は一層でなくてもよく、多層としてもよい。
このように受理層3に導電性を持たせることによって、部材1同士を導通させて電子装置として機能させることができる。
分散材5でコーティングされたナノ粒子4は、例えば、溶剤に混ぜられてペースト状又はインク状にされて受理層3に塗布される。このようにペースト状又はインク状になっているナノ粒子4は、例えば、インクジェット方式、印刷方式、転写方式、滴下方式等によって塗布することができる。ここでインクジェット方式とは、インクジェットヘッドを用いて溶剤に混ぜられたナノ粒子4を飛ばして塗布するものであり、印刷方式とは、スクリーン印刷等で溶剤に混ぜられたナノ粒子4を印刷して塗布するものである。また転写方式とは、平板状のものにナノ粒子4を載置して転写することにより塗布するものである。なお転写方式では、必ずしもナノ粒子4を溶剤等に混ぜてペースト状又はインク状にする必要はない。さらに滴下方式とは、ディスペンサ等によって溶剤に混ぜられたナノ粒子4を飛ばして塗布するものである。なおナノ粒子4は、受理層3の表面だけに選択的に塗布してもよいが、電極2のショート等の問題がなければ、部材1の表面全体に塗布するようにしてもよい。
その後、図1(c)で互いに接触させる形で対向させた2個の部材1を加熱する(図2(d))。2個の部材1を加熱することにより、受理層3に塗布されているナノ粒子4の一部又は全部が互いに融着する。またナノ粒子4と受理層3も、ナノ粒子4が一部融解して密着することにより、2個の部材1が接合されることとなる。このときの加熱温度は、ナノ粒子4が体積に対して表面積が大きく、反応性が高いため、例えば、150〜200℃程度の低温でよい。なお図2(d)では、ナノ粒子4がそのままの形で残った状態を示しているが、実際にはナノ粒子4の一部又は全部が互いに融着して繋がった状態となる。
この図2(d)の工程で部材1が加熱されると、一般的に、ナノ粒子4をコーティングしている分散材5の大半が蒸発して無くなる場合が多い。
なお部材1の接合強度を高めるために、図2(d)の加熱と同時に加圧をするようにしてもよい。また図1では、2個の部材1の両方に設けられた受理層3の両方にナノ粒子4を塗布するようにしているが、片側の受理層3のみにナノ粒子4を塗布するようにしてもよい。ナノ粒子が融解する前(溶媒に混合され、液状でナノ粒子としての機能を有する間)に、もう一方の受理層に吸収されれば、両側の受理層に塗布したのと同様の効果が得られる。
また図1では、部材1が2個であって2個の部材1の両方に受理層3を設けた場合を示したが、複数の部材(例えば、3個以上)を接合する際に、少なくとも1以上の部材に受理層を設けるようにしてもよい。
さらに、接合される部材1のうち少なくとも1以上の部材に、ナノ粒子4が混練されている受理層3が設けられるようにしてもよい。このナノ粒子4が混練された受理層3は、例えば、粉末のポリアミク酸とナノ粒子を混練し、塗布や噴霧により形成すればよい。この場合は、例えば受理層3同士を接触させて加熱することにより部材1を接合すればよく、受理層3の表面に改めてナノ粒子4を塗布する必要はない。またこの場合、ナノ粒子4として金属物質等の導電性のものを使用すれば、複数の部材同士を導通させることができ、電極2は必ずしも設ける必要がない。
また、2個の部材1の両方に受理層3を設けるようにして、両方の受理層3にナノ粒子4を塗布して接合するようにすれば、更に部材1同士の接合信頼性が向上する。
さらに、受理層3に導電性粒子や導電性繊維を混練したり、受理層3を金属メッキや導電性を有するカーボンナノチューブで形成するようにすれば、電子装置を構成する部材1同士を導通させることができる。
図3は、本発明の実施形態2に電子装置の製造方法により、電子装置を製造するときの製造工程を示す縦断面模式図である。なお本実施形態2では、実施形態1の受理層3の代わりに、電極2の表面にナノ粒子4が保持される受理構造8が形成される。本実施形態2では、実施形態1の図1(a)及び図1(b)の製造工程が、図3(a)及び図3(b)に置き換わり、その後の製造工程は図1(c)、図2(d)及び図2(e)と同様である。またその他の点は、実施形態1と同様であり、同一の部分は実施形態1と同一の符号を付して説明する。
まず、2個の部材1の両方に電極2を形成し、その表面に受理構造8を形成する(図3(a))。なお電極2は、実施形態1と同様に形成することができる。また実施形態1と同様に、接合される複数の部材1のうち、少なくとも1以上の部材1に電極2及び受理構造8を形成するようにしてもよい。
また、部材1の表面に有機物や、無機物を蒸着、スパッタなどの方法で付着させることで受理構造5としてもよく、無電解法や電解法によるメッキによって受理構造5を形成しても良い。これらの、受理構造5に用いる物質は、前述した溶剤等の濡れ性が向上するものであれば何でもよい。
そして、実施形態1と同様に電極2に形成された受理構造8の両方に、分散材5でコーティングされたナノ粒子4を塗布する(図2(b))。その後の接合工程は、実施形態1の図1(c)、図2(d)及び図2(e)と同様である。
図4は、本発明の実施形態3に係る電子機器の例を示した図である。なお本実施形態3に示す電子機器は、実施形態1及び実施形態2の電子装置の製造方法で製造された電子装置を搭載したものである。図4(a)は、電子機器の例として、ノート型パーソナルコンピュータ100が示されており、図4(b)では、その他の電子機器の例として、携帯電話200が示されている。なお、実施形態1及び実施形態2で示した電子装置は、その他の家電製品等にも使用することができる。
Claims (34)
- 複数の部材がナノ粒子によって接合された電子装置であって、接合された部材のうち少なくとも1以上の部材にナノ粒子が保持される受理層が設けられていることを特徴とする電子装置。
- 前記部材が2個であって、該2個の部材の両方に前記受理層が設けられていることを特徴とする請求項1記載の電子装置。
- 前記受理層が、導電性を有することを特徴とする請求項1又は2記載の電子装置。
- 前記複数の部材のうち少なくとも1以上の部材に電極が設けられ、該電極の表面に前記受理層が設けられていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の電子装置。
- 前記受理層に、導電性粒子が混練されていることを特徴とする請求項3又は4記載の電子装置。
- 前記受理層に、導電性繊維が混練されていることを特徴とする請求項3又は4記載の電子装置。
- 前記受理層が、金属メッキによって形成されていることを特徴とする請求項3又は4記載の電子装置。
- 前記受理層が、導電性を有するカーボンナノチューブで形成されていることを特徴とする請求項3又は4記載の電子装置。
- 複数の部材がナノ粒子によって接合された電子装置であって、接合された部材のうち少なくとも1以上の部材に電極が設けられており、少なくとも1つの前記電極の表面にナノ粒子が保持される受理構造が形成されていることを特徴とする電子装置。
- 前記受理構造が、前記電極の表面を化学的又は物理的に改質して形成されていることを特徴とする請求項9記載の電子装置。
- 複数の部材がナノ粒子によって接合された電子装置であって、接合された部材のうち少なくとも1以上の部材にナノ粒子が混練されている受理層が設けられていることを特徴とする電子装置。
- 前記ナノ粒子の一部又は全部が、互いに融着していることを特徴とする請求項1〜11のいずれかに記載の電子装置。
- 前記ナノ粒子が、金属物質を含むことを特徴とする請求項1〜12のいずれかに記載の電子装置。
- 前記ナノ粒子が、金、銀又は銅であることを特徴とする請求項13記載の電子装置。
- 複数の部材をナノ粒子によって接合する電子装置の製造方法であって、接合する部材のうち少なくとも1以上の部材に受理層を設け、少なくとも1つの前記受理層の表面に前記ナノ粒子を塗布した後に、前記複数の部材同士を対向させて加熱することを特徴とする電子装置の製造方法。
- 前記部材が2個であって、該2個の部材の両方に前記受理層を設けることを特徴とする請求項15記載の電子装置の製造方法。
- 前記受理層を、導電性を有するように設けることを特徴とする請求項15又は16記載の電子装置の製造方法。
- 前記複数の部材のうち少なくとも1以上の部材に電極を設け、該電極の表面に前記受理層を設けることを特徴とする請求項15〜17のいずれかに記載の電子装置の製造方法。
- 前記受理層に、導電性粒子を混練することを特徴とする請求項17又は18記載の電子装置の製造方法。
- 前記受理層に、導電性繊維を混練することを特徴とする請求項17又は18記載の電子装置の製造方法。
- 前記受理層を、金属メッキによって形成することを特徴とする請求項17又は18記載の電子装置の製造方法。
- 前記受理層を、導電性を有するカーボンナノチューブによって形成することを特徴とする請求項17又は18記載の電子装置の製造方法。
- 複数の部材をナノ粒子によって接合する電子装置の製造方法であって、接合する部材のうち少なくとも1以上の部材に電極を設け、少なくとも1つの前記電極の表面に受理構造を形成し、該受理構造に前記ナノ粒子を塗布した後に、前記複数の部材同士を対向させて加熱することを特徴とする電子装置の製造方法。
- 前記受理構造を、前記電極の表面を化学的又は物理的に改質して形成することを特徴とする請求項23記載の電子装置の製造方法。
- 複数の部材をナノ粒子によって接合する電子装置の製造方法であって、接合する部材のうち少なくとも1以上の部材に受理層を設け、少なくとも1つの前記受理層に前記ナノ粒子を混練し、前記複数の部材を対向させて加熱することを特徴とする電子装置の製造方法。
- 前記ナノ粒子の一部又は全部を、互いに融着させることを特徴とする請求項15〜25記載の電子装置の製造方法。
- 前記ナノ粒子が、金属物質を含むことを特徴とする請求項15〜26のいずれかに記載の電子装置の製造方法。
- 前記ナノ粒子が、金、銀又は銅であることを特徴とする請求項27記載の電子装置の製造方法。
- 前記ナノ粒子は、加熱する前において分散材でコーティングされていることを特徴とする請求項15〜28のいずれかに記載の電子装置の製造方法。
- 前記受理層の表面に、前記ナノ粒子をインクジェット方式で塗布することを特徴とする請求項15〜22のいずれかに記載の電子装置の製造方法。
- 前記受理層の表面に、前記ナノ粒子を印刷方式で塗布することを特徴とする請求項15〜22のいずれかに記載の電子装置の製造方法。
- 前記受理層の表面に、前記ナノ粒子を転写方式で塗布することを特徴とする請求項15〜22のいずれかに記載の電子装置の製造方法。
- 前記受理層の表面に、前記ナノ粒子を滴下方式で塗布することを特徴とする請求項15〜22のいずれかに記載の電子装置の製造方法。
- 前記加熱の際に、加圧を行うことを特徴とする請求項15〜33のいずれかに記載の電子装置の製造方法。
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