JP2007180287A - 部品接着方法 - Google Patents

Abstract

【課題】誘電体基板上に大型の部品を接着する場合でも、精度良く位置合わせしかつ信頼性の高い接着を行うことができる接着方法を提供する。
【解決手段】 誘電体基板１上の少なくとも部品接着予定領域を熱処理によって変形する誘電体からなる膜２，３で被覆し、この膜上に被接着部品８の形状に沿ってほぼ一定の寸法で離間した位置に誘電体からなる凸部５を形成する。この凸部５に囲まれ部品接着予定領域の膜上に被接着部品である大型の部品８を載置し、熱処理を行う。この熱処理によって、凸部８の一部が流動し、被接着部品８を固定接着することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、部品接着方法に関し、特に大型の部品を誘電体基板上の所定の位置に、位置ずれなく接着することができる部品接着方法に関する。

マイクロ波やミリ波帯域の発振回路では、導波管回路と誘電体基板に形成された平面回路との間で、伝送する信号の伝送モードを変換する変換器が用いられる。この種の変換器は、例えば特許文献１に誘電体基板表面の平面回路（マイクロストリップ線路）の出力部の上面側に導波管終端部を設け、誘電体基板裏面には導波管が取り付けられた構造が開示されている。また特許文献２には、誘電体基板の表裏面を導波管と短絡導波管（導波管終端部）で挟む構造の変換器が開示されている。

このような変換器では、導波管終端部のような大型の部品を誘電体基板上に、正確に位置合わせをした上で取り付けることが要求されており、その位置ずれは性能を直接左右する重要なファクターとなる。特にミリ波の発振器においては、わずかな位置ずれが発振周波数のずれの原因となっている。

従来のこの種の部品接着方法を、図３を用いて以下に説明する。まず、平面回路が形成された誘電体基板２１上の部品接着予定領域に、開口部が配置するように位置合わせ用冶具２２を位置決めする（図３Ａ）。次に、ＡｕＳｎからなる接着部材２３を備えた部品２４を、位置合わせ用冶具２２の開口部内に載置する（図３Ｂ）。その後、３５０℃のオーブン、リフロー炉等を用いて加熱し、接着部材２３を溶融させ、部品２４を誘電体基板２１上に接着する（図３Ｃ）。部品２４と誘電体基板２１の接着方法は、このような方法の他、熱と圧力を加えて接着（熱圧着接合）、あるいは熱と超音波を加えて接着（超音波接合）する方法などがある。
特開２００４−２８１４９６号公報 特開２００２−１００９０７号公報

上述したような従来の接着方法によって、大型の部品を誘電体基板に接着する場合、次のような問題点が生じる。まず、図３で説明した位置合わせ用冶具２２を用いる方法では、位置合わせ用冶具２２の開口部内に部品２４を入れ込む必要がある。従って、部品の外形よりある程度大きな開口部を形成する必要があり、通常は、開口部の大きさを部品の外形より１００μｍ程度大きくしていた。この大きさの差が位置ずれ（±５０μｍ程度）の原因となってしまう。また、接触面積が大きい部品を熱圧着接合する場合、大きな荷重が必要で、そのストレスにより、誘電体基板上の平面回路のはがれや、誘電体基板の破損が起こるため、大きな荷重を加えることができず、接着強度を強くすることができなかった。さらにまた、超音波接合の場合には、部品を揺動させるため、位置ずれが生じてしまうという問題があった。

本発明は、上記のような問題を解決するためになされたもので、誘電体基板上に大型の部品を接着する場合でも、精度良く位置合わせしかつ信頼性の高い接着を行うことができる接着方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本願請求項１に係る発明は、誘電体基板上の少なくとも部品接着予定領域を熱処理によって少なくとも一部が流動する誘電体からなる膜で被覆する工程と、該膜上に被接着部品の接着部の外形に沿って略一定の寸法離間した位置に熱処理によって少なくとも一部が流動する誘電体からなる凸部を形成する工程と、該凸部に囲まれた前記部品接着予定領域の前記膜上に前記被接着部品を載置する工程と、前記熱処理によって流動する前記凸部の一部によって前記被接着部品を前記部品接着予定領域に接着する工程とを含むことを特徴とするものである。

また本願請求項２に係る発明は、請求項１記載の部品接着方法において、前記誘電体からなる膜及び前記凸部が、ポリイミドからなり、該ポリイミドの少なくとも一部が流動する温度で、前記熱処理を行うことを特徴とするものである。

さらに本願請求項３に係る発明は、請求項２記載の部品接着方法において、前記誘電体基板上を前記ポリイミド膜で被覆した後、該ポリイミド膜が変形可能な温度で該ポリイミド膜上に金型を押圧して、前記部品接着予定領域を被覆する前記膜を形成すると共に前記凸部を形成する工程を含むことを特徴とするものである。

本発明ではポリイミドなどの膜で被覆された誘電体基板上に、この膜と同一あるいは同質の材料からなる凸部を形成して、この凸部に囲まれた部品接着予定領域に部品を載置するので、開口部に部品を入れ込む方法に比べて、作業性良く、載置することができる。また、凸部の形成位置によって搭載位置が決まり、凸部の形成精度に応じて搭載位置を正確に決めることができる。

部品を部品接着予定領域に載置した後、熱処理を行うと、少なくとも凸部を構成する誘電体は、流動する。この流動の速度は、部品の周囲でほぼ均一となるので、載置時に位置ずれがあったとしても、流動した膜によって載置位置のずれが修正され、正確な位置に接着することができる。またその接着によってストレスを与えることはない。

特にポリイミドを用いれば、半導体装置の製造工程で使用される通常のフォトリソグラフ工程により凸部を形成することができるので、位置精度良く、量産性に優れた方法によって形成することができる。

またポリイミド膜を形成した後、加熱して金型を押圧することで、部品接着予定領域を覆う膜と凸部を同時に形成することができ、量産性に優れた方法である。

本発明の部品接着方法は、まず、誘電体基板上の少なくとも部品接着予定領域を熱処理によって変形する誘電体からなる膜で被覆し、この膜上に被接着部品の形状に沿ってほぼ一定の寸法で離間した位置に誘電体からなる凸部を形成する。この凸部も、熱処理によって変形する誘電体からなる膜で形成されている。凸部に囲まれ部品接着予定領域の膜上に被接着部品である大型の部品を載置し、熱処理を行う。この熱処理の結果、凸部及び膜の一部が変形し、部品の周囲に流れ込み、この流れ込んだ誘電体膜によって部品を接着する。以下、実施例について詳細に説明する。

本発明の実施例として、マイクロ波やミリ波帯域の発振回路に用いられる変換器において、平面回路（マイクロストリップ線路）が形成されて誘電体基板表面に、導波管終端部となる短絡導波管（大きさ４．１×２．４５×１．０ｍｍ、重さ７０ｍｇ）を被接着部品として接着する場合を例に取り、詳細に説明する。図１は本発明の第１の実施例の説明図である。まず、図１（Ａ）に示すように、セラミック基板１（誘電体基板）上の部品接着予定領域（平面回路の出力部）にポリイミド（例えば、日立デュポンマイクロシステムズ社製、ＨＤ７０１２（感光性ポリイミド）、以下同様）を塗布し、ホットプレートを使用して６０℃ ４分、９０℃ ４分、１１０℃ ４分加熱し、その後オーブンを使用して３５０℃ ６０分加熱し、１２μｍ厚程度の第１のポリイミド層２（誘電体からなる膜）を形成する。

次に図１（Ｂ）に示すように、第１のポリイミド層２上に、さらにポリイミドを塗布し、ホットプレート上で６０℃ ４分、９０℃ ４分、１１０℃ ３０分加熱して凸部形成用の第２のポリイミド層３を形成する。ここで、ポリイミドは、感光性ポリイミドを用いるのが好ましい。

次に図１（Ｃ）に示すように、部品の外形に沿って、部品接着予定領域から４０μｍ程度離れた位置に、１００μｍ幅で開口パターンが形成されたガラスマスク４を用意し、感光性ポリイミドの露光、現像を行い、図１（Ｄ）に示すように第１のポリイミド層２上に高さ５０μｍ程度の凸部５を形成する。なお、第２のポリイミド層２が感光性ポリイミドでない場合には、第２のポリイミド層２上に、通常の半導体装置の製造工程で使用されるフォトリソグラフ法により第２のポリイミド層２をパターニングすればよい。

次に図１（Ｅ）に示すように、凸部５を含む第１のポリイミド層２上に別のポリイミドを塗布し、ホットプレート上で６０℃ ４分、９０℃ ４分、１１０℃ ４分加熱して、第３のポリイミド層６（誘電体からなる別の膜）を１２μｍ厚程度形成する。この結果、凸部５の高さは４０μｍ程度となる。

次に図１（Ｆ）に示すように、凸部５に囲まれた第３のポリイミド層６上の部品接着予定領域７に部品８を載置する。その後、オーブンを使用して３５０℃ ６０分加熱すると、図１（Ｇ）に示すように、少なくとも凸部５を構成するポリイミドが流動（変形）して部品８の周囲を埋めるように、部品８を固定接着する。このポリイミドの流動は、凸部５全体で生じるため、部品８を部品接着予定領域７に載置する際に、±４０μｍ程度のずれが生じていても、部品８に最も先に到達したポリイミドが部品８を移動させ、部品８の周囲全体にポリイミドが到達する位置（凸部５から等間隔の位置）で固定される。実際、本実施例では所定の位置に対して±５μｍ以内の位置に固定接着できることが確認できた。ここで、第１のポリイミド層２がないと部品８の周囲を埋めるようにポリイミドが流動しないので、第１のポリイミド膜２と凸部５を形成するポリイミド膜は、同一、あるいは同質のものを使用し、十分な流動性が得られるものを選択する必要がある。

図２は本発明の第２の実施例の説明図である。前述の第１の実施例と凸部の形成方法が異なる。まず、セラミック基板１１（誘電体基板）上にポリイミドを塗布し、ホットプレートを使用して６０℃ ４分加熱することによって第１のポリイミド層１２（誘電体からなる膜）を形成する（図２Ａ）。

次に、第１のポリイミド層１２表面に、６０℃に加熱した金型１４を押圧し、凸部１５を形成する（図２Ｂ）。このとき、図２（Ｃ）に示すように、第１のポリイミド層１２が、部品接着予定領域に一定の厚さで残るようにする。セラミック基板１１を室温に冷却後、再びホットプレートを使用し１１０℃ ３０分加熱する。

次に、凸部１５に囲まれた第１のポリイミド層１２上の部品接着予定領域１７に被接着部品１８を載置する（図２Ｄ）。オーブンを使用し３５０℃ ６０分加熱することによって、所定の位置に対し±５μｍ以内の精度で部品にストレスを与えることなく固定接着することができる（図２Ｅ）。

このようにフォトリソグラフ法により凸部を形成する場合と同様に金型１４を用いても、凸部１５を形成することができる。凸部１５は連続した形状に限らず、所定の間隔をあけて不連続に形成することもできる。また、凸部１５を形成した後、実施例１で説明した第３のポリイミド層６に相当する第４のポリイミド層を塗布することも可能である。

以上本発明の実施例について説明したが、本発明は上記実施例に限るものではない。たとえは、誘電体からなる膜は、ポリイミド膜に限らず、エポキシ樹脂等他の誘電体ポリマーなど、熱処理により流動し、部品を固着接着できる膜であればよい。

本発明の第１の実施例の説明図である。 本発明の第２の実施例の説明図である。 従来のこの種の部品接着方法の説明図である。

符号の説明

１、１１；セラミック基板 ２、１２；第１のポリイミド層
３；第２のポリイミド層 ４；ガラスマスク ５、１５；凸部
６；第３のポリイミド層 ７、１７；部品接着予定領域
８、１８；部品 １４；金型 ２１；誘電体基板
２２；位置合わせ用冶具 ２３；ＡｕＳｎプリフォーム
２４；部品

Claims (3)

1. 誘電体基板上の少なくとも部品接着予定領域を熱処理によって少なくとも一部が流動する誘電体からなる膜で被覆する工程と、該膜上に被接着部品の接着部の外形に沿って略一定の寸法離間した位置に熱処理によって少なくとも一部が流動する誘電体からなる凸部を形成する工程と、該凸部に囲まれた前記部品接着予定領域の前記膜上に前記被接着部品を載置する工程と、前記熱処理によって流動する前記凸部の一部によって前記被接着部品を前記部品接着予定領域に接着する工程とを含むことを特徴とする部品接着方法。
2. 請求項１記載の部品接着方法において、前記誘電体からなる膜及び前記凸部が、ポリイミドからなり、該ポリイミドの少なくとも一部が流動する温度で、前記熱処理を行うことを特徴とする部品接着方法。
3. 請求項２記載の部品接着方法において、前記誘電体基板上を前記ポリイミド膜で被覆した後、該ポリイミド膜が変形可能な温度で該ポリイミド膜上に金型を押圧して、前記部品接着予定領域を被覆する前記膜を形成すると共に前記凸部を形成する工程を含むことを特徴とする部品接着方法。
   

Images