JP2011199138A - 電子部品相互の接続方法及び接続構造 - Google Patents

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Abstract

【課題】確実に電子部品を相互に電気的に接続して電気的接続信頼性を確保する。
【解決手段】ＦＰＣ１０の電極１２上にＡＣＦ３０を配置してこれらを仮圧着し、ＡＣＦ３０上に熱可塑性接着剤４０を塗布又は配置する。その後、電極２２が電極１２と対向するようにＦＰＣ２０をＦＰＣ１０に位置合わせして加熱せずに圧力を加え、両者をＡＣＦ３０の熱硬化性樹脂３１により仮圧着すると共に、熱可塑性接着剤４０により仮固定する。そして、圧着ツールにより加熱しながら加圧することにより、電極１２，２２間にＡＣＦ３０の導電粒子３２が挟み込まれて電気的接続がなされ、更に熱硬化性樹脂３１を硬化させることで接続を完了する。熱可塑性接着剤４０は一部が熱硬化性樹脂３１中に混入した状態で硬化する。本圧着の前に仮圧着及び仮固定がなされるため、横ずれ等を防止して確実に接続を行うことができる。
【選択図】図１

Description

この発明は、複数の電子部品を相互に電気的に接続する接続方法及び接続構造に関する。
近年、下記特許文献１に開示されたように、ＡＣＦ（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｆｉｌｍ：異方性導電フィルム）を用いて基板或いは電子機器等の電子部品を相互に電気的に接続することが行われている。また、このような接続は、ＡＣＰ（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｐａｓｔｅ：異方性導電ペースト）を用いても同様に行われている。図１０は、ＡＣＦを用いた従来の接続構造を示す断面図である。
従来の接続構造においては、図１０（ａ）に示すように、例えばそれぞれ電極（接続端子）１０１，１０２が形成された基板１０３，１０４を、それらの間に熱硬化性樹脂フィルム１０５中に導電粒子１０６が混在するＡＣＦ１０７を介在させた状態で、電極１０１，１０２同士が対向するように配置する。そして、図１０（ｂ）に示すように、基板１０３，１０４同士を重ね合わせて熱圧着する。
この時、ＡＣＦ１０７中の電極１０１，１０２間にある導電粒子１０６はこれらの間に挟み込まれて物理的に接触し、基板１０３，１０４の電気的な導通が確保される。一方、ＡＣＦ１０７中の他の導電粒子１０６は互いに接触しないため、基板１０３，１０４においてそれぞれ隣接する電極１０１，１０２間の絶縁性は確保された状態で接続が行われる。
特許第３７２５３００号公報
しかしながら、上記特許文献１に開示された従来の接続構造や、図１０を用いて説明した従来の接続構造では、基板同士や基板と電子機器とを熱圧着ツールを用いて本圧着する際に、例えば熱圧着ツールの圧着ヘッドが基板に接触する時の衝撃などにより、対向する電極間に水平方向（基板の面に沿った方向）の位置ずれが生じる場合がある。このような場合は、電極１０１，１０２間に挟み込まれる導電粒子１０６の量に変化（例えば、数が減少するなど）が生じ、電気的接続信頼性が著しく低下するおそれがある。
この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、確実に電子部品を相互に電気的に接続して電気的接続信頼性を確保することができる電子部品相互の接続方法及び接続構造を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明に係る電子部品相互の接続方法は、第１の電極を有する第１の電子部品上に熱硬化性接着剤中に導電粒子を混在させた異方性導電フィルムを配置する工程と、前記第１の電極と接続される第２の電極を有する第２の電子部品を、前記第２の電極を前記第１の電極と対向させて前記異方性導電フィルムを介して仮圧着すると共に、前記第１の電子部品と前記第２の電子部品とを熱可塑性接着剤で仮固定する工程と、前記第１の電子部品と前記第２の電子部品とを熱圧着ツールを用いて本圧着する工程とを備えたことを特徴とする。
本発明に係る電子部品相互の接続方法によれば、第１の電子部品と第２の電子部品とが、本圧着の前に異方性導電フィルムを介して仮圧着されると共に熱可塑性接着剤で仮固定されるので、本圧着の際の位置ずれを抑えて確実に電子部品を相互に電気的に接続することができ、電気的接続信頼性を確保することができる。
また、本発明に係る電子部品相互の接続方法によれば、上記電子部品が異方性導電フィルムの熱硬化性接着剤及び熱可塑性接着剤を介して互いに接続されるので、本圧着後に熱可塑性接着剤が再度硬化することにより接着強度を増すことができる。
本発明に係る電子部品相互の接続方法において、例えば前記仮圧着に先立って、前記熱可塑性接着剤が前記第１の電子部品に塗布されても良いし、前記仮圧着の後に、前記熱可塑性接着剤が前記第１の電子部品と前記第２の電子部品との間に塗布されても良い。
また、前記第１及び第２の電子部品は、例えばその少なくとも一方が、フレキシブルプリント基板である。
本発明に係る電子部品相互の接続構造は、電子部品同士がそれぞれの電極を介して接続された電子部品相互の接続構造であって、一方の電子部品の電極と他方の電子部品の電極とが異方性導電フィルムの導電粒子を介して電気的に接続され、前記電子部品間が前記異方性導電フィルム中に熱可塑性接着剤が混入した状態で固定されていることを特徴とする。
本発明に係る電子部品相互の接続構造によれば、第１の電子部品と第２の電子部品とが異方性導電フィルム中に熱可塑性接着剤が混入した状態で固定されるので、熱可塑性接着剤が本圧着後に再度硬化することにより接着強度を増すことができ、確実に電子部品間を接続することができる。
本発明に係る電子部品相互の接続構造において、前記電子部品は、例えばその少なくとも一方が、フレキシブルプリント基板である。
本発明によれば、確実に電子部品を相互に電気的に接続して電気的接続信頼性を確保することができる。
本発明の第１の実施形態に係る電子部品相互の接続構造を示す断面図である。 同接続構造を示す断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る電子部品相互の接続方法による工程を示すフローチャートである。 同接続方法による工程の一部を示す断面図である。 同接続方法による工程の一部を示す断面図である。 同接続方法による工程の一部を示す断面図である。 同接続方法による工程の一部を示す断面図である。 同接続方法による工程の一部を示す断面図である。 同接続方法による工程の一部を示す断面図である。 同接続方法による工程の一部を示す平面図である。 接着剤の粘度とボンディング時間との関係を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る電子部品相互の接続方法による工程の一部を示す断面図である。 同接続方法による工程の一部を示す断面図である。 同接続方法による工程の一部を示す断面図である。 同接続方法による工程の一部を示す断面図である。 本発明の第３の実施形態に係る電子部品相互の接続方法による工程の一部を示す断面図である。 同接続方法による工程の一部を示す断面図である。 本発明の第４の実施形態に係る電子部品相互の接続方法による工程の一部を示す断面図である。 従来の接続構造を示す断面図である。
以下に、添付の図面を参照して、この発明に係る電子部品相互の接続方法及び接続構造の実施の形態を詳細に説明する。
［第１の実施形態］
図１及び図２は、本発明の第１の実施形態に係る電子部品相互の接続構造を示す断面図である。本発明の第１の実施形態に係る電子部品相互の接続構造は、図１に示すように、例えばフレキシブルプリント基板（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ：ＦＰＣ）１０とＦＰＣ２０との相互の接続に適用される。
ＦＰＣ１０，２０は、例えば厚さ２５μｍのポリイミド（ＰＩ）基材からなる基板１１，２１と、この基板１１，２１の片面上にそれぞれ形成された銅（Ｃｕ）等の導電材からなる電極１２，２２とを備える。電極１２，２２は、例えば厚さ３３μｍとなるように基板１１，２１上にそれぞれ形成されている。
ＡＣＦ３０は、エポキシ系の熱硬化性樹脂（熱硬化性接着剤）３１中に導電粒子３２を混在させたフィルム材であり、例えば厚さ３５μｍとなるようにＦＰＣ１０の基板１１の電極１２形成側に配置される。このＡＣＦ３０は、熱によって軟化すると共に化学反応によって固化するもので、固化後に加熱しても軟化したり融けたりしない特性を有する。
ＡＣＦ３０としては、例えば常温での弾性率１０５Ｐａ程度、軟化時の弾性率１０２Ｐａ程度、及び硬化後の弾性率１０６Ｐａ程度の物性を備えたソニーケミカル＆インフォメーションデバイス株式会社製のＡＣＦ（型番：ＣＰ９８４２ＫＳ）、日立化成工業株式会社製のＭＦ−５０２等を用いることができる。
熱可塑性接着剤４０は、スチレン系の熱可塑性樹脂からなり、例えば厚さ２０μｍとなるようにＦＰＣ１０に配置されたＡＣＦ３０上に、ＡＣＦ３０よりも大きな面積で塗布又は配置される。この熱可塑性接着剤４０は、加熱すると軟化して加工できると共に冷却すると固化し、再度加熱すると軟化する特性を有する。
熱可塑性接着剤４０としては、例えば常温での弾性率１０８Ｐａ程度及び軟化後の弾性率１０４Ｐａ程度の物性を備えたテクノアルファ株式会社製のペーストタイプの熱可塑性接着剤ＳＴＡＹＳＴＩＫ３０シリーズ、東亞合成株式会社製ＰＥＳ３１０Ｓ３０等を用いることができる。
このように構成されたＦＣＰ１０，２０を、電極１２，２２同士を位置合わせしてＡＣＦ３０により仮圧着すると共に熱可塑性接着剤４０により仮固定した後に、両者を熱圧着により本圧着することにより、図２に示すように、ＦＰＣ１０，２０が電気的且つ機械的に接続される。
このため、ＦＰＣ１０，２０同士が本圧着時（接続時）に熱圧着ツールが当接する際の衝撃などにより横ずれ（平行ずれや位置ずれ）などを起こすことなく、位置合わせ及び接続を確実に行うことができる。なお、この時、例えば電極１２，２２間厚は５μｍ程度となり、ＦＰＣ１０，２０の総合的な厚みは１２０μｍ程度となる。なお、ＦＰＣ１０，２０の各構成部の数値等は、設計により任意に設定することができる。
ＦＰＣ１０，２０は、基板１１，２１間のＡＣＦ３０の熱硬化性樹脂３１により基板１１，２１同士が固定されると共に、ＡＣＦ３０の水平方向の外周側にて熱可塑性接着剤４０により基板１１，２１同士が固定された状態となる。また、ＦＰＣ１０，２０の電極１２，２２間にはＡＣＦ３０の導電粒子３２が挟み込まれる。
従って、この挟み込まれた導電粒子３２ａを介してＦＰＣ１０，２０の電気的接続が確保される。また、ＡＣＦ３０上に塗布又は配置された熱可塑性接着剤４０のうち、基板１１，２１の固定に使われなかった余分な熱可塑性樹脂４０ａは、本圧着の際にＡＣＦ３０の熱硬化性樹脂３１中に混入する。このため、この混入した熱可塑性接着剤４０ａがＡＣＦ３０の熱硬化性樹脂３１と共に硬化すると、物性の異なる接着剤の複合効果により機械的強度が増し、ＦＰＣ１０，２０が強固に接続される。
このように、第１の実施形態に係る電子部品相互の接続構造を用いれば、確実にＦＰＣ１０，２０同士を相互に電気的に接続して電気的接続信頼性を確保することができると共に、両者を確実に固定して接続することができる。なお、上述した接続構造においては、電子部品としてＦＰＣ１０，２０を例に挙げて説明したが、このような基板同士の接続の他に、リジッド基板を用いたり、リジッドフレキシブル基板を用いたり、後述するような基板と半導体装置などとの接続や、半導体装置同士の接続などにも本発明に係る接続構造は良好に適用することができる。
ここで、本発明の第１の実施形態に係る電子部品相互の接続方法による接続工程について、図３のフローチャートを参照しながら、図４Ａ〜図５を参照して説明する。まず、図４Ａに示すように、別途加工工程により基板１１上に電極１２が形成されたＦＰＣ１０の電極１２上にＡＣＦ３０を配置する（ステップＳ１００）。そして、図４Ｂに示すように、ＡＣＦ３０に所定の温度の熱を加えながら圧力を加え、基板１１とＡＣＦ３０とを仮圧着する（ステップＳ１０２）。
次に、図４Ｃに示すように、仮圧着された基板１１及びＡＣＦ３０上に熱可塑性接着剤４０を塗布又は配置する（ステップＳ１０４）。この時、熱可塑性接着剤４０は、ＡＣＦ３０上のみならず、基板１１上のＡＣＦ３０の水平方向外周側にもその端部を露出しないように塗布又は配置される。具体的には、図５に示すように、熱可塑性樹脂４０は、ＦＰＣ１０の基板１１上において、電極１２上に配置されたＡＣＦ３０よりも大きな面積で塗布又は配置される。
こうして熱可塑性接着剤４０を塗布又は配置したら、図４Ｄに示すように、ＦＰＣ２０を、ＦＰＣ２０の電極２２がＦＰＣ１０の電極１２と対向するように位置合わせして（すなわち、図５に矢印で示すように、ＦＰＣ２０をＦＰＣ１０に重ね合わせて）、加熱せずに圧力を加えてＦＰＣ１０，２０をＡＣＦ３０の熱硬化性樹脂３１により仮圧着する（ステップＳ１０６）。
また、この仮圧着の時に、熱可塑性接着剤４０は塗布又は配置してからしばらくの間は軟化した状態であるため、位置合わせして仮圧着した状態を維持しつつ熱可塑性接着剤４０が硬化するまで待ち、硬化した場合はＦＰＣ１０，２０（の特に基板１１，２１同士）が更に熱可塑性接着剤４０を介して仮固定される。
そして、ＦＰＣ１０，２０が仮圧着及び仮固定されたら、図４Ｅに示すように、例えばＦＰＣ２０の基板２１上にフッ素樹脂シート３８を配置して、その上から熱圧着ツールの圧着ヘッド３９を当接させ、所定の加熱温度で加熱しながら加圧することで本圧着を行う（ステップＳ１０８）。この場合、圧着ヘッド３９が当接する際の衝撃によっても、ＦＰＣ１０，２０同士は、熱可塑性接着剤４０により仮固定されているので、ずれることはない。熱可塑性接着剤４０は加熱により軟化し、ＡＣＦ３０の熱硬化性樹脂３１は硬化温度に達していないため同様に軟化しているので、熱可塑性接着剤４０ａが熱硬化性樹脂３１中に混入する。
更に加熱が進むと、ＡＣＦ３０の熱硬化性樹脂３１が硬化し（ステップＳ１１０）、本フローチャートによる一連の接続工程が終了する。これにより、図４Ｆに示すように、ＦＰＣ１０，２０が熱硬化性樹脂３１及び熱可塑性接着剤４０により機械的に接続されると共に、導電粒子３２ａにより電気的に接続される。
図６は、ボンディング時間に対するＡＣＦ３０の熱硬化性樹脂３１及び熱可塑性接着剤４０の粘度の変化を示している。加熱による温度上昇は、ボンディング時間に比例している。図６に示すように、熱可塑性接着剤４０の軟化温度は、ＡＣＦ３０の熱硬化性樹脂（熱硬化性接着剤）３１の硬化温度よりも低いように設定される。
従って、熱硬化性樹脂３１及び熱可塑性接着剤４０の特性に合わせて、それぞれが軟化状態となる図中Ｐ付近のタイミングを利用して上述した本圧着を行えば、ＦＰＣ１０，２０を相互に確実に接続することができるので、電気的接続信頼性を確保することが可能となる。
［第２の実施形態］
図７Ａ〜図７Ｄは、本発明の第２の実施形態に係る電子部品相互の接続方法による接続工程の一部を示す断面図である。なお、以降において、既に説明した部分と重複する箇所には同一の符号を附して説明を省略し、本発明に特に関連しない部分については明記しないことがあるとする。
第２の実施形態は、仮圧着された基板１１及びＡＣＦ３０上に熱可塑性接着剤４０を塗布又は配置する時に、ＡＣＦ３０上には塗布又は配置せずにＡＣＦ３０の外周側のみに（すなわち、ＦＰＣ１０の上面から見てＡＣＦ３０の周辺部のみに）塗布又は配置する点が第１の実施形態と相違している。
なお、上記ステップＳ１００における基板１１上にＡＣＦ３０を配置する工程と、上記ステップＳ１０２における基板１１とＡＣＦ３０とを仮圧着する工程は、第２の実施形態においても同様であるため、ここでは説明を省略する。従って、熱可塑性接着剤４０を塗布又は配置するところから説明することとする。
具体的には、図７Ａに示すように、仮圧着された基板１１上におけるＡＣＦ３０の周辺部に熱可塑性接着剤４０を塗布又は配置する。そして、図７Ｂに示すように、ＦＰＣ２０とＦＰＣ１０とを電極１２，２２同士が対向するように位置合わせしてＡＣＦ３０の熱硬化性樹脂３１により仮圧着すると共に、ＡＣＦ３０の周辺部に塗布又は配置された熱可塑性接着剤４０により仮固定する。
その後、図７Ｃに示すように、フッ素樹脂シート３８を介して圧着ヘッド３９により上述したようにＦＰＣ２０を加熱押圧することで本圧着を行い、図７Ｄに示すように、ＡＣＦ３０の熱硬化性樹脂３１を硬化させて接続を完了する。第２の実施形態においては、本圧着の際にＡＣＦ３０の周辺部の熱可塑性接着剤４０ａがＡＣＦ３０の周辺部の熱硬化性樹脂３１中に混入した状態となり、第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
［第３の実施形態］
図８Ａ及び図８Ｂは、本発明の第３の実施形態に係る電子部品相互の接続方法による工程の一部を示す断面図である。上述した第１及び第２の実施形態に係る接続方法及び接続構造においては、ＦＰＣ１０，２０をＡＣＦ３０を介して仮圧着するに先立って、熱可塑性接着剤４０をＦＰＣ１０の基板１１及びＡＣＦ３０上或いはその周辺部に塗布又は配置した場合を例に挙げて説明したが、第３の実施形態は、熱可塑性接着剤４０を仮圧着の後に塗布又は配置する点が、これら第１及び第２の実施形態と相違している。
すなわち、図８Ａに示すように、電極１２，２２が対向するように位置合わせしてＡＣＦ３０の熱硬化性樹脂３１により仮圧着されたＦＰＣ１０，２０の基板１１，２１間に、アプリケータ３６により熱可塑性接着剤４０を塗布又は配置する。すると、熱可塑性接着剤４０は、図８Ｂに示すように、例えば表面張力により基板１１，２１間に隙間無く充填される。
この状態で熱可塑性接着剤４０が硬化すれば、ＦＰＣ１０，２０が仮固定される。その後の工程については同様であるため、ここでは説明を省略する。この第３の実施形態に係る電子部品相互の接続方法においても、上述した第１及び第２の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
［第４の実施形態］
図９は、本発明の第４の実施形態に係る電子部品相互の接続方法による工程の一部を示す断面図である。第４の実施形態では、ＦＰＣ１０と半導体装置５０との接続を例に挙げて説明する。図９に示すように、ＦＰＣ１０の基板１１及びＡＣＦ３０上に熱可塑性接着剤４０を塗布又は配置して、半導体装置５０を本体５１に形成されたバンプ５２が電極１２と対向するように位置合わせし、ＡＣＦ３０の熱硬化性樹脂３１により仮圧着すると共に熱可塑性接着剤４０により仮固定する。これにより、本圧着前の半導体装置５０の脱落などの不具合を防止することができる。その後、上述したような本圧着を行えば、両者を確実に接続することができる。
１０，２０ フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）
１１，２１ 基板
１２，２２ 電極
３０ 異方性導電フィルム（ＡＣＦ）
３１ 熱硬化性樹脂
３２，３２ａ 導電粒子
３６ アプリケータ
３８ フッ素樹脂シート
３９ 圧着ヘッド
４０，４０ａ 熱可塑性接着剤
５０ 半導体装置
５１ 本体
５２ バンプ

Claims (6)

  1. 第１の電極を有する第１の電子部品上に熱硬化性接着剤中に導電粒子を混在させた異方性導電フィルムを配置する工程と、
    前記第１の電極と接続される第２の電極を有する第２の電子部品を、前記第２の電極を前記第１の電極と対向させて前記異方性導電フィルムを介して仮圧着すると共に、前記第１の電子部品と前記第２の電子部品とを熱可塑性接着剤で仮固定する工程と、
    前記第１の電子部品と前記第２の電子部品とを熱圧着ツールを用いて本圧着する工程とを備えた
    ことを特徴とする電子部品相互の接続方法。
  2. 前記仮圧着に先立って、前記熱可塑性接着剤が前記第１の電子部品に塗布される
    ことを特徴とする請求項１記載の電子部品相互の接続方法。
  3. 前記仮圧着の後に、前記熱可塑性接着剤が前記第１の電子部品と前記第２の電子部品との間に塗布される
    ことを特徴とする請求項１記載の電子部品相互の接続方法。
  4. 前記第１及び第２の電子部品の少なくとも一方は、フレキシブルプリント基板である
    ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の電子部品相互の接続方法。
  5. 電子部品同士がそれぞれの電極を介して接続された電子部品相互の接続構造であって、
    一方の電子部品の電極と他方の電子部品の電極とが異方性導電フィルムの導電粒子を介して電気的に接続され、
    前記電子部品間が前記異方性導電フィルム中に熱可塑性接着剤が混入した状態で固定されている
    ことを特徴とする電子部品相互の接続構造。
  6. 前記電子部品の少なくとも一方は、フレキシブルプリント基板である
    ことを特徴とする請求項５記載の電子部品相互の接続構造。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2016174126A (ja) * 2015-03-18 2016-09-29 デクセリアルズ株式会社 接続方法、及び接合体
JP2017183456A (ja) * 2016-03-30 2017-10-05 東レエンジニアリング株式会社 半導体装置の製造方法及び製造装置
KR102104725B1 (ko) * 2018-11-07 2020-04-24 한국과학기술원 도전입자를 함유하는 폴리머 단일층 필름, 상기 폴리머 단일층 필름의 제조 방법 및 상기 폴리머 단일층 필름을 사용한 반도체 패키지 시험용 소켓 인터포저 접속 방법

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