JP3367076B2 - 電気部材の接続構造及び接続方法 - Google Patents
電気部材の接続構造及び接続方法Info
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- H05K3/361—Assembling flexible printed circuits with other printed circuits
Description
き出して設けた導電体を有する二つの電気部材、例え
ば、プリント配線板相互間又はプリント配線板と金バン
プを有するICチップの電気的接続構造及び接続方法に
関するものである。
子類と配線基板との接続などのように接続端子が相対峙
して細かいピッチで形成されている場合の接続構造とし
て、異方導電性接着剤を用い、電気絶縁体表面から突き
出して設けた導電体(以下電極という)を有する二つの
電気部材を互いに接着するとともに、同一電気部材上に
あり隣接する導電体を短絡させることなく二つの電気部
材の互いに向き合う電極間を電気的に導通させる構造が
知られている。
りなる核材のほぼ全表面が導電性の金属薄層により実質
的に被覆された導電粒子と絶縁性接着剤よりなるものが
知られている(特公平3−40899号公報参照)。こ
の異方導電性接着剤を用いた接続構造体は、導電粒子が
接続しようとする電極接続時の加圧により適度に変形
し、充分な接触面積が得られること、および高分子核材
は剛性や熱膨張収縮特性が金属粒子に比べて接着剤の性
質に極めて近いため、接続信頼性が優れている。
配線密度が高くなり、電極が微細化して、接続抵抗がよ
り低く、また、より高い接続信頼性のものが要求される
ようになっている。本発明は、異方導電性接着剤を用
い、接続抵抗がより低く、また、より高い接続信頼性の
接続構造を提供することを目的とする。
5の表面から突き出して設けた電極13を有する二つの
電気部材を前記電極13が向き合うように対向させ、そ
の間に扁平に変形されかつ前記電極13に食い込んでい
る導電粒子11を介在させるとともに、前記電極13を
相互に接触させて電気絶縁性の接着剤12で固着してな
ることを特徴とするものである。
出して設けた電極13を有する二つの電気部材を前記電
極13が向き合うように対向させ、電気部材の絶縁物表
面から突き出して設けた電極13より硬質でありかつ加
圧により変形可能な導電粒子11を分散させた異方導電
性接着剤を前記電気部材間に置き、加圧することによっ
て得られる。
ばガラス基板、セラミック基板、フィルム(ポリイミド
等)基板、ガラスエポキシ基板等の絶縁板の表面に、I
TO、アルミニウム、ニッケル、金等の薄膜電極を設け
たもの、銅はく、銀、ニッケル等を含む導電性ペースト
類の電極を設けたもの、ICチップのような半導体素子
が挙げられる。電極本体がニッケルのように硬質の場合
には、その表面に、錫、金、はんだ等の軟質の表面層を
形成したものを使用する。
ヒ素等を材料とするものがあり、これらICチップは、
アルミニウム等の上に、銅、ニッケル、金、はんだ等を
被覆した電極を設けたものである。これら電極の表面
に、さらに、錫、金、はんだ等の表面層を形成すること
もできる。電極以外の面は、酸化シリコン、ホウケイ酸
ガラス、チッ化ケイ素、チッ化アルミニウム、チッ化ホ
ウ素、ポリイミド、フッ素樹脂のような絶縁層が形成さ
れていることが導電粒子とICチップの素子との接触を
完全に防止できるので好ましい。
なくとも一方の電極13の高さは、導電粒子11の径よ
りも大きくする。電極表面に存する凹凸も考慮して電極
の高さより1μm以上大きいのが好ましい。電極の高さ
ばらつきは導電粒子の粒径よりも小さい方が好ましい。
電極の硬さは導電粒子と同じか柔らかいことが導電粒子
が食い込むために必要である。電解銅はくより、伸びの
大きい圧延銅はくを用いた方が導電粒子の食い込みが大
きく、好ましい。
が用いられる。ポリスチレン等の高分子の球状の核材に
ニッケル、銅、金、はんだ等の導電層を設けたものがよ
り好ましい。さらに、導電粒子の表面に錫、金、はんだ
等の表面層を形成することもできる。微小電極上に導電
粒子を分散させ、電極に食い込ませためには、粒径が小
さいほうが好ましく、3μm〜5μmが好ましい。同じ
材質の導電粒子を用いた場合、粒径が大きい例えば10
μmの粒子では粒子の変形が大きく電極への食い込みは
小さくなる。これにたいし、粒径の小さい例えば3μm
の粒子では変形は小さく電極への食い込みは大きく容易
に電極間の直接接触が得られる。
ることが必要である。熱又は光等で反応硬化する、エポ
キシ、アクリル樹脂のような反応性樹脂が好ましい。接
着成分中には、粒径が揃った導電粒子を分散させる。分
散量は、導電粒子の粒径によって異なる。電気部材間に
配して、加圧したとき、単粒子層を形成できかつ隣接粒
子が互いに接触しない程度とする必要がある。
3,13間に存在する導電粒子11は、加圧により、少
なくとも一方の電極13に食い込み変形し、他方の電極
13と接触する。このように、導電粒子11が変形しか
つ電極13に食い込むことにより充分な接触面積が得ら
れる。
ることにより、低抵抗での接続が可能となる。電極間以
外では導電粒子11は接着剤中に分散し圧力がかからな
いため変形することがない。従って、導電粒子の粒径や
添加量を選択することで隣接電極との絶縁性が充分に保
たれる。
5μmの圧延銅はく張りフィルムをエッチングし、残っ
た銅の上に錫を被覆し、幅50μm、密度10本/mm
の電極13を有する試験片を用意した。この試験片の電
極13を向き合わせ、その間に、異方導電性接着剤を介
在させ、圧力を変えて、180℃で、20秒間加熱加圧
した。なお、異方導電性接着剤は、エポキシ樹脂を接着
成分12とし、導電粒子11を単粒子層を形成するよう
に拡げたときに1000個/mm2 となるように導電粒
子11を分散したものである。導電粒子11はポリスチ
レン核の表面に金を被覆したもので、粒径3μm、5μ
m及び10μmの3種類とした。その結果、導電粒子1
1の粒径が3μmのときは、圧力が1.0MPa以上
で、また、導電粒子の粒径が5μmのときは、圧力が
2.0MPa以上で、導電粒子の粒径が10μmのとき
は、圧力が3.0MPa以上で、電極13,13間にあ
る導電粒子11が変形して電極13に食い込み、また、
電極13も互いに接触していた(図1参照)。さらに、
導電粒子11の粒径が3μmのときは、圧力が1.0M
Paで、導電粒子の粒径が5μmのときは、圧力が2.
0MPaで、導電粒子の粒径が10μmのときは、圧力
が3.0MPaで、それぞれ、接続抵抗(配線抵抗を含
む)が1Ωであった。これにたいし、導電粒子11の粒
径が3μmのとき、圧力が0.5MPaでは、接続抵抗
1.5Ω、導電粒子の粒径が5μmのとき、圧力が1.
0MPaで接続抵抗1.5Ω、導電粒子の粒径が10μ
mのとき、圧力が1.0MPaで接続抵抗2.0Ωであ
った。なお、電極間に存在する導電粒子の変形、導電粒
子の電極への食い込みは接続部分の断面を顕微鏡または
電子顕微鏡を用いて観察した。次に、粒径が10μmの
導電粒子について、接続後、85℃、85%RHに保持
して接続抵抗の変化を調べた。その結果、圧力が3.0
MPaのとき、初期値1Ω(前記参照)から、1000
時間後に1.1Ω、2000時間後に1.3Ωと僅かし
か増加しなかったが、圧力が1.0MPaのときは、初
期値2Ω(前記参照)から、1000時間後に2.5
Ω、2000時間後に3Ωと変化した。
0nm、幅50μm、密度10本/mm)を形成したガ
ラス基板試験片を一方の電気部材とし、実施例1で用い
た試験片を他方の電気部材とし、その他は実施例1と同
様にして試験した。その結果、実施例1と同様な結果が
得られた。ただし、ガラス基板上の透明電極13aに
は、導電粒子の食い込みはみられなかった。
□)を設けたICチップと、ガラス基板上に、表面に金
を被覆したニッケルの薄膜電極(高さ=0.3μm、一
つの面積=40μm□)と、エポキシ樹脂を接着成分1
2とし、導電粒子11を単粒子層を形成するように拡げ
たときに、導電粒子の数が1電極あたり10個となるよ
うに分散した異方導電性接着剤とを用い以下実施例1と
同様にして試験した。その結果、実施例1と同様な結果
が得られた。
て設けた導電体を有する二つの電気部材を前記導電体の
うち電気的に接続すべき部位が向き合うように対向さ
せ、前記導電体の電気的に接続すべき部位間に扁平に変
形されかつ前記導電体に食い込んでいる導電粒子を介在
させるとともに、前記導電体の電気的に接続すべき部位
の一部を相互に接触させて電気絶縁性の接着剤で固着す
ることにより、低抵抗でかつ信頼性の高い接続を得るこ
とができる。
る。
断面図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 電気絶縁体表面から突き出して設けた導
電体を有する二つの電気部材を前記導電体のうち電気的
に接続すべき部位が向き合うように対向させ、前記導電
体の電気的に接続すべき部位間に扁平に変形されかつ前
記導電体に食い込んでいる導電粒子を介在させるととも
に、前記導電体の電気的に接続すべき部位の一部を相互
に接触させて電気絶縁性の接着剤で固着してなる電気部
材の接続構造。 - 【請求項2】 絶縁物表面から突き出して設けた導電体
を有する二つの電気部材を前記導電体のうち電気的に接
続すべき部位が向き合うように対向させ、電気部材の絶
縁物表面から突き出して設けた導電体より硬質でありか
つ加圧により変形可能な導電粒子を分散させた異方導電
性の接着剤を前記電気部材間に置き、加圧することによ
り前記導電体の電気的に接続すべき部位間に扁平に変形
されかつ前記導電体に食い込んでいる導電粒子を介在さ
せるとともに、前記導電体の電気的に接続すべき部位の
一部を相互に接触させて電気絶縁性の接着剤で固着させ
る電気部材の接続方法。
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