JP3454509B2 - 導電性材料の使用方法 - Google Patents

導電性材料の使用方法

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    • H05K2201/10613—Details of electrical connections of non-printed components, e.g. special leads
    • H05K2201/10621—Components characterised by their electrical contacts
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、導電性部材間に導
電性接続を形成するための、新規の相互接続材料、およ
び上記の導電性接続構造を形成する方法に関するもので
ある。さらに、本発明は、鉛（Ｐｂ）を含有するはんだ
接続技術に代わる、環境的に安全な材料および方法に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】電子装置に使用される導電体のほとんど
は、銅、アルミニウム、金、銀、鉛とスズの合金（はん
だ）、モリブデン、その他の金属でつくられている。鉛
とスズの合金を使用したはんだ接続技術は、フリップ・
チップ接続（すなわちＣ４）、ボール・グリッド・アレ
イ（ＢＧＡ）におけるソルダ・ボール接続、印刷回路板
（ＰＣＢ）へのＩＣパッケージ・アセンブリなど、各種
の電子パッケージングに、重要な役割を果たしている。
電子パッケージ中に形成されるはんだ接合は、電気的相
互接続としても機械・物理的接続としても重要である。
これらの機能のいずれかが故障した場合、はんだ接合の
故障と考えられ、そのために電子システム全体が停止す
るおそれを生じることが多い。
【０００３】フリップ・チップ接続は、鉛（Ｐｂ）分の
多いはんだバンプにより、高性能チップを直接セラミッ
ク基板に接続するといった、マルチチップ・モジュール
などの、高性能パッケージング用途に現在使用されてい
る最も効果的な相互接続方法である。
【０００４】ボール・グリッド・アレイ（ＢＧＡ）パッ
ケージにおけるソルダ・ボール接続はフリップ・チップ
接続法を拡張したもので、シングル・チップまたはマル
チチップ・モジュールのいずれかが、大きいソルダ・ボ
ールのグリッド・アレイを使用して重合体ＰＣＢに接続
される。現在使用されているソルダ・ボールは、これら
のモジュールを融点の低いＰｂ−Ｓｎ共融はんだを使用
してＰＣＢ基板に取り付ける際に、溶融しないスタンド
オフとして機能するように、Ｐｂ−１０％Ｓｎ、Ｐｂ−
２０％Ｓｎなどスズ含有量の高い組成を有している。
【０００５】超小型電子パッケージを印刷回路板に組み
立てる場合、Ｐｂ−Ｓｎ合金の中では最低の融点（１８
３℃）を有する鉛・スズ共融はんだ、６３％Ｓｎ−３７
％Ｐｂが最も広く使用されている。これらの応用例で
は、大量生産用に、メッキ・スルー・ホール（ＰＴＨ）
はんだ付けと表面取付け技術（ＳＭＴ）はんだ付けの２
種類のはんだ接続技術が使用されている。これらの２種
類の技術の根本的な違いは、ＰＣＢの設計とその相互接
続方法の差異によるものである。
【０００６】ＰＴＨはんだ付けでは、はんだ接合はＰＣ
Ｂ上のメッキ・スルー・ホールを使用して行われる。た
とえば、ウェーブ・ソルダリングでは、溶融したはんだ
を直接ＰＴＨの部分に塗布し、毛細管現象により吸引し
て入出力ピンとメッキ・スルー・ホールの壁面との間隙
に充填する。
【０００７】ＳＭＴはんだ付けでは、超小型電子パッケ
ージをＰＣＢの表面に直接取り付ける。ＳＭＴの主要な
利点は、パッケージング密度が高いことで、これはＰＣ
Ｂ中のほとんどのＰＴＨを除外し、ＰＣＢの両面に部品
を取り付けることにより実現される。さらに、ＳＭＴパ
ッケージは、従来のＰＴＨパッケージと比較して、リー
ド・ピッチが細かく、パッケージ・サイズが小さい。し
たがって、ＳＭＴは電子パッケージの大きさを著しく減
少させ、これによりシステム全体の体積を減少させる。
【０００８】ＳＭＴはんだ付けでは、ソルダ・ペースト
をスクリーン印刷によりＰＣＢに塗布する。ソルダ・ペ
ーストは、はんだの微粉、フラックス、および有機ビヒ
クルからなる。リフロー工程中に、はんだの粉末が溶融
し、フラックスが活性化し、溶剤が蒸発すると同時に、
溶融したはんだが融着し、最終的に固化する。反対に、
ウェーブ・ソルダリング法では、最初にＰＣＢにフラッ
クスを塗布し、その上に部品を取り付ける。次に、これ
を溶融はんだの流動波上に移動させる。このはんだ付け
方法は、通常はんだ接合を洗浄工程にかけて残ったフラ
ックス材料を除去することにより完了する。環境問題の
ため、ＣＦＣその他の有害な洗浄剤は排除され、その代
わりに水溶性または洗浄の必要のないフラックス材料が
用いられるようになっている。
【０００９】最近の超小型電子装置の進歩により、電子
パッケージと印刷回路板との間にピッチの非常に細かい
接続（数百ミクロン単位のピッチ）が必要となってき
た。現在ＳＭＴに使用されているソルダ・ペースト技術
では、ブリッジングやソルダ・ボーリングなどのはんだ
付けの欠陥により、このような非常に細かいピッチの相
互接続ができない。Ｐｂ−Ｓｎ共融はんだ使用の、もう
ひとつの技術的制約は、リフロー温度が約２１５℃と高
いことである。この温度はすでに、ほとんどの重合体印
刷回路板の材料として使用されているエポキシ樹脂のガ
ラス転移温度より高い。このリフロー温度により、はん
だ付け後に印刷回路板に著しい熱ひずみが生じ、特に構
造的に強化されていないＰＣＢに直角な方向でそれが著
しい。このため、ＰＣＢの組立後に残留する熱ひずみ
が、電子システムの信頼性に悪影響を与える。
【００１０】鉛（Ｐｂ）を含有するはんだを使用するに
際してのさらに重大な問題は環境問題であり、他の産業
界でも、ガソリン、塗料、および家庭用配管のはんだか
ら鉛を排除することをすでに経験している。
【００１１】電子産業では、２種類の異なる材料が、Ｐ
ｂを含有するはんだ材料の代用にできるかどうか現在研
究されている。そのひとつはＰｂを含有しないはんだ合
金であり、他のひとつは導電性ペースト（ＥＣＰ）であ
る。本発明は、導電性ペースト材料の開発および応用に
関するものである。導電性ペースト（すなわち接着剤）
は、重合体材料の基材中に導電性フィラーの粒子を添加
したものである。図６に略図を示す銀粒子を充填したエ
ポキシ樹脂２は、導電性ペーストの最も一般的な例であ
る。銀粒子４は通常フレーク状で、パーコレーション
（percolation）・メカニズムにより導電性を与え、エ
ポキシ樹脂基材６は、部品８と基板１０を接着する。銀
を充填したエポキシ材料は、電子部品の応用分野でダイ
・ボンディング材料として以前から使用されているが、
この応用分野では、導電性よりむしろ熱伝導性が良好な
ことを利用している。しかし、この材料は、導電性が高
く、ピッチの細かい接続を必要とする応用例では受け入
れられていない。銀を充填したエポキシ材料は、導電性
が低い、熱に露出した場合に接触抵抗が増大する、接合
強度が低い、銀の移行が生じる、手直しが困難であるな
ど、いくつかの制約がある。この銀を充填したエポキシ
材料は、すべての方向に導電性を有するため、「等方
性」であると分類されている。
【００１２】他の種類の導電性接着剤（すなわち皮膜）
もあり、これは一方向のみ導電性を有する。この種の材
料は、「異方性」と呼ばれ、図７の導電性接着剤すなわ
ち皮膜１２は、重合体接着材料２０の内部に導電性粒子
１８を含有する。異方性導電接着剤すなわち皮膜１２
は、図８に示すように、２つの導電性パッド１４と１６
の間が圧縮された場合にのみ導電性になる。この方法
は、通常熱と圧力を必要とする。異方性導電皮膜の主要
な用途は、液晶表示パネルを印刷回路板に接着するため
である。導電性粒子は、ソルダ・ボールや、ニッケルお
よび金をコーティングしたプラスチック・ボールなど、
通常変形が可能である。バインダすなわち接着剤はほと
んどが熱可塑性樹脂である。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、環境
に対して安全で、低コストの導電性ペースト材料を提供
することにある。
【００１４】本発明の他の目的は、従来の銀を充填した
エポキシ樹脂より導電性の高い導電性ペースト材料を提
供することにある。
【００１５】本発明の他の目的は、従来の銀を充填した
エポキシ樹脂より接着強度の高い導電性ペースト材料を
提供することにある。
【００１６】本発明の他の目的は、従来の銀を充填した
エポキシ樹脂より接合の信頼性が高く、特に温度、湿
度、電圧を与えた場合の銀の移行に関して信頼性が高い
導電性ペースト材料を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】本発明の広義の態様は、
複数の粒子からなり、各粒子が導電性コーティングを有
し、上記コーティングが溶融して隣接する粒子上に導電
性コーティングを形成し、溶融した粒子の網状構造を形
成する、導電性材料である。
【００１８】本発明の他の広義の態様は、導電性材料の
コーティングと重合体材料を有する粒子を含有するペー
ストである。
【００１９】本発明の他の広義の態様は、導電性コーテ
ィングと重合体材料を有する粒子のペーストを形成し、
ペーストを２つの表面の間に塗布して、導電性の接着を
行うことにより、２つの表面の間に導電性接合を形成す
る方法である。導電性粒子自体を加熱溶融して、接点パ
ッドと金属結合を形成させ、かつ重合体材料を硬化させ
る。
【００２０】
【発明の実施の形態】１実施例では、スズをコーティン
グした銅粉、ポリイミド・シロキサン、溶剤（Ｎ−メチ
ルピロリドンすなわちＮＭＰ）、カルボン酸／界面活性
剤からなる新規の導電性ペーストを開示する。接合操作
は、Ｓｎの融点である２３０℃近くで行い、この温度で
は粒子と粒子および粒子と基板パッドの界面で、Ｓｎ−
ＳｎまたはＳｎ−Ａｕの金属結合が形成される。接合工
程は、固体状態、または液体と固体の反応のいずれかに
より行うことができる。重合体の硬化の工程は、ペース
トの処方により、接合工程と組み合わせることができ
る。金属結合のため、新規のペースト材料による接合
は、銀エポキシ材料よりも高い導電性が期待できる。ま
た、金属結合により、熱露出および熱サイクルに際して
新しい接合の導電性が安定になる。さらに、金属結合と
接着の総合効果により、接合強度が増大することも期待
される。用途により、スズをコーティングした粉末の粒
径、重合体基材の組成、およびフィラーの容積率を調節
することができる。本発明による導電性ペーストは、主
として金属結合に基づくものであるので、十分な導電性
を得るために必要なフィラー材料の容積率は、従来のＡ
ｇエポキシ・ペーストよりはるかに少ない。
【００２１】他の実施例では、再利用可能な資源または
生物ベースの材料から得た樹脂を、所期の熱的特性およ
び流体力学的特性を達成するように適当に官能化した後
に使用することを提案している。たとえば、Ｗ．Ｇ．グ
ラッサー（W.G.Glasser）およびＴ．Ｃ．ウォード（T.
C.Ward）のＮＳＦグラント（NSF Grant）＃ＢＣＳ８５
−１２６３６号の最終報告書を参照されたい。リグニン
（製紙の副産物）、セルロース、桐油または穀物油は、
この目的に可能性のある候補である。これらの材料を使
用することは、これらが天然の再利用可能な資源から誘
導されるものであり、電子アセンブリの耐用寿命後に容
易に処分できるため、環境的に好ましい。Ｃｕ−Ｓｎ粉
末を使用することにより、鉛（Ｐｂ）を含有するはんだ
の使用を排除し、得られるペースト処方が毒性がなく容
易に処分できるため、これは特に魅力がある。
【００２２】図１は、本発明による、フィラー材料とし
て導電性コーティング３４を有する粒子３２、および重
合体基材３６を含む、新規の導電性ペースト（ＥＣＰ）
材料３０を示す。粒子３２は、銅であることが好まし
い。コーティング３４は、スズ、インジウム、ビスマ
ス、アンチモン、またはそれらの組合せであることが好
ましい。重合体基材は、熱可塑性であることが好まし
く、ポリイミドシロキサンであることが最も好ましい。
下記に本発明について、好ましい実施例に関して説明す
るが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２３】銅粉にスズをメッキする第１段階として、
銅の微粉を希硫酸で洗浄する。使用する銅粉は球形で、
粒度分布は直径２〜８μｍであり、例えば、米国ニュー
ジャージー州South Plainfieldのデグサ・コーポレーシ
ョン（Degussa Corporation）から入手できる。洗浄し
た銅粉へのスズ・メッキは、米国マサチューセッツ州Ne
wtonのシップレイ社（Shipley）のＴＩＮＰＯＳＩＴ
ＬＴ−３４などの、スズ・メッキ液中に浸漬して行う。
５〜７μｍの銅粉上のスズの厚みは０．３〜０．５μｍ
が最適である。スズ・メッキした銅粉は、すすぎを行っ
た後、ただちに米国イリノイ州Ａｄｄｉｓｏｎのクオリ
テック・インターナショナル社（Qualitek Internation
al）のＦＬＵＸ３０５などの、無洗浄フラックスと混合
する。これにより、スズ・メッキをした銅粉を導電性ペ
ーストに加工するまでの間、酸化が防止される。スズ・
メッキした銅粉は、ポリイミドシロキサン、ＮＭＰ溶
剤、酪酸およびエチレングリコールと混合して、導電性
ペーストに加工する。重合体基材に対するフィラー粉末
の量は、用途により、３０〜９０重量％の範囲である。
一般に、等方性伝導の場合はフィラーの含有量が高いこ
とが必要で、異方性伝導の場合はフィラーの含有量が低
いことが必要である。成分を確実に均一分散させるた
め、混合物を３本ロールのシヤー・ミルで処理する。ペ
ースト中のフィラー粉末の容積率を調節することによ
り、粘度も制御される。フィラーの重量パーセントが低
く、たとえば３０重量％の場合は、ペーストをたとえば
１００℃で１時間乾燥し、粘度を調整してから所期の場
所に塗布する必要がある。
【００２４】電気および機械特性を確認するため、２枚
の「Ｌ字型」銅クーポンを積層して、スズ・メッキした
銅粉を混合した導電性ペーストにより接合サンプルを作
成する。積層は、Ｓｎの融点よりわずかに高い温度、た
とえば２５０℃で、１．８ｋｇ／ｃｍ2（２５ｐｓｉ）
の圧力で行う。導電性を比較するため、市販のＡｇエポ
キシおよびＳｎ／Ｐｂ共融はんだペースト材料を使用し
て、同様の方法で他の接合サンプルも作成する。本発明
によるペーストを使用した接合サンプルは、電気抵抗値
が最も低かった。たとえば、約１．３×１．３ｍｍの接
触面積の場合、本発明によるＳｎメッキＣｕペーストで
は２．６×１０-5Ω、Ｓｎ／Ｐｂはんだペーストでは
４．７×１０-5Ω、Ａｇエポキシでは７．３×１０-5Ω
であった。本発明のペーストの抵抗率は、Ｓｎ／Ｐｂは
んだペーストの抵抗率より低い。これは、銅とＳｎ／Ｐ
ｂはんだとのバルクの導電性の差によるものである。
【００２５】また、接合強度の測定により、本発明によ
るペーストを使用して接合すると、Ａｇエポキシ・ペー
ストを使用して接合した場合より高い接合強度が得られ
ることが分かった。
【００２６】ＳｎメッキしたＣｕ粉末とポリイミドシロ
キサンにより製造したＥＣＰは、セラミック基板へのＣ
４およびソルダ・ボール接続（ＳＢＣ）などの高温はん
だ接合の良好な候補である。しかし、重合体印刷回路板
用としては、２５０℃のリフロー温度が、ポリマー樹
脂、たとえばＦＲ−４のガラス転移温度よりはるかに高
いため、このＥＣＰは適当ではない。この目的のための
候補は、インジウムをメッキしたＣｕ粉末とポリイミド
シロキサンを配合したＥＣＰである。インジウム・メッ
キＣｕ粉末ペーストのリフロー温度は約１８０℃であ
り、Ｐｂ／Ｓｎ共融はんだのリフロー温度２１５℃より
も低い。図２に示すように、ペーストを接点表面４０と
４２の間に塗布し、リフロー温度に加熱すると、粒子３
２の導電性コーティング３４が隣接する粒子の導電性コ
ーティング３４に融着して、その間に結合４４を形成す
る。さらに、接点表面４０、４２と、これらの表面に隣
接する粒子との間に金属結合４６も形成される。
【００２７】環境問題を考慮すると、再生可能なまたは
生物ベースの系、たとえば官能化したリグニン、セルロ
ース、桐油、または穀物油などを原料とした代替重合体
も使用することができる。これらの重合体は、生物分解
が可能であるか、または非化石燃料資源からつくられた
ものであり、電子アセンブリの耐用期間が過ぎて、これ
らを取り外した場合も、容易に再生することができる。
【００２８】図３は、本発明による導電性ペーストを使
用してＰＣＢ５０に取り付けたＩＣパッケージの略図で
ある。導電性ペーストは、従来のはんだペーストと同様
に、ＰＣＢ上の各銅のボンド・パッド５２にスクリーン
印刷する。パッド５２は、通常Ｓｎコーティング５４を
有する。ペースト５６は、ＳＭＴプラスチック・パッケ
ージ６２をＰＣＢ５０に電気的に相互接続する、Ｓｎコ
ーティング５８を有するリード・フレーム６０とパッド
５２との間に塗布される。ピッチの細かいＳＭＴアセン
ブリは、通常パッドとの間隔が約０．６ｍｍ（０．０２
５インチ）以下である。したがって、スズをコーティン
グした粉末の粒径は５〜１０μｍの範囲でなければなら
ない。接合工程は、１２０〜１５０℃の温度で、重合体
の硬化工程と同時に行われる。この低温の工程により、
本発明の方法は、はんだ法と比較してＰＣＢに与える熱
ひずみははるかに少ない。さらに、接合工程は、外部か
らのフラックスを使用しないため、フラックス洗浄工程
が必要ない。
【００２９】図４は、表面積層回路（ＳＬＣ）などの高
密度回路カード６８に取り付けたＩＣチップ７０を示
す。ここでは、本発明の導電性ペースト材料６４は、チ
ップ・パッド６６の位置と一致する二次元アレイ中に塗
布されている。チップ側の接合金属構造（metallurgy）
は、Ｃｒ／Ｃｕ／Ａｕが好ましく、この界面ではＡｕ−
Ｓｎの結合が形成されると考えられる。ポリイミドシロ
キサンは熱可塑性共重合体であるため、この結合は、Ｎ
ＭＰを溶剤として約２００℃に加熱することによりリワ
ーク（rework）することができる。Ｃ４ソルダ・バンプ
を使用してチップを直接取り付ける場合、はんだ接合部
の好ましい耐熱疲労性を得るためにカプセル化工程を使
用する。本願では、重合体基材は基板と部品との熱的不
整合により生じるひずみに適応する柔軟相として機能す
る。さらに、必要があれば、耐熱疲労性をさらに強化す
るために、ペースト・パッド間の空間をカプセル化する
ことができる。
【００３０】図５は、Ｃ４チップのウェーハ・スケール
のバーンインへの応用例を示す。導電性ペースト材料７
０を、試験しバーンインするＣ４ソルダ・マウンド７８
を取り付けたシリコン・ウェーハのパッド位置７６と一
致するような位置にあるパッド７４を有する多層セラミ
ック基板７２上に塗布する。ＭＬＣ基板は、バーンイン
の間チップに電力を供給するために必要な相互接続と、
ピン・グリッド・アレイ８０を介しての外部入出力とを
提供する。基板上の導電性ペーストを硬化させ、Ｓｎを
コーティングした粒子をウェーハ上のＣ４とともに結合
させた後、バーンイン工程を行う。バーンイン操作は通
常１５０℃で６時間行う。バーンインの後、基板をウェ
ーハから分離し、試験中にＣ４バンプから移動した残留
のはんだをエッチングし、またはパッドをＮＭＰに溶解
した後、再度スクリーン印刷して、新しいパッドを形成
する。ペーストとはんだとの間の金属接触面積と圧力が
限られているため、チップのＣ４パッド自体は形状や組
成が変化していない。このようにして、良好なチップ
を、問題なく、リフロー工程を追加することなく、適当
な溶剤（たとえばＮＭＰ）で洗浄し、基板上に組み立て
ることができる。
【００３１】印刷回路板への表面取付けパッケージ・ア
センブリ、細かいピッチのカードへのチップの直接取り
付け、およびフリップ・チップのバーンインに数種の処
方で使用する本発明による新規の導電性ペースト材料の
例は、下記のとおりである。 ・低融点で毒性のない金属、たとえばＳｎ、Ｉｎ、Ｂ
ｉ、Ｓｂおよびこれらの合金の薄い層でコーティング
し、環境に安全なフラックス剤、たとえば洗浄不要また
は水溶性フラックスと混合した銅粉。 ・スズをコーティングし、ポリイミドシロキサン、ＮＭ
Ｐ溶剤、酪酸、およびエチレングリコールまたは洗浄不
要のフラックスと混合した銅粉。 ・スズをコーティングし、再生可能なまたは生物ベース
の重合体、適当な溶剤、酪酸、およびエチレングリコー
ルまたは洗浄不要のフラックスと混合した銅粉。 ・インジウムをコーティングし、ポリイミドシロキサ
ン、ＮＭＰ溶剤、酪酸、およびエチレングリコールまた
は洗浄不要のフラックスと混合した銅粉。 ・インジウムをコーティングし、再生可能なまたは生物
ベースの重合体、適当な溶剤、酪酸、およびエチレング
リコールまたは洗浄不要のフラックスと混合した銅粉。 ・３０〜９０重量％のインジウムをコーティングした銅
粉と、ポリイミドシロキサン、ＮＭＰ溶剤、酪酸、およ
びエチレングリコールまたは洗浄不要のフラックスとか
らなる、表面取付け用の最適化処方。 ・３０〜９０重量％のインジウムをコーティングした銅
粉と、ポリイミドシロキサン、ＮＭＰ溶剤、酪酸、およ
びエチレングリコールまたは洗浄不要のフラックスとか
らなる、直接チップ取付け用の最適化処方。 ・３０〜９０重量％のスズをコーティングした銅粉と、
ポリイミドシロキサン、ＮＭＰ溶剤、酪酸、およびエチ
レングリコールまたは洗浄不要のフラックスとからな
る、バーンイン用途のための最適化した処方。
【００３２】本発明による導電性ペーストは、アディテ
ィブまたはサブトラクティブＣｕ技術の代りに、従来の
印刷回路板に、導線、接地面、およびバイア充填剤とし
て使用することができる。これにより、工程と化学薬品
が省略でき、印刷回路板の製造に伴うコストと環境への
影響が削減できる。
【００３３】まとめとして、本発明の構成に関して以下
の事項を開示する。
【００３４】（１）複数の粒子よりなり、上記複数の粒
子はそれぞれ導電性のコーティングを有し、上記粒子の
少なくとも一部は上記導電性コーティングを介して他の
上記粒子に融着していることを特徴とする構造。 （２）上記複数の粒子が、重合体材料中に埋め込まれて
いることを特徴とする、上記（１）に記載の構造。 （３） 上記構造が、電気的相互接続手段であることを
特徴とする、上記（１）に記載の構造。 （４）上記導電性コーティングの融点が、上記粒子の融
点より低いことを特徴とする、上記（１）に記載の構
造。 （５）さらに第１および第２の表面を有し、これらの間
に上記構造が配置されて上記第１および第２の表面を相
互接続することを特徴とする、上記（１）に記載の構
造。 （６）上記重合体材料が硬化されることを特徴とする、
上記（２）に記載の構造。 （７）上記粒子が、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｐｄ、お
よびＰｔからなるグループから選択された材料により形
成されることを特徴とする、上記（１）に記載の構造。 （８）上記導電性コーティングが、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｉｎ、
Ｐｂ、Ｂｉ、およびＳｂからなるグループから選択され
ることを特徴とする、上記（１）に記載の構造。 （９）上記重合体材料が、ポリイミド、シロキサン、ポ
リイミドシロキサン、ならびにリグニン、セルロース、
桐油および穀物油から誘導される、生物ベースの重合体
樹脂からなるグループから選択されることを特徴とす
る、上記（２）に記載の構造。 （１０）上記重合体材料が、未硬化の熱可塑性接着剤で
あることを特徴とする、上記（２）に記載の構造。 （１１）上記重合体材料が、上記第１および第２の表面
を接着により接合することを特徴とする、上記（５）に
記載の構造。 （１２）上記第１および第２の表面が、導電性であるこ
とを特徴とする、上記（５）に記載の構造。 （１３）上記第１の導電性表面が、第１の電子装置の接
触位置であり、上記第２の導電性表面が、第２の電子装
置の接触位置であることを特徴とする、上記（１２）に
記載の構造。 （１４）上記第１の電子装置が半導体チップであり、上
記第２の電子装置がパッケージング基板であることを特
徴とする、上記（１３）に記載の構造。 （１５）上記粒子が、上記第１および第２の表面と金属
結合を形成することを特徴とする、上記（５）に記載の
構造。 （１６）上記構造が電子装置であることを特徴とする、
上記（１）に記載の構造。 （１７）上記構造が計算装置であることを特徴とする、
上記（１６）に記載の構造。 （１８）間に空間を有する相互接続された粒子よりなる
網状構造を有し、上記粒子はそれぞれ溶融性材料でコー
ティングされ、上記網中の隣接する粒子が、上記溶融性
材料を介して接着されていることを特徴とする構造。 （１９）上記空間が、重合体材料を含むことを特徴とす
る、上記（１８）に記載の構造。 （２０）上に導電性コーティングを有し重合体材料中に
埋め込まれた粒子のペーストを生成する工程と、上記ペ
ーストを第１および第２の導電性表面の間に塗布する工
程と、上記ペーストを、隣接する粒子上の上記コーティ
ングを溶融させるのに十分な第１の温度に加熱して、間
に空間を有する相互接続された粒子よりなる網状構造を
形成する工程と、上記ペーストを、上記空間中の上記重
合体を硬化させるのに十分な第２の温度に加熱する工程
とを含む方法。 （２１）上記導電性コーティングが、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｉ
ｎ、Ｂｉ、Ｐｂ、およびＳｂからなるグループから選択
されることを特徴とする、上記（２０）に記載の方法。 （２２）上記粒子が、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、
Ｐｄ、およびＰｔからなるグループから選択された材料
により形成されていることを特徴とする、上記（２０）
に記載の方法。 （２３）上記重合体材料が、ポリイミド、シロキサン、
ポリイミドシロキサン、ならびにリグニン、セルロー
ス、木材油および穀物油から誘導される、生物ベースの
重合体樹脂からなるグループから選択されることを特徴
とする、上記（２０）に記載の方法。 （２４）上記第１の導電性表面がチップ・パッドであ
り、上記第２の導電性表面が基板上にあり、さらに、上
記チップをバーンインするために加熱し、電力を供給す
る工程と、上記チップを上記基板から分離する工程とを
含むことを特徴とする、上記（２０）に記載の方法。 （２５）上記第１の表面を上記第２の表面に押しつける
工程をさらに含む、上記（２０）に記載の方法。 （２６）上記第１の温度および第２の温度が、約１５０
〜２５０℃であることを特徴とする、上記（２０）に記
載の方法。 （２７）上記分離工程を、溶剤の存在下で加熱して行う
ことを特徴とする、上記（２４）に記載の方法。 （２８）ＳｎおよびＩｎからなるグループから選択した
コーティングを有する銅の粒子からなり、上記粒子が、
熱可塑性重合体前駆物質および溶剤中に含有されること
を特徴とする構造。 （２９）上記粒子が、上記構造の約３０〜９０重量％で
あることを特徴とする、上記（２８）に記載の構造。 （３０）Ｓｎ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｓｂ、およびこれらの組合
せからなるグループから選択した材料と、フラックス剤
とを混合した層によりコーティングされた銅の粉末を有
する構造。 （３１）ＮＭＰ溶剤、酪酸、およびエチレングリコー
ル、ならびにポリイミド、シロキサン、ポリイミドシロ
キサン、および生物ベースの重合体樹脂からなるグルー
プから選択された材料をさらに含有することを特徴とす
る、上記（３０）に記載の構造。 （３２）上記銅の粉末が、上記構造の約３０〜９０重量
％であることを特徴とする、上記（３０）に記載の構
造。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるペーストの略図である。
【図２】本発明による、溶融して隣接する粒子間に、ま
たペーストを使用して接着される接点表面と粒子との間
に金属結合を形成する、低融点で毒性のない金属でコー
ティングされ、熱可塑性樹脂の基材中に充填された、粒
子からなる導電性材料の略図である。
【図３】本発明による導電性ペーストで回路板に接続し
た表面取付集積回路パッケージの略断面図である。
【図４】本発明による導電性ペーストを使用して、高密
度印刷回路板に直接取り付けた集積回路チップの略断面
図である。
【図５】シリコン・ウェーハ上のＣ４バンプに適合した
導電性ペースト構造を有し、ウェーハ・スケールのバー
ンインおよびチップ試験のためのビヒクルとして機能す
る、多層セラミック基板の略図である。
【図６】銀フレーク粒子をエポキシ樹脂の基材中にフィ
ラーとして含み、等方性に分類される導電性ペーストの
略図である（従来の技術）。
【図７】異方性に分類される導電性接着剤の略図である
（従来の技術）。
【図８】図７に示した導電性接着剤が、２つの接点また
は接着パッドの間で圧縮されて、一方向のみ導電性とな
ることを示す、導電性接着剤の略図である（従来の技
術）。
【符号の説明】
３０ 導電性ペースト材料 ３２ 金属粒子 ３４ 導電性コーティング ３６ 重合体基材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｃ０９Ｊ 183/08 Ｃ０９Ｊ 183/08 191/00 191/00 197/00 197/00 Ｈ０１Ｂ 1/00 Ｈ０１Ｂ 1/00 Ｃ 1/22 1/22 Ａ Ｈ０５Ｋ 3/32 Ｈ０５Ｋ 3/32 Ｂ // Ｂ２２Ｆ 1/00 Ｂ２２Ｆ 1/00 Ｌ 1/02 1/02 Ａ 7/08 7/08 Ｇ (72)発明者 スン・ケイ・カン アメリカ合衆国10514 ニューヨーク州 チャパクア メイベリー・ロード 36 (72)発明者 サムパト・プルショタマン アメリカ合衆国10598 ニューヨーク州 ヨークタウン・ハイツ ラヴォワ・コー ト 2075 (72)発明者 ジュディス・メアリー・ロルダン アメリカ合衆国10562 ニューヨーク州 オッシニング ウィロウ・ストリート 15 (72)発明者 ラヴィ・エフ・サラフ アメリカ合衆国10510 ニューヨーク州 ブライアークリフ・マナー ノース・ス テート・ロード 333 コプリー・コー ト エル８ (56)参考文献 特開 平５−28829（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−5116（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−113505（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01R 4/04 H01B 1/22

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】熱可塑性重合体材料中に、導電性コーティ
    ングを有する粒子が、３０〜９０重量％埋め込まれたペ
    ーストを生成する工程と、 前記ペーストを第１および第２の導電性表面の間に塗布
    する工程と、 前記ペーストを、隣接する粒子上の前記コーティングを
    溶融させるのに十分な第１の温度に加熱して前記隣接す
    る粒子間のコーティングを融着させ、間に空間を有する
    相互接続された粒子よりなる網状構造を形成する工程
    と、及び 前記ペーストを、前記空間中の前記重合体を硬化させる
    のに十分な第２の温度に加熱する工程と、を含み、硬化された前記重合体は、溶剤の存在下で加熱すること
    によりリワーク可能であることを特徴とする、 導電性接続をリワーク可能に形成する方法。
  2. 【請求項２】硬化された前記重合体を、溶剤の存在下で
    加熱する工程と、 第１および第２の導電性表面夫々を前記溶剤で洗浄する
    工程と、 熱可塑性重合体材料中に、導電性コーティングを有する
    粒子が、３０〜９０重量％埋め込まれたペーストを生成
    する工程と 、前記ペーストを第１および第２の導電性表面の間に塗布
    する工程と、 前記ペーストを、隣接する粒子上の前記コーティングを
    溶融させるのに十分な第１の温度に加熱して前記隣接す
    る粒子間のコーティングを融着させ、間に空間を有する
    相互接続された粒子よりなる網状構造を形成する工程
    と、及び 前記ペーストを、前記空間中の前記重合体を硬化させる
    のに十分な第２の温度に加熱する工程と、 をさらに含む請求項1記載の導電性接続をリワーク可能
    に形成する方法 。
  3. 【請求項３】熱可塑性重合体材料中に、導電性コーティ
    ングを有する粒子が、３０〜９０重量％埋め込まれたペ
    ーストを生成する工程と、 前記ペーストを基板上に塗布する工程と、 塗布された前記ペースト上にバーンインすべきチップを
    置く工程と、 前記ペーストを、隣接する粒子上の前記コーティングを
    溶融させるのに十分な第１の温度に加熱して前記隣接す
    る粒子間のコーティングを融着させ、間に空間を有する
    相互接続された粒子よりなる網状構造を形成する工程
    と、 前記ペーストを、前記空間中の前記重合体を硬化させる
    のに十分な第２の温度に加熱する工程と、 前記チップをバーンインするために加熱し、電力を供給
    する工程と、硬化された前記重合体を、溶剤の存在下で加熱すること
    により 前記チップを前記基板から分離する工程と、 を含むことを特徴とする、チップのバーイン工程におい
    て導電性接続をリワーク可能に形成する方法。
  4. 【請求項４】前記導電性コーティングが、Ｓｎ、Ｉｎ、
    Ｂｉ、Ｓｂ、およびこれらの組み合わせからなるグルー
    プから選択される、請求項１〜３のいずれか１項に記載
    の方法。
  5. 【請求項５】前記熱可塑性重合体が、ポリイミドシロキ
    サンである、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方
    法。
  6. 【請求項６】前記溶剤がＮ−メチルピロリドンであるこ
    とを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載の方
    法。
  7. 【請求項７】前記粒子が銅からなることを特徴とする請
    求項１〜６のいずれか１項記載の方法。
  8. 【請求項８】前記第１の温度および第２の温度が、１５
    ０〜２５０℃であることを特徴とする、請求項１〜７の
    いずれか１項に記載の方法。
  9. 【請求項９】前記第１の温度および第２の温度が、１２
    ０〜１５０℃であることを特徴とする、請求項１〜７の
    いずれか１項に記載の方法。
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