JP4341595B2

JP4341595B2 - 電子部品実装構造体

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Publication number: JP4341595B2
Application number: JP2005202734A
Authority: JP
Inventors: 英之辻村; 法人塚原
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2005-07-12
Filing date: 2005-07-12
Publication date: 2009-10-07
Anticipated expiration: 2025-07-12
Also published as: JP2007027173A

Description

本発明は、導電性接着剤を用いて回路基板等にチップ抵抗やチップコンデンサ等の電子部品を実装する電子部品実装構造体に関する。

近年、電子機器の高性能化、小型化への要求に伴い、それに用いられる電子部品の小型化および回路基板の狭ピッチ配線化、さらにそれらの微細接続による高密度実装化が要求されている。例えば、電子部品のうち、抵抗やコンデンサ等のチップ部品は１００５サイズ（１ｍｍ×０．５ｍｍ）から０６０３サイズ（０．６ｍｍ×０．３ｍｍ）へと微小化が進んでいるが、さらに０４０２サイズ（０．４ｍｍ×０．２ｍｍ）の開発も行われている。

従来、電子部品を回路基板上に実装する手段としては、リフローはんだ付け方法が一般に行われている。この方法は以下のような手順で行われる。最初に、回路基板上に形成された配線パターンの電極ランドにはんだペーストを塗布する。つぎに、電子部品を自動実装機等により所定圧力を加えて載置し、はんだペーストの粘着力により仮固着させる。この状態で、リフロー炉へ送り加熱する。この加熱により、はんだが溶融して電子部品の端子電極と回路基板の電極ランドとがはんだにより接続される。これにより、電気的、機械的な接合を得る方法である。

これに用いるはんだペーストとしては、鉛（Ｐｂ）フリーはんだが用いられるようになっているが、従来の鉛（Ｐｂ）はんだに比べて融点が高いものが多い。これに対して、最近ではリフロー炉による電子部品や回路基板への加熱時の影響を避けるために、回路基板へチップ部品を実装する方法として、導電性接着剤を用いる接続方法も行われている。これは、回路基板の電極ランド上に導電性接着剤でバンプ状の塗布膜を形成し、チップ部品の端子電極を位置合せして加圧、載置したのち、加熱硬化することにより、電気的、機械的接続を得る方法である。

しかしながら、導電性接着剤による電子部品実装方法を用いた場合、はんだ接合に比べて一般的に接合強度が不足し、かつ接続抵抗値が高く、ばらつきが大きいという課題や、接合時に電極端子間に短絡が発生する場合がある等の課題を有している。これらの課題は電子部品のチップサイズを微小化するほど、より深刻となる。

接合強度不足を補うために、例えば電子部品と回路基板間の電極部分を除く領域に絶縁性接着剤を設けて熱硬化させることにより、接合強度を増大させる方法が用いられている（例えば、特許文献１参照）。あるいは、電子部品を基板に搭載する際に、周囲に押し出された銀（Ａｇ）ペーストの一部が回路基板の電極ランドの周囲に流れだして電子部品の端子電極間で短絡を生じないように、電極ランド間に絶縁性樹脂を設ける方法も示されている（例えば、特許文献２参照）。

電子部品を回路基板に実装する場合、従来のリフローはんだ接続であれば、電子部品の端子電極と回路基板の電極ランドとの間ははんだにより接続されるので充分小さな接続抵抗を得ることができる。しかしながら、電子部品を導電性接着剤により接続する場合、電子部品の端子電極と回路基板の電極ランドとの間で電気的接続に関与する個々の導電性粒子は電子部品の端子電極に対してほぼ点接触状態である。このため、電気的接続に寄与する接触点の総面積は、はんだ接続の場合に比べると実質的には非常に小さく、接続抵抗が増大しやすい。

これに対して、従来は導電性接着剤に用いる銀（Ａｇ）等の導電性粒子を球状導電性粒子のみでなく、フレーク状導電性粒子や針状導電性粒子を加えることにより、接触面積を増大させて接続抵抗の低減化を図っている。しかしながら、フレーク状導電性粒子と球状導電性粒子との混合物を含む導電性接着剤を用いても、特に電子部品が超小型になり端子電極も小さくなると、接続抵抗とそのバラツキが増加しやすいという課題を有している。

この理由は以下のように説明できる。一般的に使用されている導電性接着剤は、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）等の導電性粒子を熱硬化性樹脂や溶剤等の有機成分に分散したペースト状のものであり、その導電性粒子は粒径の異なる粒子が混在して所定の粒度分布をもっている。このような粒度分布を有する導電性粒子を含有する導電性接着剤を用いてチップ部品等の微小形状の電子部品を回路基板上へ実装した場合、回路基板上の電極ランドと電子部品の端子電極との間には異なる粒径を有する導電性粒子が介在することになる。

図４は、導電性接着剤により接続する構成の従来の電子部品実装構造体の断面図である。チップ抵抗等の電子部品５０は、その両端に設けられている端子電極５０ａが、回路基板５２の表面に設けられた電極ランド５２ａに対して導電性接着剤５４を介して接続されている。

導電性接着剤５４は、主として球状導電性粒子５６とバインダとなる熱硬化性樹脂５８とから構成されているが、球状導電性粒子５６は種々の粒径の粒子から構成されている。すなわち、図４に示すように、最大の粒径の大粒径粒子５６ａとこれより小さく種々の粒径を有する小粒径粒子５６ｂとから構成されている。なお、図示していないが、フレーク状導電性粒子も含まれている。

このような従来の導電性接着剤５４を用いて電子部品５０を回路基板５２上へ実装した場合、図４に示すように電子部品５０の端子電極５０ａと回路基板５２の電極ランド５２ａとの間に大粒径粒子５６ａが介在すると、この端子電極５０ａと電極ランド５２ａとの間で電気的接続に寄与する球状導電性粒子５６はほとんどこの大粒径粒子５６ａのみとなる。しかしながら、球状導電性粒子５６中に占める大粒径粒子５６ａの含有量は非常に少ない。このため、端子電極５０ａの面積内にこの大粒径粒子５６ａが存在する個数も少ない。したがって、接続抵抗が大きくなる。また、端子電極５０ａと電極ランド５２ａとの間の導電性接着剤５４中に大粒径粒子５６ａの個数が偶然多く存在した場合には、接続抵抗は小さくなる。あるいは、図４の左側に示すように端子電極５０ａと電極ランド５２ａとの間のように大粒径粒子５６ａが存在しない場合には、電子部品５０は傾いて実装され、かつ接続抵抗値も大きくなる。

特に、電子部品５０のサイズが従来の１６０８サイズや１００５サイズから０６０３サイズに微小化すると、端子電極５０ａの面積も微小になるため、端子電極５０ａと電極ランド５２ａとの間の導電性接着剤５４中に存在する大粒径粒子５６ａの個数による接続抵抗のばらつきが増大しやすい。

なお、端子電極の面積が小さくなると、フレーク状導電性粒子を含有する導電性接着剤を用いても、接続抵抗の増加とばらつきの増大を小さくすることができない。フレーク状導電性粒子を用いても、電子部品の端子電極と回路基板の電極ランドとの接触点の面積を増加させることは困難なためである。

なお、電子部品と回路基板との接続領域のギャップを規制するために、ギャップを保証する所定径のフィラーを導電性接着剤中に添加する方法も示されている（例えば、特許文献３参照）。
特開２００１−２８４７８０号公報特開２００２−１２４７４８号公報特開２０００−３３２３８８号公報

上記したように、従来の導電性接着剤を用いた場合には、電子部品のサイズが１６０８サイズや１００５サイズから０６０３サイズ、さらに０４０２サイズへと微小化するに伴い、接続抵抗とそのバラツキの増大がより顕著に生じる。すなわち、導電性接着剤中の導電性粒子が粒径分布を有し、最大粒径を有する大粒径粒子の数は一般的に非常に少ない。端子電極と電極ランドとの電気的接続に寄与する導電性粒子は、この大粒径粒子が主体となるが、端子電極の面積が小さくなると少ない個数の大粒径粒子で電気的な接続が行われることになる。したがって、大粒径粒子の個数のばらつきが、そのまま接続抵抗値のばらつきとなる。この結果、電子部品実装構造体としたときの接続抵抗値とそのばらつきの増大が生じやすく、導電性接着剤により微小サイズの電子部品を実装する場合の障害となっている。

本発明は上記課題を解決するものであり、導電性接着剤の導電性粒子のうち最大形状を有する大粒径粒子の分布割合を多くすることで、特に微小サイズの電子部品の端子電極と回路基板上の電極ランドとの間を接続するときでも、その接続抵抗値とばらつきとを低減することが可能な電子部品実装構造体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発明の電子部品実装構造体は、同一面上に２つの端子電極を有するチップ部品と、このチップ部品の端子電極に対応する位置に形成された電極ランドを有する回路基板と、チップ部品の２つの端子電極と回路基板の電極ランドとを電気的、機械的に接続する導電性接着剤と、チップ部品の端子電極が形成された同一面において、電子部品と回路基板とを接着する絶縁性接着剤とを備え、この導電性接着剤が熱硬化性樹脂および導電性金属粒子を主成分とし、導電性金属粒子が球状導電性金属粒子と短径が２μｍ以下のフレーク状導電性粒子との混合物からなり、球状導電性金属粒子のうち最大径を有し、大きさを２μｍ〜１０μｍの範囲とした大粒径粒子の含有量を最も多くし、かつ、フレーク状導電粒子の短径が、大粒径粒子の径より小さい構成からなり、２つ端子電極と電極ランドとの接続間隔を導電性接着剤の大粒径粒子の大きさと同じにしたことによって前記チップ部品が傾いて接続されることがないことを特徴とする。

この構成により、微小サイズの電子部品を回路基板へ実装する場合に、電子部品の端子電極と回路基板の電極ランド間に大粒径粒子を多量に、かつ均一に存在させることができる。したがって、端子電極と電極ランドとの間隔を均一に制御でき、同時に接続抵抗値の低減とそのばらつきを小さくすることができる。特に、電子部品が０６０３サイズや０４０２サイズ等の微小サイズのチップ部品である場合に有効である。また、電子部品と回路基板とを接着する絶縁性接着剤が設けられたことにより、電子部品と回路基板との機械的な接続強度を向上することができる。さらに、導電性接着剤が大粒径粒子の大きさを超えない、短径が２μｍ以下のフレーク状導電性粒子を含むことにより、２つの端子電極と電極ランドとの間隔を均一に保った状態で導電性をより向上させることができる。

なお、導電性接着剤中の導電性粒子としては、球状導電性粒子のみ、あるいは球状導電性粒子とフレーク状導電性粒子との混合物であってもよい。フレーク状導電性粒子は鱗片状等の種々の形状のものを用いることができる。

また、上記構成において、球状導電性金属粒子が、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）またはパラジウム（Ｐｄ）からなる金属粒子、銅（Ｃｕ）またはニッケル（Ｎｉ）からなる金属粒子の表面に金（Ａｕ）または銀（Ａｇ）をめっきした粒子の少なくとも１種類を含む構成としてもよい。

この構成により、印刷特性および電気的接続性に優れた導電性接着剤とすることができ、微小サイズの電極ランド等にも精度よく印刷することができる。

また、上記構成において、絶縁性接着剤が熱硬化性樹脂よりなり、絶縁性接着剤の熱硬化温度が導電性接着剤の熱硬化温度より低温であってもよい。この構成により、電子部品の実装工程において、絶縁性接着剤のほうが先に硬化収縮するので、この収縮力は端子電極と電極ランドとの間隔を短くする方向に作用するので、大粒径粒子の大きさで規定される間隔と同じにすることがさらに容易に可能となる。

本発明の電子部品実装構造体は、導電性接着剤が熱硬化性樹脂および導電性金属粒子を主成分とし、導電性金属粒子が球状導電性金属粒子と短径が２μｍ以下のフレーク状導電性粒子との混合物からなり、球状導電性金属粒子のうち最大径を有し、大きさを２μｍ〜１０μｍの範囲とした大粒径粒子の含有量を最も多くし、かつ、フレーク状導電粒子の短径が、大粒径粒子の径より小さい構成とするとともに、端子電極と電極ランドとの間隔を大粒径粒子の大きさとほぼ同じとしたことを特徴とする。これにより、特に微小サイズの電子部品を実装する場合であっても、端子電極と電極ランドとの間隔を均一にでき、かつ接続抵抗値とそのばらつきを充分小さくすることができるという大きな効果を奏する。また、電子部品と回路基板とを接着する絶縁性接着剤が設けられたことにより、電子部品と回路基板との機械的な接続強度を向上することができる。さらに、導電性接着剤が大粒径粒子の大きさを超えない、短径が２μｍ以下のフレーク状導電性粒子を含むことにより、チップ部品を傾いて接続することなく、２つの端子電極と電極ランドとの間隔を均一に保った状態で導電性をより向上させることができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、同一要素には同一符号を付しており、説明を省略する場合がある。

（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態にかかる電子部品実装構造体の主要部の斜視図である。この電子部品実装構造体は、同一面上に少なくとも２つの端子電極１０ａを有する電子部品１０と、電子部品１０の端子電極１０ａに対応する位置に形成された電極ランド１２ａを有する回路基板１２と、電子部品１０の端子電極１０ａと回路基板１２の電極ランド１２ａとを電気的、機械的に接続する導電性接着剤とを備え、導電性接着剤が熱硬化性樹脂および導電性粒子を主成分とし、導電性粒子が少なくとも球状導電性粒子または球状導電性粒子とフレーク状導電性粒子との混合物からなり、球状導電性粒子のうち最大径を有する大粒径粒子の含有量を最も多くした構成からなり、端子電極１０ａと電極ランド１２ａとの接続間隔を導電性接着剤の大粒径粒子の大きさと同じにしたことを特徴とする。

図２は、この電子部品実装構造体の断面図で、（ａ）は図１に示すＡ−Ａ線に沿った断面図であり、（ｂ）は端子電極と電極ランドとの接続状態を拡大して示した断面図である。

以下、図１および図２を用いてさらに詳細に説明する。図１に示すように、回路基板１２の表面には、電極ランド１２ａが電子部品１０の端子電極１０ａに対応した位置に、必要な個数形成されている。この電極ランド１２ａからは配線パターン１２ｂが延在して形成されている。

なお、回路基板１２は片面配線基板であってもよいし、両面配線基板あるいは多層配線基板であってもよい。さらに、電子部品１０としては、表面実装タイプであれば図１に示すようなチップ部品のみでなく、多連構成の電子部品であってもよい。また、回路基板１２には半導体素子等が実装されていてもよい。あるいは、半導体素子も同時に実装してもよい。

本実施の形態における導電性接着剤１４は、例えば熱硬化性エポキシ樹脂および粘度調整剤や分散剤等からなるバインダである熱硬化性樹脂１８中に、銀（Ａｇ）の球状導電性粒子１６を混合し分散したものであり、球状導電性粒子１６のうち最大径を有する大粒径粒子１６ａの含有量を最も多くしていることが特徴である。なお、球状導電性粒子１６は、上記大粒径粒子１６ａ以外に、これより小さな種々の粒径を有する小粒径粒子１６ｂも含まれている。

なお、球状導電性粒子１６は銀（Ａｇ）に限定されるものではなく、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）あるいはパラジウム（Ｐｄ）等の単体金属材料でもよいし、さらに銅（Ｃｕ）粒子や樹脂粒子の表面に銀（Ａｇ）等の金属めっきしたもの、さらに銀（Ａｇ）と錫（Ｓｎ）または銀（Ａｇ）とパラジウム（Ｐｄ）あるいは銀（Ａｇ）と銅（Ｃｕ）等の合金粒子であってもよい。特に、大粒径粒子１６ａとして、樹脂粒子の表面に銀（Ａｇ）等の金属めっきしたものも含めて用いると、大粒径粒子１６ａの大きさに多少のばらつきがあっても実装時の押圧により変形させることができる。これにより、端子電極１０ａと電極ランド１２ａとの間に存在する大粒径粒子１６ａを有効に電気的接続に寄与させることができる。

また、導電性接着剤１４のバインダである熱硬化性樹脂１８として、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、アミン型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂等の樹脂主材およびジシアンジアミド、カルボン酸ヒドラジド等のアミン系硬化剤または無水フタル酸、無水ヘキサヒドロフタール酸等の酸無水物硬化剤よりなるエポキシ系樹脂を用いることにより、優れた印刷特性および機械的接続強度を得ることができる。また、上記エポキシ系樹脂以外に、ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂またはアクリル樹脂等も用いることができる。

このような導電性接着剤１４を用いることにより、図２（ｂ）に示すように端子電極１０ａと電極ランド１２ａとが、多数の大粒径粒子１６ａにより電気的に接続される。すなわち、端子電極１０ａと電極ランド１２ａとの間には、導電性接着剤１４中に分散された球状導電性粒子１６のうち最大径を有する大粒径粒子１６ａが最も多く配置される。しかも、これらはほぼ球状であるので、互いに積層されることがなく、ほぼ一層の状態で配置される。したがって、電子部品１０の端子電極１０ａと回路基板１２の電極ランド１２ａとは、多数の大粒径粒子１６ａにより電気的に接続されるので、結果的に大きな接触面積で端子電極１０ａと電極ランド１２ａとの間が電気的に接続される。これにより、接続抵抗を小さく、かつそのばらつきも小さくすることができる。また、同時に最大径を有する大粒径粒子１６ａの直径にほぼ等しい接続間隔ｔで接続されるので、電子部品１０が傾いて接続されることもなくなる。

例えば、電子部品１０の端子電極１０ａの投影面積をＳ（μｍ^２）とし、球状導電性粒子１６の粒子のうち、大粒径粒子１６ａの直径をＤ（μｍ）としたとき、この投影面積Ｓ中に配置可能な大粒径粒子１６ａの個数Ｎは、Ｎ＝４・Ｓ／（π・Ｄ^２）である。

一例として、電子部品１０が０６０３サイズのチップ抵抗である場合を説明する。このチップ抵抗の場合には、端子電極１０ａの投影面積ＳはＳ≒４５０００（μｍ^２）である。したがって、この投影面積Ｓ中に配置可能な大粒径粒子１６ａの個数Ｎは、大粒径粒子１６ａの大きさが１０μｍである場合には約５７０個であり、大粒径粒子１６ａの大きさが５μｍである場合には約２２９０個となる。導電性接着剤１４中の球状導電性粒子１６の混合割合は３０体積％程度であるので、実際に存在することが可能な大粒径粒子１６ａの個数は、約１７０個と約６９０個程度である。この程度の個数で端子電極１０ａと電極ランド１２ａとが接続されると、接続抵抗とばらつきを充分小さくすることができる。

特に、この大粒径粒子１６ａの大きさを２μｍから１０μｍの範囲に設定すれば、端子電極１０ａの面積が微小になっても接続抵抗値とそのばらつきを小さくすることができる。なお、０４０２サイズの電子部品の場合には、大粒径粒子を５μｍ以下とすることが好ましい。また、２μｍ以下では、端子電極１０ａと電極ランド１２ａとの間隔を大粒径粒子１６ａの大きさと同じにすることができなくなるため、接続抵抗とそのばらつきを充分小さくすることができなくなる。

つぎに、電子部品実装構造体を作製するための電子部品１０の実装方法について説明する。図３は、電子部品１０の実装工程を示した工程断面図である。

図３（ａ）は、回路基板１２の断面形状である。回路基板１２に用いる基材は、ガラス繊維入りエポキシ樹脂やセラミック板等の耐熱性基板、あるいはポリイミド等に代表される耐熱フィルム基板、さらにはＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）等のポリエステル樹脂フィルムあるいはＡＢＳ樹脂（アクリロニトリルブタジエンスチレン）やポリカーボネート等の高分子樹脂からなるフィルム基板等、通常の配線基板に用いられているものであればいずれでも適用できる。

このような基材の表面に電子部品を実装するための電極ランド１２ａと配線パターン１２ｂとが形成されて回路基板１２が構成されている。電極ランド１２ａと配線パターン１２ｂとは、一般に銅（Ｃｕ）箔あるいは銅（Ｃｕ）箔に金（Ａｕ）フラッシュめっきしたもの、あるいは銀（Ａｇ）ペースト等の印刷により形成される。この回路基板１２は単層配線構成でもよいし、両面配線構成でもよい。さらに、多層構成であってもよい。また、半導体素子等の機能性デバイスが実装されていてもよい。あるいは、半導体素子等を電子部品と同時に実装する構成であってもよい。

つぎに、図３（ｂ）に示すように、回路基板１２の電極ランド１２ａ上に本発明の実施の形態の導電性接着剤１４を適正量供給する。供給方法は、一般的な印刷手段であるマスク転写による方法を用いることができる。

つぎに、図３（ｃ）に示すように、絶縁性接着剤２０を、例えばディスペンサーを用いて電極ランド１２ａの間に適正量供給する。この絶縁性接着剤２０としては、導電性接着剤１４の熱硬化温度より高い硬化温度のものでも、低い硬化温度のものであってもよい。あるいは、絶縁性接着剤を設けなくてもよい。絶縁性接着剤を設けない場合には、導電性接着剤が機械的な接着剤としても作用するが、熱硬化性樹脂を選択して用いればさらに機械的な接着強度を大きくできる。

つぎに、電子部品１０を、例えばチップマウンターにより所定の圧力で電極ランド１２ａの位置に載置する。チップマウンターの圧力は、電子部品１０および回路基板１２を損傷しない程度で最大の押圧力を加える。これにより、電子部品１０の端子電極１０ａと回路基板１２の電極ランド１２ａとの間隔を小さくし、大粒径粒子１６ａの大きさとほぼ同じ間隔にすることができる。

つぎに、例えば熱風循環式オーブンまたはリフロー炉等のトンネル炉（図示せず）により順次温度を上昇しながら加熱し、トンネル炉内最高温度（例えば、約１５０℃）で導電性接着剤１４を硬化させる。これにより電子部品が回路基板の所定の位置に電気的、機械的に接続された電子部品実装構造体が得られる。なお、硬化は、熱風循環式オーブンあるいはリフロー炉、もしくは熱板による加熱、もしくは遠赤外線による加熱等を用いてもよい。

以下、電子部品として０６０３サイズのチップ抵抗を用いて回路基板に実装した場合について、本発明の実施例のサンプルを従来の方法で作製したサンプルと比較した結果について説明する。

本発明の実施例１のサンプルは、以下のようにして作製した。導電性接着剤の導電性粒子として、中心粒径（Ｄ５０）が４μｍ、大粒径粒子の大きさが８μｍの銀（Ａｇ）からなる球状導電性粒子と、中心粒径（Ｄ５０）が５μｍ、最大粒径１０μｍの鱗片状のフレーク状導電性粒子の混合物を用いた。実施例１のサンプルの場合には、導電性粒子のうち大粒径粒子の含有量が約５０％であり、この含有量が最も多い。また、フレーク状導電性粒子も銀（Ａｇ）からなるものを用いた。導電性接着剤のバインダである熱硬化性樹脂としては、硬化温度が１５０℃、硬化時間が１０分のエポキシ系樹脂（ＪＥＲ製Ｅｐ８２８とＥｐ８０６を等量混合、イミダゾール系硬化剤は四国化成製２Ｐ４ＭＨＺ）を使用した。また、絶縁性接着剤としては、イミダゾール系硬化剤とエポキシ系樹脂からなる材料を用いた。

回路基板は、基材がＦＲ４（厚み０．３ｍｍ）で、電極ランドを形成する表面の配線パターンは銅（Ｃｕ）箔を用い、その厚みは１２μｍ（金（Ａｕ）フラッシュめっきあり）で、電極ランドの幅と長さはそれぞれ０．４ｍｍと０．３ｍｍである。

回路基板上に実装する電子部品としては、０６０３サイズのチップ抵抗（パナソニックエレクトロニックデバイス株式会社製ＥＲＪ１ＧＥＪ０００Ｃ）を用いた。

導電性接着剤の供給方法はメタルマスクを用いた印刷方式であり、塗布体積０．００１５ｍｍ^３を印刷塗布した。さらに、導電性接着剤の間、すなわち電極ランド間にディスペンサーを使用して絶縁性接着剤を塗布体積０．００１９ｍｍ^３で塗布した。

電子部品の実装はチップマウンターを用い、電子部品実装時の押込み量を−０．５ｍｍで行った。熱処理は熱風循環型オーブンを用いて１５０℃で１０分間熱処理を行った。このようにして得られた実施例１のサンプルの接続抵抗値を４端子法にて測定し、接続抵抗値とそのばらつきσを求めた。また、接続強度も求めた。

実施例２のサンプルは、以下のようにして作製した。導電性接着剤の導電性粒子として、中心粒径（Ｄ５０）が４μｍ、大粒径粒子の大きさが８μｍの銀（Ａｇ）からなる球状導電性粒子のみを用いた。この実施例２についても、導電性粒子のうち大粒径粒子の含有量は約５０％である。また、導電性接着剤のバインダである熱硬化性樹脂としては、硬化温度が１５０℃、硬化時間が１０分のエポキシ系樹脂（ＪＥＲ製Ｅｐ８２８とＥｐ８０６を等量混合、イミダゾール系硬化剤は四国化成製２Ｐ４ＭＨＺ）を使用した。また、絶縁性接着剤としては、イミダゾール系硬化剤とエポキシ系樹脂からなる材料を用いた。

回路基板と電子部品とは、実施例１のサンプルと同じであるので説明を省略する。さらに、導電性接着剤と絶縁性接着剤の供給方法および塗布量は、ともに実施例１と同じとした。また、電子部品の実装および熱処理についても、実施例１と同じである。このようにして得られた実施例２のサンプルの接続抵抗値を４端子法にて測定し、接続抵抗値とそのばらつきσを求めた。また、実施例１と同様に接続強度も求めた。

つぎに、比較例１のサンプルを以下のように作製した。導電性接着剤の導電性粒子として、中心粒径（Ｄ５０）が４μｍ、大粒径粒子が１０μｍの球状導電性粒子と、中心粒径（Ｄ５０）が４μｍ、最大粒径が３２μｍの鱗片状導電性粒子の混合物を用いた。比較例１の場合には、導電性粒子のうち大粒径粒子の含有量は１％程度である。また、導電性接着剤のバインダである熱硬化性樹脂としては、硬化温度が１５０℃、硬化時間が１０分のエポキシ系樹脂（ＪＥＲ製Ｅｐ８２８とＥｐ８０６を等量混合、イミダゾール系硬化剤は四国化成製２Ｐ４ＭＨＺ）を使用した。また、絶縁性接着剤としては、イミダゾール系硬化剤とエポキシ系樹脂からなる材料を用いた。

回路基板と電子部品とは、実施例１のサンプルと同じであるので説明を省略する。さらに、導電性接着剤と絶縁性接着剤の供給方法および塗布量は、ともに実施例１と同じとした。また、電子部品の実装および熱処理についても、実施例１と同じである。このようにして得られた比較例１のサンプルの接続抵抗値を４端子法にて測定し、接続抵抗値とそのばらつきσを求めた。また、実施例１と同様に接続強度も求めた。

以上のようにして作製した実施例１、実施例２および比較例１についての接続抵抗値、そのばらつきσおよび接続強度を（表１）に示す。

（表１）からわかるように、実施例１および実施例２では、端子電極と電極ランドとの間隔は大粒径粒子の大きさとほぼ同じとなった。また、接続抵抗値は２３ｍΩ／端子、２５ｍΩ／端子となり、そのばらつきσも５．１と２．７であった。一方、比較例１では、端子電極と電極ランドとの間隔は４μｍ〜１０μｍとばらつき、かつ傾いて実装されているものも見られた。また、接続抵抗値は５９ｍΩ／端子で、そのばらつきσは１９．０と大きかった。なお、接続強度については、比較例１も実施例１および実施例２もほとんど差異がみられなかった。

以上の結果から、本発明の導電性接着剤を用いることにより０６０３サイズの電子部品についても、その接続抵抗値とバラツキを大幅に小さくできることが確認できた。

なお、本実施の形態においては、回路基板の電極ランドとして銅（Ｃｕ）箔を用いた場合について説明したが、さらに以下のような電極構成としてもよい。すなわち、回路基板上に設けられた電極ランド上とチップ抵抗等の電子部品の端子電極上に、錫（Ｓｎ）、はんだ、金（Ａｕ）等の比較的軟質の金属薄膜を形成しておいてもよい。このように比較的軟質の金属薄膜を設けることにより、電子部品を実装する際の圧力や絶縁性接着剤の硬化収縮力で、導電性接着剤中の大粒径粒子の表面の一部を金属薄膜中に埋め込ませて接触面積を大きくすることもできる。このようにすれば、接続抵抗値をさらに低減させることもできる。

なお、本発明においては、絶縁性接着剤の熱硬化温度が導電性接着剤の熱硬化温度より低い材料を用いてもよい。このような構成とすれば、電子部品が搭載された回路基板がリフロー炉内で加熱されるときに、絶縁性接着剤が先に硬化して収縮する。このときには導電性接着剤はまだ流動性を有しているので、この絶縁性接着剤の収縮により電子部品の端子電極と回路基板の電極ランドとの間隔が縮まり、固定される。これにより、流動状態にある導電性接着剤中の大粒径粒子の整列と、端子電極と電極ランドとの間隔を大粒径粒子の大きさとほぼ同じにすることがさらに容易になる。この結果、接着強度を向上するとともに、接続抵抗値とそのばらつきをさらに小さくすることもできる。

絶縁性接着剤としては、導電性接着剤のバインダである熱硬化性樹脂の成分として使用されたものと同じく、エポキシ系樹脂またはアクリル樹脂を用いることができる。そのときの絶縁性接着剤としては、導電性接着剤の熱硬化温度より５℃から３０℃程度低い熱硬化温度の材料を用いることが好ましい。さらに、１０℃から２０℃程度低い熱硬化温度とすれば、材料選択の自由度が大きくなり好ましい。例えば、導電性接着剤の熱硬化温度が１５０℃の場合には、絶縁性接着剤の熱硬化温度が約１３０℃の材料を選択すればよい。

なお、本実施の形態にかかる導電性接着剤１４は、導電性粒子として球状粒子のみを用いた場合について説明した。しかし、本発明はこれに限定されない。例えば、球状導電性粒子に対してフレーク状導電性粒子を混合して用いてもよい。ただし、フレーク状導電性粒子の短径は、大粒径粒子１６ａの形状範囲である２μｍから１０μｍ以下、特に２μｍ程度であることが望ましい。

本発明において用いられる導電性粒子は、化学還元法における有機金属化合物の添加や溶液濃度、生成温度条件等の制御によって球状粒子の最大粒子径および含有比率の制御を行うことができ、また湿式アトマイズ法によっても得ることが可能である。さらに、これらにより作製した導電性粒子に対して、表面に金属めっきをした樹脂粒子を混合して用いてもよい。特に、大粒径粒子として、この樹脂粒子を混合して用いると、粒径のばらつきをある程度許容できる点で好ましい。

また、端子電極の投影面積内に配置された大粒径粒子は、電子顕微鏡またはＳＥＭ、あるいは光走査法等の計測法によって求めることができる。

導電性接着剤を構成するバインダである熱硬化性樹脂には、エポキシ系樹脂としてビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、アミン型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂等、またはポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂を用いることができる。なお、導電性粒子はあらかじめ脂肪酸等により表面処理しておくことが、上記の各種バインダへの分散性や印刷性の点から好ましい。

エポキシ樹脂系の熱硬化性樹脂を用いる場合、硬化剤としてはアミン、イミダゾール、アミンアダクトまたは酸無水物を使用することが望ましい。

また、上記導電性接着剤をペースト状に形成して印刷して用いる場合、その印刷特性向上のために、グリコール系、エステル系等の有機溶剤やセラミック系粘調剤を使用すること、または脂肪族グリシジルエーテルや芳香族グリシジルエーテル等の反応性希釈剤を用いることも可能である。

さらに、導電性接着剤の熱硬化温度は、実装する電子部品および回路基板の耐熱性によって限定されるが、１５０℃以下の硬化温度であるものが好ましい。上記熱硬化性樹脂を主成分とするバインダ成分に対する導電性粒子の混合割合は、特に限定されるものではないが、接続抵抗のばらつきを抑制し、低い接続抵抗を得るためには、導電性接着剤全量の６０ｗｔ％〜９０ｗｔ％が望ましく、さらには７５ｗｔ％〜９０ｗｔ％が好ましい。

また、本発明で用いられる電子部品としては、チップ抵抗、チップコンデンサ、チップコイル等の単体チップ部品だけでなく、多連構成のチップ部品であってもよい。また、端子電極がほぼ平面形状となっている場合には、半導体素子であってもよい。

本発明によれば、微小サイズのチップ部品等の電子部品を回路基板上に実装しても、その接続抵抗値とバラツキを大幅に小さくできるので、種々の電子機器に用いる電子回路分野に有用である。

本発明の実施の形態にかかる電子部品実装構造体の主要部の斜視図同実施の形態にかかる電子部品実装構造体の断面図同実施の形態にかかる電子部品実装構造体において、電子部品の実装工程を示した工程断面図導電性接着剤により接続する構成の従来の電子部品実装構造体の断面図

符号の説明

１０，５０電子部品
１０ａ，５０ａ端子電極
１２，５２回路基板
１２ａ，５２ａ電極ランド
１２ｂ配線パターン
１４，５４導電性接着剤
１６，５６球状導電性粒子
１６ａ，５６ａ大粒径粒子
１６ｂ，５６ｂ小粒径粒子
１８，５８熱硬化性樹脂
２０絶縁性接着剤

Claims

同一面上に２つの端子電極を有するチップ部品と、
前記チップ部品の前記端子電極に対応する位置に形成された電極ランドを有する回路基板と、
前記チップ部品の前記端子電極と前記回路基板の前記電極ランドとを電気的、機械的に接続する導電性接着剤と、
前記チップ部品の前記端子電極が形成された同一面において、前記電子部品と前記回路基板とを接着する絶縁性接着剤とを備え、
前記導電性接着剤が熱硬化性樹脂および導電性金属粒子を主成分とし、前記導電性金属粒子が球状導電性金属粒子と短径が２μｍ以下のフレーク状導電性粒子との混合物からなり、前記球状導電性金属粒子のうち最大径を有し、大きさを２μｍ〜１０μｍの範囲とした大粒径粒子の含有量を最も多くし、かつ、前記フレーク状導電粒子の短径が、前記大粒径粒子の径より小さい構成からなり、
前記２つの端子電極と前記電極ランドとの接続間隔を前記導電性接着剤の前記大粒径粒子の大きさと同じにしたことによって前記チップ部品が傾いて接続されることがないことを特徴とする電子部品実装構造体。
前記球状導電性金属粒子が、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）またはパラジウム（Ｐｄ）からなる金属粒子、銅（Ｃｕ）またはニッケル（Ｎｉ）からなる金属粒子の表面に金（Ａｕ）または銀（Ａｇ）をめっきした粒子の少なくとも１種類を含むことを特徴とする請求項１に記載の電子部品実装構造体。
前記絶縁性接着剤が熱硬化性樹脂よりなり、前記絶縁性接着剤の熱硬化温度が前記導電性接着剤の熱硬化温度より低温であることを特徴とする請求項１または２に記載の電子部品実装構造体。