JP4402750B2 - 回路電極の接続方法 - Google Patents
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- Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)
- Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
- Wire Bonding (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は相対峙する回路電極の接続方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
回路電極の接続方法として、はんだや共晶などの従来のリジッドな接続に比べ、ソフトな接続が得られ、熱応力の緩和が可能な接着剤による検討が近年盛んに行われている。接着剤としては、粒子等の導電材料を所定量含有することで、加圧もしくは加熱加圧等により、加圧方向のみに導電性を有する、いわゆる異方導電性接着剤が主に検討されている。異方導電性接着剤による接続は、接続すべき回路電極の一方、もしくは両方に液状の異方導電性接着剤を塗布したり、フィルム状の異方導電性接着剤を載置するなどして形成（仮接続）し、もう一方の電極回路を位置合わせし、通常１６０℃〜１８０℃の温度で２０秒程度の加熱加圧により多数の回路電極を一括接続（本接続）するもので、エポキシ樹脂を主体とした硬化性の異方導電性接着剤が検討されている。この際、仮接続後に生産行程の調整のために一定期間（例えば１週間程度）放置される場合がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、回路電極の高密度化により回路電極の位置ずれを防止するために、上記温度よりも低温の１４０℃での接続が望まれている。この対策として反応性に優れるラジカル硬化性の接着剤の使用が考えられるが、この接続方法で表面がニッケルや銅などの遷移金属の回路電極を用いて接続を行う場合、ラジカル硬化性の接着剤を回路電極に載置形成（仮接続）後一定期間放置すると、酸化還元作用によりラジカル重合が進行してしまい接着剤が流動しにくくなり、本接続時に十分な電気的接続ができない。本発明は、従来のエポキシ樹脂系よりも低温速硬化性に優れるラジカル重合による硬化性の接着剤を用いた回路電極の接続方法を提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の回路電極の接続方法は、相対峙する回路電極が回路接続材料を介して電気的に接続された回路電極の接続構造を製造する回路電極の接続方法であって、前記回路電極のうち、一方の回路電極の表面が金、錫及びパラジウムから選ばれる金属であり、もう一方の回路電極の表面が銅であり、前記回路接続材料がフェノキシ樹脂、ラジカル重合性物質、及び遊離ラジカル発生剤を含有するシート状回路接続材料であり、前記シート状回路接続材料を前記一方の回路電極に形成した後、前記もう一方の回路電極を位置合わせし加熱、加圧して接続することを特徴とする。回路接続材料としては、表面が金である導電性粒子を含有するシート状異方導電接着剤を使用することができる。
【０００５】
すなわち本発明は、ラジカル重合による硬化性を有する接着剤を用いて、相対峙する回路電極を電気的に接続する接続方法を鋭意検討した結果、回路電極の少なくとも一方の表面を金、錫及びパラジウムとし、この面にラジカル硬化性の接着剤を載置形成（仮接続）後、本接続することにより、良好な電気的接続が得られることを見い出したことによりなされたものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明を図面を参照しながら説明する。図１は本発明の一実施例を説明する回路基板の仮接続行程を示す断面図である。本発明に用いる基板１は、半導体チップ類のシリコーンやガリウム・ヒ素等や、ガラス、セラミックス、ガラス・エポキシ複合体、プラスチック等の絶縁基板であり、これに対向する基板２も同様な材質からなる。本発明に用いる回路電極２−ａは基板２の表面に銅箔で設けたものである。回路電極１−ａは基板１の表面に銅箔で設けたもので、金の表面層が形成されている。表面層は金、錫及びパラジウムのいずれかから選択され、これらを組み合わせて用いてもよい。また、銅／ニッケル／金のように複数の金属を組み合わせて多層構成としてもよい。
【０００７】
回路電極を設けた基板は接続時の加熱による揮発成分による接続への影響をなくすために、回路接続材料による接続工程の前に予め加熱処理されることが好ましい。加熱処理条件は５０℃以上の温度で１時間以上が好ましく、１００℃以上の温度で５時間以上がより好まい。
【０００８】
本発明に用いる接着剤３は加熱により遊離ラジカルを発生する硬化剤およびラジカル硬化性の物質を必須とする接着剤であり、導電性粒子を所定量分散したラジカル硬化性の異方導電性接着剤としてもよい。この際、導電性粒子の表面は金である。接着剤３は基板１上に載置形成（仮接続）されている。
【０００９】
図２は、本発明の一実施例を説明する回路基板の本接続行程を示す断面図である。仮接続構造の後に、基板１の回路電極１−ａと基板２の回路電極２−ａを位置合わせし、基板２上方より熱板５にて所定時間の加熱加圧を行い本接続を完了する。
【００１０】
図３（ａ）、図３（ｂ）は、本発明の一実施例を説明する回路基板の本接続構造を示す断面図である。基板電極１−ａと２−ａは基板電極どうしの直接接触および／または導電性粒子５を介在した接触により導通し、熱ラジカル硬化性の接着剤により固定されている。
【００１１】
【作用】
本発明においては、従来のエポキシ樹脂系よりも低温速硬化性に優れかつ可使時間が長い電気・電子用の回路接続が可能となる。
【００１２】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明する。
実施例１
（１）熱ラジカル硬化性回路接続材料の作製
フェノキシ樹脂（ユニオンカーバイド株式会社製、商品名ＰＫＨＣ、平均分子量４５，０００）５０ｇを、重量比でトルエン（沸点１１０．６℃、ＳＰ値８．９０）／酢酸エチル（沸点７７．１℃、ＳＰ値９．１０）＝５０／５０の混合溶剤に溶解して、固形分４０％の溶液とした。ラジカル重合性物質としてトリヒドロキシエチルグリコールジメタクリレート（共栄社油脂株式会社製、商品名８０ＭＦＡ）を用いた。遊離ラジカル発生剤としてベンゾイルパーオキサイドを用いた。ポリスチレンを核とする粒子の表面に、厚み０．２μｍのニッケル層を設け、このニッケル層の外側に、厚み０．０４μｍの金層を設け、平均粒径１０μｍの導電性粒子を作製した。固形重量比でフェノキシ樹脂５０ｇ、トリヒドロキシエチルグリコールジメタクリレート５０ｇ、ベンゾイルパーオキサイド５ｇとなるように配合し、さらに導電性粒子を３体積％配合分散させ、厚み８０μｍのフッ素樹脂フィルムに塗工装置を用いて塗布し、７０℃、１０分の熱風乾燥により、接着剤層の厚みが３５μｍの回路接続材料を得た。
（２）熱ラジカル硬化性接着剤シートの基板上への形成（仮接続）
ライン幅５０μｍ、ピッチ１００μｍ、厚み１８μｍの銅回路上に２μｍのＮｉ層を設け、さらに０、０５μｍのＡｕ層を設けた回路を５００本有するプリント基板上に上記回路接続材料を８０℃、１ＭＰａ、３ｓで加熱加圧（仮接続）し、フッ素樹脂フィルムをはがして回路接続材料を載置した。
（３）本接続
仮接続後、室温で１週間経過した上記仮接続品にライン幅５０μｍ、ピッチ１００μｍ、厚み１８μｍの表面が銅回路を５００本有するフレキシブル基板（ＦＰＣ）を位置合わせし１５０℃、３ＭＰａで１０秒間加熱加圧して幅２ｍｍにわたり接続した。
【００１３】
実施例２
回路接続材料が導電性粒子を含有しない他は実施例１と同様の接続方法で接続した。
【００１４】
実施例３
回路接続材料を仮接続するプリント基板の回路の表面がパラジウム（Ｐｄ）である他は実施例１と同様の接続方法で接続した。
【００１５】
実施例４
回路接続材料を仮接続するプリント基板の回路の表面が錫（Ｓｎ）である他は実施例１と同様の接続方法で接続した。
【００１６】
実施例５
フレキシブル基板を１００℃で５時間加熱処理を行った他は実施例１と同様の接続方法で接続した。
【００１７】
実施例６
フレキシブル基板及びプリント基板を１００℃で５時間加熱処理を行った他は実施例１と同様の接続方法で接続した。
【００１８】
参考例１
回路接続材料をライン幅５０μｍ、ピッチ１００μｍ、厚み１８μｍの銅回路を５００本有するプリント基板上に８０℃、１ＭＰａで加熱加圧（仮接続）し、室温で１日以内に本接続を行う他は実施例１と同様の接続方法で接続した。
【００１９】
接続体の評価
（接続抵抗の測定）回路の接続後、上記接続部を含むＦＰＣの隣接回路間の抵抗値を、初期と、８５℃、８５％ＲＨの高温高湿槽中に５００時間保持した後にマルチメータで測定した。抵抗値は隣接回路間の抵抗１５０点の平均（ｘ＋３σ）で比較した。実施例１では初期の接続抵抗も低く、高温高湿試験後の抵抗の上昇もわずかであり、高い耐久性を示した。また、実施例２〜７においても同様に良好な接続信頼性が得られた。
（接着力の測定）回路の接続後、９０度剥離、剥離速度５０ｍｍ／ｍｉｎで接着力測定を行った。実施例１〜７では１０００ｇｆ／ｃｍ程度と良好な接着力が得られた。
【００２０】
【発明の効果】
本発明においては、従来のエポキシ樹脂系よりも低温速硬化性に優れかつ可使時間が長い電気・電子用の回路接続が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を説明する回路基板の仮接続行程を示す断面図。
【図２】本発明の一実施例を説明する回路基板の本接続行程を示す断面図。
【図３】本発明の一実施例を説明する回路の接続構造を示す断面図。
【符号の説明】
１・・基板、２・・基板、１−ａ・・回路電極、２−ａ・・回路電極、３・・接着剤、４・・導電性粒子、５・・熱板
【発明の属する技術分野】
本発明は相対峙する回路電極の接続方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
回路電極の接続方法として、はんだや共晶などの従来のリジッドな接続に比べ、ソフトな接続が得られ、熱応力の緩和が可能な接着剤による検討が近年盛んに行われている。接着剤としては、粒子等の導電材料を所定量含有することで、加圧もしくは加熱加圧等により、加圧方向のみに導電性を有する、いわゆる異方導電性接着剤が主に検討されている。異方導電性接着剤による接続は、接続すべき回路電極の一方、もしくは両方に液状の異方導電性接着剤を塗布したり、フィルム状の異方導電性接着剤を載置するなどして形成（仮接続）し、もう一方の電極回路を位置合わせし、通常１６０℃〜１８０℃の温度で２０秒程度の加熱加圧により多数の回路電極を一括接続（本接続）するもので、エポキシ樹脂を主体とした硬化性の異方導電性接着剤が検討されている。この際、仮接続後に生産行程の調整のために一定期間（例えば１週間程度）放置される場合がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、回路電極の高密度化により回路電極の位置ずれを防止するために、上記温度よりも低温の１４０℃での接続が望まれている。この対策として反応性に優れるラジカル硬化性の接着剤の使用が考えられるが、この接続方法で表面がニッケルや銅などの遷移金属の回路電極を用いて接続を行う場合、ラジカル硬化性の接着剤を回路電極に載置形成（仮接続）後一定期間放置すると、酸化還元作用によりラジカル重合が進行してしまい接着剤が流動しにくくなり、本接続時に十分な電気的接続ができない。本発明は、従来のエポキシ樹脂系よりも低温速硬化性に優れるラジカル重合による硬化性の接着剤を用いた回路電極の接続方法を提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の回路電極の接続方法は、相対峙する回路電極が回路接続材料を介して電気的に接続された回路電極の接続構造を製造する回路電極の接続方法であって、前記回路電極のうち、一方の回路電極の表面が金、錫及びパラジウムから選ばれる金属であり、もう一方の回路電極の表面が銅であり、前記回路接続材料がフェノキシ樹脂、ラジカル重合性物質、及び遊離ラジカル発生剤を含有するシート状回路接続材料であり、前記シート状回路接続材料を前記一方の回路電極に形成した後、前記もう一方の回路電極を位置合わせし加熱、加圧して接続することを特徴とする。回路接続材料としては、表面が金である導電性粒子を含有するシート状異方導電接着剤を使用することができる。
【０００５】
すなわち本発明は、ラジカル重合による硬化性を有する接着剤を用いて、相対峙する回路電極を電気的に接続する接続方法を鋭意検討した結果、回路電極の少なくとも一方の表面を金、錫及びパラジウムとし、この面にラジカル硬化性の接着剤を載置形成（仮接続）後、本接続することにより、良好な電気的接続が得られることを見い出したことによりなされたものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明を図面を参照しながら説明する。図１は本発明の一実施例を説明する回路基板の仮接続行程を示す断面図である。本発明に用いる基板１は、半導体チップ類のシリコーンやガリウム・ヒ素等や、ガラス、セラミックス、ガラス・エポキシ複合体、プラスチック等の絶縁基板であり、これに対向する基板２も同様な材質からなる。本発明に用いる回路電極２−ａは基板２の表面に銅箔で設けたものである。回路電極１−ａは基板１の表面に銅箔で設けたもので、金の表面層が形成されている。表面層は金、錫及びパラジウムのいずれかから選択され、これらを組み合わせて用いてもよい。また、銅／ニッケル／金のように複数の金属を組み合わせて多層構成としてもよい。
【０００７】
回路電極を設けた基板は接続時の加熱による揮発成分による接続への影響をなくすために、回路接続材料による接続工程の前に予め加熱処理されることが好ましい。加熱処理条件は５０℃以上の温度で１時間以上が好ましく、１００℃以上の温度で５時間以上がより好まい。
【０００８】
本発明に用いる接着剤３は加熱により遊離ラジカルを発生する硬化剤およびラジカル硬化性の物質を必須とする接着剤であり、導電性粒子を所定量分散したラジカル硬化性の異方導電性接着剤としてもよい。この際、導電性粒子の表面は金である。接着剤３は基板１上に載置形成（仮接続）されている。
【０００９】
図２は、本発明の一実施例を説明する回路基板の本接続行程を示す断面図である。仮接続構造の後に、基板１の回路電極１−ａと基板２の回路電極２−ａを位置合わせし、基板２上方より熱板５にて所定時間の加熱加圧を行い本接続を完了する。
【００１０】
図３（ａ）、図３（ｂ）は、本発明の一実施例を説明する回路基板の本接続構造を示す断面図である。基板電極１−ａと２−ａは基板電極どうしの直接接触および／または導電性粒子５を介在した接触により導通し、熱ラジカル硬化性の接着剤により固定されている。
【００１１】
【作用】
本発明においては、従来のエポキシ樹脂系よりも低温速硬化性に優れかつ可使時間が長い電気・電子用の回路接続が可能となる。
【００１２】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明する。
実施例１
（１）熱ラジカル硬化性回路接続材料の作製
フェノキシ樹脂（ユニオンカーバイド株式会社製、商品名ＰＫＨＣ、平均分子量４５，０００）５０ｇを、重量比でトルエン（沸点１１０．６℃、ＳＰ値８．９０）／酢酸エチル（沸点７７．１℃、ＳＰ値９．１０）＝５０／５０の混合溶剤に溶解して、固形分４０％の溶液とした。ラジカル重合性物質としてトリヒドロキシエチルグリコールジメタクリレート（共栄社油脂株式会社製、商品名８０ＭＦＡ）を用いた。遊離ラジカル発生剤としてベンゾイルパーオキサイドを用いた。ポリスチレンを核とする粒子の表面に、厚み０．２μｍのニッケル層を設け、このニッケル層の外側に、厚み０．０４μｍの金層を設け、平均粒径１０μｍの導電性粒子を作製した。固形重量比でフェノキシ樹脂５０ｇ、トリヒドロキシエチルグリコールジメタクリレート５０ｇ、ベンゾイルパーオキサイド５ｇとなるように配合し、さらに導電性粒子を３体積％配合分散させ、厚み８０μｍのフッ素樹脂フィルムに塗工装置を用いて塗布し、７０℃、１０分の熱風乾燥により、接着剤層の厚みが３５μｍの回路接続材料を得た。
（２）熱ラジカル硬化性接着剤シートの基板上への形成（仮接続）
ライン幅５０μｍ、ピッチ１００μｍ、厚み１８μｍの銅回路上に２μｍのＮｉ層を設け、さらに０、０５μｍのＡｕ層を設けた回路を５００本有するプリント基板上に上記回路接続材料を８０℃、１ＭＰａ、３ｓで加熱加圧（仮接続）し、フッ素樹脂フィルムをはがして回路接続材料を載置した。
（３）本接続
仮接続後、室温で１週間経過した上記仮接続品にライン幅５０μｍ、ピッチ１００μｍ、厚み１８μｍの表面が銅回路を５００本有するフレキシブル基板（ＦＰＣ）を位置合わせし１５０℃、３ＭＰａで１０秒間加熱加圧して幅２ｍｍにわたり接続した。
【００１３】
実施例２
回路接続材料が導電性粒子を含有しない他は実施例１と同様の接続方法で接続した。
【００１４】
実施例３
回路接続材料を仮接続するプリント基板の回路の表面がパラジウム（Ｐｄ）である他は実施例１と同様の接続方法で接続した。
【００１５】
実施例４
回路接続材料を仮接続するプリント基板の回路の表面が錫（Ｓｎ）である他は実施例１と同様の接続方法で接続した。
【００１６】
実施例５
フレキシブル基板を１００℃で５時間加熱処理を行った他は実施例１と同様の接続方法で接続した。
【００１７】
実施例６
フレキシブル基板及びプリント基板を１００℃で５時間加熱処理を行った他は実施例１と同様の接続方法で接続した。
【００１８】
参考例１
回路接続材料をライン幅５０μｍ、ピッチ１００μｍ、厚み１８μｍの銅回路を５００本有するプリント基板上に８０℃、１ＭＰａで加熱加圧（仮接続）し、室温で１日以内に本接続を行う他は実施例１と同様の接続方法で接続した。
【００１９】
接続体の評価
（接続抵抗の測定）回路の接続後、上記接続部を含むＦＰＣの隣接回路間の抵抗値を、初期と、８５℃、８５％ＲＨの高温高湿槽中に５００時間保持した後にマルチメータで測定した。抵抗値は隣接回路間の抵抗１５０点の平均（ｘ＋３σ）で比較した。実施例１では初期の接続抵抗も低く、高温高湿試験後の抵抗の上昇もわずかであり、高い耐久性を示した。また、実施例２〜７においても同様に良好な接続信頼性が得られた。
（接着力の測定）回路の接続後、９０度剥離、剥離速度５０ｍｍ／ｍｉｎで接着力測定を行った。実施例１〜７では１０００ｇｆ／ｃｍ程度と良好な接着力が得られた。
【００２０】
【発明の効果】
本発明においては、従来のエポキシ樹脂系よりも低温速硬化性に優れかつ可使時間が長い電気・電子用の回路接続が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を説明する回路基板の仮接続行程を示す断面図。
【図２】本発明の一実施例を説明する回路基板の本接続行程を示す断面図。
【図３】本発明の一実施例を説明する回路の接続構造を示す断面図。
【符号の説明】
１・・基板、２・・基板、１−ａ・・回路電極、２−ａ・・回路電極、３・・接着剤、４・・導電性粒子、５・・熱板
Claims (2)
- 相対峙する回路電極が回路接続材料を介して電気的に接続された回路電極の接続構造を製造する回路電極の接続方法であって、
前記回路電極のうち、一方の回路電極の表面が金、錫及びパラジウムから選ばれる金属であり、もう一方の回路電極の表面が銅であり、前記回路接続材料がフェノキシ樹脂、ラジカル重合性物質、及び遊離ラジカル発生剤を含有するシート状回路接続材料であり、
前記シート状回路接続材料を前記一方の回路電極に形成した後、前記もう一方の回路電極を位置合わせし加熱、加圧して接続する接続方法。 - 前記回路接続材料が、表面が金である導電性粒子を含有する異方導電性接着剤である請求項１記載の回路電極の接続方法。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP25293297A JP4402750B2 (ja) | 1997-09-18 | 1997-09-18 | 回路電極の接続方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25293297A JP4402750B2 (ja) | 1997-09-18 | 1997-09-18 | 回路電極の接続方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1197825A JPH1197825A (ja) | 1999-04-09 |
| JP4402750B2 true JP4402750B2 (ja) | 2010-01-20 |
Family
ID=17244178
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25293297A Expired - Fee Related JP4402750B2 (ja) | 1997-09-18 | 1997-09-18 | 回路電極の接続方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4402750B2 (ja) |
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-
1997
- 1997-09-18 JP JP25293297A patent/JP4402750B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| JPH1197825A (ja) | 1999-04-09 |
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