JP7033285B2 - Fine wiring joint and its manufacturing method - Google Patents

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Description

本発明は、生体内で使用される超小型のASIC一体型の磁気センサと超小型のASIC一体型の磁気センサへの電源・通信のための微細なフレキシブル配線との微細配線接合体およびその製造方法に関するものである。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention relates to a fine wiring joint between an ultra-small ASIC-integrated magnetic sensor used in a living body and a fine flexible wiring for power supply / communication to an ultra-small ASIC-integrated magnetic sensor, and a manufacture thereof. It's about the method.

カテーテルなどの生体内モーションデバイスに磁気センサを搭載して位置や方位を測定し、その測定値を活用したリモートコントロール治療を実現するための研究が進んでいる(特許文献1、2、3)。また、生体内モーションデバイス内に搭載するためには、小型かつ高感度のGSRセンサの開発が行われている(特許文献4)。 Research is underway to mount a magnetic sensor on an in-vivo motion device such as a catheter to measure the position and orientation, and to realize remote control treatment using the measured value (Patent Documents 1, 2, and 3). Further, a compact and highly sensitive GSR sensor has been developed for mounting in an in-vivo motion device (Patent Document 4).

磁気センサを小型化するために、磁気センサ素子と特定用途向け集積回路(以下、ASICと記す。)との一体化したtMRセンサ、GSRセンサなどの磁気センサの開発が進んでいる。(特許文献5、非特許文献1)。 In order to reduce the size of magnetic sensors, the development of magnetic sensors such as tMR sensors and GSR sensors that integrate magnetic sensor elements and integrated circuits for specific applications (hereinafter referred to as ASICs) is in progress. (Patent Document 5, Non-Patent Document 1).

磁気センサを駆動させるためには、磁気センサへの電源供給機能と磁気センサからの通信機能を有する微細なフレキシブル配線との電気的接合が必須である。小型化のために、ASICの電極端子と磁気センサからの通信機能を有する微細なフレキシブル配線の接続端子の直接接合技術の開発が取り組まれている。
しかし、ASICの電極端子とフレキシブル配線の接続端子との直接接合は機械的な強度が不足するので、特別な工夫が求められる。一般に、ASIC基板とフレキシブルプリント回路との間にPCB基板を設けて、ASIC基板上の電極端子とフレキシブルプリント回路基板上の接続端子とを接合し、その上で、フレキシブルプリント回路基板上の接続端子とPCB基板上の接続端子とを接合して機械的強度を保持する。(特許文献6)。
In order to drive the magnetic sensor, it is essential to electrically connect the power supply function to the magnetic sensor and the fine flexible wiring having the communication function from the magnetic sensor. In order to reduce the size, the development of a direct bonding technology between the electrode terminal of the ASIC and the connection terminal of the fine flexible wiring having a communication function from the magnetic sensor is being worked on.
However, the direct connection between the electrode terminal of the ASIC and the connection terminal of the flexible wiring lacks mechanical strength, so that special measures are required. Generally, a PCB board is provided between an ASIC board and a flexible printed circuit board, an electrode terminal on the ASIC board and a connection terminal on the flexible printed circuit board are joined, and then a connection terminal on the flexible printed circuit board is joined. And the connection terminal on the PCB board are joined to maintain the mechanical strength. (Patent Document 6).

また、プリント配線板上の回路パターンの幅(接続端子部の幅)は、0.2~1.0mm(200~1000μm)と大きく、対応する接続させる可撓性プリント配線板の回路パターンも0.2~1.0mm(200~1000μm)と大きく、容易に両者のハンダ接合ができてその強度は十分確保できる。フレキシブル配線のサイズ(図1:複数の回路パターンの幅、回路パターンの間隔の幅および両端の幅)は、1.5mm以上であってカテーテルなどには応用できない。(特許文献7)。
しかし、小型化するためには、PCB基板は省略することが必要であり、かつ大きなプリント配線も小さくする必要がある。接続端子(電極端子)の幅を小さくし、プリント配線を小さくした微細フレキシブル配線と小型ASICとを直接接合すると、その強度が低下し、端子間の短絡が発生しやすくなる。特に、生体内モーションデバイスに搭載される磁気センサは、微細なフレキシブル配線により外部電子装置と連結する必要があるが、引っ張った際の破断問題を解決することが求められている。
Further, the width of the circuit pattern on the printed wiring board (width of the connection terminal portion) is as large as 0.2 to 1.0 mm (200 to 1000 μm), and the circuit pattern of the corresponding flexible printed wiring board to be connected is also 0. It is as large as 2 to 1.0 mm (200 to 1000 μm), and both can be easily soldered together, and its strength can be sufficiently secured. The size of the flexible wiring (FIG. 1: width of a plurality of circuit patterns, width of intervals between circuit patterns and width of both ends) is 1.5 mm or more and cannot be applied to a catheter or the like. (Patent Document 7).
However, in order to reduce the size, it is necessary to omit the PCB board, and it is also necessary to reduce the size of the large printed wiring. If the width of the connection terminal (electrode terminal) is reduced and the printed wiring is made smaller and the fine flexible wiring is directly bonded to the small ASIC, the strength thereof is reduced and a short circuit between the terminals is likely to occur. In particular, a magnetic sensor mounted on an in-vivo motion device needs to be connected to an external electronic device by fine flexible wiring, but it is required to solve the problem of breakage when pulled.

特開2015-134166号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-134166 特開2017-12840号公報JP-A-2017-12840 特許第6256962号Patent No. 6256962 特許第5839527号Patent No. 5839527 特表2017-516987号公報Special Table 2017-516987 Gazette 特表2017-512353号公報Special Table 2017-512353 Gazette 実開平6-23274号公報Jitsukaihei 6-23274 Gazette

sensor devices 20181-40-28008sensor devices 20181-40-28008

磁気センサの一層の小型化を進めると、磁気センサとフレキシブル配線との接合部も小型化されてその接合強度も必然的に低下することになる。
そのため、背反特性である小型化と接合強度の向上という両方を満足する微細配線接合体を提供することを目的とする。
As the size of the magnetic sensor is further reduced, the joint portion between the magnetic sensor and the flexible wiring is also reduced in size, and the joint strength is inevitably reduced.
Therefore, it is an object of the present invention to provide a fine wiring joint body that satisfies both the miniaturization and the improvement of the joint strength, which are the contradictory characteristics.

ASIC一体型磁気センサをカテーテルに内蔵するため、ASICの長さは0.5~2.5mm、幅0.3~0.8mmとなり、そのASIC上面に形成される幅80μm以下の電極端子の4個とフレキシブル配線の幅80μm以下の接続端子の4個との微細接合する方法について、鋭意検討した。
その結果、単に電極端子と接続端子とをハンダで接合するというのでは平坦な界面部分のみの接着強度しか得られないが、電極端子に窪み(穴形状)を設け、そこにハンダを窪みの容積の1.1~1.3倍程度の過充填をして、ハンダ接合することによりフレキシブル配線の引張方向に直交する窪みのハンダによる抵抗力などが加わって接合強度が大幅に向上することを見出した。1.1より小さいと結合強度が低下し、1.3倍を超えるとハンダがあふれ出して、隣の電極と短絡する危険が生じる。
Since the ASIC integrated magnetic sensor is built in the catheter, the length of the ASIC is 0.5 to 2.5 mm and the width is 0.3 to 0.8 mm, and the electrode terminals having a width of 80 μm or less formed on the upper surface of the ASIC are 4 We have diligently studied a method of finely joining the pieces and four connection terminals having a width of 80 μm or less for the flexible wiring.
As a result, if the electrode terminal and the connection terminal are simply joined by soldering, only the adhesive strength of the flat interface portion can be obtained. It was found that by overfilling 1.1 to 1.3 times as much as the above and soldering, the resistance due to the soldering of the dents perpendicular to the tensile direction of the flexible wiring is added and the joining strength is greatly improved. rice field. If it is less than 1.1, the bond strength decreases, and if it exceeds 1.3 times, the solder overflows and there is a risk of short-circuiting with the adjacent electrode.

第1の発明は、磁気センサの電極端子と、フレキシブル配線の接続端子と、電極端子および接続端子の両端子を接合しているハンダ接合部とからなる微細配線接合体に関する。ここで、電極端子の個数は4個以上で、対応する接続端子の個数も4個以上である。
磁気センサは、磁気センサ素子をASIC面上の一方の端部から中央部にかけて直接形成したASIC一体型の磁気センサからなり、
電極端子は、ASIC面上の他方の端部に形成されているレジスト層に位置して、長さ40~80μm、幅40~80μmからなり、かつ電極端子の中央部には長さ30~60μm、幅30~60μm、深さ5~10μmの窪みが形成されており、
窪み付き電極端子は、窪みを含む電極端子の全面が導電性材料被膜で覆われており、
フレキシブル配線は、磁気センサと外部電子装置とを連結する幅0.3~0.8mmの配線であって電極端子に対応する接続端子と配線を有し、
ハンダ接合部は、窪みに形成されている四角柱のハンダと四角柱のハンダの上面から拡がっている円板状のハンダとからなる。
The first invention relates to a fine wiring joint including an electrode terminal of a magnetic sensor, a connection terminal of flexible wiring, and a solder joint portion connecting both the electrode terminal and the connection terminal. Here, the number of electrode terminals is 4 or more, and the number of corresponding connection terminals is also 4 or more.
The magnetic sensor consists of an ASIC-integrated magnetic sensor in which a magnetic sensor element is directly formed from one end to the center of the ASIC surface.
The electrode terminal is located on the resist layer formed at the other end on the ASIC surface, has a length of 40 to 80 μm and a width of 40 to 80 μm, and has a length of 30 to 60 μm at the center of the electrode terminal. A depression with a width of 30 to 60 μm and a depth of 5 to 10 μm is formed.
In the electrode terminal with a dent, the entire surface of the electrode terminal including the dent is covered with a conductive material coating.
The flexible wiring is wiring having a width of 0.3 to 0.8 mm for connecting the magnetic sensor and the external electronic device, and has connection terminals and wiring corresponding to the electrode terminals.
The solder joint is composed of a square pillar solder formed in a recess and a disk-shaped solder extending from the upper surface of the square pillar solder.

第2の発明は、微細配線接合体のハンダ接合部の製造方法に関する。
予め、ASIC面上のレジスト層に4個の電極端子のそれぞれの中央部には窪みが形成され、窪みを含む電極端子の全面が導電性材料被膜で覆われている。
(1)電極端子のサイズは幅40~80μm、長さ40~80μmにて、接続端子のサイズは幅40~80μm、長さ40~80μmからなり、
電極端子の窪みのサイズは幅30~60μm、長さ30~60μm、深さ5~10μmからなり、
(2)窪みに、ハンダペースト注入装置を使用して、窪みの容積の1.1~1.3倍に相当するハンダ微粒子を含むハンダペーストを注入し、
(3)マイクロスコープと位置決め装置を使用して、磁気センサの電極端子とフレキシブル配線の接続端子の位置を合わせ、
(4)ハンダ接合装置を使用して、電極端子と接続端子とハンダペーストを加熱・圧着して、
二つの端子と、窪みに注入されて形成される四角柱のハンダおよび記窪みから溢れ出た窪みの0.1~0.3倍の容積のハンダ微粒子により形成される円板状のハンダからなるハンダ接合部を形成する。
The second invention relates to a method for manufacturing a solder joint portion of a fine wiring joint.
In advance, a recess is formed in the central portion of each of the four electrode terminals on the resist layer on the ASIC surface, and the entire surface of the electrode terminal including the recess is covered with a conductive material coating.
(1) The size of the electrode terminal is 40 to 80 μm in width and 40 to 80 μm in length, and the size of the connection terminal is 40 to 80 μm in width and 40 to 80 μm in length.
The size of the recess of the electrode terminal consists of a width of 30 to 60 μm, a length of 30 to 60 μm, and a depth of 5 to 10 μm.
(2) Using a solder paste injection device, a solder paste containing solder fine particles corresponding to 1.1 to 1.3 times the volume of the depression is injected into the depression.
(3) Using a microscope and a positioning device, align the electrode terminals of the magnetic sensor with the connection terminals of the flexible wiring.
(4) Using a solder joining device, heat and crimp the electrode terminal, connection terminal, and solder paste.
It consists of two terminals, a square pillar solder formed by injecting into the depression, and a disk-shaped solder formed by solder fine particles having a volume of 0.1 to 0.3 times the volume of the depression overflowing from the depression. Form a solder joint.

本発明によれば、磁気センサの小型化および電極端子と接続端子との接合強度が改善され、破断などの故障を防止できるため、生体内で使用される超小型ASIC一体型磁気センサと超小型ASIC一体型磁気センサへの電源・通信のための微細なフレキシブル配線基板との微細配線接合体が可能となる。 According to the present invention, the size of the magnetic sensor is reduced, the bonding strength between the electrode terminal and the connection terminal is improved, and a failure such as breakage can be prevented. It enables a fine wiring joint with a fine flexible wiring board for power supply and communication to the ASIC integrated magnetic sensor.

ASIC一体型磁気センサおけるASIC上の窪み付き電極端子の平面図である。It is a top view of the electrode terminal with a dent on the ASIC in the ASIC integrated magnetic sensor. フレキシブル配線の平面図である。It is a top view of the flexible wiring. 微細配線接合体の断面図である。It is sectional drawing of the fine wiring joint body. 微細配線接合体の拡大した断面図である。It is an enlarged sectional view of a fine wiring joint. 図1のA1-A2線における断面図である。It is sectional drawing in A1-A2 line of FIG. 磁気センサを治具に搭載した図である。It is the figure which mounted the magnetic sensor on the jig. 磁気センサの電極端子の窪みにハンダ接合剤を注入している図である。It is the figure which the solder bonding agent is injected into the recess of the electrode terminal of a magnetic sensor. 磁気センサの電極端子とフレキシブル配線の接続端子の位置合わせしている図である。It is a figure which aligns the electrode terminal of a magnetic sensor, and the connection terminal of a flexible wiring. 電極端子と接続端子とハンダペーストを加熱・圧着する図である。It is a figure which heats and crimps an electrode terminal, a connection terminal, and a solder paste.

本発明の実施形態および実施例について、図1~図9を用いて説明する。
微細配線接合体3は、図3に示すように、磁気センサ1のレジスト層13に形成されている電極端子14とフレキシブル配線2の接続端子21および電極端子14と接続端子21を接合しているハンダ接合部142から構成される。
Embodiments and examples of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 9.
As shown in FIG. 3, the fine wiring joint 3 joins the electrode terminal 14 formed in the resist layer 13 of the magnetic sensor 1 to the connection terminal 21 of the flexible wiring 2 and the electrode terminal 14 to the connection terminal 21. It is composed of a solder joint 142.

磁気センサ1は、磁気センサ素子11をASIC12の表面上に直接形成されている超小型のASIC一体型の磁気センサである。磁気センサはtMRセンサ、MIセンサ、GSRセンサなどである。従来の上記磁気センサは小型化されてはいるものの、内径0.5~1.5mmのカテーテルに内挿可能なサイズではなかった。本発明は、カテーテル内に内蔵できる小型サイズ、すなわち超小型の磁気センサとしてASIC一体型磁気センサと0.3~0.8mm以下の微細なフレキシブル配線との微細接合を可能とするものである。 The magnetic sensor 1 is an ultra-small ASIC-integrated magnetic sensor in which the magnetic sensor element 11 is directly formed on the surface of the ASIC 12. Magnetic sensors include tMR sensors, MI sensors, GSR sensors and the like. Although the conventional magnetic sensor is miniaturized, it is not a size that can be inserted into a catheter having an inner diameter of 0.5 to 1.5 mm. The present invention enables fine bonding between an ASIC-integrated magnetic sensor and a fine flexible wiring of 0.3 to 0.8 mm or less as a small size that can be built in a catheter, that is, an ultra-small magnetic sensor.

磁気センサ1の電極端子14は、ASIC12の上面の端部に形成されている厚さ7~15μmのレジスト層13に4個が設けられており、ASIC12との接続はASIC電極端子121からASIC電極配線122を介して接続されている。よって、電極端子14はASIC12の上面に設けられている(図1および図3)。
電極端子および接続端子は、磁気センサと外部電子回路を接続するための電源供給機能と通信機能のために必要な端子であり、少なくともそれぞれ4個は必要であり、磁気センサからの通信内容が増加することによりさらに両端子の個数は必要となることから4個以上とする。
Four electrode terminals 14 of the magnetic sensor 1 are provided on a resist layer 13 having a thickness of 7 to 15 μm formed at the end of the upper surface of the ASIC 12, and the connection with the ASIC 12 is from the ASIC electrode terminal 121 to the ASIC electrode. It is connected via wiring 122. Therefore, the electrode terminal 14 is provided on the upper surface of the ASIC 12 (FIGS. 1 and 3).
The electrode terminals and connection terminals are terminals required for the power supply function and communication function for connecting the magnetic sensor and the external electronic circuit, and at least four are required for each, and the communication content from the magnetic sensor increases. By doing so, the number of both terminals will be required, so the number will be 4 or more.

ASIC12の電極端子14は、電極端子14の中央部に窪み141が形成されているフランジ付き角パイプの有底形状である(図1および図5)。フレキシブル配線2の接続端子21と、従来の平坦な電極端子との平面同士の接合(界面部分の接合)となる円板状のハンダ142bに加えて、窪み141の内部に四角柱のハンダ142a(窪み部分)を形成して、円板状のハンダ142bと四角柱のハンダ142aとからなるハンダ接合部142の立体形状化(図4)によりASIC12とフレキシブル配線2との引っ張り破断に対する接合強度が改善される。 The electrode terminal 14 of the ASIC 12 has a bottomed shape of a square pipe with a flange having a recess 141 formed in the center of the electrode terminal 14 (FIGS. 1 and 5). In addition to the disc-shaped solder 142b, which is the joint between the planes of the connection terminal 21 of the flexible wiring 2 and the conventional flat electrode terminal (bonding of the interface portion), the solder 142a of a square pillar inside the recess 141 ( By forming a recessed portion) and forming a three-dimensional shape of the solder joint portion 142 (FIG. 4) consisting of a disk-shaped solder 142b and a square pillar solder 142a, the joint strength between the ASIC 12 and the flexible wiring 2 is improved against tensile breakage. Will be done.

電極端子14は、長さは40~80μm、幅は40~80μmからなり、4個が幅方向に20~50μmの等間隔に配置されている(図2)。電極端子14の大きさは、接合強度の向上のために長さおよび幅を40μm以上とし、一方で小型化を図るために80μm以下とする。
次に、電極端子14の間隔についての試験結果を表1に示す。

Figure 0007033285000001
試験方法は、磁気センサ1の幅は0.4mm(400μm)にて、長さ40μm、幅40μm、深さ7μmからなる窪みを有する長さ50μm、幅50μmの電極端子14を4個並列して、電極端子14の間隔を10~60μmに変えて試験した。判定基準は、製造の可否、接合体の小型化の可否について判定する。製造の可否は、レジスト層13に窪み141を形成して窪み141にハンダ接合剤421を注入して溶融することから、電極端子14間の短絡が発生する場合は×とする。電極端子14とレジスト層14の端部との間隔(図1の上端または下端と電極端子14:a)が窪み141の幅(b)との比(a/b)が1未満となるとa部に応力が集中して破損しやすくなるので、a部の強度を高めるために大きくすると磁気センサの小型化に反することにもなるので▲とする。
その結果、10μmの間隔では溶融したハンダによる短絡が発生したので判定は×であった。他方、電極端子14の60μmの間隔(窪み141の間隔は70μmに相当)ではa部を10μmから70μmと大きくすることとなり磁気センサ1の小型化に反したので▲であった。
そこで、電極端子14の間隙は溶融したハンダによる短絡防止のために20μm以上とし、小型化のために50μm以下とする。 The electrode terminals 14 have a length of 40 to 80 μm and a width of 40 to 80 μm, and four electrode terminals 14 are arranged at equal intervals of 20 to 50 μm in the width direction (FIG. 2). The size of the electrode terminal 14 is 40 μm or more in length and width in order to improve the bonding strength, and 80 μm or less in order to reduce the size.
Next, Table 1 shows the test results for the distance between the electrode terminals 14.
Figure 0007033285000001
In the test method, the width of the magnetic sensor 1 is 0.4 mm (400 μm), and four electrode terminals 14 having a length of 40 μm, a width of 40 μm, and a depth of 7 μm having a recess of 50 μm in length and 50 μm in width are arranged in parallel. , The distance between the electrode terminals 14 was changed to 10 to 60 μm for the test. Judgment criteria are whether or not manufacturing is possible and whether or not the bonded body can be miniaturized. Whether or not the product can be manufactured is marked with x when a short circuit between the electrode terminals 14 occurs because the recess 141 is formed in the resist layer 13 and the solder bonding agent 421 is injected into the recess 141 to melt the resist layer 13. When the distance (a / b) between the electrode terminal 14 and the end of the resist layer 14 (the upper end or the lower end of FIG. 1 and the electrode terminal 14: a) is less than 1 with the width (b) of the recess 141, the a portion Since stress is concentrated on the surface and it is easily damaged, increasing it in order to increase the strength of part a is against the miniaturization of the magnetic sensor.
As a result, a short circuit occurred due to the molten solder at an interval of 10 μm, so the judgment was x. On the other hand, at a distance of 60 μm between the electrode terminals 14 (the distance between the recesses 141 corresponds to 70 μm), the portion a was increased from 10 μm to 70 μm, which was contrary to the miniaturization of the magnetic sensor 1, which was ▲.
Therefore, the gap between the electrode terminals 14 is set to 20 μm or more to prevent a short circuit due to molten solder, and 50 μm or less to reduce the size.

電極端子14は窪み141を有し、その形状は有底状の四角パイプ141pとフランジ141fとからなる(図4)。
電極端子14と窪み141の大きさの関係は、窪み141の大きさは電極端子14の大きさよりも長さ、幅ともにそれぞれ小さくしてある。窪み141からあふれ出るハンダが電極端子14のフランジ141fに留まって隣の電極端子との短絡防止のためである。
The electrode terminal 14 has a recess 141, and the shape thereof is composed of a bottomed square pipe 141p and a flange 141f (FIG. 4).
Regarding the relationship between the size of the electrode terminal 14 and the recess 141, the size of the recess 141 is smaller in length and width than the size of the electrode terminal 14. This is to prevent the solder overflowing from the recess 141 from staying on the flange 141f of the electrode terminal 14 and short-circuiting with the adjacent electrode terminal.

窪みの大きさと接合強度との関係について調査した結果を表2に示す。

Figure 0007033285000002
試験方法は、磁気センサ1の幅は0.4mm(400μm)にて電極端子14の個数は4個とした。窪み141の幅(長さも窪みの幅と同一)を15~75μm、深さ2~15μmに変えて、小型引張試験装置を用いて引張荷重は150gで引張試験した。なお、窪みの長さは窪みの幅と同一にし、電極端子14の大きさは長さおよび幅を40~80μmとし窪み141の長さおよび幅より大きくし、フランジ141fを確保している。
判定基準は、引張試験により微細配線接合体が破断したものは接合強度を×と判定し、破断はしていないが磁気センサの小型化に反するものは△と判定し、平均サイズ10μmのハンダ粒が分散しているハンダペースト421を窪み141に充填が困難な場合はハンダ接合部142の形成ができないので▲と判定する。
その結果、先ず、窪み141の深さが15μmの場合は、窪み141の幅に関係なくハンダ粒のサイズより大きいことによる充填が難しかったので▲であった。次に、窪みの深さ2μmの場合は、窪みの幅15~60μmでは引張荷重150gで破断した。
また、窪みの幅を75μmの場合は、窪みの深さに関係なく引張荷重150gでは破断しなかったが、電極端子のサイズ(長さおよび幅)80μmに対して窪みのサイズ(長さおよび幅)75μmとの差が僅少(電極端子14間の間隔は20μmとする)のために溶融したハンダがフランジ141fから流れ出して電極端子14間で短絡が発生していた。その解決のためには、電極端子14のサイズを80μmから、90~98μm程度まで大きくする必要があるために磁気センサの小型化に反することとなるので△であった。
窪みの深さ5μm、10μmにて窪みの幅30~50μmの場合、引張荷重150gでは微細配線接合体は破断しなかったので〇であった。
したがって、接合強度の確保のために窪みの幅は30μm以上、深さは5μm以上とする。小型化のために窪みの幅は60μm以下とし、製造可能な深さは10μm以下とする。 Table 2 shows the results of investigating the relationship between the size of the depression and the joint strength.
Figure 0007033285000002
In the test method, the width of the magnetic sensor 1 was 0.4 mm (400 μm) and the number of electrode terminals 14 was four. The width of the recess 141 (the length is also the same as the width of the recess) was changed to 15 to 75 μm and the depth was 2 to 15 μm, and a tensile test was performed with a tensile load of 150 g using a small tensile test device. The length of the recess is the same as the width of the recess, and the size of the electrode terminal 14 is 40 to 80 μm in length and width, which is larger than the length and width of the recess 141 to secure the flange 141f.
As for the judgment criteria, if the fine wiring joint is broken by the tensile test, the joint strength is judged to be x, and if it is not broken but is contrary to the miniaturization of the magnetic sensor, it is judged to be △, and the solder grains having an average size of 10 μm are judged. If it is difficult to fill the recess 141 with the solder paste 421 in which the solder paste is dispersed, the solder joint portion 142 cannot be formed, so it is determined as ▲.
As a result, first, when the depth of the dent 141 was 15 μm, it was difficult to fill the dent 141 because it was larger than the size of the solder grains regardless of the width of the dent 141. Next, when the depth of the depression was 2 μm, the fracture was performed with a tensile load of 150 g when the width of the depression was 15 to 60 μm.
When the width of the dent was 75 μm, the dent did not break under a tensile load of 150 g regardless of the depth of the dent, but the size (length and width) of the dent was 80 μm with respect to the size (length and width) of the electrode terminal. ) Because the difference from 75 μm is small (the distance between the electrode terminals 14 is 20 μm), the molten solder flows out from the flange 141f and a short circuit occurs between the electrode terminals 14. In order to solve this problem, it is necessary to increase the size of the electrode terminal 14 from 80 μm to about 90 to 98 μm, which is contrary to the miniaturization of the magnetic sensor, which is Δ.
When the depth of the dent was 5 μm and 10 μm and the width of the dent was 30 to 50 μm, the fine wiring joint was not broken under a tensile load of 150 g, so the value was 0.
Therefore, in order to secure the joint strength, the width of the recess is 30 μm or more and the depth is 5 μm or more. For miniaturization, the width of the recess is 60 μm or less, and the manufacturable depth is 10 μm or less.

四角パイプ141pとフランジ141fは、金、銅などの導電性材料で形成されており、厚さは1~3μmである。 The square pipe 141p and the flange 141f are made of a conductive material such as gold or copper, and have a thickness of 1 to 3 μm.

フレキシブル配線2は、磁気センサ1と外部電子装置(図示せず)とを連結する幅0.8mm以下で任意の長さからなる配線であって、電極端子14に対応する複数個の接続端子21と配線22からなる(図2)。
フレキシブル配線の幅は、磁気センサ1の幅に対応するとともに複数個の電極端子14からなるために、電極端子14の間隔は短絡防止のために20μmが必要となる。他方、ASIC一体型の磁気センサの超小型化のためには、連結するフレキシブル配線の幅は微細な0.3~0.8mmが好ましい。少なくとも4個の接続端子を配列するために0.3mm以上とし、小型化のために0.8mm以下とする。
The flexible wiring 2 is a wiring having a width of 0.8 mm or less and an arbitrary length for connecting the magnetic sensor 1 and an external electronic device (not shown), and is a plurality of connection terminals 21 corresponding to the electrode terminals 14. And wiring 22 (FIG. 2).
Since the width of the flexible wiring corresponds to the width of the magnetic sensor 1 and is composed of a plurality of electrode terminals 14, the distance between the electrode terminals 14 needs to be 20 μm to prevent a short circuit. On the other hand, in order to make the ASIC-integrated magnetic sensor ultra-miniaturized, the width of the flexible wiring to be connected is preferably fine 0.3 to 0.8 mm. It should be 0.3 mm or more for arranging at least 4 connection terminals, and 0.8 mm or less for miniaturization.

接続端子21のサイズは、幅80μm以下、長さ80μm以下からなり、好ましくは幅40~80μm、長さ40~80μmである(図2)。幅および長さを40μm以上とするのは、ハンダ接合部142の平坦な界面部分である円板状のハンダ142bとの接着強度を確保するためである。小型化のために幅および長さは80μm以下とする。
なお、接続端子21の大きさと電極端子14の大きさとの関係は、溶融したハンダを両端子間で加圧されて円板状のハンダを形成することから同一の大きさが好ましい。また、両端子の形状も溶融したハンダを両端子間で加圧されて円板状のハンダを形成することから正方形状が好ましい。
The size of the connection terminal 21 is 80 μm or less in width and 80 μm or less in length, preferably 40 to 80 μm in width and 40 to 80 μm in length (FIG. 2). The width and length are set to 40 μm or more in order to secure the adhesive strength with the disk-shaped solder 142b, which is the flat interface portion of the solder joint portion 142. The width and length shall be 80 μm or less for miniaturization.
The relationship between the size of the connection terminal 21 and the size of the electrode terminal 14 is preferably the same because the molten solder is pressed between both terminals to form a disk-shaped solder. Further, the shape of both terminals is preferably square because the molten solder is pressed between both terminals to form a disk-shaped solder.

電極端子14と接続端子21を接合しているハンダ接合部142は、四角柱のハンダ142aの窪み部分(深さは、四角柱のパイプ141pの高さにフランジ141fの厚さを加えた。)と円板状のハンダ142bからなる(図4)。
なお、円板状のハンダ142bは、四角柱パイプ141pからあふれ出た溶融ハンダが加圧により形成されることから、必ずしも真円状でなく円形から楕円形の厚みのあるハンダの形状である。
The solder joint portion 142 that joins the electrode terminal 14 and the connection terminal 21 is a recessed portion of the solder 142a of the square pillar (the depth is the height of the pipe 141p of the square pillar plus the thickness of the flange 141f). And a disk-shaped solder 142b (FIG. 4).
The disc-shaped solder 142b is not necessarily a perfect circle but a circular to elliptical thick solder shape because the molten solder overflowing from the square pillar pipe 141p is formed by pressure.

電極端子14の接合強度は、フランジ141fの上面(円板のハンダ142bの下面との界面に相当する部分のみ)と四角柱のハンダ142aの上面からなる平坦な界面部分との密着力に加えて、四角柱のハンダ142aにおいてフレキシブル配線2の引張に対する四角柱141pの一面(図4の四角柱141pの右側の面)の抵抗力と、四角柱のハンダ142aと四角柱141pの他の3面(図4の四角柱141pの左側の面および前後)および四角柱141pの下面との界面部分の密着力により接合強度は一層大きくなる。なお、四角柱のハンダ142aと円板のハンダ142bからなるハンダ接合部142は溶融ハンダにより一体成形されている(図4)。 The bonding strength of the electrode terminal 14 is determined in addition to the adhesion between the upper surface of the flange 141f (only the portion corresponding to the interface with the lower surface of the solder 142b of the disk) and the flat interface portion consisting of the upper surface of the solder 142a of the quadrangular prism. , The resistance of one surface of the quadrangular prism 141p (the surface on the right side of the quadrangular prism 141p in FIG. 4) to the tension of the flexible wiring 2 in the solder 142a of the quadrangular prism, and the other three surfaces of the solder 142a and the quadrangular prism 141p of the quadrangular prism (FIG. 4). The bonding strength is further increased by the adhesive force of the interface between the left side surface and the front and back of the quadrangular prism 141p in FIG. 4 and the lower surface of the quadrangular prism 141p. The solder joint portion 142 composed of the solder 142a of the square pillar and the solder 142b of the disk is integrally molded by molten solder (FIG. 4).

なお、電極端子14および接続端子21の形状は四角の矩形状に限定されるものではない。円や楕円など円形状の場合にも、電極端子14が窪みを有することによりハンダ接合部が立体的になって平坦面の界面部分の密着力に加えて抵抗力の作用効果が得る限りは含まれるものである。 The shapes of the electrode terminal 14 and the connection terminal 21 are not limited to a rectangular shape. Even in the case of a circular shape such as a circle or an ellipse, the solder joint portion becomes three-dimensional due to the electrode terminal 14 having a recess, and is included as long as the effect of resistance is obtained in addition to the adhesion force of the interface portion of the flat surface. It is something that can be done.

この実施形態により、超小型の磁気センサのASIC上の電極端子14と微細なフレキシブル配線の接極端子21との微細な接合は、両端子を接合している四角柱のハンダ142aと円板のハンダ142bとが一体成形されているハンダ接合部を介して行われ、1/2~1/5の小型化かつ接合強度を確保した微細配線接合体が得られる。
すなわち、PCB基板を省略し、かつ微細な電極端子および微細な接続端子からなる微細配線接合体にしても、ASICと微細なフレキシブル配線との接合強度が向上し、確保できる。
According to this embodiment, the fine bonding between the electrode terminal 14 on the ASIC of the ultra-small magnetic sensor and the tangent terminal 21 of the fine flexible wiring is performed by the solder 142a of the square column connecting both terminals and the disk. It is performed via a solder joint portion integrally molded with the solder 142b, and a fine wiring joint body having a size of 1/2 to 1/5 and ensuring the joint strength can be obtained.
That is, even if the PCB substrate is omitted and the fine wiring joint is composed of fine electrode terminals and fine connection terminals, the joint strength between the ASIC and the fine flexible wiring can be improved and secured.

次に、第2の発明は微細配線接合体3の製造方法である。
微細配線接合体3は、磁気センサ1の電極端子14とフレキシブル配線2の接続端子21および電極端子14と接続端子21を接合しているハンダ接合部142から構成されている。その特徴は、ハンダ接合部142が四角柱のハンダ142aと円板のハンダ142bの一体成形されている。
ハンダ接合部の形成方法は、次のとおりである。
Next, the second invention is a method for manufacturing a fine wiring joint 3.
The fine wiring joint 3 is composed of an electrode terminal 14 of the magnetic sensor 1, a connection terminal 21 of the flexible wiring 2, and a solder joint portion 142 that joins the electrode terminal 14 and the connection terminal 21. The feature is that the solder joint 142 is integrally molded with the solder 142a of the square pillar and the solder 142b of the disk.
The method for forming the solder joint is as follows.

はじめに、電極端子14の窪み141の形成は、ASIC12の上面のレジスト層13に窪みを作り、金や銅などを蒸着等により窪みを含む電極端子14を形成する(図6)。
(1)電極端子14のサイズは幅40~80μm、長さ40~80μm、接続端子のサイズは幅40~80μm、長さ40~80μmからなり、
電極端子の前記窪みのサイズは幅30~60μm、長さ30~60μm、深さ5~10μmからなる。
First, in order to form the recess 141 of the electrode terminal 14, a recess is formed in the resist layer 13 on the upper surface of the ASIC 12, and the electrode terminal 14 including the recess is formed by vapor deposition of gold, copper or the like (FIG. 6).
(1) The size of the electrode terminal 14 is 40 to 80 μm in width and 40 to 80 μm in length, and the size of the connection terminal is 40 to 80 μm in width and 40 to 80 μm in length.
The size of the recess of the electrode terminal has a width of 30 to 60 μm, a length of 30 to 60 μm, and a depth of 5 to 10 μm.

(2)窪み141に、ハンダペースト注入装置42を使用して、窪みの容積の1.1~1.3倍に相当するハンダ微粒子を含むハンダペースト421を注入する(図8)。窪みの隅々まで溶融したハンダが行き渡るように1.1倍以上とし、円板状のハンダが形成できてかつ隣の電極端子、あるいは円板状のハンダとの短絡防止のために1.3倍以下とする。 (2) Using the solder paste injection device 42, the solder paste 421 containing the solder fine particles corresponding to 1.1 to 1.3 times the volume of the recess is injected into the recess 141 (FIG. 8). Make it 1.1 times or more so that the molten solder spreads to every corner of the dent, and 1.3 to prevent short-circuiting with the adjacent electrode terminal or the disk-shaped solder so that the disk-shaped solder can be formed. Double or less.

窪み141からなる電極端子14を有する磁気センサ1を、微細配線接合装置(図示せず)の治具41に固定し、その固定された電極端子14の窪み141の位置と窪み141にハンダ微粒子を含むハンダペーストを注入するハンダペースト注入装置42との位置合わせを、位置決め装置43により行う(図7および図8)。 A magnetic sensor 1 having an electrode terminal 14 composed of a recess 141 is fixed to a jig 41 of a fine wiring joining device (not shown), and solder fine particles are placed in the position of the recess 141 and the recess 141 of the fixed electrode terminal 14. The positioning device 43 is used for positioning with the solder paste injection device 42 for injecting the containing solder paste (FIGS. 7 and 8).

磁気センサ1を固定する治具41は、大きさは幅20~40mm、長さ40~80mmからなり、磁気センサ1を装入する幅1mm以下の溝(図示せず)を有し、溝に装入して固定する。 The jig 41 for fixing the magnetic sensor 1 has a width of 20 to 40 mm and a length of 40 to 80 mm, and has a groove (not shown) having a width of 1 mm or less for charging the magnetic sensor 1 in the groove. Charge and fix.

位置決め装置43は、所定の位置に設置したハンダペースト注入装置42の位置に対して電極端子14を固定した治具41を位置決め装置43までスライド移動して位置決めする固定方式の位置決め装置である。なお位置決め装置の設定には±1μmの精度で行なう。 The positioning device 43 is a fixed type positioning device for positioning by sliding the jig 41 having the electrode terminals 14 fixed to the position of the solder paste injection device 42 installed at a predetermined position to the positioning device 43. The positioning device should be set with an accuracy of ± 1 μm.

両者の位置合わせ後に、窪み141に、ハンダペースト注入装置42を使用して窪み141の容積の1.1~1.3倍に相当するハンダ微粒子を含むハンダペースト421を注入する。 After the alignment of the two, the solder paste injection device 42 is used to inject the solder paste 421 containing the solder fine particles corresponding to 1.1 to 1.3 times the volume of the recess 141 into the recess 141.

ハンダペースト装置42は、ディスペンサー方式の装置で直径50μmのノズルから塗布できる。ハンダペースト421は、ハンダ粒が大きさ7~15μmでペーストに分散している。 The solder paste device 42 is a dispenser type device and can be applied from a nozzle having a diameter of 50 μm. In the solder paste 421, the solder particles have a size of 7 to 15 μm and are dispersed in the paste.

(3)マイクロスコープ44と位置決め装置43を使用して、磁気センサの電極端子14とフレキシブル配線の接続端子21の位置を合わせる。 (3) Using the microscope 44 and the positioning device 43, the positions of the electrode terminal 14 of the magnetic sensor and the connection terminal 21 of the flexible wiring are aligned.

マイクロスコープ44は、電極端子14からなる磁気センサ1を基準に±2μmの精度で観察することができる。位置決め装置43は、固定されている磁気センサの電極端子14をフレキシブル配線の接続端子21の位置に合わせるために±1μmの精度でX軸、Y軸調整できる。
電極端子14と接続端子21との接合位置を確実にするためである(図9)。
The microscope 44 can observe with an accuracy of ± 2 μm with respect to the magnetic sensor 1 composed of the electrode terminals 14. The positioning device 43 can adjust the X-axis and the Y-axis with an accuracy of ± 1 μm in order to align the electrode terminal 14 of the fixed magnetic sensor with the position of the connection terminal 21 of the flexible wiring.
This is to ensure the joint position between the electrode terminal 14 and the connection terminal 21 (FIG. 9).

(4)ハンダ接合装置を使用して、電極端子14と接続端子21とハンダペースト421を加熱・圧着して、二つの端子と、窪みに注入されて形成される四角柱のハンダ142aおよび窪みから溢れ出た窪みの0.1~0.3倍の容積のハンダ微粒子により形成される円板状のハンダ142bからなるハンダ接合部142を形成する。 (4) Using a solder joining device, the electrode terminal 14, the connection terminal 21, and the solder paste 421 are heated and crimped from the two terminals, the solder 142a of the square column formed by injecting into the recess, and the recess. A solder joint portion 142 made of a disk-shaped solder 142b formed of solder fine particles having a volume 0.1 to 0.3 times the volume of the overflowing depression is formed.

窪み141の容積の1.1倍以上により、ハンダ微粒子が窪み141内で加熱により溶融し、電極端子14と接続端子21が圧着されるときに窪み内には溶融したハンダが充填されて四角柱のハンダ142aが形成されるとともに電極端子14のフランジ部分の界面部分となる円板状のハンダ142bを形成することができ、四角柱のハンダ142aと円板状のハンダ142bとから一体成形されるハンダ接合部142が形成される。
一方、窪み141の容積の1.3倍以下により、溶融したハンダが両端子の圧着の際に二つの端子(14および21)のサイズより拡がらないようにするためである。接合強度の改善に寄与しないばかりか隣の電極端子や接続端子と短絡するからである(図9および図3)。
When the volume of the dent 141 is 1.1 times or more, the solder fine particles are melted by heating in the dent 141, and when the electrode terminal 14 and the connection terminal 21 are crimped, the dent is filled with the melted solder and the square pillar. Solder 142a can be formed, and a disk-shaped solder 142b that serves as an interface portion of the flange portion of the electrode terminal 14 can be formed, and is integrally formed from the square column solder 142a and the disk-shaped solder 142b. A solder joint 142 is formed.
On the other hand, the volume of the recess 141 is 1.3 times or less so that the molten solder does not expand beyond the sizes of the two terminals (14 and 21) when crimping both terminals. This is because it does not contribute to the improvement of the bonding strength and is short-circuited with the adjacent electrode terminal or connection terminal (FIGS. 9 and 3).

ハンダ接合装置45は、100~280℃に加熱する機能と押えることできる加圧機能を有する。
ハンダ接合装置45は、所定の温度に加熱してフレキシブル配線2の上面に接触し、下部方向に加圧する。この加熱と加圧により、窪み141内のハンダ接合剤に含まれるハンダ粒が溶融して液状化し、同時にペーストは気化して窪み141から飛散する。窪み141内は溶融したハンダが充填されて四角柱のハンダ142aを形成し、一部は電極端子14のフランジ部に拡がって円板のハンダ142bが形成される。溶融したハンダ(円板のハンダ142a)の上面は接続端子21に圧着される。こうして電極端子14と接続端子21の二つの端子表面を接合する界面部分と窪み部分からなるハンダ接合部142が形成される(図9および図3)。
The solder joining device 45 has a function of heating to 100 to 280 ° C. and a function of pressurizing the solder.
The solder joining device 45 heats to a predetermined temperature, contacts the upper surface of the flexible wiring 2, and pressurizes in the lower direction. By this heating and pressurization, the solder particles contained in the solder bonding agent in the depression 141 are melted and liquefied, and at the same time, the paste is vaporized and scattered from the depression 141. The inside of the recess 141 is filled with molten solder to form a square pillar solder 142a, and a part thereof extends to the flange portion of the electrode terminal 14 to form a disk solder 142b. The upper surface of the molten solder (solder 142a of the disk) is crimped to the connection terminal 21. In this way, a solder joint portion 142 including an interface portion and a recessed portion for joining the two terminal surfaces of the electrode terminal 14 and the connection terminal 21 is formed (FIGS. 9 and 3).

界面部分(円板状のハンダ142b)の密着力と窪み部分(四角柱のハンダ142a)の引張抵抗力および密着力との両者(ハンダ接合部142)による大きな接合強度が得られる。 A large bonding strength can be obtained by both the adhesion force of the interface portion (disk-shaped solder 142b) and the tensile resistance force and the adhesion force of the recessed portion (square pillar solder 142a) (solder joint portion 142).

微細配線接合体の実施例を説明する。
<磁気センサ1>
磁気センサ1は、特許第5839527号にて開示されているGSRセンサの素子を直接ASIC12の上部に搭載した磁気センサのGSRセンサ素子11と、ASIC12の上部に形成されたレジスト層13の端部に窪み141を有する電極端子14およびASIC12のASIC電極端子121から延びるASIC電極配線部122からなる。
磁気センサ1の大きさは、幅0.4mm、長さ1.6mmである。
An embodiment of the fine wiring joint will be described.
<Magnetic sensor 1>
The magnetic sensor 1 is provided at the GSR sensor element 11 of the magnetic sensor in which the element of the GSR sensor disclosed in Japanese Patent No. 5839527 is directly mounted on the upper part of the ASIC 12, and the end portion of the resist layer 13 formed on the upper part of the ASIC 12. It is composed of an electrode terminal 14 having a recess 141 and an ASIC electrode wiring portion 122 extending from the ASIC electrode terminal 121 of the ASIC 12.
The size of the magnetic sensor 1 is 0.4 mm in width and 1.6 mm in length.

磁気センサ1の電極端子14は、ASIC12の上面に形成された絶縁性レジスト層13の上部に幅60μmで長さ60μmのサイズであって、電極端子14間の距離100μm、電極端子14間の間隔30μmでもって4個の電極端子14が幅方向に直列して並置されている。電極端子14は、金メッキからなる厚さ1μmの導電性材料から被覆されている。
電極端子14は、4個すべてに幅40μm、幅40μm、深さ7μmの窪み141を有する。
The electrode terminal 14 of the magnetic sensor 1 has a size of 60 μm in width and 60 μm in length on the upper portion of the insulating resist layer 13 formed on the upper surface of the ASIC 12, and has a distance of 100 μm between the electrode terminals 14 and a distance between the electrode terminals 14. Four electrode terminals 14 are juxtaposed in series in the width direction with a length of 30 μm. The electrode terminal 14 is covered with a 1 μm-thick conductive material made of gold plating.
All four electrode terminals 14 have recesses 141 having a width of 40 μm, a width of 40 μm, and a depth of 7 μm.

<フレキシブル配線2>
フレキシブル配線2は、接続端子21と配線22とからなり、フレキシブル配線2の幅は0.4mm、長さは200mmである。
<Flexible wiring 2>
The flexible wiring 2 includes a connection terminal 21 and a wiring 22, and the width of the flexible wiring 2 is 0.4 mm and the length of the flexible wiring 2 is 200 mm.

<ハンダ接合部142>
ハンダ接合部142は、電極端子14のフランジ141fおよび四角柱のハンダ142aの上面からなる平坦面と接続端子21との間に形成されている円板状のハンダ142b(界面部分)と、有低四角パイプに形成されている四角柱のハンダ142a(窪み部分)とから形成されている。
<Solder joint 142>
The solder joint portion 142 has a disk-shaped solder 142b (interface portion) formed between a flat surface formed by the flange 141f of the electrode terminal 14 and the upper surface of the solder 142a of the square pillar and the connection terminal 21 and the soldering portion 142. It is formed from the solder 142a (recessed portion) of the square pillar formed in the square pipe.

<微細配線接合体>
よって、微細配線接合体3は、電極端子14と接続端子21とハンダ接合部142からなる。
<Fine wiring joint>
Therefore, the fine wiring joint 3 is composed of an electrode terminal 14, a connection terminal 21, and a solder joint 142.

<微細配線接合体の接合強度>
電極端子14と接続端子21とハンダ接合部142からなる微細配線接合体の引張強度試験を行なった。
電極端子14を含む磁気センサ1をチャックで固定し、接続端子21を含むフレキシブル配線2を小型引張試験装置で引っ張った結果、フレキシブル配線2の箇所が250gで破断した。このとき、接合体の箇所は破断していないことから250gを超える接合強度であったといえる。
他方、比較として磁気センサの窪みを有しない平坦な電極端子の上にハンダペーストを塗布し、その上にフレキシブル配線の接続端子を載せて加熱・圧着して作製した微細配線接合体について同じ装置で引っ張った結果、電極端子と接続端子の間にて80gで破断した。
以上の引張試験の結果から、本発明の微細配線接合体は従来の接合方法による接合体に比べて3.1倍以上の接合強度が得られる。
この結果は、電極端子14に窪み141を設けると窪み部分のハンダ142aによる抵抗力と密着力は従来の平坦面のみによる密着力の2.1倍の接合強度が向上していると言える。
<Joining strength of fine wiring joint>
A tensile strength test of a fine wiring joint including an electrode terminal 14, a connection terminal 21, and a solder joint 142 was performed.
As a result of fixing the magnetic sensor 1 including the electrode terminal 14 with a chuck and pulling the flexible wiring 2 including the connection terminal 21 with a small tensile test device, the flexible wiring 2 was broken at 250 g. At this time, it can be said that the bonding strength exceeded 250 g because the portion of the bonded body was not broken.
On the other hand, for comparison, the same device was used for a fine wiring joint made by applying solder paste on a flat electrode terminal that does not have a dent in the magnetic sensor, placing the connection terminal of the flexible wiring on it, and heating and crimping it. As a result of pulling, it broke at 80 g between the electrode terminal and the connection terminal.
From the results of the above tensile test, the fine wiring joint of the present invention can obtain a joint strength of 3.1 times or more as compared with the joint by the conventional joining method.
From this result, it can be said that when the recess 141 is provided in the electrode terminal 14, the resistance force and the adhesion force due to the solder 142a of the recessed portion are improved by 2.1 times the adhesion force due to the conventional flat surface only.

次に微細配線接合体の製造方法について説明する。
微細配線接合体3は、磁気センサ1の電極端子14とフレキシブル配線2の接続端子21および電極端子14と接続端子21を接合しているハンダ接合部142から構成されている。その特徴は、ハンダ接合部142が円板のハンダ142bと四角柱のハンダ142aとからなり、その製造方法は電極端子14と接続端子21を接合しているハンダ接合部142の形成方法となる。
ハンダ接合部142の形成方法は次のとおりである。
Next, a method for manufacturing a fine wiring joint will be described.
The fine wiring joint 3 is composed of an electrode terminal 14 of the magnetic sensor 1, a connection terminal 21 of the flexible wiring 2, and a solder joint portion 142 that joins the electrode terminal 14 and the connection terminal 21. The feature is that the solder joint 142 is composed of a disk solder 142b and a square pillar solder 142a, and the manufacturing method thereof is a method of forming a solder joint 142 in which the electrode terminal 14 and the connection terminal 21 are joined.
The method for forming the solder joint 142 is as follows.

(1)磁気センサ1の電極端子14(絶縁性レジスト13の上部に形成)のサイズは幅60μm、長さ60μmで、フレキシブル配線2の接続端子21のサイズは幅60μm、長さ60μmである。電極端子14の窪み141のサイズは幅40μm、長さ40μm、深さ7μmである。 (1) The size of the electrode terminal 14 (formed on the upper portion of the insulating resist 13) of the magnetic sensor 1 is 60 μm in width and 60 μm in length, and the size of the connection terminal 21 of the flexible wiring 2 is 60 μm in width and 60 μm in length. The size of the recess 141 of the electrode terminal 14 is 40 μm in width, 40 μm in length, and 7 μm in depth.

(2)窪み141に、ハンダペースト注入装置42を使用して窪みの容積の1.2倍に相当するはんた微粒子を含むハンダペースト421を注入する(図8)。 (2) The solder paste injection device 42 is used to inject the solder paste 421 containing the solder fine particles corresponding to 1.2 times the volume of the depression into the recess 141 (FIG. 8).

窪み141からなる電極端子14を有する磁気センサ1を治具41に固定し、その固定された電極端子14の窪み141の位置とハンダペースト注入装置42との位置合わせを位置決め装置43により行う。 The magnetic sensor 1 having the electrode terminal 14 composed of the recess 141 is fixed to the jig 41, and the position of the recess 141 of the fixed electrode terminal 14 and the solder paste injection device 42 are aligned by the positioning device 43.

磁気センサ1を固定する治具41は、大きさは幅25mm、長さ40mmからなり、磁気センサ1を装入する幅0.45mmの溝に装入して固定する。 The jig 41 for fixing the magnetic sensor 1 has a width of 25 mm and a length of 40 mm, and is inserted into a groove having a width of 0.45 mm into which the magnetic sensor 1 is inserted and fixed.

位置決め装置43は、所定の位置に設置したペースト注入装置42の位置に対して電極端子14を固定した治具41を位置決め装置43までスライド移動して位置決めする固定方式の位置決め装置である。なお位置決め装置の設定には±1μmの精度で行なう。 The positioning device 43 is a fixed type positioning device for positioning by sliding the jig 41 having the electrode terminal 14 fixed to the position of the paste injection device 42 installed at a predetermined position to the positioning device 43. The positioning device should be set with an accuracy of ± 1 μm.

両者の位置合わせ後に、窪み141に、ハンダペースト注入装置43を使用して窪み141の容積の1.2倍に相当するはんた微粒子を含むハンダペースト21を注入する。 After aligning the two, the solder paste injection device 43 is used to inject the solder paste 21 containing the solder fine particles corresponding to 1.2 times the volume of the recess 141 into the recess 141.

ハンダペースト装置42は、ディスペンサー方式の装置で直径50μmのノズルから塗布できる。ハンダペーストは、ハンダ粒の平均サイズは10μmでペーストに分散している。 The solder paste device 42 is a dispenser type device and can be applied from a nozzle having a diameter of 50 μm. In the solder paste, the average size of the solder grains is 10 μm and the solder paste is dispersed in the paste.

(3)マイクロスコープ43と位置決め装置44を使用して磁気センサ1の電極端子14とフレキシブル配線2の接続端子21の位置を合わせる(図9)。 (3) Using the microscope 43 and the positioning device 44, the positions of the electrode terminal 14 of the magnetic sensor 1 and the connection terminal 21 of the flexible wiring 2 are aligned (FIG. 9).

マイクロスコープ43は、電極端子14からなるGSRセンサ素子を基準に±2μmの精度で観察することができる。位置決め装置44は、固定されている磁気センサの電極端子14をフレキシブル配線の接続端子21の位置に合わせるために±1μmの精度でX軸、Y軸調整できる。 The microscope 43 can be observed with an accuracy of ± 2 μm based on the GSR sensor element composed of the electrode terminals 14. The positioning device 44 can adjust the X-axis and the Y-axis with an accuracy of ± 1 μm in order to align the electrode terminal 14 of the fixed magnetic sensor with the position of the connection terminal 21 of the flexible wiring.

(4)ハンダ接合装置45を使用して電極端子14と接続端子21とハンダ接合剤を250℃に加熱して押える。二つの端子表面を接合する界面部分(円板状のハンダ142b)と窪み部分(四角柱のハンダ142a)からなるハンダ接合部142を形成する(図9および図4)。
この加熱と加圧により、窪み141内のハンダ接合剤に含まれるハンダ粒が溶融して液状化し、同時にペーストは気化して窪み141から飛散する。窪み141内(141p)は溶融したハンダで充填され、一部は電極端子14のフランジ部141fに拡がる。溶融したハンダの上面は接続端子21に圧着される。こうして電極端子14と接続端子21の二つの端子表面を接合する界面部分(円板状のハンダ142b)と窪み部分(四角柱のハンダ142a)からなるハンダ接合部142が形成される。
(4) Using the solder bonding device 45, the electrode terminal 14, the connection terminal 21, and the solder bonding agent are heated to 250 ° C. and pressed. A solder joint portion 142 composed of an interface portion (disk-shaped solder 142b) for joining the two terminal surfaces and a recessed portion (square pillar solder 142a) is formed (FIGS. 9 and 4).
By this heating and pressurization, the solder particles contained in the solder bonding agent in the depression 141 are melted and liquefied, and at the same time, the paste is vaporized and scattered from the depression 141. The inside of the recess 141 (141p) is filled with molten solder, and a part thereof extends to the flange portion 141f of the electrode terminal 14. The upper surface of the molten solder is crimped to the connection terminal 21. In this way, a solder joint portion 142 is formed, which is composed of an interface portion (disk-shaped solder 142b) for joining the two terminal surfaces of the electrode terminal 14 and the connection terminal 21 and a recessed portion (square pillar solder 142a).

界面部分(円板状のハンダ142b)の密着力と窪み部分(四角柱のハンダ142a)の引張抵抗力および密着力との両者(ハンダ接合部142)による大きな接合強度を有する微細配線接合体を容易に製造できる。 A fine wiring joint having a large joint strength due to both the adhesion of the interface portion (disk-shaped solder 142b) and the tensile resistance and adhesion of the recessed portion (square pillar solder 142a) (solder joint 142). Easy to manufacture.

本発明は、微細配線接合体の接合強度の高くすることができるので超小型のASIC一体型の磁気センサを生体内での使用が期待される。 Since the present invention can increase the joint strength of the fine wiring joint, it is expected that an ultra-compact ASIC-integrated magnetic sensor will be used in a living body.

1:磁気センサ(超小型のASIC一体型の磁気センサ)
11:磁気センサ素子、12:ASIC、121:ASIC電極端子、122:ASIC電極配線部、13:絶縁性レジスト層、14:電極端子、141:窪み(電極端子14に形成されている)、141f:フランジ(有底状の四角柱パイプの上部周辺部)、141p:有底状の四角柱パイプ、142:ハンダ接合部、142a:四角柱のハンダ、142b:円板状のハンダ
2:フレキシブル配線
21:接続端子、22:配線
3:微細配線接合体
41:治具、42:ハンダペースト注入装置、421:ハンダペースト、43:位置決め装置、44:マイクロスコープ、45:ハンダ接合装置
1: Magnetic sensor (ultra-compact ASIC integrated magnetic sensor)
11: Magnetic sensor element, 12: ASIC, 121: ASIC electrode terminal, 122: ASIC electrode wiring part, 13: Insulating resist layer, 14: Electrode terminal, 141: Recess (formed in electrode terminal 14), 141f : Flange (upper peripheral part of bottomed square pillar pipe), 141p: Bottomed square pillar pipe, 142: Solder joint, 142a: Square pillar solder, 142b: Disc-shaped solder 2: Flexible wiring 21: Connection terminal, 22: Wiring 3: Fine wiring joint 41: Jig, 42: Solder paste injection device, 421: Solder paste, 43: Positioning device, 44: Microscope, 45: Solder joining device

Claims (2)

磁気センサのASIC面上の4個以上の電極端子とフレキシブル配線の前記電極端子の数に対応する個数の接続端子および前記電極端子と前記接続端子との両端子を接合しているハンダ接合部からなる微細配線接合体において、
前記磁気センサは、磁気センサ素子を前記ASIC面上に直接形成したASIC一体型の磁気センサからなり、
前記電極端子は、前記ASIC面上の端部レジスト層に位置して、長さ40~80μm、幅40~80μmからなり、かつ中央部には長さ30~60μm、幅30~60μm、深さ5~10μmの窪みが形成されている窪み付き電極端子からなり、
前記窪み付き電極端子は、前記窪みを含む前記電極端子の全面が導電性材料被膜で覆われており、
前記フレキシブル配線は、前記磁気センサと外部電子装置とを連結する幅0.3~0.8mmの配線であって前記電極端子に対応する前記接続端子と配線を有し、
前記ハンダ接合部は、前記窪みに形成されている四角柱のハンダと前記四角柱のハンダの上面から拡がっている円板状のハンダとからなることを特徴とする微細配線接合体。
From the solder joints that join the four or more electrode terminals on the ASIC surface of the magnetic sensor, the number of connection terminals corresponding to the number of the electrode terminals of the flexible wiring, and both terminals of the electrode terminals and the connection terminals. In the fine wiring joint
The magnetic sensor comprises an ASIC-integrated magnetic sensor in which a magnetic sensor element is directly formed on the ASIC surface.
The electrode terminal is located on the edge resist layer on the ASIC surface and has a length of 40 to 80 μm and a width of 40 to 80 μm, and has a length of 30 to 60 μm, a width of 30 to 60 μm, and a depth in the central portion. It consists of an electrode terminal with a recess in which a recess of 5 to 10 μm is formed.
In the electrode terminal with a recess, the entire surface of the electrode terminal including the recess is covered with a conductive material coating.
The flexible wiring is wiring having a width of 0.3 to 0.8 mm for connecting the magnetic sensor and an external electronic device, and has the connection terminal and wiring corresponding to the electrode terminal.
The solder joint is a fine wiring joint comprising a square pillar solder formed in the recess and a disk-shaped solder extending from the upper surface of the square pillar solder.
請求項1の微細配線接合体の製造方法において、
前記ハンダ接合部は、
(1)前記電極端子のサイズは幅40~80μm、長さ40~80μm、前記接続端子のサイズは幅40~80μm、長さ40~80μmからなり、
前記電極端子の前記窪みのサイズは幅30~60μm、長さ30~60μm、深さ5~10μmからなり、
(2)前記窪みに、ハンダペースト注入装置を使用して、前記窪みの容積の1.1~1.3倍に相当するハンダ微粒子を含むハンダペーストを注入し、
(3)マイクロスコープと位置決め装置を使用して、前記磁気センサの前記電極端子と前記フレキシブル配線の前記接続端子との位置を合わせ、
(4)ハンダ接合装置を使用して、前記電極端子と前記接続端子と前記ハンダペーストを加熱・圧着して、
前記二つの端子と、前記窪みに注入されて形成される四角柱のハンダおよび前記窪みから溢れ出た前記窪みの0.1~0.3倍の容積のハンダ微粒子により形成される円板状のハンダからなるハンダ接合部を形成することを特徴とする微細配線接合体の製造方法。






In the method for manufacturing a fine wiring joint according to claim 1,
The solder joint is
(1) The size of the electrode terminal is 40 to 80 μm in width and 40 to 80 μm in length, and the size of the connection terminal is 40 to 80 μm in width and 40 to 80 μm in length.
The size of the recess of the electrode terminal is 30 to 60 μm in width, 30 to 60 μm in length, and 5 to 10 μm in depth.
(2) Using a solder paste injection device, a solder paste containing solder fine particles corresponding to 1.1 to 1.3 times the volume of the recess is injected into the recess.
(3) Using a microscope and a positioning device, align the electrode terminal of the magnetic sensor with the connection terminal of the flexible wiring.
(4) Using the solder joining device, the electrode terminal, the connection terminal, and the solder paste are heated and crimped to each other.
A disk-shaped solder formed by the two terminals, a square pillar solder formed by being injected into the recess, and solder fine particles having a volume 0.1 to 0.3 times the volume of the recess overflowing from the recess. A method for manufacturing a fine wiring joint, which comprises forming a solder joint made of solder.






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