KR20000067837A - 전기적 접속 장치 및 전기적 접속 방법 - Google Patents

전기적 접속 장치 및 전기적 접속 방법 Download PDF

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혼다노리유끼
미야찌세이이찌
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소니 가부시끼 가이샤
구리다 히데유키
소니 케미카루 가부시키가이샤
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Abstract

대상물에 다소 요철이 있음에도 불구하고, 도전 입자를 통한 전기적인 접속을 확실하게 행할 수 있는 전기적 접속 부재 및 전기적 접속 방법을 제공한다.
제1 대상물의 전기 접속 부분(5)과 제2 대상물의 전기 접속 부분(3)을 전기적으로 접속하기 위한 전기적 접속 장치(100)이고, 제1 대상물(4)에 배치하는 접착층이며, 복수의 도전 입자(7)와 도전 입자(7)를 함유하는 바인더(8)로 구성되는 도전 입자를 함유하는 제1 필름형의 접착층(6)과, 도전 입자를 함유하는 제1 필름형의 접착층(6) 상에 배치되는 유동성을 갖는 바인더만으로 구성되는 제2 필름형의 접착층(9)으로 구성되어 있다.

Description

전기적 접속 장치 및 전기적 접속 방법{ELECTRIC CONNECTING METHOD AND APPARATUS}
본 발명은, 제1 대상물의 전기 접속 부분과, 제2 대상물의 전기 접속 부분을 전기적으로 접속하기 위한 전기적 접속 장치 및 전기적 접속 방법에 관한 것이다.
전자 부품의 소형 박형화에 수반하여, 이들에 이용하는 회로는 고밀도화, 고정밀도화하고 있고, 이와 같은 전자 부품과 미세 전극과의 접속은, 종래의 땜납이나 고무 커넥터 등에서는 대응이 곤란하기 때문에, 미세 피치화에 대응할 수 있는 우수한 이방성이고 또한 도전성을 갖는 접착제나 막형물(이하, 접속 부재)이 많이 사용되었다.
이 접속 부재는, 도전성 입자 등의 도전 재료를 소정량 함유한 접착제로 이루어지는 것으로, 이 접속 부재를 전자 부품의 돌기 전극과 프린트 배선판의 도전 패턴 사이에 설치하고, 가압하거나 가압 및 가열함으로써, 양자의 전극끼리가 전기적으로 접속됨과 동시에, 전극에 인접하여 형성되어 있는 전극끼리에는 절연성을 부여하여, 전자 부품의 돌기 전극과 프린트 배선판의 도전 패턴이 접착 고정되는 것이다.
상기한 접속 부재를 미세 피치화하기 위한 기본적인 사고 방식으로서는, 도전 입자의 입자 지름을 인접 전극 사이의 절연 부분보다도 작게 함으로써, 인접 전극 사이에서의 절연성을 확보하고, 또한 도전 입자의 함유량은 이 입자끼리가 접촉하지 않을 정도로 하고, 또한 도전 입자를 전극 상에 확실하게 존재시킴으로써, 접속 부분에 있어서의 도전성을 얻는 것이다.
그런데 이러한 종래의 방법에서는, 도전 입자 직경을 작게 하면, 도전 입자의 표면적의 현저한 증가에 의해 도전 입자가 2차 응집을 일으켜 상호 연결하고, 인접의 전극 사이의 절연성을 유지할 수 없게 된다. 또한, 도전 입자의 함유량을 감소하면, 접속하여야 할 전극 상의 도전 입자의 수도 감소하기 때문에 접촉점 수가 부족하여, 접속 전극 사이에서의 도통이 얻어지기 않게 되기 때문에, 장기간의 접속 신뢰성을 유지하면서 접속 부재를 미세 피치화하는 것이 곤란하였다.
즉, 현저한 미세 피치화에 의해, 전극 면적이나 인접 전극 사이(스페이스)의 미세화가 진행하고, 전극 상의 도전 입자가 접속시의 가압 또는 가압 가열에 의해 접착제와 함께 인접 전극 사이에 유출하여, 접속 부재의 미세 피치화가 방해된다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 종래, 도전 입자에 절연의 코팅을 하여 접속 부재 중의 도전 입자의 수를 늘린 접속 부재와, 도전 입자를 포함한 접착층과 이들을 포함하지 않는 층으로 이루어지는 접속 부재가 제안되어 있다.
이들 종래의 접속 부재는 도 1과 도 2에 도시하고 있다.
도 1에 도시한 바와 같이, 대상물이 유리 기판(200)이면, 유리 기판(200)에서는 IC(집적 회로: 201)의 실장 영역에서의 평탄성이, ±0.수㎛이고, IC(201)의 돌기 전극(202)이 금 도금 범프와 같이 각 돌기 전극의 높이 변동(±0.수㎛)이 거의 없으면, 유리 기판(200)의 배선 패턴(203)과 IC(201)의 돌기 전극(202)이 접속 부재(204)에 함유된 도전 입자(205)를 통해 전기적으로 접속을 할 수 있다.
이것은, IC와 같은 각 부품에 평탄성이 있으므로, 접속 부재(204)의 두께를 IC(201)의 돌기 전극(202)의 높이(통상 15∼25㎛ 정도, 다시 말하면, 유리에 배선된 ITO(Indium Tin Oxide Electrode: 액정 표시판의 전극으로서 유리의 표면에 도전성을 부여하는 투명 도전막) 패턴은, 수 옹스트롱이다)를 +5㎛ 정도로 해 놓으면, IC(201)의 하면에 접속 부재(204)가 확실하게 충전되기 때문에, 필요 이상으로 접속 부재(204)의 두께를 두껍게 할 필요가 없고, 실장의 초기의 가압착(가압)의 단계에서, 유리 기판(200) 상의 배선 패턴(203)과 IC(201)의 돌기 전극(202) 사이에서 도전 입자(205)를 끼울 수 있다. 그 후, 본압착(가압 가열) 시에 접속 부재의 바인더가 유출하여도 끼워진 도전 입자(205)는 유동하지 않고, 접속 부재의 경화 시에는, 유리 기판(200)상의 배선 패턴(203)과 IC(201)의 돌기 전극(202) 사이에 있어서, 확실하게 도전 입자(205)를 통해 전기적인 접속을 얻을 수 있었다.
도 1의 (a)는, 유리 기판(200)에, 접속 부재(204)(예를 들면, 이방성 도전 필름: ACF)를 접착한 상태이다. 이방성 도전 필름은 유리 기판(200)에, 통상 열 압착(가압 가열: 가압량은 100N/㎠ 정도: 가열 온도는 70∼100℃ 정도)을 행하고, 접착한다. 이 상태에서, 유리 기판(200)의 배선 패턴(203)과 IC(201)의 돌기 전극(202)과의 정렬을 행한다.
도 1의 (b)는, 유리 기판(200)에 IC(201)를 가압착하고 있는 상태이다. IC(201)의 가압착은, 가압만, 또는 가압 가열(가열 온도는 70∼100℃ 정도)을 행한다.
도 1의 (c)는, 유리 기판(200)에 IC(201)를 본압착하고 있는 상태이다. IC(201)의 본압착은, 가압 가열로 행하고, 이 때의 온도는, 이방성 도전 필름의 용융 온도 이상이기 때문에 바인더의 유동이 발생한다. 이 때, IC(201)의 돌기 전극(202)과 유리 기판(200)의 배선 패턴(203) 사이에 끼워진 도전 입자(205)는 유동하지 않지만, 그 이외의 도전 입자(205)는 유동한다.
도 1의 (d)는, 이방성 도전 필름이 경화한 상태이다. 본압착에서 가압 가열을 행하면, 유동화한 후에 수지가 경화한다. 이 일련의 공정이 접속 프로세스이다.
그러나, 도 2에 도시한 바와 같이 대상물이 유리 기판이 아니라 프린트 배선판(300)이면, 배선 패턴(303)의 높이 변동(±수㎛)이 생기게 되는 경우나, IC(201)의 돌기 전극(202)이 금와이어 범프와 같이 높이 변동(± 수㎛)이 생기게 되는 경우에는, 접속 부재(204)의 두께는, 프린트 배선판(300)의 배선 패턴(303)의 높이(20㎛ 정도) +IC의 돌기 전극의 높이(20㎛ 정도)의 경우에, 안전을 고려하여 상기한 두께에 10∼20㎛를 더욱 추가할 필요가 있다.
이 경우, 실장의 초기의 가압착(가압)의 단계에서, 접속 부재(204)의 두께가 두껍기 때문에, 프린트 배선판(300)의 배선 패턴(303)과 IC(201)의 돌기 전극(202) 사이에서 도전 입자(205)를 끼울 수 없다. 그 후, 본압착(가압 가열) 시에 접속 부재(204)의 바인더가 유동하였을 때에 도전 입자(205)도 마찬가지로 유동하고, 프린트 배선판(300)의 배선 패턴(303)과 IC(201)의 돌기 전극(202) 사이가, 도전 입자(205)의 크기와 일치할 때에, 그 사이에, 흘러 나온 도전 입자(205)가 끼워진다. 단, 모든 접속에 도전 입자(205)가 관여하는 것이 아니라, 그 때문에, 전기적으로 접속이 얻어지지 않게 된다.
또는, 사양이 엄격한 부품을 입수할 필요가 있기 때문에, 비용 상승이 생기게 된다.
도 2의 (a)는, 프린트 배선판(300)에, 접속 부재(204: 예를 들면, 이방성 도전 필름)를 접착한 상태이다. 이방성 도전 필름은 프린트 배선판(300)에, 통상 열 압착(가압 가열: 가압량은 100N/㎠ 정도: 가열 온도는 70∼100℃ 정도)을 행하고, 접착한다. 이 상태에서, 프린트 배선판(300)의 배선 패턴(303)과 IC(201)의 돌기 전극(202)과의 정렬을 행한다.
도 2의 (b)는, 프린트 배선판(300)에 IC(201)를 가압착하고 있는 상태이다. IC(201)의 가압착은, 가압만, 또는 가압 가열(가열 온도는 70∼100℃ 정도)을 행한다.
도 2의 (c)는, 프린트 배선판(300)에 IC(201)를 본압착하고 있는 상태이다. IC(201)의 본압착은, 가압 가열로 행하고, 이 때의 온도는, 이방성 도전 필름의 용융 온도 이상이기 때문에 바인더의 유동이 발생한다. 이 때, IC(201)의 돌기 전극(202)과 프린트 배선판(300)의 배선 패턴(303) 사이에 끼워진 도전 입자(205)가 없기 때문에, 모든 도전 입자(205)는 유동한다. 이 때문에, 프린트 배선판(300)의 배선 패턴(303)과 IC(201)의 돌기 전극(202) 사이가, 도전 입자(205)의 크기와 일치할 때에, 그 사이에, 흘러 나온 도전 입자(205)가 끼워진다. 이 때문에, 도 2의 (d)와 같이 모든 전극 사이에 도전 입자(205)가 존재하는 것은 아니다.
도 2의 (d)는, 이방성 도전 필름이 경화한 상태이다. 본압착에서 가압 가열을 행하면, 유동화한 후에 수지가 경화한다. 이 일련의 공정이 접속 프로세스이다.
따라서 예를 들면 대상이 되는 프린트 배선판의 다소의 요철에 관계 없이, 또는 IC의 돌기 전극의 다소의 요철에 관계 없이, 도전 입자를 통한 전기적인 접속을 할 수 있으면, 비용을 억제한 프린트 배선판에서도 실용 상 충분한 신뢰성을 얻는다고 생각된다.
본 발명은 이상의 점을 고려하여 이루어진 것으로, 대상물에 다소 요철이 있음에도 불구하고, 도전 입자를 통한 전기적인 접속을 확실하게 행할 수 있는 전기적 접속 부재 및 전기적 접속 방법을 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.
청구항 1의 발명은, 제1 대상물의 전기 접속 부분과 제2 대상물의 전기 접속 부분을 전기적으로 접속하기 위한 전기적 접속 장치에 있어서, 상기 제1 대상물에 배치하는 접착층이고, 복수의 도전 입자와 상기 복수의 도전 입자를 함유하는 바인더로 구성되는 제1 필름형의 접착층과, 상기 제1 필름형의 접착층 상에 배치되고, 상기 바인더보다 용융 온도가 낮은 바인더만으로 구성되는 제2 필름형의 접착층으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 전기적 접속 장치이다.
청구항 1의 발명에서는, 제1 대상물의 전기 접속 부분과 제2 대상물의 전기 접속 부분을 전기적으로 접속하기 위해, 도전 입자를 함유하는 제1 필름형의 접착층과, 이 제1 필름형의 접착층 상에 배치되어 있는 바인더보다도 용융 온도가 낮은 바인더만으로 구성되는 제2 필름형의 접착층을 갖고 있다.
도전 입자를 함유하는 제1 필름형의 접착층은, 제1 대상물에 배치하는 접착층이고, 제1 필름형의 접착층 상에는 바인더보다도 용융 온도가 낮은 바인더만으로 구성되는 제2 필름형의 접착층이 배치되어 있다. 이 후, 도전 입자를 함유하는 필름형의 접착층과 제1 필름형의 접착층 상에 배치되어 있는 제2 필름형의 접착층을 2층 필름형의 접착층이라 표현한다.
이에 따라, 2층 필름형의 접착층을 제1 대상물에 배치하는 것만으로, 제1 대상물과 제2 대상물의 각각의 전기 접속 부분은, 도전 입자를 함유하는 바인더의 용융 온도 이하에서, 상층에 배치된 바인더(제2 필름형의 접착층의 바인더)의 용융 온도 이상의 온도로 가열하여 가압하는 제1 가압 가열 단계에 의해, 도전 입자를 함유하는 제1 필름형의 접착층의 도전 입자는 움직이지 않고서 상층에 배치된 제2 필름형의 접착층의 바인더만이 유동함으로써, 제1 대상물에 다소 요철이 있더라도 제1 대상물과 제2 대상물을 밀착할 수 있다. 이점으로부터, 제1 대상물의 전기 접속 부분은, 제2 대상물의 전기 접속 부분에 대해, 도전 입자를 함유하는 필름형의 접착층의 도전 입자를 이용하여, 전기적으로 확실하게 접속할 수 있다.
청구항 2의 발명은, 청구항 1에 기재된 전기적 접속 장치에 있어서, 도전 입자는 거의 균일한 입자 직경을 갖고 있다.
청구항 3의 발명은, 청구항 1에 기재된 전기적 접속 장치에 있어서, 제2 필름형의 접착제의 재질은, 도전 입자를 함유하는 제1 필름형의 접착제의 바인더 재질과 동일한 접착제 또는 유사한 접착제이다.
이에 따라, 2층 필름형의 접착층의 바인더는, 가압하여 가열함으로써 반응하고 제1 대상물과 제2 대상물을 접착할 수 있다. 그리고 도전 입자가 거의 균일한 입자 직경을 갖고 있으므로, 제1 대상물의 전기 접속 부분과 제2 대상물의 전기 접속 부분은 확실하게 도전 입자를 사이에 끼우는 형태로, 부상하지 않고 전기적으로 접속할 수 있다.
청구항 4의 발명은, 청구항 1에 기재된 전기적 접속 장치에 있어서, 제1 필름형의 접착층의 두께는, 도전 입자의 직경과 거의 동일하거나 크게 설정되어 있다.
이에 따라, 도전 입자가 도전 입자를 함유하는 제1 필름형의 접착층으로부터 돌출하게 되지 않게 된다.
청구항 5의 발명은, 청구항 3에 기재된 전기적 접속 장치에 있어서, 제2 필름형의 접착제의 점도는, 제1 필름형의 접착층의 점도보다도 작게 설정되어 있다.
이에 따라, 제1 대상물과 제2 대상물 사이에서, 가열하지 않고, 가압만으로 제2 필름형의 접착층의 바인더가 우선하여 흐르기 때문에, 도전 입자를 함유하는 제1 필름형의 접착층이 움직이지 않고, 도전 입자는 확실하게 그 위치를 유지할 수 있다.
청구항 6의 발명은, 청구항 1에 기재된 전기적 접속 장치에 있어서, 제1 대상물의 전기 접속 부분은 회로 기판의 배선 패턴이고, 제2 대상물의 전기 접속 부분은 전자 부품의 돌기 전극이고, 제1 필름형의 접착층의 도전 입자는 회로 기판의 배선 패턴과 전자 부품의 돌기 전극을 전기적으로 접속한다.
이에 따라, 회로 기판의 배선 패턴과 전자 부품의 돌기 전극이, 2층형의 필름형의 접착층의 도전 입자를 이용하여 확실하게 전기적으로 접속할 수 있다.
청구항 7의 발명에 있어서, 제1 대상물의 전기 접속 부분과 제2 대상물의 전기 접속 부분을 전기적으로 접속하기 위한 전기 접속 방법이고, 상기 제1 대상물의 전기 접속 부분에 복수의 도전 입자와 상기 복수의 도전 입자를 함유하는 바인더로 구성되는 제1 필름형의 접착층과, 상기 제1 필름형의 접착층 상에 바인더만으로 구성되는 제2 필름형의 접착층을 배치하는 접착층 배치 단계와, 상기 제1 필름형의 접착층의 도전 입자에 의해, 상기 제1 대상물의 전기 접속 부분과 상기 제2 대상물의 전기 접속 부분을 전기적으로 접속하기 위해 가열과 가압을 행하는 접속 단계를 갖는 것을 특징으로 하는 전기적 접속 방법이다.
청구항 7의 전기적 접속 방법에서는, 접착층 배치 단계에 있어서, 제1 대상물의 전기 접속 부분에 복수의 도전 입자와 도전 입자를 함유하는 바인더로 구성되는 제1 필름형의 접착층과, 이 제1 필름형의 접착층 상에 바인더만으로 구성되는 제2 필름형의 접착층을 배치한다.
접속 단계에서는, 도전 입자를 함유하는 제1 필름형의 접착층의 도전 입자에 의해, 제1 대상물의 전기 접속 부분과 제2 대상물의 전기 접속 부분을 전기적으로 접속하기 위해 가열과 가압을 행한다.
이에 따라, 2층형의 필름형의 접착층을 제1 대상물에 배치하기만 해도, 제1 대상물과 제2 대상물의 각각의 전기 접속 부분은, 바인더만으로 구성되는 필름형의 접착층이 이들 제1 대상물과 제2 대상물 사이에 끼워짐으로써 유동하기 때문에, 도전 입자를 함유하는 제1 필름형의 접착층의 도전 입자는 움직이지 않고서 바인더만으로 구성되는 제2 필름형의 접착층만이 유동함으로써 제1 대상물에 다소 요철이 있더라도 제1 대상물과 제2 대상물을 밀착할 수 있다. 이점으로부터, 제1 대상물의 전기 접속 부분은, 제2 대상물의 전기 접속 부분에 대해, 제1 필름형의 접착층의 도전 입자를 이용하여, 전기적으로 확실하게 접속할 수 있다.
청구항 8의 발명은, 청구항 7에 기재된 전기적 접속 방법에 있어서, 접속 단계는, 도전 입자를 함유하는 바인더의 용융 온도 이하로서, 제2 필름형의 접착층의 바인더의 용융 온도 이상의 온도로 가열하여 가압하는 제1 가압 가열 단계와, 그 후, 도전 입자를 함유하는 바인더와 상층에 배치된 제2 필름형의 접착층의 바인더의 반응 개시 온도보다도 높은 온도로 가열하여 가압을 하는 제2 가압 가열 단계를 갖는다.
이에 따라, 제1 가압 가열 단계에서는, 도전 입자를 함유하는 바인더의 용융 온도 이하에서, 상층에 배치된 제2 필름형의 접착층의 바인더의 용융 온도 이상의 온도로 가압되기 때문에 임시로 경화될 뿐이다.
제2 가압 가열 단계에서는, 그 후, 도전 입자를 함유하는 바인더와 상층에 배치된 바인더(바인더만으로 이루어지는 제2 필름형의 접착층의 바인더)의 반응 개시 온도보다도 높은 온도로 가열하여 가압을 함으로써, 2개의 바인더는 완전히 경화된다.
청구항 9의 발명은, 청구항 7에 기재된 전기적 접속 방법에 있어서, 함유하는 바인더와 상층에 배치된 제2 필름형의 접착층의 바인더는, 동일하거나 또는 거의 동등한 성분이다.
도 1의 (a), (b), (c), (d)는 종래의 전자 장치에 있어서의 전기적 접속예를 나타낸 도면.
도 2의 (a), (b), (c), (d)는 종래의 전자 장치에 있어서의 다른 전기적 접속 방법을 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 전기적 접속 장치를 갖는 전자 장치의 일례를 나타낸 도면.
도 4의 (a), (b), (c), (d)는 전기적 접속 장치에 의해 전자 장치를 전기적으로 접속하는 예를 나타낸 도면.
도 5는 전기적 접속 방법의 일례를 나타낸 플로우도.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
2 : IC (제2 대상물)
3 : 돌기 전극(제2 대상물의 전기 접속 부분)
4 : 프린트 배선판(제1 대상물)
5 : 배선 패턴(제1 대상물의 전기 접속 부분)
6 : 도전 입자를 함유하는 제1 필름형의 접착층
7 : 도전 입자
8 : 바인더
9 : 바인더만으로 구성되는 제2 필름형의 접착층
100 : 전기적 접속 장치
이하, 본 발명의 바람직한 실시 형태를 첨부 도면에 기초하여 상세히 설명한다.
또, 이하에 진술하는 실시 형태는, 본 발명의 바람직한 구체예이기 때문에, 기술적으로 바람직한 여러가지의 한정이 첨부되어 있지만, 본 발명의 범위는, 이하의 설명에 있어서 특히 본 발명을 한정하는 취지의 기재가 없는 한, 이들 형태에 한정되는 일은 없다.
도 3은, 본 발명의 바람직한 전기적 접속 장치(100)의 바람직한 실시 형태에 의해, 전기적으로 접속되어 있는 전자 장치의 일례를 나타내고 있다. 이 전자 장치는, 프린트 배선판(4)과, 전자 부품의 일례로서 IC(집적 회로: 2)를 구비하고 있다.
프린트 배선판(4)의 한쪽면(4A)에는, 소정의 패턴의 형상으로 배선 패턴(5)이 형성되어 있다. 이 배선 패턴(5)은, 예를 들면 알루미늄이나 구리로 만들어진 전기 배선 패턴이다.
IC(2)는, 예를 들면 한쪽면(2A)에 복수의 돌기 전극(3)이 설치되어 있다. 이들 돌기 전극(3)은 범프라고도 불리고 있고, 돌기 전극(3)은 예를 들면 프린트 배선판(4)의 배선 패턴(5)에 대응하여 돌출하여 배치되어 있다.
프린트 배선판(4)은, 제1 대상물에 상당하며, 프린트 배선판(4)의 배선 패턴(5)은, 회로 기판의 배선 패턴에 상당한다. 한편, IC(2)는, 제2 대상물에 상당하는 전자 부품이다. 전기적 접속 장치(100)는, 프린트 배선판(4)의 배선 패턴(5)과 IC(2)의 돌기 전극(3)을 전기적으로 접속하고 또한 프린트 배선판(4)과 IC(2)를 기계적으로 확실하게 접착하는 기능을 갖고 있다.
다음에, 전기적 접속 장치(100)에 대해 설명한다.
전기적 접속 장치(100)는, 도 3에 도시한 바와 같이, 도전 입자를 함유하는 제1 필름형의 접착층(6)과, 바인더만으로 구성되는 제2 필름형의 접착층(9)로 구성되어 있다.
도전 입자를 함유하는 제1 필름형의 접착층(6)은, 프린트 배선판(4)의 한쪽면(4A)에 배치되는 필름형의 것으로, 도전 입자를 함유하는 제1 필름형의 접착층(6)은 배선 패턴(5)을 덮도록 한쪽면(4A)에 접착된다.
도전 입자를 함유하는 제1 필름형의 접착층(6)은, 도전 입자(7)와 바인더(8)를 구비하고 있다. 도전 입자(7)는, 바인더(8) 중에 다수 또는 복수 포함되어 있다. 도전 입자(7)는, 예를 들면 플라스틱 수지 입자(예를 들면 직경 5㎛)에, Ni(예를 들면 300∼1000옹스트롱의 두께)을 도금하고, 그 위에, Au(예를 들면 300∼1000옹스트롱의 두께)를 도금하는 입자나, Ni의 금속 분말(5∼10㎛ 직경)에 의해 만들어진 구형의 입자이다.
바인더(8)는, 복수 또는 다수의 도전 입자(7)를 함유하고, 더구나 이동하지 않도록 유지하기 위한 것이다. 바인더(8)는, 전기적 절연성을 갖는, 예를 들면 열경화형의 에폭시 수지에 의해 만들어져 있다.
이 바인더(8)의 두께 D는, 도전 입자(7)의 직경 d보다 약간 크거나 또는 동일하게 설정하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 도전 입자(7)는 전기적 절연층인 바인더(8)로부터 돌출하지 않고 완전히 함유되어 유지되어 있다.
도전 입자(7)는, 도 3에 도시한 바와 같이 바인더(8) 중에 바람직하게는 균일하게 정렬되어 있다.
바인더만으로 구성되는 제2 필름형의 접착층(9)은, 도전 입자를 함유하는 제1 필름형의 접착층(6) 상에 배치되고, 2층 구조체로 되어 있다. 바인더만으로 구성되는 필름형의 접착층(9)의 재질은 예를 들면 열경화형의 에폭시 수지에 의해 만들어져 있다. 즉 바인더(8)와 바인더만으로 구성되는 필름형의 접착층(9)은, 바람직하게는 가압되고 또한 가열될 때에 동일한 반응을 행하는 동일 또는 유사의 반응성 접착제를 채용할 수 있다.
바인더만으로 구성되는 제2 필름형의 접착층(9)의 점도는, 바람직하게는 바인더(8)의 점도보다도 낮게 설정한다. 즉 바인더만으로 구성되는 제2 필름형의 접착층(9)은 바인더(8)에 비교하여 유동성이 높고, IC(2)가 프린트 배선판(4)의 한쪽면(4A) 측에, 전기적 접속 장치(100)를 통해 압박될 때에, 바인더만으로 구성되는 제2 필름형의 접착층(9)만이 도전 입자를 함유하는 제1 필름형의 접착층(6)과 IC(2)의 한쪽면(2A) 사이에서 유동하여 충전할 수 있도록 되어 있다.
다음에, 도 4와 도 5를 참조하면서, 전기적 접속 장치(100)를 이용하여 IC(2)를 프린트 배선판(4)에 대해 전기적으로 접속하는 접속 방법의 바람직한 실시 형태에 대해 설명한다.
도 5의 접착층 배치 단계 S1
이 단계 S1에서는, 도 3 및 도 4의 (a)에 도시한 바와 같이 도전 입자를 함유하는 제1 필름형의 접착층(6)과, 이 도전 입자를 함유하는 필름형의 접착층(6) 상에 배치되는 바인더만으로 구성되는 제2 필름형의 접착층(9)이, 프린트 배선판(4)의 한쪽면(4A)에 접착된다. 이 경우에, 도전 입자를 함유하는 제1 필름형의 접착층(6)은 배선 패턴(5)을 덮도록 하여 접착된다. 이 상태에서는, 도전 입자(7)가 바인더(8) 중에 완전히 함유하여 유지되어 있다.
도전 입자를 함유하는 제1 필름형의 접착층(6) 상에 바인더만으로 구성되는 제2 필름형의 접착층(9)이 배치되고, 도전 입자를 함유하는 제1 필름형의 접착층(6)과, 바인더만으로 구성되는 제2 필름형의 접착층(9)의 2층 구조 상태에서 위치하고 있다.
도 5의 정렬 단계 S2
단계 S2에서는, 도 4의 (a)와 도 3과 같이, IC(2)가 프린트 배선판(4)에 대해 위치 결정된다. 즉, IC(2)의 돌기 전극(3)이 대응하는 배선 패턴(5)에 대응하는 위치에 위치 결정된다.
도 5의 접속 단계 S3
접속 단계 S3은, 제1 가압 가열 단계 S4와 제2 가압 가열 단계 S5를 갖고 있다.
제1 가압 가열 단계 S4에서는, 도 4의 (b)에 도시한 바와 같이 IC(2)가 도전 입자를 함유하는 제1 필름형의 접착층(6) 상에 실리게 됨으로써, 바인더만으로 구성되는 제2 필름형의 접착층(9)이 흘러 넓어져서, 도전 입자를 함유하는 필름형의 접착층(6)은 그 형태를 유지한다. 따라서, 바인더만으로 구성되는 제2 필름형의 접착층(9)은, 도 4의 (b)와 같이 IC(2)의 한쪽면(2A)과 도전 입자를 함유하는 제1 필름형의 접착층(6) 사이에 거의 채워진다.
이것은, 바인더만으로 구성되는 제2 필름형의 접착층(9)의 점도가 도전 입자를 함유하는 제1 필름형의 접착층(6)에 비교하여 저점도이기 때문에, 바인더만으로 구성되는 제2 필름형의 접착층(9)만이 주위로 넓어져 가고, 바인더만으로 구성되는 제2 필름형의 접착층(9)이 IC(2)의 한쪽면(2A)과 도전 입자를 함유하는 제1 필름형의 접착층(6) 사이에 채워지기 때문이다.
도 4의 (b)의 상태는, 바인더(8)와, 바인더만으로 구성되는 제2 필름형의 접착층(9)을 임시로 경화시켜 두는 것만이므로, 이 때에 가해진 열은, 도전 입자를 함유하는 바인더(8)의 용융 온도 이하로서, 상층에 배치된 제2 필름형의 접착층(9)의 용융 온도 이상의 온도로 가열하여 가압하는 온도, 예를 들면 120℃에서 3sec 사이 정도이고, 그 때의 압력은 프린트 배선판(4)의 배선 패턴(5)과 도전 입자(7)를 통해 접속하는 IC(2)의 돌기 전극(3)의 면의 면적에 대해, 3㎏/㎟ 정도의 압력을 부여하여 가열하면서 가압하게 된다.
다음에, 제2 가압 가열 단계 S6에서는, 도 4의 (c)에 도시한 바와 같이, 제1 가열 단계 S4와 동등 또는, 더욱 강하게 가압됨과 동시에, 바인더(8)와, 바인더만으로 구성되는 제2 필름형의 접착층(9)은 보다 높은 온도로 가열된다.
이 때의 온도는, 바인더(8)와 바인더만으로 구성되는 필름형의 접착층(9)의 반응 개시 온도보다도 높은 온도, 예를 들면 180∼230℃에서 20∼30sec 사이에서 가열을 행하고, 예를 들면, 그 때의 압력은 프린트 배선판(4)의 배선 패턴(5)과 도전 입자(7)를 통해 접속하는 IC(2)의 돌기 전극(3) 면의 면적에 대해, 3∼5㎏/㎟ 정도의 압력을 건다.
이것에 의해, 바인더(8)와, 바인더만으로 구성되는 제2 필름형의 접착층(9)은, 바람직하게는 동일 또는 마찬가지의 성분이기 때문에, 거의 동시에 경화시킬 수 있다. 이 결과, 도 4의 (d)에 도시한 바와 같이 각 돌기 전극(3)은, 배선 패턴(5)에 대해 도전 입자를 함유하는 제1 필름형의 접착층(6)의 도전 입자(7)를 이용하여 전기적으로 확실하게 접속할 수 있다.
이와 같이, IC(2)를 프린트 배선판(4)측에 가압하면서 가열할 때에, 도전 입자를 함유하는 제1 필름형의 접착층(6) 상에 배치된 바인더만으로 구성되는 제2 필름형의 접착층(9)만이 유동함으로써, IC(2)와 프린트 배선판(4)에 다소 요철이 있더라도 IC(2)와 프린트 배선판(4)의 전기적인 절연성을 충분히 확보할 수 있다. 도전 입자를 함유하는 제1 필름형의 접착층(6) 상에 배치된 바인더만으로 구성되는 제2 필름형의 접착층(9)만이 유동함으로써, IC(2)와 프린트 배선판(4)에 다소 요철이 있더라도 IC(2)와 프린트 배선판(4) 사이에 빔 구멍(공기의 영역)이 저감되므로 신뢰성이 향상한다.
더구나 가압 및 가열함으로써, 바인더만으로 구성되는 제1 필름형의 접착층(9) 및 바인더(8)가 경화함으로써, 접착성을 갖는 이들 바인더만으로 구성되는 제2 필름형의 접착층(9)과 바인더(8)가 IC(2)를 프린트 배선판(4) 측에 확실하게 접착하여 고정할 수 있다.
도 4의 (b)의 제1 가압 가열 단계 S4에 있어서, 돌기 전극(3)과 배선 패턴(5) 사이에는, 도전 입자(7)가 끼워지도록 위치되어 있다. 그리고 도 4의 (c)에 있어서, 제1 가열 단계 S4와 동등 또는, 더욱 강하게 가압이 행해지면, 돌기 전극(3)과 배선 패턴(5) 사이에 위치하고 있는 도전 입자(7)만이 돌기 전극(3)과 배선 패턴(5) 사이에 끼워져서 전기적으로 접속되고, 그 이외의 도전 입자(7)는 그 주위로 약간 이동한다.
IC(2)와 프린트 배선판(4)에 다소 요철이 있더라도 IC(2)와 프린트 배선판(4)의 전극 사이에는, 도전 입자(7)가 개재되므로, 각각의 전극의 요철을 흡수하고, 접속 신뢰성을 충분히 확보할 수 있다.
점도가 높은 도전 입자를 함유한 제1 필름형의 접착층과, 점도가 낮은 바인더만으로 이루어지는 제2 필름형의 접착층의 2층 구조로 이루어지는 접속 수지를 이용함으로써, 도전 입자를 확실하게 개재시킬 수 있다.
상술한 본 발명이 바람직한 실시 형태에 있어서, 도전 입자를 함유하는 접착층(6)의 두께와 도전 입자(7)의 직경을 동등하게 함으로써, 보다 확실하게 IC(2)의 돌기 전극(3)과 프린트 배선판(4)에 형성된 배선 패턴(5) 사이에 도전 입자(7)가 끼워진다.
상술한 본 발명의 바람직한 실시 형태에 있어서, 도전 입자를 함유하는 제1 필름형의 접착층(6)의 바인더(8)의 점도를 높게 하고, 바인더만으로 구성되는 제2 필름형의 접착층(9)의 점도를 낮게 함으로써, 가압착 시에, 바인더만으로 구성되는 필름형의 접착층(9)이 유동하기 용이해지기 때문에, 보다 확실하게 IC(2)의 돌기 전극(3)과 프린트 배선판(4)에 형성된 배선 패턴(5) 사이에 도전 입자(7)가 끼워진다.
또한, 가압착 시에 온도를 가할 필요가 없고, 바인더만으로 구성되는 제2 필름형의 접착층(9)만이 유동한다.
상술한 본 발명의 바람직한 실시 형태에 있어서, 도전 입자를 함유하는 제1 필름형의 접착층(6)의 바인더(8)의 성분과, 바인더만으로 구성되는 제2 필름형의 접착층(9)의 성분을 동등 또는, 거의 동등한 성분으로 이루어지게 함으로써, 가열 시의 유동 시에, 바인더(8)와, 바인더만으로 구성되는 제2 필름형의 접착층(9)이 혼합하여도 접속 신뢰성에 악영향을 주지 않는다.
상술한 본 발명의 바람직한 실시 형태에 있어서, 최초의 가압은, 바인더(8)의 용융 온도 이하이면, 도전 입자를 함유하는 제1 필름형의 접착층(6)은, 필름 형상을 유지할 수 있어, 확실하게 IC(2)의 돌기 전극(3)과 프린트 배선판(4)에 형성된 배선 패턴(5)의 사이에 도전 입자(7)가 끼워진다.
상술된 바와 같이 본 발명에 따르면, 프린트 배선판(4)에 형성된 배선 패턴(5)의 다소의 요철에 관계 없이, 도전 입자(7)를 통한 전기적인 접속을 할 수 있는 접속 부재 및 접속 방법을 실현할 수 있다.
점도가 높은 필름형의 접속 수지인 도전 입자를 함유하는 제1 필름형의 접착층(6)과, 그 필름 두께와 같은 도전 입자(7)와, 점도가 낮은 접속 수지인 바인더만으로 구성되는 제2 필름형의 접착층(9)을 이용함으로써, 베어칩과 같은 전자 부품의 돌기 전극과 대상물이 도전 패턴 사이에 확실하게 도전 입자(7)를 개재시켜 전기적 도통을 얻을 수 있다.
대상물이 배선 패턴의 소정의 위치에 접착된 도전 입자 직경과 동등한 두께의 도전 입자를 함유한 제1 필름형의 접착층(6)과, 그 접착층 상에 배치된 상기 접착층의 바인더의 성분과 동일한 반응성 접착제로 이루어지는 바인더만으로 구성되는 제2 필름형의 접착층(9)과, 대상물의 배선 패턴과 IC의 돌기 전극이 상대하도록 정렬을 행하고, 가압 후, 가열 가압에 의해, 전기적인 접속을 행한다.
또한, 제1 가압은, 도전 입자를 함유하는 제1 필름형의 접착층(6)의 바인더(8)의 용융 온도 이하로 가압 가열한 후, 가열 가압(바인더 8와 바인더만으로 구성되는 제2 필름형의 접착층 9의 바인더의 반응 개시 온도 이상으로 가열)을 행하고, 접속 부재를 경화시키는 일도 가능하다.
이 결과 최초의 가압 시에, 도전 입자를 함유하는 제1 필름형의 접착층(6)의 바인더(8)의 성분과 동일한 반응성 접착제로 이루어지는 바인더만으로 구성되는 제2 필름형의 접착층(9)만이 유동하고, IC의 돌기 전극과 대상물의 배선 패턴이 유동하지 않는 도전 입자 직경과 동등한 두께의 도전 입자를 함유한 접착층(6)의 도전 입자를 통해 전기적으로 접속된다.
또한 본 발명의 실시 형태에 있어서는, 도전 입자를 함유한 접착층(6)의 점도를 높게 하고, 바인더만으로 구성되는 제1 필름형의 접착층(9)의 점도를 낮게 하였다.
이 결과 최초의 가압 시에 저점도의 도전 입자를 함유한 제1 접착층(6)의 바인더의 성분과 동일한 반응성 접착제로 이루어지는 바인더만으로 구성되는 제2 필름형의 접착층(9)만이 보다 유동하고, IC의 돌기 전극과 대상물의 배선 패턴이 고점도의 보다 유동하지 않는 도전 입자 직경과 동등한 두께의 도전 입자를 함유한 접착층(6)의 도전 입자를 통해 전기적으로 접속할 수 있다.
또한 본 발명의 실시 형태에 있어서는, 도전성을 갖는 접착층은, 접착층 내에 존재하는 도전 입자의 직경과 거의 동등한 두께로 하였다.
이 결과 미세 피치화시에 전기적인 접속에 기여하는 최하면에 존재하는 도전 입자만 존재함으로써, 그 접착층에 존재하는 도전 입자의 수를 늘릴 수 있다. 또한, 종래의 접착 부재보다 전체 도전 입자의 수를 감소할 수 있기 때문에, 인접 전극에서의 절연성이 보다 확보하기 용이하게 되었다.
그런데 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되는 것은 아니다.
상술한 실시 형태에서는, 제1 대상물이 배선 패턴(5)을 갖는 프린트 배선판(4)이고, 제2 대상물이 돌기 전극(3)을 갖는 IC(2)이지만, 각각 별도의 것을 채용할 수 있다. 예를 들면 제1 대상물로서는, 프린트 배선을 대신하여, 배선 패턴을 갖는 유리 기판과 같은 다른 종류의 것을 채용하는 것도 가능하다. 또한 제2 대상물로서는, IC(2)를 대신하여, 별도의 형태의 전자 부품을 채용하는 것도 가능하다.
또한 돌기 전극(3)의 형태는 도금 범프와 같은 것을 채용할 수 있다.
도전 입자(7)의 형상은 구형으로 제한되지 않고 다른 형태의 것도 채용할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 대상물에 다소 요철이 있음에도 불구하고, 도전 입자를 통한 전기적인 접속을 확실하게 행할 수 있다.

Claims (9)

  1. 제1 대상물의 전기 접속 부분과 제2 대상물의 전기 접속 부분을 전기적으로 접속하기 위한 전기적 접속 장치에 있어서,
    상기 제1 대상물에 배치하는 접착층이고, 복수의 도전 입자와 상기 복수의 도전 입자를 함유하는 바인더로 구성되는 제1 필름형의 접착층과,
    상기 제1 필름형의 접착층 상에 배치되고, 상기 바인더보다 용융 온도가 낮은 바인더만으로 구성되는 제2 필름형의 접착층
    으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 전기적 접속 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 도전 입자는 거의 균일한 입자 직경을 갖는 전기적 접속 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 필름형의 접착층의 재질은, 상기 제1 필름형의 접착층의 바인더 재질과 동일한 접착제 또는 유사한 접착제인 전기적 접속 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 필름형의 접착층의 두께는, 상기 도전 입자의 직경과 거의 동일하거나 크게 설정되어 있는 전기적 접속 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제2 필름형의 접착층의 점도는 상기 제1 필름형의 접착층의 점도보다도 작게 설정되어 있는 전기적 접속 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 대상물의 전기 접속 부분은 회로 기판의 배선 패턴이고, 상기 제2 대상물의 전기 접속 부분은 전자 부품의 돌기 전극이고, 상기 제1 필름형의 접착층 내의 상기 도전 입자는, 상기 회로 기판의 배선 패턴과 상기 전자 부품의 돌기 전극을 전기적으로 접속하는 전기적 접속 장치.
  7. 제1 대상물의 전기 접속 부분과 제2 대상물의 전기 접속 부분을 전기적으로 접속하기 위한 전기 접속 방법에 있어서,
    상기 제1 대상물의 전기 접속 부분에 복수의 도전 입자와 상기 복수의 도전 입자를 함유하는 바인더로 구성되는 제1 필름형의 접착층과, 상기 제1 필름형의 접착층 상에 바인더만으로 구성되는 제2 필름형의 접착층을 배치하는 접착층 배치 단계와,
    상기 제1 필름형의 접착층의 도전 입자에 의해, 상기 제1 대상물의 전기 접속 부분과 상기 제2 대상물의 전기 접속 부분을 전기적으로 접속하기 위해 가열과 가압을 행하는 접속 단계
    를 갖는 것을 특징으로 하는 전기적 접속 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 접속 단계는,
    상기 도전 입자를 함유하는 상기 바인더의 용융 온도 이하에서, 상기 제2 필름형의 접착층의 바인더를 상기 용융 온도 이상의 온도로 가열하여 가압하는 제1 가압 가열 단계와,
    그 후, 상기 도전 입자를 함유하는 상기 바인더와 상층에 배치된 상기 제2 필름형의 접착층의 상기 바인더의 반응 개시 온도보다도 높은 온도로 가열하여 가압을 하는 제2 가압 가열 단계
    를 갖는 전기적 접속 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 도전 입자를 함유하는 상기 바인더와 상층에 배치된 상기 제2 필름형의 접착층의 상기 바인더는, 동일하거나 또는 거의 동등한 성분인 전기적 접속 방법.
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