KR20020034075A

KR20020034075A - 도전성 접착제와 전자 부품의 실장체 및 그 실장 방법

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Publication number: KR20020034075A
Application number: KR1020017013817A
Authority: KR
Inventors: 미타니츠토무; 다케자와히로아키; 이시마루유키히로; 기타에다카시; 스즈키야스히로
Original assignee: 모리시타 요이찌; 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤
Priority date: 2000-02-29
Filing date: 2001-02-27
Publication date: 2002-05-08
Also published as: EP1219693B1; US6916433B2; EP1219693A1; WO2001064807A1; KR100446942B1; DE60119270D1; DE60119270T2; CN1362983A; EP1219693A4; US20020158232A1

Abstract

도전성 필러와 바인더 수지를 주성분으로 하고, 상기 도전성 필러의 함유 비율은 20wt% 이상 70wt% 이하의 범위인 도전성 접착제로 한다. 상기 도전성 필러의 적어도 일부에는 돌기를 가지는 것이 바람직하다. 특히 덴드라이트 형상 금속 필러가 바람직하다. 이 접착제는 가압에 의해 수지 성분이 외측으로 압출되어, 내측에 도전성 필러 성분이 농도 높게 잔존하고, 또 전극 표면을 손상시켜 접속할 수 있다. 이에 따라 땜납을 이용하지 않고, 회로 기판(1)의 기판 전극(2)상에 도전성 접착제(3)를 형성하여 전자 부품(4)을 실장할 수 있다. 또, 도전성 필러와 전극의 접촉 상태를 개선하여 초기 및 장기 신뢰성을 개선한 도전성 접착제 및 이것을 이용한 전자 부품의 실장체와 실장 방법을 제공할 수 있다.

Description

도전성 접착제와 전자 부품의 실장체 및 그 실장 방법{Conductive adhesive, apparatus for mounting electronic component, and method for mounting the same}

최근의 환경 문제로의 인식의 고조로부터 일렉트로닉스 실장 분야에서는 땜납 합금 중의 납에 대한 규제가 실시되고 있어, 전자 부품의 실장에 납을 이용하지 않은 접합 기술의 확립이 급무가 되고 있다. 납을 이용하지 않는 실장 기술로서는, 납을 이용하지 않는 땜납 및 도전성 수지를 들 수 있지만, 접합부의 유연성, 실장 온도의 저온화, 유기 용제 무사용, 무세정 등의 장점이 기대되는 도전성 수지에 대한 관심이 점점 높아지고 있다.

종래의 도전성 접착제는 일반적으로 예컨대 에폭시 수지계 바인더 수지를 주성분으로 하여, 이 수지 성분 중에 은 분말 등의 금속 분말로 이루어진 도전성 필러를 분산시킨 것이다. 예컨대, 상기 도전성 접착제로 전자 부품과 기판 전극을 접속하는 경우, 상기 바인더 수지에 의해 도전성 필러 상호 및 도전성 필러와 부품 전극 및 도전성 필러와 기판 전극이 접촉하여 전기적으로 접속되는 동시에, 전자 부품과 기판 전극이 접착하여 기계적으로 접속되는 것이다. 따라서, 전자 부품과 회로 기판의 접합부가 수지 성분으로 접속되기 때문에, 열이나 외력에 의한 변형에 대해 유연하게 변형하여, 접속부가 합금인 땜납에 비해 균열이 발생하기 어려운 장점이 있다. 또, 접합 온도가 땜납인 경우의 240℃ 등에 비해 도전성 접착제의 대표적인 것에서는 150℃로 낮기 때문에, 전자 부품에 요구되는 내열성도 저하되고, 또 제조 공정의 에너지 절약에도 기여할 수 있다.

이상과 같이 도전성 수지는 땜납 접속에는 없는 뛰어난 특징을 가지고 있어, 땜납 대체 재료로서 기대되고 있다.

그러나, 종래의 도전성 접착제에서는 땜납 대체를 실현하고자 하면, 땜납과 동등한 접속 강도를 달성하는 것이 곤란했다. 또, 전자 부품의 실장 재료로서 땜납과 경합하는 데는 비용이 높아지는 과제도 있었다.

이하에, 먼저 접속 강도에 관한 과제에 대해서 설명한다. 도전성 접착제가 전자 부품 및 기판 전극과 접착하는 작용은, 상기와 같이 예컨대 에폭시 수지계 바인더 수지가 부품 및 기판 전극과 접착함으로써 발현된다. 에폭시 수지계 바인더 수지는 수지 재료 중에서는 특히 금속과의 접착 강도가 가장 강한 것의 하나이고, 또 경화한 후의 수지 자체의 기계적 강도도 수지 재료 중에서는 탁월한 것이기 때문에, 많은 구조 부재의 접착제로서 많이 사용되고 있다. 그러나, 땜납 접속부와같은 합금적 접합으로는 되지 않기 때문에, 특히 기판의 절곡 및 충격 등 실제의 접속 부분이 받는 외력에 대해서는 땜납과 동등한 접속 강도를 달성하는 것이 곤란하다. 이하에 그 주요한 원인을 설명한다.

상기와 같이 종래의 도전성 접착제의 바인더 성분인 에폭시 수지는 접착성 수지 재료 중에서는 기판 전극의 금속과의 접착 강도가 높지만, 다른 쪽 수지 자체의 탄성 계수가 높아 유연성이 부족하기 때문에, 상기와 같은 기판의 절곡 변형에서는 전자 부품과 도전성 수지의 접합 계면에서 응력이 집중하여, 이 응력이 전자 부품과 도전성 수지와의 접착 강도를 넘는 경우, 이 계면으로부터 박리하기 쉽다. 따라서, 전자 부품과 회로 기판의 접속부에, 기판의 절곡, 또는 진동 및 충격 등의 변형에 대해 충분히 추종하는 것이 곤란했다.

한편, 이와 같은 도전성 수지 자체의 유연성에 관한 과제에 대해서는, 예컨대 실개평 3-21868호 공보에 바인더 수지 성분으로서 탄성 접착제를 이용한 탄성 도전성 접착제가 제안되어 있다.

그러나, 상기 실개평 3-21868호 공보에 제안되어 있는 도전성 수지는 도전성 수지의 유연성은 상기 에폭시 수지를 이용한 선행 사례에 비해 향상하기는 하지만, 그 반면 에폭시 수지와 같은 경화 수축에 의한 도전성의 발현 효과는 작고, 또 도전성 필러에 통상 사용되는 구 형상, 또는 비늘 조각 형상, 또는 상기의 혼합 필러가 사용되기 때문에, 도전성 수지로서의 저항률을 상기 에폭시 수지계의 도전성 수지보다는 작게 하는 것이 곤란하다.

또, 일반적으로 종래의 도전성 접착제의 도전성 필러의 체적 함유 비율은85vol.% 정도 전후이다. 도전성 필러의 예컨대 은의 비중은 약 10이고, 바인더 수지가 약 1.1이기 때문에, 상기 접속부에서의 기계적 접속, 즉 접속 강도를 발현하는 바인더 수지의 부품 전극 및 기판 전극의 실질 접촉 면적은 접속 부분의 약 1/2 정도이다. 이 때문에 바인더 수지만의 경우에 비해 접속 강도는 저하한다.

이상과 같이 종래의 도전성 접착제는 전자 부품과 회로 기판의 접착 강도 및 접속 신뢰성의 관점에서는, 도전성 수지 자체의 탄성율이 높음에 의한 과제 및 전자 부품과 회로 기판의 접합 계면에서의 과제가 있었다.

또, 도전성 접착제의 비용의 7∼8할 정도는 은 분말 등의 도전성 필러가 차지하기 때문에, 종래의 도전성 수지와 같이 도전성 필러가 85vol.% 정도나 함유된 도전성 접착제에서는 저비용화가 곤란하다.

즉, 종래의 도전성 접착제는 상기와 같은 땜납 접속에 대해서 비교적 유연하기는 하지만, 특히 기판의 절곡, 진동 및 충격 등의 동적인 변형 등에 대한 접속 강도는 땜납과 비교하여 불충분하고 또 비용이 높은 단점이 있기 때문에, 땜납 교체용의 접속 재료로서 광범위하게 사용하는 데는 이르지 않는다.

본 발명은 전자 부품의 전기적 접점, 또는 전자 부품의 열전도 매체에 이용되는 도전성 접착제 및 이 도전성 접착제를 이용한 전자 부품의 실장체와 실장 방법에 관한 것이다. 더 상세하게는, 부착 강도와 응력 완화 작용이 뛰어나고, 또 저비용인 도전성 접착제 및 이것을 이용한 전자 부품의 실장체와 실장 방법에 관한 것이다.

도 1은 본 발명에서 이용하는 일예의 덴드라이트 형상의 도전성 필러의 개략도,

도 2는 본 발명에서 이용하는 일예의 덴드라이트 형상의 도전성 필러의 전자 현미경 사진(배율 3000),

도 3a ∼ 도 3d는 본 발명의 실시형태 1에서의 전자 부품의 실장 공정을 도시한 단면도,

도 4a ∼ 도 4d는 본 발명의 실시형태 2에서의 전자 부품의 실장 공정을 도시한 단면도,

도 5는 본 발명의 실시형태 2에서의 가압력과 접속성의 관계를 도시한 도면,

도 6a ∼ 도 6d는 본 발명의 실시형태 3에서의 전자 부품의 실장 공정을 도시한 단면도,

도 7a ∼ 도 7d는 본 발명의 실시형태 4에서의 전자 부품의 실장 공정을 도시한 단면도,

도 8a ∼ 도 8d는 본 발명의 실시형태 5에서의 전자 부품의 실장 공정을 도시한 단면도,

도 9a ∼ 도 9d는 본 발명의 실시형태 6에서의 전자 부품의 실장 공정을 도시한 단면도,

도 10a ∼ 도 10b는 본 발명의 실시형태 7에서의 전자 부품의 실장 장치를 도시한 단면도,

도 11a ∼ 도 11b는 본 발명의 실시형태 8에서의 전자 부품의 실장 장치를 도시한 단면도,

도 12a ∼ 도 12b는 본 발명의 실시형태 9에서의 전자 부품의 실장 장치를 도시한 단면도,

도 13a ∼ 도 13b는 본 발명의 실시형태 10에서의 전자 부품의 실장 장치를 도시한 단면도,

도 14는 본 발명의 실시예 1 내지 3의 전자 부품의 실장체의 단면도,

도 15는 본 발명의 실시예 1과 종래의 도전성 접착제의 도전성 필러의 함유율과 그 특정을 나타낸다.

본 발명은 종래의 문제를 해결하기 위해, 균열의 발생을 개선하고, 종래의 도전성 접착제에 비해 비용이 저렴한 도전성 접착제 및 이것을 이용한 전자 부품의 실장체와 실장 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 도전성 접착제는 도전성 필러와 바인더 수지를 주성분으로 하는 도전성 접착제에서, 상기 도전성 필러의 함유 비율은20wt% 이상 70wt% 이하의 범위인 것을 특징으로 한다. 상기에서 「주성분」이란 80∼100wt%를 말한다.

다음에, 본 발명의 전자 부품의 실장체는 회로 기판 전극과 전자 부품 전극을 도전성 필러와 바인더 수지를 포함하는 도전성 접착제에 의해 전기적으로 접속한 실장체에서,

상기 도전성 필러의 평균 함유 비율은 20wt% 이상 70wt% 이하의 범위이고,

상기 양 전극간에 존재하는 접착제의 도전성 필러의 함유 비율은 상기 평균 함유 비율보다도 높고, 상기 양 전극간에서 압출된 접착제의 도전성 필러의 함유 비율은 상기 평균 함유 비율보다도 낮은 것을 특징으로 한다.

다음에, 본 발명의 전자 부품의 실장 방법은, 회로 기판 전극과 전자 부품 전극을 도전성 필러와 바인더 수지를 포함하는 도전성 접착제에 의해 전기적으로 접속하는 실장 방법에서,

상기 회로 기판 전극과 상기 전자 부품 전극 사이에 상기 접착제를 도포하고,

0.01∼5MPa의 범위의 압력으로 상기 회로 기판 전극과 상기 전자 부품 전극을 가압하고,

상기 양 전극간에서 상기 평균 함유율보다도 낮은 함유 비율의 도전성 필러의 접착제를 압출하고, 상기 양 전극간에 존재하는 접착제의 도전성 필러의 함유 비율을 상기 평균 함유 비율보다도 높게 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 도전성 필러 함유율을 종래의 도전성 접착제에 비해 낮게 한 것이다. 이에 따라, 부품 및 회로 기판의 접속 계면에서의 접착 성분이 많아져, 계면에서의 접속 강도가 향상한다. 그 결과, 상기 도전성 접착제에 대해, 전자 부품과 도전성 접착제와의 접속 계면 및 회로 기판의 전극과 도전성 접착제와의 접속 계면의 접착 강도가 더 향상하여 전자 부품의 접속 신뢰성이 한층 향상할 수 있다.

상기 도전성 접착제에서는, 상기 도전성 필러의 적어도 일부에는 돌기를 가지는 금속 필러를 포함하는 것이 바람직하다.

또 상기 도전성 접착제에서는 돌기를 가지는 도전성 필러가 덴드라이트 형상 필러인 것이 바람직하다. 여기에서 「덴드라이트 형상」이란, 나무 가지 형상으로 주간(主幹)을 중심으로 다수의 가지가 성장한 형상의 것이다. 이 덴드라이트 형상도전성 필러의 모식도를 도 1에 도시한다.

또, 도전성 필러는 돌기를 가지는 필러가 30∼99wt%와, 비늘 조각 형상, 대략 층 형상 및 대략 입자 형상에서 선택되는 적어도 한 종류의 필러가 1∼70wt%과의 혼합물인 것이 바람직하다. 도전성 필러는 비늘 조각 형상 및 대략 입자 형상의 것에서 선택되는 적어도 한 종류와, 덴드라이트 형상의 것과의 혼합물이어도 좋다. 도전성 필러의 덴드라이트 형상의 것의 중량 혼합 비율은 30wt% 이상인 것이 바람직하다.

상기 도전성 접착제에서는, 도전성 필러의 함유 비율이 30wt% 이상 50wt% 이하의 범위인 것이 바람직하다.

도전성 필러는 구리, 은, 금, 백금, 팔라듐, 니켈, 스테인리스 및 이들의 합금에서 선택되는 적어도 하나의 금속인 것이 바람직하다.

도전성 필러는 금속의 표면에 은, 금, 팔라듐, 실리카 및 수지에서 선택되는 적어도 하나의 물질을 피복한 필러이어도 좋다.

도전성 필러는 평균 입자 직경 1∼100㎛의 필러인 것이 바람직하다. 여기에서 말하는 평균 입자 직경이란, 상기 덴드라이트 형상, 비늘 조각 형상 및 대략 입자 형상의 도전성 필러에서는 1입자의 필러 중에 다양한 공극을 가지고 있어도 이 공극을 포함한 외관상의 외형의 크기를 말한다. 도 2에 도시한 덴드라이트 형상 필러에서는, 장축 방향의 평균 길이를 평균 입자 직경이라 하는 경우도 있다.

상기 덴드라이트 형상 필러는 산소 농도가 0.5atomic% 이하의 구리 분말인 것이 바람직하다. 또, 구리 필러에 융점이 200℃ 이하이고 또 상온에서 고체의 지방산이 구리 필러 중량에 대해 0.01∼5.0wt% 피복되어 있는 것이 바람직하다. 융점이 200℃ 이하이고, 또 상온에서 고체의 지방산이란, 예컨대 스테인리스산, 미리스트산, 쿠엔산, 글루탈산, 팔미트산 및 말레인산에서 선택되는 적어도 하나의 지방산이다. 상기 덴드라이트 형상 필러의 제조 방법은, 특개평 11-264001호 공보에 의해 제안되고 있고, 본 발명에서도 이것을 사용할 수 있다. 다른 예로서는, 구리의 덴드라이트 형상 필러로서 고순도 과학 연구소사제의 「CUE07PB」(상품명)이 있다. 이 제품의 주사형 전자 현미경(SEM, scanning electron microscope) 사진(배율 3000)을 도 2에 도시한다. 중앙의 큰 구리 덴드라이트 형상 필러가 하나의 입자이다.

상기 도전성 접착제에서는 바인더 수지는 탄성 접착 수지인 것이 바람직하다. 탄성 접착성 수지는 일반적으로는 탄성 접착재로 불리고 있다. 탄성 수지는 상기와 같이 종래의 에폭시 수지 바인더에 비해 탄성률이 작기 때문에 유연하고, 전자 부품과 회로 기판의 열팽창 차에 따른 응력 및 회로 기판의 굴곡 등의 변형에 따른 응력 및 낙하 등에 따른 충격 응력 등의 각종 접속부에 대한 부하를 흡수하기 쉽다. 상기 탄성률은 종래의 도전성 접착재의 바인더 수지 성분의 에폭시 수지의 대표적인 것이, 예컨대 -50℃ 내지 50℃에서는 약 1×10⁴MPa 정도로 크고, 또 80℃ 내지 130℃에서는 약 1MPa 정도로 작아 급격하게 저하하는 것에 대해, 본 발명에서 이용하는 탄성 접착재의 탄성 계수는 -50℃ 내지 130℃에서 약 10MPa로 작고, 또 안정되어 있다. 예컨대, 탄성 접착재는 변성 실리콘 수지 매트릭스 중에 에폭시 수지를 분산시킨 열경화성 수지 접착체(예컨대, 세메다인사 제 「PM-165」(상품명)」이 적합한 것의 하나로서 들 수 있다. 이러한 종류의 탄성 접착재는 접착 강도, 변형 흡수능, 내습 신뢰성, 고온 신뢰성 등이 뛰어난 것의 하나이다. 열 경화성 수지 이외에도 실온 경화성 수지, 방사선 경화성 수지, 열가소성 수지 등도 사용할 수 있다.

또, 본 발명의 도전성 접착제는, 비용의 주요 부분을 차지하는 도전성 필러의 함유율을 작게 하고 있기 때문에, 저비용화를 실현할 수 있다.

다음에 본 발명의 전자 부품의 실장체에서는 상기 회로 기판 전극과 상기 전자 부품 전극의 사이에 존재하는 접착제의 도전성 필러의 함유 비율이 75wt% 이상 95wt% 이하의 범위인 것이 바람직하다. 이것은 상기 회로 기판 전극과 상기 전자 부품 전극의 사이의 갭에는 접착제보다도 함유 비율이 높은 도전성 필러가 존재한다는 것을 의미한다. 이것은 0.01∼50MPa의 범위의 압력으로 상기 회로 기판 전극과 상기 전자 부품 전극을 가압함으로써, 상기 양 전극간에서 상기 평균 함유 비율보다도 낮은 함유 비율의 도전성 필러의 접착제를 압출하여, 상기 양 전극간에 존재하는 접착제의 도전성 필러의 함유 비율을 높게 함에 의해 형성된다. 특히, 덴드라이트 형상 등의 돌기를 가지는 금속 필러는 필러끼리가 걸리는 경우가 많아, 이동하기 어렵다. 그 결과, 비율이 높은 수지 성분이 외측으로 압출되기 쉬워진다.

또, 0.01∼50MPa의 범위의 압력으로 상기 회로 기판 전극과 상기 전자 부품 전극을 가압함으로써, 돌기를 가지는 금속 필러에 의해, 상기 회로 기판 전극 및 상기 전자 부품 전극 표면의 일부를 손상시켜 접속할 수 있다. 이에 따라, 통상은 전자 부품의 전극에는 땜납, 주석, 또는 주석 합금이 많이 이용되고, 한편 기판 전극에는 구리가 다용되고 있고, 상기 양 전극 표면에 형성되는 각각의 금속 산화 피막이 피복되므로, 도통이 정확하게 행해지는 동시에, 금속 필러와 양 전극 표면의 접촉 면적도 넓어진다.

또, 덴드라이트 형상 등의 돌기를 가지는 금속 필러는 필러끼리가 걸림이 많아 이동하기 어렵기 때문에, 부품 전극과 기판 전극의 간격이 도전성 수지에 포함되는 최소의 도전성 필러의 최소 치수(Dmin)의 1.1배 이상, 도전성 수지에 포함되는 최대 도전성 필러의 최대 치수(Dmax)의 20배 이하로 실장할 수 있다.

본 발명의 도전성 접착제는 상기와 같이 덴드라이트 형상의 도전성 필러를 이용한다. 덴드라이트 형상의 필러는 상기 종래의 도전성 접착제에 이용되고 있는 도전성 필러에 비해 표면 형상이 복잡하게 뒤섞여 있기 때문에, 도전성 필러의 상호 및 도전성 필러와 전자 부품 전극 또는 회로 기판의 전극과의 접촉점 수가 증가한다. 그 결과, 전자 부품의 접속 저항이 상기 종래의 도전성 접착제와 동등 이하로 저감할 수 있다. 이와 같은 덴드라이트 형상의 도전성 필러에는, 예컨대 전해 구리 분말이 적합한 것의 하나로서 사용할 수 있다.

상기 덴드라이트 형상의 도전성 필러에 비늘 조각 형상의 것을 혼합해도 좋다. 또는, 대략 입자 형상의 도전성 필러를 혼합한 것이어도 좋다. 또, 비늘 조각 형상의 도전성 필러와 대략 입자 직경 형상의 도전성 필러를 혼합한 것이어도 좋다.

이와 같은 형상의 도전성 필러를 이용함으로써, 전자 부품의 접속 저항이 땜납 접속과 비교하여 손색이 없는, 또 유연성에 뛰어난 전자 부품의 실장체를 제공할 수 있다.

도전성 필러에 적어도 덴드라이트 형상의 것을 이용하는 경우는, 상기 도전성 필러가 얽혀, 예컨대 기판의 굴곡 변형에 대해서도 접속 저항이 안정된다.

또, 본 발명의 도전성 접착제는 땜납의 치환으로서 이용하는 이외에, 회로 기판의 두께 방향으로 열린 인너 비아 홀에 충전하는 도전성 충전제로서도 응용이 가능하다.

이하, 도면을 이용하여 본 발명의 실시의 형태를 설명한다.

(실시형태 1)

도 3a∼도 3d는 본 발명의 실시형태 1에서의 전자 부품의 실장체를 설명하기 위한 단면도이다. 회로 기판(5)에 형성된 기판 전극(4)에 대해, 칩형의 전자 부품(1), 예컨대 3216 점프 칩 저항의 부품 전극(2)이 도전성 접착제(3)에 의해 전기적으로 접속되어 있다. 본 실시형태에서는 기판 전극(4)과 부품 전극(2)의 사이에, 도전성 접착제(3)의 돌기를 가지는 도전성 필러가 2개 이상의 층 구조로 개재하고, 또 부품 전극(2)의 금속과 도전성 접착제(3) 중의 도전성 필러가 접촉한 상태로 되어 있다. 도전성 필러가 2개 이상의 층 구조로 됨으로써, 점프 칩 저항(1)과 회로 기판(5)의 열팽창 차에 따른 변형이 흡수되기 쉬워져, 접속 신뢰성이 향상한다.

도 3a의 한 쪽 부품 전극(2)의 접속 부분의 확대도를 도 3b에 도시한다. 3a는 부품 전극(2)과 기판 전극(4) 사이에 위치하는 도전성 접착제 갭부, 3b는 도전성 접착제 갭부(3a)의 주변 부분에 위치하는 도전성 접착제 주변부를 나타낸다. 도전성 접착제 갭부(3a) 중의 도전성 필러의 밀도는 도전성 접착제 주변부(3b)에서의 체적 밀도보다도 높아진다. 도전성 필러의 밀도가 높은 쪽이 전기 저항이 작으므로, 도전성 접착제 갭부(3aa)에서의 전기 저항은 도전성 접착제 주변부(3b)보다도 작아져, 상기와 같은 변형을 받아도 접속 저항의 변화를 작게 할 수 있다.

도 3c는 부품 전극(2)과 도전성 접착제(3)의 접속 계면의 확대 개략도이다. 2a는 부품 전극(2)의 표면에 형성된 표면 산화층 등으로 이루어진 전기적 저항층을 나타낸다. 도전성 접착제(3)를 구성하는 도전성 필러(3c) 및 수지(3d)가 각각 구별되어 도시되어 있다. 이 접속 계면에서는 전기적 저항층(2a)을 제거, 또는 파괴하여 도전성 필러(3c)의 적어도 일부가 부품 전극(2)을 구성하는 금속과 접촉한 상태, 또는 양자의 구성 원소의 확산층이 형성된 상태, 또는 도전성 필러(3c)와 부품 전극(2)이 융합한 상태 중 어느 하나의 상태가 형성되어 있다. 이와 같이 전극을 구성하는 금속과 도전성 필러(3c)를 구성하는 금속이 적접 접촉하고, 또는 접속된 쪽이 접속 저항을 작게 할 수 있고, 또 접속 계면에서의 산화층의 생성과 성장을 억제할 수 있다. 이 구성은 전자 부품 또는 회로 기판의 전극의 적어도 표면이 금, 은, 팔라듐 및 이들의 금속의 합금 또는 혼합물 이외에서 선택되는 금속, 또는 합금으로 구성되는 경우에 접속 계면에서 발생하는 문제를 억지하는 의미가 크다. 즉, 땜납이나 주석과 같은 산화하기 쉬운 금속으로 구성된 경우에, 특히 효과적이다.

도 3d는 부품 전극(2)과 기판 전극(4)의 간극에 존재하는 도전성 필러(3c)의 모식도이다. 부품 전극(2)과 기판 전극(4)의 간격(H)은 도전성 수지에 포함되는 최소의 도전성 필러의 최소 치수(Dmin)의 1.1배 이상, 도전성 수지에 포함되는 최대 도전성 필러의 최대 치수(Dmax)의 20배 이하가 되도록 제어된다. 상기 Dmin의 1.1배 미만에서는 도전성 필러가 구 형상인 경우에, 위의 도전성 필러는 아래의 도전성 필러로부터 미끄러 떨어져 간극에는 도전성 필러가 1개만의 층이 형성된 상태가 된다. 따라서, 부품 전극(2)과 기판 전극(4)의 사이에 도전성 필러가 2개 이상 존재하는 층 구조가 형성되지 않는다. 또, 상기 Dmax의 20배를 넘는 경우, 도전성 접착제의 저항이 커지게 되고, 따라서 부품 전극(2)과 기판 전극(4)의 접속 저항이 커지게 되기 때문에, 양호한 실장체를 얻을 수 없다.

(실시형태 2)

도 4a∼도 4d는 본 실시형태 2에서의 전자 부품의 실장 방법을 설명하기 위한 단면도이다. 먼저, 도 4a에 도시한 바와 같이, 회로 기판(5)의 기판 전극(4) 상에 도전성 접착제(3)를 패터닝 형성한다. 다음에 도 4b에 도시한 바와 같이, 도전성 접착제(3) 상에 칩형의 전자 부품(1), 예컨대 3216 점프 칩 저항을 위치 결정하여 탑재한다. 다음에, 도 4c에 도시한 바와 같이 전자 부품(1)을 위쪽에서 가압 헤드(6)로 가압한다. 다음에, 도 4d에 도시한 바와 같이 전자 부품(1)을 탑재한 회로기판(5)을 열풍 건조 노(31)에 투입하여, 도전성 접착제(3)를 경화한다.

본예의 요점은, 도전성 접착제(3)의 경화 전에, 회로 기판(5)과의 사이에 도전성 접착제(3)를 개재시켜 전자 부품(1)을 가압하는 것이다. 도전성 접착제(3)를 이용하여 부품 전극(2)을 기판 전극(4)에 접속하는 경우, 도전성 접착제(3)는 통상, 인쇄법이나 디스펜스법으로 소정의 기판 전극(4) 상에 형성되어 있다. 그 후,전자 부품(1)을 위치 결정하여 탑재한다. 이 경우, 단순히 전자 부품(1)을 도전성 접착제(3)상에 탑재하는 것만으로는 부품 전극(2)과 기판 전극(4)과의 간극에 오차가 발생하여, 접속 저항의 초기값 및 신뢰성의 변동도 크다. 한편, 본 실시예와 같이 가압하는 공정을 도입함으로써, 간극을 일정하게 할 수 있다. 또, 가압에 의해, 전극의 표면 산화층을 파괴하여 실시형태 1에서 서술한 바와 같은 기판 전극(4)을 구성하는 금속과 돌기를 가지는 도전성 필러를 구성하는 금속이 직접 접촉한 양호한 접속이 얻어져, 접속 저항의 변동이 억제된다.

이 접속 저항의 변동을 억제하는 효과를 적절하게 발휘시키기 위해서는, 가압할 때의 압력은 10KPa 이상 50MPa 이하, 바람직하게는 20KPa 이상 20MPa 이하이다. 가압 압력이 10KPa 미만에서는 부품 전극(12)과 기판 전극(14)과의 간극이 상기 최대의 도전성 필러의 최대 치수(Dmax)의 20배보다도 커지게 되고, 또 전극의 표면 산화층을 파괴하는 작용이 불충분해진다. 한편, 50MPa 이상의 경우는 전자 부품(11)에 과대한 압력이 가해져 동작 불량이나 파괴를 발생시킬 우려가 있다.

이상의 결과를 종합하여 도 5에 도시한다.

(실시형태 3)

도 6a∼도 6d는 실시형태 3에서의 전자 부품의 실장 방법을 설명하기 위한 단면도이다. 먼저, 도 6a에 도시한 바와 같이, 회로 기판(5)의 기판 전극(4)상에 도전성 접착제(3)를 패터닝 형성한다. 다음에, 6b에 도시한 바와 같이 도전성 접착제(3)상에 칩형의 전자 부품(1), 예컨대 3216 점프 칩 저항을 위치 결정하여 탑재한다. 다음에 도 6c에 도시한 바와 같이 기판 전극(4)상에 콘택트 프로브(8)를 맞닿게 하여, 전원 장치(7)로부터 전류를 인가한다. 다음에 도 6d에 도시한 바와 같이, 전자 부품(1)을 탑재한 회로 기판(5)을 열풍 건조 노(31)에 투입하여, 도전성 접착제(3)를 경화한다.

본 실시형태의 요점은 도전성 접착제(3)의 경화 전에 도전성 접착제(3)를 통해 전자 부품(1)과 회로 기판(5)과의 사이에 전류를 흐르게 하는 것이다.

도전성 접착제(3)를 이용하여 전자 부품(1)과 기판 전극(4)을 접속한 실장체에서는 통상 전극의 표면 산화층은 그대로 존재한다. 표면 산화층이 전기적 절연체이기 때문에, 이 상태에서는 접속 저항을 증가시켜 접속 저항의 초기값이 크고, 신뢰성의 변동도 크다. 이에 대해 상기와 같이 전류를 흐르게 함으로써 도전성 접착제(3) 중의 돌기를 가지는 도전성 필러 표면과, 전극 표면의 접촉 부분에 집중하여 전류가 흐르게 하여, 전류 밀도가 큰 국부 전류가 된다. 그 결과, 전극의 표면 산화층이 파괴되기 쉬워져, 전기 저항이 저감한다.

(실시형태 4)

도 7a∼도 7d는 실시형태 4에서의 전자 부품의 실장 방법을 설명하기 위한 단면도이다. 먼저, 도 7a에 도시한 바와 같이, 회로 기판(5)의 기판 전극(4)상에 도전성 접착제(3)를 패터닝 형성한다. 다음에, 도 7b에 도시한 바와 같이, 도전성 접착제(3)상에 칩형의 전자 부품(1), 예컨대 3216 점프 칩 저항을 위치 결정하여 탑재한다. 다음에, 도 7c에 도시한 바와 같이 전자 부품(1)을 탑재한 회로 기판(5)을 열풍 건조 노(31)에 투입하여, 도전성 접착제(3)를 경화시킨다. 다음에 도 7d에 도시한 바와 같이, 기판 전극(4)에 콘택트 프로브(8)를 맞닿게 하여 전원 장치(7)로부터 전류를 인가한다.

본 실시형태의 요점은, 도전성 접착제(3)의 경화 후에, 도전성 접착제(3)를 통해 전자 부품(1)과 회로 기판(5) 사이에 전류를 흐르게 하는 것이다. 이에 따라, 실시형태 3과 같이, 전극의 표면 산화층이 파괴되기 쉬워져 전기 저항이 저감한다. 본 실시형태에서는 경화 후에 전류를 흐르게 함으로써 제조 공정에서서의 실장체의 수율을 높이는 효과도 얻을 수 있다.

상기 실시형태 3 및 4의 효과를 적절히 발휘시키기 위해서는, 전류 밀도는 0.01A/mm²이상 100A/mm²이하, 바람직하게는 0.1A/mm²이상 10A/mm²이하로 한다. 통전 시간은 1sec 이상 5sec 이하, 바람직하게는 10msec 이상 1sec 이하로 한다.

전류 밀도가 0.01A/mm²미만에서는 표면 산화층의 파괴가 충분하지 않고, 한편 100A/mm²보다도 큰 경우는 전자 부품이나 기판 전극 등이 손상을 받기 쉽다. 통전 시간이 1msec 미만에서는 표면 산화층의 파괴가 충분하지 않고, 한편 5sec보다도 긴 경우는 주울 발열 등에 의해 전자 부품이나 기판 전극 등이 손상을 받기 쉽다.

(실시형태 5)

도 8a 내지 도 8d는 실시형태 5의 전자 부품의 실장 방법을 설명하기 위한 단면도이다. 먼저, 도 8a에 도시한 바와 같이, 회로 기판(5)의 기판 전극(4)상에 도전성 잡착제(3)를 패터닝 형성한다. 다음에 도 8b에 도시한 바와 같이 도전성 접착제(3)상에 칩형의 전자 부품(1), 예컨대 3216 점프 칩 저항을 위치 결정하여 탑재한다. 다음에 도 8c에 도시한 바와 같이, 전자 부품(1)을 접속하는 기판 전극(5)에 콘택트 프로브(8)를 맞닿게 하여 전원 장치(7)로부터 전류를 인가하면서 전자 부품(1)을 헤드(6)로 가압한다. 다음에 도 8d에 도시한 바와 같이, 전자 부품(1)을 탑재한 회로 기판(5)을 열풍 건조 노(31)에 투입하여, 도전성 접착제(3)를 경화한다.

본 실시 형태의 실장 방법은 가압 공정과, 도전성 접착제(3)를 경화하기 전의 전류 인가 공정을 복합한 방법이다. 가압에 의한 효과와 전류에 의한 효과의 상승 효과에 의해, 단순히 가압의 효과와 전류에 의한 효과를 더한 것 이상의 효과가 발휘된다. 즉, 가압에 의해 도전성 필러와 전극의 접촉이 밀접하게 되고, 또 접촉 점 수가 증가한 상태가 되어, 이 상태에서 전류를 흐르게 하면 표면 산화층이 파괴되기 쉬워진다. 그 결과, 표면 산화층이 파괴되어 전극의 금속과 도전성 필러가 직접 접촉하는 접촉 점수도 증가한다. 또는, 전극의 금속과 도전성 필러가 직접 접촉한 상태에서 전류가 흐르게 되기 때문에, 예컨대 전류를 인가하여 행하는 융착과 같이 전극 금속과 도전성 필러의 융착이 촉진된다. 그 결과, 가압 또는 전류 인가를 단독으로 행하는 경우에 비해, 보다 접속 저항이 작고 또 신뢰성이 뛰어난 실장체를 실현할 수 있다.

(실시형태 6)

도 9a∼도 9d는 실시형태 6의 전자 부품의 실장 방법을 설명하기 위한 단면도이다. 먼저, 도 9a에 도시한 바와 같이 회로 기판(5)의 기판 전극(4)상에 도전성 접착제(3)를 패터닝 형성한다. 다음에, 도 9b에 도시한 바와 같이 도전성접착제(3)상에 칩형의 전자 부품(1), 예컨대 3216 점프 칩 저항을 위치 결정하여 탑재한다. 다음에, 도 9c에 도시한 바와 같이 전자 부품(1)을 접속하는 기판 전극(5)에 전기 저항 측정용의 콘택트 프로브(10)를 맞닿게 하여, 디지털 멀티미터(9)로 전자 부품의 전기 저항을 측정하면서 전자 부품(1)을 헤드(6)으로 가압하여 탑재 상태를 조정한다. 즉, 검지한 전기 저항을 피드백 신호 시스템(11)을 통해 가압 상태의 제어로 피드백한다. 또는 인가 전류의 제어에 피드백해도 좋고, 적어도 어느 하나의 방법을 이용한다. 다음에 도 9d에 도시한 바와 같이, 도 9c의 공정을 거친 회로 기판(5)을 열풍 건조 노(31)에 투입하여 도전성 접착제(3)를 경화한다.

본 실시형태의 요점은, 전자 부품의 탑재시에 전자 부품(1)과 회로 기판(5)사이의 전기 저항을 검지하면서 탑재 상태를 제어하는 것이다. 도전성 접착제와 전극의 계면 상태를 제어하는 방법과는 달리, 결과로서의 접속 저항에 따라 제어하는 것이 특징이다. 이 때문에 접속 저항의 오차를 제어한 실장체를 실현할 수 있다.

(실시형태 7)

도 10a∼도 10b는 실시형태 7의 전자 부품 실장 장치를 설명하는 개략도이다. 도 10a는 실장 장치 전체의 개략도이고, 실장해야 할 전자 부품은 헤드(12)에 흡착되어 있다. 도전성 접착제가 형성된 회로 기판(5)은 반송 테이블(13)에 탑재되어 있다. 헤드(12)는 일반 전자 부품 실장 장치와 마찬가지로, 회로 기판(5)의 소정의 기판 전극상에 전자 부품을 위치 맞춤하여 탑재하는 기능을 구비하고 있다.

도 10b는 헤드(12)의 확대 개략도이다. 본 실시형태에서는 전자 부품(1)에대한 실장시의 하중, 즉 헤드(12)의 가압력을 검지하기 위한 로드 셀(14)을 구비하고 있다. 로드 셀(14)의 종류에 관해서는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 실시형태 2에 기재한 압력에 상당하는 실장시의 가압력을 측정하는 능력을 가지고 있는 것이 바람직하다. 또, 로드 셀(14)은 헤드(12)와는 독립하여 설치해도 좋다.

이와 같은 기구의 유사 기술은 상기와 같은 ACF 등의 배어 칩 반도체의 실장장치에서는 일반적으로 사용되고 있지만, ACF용 실장기에서는 가압 헤드는 ACF의 연화를 위한 가열 기구도 병용하는 것, 또는 실시형태 2의 실장 방법에 기재한 가압력 범위에서는 저압력측의 제어는 곤란한 것 등의 점에서, 본 발명은 기술적으로 현저한 특징을 가지는 것이다.

(실시형태 8)

도 11a∼도 11b는 실시형태 8에서의 전자 부품 실장 장치의 개략도이다. 도 11a는 실장 장치 전체의 개략도이고, 전자 부품은 실장 장치의 헤드(12)에 흡착되어 있다. 도전성 접착제가 형성된 회로 기판(5)은 반송 테이블(13)에 탑재되어 있다. 헤드(12)는 일반적인 전자 부품 실장 장치와 마찬가지로, 회로 기판(5)의 소정의 기판 전극상에 전자 부품을 위치 맞춤하여 탑재하는 기능을 구비하고 있다.

도 11b는 헤드(12)의 확대 개략도이다. 헤드(12)의 선단부에 간극 측정기(15)가 설치되어 있다. 간극 측정기(15)는 실장시에 전자 부품(1)과 회로기판(5)의 전극 사이의 간극을 검지한다. 간극 측정기(15)의 종류에 관해서 특별히 한정하는 것은 아니지만, 실시형태 1에 기재한 바와 같이, 도전성 수지에 포함되는 최소의 도전성 필러의 최소 치수(Dmin)의 1.1배 이상, 도전성 수지에 포함되는 최대의 도전성 필러의 최대 치수(Dmax)의 20배 이하가 되는 간극으로 제어하는 것이 바람직하고, 예컨대 레이저식 측정기가 적용된다. 이 간극 측정기(15)에 의해, 상기 간극을 고정밀도로 제어하는 것이 가능하게 되어, 저저항이고 또 고신뢰성의 전자 부품의 실장체가 제조 가능하게 된다.

또, 간극 측정기(15)는 헤드(12)와는 독립하여 설치되어도 좋다.

(실시형태 9)

도 12a∼도 12b는 실시형태 9에서의 전자 부품 실장장치의 개략도이다. 도 12a는 실장 장치 전체의 개략도이고, 전자 부품은 실장 장치의 헤드(12)에 흡착되어 있다. 도전성 접착제가 형성된 회로 기판(5)은 반송 테이블(13)에 탑재되어 있다. 헤드(12)는 일반적인 전자 부품 실장장치와 마찬가지로, 회로 기판(5)의 소정의 기판 전극상에 전자 부품을 위치 맞춤하여 탑재하는 기능을 구비하고 있다.

도 12b는 헤드(12)의 확대 개략도이다. 헤드(12)의 선단에 콘택트 프로브(10)가 설치되어 있다. 콘택트 프로브(10)는 디지털 멀티미터(9)와 접속되어, 실장시에 전자 부품(1)과 회로 기판(5)의 전극과의 전기 저항을 측정하기 위해 이용된다. 콘택트 프로브(10) 및 전기 저항 측정기의 종류에 관해 특별히 한정하는 것은 아니다. 측정된 전기 저항은 피드백 신호 시스템(11)을 통해 헤드(12)의 제어 기구에 공급된다. 또, 콘택트 프로브(10)는 헤드(12)와는 독립하여 설치해도 좋다.

본 실시형태에서의 실장 장치의 요점은 전자 부품의 탑재 기구에 전자 부품과 회로 기판의 전기 저항을 검지하여 제어하면서 가압하는 기구를 구비한 것이다. 이 기구에 의해, 전극과 도전성 접착제의 전기적 접촉 상태를 고정밀도로 제어하는것이 가능하게 되어, 저저항이고 또 고신뢰성의 전자 부품의 실장체가 제조 가능하게 된다.

(실시형태 10)

도 13a∼도 13b는 실시형태 10에서의 전자 부품 실장장치의 개략도이다. 도 13a는 실장 장치 전체의 개략도이고, 전자 부품은 실장 장치의 헤드(12)에 흡착되어 있다. 도전성 접착제가 형성된 회로 기판(5)은 반송 테이블(13)에 탑재되어 있다. 헤드(12)는 일반적인 전자 부품 실장 장치와 마찬가지로, 회로 기판(5)의 소정의 기판 전극상에 전자 부품을 위치 맞춤하여 탑재하는 기능을 구비하고 있다.

도 13b는 헤드(12)의 확대 개략도이다. 헤드(12)의 선단에는 콘택트 프로브(16)가 설치되어, 전원 장치(17)와 접속되어 있다. 전원장치(17)는 콘택트 프로브(16)를 통해 전자 부품과 회로 기판의 사이에 전류를 흐르게 한다. 또, 전자부품과 회로 기판 사이의 전기 저항을 검지하여, 그 전기 저항에 따라 인가하는 전류를 제어하는 기능을 가진다.

콘택트 프로브(16) 및 전원 장치(17)의 종류에 관해서는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 실시 형태 4에 기재한 전류를 안정되게 인가할 수 있는 것이 필요하다. 또, 콘택트 프로브(16)는 헤드(12)와는 독립하여 설치해도 좋다.

본 실시형태의 실장 장치의 요점은 전자 부품의 탑재 기구에 전자 부품을 가압하면서 전자 부품과 회로 기판 사이의 전기 저항을 검지하여 검지한 전기 저항에 따라 인가하는 전류를 제어하는 기구를 구비한 것이다. 이와 같이 전류를 제어함으로써, 전극과 도전성 접착제의 전기 저항을 저감하는 것 및 고정밀도로 제어하는것이 가능하게 되기 때문에, 저저항이고 또 고신뢰성의 전자 부품의 실장체가 제조가능하게 된다.

또, 이상의 실시형태에서 도전성 접착제(3)의 수지 성분으로는 에폭시 수지, 아크릴 수지, 페놀 수지, 실리콘 수지, 폴리이미드 수지, 우레탄 수지 등, 그 종류에 관계없이 이용할 수 있다. 내습성 등의 목적으로 절연성 수지(3)를 설치하는 경우에는 실리콘 수지나 폴리카보네이트 및 불소계 수지를 혼합한 수지 재료 등을 이용하면 된다. 또, 우레탄 수지 등을 절연성 수지(3)로서 이용함에 의해 응력 완화 작용이 작용하여, 충격 등에 강한 접속 구조를 만들 수 있다.

도전성 접착제(3)의 도전 필러에 관해서도 은, 금, 구리, 니켈, 팔라듐, 주석 등의 금속 및 합금, 카본 및 이들의 혼합물 등 그 재질은 상관없다.

도전성 접착제(3)의 도포 방법으로는 스크린 인쇄, 디스펜서 등을 이용할 수 있다.

본 발명의 실시형태에서, 전자 부품(1)이 3216 점프 칩 저항의 경우를 설명했지만, 콘덴서, 코일, 반도체 등 일반적으로 전자 부품으로 이용되는 것이면, 그 종류나 형상은 한정되지 않는다.

또, 상술한 모든 실시형태에서는 한쪽 면 실장의 경우를 설명했지만, 양면 실장 등 그 형태는 상관없이, 본 발명을 적용할 수 있다.

이하, 실시예를 이용하여 본 발명을 더 구체적으로 설명한다.

(실시예 1)

이하의 실시예에서는 본 발명의 도전성 접착제를 이용하여 형성한 전자 부품의 실장체에 대해서 설명한다. 도 14는 회로기판(51)의 기판 전극(52)상에 도전성 접착제(53)를 형성하고, 전자 부품(54)을 실장한 후의 상태를 예시한 것이다. 회로기판(51)은 FR-4(글래스 에폭시 수지 기판의 규격을 나타낸다)의 글래스 에폭시 수지 기판으로 두께는 0.6mm이다. 기판 전극(52)은 두께 12㎛의 구리박 표면에 Ni를 약 1㎛ 도금하고, 또 Ni 표면에 금을 플래시 도금한 것을 이용했다. 전자 부품은 3216 사이즈의 점프 칩 저항기를 이용했다.

도전성 수지의 도전성 필러에는 불규칙 구 형상으로 평균 입경이 2.5㎛의 은 분말을 이용했다. 또, 바인더 수지에는 에폭시 수지와 아민계 경화제를 이용했다.

이들 도전성 필러와 바인더 수지를 체적을 칭량하여, 3개 롤로 혼련하여, 도전성 접착제로 했다.

이 도전성 접착제를 3216 칩 저항기를 탑재하는 회로 기판의 기판 전극 패턴에 서로 닮은 형상의 개구부를 가지는 두께 0.1mm의 스텐인리스 메탈판으로 인쇄한 후, 3216 칩 저항기를 탑재하여 150℃의 열풍 순환 노에서 30분간 경화했다.

표 1에 도전성 접착제에 차지하는 도전성 필러의 체적 함유율과, 이들 도전성 수지로 접속한 3216 칩 저항기의 실장체의 접속 강도 및 접속 저항을 나타낸다. 접속 강도는 쉬어 강도 테스터(AIKOH ENGINEEARING 제, 로드 셀 사용)를 이용하여 상기 칩 저항기의 길이 방향 측면이 쉬어 강도 테스터 압자에 맞닿도록 설치하고, 쉬어 속도 10mm/min에서 눌러 대어, 칩 저항기가 회로 기판으로부터 탈락했을 때의 하중을 전단 부착 강도로 정의했다. 접속 저항은 프로브를 기판 전극에 맞닿게 하여 2단자법으로 측정했다. 또, 전단 강도, 접속 저항 모두 샘플수는 각 10개이고,표에서 수치는 평균값이다.

(표 1)

표 1에 나타낸 바와 같이, 본 실시예에서는 도전성 접착제의 도전성 필러의 함유량을 선택함으로써 종래의 도전성 접착제 이상의 접속 강도가 얻어졌다. 이것을 정리하면 도 15와 같이 된다.

(실시예 2)

도전성 접착제의 도전성 필러에는 덴드라이트 형상(고순도 과학 연구소사제의 「CUE07PB」(상품명)), 비늘 조각 형상(주:德力화학 연구소의 「TCG-1」(상품명)) 및 대략 입자 형상(德力화학 연구소의 「G-1」(상품명))의 은 분말을 이용했다. 또, 바인더 수지에는 에폭시 수지와 아민계 경화제를 이용했다. 이들 도전성 필러와 바인더 수지를 체적을 칭량하여 3개 롤로 혼련하여 도전성 접착제로 했다. 이들 도전성 접착제를 이용한 전자 부품의 실장 방법 및 실장체의 평가 방법은 상기 실시예 1과 같다. 평가 결과를 표 2에 나타낸다.

(표 2)

표 2에 나타낸 바와 같이, 본 실시예에서는 도전성 접착제의 도전성 필러의 형상과 함유량을 규정함으로써 종래의 도전성 접착제 이상의 접착 강도와 저접속 저항이 얻어졌다.

(실시예 3)

바인더 수지로는 탄성 접착제로서 세메다인 주식회사의「PM100」(상품명)을 이용했다. 또, 도전성 필러에는 불규칙 구 형상이고 평균 입경이 2.5㎛인 은 분말(德力화학 연구소의 「H-1」(상품명))을 이용했다.

이들 바인더 수지와 도전성 필러를 체적을 칭량하여 3개 롤로 혼련하여 도전성 접착제로 했다.

이 도전성 접착제를 이용한 전자 부품의 실장 방법은 상기 실시예 1과 동일하다. 부착 강도의 평가 방법은 기판의 굴곡 변위에 대한 접속 저항의 증가를 측정했다. 평가 방법은 칩 부품을 실장한 기판을 스팬 50mm에서 3점 지지 굴곡을 행하여, 기판의 굴곡 변위와 동시에 접속 저항을 모니터하여, 접속 저항이 초기값에 대해 10% 증가했을 때의 기판의 굴곡 변위값을 굴곡 변위 강도로 했다.

(표 3)

표 3에 나타낸 바와 같이, 본 실시예에서는 도전성 수지의 바인더 수지에 탄성 접착제를 이용함으로써 종래의 도전성 접착제 이상의 굴곡 변위 강도가 얻어졌다.

본 발명에서는 바인더 수지에 탄성 접착제와 종래의 에폭시 접착제를 혼합한것을 이용해도 좋다.

(실시예 4)

실시형태 1의 전자 부품의 실장체를 전자 부품(1)으로서 땜납 도금 전극의 3216 점프 칩 저항을 이용하여, 글래스 에폭시의 회로 기판(6)상에 실시형태 2의 실장 방법에 따라 실시형태 7의 전자 부품 실장장치를 이용하여 제조했다.

회로 기판(6)의 금 단자 기판 전극(4)상에 에폭시계 도전성 접착제(3)를 약 0.1mm의 두께로 스크린 인쇄에 의해 도포했다. 그 후, 3216 사이즈의 점프 칩 저항을 위치 결정하여 탑재하여 150℃, 30분으로 경화시켰다.

본 실시예에서는 실장 장치의 헤드가 검지한 가압력을 3216 점프 저항의 도전성 접착제와 접촉한 면적으로 나눈 값을 가압 압력으로 하여, 이 압력을 변화시켜 실장체를 제조했다.

(실시예 5)

실시형태 1의 전자 부품의 실장체를 전자 부품(1)으로서 땜납 도금 전극의 3216 점프 칩 저항을 이용하여 글래스 에폭시의 회로 기판(6)상에 실시형태 2의 실장 방법에 따라 실시형태 8의 전자 부품 실장 장치를 이용하여 제조했다.

회로 기판(6)의 금 단자 기판 전극(4)상에 에폭시계 도전성 접착제(3)를 약 0.1mm의 두께로 스크린 인쇄에 의해 도포했다. 그 후, 3216 사이즈의 점프 칩 저항을 위치 결정하여 탑재하고, 150℃, 30분으로 경화시켰다.

본 실시예에서는 실장 장치의 헤드가 검지한 부품 전극과 기판 전극의 간극을 변화시켜 실장체를 제조했다.

(실시예 6)

실시형태 1의 전자 부품의 실장체를 전자 부품(1)으로 땜납 도금 전극의 3216 점프 칩 저항을 이용하여, 글래스 에폭시의 회로 기판(6)상에 실시형태 2의 실장 방법에 따라 실시형태 9의 전자 부품 실장 장치를 이용하여 제조했다.

회로 기판(6)의 금단자 기판 전극(4)상에 에폭시계 도전성 접착제(3)를 약 0.1mm의 두께로 스크린 인쇄에 의해 도포했다. 그 후, 3216 사이즈의 점프 칩 저항을 위치 결정하여 탑재하고, 150℃, 30분으로 경화시켰다.

본 실시예에서는 실장장치의 헤드가 전자 부품의 탑재시에 검지한 부품 전극과 기판 전극 사이의 전기 저항을 변화시켜 실장체를 제조했다.

(실시예 7)

실시형태 1의 전자 부품의 실장체를 전자 부품(1)으로 땜납 도금 전극의 3216 점프 칩 저항을 이용하여, 글래스 에폭시의 회로 기판(6)상에 실시형태 3의 실장 방법에 따라 실시형태 10의 전자 부품 실장 장치를 이용하여 제조했다.

본 실시예에서는 실장 장치에서 전자 부품을 탑재하여 도전성 접착제가 페이스트 상태에서 헤드로부터 인가하는 전자 부품과 회로 기판 사이의 전류량을 변화시켜 실장체를 제조했다. 본 실시예에서는 전류의 인가 시간은 25msec로 했다. 인가 시간이 1msec 이하에서는 효과는 인식되지 않고, 또 5sec보다 크면 칩 저항과회로 기판 사이에서 발열하여 도전성 접착제가 발포(發泡)했다.

(실시예 8)

실시형태 1의 전자 부품의 실장체를 전자 부품(1)으로 땜납 도금 전극의 3216 점프 칩 저항을 이용하여, 글래스 에폭시의 회로 기판(6)상에 실시형태 4의 실장 방법에 따라 실시형태 10의 전자 부품 실장 장치를 이용하여 제조했다.

회로 기판(6)의 금단자 기판 전극(4)상에 에폭시계 도전성 접착제(3)를 약 0.1mm의 두께로 스크린 인쇄에 의해 도포했다. 그 후, 3216 사이즈의 점프 칩 저항(1)을 위치 결정하여 탑재하고, 150℃, 30분으로 경화시켰다.

본 실시예에서는 도전성 접착제를 경화한 후에 헤드로부터 인가하는 전자 부품과 회로 기판의 사이의 전류량을 변화시켜 실장체를 제조했다.

(실시예 9)

실시형태 1의 전자 부품의 실장체를 전자 부품(1)으로 땜납 도금 전극의 3216 점프 칩 저항을 이용하여, 글래스 에폭시의 회로 기판(6)상에 실시형태 5의 실장 방법에 따라 실시형태 10의 전자 부품 실장 장치를 이용하여 제조했다.

회로 기판(6)의 금단자 기판 전극(4)상에 에폭시계 도전성 접착제(3)를 약 0.1mm의 두께로 스크린 인쇄에 의해 도포했다. 그 후, 3216 사이즈의 점프 칩 저항을 위치 결정하여 탑재하여, 150℃, 30분으로 경화시켰다.

본 실시예에서는 전자 부품의 탑재시의 헤드가 검지한 가압력과, 부품 탑재시에 헤드로부터 인가하는 전자 부품과 회로 기판의 사이의 전류량을 변화시켜 실장체를 제조했다.

(실시예 10)

실시형태 1의 전자 부품의 실장체를 전자 부품(1)으로서 땜납 도금 전극의 3216 점프 칩 저항을 이용하여, 글래스 에폭시의 회로 기판(6)상에 실시형태 6의 실장 방법에 따라 실시형태 10의 전자 부품 실장 장치를 이용하여 제조했다.

회로 기판(6)의 단자 기판 전극(4)으로서는 금 전극을 이용했다. 또, 도전성 접착제(3)는 시판되는 열 경화성 에폭시계 도전성 접착제를 이용했다. 도전성 접착제의 도전성 필러는 구 형상의 것으로, 최소 입경 0.5㎛부터 최대 입경 6㎛로 하는 입도 분포를 가지고, 평균 입경이 3.3㎛의 것이었다.

회로 기판(6)의 금단자 기판 전극(4)상에 에폭시계 도전성 접착제(3)를 약 0.1mm의 두께로 스크린 인쇄에 의해 도포했다. 그 후, 3216 사이즈의 점프 칩 저항(1)을 위치 결정하여 탑재했다. 열풍 순환 노를 이용하여 150℃, 30분 가열함으로써, 도전성 접착제의 경화를 행하여 전자 부품의 회로 기판을 접속했다.

본 실시예에서는 실장 장치의 헤드가 전자 부품의 탑재시에 검지한 부품 전극과 기판 전극 사이의 전기 저항과, 탑재시에 인가하는 전류량을 변화시켜 실장체를 제조했다.

(비교예 5)

회로 기판의 금단자 전극상에 에폭시계 도전성 접착제(3)를 약 0.1mm의 두께로 스크린 인쇄에 의해 도포하여, 3216 사이즈의 점프 칩 저항을 위치 결정하여 탑재하여 전자 부품을 가압하지 않고 도전성 접착제를 경화시켜 실장체를 제조했다.

(비교예 6)

회로 기판의 금단자 전극상에 에폭시계 도전성 접착제(3)를 약 0.1mm의 두께로 스크린 인쇄에 의해 도포하여, 3216 사이즈의 점프 칩 저항을 위치 결정하여 탑재하여, 전자 부품과 회로 기판의 사이에 전류를 인가시키지 않고 도전성 접착제를 경화시켜 실장체를 제조했다.

이상으로 서술한 실시예에서 제조한 3216 사이즈의 점프 칩 저항의 실장체를 평가하기 위해, 초기의 접속 저항과 온도 85℃, 습도 85%의 환경에 100시간 방치한 신뢰성 시험 후의 저항값을 측정했다. 각각의 결과를 종합하여 (표 4) 내지 (표 6)에 나타낸다.

(표 4)

(표 5)

(표 6)

실시예 4 내지 실시예 10에서는 비교예 5, 6에 비해 전기 저항의 저하가 보였다. 또, 내습 시험에 관해서도 비교예 5 및 비교예 6에서는 저항값이 상승하는 것에 대해, 각 실시예에서는 저항값은 현저히 저감된다. 접속부의 도전성 접착제의 도전성 필러와 전극의 접촉 상태는, 비교예 5 및 비교예 6의 실장체에서는 전극의 표면 산화층이 제거되지 않는 것에 대해, 각 실시예에서는 산화층이 제거됨에 의해, 초기의 접속 저항과 내습 시험 후의 접속 저항이 낮고 또 안정되는 것으로 생각된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 도전성 수지에 의하면, 도전성 수지와 전자 부품 및 도전성 수지와 회로 기판의 전극과의 접속 강도를 향상시킬 수 있다. 또, 도전성 수지의 바인더 수지 성분에 탄성 접착제를 이용함으로써 기판의 굴곡 변형에 대해 접속 저항이 안정된 것이다. 또, 본 발명의 접착제는 가압함으로써 수지 성분이 외측으로 압출되어, 내측에 도전성 필러 성분이 농도 높게 잔존하고, 또 전극 표면을 손상시켜 접속할 수 있다. 이에 따라 땜납을 이용하지 않고, 회로 기판의 기판 전극상에 도전성 접착제를 형성하여, 전자 부품을 실장할 수 있다.

이상과 같은 본 발명에 의해, 종래의 도전성 수지 및 도전성 수지를 이용함에 의한 전자 부품의 실장체와 비교하여 실용화에서의 중대 과제였던 접속 강도의 향상과 비용의 저감이 가능하게 되어, 환경 부하가 작은 각종 전자 기기의 실용화가 가능하게 된다.

또, 본 발명에 의하면, 도전성 접착제의 도전성 필러와 전극의 접촉 상태가 개선되어, 초기 및 장기 신뢰성을 종래의 기술과 비교하여 개선할 수 있다.

Claims

도전성 필러와 바인더 수지를 주성분으로 하는 도전성 접착제에서, 상기 도전성 필러의 함유 비율은 20wt% 이상 70wt% 이하의 범위인 것을 특징으로 하는 도전성 접착제.
제1항에 있어서,

상기 도전성 필러의 적어도 일부에는 돌기를 가지는 금속 필러를 포함하는 것을 특징으로 하는 도전성 접착제.
제2항에 있어서,

돌기를 가지는 도전성 필러가 덴드라이트 형상 필러인 것을 특징으로 하는 도전성 접착제.
제1항에 있어서,

도전성 필러는 돌기를 가지는 필러가 30∼99wt%와, 비늘 조각 형상, 대략 층 형상 및 대략 입자 형상에서 선택되는 적어도 한 종류의 필러가 1∼70wt%의 혼합물인 것을 특징으로 하는 도전성 접착제.
제1항에 있어서,

도전성 필러의 함유 비율은 30wt% 이상 50wt% 이하의 범위인 것을 특징으로 하는 도전성 접착제.
제1항에 있어서,

도전성 필러는 구리, 은, 금, 백금, 팔라듐, 니켈, 스테인리스 및 이들의 합금에서 선택되는 적어도 하나의 금속인 것을 특징으로 하는 도전성 접착제.
제1항에 있어서,

도전성 필러는 금속의 표면에 은, 금, 팔라듐, 실리카 및 수지에서 선택되는 적어도 하나의 물질을 피복한 필러인 것을 특징으로 하는 도전성 접착제.
제1항에 있어서,

도전성 필러는 평균 입자 직경이 1∼100㎛의 필러인 것을 특징으로 하는 도전성 접착제.
제1항에 있어서,

바인더 수지는 탄성 접착 수지인 것을 특징으로 하는 도전성 접착제.
회로 기판 전극과 전자 부품 전극을 도전성 필러와 바인더 수지를 포함하는 도전성 접착제에 의해 전기적으로 접속한 실장체에서,

상기 도전성 필러의 평균 함유 비율은 20wt% 이상 70wt% 이하의 범위이고,

또 상기 도전성 필러의 적어도 일부에는 돌기를 가지는 금속 필러를 포함하고,

상기 양 전극간에 존재하는 접착제의 도전성 필러의 함유 비율은 상기 평균 함유 비율보다도 높고, 상기 양 전극간에서 압출된 접착제의 도전성 필러의 함유 비율은 상기 평균 함유 비율보다도 낮은 것을 특징으로 하는 전자 부품의 실장체.
제10항에 있어서,

상기 도전성 필러의 적어도 일부에는 돌기를 가지는 금속 필러를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 부품의 실장체.
제11항에 있어서,

돌기를 가지는 도전성 필러는 덴드라이트 형상 필러인 것을 특징으로 하는 전자 부품의 실장체.
제10항에 있어서,

도전성 필러는 돌기를 가지는 필러가 30∼99wt%와, 비늘 조각 형상, 대략 층 형상 및 대략 입자 형상에서 선택되는 적어도 한 종류의 필러가 1∼70wt%와의 혼합물인 것을 특징으로 하는 전자 부품의 실장체.
제10항에 있어서,

도전성 필러의 함유 비율은 30wt% 이상 50wt% 이하의 범위인 것을 특징으로 하는 전자 부품의 실장체.
제10항에 있어서,

도전성 필러는 구리, 은, 금, 백금, 팔라듐, 니켈, 스테인리스 및 이들의 합금에서 선택되는 적어도 하나의 금속인 것을 특징으로 하는 전자 부품의 실장체.
제10항에 있어서,

도전성 필러는 금속의 표면에 은, 금, 팔라듐, 실리카 및 수지에서 선택되는 적어도 하나의 물질을 피복한 필러인 것을 특징으로 하는 전자 부품의 실장체.
제10항에 있어서,

도전성 필러는 평균 입자 직경 1∼100㎛의 필러인 것을 특징으로 하는 전자 부품의 실장체.
제10항에 있어서,

바인더 수지는 탄성 접착 수지인 것을 특징으로 하는 전자 부품의 실장체.
제10항에 있어서,

상기 회로기판 전극과 상기 전자 부품 전극의 사이에 존재하는 접착제의 도전성 필러의 함유 비율은 75wt% 이상 95wt% 이하의 범위인 것을 특징으로 하는 전자 부품의 실장체.
제11항에 있어서,

상기 돌기를 가지는 금속 필러에 의해, 상기 회로기판 전극과 상기 전자 부품 전극의 표면의 적어도 일부가 손상되어 접속되는 것을 특징으로 하는 전자 부품의 실장체.
제10항에 있어서,

부품 전극과 기판 전극의 간격이 도전성 수지에 포함되는 최소 도전성 필러의 최소 치수(Dmin)의 1.1배 이상, 도전성 수지에 포함되는 최대 도전성 필러의 최대 치수(Dmax)의 20배 이하인 것을 특징으로 하는 전자 부품의 실장체.
회로기판 전극과 전자 부품 전극을 도전성 필러와 바인더 수지를 포함하는 도전성 접착제에 의해 전기적으로 접속하는 실장 방법에서,

상기 도전성 필러의 평균 함유 비율은 20wt% 이상 70wt% 이하의 범위이고,

상기 회로기판 전극과 상기 전자 부품 전극과의 사이에 상기 접착제를 도포하고,

0.01∼50MPa의 범위의 압력으로 상기 회로기판 전극과 상기 전자 부품 전극을 가압하고,

상기 양 전극 사이에서 상기 평균 함유 비율보다도 낮은 함유 비율의 도전성 필러의 접착제를 압출하여, 상기 양 전극간에 존재하는 접착제의 도전성 필러의 함유 비율을 상기 평균 함유 비율보다도 높게 하는 것을 특징으로 하는 전자 부품의 실장 방법.
제22항에 있어서,

상기 도전성 필러의 적어도 일부에는 돌기를 가지는 금속 필러를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 부품의 실장 방법.
제23항에 있어서,

돌기를 가지는 도전성 필러는 덴드라이트 형상 필러인 것을 특징으로 하는 전자 부품의 실장 방법.
제22항에 있어서,

도전성 필러는 돌기를 가지는 필러가 30∼99wt%와, 비늘 조각 형상, 대략 층 형상 및 대략 입자 형상에서 선택되는 적어도 한 종류의 필러가 1∼70%의 혼합물인 것을 특징으로 하는 전자 부품의 실장 방법.
제22항에 있어서,

도전성 필러의 함유 비율은 30wt% 이상 50wt% 이하의 범위인 것을 특징으로 하는 전자 부품의 실장 방법.
제22항에 있어서,

도전성 필러는 구리, 은, 금, 백금, 팔라듐, 니켈, 스테인리스 및 이들의 합금에서 선택되는 적어도 하나의 금속인 것을 특징으로 하는 전자 부품의 실장 방법.
제22항에 있어서,

도전성 필러는 금속의 표면에 은, 금, 팔라듐, 실리카 및 수지에서 선택되는 적어도 하나의 물질을 피복한 필러인 것을 특징으로 하는 전자 부품의 실장 방법.
제22항에 있어서,

도전성 필러는 평균 입자 직경 1∼100㎛의 필러인 것을 특징으로 하는 전자 부품의 실장 방법.
제22항에 있어서,

바인더 수지는 탄성 접착 수지인 것을 특징으로 하는 전자 부품의 실장 방법.
제22항에 있어서,

상기 회로 기판 전극과 상기 전자 부품 전극 사이에 존재하는 접착제의 도전성 필러의 함유 비율이 75wt% 이상 95wt% 이하의 범위인 것을 특징으로 하는 전자 부품의 실장 방법.
제23항에 있어서,

상기 돌기를 가지는 금속 필러에 의해, 상기 회로기판 전극과 상기 전자 부품 전극의 표면의 적어도 일부를 손상시켜 접속하는 것을 특징으로 하는 전자 부품의 실장 방법.
제22항에 있어서,

부품 전극과 기판 전극의 간격이 도전성 수지에 포함되는 최소의 도전성 필러의 최소 치수(Dmin)의 1.1배 이상, 도전성 수지에 포함되는 최대의 도전성 필러의 최대 치수(Dmax)의 20배 이하로 하는 것을 특징으로 하는 전자 부품의 실장 방법.