KR20190087365A - 실장체의 제조 방법, 접속 방법 및 이방성 도전막 - Google Patents

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KR20190087365A
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데쿠세리아루즈 가부시키가이샤
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Abstract

(과제) 열압착 전에 도통 시험을 실시할 수 있는 실장체의 제조 방법, 접속 방법 및 이방성 도전막을 제공한다.
(해결 수단) 배선 기판 (예를 들어 리지드 배선 기판) 에 이방성 도전막 (1) 을 개재하여 전자 부재 (예를 들어 플렉시블 프린트 기판) 를 압착하는 실장체의 제조 방법에 있어서, 이방성 도전막으로서, 중간층 (2) 의 양면 상에 점착제층 (3, 4) 을 형성하고, 중간층 (2) 에 도전성 입자 (5) 를 분산시킴과 함께, 중간층 (2) 의 두께가 도전성 입자의 평균 입경의 1.5 배 이하인 이방성 도전막을 사용한다. 리지드 배선 기판에 이방성 도전막 (1) 을 개재하여 플렉시블 프린트 기판을 상온에서 압착한 후, 도통 시험을 실시하여, 도통 시험 결과, 도통 양호로 판단된 경우에는, 그 후, 중간층 (2) 을 가열에 의해 경화시켜 열압착을 실시한다.

Description

실장체의 제조 방법, 접속 방법 및 이방성 도전막{MANUFACTURING METHOD OF MOUNTING DEVICE, CONNECTING METHOD AND ANISOTROPIC CONDUCTIVE FILM}
본 발명은, 이방성 도전막을 개재하여 전자 부재를 배선 기판에 실장하는 실장체의 제조 방법, 접속 방법 및 이방성 도전막에 관한 것으로서, 특히, 상온 압착의 단계에서 도통 시험을 실시할 수 있는 실장체의 제조 방법, 접속 방법 및 이방성 도전막에 관한 것이다.
전자 부품을 기판에 실장하는 기술로서, 예를 들어 전자 부품을 이른바 페이스 다운 상태로 기판 상에 실장하는 플립 칩 실장법이 널리 사용되고 있다. 이 플립 칩 실장법은, 전자 부품의 전극으로서 범프라고 칭해지는 전극을 형성하고, 이 범프가 기판의 전극부와 대향하도록 배치하여, 일괄하여 전기적으로 접속하는 방법이다.
플립 칩 실장법에 있어서는, 접속 신뢰성을 높이는 것 등을 목적으로, 이방성 도전막에 의한 전기적 및 기계적 접속이 도모되고 있다. 이방성 도전막은, 접착제로서 기능하는 절연성의 수지 중에 도전성 입자를 분산시킨 것으로, 범프와 전극 사이에 이방성 도전막을 끼워 넣고, 가열 및 가압함으로써 도전성 입자가 압궤(壓潰)되어 전기적인 접속이 도모된다. 범프가 없는 부분에서는, 도전성 입자는, 절연성의 수지 중에 분산된 상태가 유지되어, 전기적으로 절연된 상태가 유지되기 때문에, 범프가 있는 부분에서만 전기적 도통이 도모되게 된다.
이방성 도전막을 사용한 플립 칩 실장법에 의하면, 이와 같이 다수의 전극 사이를 일괄하여 전기적으로 접속할 수 있어, 와이어 본딩과 같이 전극 사이를 1 개씩 본딩 와이어로 접속할 필요가 없으며, 또한 고밀도 실장에 수반하는 전극의 미세화, 협(狹)피치화 등에 대한 대응도 비교적 용이하다. 또한, 동일한 접속 방법은, 전자 부품뿐만 아니라, 플렉시블 기판 등, 전자 부재 전반의 접속에도 적용할 수 있다.
이 플립 칩 실장법에서 사용되는 이방성 도전막은, 일반적으로 열경화성 수지인 에폭시 수지를 주성분으로 하여 구성되어 있고, 예를 들어 에폭시 수지와 연화 온도가 70 ℃ 이하인 페녹시 수지, 이미다졸계 잠재성 경화제 및 도전성 수지를 배합하여 필름화함으로써 형성되어 있다.
이와 같은 이방성 도전막을 사용한 플립 칩 실장법에 의한 접속에 있어서는, 예를 들어 특허문헌 1 ∼ 3 에 기재되어 있는 기술과 같이, 공정의 연구나 이방성 도전막 자체 구성의 연구에 의해, 높은 접속 신뢰성을 확보하는 시도가 이루어지고 있다.
예를 들어, 특허문헌 1 에는, 접속 금속 패드가 형성된 기판의 표면 상에, 열경화성 절연성 수지 재료의 내부에 저융점 금속의 미립자를 분산시킨 밀봉재를 공급하고, 기판 상에 공급된 밀봉재의 위로부터 금속 범프가 표면 상에 형성된 칩을 페이스 다운으로 탑재하는 반도체 장치의 제조 방법이 개시되어 있다. 이 특허문헌 1 에는, 2 단계의 가열 가압에 의해 저융점 금속의 미립자를 용융시키고, 칩의 금속 범프와 기판의 접속 금속 패드의 접합부에 합금층을 형성하여 접합하는 것이 개시되어 있다. 특허문헌 1 에 기재된 발명에서는, 접촉에 의한 도통이 아니라 접합에 의한 도통을 가능하게 하여 접속 신뢰성이 높은 접속 공법을 실현하고 있다.
또한 특허문헌 2 에는, 도전 재료가 절연층으로 피복된 절연 피복 입자인 도전 재료와 바인더로 이루어지고, 가압 방향으로 도전성을 갖는 도전성 시트의 편면 또는 양면 상에, 적어도 접속시의 용융 점도가 시트보다 낮은 절연성의 접착제층을 형성한 접속 부재가 개시되어 있다. 특허문헌 2 에 기재된 발명에서는, 접속 부재를 2 층 또는 3 층 구조로 함으로써, 전극 상으로부터의 도전 입자의 유출을 억제하여, 접속 신뢰성 등이 우수한 접속 구조를 실현하고 있다.
또한 특허문헌 3 에는, 도전성 입자를 함유하는 제 1 수지층과, 제 1 수지층 상에 배치된 제 2 수지층과, 제 1 수지층에 있어서의 제 2 수지층과는 반대측의 면에 배치된 제 3 수지층을 갖는 3 층 구조의 접착 필름이 개시되어 있다. 특허문헌 3 에 기재된 발명에서는, 제 1 수지층의 접속 온도보다 낮은 온도 범위에서의 최저 점도를, 제 2, 제 3 수지층의 접속 온도보다 낮은 온도 범위에서의 최저 점도보다 높게 함으로써, 가열 압압의 공정에서 도전성 입자가 흘러 나오지 않게 하여, 접속 신뢰성이 높은 전기 장치를 얻도록 하고 있다.
일본 공개특허공보 2002-170847호 일본 공개특허공보 2004-6417호 일본 공개특허공보 2005-200521호
그런데, 전술한 이방성 도전막을 개재하여 배선 기판에 전자 부재를 실장하는 방법으로는, 통상, 이방성 도전막을 배선 기판 상에 배치하여 열경화성 수지가 경화되지 않는 40 ℃ ∼ 100 ℃ 정도의 온도에서 압착하고, 그 후, 이방성 도전막이 어느 정도 고정된 시점에서 전자 부재를 배치하여 전자 부재 상으로부터 가압 가열에 의한 압착 (열압착) 을 실시함으로써 실장체로 한다는 방법이 채용되고 있다.
그러나, 예를 들어 열압착 후에 도통 시험을 실시하여, 전자 부재의 실장 상태에 예를 들어 도통 불량 등의 문제가 발생한 것이 판명된 경우, 재이용 (리페어) 작업에 수고를 요한다는 문제가 발생한다. 통상, 전자 부재의 실장 상태에 문제가 발생한 경우, 전자 부재나 이방성 도전막을 기계적으로 벗겨내고, 배선 기판에 남는 잔류물을 용제 등으로 닦아 내어 청정한 후, 배선 기판의 리페어 작업을 실시하도록 하고 있다. 그러나, 열압착 후에는 기계적으로 벗겨내는 것이 곤란해져, 이방성 도전막을 기계적으로 벗겨낸 후에 잔류물이 남아 버리고, 이것을 용제로 제거할 필요가 있는 점 등으로부터, 리페어 작업이 수고스러워, 작업 효율을 크게 저하시키게 된다.
본 발명은, 이와 같은 종래의 실정을 감안하여 제안된 것으로, 열압착 전에 도통 시험을 실시할 수 있게 하여, 효율적으로 리페어 작업 등을 실시할 수 있는 실장체의 제조 방법, 접속 방법 및 이방성 도전막을 제공하는 것을 목적으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 실장체의 제조 방법은, 이방성 도전막을 개재하여 배선 기판에 전자 부재를 실장하는 실장체의 제조 방법으로서, 상기 배선 기판 상에 상기 이방성 도전막을 배치하는 배치 공정과, 상온에서 상기 이방성 도전막 상에 상기 전자 부재를 밀어 넣음으로써 그 이방성 도전막을 개재하여 상기 배선 기판과 그 전자 부재를 압착하는 상온 압착 공정과, 상기 상온 압착 공정에서 상기 이방성 도전막을 개재하여 압착된 상기 배선 기판의 전극과 상기 전자 부재의 전극 사이의 도통이 양호한지 여부를 판단하는 도통 시험 공정과, 상기 도통 시험 공정에서, 상기 배선 기판의 전극과 상기 전자 부재의 전극의 도통이 양호한 것으로 판단되었을 때에, 상기 전자 부재 상으로부터 가압하면서 가열함으로써 상기 이방성 도전막을 경화시켜 그 이방성 도전막을 개재하여 그 배선 기판과 그 전자 부재를 접속하는 열압착 공정을 가지며, 상기 이방성 도전막으로서, 중간층의 일방의 표면 상에 제 1 점착제층이 형성됨과 함께 그 중간층의 타방의 표면 상에 제 2 점착제층이 형성되고, 그 중간층에 도전성 입자가 분산됨과 함께, 그 중간층의 두께가 그 도전성 입자의 평균 입경의 1.5 배 이하인 이방성 도전막을 사용하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 접속 방법은, 이방성 도전막을 개재하여 배선 기판과 전자 부재를 접속하는 접속 방법으로서, 상기 배선 기판 상에 상기 이방성 도전막을 배치하는 배치 공정과, 상온에서 상기 이방성 도전막 상에 상기 전자 부재를 밀어 넣음으로써 그 이방성 도전막을 개재하여 상기 배선 기판과 그 전자 부재를 압착하는 상온 압착 공정과, 상기 상온 압착 공정에서 상기 이방성 도전막을 개재하여 압착된 상기 배선 기판의 전극과 상기 전자 부재의 전극 사이의 도통이 양호한지 여부를 판단하는 도통 시험 공정과, 상기 도통 시험 공정에서, 상기 배선 기판의 전극과 상기 전자 부재의 전극의 도통이 양호한 것으로 판단되었을 때에, 상기 전자 부재 상으로부터 가압하면서 가열함으로써 상기 이방성 도전막을 경화시켜 그 이방성 도전막을 개재하여 그 배선 기판과 그 전자 부재를 접속하는 열압착 공정과, 상기 도통 시험 공정에 있어서, 상기 배선 기판과 상기 전자 부재의 도통이 불량한 것으로 판단되었을 때에, 그 배선 기판으로부터 상기 이방성 도전막 및 그 전자 부재를 박리하고, 그 배선 기판을 상기 배치 공정으로 되돌리는 리페어 공정을 가지며, 상기 이방성 도전막으로서, 중간층의 일방의 표면 상에 제 1 점착제층이 형성됨과 함께 그 중간층의 타방의 표면 상에 제 2 점착제층이 형성되고, 그 중간층에 도전성 입자가 분산됨과 함께, 그 중간층의 두께가 그 도전성 입자의 평균 입경의 1.5 배 이하인 이방성 도전막을 사용하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 이방성 도전막은, 중간층의 일방의 표면 상에 제 1 점착제층이 형성됨과 함께 그 중간층의 타방의 표면 상에 제 2 점착제층이 형성되어 이루어지는 이방성 도전막으로서, 상기 중간층은, 도전성 입자를 분산시켜 가짐과 함께 그 중간층의 두께가 그 도전성 입자의 평균 입경의 1.5 배 이하인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 상온 압착에 있어서 중간층이 약간 밀어 넣어지는 것만으로도 전자 부재의 전극이나 배선 기판의 전극에 도전성 입자가 접촉하여, 도통 시험의 실시가 가능해진다. 이로써, 열압착 전, 즉 이방성 도전막을 경화시키기 전에 도전 시험을 실시하여, 이 도통 시험 결과에 따라 열압착, 리페어 작업 등을 실시할 수 있게 된다.
도 1 은, 본 실시형태에 있어서의 실장체의 제조 방법으로 제작되는 이방성 도전막의 구성을 나타내는 개략 단면도.
도 2 는, 본 실시형태에 있어서의 실장체의 제조 방법의 일례를 나타내는 모식적인 도면으로, (a) 는 이방성 도전막의 배치 공정, (b) 는 상온 압착 공정, (c) 는 도통 시험 공정, (d) 는 열압착 공정, (e) 는 박리 공정을 각각 나타내는 도면.
이하, 본 발명을 적용한 실장체의 제조 방법의 실시형태 (이하, 「본 실시형태」라고 한다) 에 대하여, 도면을 참조하여 설명한다.
본 실시형태에 있어서의 실장체의 제조 방법은, 예를 들어 IC 칩 등의 전자 부품이나 플렉시블 배선 기판 등의 전자 부재의 전극과, 리지드 배선 기판이나 액정 패널 등의 배선 기판의 전극을 이방성 도전막을 개재하여 전기적 및 기계적으로 접속 고정시킴으로써, 배선 기판에 전자 부재가 실장된 실장체를 제조하는 것이다. 예를 들어 전자 부재가 전자 부품인 경우에는, 전자 부품의 일방의 표면에 접속 단자로서 범프 (돌기 전극) 가 형성되어 있고, 배선 기판의 일방의 표면에는, 범프와 대향하는 위치에 전극이 형성되어 있다.
전자 부품에 형성되는 범프는, 예를 들어 수 ㎛ ∼ 수 십 ㎛ 정도의 Au, Cu, 땜납 등의 도전성 금속에 의해 형성되어 있다. 범프는, 도금 등에 의해 형성할 수 있고, 예를 들어 표면만을 금 도금으로 할 수 있다. 전극은, 배선 기판 상의 소정의 회로에 따른 배선의 부품 실장 위치에 형성된다. 이 전극은, 솔더 레지스트 등에 의해 피복되지 않고, 노정된 상태로 형성되어 있다. 전극의 표면에는, 예를 들어 금 도금 등을 실시할 수도 있다.
그리고, 전자 부품의 범프와 배선 기판 상에 형성된 전극 사이에는 이방성 도전막이 개재되어, 범프와 전극이 대향하는 위치에서는 이방성 도전막에 함유되는 도전성 입자가 압궤되어 전기적인 도통이 도모된다. 동시에, 이방성 도전막을 구성하는 접착제 성분에 의해, 전자 부품과 배선 기판의 기계적인 접속도 도모된다.
본 실시형태에 있어서의 실장체의 제조 방법에서는, 3 층 구조의 이방성 도전막을 제작하고, 이 이방성 도전막을 개재하여 전자 부재의 전극과 배선 기판의 전극을 접속하여 실장체를 제조한다. 도 1 에 나타내는 바와 같이, 3 층 구조의 이방성 도전막 (1) 은, 중간층 (2) 과, 중간층 (2) 의 일방의 표면 상에 형성된 점착제층 (3) 과, 중간층 (2) 의 타방의 표면 상에 형성된 점착제층 (4) 으로 이루어지고, 중간층 (2) 에 도전성 입자 (5) 가 분산되어 있다.
이방성 도전막 (1) 에 있어서, 중간층 (2) 은, 바인더에 도전성 입자 (5) 가 분산되어 이루어진다. 통상적인 이방성 도전막의 바인더는 상온에서 높은 점성 및 약간의 택 (점착성) 을 갖는데, 중간층 (2) 의 바인더는 이 통상적인 이방성 도전막의 바인더와 동일한 구성으로 되어 있다. 또한, 본 실시형태에 있어서 「상온」이란, JIS C 60068-1 : 1993 에 규정된 시험 장소의 표준 상태에 있어서의 상온 (15 ℃ ∼ 35 ℃) 을 의미한다.
중간층 (2) 의 바인더로는, 통상적인 이방성 도전막과 동일한 바인더를 사용할 수 있고, 열가소성 수지 성분, 열경화성 수지 성분, 고무계 폴리머 성분, 경화제 등으로부터 구성할 수 있다. 열경화성 수지 성분으로는, 각종 에폭시 수지나 에폭시기 함유 (메트)아크릴레이트, 우레탄 변성 (메트)아크릴레이트 등의 열경화성 수지 등을 들 수 있다. 에폭시 수지로는, 비스페놀 A (BPA) 형 에폭시 수지, 비스페놀 F (BPF) 에폭시 수지, 노볼락형 에폭시 수지 등을 들 수 있다.
열가소성 수지 성분으로는, 예를 들어 페녹시 수지 등을 바람직하게 사용할 수 있다. 고무계 폴리머 성분으로는, 예를 들어 아크릴 고무 등을 바람직하게 사용할 수 있다. 경화제는, 사용하는 열경화성 수지 성분의 종류에 따라 선택하면 되고, 예를 들어 열경화성 수지 성분이 에폭시 수지인 경우에는, 중간층 (2) 중에 잠재성 경화제를 첨가한다. 중간층 (2) 에 잠재성 경화제를 첨가함으로써 기폭 반응성을 부여할 수 있고, 열압착시의 가열 조작에 의해 확실하고 또한 신속하게 경화시킬 수 있다. 이 경우, 잠재성 경화제로는, 이미다졸계의 잠재성 경화제 등을 사용할 수 있고, 예를 들어 표면 처리되어 마이크로캡슐화된 상품명 노바큐어 HX3741 (아사히 화성사 제조), 상품명 노바큐어 HX3921HP (아사히 화성사 제조), 상품명 아미큐아 PN-23 (아지노모토사 제조), 상품명 ACR 하드나 H-3615 (ACR 사 제조) 등을 들 수 있다.
열경화성 수지 성분으로서 에폭시기 함유 (메트)아크릴레이트나 우레탄 변성 (메트)아크릴레이트 등의 아크릴레이트계 수지를 사용하는 경우에는, 경화제로는, 예를 들어 퍼옥사이드를 사용하면 된다.
도전성 입자 (5) 로는, 이 종류의 이방성 도전막에 있어서 사용되고 있는 공지된 도전성 입자를 모두 사용할 수 있다. 예를 들어, 니켈, 철, 구리, 알루미늄, 주석, 납, 크롬, 코발트, 은, 금 등의 각종 금속이나 금속 합금의 입자, 금속 산화물, 카본, 그라파이트, 유리, 세라믹, 플라스틱 등의 입자의 표면에 금속을 코트한 것, 혹은 이들의 입자 표면에 추가로 절연 박막을 코트한 것 등을 사용할 수 있다. 수지 입자의 표면에 금속을 코트한 것을 사용하는 경우, 수지 입자로는, 예를 들어 에폭시 수지, 페놀 수지, 아크릴 수지, 아크릴로니트릴·스티렌 (AS) 수지, 벤조구아나민 수지, 디비닐벤젠계 수지, 스티렌계 수지 등의 입자를 들 수 있다.
단, 중간층 (2) 의 두께 (t) 와 도전성 입자 (5) 의 평균 입경 (r) 을 적정한 값으로 설정할 필요가 있다. 구체적으로는, 중간층 (2) 의 두께 (t) 를 도전성 입자 (5) 의 평균 입경 (r) 의 1.5 배 이하 (t ≤ 1.5r) 로 하는 것이 바람직하다. 또한, 중간층 (2) 의 두께 (t) 를 도전성 입자 (5) 의 평균 입경 (r) 이하 (t ≤ r) 로 하는 것이 보다 바람직하고, 평균 입경 (r) 미만으로 하는 것이 더욱 바람직하다. 중간층 (2) 의 두께 (t) 가 도전성 입자 (5) 의 평균 입경 (r) 의 1.5 배보다 크면, 상온 압착에서는 도통을 취하는 것이 어려워져, 전극끼리의 접속 상태를 검사할 수 없게 될 우려가 있다. 또한, 중간층 (2) 의 두께의 하한에 대해서는 특별히 제약은 없지만, 열압착 후에 있어서 양호한 접속 신뢰성 등을 얻기 위해서는 5 ㎛ 이상으로 하는 것이 바람직하다.
통상적인 이방성 도전막은, 상온에서 높은 점성 및 약간의 점착성을 갖는 바인더에 도전성 입자가 분산된 1 층의 이방성 도전층으로 이루어진다. 이 때문에, 이와 같은 통상적인 이방성 도전막을 사용하여 상온에서 압착시킨 경우에는, 이방성 도전층의 바인더의 점착성에 의해 기판 표면에 부착시킬 수는 있지만, 높은 점성에 의해 여분의 바인더를 배제할 수 없어, 전극끼리를 가까워지게 할 수 없기 때문에, 도통 시험을 실시하는 것이 곤란하였다.
그래서, 이방성 도전막 (1) 은, 이와 같은 통상적인 이방성 도전층의 바인더보다 상온에서의 점성이 낮고, 유동성이 높은 재료로서 일반적인 점착제로 이루어지는 층을 중간층 (2) 의 양면 상에 형성한다. 즉, 중간층 (2) 의 일방의 표면 상에 점착제층 (3) 을 형성함과 함께, 중간층 (2) 의 타방의 표면 상에 점착제층 (4) 을 형성한다. 점착제층 (3, 4) 으로는, 통상적인 점착제로서 사용되는 아크릴계, 고무계, 실리콘계 등의 점착제를 사용할 수 있다. 또한, 이 점착제로는, 내구성 등을 고려하여, 어느 정도 가교되어 있는 것이 바람직하다.
점착제층 (3, 4) 은, 이 대신에 광경화형의 점착 시트로 할 수도 있다. 이 경우, 예를 들어 적당한 분자량을 갖는 고분자와, 광경화성 수지와, 광경화성 수지를 경화시키는 경화 촉매에 의해 점착제층 (3, 4) 을 형성할 수 있다.
여기서, 광경화형의 점착 시트를 형성하기 위한 고분자로는, 중량 평균 분자량이 20 만 ∼ 500 만 정도인 고분자가 바람직하고, 예를 들어 (메트)아크릴계 폴리머, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 실리콘, 폴리에테르, 폴리카보네이트, 폴리비닐에테르, 폴리염화비닐, 폴리아세트산비닐, 비닐에스테르계 폴리머, 폴리이소부틸렌, 폴리스티렌, 폴리부타디엔, 폴리이소프렌, 폴리아크릴로니트릴 등을 들 수 있다.
또한, 광경화성 수지로는, 예를 들어 아크릴 모노머, 아크릴 올리고머 등을 주성분으로서 사용할 수 있다. 아크릴 모노머로는, 예를 들어 탄소수가 4 ∼ 14 인 알킬알코올의 아크릴산에스테르 (A) 및 아크릴산 (B) 를 들 수 있다. 아크릴산에스테르로는, 예를 들어 부틸아크릴레이트, 이소아밀아크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트, 노닐아크릴레이트, 이소노닐아크릴레이트, 이소옥틸아크릴레이트, 라우릴아크릴레이트, 데실아크릴레이트 등을 들 수 있다. 아크릴 올리고머로는, 예를 들어 에폭시아크릴레이트, 우레탄아크릴레이트, 폴리에스테르아크릴레이트, 공중합계 아크릴레이트, 폴리부타디엔아크릴레이트, 실리콘아크릴레이트, 아미노 수지 아크릴레이트 등을 들 수 있다. 혹은, 비닐에테르기를 갖는 화합물과 말레이미드기를 갖는 화합물로 이루어지는 말레이미드 수지, 이중 결합을 갖는 화합물과 폴리티올로 이루어지는 엔티올계 수지, 우레탄비닐에테르, 폴리에스테르비닐에테르, 다관능 비닐에테르 올리고머 등의 비닐에테르 수지, 에폭시기나 옥세타닐기 등의 고리형 에테르를 갖는 수지 등을 들 수 있다.
광경화성 수지를 경화시키는 경화 촉매로는, 광경화성 수지의 종류에 따라 선정하면 되고, 예를 들어 광 라디칼 중합 개시제나 광 카티온 중합 개시제, 광 염 기 촉매, 광 아니온 촉매 등을 들 수 있다.
점착제층 (3, 4) 의 두께는 임의로 설정할 수 있지만, 이방성 도전막 (1) 전체 두께가 전극 높이의 1/2 이상, 바람직하게는 2/3 이상이 되도록 중간층 (2) 의 두께가 고려되기 때문에, 중간층 (2) 의 두께에 따라 점착제층 (3, 4) 의 두께를 설정하게 된다.
이와 같이, 이방성 도전막 (1) 은, 중간층 (2) 의 두께를 도전성 입자 (5) 의 평균 입경의 1.5 배 이하로 함과 함께, 중간층 (2) 의 양면 상에 점착제층 (3, 4) 을 형성함으로써, 상온 압착에 있어서 중간층 (2) 이 약간 밀어 넣어지는 것만으로도 전자 부재의 전극이나 배선 기판의 전극에 도전성 입자가 접촉하여, 도통 시험의 실시가 가능해진다. 이로써, 열압착 전, 즉 이방성 도전막을 경화시키기 전에 도전 시험을 실시하여, 이 도통 시험 결과에 따라 열압착, 리페어 작업 등을 실시할 수 있게 된다.
다음으로, 본 실시형태에 있어서의 실장체의 제조 방법에 대하여, 플렉시블 프린트 기판 (FPC) 과 리지드 배선 기판 (PWB) 의 접속을 예로 들어 설명한다. 본 실시형태에 있어서의 실장체를 제작하려면, 플렉시블 프린트 기판의 전극과 리지드 배선 기판의 전극을 대향시켜 배치하고, 이방성 도전막 (1) 을 개재하여 열압착함으로써 실장한다.
플렉시블 프린트 기판의 전극과 리지드 배선 기판의 전극의 접속시에는, 먼저, 도 2 의 (a) 에 나타내는 바와 같이, 리지드 배선 기판 (11) 상의 소정 위치에 이방성 도전막 (1) 을 배치한다 (배치 공정). 다음으로, 도 2 의 (b) 에 나타내는 바와 같이, 이방성 도전막 (1) 상의 소정 위치에 플렉시블 프린트 기판 (13) 을 배치하고 상온에서 플렉시블 프린트 기판 (13) 을 이방성 도전막 (1) 에 대하여 밀어 넣음으로써 압착을 실시한다 (상온 압착 공정).
이와 같이, 상온에서 플렉시블 프린트 기판 (13) 의 밀어 넣기에 의한 압착을 실시하고, 후술하는 열압착 공정에서 가압 및 가열에 의해 이방성 도전막 (1) 을 경화시킨다.
이방성 도전막 (1) 은, 전술한 바와 같이, 중간층 (2) 의 두께 (t) 가 도전성 입자 (5) 의 평균 입경 (r) 의 1.5 배 이하로 되어 있다. 이로써, 리지드 배선 기판 (11) 과 플렉시블 프린트 기판 (13) 의 상온 압착에 의해, 리지드 배선 기판 (11) 의 전극과 플렉시블 프린트 기판 (13) 의 전극이 충분히 가까워져, 각각 도전성 입자 (5) 와 접촉하고, 리지드 배선 기판 (11) 의 전극과 플렉시블 프린트 기판 (13) 의 전극 사이로부터 점착제층 (3, 4) 이 배제된다. 이로써, 리지드 배선 기판 (11) 의 전극과 플렉시블 프린트 기판 (13) 의 전극은, 도전성 입자 (5) 를 통해 전기적 및 기계적으로 접속된다. 여기서, 이방성 도전막 (1) 에 있어서의 점착제층 (3, 4) 의 조성, 두께 등을 적절히 조정함으로써, 상온에서도 점성이 낮고 충분한 유동성을 갖는 것으로 되기 때문에, 상온에서의 밀어 넣기에 의한 압착이어도, 신속하게 전극 사이로부터 배제될 수 있게 된다.
이와 같은 상온 압착 공정에 의해, 전극끼리가 도전성 입자 (5) 를 통해 접속됨으로써, 도 2 의 (c) 에 나타내는 바와 같이, 리지드 배선 기판 (11) 의 전극과 플렉시블 프린트 기판 (13) 의 전극 사이의 도통 시험을 실시할 수 있다 (도통 시험 공정). 도통 시험 공정에서는, 예를 들어 리지드 배선 기판 (11) 의 전극과 플렉시블 프린트 기판 (13) 의 전극으로부터 각각 리드를 인출하여, 상온 압착 공정에서의 상온 압착에 의해 전극끼리의 도통을 취할 수 있는지 여부를 판단한다. 도통 시험의 결과, 상온 압착에 의해, 전극끼리의 도통을 취할 수 있어 도통 양호로 판단된 경우에는, 도 2 의 (d) 에 나타내는 열압착 공정으로 이행한다. 한편, 상온에서의 압착에서 도통을 취할 수 없어 도통 불량으로 판단된 경우에는, 도 2 의 (e) 에 나타내는 박리 공정을 포함하는 리페어 공정으로 이행한다.
도 2 의 (d) 에 나타내는 열압착 공정에서는, 플렉시블 프린트 기판 (13) 상으로부터 가압하면서 가열한다. 열압착에서의 가열 온도는, 이방성 도전막 (1) 에 함유되는 열경화성 수지 성분의 경화 온도 이상의 온도로 한다. 또한, 이 열압착에서는, 이방성 도전막 (1) 에 함유되는 도전성 입자가 압궤되는 압력으로 가압한다. 예를 들어 열압착에서의 온도 및 압력으로는, 사용하는 이방성 도전막 (5) 의 종류 등에 따라서도 상이하지만, 온도 180 ℃ ∼ 220 ℃ 정도, 압력 30 ㎫ ∼ 120 ㎫ 정도로 하는 것이 바람직하다. 이 열압착 공정에서는, 이와 같은 조건에서 열압착을 실시함으로써 중간층 (2) 이 가열에 의해 경화되어 리지드 배선 기판 (11) 과 플렉시블 프린트 기판 (13) 이 확실하게 접속된다.
열압착 공정에서는, 이와 같이 상온 압착 공정과는 별도의 공정으로서 실시해도 되지만, 예를 들어 상온 압착 공정에서의 압력이 완전히 오른 후에, 그 압력 상태를 유지하면서 가열에 의해 승온시킴으로써 실시해도 된다.
리페어 공정에서는, 먼저 도 2 의 (e) 에 나타내는 박리 공정에서, 도통 불량을 일으키고 있는 실장체로부터 플렉시블 프린트 기판 (13) 및 이방성 도전막 (1) 을 벗겨내고, 그 후, 리지드 배선 기판 (11) 상에 남는 잔류물을 용제 등으로 닦아 내어 청정하거나 하여, 리지드 배선 기판 (11) 을 도 2 의 (a) 에 나타내는 배치 공정으로 되돌린다. 본 실시형태에서는, 상온 압착의 시점에서 도통 시험을 실시하고 있기 때문에, 이방성 도전막 (1) 이 경화되어 있지 않아 간단히 박리되어, 도 2 의 (a) 로부터 시작되는 사이클로 되돌릴 수 있다.
이상, 본 발명을 적용한 실시형태에 대하여 설명해 왔지만, 본 발명이 전술한 실시형태에 한정되는 것이 아님은 말할 필요도 없고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지의 변경이 가능하다. 예를 들어, 전술한 실시형태에서는, 사용하는 이방성 도전막을 3 층 구조로 하였지만, 이것에 한정되지 않고, 예를 들어 4 층 이상의 구조로 할 수도 있다. 단, 그 경우에도 각 층의 두께 등을 도전성 입자의 입경을 고려하여 설정할 필요가 있는 것은 말할 필요도 없다.
실시예
다음으로, 본 발명의 구체적인 실시예에 대하여, 실험 결과에 기초하여 설명한다. 또한, 본 발명은, 이하의 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위 내에서 여러 가지의 변경이 가능하다.
이방성 도전막은, 하기의 중간층 및 점착제층을 박리 필름 상에 형성하고, 중간층의 양면 상에 점착제층을 적층함으로써 형성한 것이다. 중간층 및 점착제층은 하기와 같이 제작하였다.
<이방성 도전막에 있어서의 중간층의 제작>
하기의 조성을 갖는 수지 성분과 도전 입자를 혼합하여, 박리 필름에 도포한 후, 용제인 톨루엔을 휘발시켜 중간층을 제작하였다. 여기서, 중간층의 두께는, [표 1] 에 나타내는 바와 같이, 20 ㎛, 15 ㎛, 10 ㎛, 또는 8 ㎛ 로 하였다.
(수지 성분)
·열경화성 수지 : 에폭시 수지 (에피코트 1009 유카 쉘 에폭시사 제조)
45 질량부
·열가소성 수지 : 페녹시 수지 (YP50, 토토 화성사 제조) 30 질량부
·경화제 : 이미다졸계 경화제 (HX-3941HP, 아사히 치바사 제조) 30 질량부
·도전성 입자 : 평균 입경 10 ㎛ 의 니켈 입자, 중간층 체적의 5 체적％
<이방성 도전막에 있어서의 점착제층의 제작>
아크릴산에스테르로서 2-에틸헥실아크릴레이트 90 g 및 아크릴산 10 g 으로 이루어지는 혼합 모노머 용액 100 g 에, 아크릴 고무 3 g (토아크론 PS220, 토아 페인트 (주) 제조) 을 교반기가 부착된 용기 내에서 48 시간 교반 혼합시켜, 점착제 조성물액을 얻었다. 얻어진 점착제 조성물을 박리 필름 상에 형성하고, 에너지선으로서 자외선 (파장 352 ㎚, 광량 0.44 ㎽/㎠) 을 조사하여 점착제층을 얻었다. 여기서, 점착제층의 두께 (㎛) 는, [표 1] 에 나타내는 바와 같이, 10 ㎛, 25 ㎛, 35 ㎛, 47 ㎛, 60 ㎛, 또는 70 ㎛ 로 하였다.
이와 같은 동일한 두께의 점착제층을 2 개씩 준비하였다 (제 1, 제 2 점착제층). 박리 필름 상에 형성된 제 1 점착제층 상에, 앞선 제작 방법에 의해 제작된 박리 필름 상의 중간층을 적층시키고, 그 후 중간층에 부착된 박리 필름을 벗겼다. 계속해서, 제 1 점착제층과 동일한 두께의 박리 필름 상에 형성된 제 2 점착제층을 중간층 상에 형성하였다. 그 후, 제 1, 제 2 점착제층에 부착된 박리 필름을 각각 벗겼다. 즉, 점착제층 및 중간층을 각각 [표 1] 에 나타내는 두께 (㎛) 로 한 이방성 도전막의 샘플 1 ∼ 19 를 제작하였다.
<평가>
[표 1] 에 나타내는 이방성 도전막의 샘플 1 ∼ 19 를 사용하여, 리지드 배선 기판과 플렉시블 프린트 기판 사이에 이방성 도전막을 개재시켜 상온 압착을 실시하고, 도통 시험을 실시한 후, 열압착을 실시하였다. 또한, 리지드 배선 기판 및 플렉시블 프린트 기판으로는, 두께 35 ㎛ 의 Cu 전극이 200 ㎛ 피치로 형성되어 있는 것을 사용하였다.
상온 압착 및 열압착에 있어서의 본더의 설정은, 2 ㎜ 폭 헤드를 사용하여, 압력 5 ㎫ 까지 승압 후, 도통 시험을 실시하고, 이어서 승온을 개시하여, 20 초간 열압착으로서 도달 온도 190 ℃ 까지 승온시키면서 경화를 실시하였다.
평가 항목은, 상온 압착 후에 실시하는 상온 도통 시험의 가부 (상온 도통), 및 고신뢰성 판정으로서의 열압착에 의한 경화 후 도통, 경화 후 접착 강도, 입자 포착 효율로 하였다. 도통 특성 (상온 도통 및 경화 후 도통) 에 대해서는, 도통 저항이 1 Ω 미만인 경우를 ○, 1 ∼ 5 Ω 인 경우를 △, 5 Ω 를 초과하는 경우를 × 로 하였다. 경화 후 접착 강도는, 5 N/㎝ 를 초과하는 경우를 ○, 3 ∼ 5 N/㎝ 인 경우를 △, 3 N/㎝ 미만인 경우를 × 로 하였다. 입자 포착 효율은, 리지드 배선 기판의 전극과 플렉시블 프린트 기판의 전극 사이에 있어서의 단위 면적당 도전성 입자의 수가 5 개를 초과하는 경우를 ○, 3 ∼ 5 개인 경우를 △, 3 개 미만인 경우를 × 로 하였다. 결과를 [표 1] 에 나타낸다.
Figure pat00001
[표 1] 에 나타내는 결과로부터 분명한 바와 같이, 이방성 도전막으로서 기능하는 중간층의 두께를 도전성 입자의 평균 입경 (10 ㎛) 의 1.5 배 이하로 함으로써, 상온 압착이어도 양호한 도통 특성이 얻어지고, 상온 압착의 단계에서 도통 시험을 실시할 수 있는 것을 알 수 있다. 특히, 중간층의 두께를 도전성 입자의 평균 입경 이하 (10 ㎛) 및 평균 입경 미만 (8 ㎛) 으로 함으로써, 매우 양호한 도통 특성이 얻어졌다.
또한, [표 1] 에 나타내는 고신뢰성 판정 (경화 후 도통, 경화 후 접착 강도, 입자 포착 효율) 에 대해서도, 중간층의 두께를 도전성 입자의 평균 입경의 1.5 배 이하로 함으로써 양호한 결과가 되어 있다. 특히, 입자 포착 효율의 결과에 나타내는 바와 같이, 전극 사이에 있어서의 도전성 입자의 확실한 포착이 가능한 점에서, 신뢰성의 편차가 감소하여, 고신뢰성화되어 있는 것을 알 수 있다. 이것은, 도전성 입자의 배합량을 삭감하여, 재료 비용을 저감시킬 수 있는 것을 의미한다.
1 : 이방성 도전막 2 : 중간층
3, 4 : 점착제층 5 : 도전성 입자,
11 : 리지드 배선 기판 13 : 플렉시블 프린트 기판

Claims (7)

  1. 이방성 도전막을 개재하여 배선 기판에 전자 부재를 실장하는 실장체의 제조 방법으로서,
    상기 배선 기판 상에 상기 이방성 도전막을 배치하는 배치 공정,
    상온에서 상기 이방성 도전막 상에 상기 전자 부재를 밀어 넣음으로써 상기 이방성 도전막을 개재하여 상기 배선 기판과 상기 전자 부재를 압착하는 상온 압착 공정,
    상기 상온 압착 공정에서 상기 이방성 도전막을 개재하여 압착된 상기 배선 기판의 전극과 상기 전자 부재의 전극 사이의 도통이 양호한지 여부를 판단하는 도통 시험 공정, 및
    상기 도통 시험 공정에서, 상기 배선 기판의 전극과 상기 전자 부재의 전극의 도통이 양호한 것으로 판단되었을 때에, 상기 전자 부재 상으로부터 가압하면서 가열함으로써 상기 이방성 도전막을 경화시켜 상기 이방성 도전막을 개재하여 상기 배선 기판과 상기 전자 부재를 접속하는 열압착 공정을 가지며,
    상기 이방성 도전막으로서, 중간층의 일방의 표면 상에 제 1 점착제층이 형성됨과 함께 상기 중간층의 타방의 표면 상에 제 2 점착제층이 형성되고, 상기 중간층에 도전성 입자가 분산됨과 함께 상기 중간층의 두께가 상기 도전성 입자의 평균 입경의 1.5 배 이하인 이방성 도전막을 사용하는 것을 특징으로 하는 실장체의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 상온 압착 공정에서는, 상기 이방성 도전막 상에 상기 전자 부재를 밀어 넣음으로써 상기 배선 기판의 전극과 상기 전자 부재의 전극 사이로부터 상기 제 1 점착제층 및 상기 제 2 점착제층이 배제되는 것을 특징으로 하는 실장체의 제조 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 도통 시험 공정에 있어서, 상기 배선 기판의 전극과 상기 전자 부재의 전극의 도통이 불량한 것으로 판단되었을 때에, 상기 배선 기판으로부터 상기 이방성 도전막 및 상기 전자 부재를 박리하고, 상기 배선 기판을 상기 배치 공정으로 되돌리는 리페어 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 실장체의 제조 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 배치 공정에서는, 상기 이방성 도전막으로서, 상기 제 1 점착제층 및 상기 제 2 점착제층보다 상기 중간층의 유동성이 낮은 이방성 도전막을 상기 배선 기판 상에 배치하는 것을 특징으로 하는 실장체의 제조 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 배치 공정에서는, 상기 이방성 도전막으로서, 상기 배선 기판 및 상기 전자 부재가 각각 구비하는 전극 높이의 1/2 이상의 두께를 갖는 이방성 도전막을 상기 배선 기판 상에 배치하는 것을 특징으로 하는 실장체의 제조 방법.
  6. 이방성 도전막을 개재하여 배선 기판과 전자 부재를 접속하는 접속 방법으로서,
    상기 배선 기판 상에 상기 이방성 도전막을 배치하는 배치 공정,
    상온에서 상기 이방성 도전막 상에 상기 전자 부재를 밀어 넣음으로써 상기 이방성 도전막을 개재하여 상기 배선 기판과 상기 전자 부재를 압착하는 상온 압착 공정,
    상기 상온 압착 공정에서 상기 이방성 도전막을 개재하여 압착된 상기 배선 기판의 전극과 상기 전자 부재의 전극 사이의 도통이 양호한지 여부를 판단하는 도통 시험 공정,
    상기 도통 시험 공정에서, 상기 배선 기판의 전극과 상기 전자 부재의 전극의 도통이 양호한 것으로 판단되었을 때에, 상기 전자 부재 상으로부터 가압하면서 가열함으로써 상기 이방성 도전막을 경화시켜 상기 이방성 도전막을 개재하여 상기 배선 기판과 상기 전자 부재를 접속하는 열압착 공정, 및
    상기 도통 시험 공정에 있어서, 상기 배선 기판과 상기 전자 부재의 도통이 불량한 것으로 판단되었을 때에, 상기 배선 기판으로부터 상기 이방성 도전막 및 상기 전자 부재를 박리하고, 상기 배선 기판을 상기 배치 공정으로 되돌리는 리페어 공정을 가지며,
    상기 이방성 도전막으로서, 중간층의 일방의 표면 상에 제 1 점착제층이 형성됨과 함께 상기 중간층의 타방의 표면 상에 제 2 점착제층이 형성되고, 상기 중간층에 도전성 입자가 분산됨과 함께 상기 중간층의 두께가 상기 도전성 입자의 평균 입경의 1.5 배 이하인 이방성 도전막을 사용하는 것을 특징으로 하는 접속 방법.
  7. 중간층의 일방의 표면 상에 제 1 점착제층이 형성됨과 함께 상기 중간층의 타방의 표면 상에 제 2 점착제층이 형성되어 이루어지는 이방성 도전막으로서,
    상기 중간층은, 도전성 입자를 분산시켜 가짐과 함께 상기 중간층의 두께가 상기 도전성 입자의 평균 입경의 1.5 배 이하인 것을 특징으로 하는 이방성 도전막.
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