(57)【要約】【課題】導電性粒子の濃度を増やすことなく、導電性粒子を電極領域内に捕捉する。【解決手段】  異方導電性材料の内部に電界を発生させる電界発生手段であって、粒子に作用する誘電泳動力によって第１の電極と第２の電極との間に粒子を捕捉する電界発生手段と、実装部材と被実装部材との相対速度ｖＡと電界の強さＥとの少なくとも一方を制御する制御手段とを備え、制御手段は、速度ｖｘで移動する粒子にかかる力Ｆｘと電界発生手段により強さＥの電界を発生させたときに粒子に作用する誘電泳動力ＦＤＥＰとの関係が、ＦＤＥＰ≧Ｆｘを満たす制御を行う実装装置によって上記課題を解決する。【選択図】図２
2014082306.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
実装部材に設けられた第１の電極と被実装部材に設けられた第２の電極とを対向させ、絶縁性を有するバインダ中に導電性を有する粒子を混入した異方導電性材料であって、厚み方向に加圧されると厚み方向に導電性を有し面方向に絶縁性を有する異方導電性材料を前記実装部材と前記被実装部材との間に挟んで加圧する加圧手段と、
前記異方導電性材料を加熱する加熱手段と、
前記異方導電性材料の内部に電界を発生させる電界発生手段であって、前記粒子に作用する誘電泳動力によって前記第１の電極と前記第２の電極との間に前記粒子を捕捉する電界発生手段と、
前記加圧手段の加圧による前記実装部材と前記被実装部材との相対速度ｖＡ［ｍ／ｓ］と前記電界発生手段による電界の強さＥ［Ｖ／ｍ］との少なくとも一方を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記面方向をＸ軸方向、前記厚み方向をＹ軸方向として、前記加圧手段によって前記実装部材と前記被実装部材とが相対速度ｖＡで押圧されたときの前記第１の電極と前記第２の電極との間のある座標点（ｘ，ｙ）に存在する前記粒子の前記Ｘ軸方向の速度ｖｘ［ｍ／ｓ］、及び時間ｔにおける前記第１の電極と前記第２の電極との距離ｈ（ｔ）［ｍ］を、
【数１】
2014082306.tif 000026
【数２】
2014082306.tif 000027
とモデル化したときに、前記速度ｖｘで移動する粒子にかかる力Ｆｘ[Ｎ]
【数３】
2014082306.tif 000028
と、前記電界発生手段により強さＥ［Ｖ／ｍ］の電界を発生させたときに前記粒子に作用する誘電泳動力ＦＤＥＰ[Ｎ]
【数４】
2014082306.tif 000029
との関係が、
【数５】
2014082306.tif 000030
を満たす制御を行う実装装置。
ここで、ｈ０は前記第１の電極と前記第２の電極との距離の初期値［ｍ］、ｍは前記粒子の質量［ｋｇ］、ａは前記粒子の半径［ｍ］、εはε=ε´-(σ/ω)jで定義される複素誘電率、ω（＝２πｆ）は角周波数［Ｈｚ］、ｆは印加周波数[Ｈｚ]、σは導電率［Ｓ／ｍ］、ε´は誘電率［Ｆ／ｍ］、ｊは虚数単位、添え字ｂは前記バインダ、添え字ｐは前記粒子、Ｒｅ［ｆ］は複素関数ｆの実部、∇はナブラ演算子を表す。
【請求項２】
前記加圧手段は、前記実装部材を保持する第１の保持手段と、前記被実装部材を保持する第２の保持手段とを有し、
前記電界発生手段は、前記第１の保持手段と前記第２の電極との間に電界を発生させる請求項１に記載の実装装置。
【請求項３】
前記電界発生手段は、前記第１の電極と前記第２の電極との間に電界を発生させる請求項１に記載の実装装置。
【請求項４】
前記電界発生手段は、前記第２の電極と該第２の電極に近接して前記被実装部材に配置された第３の電極との間に電界を発生させる請求項１に記載の実装装置。
【請求項５】
前記第２の電極は長方形形状を有しており、
前記第３の電極は、少なくとも前記第２の電極の短辺側の両隣に配置されている請求項４に記載の実装装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記加圧手段の加圧による相対速度ｖＡを一定として前記電界発生手段による電界の強さＥを制御する請求項１から５のいずれか１項に記載の実装装置。
【請求項７】
実装部材に設けられた第１の電極と被実装部材に設けられた第２の電極及び第３の電極のうち第２の電極とを対向させ、絶縁性を有するバインダ中に導電性を有する粒子を混入した異方導電性材料であって、厚み方向に加圧されると厚み方向に導電性を有し面方向に絶縁性を有する異方導電性材料を前記実装部材と前記被実装部材との間に挟んで加圧する加圧手段と、
前記異方導電性材料を加熱する加熱手段と、
前記異方導電性材料の内部に電界を発生させる電界発生手段であって、前記第２の電極と前記第３の電極との間に電界を発生させ、前記粒子に作用する誘電泳動力によって前記第１の電極と前記第２の電極との間に前記粒子を捕捉する電界発生手段と、
を備えた実装装置。
【請求項８】
前記第２の電極は長方形形状を有しており、
前記第３の電極は、少なくとも前記第２の電極の短辺側の両隣に配置されている請求項７に記載の実装装置。
【請求項９】
前記第３の電極は、前記第２の電極の周囲を取り囲んで配置されている請求項７に記載の実装装置。
【請求項１０】
前記加圧手段の加圧による前記実装部材と前記被実装部材との相対速度ｖＡ［ｍ／ｓ］と前記電界発生手段による電界の強さＥ［Ｖ／ｍ］との少なくとも一方を制御する制御手段を備え、
前記制御手段は、前記面方向をＸ軸方向、前記厚み方向をＹ軸方向として、前記加圧手段によって前記実装部材と前記被実装部材とが相対速度ｖＡで押圧されたときの前記第１の電極と前記第２の電極との間のある座標点（ｘ，ｙ）に存在する前記粒子の前記Ｘ軸方向の速度ｖｘ［ｍ／ｓ］、及び時間ｔにおける前記第１の電極と前記第２の電極との距離ｈ（ｔ）［ｍ］を、
【数６】
2014082306.tif 000031
【数７】
2014082306.tif 000032
とモデル化したときに、前記速度ｖｘで移動する粒子にかかる力Ｆｘ[Ｎ]
【数８】
2014082306.tif 000033
と、前記電界発生手段により強さＥ［Ｖ／ｍ］の電界を発生させたときに前記粒子に作用する誘電泳動力ＦＤＥＰ[Ｎ]
【数９】
2014082306.tif 000034
との関係が、
【数１０】
2014082306.tif 000035
を満たす制御を行う請求項７から９のいずれか１項に記載の実装装置。
【請求項１１】
実装部材に設けられた第１の電極と被実装部材に設けられた第２の電極とを対向させ、絶縁性を有するバインダ中に導電性を有する粒子を混入した異方導電性材料であって、厚み方向に加圧されると厚み方向に導電性を有し面方向に絶縁性を有する異方導電性材料を前記実装部材と前記被実装部材との間に挟んで加圧する加圧工程と、
前記異方導電性材料を加熱する加熱工程と、
前記異方導電性材料の内部に電界を発生させる電界発生工程であって、前記粒子に作用する誘電泳動力によって前記第１の電極と前記第２の電極との間に前記粒子を捕捉する電界発生工程と、
前記加圧工程の加圧による前記実装部材と前記被実装部材との相対速度ｖＡ［ｍ／ｓ］と前記電界発生工程による電界の強さＥ［Ｖ／ｍ］との少なくとも一方を制御する制御工程と、
を備え、
前記制御工程は、前記面方向をＸ軸方向、前記厚み方向をＹ軸方向として、前記加圧工程によって前記実装部材と前記被実装部材とが相対速度ｖＡで押圧されたときの前記第１の電極と前記第２の電極との間のある座標点（ｘ，ｙ）に存在する前記粒子の前記Ｘ軸方向の速度ｖｘ［ｍ／ｓ］、及び時間ｔにおける前記第１の電極と前記第２の電極との距離ｈ（ｔ）［ｍ］を、
【数１１】
2014082306.tif 000036
【数１２】
2014082306.tif 000037
とモデル化したときに、前記速度ｖｘで移動する粒子にかかる力Ｆｘ[Ｎ]
【数１３】
2014082306.tif 000038
と、前記電界発生工程により強さＥ［Ｖ／ｍ］の電界を発生させたときに前記粒子に作用する誘電泳動力ＦＤＥＰ[Ｎ]
【数１４】
2014082306.tif 000039
との関係が、
【数１５】
2014082306.tif 000040
を満たす制御を行う実装体の製造方法。
ここで、ｈ０は前記第１の電極と前記第２の電極との距離の初期値［ｍ］、ｍは前記粒子の質量［ｋｇ］、ａは前記粒子の半径［ｍ］、εはε=ε´-(σ/ω)jで定義される複素誘電率、ω（＝２πｆ）は角周波数［Ｈｚ］、ｆは印加周波数[Ｈｚ]、σは導電率［Ｓ／ｍ］、ε´は誘電率［Ｆ／ｍ］、ｊは虚数単位、添え字ｂは前記バインダ、添え字ｐは前記粒子、Ｒｅ［ｆ］は複素関数ｆの実部、∇はナブラ演算子を表す。
【請求項１２】
実装部材に設けられた第１の電極と被実装部材に設けられた第２の電極及び第３の電極のうち第２の電極とを対向させ、絶縁性を有するバインダ中に導電性を有する粒子を混入した異方導電性材料であって、厚み方向に加圧されると厚み方向に導電性を有し面方向に絶縁性を有する異方導電性材料を前記実装部材と前記被実装部材との間に挟んで加圧する加圧工程と、
前記異方導電性材料を加熱する加熱工程と、
前記異方導電性材料の内部に電界を発生させる電界発生工程であって、前記第２の電極と前記第３の電極との間に電界を発生させ、前記粒子に作用する誘電泳動力によって前記第１の電極と前記第２の電極との間に前記粒子を捕捉する電界発生工程と、
を備えた実装体の製造方法。
【請求項１３】
実装部材の電極と接続される電極と、
前記電極に近接して配置された誘電用補助電極と、
を備えた請求項１２に記載の実装体の製造方法に用いられる実装基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、実装装置、実装体の製造方法及び実装基板に関し、特に異方導電性材料を用いた実装技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラス基板やＦＰＣ等の基板にＩＣを実装する工法としては、半田や金銅等の金属接合を用いるものが一般的である。しかし、近年、バインダ樹脂に直径数μｍの導電性粒子を特定の濃度で混ぜ込んだフィルム状の異方導電性膜（Anisotropic Conductive Film、ＡＣＦ）若しくはペースト状の異方導電性ペースト（Anisotropic Conductive Paste、ＡＣＰ）と呼ばれる材料による接続が盛んに使われ始めている。
【０００３】
例えば、ＡＣＦを使用した実装プロセスでは、基板に予めＡＣＦを仮着後、加熱したＩＣをそこに押し込む。このとき、ＡＣＦの樹脂は部分的にガラス転移点以上になり、流動性が上がり、ＩＣ上の凹凸に流れ込む。
【０００４】
このように、異方導電性材料を用いた実装では、基板の端子とＩＣのパッドとの間に粒子をかみこませることで電気的な接続を構成し、バインダ樹脂により機械的な接続を構成する。即ち、従来のアンダーフィルと同じ効果を電気的接続と同時に実現できる利点を持っている。
【０００５】
ここで、異方導電性を持たせるためには、粒子サイズによって粒子濃度を一定の濃度域に収める必要がある。しかしながら、電極サイズが小さくなると、この濃度域では十分な導電性が確保できない可能性が出てくる。また、ＩＣを基板に押圧している過程で、粒子も端子間から流れ出てしまう。即ち、接続に寄与する粒子数は、単に粒子濃度に等しい個数ではなく、流出量を差し引いた個数となる。
【０００６】
これに対し、押圧時の粒子のかみこみ量を増やすために、粒子濃度を大きくすることが考えられる。しかしながら、電極以外の領域の粒子が増えると、絶縁破壊やリークによる不良が生じやすくなる。したがって、むやみに粒子濃度を上げることはできない。
【０００７】
このような課題に対し、引用文献１には、磁性を有する導電性粒子及び電極を用いる技術が記載されている。この技術によれば、導電性粒子を磁界によって電極に引き寄せて実装することができる。
【０００８】
また、引用文献２には、仮圧着を、接着剤中で導電性粒子が実質的に流動しない低温でかつ本圧着以上の加圧力で行い、その後本圧着を行う技術が記載されている。この技術によれば、低温で粘度が高い状態で本圧着以上の高い加圧力で仮圧着を行うため、導電性粒子をバンプ上に多量に捕捉することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００８−１８７１２２号公報
【特許文献２】国際公開ＷＯ２００３／１５８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１の技術では、磁化可能な粒子でないと使用できないという欠点があった。また、特許文献２の技術では、使用可能なバインダ樹脂に温度の制限があるという問題点がある。
【００１１】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、導電性粒子の濃度を増やすことなく、導電性粒子を電極領域内に捕捉することができる実装装置、実装体の製造方法及び実装基板を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記目的を達成するために実装装置の一の態様は、実装部材に設けられた第１の電極と被実装部材に設けられた第２の電極とを対向させ、絶縁性を有するバインダ中に導電性を有する粒子を混入した異方導電性材料であって、厚み方向に加圧されると厚み方向に導電性を有し面方向に絶縁性を有する異方導電性材料を実装部材と被実装部材との間に挟んで加圧する加圧手段と、異方導電性材料を加熱する加熱手段と、異方導電性材料の内部に電界を発生させる電界発生手段であって、粒子に作用する誘電泳動力によって第１の電極と第２の電極との間に粒子を捕捉する電界発生手段と、加圧手段の加圧による実装部材と被実装部材との相対速度ｖＡ［ｍ／ｓ］と電界発生手段による電界の強さＥ［Ｖ／ｍ］との少なくとも一方を制御する制御手段とを備え、制御手段は、面方向をＸ軸方向、厚み方向をＹ軸方向として、加圧手段によって実装部材と被実装部材とが相対速度ｖＡで押圧されたときの第１の電極と第２の電極との間のある座標点（ｘ，ｙ）に存在する粒子のＸ軸方向の速度ｖｘ［ｍ／ｓ］、及び時間ｔにおける第１の電極と第２の電極との距離ｈ（ｔ）［ｍ］を、
【００１３】
【数１】
2014082306.tif 000003
【００１４】
【数２】
2014082306.tif 000004
【００１５】
とモデル化したときに、速度ｖｘで移動する粒子にかかる力Ｆｘ[Ｎ]
【００１６】
【数３】
2014082306.tif 000005
【００１７】
と、電界発生手段により強さＥ［Ｖ／ｍ］の電界を発生させたときに粒子に作用する誘電泳動力ＦＤＥＰ[Ｎ]
【００１８】
【数４】
2014082306.tif 000006
【００１９】
との関係が、
【００２０】
【数５】
2014082306.tif 000007
【００２１】
を満たす制御を行う。
【００２２】
ここで、ｈ０は第１の電極と第２の電極との距離の初期値［ｍ］、ｍは粒子の質量［ｋｇ］、ａは粒子の半径［ｍ］、εはε=ε´-(σ/ω)jで定義される複素誘電率、ω（＝２πｆ）は角周波数［Ｈｚ］、ｆは印加周波数[Ｈｚ]、σは導電率［Ｓ／ｍ］、ε´は誘電率［Ｆ／ｍ］、ｊは虚数単位、添え字ｂはバインダ、添え字ｐは粒子、Ｒｅ［ｆ］は複素関数ｆの実部、∇はナブラ演算子を表す。
【００２３】
本態様によれば、速度ｖｘで移動する粒子にかかる力Ｆｘと粒子に作用する誘電泳動力ＦＤＥＰとが式５を満たすように加圧手段の加圧による実装部材と被実装部材との相対速度ｖＡと電界発生手段による電界の強さＥとの少なくとも一方を制御するようにしたので、異方導電性材料に混入する導電性粒子の濃度を増やすことなく、第１の電極と第２の電極との間に導電性粒子を捕捉することができる。
【００２４】
加圧手段は、実装部材を保持する第１の保持手段と、被実装部材を保持する第２の保持手段とを有し、電界発生手段は、第１の保持手段と第２の電極との間に電界を発生させることが好ましい。これにより、適切に第１の電極と第２の電極との間に導電性粒子を捕捉することができる。
【００２５】
電界発生手段は、第１の電極と第２の電極との間に電界を発生させてもよい。これにより、適切に第１の電極と第２の電極との間に導電性粒子を捕捉することができる。
【００２６】
電界発生手段は、第２の電極と該第２の電極に近接して被実装部材に配置された第３の電極との間に電界を発生させてもよい。これにより、適切に第１の電極と第２の電極との間に導電性粒子を捕捉することができる。
【００２７】
第２の電極は長方形形状を有しており、第３の電極は、少なくとも第２の電極の短辺側の両隣に配置されていることが好ましい。これにより、適切に第１の電極と第２の電極との間に導電性粒子を捕捉することができる。
【００２８】
制御手段は、加圧手段の加圧による相対速度ｖＡを一定として電界発生手段による電界の強さＥを制御することが好ましい。これにより、適切に第１の電極と第２の電極との間に導電性粒子を捕捉することができる。
【００２９】
前記目的を達成するために実装装置の一の態様は、実装部材に設けられた第１の電極と被実装部材に設けられた第２の電極及び第３の電極のうち第２の電極とを対向させ、絶縁性を有するバインダ中に導電性を有する粒子を所定の濃度で混入した異方導電性材料であって、厚み方向に加圧されると厚み方向に導電性を有し面方向に絶縁性を有する異方導電性材料を実装部材と被実装部材との間に挟んで加圧する加圧手段と、異方導電性材料を加熱する加熱手段と、異方導電性材料の内部に不均一な電界を発生させる電界発生手段であって、第２の電極と第３の電極との間に電界を発生させ、粒子に作用する誘電泳動力によって第１の電極と第２の電極との間に粒子を捕捉する電界発生手段とを備えた。
【００３０】
本態様によれば、被実装部材に設けられた第２の電極と第３の電極との間に電界を発生させ、粒子に作用する誘電泳動力によって実装部材の第１の電極と被実装部材の第２の電極との間に粒子を捕捉するようにしたので、異方導電性材料に混入する導電性粒子の濃度を増やすことなく、導電性粒子を第１の電極と第２の電極との間に粒子を捕捉することができる。
【００３１】
第２の電極は長方形形状を有しており、第３の電極は、少なくとも第２の電極の短辺側の両隣に配置されていることが好ましい。これにより、適切に導電性粒子を第１の電極と第２の電極との間に粒子を捕捉することができる。
【００３２】
第３の電極は、第２の電極の周囲を取り囲んで配置されていてもよい。これにより、適切に導電性粒子を第１の電極と第２の電極との間に粒子を捕捉することができる。
【００３３】
加圧手段の加圧による実装部材と被実装部材との相対速度ｖＡ［ｍ／ｓ］と電界発生手段による電界の強さＥ［Ｖ／ｍ］との少なくとも一方を制御する制御手段を備え、制御手段は、面方向をＸ軸方向、厚み方向をＹ軸方向として、加圧手段によって実装部材と被実装部材とが相対速度ｖＡで押圧されたときの第１の電極と第２の電極との間のある座標点（ｘ，ｙ）に存在する粒子のＸ軸方向の速度ｖｘ［ｍ／ｓ］、及び時間ｔにおける第１の電極と第２の電極との距離ｈ（ｔ）［ｍ］を、
【００３４】
【数６】
2014082306.tif 000008
【００３５】
【数７】
2014082306.tif 000009
【００３６】
とモデル化したときに、速度ｖｘで移動する粒子にかかる力Ｆｘ[Ｎ]
【００３７】
【数８】
2014082306.tif 000010
【００３８】
と、電界発生手段により強さＥ［Ｖ／ｍ］の電界を発生させたときに粒子に作用する誘電泳動力ＦＤＥＰ[Ｎ]
【００３９】
【数９】
2014082306.tif 000011
【００４０】
との関係が、
【００４１】
【数１０】
2014082306.tif 000012
【００４２】
を満たす制御を行うことが好ましい。
【００４３】
これにより、適切に導電性粒子を第１の電極と第２の電極との間に粒子を捕捉することができる。
【００４４】
前記目的を達成するために実装体の製造方法の一の態様は、実装部材に設けられた第１の電極と被実装部材に設けられた第２の電極とを対向させ、絶縁性を有するバインダ中に導電性を有する粒子を混入した異方導電性材料であって、厚み方向に加圧されると厚み方向に導電性を有し面方向に絶縁性を有する異方導電性材料を実装部材と被実装部材との間に挟んで加圧する加圧工程と、異方導電性材料を加熱する加熱工程と、異方導電性材料の内部に電界を発生させる電界発生工程であって、粒子に作用する誘電泳動力によって第１の電極と第２の電極との間に粒子を捕捉する電界発生工程と、加圧工程の加圧による実装部材と被実装部材との相対速度ｖＡ［ｍ／ｓ］と電界発生工程による電界の強さＥ［Ｖ／ｍ］との少なくとも一方を制御する制御工程とを備え、制御工程は、面方向をＸ軸方向、厚み方向をＹ軸方向として、加圧工程によって実装部材と被実装部材とが相対速度ｖＡで押圧されたときの第１の電極と第２の電極との間のある座標点（ｘ，ｙ）に存在する粒子のＸ軸方向の速度ｖｘ［ｍ／ｓ］、及び時間ｔにおける第１の電極と第２の電極との距離ｈ（ｔ）［ｍ］を、
【００４５】
【数１１】
2014082306.tif 000013
【００４６】
【数１２】
2014082306.tif 000014
【００４７】
とモデル化したときに、速度ｖｘで移動する粒子にかかる力Ｆｘ[Ｎ]
【００４８】
【数１３】
2014082306.tif 000015
【００４９】
と、電界発生工程により強さＥ［Ｖ／ｍ］の電界を発生させたときに粒子に作用する誘電泳動力ＦＤＥＰ[Ｎ]
【００５０】
【数１４】
2014082306.tif 000016
【００５１】
との関係が、
【００５２】
【数１５】
2014082306.tif 000017
【００５３】
を満たす制御を行う。
【００５４】
ここで、ｈ０は第１の電極と第２の電極との距離の初期値［ｍ］、ｍは粒子の質量［ｋｇ］、ａは粒子の半径［ｍ］、εはε=ε´-(σ/ω)jで定義される複素誘電率、ω（＝２πｆ）は角周波数［Ｈｚ］、ｆは印加周波数[Ｈｚ]、σは導電率［Ｓ／ｍ］、ε´は誘電率［Ｆ／ｍ］、ｊは虚数単位、添え字ｂはバインダ、添え字ｐは粒子、Ｒｅ［ｆ］は複素関数ｆの実部、∇はナブラ演算子を表す。
【００５５】
本態様によれば、速度ｖｘで移動する粒子にかかる力Ｆｘと粒子に作用する誘電泳動力ＦＤＥＰとが式５を満たすように加圧手段の加圧による実装部材と被実装部材との相対速度ｖＡと電界発生手段による電界の強さＥとの少なくとも一方を制御するようにしたので、異方導電性材料に混入する導電性粒子の濃度を増やすことなく、第１の電極と第２の電極との間に導電性粒子を捕捉することができる。
【００５６】
前記目的を達成するために実装体の製造方法の一の態様は、実装部材に設けられた第１の電極と被実装部材に設けられた第２の電極及び第３の電極のうち第２の電極とを対向させ、絶縁性を有するバインダ中に導電性を有する粒子を所定の濃度で混入した異方導電性材料であって、厚み方向に加圧されると厚み方向に導電性を有し面方向に絶縁性を有する異方導電性材料を実装部材と被実装部材との間に挟んで加圧する加圧工程と、異方導電性材料を加熱する加熱工程と、異方導電性材料の内部に不均一な電界を発生させる電界発生工程であって、第２の電極と第３の電極との間に電界を発生させ、粒子に作用する誘電泳動力によって第１の電極と第２の電極との間に粒子を捕捉する電界発生工程とを備えた。
【００５７】
本態様によれば、被実装部材に設けられた第２の電極と第３の電極との間に電界を発生させ、粒子に作用する誘電泳動力によって実装部材の第１の電極と被実装部材の第２の電極との間に粒子を捕捉するようにしたので、異方導電性材料に混入する導電性粒子の濃度を増やすことなく、第１の電極と第２の電極との間に導電性粒子を捕捉することができる。
【００５８】
前記目的を達成するために実装体の製造方法に用いられる実装基板の一の態様は、実装部材の電極と接続される電極と、電極に近接して配置された誘電用補助電極とを備えた。
【００５９】
本態様によれば、電極と誘電用補助電極との間に電界を発生させることができるので、異方導電性材料に混入する導電性粒子の濃度を増やすことなく、実装部材の電極と実装基板の電極との間に導電性粒子を捕捉することができる。
【発明の効果】
【００６０】
本発明によれば、導電性粒子の濃度を増やすことなく、導電性粒子を電極領域内に捕捉することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】従来の異方導電性材料を用いた実装方法を示す模式図
【図２】第１の実施形態の実装装置の電気的構成を示すブロック図
【図３】第１の実施形態の実装方法を説明するための模式図
【図４】導電性粒子に作用する力を説明するためのモデルを示す図
【図５】異方導電性材料のバインダ樹脂と導電性粒子を示す図
【図６】導電性粒子に生じる誘電泳動力を示す模式図
【図７】パッド電極と誘電用補助電極の配置例を示す図
【図８】第２の実施形態に係る実装装置を示す模式図
【図９】第３の実施形態に係る実装装置を示す模式図
【発明を実施するための形態】
【００６２】
以下、添付図面に従って本発明の好ましい実施形態について詳説する。
【００６３】
＜従来の異方導電性材料を用いた実装＞
図１は、従来の異方導電性材料を用いた実装方法を示す模式図である。この実装装置は、被実装部材を載置する載置部２０、実装部材を保持する保持部３０から構成される。ここでは、異方導電性膜（ＡＣＦ）４０を用いて実装基板２２にＩＣ（Integrated Circuit）３２を実装し、実装基板２２に設けられたパッド電極２４とＩＣ３２に設けられたパッド電極３４上に形成されたバンプ３６とを電気的に接続する例を説明する。
【００６４】
実装装置は、パッド電極２４とバンプ３６とを対向させ、実装基板２２とＩＣ３２との間にＡＣＦ４０を挟み込み（図１（ａ））、加熱部（不図示）により保持部３０を加熱しつつ、加圧部（不図示）により保持部３０を載置部２０の方向へ押圧する（図１（ｂ））。載置部２０は固定されており、ＡＣＦ４０に押圧が発生する。
【００６５】
ＡＣＦ４０は、テープ状に形成されたバインダ樹脂４２に、球状の微小な導電性粒子４４が分散されている。実装基板２２とＩＣ３２とを加熱、押圧すると、ＡＣＦ４０のバインダ樹脂４２が圧縮され、パッド電極２４とバンプ３６との間に導電性粒子４４が挟みこまれる（熱圧着）。その結果、パッド電極２４とバンプ３６とが導電性粒子を介して電気的に接続される。この状態で、バインダ樹脂４２を硬化させることにより、ＩＣ３２が実装基板２２に機械的に接着される。
【００６６】
ここで、図１（ｂ）に示すように、ＩＣ３２を実装基板２２に押圧する際、パッド電極２４とバンプ３６との間から導電性粒子４４が流出し、パッド電極２４とバンプ３６との間に挟みこまれる導電性粒子４４が減少する。
【００６７】
＜第１の実施形態＞
図２は、本実施形態における実装装置１０の電気的構成を示すブロック図である。同図に示すように、実装装置１０は、載置部２０、保持部３０、加圧部５０、加熱部５２、電界発生部５４、制御部５６等を備えて構成される。
【００６８】
載置部２０は、所定の位置に固定されており、実装基板２２（被実装部材の一例）が載置される。実装基板２２の実装面には、パッド電極２４（第２の電極の一例）と誘電用補助電極２６（図３参照）とが設けられている。また、実装基板２２の実装面側には、ＡＣＦ４０（異方導電性材料の一例）が仮着されている。
【００６９】
保持部３０は、ＩＣ３２（実装部材の一例）を保持する。ＩＣ３２には、パッド電極３４が設けられ、パッド電極３４上にはバンプ３６（第１の電極の一例）が形成されている。保持部３０は、載置部２０に載置された実装基板２２のパッド電極２４とＩＣ３２に設けられたパッド電極３４のバンプ３６とがＡＣＦ４０を介して対向するように、ＩＣ３２の実装面（表面）を下側に向けて保持する。
【００７０】
加圧部５０（加圧手段の一例）は、ＩＣ３２を保持した保持部３０を載置部２０に向けて加圧する。加熱部５２（加熱手段の一例）は、保持部３０を加熱することで、ＩＣ３２を介してＡＣＦ４０を加熱する。ＡＣＦ４０は、バインダ樹脂４２に微小な導電性粒子４４が混入された異方導電性材料（図３参照）であり、加熱、加圧されることで熱圧着される。
【００７１】
電界発生部５４（電界発生手段の一例）は、ＡＣＦ４０の内部に不均一な電界を発生させることで、導電性粒子４４に作用する誘電泳動力を発生させる。この誘電泳動力によって、パッド電極２４とＩＣ３２との間に導電性粒子４４を捕捉する。
【００７２】
制御部５６は、加圧部５０による加圧速度（保持部３０の押圧速度）、加熱部５２の加熱温度、及び電界発生部５４の電界の大きさを制御する。
【００７３】
本実施形態では、加圧部５０が、ＩＣ３２を保持した保持部３０を載置部２０に向けて加圧しているが、この構成に限られるものではなく、実装基板２２とＩＣ３２とが相対的に近づくように加圧できればよい。即ち、保持部３０を固定した状態で実装基板２２を載置した載置部２０を保持部３０に向けて加圧してもよいし、載置部２０と保持部３０をそれぞれ保持部３０と載置部２０に向けて加圧してもよい。
【００７４】
図３は、第１の実施形態に係る実装装置１０を示す模式図である。実装基板２２には、パッド電極２４に近接して誘電用補助電極２６が設けられている。図３に示した例では、パッド電極２４の左右にそれぞれ誘電用補助電極２６が配置されている。
【００７５】
電界発生部５４は、電源５８を備えている。電源５８の一方の端子にはパッド電極２４が、他方の端子には誘電用補助電極２６が接続されている。
【００７６】
実装装置１０は、ＡＣＦ４０が仮着された実装基板２２とＩＣ３２とを対向させる（図３（ａ））。この状態から、制御部５６は、加熱部５２により保持部３０を介してＡＣＦ４０を加熱しつつ（加熱工程の一例）、加圧部５０により保持部３０を載置部２０に向けて所定の押圧速度で押圧する（加圧工程の一例）（図３（ｂ））。
【００７７】
さらに、制御部５６は、電界発生部５４の電源５８を制御し、パッド電極２４と誘電用補助電極２６との間に電圧を印加する（電界発生工程の一例）。これにより、パッド電極２４と誘電用補助電極２６との間に電界が発生する。パッド電極２４と誘電用補助電極２６とは大きさ（面積）が異なっており、パッド電極２４の方が大きいため、この電界は誘電用補助電極２６に近づくほど電界強度が大きい分布となる。この不均一な電界によって導電性粒子４４に誘電泳動力を作用させ、保持部３０が押圧されることによって面方向に移動しようとする導電性粒子４４の移動を妨げ、パッド電極２４とバンプ３６との間に導電性粒子４４を捕捉する。
【００７８】
ここで、導電性粒子４４に作用する誘電泳動力について、図４に示すモデルを用いて説明する。
【００７９】
図４は、２枚の対向する電極１００、１０２と、その間に挟まれている異方導電性材料１０４とを示すモデル図である。本モデルにおいて、時間ｔにおける電極１００と電極１０２との間の距離（電極間高さ）をｈ（ｔ）、固定された電極１００に向かって押圧された電極１０２の押圧速度をｖＡとする。また、異方導電性材料１０４には、バインダ樹脂１０６中に球状の微小な導電性粒子１０８が分散されている（図５参照）。
【００８０】
ここで、異方導電性材料１０４内部において、電極１００、１０２の面方向に延びる軸（図４の左右方向）をｘ軸、電極間高さ方向（図４の上下方向）をｙ軸としたとき、電極１００と電極１０２との間のある座標点（ｘ，ｙ）に存在する導電性粒子１０８のｘ方向の速度ｖｘ［ｍ／ｓ］は、
【００８１】
【数１６】
2014082306.tif 000018
【００８２】
と表すことができる。また、電極間高さｈ（ｔ）は、下記の式２のように表される。
【００８３】
【数１７】
2014082306.tif 000019
【００８４】
ここで、ｈ０は電極１００、１０２の初期（ｔ＝０のとき）の電極間高さ［ｍ］である。
【００８５】
式２を式１に代入して、ｔについて積分すると、この粒子のある時刻ｔにおけるｘ軸方向の位置ｘ（ｔ）を算出することができる。
【００８６】
【数１８】
2014082306.tif 000020
【００８７】
ここで、ｘ０は、導電性粒子１０８の初期（ｔ＝０）のときのｘ座標位置である。
【００８８】
例えば、電極間高さ方向（ｙ軸方向）の中間の位置に存在する粒子のある時刻ｔにおけるｘ軸方向の位置ｘ（ｔ）は、式３にｙ＝ｈ（ｔ）／２を代入することで、式７のように得ることができる。
【００８９】
【数１９】
2014082306.tif 000021
【００９０】
また、図５は、異方導電性材料１０４のバインダ樹脂１０６と導電性粒子１０８を示す模式図である。１個の導電性粒子１０８に着目すると、式１で表されるｘ方向の速度ｖｘで移動する導電性粒子１０８が受けている力Ｆｘは、速度ｖｘの時間微分と導電性粒子１０８の質量ｍ［ｋｇ］とから、以下のように表すことができる。
【００９１】
【数２０】
2014082306.tif 000022
【００９２】
したがって、このときに印加された電界から生じる誘電泳動力をＦＤＥＰとすると、以下の関係式を満たすように、粒子速度と電界の強さを調整しながら実装を行うことで、電極間に存在する導電性粒子の流出を防止し、電極間に捕捉することができる。
【００９３】
【数２１】
2014082306.tif 000023
【００９４】
また、図６は、異方導電性材料１０４に電界Ｅ［Ｖ／ｍ］を印加したときの、複素誘電率εｂのバインダ樹脂１０６に混入されている半径ａ［ｍ］、複素誘電率εｐの導電性粒子１０８に生じる誘電泳動力ＦＤＥＰを示す模式図である。このときの誘電泳動力ＦＤＥＰは、以下の式４で表される。
【００９５】
【数２２】
2014082306.tif 000024
【００９６】
ここで、εは下記の式８で定義される複素誘電率、ω（＝２πｆ）は角周波数［Ｈｚ］、ｆは印加周波数[Ｈｚ]、σは導電率［Ｓ／ｍ］、ε´は誘電率［Ｆ／ｍ］、ｊは虚数単位、添え字ｂはバインダ樹脂、添え字ｐは導電性粒子、Ｒｅ［ｆ］は複素関数ｆの実部、∇はナブラ演算子を表す。
【００９７】
【数２３】
2014082306.tif 000025
【００９８】
したがって、制御部５６（制御手段の一例）は、全ての座標点（ｘ，ｙ）に存在する導電性粒子１０８について上記の式５の関係を満たすように、加圧部５０の押圧速度と電源５８の印加電圧（パッド電極２４と誘電用補助電極２６との間に発生させる電界の大きさ）の少なくとも一方を制御すればよい（制御工程の一例）。例えば、加圧部５０の押圧速度を一定として電源５８の印加電圧を式５の関係を満たすように調整してもよいし、電源５８の印加電圧を一定として加圧部５０の押圧速度を式５の関係を満たすように調整してもよい。もちろん、加圧部５０の押圧速度と電源５８の印加電圧の両方を調整してもよい。これにより、図３（ｂ）に示すように、電極間に存在する導電性粒子４４の流出を防止し、電極間に捕捉することができる。
【００９９】
なお、前述のように、本実施形態では、誘電用補助電極２６よりもパッド電極２４の方が大きいため、パッド電極２４と誘電用補助電極２６との間に発生させた電界は、誘電用補助電極２６に近づくほど電界強度が大きい不均一な電界となる。ここでは、導電性粒子４４に負の誘電泳動力を発生させてパッド電極２４側に導電性粒子４４を捕捉するために、εｂ＞εｐの関係を満たしている。
【０１００】
図７は、パッド電極２４と誘電用補助電極２６の配置例を示す図であり、実装基板２２の実装面側から見た図である。同図において、縦方向をＸ軸方向、横方向をＺ軸方向とする。ここでは、パッド電極２４は、Ｘ軸方向（長辺側）に１００μｍ以下、Ｚ軸方向（短辺側）に５０μｍ以下の長方形形状をしている。
【０１０１】
図７（ａ）に示す誘電用補助電極２６ａは、パッド電極２４のＸ軸方向の両側に配置され、Ｚ軸方向に延びる形状となっている。誘電用補助電極２６ａは、Ｘ軸方向のサイズは２０μｍ以下であり、Ｚ軸方向のサイズはパッド電極２４の横方向と同様のサイズ（５０μｍ以下）である。また、パッド電極２４と誘電用補助電極２６ａとの間隔は、５０μｍ以下である。
【０１０２】
図７（ｂ）は、図７（ａ）の誘電用補助電極２６ａに加え、誘電用補助電極２６ｂをパッド電極２４のＺ軸方向の両側にも配置した例を示す図である。誘電用補助電極２６ｂは、Ｘ軸方向のサイズはパッド電極２４の縦方向と同様のサイズ（１００μｍ以下）であり、Ｚ軸方向のサイズは２０μｍ以下である。また、パッド電極２４と誘電用補助電極２６ｂとの間隔は、５０μｍ以下である。
【０１０３】
図７（ｃ）は、誘電用補助電極２６ｃを、パッド電極２４の外周を囲むように配置した例を示す図である。誘電用補助電極２６ｃは、図７（ｂ）に示す誘電用補助電極２６ａをＺ軸方向に、誘電用補助電極２６ｂをＸ軸方向に延長して接続した形状となっている。誘電用補助電極２６ｃは、幅方向のサイズは２０μｍ以下であり、パッド電極２４との間隔は５０μｍ以下である。
【０１０４】
図７（ｄ）に示す誘電用補助電極２６ｄは、図７（ｃ）に示した誘電用補助電極２６ｃのうち、パッド電極２４の短辺側に近接する部分に切り欠きを設けた形状となっている。この切り欠き部は３０μｍ以下で構成されており、この間にパッド電極２４への配線を設けることができる。
【０１０５】
また、図７（ｅ）に示す誘電用補助電極２６ｅは、図７（ｃ）に示した誘電用補助電極２６ｃのうち、パッド電極２４の長辺側に近接する部分に切り欠きを設けた形状となっている。この切り欠き部は３０μｍ以下で構成されており、この間にパッド電極２４への配線を設けることができる。
【０１０６】
このようにパッド電極２４に近接して大きさの異なる誘電用補助電極２６を設け、電界発生部５４の電源５８により両電極に電圧を印加し、パッド電極２４と誘電用補助電極２６との間に不均一な電界を発生させることで、導電性粒子４４に作用する誘電泳動力を発生させることができる。この誘電泳動力により、パッド電極２４とバンプ３６との間に導電性粒子を捕捉することで、電気的接合の信頼性を向上させることができる。また、電気的接合に関与していない粒子起因の絶縁破壊やリークを発生させることが無くなり、信頼性、接続歩留まりを向上させることができる。
【０１０７】
＜第２の実施形態＞
図８（ａ）は、第２の実施形態に係る実装装置１２を示す模式図である。なお、実装装置１０と共通する部分には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。また、電気的構成については、図２に示した実装装置１０のブロック図と共通である。
【０１０８】
実装装置１２の保持部３０は、ＩＣ３２の裏面と接する面に誘電用電極３８を備えている。電源５８の一方の端子には実装基板２２のパッド電極２４が、他方の端子には誘電用電極３８が接続されている。
【０１０９】
実装装置１２は、ＡＣＦ４０が仮着された実装基板２２とＩＣ３２とを対向させる（図８（ａ））。この状態から、制御部５６は、加熱部５２により保持部３０を介してＡＣＦ４０を加熱しつつ、加圧部５０により保持部３０を載置部２０に向けて所定の押圧速度で押圧する（図８（ｂ））。
【０１１０】
さらに、制御部５６は、電界発生部５４の電源５８を制御し、パッド電極２４と誘電用電極３８との間に電圧を印加する。
【０１１１】
このように、制御部５６は、全ての座標点（ｘ，ｙ）に存在する導電性粒子１０８について式５の関係を満たすように、加圧部５０の押圧速度と電源５８の印加電圧の少なくとも一方を制御する。これにより、パッド電極２４と誘電用電極３８との間に電界が発生する。パッド電極２４と誘電用電極３８とは大きさ（面積）が異なっており、誘電用電極３８の方が小さいため、この電界はパッド電極２４に近づくほど電界強度が大きい分布となる。この不均一な電界によって導電性粒子４４に誘電泳動力を作用させる。
【０１１２】
ここでは、導電性粒子４４に正の誘電泳動力を発生させてパッド電極２４側に導電性粒子４４を捕捉するために、εｂ＜εｐの関係を満たしている。また、図８（ｂ）において破線で示した電気力線からもわかるように、パッド電極２４の端部付近では導電性粒子４４に作用する誘電泳動力はパッド電極２４の面方向に働く。したがって、保持部３０が押圧されることによって面方向に移動しようとする導電性粒子４４の移動を妨げ、パッド電極２４とバンプ３６との間に導電性粒子４４を捕捉することができる。
【０１１３】
＜第３の実施形態＞
図９（ａ）は、第３の実施形態に係る実装装置１４を示す模式図である。なお、実装装置１０と共通する部分には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。また、電気的構成については、図２に示した実装装置１０のブロック図と共通である。
【０１１４】
実装装置１４は、電源５８の一方の端子に実装基板２２のパッド電極２４が、他方の端子に誘電用電極３８が接続されている。
【０１１５】
これまでと同様に、ＡＣＦ４０が仮着された実装基板２２とＩＣ３２とを対向させる（図９（ａ））。この状態から、制御部５６は、加熱部５２により保持部３０を介してＡＣＦ４０を加熱しつつ、加圧部５０により保持部３０を載置部２０に向けて所定の押圧速度で押圧する（図９（ｂ））。
【０１１６】
さらに、制御部５６は、電界発生部５４の電源５８を制御し、パッド電極２４とバンプ３６との間に電圧を印加する。これにより、パッド電極２４とバンプ３６との間に電界が発生する。第１の実施形態と同様に、パッド電極２４とバンプ３６とは大きさ（面積）が異なっており、パッド電極２４の方が大きいため、この電界はパッド電極２４に近づくほど電界強度が大きい分布となる。この不均一な電界によって導電性粒子４４に誘電泳動力を作用させる。
【０１１７】
本実施形態では、εｂ＜εｐの関係を満たすようにして、導電性粒子４４に正の誘電泳動力を発生させてバンプ３６側に導電性粒子４４を捕捉する。図９（ｂ）において破線で示した電気力線からもわかるように、バンプ３６の端部付近では導電性粒子４４に作用する誘電泳動力はバンプ３６の面方向に働く。したがって、保持部３０が押圧されることによって面方向に移動しようとする導電性粒子４４の移動を妨げ、パッド電極２４とバンプ３６との間に導電性粒子４４を捕捉することができる。
【０１１８】
＜実施例＞
実装装置１２を用いて実装を行った。ＡＣＦとして、樹脂で構成されたコアに金属層がコートされ、その金属層にさらに絶縁保護層がコートされた３層タイプの導電性粒子と、エポキシ系のバインダとから構成されたものを用いた。この導電性粒子は、直径が３μｍ、比誘電率が２．５、比重が１．８である。また、バインダの比誘電率は、１０ｋＨｚで４．４、１００ｋＨｚで４．２、１ＭＨｚで４．０、１０ＭＨｚで３．８である。
【０１１９】
また、加圧部５０による保持部３０の加圧速度を１００〜２００μｍ／ｓ以下、押し込み圧力を８０ＭＰａ、加熱部５２による保持部３０の加熱温度の最高温度を２４０℃とした。
【０１２０】
このときの導電性粒子の平均速度は、おおよそ６０〜１００μｍ／ｓとなる。この場合に必要な最適な誘電泳動力は、１粒子あたり２〜１０ｆＮである。導電性粒子の比誘電率は２．５であるから、このときに必要な最適な電界の強さは４００〜１０００Ｖ／ｍ程度である。
【０１２１】
接合する電極間の初期ギャップをおおよそ１０〜２０μｍとすると、電源５８として直流電源を使用した場合、４×１０−３Ｖから１×１０−２Ｖ程度を印加することで、図１を用いて説明した従来の実装方法よりも８０〜７０％の導電性粒子のかみこみ量を増やすことができる。
【０１２２】
また、電源５８として交流電源を使用した場合は、周波数１００ｋＨｚ〜５ＭＨｚ、ピークｔｏピーク値で５Ｖから１５Ｖ程度を印加すればよい。
【０１２３】
印加電圧の上限は、電極の発熱量や電極表面での反応（電圧を高いと、電極表面が樹脂や添加物、水分と反応する）を考慮する必要がある。
【０１２４】
本発明の技術的範囲は、上記の実施形態に記載の範囲には限定されない。各実施形態における構成等は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、各実施形態間で適宜組み合わせることができる。
【符号の説明】
【０１２５】
１０，１２，１４…実装装置、２０…載置部、２２…実装基板、２４，３４…パッド電極、３０…保持部、３２…ＩＣ、３６…バンプ、４０…ＡＣＦ、４２…バインダ樹脂、４４…導電性粒子、５０…加圧部、５２…加熱部、５４…電界発生部、５６…制御部、５８…電源、１００，１０２…電極、１０４…異方導電性材料
【図１】
2014082306.tif 000041
【図２】
2014082306.tif 000042
【図３】
2014082306.tif 000043
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2014082306.tif 000047
【図８】
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【図９】
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