(57)【要約】【課題】製造コストを低減し、導電性粒子の材料の選択肢を広げることができる異方性導電膜を有する基板装置の製造方法などを提供する。【解決手段】基板１１の面上に配置された導電体部１２と異方性導電膜２０を有する基板装置の製造方法は、硬化されて弾性体となる流動性を有する絶縁体３１の中に、帯電された部分を持つ複数の導電性粒子２１を分散させた流動性混合物３０を、導電体部１２が配置された基板１１の面上の領域に配置する工程を含む。電界形成手段を用いて導電性粒子２１に導電体部１２に向かう方向の力を印加し導電性粒子２１を導電体部１２の近傍に移動させた後に、流動性混合物３１を硬化処理する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の面上に配置された導電体部と、前記基板の上に配置された異方性導電膜と、を有する基板装置の製造方法であって、
硬化されて弾性体となる流動性を有する絶縁体の中に、正或いは負のいずれか一方の極性に帯電された部分を持つ複数の導電性粒子を分散させた流動性混合物を、前記導電体部が配置された前記基板の面上の領域のうち少なくとも前記導電体部を含む領域に配置する工程と、
電界形成手段を用いて前記導電性粒子に前記導電体部に向かう方向の力を印加し導電性粒子を前記導電体部の近傍に移動させる工程と、
前記流動性混合物を硬化処理する工程と、
を含むことを特徴とする製造方法。
【請求項２】
２つの基板と、前記２つの基板の面上にそれぞれ配置された導電体部と、前記２つの基板の間に配置された異方性導電膜と、を有する基板装置の製造方法であって、
硬化されて弾性体となる流動性を有する絶縁体の中に、正或いは負のいずれか一方の極性に帯電された部分を持つ複数の導電性粒子を分散させた流動性混合物を、前記導電体部がそれぞれ配置された前記２つの基板のうちの一方の基板の面上の領域のうち少なくとも前記導電体部を含む領域に配置する工程と、
電界形成手段を用いて前記導電性粒子に前記一方の基板の導電体部に向かう方向の力を印加し導電性粒子を前記導電体部の近傍に移動させる工程と、
前記流動性混合物を硬化処理する工程と、
前記２つの基板の面上の導電体部の位置を合わせて前記２つの基板を接合し、前記２つの基板の面上にそれぞれ配置された導電体部を前記導電性粒子を挟んだ状態で電気的に接続する工程と、
を含むことを特徴とする製造方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の製造方法であって、
前記基板の少なくとも前記導電体部の表面または前記一方の基板の少なくとも前記導電体部の表面に、前記導電性粒子よりも剛性の低い絶縁体からなる薄膜を配置する工程を含むことを特徴とする製造方法。
【請求項４】
請求項１から３の何れか１項に記載の製造方法であって、
前記導電性粒子は、導電性材料部と、該導電性材料部を完全に覆い、該導電性材料部よりも剛性の低い絶縁体からなる薄膜と、を含むことを特徴とする製造方法。
【請求項５】
請求項１から４の何れか１項に記載の製造方法であって、
前記電界形成手段が、
前記基板または一方の基板の導電体部が配置された面に対向して配置される電極板と、
前記導電体部と前記電極板との間に電圧を印加する電圧源と、
前記導電体部と前記電極板と前記電圧源とを電気的に接続する配線からなることを特徴とする製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載の製造方法であって、
前記電極板が、少なくとも第二の導電体部と前記第二の導電体部を支持する支持体とからなる基板か、或いは前記２つの基板のうちの他方の基板であり、
前記第二の導電体部または前記他方の基板の導電体部は、前記基板または一方の基板上における前記導電体部の位置に対応した前記支持体または他方の基板上の位置に配置されていることを特徴とする製造方法。
【請求項７】
請求項１から６の何れか１項に記載の製造方法であって、
前記基板または一方の基板の前記導電体部が配置されている面上に、その中に前記流動性混合物が配置される枠状のスペーサーを設ける工程を含むことを特徴とする製造方法。
【請求項８】
請求項１に記載の製造方法であって、
前記基板装置は、電子回路を備える回路基板装置であり、前記導電体部は電極であることを特徴とする製造方法。
【請求項９】
請求項２に記載の製造方法であって、
前記一方の基板は、電子回路を備える回路基板であり、前記２つの基板のうちの他方の基板は、デバイスを備えるデバイス基板であり、前記導電体部は電極であることを特徴とする製造方法。
【請求項１０】
請求項１から９の何れか１項に記載の製造方法により製造された基板装置であって、
前記異方性導電膜において前記導電性粒子が前記導電体部の近傍に偏在することを特徴とする基板装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の基板装置であって、
前記導電性粒子は、導電性を有する材料を含む１種類以上の材料からなり、
かつ前記導電性粒子の表面には前記材料のうち導電性を有する材料のみが存在することを特徴とする基板装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異方性導電膜を有する回路基板装置などの基板装置、及びその作製方法などに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子デバイスの集積化や高密度化により、大量の配線が高密度に配置された電子デバイスと回路基板との電気接続手段にも、高密度化と接続工程の一括化が求められている。このような要求に答える電気接続手段の一つとして、異方性導電膜が存在する。異方性導電膜とは、電子デバイスと回路基板の電極との間に配置され、両者を電気的に接続する部分（例えば電極同士）にのみ高い導電性を有し、それ以外の部分は高い絶縁性を有する膜である。一般的な異方性導電膜の構成では、絶縁膜の中に導電性粒子がほぼ均一に分散した状態で混合されている。異方性導電膜の導電性を有する部分の導電性をさらに高め、導電性を有さない部分の絶縁性をより高めるためには、導電性粒子が、導電性を有すべき部分、例えば電極の近傍に偏在するように配置されることが望ましい。
【０００３】
特許文献１に記載の発明においては、以下の工程を経ることにより、導電性粒子が電極の近傍に偏在する異方性導電膜を作製している。まず図５（ａ）のように、基板１１１の電極１１２が配置された面上に、強磁性体を含む導電性粒子１２１と、硬化されて弾性体となる流動性の高い絶縁体１３１との混合物１３０を塗布する。次に図５（ｂ）のように、電極１１２上に磁力線が密集するように、強磁性体１５１と常磁性体１５２とコイル１５３とを組み合わせた構造を有する電磁石１５０を配置する。そして、電磁石１５０を駆動し、導電性粒子１２１に磁力を印加することにより導電性粒子１２１を電極１１２の上方に移動させ、その後、絶縁体１３１の硬化処理を行うことで異方性導電膜１２０を得る。
【０００４】
異方性導電膜１２０が配置された回路基板装置１１０に電子デバイス１４０を接合する際には、図５（ｃ）のように、電子デバイス１４０の電極１４２と上記電極１１２の位置が互いに一致するように位置合わせを行った後に、圧力と熱を印加して接合する。このとき、電極１４２と電極１１２に挟まれた導電性粒子１２１が電極１４２及び電極１１２に接触することによって、電極１４２と電極１１２は電気的に接続される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平４−１５１８８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１の上記技術では、磁性発生手段と基板上の電極との間の位置合わせ工程が必須であり、導電性粒子の材料として強磁性体（鉄、コバルト、ニッケルなど）を用いる必要がある。よって、本発明の課題は、上記のような異方性導電膜を有する装置の製造コストを低減することと、導電性粒子の材料の選択肢を広げることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題に鑑み、本発明の基板装置の製造方法は、基板の面上に配置された導電体部と、基板の上に配置された異方性導電膜と、を有する基板装置の製造方法であって、以下の工程を含む。硬化されて弾性体となる流動性を有する絶縁体の中に、正或いは負のいずれか一方の極性に帯電された部分を持つ複数の導電性粒子を分散させた流動性混合物を、導電体部が配置された基板の面上の領域のうち少なくとも導電体部を含む領域に配置する工程。電界形成手段を用いて導電性粒子に導電体部に向かう方向の力を印加し導電性粒子を導電体部の近傍に移動させる工程。流動性混合物を硬化処理する工程。
【０００８】
また、上記課題に鑑み、本発明の他の基板装置の製造方法は、２つの基板と、２つの基板の面上にそれぞれ配置された導電体部と、２つの基板の間に配置された異方性導電膜と、を有する基板装置の製造方法であって、以下の工程を含む。硬化されて弾性体となる流動性を有する絶縁体の中に、正或いは負のいずれか一方の極性に帯電された部分を持つ複数の導電性粒子を分散させた流動性混合物を、導電体部がそれぞれ配置された２つの基板のうちの一方の基板の面上の領域のうち少なくとも導電体部を含む領域に配置する工程。電界形成手段を用いて導電性粒子に前記一方の基板の導電体部に向かう方向の力を印加し導電性粒子を前記導電体部の近傍に移動させる工程。流動性混合物を硬化処理する工程。２つの基板の面上の導電体部の位置を合わせて２つの基板を接合し、２つの基板の面上にそれぞれ配置された導電体部を導電性粒子を挟んだ状態で電気的に接続する工程。
【０００９】
また、上記課題に鑑み、本発明の基板装置は、上記製造方法により製造された基板装置であって、異方性導電膜において導電性粒子が導電体部の近傍に偏在することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明により、任意の位置に配置された任意の形状の電極などの導電体部に対応した異方性導電膜の製造において、導電性粒子を移動させる電界形成手段と導電体部との位置合わせ工程を省略することができる。さらに導電性粒子を移動させる手段を、電極板と電界印加手段（例えば電圧源）といったような簡素な装置を用いて構成することができる。以上より、異方性導電膜を有する回路基板装置などの基板装置の製造コストを低減することができる。
【００１１】
また、本発明により、導電性粒子の材料として強磁性体を用いる必要がなくなるので、導電性粒子の材料として、例えば、金などの比較的導電率が高い材料などを選択することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の基板装置の製造方法を示す図。
【図２】本発明の基板装置の構造を示す図。
【図３】本発明の実施例１における基板装置及びその製造方法を示す図。
【図４−１】本発明の実施例２における基板装置及びその製造方法を示す図。
【図４−２】本発明の実施例２における基板装置及びその製造方法を示す図。
【図５】従来の回路基板装置の製造方法を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
基板の面上に配置された導電体部と基板の上に配置された異方性導電膜とを有する基板装置の本発明の製造方法は次の特徴を有する。すなわち、硬化されて弾性体となる流動性を有する絶縁体の中に、帯電された部分を持つ複数の導電性粒子を分散させた流動性混合物を、基板の面上の導電体部を含む領域に配置する。そして、電界を用いて導電性粒子に導電体部に向かう方向の力を印加し導電性粒子を導電体部の近傍に移動させた後に流動性混合物を硬化処理して異方性導電膜を形成することを特徴とする。この基板装置は、導電体部を有する他方の基板と接合することができる。その際、流動性混合物を硬化処理した後に、２つの基板上の導電体部の位置を合わせて２つの基板を接合し、２つの基板の面上にそれぞれ配置された導電体部を導電性粒子を挟んだ状態で電気的に接続する。例えば、基板装置は、電子回路を備える回路基板装置であり、導電体部は電極である。また、例えば、他の基板は、容量型超音波トランスデューサ等である電気機械変換装置などのデバイスが配置された基板である。上記製造方法において、表面が導電性材料のみで覆われた導電性粒子を用いる場合に、導電性粒子を導電体部の近傍に効率的に移動させるために、導電体部の上に絶縁体の薄膜を設けておくと良い。この薄膜は、導電体部と導電性粒子との電気的な接触を防止するための、導電性粒子よりも剛性の低い絶縁体層である。この場合、２つの基板の圧接時に導電性粒子はこの絶縁体層を貫通して導電体部と電気的に接触する。また、上記製造方法において、同じく導電性粒子を導電体部の近傍に効率的に移動させるために、導電性材料部と、該導電性材料部を完全に覆い該導電性材料部よりも剛性の低い絶縁体からなる薄膜と、を含む導電性粒子を用いることもできる。つまり、電極などの導電体部の表面と導電性粒子の表面のうちの少なくとも一方に絶縁体層を設けるのが好ましい。
【００１４】
以下に、本発明を実施するための形態を説明する。
図２のように、一実施形態の回路基板装置１０は、電極１２が配置された基板１１と、導電性粒子２１と絶縁体３１からなる異方性導電膜２０で構成される。電極１２は１つだけでもよいが、一般的には複数配置されている。また、電極１２の形状については、厚さが一様であることが望ましいが、基板１１の面内における形状は、後に回路基板装置１０に接合される後述の電子デバイス４０の電極４２の形状及び配置位置に対応している限り任意である。例えば、電極１２の各々の幅や長さが互いに異なっていてもよく、また電極１２が四角形以外の形状であってもよい。
【００１５】
導電性粒子２１は、導電性を有する材料を含む１種類以上の材料からなり、さらに導電性粒子２１は電極１２の近傍に偏在して配置されている。導電性粒子２１の構造としては、例えば、金などの単一の金属材料、或いは複数の金属材料からなる合金材料からなる粒子である。或いは、導電性粒子２１は、樹脂などの絶縁体粒子の表面が導電性を有する材料のみで覆われた構造を有する粒子であってもよい。或いは、導電性粒子２１は、表面が導電性材料からなる粒子の表面が絶縁体薄膜で覆われた構造を有する粒子であってもよい。或いは、導電性粒子２１は、粒子の表面に導体と絶縁体との両方が存在するような構造（一部、導体が露出している構造）を有する粒子であってもよい。絶縁体３１は、隣接する電極１２の間を電気的に絶縁するために十分高い抵抗率を有する弾性体材料からなる。
【００１６】
上記のような回路基板装置１０の製造方法を以下に説明する。
まず、図１（ａ）のように、電極１２が配置された基板１１上のうち少なくとも電極１２を含む領域に、硬化されて弾性体となる流動性を有する流動性混合物３０を配置する。流動性混合物３０は、硬化されることにより弾性体となる流動性を有する絶縁体３１の中に、導電性粒子２１を帯電させたものを分散させた混合物である。絶縁体３１は、硬化された後に隣接する電極１２の間を電気的に絶縁するために十分高い抵抗率を有する弾性体となるような流動性を有する材料からなる。例えば、エポキシ樹脂などを用いることが可能である。導電性粒子２１を帯電させる手法としては、摩擦帯電、放電による帯電、静電誘導などといった手段を適用することができる。
【００１７】
次に、図１（ｂ）のように、電界形成手段（図示されていない）を用いて導電性粒子２１に電極１２に向かう方向の静電気力Ｆを印加し、導電性粒子２１を電極１２の近傍に移動させる。この際、電極板などの電界形成手段と基板上の電極１２との細かい位置合わせは不要である。その後、流動性混合物３０を硬化させることで、図２のような異方性導電膜２０を有する回路基板装置１０を得る。流動性混合物３０を硬化させる手段は、流動性を有する絶縁体３１を硬化させるのに適した手法を選択する。例えば、流動性を有する絶縁体３１としてエポキシ樹脂を用いた場合は、乾燥雰囲気内での加熱を行う。
【００１８】
上記の回路基板装置１０に電子デバイス４０を接合する際には、図１（ｃ）のように、まず支持部４１に電極４２が配置された電子デバイス４０の電極４２と回路基板装置１０の電極１２との位置が一致するように位置合わせを行う。その後に圧力と熱を印加して回路基板装置１０と電子デバイス４０とを接合する。絶縁体３１は接着剤であるため、これを硬化させるために熱を加える。このとき、電極１２と電極４２に挟まれた導電性粒子２１が両電極に接触することによって、電極１２と電極４２は互いに電気的に接続される。
【００１９】
（実施例１）
より具体的な本発明の実施例１を以下に説明する。まず、図３（ａ）のように、電極１２が配置された基板１１上のうち少なくとも電極１２を含む領域に、絶縁性を有する弾性体薄膜２４を配置する。この際、電極１２は弾性体薄膜２４により完全に覆われるようにする。電極１２は１つだけでもよいが、一般的には複数配置されており、後述の電子デバイス４０の電極４２の形状及び配置位置に対応して配置されている。
【００２０】
次に、図３（ｂ）のように、基板１１上のうち少なくとも電極１２を含む領域に、硬化されて弾性体となる流動性を有する流動性混合物３０を配置する。本実施例における流動性混合物３０は、硬化されることにより弾性体となる流動性を有する絶縁体３１の中に導電性粒子２３を帯電させたものを分散させた混合物である。ここでは、導電性粒子２３は、その表面が全て導電性を有する材料からなる。例えば、導電性粒子２３は、金などの金属材料からなる粒子であってもよい。或いは、導電性粒子２３は、樹脂材料からなる粒子に金などの金属薄膜を成膜した粒子であってもよい。また、導電性粒子２３は、絶縁性を有する弾性体薄膜２４よりも十分に高い剛性を有するように作成されていることが望ましい。
【００２１】
次に、図３（ｃ）のように、少なくともその表面が導電性を有する材料からなる電極板５１を、基板１１の電極１２が配置された面に対向するように配置し、配線５３を介して電極１２と電極板５１を電圧源５２に電気的に接続する。この際、電極板５１と基板上の電極１２との細かい位置合わせは不要である。この状態で電圧源５２を駆動して電極板５１と電極１２との間に電場を形成し、導電性粒子２３に電極１２に向かう方向の静電気力を印加し導電性粒子２３を電極１２の近傍に移動させる。電極板５１及び電極１２の極性は次のように決定する。導電性粒子２３の帯電極性が正の場合は、電極板５１の極性が正に、電極１２の極性が負になるように電圧源５２を駆動する。導電性粒子２３の帯電極性が負の場合は、電極板５１の極性が負に、電極１２の極性が正になるように電圧源５２を駆動する。このように、本実施例では、電界形成手段が、基板の導電体部が配置された面に対向して配置された電極板と、導電体部と電極板との間に電圧を印加する電圧源と、導電体部と電極板と電圧源とを電気的に接続する配線からなる。
【００２２】
このとき、もし絶縁性を有する弾性体薄膜２４が存在しなかったとすると、導電性粒子２３が電極１２に接触した瞬間に導電性粒子２３は静電誘導により電極１２と同じ極性に帯電される。その結果、導電性粒子２３は電極１２から離れる方向の静電気力を受け電極から離れる方向に移動してしまうことになり易い。絶縁性を有する弾性体薄膜２４の存在により、導電性粒子２３が電極１２に電気的に接触しないので、導電性粒子が電極１２の近傍に移動しそこに留まることが確実に保証される。その後、流動性混合物３０を硬化させ、電圧源５２による電圧印加を停止し、電極板５１及び電圧源５２、配線５３を取り外すことにより、異方性導電膜２０を有する回路基板装置１０を得る。
【００２３】
上記の回路基板装置１０に電子デバイス４０を接合する際には、図３（ｄ）のように、まず電子デバイス４０の電極４２と回路基板装置１０の電極１２との位置が一致するように位置合わせを行う。その後に圧力と熱を印加して回路基板装置１０と電子デバイス４０とを接合する。このとき、電極１２と電極４２に挟まれた導電性粒子２３が、絶縁性を有する弾性体薄膜２４を突き破って電極１２及び電極４２の両者に接触することによって、電極１２と電極４２は互いに電気的に接続される。
【００２４】
（実施例２）
次に、本発明の実施例２を以下に説明する。まず、図４−１（ａ）、（ｂ）のように、電極１２が配置された基板１１上に、絶縁性を有する弾性体薄膜２４及びスペーサー６１を配置する。すなわち、本実施例の製造方法は、基板の導電体部が配置されている面上に、その中に流動性混合物が配置される枠状のスペーサーを設ける工程を含む。電極１２は１つだけでもよいが、一般的には複数配置されており、後述の電子デバイス４０の電極４２の形状及び配置位置に対応して配置されている。弾性体薄膜２４は先の実施例１と同様のものであり、基板１１上のうち少なくとも電極１２を含む領域に配置される。
【００２５】
スペーサー６１は十分に高い剛性を有する絶縁性を有する弾性体からなる。また、スペーサー６１は、後述の工程において、その高さが後述の電子デバイス４０をスペーサー６１上に配置したときに後述の電極４２が後述の流動性混合物３０の上面に接するための最大の高さよりも低いことが望ましい。また、スペーサー６１は、後述の工程において、その高さが、流動性混合物３０を基板１１及び電極１２上に配置する際の流動性混合物３０の高さよりも高いことが望ましい。また、スペーサー６１は、基板１１の面内方向の形状が、電極１２のうち接合される領域を囲むような形状となるように形成される。以上より、電極の周縁部にスペーサー６１を設けることにより、基板と電子デバイス（または電極板）とのギャップを規定することができ、流動性混合物３０を硬化させた後に電子デバイス４０の位置合わせを再度行うことを不要とできる。さらに流動性混合物３０の流出を防止することができる。スペーサー６１は、流動性混合物３０を硬化させた後に除去し易いように複数の部品に分解できるように構成されていてもよい。
【００２６】
次に、図４−１（ｃ）のように、基板１１上のうち少なくとも電極１２を含む領域に、硬化されて弾性体となる流動性を有する流動性混合物３０を配置する。本実施例における流動性混合物３０は、先の実施例１における流動性混合物３０と同様のものである。
【００２７】
次に、図４−２（ｄ）のように、支持部４１と電極４２からなる電子デバイス４０をスペーサー６１と接触させるように配置し、配線５３を介して電極４２と電極１２とを電圧源５２に電気的に接続する。このとき、電子デバイス４０は、その電極４２が、対応する電極１２の直上に位置するように配置される。この状態で電圧源５２を駆動して電極４２と電極１２との間に電場を形成し、導電性粒子２３に、電極１２に向かう方向の静電気力を印加し導電性粒子２３を電極１２の近傍に移動させる。このとき、電圧印加による電子デバイス４０の破損を防止するために、電極４２、或いは電極４２に電気的に接続される配線５３は接地されることが望ましい。本実施例では、電界形成手段として、電極と接合させる相手のデバイスの電極を用いることで、導電性粒子を電極上に移動させた後、そのままデバイスを基板に接合する。すなわち、本実施例では、電界形成手段が、少なくとも第二の導電体部と第二の導電体部を支持する支持体とからなるデバイス基板などの基板を含む。
【００２８】
その後、流動性混合物３０を硬化させ、電圧源５２による電圧印加を停止し、電圧源５２及び配線５３、スペーサー６１を取り外すことにより、異方性導電膜２０上に電子デバイス４０が固定された回路基板装置１０を得る。上記の回路基板装置１０と電子デバイス４０とを接合する際には、図４（ｅ）のように、圧力と熱を印加して回路基板装置１０と電子デバイス４０とを接合する。このとき、電極１２と電極４２に挟まれた導電性粒子２３が、絶縁性を有する弾性体薄膜２４を突き破って電極１２及び電極４２の両者に接触することによって、電極１２と電極４２は互いに電気的に接続される。
【符号の説明】
【００２９】
１０・・回路基板装置（装置）、１１・・基板、１２・・電極（導電体部）、２０・・異方性導電膜、２１・・導電性粒子、３０・・流動性混合物、３１・・流動性を有する絶縁体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４−１】
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【図４−２】
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【図５】
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