(57)【要約】【課題】接合信頼性に優れた電子部品接合方法を提供することを目的とする。【解決手段】基板１に形成され部品電極６との接合を阻害する接合阻害膜として作用する表面被膜３を表面に有する基板電極２と電子部品５に形成された部品電極６とを接合する電子部品接合において、硬質材料よりなる粒子状物質を添加粒子４ａとして含む樹脂接着剤４を基板１に塗布し、基板電極２と部品電極６との間に添加粒子４ａを挟み込んだ状態で電子部品５を基板１に対して押圧し、添加粒子４ａによって表面被膜３を部分的に破壊する。これにより、基板電極２と部品電極６との圧接において金属新生面相互を接触させて、良好な金属接合面を確保することができる。【選択図】図２
2005260034.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に形成された基板電極と電子部品に形成された部品電極とを接合する電子部品接合方法であって、部品電極と前記部品電極との接合を阻害する接合阻害膜を表面に有する基板電極とを対向させるように前記基板と電子部品とを位置合わせする位置合わせ工程と、前記接合阻害膜の少なくとも一部を破壊する接合阻害膜破壊工程と、前記電子部品を基板に対して押圧して部品電極と基板電極とを圧接により接合する接合工程とを含み、前記接合阻害膜破壊工程において前記基板電極および部品電極のいずれよりも硬い硬質部材で前記接合阻害膜を破壊することを特徴とする電子部品接合方法。
【請求項２】
前記接合阻害膜破壊工程に先だって前記基板電極または部品電極上に前記硬質部材としての粒子状物質を供給する工程を含み、前記接合阻害膜破壊工程において基板電極と部品電極との間に前記粒子状物資を挟み込んだ状態で部品電極を基板電極に押圧することにより、該接合阻害膜を破壊することを特徴とする請求項１記載の電子部品接合方法。
【請求項３】
前記粒子状物質として、非導電性であって樹脂中に含有されることによって基板と電子部品との間の熱膨張差に起因する応力を緩和する応力緩和部材として機能する無機質を用いることを特徴とする請求項２記載の電子部品接合方法。
【請求項４】
前記粒子状物質として、導電材質を用いることを特徴とする請求項２記載の電子部品接合方法。
【請求項５】
前記硬質部材として先鋭状の針部材を用い、前記接合阻害膜破壊工程において前記針部材を接合阻害膜に対して押圧することにより、該接合阻害膜を破壊することを特徴とする請求項１記載の電子部品接合方法。
【請求項６】
前記接合工程において、前記基板電極と部品電極とを相対的に振動させることを特徴とする請求項１乃至５記載の電子部品接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板に形成された基板電極に電子部品に形成された部品電極を接合する電子部品接合方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子部品を基板に実装する方法として、電子部品に形成された部品電極を基板に形成された基板電極に圧接により接合する方法が知られている。この圧接においては、部品電極を基板電極に対して押圧して金属接合することにより、部品電極を基板電極と固着させるとともに電気的に導通させるものであり、機械的荷重による押圧とともに、接合界面相互を機械的に振動させる超音波接合や接合界面の温度を上昇させる熱圧着などの手段が併用される（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平３−２４７４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述の圧接による電子部品接合においては、基板電極や部品電極の表面状態によっては、良好な接合品質を確保することが困難な場合が生じる。すなわち、基板電極や部品電極にアルミニウムなど大気曝露によって酸化膜が生成される材質を用いている場合には、この酸化膜は接合過程において金属面相互の接触を妨げて良好な金属接合面の形成を阻害する接合阻害面として作用する。このため電極表面の状態によっては良好な金属接合を行うことができず、接合不良を生じる結果となっていた。
【０００４】
そこで本発明は、接合信頼性に優れた電子部品接合方法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】
【０００５】
本発明の電子部品接合方法は、基板に形成された基板電極と電子部品に形成された部品電極とを接合する電子部品接合方法であって、部品電極と前記部品電極との接合を阻害する接合阻害膜を表面に有する基板電極とを対向させるように前記基板と電子部品とを位置合わせする位置合わせ工程と、前記接合阻害膜の少なくとも一部を破壊する接合阻害膜破壊工程と、前記電子部品を基板に対して押圧して部品電極と基板電極とを圧接により接合する接合工程とを含み、前記接合阻害膜破壊工程において前記基板電極および部品電極のいずれよりも硬い硬質部材で前記接合阻害膜を破壊する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、基板電極の表面に形成され部品電極との接合を阻害する接合阻害膜の少なくとも一部を破壊することにより、金属新生面相互を接触させて良好な金属接合面を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
（実施の形態１）
図１、図２は本発明の実施の形態１の電子部品接合方法の工程説明図である。この電子部品接合方法においては、基板に形成された基板電極と電子部品に形成された部品電極とを接合することにより、電子部品を基板に実装する。なお図１，２においては、左側に示す本図中の破線枠内を右側に示す拡大図にて説明している。
【０００８】
図１（ａ）において、基板１はガラス基板などの電子部品実装用基板であり、基板１の上面には基板電極２が形成されている。基板電極２はアルミや銅などの導電金属より成り
、拡大図に示すように、基板電極２の表面には大気曝露による表面酸化膜や吸着膜などの表面被膜３が生成している。表面被膜３は、この電子部品実装において、基板電極２と図２に示す電子部品５の部品電極６との接合を阻害する接合阻害膜として作用する。
【０００９】
次に、図１（ｂ）に示すように、基板１には、基板電極２を覆って樹脂接着剤４が塗布される。樹脂接着剤４は熱硬化性樹脂などの樹脂を主体とし、基板１に電子部品を接合した後に硬化する。そして硬化後は実装後において基板１と電子部品との間に介在して、接合部を補強する機能を有するものである。
【００１０】
拡大図に示すように、樹脂接着剤４中には、固形の粒状成分である添加粒子４ａが含まれている。添加粒子４ａとしては、シリカなどの無機質やニッケル（Ｎｉ）などの導電材質であって、基板電極２、部品電極６のいずれよりも硬い硬質部材より成る粒子状物質が用いられる。ここで添加粒子４ａとしては、代表寸法が、基板電極２、部品電極６のうちいずれか柔らかい方の厚みよりも小さく、表面被膜３の厚みよりも大きいものが用いられる。
【００１１】
なお添加粒子４ａとして無機質より成る粒子状物質や導電材質より成る粒子状物質をそれぞれ単独で用いてもよく、また両者を混合して用いてもよい。両者を混合して用いる場合は、導電材質より成る粒子状物質の代表寸法が無機質より成る粒子状物質の代表寸法よりも大きくなるように寸法設定する。
【００１２】
次に、基板１には電子部品５が実装される。図２（ａ）に示すように、電子部品５の下面には、部品電極６が形成されている。部品電極６は拡大図に示すように、電子部品５の回路形成面に形成された回路電極５ａの表面に、金など大気曝露によって酸化されない貴金属によって突出形状に設けられており、部品電極６の周囲の下面は絶縁層５ｂによって覆われている。
【００１３】
電子部品５の基板１への実装に際しては、まず電子部品５を搭載ツール７によって保持し、図２（ｂ）に示すように、基板電極２と部品電極６とを対向させるように、電子部品５を基板１に対して位置合わせする。次いで、搭載ツール７によって電子部品５を基板１に対して下降させ、基板電極２と部品電極６との間に樹脂接着剤４を介在させた状態で、所定の押圧荷重で押圧する（矢印ａ参照）。なお、樹脂接着剤４を基板電極２と部品電極６との間に介在させるための樹脂接着剤４の供給方法として、基板１上に塗布する替わりに部品電極６の下面に樹脂接着剤４を転写などの方法によって塗布する方法を用いてもよい。
【００１４】
これにより、拡大図に示すように、部品電極６の下面は基板電極２の表面の表面被膜３に押し付けられるが、このとき、基板電極２と部品電極６との間には、添加粒子４ａが挟み込まれた形で介在していることから、添加粒子４ａは表面被膜３に埋入する。このとき、添加粒子４ａの代表寸法は表面被膜３の厚みよりも大きいことから、表面被膜３を貫通して基板電極２に到達する形で埋入する。
【００１５】
次いで、図２（ｃ）に示すように、搭載ツール７に備えられた振動子を駆動して電子部品５に超音波振動を印加する。これにより、基板電極２と部品電極６とは相互に押圧されながら相対的に振動し、部品電極６と基板電極２との接合界面に存在する表面被膜３は添加粒子４ａが表面被膜３を貫通することによって生じた亀裂部分から振動によって部分的に破壊される。そして表面被膜３が破壊された部分では基板電極２と部品電極６の金属新生面相互が接触し、基板電極２と部品電極６は押圧荷重と振動によってこの接触部分から金属接合される。なお、基板電極２と部品電極６のそれぞれを軟化させ変形しやすくすれば、表面被膜３の破壊は促進されるので、基板電極２と部品電極６とを加熱状態で押圧し
て変形を促進してもよい。
【００１６】
すなわち、上述の電子部品接合は、部品電極６と部品電極６との接合を阻害する接合阻害膜である表面被膜３を表面に有する基板電極２とを対向させるように、基板１と電子部品５とを位置合わせする位置合わせ工程と、表面被膜３の少なくとも一部を破壊する接合阻害膜破壊工程と、電子部品５を基板１に対して押圧して部品電極６と基板電極２とを圧接により接合する接合工程とを含む形態となっている。
【００１７】
そして接合阻害膜破壊工程に先だって、基板電極２または部品電極６上に硬質部材としての添加粒子４ａを供給する工程を含み、接合阻害膜破壊工程において基板電極２と部品電極６との間に添加粒子４ａを挟み込んだ状態で部品電極６を基板電極２に押圧することにより、表面被膜３を破壊するようにしている。
【００１８】
ここで、添加粒子４ａとしてシリカのような無機質を用いた場合には、樹脂接着剤４が基板１と電子部品５との間で硬化した状態において、添加粒子４ａは基板１と電子部品５との間の熱膨張差に起因する応力を緩和する応力緩和部材として機能する。また、添加粒子４ａとしてニッケルのような導電材質を用いた場合には、添加粒子４ａが基板電極２と部品電極６との接合界面に表面被膜３を貫通して存在することにより、基板電極２と部品電極６との導通がより良好に確保される。
【００１９】
これにより、基板電極２または部品電極６に接合阻害膜が生成しやすい金属材質を用いる場合にあっても、基板電極２と部品電極６とを相互に押圧する接合に先立って表面被膜３を部分的に破壊することにより、少なくとも表面被膜３が破壊された範囲については良好な金属接合が行われることを確保して、接合信頼性に優れた電子部品接合方法を実現することができる。
【００２０】
（実施の形態２）
図３、図４は本発明の実施の形態２の電子部品接合方法の工程説明図である。この電子部品実装方法においても実施の形態１と同様に、基板に形成された基板電極と電子部品に形成された部品電極とを接合することにより、電子部品を基板に実装する。なお図３，４においても同様に、左側に示す本図中の破線枠内を右側に示す拡大図にて説明している。
【００２１】
図３（ａ）において、基板１１はガラス基板などの電子部品実装用基板であり、基板１１の上面には基板電極１２が形成されている。基板電極１２はアルミや銅などの導電金属より成り、拡大図に示すように、基板電極１２の表面には大気曝露による表面酸化膜や吸着膜などの表面被膜１３が生成している。表面被膜１３は、この電子部品実装において基板電極２と電子部品の部品電極との接合を阻害する接合阻害膜として作用する。
【００２２】
次に実施の形態２においては、表面被膜１３の破壊がまず先に行われる。すなわち図３（ｂ）に示すように、基板１１の上方に穿孔装置１４を位置させて、針部材１４ａの先端を基板電極１２の表面に押し当てる。針部材１４ａは鋼など基板電極１２よりも硬い硬質材料で製作されており、針部材１４ａを基板電極２に押し当てることにより、拡大図に示すように、針部材１４ａの先端部が基板電極２に幾分埋入する。そしてこの後、針部材１４ａを上昇させと、図３（ｃ）に示すように、基板電極１２の表面の表面被膜１３には針部材１４ａによる穿孔痕１３ａが残留し、表面被膜１３が部分的に破壊された状態となる。
【００２３】
次に、基板１１に電子部品１５が実装される。図４（ａ）に示すように、電子部品１５の下面には、部品電極１６が形成されている。部品電極１６は拡大図に示すように、電子部品１５の回路形成面に形成された回路電極１５ａの表面に、金など大気曝露によって酸
化されない貴金属によって突出形状に設けられており、部品電極１６の周囲の下面は絶縁層１５ｂによって覆われている。
【００２４】
電子部品１５の基板１１への実装に際しては、まず電子部品１５を搭載ツール１７によって保持し、図４（ｂ）に示すように、基板電極１２と部品電極１６とを対向させるように、電子部品１５を基板１１に対して位置合わせする。次いで、搭載ツール１７によって電子部品１５を基板１１に対して所定の押圧荷重で押圧する（矢印ｃ参照）。これにより、拡大図に示すように、部品電極１６の下面は基板電極１２の表面の表面被膜１３に押し付けられ、表面被膜１３には、穿孔痕１３ａを起点として亀裂が生じやすくなる。
【００２５】
次いで、図４（ｃ）に示すように、搭載ツール１７に備えられた振動子を駆動して電子部品１５に超音波振動を印加する。これにより、基板電極１２と部品電極１６とは相互に押圧されながら相対的に振動し、部品電極１６と基板電極１２との接合界面に存在する表面被膜１３は押圧によって生じた亀裂部分から振動によって部分的に破壊される。そして表面被膜１３が破壊された部分では基板電極１２と部品電極１６の金属新生面相互が接触し、押圧荷重と振動によって金属接合される。なお、基板電極１２と部品電極１６のそれぞれを軟化させ変形しやすくすれば、表面被膜１３の破壊は促進されるので、基板電極１２と部品電極１６とを加熱状態で押圧して変形を促進してもよい。
【００２６】
すなわち、上述の電子部品接合においては、部品電極１６と部品電極１６との接合を阻害する接合阻害膜である表面被膜１３を表面に有する基板電極１２とを対向させるように、基板１１と電子部品１５とを位置合わせする位置合わせ工程と、表面被膜１３の少なくとも一部を破壊する接合阻害膜破壊工程と、電子部品１５を基板１１に対して押圧して部品電極１６と基板電極１２とを圧接により接合する接合工程とを含む形態となっている。そして接合阻害膜破壊工程において、基板電極１２および部品電極１６のいずれよりも硬い硬質部材である針部材１４ａを表面被膜１３に対して押圧することにより、表面被膜１３を破壊するようにしている。
【００２７】
これにより、実施の形態１と同様に、基板電極１２または部品電極１６に接合阻害膜が生成しやすい金属材質を用いる場合にあっても、基板電極１２と部品電極１６とを相互に押圧する接合に先立って表面被膜１３を部分的に破壊することにより、少なくとも表面被膜１３が破壊された範囲については良好な金属接合が行われることを確保して、接合信頼性に優れた電子部品接合方法を実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明の電子部品接合方法は、金属新生面相互を接触させて良好な金属接合面を確保することができるという効果を有し、基板電極または部品電極に接合阻害膜を生成しやすい金属材質を用いた形態の電子部品実装に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施の形態１の電子部品接合方法の工程説明図
【図２】本発明の実施の形態１の電子部品接合方法の工程説明図
【図３】本発明の実施の形態２の電子部品接合方法の工程説明図
【図４】本発明の実施の形態２の電子部品接合方法の工程説明図
【符号の説明】
【００３０】
１、１１  基板
２、１２  基板電極
３、１３  表面被膜
４ａ  添加粒子
５、１５  電子部品
６、１６  部品電極
１４  穿孔装置
１４ａ  針部材
【図１】
2005260034.tif 000003
【図２】
2005260034.tif 000004
【図３】
2005260034.tif 000005
【図４】
2005260034.tif 000006