(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】電子部品３に形成され基板電極２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５を表面に有する部品電極４と基板１に形成された基板電極２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６ａとして含む樹脂６を基板１に塗布し、基板電極２と部品電極４との間に添加粒子６ａを挟み込んだ状態で電子部品３を基板１に対して押圧し、添加粒子６ａによって表面被膜５を部分的に破壊する。これにより、基板電極２と部品電極４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
2005260035.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、基板電極と前記基板電極との接合を阻害する接合阻害膜を表面に有する部品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粒子状物質供給工程を含み、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質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】
前記電子部品が半導体発光素子であり、前記粒子状物質供給工程において光を透過する透光性の粒子状物質とともに光を透光する透光性の樹脂を供給す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５】
前記接合工程において、前記基板電極と前記部品電極とを相対的に振動させることによって該基板電極と部品電極とを接合することを特徴とする請求項１乃至４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ような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後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、基板電極と前記基板電極との接合を阻害する接合阻害膜を表面に有する部品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、部品電極に形成され基板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、図３は本発明の実施の形態１の電子部品実装構造の断面図である。この電子部品実装方法においては、基板に形成された突起状の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。拡大図に示すように、基板電極２は、基板１の上面に金、銀、アルミニウムなどで形成された配線パターン１ａ上に、金など大気曝露によって酸化されにくい貴金属によって突出形状に設けられている。
【０００９】
図１（ｂ）は、基板１に実装される電子部品３を示している。電子部品３はＬＥＤ（半導体発光素子）であり、図における下面側は回路形成面３ａであり、上面側は発光した光が照射される発光面３ｂとなっている。回路形成面３ａにはアルミや銅などの導電金属より成る部品電極４が形成されており、拡大図に示すように、部品電極４の周囲には絶縁層３ｃが設けられている。部品電極４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５が生成している。表面被膜５は、この電子部品実装において基板電極２との接合を阻害する接合阻害膜として作用する。
【００１０】
次に、図１（ｃ）に示すように、基板１には、基板電極２を覆って樹脂６が塗布される。樹脂６は透光性のエポキシ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し、実装状態において基板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。拡大図に示すように、樹脂６中には、固形の粒状成分である添加粒子６ａが含まれている。添加粒子６ａとしては、ジルコニア、シリカ、ＩＴＯなどの透光性材質であって、基板電極２、部品電極４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６ａとしては、平均粒径などの代表寸法が、基板電極２、部品電極４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５の厚みよりも大きいものが用いられる。
【００１１】
次に、基板１には電子部品４が実装される。電子部品３の基板１への実装に際しては、まず電子部品４を搭載ツール７によって保持し、図２（ａ）に示すように、基板電極２と部品電極４とを対向させるように、電子部品３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３を基板１に対して下降させ、基板電極２と部品電極４との間に樹脂６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６を基板電極２と部品電極４との間に介在させるための樹脂６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４の下面に樹脂６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。
【００１２】
これにより、拡大図に示すように、部品電極４の下面の表面被膜５は基板電極２の表面に押し付けられるが、このとき、基板電極２と部品電極４との間には、添加粒子６ａが挟み込まれた形で介在していることから、添加粒子６ａは表面被膜５に埋入する。このとき、添加粒子６ａの代表寸法は表面被膜５の厚みよりも大きいことから、表面被膜５を貫通して部品電極４に到達する形で埋入する。
【００１３】
次いで、図２（ｂ）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３に超音波振動を印加する（矢印ｂ参照）。これにより、基板電極２と部品電極４とは相互に押圧されながら相対的に振動し、部品電極４と基板電極２との接合界面に存在する表面被膜５は添加粒子６ａが表面被膜５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５が破壊された部分では基板電極２と部品電極４の金属新生面相互が接触し、押圧荷重と振動によって基板電極２と部品電極４はこの接触部分で金属接合される。なお、基板電極２と部品電極４のそれぞれを軟化させ変形しやすくすれば、表面被膜５の破壊は促進されるので、基板電極２と部品電極４とを加熱状態で押圧して変形を促進してもよい。
【００１４】
すなわち上述の電子部品接合は、基板電極２と基板電極２との接合を阻害する接合阻害膜である表面被膜５を表面に有する部品電極４とを対向させるように、基板１と電子部品３とを位置合わせする位置合わせ工程と、表面被膜５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３を基板１に対して押圧して部品電極４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。
【００１５】
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４上に硬質部材としての添加粒子６ａ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４との間に添加粒子６ａを挟み込んだ状態で部品電極４を基板電極２に押圧することにより、表面被膜５を破壊するようにしている。
【００１６】
これにより、基板電極２または部品電極４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４とを相互に押圧する接合に先立って表面被膜５を部分的に破壊することにより、少なくとも表面被膜５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。
【００１７】
さらに本実施の形態１では、上述の粒子状物質供給工程において、光を透過する透光性の粒子状物質である添加粒子６ａとともに、光を透光する透光性の樹脂６を供給するようにしている。これにより、図３に示すように、電子部品３を基板１に実装した電子部品実装構造において、半導体発光素子である電子部品３を発光させたときに、電子部品３の回路形成面３ａ側から漏光した光は、電子部品３と基板１との間の隙間を充填する透光性の樹脂６や添加粒子６ａを透過する。
【００１８】
そしてこの光は、金、銀、アルミニウムなど光沢性を有する金属より成る配線パターン１ａによって発光面３ｂ側に反射される（矢印ｃ参照）。そしてこの反射光が発光面３ｂから照射される光（矢印ｄ参照）にプラスされることにより、半導体発光素子の光量を増加させるという効果を有する。
【００１９】
（実施の形態２）
図４、図５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。この電子部品接合方法においては、実施の形態１と同様に、基板に形成された突起状の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。
【００２０】
図４（ａ）において、電子部品１３は実施の形態１に示す電子部品３と同様のＬＥＤ（半導体発光素子）であり、図における上面側は回路形成面１３ａ、下面側は発光した光が照射される発光面１３ｂとなっている。回路形成面１３ａにはアルミや銅などの導電金属より成る部品電極１４が形成されており、拡大図に示すように、部品電極１４の周囲には絶縁層１３ｃが設けられている。部品電極１４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６との接合を阻害する接合阻害膜として作用する。
【００２１】
次に本実施の形態２においては、表面被膜１５の破壊が先に行われる。すなわち図４（ｂ）に示すように、電子部品１３の上方に穿孔装置１６を位置させて、針部材１６ａの先端を部品電極２の表面に押し当てる。針部材１６ａは鋼など部品電極２よりも硬い硬質材料で製作されており、針部材１６ａを部品電極１４に押し当てることにより、拡大図に示すように、針部材１６ａの先端部が部品電極１４に幾分埋入する。
【００２２】
この後、針部材１６ａを上昇させると、図４（ｃ）に示すように、部品電極１４の表面の表面被膜１５には針部材１６ａによる穿孔痕１５ａが残留し、表面被膜１５が部分的に破壊された状態となる。そしてこの後、電子部品１３は基板１１への実装のため、図４（
ｄ）に示すように、回路形成面１３ａ側を下向きにしたフェイスダウン姿勢に反転される。
【００２３】
次に電子部品１３は、実施の形態１に示す基板１と同様の基板１１に実装される。図５（ａ）に示すように、基板１１の上面には基板電極１２が形成されており、基板１１の上面には実施の形態１に示す樹脂６と同様の、透光性の樹脂１８が供給されている。基板電極１２は拡大図に示すように、基板１１に形成された回路パターン１１ａ上に金など大気曝露によって酸化されにくい貴金属によって突出形状に設けられている。
【００２４】
電子部品１３の基板１１への実装に際しては、まず電子部品１３を搭載ツール１７によって保持し、図５（ｂ）に示すように、部品電極１４と基板電極１２とを対向させるように、電子部品１３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１３を基板１１に対して所定の押圧荷重で押圧する（矢印ｅ参照）。これにより、拡大図に示すように、基板電極１２の上面に対して部品電極１４の表面の表面被膜１５が押し付けられ、表面被膜１５には、穿孔痕１５ａを起点として亀裂が生じやすくなる。
【００２５】
次いで、図５（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１３に超音波振動を印加する（矢印ｆ参照）。これにより、部品電極１４と基板電極１２とは相互に押圧されながら相対的に振動し、基板電極１２と部品電極１４との接合界面に存在する表面被膜１５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１５が破壊された部分では部品電極１４と基板電極１２の金属新生面相互が接触し、部品電極１４と基板電極１２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１２と部品電極１４のそれぞれを軟化させ変形しやすくすれば、表面被膜５の破壊は促進されるので、基板電極１２と部品電極１４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、基板電極１２との接合を阻害する接合阻害膜である表面被膜１５を表面に有する部品電極１４と基板電極１２とを対向させるように、電子部品１３と基板１１とを位置合わせする位置合わせ工程と、表面被膜１５の少なくとも一部を破壊する接合阻害膜破壊工程と、基板１１を電子部品１３に対して押圧して基板電極１２と部品電極１４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、部品電極１４および基板電極１２のいずれよりも硬い硬質部材である針部材１６ａを表面被膜１５に対して押圧することにより、表面被膜１５を破壊するようにしている。
【００２７】
これにより、部品電極１４または基板電極１２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、部品電極１４と基板電極１２とを相互に押圧する接合に先立って表面被膜１５を部分的に破壊することにより、少なくとも表面被膜１５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。
【００２８】
そして本実施の形態２においても、電子部品１３を基板１１に実装した電子部品実装構造において、半導体発光素子である電子部品１３を発光させたときに、電子部品１３の回路形成面１３ａ側から漏光した光は、電子部品１３と基板１１との間の隙間を充填する透光性のエポキシなどの樹脂１８を透過する。
【００２９】
これにより、実施の形態１と同様にこの透過光の反射光が発光面１３ｂから照射される光にプラスされることにより、半導体発光素子の光量を増加させるという効果を有する。なお樹脂１８を供給しない場合においても同様に反射光によって光量を増加させる効果を有するが、電子部品１３と基板１１との間の隙間を樹脂１８によって充填する方が、接合
強度を確保する上からは望ましい。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
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】
【００３１】
【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１の電子部品実装構造の断面図
【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
【図５】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】
【００３２】
１、１１  基板
２、１２  基板電極
３、１３  電子部品
４、１４  部品電極
５、１５  表面被膜
６、１８  樹脂
６ａ  添加粒子
１６ａ  針部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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