(57)【要約】【課題】  安定した電気的接触性を保ちながら、且つ界面剥離やクラックを起こしにくく、高温まで使用可能な導電性接着剤を用いた部材の接続方法を提供する。【解決手段】  金属フィラー３１と熱硬化性樹脂３２とを配合してなる導電性接着剤３０を介して、電子部品２０と回路基板１０とを電気的に接続する導電性接着剤を用いた部材の接続方法において、電子部品２０の電極２１と回路基板１０の電極１１とを導電性接着剤３０を介して接触させる第１の工程と、続いて、導電性接着剤３０に配合されている金属フィラー３１を加熱して溶融させる第２の工程と、その後、第２の工程よりも温度を下げて導電性接着剤３０に配合されている熱硬化性樹脂３２の硬化を完了させる第３の工程とを実行する。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属フィラー（３１）と熱硬化性樹脂（３２）とを配合してなる導電性接着剤（３０）を介して、第１の部材（２０）と第２の部材（１０）とを電気的に接続する導電性接着剤を用いた部材の接続方法において、
前記第１の部材（２０）と前記第２の部材（１０）とを前記導電性接着剤（３０）を介して接触させる第１の工程と、
続いて、前記導電性接着剤（３０）に配合されている前記金属フィラー（３１）を加熱して溶融させる第２の工程と、
その後、前記第２の工程よりも温度を下げて前記導電性接着剤（３０）に配合されている前記熱硬化性樹脂（３２）の硬化を完了させる第３の工程とを実行することを特徴とする導電性接着剤を用いた部材の接続方法。
【請求項２】
前記金属フィラー（３１）として、Ｂｉ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｃｕおよびこれらの合金から選択されたものを用いることを特徴とする請求項１に記載の導電性接着剤を用いた部材の接続方法。
【請求項３】
前記熱硬化性樹脂（３２）として、１００℃以下で硬化可能なエポキシ系樹脂を用いることを特徴とする請求項１または２に記載の導電性接着剤を用いた部材の接続方法。
【請求項４】
前記第３の工程における処理温度を１５０℃以下の温度とすることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の導電性接着剤を用いた部材の接続方法。
【請求項５】
前記第２の工程における加熱温度を１８０℃以上の温度とすることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の導電性接着剤を用いた部材の接続方法。
【請求項６】
前記第１の部材として電子部品（２０）を用い、前記第２の部材として回路基板（１０）を用いることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の導電性接着剤を用いた部材の接続方法。
【請求項７】
前記回路基板としてセラミック基板（１０）を用いることを特徴とする請求項６に記載の導電性接着剤を用いた部材の接続方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属フィラーと熱硬化性樹脂とを配合してなる導電性接着剤を用いた部材の接続方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、導電性接着剤は、エポキシ系樹脂等の熱硬化性樹脂に対して、Ａｇフィラー等の導電性粒子としての金属フィラーを混合したものからなり、部材の間に介在して当該部材同士を電気的に接続する役割を有するものである（たとえば、特許文献１、特許文献２参照）。
【０００３】
具体的には、このような導電性接着剤は、電子部品と回路基板との間を電気的に接続したり、電子部品同士の電気的な接続あるいは回路基板同士の電気的な接続を行うために用いられる。
【０００４】
導電性接着剤における導通形態は、金属フィラー（導電性粒子）同士の接触という形で行われている。
【０００５】
このような導電性接着剤を用いた部材の接続方法は、従来では、第１の部材と第２の部材とを導電性接着剤を介して接触させ、この状態で加熱して導電性接着剤中の熱硬化性樹脂を硬化させることにより行われる。
【０００６】
この熱硬化性樹脂が硬化収縮することにより、導電性接着剤における金属フィラー同士の接触、および金属フィラーと第１の部材との接触、金属フィラーと第２の部材との接触が得られるのである。
【０００７】
しかしながら、熱硬化性樹脂は、電気的に絶縁性であり、金属フィラーがわずかに離れても、はなれている金属フィラー同士の間に熱硬化性樹脂が入るため電気的な接触を保つことができなくなる。その結果、導電性接着剤の導通性を改良することができないという問題がある。
【０００８】
これに対処するため、金属フィラーに通常用いられる金属よりも低融点の金属を用い、この低融点金属の融点以上に温度を上げることで、当該低融点金属を溶融させ、金属粒子同士を溶着させることで安定した導通経路を確保しようとした導電性接着剤が提案されている（たとえば、特許文献３、特許文献４参照）。
【特許文献１】特開２０００−３１９６２２号公報
【特許文献２】特開２００２−２６５９２０号公報
【特許文献３】特開２００１−１７２６０６号公報
【特許文献４】特開２００１−２９４８４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記した低融点金属を金属フィラーとして用いた導電性接着剤の場合、市場における高温環境下（例えば１５０℃程度）では、せっかく溶着した金属フィラーが再溶融を起こし、金属フィラー同士における電気的接触の安定性を確保することができなくなる。つまり、導電性接着剤として高温での使用に耐えることができなくなるという問題が生じる。
【００１０】
そこで、高温での使用に耐えられるような高融点金属を金属フィラーとして用いた導電性接着剤の場合において、加熱処理を行うことによって、金属フィラーを溶融させるとともに熱硬化性樹脂の硬化を完了させるような接続方法が考えられる。
【００１１】
しかし、高融点金属を金属フィラーとして用いた導電性接着剤において、この金属フィラーを溶融させようとする場合では、次のような問題が生じる。
【００１２】
一つには、接続対象である電子部品等の部材の耐熱性の問題である。導電性接着剤を加熱処理する場合、接続対象である部材も、導電性接着剤と一緒に加熱されることになるが、一般に、電子部品にはその耐熱性に限界がある。
【００１３】
電子部品は、通常はんだ付けされることを想定して作られているので、はんだ付けに必要な短期の熱履歴、例えば、２３０℃で１分以内の加熱に対しては耐熱性が保証されている。一方、それよりも長時間の耐熱性については、より低い温度、例えば８５℃〜１５０℃程度の温度以下に対して耐熱性が保証されている。
【００１４】
ここで、高融点金属を金属フィラーとして用いた導電性接着剤の場合、高融点金属の溶融および熱硬化性樹脂の硬化を実現するための加熱条件は、電子部品における長時間の耐熱限度を超えてしまう。
【００１５】
例えば、熱硬化性樹脂としてエポキシ系樹脂を用いた場合、２００℃程度の高温で硬化させたとしても、硬化に要する時間は１０分〜３０分程度の長時間のものとなる。
【００１６】
よって、高融点金属を金属フィラーとして用いた導電性接着剤を使って金属フィラーを溶融させようとすると、この導電性接着剤を熱処理する際の温度によって電子部品が劣化したり、損傷したりするといった問題が生じる。
【００１７】
高融点金属を金属フィラーとして用いた導電性接着剤の場合におけるもう一つの問題は、熱硬化性樹脂の硬化時において大きな応力が発生することである。
【００１８】
熱硬化性樹脂の硬化挙動は、一般に、硬化の温度を上げるほど早い時間で硬化が完了する。しかし、高温で熱硬化性樹脂の硬化を完了させると、熱硬化性樹脂を冷却する過程で熱硬化性樹脂に熱収縮による大きな応力が働き、部材と熱硬化性樹脂との界面で剥離が発生したり、熱硬化性樹脂にクラックが発生したりしやすくなる。
【００１９】
このように、熱硬化性樹脂の熱硬化過程において硬化による大きな応力が発生するのは、部材表面と熱硬化性樹脂とが反応して固着された後、さらに硬化が進むことによって、熱硬化性樹脂が硬化収縮し、応力が発生するからである。
【００２０】
この熱硬化性樹脂の硬化時における大きな応力の発生という問題については、上記した低融点金属を用いた導電性接着剤の場合には、樹脂の硬化温度でも金属の溶融が十分に起こることから、顕在化しない。しかしながら、上述したように、低融点金属を用いた導電性接着剤では、上述した高温環境における再溶融という問題がある。
【００２１】
そこで、本発明は、上記問題に鑑み、安定した電気的接触性を保ちながら、且つ界面剥離やクラックを起こしにくく、高温まで使用可能な導電性接着剤を実現できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
上記目的を達成するため、加熱時において一般には、金属フィラーの溶融に要する時間に対して、熱硬化性樹脂の硬化の完了に要する時間の方が長いことに着目した。
【００２３】
そして、電子部品の短期（はんだリフロー）での耐熱保証温度で溶融する金属フィラーを用い、且つ、この金属フィラーが溶着を起こしている間には硬化反応が完了せず流動性を保つような熱硬化性樹脂を用いて、金属フィラーを溶着させた後、より低温にて熱硬化性樹脂の硬化を完了させ、発生する応力を緩和しようと考えた。
【００２４】
請求項１に記載の発明では、金属フィラー（３１）と熱硬化性樹脂（３２）とを配合してなる導電性接着剤（３０）を介して、第１の部材（２０）と第２の部材（１０）とを電気的に接続する導電性接着剤を用いた部材の接続方法において、次の各工程を実行することを特徴としている。
【００２５】
・第１の部材（２０）と第２の部材（１０）とを導電性接着剤（３０）を介して接触させる第１の工程。
【００２６】
・導電性接着剤（３０）に配合されている金属フィラー（３１）を加熱して溶融させる第２の工程。
【００２７】
・第２の工程よりも温度を下げて導電性接着剤（３０）に配合されている熱硬化性樹脂（３２）の硬化を完了させる第３の工程。これら第１から第３の工程を、第１の工程、第２の工程、第３の工程の順に実行する。
【００２８】
それによれば、第２の工程にて導電性接着剤（３０）に配合されている金属フィラー（３１）を加熱して溶融させることにより、導電性接着剤（３０）内の金属フィラー（３１）同士、さらには金属フィラー（３１）と第１の部材（２０）、金属フィラー（３１）と第２の部材（１０）の間における導通形態は、単なる接触ではなく、溶着による接合となる。そのため、これらの間の電気的な接触性は安定なものにできる。
【００２９】
また、第２の工程の後、第３の工程では、第２の工程よりも低い温度にて熱硬化性樹脂（３２）を硬化させることにより、その硬化を完了させるようにしている。つまり、このことは、第２の工程では、その加熱時間は熱硬化性樹脂（３２）の硬化が完了しないような時間とし、加熱時間を短くしていることである。
【００３０】
そのため、第３の工程においては、第１および第２の部材（１０、２０）と熱硬化性樹脂（３２）との界面では、熱硬化性樹脂（３２）が固着せずに流動性を保った状態となっており、この状態で熱硬化性樹脂（３２）の硬化収縮が発生する。
【００３１】
このとき、第３の工程では、熱硬化性樹脂（３２）が流動するため、熱硬化性樹脂（３２）における当該硬化収縮の分が緩和される。それにより、導電性接着剤（３０）において発生する応力が低減されたものになり、上記した界面での剥離やクラックの発生を抑制することができる。
【００３２】
このように、本発明によれば、上記したような特殊な低融点金属フィラーを用いずに通常用いられる金属フィラーを用いて、金属フィラーにおける溶着による導通形態を実現することができ、且つ、導電性接着剤（３０）の硬化時において発生する応力を低いものにすることができる。
【００３３】
よって、本発明の導電性接着剤を用いた部材の接続方法によれば、安定した電気的接触性を保ちながら、且つ界面剥離やクラックを起こしにくく、高温まで使用可能な導電性接着剤を実現することができる。
【００３４】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の導電性接着剤を用いた部材の接続方法において、金属フィラー（３１）として、Ｂｉ（ビスマス）、Ｉｎ（インジウム）、Ｓｎ（スズ）、Ｐｂ（鉛）、Ｃｕ（銅）およびこれらの合金から選択されたものを用いることを特徴としている。
【００３５】
この請求項２の発明は、金属フィラー（３１）として、Ｂｉ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｃｕの単品、および、これら単品同士の合金、ならびにこれら単品とこれら単品以外の他の金属との合金の中から、選択されるものを用いるということである。金属フィラー（３１）としては、このようなものを採用することができる。
【００３６】
請求項３に記載の発明では、請求項１または請求項２に記載の導電性接着剤を用いた部材の接続方法において、熱硬化性樹脂（３２）として、１００℃以下で硬化可能なエポキシ系樹脂を用いることを特徴としている。エポキシ系樹脂は硬化収縮度合が比較的小さく接着力も高いため有用である。
【００３７】
また、請求項４に記載の発明のように、請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の導電性接着剤を用いた部材の接続方法においては、第３の工程における処理温度を１５０℃以下の温度とすることができる。
【００３８】
また、請求項５に記載の発明のように、請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の導電性接着剤を用いた部材の接続方法においては、第２の工程における加熱温度を１８０℃以上の温度とすることができる。
【００３９】
また、請求項６に記載の発明のように、請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載の導電性接着剤を用いた部材の接続方法においては、第１の部材として電子部品（２０）を用い、第２の部材として回路基板（１０）を用いることができる。
【００４０】
そして、請求項７に記載の発明のように、請求項６に記載の導電性接着剤を用いた部材の接続方法においては、回路基板としては、セラミック基板（１０）を用いることができる。
【００４１】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。
【００４３】
本実施形態は、金属フィラーと熱硬化性樹脂とを配合してなる導電性接着剤を介して、第１の部材と第２の部材とを電気的に接続する導電性接着剤を用いた部材の接続方法を、第１の部材として電子部品を用い、第２の部材として回路基板を用いた例に適用したものとして説明する。
【００４４】
図１は、本発明の実施形態に係る電子部品の実装構造を示す概略断面図である。回路基板１０の上に電子部品２０が搭載され、回路基板１０の電極１１と電子部品２０の電極２１とが導電性接着剤３０を介して電気的に接続されている。なお、以下においては、回路基板１０の電極１１を基板電極１１、電子部品２０の電極２１を部品電極２１ということにする。
【００４５】
回路基板１０は、セラミック基板やプリント基板等を採用することができ、特に限定されるものではないが、本例では、回路基板１０は、セラミック基板からなるものとしている。なお、この実装構造に関しては、第２の部材としてはリードフレームを採用するようにしてもよい。
【００４６】
また、基板電極１１は、回路基板１０の一面に形成されており、例えば、Ａｇ（銀）、ＡｇＳｎ（銀とスズの合金）およびＡｇＰｄ（銀とパラジウムの合金）等のＡｇ系金属や、Ｃｕ（銅）およびＣｕＮｉ（銅とニッケルの合金）等のＣｕ系金属や、Ｎｉ系金属、あるいはＡｕ（金）等の材料を用いた厚膜やめっきから構成されたものである。
【００４７】
電子部品２０としては、コンデンサや抵抗、半導体素子等の表面実装部品を採用することができる。図１に示す例では、電子部品２０はチップコンデンサを用いた例として示してある。
【００４８】
ここでは、電子部品２０は、セラミック基板にはんだ付けされることを想定して作られているものとする。
【００４９】
そのため、電子部品２０については、はんだ付けに必要な短期の熱履歴、例えば、２３０℃で１分以内の加熱に対して耐熱性（短期の耐熱性）が保証されている。一方、それよりも長時間の耐熱性については、より低い温度、例えば８５℃〜１５０℃程度の温度以下に対して耐熱性（長期の耐熱性）が保証されている。
【００５０】
また、部品電極２１は金属からなるものである。部品電極２１を構成する金属としては、Ａｕ系金属、Ａｇ系金属、Ｎｉ系金属、Ｓｎ系金属等が用いられるが、ここでは、一例としてＳｎ系金属が用いられており、部品電極２１の表面はＳｎ系金属がメッキされたものとなっている。
【００５１】
ここで、図２は、図１中の導電性接着剤３０による接続部近傍を拡大して模式的に示す図である。導電性接着剤３０は、金属フィラー３１と熱硬化性樹脂３２とを配合してなるものである。
【００５２】
金属フィラー３１は熱硬化性樹脂３２中に分散して位置している。そして、金属フィラー３１が溶融することにより、金属フィラー３１同士の間、金属フィラー３１と基板電極１１との間、および、金属フィラー３１と部品電極２１との間では、従来のような単なる接触ではなく、溶着による接合が実現されている。
【００５３】
金属フィラー３１としては、電子部品２０における短期の耐熱温度以下で溶融し、電子部品２０が使用される最高温度にて、再溶融しないような材質を用いる。
【００５４】
上記したように、電子部品２０がセラミック基板１０にはんだ付けされる場合を想定して作られたものである場合には、望ましくは、金属フィラー３１は融点が１８０℃〜２６０℃の範囲にあることが好ましい。
【００５５】
これは、金属フィラー３１の融点が１８０℃未満であると、通常電子部品２０の使用において保証される最も厳しい条件（例えば１５０℃）において、金属フィラー３１が再溶融したり、あるいは金属フィラー３１において金属結晶の粗大化が起こりやすくなるためである。
【００５６】
一方、金属フィラー３１の融点が２６０℃を超えたものであると、金属フィラー３１が溶融する際に、電子部品２０における短期の耐熱性（例えば２３０℃、１分）を超えた温度となってしまい、電子部品２０の劣化を招く。
【００５７】
このような金属フィラー３１としては、例えば、Ｂｉ（ビスマス）、Ｉｎ（インジウム）、Ｓｎ（スズ）、Ｐｂ（鉛）、Ｃｕ（銅）の単品、および、これら単品同士の合金、ならびにこれら単品とこれら単品以外の他の金属との合金の中から選択される低融点金属などを採用することができる。
【００５８】
また、金属フィラー３１としては、上記したような低融点金属を、１００％用いなくてもよい。例えば、金属フィラー３１全体のうち８０％はＡｇフィラーのような溶融しない金属フィラーとし、残り２０％程度を上記低融点金属としても、当該低融点金属が溶融してＡｇフィラー同士をつなぐ役割をするため、効果が期待できる。
【００５９】
このように、Ａｇのような高融点金属フィラーと低融点金属フィラーとを混合して用いる場合には、例えば各々の金属の粉末を混ぜ合わせた構成としてもよいし、高融点金属と低融点金属との合金とした構成としてもよい。さらには、高融点金属の表面に低融点金属をコーティングした構成としてもよい。
【００６０】
なお、このような融点が１８０℃〜２６０℃である金属フィラー３１は、セラミック基板にはんだ付けされる電子部品２０に対応したものであり、例えば、回路基板１０としてプリント基板を用いる場合には、金属フィラー３１の融点は例えば１８０℃よりも低いものであってもよい。
【００６１】
また、熱硬化性樹脂３２としては、エポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリイミド系樹脂、ウレタン系樹脂、アクリル系樹脂等を採用することができる。これらのものは、おおよそ１００℃〜２００℃程度の温度にて硬化するものである。
【００６２】
特に、エポキシ系樹脂は、硬化収縮が比較的小さく接着力が高いため、有用である。また、エポキシ系樹脂としては、１００℃以下の温度で硬化可能なものが好ましい。そして、エポキシ系樹脂を用いる場合、最初の高温での加熱工程中にて完全には硬化しないように、反応速度を制御することが必要である。
【００６３】
次に、本実施形態における導電性接着剤３０を用いた電子部品２０と回路基板１０とを接続する方法について述べる。図３は、本接続方法の導電性接着剤硬化工程における加熱温度のプロファイル（加熱プロファイル）を示す図である。
【００６４】
具体的には、まず、上記導電性接着剤３０を、マスク印刷またはディスペンス等により回路基板１０の基板電極１１上に供給する（導電性接着剤供給工程）。次に、基板電極１１と部品電極２１とを位置あわせした状態で回路基板１０の上に電子部品２０を搭載する（部品組み付け工程）。
【００６５】
この部品組み付け工程は、第１の部材である電子部品２０（つまり、電子部品２０の電極２１）と第２の部材である回路基板１０（つまり、回路基板１０の電極１１）とを導電性接着剤３０を介して接触させる第１の工程に相当するものである。
【００６６】
次に、例えば、１００℃〜２００℃程度の硬化温度にて導電性接着剤３０を加熱し、硬化させる（導電性接着剤硬化工程）。それにより、電子部品２０と回路基板１０との接続（つまり、部品電極２１と基板電極１１との接続）が完了し、上記図１に示す実装構造ができあがる。
【００６７】
この導電性接着剤硬化工程は、導電性接着剤３０に配合されている金属フィラー３１を加熱して溶融させる工程（第２の工程）と、その後、当該第２の工程よりも温度を下げて導電性接着剤３０に配合されている熱硬化性樹脂３２の硬化を完了させる工程（第３の工程）とに分かれて実行される。
【００６８】
これら第２の工程および第３の工程における温度条件の一例としては、図３に示すような加熱プロファイルを採用することができる。この加熱プロファイルは、温度制御が可能な加熱炉等を用いることで実現可能である。
【００６９】
この図３に示される加熱温度のプロファイルは、導電性接着剤３０における金属フィラー３１として、Ａｇが８０重量％、Ｓｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕが２０重量％の合金からなるものを採用している。なお、ここで、Ｓｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕとは、Ａｇが３重量％、Ｃｕが０．５重量％、残部Ｓｎの合金である。そして、この金属フィラー３１の融点は２１９℃である。
【００７０】
また、図３においては、導電性接着剤３０における熱硬化性樹脂３２は、１００℃以下で硬化が可能なエポキシ系樹脂である。具体的には、主剤がエポキシ系樹脂であり、硬化剤がアミン系樹脂であり、触媒がアミン系樹脂のものである。
【００７１】
この図３に示される加熱プロファイルでは、まず、室温から２３５℃まで昇温させることにより、導電性接着剤３０に配合されている金属フィラー３１を加熱して溶融させる第２の工程を実行する。
【００７２】
この第２の工程の所要時間は３分程度である。詳しくは、第２の工程の加熱ピーク温度が２３５℃であるのに対して、２２０℃以上の温度を４５秒間保つようにする。また、８０℃以上の温度を８０秒間保つようにする。
【００７３】
この第２の工程により、導電性接着剤３０に配合されている金属フィラー３１が溶融し、導電性接着剤３０内の金属フィラー３１同士、さらには金属フィラー３１と部品電極２１、金属フィラー３１と基板電極１１の間における導通形態は、金属フィラー３１の溶着による接合となる。
【００７４】
また、この第２の工程は、加熱時間が熱硬化性樹脂３２の硬化が完了する時間よりも短いため、熱硬化性樹脂３２は流動性を保った状態となっている。
【００７５】
そして、第２の工程から温度を下げて、第３の工程を実行する。ここでは、第３の工程の温度は１００℃であり、所要時間は３０分間程度である。このようにして、第３の工程では、第２の工程の加熱温度よりも低い温度にて、導電性接着剤３０に配合されている熱硬化性樹脂３２の硬化を完了させる。
【００７６】
こうして、導電性接着剤３０は、上記図２に示すように、金属フィラー３１同士の間、金属フィラー３１と基板電極１１との間、および、金属フィラー３１と部品電極２１との間にて溶着による接合が実現された状態となり、電子部品２０の回路基板１０への電気的な接続が完了する。
【００７７】
ところで、本実施形態によれば、金属フィラー３１と熱硬化性樹脂３２とを配合してなる導電性接着剤３０を介して、電子部品（第１の部材）２０と回路基板（第２の部材）１０とを電気的に接続する部材の接続方法において、両部材１０、２０を導電性接着剤３０を介して接触させる第１の工程と、続いて、導電性接着剤３０に配合されている金属フィラー３１を加熱して溶融させる第２の工程と、その後、第２の工程よりも温度を下げて導電性接着剤３０に配合されている熱硬化性樹脂３２の硬化を完了させる第３の工程とを実行するようにした導電性接着剤を用いた部材の接続方法が提供される。
【００７８】
それによれば、第２の工程にて導電性接着剤３０に配合されている金属フィラー３１を加熱して溶融させることにより、導電性接着剤３０内の金属フィラー３１同士、さらには金属フィラー３１と電子部品２０、金属フィラー３１と回路基板１０の間における導通形態は、単なる接触ではなく、溶着による接合となる。そのため、これらの間の電気的な接触性は安定なものにできる。
【００７９】
また、第２の工程の後、第３の工程では、第２の工程よりも低い温度にて熱硬化性樹脂３１を硬化させることにより、その硬化を完了させるようにしている。つまり、第２の工程では、その加熱時間は熱硬化性樹脂３２の硬化が完了しないような時間とし、加熱時間を短くしている。
【００８０】
そのため、第３の工程においては、電子部品２０と熱硬化性樹脂３２との界面および回路基板１０の電極１１と熱硬化性樹脂３２との界面では、熱硬化性樹脂３２が固着せずに流動性を保った状態となっており、この状態において熱硬化性樹脂３２の硬化収縮が発生する。
【００８１】
この硬化収縮の際において、第３の工程では、熱硬化性樹脂３２が流動するため、熱硬化性樹脂３２における当該硬化収縮の分が緩和される。それにより、導電性接着剤３０において発生する応力が低減されたものになり、上記した界面での剥離やクラックの発生を抑制することができる。
【００８２】
このように、本実施形態の接続方法によれば、特殊な低融点金属フィラーを用いずに通常用いられる金属フィラーを用いて、金属フィラーにおける溶着による導通形態を実現することができ、且つ、導電性接着剤３０の硬化時において発生する応力を低いものにすることができる。
【００８３】
よって、本実施形態の導電性接着剤３０を用いた部材の接続方法によれば、安定した電気的接触性を保ちながら、且つ界面剥離やクラックを起こしにくく、高温まで使用可能な導電性接着剤３０を実現することができる。
【００８４】
なお、上記図３に示されている加熱プロファイルにおける温度条件は、あくまで一例であり、もちろんこれに限定されるものではない。例えば、第３の工程における処理温度は１５０℃以下程度の温度で変更することができ、第２の工程における加熱温度は１８０℃以上程度の温度で変更することができる。
【００８５】
また、上述したように、エポキシ系樹脂は硬化収縮度合が比較的小さく接着力も高いことから、熱硬化性樹脂３２として有用であるが、エポキシ系樹脂を用いる場合においては、最初の高温での加熱工程中にて完全には硬化しないように、硬化の反応速度を制御することが必要である。
【００８６】
このことについてさらに述べる。一般に、エポキシ系樹脂においては、主剤にエポキシ系樹脂、硬化剤にアミン系樹脂や酸無水物系樹脂、フェノール系樹脂、触媒にジシアンジアミドなどのアミン系触媒、トリフェニルフォスフィンなどのリン系触媒、イミダゾール系触媒などの分子内に不対電子を有するものが用いられる。
【００８７】
そして、このようなエポキシ系樹脂の硬化反応は、主剤にあるエポキシ基と硬化剤のアミノ基、カルボニル基、フェノール基などとが反応することで進む。また、この硬化反応は、樹脂中にさらに少量添加される触媒で加速される。
【００８８】
この硬化反応は、温度が高ければより速く進む。したがって、上記第２の工程においては、金属フィラー３１の溶融温度時間内では、熱硬化性樹脂の硬化が進んで熱硬化性樹脂３２と部材１０、２０との界面固着が起きないようにすべく、熱硬化性樹脂３２の硬化を遅らせる必要がある。
【００８９】
具体的には、第２の工程において熱硬化性樹脂３２の硬化が十分に進まないように、硬化剤や触媒の活性の強さや配合量を調整することによって反応時間を遅くすることができる。
【００９０】
しかし、この方法では、反応全体の活性が低くなるため、その後、第３の工程において、より低い温度にて熱硬化性樹脂３２を完全硬化状態とするまでの時間が長くかかってしまう。
【００９１】
その第３の工程に要する時間を、より短くする方法としては、初期的には触媒が作用しないようにし、第２の工程における加熱によって触媒が作用を開始するようにする方法が考えられる。具体的には、例えば、次のような方法がある。
【００９２】
（１）触媒を錯体化して。最初の加熱（第２の工程における加熱）ではその熱解離だけを起こさせ、ここで硬化反応を活性化させる方法。
【００９３】
（２）硬化剤や触媒を固形の小さな粒として混合しておき、最初の加熱では、これを溶融させて溶かし込むことで、エポキシ基との反応を開始させる方法。
【００９４】
（３）固形ではなく、最初の加熱温度で溶けるようなマイクロカプセルに触媒などを封止しておく方法。
【００９５】
なお、熱硬化性樹脂３２としてエポキシ系樹脂を用いた場合を例にとって硬化時間の制御方法について説明したが、シリコーン系樹脂等のエポキシ系樹脂以外の他の樹脂においても同様の考え方で硬化時間を制御することができる。
【００９６】
ここで、上記図３とは異なる加熱プロセスの変形例について、図４、図５、図６を参照して示しておく。上記図３に示されている加熱プロセスでは、第３の工程の処理温度は工程中において略一定である。
【００９７】
これに対して、図４に示す第１の変形例では、第３の工程の処理温度は、時間とともに段々と下がっていくものとしている。
【００９８】
また、図５に示す第２の変形例では、第３の工程の処理温度は、時間とともに段々と上がっていくものとしている。なお、これら図４および図５に示される変形例では、第３の工程の処理温度は、第２の工程の処理温度よりも低いことはもちろんである。
【００９９】
また、図６に示す第３の変形例では、第２の工程の終了後、いったんワークを室温に戻し、その後、第２の工程の処理温度よりも低い加熱温度環境にワークを置くようにしたものである。
【０１００】
これら第１から第３の各変形例においても、上記した本実施形態の効果が得られることはいうまでもない。また、本実施形態の接続方法に適用可能な加熱プロセスは、上記図３〜図６に限定されるものではない。
【０１０１】
つまり、本実施形態の接続方法における加熱プロセスは、導電性接着剤３０に配合されている金属フィラー３１を加熱して溶融させる第２の工程と、その後、第２の工程よりも温度を下げて導電性接着剤３０に配合されている熱硬化性樹脂３２の硬化を完了させる第３の工程とを実行可能な加熱プロセスであれば、適宜、任意のプロセスを採用することができる。
【０１０２】
以上、本実施形態における接続方法について述べてきたが、本接続方法の考え方は、要するに、電子部品の短期（はんだリフロー）での耐熱保証温度で溶融する金属フィラーを用い、且つ、この金属フィラーが溶着を起こしている間には硬化反応が完了せず流動性を保つ熱硬化性樹脂を用いて、金属フィラーを溶着させた後、より低温にて熱硬化性樹脂の硬化を完了させ、発生する応力を緩和しようとするものである。
【０１０３】
これにより、高温まで耐えうる金属同士の溶着による導通性と、硬化収縮応力が低く界面剥離やクラックを起こしにくい導電性接着を実現することができる。また、この方法は、電子部品が保証する耐熱性をクリアし、電子部品側の改善をしなくてよいため、在来の製造ラインへの適用が容易である。
【０１０４】
なお、上記実施形態では、電子部品と回路基板との間の電気的な接続について本発明を適用した例を述べたが、もちろん、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、電子部品同士の電気的な接続あるいは回路基板同士の電気的な接続を行うために用いてもよい。
【０１０５】
要するに、本発明は、金属フィラーと熱硬化性樹脂とを配合してなる導電性接着剤を介して、第１の部材と第２の部材とを電気的に接続する接続方法であれば、適用可能なものである。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】本発明の実施形態に係る電子部品の実装構造を示す概略断面図である。
【図２】図１中の導電性接着剤による接続部近傍を拡大して模式的に示す図である。
【図３】上記実施形態における部材接続方法の導電性接着剤硬化工程における加熱温度のプロファイルを示す図である。
【図４】上記実施形態における部材接続方法の導電性接着剤硬化工程における加熱温度のプロファイルの第１の変形例を示す図である。
【図５】上記実施形態における部材接続方法の導電性接着剤硬化工程における加熱温度のプロファイルの第２の変形例を示す図である。
【図６】上記実施形態における部材接続方法の導電性接着剤硬化工程における加熱温度のプロファイルの第３の変形例を示す図である。
【符号の説明】
【０１０７】
１０…回路基板としてのセラミック基板、
２０…電子部品としてのチップコンデンサ、３０…導電性接着剤、
３１…金属フィラー、３２…熱硬化性樹脂。
【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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【図６】
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