(57)【要約】      （修正有）【課題】温度変化等により生ずる応力を緩和することができ、かつ、電子部品から発生する熱を効率よく伝えて放熱することができることから、高い接続信頼性と高密度実装化を実現することが可能な導電接続構造体及び電子部品と基板の接続方法を提供する。【解決手段】複数の電極を有する電子部品２と基板３とが、樹脂コア導電粒子と、金属性導電粒子とにより導電接続された導電接続構造体１であって、前記樹脂コア導電粒子は、前記電子部品の外周部の電極に配置され、前記金属性導電粒子は、前記電子部品の内側部の電極に配置されている導電接続構造体。【選択図】図１
2005259978.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電極を有する電子部品と基板とが、樹脂コア導電粒子と、金属性導電粒子とにより
導電接続された導電接続構造体であって、
前記樹脂コア導電粒子は、前記電子部品の外周部の電極に配置され、
前記金属性導電粒子は、前記電子部品の内側部の電極に配置されている
ことを特徴とする導電接続構造体。
【請求項２】
樹脂コア導電粒子は、樹脂からなるコア粒子ａ１と前記コア粒子ａ１の表面に形成された
導電層ａ２とからなるものであり、金属性導電粒子は、金属からなるコア粒子ｂ１と前記
コア粒子ｂ１の表面に形成された導電層ｂ２とからなることを特徴とする請求項１記載の
導電接続構造体。
【請求項３】
樹脂コア導電粒子及び／又は金属性導電粒子は、最外層にハンダからなる導電層を有する
ことを特徴とする請求項１又は２記載の導電接続構造体。
【請求項４】
樹脂コア導電粒子及び／又は金属性導電粒子は、粒子径が５０〜２０００μｍであること
を特徴とする請求項１、２又は３記載の導電接続構造体。
【請求項５】
複数の電極を有する電子部品と基板とを、樹脂コア導電粒子と、金属性導電粒子とにより
導電接続する電子部品と基板の接続方法であって、
前記樹脂コア導電粒子を前記電子部品の外周部の電極に対応する位置に配置する工程と、
前記金属性導電粒子を前記電子部品の内側部の電極に対応する位置に配置する工程と、
前記電子部品と前記基板とを接合する工程とを有する
ことを特徴とする電子部品と基板の接続方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温度変化等により生ずる応力を緩和することができ、かつ、電子部品から発生
する熱を効率よく伝えて放熱することができることから、高い接続信頼性と高密度実装化
を実現することが可能な導電接続構造体及び電子部品と基板の接続方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子回路基板において、電子部品と基板との接続は、それぞれの電極をハンダ付け
することによって行っていたが、生産効率が悪く、また、高密度化には適さないものであ
った。これを解決するためにハンダを球状にした、いわゆるハンダボール等の導電性微粒
子用いて接続するＢＧＡ（ボールグリッドアレイ）等の技術が開発された。この技術によ
れば、電子部品と基板との間に配置された導電性微粒子を高温で溶融し接続することで高
生産性、高接続信頼性を両立した電子回路を構成することができる。
【０００３】
しかしながら、従来のＢＧＡでは、電子部品と基板との間隔に、ばらつきが生じることに
より、接続信頼性が低下することがあった。このような問題を解決するため、特許文献１
には、銅をコア粒子とし、最外層にハンダ被覆層を有するハンダボールと該ハンダボール
を用いた電子部品の導電接続方法が開示されている。しかし、このようなハンダボールを
電子部品と基板の接続に用いた場合、電子部品と基板とが異なる線膨張係数を有すること
により、これらの電極間で相対位置のズレによる剪断応力が生じ、ハンダボールにクラッ
クが発生して、導通不良を引き起こすという問題があった。
【０００４】
そこで、このような問題を解決するため、近年、樹脂からなるコア粒子を有する導電性微
粒子を用いて、電子部品と基板とを導電接続する方法が行われている。これにより、電子
部品と基板との間隔を一定とすることが可能となり、温度変化により生ずる応力を緩和す
ることができる。
しかしながら、樹脂からなるコア粒子を有する導電性微粒子は、熱伝導性が低く、電子部
品より発生する熱を充分に伝えることが出来ないため、電子部品からの放熱が進まず、発
熱による電子部品の誤作動の原因となるという問題があった。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１９５８８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、温度変化等により生ずる応力を緩和することができ、かつ、電子部品から発生
する熱を効率よく伝えて放熱することができることから、高い接続信頼性と高密度実装化
を実現することが可能な導電接続構造体及び電子部品と基板の接続方法に関する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、複数の電極を有する電子部品と基板とが、樹脂コア導電粒子と、金属性導電粒
子とにより導電接続された導電接続構造体であって、上記樹脂コア導電粒子は、上記電子
部品の外周部の電極に配置され、上記金属性導電粒子は、上記電子部品の内側部の電極に
配置されている導電接続構造体である。
以下に本発明を詳述する。
【０００８】
本発明の導電接続構造体は、複数の電極を有する電子部品と基板とが、樹脂コア導電粒子
と、金属性導電粒子とにより導電接続されてなるものである。
【０００９】
上記複数の電極を有する電子部品としては特に限定されず、例えば、半導体チップ、半導
体パッケージ、電子部品のモジュール、キャパシタ等が挙げられる。
上記電極の材質としては特に限定されず、例えば、金、銀、銅、ニッケル、パラジウム、
カーボン、アルミニウム、ＩＴＯ等が挙げられる。
【００１０】
上記基板は、フレキシブル基板とリジッド基板とに大別される。上記フレキシブル基板と
しては、例えば、５０〜５００μｍの厚さの樹脂シートが挙げられる。上記樹脂シートの
材質としては、例えば、ポリイミド、ポリアミド、ポリエステル、ポリスルホン等が挙げ
られる。
【００１１】
上記リジッド基板は、樹脂製のものとセラミック製のものとに大別される。上記樹脂とし
ては、例えば、ガラス繊維強化エポキシ樹脂、フェノール樹脂、セルロース繊維強化フェ
ノール樹脂等が挙げられる。上記セラミックとしては、例えば、二酸化ケイ素、アルミナ
等が挙げられる。
【００１２】
上記基板は、単層構造であってもよく、また、単位面積当たりの電極数を増やすために、
例えば、スルーホール形成等の手段により、複数の層を形成し、相互に電気的接続を行わ
せる多層構造の基板が使用されてもよい。
【００１３】
本発明の導電接続構造体は、１組の電子部品と基板とが導電接続されたものであってもよ
く、複数の電子部品、基板が、多層構造で導電接続されたものであってもよい。また、本
発明の導電接続構造体は、上記基板の内部に上記電子部品を有するものであってもよい。
このような場合は、上記電子部品の発熱量が大きいものとなることから、更に本発明の効
果を充分に発揮することができる。
【００１４】
上記樹脂コア導電粒子は、樹脂からなるコア粒子ａ１と上記コア粒子ａ１の表面に形成さ
れた導電層ａ２とからなることが好ましい。上記樹脂からなるコア粒子ａ１は柔軟性を有
することから、上記樹脂コア導電粒子を介して電子部品と基板とを接続した場合、電子部
品と基板間の間隔を一定に保つことができ、かつ、温度変化等により電子部品と基板との
線膨張係数の違いに起因する応力がかかった場合でも高い接続信頼性を維持することがで
きる。
【００１５】
上記樹脂としては特に限定されず、例えば、フェノール樹脂、アミノ樹脂、アクリル樹脂
、エチレン−酢酸ビニル樹脂、スチレン−ブタジエンブロック共重合体、ポリエステル樹
脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、アルキド樹脂、ポリイミド樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ
樹脂等の熱可塑性樹脂；硬化性樹脂、ジビニルベンゼン系共重合体等の架橋樹脂、有機無
機ハイブリッド重合体等からなるものが挙げられる。これらのうち、耐熱性の点から架橋
樹脂が好ましい。
【００１６】
上記導電層ａ２としては特に限定されず、例えば、金、銀、銅、白金、亜鉛、鉄、錫、鉛
、アルミニウム、コバルト、インジウム、ニッケル、クロム、チタン、アンチモン、ビス
マス、ゲルマニウム、カドミウム、珪素等、又は、ハンダ等の合金等からなるものが挙げ
られる。
【００１７】
上記導電層ａ２は、１層からなるものであってもよく、多層からなるものであってもよい
。上記導電層ａ２が多層からなる場合には、層ごとに異なる金属からなるものであっても
よい。例えば、樹脂からなるコア粒子上に、ニッケル層を設け、更にその上に銅層やスズ
層を設けるといった構成が挙げられる。
【００１８】
上記導電層ａ２は、最外層にハンダからなる層を有することが好ましい。最外層をハンダ
からなる層とすることにより、充分な導電性を得ることが可能となり、また、加熱するこ
とで、上記ハンダからなる層が溶融し、電子部品と基板の電極同士が導電接続されること
から、電気的接続信頼性に優れる導電接続を実現することができる。
【００１９】
上記導電層ａ２の厚さは特に限定されないが、導電接続や基板接合という用途から、好ま
しい下限は０．０１μｍ、上限は５００μｍである。０．０１μｍ未満であると、充分な
導電性が得られないことがあり、５００μｍを超えると、コアシェル粒子同士の合着が起
こったり、基板間の距離維持や基板等の回路にかかる力を緩和する機能が乏しくなったり
することがある。
【００２０】
上記導電層ａ２は、樹脂からなるコア粒子の表面に上記金属材料を用いた無電解めっき方
法、電解めっき方法、イオンスパッタリングによるめっき方法等の公知のめっき方法によ
り金属めっきして得ることができる。
【００２１】
上記金属性導電粒子は、金属からなるものであれば、特に限定されず、単層からなる通常
のハンダボール等のような金属粒子であってもよく、コア粒子ｂ１と上記コア粒子ｂ１の
表面に形成された導電層ｂ２のような２以上の金属からなる金属コア導電粒子であっても
よい。中でも、ギャップ精度が良好となることから、金属コア導電粒子が好ましい。
上記金属性導電粒子は熱伝導性に優れることから、電子部品と基板とを接続した場合、電
子部品から発生する熱を効率よく伝えて放熱することができ、発熱による電子部品の誤作
動を防止することができる。
【００２２】
上記金属としては熱伝導性に優れるものであれば、特に限定されず、例えば、金、銀、銅
、白金、亜鉛、鉄、鉛、錫、アルミニウム、ニッケル、ビスマス、コバルト、インジウム
、クロム、チタン、アンチモン等の合金等からなるものが挙げられる。
また、上記導電層ｂ２としては、上記樹脂コア導電粒子における導電層ａ２と同様のもの
を用いることができる。
更に、コア粒子ｂ１と導電層ｂ２とは、材質が同じものであってもよい。
【００２３】
上記樹脂コア導電粒子及び／又は金属性導電粒子は、最外層にハンダからなる導電層を有
することが好ましい。上記ハンダとしては特に限定されず、例えば、Ｓｎ／Ｐｂ、Ｓｎ／
Ｐｂ／Ａｇ、Ｓｎ／Ｚｎ、Ｓｎ／Ａｇ、Ｓｎ／Ｓｂ、Ｓｎ／Ｃｕ、Ｓｎ／Ａｇ／Ｃｕ、Ｐ
ｂ／Ａｇ、Ｚｎ／Ａｌ、Ａｕ／Ｓｉ、Ａｕ／Ｓｎ、Ｓｎ／Ｂｉ／Ｐｂ、Ｉｎ／Ｂｉ／Ｓｎ
、Ｓｎ／Ｐｂ／Ｃｕ、Ｓｎ／Ｐｂ／Ａｇ等が挙げられる。中でも、Ｓｎ／Ｐｂ、Ｓｎ／Ａ
ｇ、Ｓｎ／Ｃｕ、Ｓｎ／Ａｇ／Ｃｕが好ましい。
【００２４】
上記樹脂コア導電粒子及び／又は金属性導電粒子の粒子径の好ましい下限は５０μｍであ
り、上限は２０００μｍである。５０μｍ未満であると、小さすぎることから、上記樹脂
コア導電粒子及び／又は金属性導電粒子を用いて電子部品と基板とを導電接続した場合、
導通不良が発生することがあり、２０００μｍを超えると、微細ピッチの電極に対応でき
ず隣接電極間でショートを発生することがある。
【００２５】
上記樹脂コア導電粒子及び／又は金属性導電粒子は、粒子径のＣＶ値が５％以下であるこ
とが好ましい。５％を超えると、粒子径が不揃いとなるため、小さい粒子が電極に届かず
接続不良の原因となったりすることがある。より好ましくは２％以下であり、更に好まし
くは１％以下である。
なお、上記ＣＶ値は、下記式により求められる。
ＣＶ値（％）＝（σ／Ｄｎ）×１００
式中、σは粒子径の標準偏差を表し、Ｄｎは数平均粒子径を表す。
【００２６】
本発明の導電接続構造体において、上記樹脂コア導電粒子は、上記電子部品の外周部の電
極に配置され、上記金属性導電粒子は、上記電子部品の内側部の電極に配置されている。
上記電子部品と基板とは異なる線膨張係数を有することから、温度変化等により生ずる剪
断応力によって、これらの電極間の相対的位置が変位する。このような電極間の相対的位
置の変位は、電子部品の中心部の電極よりも、電子部品の外周部の電極で顕著なものとな
る。
本発明の導電接続構造体は、樹脂からなる樹脂コア導電粒子が、特に大きな剪断応力を発
生し、電極間の相対的位置の変位が大きい電子部品の外周部の電極に配置されていること
から、樹脂の応力緩和効果により、発生した剪断応力を緩和することができる。これによ
り、断線等が生じるのを抑制することができ、電子部品と基板の電極間の機械的及び電気
的接続信頼性を優れたものとすることができる。
【００２７】
また、本発明の導電接続構造体は、金属性導電粒子が、温度変化等による剪断応力の発生
の少なく、電極間の相対的位置の変位が小さい電子部品の中心部付近の電極に配置されて
いることから、従来、金属性導電粒子を用いた場合に問題となっていたクラック等が生じ
ることに伴う導通不良が発生することがない。更に、金属性導電粒子は熱伝導性に優れる
ことから、電子部品から発生する熱を効率よく伝えて放熱することができ、発熱による電
子部品の誤作動を防止することができる。
【００２８】
上記電子部品の外周部の電極については、電子部品及び基板の材質や使用する温度、湿度
等の環境により適宜選択されるが、少なくとも電子部品の最外周の電極を含み、電子部品
と基板との線膨張係数の差が大きい等、電子部品と基板との変位が大きい場合には、最外
周よりも内側の電極も含む。
【００２９】
図１に、本発明の一例として、電子部品と基板とが、樹脂コア導電粒子と金属性導電粒子
とにより導電接続された導電接続構造体を模式的に示した。
図１（ａ）に示したように、導電接続構造体１は、半導体パッケージ２と配線基板３とが
、樹脂コア導電粒子及び金属性導電粒子を介して、導電接続された構成となっている。
また、図１（ｂ）に示したように、樹脂コア導電粒子は、半導体パッケージ２の外周部の
電極に配置され、金属性導電粒子は、半導体パッケージ２の内側部の電極に配置されてい
る。
【００３０】
本発明の電子部品と基板の接続方法は、複数の電極を有する電子部品と基板とを、樹脂コ
ア導電粒子と、金属性導電粒子とにより導電接続する電子部品と基板の接続方法であって
、上記樹脂コア導電粒子を上記電子部品の外周部の電極に対応する位置に配置する工程と
、上記金属性導電粒子を上記電子部品の内側部の電極に対応する位置に配置する工程と、
上記電子部品と上記基板とを接合する工程とを有する。
この方法によれば、簡便な工程で、温度変化等により生ずる応力を緩和することができ、
かつ、電子部品から発生する熱を効率よく伝えて放熱することができ、電気的接続信頼性
及び機械的接続信頼性の高い導電接続構造体を得ることができる。
【００３１】
本発明の電子部品と基板の接続方法では、樹脂コア導電粒子を上記電子部品の外周部の電
極に対応する位置に配置する。上記樹脂コア導電粒子は、上記電子部品の外周部の電極に
直接配置することとしてもよく、上記基板の上記電子部品の外周部の電極に対応する位置
に配置することとしてもよい。
更に、必要に応じて、上記電子部品の外周部の電極に対応する位置に配置した樹脂コア導
電粒子が移動することがないように、上記樹脂コア導電粒子を仮固定させてもよい。
【００３２】
本発明の電子部品と基板の接続方法では、金属性導電粒子を上記電子部品の内側部の電極
に対応する位置に配置する。上記金属性導電粒子は、上記電子部品の内側部の電極に直接
配置することとしてもよく、上記基板の上記電子部品の内側部の電極に対応する位置に配
置することとしてもよい。また、必要に応じて、配置した金属性導電粒子が移動すること
がないように、上記金属性導電粒子を仮固定させてもよい。
【００３３】
その後、電子部品と基板とを接合する。電子部品と基板とを接合する方法としては特に限
定されず、例えば、電子部品の電極と基板の電極との位置合わせをして、接着剤で接続す
る方法や、上記樹脂コア導電粒子及び／又は金属性導電粒子がハンダからなる層を有する
場合には、加熱により、リフローすることにより接続する方法等任意の方法が挙げられる
。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、温度変化等により生ずる応力を緩和することができ、かつ、電子部品か
ら発生する熱を効率よく伝えて放熱することができることから、高い接続信頼性と高密度
実装化を実現することが可能な導電接続構造体及び電子部品と基板の接続方法を提供でき
る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下に実施例を掲げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定
されるものではない。
【００３６】
（実施例１）
半導体パッケージ（１５×１５ｍｍ□、厚さ：０．８ｍｍ、８１ピン）の中心から、半導
体パッケージの最外周の電極に、ジビニルベンゼン架橋重合体からなるコア粒子の表面に
厚さ０．３μｍのニッケルメッキ層、厚さ７μｍの銅メッキ層及び最外層に厚さ１５μｍ
のハンダメッキ層を設けた直径３００μｍの樹脂コア導電粒子を配置した。
また、樹脂コア導電粒子が配置された電極よりも内側の電極に、銅からなるコア粒子の表
面に厚さ２０μｍのハンダメッキ層を設けた直径３００μｍの金属性導電粒子を配置した
。
【００３７】
次いで、樹脂コア導電粒子及び金属性導電粒子を配置した半導体パッケージをリフロー炉
に通し、粒子と半導体パッケージとを接合した。次に、ガラスエポキシ基板（厚さ：１．
６ｍｍ）の電極にハンダペーストを印刷し、その上に半導体パッケージを載せ、リフロー
することにより、半導体パッケージとガラスエポキシ基板とを接合し、導電接続構造体と
した。なお、半導体パッケージとガラスエポキシ基板との接続は、デージーチェーン接続
とし、導通不良が１ヶ所でも発生すると、検出できるような構成とした。
このようにして作製した導電接続構造体について、温度サイクル試験（−４０℃、３０分
〜１２５℃、３０分）を行った結果、１８３３サイクルで導通不良が発生した。
【００３８】
（比較例１）
樹脂コア導電粒子の代わりに金属性導電粒子を配置した以外は、実施例１と同様の方法に
より、導電接続構造体を作製した。
このようにして作製した導電接続構造体について、温度サイクル試験（−４０℃、３０分
〜１２５℃、３０分）を行った結果、６５３サイクルで導通不良が発生した。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明によれば、温度変化等により生ずる応力を緩和することができ、かつ、電子部品か
ら発生する熱を効率よく伝えて放熱することができることから、高い接続信頼性と高密度
実装化を実現することが可能な導電接続構造体及び電子部品と基板の接続方法を提供でき
る。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の導電接続構造体を示す模式図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  導電接続構造体
２  半導体パッケージ
３  配線基板
【図１】
2005259978.tif 000003