(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一面側に突起状電極（１１）が形成された電子部品（１０）と、熱により硬化可能な導電性接着剤（２０）とを用意し、前記突起状電極の先端側に前記導電性接着剤を転写することにより付着させる工程と、
続いて、前記電子部品の一面を基板（３０）の一面と対向させ、前記導電性接着剤が付着した前記突起状電極の先端側を、前記基板の一面側に形成された導体部（３１）に接触させ突起状電極の先端を押しつぶした状態で、前記導電性接着剤を硬化させることにより、前記突起状電極と前記導体部とを電気的に接続する工程とを実行する電子部品の実装方法において、
前記突起状電極を加熱して前記突起状電極の先端側を前記導電性接着剤へ埋め込み、埋め込まれた前記突起状電極の周囲の前記導電性接着剤を未硬化のペースト状態よりも硬い硬化状態もしくは半硬化状態にさせた後、前記突起状電極を引き出すことにより、前記硬化状態もしくは半硬化状態の導電性接着剤の外周囲に、未硬化の導電性接着剤が付着した状態で前記導電性接着剤の転写を行うようにしたことを特徴とする電子部品の実装方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品の一面側に形成された突起状電極に導電性接着剤を転写した後、この導電性接着剤を介して、電子部品を基板上に搭載する電子部品の実装方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、この種の電子部品の実装方法としては、例えばフリップチップ実装方法がある。これは、電子部品としてのＩＣチップの一面に突起状電極を形成しておき、搭載する基板表面に半田ペーストを印刷した後、ＩＣチップを、突起状電極を下にして（フェースダウン）基板表面上に搭載し、加熱して半田を溶融させ、接続するものである。
【０００３】
近年、フリップチップ実装において半田による接続に代わる手法として、導電性接着剤による接続方法が採用されてきている。導電性接着剤による接続は、半田接続に比べて、Ｐｂ（鉛）を使用しないため環境問題に対応可能なこと、洗浄を廃止できること、コストを低減できること等の利点がある。
【０００４】
しかしながら、導電性接着剤は、半田のように、加熱時に溶融することはなく、また、特定の金属に濡れるという特性も併せ持たないため、フリップチップ実装における印刷精度は、半田接続よりも高精度が要求される。そのため、突起状電極のピッチが狭くなってくると、基板への導電性接着剤の印刷精度を確保することが困難となり、導電性接着剤を基板側へ印刷して供給する方法は、もはや採用できなくなる。
【０００５】
このような場合、基板側へ導電性接着剤を供給するのではなく、突起状電極側へ導電性接着剤を転写する方法が採用される。この転写を採用した従来の一般的な実装方法を、図５に概略断面にて示す。まず、熱により硬化可能なペースト状の導電性接着剤Ｊ１を容器等に入れて、表面が水平となるようにならす。そして、フリップチップＪ２を、突起状電極Ｊ３を下向きにして導電性接着剤Ｊ１の水平面に降ろし、突起状電極Ｊ３の先端側を導電性接着剤Ｊ１内に埋め込む（図５（ａ）及び（ｂ））。
【０００６】
続いて、フリップチップＪ２を引き上げることにより、突起状電極Ｊ３に導電性接着剤Ｊ１が転写され付着する（図５（ｃ））。しかる後、基板Ｊ４のランド（導体部）Ｊ５と突起状電極Ｊ３とが接するように、チップＪ２を基板Ｊ４上に搭載し、ペースト状の導電性接着剤Ｊ１を硬化させることにより、突起状電極Ｊ３とランドＪ５とを電気的に接続する（図５（ｄ））。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、本発明者等の検討によれば、上記図５に示したような転写による実装方法においては、次のような問題が生じることがわかった。即ち、例えば、突起状電極Ｊ３と導電性接着剤Ｊ１との密着性が悪い場合、あるいは、導電性接着剤Ｊ１として粘度が低いものを使用する場合には、突起状電極Ｊ３に付着する導電性接着剤Ｊ１の量が少なくなってしまう。
【０００８】
また、基板Ｊ４に反り等による高さのばらつきが発生した場合には、ランドＪ５と導電性接着剤Ｊ１との接続ができない部分が発生したり、接続できたとしても、ランドＪ５と導電性接着剤Ｊ１との接触面積が少ない部分において、電気的な接続が不十分となったりするという不具合が起こる。また、これらの不具合に対して、チップＪ２と基板Ｊ４との間に、アンダーフィル材を充填し補強する方法もあるが、工程の複雑化、増加等の問題がある。
【０００９】
そこで、本発明は上記問題に鑑み、電子部品の一面側に形成された突起状電極に導電性接着剤を転写した後、この導電性接着剤を介して、電子部品を基板上に搭載する電子部品の実装方法において、簡易な方法により、突起状電極への導電性接着剤の転写量を増加させることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明においては、電子部品（１０）の突起状電極（１１）の先端を導体部（３１）に接触させ突起状電極の先端を押しつぶした状態で、導電性接着剤を硬化させ、加熱して突起状電極の先端側を導電性接着剤へ埋め込み、埋め込まれた突起状電極の周囲の導電性接着剤を未硬化のペースト状態よりも硬い硬化状態もしくは半硬化状態にさせた後、前記突起状電極を引き出すことにより、前記硬化状態もしくは半硬化状態の導電性接着剤の外周囲に、未硬化の導電性接着剤が付着した状態で、導電性接着剤の転写を行うようにしたことを特徴としている。
【００１１】
それによれば、埋め込まれた突起状電極の熱により、その周囲の導電性接着剤が硬化もしくは半硬化して突起状電極に密着する。そして、更に、硬化もしくは半硬化した導電性接着剤の外周囲に、未硬化の導電性接着剤が付着することになる。つまり、突起状電極を硬化もしくは半硬化した導電性接着剤の層で被覆した状態とすることで、未硬化の導電性接着剤が付着する面積を増加させることができ、転写量の増加につながる。
【００１２】
従って、本発明によれば、簡易な方法により、突起状電極への導電性接着剤の転写量を増加させることができる。なお、熱により硬化可能な導電性接着剤とは、単に熱硬化性樹脂をベースにしたものに限るものではなく、熱可塑性樹脂をベースとし、溶媒が揮発することで硬化するようなもの等も含む。
【００１４】
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一例である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示す実施形態について説明する。図１は、本発明の実施形態に係る電子部品の実装方法を示す工程図（概略断面図）である。以下、本実装方法について、図１を参照しながら工程順に説明する。また、以下の各寸法値や条件値等は、本実施形態の一例であり、これに限定されるものではない。
【００１６】
まず、図１（ａ）に示す様に、一面側に突起状電極１１が形成されたＩＣチップやフリップチップ等の電子部品１０を用意する。本例の電子部品は、一面側にバンプ電極（突起状電極）１１を有するサイズが４ｍｍ□のＩＣチップ１０とした。また、バンプ電極１１は、Ａｕ線でワイヤボンディングを行い、１段目のバンプを形成し、さらにその上に同条件でワイヤボンディングを行い、２段型のバンプ電極とした。図２に拡大して示すバンプ電極１１において、その高さＨは１５０±１５μｍ、径Ｄは１００±１５μｍとした。
【００１７】
一方、熱によって硬化可能なペースト状の導電性接着剤２０を容器等に入れて用意する（図１（ｂ）参照）。この導電性接着剤２０は、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂やポリエステル系、アクリル系、ポリイミド系、フェノールノボラック系、シリコン系、フッ素系等の熱可塑性樹脂をベースとし、これら樹脂中に、Ａｇ、Ａｇ／Ｐｄ、Ａｇ／Ｐｔ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ等を導電性フィラーとして混入し、これらの物理的接触によって導電性を得るようにした接着剤である。本例では、エポキシ樹脂にＡｇフィラーを分散させたものを用いた。
【００１８】
このＩＣチップ１０を突起状電極加熱工程に供する。即ち、図１（ａ）に示す様に、ホットプレートＫ１上に載せ、バンプ電極１１を加熱する。このとき、ホットプレートＫ１は、バンプ電極１１を導電性接着剤２０の熱硬化可能温度付近の温度とした状態とするように、温度設定される。本例では、１５０℃に保持されたホットプレートＫ１にＩＣチップ１０を２分間載せることで、バンプ電極１１を上記温度状態とした。
【００１９】
次に、バンプ電極１１の先端側に導電性接着剤２０を転写することにより付着させる（転写工程）。具体的には、図１（ｂ）に示す様に、バンプ電極１１を導電性接着剤２０の硬化可能温度付近の温度とした状態のまま、その先端側をペースト状の導電性接着剤２０へ埋め込み、所定時間（本例では１分間）後、ＩＣチップ１０を引き上げ、導電性接着剤２０からバンプ電極１１を引き出す。こうして、バンプ電極１１に導電性接着剤２０が転写される（図１（ｃ）の状態）。
【００２０】
このチップ１０の一連の上下動は、ＩＣチップ１０を吸着固定可能な吸着ノズルを有する部品搭載機（図示せず）により行うことができる。また、バンプ電極１１を導電性接着剤２０へ埋め込むとき、ＩＣチップ１０自体に導電性接着剤２０が付着しないように、予め適切な埋め込み量の条件を決めておくことが必要である。
【００２１】
ここで、この転写工程による作用について、図３に示す説明図を参照して説明する。図３（ａ）に示す様に、埋め込まれたバンプ電極１１は、導電性接着剤２０の硬化可能温度付近の温度となっているため、その熱により、バンプ電極１１の周囲の導電性接着剤２０が、ペースト状態（未硬化状態）よりも硬くなった硬化もしくは半硬化状態となり（図３中、硬化部２１）、バンプ電極１１に密着する。
【００２２】
そして、図３（ｂ）に示す様に、バンプ電極１１を導電性接着剤２０から引き出すと、更に、硬化部２１の外周囲に、未硬化の導電性接着剤２０が付着した状態で、バンプ電極１１に転写される。つまり、バンプ電極１１を硬化部２１の層で被覆することで、結果的に、未硬化の導電性接着剤２０が付着する面積が増加し、従来に比して転写量の増加につながる。
【００２３】
このような本転写工程の作用から明らかなように、バンプ電極（突起状電極）１１の形状に依存することなく、導電性接着剤２０の転写量を増加させることができる。つまり、バンプ電極１１の形状が、本例の如く２段型形状でなくても、従来の一般的なバンプ形状、または、ボールボンディング法で形成された場合のようにワイヤループを有する形状等であっても、同様の効果が得られる。
【００２４】
なお、導電性接着剤２０が熱可塑性樹脂をベースとし、溶媒が揮発して硬化するようなものである場合でも、バンプ電極１１を加熱して、溶媒の揮発可能な温度とした状態で埋め込めば良い。それにより、熱可塑性樹脂をベースとした導電性接着剤２０の場合でも、バンプ電極１１の熱により、バンプ電極１１周囲のペースト状の導電性接着剤２０中の溶媒が揮発して硬くなるため、上記した転写量増加の効果が得られる。
【００２５】
この転写工程の後、上記部品搭載機によって、図１（ｄ）に示す様に、ＩＣチップ１０の一面を、用意した基板３０の一面と対向させ、ＩＣチップ１０を基板３０上に搭載する（搭載工程）。本例では、搭載荷重は１Ｎとした。ここで、用意された基板（回路基板）３０は、セラミック基板やプリント基板等であり、その一面側には、銅や銀等よりなるランド（導体部）３１が、バンプ電極１１に対応して形成されている。この搭載工程により、バンプ電極１１の先端側が、導電性接着剤２０を介してランド３１に接触する。
【００２６】
続いて、このように基板３０にＩＣチップ１０を搭載した状態で、導電性接着剤２０を硬化させることにより、バンプ電極１１とランド３１とを電気的に接続する（硬化工程）。本例では、ＩＣチップ１０を載せた基板３０をオーブンに入れ、導電性接着剤２０の硬化を、１５０℃、１０分間の条件にて行った。以上が、本実施形態の電子部品の実装方法であり、これにより、ＩＣチップ１０と基板３０との良好な接続を実現することができる。
【００２７】
なお、本例では上記転写工程において、導電性接着剤２０の転写量（付着量）は、図４に示すＡの寸法（以下、接着剤高さＡという）が６０μｍとなった。この量がＩＣチップ１０と基板３０との良好な接続を実現するために適切な量であることを、図４を参照して説明しておく。図４は、導電性接着剤の転写量と各構成部材のばらつきとの関係を示す概略断面図であり、搭載工程において、ＩＣチップ１０と基板３０とを対向させた状態を示す。
【００２８】
基板３０の反り、バンプ電極１１の高さばらつき、転写量のばらつきを考慮した場合に、オープンするバンプ電極が無く、安定した実装を行うために必要な導電性接着剤１１の転写量を、図４に示す接着剤高さＡで定義する。本例では、基板３０の反りによるランド３１とバンプ電極１１との間隔のばらつき（Ｓ１＋Ｓ２）は、最大４０μｍである。
【００２９】
そして、図４中、破線で示す様に、基板３０のランド３１に対してバンプ電極１１を２０μｍ押しつぶして（バンプ潰し込み量Ｓ１）搭載する。また、導電性接着剤２０がランド３１と十分な接続面積を確保するためには、導電性接着剤２０も最低２０μｍ押しつぶして（接着剤潰し込み量Ｓ３、破線図示部参照。実際はこのＳ３の部分は潰れている）、オーバーラップさせる必要がある。
【００３０】
そのため、接着剤高さＡは最小限４０μｍ必要になる。さらに、転写量ばらつきの公差を５μｍ、バンプ電極１１の高さばらつきの公差を１５μｍとして考慮すると、接着剤高さＡは２０μｍ余分に見込む必要がある。よって、本例にて、接着剤高さＡが６０μｍとなることは、ＩＣチップ１０と基板３０との良好な接続を実現するために適切な量が確保できているということである。
【００３１】
ところで、上記実装方法では、転写工程前に、バンプ電極１１をホットプレートＫ１で短時間加熱することで、バンプ電極１１を導電性接着剤３０の硬化可能温度付近の温度としている。ここで、他のバンプ電極加熱方法としては、ＩＣチップ１０を吸着固定する上記部品搭載機の吸着ノズルの温度を高くすること、または、この吸着ノズルから熱風が出る構造にすることにより、転写工程中にバンプ電極１１を加熱するようにしてもよい。
【００３２】
これら、バンプ電極１１を上記温度状態とするためのバンプ電極加熱方法は、いずれも、容易に実現できるもので、実装工程の複雑化を招くものではない。従って、本実施形態によれば、簡易な方法により、突起状電極への導電性接着剤の転写量を増加させることができる。そして、基板の反りやバンプ電極の高さのばらつきを考慮しても、安定して実装可能な所定量の導電性接着剤を供給できる。
【００３３】
また、バンプ電極１１を導電性接着剤３０の硬化可能温度（上記硬化工程での加熱処理温度）付近の温度とするにあたっては、該硬化可能温度の０．８〜１．５倍の温度とすることが好ましい。該硬化可能温度の０．８倍よりも小さい場合は、埋め込まれたバンプ電極１１の周囲の導電性接着剤２０の硬化もしくは半硬化が十分でなく、該硬化可能温度の１．５倍よりも大きい場合は、導電性接着剤２０の硬化もしくは半硬化が進みすぎる可能性があるためである。
【００３４】
ただし、バンプ電極（突起状電極）１１の加熱温度及び導電性接着剤２０に埋め込む時間は、ＩＣチップ（電子部品）１０の熱容量や上記部品搭載機の吸着ノズルの熱容量に依存するので、事前に条件を確認しておく必要がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る電子部品の実装方法を示す工程図である。
【図２】上記実施形態に係る実装方法における突起状電極の拡大図である。
【図３】本発明の転写工程における作用説明図である。
【図４】導電性接着剤の転写量と各構成部材のばらつきとの関係を示す図である。
【図５】導電性接着剤を転写する方法を採用した従来の一般的な実装方法を示す工程図である。
【符号の説明】
１０…ＩＣチップ、１１…バンプ電極、２０…導電性接着剤、３０…基板、
３１…ランド。
【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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