(57)【要約】【課題】  回路設計の分野における高密度化及び高集積度化を図ることができる導電的接続の形成方法を提供する。【解決手段】  この端子間の導電的接続方法は、金属成分及び熱硬化性の樹脂成分を含んでなり、金属成分の融点が樹脂成分の硬化温度よりも低い導電性接着剤を用いることを特徴とし、端子間に導電性接着剤を供給する工程、導電性接着剤に熱を加え、溶融した金属成分によって端子間に導電性の連絡部を形成する工程、及び更に熱を加えて樹脂成分を硬化させて連絡部を封止する工程を含んでなる。【選択図】図１
2007081198.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属成分及び熱硬化性の樹脂成分を含んでなり、前記金属成分の融点が前記樹脂成分の硬化温度よりも低い導電性接着剤によって、対向する端子間に導電的接続を形成する方法であって、
前記端子間に導電性接着剤を供給する工程、
導電性接着剤に熱を加え、溶融した金属成分によって端子間に導電性の連絡部を形成する工程、及び
更に熱を加えて樹脂成分を硬化させて前記連絡部を封止する工程
を含んでなることを特徴とする端子間の導電的接続方法。
【請求項２】
樹脂成分中に粒子形態の金属成分を分散させてなる流動性の導電性接着剤を用いることを特徴とする請求項１記載の導電的接続方法。
【請求項３】
導電性接着剤を供給する工程が、端子表面に金属成分を供給する工程と、その後に該端子表面に樹脂成分を供給する工程とを含んでなることを特徴とする請求項１記載の導電的接続方法。
【請求項４】
金属成分が、Ｓｎと、Ａｇ、Ｂｉ及びＩｎからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属とを含んでなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の導電的接続方法。
【請求項５】
金属成分が更にＣｕ及び／又はＮｉを含むことを特徴とする請求項４記載の導電的接続方法。
【請求項６】
導電性接着剤中の金属成分の含有量が５〜５０重量％の範囲であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の導電的接続方法。
【請求項７】
樹脂成分が、第２の成分として還元性を有する樹脂を含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の導電的接続方法。
【請求項８】
樹脂成分が、第２の成分としてカルボキシル基を有する化合物を含むことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の導電的接続方法。
【請求項９】
樹脂成分が、第２の成分として金属を含む有機化合物を含むことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の導電的接続方法。
【請求項１０】
前記金属が、Ｎａ、Ａｇ、Ｃｕ及びＫの群から選ばれることを特徴とする請求項９記載の導電的接続方法。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれかに記載の導電的接続方法によって接続されてなる回路を有する機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子回路基板における部品実装または配線形成のために端子間を導電的に接続する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子部品実装において、端子どうしの接合部について機械的強度向上及び熱衝撃強度等の信頼性特性向上への要求が高まってきている。一方、地球環境保護の関心が高まる中、電子回路基板などの産業廃棄物の処理についての法規制も進みつつある。鉛もそのような法規制の対象となっているため、部品実装及び配線形成のための材料も鉛を含まない材料（いわゆる鉛フリー材料）へ移行しつつある。
【０００３】
電気回路及び／又は電子回路に部品を実装する分野において、既に電子部品を搭載している基板どうしの端子間を導電的に接続するための１つの手段として、異方性導電膜（ＡＣＦ(Anisotropic Conductive Film))が採用されている。異方性導電膜とは、一般に、熱硬化性樹脂の膜状又はシート状の材料の中に導電性粒子を相互に接触しない程度の密度で分散させた材料である。２つの基材の間に異方性導電膜を配して、２つの基材を互いの向きに、従って該異方性導電膜の厚み方向に加圧及び加熱すると、その加圧した厚み方向についてのみ導電性粒子を凝集させて相互に接触させ、導電性の連絡部又は架橋を形成することができ、一方、該異方性導電膜の平面方向については導電性粒子を相互に接触させないため、異方性導電膜の加圧及び加熱が及ばなかった部分については絶縁状態を維持できるという異方性機能を有する材料である。
【０００４】
そのような異方性導電膜は、シート形態又はテープ形態で供給されており、ＩＣ又はその他の電子部品が既に実装されているフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ基板）とプリント回路基板（ＰＣＢ）とを電気的に接続して、より集積度の高い実装基板を形成する技術や、ＬＣＤ等のフラットディスプレイパネルのパネル電極接続部とフレキシブルプリント基板とを接続する技術に用いられている（特許文献１及び２）。
【特許文献１】特開２００４−０８７９４０号公報
【特許文献２】特開２００４−１８４８０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
異方性導電膜を用いて２つの基板どうしを電気的に接続する１つの例を図３に模式的に示す。尚、この明細書において、図面を参照しながら図面に示す部材の上下左右の各方向について述べる場合には、図面に向かって観察した場合の上下左右方向であると理解されたい。
【０００６】
図３（ａ）は、下面側及び上面側にそれぞれ電子部品２、２’が取り付けられているプリント回路基板１の右側端部の上面側に設けられた端子３と、上面側に電子部品５が取り付けられているプリント回路基板４の左側端部の下面側に設けられた端子６とを、異方性導電膜１０によって接続する例を示している。図３（ｂ）は、図３（ａ）における端子３及び端子６と異方性導電膜１０とが接触している丸で囲んだ部分の拡大断面図を示している。異方性導電膜１０は、膜形態に形成した熱硬化性樹脂材料１１の中に導電性粒子１２を分散させて構成されている。
【０００７】
端子３と端子６との間で異方性導電膜１０を加熱及び加圧するために、プリント回路基板１を下面側から基板ステージ７によって支持し、プリント回路基板４を上面側から加熱加圧ツール８によって加熱及び押圧する。即ち、基板ステージ７と加熱加圧ツール８との間で所定の熱及び圧力を加えることによって、基板１と基板４との間で異方性導電膜１０を加熱及び加圧（又は加熱圧着）する。その結果、端子３と端子６との間において、熱硬化性樹脂材料１１の中の導電性粒子１２が端子３と端子６とを連絡する向きに凝集して相互に接触し、端子３と端子６との間に導電性の架橋部又は連絡部を形成する。このようにして、端子３と端子６との間に導電的接続を形成することができる。
【０００８】
しかしながら、このように異方性導電膜を用いて２つの基板の端子間に導電的接続を形成するためには、図３（ａ）に示すような基板ステージ７及び加熱加圧ツール８等の加圧治具を用いて、一般に、少なくとも約２Ｐａ程度の圧力を異方性導電膜に対して、従って２つの基板に対して加える必要がある。電子部品、例えば半導体部品等は機械的な外力に対してデリケートなものが多く、外力が加わると破損や損傷を生じやすいので、図３（ａ）に示すような加圧治具を用いて加熱圧着する場合には、加圧治具が当接する基板の外側表面（例えば、図３（ａ）において破線で囲んでいる基板１の下側表面３’）に電子部品を配置することができない。
【０００９】
従って、基板上において、端子を設ける領域及びその裏面側の領域の表裏両側の一定の範囲の領域が、電子部品を搭載するために利用することができない領域となっていた。このことは、高密度化及び高集積度化が望まれる回路設計の分野において、高密度化及び高集積度化を妨げる１つの要因となっていた。
【００１０】
また、複数の端子が一定の領域に所定のパターンにて配列されている一対の基板どうしを対向させて、両基板の対応する端子間に導電的接続を形成しようとする場合には、これらの端子が設けられている領域全体を覆う寸法及び形状の異方性導電膜材料が用いられていた。図３（ｂ）におけるIII−III矢視断面図を図３（ｃ）に示す。図３（ｃ）から理解できるように、加熱押圧の操作によって、端子３及び６が対向して存在する部分では、異方性導電膜１０は上下方向に圧縮されるため、その中の導電性粒子１２が端子３及び６の間で凝集して、端子３及び６の間に導電性の連絡部を形成することができる。一方、端子が存在しない領域の異方性導電膜１０は、導電性粒子１２が凝集して導電性の連絡部を形成する程は圧縮されない。従って、端子が存在しない領域は絶縁性を保つことができる。この場合に、上下方向に端子が存在しない領域においては、異方性導電膜１０の中の導電性粒子１２は導電性連絡部を形成することに寄与することがなく、材料としての無駄が生じていた。
本発明は、上述のような回路設計の分野における高密度化及び高集積度化に関する課題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この出願の発明は、金属成分及び熱硬化性の樹脂成分を含んでなり、前記金属成分の融点が前記樹脂成分の硬化温度よりも低い導電性接着剤によって、少なくとも２つの端子間に導電的接続を形成する方法であって、端子間に導電性接着剤を供給する工程、導電性接着剤に熱を加え、溶融した金属成分によって端子間に導電性の連絡部を形成する工程、及び更に熱を加えて樹脂成分を硬化させて前記連絡部を封止する工程を含んでなることを特徴とする端子間の導電的接続方法の発明である。尚、樹脂成分の硬化温度は金属成分の融点よりも０〜５０℃高いこと、特に１０〜２０℃高いことが好ましい。
【００１２】
この方法に用いる導電性接着剤の金属成分は樹脂成分の硬化温度よりも低い融点を有するので、室温付近の温度から加熱して昇温させる一般的な加熱プロセスに付すると、金属成分の融点に達すると金属成分が溶融し、金属成分が相互に連絡し合い、２つの端子間を架橋する導電性の連絡部を形成する。このプロセスの間、樹脂成分は流動性を有している。
【００１３】
その後更に加熱して樹脂の硬化温度に達すると、導電性の連絡部を包囲して樹脂が硬化する。従って、２つの端子間には、導電性を有する連絡部を設けることができると共に、その導電性の連絡部を包囲する樹脂による封止部を設けることができる。従って、かかる発明によれば、２つの基板の端子どうしを接続する際に、各基板の端子の裏面側を加圧治具によって押圧することを本質的には必要とせず、温度条件を操作することによって２つの端子間に導電性の接続を形成することができる。基板における端子の裏面側は加圧治具等が当接しないので、電子部品を実装するための領域として利用することができ、基板上における電子部品を実装密度又は集積度をより向上させることができる。
【００１４】
この発明は、１つの態様において、樹脂成分中に粒子形態の金属成分を分散させてなる流動性の導電性接着剤を用いることを特徴とする。導電性接着剤の全重量に対する金属成分の重量の割合を５〜５０重量％、特に１０〜３０重量％の範囲とすることが好ましい。金属成分の粒子は、５〜３０μｍの範囲の平均粒子寸法を有することが好ましい。中でも、その金属成分の粒子は、２０〜４０μｍの範囲の粒子寸法を有し、好ましくは３０μｍの平均粒子寸法を有することが好ましい。しかしながら、場合によっては、５〜１５０μｍの粒子寸法を有することもできる。この態様によれば、互いに接続しようとする接点どうしの間の必要な部分にだけ粒子形態の金属成分を分散した樹脂成分を供給し、その後の加熱等の操作によって端子間を導電的に接続することができる。従って、導電性接着剤を必要な部位に必要な量だけ適用することができ、金属材料及び樹脂材料の無駄を防止することができる。
【００１５】
この発明は、もう１つの態様において、導電性接着剤を供給する工程が、端子表面に金属成分を供給する工程と、その後に該端子表面に樹脂成分を供給する工程とを含んでなることを特徴とする。この態様によれば、導電性接着剤を金属成分と樹脂成分とに分けて供給することになるが、接続しようとする端子を有する基材を作製する段階で予め、端子表面の必要な部位に必要な量だけ金属成分を供給したものを設けておき、端子同士を接続する際には、その端子どうしの間に樹脂成分を供給し、その後の加熱等の操作によって端子間を導電的に接続することができる。従って、この態様によっても、導電性接着剤を必要な部位に必要な量だけ適用することができ、金属材料及び樹脂材料の無駄を防止することができる。
【００１６】
この発明は、もう１つの態様において、金属成分が、Ｓｎと、Ａｇ、Ｂｉ、及びＩｎからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属とを含んでなることを特徴とする。この態様の金属成分は、Ｓｎと、Ａｇ、Ｂｉ、及びＩｎからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属とからなる合金組成であって、７０〜２５０℃の範囲、特に８０〜１５０℃の範囲に融点を設定することができる。従って、この態様によれば、比較的低い温度で実装を行うことができる。
【００１７】
金属成分がＢｉを含む場合、金属成分中のＢｉの含有量は、１０〜７０重量％の範囲が好ましく、５０〜７０重量％の範囲がより好適である。金属成分中のＢｉ含有量を１０〜７０重量％とするのは、Ｂｉの含有量が１０重量％より少ないと低融点化の効果が十分に得られず、７０重量％を超える場合にも同様に低融点化の効果が得られないためである。
【００１８】
金属成分がＩｎを含む場合、金属成分中のＩｎの含有量は、１０〜９０重量％の範囲が好ましく、１０〜３０重量％の範囲がより好適である。金属成分中のＩｎの含有量を１０〜９０重量％にしたのは、Ｉｎの含有量が１０重量％より少ないと低融点化の効果が十分に得られず、９０重量％を超える場合にも同様に低融点化の効果が得られないためである。
【００１９】
また、金属成分中のＡｇの含有量は、０．１〜５．０重量％の範囲が好ましく、３〜５重量％のＡｇ含有量がより好適である。金属成分中のＡｇ含有量を０．１〜５．０重量％としたのは、０．１重量％よりも少量であれば、機械的特性に対する効果は得られず、５重量％を超えると合金の融点が急激に上昇するためである。
上記の金属成分中の残部は、Ｓｎであってもよいし、所望によりＳｎに加えてその他の金属元素を含むこともできる。
【００２０】
この発明は、もう１つの態様において、金属成分が更にＣｕ又はＮｉを含むことを特徴とする。この態様の金属成分も、上記の合金組成と同様に、７０〜２５０℃の範囲、特に８０〜１５０℃の範囲に融点を設定することができる。従って、この態様によれば、比較的低い温度で実装を行うことができる。
【００２１】
本発明の金属成分は、上記の基本組成に加えて、Ｃｕ及びＮｉの群から選ばれる少なくとも１種の金属を更に含むことができる。Ｃｕは、合金の機械的特性向上を目的に添加している。
【００２２】
金属成分中のＣｕの含有量は、０．１〜１．０重量％の範囲が好ましく、０．５〜０．７重量％のＣｕ含有量がより好適である。Ｃｕ含有量が０．１重量％よりも少量であれば、その機械的特性に対する効果は得られず、また、１．０重量％を超えると合金がより脆くなる傾向を示して機械的特性に関して逆効果となるためである。
【００２３】
金属成分へのＮｉの添加は、Ｓｎの酸化抑制を目的としている。金属成分中のＮｉの含有量は、０．０１〜０．１重量％が好適である。金属成分中のＮｉ含有量を０．０１〜０．１重量％としたのは、０．０１重量％よりも少量であれば、Ｓｎ酸化抑制の効果は得られず、１．０重量％を超えると強固なＮｉ酸化膜が形成されて融点が上昇し、Ｓｎ酸化抑制の効果は得られないためである。
【００２４】
これらの低融点金属成分は粒子状の形態で導電性接着剤組成物中に分散されていることが好ましい。その金属成分の平均粒子径は、５〜３０μｍであることが好ましい。
【００２５】
この発明に用いる導電性接着剤組成物全体に対する金属成分の重量の割合は、導電性接着剤の用途、金属成分の種類、樹脂成分の種類などに適合させて適切な範囲から選択することができる。但し、加熱操作によって、端子間を連絡する導電性の連絡部を形成する必要があるため、導電性接着剤組成物全体に対して、金属成分が７０〜９０重量％、特に８０〜８５重量％であることが好ましい。金属成分の割合が７０重量％未満では、硬化後に十分な導電性が得られず、９０重量％を超えると、導通経路のまわりを樹脂によって十分に包囲し得ない可能性が生じるためである。尚、この金属成分が溶融して得られる合金は、鉛フリーはんだ材料やＳｎ−Ｐｂ系はんだ材料よりも低い融点を示すので、より低い実装温度を達成することができる。
【００２６】
この発明は、更なる態様において、樹脂成分が第２の成分として還元性を有する樹脂を含むことを特徴とすること、樹脂成分が第２の成分としてカルボキシル基を有する化合物を含むこと、第２の樹脂成分が金属を含む有機化合物を含むこと、又は前記金属がＮａ、Ａｇ、Ｃｕ及びＫの群から選ばれることをそれぞれ特徴とすることもできる。これらの態様によれば、比較的低融点の金属成分をより容易に溶融させることができる。
【００２７】
樹脂成分としては、当業者に既知の種々の熱硬化性樹脂を用いることができる。熱硬化性樹脂としては、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、フェノール系樹脂、ポリイミド系樹脂、熱硬化性ポリウレタン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等を用いることができるが、好ましい熱硬化性樹脂はエポキシ系樹脂である。エポキシ系樹脂は一液硬化型、二液硬化型など種々のものを用いることができるが、一液硬化型のものが好ましい。また、熱硬化性樹脂は、基本的に当業者に既知の熱硬化性樹脂の系（特定の硬化性樹脂及びその硬化に必要とされる特定の種類の硬化剤、粘度調節剤等を必要な量で含む系）を樹脂成分に含めて用いることができる。
【００２８】
例えば、導電性接着剤を用いて電子部品を実装する場合に、加熱硬化過程において金属成分の粒子が加熱されると、場合によって、金属成分粒子が溶融するよりも先に、金属成分粒子表面が酸化されてしまい、その結果、金属成分粒子の表面に酸化膜が形成されることがある。金属成分粒子の表面に生じた酸化膜は、金属成分粒子の溶融を妨害する１種の保護膜となって、導電性接着剤の加熱硬化過程における所定の温度で金属成分が溶融することを妨害し得る。その結果、加熱硬化過程を経た後に、十分に溶融し得なかった金属成分粒子が残り得る。
【００２９】
このような場合に、樹脂成分の中に、還元性のある樹脂成分、カルボキシル基を有する化合物を含む樹脂成分、金属を含む有機化合物を含む樹脂成分、及び／又はＮａ、Ａｇ、Ｃｕ及びＫの群から選ばれる金属を含む有機化合物を含む樹脂成分を含むので、加熱硬化過程中でも導電性接着剤組成物内をある程度還元性雰囲気に保つことができる。そのため、加熱硬化過程において金属成分粒子の表面に酸化膜が生じることを実質的に防止することができる。加熱硬化過程中における金属成分粒子表面の酸化を防止することによって、加熱硬化過程における金属成分の溶融不良を防止して、金属成分の溶融を促進させることができる。
【００３０】
１つの形態において、還元性のある樹脂はカルボキシル基を有する化合物、例えばカルボン酸を含むことが好ましい。樹脂中にそのような化合物を加えることによって、低融点金属の酸化膜を除去し（又は低融点金属の表面に酸化膜が生成することを防止し）、溶融し易くするため還元剤としての作用を発現させることができる。尚、そのような化合物には、脂肪族カルボン酸、芳香族カルボン酸、脂環式カルボン酸等の種々のカルボン酸を用いることができる。そのような化合物の例として、アジピン酸、アビエチン酸、アスコルビン酸、アクリル酸、クエン酸、ポリアクリル酸、リンゴ酸、ピメリン酸、パルミチン酸、ミリスチン酸、ラウリン酸、セバシン酸、スベリン酸、マレイン酸、コハク酸、アゼライン酸、フマル酸、グルタル酸、マロン酸等を挙げることができる。また、そのカルボン酸は、Ｎａ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｋ等の金属塩の形態であることが好ましい。
【００３１】
もう１つの形態において、樹脂成分が金属を含む有機化合物を含有する場合には、常温では金属は遊離することなく安定に有機化合物と化合又は結合しているが、加熱されると金属が有機化合物から遊離又は遊離過程となり、遊離した金属が樹脂の硬化反応を促進するようになる結果、短時間硬化及び保存安定性を両立させる硬化剤としての作用を果たすことができる。尚、そのような金属は、Ｎａ、Ａｇ、Ｃｕ及びＫの群の少なくとも１種であることが好ましい。
【００３２】
もう１つの形態において、金属を含む有機化合物がカルボキシル基やアミノ基を含む場合には、カルボキシル基やアミノ基に由来する還元剤としての作用と、金属を含む有機化合物に由来する硬化剤としての作用とが、加熱硬化過程において相乗的に発揮され、良好な還元剤として作用させることができる。
【００３３】
本願の発明に関して、樹脂成分中において、熱硬化性の樹脂成分と第２の樹脂成分との重量の割合は、９０：１０〜１０：９０の範囲、特に５０：５０〜８０：２０の範囲が好ましい。また、金属成分に対する樹脂成分の割合は、２０重量％以下が好適である。２０重量％を超えると、還元剤及び／又は硬化剤としての作用にそれ以上の変化は認められないためである。尚、上記の効果が認められるためには、樹脂成分の割合は１０重量％以上であることが好ましい。尚、第２の樹脂成分が硬化剤として作用する場合には、第１の樹脂成分に用いる硬化剤の使用量を減らすこともできる。
【００３４】
上述した導電性接着剤は、熱硬化性樹脂の組成を調節したり、又はその他に配合する成分、例えば粘度調節剤、分散剤及びその他の材料等を適宜選択することによって、液状ないしペースト状の特性を有する塗布型の接着剤としても、或いはシート状若しくはテープ状の形態を有し、切り取って使用する型の接着剤としても供給することができる。
【００３５】
この出願は、更に、上述したいずれかの発明に係る接続方法によって接続されてなる回路を有する機器の発明をも提供する。このような機器は、上述したそれぞれの接続方法の利点を具備することができる。
【発明の効果】
【００３６】
本願の発明によれば、２つの基板の端子どうしを導電性接着剤によって接続する際に、温度条件を操作することによって、端子どうしを連絡する導電性の連絡部とそれを包囲する樹脂による封止部を設けることができるので、各基板を加圧治具によって押圧する必要がなく、低荷重接合を実現することができる。従って、基板表面に電子部品を取り付けるための領域をより広く確保することによって、回路設計上の高密度化及び高集積度化を達成することができる。
【００３７】
（発明を実施するための最良の形態）
（第１の実施形態）
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。
図１（ａ）は、下面側及び上面側にそれぞれ電子部品２、２’が取り付けられているプリント回路基板１の右側端部の上面側に設けられた端子３と、上面側に電子部品５が取り付けられているプリント回路基板４の下面側の左側端部に設けられた端子６とを、導電性接着剤２０を用いて接続する例を示している。プリント回路基板１の右側端部において、端子３が設けられている領域の裏面側（従ってプリント回路基板１の下面側）にも電子部品２”が取り付けられている。
【００３８】
図１（ｂ）は、図１（ａ）において左右方向に延びる基板１及び４の長手方向の縦断面について、端子３及び端子６が導電性接着剤２０を介して接触している、図１（ａ）の丸で囲んだ部分を拡大した断面図を示している。図１（ｂ）は加熱前の状態を示しているが、そこに示すように、加熱前の導電性接着剤２０は、未硬化の状態の熱硬化性樹脂２１の中に金属成分２２の粒子を分散させた状態となっている。
【００３９】
導電性接着剤２０を加熱する操作は、図１（ａ）に示すように、基板４と基板１とが接触するような程度で、基板４の上面側に加熱ツール９を当接させながら加熱することによって行うことができる。この操作に関して、加熱ツール９は基板４の上面側に対して実質的な押圧力を加える機能を果たす必要はない。重要なことは、加熱ツール９が基板４の上面側を押さえることによって導電性接着剤２０を介して基板４と基板１とが接触し得る程度の間隔を保つことであり、加熱ツール９は基板４と基板１との間隔を調節して基板４の上面側を押さえればよい。これに対応して、基板１は、加熱ツール９が基板４の上面側を押さえる際に、下方へ位置ずれしないように、例えば緩衝機構等によって支持すればよい。従って、基板１は、加圧治具によって押圧されないので、プリント回路基板１の下面側にも電子部品２”が取り付けることができ、プリント回路基板１の表面領域を電子部品の搭載のために有用に活用することができる。尚、加熱する手段は、加熱ツールに限られない。例えば、基板１及び４を加熱し得るチャンバー内に入れて、雰囲気を加熱することによっても加熱処理することができるし、或いは、チャンバーによる雰囲気加熱と加熱ツールによる加熱を組合せて行うこともできる。
【００４０】
加熱された導電性接着剤２０の中では、金属成分２２が溶融して液状となり、液状化した金属成分どうしが互いに合一化及び連絡し合って、図１（ｃ）に模式的に示すように、端子３及び６の表面にぬれ拡がると共に、適用された導電性接着剤２０の容積の中で流体が流通し得る流路の形状を形成及び保持して、導電性の連絡部２４を形成することができ、図１（ｃ）の例では導電性接着剤２０の中央部にて金属成分２２が合一化して、端子３と端子６との間に塊状の金属による連絡部２４を形成することができる。一方、金属成分２２の融点ではまだ流動性を保持している熱硬化性樹脂成分２１は、導電性の連絡部２４のまわりを包囲している。
【００４１】
更に温度が上昇して、熱硬化性樹脂２１の硬化温度に達すると、熱硬化性樹脂成分２１は導電性の連絡部２４を包囲した状態で硬化することができる。従って、図１（ｃ）に模式的に示すような、導電性の連絡部２４とそれを包囲及び封止する硬化した樹脂硬化した樹脂２５とが端子３と端子６との間を連絡し、従って端子３と端子６とを導電的に接続することができると考えることができる。
【００４２】
図１（ｄ）は、図１（ｃ）におけるＩ−Ｉ矢視断面図を示している。図１（ｄ）に示す例では、ＡＣＦを使用する場合と同様に、複数の端子が配列された領域の全体を覆うように導電性接着剤を供給している。導電性接着剤の全重量に対する金属成分の重量の割合を５〜５０重量％、好ましくは１０〜３０重量％の範囲として、端子間のピッチが２００μｍである場合に、金属成分の粒子が２０〜４０μｍの範囲の寸法を有し、３０μｍの平均粒子寸法を有するようにすれば、このように複数の端子が配列された領域の全体を覆うように導電性接着剤を供給して、上述のように加熱処理した後では、導電性接着剤中に存在していた殆ど全ての金属成分が端子３と６との連絡部２４に集合していることを確認した。即ち、上下方向に端子が存在しない領域には金属成分は殆ど残存せず、従って、導電性接着剤に配合した金属成分のほぼ全量を導電的接続の形成に用いることができたので、本発明によれば、比較的高価な金属材料を有効に利用することができる。
【００４３】
【表１】
2007081198.tif 000003
【００４４】
本発明の第１の形態に関連して、表１に示すように、実施例１〜２２に対応する組成の金属成分を配合して、得られる配合物（従って、対応する組成の合金）の融点を示差熱分析装置を用いて測定した。
【００４５】
また、上記の各実施例に対応する組成の金属成分を用いて、導電性接着剤を作製した。いずれの実施例についても、樹脂として、熱硬化性エポキシ樹脂を使用した。本発明に用いるのに好ましいエポキシ樹脂として、例えば、エピコート828、エピコート807（ジャパンエポキシレジン（JER）製）を、硬化剤として２ＰＨＺ（四国化成製）を挙げることができる。硬化温度は、１５０℃、１０分である。また、金属成分には、工業的に一般的に入手できる粉末ないしフレーク形態の金属微粒子を用いることもできる。樹脂成分８０重量％に金属成分２０重量％を配合し、樹脂成分中での熱硬化性の樹脂成分と第２の樹脂成分との重量比は９０：１０として、導電性接着剤組成物を調製した。
【００４６】
各実施例の導電性接着剤を用いて、図１（ｂ）に示すように２枚の基板の対応する端子どうしを対向させて貼り合わせた。その後、加熱して、金属成分の融点を超え、更に熱硬化性樹脂の硬化温度を越える温度（約２２０℃）まで温度を上昇させた。この温度を１０分間保持して、硬化を完了した。
【００４７】
硬化後の導電性連絡部の状態は、一対の基板を接着した後、その接着剤の部分を破壊して再度剥がして分離し、端子の表面に残る導電性の連絡部２４及び硬化した樹脂による封止部２５の状態や、端子の周囲の状態を目視的に観察して評価した。導電性連絡部は、金属成分が十分に溶融して金属的な結合、例えばバルク金属による結合が形成されていることが確認できた。
【００４８】
端子周囲の状態については、図１（ｄ）及び図１（ｅ）に示す態様の両者について、対向する端子３及び端子６の間の連絡部２４以外の領域に存在するいわゆるハンダボールの数を、ルーペを用いて目視的に調べて計測した。計測したハンダボールの数を、表１の配線間に発生したボール数の欄に示している。このハンダボールは、端子間の導電性連絡部と同様に、金属成分の周囲を硬化した樹脂成分によって包囲及び封止されており、基板の表面に固定されているので、接合信頼性の低下には結び付かないと理解することができる。
【００４９】
（第２の実施形態）
実施例１の組成を有する金属成分（Ｓｎ４３−Ｂｉ５７）を用い、配合する樹脂成分として以下に記載する表２に示す各有機化合物を配合したものを用いて、導電性接着剤を調製した。樹脂成分と金属成分との重量比を８０：２０とし、樹脂成分中での熱硬化性の樹脂成分と第２の樹脂成分との重量比は９０：１０とした。
【００５０】
【表２】
2007081198.tif 000004
【００５１】
第２の成分の還元性を有する樹脂として、アジピン酸、アビエチン酸、アスコルビン酸、アクリル酸、クエン酸、ポリアクリル酸等を用いると、Ｓｎを含む金属成分の溶融性が向上し、配線抵抗が低下することが確認できた。また、硬化後の接合部を観察すると、金属成分が十分に溶融し、金属的な結合、例えばバルク金属による結合が形成されていることが確認できた。
【００５２】
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態について、図２を参照しながら説明する。図２（ａ）の各部材の配置及び名称は、図１（ａ）と実質的に同じである。図２（ｂ）は、図２（ａ）における端子３及び端子６と導電性接着剤２０とが接触している丸で囲んだ部分の加熱前の状態の拡大断面図を示している。また、図２（ｃ）は、図２（ｂ）に対応する部分の加熱後の状態を示している。
【００５３】
第３の実施形態では、以下に記載する表３に示すように、実施例２８〜３８に対応する組成の金属成分を配合して、本発明の第３の実施形態に使用した。各実施例の金属成分の融点は示差熱分析装置を用いて測定した。また、導電性接着剤として用いる樹脂成分は、第１の実施形態と同じ組成のものを使用した。
【００５４】
【表３】
2007081198.tif 000005
【００５５】
図２（ｂ）から理解できるように、この実施形態では、導電性接着剤を供給する工程を、端子表面に金属成分を供給する工程と、その後に該端子表面に樹脂成分を供給する工程との２段階に分けて実施している。具体的には、端子表面に金属成分を供給する工程は、本発明で用いる金属成分によって基板１側の端子３の表面を被覆して金属成分層２６を形成し、同様に基板４側の端子６の表面にも金属成分層２６’を形成することによって実施した。被覆は、例えばメッキにより行うことができる。
【００５６】
その後、金属成分層２６が設けられている端子３の表面に流動性を有する状態の熱硬化性樹脂２７を所要量で塗布する。貼り合わせる相手側の端子６の表面は、熱硬化性樹脂を塗布しても又は熱硬化性樹脂を塗布しなくてもよく、熱硬化性樹脂２７の量の総和が端子３と端子６との間に適用するのに必要な量であればよい。
【００５７】
端子３と端子６とを対向させて、基板４と基板１とを互いに貼り合わせ、第１の実施形態と同様にして加熱の操作を行った。従って、この実施形態でも、プリント回路基板１において端子３の裏面側にも電子部品２”が取り付けることができ、プリント回路基板１の表面領域を電子部品の搭載のために有用に活用することができる。
【００５８】
加熱処理によって金属成分２６及び２６’は溶融して液状となり、液状化した金属成分どうしが互いに合一化及び連絡し合って、図２（ｃ）に模式的に示すように、端子３及び６の表面にぬれ拡がると共に、まだ流動性を保持している熱硬化性樹脂成分２１の中で流体が流通し得る流路の形状を形成及び保持して、導電性の連絡部２４を形成し、その周囲を熱硬化性樹脂成分２７が包囲している。
【００５９】
更に温度が上昇して、熱硬化性樹脂の硬化温度に達すると、熱硬化性樹脂成分は導電性の連絡部２４を包囲した状態で硬化することができる。従って、図２（ｃ）に模式的に示すような、導電性の連絡部２４とそれを包囲し及び封止する硬化した樹脂による封止部２５とが端子３と端子６との間を連絡し、従って端子３と端子６との間に導電的接続を形成することができる。
【００６０】
このようにして形成した導電性連絡部２４及び封止部２５からなる導電性接着部の断面形状を、図２（ｃ）におけるＩ−Ｉ矢視方向の断面として観察すると、図１（ｅ）と実質的に同じ状態となっていた。従ってこの実施形態によれば、硬化後において端子３と端子６との間にのみ導電性の連絡部２４と硬化した樹脂による封止部２５とを形成することができる。従って、基板１と基板４との間で端子が存在しない領域に導電性接着剤又はそれに由来する硬化した金属成分若しくは樹脂成分が配されないようにすることができ、この態様によれば接着剤材料の無駄を回避することができる。
【００６１】
硬化後の導電性連絡部の評価も第１の実施形態と同様に行った。導電性連絡部２４は、金属成分が十分に溶融して金属的な結合、例えばバルク金属による結合が形成されていること、及び導電性の連絡部２４を包囲する硬化した樹脂による封止部２５が形成されていたことが認められ、また各実施例においてハンダボールの生成は認められなかった。更に、この方法によれば、供給する導電性接着剤の量を微少量で制御することが可能である。従って、０．２ｍｍ程度のピッチの配線が設けられている基板どうしの接続にも有効に使用することができる。
【００６２】
（粒子寸法の確認試験）
本発明について、好ましい粒子寸法を確認する試験を行った。実施例１で用いた組成（43Ｓｎ−57Ｂｉ）を有する合金の粒子を用いて、表４に示すように、平均粒子寸法が５〜１５０μｍの種々の粒子群サンプルを調製し、実施例２３に示す組成の樹脂と配合して、導電性接着剤を作製した。この導電性接着剤を用いて、図１に示すように基板（端子間のピッチ２００μｍ）の配線を接続した。硬化の条件は、第１の実施形態と同様とした。不良率（％）は、接続した基板における配線間に発生するショートの発生率を測定した。その結果、金属成分の粒子について、５〜３０μｍの範囲の平均粒子寸法を有することが好ましく、更に２０〜４０μｍの範囲の粒子寸法を有し、３０μｍの平均粒子寸法を有することが好ましいことが確認できた。
【００６３】
【表４】
2007081198.tif 000006
【００６４】
（金属粒子割合の確認試験）
本発明について、導電性接着剤中の好ましい金属粒子割合を確認する試験を行った。実施例１で用いた組成（43Ｓｎ−57Ｂｉ）を有する合金の粒子及び実施例２３に示す組成の樹脂を用いて、表５に示すように、種々の金属粒子割合の導電性接着剤サンプルを調製した。この導電性接着剤を用いて、図１に示すように基板（端子間のピッチ２００μｍ）の配線を接続した。硬化の条件は、第１の実施形態と同様とした。接続した基板について、はんだボールの数及び接続強度を測定した。その結果、金属粒子割合が５０重量％を超えると配線間のはんだボールの数が増加し、金属粒子割合が５０重量％を下回ればはんだボールは認められない結果が得られた。また、金属粒子割合がより小さい程、より高い接続強度が得られることが認められた。接続強度は、導電性接着剤の中の熱可塑性樹脂によってもたらされるためであると考えられる。これらの結果を併せると、導電性接着剤に配合する金属粒子割合は、配線間を金属接合させ得る最少限度であればよいと考えられる。
【００６５】
【表５】
2007081198.tif 000007
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明の端子間の接続方法は、低融点の金属成分と熱硬化性樹脂とを組み合わせた導電性接着剤を用いて端子間を導電的に接続することによって、加圧治具を用いる必要性を排除して、低荷重接合を達成している。従って、基板への電子部品の両面実装の領域をより広く確保して、より高密度化及び高集積度化の回路設計に利用することができる。従って、この方法は、半導体等の電子部品を両面に実装したフレキ基板−フレキ基板間及びフレキ基板−リジッド基板間の接続に有用であり、回路の高密度化及び高集積度化が図られる製品、例えば、ＤＶＤ、携帯電話、ポータブルＡＶ機器、ノートＰＣ、デジタルカメラ等に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の第１の実施形態による端子間接続の状態を示す模式図であって、(ａ)図は２つの基板を貼り合わせる操作の概略図を、(ｂ)図及び(ｃ)図は(ａ)図における２つの端子と導電性接着剤とが接触している部分の拡大断面図を、(ｄ)図及び(ｅ)図は(ｃ)図におけるＩ−Ｉ矢視断面図をそれぞれ示している。
【図２】本発明の第３の実施形態による端子間接続の状態を示す模式図であって、(ａ)図は２つの基板を貼り合わせる操作の概略図を、(ｂ)図は(ａ)図における２つの端子と導電性接着剤とが接触している部分の拡大断面図を、(ｃ)図は加熱後の状態をそれぞれ示している。
【図３】従来の端子間接続の状態を示す模式図であって、(ａ)図は２つの基板を貼り合わせる操作の概略図を、(ｂ)図は(ａ)図における２つの端子と異方性導電膜とが接触している部分の拡大断面図を、(ｃ)図は(ｂ)図におけるIII−III矢視断面図をそれぞれ示している。
【符号の説明】
【００６８】
１、４：基板、  ２、２’、２”、５：電子部品、  ３、６：端子、  ７：基板ステージ、  ８：加熱加圧ツール、  ９：加熱ツール、  １０：異方性導電膜、  １１：熱硬化性樹脂材料、  １２：導電性粒子、  ２０：導電性接着剤、  ２１：未硬化の状態の熱硬化性樹脂、  ２２：金属成分の粒子、  ２４：導電性の連絡部、  ２５：硬化した樹脂、  ２６、２６’：金属成分層、  ２７：熱硬化性樹脂成分。
【図１】
2007081198.tif 000008
【図２】
2007081198.tif 000009
【図３】
2007081198.tif 000010