(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に導電性被膜を有する偏平形状の樹脂粒子とこれを分散している熱硬化性の絶縁性接着剤からなり、前記樹脂粒子が、前記接着剤の硬化温度より低い温度に加熱されると球形またはこれに類似の形状に復帰する形状記憶樹脂粒子であり、前記形状記憶樹脂粒子が、その内部に空孔を有することを特徴とする異方導電性接着剤。
【請求項２】
前記形状記憶樹脂粒子が記憶する形状に復帰したときの粒子径が、１０〜２０μｍである請求項１記載の異方導電性接着剤。
【請求項３】
前記形状記憶樹脂粒子が、ポリウレタン系またはノルボルネン系材料からなり、前記導電性被膜が、金、スズ、アルミ、ニッケルおよびカーボンからなる群より選ばれた少なくとも１種からなる請求項１または２に記載の異方導電性接着剤。
【請求項４】
請求項１記載の異方導電性接着剤を装着しようとする電子部品の電極または回路基板の電極に塗布する工程、前記両者を相互に機械的に加圧して接近させる工程、加熱して前記形状記憶樹脂粒子を記憶させた形状に復帰させる工程、およびさらに高い温度で加熱して前記絶縁性接着剤を硬化させ前記部品を基板上に固定する工程からなる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、コンデンサや半導体チップ等の電子部品を回路基板上に電気的接続をもって実装するときに用いる異方導電性接着剤と、これを用いて電子部品を実装する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、回路基板に実装する電子部品の多様化に伴い、電子部品の極小化や、回路基板の電極の微細化が進んでいる。
従来、電子部品を回路基板上に電気的接続をもって実装する場合、熱硬化性の絶縁性接着剤中に導電性フィラーを分散させた異方導電性接着剤や、これをシート状に成形したものが用いられている。
【０００３】
このような接着剤を用いて、電子部品、例えばベアＩＣを回路基板上に実装するには、ベアＩＣの電極パッド上にバンプ電極を設け、このバンプ電極と回路基板の電極との間に前記異方導電性接着剤を設置した後、前記両者を相互に機械的に加圧することにより、ベアＩＣのバンプ電極と回路基板の電極が接着剤中に分散されていた導電性フィラーによって電気的に接続されるように接近させ、次いで絶縁性接着剤を硬化させる方法がとられている。導電性フィラーには、活性炭素繊維などが用いられている。
また、シート状のものよりも液状のものの方が、様々の形状の基板や種々の電子部品に自由に塗布することができるので使い勝手が良く、広範囲に用いられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の異方導電性接着剤では、絶縁性接着剤中に分散されている導電性フィラーの粒径が極めて小さく、また、機械的な加圧を広い面積で均一におこなうことは技術的に難しいため、種々の問題が生じていた。
まず第１に、接合条件の設定が難しく、再現性がよくなかった。よって、回路基板上に多くの電子部品をすべて良好な電気的接続状態で実装することは困難であった。
第２に、電気的な接続を完全なものにするためには、機械的な加圧の荷重を大きくしなければならず、そうすると基板に歪みが生じたり、電子部品に破損等が生じたりする不都合があった。
【０００５】
第３に、従来導電性フィラーとして用いてきた活性炭素繊維は、多孔質なものであるため、吸水性が高く、その結果、電子部品と回路基板の電気的な接続を不安定なものにしていた。
第４に、導電性フィラーは、絶縁性接着剤中で沈降しやすいため、これを絶縁性接着剤中に均一に分散させて使用することは難しかった。
本発明は上記課題に鑑み、様々な回路基板に種々の電子部品を電気的に良好な接続状態で安定に実装することができる異方導電性接着剤と、この接着剤を用いて電子部品を実装する方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明による異方導電性接着剤は、表面に導電性被膜を有する偏平形状の樹脂粒子とこれを分散している熱硬化性の絶縁性接着剤からなり、前記樹脂粒子が、前記接着剤の硬化温度より低い温度に加熱されると球形またはこれに類似の形状に復帰する形状記憶樹脂粒子であり、前記形状記憶樹脂粒子が、その内部に空孔を有することを特徴とする。
また、本発明による電子部品の実装方法は、上記の接着剤を装着しようとする電子部品の電極または回路基板の電極に塗布する工程、前記両者を相互に機械的に加圧して接近させる工程、加熱して前記形状記憶樹脂粒子を記憶させた形状に復帰させる工程、およびさらに加熱して前記絶縁性接着剤を硬化させ前記部品を基板上に固定する工程からなる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
形状記憶樹脂は、熱可塑性エラストマーの一種であって、軟質相よりも硬質相の溶融温度が高く、しかも適当な温度差をもつものである。このような形状記憶樹脂は、硬質相が溶融する温度に加熱されて成形されると、再び硬質相が溶融する温度に加熱されない限り、このとき成形された形状を記憶し続けるが、軟質相が溶融する温度に加熱されると軟化し、外部から力を加えることによって強制的に変形させることができるという性質を有する。
このように変形させたままの状態で温度を下げると、軟質相が固化するので、変形させた形状を保持する樹脂を得ることができる。しかし、この樹脂の硬質相は、変形前の形状を記憶したままであるため、外部の力を除いた状態で、軟質相が溶融する温度に加熱して樹脂を再び軟化させると、樹脂は変形前の形状に戻ってしまう。このような特性を利用することによって、樹脂に形状を記憶させることができる。
本発明の異方導電性接着剤に利用する形状記憶樹脂粒子は、上記のような特性を有する樹脂を用いたものであり、ポリウレタン系またはノルボルネン系材料からなる形状記憶樹脂を用いることが好ましい。
【０００８】
形状記憶樹脂粒子は、わずかな隙間となっている電子部品の電極と回路基板の電極間を押し広げながらその形状を復帰することによって、前記両電極と直接接し、前記両電極を電気的に接続することが望まれるため、形状記憶樹脂粒子は、あらかじめ球状またはこれに類似の形状に成形して、この形状を記憶させた後、加熱して力を加え、これを偏平に変形させたものを用いる。
また、このとき両電極の電気的接合を完全なものにするには、前記形状記憶樹脂粒子が形状を復帰したときの粒子径が、１０〜２０μｍであることが好ましい。
【０００９】
本発明による異方導電性接着剤を作製するには、まず、上記のような材料を懸濁重合させて球形またはこれに類似の形状の粒子を成形する。その後、粒子の表面に導電性被膜を形成する。そして、軟質相が溶融する温度に加熱して力を加え、前記粒子を偏平状に変形して、前記の形状を記憶し、表面に導電性被膜を有する粒子を得る。最後に、この粒子を熱硬化性の絶縁性接着剤中に分散させて異方導電性接着剤を完成させる。
前記導電性被膜は、メッキ、蒸着などの方法によって、金、スズ、アルミ、ニッケルまたはカーボン等の導電性材料で形成されているのが好ましい。
このように導電性被膜で被覆されている形状記憶樹脂粒子は、従来導電性フィラーとして用いられてきた活性炭素繊維ほど、吸水性が高くないので回路基板と電子部品を長期間、安定して接続することができる。
【００１０】
本発明による異方導電性接着剤を用いて電子部品を回路基板上に実装する場合、形状記憶樹脂粒子を記憶させた形状に復帰させた後、絶縁性接着剤を硬化する工程をとる。そのため、形状記憶樹脂粒子が記憶する形状に復帰する温度は、実装工程における限られた時間内で絶縁性接着剤が硬化する温度よりも低いことが必要である。前述の材料からなる形状記憶樹脂粒子を分散させる絶縁性接着剤には、エポキシ樹脂に硬化剤としてイミダゾール類を添加した接着剤、またはオキサゾリン樹脂にカルボン酸類を添加した接着剤を用いるのが好適である。
【００１１】
本発明による異方導電性接着剤を用いると、例えば、半導体部品であるベアＩＣを回路基板に実装する場合、ベアＩＣに設けたバンプ電極のピッチ間距離が５０μｍ以下という狭ピッチであっても、良好な電気的接続をすることができる。
また、球形またはこれに類似の形状を記憶する偏平形状の形状記憶樹脂粒子を用いることによって、両電極を安定に接合することができ、接合条件設定の再現性も容易となる。
【００１２】
上記のような異方導電性接着剤を用いて電子部品を実装するには、回路基板の電極部または実装しようとする電子部品の電極部に前記接着剤を塗布し、前記両電極が対応するように位置あわせをして上で、前記回路基板と電子部品を相互に機械的に加圧する工程によって、前記の両電極を接近させる。この後、基板を加熱する工程によって、形状記憶樹脂粒子を記憶させた形状に復帰させ、さらに高い温度で加熱することによって、絶縁性接着剤を硬化させ、電子部品を回路基板上に固定する。
【００１３】
形状記憶樹脂粒子の形状が復帰するとき、先に絶縁性接着剤が硬化しては、形状記憶樹脂粒子が記憶した形状に復帰することができない。したがって、電子部品を実装する加熱装置内において、まず形状記憶樹脂粒子が記憶させた形状に復帰する温度が基板にかかり、さらに高い温度がかかって、絶縁性接着剤が硬化するように装置を制御する。
上記のように、形状記憶樹脂粒子が記憶させた形状に復帰して、両電極を電気的に完全に接続するので、従来のように機械的な加圧力を大きくする必要がない。したがって、回路基板や電子部品に歪みなどを生じさせる不都合はなくなる。
【００１４】
以下に、具体的な実施例を挙げ、図面を参照しながら本発明をより詳細に説明する。
図１は、本発明による異方導電性接着剤を用いて、ベアＩＣを回路基板に実装する工程を模式的に示す断面図である。
１は、バンプ電極２を設けたベアＩＣを表す。このベアＩＣ１を回路基板７に実装するには、図１（Ａ）のように、ベアＩＣ１と回路基板７との間に異方導電性接着剤を挟み、バンプ電極２とこれを接続する回路基板の電極３とが対応するように位置あわせをした上で、両者を機械的に加圧して接近させる。異方導電性接着剤は、偏平形状の粒子４が分散されている熱硬化性の絶縁性接着剤６からなる。前記粒子４は、直径２０μｍの球形の形状記憶樹脂粒子９の表面を導電性被膜５で被覆した後、４０℃に加熱して力を加え偏平形状に変形させたものである。粒子４は、内部に空孔を有するため、比重が小さくなり、前記絶縁性接着剤６に均一に分散している。前記絶縁性接着剤６の硬化温度は、前記形状記憶樹脂粒子９が記憶する形状に復帰することができる温度よりも高い。
そして、図１（Ｂ）に示すように、１００℃に加熱することによって、粒子４を元の球形に復帰させる。このとき前記粒子４が、前記両電極を押し広げながら復帰するので、両電極の電気的接続が完全なものとなる。そして、さらに１３０℃で加熱して絶縁性接着剤６を硬化させ、ベアＩＣ１を回路基板７上に固定する。
【００１５】
図２は、従来の異方導電性接着剤を用いて、回路基板上に電子部品を実装した断面図である。
ベアＩＣ１と回路基板７が、導電性フィラー８を分散させた熱硬化性の絶縁性接着剤を間に挟んで設置され、機械的に加圧されて接近している。このとき、回路基板上に設置されたベアＩＣを、どの場所でも同じ荷重がかかるように加圧することは難しい。そのため、回路基板７の電極３とベアＩＣ１の電極２が、接近する場所と、離れる場所が生じる。両者が十分近くまで接近している場合は、導電性フィラー８が微細であっても、このフィラー８を介して両者を電気的に接続することができる。しかし、前記両者が離れている場合は、導電性フィラー８が両電極を接続することができない。そのため、回路基板７上に実装されたベアＩＣ１は、電気的に接続される場所と、接続されない場所ができる。
【００１６】
【実施例】
《実施例１》
図１と同様にして、異方導電性接着剤を作製した。ただし、形状記憶樹脂には、ポリウレタン系のものを用い、導電性被膜は金をメッキすることによって作成し、絶縁性接着剤は、エポキシ樹脂とイミダゾール系硬化剤からなるものを用いた。
そして、図１（Ａ）に示すように、この異方導電性接着剤を回路基板７の電極３に塗布した後、数個のバンプ電極２を設けたベアＩＣ１を回路基板７の電極１上に設置した。そして、ベアＩＣ１と回路基板７を相互に機械的加圧した後、１２０℃で２０秒間加熱して、図１（Ｂ）に示すように、粒子４をもとの球形に復帰させ、続いて１３０℃で３０秒間加熱して、絶縁性接着剤６を硬化させた。
その結果、回路基板７上にベアＩＣ１は固定され、その電気的接続は良好であった。
【００１７】
【発明の効果】
上記のように、本発明によれば、種々の回路基板に、様々な電子部品を高性能に実装することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による異方導電性接着剤を用いて、ベアＩＣを回路基板に実装する工程を模式的に示す断面図である。
【図２】従来の導電性フィラーを分散させた接着剤用いて、ベアＩＣを回路基板に実装した図である。
【符号の説明】
１  ベアＩＣ
２  バンプ電極
３  回路基板の電極
４  粒子
５  導電性被膜
６  絶縁性接着剤
７  回路基板
８  導電性フィラー
９  形状記憶樹脂粒子
【図１】
0004040734.tif 000002
【図２】
0004040734.tif 000003