説明

電子部品の接合条件決定方法

【課題】 電子部品の加熱圧着時の接合条件を正確に決定する。
【解決手段】 固相線温度及び粒径が異なる複数の金属粒子3を含有する接着フィルム1を介在させて、第1の電子部品6と第2の電子部品7とを加熱圧着し、加熱圧着後の接着フィルム1中の金属粒子3の溶融状態を観察することによって、加熱圧着時の接合条件を決定する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、金属粒子を含有する接着フィルムを用いた電子部品の接合条件決定方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来から、導電性粒子が分散された硬化性樹脂を剥離フィルムに塗布したテープ状の接続材料(例えば、異方性導電フィルム(ACF;Anisotropic Conductive Film)(以下、「接着フィルム」ともいう。))が用いられている。この異方性導電フィルムは、例えば種々の端子同士を接着すると共に電気的に接続する場合に用いられている。
【0003】
異方性導電フィルムの接合条件を決める際には、例えば、加熱押圧装置(加熱ボンダー)の温度・圧力を設定した後に加熱(空打ち)し、その際、到達した温度を熱電対で測定して温度を推定し、実際に異方性導電フィルムを圧着し、導電性粒子の溶融、結合状態を確認する。
【0004】
しかし、熱電対による到達温度の測定では、実際の温度とズレが生じることがあった。また、圧力、時間、熱伝導、熱容量等のファクターがあるため、到達温度だけでは、実際に導電性粒子が溶融、金属結合するかどうか判断できなかった。さらに、導電性粒子を含有させた異方性導電フィルムを圧着することで金属結合の有無を確認することはできるが、温度をかけすぎているかどうかを判断することが困難であった。
【0005】
温度をかけすぎてしまうと、異方性導電フィルム中のバインダーが十分に流動する前にバインダーの熱硬化反応が進んでしまい、電子部品の端子間に導電性粒子を捕捉することができない。その後、導電性粒子は、溶融するが、電子部品の端子と十分に接していないため、十分な金属結合を形成することができない。そのため、電子部品の端子同士が接続されてなる接続構造体の導通信頼性が悪化してしまう。温度の測定は、通常、測定部分に微小な熱電対を差し込んで行うが、実際の製品では確認することができない。
【0006】
そこで、特許文献1には、異方性導電フィルムの圧着時の接合条件(例えば、到達温度や硬化度合い)を確認するために、異方性導電フィルムに感熱性の色素カプセルを配合する方法が提案されている。
【0007】
しかし、色は、厚みにより濃度が変化するため、厚い異方性導電フィルムでは色が濃くなり、薄い異方性導電フィルムでは色が薄くなってしまう。すなわち、色は、熱の到達とは異なるファクターで変化してしまう。また、異方性導電フィルム自体が薄いので、色をつけようとしても認識できるほどの十分な濃さにならない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】特開2010−129960号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
本発明は、このような実情に鑑みて提案されたものであり、電子部品の加熱圧着時の接合条件を正確に決定することができる電子部品の接合条件決定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明に係る電子部品の接合条件決定方法は、固相線温度及び粒径が異なる複数の金属粒子を含有する接着フィルムを介在させて、第1の電子部品と第2の電子部品とを加熱圧着し、加熱圧着後の接着フィルム中の金属粒子の溶融状態を観察することによって、加熱圧着時の接合条件を決定する。
【0011】
本発明に係る電子部品の接合条件決定方法は、固相線温度が異なる二種類の金属粒子を含有する接着フィルムを介在させて、第1の電子部品と第2の電子部品とを加熱圧着し、加熱圧着後の接着フィルム中の金属粒子の溶融状態を観察することによって、加熱圧着時の接合条件を決定する。
【0012】
本発明に係る接着フィルムは、固相線温度及び粒径の異なる複数の金属粒子が含有されており、接着フィルムを介在させて、第1の電子部品と第2の電子部品とを加熱圧着し、加熱圧着後の接着フィルム中の金属粒子の溶融状態を観察することによって、加熱圧着時の接合条件を決定するためのものである。
【0013】
本発明は、第1の電子部品の端子と第2の電子部品の端子との間に接着フィルムを介在させて、第1の電子部品と第2の電子部品とを接続する接続構造体の製造方法において、固相線温度及び粒径が異なる複数の金属粒子を含有する接着フィルムを介在させて、第1の電子部品と第2の電子部品とを加熱圧着し、加熱圧着後の接着フィルム中の金属粒子の溶融状態を観察することによって、加熱圧着時の接合条件を決定し、接合条件に基づいて、接着フィルムを介在させた第1の電子部品と第2の電子部品とを、相対的に固相線温度が低い金属粒子を溶融させ、他の金属粒子を溶融させない状態の加熱温度で加熱押圧する。
【発明の効果】
【0014】
本発明によれば、加熱圧着後の接着フィルム中の金属粒子の溶融状態を観察することによって、溶融した金属粒子と溶融していない金属粒子とを特定することができるので、加熱圧着時の接合条件、例えば加熱圧着時の到達温度を正確に決定することができる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】固相線温度及び粒径が異なる二種類の金属粒子を含有する接着フィルムを示す断面図である。
【図2】固相線温度及び粒径が異なる三種類の金属粒子を含有する接着フィルムを示す断面図である。
【図3】本発明に係る電子部品の接合条件決定方法の一例を説明するためのフローチャートである。
【図4】本発明に係る電子部品の接合条件決定方法における加熱圧着工程の一例を説明するための断面図である。
【図5】本発明に係る電子部品の接合条件決定方法における観察工程の一例を説明するためのフローチャートである。
【図6】(A)は120℃、(B)は200℃で接着フィルムを介在させて電子部品を加熱圧着した後の接着フィルム中の金属粒子の溶融状態を示す図である。
【図7】本発明に係る接続構造体の製造方法の一例を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、本発明の実施の形態(以下、「本実施の形態」という。)について、図面を参照しながら下記順序にて詳細に説明する。
1.接着フィルム(図1、図2)
1−1.接着フィルムの構成
1−2.接着フィルムの製造方法
2.電子部品の接合条件決定方法(図3〜図6)
3.接続構造体の製造方法(図7)
【0017】
<1.接着フィルム>
(1−1.接着フィルムの構成)
本実施の形態に係る接着フィルムは、固相線温度(融点)及び粒径が異なる複数の金属粒子が含有されている。このように、接着フィルム中の複数の金属粒子は、粒径と固相線温度がそれぞれ異なるので、加熱圧着後の接着フィルム中の金属粒子の溶融状態を観察することによって、溶融した金属粒子と溶融していない金属粒子とを特定することができる。例えば、どの粒径の金属粒子までが金属結合したかによって、接着フィルムに対するボンダーのある条件下における加熱温度を確認することができる。
【0018】
したがって、後に詳述するように、本実施の形態に係る接着フィルムを介在させて、電子部品の端子同士を加熱圧着し、加熱圧着後の接着フィルム中の金属粒子の溶融状態を観察することによって、加熱圧着時の接合条件、例えば加熱圧着時の到達温度を正確かつ迅速に決定することができる。このような接着フィルム1は、溶融、金属結合条件と、温度をかけすぎたかどうかを判断できるので、加熱圧着時の到達温度を決定する用途の他に、例えば温度測定用の感熱シートに適用することができる。
【0019】
図1に示すように、接着フィルム1としては、例えば、異方性導電フィルムを用いることができる。接着フィルム1は、バインダー(接着剤)2に金属粒子3(3A、3B)が分散された異方性導電組成物4を、剥離基材5上に塗布することによって形成されている。
【0020】
バインダー2としては、例えば、膜形成樹脂、熱硬化性樹脂、潜在性硬化剤、シランカップリング剤等を含有するものを用いることができる。
【0021】
接着フィルム1には、固相線温度及び粒径の異なる複数の金属粒子3を含有されている。このように固相線温度及び粒径の異なる複数の金属粒子3を含有させることにより、加熱圧着後において、溶融した金属粒子3と溶融していない金属粒子3とを特定することができるので、加熱圧着時の到達温度を正確に決定することができる。
【0022】
金属粒子3としては、目標とする加熱圧着時の到達温度に近い固相線温度を有するものを複数準備することが好ましい。例えば、目標とする加熱圧着時の到達温度を基準として、固相線温度の差が1℃以上あり、固相線温度が高いものほど粒径が小さい金属粒子3を複数用いることが好ましい。このように固相線温度の差が1℃以上ある金属粒子3を複数用いることにより、溶融した金属粒子3と溶融していない金属粒子3とをより正確に確認することができるので、より正確に加熱圧着時の到達温度を決定することができる。なお、金属粒子3の種類は、二種類以上であればよく、より確実に加熱圧着時の到達温度を確認するためには、三種類以上とすることが好ましい。例えば、図2に示すように、接着フィルム1A中に、固相線温度及び粒径の異なる三種類の金属粒子3(3A、3B、3C)を含有させるようにしてもよい。
【0023】
金属粒子3は、粒径が、実際に使用する接着フィルム1A中の金属粒子3の粒径付近のものを使用することが好ましい。また、金属粒子3としては、粒径の差がそれぞれ1μm以上あるものを複数用いることが好ましい。粒径の差がそれぞれ1μm以上ある金属粒子3を用いることにより、加熱圧着後の金属粒子3の溶融状態を観察することによって、どの粒径の金属粒子3までが溶融したかを容易に確認することができるため、加熱圧着時の到達温度をより正確に決定することができる。
【0024】
金属粒子3としては、種々の導電性粒子を用いることができる。例えば、ニッケル、鉄、銅、アルミニウム、錫、鉛、クロム、コバルト、銀、金等の各種金属の粒子、半田等の金属合金の粒子、金属酸化物の粒子を用いることができる。また、カーボン、グラファイト、ガラス、セラミック、プラスチック等の粒子の表面に金属をコートしたものや、これらの粒子の表面に更に絶縁薄膜をコートしたものを用いることができる。金属粒子3が、樹脂粒子の表面に金属をコートしたものである場合、樹脂粒子としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、アクリロニトリル・スチレン(AS)樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ジビニルベンゼン系樹脂、スチレン系樹脂等の粒子を用いることができる。
【0025】
これらの金属粒子3の中では、半田粒子を用いることが好ましい。半田粒子は、固相線温度が比較的低いため、低温で加熱圧着することができる。また、半田粒子は、組成比を種々に組み合わせることによって、固相線温度を精密に調整することができる。半田粒子は、例えば、通常の水アトマイズ法により、溶融した合金を所定のノズルから水中に噴霧し、急冷凝固することによって得ることができる。
【0026】
剥離基材5は、接着フィルム1Aの形状を維持するためのものである。剥離基材5は、例えば、PET(Poly Ethylene Terephthalate)、OPP(Oriented Polypropylene)、PMP(Poly-4-methlpentene-1)、PTFE(Polytetrafluoroethylene)等にシリコーン等の剥離剤を塗布してなる。
【0027】
(1−2.接着フィルムの製造方法)
次に、上述した接着フィルム1の製造方法の一例について説明する。例えば、バインダー2と固相線温度及び粒径が異なる複数の金属粒子3とを溶剤中で混合した後、混合物を剥離剤が塗布された剥離基材5上に所定の厚さとなるように塗布し、乾燥させて溶剤を揮発させる。これにより、固相線温度及び粒径が異なる複数の金属粒子3を含有する接着フィルム1を作製することができる。
【0028】
バインダー2と金属粒子3との配合量は、バインダー2の重量部数が100に対して、各々の金属粒子3の重量部数が0.5〜10程度となるようにすることが好ましい。金属粒子3の配合量が0.5重量部未満であると、量が少なすぎるため、端子間に十分な金属結合を形成することができない。また、金属粒子3の配合量が0.5重量部未満であると、金属粒子3の数が少なすぎるため、どの粒径の金属粒子3が溶融したかの判定が困難になってしまう。一方、金属粒子3の配合量が10重量部を超えると、横方向に隣り合う端子間で電気的な結合(ショート)が生じるおそれがある。また、金属粒子3の配合量が10重量部を超えると、金属粒子3同士が溶融・結合して、金属粒子3の粒径が分からなくなってしまうおそれがある。
【0029】
なお、上述した接着フィルム1に含有される金属粒子3は、電子部品の端子同士を電気的に接合する目的で使用することも可能であるが、温度指示の目的、すなわち加熱圧着時の到達温度を正確に決定する目的にのみ使用するようにしてもよい。
【0030】
<2.電子部品の接合条件決定方法>
本実施の形態に係る電子部品の接合条件決定方法を行うにあたっては、加熱押圧装置の温度・圧力を設定した後に加熱を行い、その際、到達した温度を熱電対で測定して温度を推定しておく。その後、実際に接着フィルム1を圧着し、金属粒子3の溶融、結合状態を確認する。
【0031】
本実施の形態に係る電子部品の接合条件決定方法では、接着フィルム1を介在させて、第1の電子部品と第2の電子部品とを加熱圧着し、加熱圧着後の接着フィルム1中の金属粒子3の溶融状態を観察することによって、加熱圧着時の接合条件を決定する。これにより、例えば従来の熱電対による圧着温度の測定よりも正確に、加熱圧着時の到達温度の測定をすることが可能となる。また、一種類の金属粒子3のみを含有した接着フィルムを用いた場合に比べて、より細かな温度範囲を特定することができる。結果として、加熱圧着時の到達温度を正確かつ迅速に決定することができる。
【0032】
本実施の形態に係る電子部品の接合条件決定方法は、例えば図3に示すように、接着フィルム作製工程S1と、加熱圧着工程S2と、観察工程S3とを有する。
【0033】
接着フィルム作製工程S1において、例えば上述した接着フィルム1の製造方法によって接着フィルム1を作製する。
【0034】
加熱圧着工程S2において、例えば図4に示すように、接着フィルム1を介在させて、第1の電子部品6と第2の電子部品7とを加熱圧着する。
【0035】
第1の電子部品6及び第2の電子部品7としては、例えば、ICチップ、LSI(Large Scale Integration)チップ等のICチップ以外の半導体チップやチップコンデンサ等の半導体素子、フレキシブルプリント基板、リジッド基板等を挙げることができる。
【0036】
第1の電子部品6と第2の電子部品7との加熱圧着は、例えば加熱押圧装置を用いて行うことができる。例えば、加熱圧着は、加熱押圧装置の条件、例えば温度、圧力、時間を設定し、電子部品の上面を加熱押圧装置により、所定の圧力で加圧しながら接着フィルム1中の熱硬化性樹脂の硬化温度以上の温度で加熱することにより行う。加熱圧着時の加熱温度は、熱硬化性樹脂の種類によっても異なるが、例えば温度140〜230℃程度とすればよい。加熱圧着時の圧力は、例えば2〜50MPa程度とすればよい。加熱圧着する時間は、例えば5〜30秒とすることが好ましい。加熱圧着する時間を5〜30秒とすることにより、異方性導電組成物4の流動性が不十分となってしまうことを防止し、また、作業性が低下してしまうことを防止することができる。
【0037】
観察工程S3において、加熱圧着した部位を剥がし、加熱圧着後の接着フィルム1中の金属粒子3の溶融状態を観察することによって、溶融しなかった金属粒子3と溶融した金属粒子3とを確認する。
【0038】
例えば、図5に示すように、観察工程S3において、まず、溶融していない金属粒子3があるかどうかを確認する(工程S10)。例えば、加熱圧着した接着フィルム1の加熱圧着した部位を手で剥がし、接着フィルム1中の金属粒子3の粒径を、光学顕微鏡を用いて目視で観察することにより、金属粒子3が溶融しているかどうかを確認する。
【0039】
接着フィルム1を介在させて第1の電子部品6と第2の電子部品7とを加熱圧着した後の金属粒子3の溶融状態の一例を図6に示す。図6に示す例では、金属粒子3として、平均粒径10μm、固相線温度が140〜200℃の半田粒子(140℃から溶融を開始し、200℃で完全に溶融する固液相線幅が広い半田粒子)を用いた。加熱圧着する際の温度は、120℃(固相線温度以下)及び200℃(固相線温度以上)とした。
【0040】
固相線温度以下で加熱圧着した場合、図6(A)に示すように、金属粒子3が多少押しつぶされるため、加熱圧着前と比べて金属粒子3の粒径が少し大きくなる。一方、固相線温度以上の温度で加熱圧着した場合、図6(B)に示すように、加熱圧着前と比べて金属粒子3の粒径が明らかに大きくなる。このように、加熱圧着後の接着フィルム1中の金属粒子3の粒径を観察することにより、金属粒子3が溶融しているかどうかを確認することができる。なお、図6(A)に示す例では、第1の電子部品6又は第2の電子部品7と、硬化した接着フィルム1の層との界面で引き剥がされている(界面破壊)。図6(B)に示す例では、硬化した接着フィルム1の層が破壊されることによって引き剥がされている(凝集破壊)。
【0041】
工程S10において、溶融していない金属粒子3がある場合には、工程S11に進み、溶融しなかった金属粒子3がない場合には、工程S12に進む。
【0042】
工程S11において、溶融していない金属粒子3の粒径を観察する。これにより、加熱圧着時の到達温度は、溶融しなかった金属粒子3の固相線温度未満であって、溶融した金属粒子3の固相線温度以上であることを特定することができる。
【0043】
工程S12において、溶融していない金属粒子3がなかった場合、加熱圧着時の到達温度が過剰であるため、接着フィルム作製工程S1に戻る。
【0044】
本実施の形態に係る電子部品の接合条件決定方法では、固相線温度及び粒径が異なる複数の金属粒子3を含有する接着フィルム1を介在させて、第1の電子部品6と第2の電子部品7とを加熱圧着し、加熱圧着後の接着フィルム1中の金属粒子3の粒径を観察する。
【0045】
金属粒子3の粒径を観察した結果、上述したように、加熱圧着前と比べて金属粒子3の粒径が少し大きくなっていたときは、その金属粒子3が溶融していないことを特定することができる。一方、加熱圧着前と比べて金属粒子3の粒径が明らかに大きくなっているときは、その金属粒子3が溶融していることを特定することができる。このように、加熱圧着後の接着フィルム1中の金属粒子3の溶融状態を観察することによって、溶融した金属粒子3と溶融していない金属粒子3とを特定することができるので、加熱圧着時の到達温度を正確に決定することができる。
【0046】
なお、上述した説明では、観察工程S3において、金属粒子3の溶融状態を、光学顕微鏡を用いて目視で観察するものとしたが、これに限定されるものではない。例えば、光学顕微鏡を用いて金属粒子3の粒径を観察する際に、画像処理によって金属粒子3の面積値を算出することにより、溶融した金属粒子3と溶融していない金属粒子3とを特定し、加熱圧着時の到達温度を決定するようにしてもよい。
【0047】
例えば、金属粒子3として、上述した平均粒径10μm、固相線温度が140〜200℃の半田粒子を用いて、加熱圧着する際の温度を120℃(固相線温度以下)と、200℃(固相線温度以上)とした場合の加熱圧着後の金属粒子3の面積値の結果を表1に示す。
【0048】
【表1】

【0049】
表1に示すように、固相線温度以下で加熱圧着した場合の面積置の平均(630.4393μm)と、固相線温度以上で加熱圧着した場合の面積置の平均(1143.96μm)とでは、約2倍の差があることが分かる。そのため、画像処理によって加熱圧着後の金属粒子3の面積値を算出することにより、溶融した金属粒子3と溶融していない金属粒子3とを特定し、加熱圧着時の到達温度を決定することができる。
【0050】
また、上述した説明では、固相線温度及び粒径が異なる複数の金属粒子3を含有する接着フィルム1を用いるものとしたが、この例に限定されず、例えば、固相線温度のみが異なる二種類の金属粒子を含有する接着フィルムを用いるようにしてもよい。このように固相線温度のみが異なる二種類の金属粒子を含有する接着フィルムを介在させて、第1の電子部品6と第2の電子部品7とを加熱圧着した場合にも、加熱圧着後の接着フィルム中の金属粒子の溶融状態を観察する。これにより、溶融した金属粒子と溶融していない金属粒子とを特定することができので、加熱圧着時の到達温度を正確に決定することができる。
【0051】
さらに、上述した説明では、加熱圧着時の接合条件として、圧力と加熱圧着時間を一定としたときの最適な到達温度を決定するものとしたが、この例に限定されるものではない。例えば、加熱圧着時の接合条件として、到達温度と圧力を一定としたときの最適な加熱圧着時間や、到達温度と加熱圧着時間を一定としたときの最適な圧力を決定するようにしてもよい。
【0052】
<3.接続構造体の製造方法>
次に、上述した電子部品の接合条件決定方法を適用した接続構造体の製造方法について説明する。本実施の形態に係る接続構造体の製造方法では、第1の電子部品6の端子と第2の電子部品7の端子との間に接着フィルム1を介在させて、第1の電子部品6と第2の電子部品7とを接続する。固相線温度及び粒径が異なる複数の金属粒子3を含有する接着フィルム1を介在させて、第1の電子部品6と第2の電子部品7とを加熱圧着し、加熱圧着後の接着フィルム1中の金属粒子の溶融状態を観察する。これにより、相対的に固相線温度が低い金属粒子3を溶融させ、他の金属粒子3を溶融させないような加熱圧着時の到達温度を決定する。続いて、決定した到達温度に基づいて、接着フィルム1を介在させた第1の電子部品6と第2の電子部品7とを、相対的に固相線温度が低い金属粒子3を溶融させ、他の金属粒子3を溶融させないような加熱押圧装置の温度(ツール温度)で加熱押圧する。
【0053】
本実施の形態に係る接続構造体の製造方法は、例えば図7に示すように、接着フィルム作製工程S20と、加熱圧着工程S21と、観察工程S22と、本圧着工程S23とを有する。接着フィルム作製工程S20、加熱圧着工程S21及び観察工程S22は、上述した電子部品の接合条件決定方法における接着フィルム作製工程S1、加熱圧着工程S2及び観察工程S3と同様であり、その詳細な説明を省略する。この接続構造体の製造方法において、金属粒子3としては、上述したように固相線温度が高いものほど粒径が小さいものを用いることが好ましい。
【0054】
本圧着工程S23では、観察工程S22で観察した金属粒子3の溶融状態に基づいて、接着フィルム1を介在させた第1の電子部品6と第2の電子部品7とを、相対的に固相線温度が低い金属粒子3を溶融させ、他の金属粒子3を溶融させない状態の加熱温度で加熱押圧する。
【0055】
このような接続構造体の製造方法で得られた接続構造体は、溶融した金属粒子3が金属結合している。通常は、加熱・加圧によって溶融した金属粒子3が押しつぶされて広がり、横方向の端子が金属粒子3によって短絡する危険があるが、溶融していない金属粒子3、すなわち相対的に固相線温度が高い金属粒子3によって、溶融した金属粒子3を押し潰す際の金属粒子3の厚さを制御して短絡を防止することができる。
【0056】
また、接続構造体の生産量が少ない場合には、例えば、接合条件決定用の異方性導電フィルムを実際の接続用の異方性導電フィルムとしても使用できるため、本実施の形態に係る接続構造体の製造方法は、コスト的に有利である。
【0057】
なお、本圧着工程S23では、必要に応じて、観察工程S22で観察した到達温度に基づいて加熱押圧装置の条件を変更し、再度第1の電子部品6と第2の電子部品7との加熱圧着を行うようにしてもよい。
【実施例】
【0058】
以下、本発明の実施例について説明する。なお、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。以下の実施例では、製造例1〜製造例5において固相線温度及び粒径が異なる複数の半田粒子を含有する異方性導電フィルムを作製し、この異方性導電フィルムを用いて電子部品の接合条件を決定した。
【0059】
<異方性導電フィルムの作製>
(半田粒子の作製)
通常の水アトマイズ法により、溶融した合金を所定のノズルから水中に噴霧し、急冷凝固して、以下の(1)〜(5)の5種類の半田粒子を得た。
(1)半田粒子(a)
Sn:91重量部、Zn:9重量部(固相線温度198℃、粒径16μm)
(2)半田粒子(b)
Sn:95.8重量部、Ag:3.5重量部、Cu:0.7重量部(固相線温度217℃、粒径14μm)
(3)半田粒子(c)
Sn:96.5重量部、Ag:3.5重量部(固相線温度221℃、粒径12μm)
(4)半田粒子(d)
Sn:49重量部、In:34重量部、Pb:17重量部(固相線温度130℃、粒径12μm)
(5)半田粒子(e)
Sn:47重量部、Bi:53重量部(固相線温度138℃、粒径10μm)
【0060】
(異方性導電フィルムの作製)
以下の製造例1〜製造例5に示すように、ベース配合樹脂100重量部と半田粒子所定部数とをトルエン100重量部に溶解し、混合後、バーコーターを用いて剥離PETシート上に塗布し、60℃で10分間乾燥させて溶剤を揮発させ、厚み30μmの異方性導電フィルムを得た。ベース配合樹脂(バインダー)としては、イミダゾール系硬化剤(旭チバ社製、HX−3941HP)40重量部と、フェノキシ樹脂(PKHH)40重量部と、ビスフェノールA型エポキシ樹脂(ジャパンエポキシレジン社製 ep828)20重量部とを用いた。
【0061】
製造例1では、ベース配合樹脂100重量部と、半田粒子(a)3重量部と、半田粒子(b)3重量部と、半田粒子(c)3重量部とを配合した異方性導電フィルムを得た。
【0062】
製造例2では、ベース配合樹脂100重量部と、半田粒子(d)3重量部と、半田粒子(e)3重量部とを配合した異方性導電フィルムを得た。
【0063】
製造例3では、ベース配合樹脂100重量部と、半田粒子(a)3重量部とを配合した異方性導電フィルムを得た。
【0064】
製造例4では、ベース配合樹脂100重量部と、半田粒子(b)3重量部とを配合した異方性導電フィルムを得た。
【0065】
製造例5では、ベース配合樹脂100重量部と、半田粒子(d)3重量部とを配合した異方性導電フィルムを得た。
【0066】
製造例6では、ベース配合樹脂100重量部と、半田粒子(e)3重量部とを配合した異方性導電フィルムを得た。
【0067】
<実施例1>
実施例1では、製造例1で得られた異方性導電フィルムを用いて、半田粒子(a)のみを金属結合させる最適な加熱押圧装置の温度(ツール温度)を決定した。
【0068】
(測定1)
製造例1で得られた異方性導電フィルムを用いて、200μmピッチ(L/S=100μm/100μm、金メッキ処理)の導通信頼性評価用のフレキシブルプリント基板とリジット基板の端子部とを接続した。加熱押圧ボンダー(ソニーケミカル&インフォメーションデバイス株式会社製)によって、400℃、3MPaで10秒間の加熱押圧を行い、その後圧力を開放して接続構造体を得た。得られた接続構造体の接着剤部分を手で引き剥がして、加熱圧着後の異方性導電フィルム中の半田粒子の溶融状態を観察した。異方性導電フィルム中の溶融していない半田粒子の粒径を観察することによって、溶融した半田粒子を特定し、加熱圧着時の到達温度を確認した。半田粒子の溶融状態は、半田粒子の溶融、金属結合の有無について、光学顕微鏡を用いて目視で確認した。
【0069】
半田粒子(a)は溶融しており、半田粒子(b)は溶融しておらず、半田粒子(c)は溶融していなかった。この結果から、測定1における加熱圧着時の到達温度は、198℃以上217℃未満であり、また、加熱圧着時の到達温度が適正であることを確認することができた。
【0070】
(測定2)
加熱押圧ボンダーによって、430℃、3MPaで10秒間の加熱押圧を行ったこと以外は、測定1と同様にして接続構造体を得た。得られた接続構造体について、測定1と同様にして、加熱圧着後の異方性導電フィルム中の半田粒子の溶融状態を観察した。半田粒子(a)は溶融しており、半田粒子(b)は溶融しており、半田粒子(c)は溶融していなかった。この結果から、測定2における加熱圧着時の到達温度は、217℃以上221℃未満であり、また、加熱圧着時の到達温度が過剰であることを確認することができた。
【0071】
<実施例2>
実施例2では、製造例2で得られた異方性導電フィルムを用いて、半田粒子(d)のみを金属結合させる最適な加熱押圧装置の温度(ツール温度)を決定した。
【0072】
(測定3)
製造例2で得られた異方性導電フィルムを用いて、フレキシブルプリント基板とリジット基板の端子部とを接続した。加熱押圧ボンダー(ソニーケミカル&インフォメーションデバイス株式会社製)によって、300℃、3MPaで10秒間の加熱押圧を行い、その後圧力を開放して接続構造体を得た。得られた接続構造体について、測定1と同様にして、加熱圧着後の異方性導電フィルム中の半田粒子の溶融状態を観察した。半田粒子(d)は溶融しており、半田粒子(e)は溶融していなかった。この結果から、測定3における加熱圧着時の到達温度は、130℃以上138℃未満であり、また、加熱圧着時の到達温度が適正であることを確認することができた。
【0073】
(測定4)
加熱押圧ボンダーによって、330℃、3MPaで10秒間の加熱押圧を行ったこと以外は、測定3と同様にして接続構造体を得た。得られた接続構造体について、測定1と同様にして、加熱圧着後の異方性導電フィルム中の半田粒子の溶融状態を観察した。半田粒子(d)は溶融しており、半田粒子(e)は溶融していた。この結果から、測定4における加熱圧着時の到達温度は、138℃以上であり、また、加熱圧着時の到達温度が過剰であることを確認することができた。
【0074】
<比較例1>
(測定5)
製造例3で得られた異方性導電フィルムを用いて、フレキシブルプリント基板とリジット基板の端子部とを接続した。加熱押圧ボンダー(ソニーケミカル&インフォメーションデバイス株式会社製)によって、400℃、3MPaで10秒間の加熱押圧を行い、その後圧力を開放して接続構造体を得た。得られた接続構造体について、測定1と同様にして、加熱圧着後の異方性導電フィルム中の半田粒子の溶融状態を観察した。半田粒子(a)は溶融していた。この結果から、測定5における加熱圧着時の到達温度は、198℃以上であることを確認することができた。しかし、加熱圧着時の到達温度が適正であるか過剰であるかどうかを確認することができなかった。
【0075】
(測定6)
加熱押圧ボンダーによって、430℃、3MPaで10秒間の加熱押圧を行ったこと以外は、測定5と同様にして、接続構造体を得た。得られた接続構造体について、測定1と同様にして、加熱圧着後の異方性導電フィルム中の半田粒子の溶融状態を観察した。半田粒子(d)は溶融しており、半田粒子(e)は溶融していた。この結果から、測定6における加熱圧着時の到達温度は、198℃以上であることを確認することができた。しかし、加熱圧着時の到達温度が適正であるか過剰であるかどうかを確認することができなかった。
【0076】
(測定7)
製造例4で得られた異方性導電フィルムを用いて、フレキシブルプリント基板とリジット基板の端子部とを接続した。加熱押圧ボンダー(ソニーケミカル&インフォメーションデバイス株式会社製)によって、430℃、3MPaで10秒間の加熱押圧を行い、その後圧力を開放して接続構造体を得た。得られた接続構造体について、測定1と同様にして、加熱圧着後の異方性導電フィルム中の半田粒子の溶融状態を観察した。半田粒子(b)は溶融していた。この結果から、測定7における加熱圧着時の到達温度は、217℃以上であることを確認することができた。しかし、加熱圧着時の到達温度が適正であるか過剰であるかどうかを確認することができなかった。
【0077】
<比較例2>
(測定8)
製造例5で得られた異方性導電フィルムを用いて、フレキシブルプリント基板とリジット基板の端子部とを接続した。加熱押圧ボンダー(ソニーケミカル&インフォメーションデバイス株式会社製)によって、300℃、3MPaで10秒間の加熱押圧を行い、その後圧力を開放して接続構造体を得た。得られた接続構造体について、測定1と同様にして、加熱圧着後の異方性導電フィルム中の半田粒子の溶融状態を観察した。半田粒子(d)は溶融していた。この結果から、測定8における加熱圧着時の到達温度は、130℃以上であることを確認することができた。しかし、加熱圧着時の到達温度が適正であるか過剰であるかどうかを確認することができなかった。
【0078】
(測定9)
加熱押圧ボンダーによって、330℃、3MPaで10秒間の加熱押圧を行ったこと以外は、測定8と同様にして、接続構造体を得た。得られた接続構造体について、測定1と同様にして、加熱圧着後の異方性導電フィルム中の半田粒子の溶融状態を観察した。半田粒子(d)は溶融していた。この結果から、測定9における加熱圧着時の到達温度は、130℃以上であることを確認することができた。しかし、加熱圧着時の到達温度が適正であるか過剰であるかどうかを確認することができなかった。
【0079】
(測定10)
製造例6で得られた異方性導電フィルムを用いて、フレキシブルプリント基板とリジット基板の端子部とを接続した。加熱押圧ボンダー(ソニーケミカル&インフォメーションデバイス株式会社製)によって、330℃、3MPaで10秒間の加熱押圧を行い、その後圧力を開放して接続構造体を得た。得られた接続構造体について、測定1と同様にして、加熱圧着後の異方性導電フィルム中の半田粒子の溶融状態を観察した。半田粒子(e)は溶融していた。この結果から、測定10における加熱圧着時の到達温度は、138℃以上であることを確認することができた。しかし、加熱圧着時の到達温度が適正であるか過剰であるかどうかを確認することができなかった。
【0080】
実施例1、実施例2、比較例1及び比較例2における電子部品の接合条件決定方法の結果をまとめたものを表2に示す。
【0081】
【表2】

【0082】
また、測定1〜測定10において得られた接続構造体の接続評価を行った。接続評価は、60℃、90%RH、500hr、及び、−40℃〜85℃のTCT(温度サイクル試験)500サイクルの環境試験に、測定1〜測定10において得られた接続構造体を投入した後の導通信頼性を評価した。測定4〜測定10において得られた接続構造体は、いずれも導通信頼性が良好ではなかった。これは、温度をかけすぎてしまったことにより、異方性導電フィルム中のバインダーが十分に流動する前にバインダーの熱硬化反応が進んでしまい、端子間に導電性粒子を捕捉することができず、半田粒子によって十分な金属結合を形成することができなかったためと考えられる。
【0083】
以上説明したように、本実施例では、固相線温度及び粒径が異なる複数の半田粒子を含有する異方性導電フィルムを介在させて、端子同士を加熱圧着し、加熱圧着後の異方性導電フィルム中の半田粒子の溶融状態を観察した。加熱圧着後の異方性導電フィルム中の半田粒子の溶融状態を観察することによって、溶融した半田粒子と溶融していない半田粒子とを特定することができ、また、温度をかけすぎたかどうかを判断することができた。したがって、本発明では、加熱圧着時の到達温度を正確に決定することができることが分かった。
【符号の説明】
【0084】
1 接着フィルム、2 バインダー、3 金属粒子、4 異方性導電組成物、5 剥離基材、6 第1の電子部品、7 第2の電子部品

【特許請求の範囲】
【請求項1】
固相線温度及び粒径が異なる複数の金属粒子を含有する接着フィルムを介在させて、第1の電子部品と第2の電子部品とを加熱圧着し、加熱圧着後の接着フィルム中の金属粒子の溶融状態を観察することによって、加熱圧着時の接合条件を決定する電子部品の接合条件決定方法。
【請求項2】
前記金属粒子の溶融状態として、前記加熱圧着後の接着フィルム中の金属粒子の粒径を観察することによって、前記加熱圧着時の接合条件として到達温度を決定する請求項1記載の電子部品の接合条件決定方法。
【請求項3】
前記金属粒子は、固相線温度が高いものほど粒径が小さい請求項2記載の電子部品の接合条件決定方法。
【請求項4】
前記金属粒子は、固相線温度の差が1℃以上である請求項3記載の電子部品の接合条件決定方法。
【請求項5】
前記金属粒子は、粒径の差が1μm以上である請求項4記載の電子部品の接合条件決定方法。
【請求項6】
前記金属粒子は、半田粒子である請求項2乃至5のうちいずれか1項記載の電子部品の接合条件決定方法。
【請求項7】
前記接着フィルムは、異方性導電フィルムである請求項2乃至5のうちいずれか1項記載の電子部品の接合条件決定方法。
【請求項8】
固相線温度が異なる二種類の金属粒子を含有する接着フィルムを介在させて、第1の電子部品と第2の電子部品とを加熱圧着し、加熱圧着後の接着フィルム中の金属粒子の溶融状態を観察することによって、加熱圧着時の接合条件を決定する電子部品の接合条件決定方法。
【請求項9】
固相線温度及び粒径の異なる複数の金属粒子が含有されており、
当該接着フィルムを介在させて、第1の電子部品と第2の電子部品とを加熱圧着し、加熱圧着後の当該接着フィルム中の金属粒子の溶融状態を観察することによって、加熱圧着時の接合条件を決定するための接着フィルム。
【請求項10】
第1の電子部品の端子と第2の電子部品の端子との間に接着フィルムを介在させて、前記第1の電子部品と前記第2の電子部品とを接続する接続構造体の製造方法において、
固相線温度及び粒径が異なる複数の金属粒子を含有する前記接着フィルムを介在させて、第1の電子部品と第2の電子部品とを加熱圧着し、加熱圧着後の接着フィルム中の金属粒子の溶融状態を観察することによって、加熱圧着時の接合条件を決定し、
前記接合条件に基づいて、前記接着フィルムを介在させた前記第1の電子部品と前記第2の電子部品とを、相対的に固相線温度が低い金属粒子を溶融させ、他の金属粒子を溶融させない状態の加熱温度で加熱押圧する接続構造体の製造方法。

【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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【図7】
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【公開番号】特開2013−105886(P2013−105886A)
【公開日】平成25年5月30日(2013.5.30)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−248718(P2011−248718)
【出願日】平成23年11月14日(2011.11.14)
【出願人】(000108410)デクセリアルズ株式会社 (595)
【Fターム(参考)】