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Title:
ELECTRIC DEVICE, CONNECTING METHOD AND ADHESIVE FILM
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2008/143358
Kind Code:
A1
Abstract:
An electric device (40) is provided with land sections (63, 64) arranged on a wiring board (60); and connecting sections (41, 42), which have connecting terminals (67, 68) of the electric component (65) facing each other and are electrically connected by conductive particles (59) of an anisotropic conductive adhesive agent. The electric device is provided with, as connecting sections, the first connecting section (41), and the second connecting section (42), which has a conductive particle content rate smaller than that of the first connecting section.

Inventors:
KONISHI MISAO (JP)
Application Number:
PCT/JP2008/059667
Publication Date:
November 27, 2008
Filing Date:
May 26, 2008
Export Citation:
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Assignee:
SONY CHEM & INF DEVICE CORP (JP)
KONISHI MISAO (JP)
International Classes:
H01L21/60; C09J5/00; C09J7/02; C09J9/00; C09J11/00; C09J201/00; H01B5/16; H01R11/01; H05K3/32
Foreign References:
JP2004071857A2004-03-04
JP2007047286A2007-02-22
JPH0951018A1997-02-18
Attorney, Agent or Firm:
TAJIME & TAJIME (New-Well-Ikuta Bldg. 26-28, Mita 1-chome, Tama-ku, Kawasaki-sh, Kanagawa 34, JP)
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Claims:
 配線基板上に配置されたランド部分と、電気部品の接続端子とが互いに対向し、異方導電接着剤の導電性粒子によって電気的に接続されている接続部分を有する電気装置であって、
接続部分として、第一の接続部分と、第一の接続部分よりも導電性粒子の含有率が少ない第二の接続部分を有する電気装置。
 第一の接続部分の接続端子の先端部分の面積が、第二の接続部分の接続端子の先端部分の面積よりも狭い請求項1記載の電気装置。
 導電性粒子を含有する第一の異方導電性接着剤層と、第一の異方導電性接着剤層よりも導電性粒子の含有率が低い第二の異方導性電接着剤層とが、帯状の剥離フィルム上の異なる位置に設けられた接着フィルム。
 第一の異方導電性接着剤層と第二の異方導性電接着剤層とが剥離フィルムの長手方向に沿って設けられた請求項3記載の接着フィルム。
 第一、第二の異方導電性接着剤層が、接着フィルムで接続する電気部品の大きさに応じた長さの接続単位を構成し、該接続単位が剥離フィルムの長手方向に配列している請求項3記載の接着フィルム。
 配線基板上に配置されたランド部分と、電気部品の接続端子とを、異方導電性接着剤層を介して対向配置し、配線基板と電気部品のいずれか一方又は両方を押圧し、配線基板のランド部分と、電気部品の接続端子とを電気的に接続する接続方法であって、
第一の接続端子と該第一の接続端子と対向配置したランド部分との間の異方導電性接着剤層の導電性粒子の含有率を、第二の接続端子と該第二の接続端子と対向配置したランド部分との間の異方導電性接着剤層の導電性粒子の含有率よりも高くする接続方法。
 第一の接続端子の先端部分の面積は、第二の接続端子の先端部分の面積よりも小さい請求項6記載の接続方法。
 請求項3~5のいずれかに記載の接着フィルムを配線基板上に走行させ、接着フィルムの第一、第二の異方導電性接着剤層を配線基板に転着させることにより、第一、第二の異方導電性接着剤層を配線基板上に配置する請求項6又は7記載の接続方法。
 請求項5記載の接着フィルムを使用し、接続単位ごとに第一、第二の異方導電性接着剤層を配線基板上に転着させる請求項7記載の接続方法。
 
Description:
電気装置、接続方法及び接着フ ルム

 本発明は電気部品と半導体素子の接続方 に関する。

 従来より、半導体素子のような電気部品 配線基板に接続するのには、バインダー樹 に導電性粒子が分散された異方導電性接着 が用いられている。

 電気部品と配線基板を接続する工程の一 について説明すると、配線基板と電気部品 で異方導電性接着剤を挟み込み、押圧する これにより、電気部品の接続端子の先端部 と、配線基板のランド部分とで導電性粒子 挟み込まれると共にバインダー樹脂(接着剤 )が押しのけられ、電気部品が配線基板に電 的に接続される。

 接着剤が熱硬化性を有する場合には、上 の押圧時に加熱押圧し、接着剤を熱硬化さ て電気部品を配線基板に固定する。このよ に、異方導電性接着剤を用いれば、電気部 を配線基板に電気的にも機械的にも接続す ことができる。

 近年、半導体素子のコストダウンや、フ インピッチ化、電気部品本体の狭額縁化等 伴い、半導体素子の細長化が進んでいるが 接続端子の先端部分の面積が狭い場合には その先端部分とランド部分とで導電性粒子 挟み込まれる確率が低くなり、接続端子と ンド部分に導通不良が起こり易くなる。

 これに対し、異方導電性接着剤に含有さ る導電性粒子の含有率を高くすれば、接続 子とランド部分とで導電性粒子が挟み込ま る確率が高くなるが、異方導電性接着剤の 造コストが高くなる。

 このように、従来技術では導通信頼性の い電気装置を、製造コストを抑えて製造す ことが困難であった。

 本発明は上記従来技術の不都合を解決す ために創作されたものであり、その目的は 導通信頼性の高い接続を備えた電気装置を コストで提供すること、またそのための接 方法及びその接続方法に使用する接着フィ ムを提供することである。

 上記課題を解決するため、本発明は、配線 板上に配置されたランド部分と、電気部品 接続端子とが互いに対向し、異方導電接着 の導電性粒子によって電気的に接続されて る接続部分を有する電気装置であって、
接続部分として、第一の接続部分と、第一の 接続部分よりも導電性粒子の含有率が少ない 第二の接続部分を有する電気装置を提供する 。

 また、本発明は、上述の電気装置の製造 使用する接着フィルムとして、導電性粒子 含有する第一の異方導電性接着剤層と、第 の異方導電性接着剤層よりも導電性粒子の 有率が低い第二の異方導性電接着剤層とが 帯状の剥離フィルム上の異なる位置に設け れた接着フィルムを提供する。

 さらに、本発明は、上述の電気装置の製造 使用する接続方法として、配線基板上に配 されたランド部分と、電気部品の接続端子 を、異方導電性接着剤層を介して対向配置 、配線基板と電気部品のいずれか一方又は 方を押圧し、配線基板のランド部分と、電 部品の接続端子とを電気的に接続する接続 法であって、
第一の接続端子と該第一の接続端子と対向配 置したランド部分との間の異方導電性接着剤 層の導電性粒子の含有率を、第二の接続端子 と該第二の接続端子と対向配置したランド部 分との間の異方導電性接着剤層の導電性粒子 の含有率よりも高くする接続方法を提供する 。

 本発明の電気装置では、導電性粒子の含 率が互いに異なる第一、第二の接続部分に って、電気部品が配線基板に接続されてい 。このため電機部品の接続端子の接続面積 広狭がある場合に、接続面積の狭い第一の 続端子を、導電性粒子の含有率の高い第一 接続部分で対応するランド部分に接続する とが可能となるので、導通信頼性を高める とができる。また、接続面積の狭い第二の 続端子を、導電性粒子の含有率の低い第二 接続部分で対応するランドに接続すること 可能となるので、導電性粒子の使用量を低 し、接続に要するコストを抑えることがで る。

 また、本発明の接続方法によれば、本発 の電気装置の製造が可能となり、本発明の 着フィルムによれば、本発明の接続方法が 易となる。

(a)本発明に用いる接着フィルムを説明 る平面図、(b)その断面図 本発明に用いる電気部品を説明する平 図 (a)~(c)本発明により配線基板と電気装置 を接続する工程を説明する断面図 第二の発明の電気装置の一例を説明す 平面図 (a)本発明の接着フィルムを説明する平 図、(b)その断面図 本発明の電気装置を説明する平面図

符号の説明

40  電気装置
41  第一の接続部分
42  第二の接続部分
50  接着フィルム
51  剥離フィルム
52  異方導電接着剤層
55  第一の接着部(異方導電接着剤層)
56  バインダー樹脂
58  第二の接着部(異方導電接着剤層)
59  導電性粒子
60  配線基板
63  第一のランド部分
64  第二のランド部分
65  電気部品
67  第一の接続端子
68  第二の接続端子
70  接着フィルム
71  剥離フィルム
72  異方導電性接着剤層
75  第一の接着部
78  第二の接着部
80  電気装置
82b 異方導電接着剤層
85  第一の接着部
88  第二の接着部

 以下、図面に基づいて本発明を具体的に 明する。なお、各図中、同一符号は同一又 同等の構成要素を表している。

 図1(a)は本発明の接着フィルム50の一例の平 図を示しており、同図(b)はそのB-B切断線断 図を示している。
 この接着フィルム50は帯状の剥離フィルム51 と、剥離フィルム51上に配置され、導電性粒 59が分散された異方導電性接着剤層52とを有 している。

 異方導電性接着剤層52としては、同じ種 のバインダー樹脂56を主成分とし、導電性粒 子59の含有率(重量%)が異なる2種類の異方導電 性接着剤層、即ち、導電性粒子59の含有率が い第一の接着部55と、第一の接着部55よりも 導電性粒子59の含有率が低い第二の接着部58 が異なる位置に設けられている。

 ここでバインダー樹脂56としては、エポ シ樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、 素樹脂など種々の熱硬化性樹脂を用いるこ ができ、これらの樹脂を単独、又は2種類以 を混合してもよい。

 また、バインダー樹脂56に用いる樹脂は 硬化性樹脂を主成分とするものに限定され 、熱硬化性樹脂に熱可塑性樹脂等他の樹脂 添加したものでもよく、また、紫外線や可 光などの光照射によって硬化する光硬化性 脂を主成分とするものを用いることもでき 。

 一方、導電性粒子59としては、金属粒子 、樹脂粒子の表面に金属被膜層が形成され もの等を単独又は2種類以上で含有させるこ ができる。第一、第二の接着部55、58に含有 させる導電性粒子の種類は互いに同じでも異 なっていてもよいが、第一、第二の接着部55 58に含有させる導電性粒子59の含有率は、導 電性粒子59の粒子径、この接着フィルム50を いて接続しようとする電気部品の配線端子 るいは配線基板のランドの面積やピッチ等 応じて互いに異なるようにする。

 また、剥離フィルム51上に形成する第一 第二の接着部55、58の膜厚はそれぞれ特に限 されるものではないが、接着フィルム50で 線基板に接続しようとする電気部品を確実 配線基板に固定するためには、10μm以上40μm 下であることが好ましい。

 第一、第二の接着部55、58はそれぞれ剥離 フィルム51の幅よりも狭い幅で帯状に形成さ ている。そして、第一の接着部55は、剥離 ィルム51の一方の側縁部に沿って配置され、 第二の接着部58は剥離フィルム51の他方の側 に沿って配置されている。

 一方、図3(a)は接着フィルム50で接続する 線基板60の一例を示している。この配線基 60は基板本体61と、基板本体61の一面の別々 領域に配置された第一、第二のランド部分63 、64とを有している。第一のランド部分63の 面面積は、第二のランド部分64の表面面積よ りも大きくされている。

 また、第一、第二のランド部分63、64はそ れぞれ直線状に配列しているが、第一のラン ド部分63の配列ピッチは第二のランド部分64 配列ピッチよりも狭くなっている。

 図2は、配線基板60に接続する電気部品65 一例を示している。この電気部品65は細長い 部品本体66と、部品本体66の一面に配置され 第一、第二の接続端子67、68とを有している

 なお、本発明において、電気部品は半導 素子に限定されず、種々のものを用いるこ ができる。また、一つの電気部品に、複数 接続端子が配設された接続領域の数は1個で も複数個でもよく、したがって、一つの電気 装置における、電気部品と配線基板との接続 領域の個数についても、1個でも複数個でも い。

 第一、第二の接続端子67、68は、それぞれ 上述の電気部品65の第一、第二のランド部分6 3、64に対応し、第一の接続端子67の先端部分5 3の面積は、第二の接続端子68の先端部分54の 積よりも狭くなっている(図6(b))。

 この電機部品65を上述の配線基板60に接続 する方法としては、まず、配線基板60の第一 第二のランド部分63、64の配列方向と、接着 フィルム50の走行方向とが平行になるように 配線基板60を圧着台(図示せず)に配置する。

 次に、接着フィルム50を配線基板60上に走 行させ、接着フィルム50の第一、第二の接着 55、58を、配線基板60の第一、第二のランド 分63、64上に位置させる。そして、押圧ロー ラ等を用いて接着フィルム50を配線基板60に し当てる。これにより、接着フィルム50の第 一の接着部55が配線基板60の第一のランド部 63上に接着し、接着フィルム50の第二の接着 58が配線基板60の第二のランド部分64上に接 する。

 次に、切断手段を用いて、接着フィルム5 0の配線基板60に接着した領域を他の領域から 分離する。接着フィルム50の第一、第二の接 部55、58と配線基板60との間の接着力は、こ 第一、第二の接着部55、58と剥離フィルム51 の間の接着力よりも強くされているので、 着フィルム50の配線基板60への押圧を解除す ると、配線基板60に接着していた接着フィル 50の領域が剥離フィルム51が剥離し、第一、 第二の接着部55、58が配線基板60に転着される (図6(b))。

 そこで、前述の電気部品65の第一、第二 接続端子67、68が配置された面を配線基板60 に向け、第一、第二の接続端子67、68が配線 板60の第一、第二のランド部分63、64に対向 るように、電気部品65を配線基板60上に配置 する。

 これにより、電気部品65の第一の接続端 67の先端部分53が接着フィルム50の第一の接 部55に密着し、電気部品65の第二の接続端子6 8の先端部分54が接着フィルム50の第二の接着 58に密着する。

 次に、この状態で、電気部品65を加熱押 する。加熱によって異方導電接着剤層52が昇 温し、バインダー樹脂56が軟化する。

 バインダー樹脂56が軟化すると、第一、 二の接着部55、58が流動性を呈するので、押 によって第一、第二の接続端子67、68の先端 部分53、54が第一、第二の接着部55、58を押し け、その先端部分53、54が第一、第二の接着 部55、58中の導電性粒子59に接触する。

 ここで、導電性粒子59の含有率が均一な 合には、第一の接続端子67の先端部分53に導 性粒子59が接触する確率は、第二の接続端 68の先端部分54の面積に比して第一の接続端 67の先端部分53の面積が狭い分低くなってし まうが、第一の接着部55における導電性粒子5 9の含有率は、第二の接着部58における導電性 粒子59の含有率よりも高くされているので、 二の接続端子68だけではなく、第一の接続 子67の先端部分53にも導電性粒子59が確実に 触する。

 更に、加熱押圧を続けると、第一、第二 接続端子67、68が第一、第二のランド部分63 64に押し付けられて、各先端部分53、54に接 した導電性粒子59が第一、第二の接続端子67 、68と第一、第二のランド部分63、64とで挟み 込まれた状態になる。

 この状態でバインダー樹脂56の重合反応 進行し、第一、第二の接着部55、58が第一、 二の接続端子67、68と第一、第二のランド部 分63、64の周囲を取り囲んだ状態で硬化する

 これにより、図4及びそのC-C切断面である 図3(c)に示すように、第一、第二の接着部55、 58が硬化した電気装置40が得られる。こうし 得られる電気装置40は、導通信頼性の高いも のとなる。

 また、異方導電性接着剤層52全体の導電 粒子59の含有率を高くするとコストが高くな るが、第二の接着部58の導電性粒子59の含有 が低くされている分、異方導電性接着剤層52 全体では導電性粒子59の含有率が低くされて るので、製造コストが安価になる。

 なお、図4の符号43は、第一の接続端子67 第一のランド部分63が接続された第一の接続 部分41が位置する第一の接続領域を示してお 、同図の符号44は第二の接続端子68と第二の ランド部分64が接続された第二の接続部分42 位置する第二の接続領域を示している。

 この電気装置40では、例えば、配線基板60 の電気信号は、接続面積が広い第二の接続部 分42から電気部品25に入力され、その電気信 は電気部品25で処理された後、接続面積が狭 い第一の接続部分41から配線基板60に出力さ る。

 本発明の接着フィルム50において、導電 粒子59の含有率が互いに異なる第一、第二の 接着部55、58の配置は、上述の例に限られず 例えば、図5に示す接着フィルム70のように 置してもよい。

 図5(a)は接着フィルム70の平面図を示して り、図5(b)は図5(a)のD-D切断線断面図を示し いる。この接着フィルム70は帯状の剥離フィ ルム71と、剥離フィルム71表面に延設された 方導電性接着剤層72とを有している。図5に いて、異方導電性着剤層72は、それぞれ、図 1の第一、第二の接着部55、58と同様に導電性 子の含有率が異なる第一、第二の接着部75 78からなり、第一の接着部75は第二の接着部7 8よりも導電性粒子の含有率が高くなってい 。また、第一の接着部75と第二の接着部78は 帯状の接着フィルム70の長手方向に、交互 繰り返されている。

 図5(a)の破線はこの接着フィルム70を用い 好適に接合することのできる電気部品65の 続面の大きさを示している。この電気部品65 は、図2に示したように、先端部分の面積が い第一の接続端子67と先端部分の面積が広い 第二の接続端子68がそれぞれ直線状に配列し ものである。図5(a)に示すように、接着フィ ルム70の幅は、電気部品65の接続面の長辺の さよりもやや長く、第一、第二の接着部75、 78の繰り返しピッチは、電気部品65の接続面 短辺の長さよりもやや長く、第一、第二の 着部75、78で接続単位79を構成している。

 したがって、接着フィルム70を接続単位79 ごとに用い、電気部品65と配線基板を前述と 様に対向配置して接続すると、電気部品65 接続端子のうち先端部分の面積が狭い第一 接続端子67は導電性粒子の含有率の高い第一 の接着部75で確実に接続することができ、先 部分の面積が広い第二の接続端子68は、導 性粒子の含有率の低い第二の接着部78で、製 造コストを抑えつつ確実に接続することがで きる。

 本発明の接着フィルムにおいて、第一、 二の接着部55、58の配置は特に限定されるも のではなく、例えば、図6に示した電気装置80 のように、四角形の電気部品65bの対角線で2 される領域に、接着フィルムの異方導電性 着剤層82bとして、導電性粒子含有率の高い 一の接着部85と、導電性粒子の含有率の低い 第二の接着部88をそれぞれ別々に配置し、先 面積の狭い接続端子とランド部分とが接続 れている第一の接続領域43bと、先端面積の い接続端子とランド部分とが接続されてい 第二の接続領域44bを形成することにより、 気部品65bを配線基板60bに接続してもよい。

 本発明においては、導電性粒子の含有率 異なる3つ以上の接着部分で未硬化接着剤層 を構成してもよく、また、接続端子が半田バ ンプである場合のように、加熱押圧により接 続端子とランド部分とが金属結合することを 期待できる場合には、未硬化接着剤層の一部 又は全部を導電性粒子の含有率がゼロの接着 部分で構成してもよい。

 さらに、本発明の接続方法では、第一、 二の接着部55、58を別々の剥離フィルム51上 配置し、第一、第二の接着部55、58が形成さ れた剥離フィルム51をそれぞれ配線基板60上 走行させ、第一、第二の接着部55、58を別々 剥離フィルム51上から同じ配線基板60に転着 させることもできる。

 また、配線基板60上の第一、第二のラン 部分63、64と電機部品65の第一、第二の接続 子67、68の間に異方導電性接着剤層52を配置 て接続するにあたり、異方導電性接着剤層52 を配線基板60に転着させてから、異方導電接 剤層52と電機部品65とを密着させて接続して もよく、電気部品65に異方導電性接着剤52を 着させてから、配線基板60と異方導電接着剤 層52とを密着させて接続してもよい。

 また、第一、第二の接着部55、58の配線基 板60への配置方法としては、例えば、導電性 子の含有率が互いに異なるペースト状の第 、第二の異方導電性接着剤を用意し、配線 板60と電気部品65のいずれか一方に、導電性 粒子の含有量の異なる第一、第二の異方導電 性接着剤を塗布して第一、第二の接着部55、5 8を形成し、異方導電性接着剤層52とすること もできる。

 本発明の接続フィルム、接続方法及び電 装置は、電気的接続と機械的接続を同時に うことが必要とされる種々の電気装置で有 である。