JP4130271B2 - Mounting structure and manufacturing method thereof - Google Patents
Mounting structure and manufacturing method thereof Download PDFInfo
- Publication number
- JP4130271B2 JP4130271B2 JP10229799A JP10229799A JP4130271B2 JP 4130271 B2 JP4130271 B2 JP 4130271B2 JP 10229799 A JP10229799 A JP 10229799A JP 10229799 A JP10229799 A JP 10229799A JP 4130271 B2 JP4130271 B2 JP 4130271B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- conductive adhesive
- adhesive layer
- mounting structure
- group
- substrate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- H10W72/072—
Landscapes
- Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)
- Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
- Structures For Mounting Electric Components On Printed Circuit Boards (AREA)
- Wire Bonding (AREA)
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は実装構造体及びその製造方法に係り、詳しくは、電子部品と基板とが導電性接着剤を使用して一体化された実装構造体と、その製造方法とに関する。
【0002】
【従来の技術】
近年においては、環境調和に対する意識の高揚から電子部品の実装時に使用される鉛入り半田の全廃を求める動きが具体化しつつあるが、このような要望に応える必要上、鉛成分の少ない鉛フリー半田を使用して構成された実装構造体、つまり、電子部品の電極と基板の電極とを鉛フリー半田で電気的に接続してなる実装構造体の開発が盛んに行われている。そして、このような実装構造体が一部では既に実用化されているものの、実装温度の上昇に伴う弱耐熱部品への影響をなくすことや部品電極の鉛フリー化を実現することなどの課題が数多く残されているのが現状である。
【0003】
一方、鉛入り半田に代わる導電性接着剤を使用して構成された実装構造体の報告例はあまりないのであるが、導電性接着剤を使用する構成であれば、環境調和対策以外の利点も確保されると考えられている。まず、第1には、導電性接着剤の処理温度が150℃程度と半田よりも低くて済むので、実装構造体の低コスト化及び高性能化が実現し易くなること、第2には、導電性接着剤の比重が半田の半分程度であるために実装構造体の軽量化がより一層容易となること、また、第3には、半田のような金属を使用していないから金属疲労が発生せず、実装信頼性に優れていること、などの利点である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような導電性接着剤としては熱硬化性や熱可塑性のものが一般的であり、実装構造体としては、図6で示すように、電子部品1の電極(図示省略)と基板2の電極(図示省略)とが熱硬化性の導電性接着剤層3を介して電気的に接続されたもの、あるいはまた、図7で示すように、電子部品1及び基板2の電極同士が熱可塑性の導電性接着剤層4を介して電気的に接続されたものが考えられる。しかしながら、熱硬化性の導電性接着剤層3である場合には、基板2上に実装された後の電子部品1を取り替える、つまり、リペアすることが困難になるという不都合が生じる。すなわち、熱硬化性の導電性接着剤は、バインダとしてモノマーの熱硬化性樹脂を含んでおり、加熱されたモノマーが網目状のポリマーを形成して硬化するものであるため、硬化後の導電性接着剤を柔軟化しようとしても柔らかくならず、実装された電子部品1を基板2から取り外すことができなくなってしまう。
【0005】
これに対し、熱可塑性の導電性接着剤層4である際には、この導電性接着剤がポリマーの熱可塑性樹脂を溶剤中に分散させた組成物をバインダとしており、加熱に伴う溶剤の蒸発によって硬化するものであるため、再加熱や溶剤との接触によって柔軟化させることが可能であり、実装後の電子部品1を基板2から取り外すことも容易となる。しかしながら、熱可塑性の導電性接着剤を使用し、特に、フリップチップ型の電子部品1が基板2上に実装された実装構造体を構成する場合には、電子部品1と基板2とが対面しあって生じた狭い空間内に導電性接着剤が配置されており、密閉されたような環境下で導電性接着剤を硬化させる結果として溶剤が蒸発し難いため、実用には耐えられないほどバルク強度の弱い接続状態しか得られず、高い実装信頼性を確保することができなくなってしまう。
【0006】
本発明はこれらの不都合に鑑みて創案されたものであり、リペアが可能であるとともに、十分に高い実装信頼性を確保し得る実装構造体と、その製造方法との提供を目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項1に係る実装構造体は、電子部品の電極と基板の電極とが2層の導電性接着剤層を介して電気的に接続されており、かつ、前記電子部品の電極側には熱硬化性の導電性接着剤層を配置しており、前記基板の電極側には熱可塑性の導電性接着剤層を配置している実装構造体であって、前記熱硬化性の導電性接着剤層は、前記熱可塑性の導電性接着剤層を覆って前記基板の電極にまで到達しており、さらに前記熱硬化性の導電性接着剤層と前記熱可塑性の導電性接着剤層は直接に接触していることを特徴としている。
【0010】
本発明の請求項2に係る実装構造体は請求項1に記載したものであり、熱硬化性の導電性接着剤層と熱可塑性の導電性接着剤層とのうちの少なくとも一方は、樹脂と化学反応し易い官能基を含有していることを特徴とする。
【0011】
本発明の請求項3に係る実装構造体は請求項2に記載したものであり、樹脂と化学反応し易い官能基は、カルボキシル基、ビニル基、エポキシ基、アミノ基、メタクリル基、メルカプト基のうちから選択された少なくとも1種であることを特徴としている。
【0012】
本発明の請求項4に係る実装構造体は請求項1に記載したものであり、熱硬化性の導電性接着剤層と熱可塑性の導電性接着剤層とのうちの少なくとも一方は、金属を吸着し易い官能基とフィラー金属を含有していることを特徴とする。
【0013】
本発明の請求項5に係る実装構造体は請求項4に記載したものであり、金属を吸着し易い官能基は、モノカルボキシル基、ジカルボキシル基、アミノカルボキシル基、イミノジ酢酸基、イミノジプロピオン酸基、エチレンジアミンジ酢酸基のうちから選択された少なくとも1種であることを特徴としている。
【0014】
本発明の請求項6に係る実装構造体の製造方法は、基板の電極上に熱可塑性の導電性接着剤層を印刷して硬化させ、熱可塑性の導電性接着剤層上に熱硬化性の導電性接着剤層を印刷した後、熱硬化性の導電性接着剤層上に電子部品の電極を搭載したうえで熱硬化性の導電性接着剤層を硬化させる実装構造体の製造方法であって、前記熱硬化性の導電性接着剤層を前記熱可塑性の導電性接着剤層を覆って基板の電極にまで到達させ、さらに前記熱硬化性の導電性接着剤層と前記熱可塑性の導電性接着剤層が直接に接触するようにすることを特徴とする。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【0017】
図1は参考の形態に係る実装構造体の構成を示す断面図であり、図2は実施の形態に係る実装構造体の構成を示す断面図である。なお、本形態に係る実装構造体を構成している構成要素そのものは、従来の形態と基本的に異ならないので、図1及び図2において図6及び図7と互いに同一となる部品、部分には同一符号を付している。
【0018】
本参考の形態に係る実装構造体は、鉛入り半田に代わる導電性接着剤を使用して電子部品と基板とが一体化されたものであり、図1で示すように、電子部品1の電極(図示省略)と基板2の電極(図示省略)とは互いに2層の導電性接着剤層3,4を介したうえで電気的に接続されている。そして、これら2層の導電性接着剤層3,4のうちの一方は熱硬化性の導電性接着剤層3であるとともに、その他方は熱可塑性の導電性接着剤層4であることになっており、図1では、電子部品1の電極側に配置された導電性接着剤層3が熱硬化性であるのに対し、基板2の電極側に配置された導電性接着剤層4が熱可塑性であることになっている。
【0019】
なお、図1においては、熱硬化性の導電性接着剤層3が電子部品1側に配置され、かつ、熱可塑性の導電性接着剤層4が基板2側に配置されるとしているが、このような配置関係に限られることはないのであり、熱可塑性の導電性接着剤層4が電子部品1側に配置される一方、熱硬化性の導電性接着剤層3が基板2側に配置された構成であってもよい。そして、このことは、以下に説明する他の構成とされた実装構造体のそれぞれにおいても同様である。また、この際における熱硬化性の導電性接着剤及び熱可塑性の導電性接着剤そのものは、従来の形態に係る導電性接着剤と基本的に異ならないから、ここでの詳しい説明は省略する。
【0020】
すなわち、図1で示した構成の実装構造体であれば、電子部品1の電極側に熱硬化性の導電性接着剤層3が配置され、かつ、基板2の電極側に熱可塑性の導電性接着剤層4が配置されているので、実装構造体の全体を所定温度以上に加熱するか、または、適当な溶剤に接触させると、基板2の電極側に配置された熱可塑性の導電性接着剤層4が柔らかくなる。したがって、実装後の電子部品1を、基板2から容易に取り外し得ることとなる。あるいは、熱可塑性の導電性接着剤層4を柔軟化させると、熱硬化性の導電性接着剤層3と熱可塑性の導電性接着剤層4とを互いの界面で分離し得るので、熱硬化性の導電性接着剤層3が配置されたままの電子部品1を熱可塑性の導電性接着剤層4が配置されたままの基板2から取り外すことも可能となる。
【0021】
そのため、本参考の形態に係る実装構造体にあっては、基板2上に実装された後の電子部品1を必要に応じて取り替える、つまり、リペアすることが容易となる。そして、このような構成である場合には、電子部品1が取り外された後の基板2上に熱可塑性の導電性接着剤層4が配置されたままとなっているので、この導電性接着剤層4を再硬化させたうえで新たな電子部品1を再実装することが可能となる。あるいはまた、電子部品1を取り外し後の基板2を適当な溶剤に浸漬することによって熱可塑性の導電性接着剤層4を容易に除去し得ることとなるので、基板2そのものを再利用し易いという利点も確保される。
【0022】
さらに、本参考の形態に係る実装構造体では、電子部品1及び基板2それぞれの電極同士を2層の導電性接着剤層3,4、つまり、熱硬化性の導電性接着剤層3と熱可塑性の導電性接着剤層4とでもって接続しているので、従来のように、熱可塑性の導電性接着剤層4のみでもって電子部品1及び基板2を接続している場合に比べると、接着強度が大幅に増していることになる。すなわち、図1の構成とされた実装構造体の製造時には、基板2の電極上に熱可塑性の導電性接着剤層4を印刷したうえで硬化させることが実行されるが、この際における基板2上は未だフリップチップ型の電子部品1によって閉塞されておらず、全面的に開放されたままとなっているので、熱可塑性の導電性接着剤にバインダとして含有された溶剤が蒸発し易くなり、バルク強度が改善される結果として実用にも十分耐え得るほどの接着強度が確保されるのである。
【0023】
さらにまた、図1の実装構造体にあっては、電子部品1及び基板2の電極同士を接続する2層の導電性接着剤層3,4が互いに対面のみした状態となっているが、図2で示すような実施の形態の構成を採用することも可能である。すなわち、この実施の形態の構成に係る実装構造体は、電子部品1の電極と基板2の電極とが導電性接着剤層3,4を介して電気的に接続されたものであり、熱硬化性の導電性接着剤層3が電子部品1側に、また、熱可塑性の導電性接着剤層4が基板2側に配置されていることは図1と同じであるが、熱硬化性の導電性接着剤層3が、熱可塑性の導電性接着剤層4と対面しているばかりか、この導電性接着剤層4を覆いながら基板2の電極にまで到達する状態として配置されている点が異なる。
【0024】
そして、このような実施の形態の構成を採用している場合には、強度が劣ることになり易い熱可塑性の導電性接着剤層4を強度的に優れた熱硬化性の導電性接着剤層3でもって包み込んでいるため、図1の構成と比べても接着強度の増した実装構造体が得られることとなる。なお、この場合にあっても基板2の電極と熱硬化性の導電性接着剤層3との接着面積がさほど大きくはならず、基板2の電極との接着状態が熱可塑性の導電性接着剤層4でもって確保されることには変わりがないので、前述したリペアしやすさが阻害されることは起こらない。
【0025】
ところで、以上説明した実装構造体においては、熱硬化性の導電性接着剤層3と熱可塑性の導電性接着剤層4とのうちの少なくとも一方が、樹脂と化学反応し易い官能基、例えば、カルボキシル基、ビニル基、エポキシ基、アミノ基、メタクリル基、メルカプト基のうちから選択された少なくとも1種である官能基を含有していることが好ましい。すなわち、これらの官能基は樹脂との化学反応性が高いものであるため、このような官能基をいずれか一方、または、双方の導電性接着剤層3,4が含有していれば、両者の共有結合に基づき、より一層強固となった接続状態が確保される。
【0026】
また、導電性接着剤層3,4の少なくとも一方が、金属を吸着し易い官能基、例えば、モノカルボキシル基、ジカルボキシル基、アミノカルボキシル基、イミノジ酢酸基、イミノジプロピオン酸基、エチレンジアミンジ酢酸基のうちから選択された少なくとも1種である官能基を含有していてもよい。そして、この場合においては、各々の含有しているフィラー金属を介して導電性接着剤層3,4同士が強固に結合しあうこととなる結果、やはり強度的に優れた接続状態が確保されることになる。
【0027】
引き続き、本形態に係る実装構造体の製造方法を説明する。すなわち、図1で示した実装構造体を製造する場合には、基板2の電極上に熱可塑性の導電性接着剤層4を印刷して硬化させ、硬化した熱可塑性の導電性接着剤層4上に熱硬化性の導電性接着剤層3を印刷した後、熱硬化性の導電性接着剤層3上に電子部品1の電極を搭載したうえで熱硬化性の導電性接着剤層3を硬化させることが実行される。また、図2で示した実装構造体を製造する場合には、基板2の電極上に熱可塑性の導電性接着剤層4を印刷して硬化させた後、硬化した熱可塑性の導電性接着剤層4上に熱硬化性の導電性接着剤層3を印刷するが、この導電性接着剤層3が、熱可塑性の導電性接着剤層4を覆って基板2の電極にまで到達するようにして印刷する。その後、印刷された熱硬化性の導電性接着剤層3上に電子部品1の電極を搭載し、熱硬化性の導電性接着剤層3を硬化させると、実装構造体が完成したことになる。
【0028】
そして、これらの製造方法であれば、未だフリップチップ型の電子部品1が配置されておらず、全面的に開放されたままとなっている基板2の電極上に熱可塑性の導電性接着剤層4を印刷したうえで硬化させるから、熱可塑性の導電性接着剤にバインダとして含有された溶剤が蒸発し易くなる結果、熱可塑性の導電性接着剤層4におけるバルク強度が改善されて実用に耐え得るほどの接着強度が確保される。ところで、本形態に係る実装構造体のうちには、熱可塑性の導電性接着剤層4が電子部品1側に配置され、かつ、熱硬化性の導電性接着剤層3が基板2側に配置されたものもあるが、このような実装構造体を製造する場合は、電子部品1の電極上に熱可塑性の導電性接着剤層4を印刷して硬化させる一方、基板2の電極上に熱硬化性の導電性接着剤層3を印刷し、かつ、熱硬化性の導電性接着剤層3を介したうえで硬化している熱可塑性の導電性接着剤層4を基板2の電極上を搭載した後、熱硬化性の導電性接着剤層3を硬化させることが行われる。
【0029】
つぎに、本形態に係る実装構造体である参考例1〜8、実施例1を図3ないし図5に基づき、また、従来の形態に係る実装構造体である比較例1,2を図8及び図9に基づき、それぞれ説明する。まず、この際においては、参考例1〜8、実施例1及び比較例1,2のそれぞれが下記の(A)で示すような基本構成及び変更部分を有しており、かつ、下記の(B)で示すような製造方法によって作製されるものであるとする。なお、試料としての実装構造体を示す図3ないし図5と図8及び図9とのそれぞれにおける符号1は電子部品、2は基板、3は熱硬化性の導電性接着剤層であり、4は熱可塑性の導電性接着剤層である。
【0030】
(A)試料としての実装構造体
〔基本構成〕
・電子部品;セラミックコンデンサ(3026サイズ)、半田メッキ電極
・基板;ガラスエポキシ基板、金メッキ電極
・導電性接着剤層の構成;2層(参考例1〜8、実施例1)
・導電性接着剤の組成;
熱可塑性の導電性接着剤;鱗片状Ag粉末(95wt%)+熱可塑型エポキシ樹脂
熱硬化性の導電性接着剤;鱗片状Ag粉末(85wt%)+熱硬化型エポキシ樹脂
・導電性接着剤層のサイズ;直径=1mm、高さ=0.1mm
〔変更部分〕
・導電性接着剤層の構成;1層(比較例1,2)
・導電性接着剤の組成;(1)アミノ基を含有、(2)イミノジ酢酸基を含有
・接着剤層のサイズ;熱硬化性導電性接着剤層の径を熱可塑性導電性接着剤の径よりも大きくする(熱硬化性導電性接着剤層;直径=1.5mm、熱可塑性導電性接着剤層;直径=1.0mm)
(B)試料である実装構造体の製造方法
〔電子部品側に熱可塑性の導電性接着剤層を配置し、基板側に熱硬化性の導電性 接着剤層を配置する場合(図3の場合)〕
(1)電子部品の電極上に熱可塑性の導電性接着剤を印刷した後、150℃の温度下で30分間加熱する
(2)メタルマスクを用いたうえ、基板の電極上に熱硬化性の導電性接着剤をスクリーン印刷する
(3)電子部品を基板に搭載した後、150℃の温度下で30分間加熱する
〔電子部品側に熱硬化性の導電性接着剤層を配置し、基板側に熱可塑性の導電性接着剤層を配置する場合(図4及び図5の場合)〕
(1)メタルマスクを用いたうえで基板2の電極上に熱可塑性の導電性接着剤を印刷した後、150℃の温度下で30分間加熱する
(2)メタルマスクを用いたうえで硬化した熱可塑性の導電性接着剤層上に熱硬化性の導電性接着剤をスクリーン印刷した後、150℃の温度下で30分間加熱する
〔熱硬化性の導電性接着剤層または熱可塑性の導電性接着剤層のみを配置する場合(図8または図9の場合)〕
(1)メタルマスクを用いたうえで基板2の電極上に熱硬化性の導電性接着剤または熱可塑性の導電性接着剤をスクリーン印刷する
(2)電子部品を搭載後、150℃の温度下で30分間加熱する
その結果、(A)で示すような基本構成及び変更部分を有し、かつ、(B)で示すような製造方法によって作製された試料としての実装構造体である参考例1〜8、実施例1及び比較例1,2が得られることになり、これらのそれぞれは表1で示すような仕様を有している。そこで、参考例1〜8、実施例1及び比較例1,2の各々に対して下記の(C)で示すような評価試験を実行してみたところ、表2で示すような試験結果が得られた。なお、表1中の用語は、(注1)から(注3)の内容を意味している。
【0031】
【表1】
【0032】
(注1)接着剤層構成;電子部品と基板とを電気的に接続する導電性接着剤層の構成
・熱硬化;熱硬化性導電性接着剤
・熱可塑;熱可塑性導電性接着剤
(注2)接着剤材料;導電性接着剤の組成
・アミノ;導電性接着剤のバインダ樹脂としてアミノ基を含有したエポキシ樹脂を使用
・イミノジ酢酸;導電性接着剤のバインダ樹脂としてイミノジ酢酸基を含有したエポキシ樹脂を使用
(注3)接着剤層サイズ;導電性接着剤層のサイズ
・熱硬化>熱可塑;熱可塑性の導電性接着剤層の径が熱硬化性の導電性接着剤層の径以上(熱硬化性の導電性接着剤層;直径=1.5mm、熱可塑性の導電性接着剤層;直径=1.0mm)
(C)試料である実装構造体の評価試験方法
〔試験1〕実装後における電子部品の取り外し性評価試験
基板を固定し、接続部を200℃の温度で局所的に加熱しつつ、真空吸着ノズルを利用して電子部品を上方に引き上げ、部品が基板から分離するまでに要する時間を測定した
〔試験2〕基板のリサイクル性評価試験
試験1が終了後の基板をイソプロピルアルコール溶液中に60分浸漬し、導電性接着剤の残渣の有無を目視で評価した
〔試験3〕実使用時における信頼性評価試験
基板を固定しておき、圧縮試験機を利用して電子部品をその側方から加圧し、電子部品が基板から外れる際に作用している力を測定した
【0033】
【表2】
【0034】
そして、表2で示した試験結果によると、以下のような事実が確認される。すなわち、本形態に係る実装構造体(参考例1〜8)では、電子部品1と基板2との電気的接続を熱硬化性の導電性接着剤層3と熱可塑性の導電性接着剤層4とで確保しているので、従来の形態に係る実装構造体(比較例1,比較例2)よりも実装後における電子部品1の取り外し性が改善されている。また、熱可塑性の導電性接着剤層4を基板2側に配置してなる実装構造体(参考例2)では、基板2のリサイクル性が向上している。
【0035】
さらに、導電性接着剤層3,4の少なくとも一方が樹脂と化学反応し易い官能基であるアミノ基を含有している実装構造体(参考例3〜参考例5)や、金属を吸着し易い官能基であるイミノジ酢酸基を含有している実装構造体(参考例6〜参考例8)、あるいは、導電性接着剤層3,4のディメンジョン(接着剤層サイズ)が改良された実装構造体(実施例1)であれば、実使用時における信頼性が向上していることも分かる。
【0036】
なお、ここでは、樹脂と化学反応し易い官能基がアミノ基であり、金属を吸着し易い官能基がイミノジ酢酸基であるとしているが、樹脂と化学反応し易い官能基が、カルボキシル基、ビニル基、エポキシ基、アミノ基、メタクリル基、メルカプト基のうちから選択された少なくとも1種であってよく、また、金属を吸着し易い官能基が、モノカルボキシル基、ジカルボキシル基、アミノカルボキシル基、イミノジプロピオン酸基、エチレンジアミンジ酢酸基のうちから選択された少なくとも1種であってもよいことは勿論である。
【0037】
さらにまた、以上の説明では、実装構造体を構成する電子部品1がセラミックコンデンサであり、基板2がガラスエポキシ基板であるとしているが、このような構成に限られることはなく、他の構成とされた実装構造体、例えば、半導体チップとキャリア基板との実装構造体やリード部品、ベアチップ部品、パッケージ部品などのような表面実装型の電子部品からなる実装構造体に対しても本発明の適用が可能であることは明らかである。
【0038】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る実装構造体によれば、電子部品の電極と基板の電極とを電気的に接続する2層の導電性接着剤層のうちの一方を熱硬化性の導電性接着剤層とし、その他方を熱可塑性の導電性接着剤層としているので、熱硬化性及び熱可塑性それぞれの導電性接着剤層同士が互いの短所を補完しあって両者の長所が互いに強調されることとなる結果、リペアが可能であるとともに、十分に高い実装信頼性をも確保できるという効果が得られる。そして、本発明に係る製造方法によれば、リペアが可能であり、かつ、高い実装信頼性を確保することが可能な実装構造体を容易に作製し得ることとなる。
【0039】
さらに、本発明によれば、以下のように、耐衝撃性が向上するという効果も得られる。すなわち、従来の実装構造体では、比較的硬い(弾性率の高い)熱硬化性接着剤のみを用いていたため、落下などの衝撃が加わった場合の接着界面にストレスが集中し、界面剥離によって不良が発生することがあったが、本発明に係る実装構造体はヤング率の低い塑性層を有しており、衝撃が加わった場合のストレスが塑性層によって吸収されるため、不良が発生しないことになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 参考の形態に係る実装構造体を示す断面図である。
【図2】 実施の形態に係る実装構造体を示す断面図である。
【図3】 参考例に係る実装構造体を示す断面図である。
【図4】 参考例に係る実装構造体を示す断面図である。
【図5】 実施例に係る実装構造体を示す断面図である。
【図6】 従来の形態に係る第1の実装構造体を示す断面図である。
【図7】 従来の形態に係る第2の実装構造体を示す断面図である。
【図8】 比較例に係る実装構造体を示す断面図である。
【図9】 比較例に係る実装構造体を示す断面図である。
【符号の説明】
1 電子部品
2 基板
3 熱硬化性の導電性接着剤層
4 熱可塑性の導電性接着剤層[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a mounting structure and a manufacturing method thereof, and more particularly, to a mounting structure in which an electronic component and a substrate are integrated using a conductive adhesive, and a manufacturing method thereof.
[0002]
[Prior art]
In recent years, there is a growing trend to raise the awareness of environmental harmony and to eliminate the use of lead-containing solder used when mounting electronic components. To meet these demands, lead-free solder with low lead content is required. Development of a mounting structure configured by using a lead, that is, a mounting structure in which an electrode of an electronic component and an electrode of a substrate are electrically connected with lead-free solder is actively performed. Although some of these mounting structures have already been put into practical use, there are problems such as eliminating the influence on weak heat-resistant components due to an increase in mounting temperature and realizing lead-free component electrodes. There are many things left behind.
[0003]
On the other hand, there are not many reports of mounting structures configured using conductive adhesives instead of lead-containing solder, but if the configuration uses conductive adhesives, there are advantages other than environmentally friendly measures. It is believed to be secured. First, since the processing temperature of the conductive adhesive is about 150 ° C. and lower than that of solder, it is easy to realize low cost and high performance of the mounting structure. Second, Since the specific gravity of the conductive adhesive is about half that of the solder, the weight of the mounting structure can be further reduced, and thirdly, since metal such as solder is not used, metal fatigue is caused. There are advantages such as no occurrence and excellent mounting reliability.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, as such a conductive adhesive, a thermosetting or thermoplastic one is generally used, and as a mounting structure, as shown in FIG. 6, electrodes (not shown) of the
[0005]
On the other hand, in the case of the thermoplastic conductive
[0006]
The present invention has been made in view of these disadvantages, and an object of the present invention is to provide a mounting structure that can be repaired and that can secure sufficiently high mounting reliability, and a manufacturing method thereof.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In the mounting structure according to
[0010]
A mounting structure according to a second aspect of the present invention is the mounting structure according to the first aspect , wherein at least one of the thermosetting conductive adhesive layer and the thermoplastic conductive adhesive layer includes a resin and It contains a functional group that easily undergoes a chemical reaction.
[0011]
The mounting structure according to a third aspect of the present invention is the mounting structure according to the second aspect , and the functional group that easily reacts with the resin includes a carboxyl group, a vinyl group, an epoxy group, an amino group, a methacryl group, and a mercapto group. It is characterized by being at least one selected from among them.
[0012]
A mounting structure according to a fourth aspect of the present invention is the mounting structure according to the first aspect , wherein at least one of the thermosetting conductive adhesive layer and the thermoplastic conductive adhesive layer is made of metal. It contains a functional group that easily adsorbs and a filler metal .
[0013]
The mounting structure according to a fifth aspect of the present invention is the mounting structure according to the fourth aspect , and the functional group that easily adsorbs a metal includes a monocarboxyl group, a dicarboxyl group, an aminocarboxyl group, an iminodiacetic acid group, and an iminodipropion. It is at least one selected from an acid group and an ethylenediaminediacetic acid group.
[0014]
In the method for manufacturing a mounting structure according to claim 6 of the present invention, a thermoplastic conductive adhesive layer is printed on a substrate electrode and cured, and the thermosetting conductive layer is formed on the thermoplastic conductive adhesive layer. This is a method for manufacturing a mounting structure in which an electrode of an electronic component is mounted on a thermosetting conductive adhesive layer after the conductive adhesive layer is printed, and then the thermosetting conductive adhesive layer is cured. The thermosetting conductive adhesive layer covering the thermoplastic conductive adhesive layer and reaching the electrode of the substrate, and further, the thermosetting conductive adhesive layer and the thermoplastic conductive layer. The adhesive adhesive layer is in direct contact .
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0017]
Figure 1 is a sectional view showing a configuration of a mounting structure according to the reference embodiment, FIG. 2 is a sectional view showing a configuration of a mounting structure according to the embodiment. The components constituting the mounting structure according to the present embodiment are not fundamentally different from those of the conventional structure. Therefore, in FIGS. 1 and 2, components and portions that are the same as those in FIGS. 6 and 7 are used. Are given the same reference numerals.
[0018]
The mounting structure according to the present embodiment is obtained by integrating an electronic component and a substrate using a conductive adhesive instead of lead-containing solder, and as shown in FIG. (Not shown) and the electrode (not shown) of the
[0019]
In FIG. 1, the thermosetting conductive
[0020]
That is, in the mounting structure having the configuration shown in FIG. 1, the thermosetting conductive
[0021]
Therefore, in the mounting structure according to the present embodiment , the
[0022]
Furthermore, in the mounting structure according to the present embodiment , the electrodes of the
[0023]
Furthermore, in the mounting structure of FIG. 1, the two conductive
[0024]
And when the structure of such embodiment is employ | adopted, the thermosetting conductive adhesive layer which was excellent in the strength in the thermoplastic conductive
[0025]
By the way, in the mounting structure described above, at least one of the thermosetting conductive
[0026]
Further, at least one of the conductive
[0027]
Subsequently, a method for manufacturing a mounting structure according to this embodiment will be described. That is, when the mounting structure shown in FIG. 1 is manufactured, the thermoplastic conductive
[0028]
And if it is these manufacturing methods, the flip-chip-type
[0029]
Next, Reference Examples 1 to 8, which are mounting structures according to the present embodiment , Example 1 is based on FIGS. 3 to 5, and Comparative Examples 1 and 2, which are mounting structures according to the conventional mode, are shown in FIG. Each will be described with reference to FIG. First, in this case, each of Reference Examples 1 to 8, Example 1 and Comparative Examples 1 and 2 has a basic configuration and a changed part as shown in (A) below, and the following ( Suppose that it is produced by the manufacturing method as shown in B). In FIGS. 3 to 5 and FIGS. 8 and 9 showing the mounting structure as a sample,
[0030]
(A) Mounting structure as a sample [basic structure]
・ Electronic component: Ceramic capacitor (3026 size), solder plating electrode ・ Substrate: Glass epoxy substrate, gold plating electrode ・ Constitution of conductive adhesive layer: 2 layers ( Reference Examples 1-8, Example 1 )
-Composition of conductive adhesive;
Thermoplastic conductive adhesive; flaky Ag powder (95 wt%) + thermoplastic epoxy resin Thermosetting conductive adhesive; flaky Ag powder (85 wt%) + thermosetting epoxy resin ・ Conductive adhesive Layer size; diameter = 1 mm, height = 0.1 mm
[Changes]
-Composition of conductive adhesive layer: 1 layer (Comparative Examples 1 and 2)
-Composition of conductive adhesive; (1) Contains amino groups, (2) Contains iminodiacetic acid groups-Size of adhesive layer; Diameter of thermosetting conductive adhesive layer is the diameter of thermoplastic conductive adhesive (Thermosetting conductive adhesive layer; diameter = 1.5 mm, thermoplastic conductive adhesive layer; diameter = 1.0 mm)
(B) Manufacturing method of mounting structure which is a sample [when a thermoplastic conductive adhesive layer is disposed on the electronic component side and a thermosetting conductive adhesive layer is disposed on the substrate side (in the case of FIG. 3 )]
(1) After printing a thermoplastic conductive adhesive on the electrode of the electronic component, it is heated at a temperature of 150 ° C. for 30 minutes.
(2) Use a metal mask and screen print a thermosetting conductive adhesive on the electrodes on the substrate.
(3) After mounting the electronic component on the substrate, heat it for 30 minutes at a temperature of 150 ° C. [A thermosetting conductive adhesive layer is placed on the electronic component side, and a thermoplastic conductive adhesive on the substrate side. When placing layers (in the case of FIGS. 4 and 5)]
(1) After using a metal mask and printing a thermoplastic conductive adhesive on the electrode of the
(2) Screen printing of a thermosetting conductive adhesive on a thermoplastic conductive adhesive layer cured using a metal mask, followed by heating at 150 ° C. for 30 minutes [thermosetting In the case where only the conductive adhesive layer or the thermoplastic conductive adhesive layer is disposed (in the case of FIG. 8 or FIG. 9))
(1) Screen printing of thermosetting conductive adhesive or thermoplastic conductive adhesive on the electrode of the
(2) After mounting the electronic components, heat them for 30 minutes at a temperature of 150 ° C. As a result, it has a basic configuration and changed parts as shown in (A), and a manufacturing method as shown in (B). Reference Examples 1 to 8, Example 1 and Comparative Examples 1 and 2 which are mounting structures as manufactured samples are obtained, and each of these has specifications as shown in Table 1. Therefore, when an evaluation test as shown in (C) below was performed on each of Reference Examples 1 to 8, Example 1 and Comparative Examples 1 and 2, the test results shown in Table 2 were obtained. It was. The terms in Table 1 mean the contents of (Note 1) to (Note 3).
[0031]
[Table 1]
[0032]
(Note 1) Adhesive layer configuration; conductive adhesive layer configuration that electrically connects electronic components and the substrate; thermosetting; thermosetting conductive adhesive and thermoplastic; thermoplastic conductive adhesive (Note 2) Adhesive material; Composition of conductive adhesive ・ Amino; Use epoxy resin containing amino group as binder resin for conductive adhesive ・ Iminodiacetic acid; Contain iminodiacetic acid group as binder resin for conductive adhesive Use epoxy resin (Note 3) Adhesive layer size; conductive adhesive layer size / thermosetting>thermoplastic; thermoplastic conductive adhesive layer diameter larger than thermosetting conductive adhesive layer diameter (Thermosetting conductive adhesive layer; diameter = 1.5 mm, thermoplastic conductive adhesive layer; diameter = 1.0 mm)
(C) Evaluation test method for mounting structure which is a sample [Test 1] Removability evaluation test board for electronic components after mounting, and vacuum suction nozzle while fixing the connection part locally at a temperature of 200 ° C. The time required for the electronic component to be lifted upward using the substrate and the component to be separated from the substrate was measured. [Test 2] Substrate recyclability evaluation test The substrate after completion of
[Table 2]
[0034]
And according to the test result shown in Table 2, the following facts are confirmed. That is, in the mounting structure according to this embodiment ( Reference Examples 1 to 8 ), the electrical connection between the
[0035]
Furthermore, at least one of the conductive
[0036]
Here, the functional group that easily reacts with the resin is an amino group, and the functional group that easily adsorbs a metal is the iminodiacetic acid group. However, the functional group that easily reacts with the resin is a carboxyl group or vinyl. Group, epoxy group, amino group, methacryl group, mercapto group, and a functional group that easily adsorbs a metal is a monocarboxyl group, a dicarboxyl group, an aminocarboxyl group, Of course, it may be at least one selected from an iminodipropionic acid group and an ethylenediaminediacetic acid group.
[0037]
Furthermore, in the above description, the
[0038]
【The invention's effect】
As described above, according to the mounting structure according to the present invention, one of the two conductive adhesive layers that electrically connect the electrode of the electronic component and the electrode of the substrate is made to be a thermosetting conductive material. Since the other is a thermoplastic conductive adhesive layer, the thermosetting and thermoplastic conductive adhesive layers complement each other's weaknesses, and the advantages of both are emphasized. As a result, it is possible to repair and to obtain an effect that sufficiently high mounting reliability can be secured. According to the manufacturing method of the present invention, it is possible to easily manufacture a mounting structure that can be repaired and that can ensure high mounting reliability.
[0039]
Furthermore, according to the present invention, the effect of improving the impact resistance can be obtained as follows. In other words, the conventional mounting structure uses only a relatively hard (high elastic modulus) thermosetting adhesive, so stress concentrates on the adhesive interface when an impact such as a drop is applied, resulting in failure due to interface peeling. However, since the mounting structure according to the present invention has a plastic layer with a low Young's modulus and stress is absorbed by the plastic layer when an impact is applied, no defects occur. become.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a mounting structure according to a reference embodiment .
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a mounting structure according to the embodiment .
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a mounting structure according to a reference example .
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a mounting structure according to a reference example .
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a mounting structure according to an example.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a first mounting structure according to a conventional embodiment.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a second mounting structure according to a conventional form.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a mounting structure according to a comparative example.
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a mounting structure according to a comparative example.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記熱硬化性の導電性接着剤層は、前記熱可塑性の導電性接着剤層を覆って前記基板の電極にまで到達しており、さらに前記熱硬化性の導電性接着剤層と前記熱可塑性の導電性接着剤層は直接に接触していることを特徴とする実装構造体。The electrode of the electronic component and the electrode of the substrate are electrically connected via the two conductive adhesive layers, and a thermosetting conductive adhesive layer is disposed on the electrode side of the electronic component. And a mounting structure in which a thermoplastic conductive adhesive layer is disposed on the electrode side of the substrate,
The thermosetting conductive adhesive layer covers the thermoplastic conductive adhesive layer and reaches the electrode of the substrate. Further, the thermosetting conductive adhesive layer and the thermoplastic The conductive adhesive layer is in direct contact with the mounting structure.
熱硬化性の導電性接着剤層と熱可塑性の導電性接着剤層とのうちの少なくとも一方は、樹脂と化学反応し易い官能基を含有していることを特徴とする実装構造体。The mounting structure according to claim 1 ,
At least one of a thermosetting conductive adhesive layer and a thermoplastic conductive adhesive layer contains a functional group that easily reacts with a resin.
樹脂と化学反応し易い官能基は、カルボキシル基、ビニル基、エポキシ基、アミノ基、メタクリル基、メルカプト基のうちから選択された少なくとも1種であることを特徴とする実装構造体。The mounting structure according to claim 2 ,
The mounting structure is characterized in that the functional group that easily reacts with the resin is at least one selected from a carboxyl group, a vinyl group, an epoxy group, an amino group, a methacryl group, and a mercapto group.
熱硬化性の導電性接着剤層と熱可塑性の導電性接着剤層とのうちの少なくとも一方は、金属を吸着し易い官能基とフィラー金属を含有していることを特徴とする実装構造体。The mounting structure according to claim 1 ,
At least one of a thermosetting conductive adhesive layer and a thermoplastic conductive adhesive layer contains a functional group that easily adsorbs a metal and a filler metal .
金属を吸着し易い官能基は、モノカルボキシル基、ジカルボキシル基、アミノカルボキシル基、イミノジ酢酸基、イミノジプロピオン酸基、エチレンジアミンジ酢酸基のうちから選択された少なくとも1種であることを特徴とする実装構造体。The mounting structure according to claim 4 ,
The functional group that easily adsorbs a metal is at least one selected from a monocarboxyl group, a dicarboxyl group, an aminocarboxyl group, an iminodiacetic acid group, an iminodipropionic acid group, and an ethylenediaminediacetic acid group. Implementation structure to be
前記熱硬化性の導電性接着剤層を前記熱可塑性の導電性接着剤層を覆って基板の電極にまで到達させ、さらに前記熱硬化性の導電性接着剤層と前記熱可塑性の導電性接着剤層が直接に接触するようにすることを特徴とする実装構造体の製造方法。Print and cure the thermoplastic conductive adhesive layer on the electrode of the substrate, print the thermosetting conductive adhesive layer on the thermoplastic conductive adhesive layer, then thermoset conductive A mounting structure manufacturing method for curing a thermosetting conductive adhesive layer after mounting an electrode of an electronic component on an adhesive layer ,
The thermosetting conductive adhesive layer covers the thermoplastic conductive adhesive layer and reaches the electrode of the substrate, and further, the thermosetting conductive adhesive layer and the thermoplastic conductive adhesive A method for manufacturing a mounting structure, wherein the agent layer is in direct contact .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10229799A JP4130271B2 (en) | 1999-04-09 | 1999-04-09 | Mounting structure and manufacturing method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10229799A JP4130271B2 (en) | 1999-04-09 | 1999-04-09 | Mounting structure and manufacturing method thereof |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000294599A JP2000294599A (en) | 2000-10-20 |
| JP4130271B2 true JP4130271B2 (en) | 2008-08-06 |
Family
ID=14323694
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10229799A Expired - Fee Related JP4130271B2 (en) | 1999-04-09 | 1999-04-09 | Mounting structure and manufacturing method thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4130271B2 (en) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6512183B2 (en) * | 2000-10-10 | 2003-01-28 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Electronic component mounted member and repair method thereof |
| JPWO2004038793A1 (en) * | 2002-10-24 | 2006-02-23 | 東レエンジニアリング株式会社 | Non-contact ID cards and manufacturing method thereof |
| JP6982959B2 (en) * | 2016-02-05 | 2021-12-17 | 日本メクトロン株式会社 | Telescopic board modules, stretchable wiring boards and their manufacturing methods |
| JP6787180B2 (en) * | 2017-02-28 | 2020-11-18 | 三菱電機株式会社 | Semiconductor devices and their manufacturing methods |
-
1999
- 1999-04-09 JP JP10229799A patent/JP4130271B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000294599A (en) | 2000-10-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100229581B1 (en) | Electrically Conductive Paste Materials and Applications | |
| KR100398314B1 (en) | High Adhesion Triple layered anisotropic conductive adhesive film | |
| JP5191627B2 (en) | Film adhesive and method for manufacturing semiconductor device using the same | |
| WO2005004563A1 (en) | Module and method for fabricating the same | |
| TWI425598B (en) | Adhesive for connection of circuit components | |
| Teh et al. | Moisture-induced failures of adhesive flip chip interconnects | |
| JP2004363434A (en) | Electronic circuit device and method of manufacturing the same | |
| US6605491B1 (en) | Method for bonding IC chips to substrates with non-conductive adhesive | |
| CN102460669A (en) | Insulating resin film, bonded body using same, and manufacturing method thereof | |
| JP2001015551A (en) | Semiconductor device and method of manufacturing the same | |
| JP2005209491A (en) | Conductive particles and anisotropic conductive adhesive using the same | |
| JP4130271B2 (en) | Mounting structure and manufacturing method thereof | |
| JP2005264109A (en) | Film adhesive and method for manufacturing semiconductor device using the same | |
| TWI381036B (en) | Then the film | |
| TW497238B (en) | Semiconductor device | |
| JP4886988B2 (en) | Resin-sealed engine control device and manufacturing method thereof | |
| JP2892117B2 (en) | Method for manufacturing semiconductor device | |
| US20080293236A1 (en) | Method of manufacturing chip integrated substrate | |
| JP3417247B2 (en) | Method for manufacturing resin-encapsulated electronic device | |
| JP5912611B2 (en) | Film adhesive | |
| JPH0430542A (en) | Electronic device | |
| JP3566680B2 (en) | Method for manufacturing semiconductor device | |
| JP3598245B2 (en) | Electronic component mounting method and board module | |
| JP2009117427A (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
| JP5230580B2 (en) | Semiconductor device and mounting method thereof |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060227 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20071116 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20071120 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080109 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080205 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080401 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20080422 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20080521 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110530 Year of fee payment: 3 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |
