JPH0730236A - 部品の搭載方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 導電性接着剤を用いて部品を回路基板に接続
する方法において、低い接続抵抗の得られる方法を提供
することを目的とする。 【構成】 導電性接着剤１で部品の電極３２と回路基板
のランド２２とを接続する際に、導電性接着剤を加圧し
ながら加熱硬化する。加圧は、対となるランド間に供給
した熱硬化性接着剤の硬化収縮力で行なう方法をとるこ
とができる。後者の方法では、導電性接着剤、熱硬化性
接着剤のうち、最初に供給した部材を仮硬化することに
より、導電性接着剤、熱硬化性接着剤ともにスクリ−ン
印刷法で供給することが可能である。熱硬化性接着剤に
はフィラ−入りの接着剤、シリコ−ン系の接着剤を用い
ることができる。 【効果】 加圧しながら導電性接着剤を加熱硬化するこ
とにより、基板に垂直な方向の抵抗率、すなはち接続抵
抗を大幅に低減できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＬＳＩ、抵抗、コンデ
ンサ等の電子部品を回路基板に接続する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】表面実装形の抵抗、コンデンサ、ＬＳＩ
等の電子部品を回路基板上に高密度に数多く搭載するこ
とが行なわれている。この搭載のための接続方法として
は、従来、主に、はんだが用いられている。しかしなが
ら、このはんだ接続法の難点として、温度サイクル試験
で接合部が劣化し易いこと、フラックス残りによりＬＳ
Ｉのワイヤボンディング性が低下すること、部品を接続
した実装基板がはんだの融点以上の温度に耐えられない
こと、などがある。

【０００３】一方、これらの問題点のない接続方法とし
て、導電性接着剤による接続方法が知られている。この
方法は、回路基板のランド部に導電性接着剤を供給し、
次いで部品を搭載、熱硬化することにより、部品を固定
し、電気的に接続する方法である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た導電性接着剤により接続した場合、図９に示すよう
に、基板に平行な方向と、基板に垂直な方向とで抵抗率
が異なり、実用上の抵抗率として重要である基板に垂直
な方向の抵抗率は、基板に平行な方向の抵抗率より１桁
乃至２桁高くなってしまうという問題点がある。

【０００５】この原因の一つは、フレ−ク状の銀粉から
なる導電性接着剤の場合、銀粉がフレ−ク状であるた
め、図６に示すように、ランドに供給した銀粉が回路基
板に平行な方向に配向することにあると考えられる。つ
まり、導電性接着剤をながれる電流の経路は、銀粉内部
と（抵抗の小さい領域と、各銀粉間の接触部とに分けら
れる。銀粉内部における抵抗は当然ながら小さいが、上
記接触部における抵抗は比較的大きい。基板に平行な方
向について見た場合、銀粉が基板に平行に配向している
ことから、単位長さ当たりに含まれている上記接触部の
個数は小さい。一方、基板に垂直な方向については、単
位長さ当たりに含まれている上記接触部の個数が多い。
その結果、基板に垂直な方向の方が、基板に平行な方向
に比べて、抵抗率が高くなってしまう。

【０００６】基板に垂直な方向の抵抗率が高くなる他の
原因は、図７及び図８に示すように、部品の電極あるい
は基板の接続端子は平面であるため、単位面積当たりの
導電粒子と部品の電極との接触（、あるいは導電粒子と
回路基板のランド導体との接触）は、導電性接着剤内部
における銀粉どうしの接触に比べてはるかに少なくなっ
ていることにあると考えられる。

【０００７】以上述べたように、導電性接着剤により部
品を接続した場合、接続抵抗が高いという問題点があ
る。

【０００８】また、接着剤を用いた部品搭載の際の他の
問題として、複数種類の接着剤を使用する場合等におい
て、作業効率の高いスクリ−ン印刷方法の使用が制限さ
れるという問題が有った。

【０００９】本発明は、導電性接着剤を用いた接続方法
において、接着面に垂直な方向について接続抵抗の小さ
い接続方法を提供することを目的とする。

【００１０】本発明の他の目的は、接着剤を用いる場合
の作業効率を高めることを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記した導電性接着剤を
用いて接続した場合の問題点を解決するために、本発明
では、部品の電極と回路基板のランドとを導電性接着剤
で接着する際に、接続部品を基板に垂直方向に加圧する
方法を考案した。

【００１２】さらに、本発明は、より低コストな加圧接
続方法として、部品接続ランド間に供給した硬化時に収
縮する接着剤（＝特許請求の範囲においていう”収縮性
接着剤”）の硬化収縮力で、部品を介して導電性接着剤
を加圧する接続方法を考案した。

【００１３】本発明の方法を実施する具体的な方法は、
例えば、図１に示すように、搭載される一つの部品の電
極に対応する回路基板上の対となる二つのランドの間の
部分に収縮性接着剤を供給し、次いで、回路基板のラン
ド部に導電性接着剤を供給し、次に部品を搭載し、これ
らを同時に硬化する方法がある。

【００１４】また、別の方法として、図２に示すよう
に、先に回路基板のランド部に導電性接着剤を供給し、
後から回路基板上の対となる二つのランドの間の部分に
収縮性接着剤を供給し、次に部品を搭載し、これらを同
時に硬化する方法をとることもできる。

【００１５】また、別の方法として、図３に示すよう
に、導電性接着剤、または収縮性接着剤のうち先に供給
した接着剤を仮硬化した後に、もう一方の接着剤を供給
し、次いで部品を搭載し、これらを同時に本硬化する方
法をとることもできる。

【００１６】また、収縮性接着剤を用いずに、図４に示
すようなスプリング付きの治具などを用いて機械的に加
圧することもできる。

【００１７】

【作用】本発明の方法を採用することにより、従来、回
路基板への部品の接続において実質的に重要である電気
抵抗、すなわち、基板に垂直な方向の電気抵抗を大幅に
低くすることができる。導電性接着剤は、一般的に銀
粉、銅粉などの導電粒子とエポキシ樹脂、ポリイミド等
の熱硬化性樹脂とからなる。ペ−スト状態では導電粒子
どうしは樹脂で分離されているため導電性は示さない。
これを加熱して樹脂が硬化する際に、硬化収縮する。こ
の硬化収縮力により、硬化前には樹脂で分離されていた
導電粒子どうしが接触するようになり、導電性が発現す
る。このような、導電性接着剤の導電性発現のメカニズ
ムに対する考察から、導電性接着剤を用いて接続を行な
う場合、接続部材間の電気抵抗をできるだけ低くするに
は、加熱硬化時に導電性接着剤を基板に垂直な方向に加
圧された状態に保つことが有効であるとの結論に達し
た。この方法の原理は、図５に示すように、導電性接着
剤を加熱硬化時に基板に垂直な方向に加圧することによ
り、加圧方向、すなわち、基板に垂直な方向での導電粒
子の接触密度が増加すると同時に、部品電極および基板
ランドと導電粒子と接触密度がはるかに増加する。

【００１８】この加圧の第１の方法として、機械的に加
圧する方法を挙げることができる。さらに、スプリング
付の接続治具を介して加圧することにより、圧力の均一
化がはかれる。

【００１９】本発明で考案した第２の加圧方法は、一つ
の部品に対して対となるランドの間に硬化時に収縮する
接着剤（＝特許請求の範囲においていう”収縮性接着
剤”）を供給し、この接着剤の硬化収縮力を、部品およ
び回路基板を介して導電性接着剤に伝達する方法を考案
した。この第２の方法は、外部から圧力を加える手間が
なく作業性に優れ、量産に適した方法である。

【００２０】導電性接着剤と収縮性接着剤とのうち、先
に供給した接着剤を仮硬化した後に、他方の接着剤を供
給し、この後部品を搭載後、これらを同時に本硬化する
方法の利点は、２種類の接着剤（導電性接着剤、収縮性
接着剤）を、ともに作業効率の高い方法であるスクリ−
ン印刷法で行なうことができる点である。つまり、複数
種類の接着剤を併用する場合、先に供給した接着剤の存
在が障害となり、他の接着剤をスクリ−ン印刷で供給す
ることはできない。しかし、本発明のごとく、先に供給
した接着剤を仮硬化しておくことで、この後も、スクリ
−ン印刷方で接着剤を供給することができる。なお、こ
れは仮硬化の程度が進みすぎていると、本硬化がうまく
いかない恐れがあるためどの程度の硬度にまで仮硬化さ
せるかという点については注意をする必要がある。

【００２１】本発明で用いることのできる収縮性接着剤
には特に制限はないが、硬化収縮力及び接着力が大き
く、また、硬化後には熱膨張係数が小さいものであるこ
とが望ましい。硬化収縮力と接着力が大きい方が望まし
い理由は、既述した本発明の作用より明らかである。ま
た、硬化後の熱膨張係数が小さい方が望ましい理由は、
接着剤の熱膨張により部品が脱離しないためである。こ
のようなものとして、フィラ−含有の熱硬化性接着剤が
挙げられる。また、硬化後には低弾性率であるものが望
ましい。この理由は、接着剤が熱膨張しても、搭載部品
にかかる応力が小さいからである。このような収縮性接
着剤の例としては、フィラ−含有のシリコ−ン系熱硬化
性接着剤を挙げることができる。熱硬化性の接着剤であ
れば、部品の背後に隠れた部分についても、確実に硬化
させることができる。なお、フィラ−としては、石英
（ＳｉＯ₂）、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）を使用することが
考えられる。

【００２２】但し、収縮性接着剤は、これに限定される
ものではなく、光硬化性のものについても適用すること
は可能である。また、これ以外の方法によって硬化する
接着剤であっても構わない。光硬化性の接着剤を使用す
る際には、光を照射する際の障害とならないようなフィ
ラ−を選択する必要がある。例えば、硬化させるために
照射する光を十分透過する材質からなることが好まし
い。

【００２３】本発明で用いることのできる導電性接着剤
として、銀ペ−スト、銅ペ−スト、ニッケルペ−スト、
カ−ボンペ−スト等が挙げられ、特に制限はない。

【００２４】

【実施例】［実施例１］回路基板のランドに銀粉とエポ
キシ樹脂とを主成分とする導電性接着剤をスクリ−ン印
刷法で供給し、次いで、ランド間の部品下部に相当する
部分に、エポキシ系の熱硬化性接着剤をディスペンサ−
で供給した。供給する導電性接着剤および熱硬化性接着
剤の厚さは２０乃至６０マイクロメ−タとした。次い
で、長さ２．０ｍｍ、幅１．２５ｍｍの角形のチップコ
ンデンサを搭載機により搭載した。次ぎに、１５０℃で
３０分間キュアした。一つのランドあたりの接続抵抗は
０．０２４ｍΩであった。比較のために、同部材を用い
て同条件で、熱硬化性接着剤を供給せずに接続した場合
には、接続抵抗は０．１４６ｍΩであった。

【００２５】［実施例２］回路基板のランドに銅粉とエ
ポキシ樹脂とを主成分とする導電性接着剤をスクリ−ン
印刷法で供給し、ついでランド間の部品下部に相当する
部分に、シリコ−ン系の熱硬化性接着剤をディスペンサ
−で供給した。供給する導電性接着剤および熱硬化性接
着剤の厚さは２０乃至４０マイクロメ−タとした。次い
で、長さ１．６ｍｍ、幅０．８ｍｍの角形チップ抵抗を
搭載機により搭載した。次ぎに、１５０℃で３０分間キ
ュアした。一つのランドあたりの接続抵抗は０．１２７
ｍΩであった。比較のために、同部材を用いて同条件
で、熱硬化性接着剤を供給せずに接続した場合には、接
続抵抗は０．３４２ｍΩであった。

【００２６】［実施例３］回路基板のランド間の部品下
部に相当する部分に、エポキシ系の熱硬化性接着剤をス
クリ−ン印刷法で供給した。次いで、基板のランド部に
銀粉とエポキシ樹脂とを主成分とする導電性接着剤をデ
ィスペンサで供給した。供給する導電性接着剤および熱
硬化性接着剤の厚さは２０乃至６０マイクロメ−タとし
た。次いで、長さ１．６ｍｍ、幅０．８ｍｍの角形のチ
ップコンデンサを搭載機により搭載した。次ぎに、１５
０℃で４５分間キュアした。一つのランドあたりの接続
抵抗は０．０２７ｍΩであった。比較のために、同部材
を用いて同条件で、熱硬化性接着剤を供給せずに接続し
た場合には、接続抵抗は０．２２８ｍΩであった。

【００２７】［実施例４］回路基板のランド間の部品下
部に相当する部分に、フィラ−としてシリカを含有する
エポキシ系の熱硬化性接着剤をスクリ−ン印刷法で供給
した。次いで、基板のランド部に銀粉とエポキシ樹脂と
を主成分とする導電性接着剤をディスペンサで供給し
た。供給する導電性接着剤および熱硬化性接着剤の厚さ
は２０乃至６０マイクロメ−タとした。次いで、長さ
１．６ｍｍ、幅０．８ｍｍの角形のチップコンデンサを
搭載機により搭載した。次ぎに、１５０℃で４５分間キ
ュアした。一つのランドあたりの接続抵抗は０．０３２
ｍΩであった。比較のために、同部材を用いて同条件
で、熱硬化性接着剤を供給せずに接続した場合には、接
続抵抗は０．２２８ｍΩであった。

【００２８】［実施例５］回路基板のランド間の部品下
部に相当する部分に、フィラ−としてシリカを含有する
シリコ−ン系の熱硬化性接着剤をスクリ−ン印刷法で供
給した。次いで、基板のランド部に銀粉とエポキシ樹脂
とを主成分とする導電性接着剤をディスペンサで供給し
た。供給する導電性接着剤および熱硬化性接着剤の厚さ
は２０乃至６０マイクロメ−タとした。次いで、長さ
１．６ｍｍ、幅０．８ｍｍの角形のチップコンデンサを
搭載機により搭載した。次ぎに、１５０℃で４５分間キ
ュアした。一つのランドあたりの接続抵抗は０．０１８
ｍΩであった。比較のために、同部材を用いて同条件
で、熱硬化性接着剤を供給せずに接続した場合には、接
続抵抗は０．２２８ｍΩであった。

【００２９】［実施例６］回路基板のランド間の部品下
部に相当する部分に、フィラ−としてシリカを含有する
シリコ−ン系の熱硬化性接着剤をスクリ−ン印刷法で供
給した。次いでこれを、６０℃で５分間キュアして半硬
化状態とした。次ぎに、基板のランド部に銀粉とエポキ
シ樹脂とを主成分とする導電性接着剤をスクリ−ン印刷
法で供給した。供給する導電性接着剤および熱硬化性接
着剤の厚さは２０乃至６０マイクロメ−タとした。次い
で、長さ１．６ｍｍ、幅０．８ｍｍの角形のチップコン
デンサを搭載機により搭載した。最後に、１５０℃で４
５分間キュアした。一つのランドあたりの接続抵抗は
０．０１５ｍΩであった。比較のために、同部材を用い
て同条件で、熱硬化性接着剤を供給せずに接続した場合
には、接続抵抗は０．３１８ｍΩであった。

【００３０】［実施例７］回路基板のランド部に銀粉と
エポキシ樹脂とを主成分とする導電性接着剤をスクリ−
ン印刷法で供給した。次いでこれを、６０℃で５分間キ
ュアして半硬化状態とした。次ぎに、ランド間の部品下
部に相当する部分に、フィラ−としてシリカを含有する
シリコ−ン系の熱硬化性接着剤をスクリ−ン印刷法で供
給した。供給する導電性接着剤および熱硬化性接着剤の
厚さは２０乃至６０マイクロメ−タとした。次いで、長
さ１．６ｍｍ、幅０．８ｍｍの角形のチップコンデンサ
を搭載機により搭載した。最後に、１５０℃で４５分間
キュアした。一つのランドあたりの接続抵抗は０．１０
５ｍΩであった。比較のために、同部材を用いて同条件
で、熱硬化性接着剤を供給せずに接続した場合には、接
続抵抗は０．４２９ｍΩであった。

【００３１】［実施例８］回路基板のランドに銀粉とエ
ポキシ樹脂とを主成分とする導電性接着剤をスクリ−ン
印刷法で供給した。供給する導電性接着剤の厚さは２０
乃至６０マイクロメ−タとした。次いで、長さ２．０ｍ
ｍ、幅１．２５ｍｍの角形のチップコンデンサを搭載機
により搭載した。これを、図４に示すように、スプリン
グ付きの押さえ治具で固定、加圧した。圧力は、一つの
チップコンデンサあたり、０．２ないし６．０ｋｇとな
るようにした。次いで、固定、加圧したままの状態で、
１５０℃で３０分間キュアした。一つのランドあたりの
接続抵抗は０．０２７ｍΩであった。比較のために、同
部材を用いて同条件で、熱硬化性接着剤を供給せずに接
続した場合には、接続抵抗は０．２２８ｍΩであった。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば接
続抵抗を小さくすることができ、また、信頼性の高い、
高品質の部品搭載実装基板を製造することができる。ま
た、スクリ−ン印刷を使用して作業効率を高めることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す説明図である。

【図２】本発明の実施例を示す説明図である。

【図３】本発明の実施例を示す説明図である。

【図４】本発明の実施例を示す説明図である。

【図５】本発明の原理を示す図である。

【図６】硬化状態における導電性接着剤の内部状態を示
す図である。

【図７】従来方法による接続を行った場合の導電性接着
剤の内部状態を示す図である。

【図８】従来方法による接続を行った場合の導電性接着
剤の内部状態を示す図である。

【図９】導電性接着剤の抵抗率を示す図である。

【符号の説明】

１：導電性接着剤、１１：導電粒子、１２：バインダ
−、２：回路基板、２１：基板材、２２：接続用ラン
ド、３：部品、３１：部品本体、３２：部品電極、４：
熱硬化性接着剤、５：導電性接着剤、６：加圧治具 ６１：：押さえ板、６２：筒、６３：スプリング、６
４：部品押さえゴム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 遠藤 恒雄 長野県小諸市柏木190番地 株式会社日立 製作所小諸工場内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回路基板のランドに部品の端子を接続して
   なされる部品の搭載方法において、 硬化時に収縮する収縮性接着剤を、回路基板上の上記部
   品の搭載位置に供給する工程と、 上記回路基板上に供給された収縮性接着剤を仮硬化させ
   る工程と、 上記回路基板の上記ランドに導電性接着剤を供給する工
   程と、 上記ランド上に供給された上記導電性接着剤に上記部品
   の端子を接触させるとともに、上記仮硬化された収縮性
   接着剤に上記部品の少なくとも一面を接触させる工程
   と、 上記導電性接着剤と、上記仮硬化後の上記収縮性接着剤
   とを、最終的に硬化させる工程と、 を含むことを特徴とする部品の搭載方法。
2. 【請求項２】回路基板のランドに部品の端子を接続して
   なされる部品搭載方法において、 上記回路基板の上記ランドに導電性接着剤を供給する工
   程と、 上記回路基板上に供給された導電性接着剤を仮硬化させ
   る工程と、 硬化時に収縮する収縮性接着剤を、回路基板上の上記部
   品の搭載位置に供給する工程と、 上記仮硬化された上記導電性接着剤に上記部品の端子を
   接触させるとともに、上記回路基板に供給された収縮性
   接着剤に上記部品の少なくとも一面を接触させる工程
   と、 上記仮硬化後の上記導電性接着剤と、上記収縮性接着剤
   とを、最終的に硬化させる工程と、 を含むことを特徴とする部品の搭載方法。
3. 【請求項３】上記収縮性接着剤の供給と、上記導電性接
   着剤の供給と、のうちの少なくとも一方はスクリ−ン印
   刷により行われるものであること、 を特徴とする請求項１または２記載の部品の搭載方法。
4. 【請求項４】上記収縮性接着剤は、フィラ−を含むこ
   と、 を特徴とする請求項１または２記載の部品の搭載方法。
5. 【請求項５】回路基板のランドに部品の端子を接続して
   なされる部品搭載方法において、 上記回路基板の上記ランドに導電性接着剤を供給する工
   程と、 フィラ−を含んだ熱硬化性接着剤を、回路基板上の上記
   部品の搭載位置に供給する工程と、 上記回路基板に供給された上記導電性接着剤に上記部品
   の端子を接触させるとともに、上記回路基板に供給され
   た収縮性接着剤に上記部品の少なくとも一面を接触させ
   る工程と、 上記導電性接着剤と、上記収縮性接着剤とを、最終的に
   硬化させる工程と、 を含むことを特徴とする部品の搭載方法。
6. 【請求項６】上記収縮性接着剤は、シリコ−ン系樹脂を
   含んだものであること、 を特徴とするであることを特徴とする請求項１，２，４
   または５記載の部品の搭載方法。