JP4135565B2 - 電子回路装置およびその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、樹脂基材上に導電性樹脂からなる回路パターンを形成した回路基板上に電子部品を実装してなる電子回路装置およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の回路基板は、ガラスエポキシ、紙エポキシ、紙フェノールまたはガラスポリイミド等の複合樹脂材料からなる樹脂基材上に導電性金属箔を貼り付けた金属貼りの基板を用いて、例えば銅貼り基板をエッチング法によってパターニングして回路基板を形成している。このようにして作製した回路基板上の所定の位置に電子部品を配置して、電子部品の電極部と配線基板の電極部とをハンダ接続することによって電気的な接続と部品の固定とを行い、電子回路装置を作製している。このような方法においては、樹脂基材はハンダ接続時の温度（約２５０℃）に耐えることが要求される。また、ハンダ付けのためのリフロー装置、洗浄装置あるいは排ガス処理設備等の設備投資も必要である。さらに、一般に多く用いられている鉛（Ｐｂ）−スズ（Ｓｎ）系のハンダには環境問題があり、その使用が制限されつつある。
【０００３】
一方、携帯電話を代表とするモバイル機器の普及は目覚しいものがあり、さらに小型、軽量化と高機能化を実現するために回路基板についても高性能化、高密度実装化が求められている。携帯電話等では限られた収納スペースに電子部品を収納するために、可撓性を有する回路基板が必要とされるようになりつつある。
【０００４】
さらに、近年ディジタルカメラ、コンパクトディスク（ＣＤ）装置あるいはディジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）装置等の普及により、プラスチックレンズ等の耐熱性が比較的弱い部品を回路基板上へ搭載することが多くなってきている。このため、従来は半導体素子を含む一般の電子部品はハンダリフローにより接続し、レンズ等の弱耐熱性の部品は導電性樹脂による接続等、それぞれ別々に実装することが行われている。
【０００５】
これに対して、回路基板の電子部品を搭載する面に樹脂中に導電性粉を含有させてなる導電性樹脂組成物を用いて回路パターンを形成し、この導電性樹脂組成物が濡れている状態で電子部品を回路パターン上の所定位置に回路素子の端子形成面を対向させて配置して、その後加熱により導電性樹脂組成物を硬化させることにより回路パターンの形成と同時に電子部品との電気的接続をとる方法が示されている。この方法では、導電性樹脂ペーストを用いるので、ハンダリフローの温度まで加熱する必要がなく、かつ薄型で平滑な表面を有する回路モジュールを実現できる（例えば、特許文献１）。
【０００６】
また、複数の電子部品の電極面が同一面上になるように配置した後、露出した電極面およびこれらの電子部品間を相互に接続する回路パターンを、導電性樹脂を用いて印刷で形成する方法も示されている。このような方法により、種々の電子部品をハンダ付けでなく、導電性樹脂により基板の回路パターンと一括して形成できるので、上記の方法と同様に比較的低温で種々の電子部品の実装が可能である（例えば、特許文献２）。
【０００７】
【特許文献１】
特開昭６２−２５９３号公報
【特許文献２】
特開平３−１３６２９０号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記の第１の例では、基板上の回路パターンの導電性樹脂組成物が濡れている状態で電子部品を配置してから導電性樹脂組成物を硬化させている。しかし、一般に導電性樹脂組成物による電子部品と回路基板との接着性はあまり大きくない。このため、紫外線硬化樹脂で電子部品を含むように覆うことで、接続部が外れることを防止している。
【０００９】
また、第２の例では、導電性樹脂により複数の電子部品の接続と回路パターンとの形成を同時に行っているが、これは電子部品を樹脂成型品により埋め込むことで達成している。このため、電子部品を樹脂成型品中に埋め込むときに電子部品間の位置のずれが生じやすい。このような位置ずれが生じると、高密度の配線形成が困難になる。すなわち、このような方法では、ファインパターンの形成と高密度の電子部品実装が困難である。
【００１０】
本発明は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムのような比較的耐熱性の低い基板上に、回路パターンの形成と電子部品の電気的接続とを同じ導電性樹脂ペーストを用いて行うとともに、電子部品と回路基板との間を導電性樹脂ペーストと同程度の加熱温度で硬化する絶縁性樹脂で接着することで、耐熱性の低い電子部品も含めた種々の電子部品を一括して実装可能で、安価で、かつ量産性に優れた電子回路装置およびその製造方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために本発明の電子回路装置は、樹脂基材上に導電性粒子と樹脂とを含む導電性樹脂ペーストにより回路パターンが形成された回路基板と、回路パターンの接続領域部に対して電極端子部が位置合せされて配置された表面実装型の電子部品と、接続領域部と電極端子部との間に設けられた導電性樹脂ペーストからなる接続部材と、接続領域部間で、回路基板面と電子部品との空間部に設けられ、導電性樹脂ペーストより低い硬化温度を有し、電子部品と回路基板とを接着する絶縁性接着材とからなる構成を有する。
【００１２】
この構成により、回路基板の回路パターンの形成および表面実装型の電子部品の回路基板上への実装を含めた加熱硬化温度を導電性樹脂ペーストの硬化温度以下とすることができる。この結果、耐熱性の低い樹脂基材を用いることもできるだけでなく、耐熱性の低い電子部品を種々のチップ部品や半導体集積回路素子と一括して実装することもできるので、実装作業の大幅な効率化が可能である。
【００１３】
また、本発明の電子回路装置は、回路基板が導電性樹脂ペーストにより形成される少なくとも二層の回路パターンと、回路パターン間には導電性樹脂ペーストより低い硬化温度を有する絶縁性樹脂ペーストで形成される少なくとも一層の層間絶縁膜とからなる多層配線構成を有する。
【００１４】
この構成により、多層配線回路パターンを含めた工程中の加熱温度を、少なくとも導電性樹脂ペーストの硬化温度以下とすることができる。この結果、低耐熱性の樹脂基材を用いてさらに高機能な電子回路装置を実現できる。
【００１５】
また、本発明の電子回路装置は、絶縁性接着材が上記の導電性樹脂ペーストの樹脂を主成分とする構成からなる。
【００１６】
この構成により、絶縁性接着材の硬化温度を導電性樹脂ペーストの硬化温度より低くすることが容易にでき、かつ絶縁性接着材の熱膨張係数等についてはほぼ同じ値とすることができるので、導電性樹脂ペーストの硬化温度以下で電子部品の接続と接着を行いながら、信頼性の良好な実装が可能となる。
【００１７】
また、本発明の電子回路装置は、絶縁性樹脂ペーストが絶縁性接着材と同じ材料を用いる構成からなる。
【００１８】
この構成により、多層配線構成の回路基板上に電子部品を実装した電子回路装置を導電性樹脂ペーストの硬化温度以下で作製できるので、低耐熱性の電子部品を含む種々の電子部品を実装した高機能な電子回路装置を実現できる。
【００１９】
また、本発明の電子回路装置は、絶縁性接着材がビスフェノール型化合物、硬化剤、潜在性硬化剤およびチキソトロピー性付与剤を含み、２５℃での粘度が１０Ｐａ・ｓから６００Ｐａ・ｓで、かつチキソ比（０．５／５．０ｒｐｍ、２５℃）が３から７である構成からなる。
【００２０】
この構成により、導電性樹脂ペーストよりも低温で硬化しながら、接着性が良好で、かつ印刷性に優れた絶縁性接着材が得られ、電子部品の電極端子部に形成される導電性樹脂ペーストと絶縁性接着材とが近接して配置されていても混合してしまうことが少なく、それぞれの特性が変動することが生じにくい。なお、チキソ比は、絶縁性接着材の粘度を２５℃雰囲気で粘度計を用いて０．５ｒｐｍと５．０ｒｐｍで測定し、その粘度の値の比として定義している。
【００２１】
また、本発明の電子回路装置は、導電性樹脂ペーストの硬化温度が８０℃から１１０℃である構成からなる。
【００２２】
この構成により、回路基板の作製から電子部品の実装までの処理温度を上記の８０℃から１１０℃で行えるために、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂等の耐熱性の低い樹脂材料を樹脂基材として使用することもできる。また、このような硬化温度を有する導電性樹脂ペーストとしては、例えばビスフェノール型エポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤および充填剤と、銀（Ａｇ）からなる導電性粒子とを分散させて作製した一液性で無溶剤タイプの導電性樹脂ペーストを用いることができる。この導電性樹脂ペーストは、１１０℃以下の硬化温度を有し、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂基材上に比抵抗が７０μΩｃｍの導電性を有する回路パターンの形成が可能である。
【００２３】
また、本発明の電子回路装置は、電子部品を覆う樹脂封止層をさらに有する構成からなる。
【００２４】
この構成により、電子部品を高湿度雰囲気から保護して接続抵抗と接着性の長期安定性を確保できるので、より高信頼性の電子回路装置を実現できる。
【００２５】
また、本発明の電子回路装置の製造方法は、樹脂基材上に導電性粒子と樹脂とを含む導電性樹脂ペーストにより回路パターンを形成して回路基板を形成する工程と、回路パターンの接続領域部上または表面実装型の電子部品の電極端子部上に接続領域部と電極端子部とを接続するための接続部材として導電性樹脂ペーストを塗布する工程と、接続領域部間の樹脂基材面上に導電性樹脂ペーストの硬化温度より低い硬化温度を有する絶縁性接着材を塗布する工程と、接続領域部と電子部品の電極端子部とを位置合せして回路基板上に電子部品を配置する工程と、少なくとも接続部材と絶縁性接着材とを加熱硬化して、回路パターンと電極端子部との実装、および回路基板と電子部品との接着とを一括して行う工程とを含む方法からなる。
【００２６】
この方法により、電子回路装置を導電性樹脂ペーストの硬化温度より低い温度で製造できるので、低耐熱性の樹脂基材を用いることができるだけでなく、低耐熱性の電子部品を種々のチップ部品や半導体集積回路素子と一括して実装することもでき、製造工程を簡略化できる。
【００２７】
また、本発明の電子回路装置の製造方法は、回路基板を形成する工程が、導電性樹脂ペーストによる少なくとも２回の回路パターンの形成工程と、回路パターン間に形成され、導電性樹脂ペーストの硬化温度より低い硬化温度を有する材料からなる絶縁性樹脂ペーストによる少なくとも１回の層間絶縁膜の形成工程とからなる多層配線を形成する工程である方法からなる。
【００２８】
この方法により、多層配線構成を有する回路基板を製造する工程中の加熱温度を導電性樹脂ペーストの硬化温度以下とすることができる。この結果、低耐熱性の樹脂基材を用いて、さらに高機能な電子回路装置を製造することができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に関して図面を参照しながら説明する。
【００３０】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態の電子回路装置の製造方法の主要工程を説明する図である。本実施の形態では、複数の電子部品３０、４０を回路基板１０上に実装した電子回路装置について説明する。
【００３１】
図１（Ａ）に示すように、回路基板１０は樹脂基材１上に樹脂と導電性粒子とからなる導電性樹脂ペーストを用いて、例えばスクリーン印刷により所定の回路パターン２を形成して作製される。回路パターン２は印刷後、ただちに加熱硬化してもよいし、後述する接続部材３と絶縁性接着材６とを加熱硬化するときに一括して硬化させてもよい。
【００３２】
この後、この回路パターン２の電子部品３０、４０を実装する接続領域部上に、同じ導電性樹脂ペーストを用いて接続部材３を形成する。この形成は、例えば描画方式が好適であるが、スクリーン印刷やインクジェット方式等でも可能である。
【００３３】
つぎに、接続領域部間に図１（Ｂ）に示すように、絶縁性接着材６を形成する。この形成も、例えば描画方式が好適であるが、スクリーン印刷やインクジェット方式等でも可能である。この場合に用いる絶縁性接着材６は、導電性樹脂ペーストよりも低い硬化温度を有する材料を用いる。例えば、導電性樹脂ペースト中から導電性粒子を除いた樹脂成分を用いることもできる。これは、導電性粒子が樹脂中に分散している場合には、樹脂のみに比べて硬化温度が高くなることによる。これにより、最終的に一括して硬化させるときに、導電性樹脂ペーストに比べてやや低い温度で硬化させることができる。したがって、電子部品３０、４０を絶縁性接着材６により先に接着硬化させてから、接続部材３が硬化するようになる。この結果、絶縁性接着材６で回路基板１０と電子部品３０、４０との接着固定、および接続部材３で電子部品３０、４０と回路パターンとの電気的接続を連続的に確実に行うことができる。
【００３４】
つぎに、複数の電子部品３０、４０を回路基板上に実装する工程について、図１（Ｃ）を用いてい説明する。
【００３５】
本実施の形態では、電子部品３０としてはチップ状の受動部品で、基材３２の表面に、例えば抵抗素子３６が形成され、端面電極３４が抵抗素子３６形成部から延在されて下面部まで引き回された構成からなる。これを以下では、受動部品３０ともよぶ。また、電子部品４０としては、半導体集積回路素子で、半導体チップ４２の電極パッド部（図示せず）にバンプ４４が形成された構成からなる。これを以下では、半導体４０ともよぶ。
【００３６】
受動部品３０は、両側に設けられた端面電極３４と、回路基板１０の回路パターン２との間を接続部材３により、電気的、かつ機械的に接続される。この接続方法としては、接続領域部の端面電極３４と回路パターン２とを位置合せし、端面電極３４と回路パターン２、および受動部品３０と回路基板１０とが充分近接するように受動部品３０を押圧する。これにより、接続部材３の導電性樹脂ペーストが広がり、フィレットが形成される。
【００３７】
また、半導体４０は、同様にバンプ４４が形成された面を回路基板１０に対向させて回路パターン２の接続領域部に位置合せする。受動部品３０の場合と同様に位置合せした後、回路基板１０方向に押し込んでいくと、個々のバンプ４４は接続部材３で周囲が覆われた状態となり、かつ半導体４０の中央領域部の空間部は絶縁性接着材６により充填された状態となる。
【００３８】
この状態で少なくとも導電性樹脂ペーストの硬化温度まで全体を加熱すると、絶縁性接着材６が先に硬化して、受動部品３０と半導体４０とがそれぞれ回路基板１０に接着される。その後、引き続いて接続部材３の硬化が始まり、端面電極３４と回路パターン２との接続、およびバンプ４４と回路パターン２との接続が進行して、所定の回路機能を有する電子回路装置が得られる。
【００３９】
なお、導電性樹脂ペーストとしては、例えばエポキシ系樹脂材料を主成分として溶媒と銀（Ａｇ）粒子を分散させて印刷用のペースト状にしたものを使用することができる。さらに、銀（Ａｇ）粒子以外に、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、スズ（Ｓｎ）、タングステン（Ｗ）またはモリブデン（Ｍｏ）等、金属粒子として加工可能な金属材料であればほとんど使用することができる。
【００４０】
具体的には、例えばビスフェノール型エポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤および充填剤と、銀（Ａｇ）からなる導電性粒子とを分散させて作製した一液性で無溶剤タイプの導電性樹脂ペーストを用いることができる。この導電性樹脂ペーストは、１１０℃以下の硬化温度を有し、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂基材上に比抵抗が７０μΩｃｍ導電性を有する回路パターンの形成が可能である。
【００４１】
導電性樹脂ペーストの硬化温度は、使用する樹脂材料により比較的広い範囲で設定することができる。しかし、硬化温度が８０℃未満となるような樹脂材料を用いると、導電性樹脂ペーストのポットライフが短くなるので取り扱いが困難となる。一方、硬化温度が１１０℃を超えるように樹脂材料を選択すると、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムを基板に用いることができなくなり、かつポリオレフィン系のレンズ等耐熱性の弱い光学部品を他のチップ部品と一括して実装することもできなくなる。したがって、導電性樹脂ペーストの硬化温度が８０℃から１１０℃の範囲となるように樹脂材料を設定することが望ましい。
【００４２】
また、絶縁性接着材６の硬化温度は、導電性樹脂ペーストの硬化温度に比べてやや低くなるよう設定されている。絶縁性接着材６により受動部品３０、半導体４０と回路基板１０との接着を先に行い、その後、接続部材３が硬化して端子間が接続されるようにすることで、低い接続抵抗と強固な接着強度が得られる。
【００４３】
絶縁性接着材６の硬化温度は、以下のような範囲となるように設定することが要求される。すなわち、導電性樹脂ペーストの硬化温度に比べて、絶縁性接着材６の硬化温度が１０℃未満の温度差しかない場合には、絶縁性接着材６が硬化開始すると同時に導電性樹脂ペーストの硬化も生じ始める。このように同時に硬化が生じると、絶縁性接着材６の接着強度が不充分になる。この結果、接続部材３の接続抵抗が小さくならず、また絶縁性接着材６の接着強度も不充分となる。一方、絶縁性接着材６の硬化温度が５０℃未満になると、ペーストとしてのポットライフが短くなり、取り扱いが困難になる。したがって、絶縁性接着材６の硬化温度は、５０℃以上で、かつ導電性樹脂ペーストの硬化温度より少なくとも１０℃より低い温度までの範囲に設定することが望ましい。
【００４４】
絶縁性接着材６として、導電性樹脂ペーストに使用するエポキシ系樹脂材料を用いれば、このような硬化温度の差を容易に得ることができる。すなわち、導電性樹脂ペーストの場合には、エポキシ系樹脂中に導電性粒子が分散されるのでエポキシ系樹脂材料単独に比べて硬化温度がやや高くなる。この硬化温度の上昇を利用すれば、上記の温度範囲を容易に得ることができる。
【００４５】
また、絶縁性接着材６はエポキシ系樹脂材料だけでなく、ビスフェノールＡやビスフェノールＦ等のビスフェノール型の化合物、ポリアミン等の硬化剤、アミンアダクト等の潜在性硬化剤、エアロジル等のチキソトロピー性付与剤等を含む場合もある。これらの材料を含む絶縁性接着材６の粘度が１０Ｐａ・ｓ未満の場合、描画等の印刷時の印刷安定性が悪化する。さらに、導電性樹脂ペーストに接触する領域部では、接続部材３と絶縁性接着材６とが混合してしまうこともある。この結果、これらが接触する領域部での接続抵抗の増大や接着強度の低下等が生じる。
【００４６】
一方、粘度が６００Ｐａ・ｓより大きくなると、ノズルのつまりや印刷時のペースト量のばらつきが生じやすくなる。したがって、絶縁性接着材６の粘度は１０Ｐａ・ｓから６００Ｐａ・ｓの範囲とすることが要求される。
【００４７】
さらに、チキソ比（０．５／５．０ｒｐｍ、２５℃）が３未満では、絶縁性接着材６の印刷後のパターン形状が崩れやすく、パターン形状の保持安定性が劣化する。一方、チキソ比が７より大きくなると、印刷形成したパターンにツノ状の突起等が発生し、これにより電子部品の実装時に接着性が劣化する現象が生じる。このため、チキソ比（０．５／５．０ｒｐｍ、２５℃）としては、３から７の範囲に設定することが好ましい。
【００４８】
この後さらに、受動部品３０と半導体４０との表面全体を覆うように樹脂封止層５０を形成する。この樹脂封止層５０を形成した状態を図１（Ｄ）に示す。樹脂封止層５０は、パラキシリレン等の常温ラジカル重合性樹脂を用い、１００℃以下の温度で化学気相成膜法（ＣＶＤ法）等のドライ成膜法により約２μｍ程度の厚さに形成すれば、薄くて緻密で、かつ均一な膜を形成することができる。なお、このようにして形成された樹脂封止層５０は吸水性が低く、水蒸気透過性が小さく、しかも弾性率が小さな特性を有する。なお、樹脂封止層５０はＣＶＤ法により形成することに限定されることはなく、例えば、インクジェット方式等の印刷技術により形成してもよい。
【００４９】
以上説明したように、本実施の形態ではポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムのように耐熱性の弱い基板を用い、かつプラスチックレンズ等の耐熱性の弱い電子部品をチップ抵抗やチップコンデンサあるいは半導体素子等と一括して実装することができる。しかも、回路パターンや実装時の硬化温度を１１０℃以下としているので、熱歪や熱応力も小さく、歩留まりが良好で、低コストの電子回路を提供することができる。
【００５０】
なお、本実施の形態では、受動部品３０と半導体４０とからなる電子回路装置について説明したが、さらに複数個の受動部品や半導体、あるいはプラスチックレンズ等の低耐熱性の電子部品を実装してもよい。
【００５１】
つぎに、本実施の形態の製造方法により作製した電子回路装置の特性を評価した結果について説明する。樹脂基材１としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムを用いた。この樹脂基材１上にビスフェノール型エポキシ樹脂を主剤とし、銀（Ａｇ）の導電性粒子を分散させた導電性樹脂ペーストを用いて回路パターン２を形成した。その後、同じ導電性樹脂ペーストを用いて接続部材３を回路パターン２の接続領域部に塗布し、さらに接続領域部間に絶縁性接着材６を塗布した。なお、絶縁性接着材６としては、導電性樹脂ペーストに用いた樹脂材料を用いた。この状態で受動部品３０を位置合せして配置し、回路基板１０方向に押圧してから１００℃で加熱硬化させた。この加熱硬化により、絶縁性接着材６が先に硬化をはじめ、引き続いて接続部材３の硬化が始まり、受動部品３０の接着が行われた後に端子部での接続が行われる。
【００５２】
このようにして作製された電子回路装置の表面に低温ＣＶＤ法により樹脂封止層５０としてパラキシリレンを形成した。
【００５３】
（表１）は、受動部品３０と回路基板１０との間の接着性をせん断強度で評価した結果である。実施例１は上記の工程により作製した電子回路装置である。比較例１は同様に上記の工程により作製したものであるが、受動部品３０と回路基板１０との間に絶縁性接着材を設けない構成としたものである。比較例２は、従来のプリント基板上に受動部品３０をハンダリフロー実装した構成である。なお、せん断強度は、常温状態で受動部品に対して平行な方向に力を加えていき、受動部品３０が基板から剥離するときの荷重をせん断強度と規定した。
【００５４】
【表１】
【００５５】
（表１）からわかるように、実施例１は従来方式である比較例２の４００ｇ／チップよりもむしろ大きなせん断強度（４７５ｇ／チップ）が得られ、接着性が良好であることが見出された。一方、比較例１のせん断強度は５０ｇ／チップであり、絶縁性接着材を用いればポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムを樹脂基材として用いても、接着強度に優れた電子回路装置を実現できることが見出された。
【００５６】
つぎに、実施例１の構成の電子回路装置において、樹脂封止層５０の信頼性に及ぼす効果を評価した。（表２）では、樹脂封止層あり、樹脂封止層なしとして示している。信頼性評価は、６０℃、９０％湿度雰囲気の環境下でＤＣ５Ｖを印加しながら５００時間経過前後の受動部品３０と基板との間の接続抵抗の変動とせん断強度の変動を測定した。なお、評価結果については、初期値と５００時間後の測定値との比で示している。
【００５７】
【表２】
【００５８】
（表２）からわかるように、樹脂封止層ありでは、接続抵抗は５００時間経過後で１．１１となり、初期値に比べて１１％増加しているのみで良好な信頼性を示した。また、５００時間経過後のせん断強度は１．３６となり、初期値に比べてせん断強度が大きくなった。これは、試験環境雰囲気での温度により絶縁性接着材の硬化がさらに進んだためと推測される。
【００５９】
一方、樹脂封止層なしでは、５００時間経過後の接続抵抗は１０15Ω以上の増加となり、絶縁状態となった。また、同様に５００時間経過後のせん断強度は０．０６となり、接着強度の大幅な低下が生じた。したがって、樹脂封止層５０を設けることで信頼性の大幅な改善が可能なことが確認された。ただし、本発明は、樹脂封止層５０を設けなくても、例えば受動部品や半導体を実装後に、これらの表面を樹脂フィルムで保護することや絶縁性の保護膜樹脂をコーティングすること等でも実用レベルの信頼性を確保することができる。
【００６０】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態の電子回路装置の製造方法について、図２に示す主要工程図を用いて説明する。なお、図１と同じ要素については同じ符号を付している。
【００６１】
図２（Ａ）は、樹脂基材６０上に多層配線からなる回路を形成した回路基板１００の断面図である。図２（Ａ）に示すように、樹脂基材６０上に第１の実施の形態と同じ導電性樹脂ペーストを用いて、例えばスクリーン印刷により第１回路パターン６２を形成する。この第１回路パターン６２は樹脂基材６０上に印刷した後、１００℃に加熱して硬化させる。
【００６２】
つぎに、導電性樹脂ペーストより低い硬化温度を有する絶縁性樹脂ペーストを用いて層間絶縁膜６４を形成する。この層間絶縁膜６４についても印刷後、少なくとも１００℃以下の温度に加熱して硬化させる。この層間絶縁膜６４の形成時に、必要な個所にはヴィアホール６６を形成しておく。
【００６３】
この後、同じ導電性樹脂ペーストを用いて第２回路パターン６８を形成する。このときに、ヴィアホール６６にも導電性樹脂ペーストが埋め込まれる。この後、１００℃に加熱して硬化させる。この結果、第２回路パターン６８の硬化と同時に、第１回路パターン６２と第２回路パターン６８とのヴィアホール６６中の導電性樹脂ペーストも硬化されて、上下間の導通が生じる。以上の工程により、多層配線構成の回路基板１００が作製される。このような工程により作製された回路基板１００は、工程中に樹脂基材６０に加わる温度が導電性樹脂ペーストの硬化温度以下であるので、導電性樹脂ペーストとして第１の実施の形態で説明した材料を用いれば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム等の耐熱性の低い基材を用いて高機能の回路基板を作製できる。
【００６４】
なお、本実施の形態では、第１回路パターン６２、層間絶縁膜６４および第２回路パターン６８は、それぞれ個別に加熱して硬化させたが、乾燥させた状態で、その上に印刷していき、最終的に一括して加熱硬化させてもよい。
【００６５】
この後、この第２回路パターン６８の電子部品を実装する接続領域部上に、同じ導電性樹脂ペーストを用いて接続部材３を形成する。この形成は、例えば描画方式が好適であるが、スクリーン印刷やインクジェット方式等でも可能である。なお、本実施の形態では、半導体４０を実装する接続領域部には接続部材３を形成せず、半導体４０のバンプ４４側に導電性樹脂ペーストによる接続部材３を塗布した後に、回路基板１００上の所定の位置に半導体４０を位置決めするようにしている。このため、図２（Ｂ）の半導体４０が実装される接続領域部には、接続部材３は形成されていない。
【００６６】
つぎに、絶縁性樹脂ペーストを用いて接続領域部間に図２（Ｂ）に示すように、絶縁性接着材６を形成する。この形成も、例えば描画方式が好適であるが、スクリーン印刷やインクジェット方式等でも可能である。この場合に用いる絶縁性樹脂ペーストは、導電性樹脂ペーストよりも少なくとも低い硬化温度を有する材料を用いる。例えば、導電性樹脂ペーストを構成する成分である樹脂を用いることもできる。これは、導電性粒子が樹脂中に分散している場合には、樹脂のみに比べて硬化温度が高くなることによる。これにより、最終的に一括して硬化させるときに、導電性樹脂ペーストに比べてやや低い温度で硬化させることができる。したがって、電子部品３０、４０を絶縁性接着材６により先に接着硬化させてから、接続部材３が硬化するようになる。これにより、絶縁性接着材６で回路基板１００と電子部品３０、４０との接着固定、および接続部材３で電子部品３０、４０と回路パターンとの電気的接続を連続的に確実に行うことができる。図２（Ｂ）は、接続部材３と絶縁性接着材６とを所定の個所に塗布した状態を示す。
【００６７】
つぎに、複数の電子部品３０、４０を回路基板１００上に実装する工程について、図２（Ｃ）を用いて説明する。
【００６８】
本実施の形態では第１の実施の形態と同様に、受動部品３０と半導体４０を実装する場合について説明する。
【００６９】
受動部品３０は、両側に設けられた端面電極３４と回路基板１００の第２回路パターン６８との間を接続部材３により、電気的、かつ機械的に接続される。この接続方法としては、接続領域部の端面電極３４と第２回路パターン６８とを位置合せし、端面電極３４と第２回路パターン６８、および受動部品３０と回路基板１００とが充分近接するように受動部品３０を押圧する。これにより、接続部材３の導電性樹脂ペーストが広がり、フィレットが形成される。
【００７０】
また、半導体４０は、同様にバンプ４４が形成された面を回路基板１００に対向させて第２回路パターン６８の接続領域部に位置合せする。受動部品３０の場合と同様に位置合せした後、回路基板１００方向に押し込んでいくと、個々のバンプ４４は接続部材３を介して第２回路パターン６８と個別に接触した状態となり、かつ半導体４０の中央領域部の空間部は絶縁性接着材６により充填された状態となる。
【００７１】
この状態で少なくとも導電性樹脂ペーストの硬化温度まで全体を加熱すると、絶縁性接着材６が先に硬化して、受動部品３０と半導体４０とがそれぞれ回路基板１００に接着される。その後、引き続いて接続部材３の硬化が始まり、端面電極３４と第２回路パターン６８との接続、およびバンプ４４と第２回路パターン６８との接続が進行して、所定の回路機能を有する電子回路装置が得られる。
【００７２】
この後さらに、受動部品３０と半導体４０との表面全体を覆うように樹脂封止層５０を形成する。この樹脂封止層５０を形成した状態を図２（Ｄ）に示す。樹脂封止層５０は、第１の実施の形態と同様に、パラキシリレン等の常温ラジカル重合性樹脂を用い、１００℃以下の温度でＣＶＤ法等のドライ成膜法により約２μｍ程度の厚さに形成すれば、薄くて緻密で、かつ均一な膜を形成することができる。
【００７３】
以上により、樹脂基材６０上に多層配線が形成された回路基板１００と、この回路基板１００上に必要な電子部品３０、４０が形成された電子回路装置が得られる。この電子回路装置は、低耐熱性の樹脂、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムを用いて、種々の電子部品の実装までを導電性樹脂ペーストの硬化温度以下で可能となり、耐熱性の低いプラスチックレンズ等も含めて一括して実装できる。また、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムは一般に多く使用されているポリイミドフィルムに比べて非常に安価であるので、低コストの電子回路装置を実現できる。
【００７４】
なお、熱可塑性樹脂のフィルムとして、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を用いたが、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂やアクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）樹脂等も同様に用いることができる。
【００７５】
さらに、第１の実施の形態と第２の実施の形態では、半導体はバンプが形成された半導体チップとしたが、本発明はこれに限定されない。ＱＦＰ（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｐａｃｋａｇｅ）タイプ、ＣＳＰ（Ｃｈｉｐ Ｓｉｚｅ Ｐａｃｋａｇｅ）タイプまたはＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）タイプ等、表面実装型であれば同様に実装可能である。また、受動部品についてもチップ抵抗だけでなく、チップコンデンサ、チップインダクタ等の一般的な受動部品だけでなく、プラスチックレンズ等についても表面実装型であれば同様に実装可能である。
【００７６】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、樹脂基材上に導電性粒子と樹脂とを含む導電性樹脂ペーストにより回路パターンが形成された回路基板と、回路パターンの接続領域部に対して電極端子部が位置合せされて配置された表面実装型の電子部品と、接続領域部と電極端子部との間に設けられた導電性樹脂ペーストからなる接続部材と、接続領域部間で、回路基板面と電子部品との空間部に設けられ、導電性樹脂ペーストより低い硬化温度を有し、電子部品と回路基板とを接着する絶縁性接着材とからなる構成を有する。
【００７７】
これにより、回路基板の形成と表面実装型の電子部品の回路基板上への実装を含めて電子回路装置を製造するための加熱温度を導電性樹脂ペーストの硬化温度以下とすることができる。この結果、低耐熱性の樹脂基材を用いることができるだけでなく、プラスチックレンズ等の低耐熱性の電子部品をチップ部品や半導体集積回路素子と一括して実装することもでき、製造工程を大幅に簡略化できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の電子回路装置の製造方法の主要工程を説明する図
【図２】本発明の第２の実施の形態の電子回路装置の製造方法の主要工程を示す図
【符号の説明】
１，６０ 樹脂基材
２ 回路パターン
３ 接続部材
６ 絶縁性接着材
１０，１００ 回路基板
３０ 受動部品（電子部品）
３２ 基材
３４ 端面電極
３６ 抵抗素子
４０ 半導体（電子部品）
４２ 半導体チップ
４４ バンプ
５０ 樹脂封止層
６２ 第１回路パターン
６４ 層間絶縁膜
６６ ヴィアホール
６８ 第２回路パターン
【発明の属する技術分野】
本発明は、樹脂基材上に導電性樹脂からなる回路パターンを形成した回路基板上に電子部品を実装してなる電子回路装置およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の回路基板は、ガラスエポキシ、紙エポキシ、紙フェノールまたはガラスポリイミド等の複合樹脂材料からなる樹脂基材上に導電性金属箔を貼り付けた金属貼りの基板を用いて、例えば銅貼り基板をエッチング法によってパターニングして回路基板を形成している。このようにして作製した回路基板上の所定の位置に電子部品を配置して、電子部品の電極部と配線基板の電極部とをハンダ接続することによって電気的な接続と部品の固定とを行い、電子回路装置を作製している。このような方法においては、樹脂基材はハンダ接続時の温度（約２５０℃）に耐えることが要求される。また、ハンダ付けのためのリフロー装置、洗浄装置あるいは排ガス処理設備等の設備投資も必要である。さらに、一般に多く用いられている鉛（Ｐｂ）−スズ（Ｓｎ）系のハンダには環境問題があり、その使用が制限されつつある。
【０００３】
一方、携帯電話を代表とするモバイル機器の普及は目覚しいものがあり、さらに小型、軽量化と高機能化を実現するために回路基板についても高性能化、高密度実装化が求められている。携帯電話等では限られた収納スペースに電子部品を収納するために、可撓性を有する回路基板が必要とされるようになりつつある。
【０００４】
さらに、近年ディジタルカメラ、コンパクトディスク（ＣＤ）装置あるいはディジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）装置等の普及により、プラスチックレンズ等の耐熱性が比較的弱い部品を回路基板上へ搭載することが多くなってきている。このため、従来は半導体素子を含む一般の電子部品はハンダリフローにより接続し、レンズ等の弱耐熱性の部品は導電性樹脂による接続等、それぞれ別々に実装することが行われている。
【０００５】
これに対して、回路基板の電子部品を搭載する面に樹脂中に導電性粉を含有させてなる導電性樹脂組成物を用いて回路パターンを形成し、この導電性樹脂組成物が濡れている状態で電子部品を回路パターン上の所定位置に回路素子の端子形成面を対向させて配置して、その後加熱により導電性樹脂組成物を硬化させることにより回路パターンの形成と同時に電子部品との電気的接続をとる方法が示されている。この方法では、導電性樹脂ペーストを用いるので、ハンダリフローの温度まで加熱する必要がなく、かつ薄型で平滑な表面を有する回路モジュールを実現できる（例えば、特許文献１）。
【０００６】
また、複数の電子部品の電極面が同一面上になるように配置した後、露出した電極面およびこれらの電子部品間を相互に接続する回路パターンを、導電性樹脂を用いて印刷で形成する方法も示されている。このような方法により、種々の電子部品をハンダ付けでなく、導電性樹脂により基板の回路パターンと一括して形成できるので、上記の方法と同様に比較的低温で種々の電子部品の実装が可能である（例えば、特許文献２）。
【０００７】
【特許文献１】
特開昭６２−２５９３号公報
【特許文献２】
特開平３−１３６２９０号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記の第１の例では、基板上の回路パターンの導電性樹脂組成物が濡れている状態で電子部品を配置してから導電性樹脂組成物を硬化させている。しかし、一般に導電性樹脂組成物による電子部品と回路基板との接着性はあまり大きくない。このため、紫外線硬化樹脂で電子部品を含むように覆うことで、接続部が外れることを防止している。
【０００９】
また、第２の例では、導電性樹脂により複数の電子部品の接続と回路パターンとの形成を同時に行っているが、これは電子部品を樹脂成型品により埋め込むことで達成している。このため、電子部品を樹脂成型品中に埋め込むときに電子部品間の位置のずれが生じやすい。このような位置ずれが生じると、高密度の配線形成が困難になる。すなわち、このような方法では、ファインパターンの形成と高密度の電子部品実装が困難である。
【００１０】
本発明は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムのような比較的耐熱性の低い基板上に、回路パターンの形成と電子部品の電気的接続とを同じ導電性樹脂ペーストを用いて行うとともに、電子部品と回路基板との間を導電性樹脂ペーストと同程度の加熱温度で硬化する絶縁性樹脂で接着することで、耐熱性の低い電子部品も含めた種々の電子部品を一括して実装可能で、安価で、かつ量産性に優れた電子回路装置およびその製造方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために本発明の電子回路装置は、樹脂基材上に導電性粒子と樹脂とを含む導電性樹脂ペーストにより回路パターンが形成された回路基板と、回路パターンの接続領域部に対して電極端子部が位置合せされて配置された表面実装型の電子部品と、接続領域部と電極端子部との間に設けられた導電性樹脂ペーストからなる接続部材と、接続領域部間で、回路基板面と電子部品との空間部に設けられ、導電性樹脂ペーストより低い硬化温度を有し、電子部品と回路基板とを接着する絶縁性接着材とからなる構成を有する。
【００１２】
この構成により、回路基板の回路パターンの形成および表面実装型の電子部品の回路基板上への実装を含めた加熱硬化温度を導電性樹脂ペーストの硬化温度以下とすることができる。この結果、耐熱性の低い樹脂基材を用いることもできるだけでなく、耐熱性の低い電子部品を種々のチップ部品や半導体集積回路素子と一括して実装することもできるので、実装作業の大幅な効率化が可能である。
【００１３】
また、本発明の電子回路装置は、回路基板が導電性樹脂ペーストにより形成される少なくとも二層の回路パターンと、回路パターン間には導電性樹脂ペーストより低い硬化温度を有する絶縁性樹脂ペーストで形成される少なくとも一層の層間絶縁膜とからなる多層配線構成を有する。
【００１４】
この構成により、多層配線回路パターンを含めた工程中の加熱温度を、少なくとも導電性樹脂ペーストの硬化温度以下とすることができる。この結果、低耐熱性の樹脂基材を用いてさらに高機能な電子回路装置を実現できる。
【００１５】
また、本発明の電子回路装置は、絶縁性接着材が上記の導電性樹脂ペーストの樹脂を主成分とする構成からなる。
【００１６】
この構成により、絶縁性接着材の硬化温度を導電性樹脂ペーストの硬化温度より低くすることが容易にでき、かつ絶縁性接着材の熱膨張係数等についてはほぼ同じ値とすることができるので、導電性樹脂ペーストの硬化温度以下で電子部品の接続と接着を行いながら、信頼性の良好な実装が可能となる。
【００１７】
また、本発明の電子回路装置は、絶縁性樹脂ペーストが絶縁性接着材と同じ材料を用いる構成からなる。
【００１８】
この構成により、多層配線構成の回路基板上に電子部品を実装した電子回路装置を導電性樹脂ペーストの硬化温度以下で作製できるので、低耐熱性の電子部品を含む種々の電子部品を実装した高機能な電子回路装置を実現できる。
【００１９】
また、本発明の電子回路装置は、絶縁性接着材がビスフェノール型化合物、硬化剤、潜在性硬化剤およびチキソトロピー性付与剤を含み、２５℃での粘度が１０Ｐａ・ｓから６００Ｐａ・ｓで、かつチキソ比（０．５／５．０ｒｐｍ、２５℃）が３から７である構成からなる。
【００２０】
この構成により、導電性樹脂ペーストよりも低温で硬化しながら、接着性が良好で、かつ印刷性に優れた絶縁性接着材が得られ、電子部品の電極端子部に形成される導電性樹脂ペーストと絶縁性接着材とが近接して配置されていても混合してしまうことが少なく、それぞれの特性が変動することが生じにくい。なお、チキソ比は、絶縁性接着材の粘度を２５℃雰囲気で粘度計を用いて０．５ｒｐｍと５．０ｒｐｍで測定し、その粘度の値の比として定義している。
【００２１】
また、本発明の電子回路装置は、導電性樹脂ペーストの硬化温度が８０℃から１１０℃である構成からなる。
【００２２】
この構成により、回路基板の作製から電子部品の実装までの処理温度を上記の８０℃から１１０℃で行えるために、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂等の耐熱性の低い樹脂材料を樹脂基材として使用することもできる。また、このような硬化温度を有する導電性樹脂ペーストとしては、例えばビスフェノール型エポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤および充填剤と、銀（Ａｇ）からなる導電性粒子とを分散させて作製した一液性で無溶剤タイプの導電性樹脂ペーストを用いることができる。この導電性樹脂ペーストは、１１０℃以下の硬化温度を有し、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂基材上に比抵抗が７０μΩｃｍの導電性を有する回路パターンの形成が可能である。
【００２３】
また、本発明の電子回路装置は、電子部品を覆う樹脂封止層をさらに有する構成からなる。
【００２４】
この構成により、電子部品を高湿度雰囲気から保護して接続抵抗と接着性の長期安定性を確保できるので、より高信頼性の電子回路装置を実現できる。
【００２５】
また、本発明の電子回路装置の製造方法は、樹脂基材上に導電性粒子と樹脂とを含む導電性樹脂ペーストにより回路パターンを形成して回路基板を形成する工程と、回路パターンの接続領域部上または表面実装型の電子部品の電極端子部上に接続領域部と電極端子部とを接続するための接続部材として導電性樹脂ペーストを塗布する工程と、接続領域部間の樹脂基材面上に導電性樹脂ペーストの硬化温度より低い硬化温度を有する絶縁性接着材を塗布する工程と、接続領域部と電子部品の電極端子部とを位置合せして回路基板上に電子部品を配置する工程と、少なくとも接続部材と絶縁性接着材とを加熱硬化して、回路パターンと電極端子部との実装、および回路基板と電子部品との接着とを一括して行う工程とを含む方法からなる。
【００２６】
この方法により、電子回路装置を導電性樹脂ペーストの硬化温度より低い温度で製造できるので、低耐熱性の樹脂基材を用いることができるだけでなく、低耐熱性の電子部品を種々のチップ部品や半導体集積回路素子と一括して実装することもでき、製造工程を簡略化できる。
【００２７】
また、本発明の電子回路装置の製造方法は、回路基板を形成する工程が、導電性樹脂ペーストによる少なくとも２回の回路パターンの形成工程と、回路パターン間に形成され、導電性樹脂ペーストの硬化温度より低い硬化温度を有する材料からなる絶縁性樹脂ペーストによる少なくとも１回の層間絶縁膜の形成工程とからなる多層配線を形成する工程である方法からなる。
【００２８】
この方法により、多層配線構成を有する回路基板を製造する工程中の加熱温度を導電性樹脂ペーストの硬化温度以下とすることができる。この結果、低耐熱性の樹脂基材を用いて、さらに高機能な電子回路装置を製造することができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に関して図面を参照しながら説明する。
【００３０】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態の電子回路装置の製造方法の主要工程を説明する図である。本実施の形態では、複数の電子部品３０、４０を回路基板１０上に実装した電子回路装置について説明する。
【００３１】
図１（Ａ）に示すように、回路基板１０は樹脂基材１上に樹脂と導電性粒子とからなる導電性樹脂ペーストを用いて、例えばスクリーン印刷により所定の回路パターン２を形成して作製される。回路パターン２は印刷後、ただちに加熱硬化してもよいし、後述する接続部材３と絶縁性接着材６とを加熱硬化するときに一括して硬化させてもよい。
【００３２】
この後、この回路パターン２の電子部品３０、４０を実装する接続領域部上に、同じ導電性樹脂ペーストを用いて接続部材３を形成する。この形成は、例えば描画方式が好適であるが、スクリーン印刷やインクジェット方式等でも可能である。
【００３３】
つぎに、接続領域部間に図１（Ｂ）に示すように、絶縁性接着材６を形成する。この形成も、例えば描画方式が好適であるが、スクリーン印刷やインクジェット方式等でも可能である。この場合に用いる絶縁性接着材６は、導電性樹脂ペーストよりも低い硬化温度を有する材料を用いる。例えば、導電性樹脂ペースト中から導電性粒子を除いた樹脂成分を用いることもできる。これは、導電性粒子が樹脂中に分散している場合には、樹脂のみに比べて硬化温度が高くなることによる。これにより、最終的に一括して硬化させるときに、導電性樹脂ペーストに比べてやや低い温度で硬化させることができる。したがって、電子部品３０、４０を絶縁性接着材６により先に接着硬化させてから、接続部材３が硬化するようになる。この結果、絶縁性接着材６で回路基板１０と電子部品３０、４０との接着固定、および接続部材３で電子部品３０、４０と回路パターンとの電気的接続を連続的に確実に行うことができる。
【００３４】
つぎに、複数の電子部品３０、４０を回路基板上に実装する工程について、図１（Ｃ）を用いてい説明する。
【００３５】
本実施の形態では、電子部品３０としてはチップ状の受動部品で、基材３２の表面に、例えば抵抗素子３６が形成され、端面電極３４が抵抗素子３６形成部から延在されて下面部まで引き回された構成からなる。これを以下では、受動部品３０ともよぶ。また、電子部品４０としては、半導体集積回路素子で、半導体チップ４２の電極パッド部（図示せず）にバンプ４４が形成された構成からなる。これを以下では、半導体４０ともよぶ。
【００３６】
受動部品３０は、両側に設けられた端面電極３４と、回路基板１０の回路パターン２との間を接続部材３により、電気的、かつ機械的に接続される。この接続方法としては、接続領域部の端面電極３４と回路パターン２とを位置合せし、端面電極３４と回路パターン２、および受動部品３０と回路基板１０とが充分近接するように受動部品３０を押圧する。これにより、接続部材３の導電性樹脂ペーストが広がり、フィレットが形成される。
【００３７】
また、半導体４０は、同様にバンプ４４が形成された面を回路基板１０に対向させて回路パターン２の接続領域部に位置合せする。受動部品３０の場合と同様に位置合せした後、回路基板１０方向に押し込んでいくと、個々のバンプ４４は接続部材３で周囲が覆われた状態となり、かつ半導体４０の中央領域部の空間部は絶縁性接着材６により充填された状態となる。
【００３８】
この状態で少なくとも導電性樹脂ペーストの硬化温度まで全体を加熱すると、絶縁性接着材６が先に硬化して、受動部品３０と半導体４０とがそれぞれ回路基板１０に接着される。その後、引き続いて接続部材３の硬化が始まり、端面電極３４と回路パターン２との接続、およびバンプ４４と回路パターン２との接続が進行して、所定の回路機能を有する電子回路装置が得られる。
【００３９】
なお、導電性樹脂ペーストとしては、例えばエポキシ系樹脂材料を主成分として溶媒と銀（Ａｇ）粒子を分散させて印刷用のペースト状にしたものを使用することができる。さらに、銀（Ａｇ）粒子以外に、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、スズ（Ｓｎ）、タングステン（Ｗ）またはモリブデン（Ｍｏ）等、金属粒子として加工可能な金属材料であればほとんど使用することができる。
【００４０】
具体的には、例えばビスフェノール型エポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤および充填剤と、銀（Ａｇ）からなる導電性粒子とを分散させて作製した一液性で無溶剤タイプの導電性樹脂ペーストを用いることができる。この導電性樹脂ペーストは、１１０℃以下の硬化温度を有し、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂基材上に比抵抗が７０μΩｃｍ導電性を有する回路パターンの形成が可能である。
【００４１】
導電性樹脂ペーストの硬化温度は、使用する樹脂材料により比較的広い範囲で設定することができる。しかし、硬化温度が８０℃未満となるような樹脂材料を用いると、導電性樹脂ペーストのポットライフが短くなるので取り扱いが困難となる。一方、硬化温度が１１０℃を超えるように樹脂材料を選択すると、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムを基板に用いることができなくなり、かつポリオレフィン系のレンズ等耐熱性の弱い光学部品を他のチップ部品と一括して実装することもできなくなる。したがって、導電性樹脂ペーストの硬化温度が８０℃から１１０℃の範囲となるように樹脂材料を設定することが望ましい。
【００４２】
また、絶縁性接着材６の硬化温度は、導電性樹脂ペーストの硬化温度に比べてやや低くなるよう設定されている。絶縁性接着材６により受動部品３０、半導体４０と回路基板１０との接着を先に行い、その後、接続部材３が硬化して端子間が接続されるようにすることで、低い接続抵抗と強固な接着強度が得られる。
【００４３】
絶縁性接着材６の硬化温度は、以下のような範囲となるように設定することが要求される。すなわち、導電性樹脂ペーストの硬化温度に比べて、絶縁性接着材６の硬化温度が１０℃未満の温度差しかない場合には、絶縁性接着材６が硬化開始すると同時に導電性樹脂ペーストの硬化も生じ始める。このように同時に硬化が生じると、絶縁性接着材６の接着強度が不充分になる。この結果、接続部材３の接続抵抗が小さくならず、また絶縁性接着材６の接着強度も不充分となる。一方、絶縁性接着材６の硬化温度が５０℃未満になると、ペーストとしてのポットライフが短くなり、取り扱いが困難になる。したがって、絶縁性接着材６の硬化温度は、５０℃以上で、かつ導電性樹脂ペーストの硬化温度より少なくとも１０℃より低い温度までの範囲に設定することが望ましい。
【００４４】
絶縁性接着材６として、導電性樹脂ペーストに使用するエポキシ系樹脂材料を用いれば、このような硬化温度の差を容易に得ることができる。すなわち、導電性樹脂ペーストの場合には、エポキシ系樹脂中に導電性粒子が分散されるのでエポキシ系樹脂材料単独に比べて硬化温度がやや高くなる。この硬化温度の上昇を利用すれば、上記の温度範囲を容易に得ることができる。
【００４５】
また、絶縁性接着材６はエポキシ系樹脂材料だけでなく、ビスフェノールＡやビスフェノールＦ等のビスフェノール型の化合物、ポリアミン等の硬化剤、アミンアダクト等の潜在性硬化剤、エアロジル等のチキソトロピー性付与剤等を含む場合もある。これらの材料を含む絶縁性接着材６の粘度が１０Ｐａ・ｓ未満の場合、描画等の印刷時の印刷安定性が悪化する。さらに、導電性樹脂ペーストに接触する領域部では、接続部材３と絶縁性接着材６とが混合してしまうこともある。この結果、これらが接触する領域部での接続抵抗の増大や接着強度の低下等が生じる。
【００４６】
一方、粘度が６００Ｐａ・ｓより大きくなると、ノズルのつまりや印刷時のペースト量のばらつきが生じやすくなる。したがって、絶縁性接着材６の粘度は１０Ｐａ・ｓから６００Ｐａ・ｓの範囲とすることが要求される。
【００４７】
さらに、チキソ比（０．５／５．０ｒｐｍ、２５℃）が３未満では、絶縁性接着材６の印刷後のパターン形状が崩れやすく、パターン形状の保持安定性が劣化する。一方、チキソ比が７より大きくなると、印刷形成したパターンにツノ状の突起等が発生し、これにより電子部品の実装時に接着性が劣化する現象が生じる。このため、チキソ比（０．５／５．０ｒｐｍ、２５℃）としては、３から７の範囲に設定することが好ましい。
【００４８】
この後さらに、受動部品３０と半導体４０との表面全体を覆うように樹脂封止層５０を形成する。この樹脂封止層５０を形成した状態を図１（Ｄ）に示す。樹脂封止層５０は、パラキシリレン等の常温ラジカル重合性樹脂を用い、１００℃以下の温度で化学気相成膜法（ＣＶＤ法）等のドライ成膜法により約２μｍ程度の厚さに形成すれば、薄くて緻密で、かつ均一な膜を形成することができる。なお、このようにして形成された樹脂封止層５０は吸水性が低く、水蒸気透過性が小さく、しかも弾性率が小さな特性を有する。なお、樹脂封止層５０はＣＶＤ法により形成することに限定されることはなく、例えば、インクジェット方式等の印刷技術により形成してもよい。
【００４９】
以上説明したように、本実施の形態ではポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムのように耐熱性の弱い基板を用い、かつプラスチックレンズ等の耐熱性の弱い電子部品をチップ抵抗やチップコンデンサあるいは半導体素子等と一括して実装することができる。しかも、回路パターンや実装時の硬化温度を１１０℃以下としているので、熱歪や熱応力も小さく、歩留まりが良好で、低コストの電子回路を提供することができる。
【００５０】
なお、本実施の形態では、受動部品３０と半導体４０とからなる電子回路装置について説明したが、さらに複数個の受動部品や半導体、あるいはプラスチックレンズ等の低耐熱性の電子部品を実装してもよい。
【００５１】
つぎに、本実施の形態の製造方法により作製した電子回路装置の特性を評価した結果について説明する。樹脂基材１としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムを用いた。この樹脂基材１上にビスフェノール型エポキシ樹脂を主剤とし、銀（Ａｇ）の導電性粒子を分散させた導電性樹脂ペーストを用いて回路パターン２を形成した。その後、同じ導電性樹脂ペーストを用いて接続部材３を回路パターン２の接続領域部に塗布し、さらに接続領域部間に絶縁性接着材６を塗布した。なお、絶縁性接着材６としては、導電性樹脂ペーストに用いた樹脂材料を用いた。この状態で受動部品３０を位置合せして配置し、回路基板１０方向に押圧してから１００℃で加熱硬化させた。この加熱硬化により、絶縁性接着材６が先に硬化をはじめ、引き続いて接続部材３の硬化が始まり、受動部品３０の接着が行われた後に端子部での接続が行われる。
【００５２】
このようにして作製された電子回路装置の表面に低温ＣＶＤ法により樹脂封止層５０としてパラキシリレンを形成した。
【００５３】
（表１）は、受動部品３０と回路基板１０との間の接着性をせん断強度で評価した結果である。実施例１は上記の工程により作製した電子回路装置である。比較例１は同様に上記の工程により作製したものであるが、受動部品３０と回路基板１０との間に絶縁性接着材を設けない構成としたものである。比較例２は、従来のプリント基板上に受動部品３０をハンダリフロー実装した構成である。なお、せん断強度は、常温状態で受動部品に対して平行な方向に力を加えていき、受動部品３０が基板から剥離するときの荷重をせん断強度と規定した。
【００５４】
【表１】
（表１）からわかるように、実施例１は従来方式である比較例２の４００ｇ／チップよりもむしろ大きなせん断強度（４７５ｇ／チップ）が得られ、接着性が良好であることが見出された。一方、比較例１のせん断強度は５０ｇ／チップであり、絶縁性接着材を用いればポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムを樹脂基材として用いても、接着強度に優れた電子回路装置を実現できることが見出された。
【００５６】
つぎに、実施例１の構成の電子回路装置において、樹脂封止層５０の信頼性に及ぼす効果を評価した。（表２）では、樹脂封止層あり、樹脂封止層なしとして示している。信頼性評価は、６０℃、９０％湿度雰囲気の環境下でＤＣ５Ｖを印加しながら５００時間経過前後の受動部品３０と基板との間の接続抵抗の変動とせん断強度の変動を測定した。なお、評価結果については、初期値と５００時間後の測定値との比で示している。
【００５７】
【表２】
（表２）からわかるように、樹脂封止層ありでは、接続抵抗は５００時間経過後で１．１１となり、初期値に比べて１１％増加しているのみで良好な信頼性を示した。また、５００時間経過後のせん断強度は１．３６となり、初期値に比べてせん断強度が大きくなった。これは、試験環境雰囲気での温度により絶縁性接着材の硬化がさらに進んだためと推測される。
【００５９】
一方、樹脂封止層なしでは、５００時間経過後の接続抵抗は１０15Ω以上の増加となり、絶縁状態となった。また、同様に５００時間経過後のせん断強度は０．０６となり、接着強度の大幅な低下が生じた。したがって、樹脂封止層５０を設けることで信頼性の大幅な改善が可能なことが確認された。ただし、本発明は、樹脂封止層５０を設けなくても、例えば受動部品や半導体を実装後に、これらの表面を樹脂フィルムで保護することや絶縁性の保護膜樹脂をコーティングすること等でも実用レベルの信頼性を確保することができる。
【００６０】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態の電子回路装置の製造方法について、図２に示す主要工程図を用いて説明する。なお、図１と同じ要素については同じ符号を付している。
【００６１】
図２（Ａ）は、樹脂基材６０上に多層配線からなる回路を形成した回路基板１００の断面図である。図２（Ａ）に示すように、樹脂基材６０上に第１の実施の形態と同じ導電性樹脂ペーストを用いて、例えばスクリーン印刷により第１回路パターン６２を形成する。この第１回路パターン６２は樹脂基材６０上に印刷した後、１００℃に加熱して硬化させる。
【００６２】
つぎに、導電性樹脂ペーストより低い硬化温度を有する絶縁性樹脂ペーストを用いて層間絶縁膜６４を形成する。この層間絶縁膜６４についても印刷後、少なくとも１００℃以下の温度に加熱して硬化させる。この層間絶縁膜６４の形成時に、必要な個所にはヴィアホール６６を形成しておく。
【００６３】
この後、同じ導電性樹脂ペーストを用いて第２回路パターン６８を形成する。このときに、ヴィアホール６６にも導電性樹脂ペーストが埋め込まれる。この後、１００℃に加熱して硬化させる。この結果、第２回路パターン６８の硬化と同時に、第１回路パターン６２と第２回路パターン６８とのヴィアホール６６中の導電性樹脂ペーストも硬化されて、上下間の導通が生じる。以上の工程により、多層配線構成の回路基板１００が作製される。このような工程により作製された回路基板１００は、工程中に樹脂基材６０に加わる温度が導電性樹脂ペーストの硬化温度以下であるので、導電性樹脂ペーストとして第１の実施の形態で説明した材料を用いれば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム等の耐熱性の低い基材を用いて高機能の回路基板を作製できる。
【００６４】
なお、本実施の形態では、第１回路パターン６２、層間絶縁膜６４および第２回路パターン６８は、それぞれ個別に加熱して硬化させたが、乾燥させた状態で、その上に印刷していき、最終的に一括して加熱硬化させてもよい。
【００６５】
この後、この第２回路パターン６８の電子部品を実装する接続領域部上に、同じ導電性樹脂ペーストを用いて接続部材３を形成する。この形成は、例えば描画方式が好適であるが、スクリーン印刷やインクジェット方式等でも可能である。なお、本実施の形態では、半導体４０を実装する接続領域部には接続部材３を形成せず、半導体４０のバンプ４４側に導電性樹脂ペーストによる接続部材３を塗布した後に、回路基板１００上の所定の位置に半導体４０を位置決めするようにしている。このため、図２（Ｂ）の半導体４０が実装される接続領域部には、接続部材３は形成されていない。
【００６６】
つぎに、絶縁性樹脂ペーストを用いて接続領域部間に図２（Ｂ）に示すように、絶縁性接着材６を形成する。この形成も、例えば描画方式が好適であるが、スクリーン印刷やインクジェット方式等でも可能である。この場合に用いる絶縁性樹脂ペーストは、導電性樹脂ペーストよりも少なくとも低い硬化温度を有する材料を用いる。例えば、導電性樹脂ペーストを構成する成分である樹脂を用いることもできる。これは、導電性粒子が樹脂中に分散している場合には、樹脂のみに比べて硬化温度が高くなることによる。これにより、最終的に一括して硬化させるときに、導電性樹脂ペーストに比べてやや低い温度で硬化させることができる。したがって、電子部品３０、４０を絶縁性接着材６により先に接着硬化させてから、接続部材３が硬化するようになる。これにより、絶縁性接着材６で回路基板１００と電子部品３０、４０との接着固定、および接続部材３で電子部品３０、４０と回路パターンとの電気的接続を連続的に確実に行うことができる。図２（Ｂ）は、接続部材３と絶縁性接着材６とを所定の個所に塗布した状態を示す。
【００６７】
つぎに、複数の電子部品３０、４０を回路基板１００上に実装する工程について、図２（Ｃ）を用いて説明する。
【００６８】
本実施の形態では第１の実施の形態と同様に、受動部品３０と半導体４０を実装する場合について説明する。
【００６９】
受動部品３０は、両側に設けられた端面電極３４と回路基板１００の第２回路パターン６８との間を接続部材３により、電気的、かつ機械的に接続される。この接続方法としては、接続領域部の端面電極３４と第２回路パターン６８とを位置合せし、端面電極３４と第２回路パターン６８、および受動部品３０と回路基板１００とが充分近接するように受動部品３０を押圧する。これにより、接続部材３の導電性樹脂ペーストが広がり、フィレットが形成される。
【００７０】
また、半導体４０は、同様にバンプ４４が形成された面を回路基板１００に対向させて第２回路パターン６８の接続領域部に位置合せする。受動部品３０の場合と同様に位置合せした後、回路基板１００方向に押し込んでいくと、個々のバンプ４４は接続部材３を介して第２回路パターン６８と個別に接触した状態となり、かつ半導体４０の中央領域部の空間部は絶縁性接着材６により充填された状態となる。
【００７１】
この状態で少なくとも導電性樹脂ペーストの硬化温度まで全体を加熱すると、絶縁性接着材６が先に硬化して、受動部品３０と半導体４０とがそれぞれ回路基板１００に接着される。その後、引き続いて接続部材３の硬化が始まり、端面電極３４と第２回路パターン６８との接続、およびバンプ４４と第２回路パターン６８との接続が進行して、所定の回路機能を有する電子回路装置が得られる。
【００７２】
この後さらに、受動部品３０と半導体４０との表面全体を覆うように樹脂封止層５０を形成する。この樹脂封止層５０を形成した状態を図２（Ｄ）に示す。樹脂封止層５０は、第１の実施の形態と同様に、パラキシリレン等の常温ラジカル重合性樹脂を用い、１００℃以下の温度でＣＶＤ法等のドライ成膜法により約２μｍ程度の厚さに形成すれば、薄くて緻密で、かつ均一な膜を形成することができる。
【００７３】
以上により、樹脂基材６０上に多層配線が形成された回路基板１００と、この回路基板１００上に必要な電子部品３０、４０が形成された電子回路装置が得られる。この電子回路装置は、低耐熱性の樹脂、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムを用いて、種々の電子部品の実装までを導電性樹脂ペーストの硬化温度以下で可能となり、耐熱性の低いプラスチックレンズ等も含めて一括して実装できる。また、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムは一般に多く使用されているポリイミドフィルムに比べて非常に安価であるので、低コストの電子回路装置を実現できる。
【００７４】
なお、熱可塑性樹脂のフィルムとして、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を用いたが、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂やアクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）樹脂等も同様に用いることができる。
【００７５】
さらに、第１の実施の形態と第２の実施の形態では、半導体はバンプが形成された半導体チップとしたが、本発明はこれに限定されない。ＱＦＰ（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｐａｃｋａｇｅ）タイプ、ＣＳＰ（Ｃｈｉｐ Ｓｉｚｅ Ｐａｃｋａｇｅ）タイプまたはＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）タイプ等、表面実装型であれば同様に実装可能である。また、受動部品についてもチップ抵抗だけでなく、チップコンデンサ、チップインダクタ等の一般的な受動部品だけでなく、プラスチックレンズ等についても表面実装型であれば同様に実装可能である。
【００７６】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、樹脂基材上に導電性粒子と樹脂とを含む導電性樹脂ペーストにより回路パターンが形成された回路基板と、回路パターンの接続領域部に対して電極端子部が位置合せされて配置された表面実装型の電子部品と、接続領域部と電極端子部との間に設けられた導電性樹脂ペーストからなる接続部材と、接続領域部間で、回路基板面と電子部品との空間部に設けられ、導電性樹脂ペーストより低い硬化温度を有し、電子部品と回路基板とを接着する絶縁性接着材とからなる構成を有する。
【００７７】
これにより、回路基板の形成と表面実装型の電子部品の回路基板上への実装を含めて電子回路装置を製造するための加熱温度を導電性樹脂ペーストの硬化温度以下とすることができる。この結果、低耐熱性の樹脂基材を用いることができるだけでなく、プラスチックレンズ等の低耐熱性の電子部品をチップ部品や半導体集積回路素子と一括して実装することもでき、製造工程を大幅に簡略化できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の電子回路装置の製造方法の主要工程を説明する図
【図２】本発明の第２の実施の形態の電子回路装置の製造方法の主要工程を示す図
【符号の説明】
１，６０ 樹脂基材
２ 回路パターン
３ 接続部材
６ 絶縁性接着材
１０，１００ 回路基板
３０ 受動部品（電子部品）
３２ 基材
３４ 端面電極
３６ 抵抗素子
４０ 半導体（電子部品）
４２ 半導体チップ
４４ バンプ
５０ 樹脂封止層
６２ 第１回路パターン
６４ 層間絶縁膜
６６ ヴィアホール
６８ 第２回路パターン
Claims (7)
- 同じ導電性樹脂ペーストにより形成される少なくとも二層の回路パターンと、
前記導電性樹脂ペーストと同じ導電ペーストが埋め込まれた前記層間の導通をとるヴィアホールと、
前記回路パターン間には前記導電性樹脂ペーストより低い硬化温度を有する絶縁性樹脂ペーストで形成される少なくとも一層の層間絶縁膜とからなる多層配線回路基板と、
前記回路パターンの接続領域部に対して電極端子部が位置合せされて配置された表面実装型の電子部品と、
前記接続領域部と前記電極端子部との間に設けられた前記導電性樹脂ペーストからなる接続部材と、
前記接続領域部間で、前記回路基板面と前記電子部品との空間部に設けられ、前記導電性樹脂ペーストより低い硬化温度を有し、前記電子部品と前記回路基板とを接着する絶縁性接着材とからなることを特徴とする電子回路装置。 - 前記絶縁性接着材は前記導電性樹脂ペーストの樹脂を主成分とすることを特徴とする請求項１に記載の電子回路装置。
- 前記絶縁性樹脂ペーストは前記絶縁性接着材と同じ材料を用いることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電子回路装置。
- 前記絶縁性接着材は、ビスフェノール型化合物、硬化剤、潜在性硬化剤およびチキソトロビー性付与剤を含み、２５℃での粘度が１０Ｐａ・ｓから６００Ｐａ・ｓで、かつチキソ比（０．５／５．０ｒｐｍ、２５℃）が３から７であることを特徴とする請求項１に記載の電子回路装置。
- 前記導電性樹脂ペーストの硬化温度が８０℃から１１０℃であることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれかに記載の電子回路装置。
- 前記電子部品を覆う樹脂封止層をさらに有することを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれかに記載の電子回路装置。
- 同じ導電性樹脂ペーストによる少なくとも２回の前記回路パターンの形成工程と
前記層間の導通をとるヴィアホールに前記導電性樹脂ペーストと同じ導電ペーストを埋め込む工程と
前記回路パターン間に形成され、前記導電性樹脂ペーストの硬化温度より低い硬化温度を有する材料からなる絶縁性樹脂ペーストによる少なくとも１回の層間絶縁膜の形成工程とからなる多層配線を形成する工程と、
前記回路パターンの接続領域部上または表面実装型の電子部品の電極端子部上に、前記接続領域部と前記電極端子部とを接続するための接続部材として前記導電性樹脂ペーストを塗布する工程と、
前記接続領域部間の前記樹脂基材面上に前記導電性樹脂ペーストの硬化温度より低い硬化温度を有する絶縁性接着材を塗布する工程と、
前記接続領域部と前記電子部品の前記電極端子部とを位置合せして、前記回路基板上に前記電子部品を配置する工程と、
少なくとも前記接続部材と前記絶縁性接着材とを加熱硬化して、前記回路パターンと前記電極端子部との実装、および前記回路基板と前記電子部品との接着とを一括して行う工程とを含む電子回路装置の製造方法。
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