JPH10226769A - フィルム状接着剤及び接続方法 - Google Patents
フィルム状接着剤及び接続方法Info
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- JPH10226769A JPH10226769A JP9032003A JP3200397A JPH10226769A JP H10226769 A JPH10226769 A JP H10226769A JP 9032003 A JP9032003 A JP 9032003A JP 3200397 A JP3200397 A JP 3200397A JP H10226769 A JPH10226769 A JP H10226769A
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- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
- H05K3/30—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistors
- H05K3/32—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistors electrically connecting electric components or wires to printed circuits
- H05K3/321—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistors electrically connecting electric components or wires to printed circuits by conductive adhesives
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Abstract
なく、接続信頼性が大幅に向上する回路板の製造を可能
とするフィルム状接着剤を提供する。 【解決手段】 フェノキシ樹脂、アクリルゴムを酢酸エ
チルに溶解し溶液を得た。マイクロカプセル型潜在性硬
化剤を含有する液状エポキシこの溶液に加え、撹拌し、
溶融シリカを接着剤組成物100重量部に対して60重
量部分散してフィルム塗工用溶液を得、溶液から接着フ
ィルム1を作製した。接着フィルム1の作成において溶
融シリカを分散する代わりにニッケル粒子分散する以外
は、同様な方法で厚み25μmの接着フィルム2を作製
した。接着フィルム1と接着フィルム2をラミネートし
てフィルム状接着剤を得た。フィルム状接着剤の接着フ
ィルム2をNi/AuめっきCu回路プリント基板に貼
付け、接着フィルム1側にチップを対向し、チップのバ
ンプとNi/AuめっきCu回路プリント基板の位置あ
わせを行い、加熱、加圧を行い接続を行う。
Description
ップ実装方式により半導体チップを基板と接着剤で接着
固定すると共に両者の電極同士を電気的に接続するため
に使用されるフィルム状接着剤及び回路部材の接続方法
に関する。
化に対応した新しい実装形態としてICチップを直接プ
リント基板やフレキシブル配線板に搭載するフリップチ
ップ実装が注目されている。フリップチップ実装方式と
しては、チップの端子にはんだバンプを設け、はんだ接
続を行う方式や導電性接着剤を介して電気的接続を行う
方式が知られている。これらの方式では、接続するチッ
プと基板の熱膨張係数差に基づくストレスが、各種環境
下に曝した場合、接続界面で発生し接続信頼性が低下す
るという問題がある。このため、接続界面のストレスを
緩和する目的で一般にエポキシ樹脂系のアンダフィル材
をチップ/基板の間隙に注入する方式が検討されてい
る。しかし、このアンダフィルの注入工程は、プロセス
を煩雑化し、生産性、コストの面で不利になるという問
題がある。このような問題を解決すべく最近では、異方
導電性と封止機能を有する異方導電性接着剤を用いたフ
リップチップ実装が、プロセス簡易性という観点から注
目されている。
を異方導電接着剤を介して直接基板に搭載する場合、温
度サイクル試験下ではチップと基板の熱膨張係数差に基
づくストレスが接続部において生じ、熱衝撃試験、PC
T試験、はんだバス浸漬試験などの信頼性試験を行うと
接続抵抗の増大や接着剤の剥離が生じるという問題があ
る。また、チップの接続端子に突起電極が形成されてい
る場合では、信頼性試験においてチップと基板の熱膨張
係数差に基づくストレスが突起電極とチップ界面に集中
し、突起電極がチップ電極界面から剥離し、導通不良が
生じるという問題がある。本発明は、接続部での接続抵
抗の増大や接着剤の剥離がなく、接続信頼性が大幅に向
上する回路板を提供するものである。
剤は、相対向する回路電極間に介在され、相対向する回
路電極を加圧し加圧方向の電極間を電気的に接続する回
路接続用フィルム状接着剤であって、接着剤樹脂組成物
100重量部に無機質充填材を10〜200重量部含有
してなる接着剤層1と接着剤樹脂組成物を主成分として
なる接着剤層2を備えた多層構成であることを特徴とす
るものである。
する第一の回路部材と、第一の回路部材より熱膨張係数
が大きい第二の接続端子を有する第二の回路部材とを、
第一の接続端子と第二の接続端子を対向して配置し、前
記対向配置した第一の接続端子と第二の接続端子の間に
請求項1記載の接着剤を接着剤層1が第一の回路部材側
に、接着剤層2が第二の回路部材に対向するように介在
させ、加熱加圧して前記対向配置した第一の接続端子と
第二の接続端子を電気的に接続させることを特徴とする
ものである。
樹脂組成物の硬化後の40℃での弾性率は30〜150
0MPaであるのが好ましく、接着剤層1及び/又は接
着剤層2の接着剤樹脂組成物はエポキシ樹脂、アクリル
ゴム、潜在性硬化剤を含有しているものが使用される。
アクリルゴムは、その分子中にグリシジルエーテル基を
含有しているものが好ましい。無機質充填材の平均粒径
は3ミクロン以下が好ましく、接着剤層2の接着剤樹脂
組成物には導電粒子を0.2〜20体積%含有しても良
く、接着剤層2の接着剤組成物に含有されている導電粒
子の平均粒径が無機充填材の平均粒径に比べて大きいこ
とが好ましい。
材として半導体チップ、プリント基板、ポリイミドやポ
リエステルを基材としたフレキシル配線板があげられ
る。半導体チップや基板の電極パッド上には、めっきで
形成されるバンプや金ワイヤの先端をトーチ等により溶
融させ、金ボールを形成し、このボールを電極パッド上
に圧着した後、ワイヤを切断して得られるワイヤバンプ
などの突起電極を設け、接続端子として用いることがで
きる。
物としては、エポキシ樹脂とイミダゾール系、ヒドラジ
ド系、三フッ化ホウ素−アミン錯体、スルホニウム塩、
アミンイミド、ポリアミンの塩、ジシアンジアミド等の
潜在性硬化剤の混合物が用いられ、回路部材の熱膨張係
数差に基づくストレスを緩和するためには、接着後の4
0℃での弾性率が30〜1500MPaの接着剤樹脂組
成物が好ましい。例えば、接続時の良好な流動性や高接
続信頼性を得られる接着剤樹脂組成物として、エポキシ
樹脂とイミダゾール系、ヒドラジド系、三フッ化ホウ素
−アミン錯体、スルホニウム塩、アミンイミド、ポリア
ミンの塩、ジシアンジアミド等の潜在性硬化剤の混合物
に、接着後の40℃での弾性率が30〜1500MPa
になるようにアクリルゴムを配合した接着剤があげられ
る。接着フィルム硬化物の弾性率は、例えば、レオロジ
(株)製レオスペクトラDVE−4(引っぱりモード、
周波数10Hz、5℃/minで昇温)を使用して測定
できる。
クリル酸、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル
またはアクリロニトリルのうち少なくともひとつをモノ
マー成分とした重合体または共重合体があげられ、中で
もグリシジルエーテル基を含有するグリシジルアクリレ
ートやグリシジルメタクリレートを含む共重合体系アク
リルゴムが好適に用いられる。これらアクリルゴムの分
子量は、接着剤の凝集力を高める点から20万以上が好
ましい。アクリルゴムの接着剤中の配合量は、15wt
%以下であると接着後の40℃での弾性率が1500M
Paを越えてしまい、また40wt%以上になると低弾
性率化は図れるが接続時の溶融粘度が高くなり接続電極
界間、または接続電極と導電粒子界面の溶融接着剤の排
除性が低下するため、接続電極間または接続電極と導電
粒子間の電気的導通を確保できなくなる。このため、ア
クリル配合量としては15〜40wt%が好ましい。接
着剤に配合されたこれらのアクリルゴムは、ゴム成分に
起因する誘電正接のピーク温度が40〜60℃付近にあ
るため、接着剤の低弾性率化を図ることができる。ま
た、接着剤にはフィルム形成性をより容易にするために
フェノキシ樹脂などの熱可塑性樹脂を配合することもで
きる。特に、フェノキシ樹脂は、エポキシ樹脂と構造が
類似しているため、エポキシ樹脂との相溶性、接着性に
優れるなどの特徴を有するので好ましい。フィルム形成
は、これら少なくともエポキシ樹脂、アクリルゴム、フ
ェノキシ樹脂、潜在性硬化剤からなる接着組成物と導電
粒子を有機溶剤に溶解あるいは分散により液状化して、
剥離性基材上に塗布し、硬化剤の活性温度以下で溶剤を
除去することにより行われる。この時用いる溶剤は、芳
香族炭化水素系と含酸素系の混合溶剤が材料の溶解性を
向上させるため好ましい。
は、特に限定するものではなく、例えば、溶融シリカ、
結晶質シリカ、ケイ酸カルシウム、アルミナ、炭酸カル
シウム等の粉体があげられる。無機充填材の配合量は、
接着剤樹脂組成物100重量部に対して10〜200重
量部であり、熱膨張係数を低下させるには配合量が大き
いほど効果的であるが、多量に配合すると接着性や接続
部での接着剤の排除性低下に基づく導通不良が発生し、
配合量が小さいと熱膨張係数を充分低下できないため、
20〜90重量部が好ましい。また、その平均粒径は、
接続部での導通不良を防止する目的で3ミクロン以下に
するのが好ましい。また接続時の樹脂の流動性の低下及
びチップのパッシベーション膜のダメージを防ぐ目的で
球状フィラを用いることが望ましい。
路電極の高さばらつきを吸収するために、異方導電性を
積極的に付与する目的で導電粒子を分散することもでき
る。本発明において導電粒子は例えばAu、Ni、A
g、Cu、Wやはんだなどの金属粒子またはこれらの金
属粒子表面に金やパラジウムなどの薄膜をめっきや蒸着
によって形成した金属粒子であり、ポリスチレン等の高
分子の球状の核材にNi、Cu、Au、はんだ等の導電
層を設けた導電粒子を用いることができる。粒径は基板
の電極の最小の間隔よりも小さいことが必要で、電極の
高さばらつきがある場合、高さばらつきよりも大きいこ
とが好ましく、かつ無機質充填材の平均粒径より大きい
ことが好ましく、1μm〜10μmが好ましい。また、
接着剤に分散される導電粒子量は、0.1〜30体積%
であり、好ましくは0.2〜15体積%である。本発明
のフィルム状接着剤の膜厚は、特に限定するものではな
いが、第一及び第二の回路部材間のギャップに比べ、厚
いほうが好ましく、一般にはギャップに対して5μm以
上厚い膜厚が望ましい。
部)、エチルアクリレート(30部)、アクリロニトリ
ル(30部)及びグリシジルメタクリレート(3部)を
共重合したアクリルゴム(分子量:85万)125gを
酢酸エチル400gに溶解し、30%溶液を得た。つい
で、マイクロカプセル型潜在性硬化剤を含有する液状エ
ポキシ(エポキシ当量185)325gをこの溶液に加
え、撹拌し、溶融シリカ(平均粒子径:0.5μm)を
樹脂剤接着剤組成物100重量部に対して40重量部を
分散してフィルム塗工用溶液を得た。この溶液をセパレ
ータ(シリコーン処理したポリエチレンテレフタレート
フィルム、厚み40μm)にロールコータで塗布し、1
00℃10分乾燥し厚み25μmの接着フィルム1を作
製した。なお、この接着フィルム1の溶融シリカを除い
た接着剤樹脂組成物のみの動的粘弾性測定器で測定した
40℃の弾性率は、800MPaであった。接着フィル
ム1の作成において溶融シリカを分散する代わりにニッ
ケル粒子(直径:3μm)を2vol%分散する以外
は、同様な方法で厚み25μmの接着フィルム2を作製
した。次に作製した接着フィルム1と接着フィルム2を
ラミネートしてフィルム状接着剤を得た。このフィルム
状接着剤を用いて金バンプ(面積:80μmx80μ
m、スペース30μm、高さ:15μm、バンプ数28
8)付きチップ(10mmx10mm、厚み:0.5m
m)とNi/AuめっきCu回路プリント基板の接続を
以下に示すように行った。このフィルム状接着剤の接着
フィルム2(12mmx12mm)をNi/Auめっき
Cu回路プリント基板(電極高さ:20μm、厚み:
0.8mm)に80℃、10kgf/cm2で貼りつけ
た後、セパレータを剥離し、接着フィルム1側にチップ
を対向し、チップのバンプとNi/AuめっきCu回路
プリント基板(厚み:0.8mm)の位置あわせを行っ
た。ついで、180℃、50g/バンプ、20秒の条件
でチップ上方から加熱、加圧を行い、本接続を行った。
本接続後の接続抵抗は、1バンプあたり最高で6mΩ、
平均で2mΩ、絶縁抵抗は108Ω以上であり、これら
の値は−55〜125℃の熱衝撃試験1000サイクル
処理、PCT試験(121℃、2気圧)200時間、2
60℃のはんだバス浸漬10秒後においても変化がな
く、良好な接続信頼性を示した。
部)、エチルアクリレート(30部)、アクリロニトリ
ル(30部)及びグリシジルメタクリレート(3部)を
共重合したアクリルゴム(分子量:85万)175gを
酢酸エチル525gに溶解し、30%溶液を得た。つい
で、、マイクロカプセル型潜在性硬化剤を含有する液状
エポキシ(エポキシ当量185)275gをこの溶液に
加え、撹拌し、溶融シリカ(平均粒子径:1μm)を接
着剤樹脂組成物100重量部に対し60重量部分散して
フィルム塗工用溶液を得た。この溶液をセパレータ(シ
リコーン処理したポリエチレンテレフタレートフィル
ム、厚み40μm)にロールコータで塗布し、100
℃、10分乾燥し厚み20μmの接着フィルム1を作製
した。この接着フィル1の溶融シリカを除いた接着剤樹
脂組成物のみの動的粘弾性測定器で測定した40℃の弾
性率は、400MPaであった。接着フィルム1の作成
において溶融シリカを分散する代わりにニッケル粒子
(直径:5μm)を2vol%分散する以外は、同様な
方法で厚み20μmの接着フィルム2を作製した。次に
作製した接着フィルム1と接着フィルム2をラミネート
してフィルム状接着剤を得た。このフィルム状接着剤を
用いて金バンプ(面積:80μmx80μm、スペース
30μm、高さ:15μm、バンプ数288)付きチッ
プ(10mmx10mm、厚み:0.5mm)とNi/
AuめっきCu回路プリント基板の接続を以下に示すよ
うに行った。このフィルム状接着剤の接着フィルム2
(12mmx12mm)をNi/AuめっきCu回路プ
リント基板(電極高さ:20μm、厚み:0.8mm)
に80℃、10kgf/cm2で貼りつけた後、セパレ
ータを剥離し、接着フィルム1側にチップを対向し、チ
ップのバンプとNi/AuめっきCu回路プリント基板
(厚み:0.8mm)の位置あわせを行った。ついで、
180℃、50g/バンプ、20秒の条件でチップ上方
から加熱、加圧を行い、本接続を行った。本接続後の接
続抵抗は、1バンプあたり最高で18mΩ、平均で8m
Ω、絶縁抵抗は108Ω以上であり、これらの値は−5
5〜125℃の熱衝撃試験1000サイクル処理、PC
T試験(121℃、2気圧)200時間、260℃のは
んだバス浸漬10秒後においても変化がなく、良好な接
続信頼性を示した。
部)、エチルアクリレート(30部)、アクリロニトリ
ル(30部)及びグリシジルメタクリレート(3部)を
共重合したアクリルゴム(分子量:85万)100gを
酢酸エチル350gに溶解し、30%溶液を得た。つい
で、、マイクロカプセル型潜在性硬化剤を含有する液状
エポキシ(エポキシ当量185)350gをこの溶液に
加え、撹拌し、溶融シリカ(平均粒子径:0.5μm)
を接着剤樹脂組成物100重量部に対し60重量部を分
散してフィルム塗工用溶液を得た。この溶液をセパレー
タ(シリコーン処理したポリエチレンテレフタレートフ
ィルム、厚み40μm)にロールコータで塗布し、10
0℃10分乾燥し厚み25μmの接着フィルム1を作製
した。この接着フィルム1の溶融シリカを除いた接着剤
樹脂組成物のみの動的粘弾性測定器で測定した40℃の
弾性率は、1000MPaであった。接着フィルム1の
作成において溶融シリカを分散する代わりにポリスチレ
ン系核体(直径:5μm)の表面にAu層を形成した導
電粒子を5vol%分散する以外は、同様な方法で厚み
25μmの接着フィルム2を作製した。次に作製した接
着フィルム1と接着フィルム2をラミネートしてフィル
ム状接着剤を得た。このフィルム状接着剤を用いて金バ
ンプ(面積:80μmx80μm、スペース30μm、
高さ:15μm、バンプ数288)付きチップ(10m
mx10mm、厚み:0.5mm)とNi/Auめっき
Cu回路プリント基板の接続を以下に示すように行っ
た。このフィルム状接着剤の接着フィルム2(12mm
x12mm)をNi/AuめっきCu回路プリント基板
(電極高さ:20μm、厚み:0.8mm)に80℃、
10kgf/cm2で貼りつけた後、セパレータを剥離
し、接着フィルム1側にチップを対向し、チップのバン
プとNi/AuめっきCu回路プリント基板(厚み:
0.8mm)の位置あわせを行った。ついで、180
℃、50g/バンプ、20秒の条件でチップ上方から加
熱、加圧を行い、本接続を行った。接続抵抗は、1バン
プあたり最高で5mΩ、平均で1.5mΩ、絶縁抵抗は
108Ω以上であり、これらの値は−55〜125℃の
熱衝撃試験1000サイクル処理、PCT試験(121
℃、2気圧)200時間、260℃のはんだバス浸漬1
0秒後においても変化がなく、良好な接続信頼性を示し
た。
部)、エチルアクリレート(30部)、アクリロニトリ
ル(30部)及びグリシジルメタクリレート(3部)を
共重合したアクリルゴム(分子量:85万)125gを
酢酸エチル400gに溶解し、30%溶液を得た。つい
で、、マイクロカプセル型潜在性硬化剤を含有する液状
エポキシ(エポキシ当量185)325gをこの溶液に
加え、撹拌し、溶融シリカ(平均粒子径:0.5μm)
を接着剤樹脂組成物100重量部に60重量部を分散し
てフィルム塗工用溶液を得た。この溶液をセパレータ
(シリコーン処理したポリエチレンテレフタレートフィ
ルム、厚み25μm)にロールコータで塗布し、100
℃10分乾燥し厚み25μmの接着フィルム5を作製し
た。この接着フィルム4の溶融シリカを除いた接着剤樹
脂組成物のみの動的粘弾性測定器で測定した40℃の弾
性率は、800MPaであった。接着フィルム1の作成
において溶融シリカを分散する代わりにニッケル粒子
(直径:3μm)を2vol%分散する以外は、同様な
方法で厚み25μmの接着フィルム2を作製した。次に
作製した接着フィルム1と接着フィルム2をラミネート
してフィルム状接着剤を得た。このフィルム状接着剤を
用いてバンプレスチップ(10mmx10mm、厚み:
0.5mm、パッド電極:Al、パッド径:120μ
m)と回路上にNi/AuめっきCuバンプ(直径:1
00μm、スペース50μm、高さ:15μm、バンプ
数200)を形成したNi/AuめっきCu回路プリン
ト基板の接続を以下に示すように行った。このフィルム
状接着剤の接着フィルム2(12mmx12mm)をN
i/AuめっきCuバンプ(直径:100μm、スペー
ス50μm、高さ:15μm、バンプ数200)を形成
したNi/AuめっきCu回路プリント基板(電極高
さ:20μm、厚み:0.8mm)に80℃、10kg
f/cm2で貼りつけた後、セパレータを剥離し、接着
フィルム1側にチップを対向し、チップのバンプとNi
/AuめっきCu回路プリント基板(厚み:0.8m
m)の位置あわせを行った。ついで、180℃、50g
/バンプ、20秒の条件でチップ上方から加熱、加圧を
行い、本接続を行った。本接続後の接続抵抗は、1バン
プあたり最高で8mΩ、平均で4mΩ、絶縁抵抗は10
8Ω以上であり、これらの値は−55〜125℃の熱衝
撃試験1000サイクル処理、PCT試験(121℃、
2気圧)200時間、260℃のはんだバス浸漬10秒
後においても変化がなく、良好な接続信頼性を示した。
路板によれば、従来の回路板のようにチップなどの熱膨
張係数が小さい接続部材側に接着剤の熱膨張係数が小さ
い無機質充填材含有接着層1が、プリント基板などの熱
膨張係数が大きい回路部材側には接着組成物を主成分と
する接着層2が配置されているため、温度サイクル、P
CT、IRリフロー試験などの信頼性試験において生じ
る回路部材間の熱膨張係数差に基づくストレスを吸収で
きるため、信頼性試験後においても接続部での接続抵抗
の増大や接着剤の剥離がなく、接続信頼性が大幅に向上
する。
Claims (8)
- 【請求項1】 相対向する回路電極間に介在され、相対
向する回路電極を加圧し加圧方向の電極間を電気的に接
続する回路接続用フィルム状接着剤であって、接着剤樹
脂組成物100重量部に無機質充填材を10〜200重
量部含有してなる接着剤層1と接着剤樹脂組成物を主成
分としてなる接着剤層2を備えた多層構成であることを
特徴とするフィルム状接着剤。 - 【請求項2】 接着剤層1及び/又は接着剤層2の接着
剤樹脂組成物の硬化後の40℃での弾性率が30〜15
00MPaである請求項1記載のフィルム状接着剤。 - 【請求項3】 接着剤層1及び/又は接着剤層2の接着
剤樹脂組成物がエポキシ樹脂、アクリルゴム、潜在性硬
化剤を含有している請求項2記載のフィルム状接着剤。 - 【請求項4】 アクリルゴムが、その分子中にグリシジ
ルエーテル基を含有している請求項3記載のフィルム状
接着剤。 - 【請求項5】 無機質充填材の平均粒径が3ミクロン以
下である請求項1〜4各項記載のフィルム状接着剤。 - 【請求項6】 接着剤層2の接着剤樹脂組成物に導電粒
子が0.1〜30体積%含有されている請求項1〜5各
項記載のフィルム状接着剤。 - 【請求項7】 接着剤層2の接着剤組成物に含有されて
いる導電粒子の平均粒径が無機充填材の平均粒径に比べ
て大きい請求項6記載のフィルム状接着剤。 - 【請求項8】 第一の接続端子を有する第一の回路部材
と、第一の回路部材より熱膨張係数が大きい第二の接続
端子を有する第二の回路部材とを、第一の接続端子と第
二の接続端子を対向して配置し、前記対向配置した第一
の接続端子と第二の接続端子の間に請求項1記載の接着
剤を接着剤層1が第一の回路部材側に、接着剤層2が第
二の回路部材に対向するように介在させ、加熱加圧して
前記対向配置した第一の接続端子と第二の接続端子を電
気的に接続させることを特徴とする接続方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9032003A JPH10226769A (ja) | 1997-02-17 | 1997-02-17 | フィルム状接着剤及び接続方法 |
| US12/549,909 US20090314533A1 (en) | 1997-02-14 | 2009-08-28 | Adhesive for bonding circuit members, circuit board and process for its production |
| US13/166,591 US8273458B2 (en) | 1997-02-14 | 2011-06-22 | Adhesive for bonding circuit members, circuit board and process for its production |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9032003A JPH10226769A (ja) | 1997-02-17 | 1997-02-17 | フィルム状接着剤及び接続方法 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2006307141A Division JP2007107008A (ja) | 2006-11-13 | 2006-11-13 | フィルム状接着剤及び積層体の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10226769A true JPH10226769A (ja) | 1998-08-25 |
Family
ID=12346731
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9032003A Pending JPH10226769A (ja) | 1997-02-14 | 1997-02-17 | フィルム状接着剤及び接続方法 |
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