电子零件及电子零件的制造方法

文档序号:723494 发布日期:2021-04-16 浏览:9次 >En<

阅读说明:本技术 电子零件及电子零件的制造方法 (Electronic component and method for manufacturing electronic component ) 是由 江尻芳则 须方振一郎 鸟羽正也 中子伟夫 川名祐贵 浦岛航介 米仓元气 纳堂高明 栗 于 2019-09-05 设计创作,主要内容包括:本发明的一方面为一种电子零件的制造方法,包括:第一步骤,在聚合物成形体上以规定的图案涂布含有金属粒子的金属膏而形成金属膏层;第二步骤,通过烧结金属粒子而形成金属配线;第三步骤,在金属配线上涂布含有焊料粒子及树脂成分的焊料膏而形成焊料膏层;第四步骤,在焊料膏层上配置电子元件;以及第五步骤,对焊料膏层进行加热,形成接合金属配线与电子元件的焊料层,并且形成被覆焊料层的至少一部分的树脂层。(An aspect of the present invention is a method of manufacturing an electronic part, including: a first step of applying a metal paste containing metal particles in a predetermined pattern on a polymer molded body to form a metal paste layer; a second step of forming a metal wiring by sintering the metal particles; a third step of forming a solder paste layer by applying a solder paste containing solder particles and a resin component on the metal wiring; a fourth step of disposing an electronic component on the solder paste layer; and a fifth step of heating the solder paste layer to form a solder layer for bonding the metal wiring and the electronic component and to form a resin layer covering at least a part of the solder layer.)

电子零件及电子零件的制造方法

技术领域

本发明涉及一种电子零件及电子零件的制造方法。

背景技术

近年来,出于功能性和/或装饰性的表面加工的目的,研究了在聚合物成形体的表面上通过镀敷形成金属层的方法。例如于在聚合物成形体上形成金属配线的情况下,需要以规定的图案形成金属配线,因此作为选择性地进行金属镀敷的方法,有用的是激光直接成形(Laser Direct Structuring,LDS)。例如在通过LDS形成铜配线的情况下,通过对含有催化剂的聚合物成形体的形成铜配线的部分照射激光使催化剂活性化,可对催化剂选择性地(仅对形成铜配线的部分)实施无电解铜镀敷,其结果可形成具有规定的图案的铜配线(例如专利文献1)。另一方面,提出了通过在聚合物成形体上涂布含有铜的膏并进行煅烧而简单地形成铜配线的方法(例如专利文献2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本专利特开2012-149347号公报

专利文献2:日本专利特开2017-123254号公报

发明内容

发明所要解决的问题

在利用LDS的铜配线的形成方法中,由于包含催化剂的聚合物价格高、需要激光照射及无电解铜镀敷的步骤,因此在生产性的方面存在问题。另一方面,通过在聚合物成形体上涂布金属膏并进行煅烧而简单地形成金属配线的方法中,无法充分获得聚合物成形体与金属配线之间的接着性,电子零件的接着强度容易降低。

因此,本发明的一方面的目的在于提供一种简单地进行金属配线的形成及电子元件的安装、接着强度高的电子零件及电子零件的制造方法。

解决问题的技术手段

本发明的一方面为一种电子零件的制造方法,包括:第一步骤,在聚合物成形体上以规定的图案涂布含有金属粒子的金属膏而形成金属膏层;第二步骤,通过烧结金属粒子而形成金属配线;第三步骤,在金属配线上涂布含有焊料粒子及树脂成分的焊料膏而形成焊料膏层;第四步骤,在焊料膏层上配置电子元件;以及第五步骤,对焊料膏层进行加热,形成接合金属配线与电子元件的焊料层,并且形成被覆焊料层的至少一部分的树脂层。

所述制造方法中,以规定的图案(与金属配线对应的图案)涂布金属膏,因此不需要包含催化剂的聚合物,另外可省略激光照射及无电解铜镀敷的步骤。除此以外,所述制造方法中,在对金属膏进行煅烧而形成的金属配线上涂布焊料膏,在配置电子元件后,对焊料膏进行热处理,由此金属配线与电子元件经由焊料层接合,在焊料层的外周形成有树脂层,由此可改善聚合物成形体与金属配线的接着性。

在第二步骤中,金属配线可具有空隙。在第三步骤中,金属配线的空隙的至少一部分可由树脂成分填充。

焊料粒子也可为包含锡的成分。焊料粒子也可为包含In-Sn合金、In-Sn-Ag合金、Sn-Bi合金、Sn-Bi-Ag合金、Sn-Ag-Cu合金或Sn-Cu合金的合金。

金属粒子也可包括选自由铜、镍、钯、金、铂、银及锡所组成的群组中的至少一种金属。金属粒子也可包含粒径为2.0μm以上的第一金属粒子、以及粒径为0.8μm以下的第二金属粒子。

聚合物成形体也可包含液晶聚合物或聚苯硫醚。

电子元件也可具有在最表面包含选自由铜、镍、钯、金、铂、银及锡所组成的群组中的至少一种的电极,在第四步骤中,以电极与焊料膏层接触的方式配置电子元件。

本发明的另一方面为一种电子零件,包括:聚合物成形体;金属配线,设置于聚合物成形体上,包含金属粒子的烧结体;电子元件,配置于金属配线上;焊料层,接合金属配线与电子元件;以及树脂层,包含被覆焊料层的至少一部分的树脂成分的硬化物。

发明的效果

根据本发明的一方面,简单地进行金属配线的形成及电子元件的安装,可获得金属配线与聚合物成形体的良好的接着性。

附图说明

图1是表示一实施形态的电子零件的制造方法的示意剖面图。

图2是用以说明电子零件中的金属配线与聚合物成形体的接合部的示意剖面图。

图3是表示一实施形态的电子零件的制造方法的示意剖面图。

图4是表示包含金属粒子的烧结体的金属配线的剖面的一例的扫描式电子显微镜(Scanning Electron Microscope,SEM)图像。

图5是表示实施例的电子零件的制造方法的示意图。

图6是实施例中制作的电子零件的剖面观察图。

图7是实施例中制作的电子零件的剖面观察图。

图8是表示实施例的电子零件的制造方法的示意图。

图9是实施例中制作的电子零件的剖面观察图。

图10是用以说明实施例的剪切强度的测定方法的示意图。

图11是用以说明实施例的剪切强度的测定方法的示意图。

图12是比较例中制作的电子零件的剖面影像图。

图13是比较例中制作的电子零件的剖面影像图。

具体实施方式

以下,一面参照图式一面对用以实施本发明的形态加以详细说明。本发明并不限定于以下的实施形态。再者,图式中,对相同或相当部分标注相同符号,省略重复说明。

本实施形态的电子零件的制造方法包括:第一步骤,在聚合物成形体上以规定的图案涂布含有金属粒子的金属膏而形成金属膏层;第二步骤,通过烧结金属粒子而形成金属配线;第三步骤,在金属配线上涂布含有焊料粒子及树脂成分的焊料膏而形成焊料膏层;第四步骤,在焊料膏层上配置电子元件;以及第五步骤,对焊料膏层进行加热,形成接合金属配线与电子元件的焊料层,并且形成被覆焊料层的至少一部分的树脂层。

金属粒子优选为包含选自由铜、镍、钯、金、铂、银及锡所组成的群组中的至少一种金属。就在低温下容易引起烧结的方面而言,金属粒子优选为包含铜或银,就在进行微细配线化时抑制迁移(migration)的观点而言,更优选为包含铜。若考虑低温下的煅烧与材料的成本,则更优选为使用银涂布铜粒子作为金属粒子。金属粒子可单独使用一种,也可将两种以上组合使用。另外,金属粒子可包含粒径不同的两种以上的金属粒子,也可包含例如粒径为2.0μm以上的第一金属粒子、以及粒径为0.8μm以下的第二金属粒子。

图1是表示一实施形态的电子零件的制造方法的示意图。对使用铜粒子作为用以形成金属配线的金属粒子的情况进行说明。所述制造方法中,首先,在聚合物成形体上以规定的图案涂布含有铜粒子的铜膏而形成金属(铜)膏层(第一步骤)。在第一步骤中,首先,如图1中的(a)所示,准备聚合物成形体1(准备步骤)。

聚合物成形体1是使用例如聚酰胺(polyamide,PA)、聚对苯二甲酸丁二酯(Polybutylene terephthalate,PBT)、聚碳酸酯(Polycarbonate,PC)、聚醚酰亚胺(Polyetherimide,PI)、聚苯硫醚(Polyphenylene sulfide,PPS)、聚醚醚酮(polyetherether ketone,PEEK)、液晶聚合物(liquid crystal polymer,LCP)等聚合物并通过公知的方法而成形的成形体。聚合物成形体的形状及大小任意。聚合物成形体1优选为包含液晶聚合物(LCP)或聚苯硫醚(PPS)。

(第一步骤)

在第一步骤中,在准备步骤后,如图1中的(b)所示,在聚合物成形体1上以规定的图案(在形成铜配线的部分)涂布铜膏而形成铜膏层2(形成步骤)。铜膏例如通过丝网印刷、转印印刷、胶版印刷、喷射印刷法、分配器、喷射分配器、针形分配器(needle dispenser)、缺角轮涂布机、狭缝涂布机、模涂机、凹版涂布机(gravure coater)、狭缝涂布、凸版印刷、凹版印刷、凹版印刷(gravure printing)、模版印刷(stencil printing)、软光刻(softlithograph)、棒涂、敷料器(applicator)、粒子堆积法、喷雾涂布机、旋转涂布机、浸渍涂布机、电着涂装等进行涂布。

铜膏层的厚度可为1μm以上、2μm以上、3μm以上、5μm以上、10μm以上、15μm以上或20μm以上,也可为3000μm以下、1000μm以下、500μm以下、300μm以下、250μm以下、200μm以下、150μm以下或100μm以下。

在形成步骤中,就抑制铜粒子的烧结时的流动及孔隙的产生的观点而言,也可使设置于聚合物成形体1上的铜膏层2适宜干燥。干燥时的气体环境可为大气中,也可为氮气、惰性气体等无氧环境中,也可为氢气、甲酸等还原环境中。干燥方法可为常温放置下的干燥,也可为加热干燥,也可为减压干燥。加热干燥或减压干燥中例如可使用:加热板、温风干燥机、温风加热炉、氮气干燥机、红外线干燥机、红外线加热炉、远红外线加热炉、微波加热装置、激光加热装置、电磁加热装置、加热器加热装置、蒸汽加热炉、热板压合装置等。干燥的温度及时间可根据所使用的分散媒的种类及量来适宜地调整。干燥的温度例如可为50℃以上,也可为180℃以下。干燥的时间例如可为1分钟以上,也可为120分钟以下。

铜膏包含例如粒径(最大粒径)为2.0μm以上的第一铜粒子作为铜粒子。第一铜粒子的粒径(最大粒径)为2.0μm以上,也可为例如3.0μm以上。第一铜粒子的粒径可为20μm以下,也可为10μm以下。就进一步抑制所得的配线的热应力所引起的断线的观点而言,第一铜粒子的平均粒径(平均最大粒径)可为1.0μm以上或3μm以上,也可为20μm以下或10μm以下。

第一铜粒子的粒径及平均粒径例如可根据粒子的SEM图像而求出。例示根据SEM图像算出第一铜粒子的粒径(最大粒径)的方法。利用刮勺(spatula)将第一铜粒子的粉末载置于SEM用的碳胶带上,从而制成SEM用样品。利用SEM装置以5000倍来观察所述SEM用样品。利用图像处理软件对与SEM图像的第一铜粒子外接的长方形进行绘图,将长方形的长边设为所述粒子的粒径(最大粒径)。使用多个SEM图像,对50个以上的第一铜粒子进行所述测定,并算出粒径的平均值(平均最大粒径)。

第一铜粒子的体积平均粒径可为2.0μm以上或3.0μm以上,也可为50μm以下、20μm以下或10μm以下。再者,本说明书中,所谓体积平均粒径是指50%体积平均粒径。在要求出铜粒子的体积平均粒径时,可通过如下方法等来求出:利用光散射法粒度分布测定装置(例如岛津纳米粒径分布测定装置(岛津制作所股份有限公司的商品名:SALD-7500纳米(nano))),对使用分散剂将成为原料的铜粒子、或自铜膏中去除了挥发成分而成的干燥铜粒子分散于分散媒中而成者进行测定。在使用光散射法粒度分布测定装置时,作为分散媒,可使用己烷、甲苯、α-萜品醇等。

第一铜粒子优选为薄片状。所述情况下,通过第一铜粒子相对于铜膏的涂布面大致平行地取向,使铜膏中的铜粒子烧结时的体积收缩得到抑制,所得的配线的热应力所引起的断线进一步得到抑制。另外,原因虽不明确,但铜配线与聚合物成形体的接着性进一步提高。

第一铜粒子的纵横尺寸比可为4以上,也可为6以上。若纵横尺寸比为所述范围内,则铜膏内的第一铜粒子容易相对于铜膏的涂布面而平行地取向,可抑制使铜膏中的铜粒子烧结时的体积收缩。因此,可进一步抑制所得的配线的热应力所引起的断线。铜膏中的铜粒子的纵横尺寸比(长径/厚度)例如可通过观察粒子的SEM图像,测定长径及厚度而求出。

铜膏优选为包含粒径为2.0μm以上且50μm以下、纵横尺寸比为4以上的第一铜粒子。若第一铜粒子的平均粒径及纵横尺寸比为所述范围内,则可充分减少使铜膏中的铜粒子烧结时的体积收缩,可进一步抑制所得的配线的热应力所引起的断线。

铜膏也可包含粒径为2.0μm以上且50μm以下、纵横尺寸比未满2的铜粒子,相对于粒径为2.0μm以上且50μm以下、纵横尺寸比为4以上的第一铜粒子100质量份,粒径为2.0μm以上且50μm以下、纵横尺寸比未满2的铜粒子的含量优选为50质量份以下,更优选为30质量份以下。通过限制平均粒径为2.0μm以上且50μm以下、纵横尺寸比未满2的铜粒子的含量,铜膏内的第一铜粒子容易相对于铜膏的涂布面而大致平行地取向,可更有效地抑制使铜膏中的铜粒子烧结时的体积收缩。由此,可容易进一步抑制所得的配线的热应力所引起的断线。就更容易获得此种效果的方面而言,相对于粒径为2.0μm以上且50μm以下、纵横尺寸比为4以上的第一铜粒子100质量份,平均粒径为2.0μm以上且50μm以下、纵横尺寸比未满2的铜粒子的含量可为20质量份以下,也可为10质量份以下,也可为0质量份。

以铜膏中所含的金属粒子的总质量为基准,铜膏中的第一铜粒子的含量可为1质量%以上、10质量%以上或20质量%以上,也可为90质量%以下、70质量%以下或50质量%以下。若第一铜粒子的含量为所述范围内,则容易形成导通可靠性优异的配线。

就分散稳定性及耐氧化性的观点而言,第一铜粒子可经表面处理剂处理。表面处理剂可在配线形成时(铜粒子的烧结时)被去除。作为表面处理剂,例如可列举:棕榈酸、硬脂酸、花生酸(arachidic acid)、油酸等脂肪族羧酸;对苯二甲酸、均苯四甲酸、邻苯氧基苯甲酸等芳香族羧酸;鲸蜡醇、硬脂醇、异冰片基环己醇、四乙二醇等脂肪族醇;对苯基苯酚等芳香族醇;辛基胺、十二烷基胺、硬脂基胺等烷基胺;硬脂腈、癸腈等脂肪族腈;烷基烷氧基硅烷等硅烷偶合剂;聚乙二醇、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、硅酮寡聚物等高分子处理剂。表面处理剂可单独使用一种,也可将两种以上组合使用。

表面处理剂的处理量在粒子表面也可为一分子层以上的量。此种表面处理剂的处理量根据第一铜粒子的比表面积、表面处理剂的分子量及表面处理剂的最小被覆面积而变化。表面处理剂的处理量通常为0.001质量%以上。

表面处理剂的处理量可根据附着于第一铜粒子的表面的分子层数(n)、第一铜粒子的比表面积(Ap)(单位m2/g)、表面处理剂的分子量(Ms)(单位g/mol)、表面处理剂的最小被覆面积(SS)(单位m2/个)、以及亚佛加厥数(NA)(6.02×1023个)而算出。具体而言,表面处理剂的处理量可依据表面处理剂的处理量(质量%)={(n·Ap·Ms)/(SS·NA+n·Ap·Ms)}×100%的式子而算出。

第一铜粒子的比表面积可通过利用布厄特(Brunauer Emmett and Teller,BET)比表面积测定法对经干燥的铜粒子进行测定来算出。在表面处理剂为直链饱和脂肪酸的情况下,表面处理剂的最小被覆面积为2.05×10-19m2/1分子。在除此以外的表面处理剂的情况下,例如可通过根据分子模型的计算、或《化学与教育》(上江田捷博、稻福纯夫、森严,40(2),1992,p114-117)中记载的方法来测定。示出表面处理剂的定量方法的一例。表面处理剂可通过自铜膏中去除了分散媒的干燥粉的热脱离气体·气相色谱质量分析计来鉴定,由此可决定表面处理剂的碳数及分子量。表面处理剂的含碳量比例可通过含碳量分析来进行分析。作为含碳量分析法,例如可列举高频感应加热炉燃烧/红外线吸收法。可根据经鉴定的表面处理剂的碳数、分子量及含碳量比例并通过所述式来算出表面处理剂量。

作为第一铜粒子,可使用市售品。作为市售的第一铜粒子,例如可列举:MA-C025(三井金属矿业股份有限公司制造,平均粒径4.1μm)、3L3(福田金属箔粉工业股份有限公司制造,平均粒径7.3μm)、1110F(三井金属矿业股份有限公司制造,平均粒径5.8μm)、2L3(福田金属箔粉工业股份有限公司制造,平均粒径9μm)。

在铜膏的制造时,可使用如下铜粒子:包含粒径为2.0μm以上且50μm以下、纵横尺寸比为4以上的第一铜粒子,且相对于粒径为2.0μm以上且50μm以下、纵横尺寸比为4以上的第一铜粒子100质量份,粒径为2.0μm以上且50μm以下、纵横尺寸比未满2的铜粒子的含量为50质量份以下,优选为30质量份以下。也可选择使用包含所述铜粒子的市售品。

在一实施形态中,铜膏也可包含第一铜粒子、以及粒径(最大粒径)为0.8μm以下的第二铜粒子。所述情况下,在烧结铜粒子时,在第一铜粒子彼此之间介隔存在第二铜粒子,由此存在所得的配线的导通性提高的倾向。尤其在使用第一铜粒子作为铜粒子的情况下,优选为并用第一铜粒子与第二铜粒子。即,在仅由第二铜粒子制备铜膏的情况下,伴随着分散媒的干燥,体积收缩及烧结收缩大,因此在使铜粒子烧结时,烧结体(配线)容易自被接着面剥离,难以获得充分的导通可靠性,但通过并用第一铜粒子与第二铜粒子,使铜膏烧结时的体积收缩得到抑制,所得的配线与作为被接着体的聚合物成形体的接着性提高。因此,更不易引起配线的热应力所引起的断线。

第二铜粒子作为优选地接合第一铜粒子之间的铜粒子而发挥作用。另外,第二铜粒子相较于第一铜粒子而言烧结性优异,具有促进铜粒子的烧结的功能。例如与单独使用第一铜粒子的情况相比,可在更低温下使铜粒子烧结。

第二铜粒子的粒径可为0.5μm以下、0.4μm以下或0.3μm以下。第二铜粒子的粒径可为0.01μm以上、0.05μm以上、0.1μm以上或0.2μm以上。第二铜粒子的平均粒径可为0.01μm以上、0.05μm以上、0.1μm以上或0.2μm以上,也可为0.8μm以下、0.5μm以下、0.4μm以下或0.3μm以下。

第二铜粒子的体积平均粒径可为0.01μm以上,也可为0.8μm以下。若第二铜粒子的体积平均粒径为0.01μm以上,则容易获得第二铜粒子的合成成本的抑制、良好的分散性、表面处理剂的使用量的抑制等效果。若第二铜粒子的体积平均粒径为0.8μm以下,则容易获得第二铜粒子的烧结性优异的效果。就进一步发挥所述效果的观点而言,第二铜粒子的体积平均粒径可为0.05μm以上、0.1μm以上或0.2μm以上,也可为0.5μm以下、0.4μm以下或0.3μm以下。

第二铜粒子也可含有10质量%以上的粒径为0.01μm以上且0.8μm以下的铜粒子。就铜膏的烧结性的观点而言,第二铜粒子可含有20质量%以上的粒径为0.01μm以上且0.8μm以下的铜粒子,也可含有30质量%以上,也可含有100质量%。若第二铜粒子中的粒径为0.01μm以上且0.8μm以下的铜粒子的含有比例为20质量%以上,则铜粒子的分散性进一步提高,从而可进一步抑制粘度的上升、膏浓度的降低。

以铜膏中所含的金属粒子的总质量为基准,铜膏中的第二铜粒子的含量可为20质量%以上、30质量%以上、35质量%以上或40质量%以上,也可为90质量%以下、85质量%以下或80质量%以下。若第二铜粒子的含量为所述范围内,则更不易引起所得的配线的热应力所引起的断线。

以第一铜粒子的质量及第二铜粒子的质量的合计为基准,铜膏中的第二铜粒子的含量可为20质量%以上,也可为90质量%以下。若第二铜粒子的所述含量为20质量%以上,则可充分填充第一铜粒子之间,更不易引起所得的配线的热应力所引起的断线。若第二铜粒子的所述含量为90质量%以下,则可充分抑制使铜粒子烧结时的体积收缩,因此更不易引起所得的配线的热应力所引起的断线。就进一步发挥所述效果的观点而言,以第一铜粒子的质量及第二铜粒子的质量的合计为基准,第二铜粒子的含量可为30质量%以上、35质量%以上或40质量%以上,也可为85质量%以下或80质量%以下。

第二铜粒子的形状例如可为球状、块状、针状、薄片状、大致球状等。第二铜粒子也可为具有这些形状的铜粒子的凝聚体。就分散性及填充性的观点而言,第二铜粒子的形状可为球状、大致球状、薄片状,就燃烧性、及与第一铜粒子的混合性等观点而言,可为球状或大致球状。

就分散性、填充性及与第一铜粒子的混合性的观点而言,第二铜粒子的纵横尺寸比可为5以下,也可为3以下。

第二铜粒子可经特定的表面处理剂处理。作为特定的表面处理剂,例如可列举碳数8~16的有机酸。作为碳数8~16的有机酸,例如可列举:辛酸、甲基庚酸、乙基己酸、丙基戊酸、壬酸、甲基辛酸、乙基庚酸、丙基己酸、癸酸、甲基壬酸、乙基辛酸、丙基庚酸、丁基己酸、十一酸、甲基癸酸、乙基壬酸、丙基辛酸、丁基庚酸、月桂酸、甲基十一酸、乙基癸酸、丙基壬酸、丁基辛酸、戊基庚酸、十三酸、甲基十二酸、乙基十一酸、丙基癸酸、丁基壬酸、戊基辛酸、肉豆蔻酸、甲基十三酸、乙基十二酸、丙基十一酸、丁基癸酸、戊基壬酸、己基辛酸、十五酸、甲基十四酸、乙基十三酸、丙基十二酸、丁基十一酸、戊基癸酸、己基壬酸、棕榈酸、甲基十五酸、乙基十四酸、丙基十三酸、丁基十二酸、戊基十一酸、己基癸酸、庚基壬酸、甲基环己烷羧酸、乙基环己烷羧酸、丙基环己烷羧酸、丁基环己烷羧酸、戊基环己烷羧酸、己基环己烷羧酸、庚基环己烷羧酸、辛基环己烷羧酸、壬基环己烷羧酸等饱和脂肪酸;辛烯酸、壬烯酸、甲基壬烯酸、癸烯酸、十一碳烯酸、十二碳烯酸、十三碳烯酸、十四碳烯酸、肉豆蔻油酸、十五碳烯酸、十六碳烯酸、棕榈油酸、顺式-6-十六碳烯酸(sapienic acid)等不饱和脂肪酸;对苯二甲酸、均苯四甲酸、邻苯氧基苯甲酸、甲基苯甲酸、乙基苯甲酸、丙基苯甲酸、丁基苯甲酸、戊基苯甲酸、己基苯甲酸、庚基苯甲酸、辛基苯甲酸、壬基苯甲酸等芳香族羧酸。有机酸可单独使用一种,也可将两种以上组合使用。通过将此种有机酸与所述第二铜粒子加以组合,而存在可兼具第二铜粒子的分散性与烧结时的有机酸的脱离性的倾向。

表面处理剂的处理量可为在第二铜粒子的表面附着一分子层~三分子层的量。表面处理剂的处理量可为0.07质量%以上、0.10质量%以上或0.2质量%以上,也可为2.1质量%以下、1.6质量%以下或1.1质量%以下。第二铜粒子的表面处理量可通过第一铜粒子中所述的方法而算出。关于比表面积、表面处理剂的分子量及表面处理剂的最小被覆面积也相同。

作为第二铜粒子,可使用市售品。作为市售的第二铜粒子,例如可列举:CH-0200(三井金属矿业股份有限公司制造,体积平均粒径0.36μm)、HT-14(三井金属矿业股份有限公司制造,体积平均粒径0.41μm)、CT-500(三井金属矿业股份有限公司制造,体积平均粒径0.72μm)、Tn-Cu100(太阳日酸股份有限公司制造,体积平均粒径0.12μm)。

以铜膏中所含的金属粒子的总质量为基准,铜膏中的第一铜粒子的含量及第二铜粒子的含量的合计可为80质量%以上。若第一铜粒子的含量及第二铜粒子的含量的合计为所述范围内,则更不易引起所得的配线的热应力所引起的断线。就进一步发挥所述效果的观点而言,以金属粒子的总质量为基准,第一铜粒子的含量及第二铜粒子的含量的合计可为90质量%以上,也可为95质量%以上,也可为100质量%。

铜膏也可进而含有铜粒子以外的其他金属粒子。作为其他金属粒子,例如可列举:镍、银、金、钯、铂等粒子。其他金属粒子的体积平均粒径可为0.01μm以上或0.05μm以上,也可为10μm以下、5.0μm以下或3.0μm以下。在包含其他金属粒子的情况下,就获得充分的接合性的观点而言,以铜膏中所含的金属粒子的总质量为基准,其他金属粒子的含量可未满20质量%,也可为10质量%以下。也可不含其他金属粒子。其他金属粒子的形状并无特别限定。

通过包含铜粒子以外的金属粒子,可获得固溶或分散有多种金属的配线,因此配线的降伏应力、疲劳强度等机械特性得到改善,从而容易提高导通可靠性。另外,通过添加多种金属粒子,容易提高所形成的配线对于特定的被接着体(例如LCP)的接合强度,容易提高导通可靠性。

铜膏中所含的分散媒并无特别限定,例如可为挥发性的分散媒。作为挥发性的分散媒,例如可列举:戊醇、己醇、庚醇、辛醇、癸醇、乙二醇、二乙二醇、丙二醇、丁二醇、α-萜品醇、异冰片基环己醇等一元及多元醇类;乙二醇丁醚、乙二醇苯醚、二乙二醇甲醚、二乙二醇乙醚、二乙二醇丁醚、二乙二醇异丁醚、二乙二醇己醚、三乙二醇甲醚、二乙二醇二甲醚、二乙二醇二乙醚、二乙二醇二丁醚、二乙二醇丁基甲醚、二乙二醇异丙基甲醚、三乙二醇二甲醚、三乙二醇丁基甲醚、丙二醇丙醚、二丙二醇甲醚、二丙二醇乙醚、二丙二醇丙醚、二丙二醇丁醚、二丙二醇二甲醚、三丙二醇甲醚、三丙二醇二甲醚等醚类;乙二醇乙醚乙酸酯、乙二醇丁醚乙酸酯、二乙二醇乙醚乙酸酯、二乙二醇丁醚乙酸酯、二丙二醇甲醚乙酸酯(dipropylene glycol methyl ether acetate,DPMA)、乳酸乙酯、乳酸丁酯、γ-丁内酯、碳酸亚丙酯等酯类;N-甲基-2-吡咯烷酮、N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺等酸酰胺;环己烷、辛烷、壬烷、癸烷、十一烷等脂肪族烃;苯、甲苯、二甲苯等芳香族烃;具有碳数1~18的烷基的硫醇类;具有碳数5~7的环烷基的硫醇类。作为具有碳数1~18的烷基的硫醇类,例如可列举:乙基硫醇、正丙基硫醇、异丙基硫醇、正丁基硫醇、异丁基硫醇、叔丁基硫醇、戊基硫醇、己基硫醇及十二烷基硫醇。作为具有碳数5~7的环烷基的硫醇类,例如可列举:环戊基硫醇、环己基硫醇及环庚基硫醇。

将铜膏中所含的金属粒子的总质量设为100质量份,分散媒的含量可为5质量份以上,也可为50质量份以下。若分散媒的含量为所述范围内,则可将铜膏调整为更适当的粘度,而且不易阻碍铜粒子的烧结。

铜膏中视需要也可适宜地添加非离子系表面活性剂、氟系表面活性剂等润湿性提高剂;硅酮油等消泡剂;无机离子交换体等离子捕捉剂等。

所述铜膏可将铜粒子及任意成分(添加剂、其他金属粒子等)混合于分散媒中来制备。在混合各成分后,也可进行搅拌处理。可通过分级操作来调整分散液的最大粒径。

铜膏也可以如下方式制备:预先混合第二铜粒子、表面处理剂、分散媒,并进行分散处理而制备第二铜粒子的分散液,进而混合第一铜粒子、其他金属粒子及任意的添加剂。通过设为此种顺序,第二铜粒子的分散性提高而与第一铜粒子的混合性变佳,从而铜膏的性能进一步提高。对于第二铜粒子的分散液,也可通过供于分级操作来将凝聚物去除。

(第二步骤)

如图1中的(c)所示,通过使铜粒子烧结而形成铜配线3。

烧结可通过加热处理进行。加热处理中例如可使用:加热板、温风干燥机、温风加热炉、氮气干燥机、红外线干燥机、红外线加热炉、远红外线加热炉、微波加热装置、激光加热装置、电磁加热装置、加热器加热装置、蒸汽加热炉等加热机构。

就烧结体的氧化抑制的观点而言,烧结时的环境也可为无氧环境,就去除铜膏层2中的铜粒子的表面氧化物的观点而言,也可为还原环境。作为无氧环境,例如可列举:氮气、惰性气体等无氧气体的导入;或真空下。作为还原环境,例如可列举:纯氢气中、以合成气体为代表的氢气及氮气的混合气体中、包含甲酸气体的氮气中、氢气及惰性气体的混合气体中、包含甲酸气体的惰性气体中等。

就减少对各构件的热损伤及提高良率的观点而言,加热处理时的到达最高温度可为150℃以上,也可为350℃以下、300℃以下或260℃以下。若到达最高温度为150℃以上,则存在如下倾向:在到达最高温度保持时间为60分钟以下的情况下烧结充分进行。就使分散媒全部挥发、且提高良率的观点而言,到达最高温度保持时间可为1分钟以上,也可为60分钟以下、40分钟以下或30分钟以下。

以铜配线的总体积为基准,铜配线3中的铜的含量(体积比例)优选为65体积%以上,更优选为70体积%以上,进而优选为80体积%以上。通过将铜配线3中的铜的含量设为65体积%以上,可获得良好的导通可靠性。以铜配线的总体积为基准,铜配线3中的铜的含量(体积比例)优选为95体积%以下。所述情况下,铜配线3具有空隙。通过铜配线3具有适度的空隙,在铜配线3的与聚合物成形体1接触的面为相反的一面涂布含有树脂成分的焊料膏的情况下,在铜配线3内部的空隙容易填充树脂成分,树脂也到达与聚合物成形体接触的铜配线3的空隙部3a中且进行硬化,由此可进一步提高聚合物成形体1与铜配线3的接着强度。

再者,在已知构成铜配线3的材料的组成的情况下,例如可通过以下顺序来求出铜配线3中的铜的含量。首先,将铜配线3切取为长方体,利用游标卡尺或外形形状测定装置来测定铜配线3的纵、横的长度,并利用膜厚计来测定厚度,由此计算铜配线3的体积。根据所切取的铜配线3的体积、及利用精密天平而测定的铜配线3的质量,求出视密度M1(g/cm3)。使用所求出的M1与铜的密度8.96g/cm3,根据下述式(A)来求出铜配线3中的铜的含量(体积%)。

铜配线3中的铜的含量(体积%)=[(M1)/8.96]×100(A)

铜配线3的构成元素中去除轻元素后的元素中的铜元素的比例可为95质量%以上,也可为97质量%以上,也可为98质量%以上,也可为100质量%。若铜配线3中的铜元素的所述比例为所述范围内,则可抑制金属间化合物的形成或向金属铜晶界的异种元素的析出,构成铜配线3的金属铜的性质容易变得牢固,从而容易获得更优异的连接可靠性。另外,在铜配线3中的去除轻元素后的元素中的铜元素的比例为100质量%的情况下,所述铜的体积比例可视为致密度(%)。

铜配线3优选为包含源自相对于与聚合物成形体1的接合界面(例如聚合物成形体1与铜配线3的接合面)而大致平行地取向的第一铜粒子的结构。所述情况下,通过与聚合物成形体1大致平行地取向第一粒子,可抑制通过烧结而形成的铜配线3的破裂。进而,原因虽不明确,但可提高通过烧结而形成的铜配线3与聚合物成形体1的接着性。

(第三步骤)

在第二步骤后,如图1中的(d)所示,在铜配线3上以规定的图案涂布含有焊料粒子4及树脂成分5的焊料膏而形成焊料膏层6。树脂成分5的一部分浸透至铜配线3的空隙部3a中,形成填充于铜配线3的至少一部分中的树脂填充部7。

焊料粒子4的粒径例如可为0.4μm~30μm、0.5μm~20μm或0.6μm~15μm。若焊料粒子4的粒径为0.4μm以上,则不易受到焊料表面的氧化的影响,容易提高导通可靠性。另一方面,若焊料粒子4的粒径为30μm以下,则容易提高绝缘可靠性。

焊料粒子4的粒径可通过使用扫描式电子显微镜(SEM)的观察进行测定。即,焊料粒子的平均粒径可通过如下方式获得:针对任意的焊料粒子300个,通过使用SEM的观察进行粒径的测定,取这些粒径的平均值。

焊料粒子4包含锡。作为焊料粒子4,也可使用选自由In-Sn合金、In-Sn-Ag合金、Sn-Bi合金、Sn-Bi-Ag合金、Sn-Ag-Cu合金及Sn-Cu合金所组成的群组中的至少一种锡合金。作为锡合金,例如可列举:In-Sn(In 52质量%、Bi 48质量%、熔点118℃)、In-Sn-Ag(In 20质量%、Sn 77.2质量%、Ag 2.8质量%、熔点175℃)、Sn-Bi(Sn 43质量%、Bi 57质量%、熔点138℃)、Sn-Bi-Ag(Sn 42质量%、Bi 57质量%、Ag 1质量%、熔点139℃)、Sn-Ag-Cu(Sn96.5质量%、Ag 3质量%、Cu 0.5质量%、熔点217℃)及Sn-Cu(Sn 99.3质量%、Cu 0.7质量%、熔点227℃)。

可根据接合的温度选择锡合金。例如在使用In-Sn合金、Sn-Bi合金等熔点低的锡合金的情况下,可在150℃以下接合。在使用Sn-Ag-Cu、Sn-Cu等熔点高的锡合金的情况下,存在于高温放置后也可达成高可靠性的倾向。

构成焊料粒子4的锡合金也可包含选自Ag、Cu、Ni、Bi、Zn、Pd、Pb、Au、P及B中的至少一种。这些元素中,就以下观点而言,也可包含Ag或Cu。即,通过焊料粒子4包含Ag或Cu,可使焊料粒子的熔点降低至220℃左右,通过与电极的接合强度提高,而发挥可获得良好的导通可靠性的效果。

焊料粒子4的Cu含有率例如可为0.05质量%~10质量%、0.1质量%~5质量%或0.2质量%~3质量%。若Cu含有率为0.05质量%以上,则容易获得良好的焊料连接可靠性,若Cu含有率为10质量%以下,则焊料粒子的熔点变低,焊料润湿性提高,结果接合部的连接可靠性容易变得良好。

焊料粒子4的Ag含有率例如可为0.05质量%~10质量%、0.1质量%~5质量%或0.2质量%~3质量%。若Ag含有率为0.05质量%以上,则容易获得良好的焊料连接可靠性,另一方面,若为10质量%以下,则熔点变低,焊料润湿性提高,结果接合部的连接可靠性容易变得良好。

树脂成分5也可包含热硬化性化合物。作为热硬化性化合物,例如可列举:氧杂环丁烷化合物、环氧化合物、环硫化合物、(甲基)丙烯酸化合物、酚化合物、氨基化合物、不饱和聚酯化合物、聚氨基甲酸酯化合物、硅酮化合物及聚酰亚胺化合物。其中,就使树脂成分的硬化性及粘度更良好,进一步提高聚合物成形体1与铜配线3的接着性的观点而言,优选为环氧化合物。

树脂成分5也可进而包含热硬化剂。作为热硬化剂,例如可列举咪唑硬化剂、胺硬化剂、酚硬化剂、聚硫醇硬化剂、酸酐、热阳离子引发剂及热自由基产生剂。热硬化剂可单独使用一种,也可并用两种以上。就在低温下可快速硬化的方面而言,优选为咪唑硬化剂、聚硫醇硬化剂或胺硬化剂。另外,就提高混合热硬化性化合物与热硬化剂时的保存稳定性的方面而言,作为热硬化剂,也可使用潜在性的热硬化剂。潜在性的热硬化剂优选为潜在性咪唑硬化剂、潜在性聚硫醇硬化剂或潜在性胺硬化剂。再者,所述热硬化剂也可经聚氨基甲酸酯树脂、聚酯树脂等高分子物质被覆。

作为咪唑硬化剂,例如可列举:2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、1-氰乙基-2-苯基咪唑、1-氰乙基-2-苯基咪唑鎓偏苯三酸酯、2,4-二氨基-6-[2'-甲基咪唑基-(1')]-乙基-均三嗪及2,4-二氨基-6-[2'-甲基咪唑基-(1')]-乙基-均三嗪异聚氰酸加成物。

作为聚硫醇硬化剂,例如可列举:三羟甲基丙烷三-3-巯基丙酸酯、季戊四醇四-3-巯基丙酸酯及二季戊四醇六-3-巯基丙酸酯。聚硫醇硬化剂的溶解度参数优选为9.5以上,优选为12以下。溶解度参数利用费德尔(Fedors)法计算。例如三羟甲基丙烷三-3-巯基丙酸酯的溶解度参数为9.6,二季戊四醇六-3-巯基丙酸酯的溶解度参数为11.4。

作为胺硬化剂,例如可列举:六亚甲基二胺、八亚甲基二胺、十亚甲基二胺、3,9-双(3-氨基丙基)-2,4,8,10-四螺[5.5]十一烷、双(4-氨基环己基)甲烷、间苯二胺及二氨基二苯基砜。

作为热阳离子硬化剂,例如可列举錪鎓系阳离子硬化剂、氧鎓系阳离子硬化剂及锍鎓系阳离子硬化剂。作为錪鎓系阳离子硬化剂,例如可列举双(4-叔丁基苯基)錪鎓六氟磷酸盐。作为氧鎓系阳离子硬化剂,例如可列举三甲基氧鎓四氟硼酸盐。作为锍鎓系阳离子硬化剂,例如可列举三-对甲苯基锍鎓六氟磷酸盐。

作为热自由基产生剂,例如可列举偶氮化合物及有机过氧化物。作为偶氮化合物,例如可列举偶氮双异丁腈(azobis isobutyronitrile,AIBN)。作为有机过氧化物,例如可列举二-叔丁基过氧化物及甲基乙基酮过氧化物。

树脂成分5也可进而包含助熔剂。助熔剂熔融焊料表面的氧化物,粒子彼此融合,并且提高对铜配线3的焊料润湿性。

作为助熔剂,可使用焊料接合等中通常可使用者。作为助熔剂,例如可列举氯化锌、氯化锌与无机卤化物的混合物、氯化锌与无机酸的混合物、熔融盐、磷酸、磷酸的衍生物、有机卤化物、肼、有机酸及松脂。助熔剂可单独使用一种,也可并用两种以上。

作为熔融盐,例如可列举氯化铵。作为有机酸,例如可列举乳酸、柠檬酸、硬脂酸、谷氨酸及戊二酸。作为松脂,例如可列举活性化松脂及非活性化松脂。松脂是以松脂酸为主成分的松香类。作为助熔剂,通过使用具有两个以上羧基的有机酸或松脂,发挥电极间的导通可靠性变得更高的效果。

助熔剂的熔点优选为50℃以上,更优选为70℃以上,进而优选为80℃以上。助熔剂的熔点优选为200℃以下,更优选为160℃以下,进而优选为150℃以下,尤其优选为140℃以下。若助熔剂的熔点为所述范围内,则更有效果地发挥助熔剂效果,更有效率地将焊料粒子配置于电极上。助熔剂的熔点的范围优选为80℃~190℃,更优选为80℃~140℃以下。

作为熔点为80℃~190℃的范围内的助熔剂,例如可列举:丁二酸(熔点186℃)、戊二酸(熔点96℃)、己二酸(熔点152℃)、庚二酸(熔点104℃)、辛二酸(熔点142℃)等二羧酸、苯甲酸(熔点122℃)及苹果酸(熔点130℃)。

(第四步骤)

在第三步骤后,如图1中的(e)所示,在焊料膏层6的规定位置配置(装配)具有电极9的电子元件8(第四步骤)。作为电子元件8,可列举:包含二极管、整流器、闸流体、金属氧化物半导体(Metal Oxide Semiconductor,MOS)栅极驱动器、功率开关、功率金属氧化物半导体场效晶体管(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor,MOSFET)、绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT)、肖特基二极管(Schottkydiode)、快速回复二极管(fast recovery diode)等的功率模块,发信机,增幅器,发光二极管(light emitting diode,LED)模块、电容器、陀螺仪传感器等。

作为在焊料膏层6上配置电子元件8的方法,例如可列举使用芯片安装器(chipmounter)、倒装芯片接合器(flip chip bonder)、碳制或陶瓷制的定位夹具等的方法。

电极9也可为在最表面包含选自由铜、镍、钯、金、铂、银及锡所组成的群组中的至少一种金属的电极,就与焊料层11接合后即便通过高温放置也不会在焊料层11与电极9之间形成杂质(金属间化合物)而进行接合可靠性高的安装的观点而言,优选为在最表面包含选自由铜、镍及钯所组成的群组中的至少一种金属的电极。电极9也可包含含有这些金属的单层或多层含金属的层。

(第五步骤)

在第四步骤后,如图1中的(f)所示,通过熔融焊料粒子4,而形成焊料层11,接合铜配线3与电子元件8的电极9(第五步骤)。由此可获得电子零件10。

作为熔融焊料粒子4的方法,可通过加热处理进行。加热处理中例如可使用:加热板、温风干燥机、温风加热炉、氮气干燥机、红外线干燥机、红外线加热炉、远红外线加热炉、微波加热装置、激光加热装置、电磁加热装置、加热器加热装置、蒸汽加热炉等加热机构。

熔融焊料粒子4而形成焊料层11,接合铜配线3与电子元件8的电极9,并且树脂成分5硬化,而形成被覆焊料层11的至少一部分的树脂层12。具体而言,若列举熔点为138℃的Sn-Bi(Sn43质量%、Bi57质量%)为例,则可通过在150℃下加以保持而形成焊料层11,树脂成分5覆盖焊料层11的外周部,进行硬化而成为树脂层12。另外,此时,填充于铜配线3的空隙部3a的至少一部分的树脂成分硬化而形成树脂填充部13。

就烧结体的氧化抑制的观点而言,焊料接合时的环境也可为无氧环境,就去除铜配线3的表面氧化物的观点而言,也可为还原环境。作为无氧环境,例如可列举:氮气、惰性气体等无氧气体的导入;或真空下。作为还原环境,例如可列举:纯氢气中、以合成气体为代表的氢气及氮气的混合气体中、包含甲酸气体的氮气中、氢气及惰性气体的混合气体中、包含甲酸气体的惰性气体中等。

就减少对各构件的热损伤及提高良率的观点而言,加热处理时的到达最高温度可为150℃以上,也可为350℃以下、300℃以下或260℃以下。若到达最高温度为150℃以上,则存在如下倾向:在到达最高温度保持时间为60分钟以下的情况下焊料粒子4的熔融充分进行。

焊料接合可在对电子元件8施加压力的状态下进行,也可仅利用焊料膏层6上的电子元件8及其他构件的自重进行。所述压力也可为0.01MPa以下或0.005MPa以下。若烧结时所承受的压力为所述范围内,则不需要特别的加压装置,因此可不损及良率地更进一步减少孔隙、提高接合强度及连接可靠性。作为对电子元件8施加压力的方法,例如可列举在位于最上面的电子元件8上放置重物的方法等。

通过以上说明的制造方法而获得的电子零件10包括:聚合物成形体1;铜配线3,设置于聚合物成形体1上;焊料层11,接合铜配线3与电子元件8;以及树脂层12,被覆焊料层11的至少一部分。铜配线3的空隙部3a的至少一部分是由与树脂层12相同的树脂成分的硬化物填充。

图2是在电子零件10中表示铜配线3与聚合物成形体1的接合部的详情的图。铜配线3的空隙部3a形成于与聚合物成形体1的界面,树脂成分填充于空隙部3a中,进行硬化而成为树脂填充部13,可提高铜配线3与聚合物成形体1的接着性。

图3是表示另一实施形态的电子零件的制造方法的示意剖面图。以下,对本实施形态进行说明,但省略与所述实施形态重复的说明。所述制造方法中,在第一步骤的准备步骤中,如图3中的(a)所示,准备聚合物成形体1(准备步骤)。在第一步骤中,在准备步骤后,如图3中的(b)所示,在聚合物成形体1上以规定的图案(在形成铜配线的部分)涂布铜膏而形成铜膏层2(形成步骤)。而且,如图3中的(c)所示,通过使铜粒子彼此烧结而形成铜配线3(第二步骤)。

继而,如图3中的(d)所示,在铜配线3的一部分形成包含树脂成分的树脂层14。树脂成分填充于铜配线3的空隙部3a的至少一部分中而获得树脂填充部15。树脂成分与所述焊料膏的树脂成分5可相同。在树脂成分与树脂成分5相同的情况下,也可在铜配线3与聚合物成形体1的整个面涂布树脂层14。也可在涂布于铜配线3上的树脂层14的上部,涂布含有焊料粒子4及树脂成分5的焊料膏。在接合电子元件8的铜配线3以外的部位形成树脂层14,可预先进行硬化,也可不预先进行硬化。就铜配线3的氧化抑制的观点而言,树脂层14的硬化时的环境可为无氧环境,也可为还原环境。作为无氧环境,例如可列举:氮气、惰性气体等无氧气体的导入;或真空下。作为还原环境,例如可列举:纯氢气中、以合成气体为代表的氢气及氮气的混合气体中、包含甲酸气体的氮气中、氢气及惰性气体的混合气体中、包含甲酸气体的惰性气体中等。

继而,如图3中的(e)所示,在规定的铜配线3上以规定的图案涂布焊料膏(第三步骤)。树脂成分5浸透至铜配线3的空隙部3a中,填充于铜配线3的至少一部分中。在第三步骤后,如图3中的(f)所示,在焊料膏层6的规定位置配置(装配)具有电极9的电子元件8(第四步骤)。在第四步骤后,如图3中的(g)所示,通过熔融焊料粒子4,而形成焊料层11,接合铜配线3与电子元件8的电极9(第五步骤)。另外,树脂层14进行硬化而成为树脂层16。由此可获得电子零件18。

通过以上说明的制造方法而获得的电子零件18包括:聚合物成形体1;铜配线3,设置于聚合物成形体1上;焊料层11,接合铜配线3与电子元件8的电极9;树脂层12,被覆焊料层11的至少一部分;以及树脂层16,被覆铜配线3的一部分。铜配线3的空隙部3a的至少一部分是由与树脂层12或树脂层16相同的树脂成分的硬化物填充。

本实施形态的电子零件的制造方法中,以规定的图案(与铜配线3对应的图案)涂布铜膏,因此不需要包含催化剂的聚合物,另外可省略激光照射及无电解铜镀敷的步骤。除此以外,这些制造方法中,于在铜配线3上形成膏层6后,配置电子元件8进行热处理,由此利用焊料将铜配线3与电子元件8彼此接合,并且利用树脂层12被覆焊料层11的至少一部分,填充于铜配线3的空隙部的至少一部分的树脂成分硬化而形成有树脂填充部13或树脂填充部17,由此可改善聚合物成形体与铜配线的接着性。

本实施形态的制造方法中,通过将包含被覆铜配线3的一部分的树脂成分的树脂层14与焊料膏中的树脂成分5设为相同成分,可在相同步骤中进行电子元件8与铜配线3的焊料接合、以及铜配线3的表面保护被膜的制作,与以往进行的步骤(阻焊剂的形成步骤(对铜配线及聚合物成形体前面涂布有机被膜,利用曝光、显影形成用于焊料接合的开口部)、对配线开口部涂布焊接膏,利用热处理进行的焊料接合步骤(零件安装)等)相比,可大幅度地缩短步骤以及用于制造的时间。

图4是表示包含铜粒子的烧结体的铜配线的剖面的一例的SEM图像。图4所示的铜配线24是源自相对于接合界面(例如聚合物成形体与配线的接合面)而大致平行地取向的薄片状的铜粒子的结构。在配线具有所述铜配线24的情况下,通过与接合界面方向大致平行地取向薄片状的铜粒子,可抑制配线的破裂。进而,原因虽不明确,但可提高配线与聚合物成形体的接着性。

图4所示的具有铜配线24的配线除了源自薄片状的铜粒子的烧结铜24a以外,也可进一步包含空孔24b、以及源自接合薄片状的铜粒子彼此的铜粒子(例如球状的铜粒子)的烧结铜。所述具有铜配线24的配线例如可通过对铜膏进行烧结而形成,所述铜膏包含薄片状的铜粒子、以及视情况接合薄片状的铜粒子彼此的铜粒子(例如球状的铜粒子)。

此处,所谓薄片状包含板状、鳞片状等平板状的形状。在源自所述结构中所含的薄片状的铜粒子的烧结铜24a中,长径(最大粒径)与厚度的比(长径/厚度、纵横尺寸比)也可为5以上。长径的数量平均径可为2.0μm以上,也可为3.0μm以上,也可为4.0μm以上。在源自薄片状的铜粒子的烧结铜24a为所述形状的情况下,配线中所含的所述铜配线24所引起的增强效果提高,配线与聚合物成形体的接着性(接合强度)及配线的导通可靠性变得更优异。

源自薄片状的铜粒子的烧结铜24a的长径及厚度例如可根据配线的剖面的SEM图像来求出。以下,例示根据SEM图像来测定源自薄片状的铜粒子的烧结铜的长径与厚度的方法。首先,将配线切取为长方体状而作为测定用样品。将样品配置于注型用的杯中,以样品整体掩埋环氧注型树脂的方式注入杯中,并加以硬化。在经注型的样品的要观察的剖面附近进行切断,通过研磨对剖面进行切削,并进行截面抛光(Cross-section Polish,CP)加工。利用SEM装置以5000倍来观察样品的剖面。获取配线的剖面图像(例如5000倍),在为稠密的连续部的直线状、长方体状、椭圆体状的部分,将内包于所述部分内的直线之中最大长度者设为长径,将与其正交并内包于所述部分的直线之中最大长度者设为厚度,此时,可将长径的长度为1.0μm以上且长径/厚度的比为4以上者视为源自薄片状的铜粒子的烧结铜,并利用具有测长功能的图像处理软件对源自薄片状的铜粒子的烧结铜的长径与厚度进行测长。关于这些的平均值,可通过以随机选择的20点以上计算数量平均来获得。

所述实施形态中,对使用铜粒子作为金属粒子的形态进行了记载,但作为本实施形态的金属粒子,并不限定于铜粒子。可使用包含可烧结的金属的粒子。在使用铜粒子以外的金属粒子的情况下,也可应用所述电子零件的制造步骤。

[实施例]

以下,通过实施例对本发明进一步进行具体说明。但是,本发明并不限定于以下的实施例。

[铜膏的制备]

(铜膏a1)

将作为分散媒的α-萜品醇(富士胶片和光纯药股份有限公司制造)5.2g及异冰片基环己醇(日本萜烯化学(Nippon Terpene Chemicals)股份有限公司制造)6.8g、以及作为次微米铜粒子的“CH-0200”(三井金属矿业股份有限公司制造,50%体积平均粒径:0.36μm、粒径为0.01μm~0.8μm的铜粒子的含量:95质量%)52.8g在塑料瓶中混合,利用超声波均质机(日本精机股份有限公司制造的商品名“US-600”)以19.6kHz、600W进行1分钟处理而获得分散液。在所述分散液中添加作为薄片状微米铜粒子的“MA-C025”(三井金属矿业股份有限公司制造,最大粒径为1μm~20μm的铜粒子的含量:100质量%)35.2g,利用刮勺进行搅动直至干燥粉消失为止。将塑料瓶塞紧,使用自转公转型搅拌装置(新基(Thinky)股份有限公司制造的商品名“行星式真空搅拌机(Planetry Vacuum Mixer)ARV-310”)以2000rpm搅拌2分钟,并在减压下以2000rpm搅拌2分钟而获得铜膏a1。

(铜膏a2)

除了使用银涂布铜粒子“10%Ag涂布Cu-HWQ 5μm”(福田金属箔粉工业股份有限公司制造,50%体积平均粒径:5.89μm)来代替次微米铜粒子,使用银涂布铜粒子“10%Ag涂布2L3”(福田金属箔粉工业股份有限公司制造,50%体积平均粒径:10.86μm)来代替薄片状微米铜粒子以外,与铜膏a1的制备同样地获得铜膏a2。

[焊料膏的制备]

混合焊料粒子(“Sn42-Bi58粒子”、平均粒径:20μm)70质量份、双酚F型环氧树脂(新日铁住金化学股份有限公司制造的商品名“YDF-170”、环氧当量:170)25.2质量份、咪唑化合物(四国化成工业股份有限公司制造的商品名“2PZ-CN”)1.3质量份、2,2-双羟基甲基丙酸3.5质量份,制备焊料膏。

[实施例1]

(电子零件40的制作)

准备包含大小40mm×40mm、厚度3mm的液晶聚合物的聚合物成形体(住友化学股份有限公司制造的商品名“住化超级(SUMIKASUPER)LCP E6000HF”)。继而,如图5中的(a)所示,在聚合物成形体31上载置具有两个1.5mm×1mm长方形开口的不锈钢制的金属掩模(厚度:50μm),通过使用金属刮刀的模版印刷来涂布铜膏a1,获得形成有铜膏层32的构件。

将所述构件安装于管形炉(AVC股份有限公司制造),以1L/min流通氩气而将空气置换为氩气。其后,一面以300mL/分钟流通氢气,一面升温10分钟,在180℃下、60分钟的条件下进行烧结处理,由此使铜膏层32烧结,如图5中的(b)所示,形成铜配线33。

继而,如图5中的(c)所示,于在铜配线33上涂布焊料膏而形成焊料膏层34后,如图5中的(d)所示,获得在焊料膏层34上配置(装配)形成有电极36的陶瓷电容器35(2mm×1.2mm×0.6mmt、村田制作所股份有限公司制造的商品名“GQM系列”)的构件。再者,电极36是在陶瓷电容器35的两端由铜形成。

继而,在加热为170℃的加热板上在大气中将图5中的(d)所示的构件载置15分钟,获得电子零件40。将电子零件40的剖面的形状示于图5中的(e)中。图5中的(e)是沿着图5中的(d)中的IVc-IVc线的剖面图。陶瓷电容器35的电极36与铜配线33通过焊料层37接合,焊料接合部的外周由树脂层38增强。

利用注型树脂42包埋电子零件40,制作剖面观察用的样品。在图6中示出利用光学显微镜所得的电子零件40的剖面的观察结果。陶瓷电容器35的电极36与铜配线33经由焊料层37而接合,在焊料层37的外周形成有树脂层38。将聚合物成形体31、铜配线33及焊料层37的剖面的利用光学显微镜所得的观察结果示于图7中。铜配线33具有空隙,在空隙部填充有树脂成分,形成有树脂填充部43。

(接着性的评价)

关于电子零件40,使用强度试验机(bond tester)(达格(Dage)公司制造的商品名:万能强度试验机,系列4000),测定连接强度(剪切强度)。具体而言,如图10中的(a)及图10中的(b)所示,针对电子零件40,以剪切高度50μm配置剪切工具45,沿着箭头的方向以0.5mm/分钟的速度进行剪切,测定剪切强度。再者,图10中的(b)是沿着图5中的(d)中的IVc-IVc线的剖面图。根据聚合物成形体31与铜配线33接合的20个部位的剪切强度的平均值,评价聚合物成形体31与铜配线33的接着性。将结果示于表1中。

(电子零件44的制作)

准备所述聚合物成形体,如图8中的(a)所示,在聚合物成形体31上载置具有一个0.9mm×0.9mm正方形开口的不锈钢制的金属掩模(厚度:50μm),通过使用金属刮刀的模版印刷来涂布铜膏a1,获得形成有铜膏层32的构件。将所得的构件安装于管形炉(AVC股份有限公司制造),以1L/min流通氩气而将空气置换为氩气。其后,一面以300mL/分钟流通氢气,一面升温10分钟,在180℃下、60分钟的条件下进行烧结处理,由此使铜膏层烧结,如图8中的(b)所示,形成铜配线33。

继而,如图8中的(c)所示,在铜配线上涂布焊料膏而形成焊料膏层34。继而,如图8中的(d)所示,获得在焊料膏层34上部配置(装配)铜基板39(1mm×1mm×0.3mmt)的构件。继而,在大气中,在加热为170℃的加热板上承载图8中的(d)所示的构件,放置15分钟。将通过放置所得的电子零件44的剖面的形状示于图8中的(e)中。铜基板39与铜配线33经由焊料层37而接合,焊料层37的外周部由树脂层38增强。

在图9中示出利用光学显微镜所得的电子零件44的剖面的观察结果。铜基板39与铜配线33经由焊料层37而接合,在焊料层37的外周形成有树脂层38。

(接着性的评价)

关于电子零件44,使用强度试验机,测定连接强度(剪切强度)。具体而言,如图11所示,针对电子零件44,以剪切高度50μm配置剪切工具45,沿着箭头的方向以0.5mm/分钟的速度进行剪切,测定剪切强度。根据聚合物成形体31与铜配线33接合的20个部位的剪切强度的平均值,评价聚合物成形体31与铜配线33的接着性。将结果示于表1中。

[实施例2]

除了将铜膏层32的烧结温度从180℃变更为225℃以外,与实施例1同样地制作电子零件40及电子零件44,评价接着性。

[实施例3]

除了使用铜膏a2代替铜膏a1来形成铜膏层32,且在大气中在180℃以下对铜膏层32进行10分钟煅烧以外,与实施例1同样地制作电子零件40及电子构件44,评价接着性。

[比较例1]

除了仅使用焊料粒子“Sn42-Bi58粒子”代替焊料膏来形成焊料层37以外,与实施例1同样地制作图12所示的电子零件48及图13所示的电子零件49,评价接着性。

[比较例2]

除了仅使用焊料粒子“Sn42-Bi58粒子”代替焊料膏来形成焊料层37以外,与实施例2同样地制作电子零件48及电子零件49,评价接着性。

[比较例3]

除了仅使用焊料粒子“Sn42-Bi58粒子”代替焊料膏来形成焊料层37以外,与实施例3同样地制作电子零件48及电子零件49,评价接着性。

[表1]

[符号的说明]

1、31:聚合物成形体

2、32:铜膏层

3、24、33:铜配线

3a:空隙部

4:焊料粒子

5:树脂成分

6、34:焊料膏层

7、13、15、17、43:树脂填充部

8:电子元件

35:陶瓷电容器

9、36:电极

10、40、44、48、49:电子零件

11、37:焊料层

12、14、16、38:树脂层

39:铜基板

42:注型树脂

45:剪切工具

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