專利名稱：電子元件焊接結(jié)構(gòu)及電子元件焊接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電子元件焊接結(jié)構(gòu)，其中諸如膜形柔性基板之類的電子 元件與諸如剛性基板之類的另 一 電子元件相連，并涉及一種用于獲得該電子 元件焊接結(jié)構(gòu)的電子元件焊接方法。
背景技術(shù)：
需要尺寸減少以及強(qiáng)大功能的電子裝置如移動(dòng)電話等通常利用這樣的構(gòu)造，即，單個(gè)的功能模塊如CCD照相機(jī)、顯示板等通過(guò)膜形的柔性基板而與 剛性基板所設(shè)置的主要電子電路模塊相連。至于使設(shè)置在該柔性基板上的端 子與剛性基板的電路電極相連的方法，已經(jīng)知曉一種利用焊料預(yù)涂敷方法(使 該端子與電路電極焊接的方法例如參見(jiàn)JP-A-6-85454 ),以及借助ACF (anisotropic conductive film,各向異性導(dǎo)電膜)使端子和電路電極電連 接的方法(例如參見(jiàn)JP-A-11-233912和JP-A-11-167971 )。在焊料預(yù)涂敷的方法中，焊料部分通過(guò)鍍錫預(yù)先形成在電路電極上，并 且柔性基板被加熱壓按在剛性基板上，進(jìn)而端子和電路電極電傳導(dǎo)，并且柔 性基板被機(jī)械地固定在剛性基板上焊料接合的部分處。此外，在利用ACF的方法中，包含導(dǎo)電微粒的熱固樹(shù)脂被施加在電路電 極上，并且柔性基板熱結(jié)合(heat-bonded)在實(shí)體基板上，進(jìn)而電路電極和 端子通過(guò)之間的導(dǎo)電微粒相互接觸，并且熱固樹(shù)脂熱固化。由此，電路電極 和端子電傳導(dǎo)，并且柔性基板和剛性基板通過(guò)硬化的熱固樹(shù)脂彼此結(jié)合。此外，在利用ACF的方法中，已經(jīng)提出了將焊料微粒用作導(dǎo)電微粒的方 法(例如，參見(jiàn)JP-A-11-176879和日本專利No. 3417110)。在此方法中，置 于電路電極和端子之間的焊料微粒借助熱壓結(jié)合熔化，進(jìn)而將電路電極和端 子焊接在一起，電路電極和端子由此電傳導(dǎo)。起的以下缺陷。首先，在焊料預(yù)涂敷方法中，在電路電極上預(yù)形成焊料部分 的附加步驟引起生產(chǎn)工序費(fèi)用的增加。此外，在接合可靠性方面存在不利
電路電極的窄間距很容易引起電橋，其中熔化的焊料在焊接時(shí)于相鄰電極之間接合在一起的狀態(tài)下硬化；并且預(yù)涂敷的焊料量的限制由于窄間距而很難充分確保連接之后所需的接合保持能量。進(jìn)一步，利用ACF的方法具有以下不利ACF自身的材料成本昂貴；并 且由于用于連接的熱壓結(jié)合需要長(zhǎng)的結(jié)合時(shí)間，產(chǎn)量低且成本降低很難。此 外，由于端子和電路電極通過(guò)處于接觸狀態(tài)的導(dǎo)電微粒而導(dǎo)通，所以連接部 分的電阻高，進(jìn)而很難確保連接可靠性。此外，因?yàn)樾枰叩慕Y(jié)合負(fù)載(10-20MPa)以使導(dǎo)電微粒與端子和電路 電極很好地接觸，所以對(duì)于連接目標(biāo)存在大的限制，對(duì)連接目標(biāo)施用ACF來(lái) 實(shí)行連接。即，在剛性基板為具有內(nèi)布線的多層基板或其中存在安裝在連接 表面背面上的電子元件凸起的雙面安裝基板的情況下，能夠充分支撐結(jié)合負(fù) 載的穩(wěn)定支撐(back叩)是困難的，進(jìn)而很難對(duì)這樣的基板施用ACF連接。為了解決上述焊料預(yù)涂敷方法和ACF連接方法中的上述問(wèn)題，如 JP-A-11-176879和日本專利No. 3417110中所示，已經(jīng)提出了將焊料微粒用 作導(dǎo)電微粒的方法?？墒牵谶@些現(xiàn)有技術(shù)中，存在焊料微粒已經(jīng)將端子和 電路電極焊接之后形成的焊料部分形狀所引起的以下問(wèn)題。也就是說(shuō)，在焊料微粒被用作導(dǎo)電微粒的情況下，焊料微粒在熱壓結(jié)合 步驟中熔化。因此，考慮到熱壓結(jié)合之后通過(guò)焊料的冷卻和硬化所形成的焊 料部分的形狀，端子或電路電極的接合表面中的接觸角變成鈍角，進(jìn)而容易 形成明顯的形狀不連續(xù)。上述形狀不連續(xù)引起電子元件使用狀態(tài)下適于熱循 環(huán)的疲勞強(qiáng)度顯著下降，因此削弱了連接可靠性。因此，應(yīng)用于諸如膜形的 基板等的電子元件的常規(guī)電子元件焊接結(jié)構(gòu)具有一個(gè)問(wèn)題，即，很難實(shí)現(xiàn)使 與各種類型的電子元件相關(guān)的電子元件焊接結(jié)構(gòu)能夠以低成本和高產(chǎn)量保證 高連接可靠性。發(fā)明內(nèi)容因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種電子元件焊接結(jié)構(gòu)以及電子元件焊 接方法，其中能夠關(guān)于各種類型的電子元件以低成本和高產(chǎn)量保證高連接可 靠性。本發(fā)明的電子元件焊接結(jié)構(gòu)，其通過(guò)將設(shè)置在第 一電子元件的第 一表面 上的多個(gè)第一電極與設(shè)置在第二電子元件的第二表面上的多個(gè)第二電極相連彼此相對(duì)的第一表面和第二表面之間并結(jié)合第一和第二表 面的樹(shù)脂部分，以及由樹(shù)脂部分所圍繞并使第一電極和對(duì)應(yīng)于第一電極的第 二電極連接大致柱形的焊料部分。在此，焊料部分在第一電極表面附近和第 二電極表面附近的至少兩個(gè)位置處具有其中周邊表面向內(nèi)變窄的變窄部分， 使得焊料部分與第 一 電極表面和第二電極表面的接觸角變?yōu)殇J角。本發(fā)明的電子元件焊接方法，其是獲得本發(fā)明的電子元件焊接結(jié)構(gòu)的方 法，所述焊接結(jié)構(gòu)通過(guò)將設(shè)置在第一電子元件的第一表面上的多個(gè)第一電極與設(shè)置在第二電子元件的第二表面上的多個(gè)第二電極相連所形成，包括步驟: 將包含焊料微粒的熱固樹(shù)脂施加在第二表面上的樹(shù)脂施加步驟；在第二電子 元件上安裝第 一電子元件的部件安裝步驟，其中以高于焊料微粒的熔化溫度 已經(jīng)加熱了第一表面，并使第一表面以彼此相對(duì)的狀態(tài)接近第二表面；以及 以預(yù)定壓力將第一電子元件壓在第二電子元件上并通過(guò)第一電子元件加熱焊 料微粒和熱固樹(shù)脂的熱壓步驟。在此，在部件安裝步驟中，第一電極表面和 第二電極表面與熱固樹(shù)脂中的焊料微粒相接觸，并且這些焊料微粒首先從與 第一電極表面接觸的部分熔化。此外，在熱壓步驟中，以這樣的壓力負(fù)載將 第一電子元件壓在第二電子元件上，即，該壓力負(fù)載使得處于熔化狀態(tài)的焊 料微粒在熱固樹(shù)脂中保持大致球形，并且，通過(guò)第一表面持續(xù)進(jìn)行焊料微粒 和熱固樹(shù)脂的加熱，由此具有變窄部分的焊料部分形成，并且樹(shù)脂部分通過(guò) 使熱固樹(shù)脂熱固化而形成。根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)將第一電子元件的第一電極與第二電子元件的第二電 極焊接所形成的電子元件焊接結(jié)構(gòu)包括相互結(jié)合這些電子元件的樹(shù)脂部分， 以及由該樹(shù)脂部分圍繞的大致柱形的焊料部分，并且該焊料部分的形狀被形與電極表面的接觸角變?yōu)殇J角。由此，本發(fā)明可用于各種類型的電子元件， 并能以低成本和高生產(chǎn)量確保高連接可靠性。


圖1為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的電子元件焊接方法中所使用的電子元件 安裝設(shè)備的截面圖；圖2為施用根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的電子元件焊接方法的電子電路模塊 的透碎見(jiàn)圖3A至3D為用于說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的電子元件焊接方法的工 序的示意圖；圖4A至4D為用于說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的電子元件焊接方法的工 序的示意圖；圖5為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的電子元件焊接結(jié)構(gòu)的截面圖； 圖6為常規(guī)電子元件焊接結(jié)構(gòu)的截面圖。
具體實(shí)施方式
以下，參照附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。圖1為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的 電子元件焊接方法中所使用的電子元件安裝設(shè)備的截面圖，圖2為施用根據(jù) 本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的電子元件焊接方法的電子電路模塊的透視圖，圖3A至 3D為用于說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的電子元件焊接方法的工序的示意圖， 圖4A至4D為用于說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的電子元件焊接方法的工序的 示意圖，圖5為才艮據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的電子元件焊接結(jié)構(gòu)的截面圖，以及 圖6為常規(guī)電子元件焊接結(jié)構(gòu)的截面圖。參照?qǐng)D1,描述本發(fā)明的電子元件焊接方法中所使用的電子元件安裝方 法的構(gòu)造。電子元件安裝設(shè)備1具有使膜形的柔性基板與其上已經(jīng)安裝有電 子元件的剛性基板電連接的功能，并用于通過(guò)柔性基板10使電子元件模塊， 如控制基板模塊4A、顯示板模塊4B和照相機(jī)模塊4C彼此相連，如圖2所示。 在圖2中所示的實(shí)例中，將諸如液晶板之類的顯示板作為主要元件的顯示板 模塊4B通過(guò)柔性基板10A與通過(guò)將電子元件8安裝在剛性基板5上構(gòu)成的控 制基板模塊4A相連，并進(jìn)一步，其中構(gòu)建有CCD照相機(jī)的照相機(jī)模塊4C通 過(guò)柔性基板10B與控制基板模塊相連。如圖1所示，電子元件安裝設(shè)備1包括基板支架2、分配器9和結(jié)合機(jī) 構(gòu)(bonding mechanism) 11。柔性基板10是結(jié)合機(jī)構(gòu)11所保持的第一電子 元件，并與作為基板支架2所保持的第二電子元件的剛性基板5熱結(jié)合。在 柔性基板10的端子形成表面10a (第一表面)上，提供作為第一電極的端子 16 (參見(jiàn)圖3C )。端子16與設(shè)置在剛性基板5連接表面5a (第二表面)的端 部處用于外部連接的電極6相連，進(jìn)而柔性板10與剛性基板5相連?；逯Ъ?由垂直設(shè)置在支撐臺(tái)2a上的多個(gè)擋銷(backing pin) 3所 形成，并且擋銷3后擋并支撐控制基板模塊4A中剛性基板5的下表面。在剛性基板5的連接表面5a上，在之前的步驟中已經(jīng)安裝了多種類型的電子元件 8a;另外在連接表面5a的相反表面上，類似地已經(jīng)安裝了電子元件8b。擋 銷3選擇地設(shè)置在剛性基板5的下表面上能夠后擋的部分處，在該部分處不 存在電子元件8b。剛性基板5的上表面變?yōu)槠渖显O(shè)有與柔性基板10相連的電極6的連接表 面5a,并且在與柔性基板10連接之前電極6借助分配器9被涂敷有焊料混 合樹(shù)脂7。焊料混合樹(shù)脂7通過(guò)在熱固樹(shù)脂內(nèi)混合具有預(yù)定微粒尺寸的焊料 微粒而形成(參見(jiàn)圖3)。作為焊料微粒15的材料，可使用SnAg基、SnZn基 和SnBi基的焊料，其通常用在電子電路的組裝中。優(yōu)選地，SnBi基焊料是 好的，更具體地，42SnBi共晶焊料(熔點(diǎn)139°C )最適合?？捎玫暮噶衔⒘?15的平均微粒尺寸為5nm至30同。對(duì)于熱固樹(shù)脂，可使用環(huán)氧基樹(shù)脂和丙烯 基樹(shù)脂，其具有上述熱固特性，即在低于焊料微粒15熔點(diǎn)的溫度開(kāi)始熱固化 并在相對(duì)短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行硬化。結(jié)合機(jī)構(gòu)11具有沿水平方向和上下方向相對(duì)于基板支架2移動(dòng)的工作頭 12。保持頭13和熱壓結(jié)合工具14安裝在工作頭12上。保持頭13借助多個(gè) 吸附保持墊13a從與端子形成表面10a側(cè)相對(duì)的表面?zhèn)任饺嵝曰?0 (柔 性基板IOA或柔性基板IOB)。熱壓結(jié)合工具14通過(guò)吸孔14從與端子形成表 面10a側(cè)相反的表面?zhèn)任饺嵝曰?0的設(shè)有端子16的連接部分。熱壓結(jié)合工具14包括將柔性基板10壓在剛性基板5上的按壓?jiǎn)卧?及通過(guò)接觸熱的傳遞加熱柔性基板10的加熱單元。在柔性基板10與剛性基 板5借助移動(dòng)工作頭12對(duì)齊、并且乘性基板10的端部通過(guò)焊料混合樹(shù)脂7 放置在剛性基板5的電極6上的狀態(tài)下，利用熱壓結(jié)合工具14相對(duì)于剛性基 板5加熱并按壓柔性基板10,進(jìn)而使得柔性基板10與剛性基板5相連。即，借助焊料混合樹(shù)脂7中熔化并硬化的焊料微粒電連接電極6和端子 16，并借助其中焊料混合樹(shù)脂7中的熱固樹(shù)脂已經(jīng)熱固化的樹(shù)脂部分結(jié)合剛 性基板5和柔性基板10。因此，設(shè)置在柔性基板10 (第一電子元件)的端子 形成表面10a (第一表面)上的多個(gè)端子16 (第一電極)與設(shè)置在共性基板 5 (第二電子元件)的連接表面5a (第二表面)上的多個(gè)電極6a (第二電極) 相連，進(jìn)而構(gòu)成電子元件焊接結(jié)構(gòu)。接著，參照?qǐng)D3A至3D和4A至4D,描述使柔性基板10與剛性基板5相 連的電子元件焊接方法。如圖3A所示，在基板支架2所保持的剛性基板5的
連接表面5a上形成多個(gè)電極6。如圖3B所示，借助分配器9在連接表面5a 施加熱固樹(shù)脂7a中包含有焊料微粒15的焊料混合樹(shù)脂7以覆蓋電極6。即， 包含焊料微粒的熱固樹(shù)脂被施加在作為第二表面的連接表面5a上(樹(shù)脂施加 步驟)。在此，焊料混合樹(shù)脂7內(nèi)包含的焊料微粒15的比率被設(shè)定成使得多 個(gè)焊料微粒15在焊料混合樹(shù)脂7被施加到連接表面5a上的情況下總是插入 在每個(gè)電極6之上。接著，工作頭12實(shí)行柔性基板10的安裝。首先，柔性基板IO被保持頭 13真空保持。此時(shí)，調(diào)節(jié)熱壓結(jié)合工具14的位置使得該工具14位于端子16 的正上方。進(jìn)一步，柔性基板IO被熱壓結(jié)合工具14預(yù)先加熱，使得端子16 的下表面的溫度增加到焊料微粒15的熔化溫度或更高。此后，移動(dòng)工作頭12以使端子形成表面10a和連接表面5a彼此相對(duì)， 如圖3C所示，并且端子16與電極6對(duì)齊。接著，允許熱壓結(jié)合工具14下降 以使端子形成表面10a接近連接表面5a，并且端子16通過(guò)焊料混合樹(shù)脂7 與對(duì)應(yīng)該端子16的電極6相接觸。即，以高于焊^H數(shù)粒15熔化溫度的溫度 已經(jīng)加熱的柔性基板10的端子形成表面10a被安裝在剛性基板5上，并且端 子形成表面10a在與連接表面5a相對(duì)的狀態(tài)下接近連接表面5a (部件安裝 步驟)。接著，如圖3D,借助熱壓結(jié)合工具14的預(yù)定壓力負(fù)載將柔性簡(jiǎn)便10按 壓在剛性基板5上，并借助熱壓結(jié)合工具14通過(guò)柔性基板10加熱熱固水質(zhì) 7a和焊料微粒15 (熱壓步驟)。在此，對(duì)于按壓條件，熱壓結(jié)合工具14的壓 力負(fù)載被設(shè)定在1至4MPa的壓力苑閨內(nèi)。因此，設(shè)定壓力負(fù)載低于利用熱壓 結(jié)合的常規(guī)電子元件焊接方法中的壓力負(fù)載U0至"MPa)。由此，在以下描 述的熱壓步驟中，在已經(jīng)熔化的焊料微粒在不被擠壓的情況下通常保持其原 始微粒形狀的狀態(tài)下，形成焊料部分。參照?qǐng)D4A至4D描述上述部件安裝步驟和熱壓步驟中焊料微粒15的移動(dòng) 和條件變化。圖4A示出了在使熱壓工具14下降并使端子形成表面10a接近 連接表面5a的操作中，端子16開(kāi)始與焊料混合樹(shù)脂7相接觸的情況。此時(shí)， 在電極6和端子16之間，存在多個(gè)焊料微粒15。圖4A至4D示出了存在兩 個(gè)焊料微粒15的實(shí)例。為了區(qū)分兩個(gè)焊料微粒，以下將其描述成焊料樣史粒 15A和15B。此后，通過(guò)使熱壓結(jié)合工具14進(jìn)一步下降，如圖4B所示，端子表面16a
開(kāi)始與置于焊料混合樹(shù)脂7中上面位置的焊料微粒15A接觸。因此，焊料微 粒15A借助端子表面16a傳遞的熱而被加熱，所述端子表面已經(jīng)凈皮加熱到焊 料的熔化溫度或更高，并從與端子表面16a的接觸表面開(kāi)始熔化。在此附圖 中，焊料微粒15的熔化部分表示為黑色。熔化的焊料沿著端子表面16a伸展， 并在接觸開(kāi)始時(shí)間內(nèi)在寬于接觸表面的范圍內(nèi)潤(rùn)濕端子表面16a。此時(shí)，焊 料微粒15B還沒(méi)有開(kāi)始與端子表面16a相接觸。此后，當(dāng)柔性基板10進(jìn)一步下降時(shí)，焊料微粒15B也開(kāi)始與端子表面 16a相接觸。接著，如圖4C所示，焊料微粒15A和15B都夾在電極表面6a 和端子表面16a之間。此時(shí)，首先與端子表面16a相接觸的焊料微粒15A在 焊料;微粒15B之前處于完全熔化狀態(tài)，并且后與端子表面16a相接觸的焊料 微粒15B處于從其與端子表面16a接觸的表面開(kāi)始熔化的狀態(tài)。在此狀態(tài)中，熱固樹(shù)脂7a通過(guò)柔性基板10被加熱，進(jìn)而實(shí)行熱固化， 其防止已經(jīng)熔化或正在熔化的焊料;微粒15A、 15B流動(dòng)。當(dāng)繼續(xù)進(jìn)一步加熱時(shí)， 如圖4D所示，焊料微粒15A和15B都完全熔化并焊接在電極表面6a和端子 表面16a上，連接端子16和電極6的大致柱形焊料部分15*形成，并且已經(jīng) 熱固化的熱固樹(shù)脂7a形成覆蓋該焊料部分周圍的樹(shù)脂部分7*。由此，完成 使柔性基板10與剛性基板5相連的電子元件焊接結(jié)構(gòu)。接著，參照?qǐng)D5，描述由此形成的電子元件連接結(jié)構(gòu)。在圖5中，于柔性基板10和剛性基板5之間，形成作為借助焊料混合樹(shù) 脂7內(nèi)熱固樹(shù)脂7a的熱固化所獲得的硬化物質(zhì)的樹(shù)脂部分7*。樹(shù)脂部分7* 存在于彼此相對(duì)的端子形成表面10a和連接表面5a之間，并結(jié)合兩個(gè)表面。 電極6和端子16借助焊料微粒15A和15B的熔化和硬化所形成的焊料部分 15*相互連接。焊料部分15*的周圍覆蓋有樹(shù)脂部分7*,并且焊料部分15*連接端子16 和與該端子16對(duì)應(yīng)的電極6。在此，焊料微粒15在焊料混合樹(shù)脂7內(nèi)的混 合比率被適當(dāng)?shù)卦O(shè)定，進(jìn)而兩個(gè)或更多個(gè)焊料部分15*存在于端子16和與該 端子16相對(duì)應(yīng)的電極6之間。由于多個(gè)焊料部分15*借助焊接而在電極之間 相連，因此，相比于其中使用ACF的連接中通過(guò)導(dǎo)電微粒的接觸而實(shí)行的電 極之間導(dǎo)電的結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了具有低電阻和高可靠性的連接結(jié)構(gòu)。接著，描述由此形成的焊料部分15*的形狀。如前所述，焊料部分15* 在焊料微粒15的周圍覆蓋有正在熱固化的熱固樹(shù)脂7a的狀態(tài)下熔化和硬化。
此外，由于在該步驟中僅對(duì)焊料微粒15施加低的壓力負(fù)載，因此，開(kāi)始熔化之后的焊料微粒在除與端子表面16a和電極表面6a的接觸部分外整體保持其 原始形狀的同時(shí)熔化并硬化。即，當(dāng)焊料微粒15與端子表面16a和電極表面6a開(kāi)始接觸時(shí)，在焊料 部分15與端子表面16a和電極表面6a的接觸部分處，允許熔化的焊料在濕 的條件下以良好的潤(rùn)濕度沿接觸表面伸展，因?yàn)楹噶衔⒘?5的表面上的氧化 薄膜在焊料部分15與端子表面16a和電極表面6a的接觸部分處斷裂，或因 為通過(guò)熱固樹(shù)脂7a的活性作用而移除了氧化薄膜。因此，在焊料部分15*的 上和下端中，在焊接電極表面6a和端子表面16a的部分處，如圖5中部分放大示意圖所示，形成分別具有銳角的接觸角ei或92的接合。由于上述形狀的接合，在焊料部分15*中，在端子表面16a附近以及電 極表面6a的附近處，形成變窄的部分15a，其具有周邊表面向內(nèi)變窄的形狀。 在兩個(gè)變窄的部分15a之間形成凸出部分15b,其具有焊料微粒15基本保持 其原始形狀且相對(duì)于變窄部分15a向外凸出的形狀。即，焊料部分15*在作 為端子16表面的端子表面16a附近以及作為電極6表面的電極表面6a附近 的至少兩個(gè)位置處，具有分別具有向內(nèi)變窄的周邊表面的形狀的變窄部分 15a;其中與端子表面16a和電極表面6a的接觸角是銳角的形狀；以及在這 些兩個(gè)部分中形成的變窄部分15a之間所形成的并沿周向凸出的凸出部分 15b。即在之前所述的電子元件焊接方法中的部件安裝步驟中，端子16的端子 表面16a和電極6的電極表面6a與熱固樹(shù)脂7a中的焊料微粒15相接觸，并 且該焊料微粒15首先從與端子16的端子表面16a的接觸部分熔化；并在熱 壓步驟中，柔性部件10借助壓力負(fù)載壓按在剛性基板5上使得處于正在熔化 狀態(tài)的焊料微粒15在熱固樹(shù)脂7a中保持大致球形，并且焊料微粒15和熱固 樹(shù)脂7a的熱量連續(xù)通過(guò)端子形成表面10a，進(jìn)而形成具有上述變窄部分15a 的焊料部分15*,并且通過(guò)使熱固樹(shù)脂7a熱固化形成樹(shù)脂部分7*。相比于電子元件焊接結(jié)構(gòu)，上述形狀的焊料部分15*具有以下特征，將 具有其中在熱固樹(shù)脂中混有焊料微粒的類似構(gòu)造的焊料混合樹(shù)脂用作連接材 料。圖6示出了通過(guò)使類似于本實(shí)施例中情況的具有端子116的柔性基板110 與具有電極106的基板105相連所形成的常規(guī)電子元件焊接結(jié)構(gòu)。即，在使用常規(guī)技術(shù)的焊接結(jié)構(gòu)中，連接端子116和電極16的焊接部分
115*在熔化時(shí)間內(nèi)很容易由于壓力負(fù)載而在上下方向上形成以壓縮形狀，并且焊料部分115*與端子116和電極106的接合被形成以具有接觸角e3的接合 形狀，該接合角為鈍角。因此，焊料部分115*具有箭頭&所示的形狀不連續(xù)， 使得適于熱應(yīng)力的疲勞強(qiáng)度由于連接之后使用狀態(tài)中所產(chǎn)生的熱循環(huán)而下 降。相反，在本發(fā)明的電子元件焊接結(jié)構(gòu)中，由于焊料部分15*以接觸銳角 與每個(gè)電極接合，故不存在形狀不連續(xù)，并且實(shí)現(xiàn)了抗疲勞強(qiáng)度良好的電子 元件焊接結(jié)構(gòu)。在上述實(shí)施例中，盡管示出了其中膜形柔性基板10作為第 一 電子元件與 剛性基板5相連的實(shí)例，但本發(fā)明并不限于此。例如，本發(fā)明還適用于具有 金屬凸起或凸起電極的半導(dǎo)電部件(semiconductive part),如連接表面上 的連接端子，直接與剛性基板相連的情況。如上所述，通過(guò)使柔性基板10的端子16與剛性基板5的電極6相連所 形成的所述實(shí)施例中所示的電子元件焊接結(jié)構(gòu)，由將這些電子元件相互結(jié)合 的樹(shù)脂部分7*以及由該樹(shù)脂部分7*所圍繞的大致柱形的焊料部分15*所構(gòu) 成。在此，焊料部分15*被如此形成設(shè)置其中端子16表面附近和電極6表 面附近的周邊表面向內(nèi)變窄的變窄部分15a;并且端子16和電極6的接觸角 變?yōu)殇J角。為了實(shí)現(xiàn)上述電子元件焊接結(jié)構(gòu)，在熱固樹(shù)脂7a中混合焊料微粒15的 焊料混合樹(shù)脂7預(yù)先被施加在電極6上，以高于焊料熔點(diǎn)的溫度已經(jīng)預(yù)先加 熱端子16的柔性基板10借助于低壓力負(fù)載通過(guò)焊料混合樹(shù)脂7被壓按在剛 性基板5上，并且焊料微粒15在該焊料微粒15最大可能地保持其形狀的狀 態(tài)下熔化和石更化，由此獲得具有上述形狀的焊料部分15*。因此，相比于應(yīng)用于類似電子元件的常規(guī)電子元件焊接方法，能夠獲得 以下極好的優(yōu)點(diǎn)。首先，相比于焊料預(yù)涂敷方法，因?yàn)樵谠摵噶项A(yù)涂敷方法 中添加了在電路電極上預(yù)先形成焊料部分的步驟，故生產(chǎn)工序成本的增加是 不可避免的?？墒牵诒景l(fā)明的實(shí)施例中，在電極上施加焊料混合樹(shù)脂7后 立即實(shí)行熱壓結(jié)合，進(jìn)而極大地簡(jiǎn)化了工序。此外，因?yàn)榛旌显诤噶匣旌蠘?shù) 脂7內(nèi)的焊料微粒15的數(shù)量被適當(dāng)設(shè)定，即使在本發(fā)明的電子元件焊接方法 用于窄間距電極的情況下，也能夠防止電極之間電橋的產(chǎn)生。此外，借助樹(shù) 脂部分7*的強(qiáng)化作用，能充分保證接合保持能量。此外，相比于使用ACF的方法，由于在本發(fā)明中用在熱固樹(shù)脂中混合焊 料微粒的廉價(jià)結(jié)合材料替代昂貴的ACF，能夠?qū)崿F(xiàn)低的運(yùn)行成本。此外，相 比于利用ACF的熱壓結(jié)合，能在短結(jié)合時(shí)間內(nèi)完成連接，并能實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)量， 加上低的運(yùn)行成本能夠促進(jìn)成本降低。此外，由于不同于利用ACF的方法，不必利用高壓力負(fù)載實(shí)行熱壓結(jié)合 以獲得低連接阻抗，因此，即使在本發(fā)明用于具有內(nèi)布線的多層基板，或其 中在連接表面的背面上存在的凸起不能支撐高負(fù)載的這類基板，如雙面安裝 基板，也能利用低壓力負(fù)載實(shí)現(xiàn)低連接阻抗。因此，根據(jù)所述實(shí)施例中所示 的電子元件焊接結(jié)構(gòu)和電子元件焊接方法，對(duì)于各種類型的電子元件，都能 夠以低成本和高產(chǎn)量確保高連接可靠性。工業(yè)應(yīng)用性本發(fā)明的電子元件焊接結(jié)構(gòu)和電子元件焊接方法具有這樣的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于 各種類型的電子元件，均能以低成本和高產(chǎn)量確保高連接可靠性。因此，本 發(fā)明可應(yīng)用于小尺寸便攜電子裝置等中的膜形柔性基板預(yù)設(shè)置在剛性基板上 的電極相結(jié)合的領(lǐng)域。
權(quán)利要求
1.一種電子元件焊接結(jié)構(gòu)，其通過(guò)將設(shè)置在第一電子元件的第一表面上的多個(gè)第一電極與設(shè)置在第二電子元件的第二表面上的多個(gè)第二電極焊接而形成，包括位于彼此相對(duì)的所述第一表面和第二表面之間并相互結(jié)合所述第一表面和第二表面的樹(shù)脂部分，以及由該樹(shù)脂部分圍繞并使第一電極和對(duì)應(yīng)于所述第一電極的第二電極連接的大致柱形的焊料部分，其中所述焊料部分分別在與第一電極的分界面附近和與第二電極的分界面附近的至少兩個(gè)位置處具有該焊料部分的周邊表面向內(nèi)變窄的變窄部分，使得該焊料部分與第一電極和第二電極的接觸角變?yōu)殇J角。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子元件焊接結(jié)構(gòu)，其中在所述第一電極和對(duì)應(yīng)于所述第一電極的第二電極之間存在兩個(gè)或更多個(gè)焊接部分。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子元件焊接結(jié)構(gòu)，其中所述焊料部分具有位 于所述變窄部分之間并沿其周向凸出的凸出部分。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電子元件焊接結(jié)構(gòu)，其中所述樹(shù)脂部分由硬化 的熱固樹(shù)脂形成。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子元件焊接結(jié)構(gòu)，其中所述第一電子元件為 膜形柔性基板。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電子元件焊接結(jié)構(gòu)，其中所述第一電子元件為 具有凸起電極的半導(dǎo)電部件。
7. —種電子元件焊接方法，其為獲得電子元件焊接結(jié)構(gòu)的方法，所述電 子元件焊接結(jié)構(gòu)通過(guò)將設(shè)置在第一電子元件的第一表面上的多個(gè)第一電極與 設(shè)置在第二電子元件的第二表面上的多個(gè)第二電極焊接而形成，所述方法包 括步驟將包含焊料微粒的熱固樹(shù)脂施加在第二表面上的樹(shù)脂施加步驟；在第二電子元件上安裝第一電子元件的部件安裝步驟，其中以高于所述 焊料微粒的熔化溫度已經(jīng)加熱了第一表面，并使第一表面以彼此相對(duì)的狀態(tài) 接近第二表面；以及以預(yù)定壓力將第一電子元件壓在第二電子元件上并通過(guò)第一電子元件加 熱所述焊料微粒和熱固樹(shù)脂的熱壓步驟，其中在所述部件安裝步驟中，第一電極表面和第二電極表面與所述熱固樹(shù)脂 中的焊料微粒相接觸，并且這些焊料微粒首先從與第 一電極表面接觸的部分 熔化，在所述熱壓步驟中，以這樣的壓力負(fù)載將第一電子元件壓在第二電子元大致球形，并且，通過(guò)第一表面持續(xù)進(jìn)行所述焊料微粒和熱固樹(shù)脂的加熱， 由此具有變窄部分的焊料部分形成，并且樹(shù)脂部分通過(guò)使所述熱固樹(shù)脂熱固 化而形成。
全文摘要
在使設(shè)置在柔性基板上的端子與剛性基板的電極相連的電子元件焊接方法中，于其中熱固樹(shù)脂內(nèi)混合有焊料微粒的焊料混合樹(shù)脂已經(jīng)被施加到剛性基板上進(jìn)而覆蓋電極之后，柔性基板被放置在剛性基板上并被熱壓，進(jìn)而形成利用熱固樹(shù)脂的熱固化結(jié)合兩個(gè)基板的樹(shù)脂部分，以及被樹(shù)脂部分圍繞并包含變窄部分的焊料部分，在變窄部分中外周表面在端子表面附近和電極表面附近向內(nèi)變窄。因此，焊料部分以接觸銳角焊接在電極和端子上，進(jìn)而消除降低疲勞強(qiáng)度的形狀不連續(xù)的產(chǎn)生。
文檔編號(hào)H05K3/32GK101128927SQ20068000601
公開(kāi)日2008年2月20日 申請(qǐng)日期2006年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月25日
發(fā)明者境忠彥, 大園滿, 永福秀喜 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社