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JP3840861B2 - Metal joining method - Google Patents
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は金属接合方法に係り、詳しくは、2枚の回路基板における配線を接続するための方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
特開平8−330726号公報には2枚の回路基板の金属配線同士を接続する方法が開示されており、炭化水素化合物の沸騰による体積膨張エネルギーによって半田の表面に形成された酸化膜を破壊することにより、半田を介して基板電極を接合するものである。
【0003】
しかしながら、炭化水素化合物の体積膨張エネルギーを利用する場合には、半田のように接合時に溶融される金属表面の酸化膜は破壊できても、基板電極を構成する母材金属は溶融されないので、その母材金属表面の酸化膜は除去することができない。従って、一方の基板電極のみに半田を塗布した場合には、十分な接合強度が得られない場合があった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、この発明の目的は、十分な接合強度が得られる金属接合方法を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
請求項1〜8に記載の発明によれば、第1と第2の回路基板での配線の接続部の間に、C−H結合解離エネルギーが950kJ/mol以下であり、かつ、脂環式2級、直鎖3級、ベンジル位3級、脂環式アリル位3級及び両側ベンジル位2級の炭素を含む炭化水素化合物を介在させ、炭化水素化合物を加熱することにより、炭化水素化合物を熱分解させて炭化水素化合物から水素が分離されたラジカルな状態とし、このラジカルな状態とされた炭化水素化合物によって金属の表面に形成された酸化膜を還元しつつ、接合が行われる。
【0006】
ここで、C−H結合解離エネルギーΔHとは、図6に示すように、炭化水素化合物がそれぞれ電子を保有しつつアルキル基と水素とに解離するために必要なエネルギーであり、それぞれの物質の分子軌道計算から算出されるものである。換言すれば、それぞれの物質のC−H結合解離エネルギーΔHは、炭化水素化合物のアルキル基と水素とへの解離のしやすさを示しており、このエネルギーの小さい物質ほど、アルキル基と水素とに解離しやすい。
【0007】
そして、図6において、それぞれ電子を保有しつつアルキル基と水素に解離すると、そのアルキル基がラジカルな状態となり、酸化銅等から酸素を奪って、すなわち酸化銅を還元して、自身はアルカン酸化物となって安定する。
【0008】
このように、炭化水素化合物として、熱分解により還元作用を発揮するものを用いることにより、十分な接合強度が得られる。
【0009】
【発明の実施の形態】
(第1の実施の形態)
以下、この発明を具体化した第1の実施の形態を図面に従って説明する。
【0010】
図5には、第1の回路基板10の上に第2の回路基板20が実装され 配線相互間の接続がとられている状態、つまり、接続後の状態を示す。
本実施形態では、第1の回路基板10にはプリント配線板(PWB)を用いている。この回路基板10において、絶縁基板11の表面には金属配線の接続部C1が形成され、この接続部C1は銅(Cu)よりなる金属電極12にて構成されている。一方、第2の回路基板20にはフレキシブル配線板(FPC)を用いている。この回路基板20において、絶縁基板21の表面には金属配線の接続部C2が形成されている。この接続部C2は、銅(Cu)よりなる金属電極22と、金属電極22に被着された半田23により構成されている。
【0011】
このように本実施形態では、第1及び第2の回路基板10,20での配線の接続部C1,C2は、それぞれ金属電極12,22と、それら金属電極12,22の少なくとも一方に載置された半田23とによって構成されている。
【0012】
そして、第1の回路基板10側の接続部C1と第2の回路基板20側の接続部C2とが半田付けにて接合されている(銅端子と半田被覆銅端子が接合されている)。このように、第1の回路基板10での金属配線の接続部C1と、第2の回路基板20での金属配線の接続部C2とが接続されている。
【0013】
次に、製造方法を、図1〜図5を用いて説明する。
まず、図1に示すように、第1の回路基板(PWB)10と第2の回路基板(FPC)20を用意する。このとき、第1の回路基板10において金属配線の接続部(Cu配線)C1の表面は空気酸化により酸化膜12aが形成される。また、第2の回路基板20において金属配線の接続部C2での半田23の表面は空気酸化により酸化膜23aが形成される。
【0014】
そして、図2に示すように、第1の回路基板10の接続部(Cu配線)C1上に、C−H結合解離エネルギーが950kJ/mol以下の炭化水素化合物30を塗布する。この炭化水素化合物30として、シクロオクタン、テトラメチルペンタデカン、トリフェニルメタン、ジシクロペンタジエン、及びジヒドロアントラセンの少なくとも1つを有するものを挙げることができる。
【0015】
引き続き、図3に示すように、第1の回路基板10の上に第2の回路基板20を、金属配線の接続部C1,C2同士が向かい合うようにして重ねる。これにより、第1の回路基板10での配線の接続部C1を構成する金属と第2の回路基板20での配線の接続部C2を構成する金属との間に、C−H結合解離エネルギーが950kJ/mol以下の炭化水素化合物30を介在させた状態で、両基板の接続部C1,C2が向かい合わせて配置される。
【0016】
そして、両基板10,20での金属配線の接続部C1,C2間を加圧した状態で、半田23の融点以上に加熱する。このときの加圧とは、例えば0.3〜2.0MPaである。また、加圧・加熱時間は1〜10秒である。
【0017】
この時、図4,6に示すように、炭化水素化合物30を加熱することにより、炭化水素化合物30が熱分解されて、炭化水素化合物30から水素が分離されたラジカルな状態となり、このラジカルな状態とされた炭化水素化合物によって金属の表面に形成された酸化膜12a,23aを還元しつつ、金属(半田)の溶融によって両基板の接続部C1,C2を構成する金属が接合される。つまり、酸化膜12a,23aの還元によって酸化膜12a,23aが破れて清浄な金属表面が露出し、濡れ性が良い状態で、基板10側のCu膜12の表面と基板20側の半田23の表面が接触し、さらに、半田23の溶解に伴い、図5に示すように、基板20側の半田23と基板10側のCu膜12とが接合される。
【0018】
このように本実施形態では、炭化水素化合物30を半田23の溶融温度以上の温度に加熱することにより、半田23もしくは金属電極12表面の酸化膜12a,23aを炭化水素化合物30で還元しつつ、半田23を溶融することによって両金属電極12,22を接合する。
【0019】
このようにして、母材(本例ではCu膜12)および半田23の表面の酸化膜12a,23aを除去して接続し、高い接続信頼性をもつ部品実装(配線相互間の接続)が可能となる。つまり、炭化水素化合物(C−H結合解離エネルギーが950kJ/mol以下の炭化水素化合物)30を、金属表面の酸化膜12a,23aの還元剤として用いることにより、清浄な金属表面同士を接触させて半田付けを行わせることができ、信頼性の高い良好な接続が得られる。
【0020】
このように本実施形態においては、炭化水素化合物30として、熱分解により還元作用を発揮するものを用いることにより、十分な接合強度が得られる。つまり、炭化水素化合物30として、C−H結合解離エネルギーが950kJ/mol以下の特定の炭化水素化合物を用いることにより、炭化水素化合物に還元作用を発揮させることができる。
【0021】
接合原理について本発明者らは種々の実験を行ったので、それを以下に説明する。
(i ).各種の炭化水素化合物溶液中に酸化銅を浸して加熱したときの水素及び水の発生量を検出した。この結果、水素の発生は確認されたが、水は検出されなかった。このため、酸化銅の還元は、水素によってなされたものではないことが確認された。
【0022】
(ii).各種の炭化水素化合物溶液中に酸化銅を浸して加熱したときの反応生成物を分析した。その結果、酸化された炭化水素化合物の存在が確認された(例えば、シクロオクタンの場合、シクロオクタノン及びシクロオクタノールの存在が確認された)。これにより、炭化水素化合物自身が酸化銅を還元している可能性があると考えた。
【0023】
(iii ).この(ii)の推論の真偽を確認するため、各種炭化水素化合物のC−H結合解離エネルギーと還元速度定数との関係を求めた。その結果を図7に示す。図7において横軸にC−H結合解離エネルギーΔHをとり、縦軸に還元速度定数をとり、サンプルとして、ジシクロペンタジエンとトリフェニルメタンとシクロオクタンとテトラメチルペンタデカンとエイコサンを用いた。ここで、還元速度定数とは、図8に示すように試料中に基板(銅端子を酸化済のもの)を入れ300℃で所定時間保持した際における銅表面の酸素を波長分散型X線分光分析法により定量(還元状態の定量)を行い、次式により求めたものである。
【0024】
還元速度定数k=(1−X/X1)/(t・X)
ただし、X1;初期酸化状態でのX線カウント数
X;時間が経過した段階でのX線カウント数
t;加熱時間(秒)
この結果、図7に示すように、C−H結合解離エネルギーが小さくなるほど、還元速度が上昇する関係があることが確認された。このため、ラジカルな状態となった炭化水素化合物によって酸化銅等が還元されていることが確認された。
【0025】
(iv).C−H結合解離エネルギーが比較的小さい各種物質を用いて、銅端子と半田被覆端子との接合を行ったところ、図9に示すように、C−H結合解離エネルギーが950kJ/mol以下の炭化水素化合物については、従来のフラックスと同等の接続面積率が得られ、十分な接続強度を確保できた(C−H結合解離エネルギーが小さいほど接続特性が良好である)。詳しくは、図9において横軸にC−H結合解離エネルギーΔHをとり、縦軸に接続面積率をとり、サンプルとして、ジヒドロアントラセン、ジシクロペンタジエンとシクロオクタンとテトラメチルペンタデカンとエイコサンを用いた。ここで、接続面積率とは、長方形の接合部位における当該部位の短辺により正方形の観察窓を作り(想定し)、長方形の接合部位での最も接合が不良となっている領域に前述の観察窓を持っていき、この窓の内部における全面積に対する実際に接合が行われた面積の比率を求めたものである。その結果、フラックを用いた場合の接続面積率である「0.7」以上とするためにはC−H結合解離エネルギーが約950kJ/mol以下の物質を用いればよいことが分かった。
【0026】
なお、フラックスを用いないで接合することに関して、半田付においては、従来、フラックスを使用して接続後に洗浄を行ってきたが環境問題から洗浄が困難となり、フラックス残渣が絶縁性の低下を引き起こすという問題が生じてきたので、フラックスを用いないで半田付すると酸化膜の影響で接続面積が十分確保できず接続信頼性が悪い。そこで、フラックスを用いないで酸化膜を破壊して良好な接続性を確保することは有用である。また、本方式ではフラックスのように金属を溶解することがなく、金属イオンを生成させる働きはしないため、絶縁性を低下させることが無い。つまり、本方式の還元反応は、金属酸化物から酸素を引き抜く形で進行するため、金属イオンを生成させることが無い。
(第2の実施の形態)
次に、第2の実施の形態を、第1の実施の形態との相違点を中心に説明する。
【0027】
第1の実施の形態では銅端子と半田被覆銅端子とを接合(半田付け)する場合に適用したが、本実施形態では端子を構成する金属同士の相互拡散により接合する場合に適用している。
【0028】
図14には、本実施形態における第1の回路基板10の上に第2の回路基板20が実装され 配線相互間の接続がとられている状態、つまり、接続後の状態を示す。
【0029】
第1の回路基板(PWB)10において、絶縁基板11の表面には金属配線の接続部C1が形成されている。接続部C1は、銅(Cu)よりなる金属電極12と、その上に被着されたニッケル膜13と、その上に形成された金メッキ膜14とにより構成されている。
【0030】
一方、第2の回路基板(FPC)20において、絶縁基板21の表面には金属配線の接続部C2が形成されている。接続部C2は銅(Cu)よりなる金属電極と、その表面に被着されたスズ膜23とにより構成されている。
【0031】
そして、第1の回路基板10側の金メッキ膜14と第2の回路基板20側のスズ膜23とが両金属の相互拡散にて接合されている。このように、第1の回路基板10での金属配線の接続部C1と、第2の回路基板20での金属配線の接続部C2とが接続されている。
【0032】
次に、製造方法を、図10〜図14を用いて説明する。
まず、図10に示すように、第1の回路基板(PWB)10と第2の回路基板(FPC)20を用意する。このとき、第1の回路基板10において金属配線の接続部C1での金メッキ膜14の表面は空気酸化により酸化膜14aが形成される。また、第2の回路基板20において金属配線の接続部C2でのスズ膜23の表面は空気酸化により酸化膜23aが形成される。
【0033】
そして、図11に示すように、第1の回路基板10の金メッキ膜14上に、C−H結合解離エネルギーが950kJ/mol以下の炭化水素化合物30を塗布する。
【0034】
引き続き、図12に示すように、第1の回路基板10の上に第2の回路基板20を、金属配線の接続部C1,C2同士が向かい合うようにして重ねる。これにより、第1の回路基板10側の金属(14)と第2の回路基板20側の金属(23)との間に、炭化水素化合物30を介在させた状態で、両基板10,20での金属配線の接続部C1,C2が向かい合わせて配置される。つまり、第1の回路基板10での配線の接続部C1を構成する金属と第2の回路基板20での配線の接続部C2を構成する金属との間に、C−H結合解離エネルギーが950kJ/mol以下の炭化水素化合物30を介在させた状態で、両基板の接続部C1,C2が向かい合わせて配置される。
【0035】
そして、両基板10,20での金属配線の接続部C1,C2間を加圧した状態で、第1の回路基板10側の金属(Au)14と第2の回路基板20側の金属(Sn)23のうちのより融点が低い金属(Sn)の融点以下に加熱する。このときの加圧とは、例えば0.3〜2.0MPaである。また、加熱温度に関しては、スズの融点(232℃)以下の180〜200℃である。さらに、加圧・加熱時間は1〜10秒である。
【0036】
この時、図13に示すように、炭化水素化合物30を加熱することにより、炭化水素化合物30を熱分解させて炭化水素化合物30から水素が分離されたラジカルな状態とし、このラジカルな状態とされた炭化水素化合物によって金属の表面に形成された酸化膜14a,23aを還元しつつ、金属の拡散によって両基板の接続部C1,C2を構成する金属を接合する。
【0037】
即ち、炭化水素化合物30によって金メッキ膜14の表面の酸化膜14aとスズ膜23の表面の酸化膜23a、つまり、第1及び第2の回路基板10,20側の金属14,23の表面の酸化膜14a,23aが還元される。この酸化膜14a,23aの還元によって酸化膜14a,23aが破れて清浄な金属表面が露出する。その結果、濡れ性が良い状態で、基板10側の金メッキ膜14の表面と基板20側のスズ膜23の表面が接触する。そして、金とスズの相互拡散が起こり、図14に示すように、基板20側のスズ膜23と基板10側の金メッキ膜14とが接合される。
【0038】
このように本実施形態においては、第1の回路基板10での配線の接続部C1は金を含み、第2の回路基板20での配線の接続部C2はスズを含んでおり、この金とスズとの間に炭化水素化合物30を介在させた状態で、スズの融点以下に加熱することにより、両金属を拡散によって接合する。
【0039】
このようにして、母材(本例ではAu膜14およびスズ膜23)の表面の酸化膜14a,23aを除去して接続し、高い接続信頼性をもつ部品実装(配線相互間の接続)が可能となる。つまり、炭化水素化合物30を、金属表面の酸化膜14a,23aの還元剤として用いることにより、清浄な金属表面同士を接触させて相互拡散を行わせることができ、信頼性の高い良好な接続が得られる。
【0040】
また、接合手段として、半田付け工程が無いので安価である。さらに、半田付けの場合には電極ピッチ0.3mmが限界であったが、本方式を用いれば電極ピッチが0.3mm以下でも接合を行うことができる。つまり、半田付けによる実装方式は微細な接続に不向きであり、ロウ付け方式でもロウ材のはみ出しがあるための微細な接続に不向きであったが、本方式を用いれば微細なるピッチを有する製品にも適用することができる。より詳しくは、近年、電子製品の実装において、微細ピッチの部品実装や接続技術の要求が高まっているが、半田付けによる実装方式は微細な接続に不向きであり、半田付け方式では、電極ピッチ0.3mmが限界であり、また、同様に、ロウ付け方式でもロウ材のはみ出しがあるための微細な接続に不向きであったが、本実施形態では微細なるピッチを有する製品にも適用することができる。
【0041】
以上のごとく、電極間隔が狭い場合にも高い接続信頼性をもつ部品実装(配線相互間の接続)を行うことができる。
(第3の実施の形態)
次に、第3の実施の形態を、第2の実施の形態との相違点を中心に説明する。
【0042】
図19には、第1の回路基板50の上に第2の回路基板60が実装され 配線相互間の接続がとられている状態、つまり、接続後の状態を示す。
第1の回路基板50において、絶縁基板51の表面には金属配線の接続部C1が形成され、接続部C1は銅(Cu)よりなる金属電極52にて構成されている。また、絶縁基板51にはアルミナ基板を用いている。一方、第2の回路基板60において、絶縁基板61の表面には金属配線の接続部C2が形成され、接続部C2は銅(Cu)よりなる金属電極62にて構成されている。また、絶縁基板61にはアルミナ基板を用いている。
【0043】
そして、第1の回路基板50側の金属配線の接続部(Cu配線)C1と第2の回路基板60側の金属配線の接続部(Cu配線)C2とが両金属の相互拡散にて接合されている。このように、第1の回路基板50での金属配線の接続部C1と、第2の回路基板60での金属配線の接続部C2とが接続されている。
【0044】
次に、製造方法を、図15〜図19を用いて説明する。
まず、図15に示すように、第1の回路基板50と第2の回路基板60を用意する。このとき、第1の回路基板50において金属配線の接続部(Cu配線)C1の表面は空気酸化により酸化膜52aが形成される。同様に、第2の回路基板60において金属配線の接続部(Cu配線)C2の表面は空気酸化により酸化膜62aが形成される。
【0045】
そして、図16に示すように、第1の回路基板50の金属配線の接続部(Cu配線)C1上に、C−H結合解離エネルギーが950kJ/mol以下の炭化水素化合物70を塗布する。この炭化水素化合物70として、シクロオクタン、テトラメチルペンタデカン、トリフェニルメタン、ジシクロペンタジエン、及びジヒドロアントラセンの少なくとも1つを有するものを挙げることができる。
【0046】
引き続き、図17に示すように、第1の回路基板50の上に第2の回路基板60を、金属配線の接続部C1,C2同士が向かい合うようにして重ねる。これにより、第1の回路基板50における金属配線の接続部C1と、第2の回路基板60における金属配線の接続部C2との間に、炭化水素化合物70を介在させた状態で、両基板50,60での金属配線の接続部C1,C2が向かい合わせて配置される。つまり、第1の回路基板50での配線の接続部C1を構成する金属と第2の回路基板60での配線の接続部C2を構成する金属との間に、C−H結合解離エネルギーが950kJ/mol以下の炭化水素化合物70を介在させた状態で、両基板の接続部C1,C2が向かい合わせて配置される。
【0047】
そして、両基板50,60での金属配線の接続部C1,C2間を加圧した状態で、金属配線を構成する金属(Cu)の融点以下に加熱する。このときの加圧とは、例えば0.3〜2.0MPaである。また、加熱温度に関しては、Cuの融点(1083℃)以下の700〜1000℃である。さらに、加圧・加熱の時間は、30〜60分である。
【0048】
この時、炭化水素化合物70を加熱することにより、炭化水素化合物70を熱分解させて炭化水素化合物70から水素が分離されたラジカルな状態とし、このラジカルな状態とされた炭化水素化合物によって金属の表面に形成された酸化膜52a,62aを還元しつつ、金属の拡散によって両基板の接続部C1,C2を構成する金属を接合する。
【0049】
即ち、炭化水素化合物70によりCu膜52の表面の酸化膜52aとCu膜62の表面の酸化膜62a、つまり、金属配線を構成する金属表面の金属酸化膜52a,62aが還元される。この酸化膜52a,62aの還元によって酸化膜52a,62aが破れて清浄な表面が露出する。その結果、図18に示すように、濡れ性が良い状態で、基板50側のCu膜52の表面と基板60側のCu膜62の表面が接触する。そして、Cu同士の相互拡散が起こり(互いの銅が相互に固相拡散し)、図19に示すように、基板50側のCu膜52と基板60側のCu膜62とが接合される。
【0050】
このようにして、母材(本例ではCu膜52,62)の表面の酸化膜52a,62aを除去して接続し、高い接続信頼性をもつ部品実装(配線相互間の接続)が可能となる。つまり、炭化水素化合物70を、金属表面の酸化膜52a,62aの還元剤として用いることにより、清浄な金属表面同士を接触させて相互拡散を行わせることができ、信頼性の高い良好な接続が得られる。
【0051】
以上のごとく、第2の実施形態と同様に、電極間隔が狭い場合にも高い接続信頼性をもつ部品実装(配線相互間の接続)を行うことができる。
なお、前述の第1〜3の実施形態では、炭化水素化合物は第1の回路基板の接続部C1にのみ塗布したが、第2の回路基板の接続部C2にのみ塗布したり、あるいは、両基板の接続部C1,C2に塗布してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】 第1の実施形態における実装方法を説明するための断面図。
【図2】 同じく実装方法を説明するための断面図。
【図3】 同じく実装方法を説明するための断面図。
【図4】 同じく実装方法を説明するための断面図。
【図5】 同じく実装方法を説明するための断面図。
【図6】 アルカンによるCuO還元反応を説明するための図。
【図7】 C−H結合解離エネルギーと還元速度定数の関係を示す図。
【図8】 CuO還元反応速度の測定方法を説明するための図。
【図9】 C−H結合解離エネルギーと接続面積率の関係を示す図。
【図10】 第2の実施形態における実装方法を説明するための断面図。
【図11】 同じく実装方法を説明するための断面図。
【図12】 同じく実装方法を説明するための断面図。
【図13】 同じく実装方法を説明するための断面図。
【図14】 同じく実装方法を説明するための断面図。
【図15】 第3の実施形態における実装方法を説明するための断面図。
【図16】 同じく実装方法を説明するための断面図。
【図17】 同じく実装方法を説明するための断面図。
【図18】 同じく実装方法を説明するための断面図。
【図19】 同じく実装方法を説明するための断面図。
【符号の説明】
10…第1の回路基板、12…金属電極、12a…酸化膜、14…金メッキ膜、14a…酸化膜、20…第2の回路基板、22…金属電極、23…半田、23a…酸化膜、30…炭化水素化合物、50…第1の回路基板、52a…酸化膜、60…第2の回路基板、62a…酸化膜、70…炭化水素化合物、C1…金属配線の接続部、C2…金属配線の接続部。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a metal bonding method, and more particularly to a method for connecting wirings on two circuit boards.
[0002]
[Prior art]
Japanese Patent Laid-Open No. 8-330726 discloses a method of connecting metal wirings of two circuit boards, and destroys an oxide film formed on the surface of solder by the volume expansion energy due to boiling of a hydrocarbon compound. Thus, the substrate electrodes are joined via the solder.
[0003]
However, when the volume expansion energy of the hydrocarbon compound is used, the base metal constituting the substrate electrode is not melted even if the oxide film on the metal surface that is melted at the time of joining such as solder can be destroyed. The oxide film on the surface of the base metal cannot be removed. Therefore, when solder is applied only to one of the substrate electrodes, sufficient bonding strength may not be obtained.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a metal bonding method capable of obtaining sufficient bonding strength.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
According to invention of Claims 1-8, between the connection part of the wiring in the 1st and 2nd circuit board, C—H bond dissociation energy is 950 kJ / mol or less , and alicyclic A hydrocarbon compound is heated by interposing a hydrocarbon compound containing carbon of secondary, linear tertiary, benzylic tertiary, alicyclic allylic tertiary, and bilateral benzylic secondary , Bonding is performed while reducing the oxide film formed on the surface of the metal by the hydrocarbon compound in a radical state in which hydrogen is separated from the hydrocarbon compound by thermal decomposition.
[0006]
Here, as shown in FIG. 6, the C—H bond dissociation energy ΔH is the energy required for the hydrocarbon compound to dissociate into an alkyl group and hydrogen while holding the electrons, It is calculated from molecular orbital calculation. In other words, the C—H bond dissociation energy ΔH of each substance indicates the ease of dissociation of the hydrocarbon compound into an alkyl group and hydrogen. Easily dissociates.
[0007]
Then, in FIG. 6, when each of them has an electron and dissociates into an alkyl group and hydrogen, the alkyl group becomes a radical state, deprives oxygen from copper oxide or the like, that is, reduces copper oxide, and self-oxidizes alkane. Stabilizes as a thing.
[0008]
Thus, sufficient bonding strength can be obtained by using a hydrocarbon compound that exhibits a reducing action by thermal decomposition.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0010]
FIG. 5 shows a state in which the second circuit board 20 is mounted on the first circuit board 10 and the wirings are connected to each other, that is, a state after the connection.
In the present embodiment, a printed wiring board (PWB) is used for the first circuit board 10. In this circuit board 10, a connection part C1 of metal wiring is formed on the surface of the insulating substrate 11, and this connection part C1 is constituted by a metal electrode 12 made of copper (Cu). On the other hand, a flexible wiring board (FPC) is used for the second circuit board 20. In the circuit board 20, a metal wiring connection portion C <b> 2 is formed on the surface of the insulating substrate 21. The connection portion C <b> 2 includes a metal electrode 22 made of copper (Cu) and solder 23 attached to the metal electrode 22.
[0011]
As described above, in the present embodiment, the connection portions C1 and C2 of the wirings in the first and second circuit boards 10 and 20 are placed on the metal electrodes 12 and 22 and at least one of the metal electrodes 12 and 22, respectively. It is comprised by the solder 23 made.
[0012]
And the connection part C1 by the side of the 1st circuit board 10 and the connection part C2 by the side of the 2nd circuit board 20 are joined by soldering (a copper terminal and a solder covering copper terminal are joined). In this way, the connection part C1 of the metal wiring on the first circuit board 10 and the connection part C2 of the metal wiring on the second circuit board 20 are connected.
[0013]
Next, a manufacturing method is demonstrated using FIGS.
First, as shown in FIG. 1, a first circuit board (PWB) 10 and a second circuit board (FPC) 20 are prepared. At this time, an oxide film 12a is formed on the surface of the connection portion (Cu wiring) C1 of the metal wiring in the first circuit board 10 by air oxidation. Further, in the second circuit board 20, an oxide film 23a is formed on the surface of the solder 23 at the connection portion C2 of the metal wiring by air oxidation.
[0014]
Then, as shown in FIG. 2, a hydrocarbon compound 30 having a C—H bond dissociation energy of 950 kJ / mol or less is applied on the connection portion (Cu wiring) C <b> 1 of the first circuit board 10. Examples of the hydrocarbon compound 30 include those having at least one of cyclooctane, tetramethylpentadecane, triphenylmethane, dicyclopentadiene, and dihydroanthracene.
[0015]
Subsequently, as shown in FIG. 3, the second circuit board 20 is stacked on the first circuit board 10 so that the connection portions C1 and C2 of the metal wiring face each other. As a result, C—H bond dissociation energy is generated between the metal constituting the wiring connection portion C1 on the first circuit board 10 and the metal constituting the wiring connection portion C2 on the second circuit board 20. In a state where a hydrocarbon compound 30 of 950 kJ / mol or less is interposed, the connecting portions C1 and C2 of both the substrates are arranged to face each other.
[0016]
And it heats more than melting | fusing point of the solder 23 in the state which pressurized between the connection parts C1 and C2 of the metal wiring in both the boards 10 and 20. FIG. The pressurization at this time is, for example, 0.3 to 2.0 MPa. The pressurizing / heating time is 1 to 10 seconds.
[0017]
At this time, as shown in FIGS. 4 and 6, by heating the hydrocarbon compound 30, the hydrocarbon compound 30 is thermally decomposed into a radical state in which hydrogen is separated from the hydrocarbon compound 30. While the oxide films 12a and 23a formed on the surface of the metal are reduced by the hydrocarbon compound in the state, the metals constituting the connection portions C1 and C2 of the two substrates are joined by melting the metal (solder). In other words, the oxide films 12a and 23a are broken by the reduction of the oxide films 12a and 23a to expose a clean metal surface, and the wettability is good, and the surface of the Cu film 12 on the substrate 10 side and the solder 23 on the substrate 20 side are exposed. As shown in FIG. 5, the solder 23 on the substrate 20 side and the Cu film 12 on the substrate 10 side are bonded together as the surface comes into contact and the solder 23 dissolves.
[0018]
As described above, in this embodiment, the hydrocarbon compound 30 is heated to a temperature equal to or higher than the melting temperature of the solder 23, thereby reducing the oxide films 12 a and 23 a on the surface of the solder 23 or the metal electrode 12 with the hydrocarbon compound 30. The metal electrodes 12 and 22 are joined by melting the solder 23.
[0019]
In this way, the base material (Cu film 12 in this example) and the oxide films 12a and 23a on the surface of the solder 23 are removed and connected, and component mounting with high connection reliability (connection between wirings) is possible. It becomes. That is, by using a hydrocarbon compound (hydrocarbon compound having a C—H bond dissociation energy of 950 kJ / mol or less) 30 as a reducing agent for the oxide films 12a and 23a on the metal surface, clean metal surfaces are brought into contact with each other. Soldering can be performed, and a reliable and good connection can be obtained.
[0020]
Thus, in this embodiment, sufficient bonding strength can be obtained by using a hydrocarbon compound 30 that exhibits a reducing action by thermal decomposition. That is, by using a specific hydrocarbon compound having a C—H bond dissociation energy of 950 kJ / mol or less as the hydrocarbon compound 30, the hydrocarbon compound can exhibit a reducing action.
[0021]
The inventors have conducted various experiments on the bonding principle, which will be described below.
(I). The amount of hydrogen and water generated when copper oxide was immersed in various hydrocarbon compound solutions and heated was detected. As a result, generation of hydrogen was confirmed, but water was not detected. For this reason, it was confirmed that reduction of copper oxide was not performed by hydrogen.
[0022]
(Ii). Reaction products when copper oxide was immersed in various hydrocarbon compound solutions and heated were analyzed. As a result, the presence of an oxidized hydrocarbon compound was confirmed (for example, in the case of cyclooctane, the presence of cyclooctanone and cyclooctanol was confirmed). Thereby, it was considered that the hydrocarbon compound itself may be reducing copper oxide.
[0023]
(Iii). In order to confirm the truth of the inference of (ii), the relationship between the C—H bond dissociation energy and the reduction rate constant of various hydrocarbon compounds was determined. The result is shown in FIG. In FIG. 7, the horizontal axis represents C—H bond dissociation energy ΔH, the vertical axis represents the reduction rate constant, and dicyclopentadiene, triphenylmethane, cyclooctane, tetramethylpentadecane, and eicosane were used as samples. Here, as shown in FIG. 8, the reduction rate constant is a wavelength dispersive X-ray spectroscopy of oxygen on the copper surface when a substrate (with the copper terminal oxidized) is placed in a sample and held at 300 ° C. for a predetermined time. Quantification (reduction state quantification) is performed by an analytical method, and is obtained by the following formula.
[0024]
Reduction rate constant k = (1−X / X1) / (t · X)
However, X1; X-ray count number X in the initial oxidation state; X-ray count number t after time; heating time (seconds)
As a result, as shown in FIG. 7, it was confirmed that there is a relationship in which the reduction rate increases as the C—H bond dissociation energy decreases. For this reason, it was confirmed that the copper oxide etc. were reduced with the hydrocarbon compound which became the radical state.
[0025]
(Iv). When a copper terminal and a solder-coated terminal were joined using various substances having a relatively small C—H bond dissociation energy, as shown in FIG. 9, carbonization having a C—H bond dissociation energy of 950 kJ / mol or less. About a hydrogen compound, the connection area ratio equivalent to the conventional flux was obtained, and sufficient connection strength was ensured (The connection characteristic is so favorable that CH bond dissociation energy is small). Specifically, in FIG. 9, the horizontal axis represents C—H bond dissociation energy ΔH, the vertical axis represents the connection area ratio, and dihydroanthracene, dicyclopentadiene, cyclooctane, tetramethylpentadecane, and eicosane were used as samples. Here, the connection area ratio refers to the above-mentioned observation in the region where the rectangular junction part has the poorest junction at the rectangular junction part (assuming that a square observation window is created). Taking the window, the ratio of the area where bonding was actually performed to the total area inside the window was obtained. As a result, it was found that a substance having a C—H bond dissociation energy of about 950 kJ / mol or less may be used in order to obtain a connection area ratio of “0.7” or more when using a flack.
[0026]
In addition, regarding soldering without using flux, conventionally, soldering has been performed after connection using flux, but cleaning is difficult due to environmental problems, and flux residue causes a decrease in insulation. Since a problem has arisen, when soldering without using flux, the connection area cannot be secured sufficiently due to the influence of the oxide film, and the connection reliability is poor. Therefore, it is useful to ensure good connectivity by destroying the oxide film without using flux. Further, in this method, the metal is not dissolved unlike the flux, and the metal ion is not generated, so that the insulating property is not lowered. That is, the reduction reaction of this method proceeds in the form of extracting oxygen from the metal oxide, so that metal ions are not generated.
(Second Embodiment)
Next, the second embodiment will be described focusing on the differences from the first embodiment.
[0027]
In the first embodiment, the present invention is applied to the case where the copper terminal and the solder-coated copper terminal are joined (soldered), but in this embodiment, the present invention is applied to the case where the terminals constituting the terminals are joined by mutual diffusion. .
[0028]
FIG. 14 shows a state in which the second circuit board 20 is mounted on the first circuit board 10 in this embodiment and the wirings are connected to each other, that is, a state after the connection.
[0029]
In the first circuit board (PWB) 10, a metal wiring connection portion C <b> 1 is formed on the surface of the insulating substrate 11. The connection portion C1 is composed of a metal electrode 12 made of copper (Cu), a nickel film 13 deposited thereon, and a gold plating film 14 formed thereon.
[0030]
On the other hand, in the second circuit board (FPC) 20, a metal wiring connection portion C <b> 2 is formed on the surface of the insulating substrate 21. The connecting part C2 is composed of a metal electrode made of copper (Cu) and a tin film 23 deposited on the surface thereof.
[0031]
The gold plating film 14 on the first circuit board 10 side and the tin film 23 on the second circuit board 20 side are joined by mutual diffusion of both metals. In this way, the connection part C1 of the metal wiring on the first circuit board 10 and the connection part C2 of the metal wiring on the second circuit board 20 are connected.
[0032]
Next, a manufacturing method is demonstrated using FIGS.
First, as shown in FIG. 10, a first circuit board (PWB) 10 and a second circuit board (FPC) 20 are prepared. At this time, an oxide film 14a is formed on the surface of the gold plating film 14 at the metal wiring connection portion C1 in the first circuit board 10 by air oxidation. Further, in the second circuit board 20, an oxide film 23a is formed on the surface of the tin film 23 at the metal wiring connection portion C2 by air oxidation.
[0033]
Then, as shown in FIG. 11, a hydrocarbon compound 30 having a C—H bond dissociation energy of 950 kJ / mol or less is applied on the gold plating film 14 of the first circuit board 10.
[0034]
Subsequently, as shown in FIG. 12, the second circuit board 20 is overlaid on the first circuit board 10 so that the connection portions C1 and C2 of the metal wiring face each other. Thus, in the state where the hydrocarbon compound 30 is interposed between the metal (14) on the first circuit board 10 side and the metal (23) on the second circuit board 20 side, The metal wiring connection portions C1 and C2 are arranged to face each other. That is, the C—H bond dissociation energy is 950 kJ between the metal constituting the wiring connection portion C1 on the first circuit board 10 and the metal constituting the wiring connection portion C2 on the second circuit board 20. With the hydrocarbon compound 30 of / mol or less interposed, the connecting portions C1 and C2 of both the substrates are arranged facing each other.
[0035]
The metal (Au) 14 on the first circuit board 10 side and the metal (Sn) on the second circuit board 20 side in a state in which the space between the metal wiring connection portions C1 and C2 on both the boards 10 and 20 is pressurized. ) 23 is heated below the melting point of the metal (Sn) having a lower melting point. The pressurization at this time is, for example, 0.3 to 2.0 MPa. Moreover, regarding heating temperature, it is 180-200 degreeC below melting | fusing point (232 degreeC) of tin. Furthermore, pressurization / heating time is 1 to 10 seconds.
[0036]
At this time, as shown in FIG. 13, by heating the hydrocarbon compound 30, the hydrocarbon compound 30 is thermally decomposed into a radical state in which hydrogen is separated from the hydrocarbon compound 30, and this radical state is obtained. While the oxide films 14a and 23a formed on the metal surface by the hydrocarbon compound are reduced, the metals constituting the connection portions C1 and C2 of the two substrates are joined by metal diffusion.
[0037]
That is, the oxidation of the oxide film 14a on the surface of the gold plating film 14 and the oxide film 23a on the surface of the tin film 23 by the hydrocarbon compound 30, that is, the oxidation of the surfaces of the metals 14 and 23 on the first and second circuit boards 10 and 20 side. The films 14a and 23a are reduced. The oxide films 14a and 23a are broken by the reduction of the oxide films 14a and 23a, and a clean metal surface is exposed. As a result, the surface of the gold plating film 14 on the substrate 10 side and the surface of the tin film 23 on the substrate 20 side are in contact with each other with good wettability. Then, mutual diffusion of gold and tin occurs, and as shown in FIG. 14, the tin film 23 on the substrate 20 side and the gold plating film 14 on the substrate 10 side are joined.
[0038]
As described above, in this embodiment, the wiring connection portion C1 in the first circuit board 10 includes gold, and the wiring connection portion C2 in the second circuit board 20 includes tin. Both metals are joined by diffusion by heating below the melting point of tin with the hydrocarbon compound 30 interposed between them and tin.
[0039]
In this way, the oxide films 14a and 23a on the surface of the base material (in this example, the Au film 14 and the tin film 23) are removed and connected, and component mounting (connection between wirings) having high connection reliability is achieved. It becomes possible. That is, by using the hydrocarbon compound 30 as a reducing agent for the oxide films 14a and 23a on the metal surface, clean metal surfaces can be brought into contact with each other for mutual diffusion, and a reliable and good connection can be achieved. can get.
[0040]
Moreover, since there is no soldering process as a joining means, it is inexpensive. Furthermore, in the case of soldering, an electrode pitch of 0.3 mm was the limit, but if this method is used, bonding can be performed even if the electrode pitch is 0.3 mm or less. In other words, the mounting method by soldering is not suitable for fine connection, and the brazing method is not suitable for fine connection because of the protrusion of the brazing material. Can also be applied. More specifically, in recent years, in mounting electronic products, there is an increasing demand for component mounting and connection technology with a fine pitch, but the mounting method by soldering is unsuitable for fine connection. .3 mm is the limit, and similarly, the brazing method is not suitable for fine connection due to the protrusion of the brazing material, but in this embodiment, it can be applied to products having a fine pitch. it can.
[0041]
As described above, component mounting (connection between wirings) having high connection reliability can be performed even when the electrode interval is narrow.
(Third embodiment)
Next, the third embodiment will be described with a focus on differences from the second embodiment.
[0042]
FIG. 19 shows a state where the second circuit board 60 is mounted on the first circuit board 50 and the wirings are connected to each other, that is, a state after the connection.
In the first circuit board 50, a connection portion C1 of metal wiring is formed on the surface of the insulating substrate 51, and the connection portion C1 is constituted by a metal electrode 52 made of copper (Cu). The insulating substrate 51 is an alumina substrate. On the other hand, in the second circuit board 60, a connection portion C2 of metal wiring is formed on the surface of the insulating substrate 61, and the connection portion C2 is constituted by a metal electrode 62 made of copper (Cu). The insulating substrate 61 is an alumina substrate.
[0043]
Then, the connection part (Cu wiring) C1 of the metal wiring on the first circuit board 50 side and the connection part (Cu wiring) C2 of the metal wiring on the second circuit board 60 side are joined by mutual diffusion of both metals. ing. In this way, the connection part C1 of the metal wiring on the first circuit board 50 and the connection part C2 of the metal wiring on the second circuit board 60 are connected.
[0044]
Next, a manufacturing method is demonstrated using FIGS.
First, as shown in FIG. 15, a first circuit board 50 and a second circuit board 60 are prepared. At this time, an oxide film 52a is formed on the surface of the connection portion (Cu wiring) C1 of the metal wiring in the first circuit board 50 by air oxidation. Similarly, an oxide film 62a is formed on the surface of the connection portion (Cu wiring) C2 of the metal wiring in the second circuit board 60 by air oxidation.
[0045]
Then, as shown in FIG. 16, a hydrocarbon compound 70 having a C—H bond dissociation energy of 950 kJ / mol or less is applied onto the metal wiring connection portion (Cu wiring) C <b> 1 of the first circuit board 50. Examples of the hydrocarbon compound 70 include those having at least one of cyclooctane, tetramethylpentadecane, triphenylmethane, dicyclopentadiene, and dihydroanthracene.
[0046]
Subsequently, as shown in FIG. 17, the second circuit board 60 is stacked on the first circuit board 50 so that the connection portions C1 and C2 of the metal wiring face each other. As a result, both substrates 50 in a state where the hydrocarbon compound 70 is interposed between the metal wiring connection portion C1 in the first circuit board 50 and the metal wiring connection portion C2 in the second circuit board 60. 60, the metal wiring connection portions C1 and C2 are arranged facing each other. That is, the C—H bond dissociation energy is 950 kJ between the metal constituting the wiring connection portion C1 on the first circuit board 50 and the metal constituting the wiring connection portion C2 on the second circuit board 60. The connecting portions C1 and C2 of the two substrates are arranged facing each other with a hydrocarbon compound 70 of / mol or less interposed.
[0047]
And it heats below to melting | fusing point of the metal (Cu) which comprises a metal wiring in the state which pressurized between the connection parts C1 and C2 of the metal wiring in both the board | substrates 50 and 60. FIG. The pressurization at this time is, for example, 0.3 to 2.0 MPa. Moreover, regarding heating temperature, it is 700-1000 degreeC below melting | fusing point (1083 degreeC) of Cu. Furthermore, pressurization / heating time is 30 to 60 minutes.
[0048]
At this time, by heating the hydrocarbon compound 70, the hydrocarbon compound 70 is thermally decomposed into a radical state in which hydrogen is separated from the hydrocarbon compound 70, and the hydrocarbon compound in the radical state causes the metal to While reducing the oxide films 52a and 62a formed on the surface, the metals constituting the connecting portions C1 and C2 of the two substrates are joined by metal diffusion.
[0049]
That is, the hydrocarbon compound 70 reduces the oxide film 52a on the surface of the Cu film 52 and the oxide film 62a on the surface of the Cu film 62, that is, the metal oxide films 52a and 62a on the metal surface constituting the metal wiring. Due to the reduction of the oxide films 52a and 62a, the oxide films 52a and 62a are broken to expose clean surfaces. As a result, as shown in FIG. 18, the surface of the Cu film 52 on the substrate 50 side and the surface of the Cu film 62 on the substrate 60 side are in contact with each other with good wettability. Then, mutual diffusion of Cu occurs (copper mutually diffuses in solid phase), and as shown in FIG. 19, the Cu film 52 on the substrate 50 side and the Cu film 62 on the substrate 60 side are joined.
[0050]
In this way, the oxide films 52a and 62a on the surface of the base material (Cu films 52 and 62 in this example) are removed and connected, and component mounting (connection between wirings) with high connection reliability is possible. Become. That is, by using the hydrocarbon compound 70 as a reducing agent for the oxide films 52a and 62a on the metal surface, clean metal surfaces can be brought into contact with each other for mutual diffusion, and a reliable and good connection can be achieved. can get.
[0051]
As described above, similarly to the second embodiment, component mounting (connection between wirings) having high connection reliability can be performed even when the electrode interval is narrow.
In the first to third embodiments, the hydrocarbon compound is applied only to the connection portion C1 of the first circuit board. However, the hydrocarbon compound is applied only to the connection portion C2 of the second circuit board, or both. You may apply | coat to the connection part C1, C2 of a board | substrate.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view for explaining a mounting method according to a first embodiment.
FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining the mounting method.
FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining the mounting method.
FIG. 4 is a cross-sectional view for explaining the mounting method.
FIG. 5 is a cross-sectional view for explaining the mounting method.
FIG. 6 is a view for explaining a CuO reduction reaction by alkane.
FIG. 7 is a graph showing the relationship between C—H bond dissociation energy and reduction rate constant.
FIG. 8 is a diagram for explaining a method for measuring a CuO reduction reaction rate.
FIG. 9 is a diagram showing the relationship between C—H bond dissociation energy and connection area ratio.
FIG. 10 is a cross-sectional view for explaining a mounting method according to a second embodiment.
FIG. 11 is a cross-sectional view for explaining the mounting method.
FIG. 12 is a sectional view for explaining the mounting method.
FIG. 13 is a cross-sectional view for explaining the mounting method.
FIG. 14 is a cross-sectional view for explaining the mounting method.
FIG. 15 is a cross-sectional view for explaining a mounting method according to a third embodiment.
FIG. 16 is a cross-sectional view for explaining the mounting method.
FIG. 17 is a cross-sectional view for explaining the mounting method.
FIG. 18 is a cross-sectional view for explaining the mounting method.
FIG. 19 is a cross-sectional view for explaining the mounting method.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... 1st circuit board, 12 ... Metal electrode, 12a ... Oxide film, 14 ... Gold plating film, 14a ... Oxide film, 20 ... Second circuit board, 22 ... Metal electrode, 23 ... Solder, 23a ... Oxide film, DESCRIPTION OF SYMBOLS 30 ... Hydrocarbon compound, 50 ... 1st circuit board, 52a ... Oxide film, 60 ... 2nd circuit board, 62a ... Oxide film, 70 ... Hydrocarbon compound, C1 ... Connection part of metal wiring, C2 ... Metal wiring Connection part.

Claims (8)

第1の回路基板での配線の接続部(C1)と、第2の回路基板での配線の接続部(C2)とを接続するための方法であって、
前記第1の回路基板での配線の接続部(C1)を構成する金属と第2の回路基板での配線の接続部(C2)を構成する金属との間に、C−H結合解離エネルギーが950kJ/mol以下であり、かつ、脂環式2級、直鎖3級、ベンジル位3級、脂環式アリル位3級及び両側ベンジル位2級の炭素を含む炭化水素化合物(30,70)を介在させた状態で、両基板の接続部(C1,C2)を向かい合わせて配置する工程と、
前記炭化水素化合物(30,70)を加熱することにより、前記炭化水素化合物(30,70)を熱分解させて前記炭化水素化合物(30,70)から水素が分離されたラジカルな状態とし、このラジカルな状態とされた炭化水素化合物によって前記金属の表面に形成された酸化膜を還元しつつ、前記金属の溶融もしくは拡散によって両基板の接続部(C1,C2)を構成する金属を接合する工程と、
を備えたことを特徴とする金属接合方法。
A method for connecting a wiring connection portion (C1) on a first circuit board and a wiring connection portion (C2) on a second circuit board,
C—H bond dissociation energy is present between the metal constituting the wiring connection portion (C1) on the first circuit board and the metal constituting the wiring connection portion (C2) on the second circuit board. Hydrocarbon compound having a carbon content of 950 kJ / mol or less and having alicyclic secondary, linear tertiary, benzylic tertiary, alicyclic allylic tertiary and bilateral benzylic secondary carbon (30, 70) A step of arranging the connecting portions (C1, C2) of both substrates facing each other with the intervening state,
By heating the hydrocarbon compound (30, 70), the hydrocarbon compound (30, 70) is thermally decomposed into a radical state in which hydrogen is separated from the hydrocarbon compound (30, 70). The step of joining the metals constituting the connecting portions (C1, C2) of both substrates by melting or diffusing the metal while reducing the oxide film formed on the surface of the metal by the hydrocarbon compound in a radical state When,
A metal joining method comprising:
前記第1及び第2の回路基板での配線の接続部(C1,C2)は、それぞれ金属電極と、それら金属電極の少なくとも一方に載置された半田とによって構成されることを特徴とする請求項1に記載の金属接合方法。The wiring connection portions (C1, C2) on the first and second circuit boards are each constituted by a metal electrode and solder placed on at least one of the metal electrodes. Item 2. The metal bonding method according to Item 1. 前記炭化水素化合物(30)を前記半田の溶融温度以上の温度に加熱することにより、前記半田もしくは金属電極表面の酸化膜を前記炭化水素化合物(30)で還元しつつ、前記半田を溶融することによって前記両金属電極を接合することを特徴とする請求項2に記載の金属接合方法。Heating the hydrocarbon compound (30) to a temperature equal to or higher than the melting temperature of the solder to melt the solder while reducing the oxide film on the surface of the solder or metal electrode with the hydrocarbon compound (30). The metal joining method according to claim 2, wherein the two metal electrodes are joined by the method. 前記金属電極は銅であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の金属接合方法。The metal bonding method according to claim 1, wherein the metal electrode is copper. 前記第1の回路基板での配線の接続部(C1)は金を含み、前記第2の回路基板での配線の接続部(C2)はスズを含んでおり、この金とスズとの間に前記炭化水素化合物(30)を介在させた状態で、スズの融点以下に加熱することにより、両金属を拡散によって接合することを特徴とする請求項1に記載の金属接合方法。The wiring connection part (C1) on the first circuit board contains gold, and the wiring connection part (C2) on the second circuit board contains tin, and between this gold and tin The metal joining method according to claim 1, wherein both metals are joined by diffusion by heating to a melting point of tin or less with the hydrocarbon compound (30) interposed. 前記炭化水素化合物(30,70)は、シクロオクタン、テトラメチルペンタデカン、トリフェニルメタン、ジシクロペンタジエン、及びジヒドロアントラセンの少なくとも1つを有することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の金属接合方法。The said hydrocarbon compound (30,70) has at least one of cyclooctane, tetramethylpentadecane, triphenylmethane, dicyclopentadiene, and dihydroanthracene. Metal bonding method as described in 2. 第1の回路基板(10)での金属配線の接続部(C1)と、第2の回路基板(20)での金属配線の接続部(C2)とを接続するための方法であって、
第1の回路基板側の金属(14)と第2の回路基板側の金属(23)との間に、C−H結合解離エネルギーが950kJ/mol以下であり、かつ、脂環式2級、直鎖3級、ベンジル位3級、脂環式アリル位3級及び両側ベンジル位2級の炭素を含む炭化水素化合物(30)を介在させた状態で、両基板での金属配線の接続部(C1,C2)を向かい合わせて配置する工程と、
前記両基板での金属配線の接続部(C1,C2)間を加圧した状態で、前記第1の回路基板側の金属(14)と第2の回路基板側の金属(23)のうちのより融点が低い金属の融点以下に加熱する際に、前記炭化水素化合物(30)を熱分解させて前記炭化水素化合物(30)から水素が分離されたラジカルな状態とし、このラジカルな状態とされた炭化水素化合物によって前記金属(14,23)の表面に形成された酸化膜(14a,23a)を還元しつつ、当該両金属(14,23)の相互拡散による接合を行う工程と、
を備えたことを特徴とする金属接合方法。
A method for connecting a metal wiring connection (C1) on a first circuit board (10) and a metal wiring connection (C2) on a second circuit board (20),
Between the metal (14) on the first circuit board side and the metal (23) on the second circuit board side, the C—H bond dissociation energy is 950 kJ / mol or less , and the alicyclic secondary class, Metal wiring joints on both substrates with a hydrocarbon compound (30) containing carbon in a straight chain tertiary, benzylic tertiary, alicyclic allylic tertiary, and both benzylic secondary secondary (30) Placing C1, C2) face to face,
Of the metal (14) on the first circuit board side and the metal (23) on the second circuit board side, in a state where the space between the metal wiring connection portions (C1, C2) on both the boards is pressurized When heating below the melting point of a metal having a lower melting point, the hydrocarbon compound (30) is thermally decomposed to form a radical state in which hydrogen is separated from the hydrocarbon compound (30). Reducing the oxide films (14a, 23a) formed on the surface of the metal (14, 23) by the hydrocarbon compound, and performing bonding by mutual diffusion of the two metals (14, 23);
A metal joining method comprising:
第1の回路基板(50)での金属配線の接続部(C1)と、第2の回路基板(60)での金属配線の接続部(C2)とを接続するための方法であって、
第1の回路基板における金属配線の接続部(C1)と、第2の回路基板における金属配線の接続部(C2)との間に、C−H結合解離エネルギーが950kJ/mol以下であり、かつ、脂環式2級、直鎖3級、ベンジル位3級、脂環式アリル位3級及び両側ベンジル位2級の炭素を含む炭化水素化合物(70)を介在させた状態で、両基板での金属配線の接続部(C1,C2)を向かい合わせて配置する工程と、
前記両基板での金属配線の接続部(C1,C2)間を加圧した状態で、前記金属配線を構成する金属の融点以下に加熱する際に、前記炭化水素化合物(70)を熱分解させて前記炭化水素化合物(70)から水素が分離されたラジカルな状態とし、このラジカルな状態とされた炭化水素化合物によって前記金属(52,62)の表面に形成された酸化膜(52a,62a)を還元しつつ、当該両金属の相互拡散による接合を行う工程と、
を備えたことを特徴とする金属接合方法。
A method for connecting a metal wiring connection (C1) on a first circuit board (50) and a metal wiring connection (C2) on a second circuit board (60),
The C—H bond dissociation energy is 950 kJ / mol or less between the connection portion (C1) of the metal wiring in the first circuit board and the connection portion (C2) of the metal wiring in the second circuit board , and In both substrates, a hydrocarbon compound (70) containing carbon of alicyclic secondary, linear tertiary, benzylic tertiary, alicyclic allylic tertiary and bilateral benzylic secondary is interposed. A step of arranging the metal wiring connecting portions (C1, C2) facing each other,
The hydrocarbon compound (70) is thermally decomposed when heated below the melting point of the metal constituting the metal wiring in a state where the connection between the metal wiring connecting portions (C1, C2) on both the substrates is pressurized. Thus, a hydrogen radical is separated from the hydrocarbon compound (70) to form a radical state, and an oxide film (52a, 62a) formed on the surface of the metal (52, 62) by the hydrocarbon compound in the radical state. A step of bonding by mutual diffusion of the two metals while reducing
A metal joining method comprising:
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