JP5896732B2 - Anisotropic conductive material and connection structure - Google Patents
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Description
本発明は、はんだ層を有する導電性粒子を含む異方性導電材料に関し、より詳細には、例えば、電極間の電気的な接続に用いることができる異方性導電材料、並びに該異方性導電材料を用いた接続構造体に関する。 The present invention relates to an anisotropic conductive material including conductive particles having a solder layer, and more specifically, for example, an anisotropic conductive material that can be used for electrical connection between electrodes, and the anisotropic The present invention relates to a connection structure using a conductive material.
ICチップとフレキシブルプリント回路基板との接続、液晶駆動用ICチップ間の接続、及びICチップとITO電極を有する回路基板との接続等に、導電性粒子が用いられている。例えば、ICチップの電極と回路基板の電極との間に導電性粒子を配置した後、加熱及び加圧により導電性粒子を電極に接触させて、上記電極同士を電気的に接続できる。 Conductive particles are used for connection between an IC chip and a flexible printed circuit board, connection between liquid crystal driving IC chips, connection between an IC chip and a circuit board having an ITO electrode, and the like. For example, after the conductive particles are arranged between the electrode of the IC chip and the electrode of the circuit board, the electrodes can be electrically connected by bringing the conductive particles into contact with the electrodes by heating and pressurization.
また、上記導電性粒子は、各種の接続構造体を得るために、例えば、フレキシブルプリント基板とガラス基板との接続(FOG(Film on Glass))、半導体チップとフレキシブルプリント基板との接続(COF(Chip on Film))、半導体チップとガラス基板との接続(COG(Chip on Glass))、並びにフレキシブルプリント基板とガラスエポキシ基板との接続(FOB(Film on Board))等に使用されている。 In addition, in order to obtain various connection structures, the conductive particles are, for example, a connection between a flexible printed circuit board and a glass substrate (FOG (Film on Glass)), a connection between a semiconductor chip and a flexible printed circuit board (COF ( Chip on Film)), connection between a semiconductor chip and a glass substrate (COG (Chip on Glass)), connection between a flexible printed circuit board and a glass epoxy substrate (FOB (Film on Board)), and the like.
また、上記導電性粒子は、バインダー樹脂中に分散され、異方性導電材料としても用いられている。 The conductive particles are dispersed in a binder resin and are also used as an anisotropic conductive material.
上記導電性粒子の一例として、下記の特許文献1には、ニッケル又はガラスにより形成された基材粒子と、該基材粒子の表面を被覆しているはんだ層とを有する導電性粒子が開示されている。この導電性粒子は、ポリマーマトリックスと混合され、異方性導電材料として用いられている。
As an example of the conductive particles,
下記の特許文献2には、樹脂粒子と、該樹脂粒子の表面を被覆しているニッケルめっき層と、該ニッケルめっき層の表面を被覆しているはんだ層とを有する導電性粒子が開示されている。
特許文献1に記載の導電性粒子では、導電性粒子における基材粒子の材料がガラス又はニッケルであるため、異方性導電材料において、導電性粒子が沈降することがある。このため、導電接続の際に、異方性導電材料を均一に塗工できず、上下の電極間に導電性粒子が配置されないことがある。さらに、凝集した導電性粒子によって、横方向に隣り合う電極間の短絡が生じることがある。
In the conductive particles described in
なお、特許文献1では、導電性粒子における基材粒子の材料がガラス又はニッケルである構成が記載されているにすぎず、具体的には、基材粒子をニッケルのような強磁性金属により形成することが記載されているにすぎない。
Note that
特許文献2に記載の導電性粒子は、バインダー樹脂に分散されて用いられていない。これは、導電性粒子の粒子径が大きいので、該導電性粒子は、バインダー樹脂に分散された異方性導電材料として用いるには好ましくないためである。特許文献2の実施例では、粒子径が650μmの樹脂粒子の表面を導電層で被覆しており、粒子径が数百μmの導電性粒子を得ており、この導電性粒子は、バインダー樹脂と混合された異方性導電材料として用いられていない。
The conductive particles described in
特許文献2では、導電性粒子を用いて接続対象部材の電極間を接続する際には、1つの電極上に1つの導電性粒子を置き、次に導電性粒子上に電極を置いた後、加熱している。加熱により、はんだ層は、溶融して電極と接合する。しかしながら、このように、電極上に導電性粒子を置く作業は煩雑である。また、接続対象部材間には、樹脂層が存在しないため、接続信頼性が低い。
In
さらに、従来の導電性粒子を含む異方性導電材料では、該異方性導電材料を電極間の接続に用いた接続構造体において、落下又は振動などの衝撃が与えられると、電極間の導通信頼性が低下することがある。すなわち、従来の異方性導電材料を用いた接続構造体では、耐衝撃特性が低いことがある。 Furthermore, in a conventional anisotropic conductive material containing conductive particles, a connection structure in which the anisotropic conductive material is used for connection between electrodes is subjected to conduction between electrodes when an impact such as dropping or vibration is applied. Reliability may be reduced. That is, the connection structure using the conventional anisotropic conductive material may have low impact resistance.
本発明の目的は、接続構造体における電極間の接続に用いた場合に、電極間の接続が容易であり、導通信頼性を高めることができ、更に落下又は振動などの衝撃に対する接続構造体の耐衝撃特性を高めることができる異方性導電材料、並びに該異方性導電材料を用いた接続構造体を提供することである。 An object of the present invention is that when used for connection between electrodes in a connection structure, the connection between the electrodes is easy, the conduction reliability can be improved, and the connection structure against an impact such as drop or vibration is further improved. An object is to provide an anisotropic conductive material capable of enhancing impact resistance characteristics, and a connection structure using the anisotropic conductive material.
本発明の広い局面によれば、導電性粒子と、バインダー樹脂とを含み、上記導電性粒子が、樹脂粒子と該樹脂粒子の表面を被覆している導電層とを有し、該導電層の少なくとも外側の表面層が、はんだ層であり、上記導電性粒子が20%圧縮されたときの圧縮弾性率が1000N/mm2以上、8000N/mm2以下であり、上記導電性粒子の圧縮回復率が20%以上、90%以下である、異方性導電材料が提供される。 According to a wide aspect of the present invention, the conductive particle includes a conductive particle and a binder resin, and the conductive particle has a resin particle and a conductive layer covering a surface of the resin particle. At least the outer surface layer is a solder layer, and the compression elastic modulus when the conductive particles are compressed by 20% is 1000 N / mm 2 or more and 8000 N / mm 2 or less, and the compression recovery rate of the conductive particles An anisotropic conductive material in which is 20% or more and 90% or less is provided.
本発明に係る異方性導電材料のある特定の局面では、上記導電性粒子の平均粒子径は、0.1μm以上、50μm以下である。 On the specific situation with the anisotropic conductive material which concerns on this invention, the average particle diameter of the said electroconductive particle is 0.1 micrometer or more and 50 micrometers or less.
本発明に係る異方性導電材料の他の特定の局面では、フラックスがさらに含まれている。 In another specific aspect of the anisotropic conductive material according to the present invention, a flux is further included.
本発明に係る接続構造体は、第1の接続対象部材と、第2の接続対象部材と、該第1,第2の接続対象部材を接続している接続部とを備えており、該接続部が、本発明に従って構成された異方性導電材料により形成されている。 The connection structure according to the present invention includes a first connection target member, a second connection target member, and a connection portion connecting the first and second connection target members, and the connection The portion is formed of an anisotropic conductive material configured according to the present invention.
本発明に係る異方性導電材料は、特定の上記導電性粒子とバインダー樹脂とを含むので、該異方性導電材料を接続構造体における電極間の接続に用いた場合に、電極間を容易に接続できる。さらに、上記導電性粒子が樹脂粒子と該樹脂粒子の表面を被覆している導電層とを有し、かつ該導電層の少なくとも外側の表面層がはんだ層であるので、接続構造体の導通信頼性を高くすることができる。 Since the anisotropic conductive material according to the present invention includes the specific conductive particles and the binder resin, when the anisotropic conductive material is used for connection between the electrodes in the connection structure, it is easy to connect the electrodes. Can be connected. Further, since the conductive particles have resin particles and a conductive layer covering the surface of the resin particles, and at least the outer surface layer of the conductive layer is a solder layer, the conduction reliability of the connection structure is obtained. Sexuality can be increased.
さらに、本発明に係る異方性導電材料では、特定の上記導電性粒子を用い、しかも該導電性粒子の圧縮弾性率(20%K値)が1000N/mm2以上、8000N/mm2以下であり、かつ該導電性粒子の圧縮回復率が20%以上、90%以下であるので、落下又は振動など衝撃に対する得られる接続構造体の耐衝撃特性を高めることができる。 Furthermore, in the anisotropic conductive material according to the present invention, the specific conductive particles described above are used, and the compression elastic modulus (20% K value) of the conductive particles is 1000 N / mm 2 or more and 8000 N / mm 2 or less. In addition, since the compression recovery rate of the conductive particles is 20% or more and 90% or less, the impact resistance characteristics of the obtained connection structure against an impact such as dropping or vibration can be improved.
以下、本発明の詳細を説明する。 Details of the present invention will be described below.
本発明に係る異方性導電材料は、導電性粒子とバインダー樹脂とを含む。該導電性粒子は、樹脂粒子と、該樹脂粒子の表面を被覆している導電層とを有する。上記導電性粒子における導電層の少なくとも外側の表面層は、はんだ層である。上記導電性粒子が20%圧縮されたときの圧縮弾性率(20%K値)は、1000N/mm2以上、8000N/mm2以下である。上記導電性粒子の圧縮回復率は20%以上、90%以下である。 The anisotropic conductive material according to the present invention includes conductive particles and a binder resin. The conductive particles include resin particles and a conductive layer covering the surface of the resin particles. At least the outer surface layer of the conductive layer in the conductive particles is a solder layer. The compression modulus (20% K value) when the conductive particles are compressed by 20% is 1000 N / mm 2 or more and 8000 N / mm 2 or less. The compression recovery rate of the conductive particles is 20% or more and 90% or less.
本発明に係る異方性導電材料は上記構成を備えているので、該異方性導電材料を接続構造体における電極間の接続に用いた場合に、電極間の接続が容易である。例えば、接続対象部材上に設けられた電極上に導電性粒子を1個ずつ配置せずに、接続対象部材上に異方性導電材料を塗工又は積層するだけで、電極上に導電性粒子を配置できる。さらに、接続対象部材上に異方性導電材料層を形成した後、該異方性導電材料層に他の接続対象部材を電極が対向するように積層するだけで、電極間を電気的に接続できる。従って、接続対象部材の電極間が接続された接続構造体の製造効率を高めることができる。さらに、接続対象部材間には、導電性粒子だけでなくバインダー樹脂も存在するので、接続対象部材を強固に接着させることができ、接続信頼性を高めることができる。 Since the anisotropic conductive material which concerns on this invention is equipped with the said structure, when this anisotropic conductive material is used for the connection between the electrodes in a connection structure, the connection between electrodes is easy. For example, without disposing conductive particles one by one on the electrode provided on the connection target member, the conductive particles can be formed on the electrode by simply coating or laminating an anisotropic conductive material on the connection target member. Can be placed. Furthermore, after an anisotropic conductive material layer is formed on the connection target member, the other electrodes are stacked on the anisotropic conductive material layer so that the electrodes face each other, and the electrodes are electrically connected. it can. Therefore, the manufacturing efficiency of the connection structure in which the electrodes of the connection target members are connected can be increased. Furthermore, since not only the conductive particles but also the binder resin exists between the connection target members, the connection target members can be firmly adhered, and the connection reliability can be improved.
さらに、本発明に係る異方性導電材料を電極間の接続に用いた場合に、得られる接続構造体の導通信頼性を高くすることができる。導電性粒子における導電層の外側の表面層がはんだ層であるので、例えば、加熱によりはんだ層を溶融させることにより、はんだ層と電極との接触面積を大きくすることができる。従って、本発明に係る異方性導電材料では、導電層の外側の表面層が金層又はニッケル層等のはんだ層以外の金属である導電性粒子を含む異方性導電材料と比較して、導通信頼性を高めることができる。これは、異方性導電材料又はその硬化物中で、導電性粒子とバインダー樹脂との界面での衝撃吸収性が高くなり、導電性粒子とバインダー樹脂との界面での剥離が生じ難くなるためであると考えられる。 Furthermore, when the anisotropic conductive material according to the present invention is used for connection between electrodes, the conduction reliability of the obtained connection structure can be increased. Since the outer surface layer of the conductive layer in the conductive particles is a solder layer, for example, the contact area between the solder layer and the electrode can be increased by melting the solder layer by heating. Therefore, in the anisotropic conductive material according to the present invention, as compared with the anisotropic conductive material in which the outer surface layer of the conductive layer includes conductive particles that are metals other than a solder layer such as a gold layer or a nickel layer, The conduction reliability can be increased. This is because, in an anisotropic conductive material or a cured product thereof, shock absorption at the interface between the conductive particles and the binder resin is increased, and peeling at the interface between the conductive particles and the binder resin is less likely to occur. It is thought that.
加えて、導電性粒子の基材粒子が、ニッケルなどの金属又はガラスにより形成された粒子ではなく、樹脂により形成された樹脂粒子であるので、導電性粒子の柔軟性を高めることができる。このため、導電性粒子に接触した電極の損傷を抑制できる。 In addition, since the base particles of the conductive particles are not particles formed of metal such as nickel or glass but resin particles formed of resin, the flexibility of the conductive particles can be increased. For this reason, the damage of the electrode which contacted the electroconductive particle can be suppressed.
さらに、特定の上記導電性粒子を用いて、しかも特定の上記導電性粒子の圧縮弾性率(20%K値)が1000N/mm2以上、8000N/mm2以下であり、かつ特定の上記導電性粒子の圧縮回復率が20%以上、90%以下であることによっても、落下又は振動などに対して、得られる接続構造体の耐衝撃特性を高めることができる。 Furthermore, the specific conductive particles are used, and the specific conductive particles have a compressive elastic modulus (20% K value) of 1000 N / mm 2 or more and 8000 N / mm 2 or less, and the specific conductivity. Even when the compression recovery rate of the particles is 20% or more and 90% or less, the impact resistance characteristics of the obtained connection structure can be improved against dropping or vibration.
導電性粒子の直径が20%変位したときの圧縮弾性率(20%K値)は、1000N/mm2以上、8000N/mm2以下である。接続構造体の耐衝撃特性をより一層高める観点からは、20%K値は好ましくは1200N/mm2以上、より好ましくは1500N/mm2以上、好ましくは7000N/mm2以下、より好ましくは6000N/mm2以下である。また、20%K値が上記下限以上であると、圧縮された際に導電性粒子が破壊され難くなる。20%K値が上記上限以下であると、電極間の接続抵抗がより一層低くなる。 The compression elastic modulus (20% K value) when the diameter of the conductive particles is displaced by 20% is 1000 N / mm 2 or more and 8000 N / mm 2 or less. From the viewpoint of further enhancing the impact resistance of the connection structure, 20% K value is preferably 1200 N / mm 2 or more, more preferably 1500 N / mm 2 or more, preferably 7000N / mm 2 or less, more preferably 6000 N / mm 2 or less. Further, when the 20% K value is not less than the above lower limit, the conductive particles are hardly destroyed when compressed. When the 20% K value is less than or equal to the above upper limit, the connection resistance between the electrodes is further reduced.
上記圧縮弾性率(20%K値)は、以下のようにして測定できる。 The compression elastic modulus (20% K value) can be measured as follows.
微小圧縮試験機を用いて、直径50μmのダイアモンド製円柱の平滑圧子端面で、圧縮速度2.6mN/秒、及び最大試験荷重10gの条件下で導電性粒子を圧縮する。このときの荷重値(N)及び圧縮変位(mm)を測定する。得られた測定値から、上記圧縮弾性率を下記式により求めることができる。上記微小圧縮試験機として、例えば、フィッシャー社製「フィッシャースコープH−100」等が用いられる。 Using a micro-compression tester, the conductive particles are compressed under the conditions of a compression rate of 2.6 mN / sec and a maximum test load of 10 g with the end face of a diamond cylinder having a diameter of 50 μm. The load value (N) and compression displacement (mm) at this time are measured. From the measured value obtained, the compression elastic modulus can be obtained by the following formula. As the micro compression tester, for example, “Fischer Scope H-100” manufactured by Fischer is used.
K値(N/mm2)=(3/21/2)・F・S−3/2・R−1/2
F:導電性粒子が20%圧縮変形したときの荷重値(N)
S:導電性粒子が20%圧縮変形したときの圧縮変位(mm)
R:導電性粒子の半径(mm)
K value (N / mm 2 ) = (3/2 1/2 ) · F · S −3 / 2 · R −1/2
F: Load value when the conductive particles are 20% compressively deformed (N)
S: Compression displacement (mm) when conductive particles are 20% compressively deformed
R: radius of conductive particles (mm)
上記圧縮弾性率は、導電性粒子の硬さを普遍的かつ定量的に表す。上記圧縮弾性率の使用により、導電性粒子の硬さを定量的かつ一義的に表すことができる。 The compression elastic modulus universally and quantitatively represents the hardness of the conductive particles. By using the compression elastic modulus, the hardness of the conductive particles can be expressed quantitatively and uniquely.
導電性粒子の圧縮回復率は、20%以上、90%以下である。接続構造体の耐衝撃特性をより一層高める観点からは、圧縮回復率は、好ましくは25%以上、より好ましくは30%以上、好ましくは85%以下、より好ましくは80%以下である。また、圧縮回復率が上記上限以下であると、電極間の接続に用いられた導電性粒子の反発力がより一層小さくなり、異方性導電材料が基板等から剥離し難くなる。この結果、電極間の接続抵抗が高くなるのをより一層抑制できる。 The compression recovery rate of the conductive particles is 20% or more and 90% or less. From the viewpoint of further improving the impact resistance characteristics of the connection structure, the compression recovery rate is preferably 25% or more, more preferably 30% or more, preferably 85% or less, more preferably 80% or less. Further, when the compression recovery rate is less than or equal to the above upper limit, the repulsive force of the conductive particles used for the connection between the electrodes is further reduced, and the anisotropic conductive material is difficult to peel from the substrate or the like. As a result, it is possible to further suppress an increase in the connection resistance between the electrodes.
上記圧縮回復率は、以下のようにして測定できる。 The compression recovery rate can be measured as follows.
試料台上に導電性粒子を散布する。散布された導電性粒子1個について、微小圧縮試験機を用いて、導電性粒子の中心方向に、反転荷重値(5.00mN)まで負荷を与える。その後、原点用荷重値(0.40mN)まで除荷を行う。この間の荷重−圧縮変位を測定し、下記式から圧縮回復率を求めることができる。なお、負荷速度は0.33mN/秒とする。上記微小圧縮試験機として、例えば、フィッシャー社製「フィッシャースコープH−100」等が用いられる。 Spread conductive particles on the sample stage. With respect to one dispersed conductive particle, a load is applied to the inversion load value (5.00 mN) in the central direction of the conductive particle using a micro compression tester. Thereafter, unloading is performed up to the origin load value (0.40 mN). The load-compression displacement during this period is measured, and the compression recovery rate can be obtained from the following equation. The load speed is 0.33 mN / sec. As the micro compression tester, for example, “Fischer Scope H-100” manufactured by Fischer is used.
圧縮回復率(%)=[(L1−L2)/L1]×100
L1:負荷を与えるときの原点用荷重値から反転荷重値に至るまでのまでの圧縮変位
L2:負荷を解放するときの反転荷重値から原点用荷重値に至るまでの圧縮変位
Compression recovery rate (%) = [(L 1 −L 2 ) / L 1 ] × 100
L 1 : Compressive displacement from the load value for the origin when the load is applied to the reverse load value L 2 : Compressive displacement from the reverse load value when the load is released to the load value for the origin
(導電性粒子)
図1に、本発明の一実施形態に係る異方性導電材料に含まれている導電性粒子を断面図で示す。
(Conductive particles)
In FIG. 1, the electroconductive particle contained in the anisotropic conductive material which concerns on one Embodiment of this invention is shown with sectional drawing.
図1に示すように、導電性粒子1は、樹脂粒子2と、該樹脂粒子2の表面2aを被覆している導電層3とを有する。導電性粒子1は、樹脂粒子2の表面2aが導電層3により被覆された被覆粒子である。従って、導電性粒子1は導電層3を表面1aに有する。
As shown in FIG. 1, the
導電層3は、樹脂粒子2の表面2aを被覆している第1の導電層4と、該第1の導電層4の表面4aを被覆しているはんだ層5(第2の導電層)とを有する。導電層3の外側の表面層が、はんだ層5である。このように、導電層3は、多層構造を有していてもよく、2層又は3層以上の多層構造を有していてもよい。
The
上記のように、導電層3は2層構造を有する。図2に示す変形例のように、導電性粒子11は、単層の導電層として、はんだ層12を有していてもよい。導電性粒子における導電層の少なくとも外側の表面層が、はんだ層であればよい。ただし、導電性粒子の作製が容易であるので、導電性粒子1と導電性粒子11とのうち、導電性粒子1が好ましい。
As described above, the
樹脂粒子2の表面2aに導電層3を形成する方法、並びに樹脂粒子2の表面2a又は導電層3の表面にはんだ層5,12を形成する方法は特に限定されない。導電層3及びはんだ層5,12を形成する方法としては、例えば、無電解めっきによる方法、電気めっきによる方法、物理的な衝突による方法、物理的蒸着による方法、並びに金属粉末もしくは金属粉末とバインダーとを含むペーストを樹脂粒子の表面にコーティングする方法等が挙げられる。なかでも、無電解めっき又は電気めっきが好適である。上記物理的蒸着による方法としては、真空蒸着、イオンプレーティング及びイオンスパッタリング等の方法が挙げられる。また、上記物理的な衝突による方法では、例えば、シータコンポーザ等が用いられる。
The method for forming the
はんだ層5,12を形成する方法は、物理的な衝突による方法であることが好ましい。はんだ層5,12は、物理的な衝撃により形成されていることが好ましい。 The method of forming the solder layers 5 and 12 is preferably a method by physical collision. The solder layers 5 and 12 are preferably formed by physical impact.
従来、導電層の外側の表面層にはんだ層を有する導電性粒子の粒子径は、数百μm程度であった。これは、粒子径が数十μmであり、かつ表面層がはんだ層である導電性粒子を得ようとしても、はんだ層を均一に形成できなかったためである。これに対して、シータコンポーザを用いることによって、導電性粒子の粒子径が数十μm、特に粒子径が0.1μm以上、粒子径が50μm以下である導電性粒子を得る場合であっても、導電層の表面上にはんだ層を均一に形成できる。 Conventionally, the particle diameter of conductive particles having a solder layer on the outer surface layer of the conductive layer has been about several hundred μm. This is because the solder layer could not be formed uniformly even if conductive particles having a particle size of several tens of μm and the surface layer being a solder layer were obtained. On the other hand, by using a theta composer, even when conductive particles having a particle size of several tens of μm, particularly a particle size of 0.1 μm or more and a particle size of 50 μm or less are obtained, A solder layer can be uniformly formed on the surface of the conductive layer.
はんだ層以外の導電層3は、金属により形成されていることが好ましい。はんだ層以外の導電層3を構成する金属は、特に限定されない。該金属としては、例えば、金、銀、銅、白金、パラジウム、亜鉛、鉛、アルミニウム、コバルト、インジウム、ニッケル、クロム、チタン、アンチモン、ビスマス、ゲルマニウム及びカドミウム、並びにこれらの合金等が挙げられる。また、上記金属としては、錫ドープ酸化インジウム(ITO)も用いることができる。上記金属は1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
The
第1の導電層4は、ニッケル層、パラジウム層、銅層又は金層であることが好ましく、ニッケル層、銅層又は金層であることがより好ましく、銅層であることが更に好ましい。導電性粒子は、ニッケル層、パラジウム層、銅層又は金層を有することが好ましく、ニッケル層、銅層又は金層を有することがより好ましく、銅層を有することが更に好ましい。これらの好ましい導電層を有する導電性粒子を電極間の接続に用いることにより、電極間の接続抵抗をより一層低くすることができる。また、これらの好ましい導電層の表面には、はんだ層をより一層容易に形成できる。なお、第1の導電層4は、はんだ層であってもよい。導電性粒子は、複数層のはんだ層を有していてもよい。
The first
はんだ層5,12の厚みは、好ましくは5nm以上、より好ましくは10nm以上、更に好ましくは20nm以上、好ましくは70μm以下、より好ましくは40μm以下、更に好ましくは10μm以下、特に好ましくは5μm以下である。はんだ層5,12の厚みが上記下限以上であると、導電性が十分に高くなる。はんだ層5,12の厚みが上記上限以下であると、樹脂粒子2とはんだ層5,12との熱膨張率の差が小さくなり、はんだ層5,12の剥離が生じ難くなる。
The thickness of the solder layers 5 and 12 is preferably 5 nm or more, more preferably 10 nm or more, further preferably 20 nm or more, preferably 70 μm or less, more preferably 40 μm or less, still more preferably 10 μm or less, and particularly preferably 5 μm or less. . When the thickness of the solder layers 5 and 12 is equal to or greater than the above lower limit, the conductivity is sufficiently high. When the thickness of the solder layers 5 and 12 is not more than the above upper limit, the difference in thermal expansion coefficient between the
導電層が多層構造を有する場合には、導電層の合計厚みは、好ましくは10nm以上、より好ましくは20nm以上、更に好ましくは30nm以上、好ましくは70μm以下、より好ましくは40μm以下、更に好ましくは10μm以下、特に好ましくは5μm以下である。 When the conductive layer has a multilayer structure, the total thickness of the conductive layer is preferably 10 nm or more, more preferably 20 nm or more, still more preferably 30 nm or more, preferably 70 μm or less, more preferably 40 μm or less, and even more preferably 10 μm. Hereinafter, it is particularly preferably 5 μm or less.
樹脂粒子2を形成するための樹脂としては、例えば、ポリオレフィン樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、尿素樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、飽和ポリエステル樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリスルホン、ポリフェニレンオキサイド、ポリアセタール、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルスルホン、ジビニルベンゼン重合体、並びにジビニルベンゼン−スチレン共重合体やジビニルベンゼン−(メタ)アクリル酸エステル共重合体等のジビニルベンゼン系共重合体等が挙げられる。樹脂粒子2の硬度を好適な範囲に容易に制御できるので、樹脂粒子2を形成するための樹脂は、エチレン性不飽和基を有する重合性単量体を1種又は2種以上重合させた重合体であることが好ましい。
Examples of the resin for forming the
導電性粒子1,11の平均粒子径は、好ましくは0.1μm以上、より好ましくは1μm以上、好ましくは100μm以下、より好ましくは80μm以下、更に好ましくは50μm以下、特に好ましくは40μm以下である。導電性粒子1,11の平均粒子径が上記下限以上及び上記上限以下であると、導電性粒子1,11と電極との接触面積を充分に大きくすることができ、かつ導電層を形成する際に凝集した導電性粒子1,11が形成されにくくなる。また、導電性粒子1,11を介して接続された電極間の間隔が大きくなりすぎず、かつ導電層が樹脂粒子2の表面2aから剥離し難くなる。
The average particle diameter of the
異方性導電材料における導電性粒子に適した大きさであり、かつ電極間の間隔をより一層小さくすることができるので、導電性粒子1,11の平均粒子径は、0.1μm以上、50μm以下であることが特に好ましい。
Since the size is suitable for the conductive particles in the anisotropic conductive material and the distance between the electrodes can be further reduced, the average particle diameter of the
導電性粒子1,11の「平均粒子径」は、数平均粒子径を示す。導電性粒子1,11の平均粒子径は、任意の導電性粒子50個を電子顕微鏡又は光学顕微鏡にて観察し、平均値を算出することにより求められる。
The “average particle diameter” of the
導電性粒子のCV値(粒度分布の変動係数)は、10%以下であることが好ましく、3%以下であることがより好ましい。CV値が10%を超えると、導電性粒子により接続された電極間の間隔にばらつきが生じ難くなる。 The CV value (coefficient of variation of particle size distribution) of the conductive particles is preferably 10% or less, and more preferably 3% or less. When the CV value exceeds 10%, it is difficult to cause variations in the distance between the electrodes connected by the conductive particles.
上記CV値は下記式で表される。 The CV value is represented by the following formula.
CV値(%)=(ρ/Dn)×100
ρ:導電性粒子の直径の標準偏差
Dn:平均粒子径
CV value (%) = (ρ / Dn) × 100
ρ: standard deviation of diameter of conductive particles Dn: average particle diameter
(異方性導電材料)
本発明に係る異方性導電材料は、上述した導電性粒子と、バインダー樹脂とを含む。すなわち、本発明に係る異方性導電材料に含まれている導電性粒子は、樹脂粒子と、該樹脂粒子の表面を被覆している導電層とを有し、かつ該導電層の少なくとも外側の表面層が、はんだ層である。本発明に係る異方性導電材料は、液状であることが好ましく、異方性導電ペーストであることが好ましい。
(Anisotropic conductive material)
The anisotropic conductive material according to the present invention includes the above-described conductive particles and a binder resin. That is, the conductive particles contained in the anisotropic conductive material according to the present invention have resin particles and a conductive layer covering the surface of the resin particles, and at least outside the conductive layer. The surface layer is a solder layer. The anisotropic conductive material according to the present invention is preferably in a liquid state and is preferably an anisotropic conductive paste.
上記バインダー樹脂は特に限定されない。上記バインダー樹脂として、例えば、絶縁性の樹脂が用いられる。上記バインダー樹脂としては、例えば、ビニル樹脂、熱可塑性樹脂、硬化性樹脂、熱可塑性ブロック共重合体及びエラストマー等が挙げられる。上記バインダー樹脂は、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。 The binder resin is not particularly limited. As the binder resin, for example, an insulating resin is used. Examples of the binder resin include vinyl resins, thermoplastic resins, curable resins, thermoplastic block copolymers, and elastomers. As for the said binder resin, only 1 type may be used and 2 or more types may be used together.
上記ビニル樹脂の具体例としては、酢酸ビニル樹脂、アクリル樹脂及びスチレン樹脂等が挙げられる。上記熱可塑性樹脂の具体例としては、ポリオレフィン樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体及びポリアミド樹脂等が挙げられる。上記硬化性樹脂の具体例としては、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ポリイミド樹脂及び不飽和ポリエステル樹脂等が挙げられる。なお、上記硬化性樹脂は、常温硬化型樹脂、熱硬化型樹脂、光硬化型樹脂又は湿気硬化型樹脂であってもよい。上記熱可塑性ブロック共重合体の具体例としては、スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体、スチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体、スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体の水素添加物、及びスチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体の水素添加物等が挙げられる。上記エラストマーの具体例としては、スチレン−ブタジエン共重合ゴム、及びアクリロニトリル−スチレンブロック共重合ゴム等が挙げられる。 Specific examples of the vinyl resin include vinyl acetate resin, acrylic resin, and styrene resin. Specific examples of the thermoplastic resin include polyolefin resin, ethylene-vinyl acetate copolymer and polyamide resin. Specific examples of the curable resin include epoxy resins, urethane resins, polyimide resins and unsaturated polyester resins. The curable resin may be a room temperature curable resin, a thermosetting resin, a photocurable resin, or a moisture curable resin. Specific examples of the thermoplastic block copolymer include styrene-butadiene-styrene block copolymer, styrene-isoprene-styrene block copolymer, hydrogenated product of styrene-butadiene-styrene block copolymer, and styrene- Examples include hydrogenated products of isoprene-styrene block copolymers. Specific examples of the elastomer include styrene-butadiene copolymer rubber and acrylonitrile-styrene block copolymer rubber.
上記バインダー樹脂は、熱硬化性樹脂であることが好ましい。この場合には、電極間を電気的に接続する際の加熱により、導電性粒子のはんだ層を溶融させるとともに、バインダー樹脂を硬化させることができる。このため、はんだ層による電極間の接続と、バインダー樹脂による接続対象部材の接続とを同時に行うことができる。 The binder resin is preferably a thermosetting resin. In this case, by heating at the time of electrically connecting the electrodes, the solder layer of conductive particles can be melted and the binder resin can be cured. For this reason, the connection between electrodes by a solder layer and the connection of the connection object member by binder resin can be performed simultaneously.
本発明に係る異方性導電材料は、バインダー樹脂を硬化させるために、硬化剤を含むことが好ましい。 The anisotropic conductive material according to the present invention preferably contains a curing agent in order to cure the binder resin.
上記硬化剤は特に限定されない。上記硬化剤としては、イミダゾール硬化剤、アミン硬化剤、フェノール硬化剤、ポリチオール硬化剤、酸無水物硬化剤、熱カチオン発生剤、及び熱ラジカル発生剤等が挙げられる。硬化剤は、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。 The said hardening | curing agent is not specifically limited. Examples of the curing agent include an imidazole curing agent, an amine curing agent, a phenol curing agent, a polythiol curing agent, an acid anhydride curing agent, a thermal cation generator, and a thermal radical generator. As for a hardening | curing agent, only 1 type may be used and 2 or more types may be used together.
本発明に係る異方性導電材料は、フラックスをさらに含むことが好ましい。フラックスの使用により、はんだ層の表面に酸化被膜が形成され難くなり、さらに、はんだ層又は電極表面に形成された酸化被膜を効果的に除去できる。 The anisotropic conductive material according to the present invention preferably further contains a flux. By using the flux, it becomes difficult to form an oxide film on the surface of the solder layer, and the oxide film formed on the surface of the solder layer or the electrode can be effectively removed.
上記フラックスは特に限定されない。フラックスとして、はんだ接合等に一般的に用いられているフラックスを使用できる。フラックスとしては、例えば、塩化亜鉛、塩化亜鉛と無機ハロゲン化物との混合物、塩化亜鉛と無機酸との混合物、溶融塩、リン酸、リン酸の誘導体、有機ハロゲン化物、ヒドラジン、有機酸及び松脂等が挙げられる。フラックスは1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。 The flux is not particularly limited. As the flux, a flux generally used for soldering or the like can be used. Examples of the flux include zinc chloride, a mixture of zinc chloride and an inorganic halide, a mixture of zinc chloride and an inorganic acid, a molten salt, phosphoric acid, a derivative of phosphoric acid, an organic halide, hydrazine, an organic acid, and pine resin. Is mentioned. Only 1 type of flux may be used and 2 or more types may be used together.
上記溶融塩としては、塩化アンモニウム等が挙げられる。上記有機酸としては、乳酸、クエン酸、ステアリン酸、グルタミン酸及びヒドラジン等が挙げられる。上記松脂としては、活性化松脂及び非活性化松脂等が挙げられる。上記フラックスは、松脂であることが好ましい。松脂の使用により、電極間の接続抵抗を低くすることができる。 Examples of the molten salt include ammonium chloride. Examples of the organic acid include lactic acid, citric acid, stearic acid, glutamic acid, and hydrazine. Examples of the pine resin include activated pine resin and non-activated pine resin. The flux is preferably rosin. By using pine resin, the connection resistance between the electrodes can be lowered.
上記松脂はアビエチン酸を主成分とするロジン類である。フラックスは、ロジン類であることが好ましく、アビエチン酸であることがより好ましい。この好ましいフラックスの使用により、電極間の接続抵抗をより一層低くすることができる。 The rosin is a rosin composed mainly of abietic acid. The flux is preferably rosins, and more preferably abietic acid. By using this preferable flux, the connection resistance between the electrodes can be further reduced.
上記フラックスは、バインダー樹脂中に分散されていてもよく、導電性粒子の表面上に付着していてもよい。 The said flux may be disperse | distributed in binder resin and may adhere on the surface of electroconductive particle.
本発明に係る異方性導電材料は、フラックスの活性度を調整するために、塩基性有機化合物を含んでいてもよい。上記塩基性有機化合物としては、塩酸アニリン及び塩酸ヒドラジン等が挙げられる。 The anisotropic conductive material according to the present invention may contain a basic organic compound in order to adjust the activity of the flux. Examples of the basic organic compound include aniline hydrochloride and hydrazine hydrochloride.
異方性導電材料による導通性と絶縁性とを両立する観点からは、異方性導電材料100重量%中、上記バインダー樹脂の含有量は好ましくは30重量%以上、より好ましくは50重量%以上、更に好ましくは80重量%以上、好ましくは99.99重量%以下、より好ましくは99.9重量%以下である。上記バインダー樹脂の含有量が上記下限以上及び上記上限以下であると、隣り合う電極間の短絡を一層防止することができ、かつ異方性導電材料により接続された接続対象部材の接続信頼性をより一層高めることができる。 From the viewpoint of achieving both conductivity and insulation by the anisotropic conductive material, the content of the binder resin is preferably 30% by weight or more, more preferably 50% by weight or more in 100% by weight of the anisotropic conductive material. More preferably, it is 80% by weight or more, preferably 99.99% by weight or less, more preferably 99.9% by weight or less. When the content of the binder resin is not less than the above lower limit and not more than the above upper limit, a short circuit between adjacent electrodes can be further prevented, and the connection reliability of a connection target member connected by an anisotropic conductive material can be improved. It can be further increased.
硬化剤を用いる場合には、上記バインダー樹脂100重量部に対して、上記硬化剤の含有量は好ましくは0.01重量部以上、より好ましくは0.1重量部以上、好ましくは100重量部以下、より好ましくは50重量部以下である。上記硬化剤の含有量が上記下限以上及び上記上限以下であると、上記バインダー樹脂を十分に硬化させることができ、更に硬化後に硬化剤に由来する残渣が生じ難くなる。 When a curing agent is used, the content of the curing agent is preferably 0.01 parts by weight or more, more preferably 0.1 parts by weight or more, preferably 100 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the binder resin. More preferably, it is 50 parts by weight or less. When the content of the curing agent is not less than the above lower limit and not more than the above upper limit, the binder resin can be sufficiently cured, and a residue derived from the curing agent is less likely to occur after curing.
異方性導電材料100重量%中、上記導電性粒子の含有量は好ましくは0.01重量%以上、より好ましくは0.1重量%以上、好ましくは20重量%以下、より好ましくは10重量%以下である。上記導電性粒子の含有量が上記下限以上及び上記上限以下であると、隣り合う電極間の短絡を一層防止することができ、かつ電極間の導通信頼性がより一層高くなる。 In 100% by weight of the anisotropic conductive material, the content of the conductive particles is preferably 0.01% by weight or more, more preferably 0.1% by weight or more, preferably 20% by weight or less, more preferably 10% by weight. It is as follows. When the content of the conductive particles is not less than the above lower limit and not more than the above upper limit, short-circuiting between adjacent electrodes can be further prevented, and conduction reliability between the electrodes can be further enhanced.
異方性導電材料100重量%中、フラックスの含有量は0重量%以上、好ましくは0.5重量%以上、好ましくは30重量%以下、より好ましくは25重量%以下である。異方性導電材料は、フラックスを含んでいなくてもよい。フラックスの含有量が上記下限以上及び上記上限以下であると、はんだ層の表面に酸化被膜がより一層形成され難くなり、さらに、はんだ層又は電極表面に形成された酸化被膜をより一層効果的に除去できる。 In 100% by weight of the anisotropic conductive material, the content of the flux is 0% by weight or more, preferably 0.5% by weight or more, preferably 30% by weight or less, more preferably 25% by weight or less. The anisotropic conductive material may not contain a flux. When the flux content is not less than the above lower limit and not more than the above upper limit, an oxide film is more difficult to be formed on the surface of the solder layer, and the oxide film formed on the solder layer or the electrode surface is more effective. Can be removed.
本発明に係る異方性導電材料は、例えば、充填剤、増量剤、軟化剤、可塑剤、重合触媒、硬化触媒、着色剤、酸化防止剤、熱安定剤、光安定剤、紫外線吸収剤、滑剤、帯電防止剤又は難燃剤等の各種添加剤をさらに含んでいてもよい。 The anisotropic conductive material according to the present invention includes, for example, a filler, an extender, a softener, a plasticizer, a polymerization catalyst, a curing catalyst, a colorant, an antioxidant, a heat stabilizer, a light stabilizer, an ultraviolet absorber, Various additives such as a lubricant, an antistatic agent or a flame retardant may be further contained.
上記バインダー樹脂中に導電性粒子を分散させる方法は、従来公知の分散方法を用いることができ特に限定されない。上記バインダー樹脂中に導電性粒子を分散させる方法としては、例えば、バインダー樹脂中に導電性粒子を添加した後、プラネタリーミキサー等で混練して分散させる方法、導電性粒子を水又は有機溶剤中にホモジナイザー等を用いて均一に分散させた後、バインダー樹脂中へ添加し、プラネタリーミキサー等で混練して分散させる方法、並びにバインダー樹脂を水又は有機溶剤等で希釈した後、導電性粒子を添加し、プラネタリーミキサー等で混練して分散させる方法等が挙げられる。 The method for dispersing the conductive particles in the binder resin is not particularly limited, and a conventionally known dispersion method can be used. Examples of the method for dispersing the conductive particles in the binder resin include, for example, a method in which the conductive particles are added to the binder resin and then kneaded and dispersed with a planetary mixer or the like. The conductive particles are dispersed in water or an organic solvent. After uniformly dispersing using a homogenizer, etc., adding into a binder resin, kneading and dispersing with a planetary mixer, etc., and after diluting the binder resin with water or an organic solvent, the conductive particles are The method of adding, kneading | mixing with a planetary mixer etc., and dispersing is mentioned.
本発明に係る異方性導電材料は、異方性導電ペースト及び異方性導電フィルム等として使用できる。本発明の導電性粒子を含む異方性導電材料が、異方性導電フィルムである場合には、該導電性粒子を含む異方性導電フィルムに、導電性粒子を含まないフィルムが積層されていてもよい。ただし、上述のように、本発明に係る異方性導電材料は、液状であることが好ましく、異方性導電ペーストであることが好ましい。なお、異方性導電ペースト及び異方性導電フィルムには、異方性導電インク、異方性導電粘接着剤、異方性導電フィルム、及び異方性導電シートが含まれ得る。 The anisotropic conductive material according to the present invention can be used as an anisotropic conductive paste and an anisotropic conductive film. When the anisotropic conductive material containing the conductive particles of the present invention is an anisotropic conductive film, a film not containing conductive particles is laminated on the anisotropic conductive film containing the conductive particles. May be. However, as described above, the anisotropic conductive material according to the present invention is preferably in a liquid state, and is preferably an anisotropic conductive paste. The anisotropic conductive paste and the anisotropic conductive film may include anisotropic conductive ink, anisotropic conductive adhesive, anisotropic conductive film, and anisotropic conductive sheet.
(接続構造体)
本発明に係る異方性導電材料を用いて、接続対象部材を接続することにより、接続構造体を得ることができる。
(Connection structure)
A connection structure can be obtained by connecting the connection target members using the anisotropic conductive material according to the present invention.
上記接続構造体は、第1の接続対象部材と、第2の接続対象部材と、第1,第2の接続対象部材を接続している接続部とを備え、該接続部が本発明に係る異方性導電材料により形成されていることが好ましい。第1,第2の接続対象部材は、電気的に接続されていることが好ましい。 The connection structure includes a first connection target member, a second connection target member, and a connection portion connecting the first and second connection target members, the connection portion according to the present invention. It is preferable that it is formed of an anisotropic conductive material. The first and second connection target members are preferably electrically connected.
図3に、本発明の一実施形態に係る異方性導電材料を用いた接続構造体を模式的に正面断面図で示す。 FIG. 3 is a front sectional view schematically showing a connection structure using an anisotropic conductive material according to an embodiment of the present invention.
図3に示す接続構造体21は、第1の接続対象部材22と、第2の接続対象部材23と、第1,第2の接続対象部材22,23を接続している接続部24とを備える。接続部24は、導電性粒子1を含む異方性導電材料を硬化させることにより形成されている。なお、図3では、導電性粒子1は、図示の便宜上、略図的に示されている。
The
第1の接続対象部材22の上面22a(表面)には、複数の電極22bが設けられている。第2の接続対象部材23の下面23a(表面)には、複数の電極23bが設けられている。電極22bと電極23bとが、1つ又は複数の導電性粒子1により電気的に接続されている。従って、第1,第2の接続対象部材22,23が導電性粒子1により電気的に接続されている。
A plurality of
上記接続構造体の製造方法は特に限定されない。接続構造体の製造方法の一例としては、第1の接続対象部材と第2の接続対象部材との間に上記異方性導電材料を配置し、積層体を得た後、該積層体を加熱及び加圧する方法等が挙げられる。加熱及び加圧により、導電性粒子1のはんだ層5が溶融して、該導電性粒子1により電極間が電気的に接続される。さらに、バインダー樹脂が熱硬化性樹脂である場合には、バインダー樹脂が硬化して、硬化したバインダー樹脂により第1,第2の接続対象部材22,23が接続される。
The manufacturing method of the connection structure is not particularly limited. As an example of the manufacturing method of the connection structure, the anisotropic conductive material is disposed between the first connection target member and the second connection target member to obtain a laminate, and then the laminate is heated. And a method of applying pressure. The
上記加圧の圧力は9.8×104〜4.9×106Pa程度である。上記加熱の温度は、120〜220℃程度である。 The pressure of the said pressurization is about 9.8 * 10 < 4 > -4.9 * 10 < 6 > Pa. The temperature of the said heating is about 120-220 degreeC.
図4に、図3に示す接続構造体21における導電性粒子1と電極22b,23bとの接続部分を拡大して正面断面図で示す。図4に示すように、接続構造体21では、上記積層体を加熱及び加圧することにより、導電性粒子1のはんだ層5が溶融した後、溶融したはんだ層部分5aが電極22b,23bと十分に接触する。すなわち、表面層がはんだ層5である導電性粒子1を用いることにより、導電層の表面層がニッケル、金又は銅等の金属である導電性粒子を用いた場合と比較して、導電性粒子1と電極22b,23bとの接触面積を大きくすることができる。このため、接続構造体21の導通信頼性を高めることができる。なお、加熱により、一般にフラックスは次第に失活する。
FIG. 4 is an enlarged front sectional view of a connection portion between the
上記接続対象部材としては、具体的には、半導体チップ、コンデンサ及びダイオード等の電子部品、並びにプリント基板、フレキシブルプリント基板及びガラス基板等の回路基板等が挙げられる。 Specific examples of the connection target member include electronic components such as semiconductor chips, capacitors, and diodes, and circuit boards such as printed boards, flexible printed boards, and glass boards.
上記接続対象部材に設けられている電極としては、金電極、ニッケル電極、錫電極、アルミニウム電極、銅電極、モリブデン電極及びタングステン電極等の金属電極が挙げられる。上記接続対象部材がフレキシブルプリント基板である場合には、上記電極は金電極、ニッケル電極、錫電極又は銅電極であることが好ましい。上記接続対象部材がガラス基板である場合には、上記電極はアルミニウム電極、銅電極、モリブデン電極又はタングステン電極であることが好ましい。なお、上記電極がアルミニウム電極である場合には、アルミニウムのみで形成された電極であってもよく、金属酸化物層の表面にアルミニウム層が積層された電極であってもよい。上記金属酸化物層の材料としては、3価の金属元素がドープされた酸化インジウム及び3価の金属元素がドープされた酸化亜鉛等が挙げられる。上記3価の金属元素としては、Sn、Al及びGa等が挙げられる。 Examples of the electrode provided on the connection target member include metal electrodes such as a gold electrode, a nickel electrode, a tin electrode, an aluminum electrode, a copper electrode, a molybdenum electrode, and a tungsten electrode. When the connection object member is a flexible printed board, the electrode is preferably a gold electrode, a nickel electrode, a tin electrode, or a copper electrode. When the connection target member is a glass substrate, the electrode is preferably an aluminum electrode, a copper electrode, a molybdenum electrode, or a tungsten electrode. In addition, when the said electrode is an aluminum electrode, the electrode formed only with aluminum may be sufficient and the electrode by which the aluminum layer was laminated | stacked on the surface of the metal oxide layer may be sufficient. Examples of the material for the metal oxide layer include indium oxide doped with a trivalent metal element and zinc oxide doped with a trivalent metal element. Examples of the trivalent metal element include Sn, Al, and Ga.
以下、実施例及び比較例を挙げて、本発明を具体的に説明する。本発明は、以下の実施例のみに限定されない。 Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to Examples and Comparative Examples. The present invention is not limited only to the following examples.
(実施例1)
(1)導電性粒子の作製
平均粒子径3μmの高分子樹脂粒子(ジビニルベンゼン架橋樹脂)を無電解ニッケルめっきし、樹脂粒子の表面に下地ニッケルめっき層(めっき厚:0.1μm)を形成した。次いで、下地ニッケルめっき層が形成された樹脂粒子を電解銅めっきし、銅層(めっき厚:0.3μm)を形成した。その後、シータコンポーザ(徳寿工作所社製)を用いて、得られた粒子の銅層の表面上で、はんだ微粉末(錫42重量%とビスマス58重量%とを含む、平均粒子径0.5μm)を溶融させて、銅層の表面上に厚み2μmのはんだ層を形成した。このようにして、樹脂粒子の表面上に銅層が形成されており、該銅層の表面上にはんだ層(錫:ビスマス=42重量%:58重量%)が形成されている導電性粒子を作製した。
Example 1
(1) Production of conductive particles Electroless nickel plating was performed on polymer resin particles (divinylbenzene crosslinked resin) having an average particle diameter of 3 μm, and a base nickel plating layer (plating thickness: 0.1 μm) was formed on the surface of the resin particles. . Next, the resin particles on which the base nickel plating layer was formed were subjected to electrolytic copper plating to form a copper layer (plating thickness: 0.3 μm). Thereafter, using a theta composer (manufactured by Tokuju Kogakusha Co., Ltd.), on the surface of the copper layer of the obtained particles, an average particle size of 0.5 μm containing fine solder powder (42 wt% tin and 58 wt% bismuth) ) Was melted to form a 2 μm thick solder layer on the surface of the copper layer. Thus, a conductive layer in which a copper layer is formed on the surface of the resin particle and a solder layer (tin: bismuth = 42 wt%: 58 wt%) is formed on the surface of the copper layer. Produced.
(2)異方性導電材料の作製
バインダー樹脂であるエピコート828(三菱化学社製)100重量部と、硬化剤である2E4MZA(四国化成社製)5重量部とを配合し、さらに得られた導電性粒子10重量部を添加した後、攪拌することにより異方性導電材料を得た。
(2) Production of anisotropic conductive material 100 parts by weight of Epicoat 828 (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) as a binder resin and 5 parts by weight of 2E4MZA (manufactured by Shikoku Kasei Co., Ltd.) as a curing agent were further obtained. After adding 10 parts by weight of conductive particles, an anisotropic conductive material was obtained by stirring.
(実施例2)
平均粒子径3μmの高分子樹脂粒子を、平均粒子径5μmの高分子樹脂粒子に変更したこと以外は実施例1と同様にして、導電性粒子及び異方性導電材料を得た。
(Example 2)
Conductive particles and anisotropic conductive materials were obtained in the same manner as in Example 1 except that the polymer resin particles having an average particle diameter of 3 μm were changed to polymer resin particles having an average particle diameter of 5 μm.
(実施例3)
平均粒子径3μmの高分子樹脂粒子を、平均粒子径7μmの高分子樹脂粒子に変更したこと以外は実施例1と同様にして、導電性粒子及び異方性導電材料を得た。
(Example 3)
Conductive particles and anisotropic conductive materials were obtained in the same manner as in Example 1 except that the polymer resin particles having an average particle diameter of 3 μm were changed to polymer resin particles having an average particle diameter of 7 μm.
(実施例4)
平均粒子径3μmの高分子樹脂粒子を、平均粒子径10μmの高分子樹脂粒子に変更したこと以外は実施例1と同様にして、導電性粒子及び異方性導電材料を得た。
Example 4
Conductive particles and anisotropic conductive materials were obtained in the same manner as in Example 1 except that the polymer resin particles having an average particle diameter of 3 μm were changed to polymer resin particles having an average particle diameter of 10 μm.
(参考例5)
平均粒子径3μmの高分子樹脂粒子を、平均粒子径15μmの高分子樹脂粒子に変更したこと以外は実施例1と同様にして、導電性粒子及び異方性導電材料を得た。
( Reference Example 5)
Conductive particles and anisotropic conductive materials were obtained in the same manner as in Example 1 except that the polymer resin particles having an average particle diameter of 3 μm were changed to polymer resin particles having an average particle diameter of 15 μm.
(実施例6)
平均粒子径3μmの高分子樹脂粒子(ジビニルベンゼン架橋樹脂)を、平均粒子径3μmの高分子樹脂粒子(ジビニルベンゼン/ヘキサンジオールメタクリレート=75/25重量%共重合樹脂)に変更したこと以外は実施例1と同様にして、導電性粒子及び異方性導電材料を得た。
(Example 6)
Implemented except that polymer resin particles (divinylbenzene crosslinked resin) with an average particle size of 3 μm were changed to polymer resin particles (divinylbenzene / hexanediol methacrylate = 75/25 wt% copolymer resin) with an average particle size of 3 μm In the same manner as in Example 1, conductive particles and anisotropic conductive material were obtained.
(実施例7)
平均粒子径3μmの高分子樹脂粒子(ジビニルベンゼン架橋樹脂)を、平均粒子径3μmの高分子樹脂粒子(ジビニルベンゼン/ヘキサンジオールメタクリレート=65/35重量%共重合樹脂)に変更したこと以外は実施例1と同様にして、導電性粒子及び異方性導電材料を得た。
(Example 7)
Implemented except that polymer resin particles (divinylbenzene crosslinked resin) with an average particle size of 3 μm were changed to polymer resin particles (divinylbenzene / hexanediol methacrylate = 65/35 wt% copolymer resin) with an average particle size of 3 μm In the same manner as in Example 1, conductive particles and anisotropic conductive material were obtained.
(比較例1)
はんだ粒子(錫:ビスマス=43重量%:57重量%、平均粒子径15μm)を用意して、上記はんだ粒子を用いたこと以外は実施例1と同様にして、異方性導電材料を得た。
(Comparative Example 1)
An anisotropic conductive material was obtained in the same manner as in Example 1 except that solder particles (tin: bismuth = 43% by weight: 57% by weight, average particle size of 15 μm) were prepared and the above solder particles were used. .
(比較例2)
ニッケルめっき層のめっき厚を0.5μm、銅層のめっき厚を1.0μmに変更した以外は実施例1と同様にして、導電性粒子及び異方性導電材料を得た。
(Comparative Example 2)
Conductive particles and an anisotropic conductive material were obtained in the same manner as in Example 1 except that the plating thickness of the nickel plating layer was changed to 0.5 μm and the plating thickness of the copper layer was changed to 1.0 μm.
(比較例3)
平均粒子径3μmの高分子樹脂粒子を、平均粒子径35μmの高分子樹脂粒子に変更したこと以外は実施例1と同様にして、導電性粒子及び異方性導電材料を得た。
(Comparative Example 3)
Conductive particles and anisotropic conductive materials were obtained in the same manner as in Example 1 except that the polymer resin particles having an average particle diameter of 3 μm were changed to polymer resin particles having an average particle diameter of 35 μm.
(評価)
(1)導電性粒子の圧縮弾性率
得られた導電性粒子の圧縮弾性率(20%K値)を、微小圧縮試験機(フィッシャー社製「フィッシャースコープH−100」)を用いて測定した。
(Evaluation)
(1) Compressive Elastic Modulus of Conductive Particles The compressive elastic modulus (20% K value) of the obtained conductive particles was measured using a micro compression tester (“Fischer Scope H-100” manufactured by Fischer).
(2)導電性粒子の圧縮回復率
得られた導電性粒子の圧縮回復率を、微小圧縮試験機(フィッシャー社製「フィッシャースコープH−100」)を用いて測定した。
(2) Compression Recovery Rate of Conductive Particles The compression recovery rate of the obtained conductive particles was measured using a micro compression tester (“Fischer Scope H-100” manufactured by Fischer).
(3)接続構造体の作製
L/Sが300μm/300μmの金電極パターンが上面に形成されたFR−4基板を用意した。また、L/Sが300μm/300μmの金電極パターンが下面に形成されたポリイミド基板(フレキシブル基板)を用意した。
(3) Preparation of connection structure An FR-4 substrate having a gold electrode pattern with L / S of 300 μm / 300 μm formed on the upper surface was prepared. In addition, a polyimide substrate (flexible substrate) having a gold electrode pattern with L / S of 300 μm / 300 μm formed on the lower surface was prepared.
上記FR−4基板の上面に、得られた異方性導電材料を撹拌してから、厚さ50μmとなるように塗工し、異方性導電材料層を形成した。 The obtained anisotropic conductive material was stirred on the upper surface of the FR-4 substrate, and then coated to a thickness of 50 μm to form an anisotropic conductive material layer.
次に、異方性導電材料層の上面にポリイミド基板(フレキシブル基板)を、電極同士が対向するように積層した。その後、異方性導電材料層の温度が200℃となるようにヘッドの温度を調整しながら、半導体チップの上面に加圧加熱ヘッドを載せ、はんだを溶融させながら異方性導電材料層を硬化させ、接続構造体を得た。 Next, a polyimide substrate (flexible substrate) was laminated on the upper surface of the anisotropic conductive material layer so that the electrodes face each other. Then, while adjusting the head temperature so that the temperature of the anisotropic conductive material layer becomes 200 ° C., a pressure heating head is placed on the upper surface of the semiconductor chip, and the anisotropic conductive material layer is cured while melting the solder. To obtain a connection structure.
(4)横方向に隣接する電極間の絶縁性試験
得られた接続構造体において、隣接する電極間のリークの有無を、テスターで抵抗を測定することにより評価した。抵抗が500MΩを超える場合にリーク無として結果を「○」、抵抗が500MΩ以下である場合にリーク有として結果を「×」と判定した。
(4) Insulation test between electrodes adjacent in the lateral direction In the obtained connection structure, the presence or absence of leakage between adjacent electrodes was evaluated by measuring resistance with a tester. When the resistance exceeded 500 MΩ, the result was determined as “◯” as no leakage, and when the resistance was 500 MΩ or less, the result was determined as “existing” and the result was “X”.
(5)上下の電極間の導通試験
得られた接続構造体の上下の電極間の接続抵抗をそれぞれ、4端子法により測定した。2つの接続抵抗の平均値を算出した。なお、電圧=電流×抵抗の関係から、一定の電流を流した時の電圧を測定することにより接続抵抗を求めることができる。接続抵抗の平均値が2.0Ω以下である場合を「○」、接続抵抗の平均値が2Ωを超える場合を「×」と判定した。
(5) Conductivity test between upper and lower electrodes The connection resistance between the upper and lower electrodes of the obtained connection structure was measured by a four-terminal method, respectively. The average value of the two connection resistances was calculated. Note that the connection resistance can be obtained by measuring the voltage when a constant current is passed from the relationship of voltage = current × resistance. The case where the average value of the connection resistance was 2.0Ω or less was judged as “◯”, and the case where the average value of the connection resistance exceeded 2Ω was judged as “X”.
(6)耐衝撃特性
得られた接続構造体を、高さ100cmの位置から10回落下させて各半田接合部の導通を確認することにより耐衝撃特性の評価を行った。全ての箇所で導通が確認できた場合を「○」、一箇所でも導通がオープンとなっている箇所があった場合を「×」と判定した。
(6) Impact resistance characteristics The impact resistance characteristics were evaluated by dropping the obtained connection structure 10 times from a position having a height of 100 cm and confirming the continuity of each solder joint. The case where continuity could be confirmed at all locations was determined as “◯”, and the case where there was a location where continuity was open even at one location was determined as “x”.
結果を下記の表1に示す。 The results are shown in Table 1 below.
表1に示すように、実施例1〜4、参考例5、実施例6〜7の導電性粒子を分散させた異方性導電材料を用いた接続構造体では、横方向に隣接する電極間のリークが無く、上下の電極間が十分に接続されていることがわかる。さらに、実施例1〜4、参考例5、実施例6〜7の異方性導電材料を用いた接続構造体では、耐衝撃特性に優れていることがわかる。 As shown in Table 1, in the connection structure using the anisotropic conductive material in which the conductive particles of Examples 1 to 4, Reference Example 5 and Examples 6 to 7 are dispersed, between the adjacent electrodes in the lateral direction It can be seen that the upper and lower electrodes are sufficiently connected. Further, it can be seen that the connection structures using the anisotropic conductive materials of Examples 1 to 4, Reference Example 5, and Examples 6 to 7 are excellent in impact resistance.
1…導電性粒子
1a…表面
2…樹脂粒子
2a…表面
3…導電層
4…第1の導電層
4a…表面
5…はんだ層
5a…溶融したはんだ層部分
11…導電性粒子
12…はんだ層
21…接続構造体
22…第1の接続対象部材
22a…上面
22b…電極
23…第2の接続対象部材
23a…下面
23b…電極
24…接続部
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記導電性粒子は、前記バインダー樹脂中に分散しており、
前記導電性粒子が、樹脂粒子と前記樹脂粒子の表面を被覆している導電層とを有し、前記導電層の少なくとも外側の表面層が、はんだ層であり、
前記導電性粒子の平均粒子径は0.1μm以上、100μm以下であり、
前記導電性粒子が20%圧縮されたときの圧縮弾性率が1500N/mm2以上、8000N/mm2以下であり、
前記導電性粒子の圧縮回復率が20%以上、90%以下である、異方性導電材料。 Containing conductive particles and a binder resin,
The conductive particles are dispersed in the binder resin,
The conductive particles have resin particles and a conductive layer covering the surface of the resin particles, and at least the outer surface layer of the conductive layer is a solder layer,
The average particle diameter of the conductive particles is 0.1 μm or more and 100 μm or less,
The compressive elastic modulus when the conductive particles are compressed by 20% is 1500 N / mm 2 or more and 8000 N / mm 2 or less,
An anisotropic conductive material, wherein the compression recovery rate of the conductive particles is 20% or more and 90% or less.
第2の接続対象部材と、
前記第1,第2の接続対象部材を接続している接続部とを備え、
前記接続部が、請求項1〜3のいずれか1項に記載の異方性導電材料により形成されている、接続構造体。 A first connection target member;
A second connection target member;
A connecting portion connecting the first and second connection target members;
The connection structure in which the said connection part is formed with the anisotropic conductive material of any one of Claims 1-3.
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