CN105684096A - 导电糊剂、连接结构体及连接结构体的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种可以将焊锡粒子高效地配置于电极上,并可以提高电极间的导通可靠性的导电糊剂。本发明的导电糊剂包含热固化性成分和多个焊锡粒子,以10℃/分钟的升温速度分别对所述热固化性成分和所述焊锡粒子进行加热并进行差示扫描量热测定时,所述热固化性成分在正式固化中的放热峰值温度比所述焊锡粒子在熔融中的吸热峰值温度高,且所述热固化性成分在正式固化中的放热峰值温度与所述焊锡粒子在熔融中的吸热峰值温度之差的绝对值为10℃以上且70℃以下。
Description
技术领域
本发明涉及含有焊锡粒子的导电糊剂。另外,本发明涉及使用了上述导电糊剂的连接结构体及连接结构体的制造方法。
背景技术
各向异性导电糊剂及各向异性导电膜等各向异性导电材料已广为人知。在上述各向异性导电材料中,粘合剂树脂中分散有导电性粒子。
为了得到各种连接结构体,上述各向异性导电材料已被用于例如挠性印刷基板和玻璃基板的连接(FOG(FilmonGlass))、半导体芯片和挠性印刷基板的连接(COF(ChiponFilm))、半导体芯片和玻璃基板的连接(COG(ChiponGlass))、以及挠性印刷基板和玻璃环氧基板的连接(FOB(FilmonBoard))等。
通过上述各向异性导电材料,例如在对挠性印刷基板的电极和玻璃环氧基板的电极进行电连接时,在玻璃环氧基板上配置含有导电性粒子的各向异性导电材料。然后,叠层挠性印刷基板,并进行加热及加压。由此,使各向异性导电材料固化,通过导电性粒子对电极间进行电连接,得到连接结构体。
作为上述各向异性导电材料的一个例子,在下述专利文献1中公开了一种粘接带,其包含含有热固化性树脂的树脂层、焊锡粉和固化剂,上述焊锡粉和上述固化剂存在于上述树脂层中。该粘接带是膜状,不是糊状。
另外,专利文献1中公开有使用了上述粘接带的粘接方法。具体而言,从下方开始按顺序对第一基板、粘接带、第二基板、粘接带、及第三基板进行叠层,从而得到叠层体。这时,使设置于第一基板的表面的第一电极、和设置于第二基板的表面的第二电极对置。另外,使设置于第二基板的表面的第二电极和设置于第三基板的表面的第三电极对置。而且,以指定的温度加热并粘接叠层体。由此,得到连接结构体。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:WO2008/023452A1
发明内容
发明所要解决的技术问题
专利文献1中记载的粘接带是膜状,不是糊状。因此,难以高效地将焊锡粉配置在电极(线)上。例如,专利文献1中记载的粘接带中,焊锡粉的一部分还容易配置于未形成电极的区域(间隔)。配置于未形成电极的区域的焊锡粉对电极间的导通没有贡献。
另外,即使是含有焊锡粉的各向异性导电糊剂,有时焊锡粉无法高效地配置于电极(线)上。
本发明的目的在于,提供一种可以将焊锡粒子高效地配置于电极上,并且电极间的导通可靠性能够得到提高的导电糊剂。另外,本发明提供使用了上述导电糊剂的连接结构体及连接结构体的制造方法。
用于解决技术问题的技术方案
根据本发明的宽泛的方面,提供一种导电糊剂,其包含热固化性成分和多个焊锡粒子,
以10℃/分钟的升温速度分别对所述热固化性成分和所述焊锡粒子进行加热并进行差示扫描量热测定时,所述热固化性成分在正式固化中的放热峰值温度比所述焊锡粒子在熔融中的吸热峰值温度高,且所述热固化性成分在正式固化中的放热峰值温度与所述焊锡粒子在熔融中的吸热峰值温度之差的绝对值为10℃以上且70℃以下。
在本发明的导电糊剂的某特定方面中,以10℃/分钟的升温速度分别对所述热固化性成分和所述焊锡粒子进行加热并进行差示扫描量热测定时,所述热固化性成分的放热开始温度比所述焊锡粒子在熔融中的吸热峰值温度高,且所述热固化性成分的放热开始温度与所述焊锡粒子在熔融中的吸热峰值温度之差的绝对值为5℃以上且50℃以下。
在本发明的导电糊剂的某特定方面中,所述导电糊剂含有助熔剂,并且以10℃/分钟的升温速度对所述热固化性成分加热并进行差示扫描量热测定时,所述热固化性成分在正式固化中的放热峰值温度比所述助熔剂的活性温度高。
在本发明的导电糊剂的某特定方面中,所述导电糊剂含有助熔剂,并且,以10℃/分钟的升温速度对所述焊锡粒子进行加热并进行差示扫描量热测定时,所述焊锡粒子在熔融中的吸热峰值温度比所述助熔剂的活性温度高。
在本发明的导电糊剂的某特定方面中,所述导电糊剂含有助熔剂,并且以10℃/分钟的升温速度分别对所述热固化性成分和所述焊锡粒子进行加热并进行差示扫描量热测定时,所述热固化性成分在正式固化中的放热峰值温度比所述助熔剂的活性温度高,且所述焊锡粒子在熔融中的吸热峰值温度比所述助熔剂的活性温度高。
在本发明的导电糊剂的某特定方面中,所述导电糊剂100重量%中,所述焊锡粒子的含量为10重量%以上且70重量%以下。
在本发明的导电糊剂的某特定方面中,在25℃下的所述的导电糊剂的粘度为10Pa·s以上且800Pa·s以下。
在本发明的导电糊剂的某特定方面中,所述导电糊剂在所述焊锡粒子熔点以下的温度区域的粘度最低值为0.1Pa·s以上且10Pa·s以下。
根据本发明的宽泛的方面,提供一种连接结构体,其具有:
表面具有至少一个第一电极的第一连接对象部件、
表面具有至少一个第二电极的第二连接对象部件、
将所述第一连接对象部件和所述第二连接对象部件连接在一起的连接部,
所述连接部由所述的导电糊剂形成,
所述第一电极和所述第二电极通过所述连接部中的焊锡部实现了电连接。
根据本发明的宽泛的方面,提供一种连接结构体的制造方法,其包括:
使用所述的导电糊剂,在表面具有至少一个第一电极的第一连接对象部件的表面上配置所述导电糊剂的工序;
在所述导电糊剂的与所述第一连接对象部件侧相反的表面上,配置表面具有至少一个第二电极的第二连接对象部件,并使所述第一电极和所述第二电极对置的工序;
通过将所述导电糊剂加热至所述焊锡粒子的熔点以上且所述热固化性成分的固化温度以上,利用所述导电糊剂形成将所述第一连接对象部件和所述第二连接对象部件连接在一起的连接部,且通过所述连接部中的焊锡部对所述第一电极和所述第二电极进行电连接的工序。
在本发明的连接结构体的制造方法的某特定方面中,在所述配置第二连接对象部件的工序及所述形成连接部的工序中,对所述导电糊剂施加所述第二连接对象部件的重量,而不进行加压。
优选所述第二连接对象部件是树脂膜、挠性印刷基板、挠性扁平线缆、或刚挠结合基板。
发明的效果
本发明的导电糊剂含有热固化性成分、多个焊锡粒子,以10℃/分钟的升温速度分别对所述热固化性成分和所述焊锡粒子进行加热并进行差示扫描量热测定时,所述热固化性成分在正式固化中的放热峰值温度比所述焊锡粒子在熔融中的吸热峰值温度高,且所述热固化性成分在正式固化中的放热峰值温度与所述焊锡粒子在熔融中的吸热峰值温度之差的绝对值为10℃以上且70℃以下,因此,在对电极间进行电连接的情况下,可以将焊锡粒子高效地配置于电极上,电极间的导通可靠性能够得到提高。
附图说明
图1是示意地表示使用本发明一实施方式的导电糊剂得到的连接结构体的局部剖切正面剖视图;
图2(a)~(c)是用于说明使用本发明一实施方式的导电糊剂,制造连接结构体的方法的一例的各工序的图;
图3是表示连接结构体的变形例的局部剖切正面剖视图;
图4是表示差示扫描量热测定下的热固化性成分的正式固化的放热峰和焊锡粒子的熔融的吸热峰的关系的一例的示意图;
图5(a)及(b)是表示使用了本发明的实施方式所含的导电糊剂的连接结构体的一例的图像,图5(a)及(b)是剖面图像;
图6(a)、(b)及(c)是使用了本发明的实施方式中不含的导电糊剂的连接结构体的一例的图像,图6(a)及(b)是剖面图像,图6(c)是平面图像。
标记说明
1、1X…连接结构体
2…第一连接对象部件
2a…第一电极
3…第二连接对象部件
3a…第二电极
4、4X…连接部
4A、4XA…焊锡部
4B、4XB…固化物部
11…导电糊剂
11A…焊锡粒子
11B…热固化性成分
具体实施方式
以下,说明本发明的详细情况。
本发明的导电糊剂含有热固化性成分、多个焊锡粒子。本发明的导电糊剂中,以10℃/分钟的升温速度分别对所述热固化性成分和所述焊锡粒子进行加热并进行差示扫描量热测定时,上述热固化性成分在正式固化中的放热峰值温度比上述焊锡粒子在熔融中的吸热峰值温度高,且上述热固化性成分在正式固化中的放热峰值温度与上述焊锡粒子在熔融中的吸热峰值温度之差的绝对值为10℃以上且70℃以下。
以10℃/分钟升温速度加热上述热固化性成分,并进行差示扫描量热测定(DSC)。另外,以10℃/分钟升温速度加热上述焊锡粒子,并进行差示扫描量热测定(DSC)。如图4示意性的表示的那样,在该DSC中,本发明的导电糊剂中,上述热固化性成分的正式固化中的放热峰值P1t温度比上述焊锡粒子的熔融的吸热峰值P2t温度高。放热峰值P1t温度与吸热峰值P2t温度之差的绝对值为10℃以上且70℃以下。上述放热峰值P1t及上述吸热峰值P2t表示放热峰P1或吸热峰P2的放热量或吸热量最高的温度。上述放热峰P1表示放热量自基线B1开始上升的部分(该部分的温度为放热开始温度)直到上述放热峰值P1t后放热量下降至基线B1的部分。上述吸热峰P2表示吸热量自基线B2开始上升的部分(该部分的温度为吸热开始温度)直到上述吸热峰值P2t后吸热量下降至基线B2的部分。表示上述热固化性成分的正式固化的放热峰值P1t温度的放热峰P1优选是放热量最高的主放热峰。上述放热峰值P1t温度和上述吸热峰值P2t温度为了满足上述的关系,适当调整热固化性成分中的热固化性化合物的种类、热固化剂的种类、以及焊锡粒子的组成等即可。
在本发明的导电糊剂中,由于采用上述的构成,所以在对电极间进行电连接的情况下,多个焊锡粒子易聚集在电极间,可以将多个焊锡粒子高效地配置于电极(线)上。另外,多个焊锡粒子的一部分不易配置于未形成有电极的区域(间隔),能够使配置于电极未形成的区域的焊锡粒子的量非常少。因此,电极间的导通可靠性能够得到提高。而且,可以防止在横方向上不可连接的邻接的电极间的电连接,可以提高绝缘可靠性。由于得到这种效果,因此大大有助于上述热固化性成分在正式固化中的放热峰值温度、和上述焊锡粒子在熔融中的吸热峰值温度满足上述的关系。如果上述热固化性成分在正式固化中的放热峰值温度、和上述焊锡粒子在熔融中的吸热峰值温度满足上述的关系,则对焊锡粒子集聚后热固化性成分的过剩地流动进行抑制,焊锡粒子不易离散。因此,焊锡粒子高效地配置在电极上。
从在电极上更进一步有效配置焊锡粒子的观点来看,以10℃/分钟的升温速度分别对上述热固化性成分和上述焊锡粒子进行加热并进行差示扫描量热测定时,优选上述热固化性成分的放热开始温度比上述焊锡粒子在熔融中的吸热峰值温度高,更优选高5℃以上。
从在电极上更进一步有效配置焊锡粒子的观点来看,上述热固化性成分的放热开始温度、和上述焊锡粒子的在熔融中的吸热峰值温度之差的绝对值优选为5℃以上,更优选为10℃以上,优选为50℃以下,更优选为35℃以下。
本发明的导电糊剂优选可以用于以下本发明的连接结构体的制造方法。
本发明的连接结构体的制造方法中使用导电糊剂、第一连接对象部件、第二连接对象部件。本发明的连接结构体的制造方法中使用的导电材料不是导电膜而是导电糊剂。上述导电糊剂含有多个焊锡粒子、热固化性成分。上述第一连接对象部件的表面具有至少一个第一电极。上述第二连接对象部件的表面具有至少一个第二电极。
本发明的连接结构体的制造方法具备下述工序:在上述第一连接对象部件的表面上,配置本发明的导电糊剂的工序;在上述导电糊剂的与上述第一连接对象部件侧相反的表面上,配置上述第二连接对象部件使上述第一电极和上述第二电极对置的工序;通过将上述导电糊剂加热至上述焊锡粒子的熔点以上及上述热固化性成分的固化温度以上,利用上述导电糊剂形成连接上述第一连接对象部件和上述第二连接对象部件的连接部,且利用上述连接部中的焊锡部对上述第一电极和上述第二电极进行电连接的工序。本发明的连接结构体的制造方法中,优选在配置上述第二连接对象部件的工序及形成上述连接部的工序中,对上述导电糊剂施加上述第二连接对象部件的重量,而不进行加压。在本发明的连接结构体的制造方法中,优选在配置上述第二连接对象部件的工序及形成上述连接部的工序中对上述导电糊剂不施加超过上述第二连接对象部件重量的力的加压压力。
在本发明的连接结构体的制造方法中,由于采用上述的构成,所以多个焊锡粒子易集聚于第一电极和第二电极之间,可以将多个焊锡粒子高效地配置在电极(线)上。另外,多个焊锡粒子的一部分不易配置于电极未形成的区域(间隔),可以使配置于电极未形成的区域的焊锡粒子的量非常少。因此,可以提高第一电极和第二电极之间的导通可靠性。并且,可以防止在横方向上不可连接的邻接电极间的电连接,可以提高绝缘可靠性。
这样,本发明人们发现为了将多个焊锡粒子有效配置在电极上,且使配置于电极未形成的区域的焊锡粒子的量非常少,需要使用导电糊剂而不使用导电膜。
另外,本发明人们还发现,在配置上述第二连接对象部件的工序及形成上述连接部的工序中,只要对上述导电糊剂施加上述第二连接对象部件的重量而不进行加压,则在形成连接部前,配置于电极未形成区域(空间)的焊锡粒子更进一步容易集聚于第一电极和第二电极之间,可以将多个焊锡粒子高效地配置于电极(线)上。本发明中,作为组合采用以下构成对以更高的水平得到本发明的效果具有大的意义:使用导电糊剂而不用导电膜,和对上述导电糊剂施加上述第二连接对象部件的重量而不进行加压。
另外,在WO2008/023452A1中,从推动焊锡粉使其在电极表面高效地移动的观点来看,记载有在粘接时可以以指定的压力进行加压,从更可靠地形成焊锡区域的观点出发,记载有加压压力例如为0MPa以上,优选为1MPa以上,另外,记载有有意地施加在粘接带的压力为0MPa,也可以利用配置于粘接带上的部件的自重,在粘接带上施加指定的压力。WO2008/023452A1中记载有有意地施加在粘接带的压力可以是0MPa,但没有任何记载有关赋予超过0MPa的压力的情况和0MPa的情况的效果的差异。
另外,如果不使用导电膜,而仅使用导电糊剂,则根据导电糊剂的涂布量,还可以适当地调整连接部的厚度。另一方面,在导电膜中,存在为了变更或调整连接部的厚度,而必须要准备不同厚度的导电膜,或准备指定厚度的导电膜这种问题。
以下,通过参照附图并说明本发明的具体的实施方式及实施例来明确本发明。
首先,图1通过局部剖切正面剖视图示意性的表示使用本发明的一个实施方式的导电糊剂得到的连接结构体。
图1所示的连接结构体1具备第一连接对象部件2、第二连接对象部件3、连接第一连接对象部件2和第二连接对象部件3的连接部4。连接部4是由含有热固化性成分、多个焊锡粒子的导电糊剂形成的。在该导电糊剂中,上述热固化性成分在正式固化中的放热峰值温度、和上述焊锡粒子在熔融中的吸热峰值温度满足上述的关系。
连接部4具有多个焊锡粒子集聚而相互焊接的焊锡部4A、热固化性成分经过热固化的固化物部4B。
第一连接对象部件2在表面(上表面)具有多个第一电极2a。第二连接对象部件3在表面(下表面)具有多个第二电极3a。第一电极2a和第二电极3a通过焊锡部4A发生了电连接。因此,第一连接对象部件2和第二连接对象部件3通过焊锡部4A发生了电连接。另外,在连接部4,在与集聚于第一电极2a和第二电极3a之间的焊锡部4A不同的区域(固化物部4B部分),不存在焊锡。在与焊锡部4A不同的区域(固化物部4B部分),不存在脱离焊锡部4A的焊锡。另外,只要是少量,则焊锡可以存在于与集聚于第一电极2a和第二电极3a之间的焊锡部4A不同的区域(固化物部4B部分)。
如图1所示,就连接结构体1而言,多个焊锡粒子熔融后,焊锡粒子的熔融物对电极的表面润湿并扩大后固化,从而形成了焊锡部4A。因此,焊锡部4A和第一电极2a、以及焊锡部4A和第二电极3a的连接面积增大。即,与导电性的外表面使用了镍、金或铜等金属的导电性粒子的情况比较,通过使用焊锡粒子,焊锡部4A和第一电极2a、以及焊锡部4A和第二电极3a的接触面积增大。因此,连接结构体1的导通可靠性及连接可靠性提高。另外,导电糊剂可以含有助熔剂。在使用助熔剂的情况下,通过加热,通常助熔剂逐渐失活。
另外,在图1所示的连接结构体1中,焊锡部4A全部位于第一电极2a、第二电极3a间对置的区域。图3所示的变形例的连接结构体1X中仅连接部4X与图1所示的连接结构体1不同。连接部4X具有焊锡部4XA和固化物部4XB。如连接结构体1X,焊锡部4XA的多数位于第一电极2a和第二电极3a对置的区域,焊锡部4XA的一部分可以从第一电极2a和第二电极3a对置的区域向侧方露出。从第一电极2a和第二电极3a对置的区域向侧方露出的焊锡部4XA是焊锡部4XA的一部分,不是脱离焊锡部4XA的焊锡。另外,在本实施方式中,可以减少从焊锡部脱离的焊锡的量,但在从焊锡部脱离的焊锡可以存在于固化物部中。
如果减少焊锡粒子的使用量,则容易得到连接结构体1。如果增加焊锡粒子的使用量,则容易得到连接结构体1X。
接着,说明使用本发明一个实施方式的导电糊剂,制造连接结构体1的方法的一个例子。
首先,准备在表面(上面)具有第一电极2a的第一连接对象部件2。接着,如图2(a)所示,在第一连接对象部件2的表面上配置含有热固化性成分11B、和多个焊锡粒子11A的导电糊剂11(第一工序)。在设置有第一连接对象部件2的第一电极2a的表面上配置导电糊剂11。配置导电糊剂11之后,焊锡粒子11A配置于第一电极2a(线)上和第一电极2a未形成的区域(间隔)这两者上。
作为导电糊剂11的配置方法,没有特别限定,但可举出利用分配器的涂布、丝网印刷、及利用喷墨装置的喷涂等。
另外,准备表面(下表面)具有第二电极3a的第二连接对象部件3。接着,如图2(b)所示,在第一连接对象部件2的表面上的导电糊剂11中,在与导电糊剂11的第一连接对象部件2侧相反一侧的表面上配置第二连接对象部件3(第二工序)。在导电糊剂11的表面上从第二电极3a侧配置第二连接对象部件3。这时,使第一电极2a和第二电极3a对置。
接着,将导电糊剂11加热至焊锡粒子11A的熔点以上及热固化性成分11B的固化温度以上(第三工序)。即,将导电糊剂11加热至比焊锡粒子11A的熔点及热固化性成分11B的固化温度之内低的温度以上。在进行该加热时,存在于电极未形成区域的焊锡粒子11A集聚于第一电极2a和第二电极3a之间(自凝集效应)。本实施方式中,使用导电糊剂而不是导电膜,因此,焊锡粒子11A在第一电极2a和第二电极3a之间有效集聚。另外,焊锡粒子11A熔融而相互焊接。另外,热固化性成分11B热固化。其结果如图2(c)所示,通过导电糊剂11形成连接第一连接对象部件2和第二连接对象部件3的连接部4。通过利用导电糊剂11形成连接部4,通过多个焊锡粒子11A发生焊接,从而形成焊锡部4A,通过热固化性成分11B热固化,形成固化物部4B。焊锡粒子3只要快速移动,则不位于第一电极2a和第二电极3a之间的焊锡粒子3从移动开始,直到焊锡粒子3移动至第一电极2a和第二电极3a之间完成为止,温度可以不保持恒定。
本实施方式中,在上述第二工序及上述第三工序中,未进行加压。本实施方式中,对导电糊剂11施加第二连接对象部件3的重量。因此,在形成连接部4时,焊锡粒子11A高效地集聚于第一电极2a和第二电极3a之间。另外,在上述第二工序及上述第三工序内的至少一个工序中,如果进行加压,则阻碍焊锡粒子集聚于第一电极和第二电极之间的作用的倾向提高。该情况由本发明人发现。
另外,在第三工序前半段,也可以设置预加热工序。该预加热工序是指:在对导电糊剂11施加第二连接对象部件3的重量的状态下,在焊锡的熔融温度以上,实际上热固化性成分11B不进行热固化的温度,进行5秒~60秒的加热的工序。通过设置该工序,可以进一步提高焊锡粒子集聚于第一电极和第二电极之间的作用,并且可以抑制在第一连接对象部件和第二连接对象部件之间有可能产生的空隙。
如上所述,得到图1所示的连接结构体1。另外,上述第二工序和上述第三工序可以连续进行。另外,进行上述第二工序后,可以使所得的第一连接对象部件2和导电糊剂11和第二连接对象部件3的叠层体向加热部迁移,从而进行上述第三工序。为了进行上述加热,可以在加热部件上配置上述叠层体,也可以在加热的空间内配置上述叠层体。
从更进一步提高导通可靠性的观点来看,在连接结构体1和连接结构体1X中,优选得到如下的连接结构体1和连接结构体1X:在第一电极2a、连接部4和第二电极3a的叠层方向观察第一电极2a和第二电极3a相互对置的部分时,在第一电极2a和第二电极3a的相互对置的部分的面积100%中的50%以上配置有连接部4和连接部4X中的焊锡部4A和焊锡部4XA。
上述第三工序的加热温度只要是焊锡粒子的熔点以上及热固化性成分的固化温度以上即可,没有特别限定。上述加热温度优选为130℃以上,更优选为160℃以上,优选为450℃以下,更优选为250℃以下,进一步优选为200℃以下。
上述预加热工序的温度优选为100℃以上,更优选为120℃以上,进一步优选为140℃以上,优选低于160℃,更优选为150℃以下。
另外,上述第一连接对象部件只要具有至少一个第一电极即可。优选上述第一连接对象部件具有多个第一电极。上述第二连接对象部件只要具有至少一个第二电极即可。优选上述第二连接对象部件具有多个第二电极。
上述第一连接对象部件和第二连接对象部件没有特别限定。作为上述第一连接对象部件和第二连接对象部件,具体而言,可举出:半导体芯片、电容器及二极管等电子部件;以及树脂膜、印刷基板、挠性印刷基板、挠性扁平线缆、刚挠结合基板、玻璃环氧基板及玻璃基板等电路基板等电子部件等。优选上述第一连接对象部件和第二连接对象部件是电子零件。
优选上述第一连接对象部件及上述第二连接对象部件内的至少一个连接对象部件是树脂膜、挠性印刷基板、挠性扁平线缆或刚挠结合基板。优选上述第二连接对象部件为树脂膜、挠性印刷基板、挠性扁平线缆或刚挠结合基板。树脂膜、挠性印刷基板、挠性扁平线缆及刚挠结合基板具有柔软性高,较轻质这样的性质。如上所述的连接对象部件的连接中使用导电膜的情况下,具有焊锡粒子难以集聚于电极上的倾向。对此,由于使用了本发明的导电糊剂,因此即使使用树脂膜、挠性印刷基板、挠性扁平线缆或刚挠结合基板,也可以将焊锡粒子高效地集聚于电极上,可以充分提高电极间的导通可靠性。在使用树脂膜、挠性印刷基板、挠性扁平线缆或刚挠结合基板的情况下,与使用了半导体芯片等其它连接对象部件的情况相比,更进一步高效地得到未进行加压的电极间的导通可靠性的提高效果。上述第一连接对象部件和第二连接对象部件即可以是树脂膜、挠性印刷基板或挠性扁平线缆,也可以是刚挠结合基板。
作为设置于上述连接对象部件上的电极,可举出金电极、镍电极、锡电极、铝电极、铜电极、银电极、钼电极、SUS电极及钨电极等金属电极。上述连接对象部件是挠性印刷基板或挠性扁平线缆的情况下,优选上述电极是金电极、镍电极、锡电极、银电极或铜电极。上述连接对象部件是玻璃基板的情况下,优选上述电极是铝电极、铜电极、钼电极、银电极或钨电极。另外,上述电极是铝电极的情况下,可以是仅由铝形成的电极,也可以是在金属氧化物层的表面叠层铝层而得到的电极。作为上述金属氧化物层的材料,列举掺杂有三价金属元素的氧化铟及掺杂有三价金属元素的氧化锌等。作为上述三价金属元素,可举出Sn、Al及Ga等。
上述第一电极和上述第二电极对置的位置的上述连接部的距离D1优选为1μm以上,更优选为3μm以上,优选为40μm以下,更优选为30μm以下。上述距离D1为上述下限以上时,连接部和连接对象部件的连接可靠性更进一步提高。上述距离D1为上述上限以下时,在形成连接部时,焊锡粒子易更进一步集聚于电极上,电极间的导通可靠性更进一步提高。另外,从更进一步提高电极间的导通可靠性的观点来看,上述距离D1优选为10μm以上,更优选为12μm以上。
为了将焊锡粒子更进一步高效地配置于电极上,上述导电糊剂在25℃下的粘度η1优选为10Pa·s以上,更优选为50Pa·s以上,进一步优选为100Pa·s以上,优选为800Pa·s以下,更优选为600Pa·s以下,进一步优选为500Pa·s以下。
上述粘度根据配合成分的种类及配合量可适当调整。另外,通过使用填充剂,可以使粘度变得较高。
上述粘度例如可以使用E型粘度计(东机产业株式会社制造)等,在25℃及5rpm的条件下进行测定。
在25℃以上且上述焊锡粒子(焊锡)的熔点℃以下的温度区域的上述导电糊剂的粘度的最低值(最低熔融粘度的值)优选为0.1Pa·s以上,更优选为0.2Pa·s以上,优选为10Pa·s以下,更优选为1Pa·s以下。上述粘度的最低值为上述下限以上及上述上限以下时,可以将焊锡粒子更进一步有效配置于电极上。
上述粘度的最低值可以使用STRESSTECH(EOLOGICA公司制造)等,在应变控制1rad、频率1Hz、升温速度20℃/分钟、测定温度范围40~200℃(其中,焊锡粒子的熔点超过200℃的情况下,将温度上限作为焊锡粒子的熔点)的条件下测定。根据测定结果,评价焊锡粒子的熔点℃以下的温度区域的粘度最低值。
上述导电糊剂含有热固化性成分和多个焊锡粒子。优选上述热固化性成分含有通过加热可固化的固化性化合物(热固化性化合物)、热固化剂。上述导电糊剂优选含有助熔剂。
以下,说明本发明的其它详细情况。
(焊锡粒子)
上述焊锡粒子在导电性的外表面具有焊锡。上述焊锡粒子的中心部分及导电性的外表面均由焊锡形成。
优选上述焊锡是熔点为450℃以下的低熔点金属。优选上述焊锡粒子是熔点为450℃以下的低熔点金属粒子。上述低熔点金属粒子是含低熔点金属的粒子。该低熔点金属表示熔点为450℃以下的金属。低熔点金属的熔点优选为300℃以下,更优选为160℃以下。另外,上述焊锡粒子含锡。上述焊锡粒子所含的金属100重量%中,锡的含量优选为30重量%以上,更优选为40重量%以上,进一步优选为70重量%以上,特别优选为90重量%以上。上述焊锡粒子的锡含量为上述下限以上时,焊锡部和电极的连接可靠性更进一步提高。
另外,上述锡的含量可使用电感耦合高频等离子体发光分光分析装置(株式会社堀场制作所制造的“ICP-AES”)、或萤光X线分析装置(株式会社岛津制作所制造的“EDX-800HS”)等测定。
通过使用上述焊锡粒子,焊锡熔融与电极焊接,焊锡部使电极间导通。例如,焊锡部和电极容易发生面接触而不是点接触,因此,连接电阻降低。另外,通过焊锡粒子的使用,焊锡部和电极的焊接强度提高,结果更进一步不易产生焊锡部和电极剥离,导通可靠性及连接可靠性有效提高。
构成上述焊锡粒子的低熔点金属没有特别限定。该低熔点金属优选锡、或含锡的合金。该合金可举出锡-银合金、锡-铜合金、锡-银-铜合金、锡-铋合金、锡-锌合金、锡-铟合金等。其中,由于对于电极的润湿性优异,因此上述低熔点金属优选锡、锡-银合金、锡-银-铜合金、锡-铋合金、锡-铟合金。更优选为锡-铋合金、锡-铟合金。
上述焊锡粒子基于JISZ3001:焊接用语,优选是液相线为450℃以下的填充金属。作为上述焊锡粒子的组成例如可举出含有锌、金、银、铅、铜、锡、铋、铟等的金属组成。其中,优选低熔点且无铅的锡-铟系(117℃共晶)、或锡-铋系(139℃共晶)。即,优选上述焊锡粒子不含铅,优选含有锡和铟,或者含锡和铋。
为了更进一步提高上述焊锡部和电极的焊接强度,上述焊锡粒子可以含有镍、铜、锑、铝、锌、铁、金、钛、磷、锗、碲、钴、铋、锰、铬、钼、钯等金属。另外,从再进一步提高焊锡部和电极的焊接强度的观点来看,上述焊锡粒子优选含有镍、铜、锑、铝或锌。从更进一步提高焊锡部和电极的焊接强度的观点来看,用于提高接合强度的这些金属的含量在焊锡粒子100重量%中优选为0.0001重量%以上,优选为1重量%以下。
上述焊锡粒子的平均粒径优选为0.5μm以上,更优选为1μm以上,进一步优选为3μm以上,特别优选为5μm以上,优选为100μm以下,更优选为40μm以下,更进一步优选为30μm以下,再进一步优选为20μm以下,特别优选为15μm以下,最优选为10μm以下。上述焊锡粒子的平均粒径为上述下限以上及上述上限以下时,可以将焊锡粒子更进一步高效地配置于电极上。上述焊锡粒子的平均粒径特别优选为3μm以上、30μm以下。
上述焊锡粒子的“平均粒径”表示数均粒径。焊锡粒子的平均粒径例如通过电子显微镜或光学显微镜观察任意的50个焊锡粒子,通过算出平均值而求出。
上述导电糊剂100重量%中上述焊锡粒子的含量优选为1重量%以上,更优选为2重量%以上,进一步优选为10重量%以上,特别优选为20重量%以上,最优选为30重量%以上,优选为80重量%以下,更优选为60重量%以下,进一步优选为50重量%以下。上述焊锡粒子的含量为上述下限以上及上述上限以下时,可以在电极上更进一步高效地配置焊锡粒子,容易在电极间大量配置焊锡粒子,导通可靠性更进一步提高。从更进一步提高导通可靠性的观点来看,优选上述焊锡粒子的含量越多越好。
(通过加热可固化的化合物:热固化性成分)
作为上述热固化性化合物,可举出氧杂环丁烷化合物、环氧化合物、环硫化合物、(甲基)丙烯酸化合物、苯酚化合物、氨基化合物、不饱和聚酯化合物、聚氨酯化合物、聚硅氧烷化合物及聚酰亚胺化合物等。从更进一步使导电糊剂的固化性及粘度良好,且更进一步提高连接可靠性的观点来看,特别优选环氧化合物。
上述导电糊剂100重量%中上述热固化性化合物的含量优选为20重量%以上,更优选为40重量%以上、进一步优选50重量%以上,优选为99重量%以下,更优选为98重量%以下,进一步优选为90重量%以下,特别优选为80重量%以下。从更进一步提高抗冲击性的观点来看,优选上述热固化性成分的含量越多越好。
(热固化剂:热固化性成分)
上述热固化剂使上述热固化性化合物热固化。作为上述热固化剂,可举出:咪唑固化剂、胺固化剂、苯酚固化剂、多硫醇固化剂、酸酐、热阳离子引发剂及热辐射产生剂等。上述热固化剂可单独使用一种,也可以组合使用两种以上。
特别是,在低温下可使导电糊剂更进一步迅速地固化,因此,优选咪唑固化剂、多硫醇固化剂或胺固化剂。另外,由于通过加热而固化的固化性化合物和上述热固化剂进行混合时保存稳定性提高,因此优选潜伏性的固化剂。优选潜伏性的固化剂为潜伏性咪唑固化剂、潜伏性多硫醇固化剂或潜伏性胺固化剂。另外,上述热固化剂可以利用聚氨酯树脂或聚酯树脂等高分子物质进行包覆。
作为上述咪唑固化剂没有特别限定,可以举出:2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、1-氰乙基-2-苯基咪唑、1-氰乙基-2-苯基咪唑鎓偏苯三酸盐、2,4-二氰基-6-[2’-甲基咪唑基-(1’)]-乙基-均三嗪及2,4-二氨基-6-[2’-甲基咪唑基-(1’)]-乙基-均三嗪异氰脲酸加成物等。
作为上述多硫醇固化剂,没有特别限定,可举出三羟甲基丙烷三-3-巯基丙酸酯、季戊四醇四-3-巯基丙酸酯及二季戊四醇六-3-巯基丙酸酯等。
上述多硫醇固化剂的溶解度参数优选为9.5以上,优选为12以下。上述溶解度参数通过Fedors法计算。例如,三羟甲基丙烷三-3-巯基丙酸酯的溶解度参数为9.6,二季戊四醇六-3-巯基丙酸酯的溶解度参数为11.4。
作为上述胺固化剂没有特别限定,可以举出:六亚甲基二胺、八亚甲基二胺、十亚甲基二胺、3,9-双(3-氨基丙基)-2,4,8,10-四螺[5.5]十一碳烷、双(4-氨基环己基)甲烷、间苯二胺及二氨基二苯基砜等。
作为上述热阳离子固化剂,可举出碘鎓盐类阳离子固化剂、氧鎓盐类阳离子固化剂及锍盐类阳离子固化剂等。作为上述碘鎓盐类阳离子固化剂,可举出双(4-叔丁基苯基)碘鎓六氟磷酸盐等。作为上述氧鎓盐类阳离子固化剂,可举出三甲基氧鎓四氟硼酸盐等。作为上述锍盐类阳离子固化剂,可举出三(4-甲基苯基)锍六氟磷酸盐等。
上述热自由基产生剂,没有特别限定,列举偶氮化合物及有机过氧化物等。作为上述偶氮化合物,可举出偶氮二异丁腈(AIBN)等。作为上述有机过氧化物,可举出二叔丁基过氧化物及甲乙酮过氧化物等。
上述热固化剂的反应开始温度优选为50℃以上,更优选为70℃以上,进一步优选为80℃以上,优选为250℃以下,更优选为200℃以下,进一步优选为150℃以下,特别优选为140℃以下。上述热固化剂的反应开始温度为上述下限以上及上述上限以下时,焊锡粒子更进一步高效地配置于电极上。上述热固化剂的反应开始温度特别优选为80℃以上且140℃以下。
从将焊锡更进一步高效地配置在电极上的观点来看,上述热固化剂的反应开始温度优选比上述焊锡粒子的焊锡的熔点高,更优选高5℃以上,进一步优选高10℃以上。
上述热固化剂的反应开始温度意味着在DSC的放热峰上升开始的温度(即,上述的放热开始温度)。
上述热固化剂的含量没有特别限定。相对于上述热固化性化合物100重量份,优选上述热固化剂的含量为0.01重量份以上,更优选为1重量份以上,优选为200重量份以下,更优选为100重量份以下,进一步优选为75重量份以下。热固化剂的含量为上述下限以上时,容易使导电糊剂充分固化。热固化剂的含量为上述上限以下时,固化后未参与固化的剩余热固化剂不易残留,且固化物的耐热性更进一步提高。
(助熔剂)
优选上述导电糊剂含有助熔剂。通过使用助熔剂,可以将焊锡更进一步高效地配置于电极上。该助熔剂没有特别限定。作为助熔剂,可以使用一般用于焊锡焊接等的助熔剂。作为上述助熔剂,例如可举出氯化锌、氯化锌和无机卤化物的混合物、氯化锌和无机酸的混合物、熔融盐、磷酸、磷酸衍生物、有机卤化物、肼、有机酸及松脂等。上述助熔剂可以单独使用一种,也可以组合使用两种以上。
作为上述熔融盐,可举出氯化铵等。作为上述有机酸,可举出乳酸、柠檬酸、硬脂酸、谷氨酸及戊二酸等。作为上述松脂,可举出活性化松脂及非活性化松脂等。上述助熔剂优选是具有2个以上羧基的有机酸、松脂。上述助熔剂即可以是具有2个以上羧基的有机酸,也可以是松脂。通过具有2个以上羧基的有机酸、松脂的使用,电极间的导通可靠性更进一步提高。
上述松脂是以松香酸为主成分的松香类。助熔剂优选为松香类,更优选为松香酸。通过该优选的助熔剂的使用,电极间的导通可靠性更进一步提高。
上述助熔剂的熔点优选为50℃以上,更优选为70℃以上,进一步优选为80℃以上,优选为200℃以下,更优选为160℃以下,更进一步优选为150℃以下,进一步优选为140℃以下。上述助熔剂的熔点为上述下限以上及上述上限以下时,更进一步高效地发挥助熔剂效果,焊锡粒子更进一步有效配置在电极上。上述助熔剂的熔点优选为80℃以上且190℃以下。上述助熔剂的熔点特别优选为80℃以上且140℃以下。
作为熔点为80℃以上且190℃以下的上述助熔剂,可举出琥珀酸(熔点186℃)、戊二酸(熔点96℃)、己二酸(熔点152℃)、庚二酸(熔点104℃)、辛二酸(熔点142℃)等二羧酸、苯甲酸(熔点122℃)、苹果酸(熔点130℃)等。
另外,上述助熔剂的沸点优选为200℃以下。
从将焊锡更进一步高效地配置于电极上的观点来看,优选上述助熔剂的熔点比上述焊锡粒子的焊锡的熔点低,更优选低5℃以上,进一步优选低10℃以上。
从将焊锡更进一步有效配置于电极上的观点来看,优选上述助熔剂的熔点比上述热固化剂的反应峰低,更优选低5℃以上,进一步优选低10℃以上。
上述助熔剂即可以分散于导电糊剂中,也可以附着于焊锡粒子的表面上。
优选上述助熔剂是通过加热放出阳离子的助熔剂。通过利用加热而放出阳离子的助熔剂的使用,可以将焊锡粒子更进一步高效地配置在电极上。
从将焊锡粒子更进一步高效地配置在电极上,更进一步提高电极间的导通可靠性的观点来看,优选上述热固化性成分的放热开始温度比上述助熔剂的活性温度(熔点)高。从将焊锡粒子更进一步高效地配置于电极上,更进一步提高电极间的导通可靠性的观点来看,上述焊锡粒子在熔融中的吸热峰值温度比上述助熔剂的活性温度(熔点)高。从将焊锡粒子更进一步高效地配置在电极上,更进一步提高电极间的导通可靠性的观点来看,优选上述热固化性成分的放热开始温度比上述助熔剂的活性温度(熔点)高,且上述焊锡粒子在熔融中的吸热峰值温度比上述助熔剂的活性温度(熔点)高。
从将焊锡粒子更进一步高效地配置于电极上,更进一步提高电极间的导通可靠性的观点来看,上述热固化性成分的放热开始温度与上述助熔剂的活性温度(熔点)之差的绝对值优选为10℃以上,更优选为20℃以上,优选为80℃以下,更优选为70℃以下。从将焊锡粒子更进一步有效配置在电极上,更进一步提高电极间的导通可靠性的观点来看,上述焊锡粒子在熔融中的吸热峰值温度与上述助熔剂的活性温度(熔点)之差的绝对值优选为1℃以上,更优选为20℃以上,优选为60℃以下,更优选为50℃以下。
上述导电糊剂100重量%中,上述助熔剂的含量优选为0.5重量%以上,优选为30重量%以下,更优选为25重量%以下。上述导电糊剂可以不含助熔剂。助熔剂的含量为上述下限以上及上述上限以下时,在焊锡及电极的表面更进一步不易形成氧化被膜,另外,可以更进一步有效去除形成于焊锡及电极表面的氧化被膜。
(其它成分)
根据需要,上述导电糊剂例如还可以包含充填剂、增量剂、软化剂、增塑剂、聚合催化剂、固化催化剂、着色剂、抗氧化剂、热稳定剂、光稳定剂、紫外线吸收剂、润滑剂、抗静电剂及阻燃剂等各种添加剂。
以下,列举实施例及比较例,具体说明本发明。本发明不仅限定于以下的实施例。
聚合物A:
双酚F和1,6-己二醇二缩水甘油醚、及双酚F型环氧树脂的反应物(聚合物A)的合成:
将双酚F(以重量比计,含4,4’-二羟基二苯基甲烷和2,4’-二羟基二苯基甲烷和2,2’-二羟基二苯基甲烷2:3:1)72重量份、1,6-己二醇二缩水甘油醚70重量份、双酚F型环氧树脂(DIC株式会社制造的“EPICLONEXA-830CRP”)30重量份放入三口烧瓶,在氮气流下,在150℃下使其溶解。然后,通过添加与羟基和环氧基的加成反应的催化剂即四丁基溴化锍0.1重量份,在氮气流下,在150℃进行6小时加聚反应,得到反应物(聚合物A)。
通过NMR,确认进行了加聚反应,反应物(聚合物A)在主链上具有源于双酚F的羟基和1,6-己二醇二缩水甘油醚、及双酚F型环氧树脂的环氧基结合而成的结构单元,且在两末端具有环氧基。
通过GPC得到的反应物(聚合物A)的重均分子量为10000,数均分子量为3500。
[化学式1]
聚合物B:两末端环氧基刚性骨架苯氧基树脂、三菱化学株式会社制造的“YX6900BH45”、重均分子量16000
热固化性化合物1:间苯二酚型环氧化合物、NagasechemteX株式会社制造的“EX-201”
热固化性化合物2:萘型环氧化合物、DIC株式会社制造的“HP-4032D”
热固化性化合物3:双酚F型环氧树脂、DIC株式会社制造的“EVA-830CRP”
热固化剂:季戊四醇四(3-巯基丁酸酯)、昭和电工株式会社制造的“CURRANTSMTPE1”
助熔剂1:戊二酸、和光纯药工业株式会社制造
助熔剂2:己二酸、和光纯药工业株式会社制造
潜伏性环氧热固化剂:T&KTOKA株式会社制造的“Fujicure7000”
潜伏性热固化剂:微胶囊型、旭化成EMaterials株式会社制造的“HXA-3932HP”
焊锡粒子1:Sn-58Bi焊锡粒子、熔点139℃、三井金属矿业株式会社制造的“10-25”、平均粒径10μm
焊锡粒子2:Sn-37Pb焊锡粒子、熔点183℃、三井金属矿业株式会社制造的“10-25”、平均粒径12μm
焊锡粒子3:
在三口烧瓶中秤量焊锡粉200g、己二酸40g、丙酮70g,添加焊锡粉表面的羟基和戊二酸的羧基进行脱水缩合的催化剂即二丁基氧化锡0.3g,在60℃使其反应4小时。然后,通过过滤焊锡粉进行回收。
在三口烧瓶中秤量该焊锡粉、戊二酸50g、甲苯200g、对甲基苯磺酸0.3g,进行抽真空,及进行回流,同时在120℃下使其反应3小时。这时,使用Dean-Stark萃取装置,一边去除通过脱水缩合生成的水一边使其反应。
然后,通过对回收焊锡粉进行过滤,用己烷清洗,并进行干燥。然后,用球磨机粉碎得到的焊锡粉后,选择筛子,使得达到指定的CV值,得到焊锡粒子3。
导电性粒子1:在树脂粒子的表面上形成厚度1μm的铜层,在该铜层的表面形成厚度3μm的焊锡层(锡:铋=42重量%:58重量%)的导电性粒子
导电性粒子1的制作方法:
对平均粒径10μm的二乙烯基苯树脂粒子(积水化学工业株式会社制造的“MicropearlSP-210”)进行无电解镀镍,在树脂粒子的表面上形成厚度0.1μm的基底镀镍层。接着,对形成有基底镀镍层的树脂粒子进行电解镀铜,从而形成厚度1μm的铜层。另外,使用含有锡及铋的电解电镀液,进行电解电镀,形成厚度3μm的焊锡层。如上所述,制备在树脂粒子表面上形成厚度1μm的铜层,并在该铜层的表面上形成厚度3μm的焊锡层(锡:铋=42重量%:58重量%)的导电性粒子1。
苯氧基树脂(新日铁住金化学株式会社制造的“YP-50S”
(实施例1~10、12、13)
(1)各向异性导电糊剂的制备
以下述的表1示出的配合量配合下述的表1所示的成分,得到各向异性导电糊剂。
(2)第一连接结构体(L/S=50μm/50μm)的制备
准备上表面具有L/S为50μm/50μm的铜电极图案(铜电极厚度10μm)的玻璃环氧基板(FR-4基板)(第一连接对象部件)。另外,准备下表面具有L/S为50μm/50μm的铜电极图案(铜电极厚度10μm)的挠性印刷基板(第二连接对象部件)。
玻璃环氧基板和挠性印刷基板的重合面积为1.5cm×4mm,连接的电极数为75对。
将制作后的各向异性导电糊剂涂布在上述玻璃环氧基板的上面,使其厚度为50μm,从而形成各向异性导电糊剂层。接着,在各向异性导电糊剂层的上表面叠层上述挠性印刷基板,使电极彼此对置。这时,不进行加压。对各向异性导电糊剂层施加上述挠性印刷基板的重量。然后,进行加热使各向异性导电糊剂层的温度成为185℃,并使焊锡熔融,且使各向异性导电糊剂层在185℃下固化,得到第一连接结构体。
(3)第二连接结构体(L/S=75μm/75μm)的制备
准备在上表面具有L/S为75μm/75μm的铜电极图案(铜电极厚度10μm)的玻璃环氧基板(FR-4基板)(第一连接对象部件)。另外,准备下表面具有L/S为75μm/75μm的铜电极图案(铜电极厚度10μm)的挠性印刷基板(第二连接对象部件)。
除使用L/S不同的上述玻璃环氧基板及挠性印刷基板以外,与第一连接结构体的制备同样地操作,得到第二连接结构体。
(4)第三连接结构体(L/S=100μm/100μm)的制备
准备上表面上具有L/S为100μm/100μm的铜电极图案(铜电极厚度10μm)的玻璃环氧基板(FR-4基板)(第一连接对象部件)。另外,准备下表面具有L/S为100μm/100μm的铜电极图案(铜电极厚度10μm)的挠性印刷基板(第二连接对象部件)。
除使用L/S不同的上述玻璃环氧基板及挠性印刷基板以外,与第一连接结构体的制作同样地操作,得到第三连接结构体。
(实施例11)
使用电极尺寸/电极间间隔为100μm/100μm(第三连接结构体用)、75μm/75μm(第二连接结构体用)、50μm/50μm(第一连接结构体用)的5mm见方的半导体芯片(厚度400μm)、和具有与其对置的电极的玻璃环氧基板(尺寸30×30mm厚度0.4mm),与实施例1同样地操作,得到第一连接结构体、第二连接结构体和第三连接结构体。
(比较例1~3、6)
(1)各向异性导电糊剂的制备
以下述的表2示出的配合量配合下述的表2示出的成分,得到各向异性导电糊剂。除使用得到的各向异性导电糊剂以外与实施例1同样地操作,得到第一连接结构体、第二连接结构体和第三连接结构体。
(比较例4)
使苯氧基树脂(新日铁住金化学株式会社制造“YP-50S”)10重量份溶解在甲基乙基甲酮(MEK)中,使固体成分为50重量%,得到溶解液。配合下述的表2示出的除下述的表2示出的苯氧基树脂以外的成分的配合量、和上述溶解液的总量,使用行星式搅拌机,以2000rpm搅拌5分钟后,使用棒涂布器涂布在脱模PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)膜上,使干燥后的厚度为30μm。室温下通过真空干燥,去除MEK,由此得到各向异性导电膜。
除使用了各向异性导电膜以外与实施例1同样的操作,得到第一连接结构体、第二连接结构体和第三连接结构体。
(比较例5)
准备下表面具有L/S为100μm/100μm(第三连接结构体用)、75μm/75μm(第二连接结构体用)、50μm/50μm(第一连接结构体用)的铜电极图案(铜电极厚度10μm)的半导体芯片。
除将挠性印刷基板变更为半导体芯片以外与比较例1同样的操作,得到第一连接结构体、第二连接结构体和第三连接结构体。
(评价)
(1)粘度
使用E型粘度计(东机产业株式会社制造),在25℃及5rpm的条件下测定各向异性导电糊剂在25℃下的粘度η1。
(2)最低熔融粘度
对从25℃至焊锡粒子的熔点或导电性粒子表面的焊锡的熔点的温度区域的各向异性导电糊剂的最低熔融粘度进行测定。
(3)DSC的放热峰P1及吸热峰P2的测定
配合实施例及比较例的各向异性导电糊剂的热固化性成分。使用差示扫描量热测定装置(TAInstruments公司制造的“Q2000”),以10℃/分钟升温速度加热得到的热固化性成分,测定上述热固化性成分在正式固化中的放热峰P1。
另外,使用差示扫描量热测定装置(TAInstruments公司制造的“Q2000”),以10℃/分钟的升温速度加热焊锡粒子,测定焊锡粒子的熔融的吸热峰P2。
下述的表1和表2中示出了:1)热固化性成分在正式固化中的放热峰值温度P1t、2)焊锡粒子在熔融中的吸热峰值温度P2t、3)热固化性成分的正式固化的放热开始温度、4)焊锡粒子的熔融的吸热开始温度。
(4)连接部的距离(电极间的间隔)
通过剖面观察所得的第一连接结构体,评价上下的电极对置的位置处的连接部的距离D1(电极间的间隔)。
(5)电极上的焊锡的配置精度
对在得到的第一连接结构体、第二连接结构体和第三连接结构体的剖面(图1示出的方向的剖面),焊锡的总面积100%中,脱离配置于电极间的焊锡并残留于固化物中的焊锡的面积(%)进行评价。另外,算出五个剖面的面积的平均值。以下述的基准判定电极上的焊锡的配置精度。
[电极上的焊锡的配置精度的判定基准]
○○:显现于剖面的焊锡的总面积100%中,脱离配置于电极间的焊锡部并残存于固化物中的焊锡(焊锡粒子)的面积为0%
○:显现于剖面的焊锡的总面积100%中,脱离配置于电极间的焊锡部,并残留于固化物中的焊锡(焊锡粒子)的面积超过0%且为10%以下
△:显现于剖面的焊锡的总面积100%中,脱离配置于电极间的焊锡部,并残留于固化物中的焊锡(焊锡粒子)的面积超过10%且为30%以下
×:显现于剖面的焊锡的总面积100%中,脱离配置于电极间的焊锡部,残留于固化物中的焊锡(焊锡粒子)的面积超过30%
(5)上下电极间的导通可靠性
在所得的第一连接结构体、第二连接结构体和第三连接结构体(n=15个)中,通过4端子法分别测定上下电极间的连接电阻。算出连接电阻的平均值。另外,根据电压=电流×电阻的关系,可以通过测定流通恒定电流时的电压,求出连接电阻。以下述的基准判定导通可靠性。
[导通可靠性的判定基准]
○○:连接电阻的平均值为8.0Ω以下
○:连接电阻的平均值超过8.0Ω且为10.0Ω以下
△:连接电阻的平均值超过10.0Ω且为15.0Ω以下
×:连接电阻的平均值超过15.0Ω
(6)邻接的电极间的绝缘可靠性
在所得的第一连接结构体、第二连接结构体和第三连接结构体(n=15个)中,在温度85℃、及湿度85%的氛围气中,放置100小时后,在邻接的电极间施加5V,在25个部位测定电阻值。以下述的基准判定绝缘可靠性。
[绝缘可靠性的判定基准]
○○:连接电阻的平均值为107Ω以上
○:连接电阻的平均值为106Ω以上且低于107Ω
△:连接电阻的平均值为105Ω以上且低于106Ω
×:连接电阻的平均值低于105Ω
将结果示于下述的表1、2。
根据实施例1和比较例1的结果的差异以及实施例11和比较例5的结果的差异,在第二连接对象部件为挠性印刷基板的情况下,与第二连接对象部件为半导体芯片的情况比较,可知通过本发明的导电糊剂的使用能够更进一步得到高效地提高导通可靠性效果。
不仅挠性印刷基板,使用树脂膜、挠性扁平线缆及刚挠结合基板的情况也同样。
另外,在实施例1~14中所得的连接结构体中,在第一电极和连接部和第二电极的叠层方向观察第一电极和第二电极相互对置的部分时,在第一电极和第二电极相互对置部分的面积100%中的50%以上配置有连接部中的焊锡部。
另外,图5(a)及图5(b)示出了使用包含在本发明的实施方式中的导电糊剂的连接结构体的一个例子。图5(a)及图5(b)是剖面图像。就图5(a)及图5(b)而言,可知脱离配置于电极间的焊锡部并残存于固化物中的焊锡(焊锡粒子)不存在。
另外,图6(a)、图6(b)及图6(c)示出了使用在本发明的实施方式中未包含的导电糊剂的连接结构体的一个例子。图6(a)及图6(b)是剖面图像,图6(c)是平面图像。就图6(a)、图6(b)和图6(c)而言,可知在配置于脱离电极间的焊锡部并残存于固化物中的焊锡(焊锡粒子)多数存在于焊锡部的侧方。另外,确认在形成连接部的工序中,即使进行加压也得到与图6(a)、图6(b)及图6(c)示出的连接结构体同样的连接结构体。
Claims (13)
1.一种导电糊剂,其包含热固化性成分和多个焊锡粒子,
以10℃/分钟的升温速度分别对所述热固化性成分和所述焊锡粒子进行加热并进行差示扫描量热测定时,所述热固化性成分在正式固化中的放热峰值温度比所述焊锡粒子在熔融中的吸热峰值温度高,且所述热固化性成分在正式固化中的放热峰值温度与所述焊锡粒子在熔融中的吸热峰值温度之差的绝对值为10℃以上且70℃以下。
2.如权利要求1所述的导电糊剂,其以10℃/分钟的升温速度分别对所述热固化性成分和所述焊锡粒子进行加热并进行差示扫描量热测定时,所述热固化性成分的放热开始温度比所述焊锡粒子在熔融中的吸热峰值温度高,且所述热固化性成分的放热开始温度与所述焊锡粒子在熔融中的吸热峰值温度之差的绝对值为5℃以上且50℃以下。
3.如权利要求1或2所述的导电糊剂,其含有助熔剂,并且以10℃/分钟的升温速度对所述热固化性成分加热并进行差示扫描量热测定时,所述热固化性成分在正式固化中的放热峰值温度比所述助熔剂的活性温度高。
4.如权利要求1或2所述的导电糊剂,其含有助熔剂,并且,以10℃/分钟的升温速度对所述焊锡粒子进行加热并进行差示扫描量热测定时,所述焊锡粒子在熔融中的吸热峰值温度比所述助熔剂的活性温度高。
5.如权利要求1或2所述的导电糊剂,其含有助熔剂,并且以10℃/分钟的升温速度分别对所述热固化性成分和所述焊锡粒子进行加热并进行差示扫描量热测定时,所述热固化性成分在正式固化中的放热峰值温度比所述助熔剂的活性温度高,且所述焊锡粒子在熔融中的吸热峰值温度比所述助熔剂的活性温度高。
6.如权利要求1~5中任一项所述的导电糊剂,其中,
导电糊剂100重量%中,所述焊锡粒子的含量为10重量%以上且70重量%以下。
7.如权利要求1~6中任一项所述的导电糊剂,其在25℃下的粘度为10Pa·s以上且800Pa·s以下。
8.如权利要求1~7中任一项所述的导电糊剂,其在所述焊锡粒子熔点以下的温度区域的粘度最低值为0.1Pa·s以上且10Pa·s以下。
9.一种连接结构体,其具有:
表面具有至少一个第一电极的第一连接对象部件、
表面具有至少一个第二电极的第二连接对象部件、
将所述第一连接对象部件和所述第二连接对象部件连接在一起的连接部,
所述连接部由权利要求1~8中任一项所述的导电糊剂形成,
所述第一电极和所述第二电极通过所述连接部中的焊锡部实现了电连接。
10.如权利要求9所述的连接结构体,其中,
所述第二连接对象部件为树脂膜、挠性印刷基板、挠性扁平线缆、或刚挠结合基板。
11.一种连接结构体的制造方法,其包括:
使用权利要求1~8中任一项所述的导电糊剂,在表面具有至少一个第一电极的第一连接对象部件的表面上配置所述导电糊剂的工序;
在所述导电糊剂的与所述第一连接对象部件侧相反的表面上,配置表面具有至少一个第二电极的第二连接对象部件,并使所述第一电极和所述第二电极对置的工序;
通过将所述导电糊剂加热至所述焊锡粒子的熔点以上且所述热固化性成分的固化温度以上,利用所述导电糊剂形成将所述第一连接对象部件和所述第二连接对象部件连接在一起的连接部,且通过所述连接部中的焊锡部对所述第一电极和所述第二电极进行电连接的工序。
12.如权利要求11所述的连接结构体的制造方法,其中,
在所述配置第二连接对象部件的工序及所述形成连接部的工序中,对所述导电糊剂施加所述第二连接对象部件的重量,而不进行加压。
13.如权利要求11或12所述的连接结构体的制造方法,其中,
所述第二连接对象部件是树脂膜、挠性印刷基板、挠性扁平线缆、或刚挠结合基板。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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