CN106459717B - 粘接剂及连接结构体 - Google Patents

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Abstract

提供对氧化膜具有优异的粘接性和放热性的粘接剂和使用该粘接剂的连接结构体。粘接剂含有环氧化合物、阳离子催化剂和丙烯酸树脂,所述丙烯酸树脂含有丙烯酸和具有羟基的丙烯酸酯。丙烯酸树脂中的丙烯酸与环氧化合物反应,产生丙烯酸树脂的岛13与环氧化合物的海12的连接,并且使氧化膜11a的表面变得粗糙从而增强与环氧化合物的海12的固着效果,并且通过将含有的焊剂粒子11熔融从而与电极10之间形成金属结合,提高粘接剂与电极10的粘接力,并且可进一步提高自金属结合面的放热特性。

Description

粘接剂及连接结构体
技术领域
本发明涉及将电子零件彼此电气连接的粘接剂,特别是涉及在将发热的出电子零件与配线基板连接的同时将电子零件的热放热的粘接剂、和将电子零件与配线基板连接而成的连接结构体。
本申请以在日本国于2014年5月23日申请的日本专利申请号特愿2014-107167和于2014年5月23日申请的日本专利申请号特愿2014-107168为基础主张优先权,这些申请通过参照而引用在本申请中。
背景技术
作为在电路基板上安装LED等芯片部件的手法,使用在环氧系粘接剂中分散导电性粒子并成型为膜状的各向异性导电膜(ACF:Anisotropic Conductive Film)进行倒装芯片安装的方法得到广泛采用(例如参照专利文献1、2。)。根据该方法,通过各向异性导电膜的导电性粒子达成芯片部件与电路基板之间的电气连接,因此可缩短连接过程,可提高生产效率。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2010-24301号公报
专利文献2:日本特开2012-186322号公报。
发明内容
发明所要解决的课题
在近年来的LED制品中,为了低成本化,有将电路基板的配线的金属由Au、Ag变更为Al、Cu的制品,和使用在PET (Polyethylene terephthalate,聚对苯二甲酸乙二醇酯)基材上形成有ITO (Indium Tin Oxide,氧化铟锡)配线的透明基板的制品。
但是,由于在Al、Cu等金属配线或ITO配线的表面形成钝态、氧化被膜等氧化物,所以用以往的环氧系粘接剂难以进行粘接。
另外,除了难以进行粘接,为了从LED制品等发热的电子零件充分地进行放热,必须使粘接剂中含有放热用材料,由于含有放热用材料,粘接剂成分变少,难以充分地保持粘接力。
另外,若使粘接剂中含有用作放热用材料的无机填料或金属填料,则它们会成为间隔物,无法使粘接剂层变薄。
本发明解决上述以往技术中的课题,其目的在于,提供具有对氧化膜优异的粘接性、和从放热的电子零件向外部的优异的放热性的粘接剂及使用该粘接剂的连接结构体。
解决课题的手段
为了解决上述课题,本发明所涉及的粘接剂的特征在于,其是将发热的电子零件与具有配线图案的基板粘接的粘接剂,由含有焊剂粒子的树脂粘结剂构成。
另外,本发明所涉及的连接结构体的特征在于,其具备具有配线图案的基板、在配线图案的电极上形成的各向异性导电膜和在各向异性导电膜上安装的发热的电子零件,各向异性导电膜含有树脂粘结剂和焊剂粒子,所述焊剂粒子与所述电子零件的端子部分进行金属结合。
另外,为了解决上述课题,本发明所涉及的粘接剂的特征在于,其含有脂环式环氧化合物或氢化环氧化合物、阳离子催化剂、重均分子量为50000~900000的丙烯酸树脂和焊剂粒子,丙烯酸树脂含有0.5~10wt%的丙烯酸和0.5~10wt%的具有羟基的丙烯酸酯。
另外,本发明所涉及的连接结构体的特征在于,其具备表面为氧化物的具有配线图案的基板、在所述配线图案的电极上形成的各向异性导电膜和在各向异性导电膜上安装的电子零件,各向异性导电膜为各向异性导电粘接剂的固化物,所述各向异性导电粘接剂含有脂环式环氧化合物或氢化环氧化合物、阳离子催化剂、重均分子量为50000~900000的丙烯酸树脂、导电性粒子和焊剂粒子,所述丙烯酸树脂含有0.5~10wt%的丙烯酸和0.5~10wt%的具有羟基的丙烯酸酯。
发明的效果
根据本发明,通过树脂粘结剂内的焊剂粒子与电子零件的端子部分进行金属结合,在粘接剂层与电子零件之间得到优异的粘接力,同时使在电子零件内产生的热扩散至金属结合的焊剂粒子,可更有效地放热。另外,根据本发明,通过配合含有丙烯酸和具有羟基的丙烯酸酯的丙烯酸树脂,可由固化物整体对氧化膜进行粘接,得到优异的粘接力,同时可通过焊剂粒子充分地确保粘接强度。
附图说明
[图1] 图1为表示将环氧化合物作为海和将丙烯酸树脂作为岛时的海岛模型的截面图。
[图2] 图2为说明焊剂粒子的截面图。
[图3] 图3为表示发光装置的一例的截面图。
[图4] 图4为表示90度剥离强度试验概要的截面图。
[图5] 图5为用于说明LED安装样品的制备工序的图。
[图6] 图6为表示晶片抗剪强度试验概要的截面图。
[图7] 图7为说明使用金刚石粒子作为放热用材料的情况的图。
[图8] 图8为说明使用铜粉作为放热用材料的情况的图。
[图9] 图9为说明使用氮化铝粉作为放热用材料的情况的图。
[图10] 图10为说明树脂粘结剂的放热特性的图。
[图11] 图11为用于说明弯曲试验的图。
[图12] 图12为用于说明弯曲试验的图。
具体实施方式
下面,边参照附图边按下述顺序详细地对本发明的实施方式(下面称为本实施方式。)进行说明。需说明的是,本发明不只限定于以下实施方式,当然可在不偏离本发明的要旨的范围内进行各种变更。另外,附图为示意图,各尺寸的比例等有时会不同于现实的比例。具体的尺寸等应参考下面的说明进行判断。另外,在附图相互间当然也含有彼此的尺寸关系或比例不同的部分。
1. 粘接剂
2. 连接结构体
3. 实施例
<1. 粘接剂>
应用本发明的粘接剂含有脂环式环氧化合物或氢化环氧化合物、阳离子催化剂、重均分子量为50000~900000的丙烯酸树脂和焊剂粒子,丙烯酸树脂含有0.5~10wt%的丙烯酸和0.5~10wt%的具有羟基的丙烯酸酯。
图1是表示在粘接剂与氧化膜的界面将环氧化合物作为海、将丙烯酸树脂作为岛时的海岛模型的截面图。该海岛模型是表示在环氧化合物的海12中分散的丙烯酸树脂的岛13接触到配线11的氧化膜11a上的状态的固化物模型。
在该固化物模型中,丙烯酸树脂中的丙烯酸与环氧化合物反应,产生丙烯酸树脂的岛13与环氧化合物的海12的连接,同时使氧化膜11a的表面变得粗糙从而增强与环氧化合物的海12的固着效果。另外,丙烯酸树脂中的具有羟基的丙烯酸酯因羟基的极性而得到对配线11的静电粘接力。如上所述,通过由丙烯酸树脂的岛13和环氧化合物的海12的固化物整体对氧化膜11a进行粘接,可得到优异的粘接力。
下面,对焊剂粒子进行说明。具体而言,使用粘接剂将LED元件与表面为氧化物的具有配线图案的铝配线基板粘接的实例进行说明。图2为说明粘接剂中含有的焊剂粒子的作用的截面图。
如图2所示,将焊剂粒子1与下述导电性粒子2一同添加在上述构成的树脂粘结剂3中。将焊剂粒子1与导电性粒子2一同分散配置在LED元件的电极10与铝配线基板的配线11之间,在压合工序中被熔融从而成为熔融焊剂1a。
在这里,LED元件的电极10由Au或Au-Sn构成。焊剂粒子1若被加热至熔点以上则熔融,若冷却至凝固点以下则凝固为大致柱状,一个端面1b与电极10金属结合。另一方面,焊剂粒子1与配线11无法金属结合。其原因在于,在配线11上存在基于氧化铝的氧化膜11a,在一般的压合工序中熔融焊剂1a与铝配线基板的配线11无法金属结合。因此,熔融焊剂1a在LED元件的电极10与配线11之间不会有助于电气导通。
但是,由于熔融焊剂1a在端面1b与电极10金属结合,所以电极10与熔融焊剂1a会形成一个结构体。由此,在LED元件与粘接剂之间粘接力提高。具体而言,在不存在熔融粒子1a的情况下,LED元件的电极10与粘接剂只会在二维的面接触,但由于基于LED元件的电极10和熔融焊剂1a的结构体具有三维的结构,所以在电极10与粘接剂之间粘接面积会增加。换言之,由于熔融焊剂1a与电极10的一部分进行金属结合,从而作为桩(锚)对粘接剂起作用,因此在电极10与粘接剂之间可提高粘接强度。
另外,由于熔融焊剂1a与电极10金属结合,所以不会如用作放热用材料的其它粒子那样是点接触,而是成为面接触,可从LED元件一侧经由熔融焊剂1a进行放热,可飞跃性地提高放热特性。另外,与配线11的接触面也有氧化膜11a介于其间,但成为面接触而变得容易传导热,在这一点也可提高放热特性。需说明的是,与其它放热用材料的比较还在比较例中详细地进行说明。
焊剂粒子1例如可按照电极材料、连接条件等从JIS Z 3282-1999中规定的Sn-Pb系、Pb-Sn-Sb系、Sn-Sb系、Sn-Pb-Bi系、Bi-Sn系、Sn-Cu系、Sn-Pb-Cu系、Sn-In系、Sn-Ag系、Sn-Pb-Ag系、Pb-Ag系等适宜选择。另外,焊剂粒子1的形状可从粒状、鳞片状等适宜选择。
需说明的是,焊剂粒子1的平均粒径(D50)优选设为3μm以上且低于30μm,焊剂粒子1的添加量优选设为50质量份以上且低于150质量份。其原因在于,若添加量过少,则无法期待如上所述的固着效果,另外若过度增加添加量,则树脂粘结剂3相对地变少,作为粘接剂的粘接力会降低。
另外,焊剂粒子1的熔点优选采用安装温度以下的熔点。若使用如此熔点的焊剂粒子1,则可通过安装(压合工序)中的加热将焊剂粒子1熔融,因此不再需要追加只用于将焊剂粒子1熔融的加热工序。即,可在使粘接剂固化的同时将焊剂粒子1a熔融。另外,其原因在于,不会为了形成熔融焊剂1a而给LED元件或基板提供过度的加热应力。例如,在使用铝配线的树脂基板上粘接LED元件的情况下,考虑树脂基板的耐热性,于180℃进行安装,因此在这种情况下焊剂粒子1的熔点优选为180℃以下。
下面,作为脂环式环氧化合物,可优选列举出分子内具有2个以上环氧基的化合物。它们可为液态或固态。具体而言,可列举出3’,4’-环氧环己烯甲酸3,4-环氧环己烯基甲酯、缩水甘油基六氢双酚A等。其中,从可确保在固化物中适合LED元件的安装等的透光性,且快速固化性也优异的观点出发,优选使用3’,4’-环氧环己烯甲酸3,4-环氧环己烯基甲酯。
作为氢化环氧化合物,可使用上述脂环式环氧化合物的氢化物或双酚A型、双酚F型等公知的氢化环氧化合物。
脂环式环氧化合物或氢化环氧化合物可单独使用或并用两种以上。另外,除了这些环氧化合物以外,只要不损害本发明的效果,也可并用其它环氧化合物。例如可列举出使双酚A、双酚F、双酚S、四甲基双酚A、二芳基双酚A、氢醌、邻苯二酚、间苯二酚、甲酚、四溴双酚A、三羟基联苯、二苯甲酮、双间苯二酚、双酚六氟丙酮、四甲基双酚A、四甲基双酚F、三(羟基苯基)甲烷、联二甲酚、苯酚酚醛清漆树脂、甲酚酚醛清漆树脂等多元酚与表氯醇反应得到的缩水甘油醚,使甘油、新戊二醇、乙二醇、丙二醇、丁二醇、己二醇、聚乙二醇、聚丙二醇等脂族多元醇与表氯醇反应得到的聚缩水甘油醚,使如对羟基苯甲酸、β-羟基萘甲酸那样的羟基羧酸与表氯醇反应得到的缩水甘油醚酯,由如邻苯二甲酸、甲基邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸、四氢邻苯二甲酸、桥亚甲基四氢邻苯二甲酸、桥亚甲基六氢邻苯二甲酸、偏苯三酸、聚合脂肪酸那样的多聚羧酸得到的聚缩水甘油酯,由氨基苯酚、氨基烷基苯酚得到的缩水甘油基氨基缩水甘油醚,由氨基苯甲酸得到的缩水甘油基氨基缩水甘油酯,由苯胺、甲苯胺、三溴苯胺、苯二甲胺、二氨基环己烷、二氨基甲基环己烷、4,4’-二氨基二苯基甲烷、4,4’-二氨基二苯砜等得到的缩水甘油基胺,环氧化聚烯烃等公知的环氧树脂类。
作为阳离子催化剂,例如可列举出铝螯合物系潜伏性固化剂、咪唑系潜伏性固化剂、锍系潜伏性固化剂等潜伏性阳离子固化剂。其中,优选使用快速固化性优异的铝螯合物系潜伏性固化剂。
若阳离子催化剂的含量过少,则反应性消失,若过多,则有粘接剂的制品寿命降低的倾向,因此相对于100重量份的环氧化合物,优选为0.1~30质量份,更优选为0.5~20质量份。
丙烯酸树脂的重均分子量为50000~900000。在图1所示的固化物模型中,丙烯酸树脂的重均分子量与丙烯酸树脂的岛13的大小呈现相关性,通过丙烯酸树脂的重均分子量为50000~900000,可使适度大小的丙烯酸树脂的岛13与氧化膜11a接触。在丙烯酸树脂的重均分子量低于50000的情况下,丙烯酸树脂的岛13与氧化膜11a的接触面积变小,得不到提高粘接力的效果。另外,在丙烯酸树脂的重均分子量超过900000的情况下,丙烯酸树脂的岛13变大,不能说是由丙烯酸树脂的岛13和环氧化合物的海12的固化物整体对氧化膜11a进行粘接的状态,粘接力降低。
另外,丙烯酸树脂含有0.5~10wt%的丙烯酸,更优选含有1~5wt%的丙烯酸。通过在丙烯酸树脂中含有0.5~10wt%的丙烯酸,利用与环氧化合物的反应产生丙烯酸树脂的岛13与环氧化合物的海12的连接,同时使氧化膜11a的表面变得粗糙从而增强与环氧化合物的海12的固着效果。
另外,丙烯酸树脂含有0.5~10wt%的具有羟基的丙烯酸酯,更优选含有1~5wt%的具有羟基的丙烯酸酯。通过在丙烯酸树脂中含有0.5~10wt%的具有羟基的丙烯酸酯,因羟基的极性而得到对配线11的静电粘接力。
作为具有羟基的丙烯酸酯,可列举出甲基丙烯酸-2-羟基乙酯、甲基丙烯酸-2-羟基丙酯、丙烯酸-2-羟基乙酯、丙烯酸-2-羟基丙酯等。其中,优选使用对氧化膜的粘接性优异的甲基丙烯酸-2-羟基乙酯。
另外,除了丙烯酸和具有羟基的丙烯酸酯以外,丙烯酸树脂含有不具有羟基的丙烯酸酯。作为不具有羟基的丙烯酸酯,可列举出丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、丙烯腈等。
另外,相对于100质量份的环氧化合物,丙烯酸树脂的含量优选为1~10质量份,更优选为1~5质量份。通过丙烯酸树脂的含量相对于100质量份的环氧化合物为1~10质量份,可得到丙烯酸树脂12的岛以良好的密度分散在环氧树脂13的海中的固化物。
另外,应用本发明的粘接剂中,为了提高与无机材料的界面处的粘接性,作为其它成分,可进一步含有硅烷偶联剂。作为硅烷偶联剂,可列举出环氧系、甲基丙烯酰氧基系、氨基系、乙烯基系、巯基·硫醚系、脲基系等,它们可单独使用或组合使用两种以上。其中,在本实施方式中优选使用环氧系硅烷偶联剂。
另外,为了控制流动性,提高粒子捕获率,粘接剂可含有无机填料。作为无机填料,无特殊限定,可使用二氧化硅、滑石粉、氧化钛、碳酸钙、氧化镁等。此类无机填料可根据缓和由粘接剂连接的连接结构体的应力的目的适宜使用。另外,也可配合热塑性树脂、橡胶成分等软化剂等。
根据如上所述的粘接剂,对于铝等难粘接金属,可得到高粘接力。
另外,粘接剂可为含有导电性粒子的各向异性导电粘接剂。作为导电性粒子,可使用公知的导电性粒子。例如可列举出镍、铁、铜、铝、锡、铅、铬、钴、银、金等各种金属或金属合金的粒子,在金属氧化物、碳、石墨、玻璃、陶瓷、塑料等粒子的表面被覆金属得到的粒子,在这些粒子的表面进一步被覆绝缘薄膜得到的粒子等。在树脂粒子的表面被覆金属得到的粒子的情况下,作为树脂粒子,例如可使用环氧树脂、酚醛树脂、丙烯酸树脂、丙烯腈·苯乙烯(AS)树脂、苯代三聚氰胺树脂、二乙烯基苯系树脂、苯乙烯系树脂等的粒子。
作为导电性粒子的平均粒径,通常为1~10μm,更优选为2~6μm。另外,从连接可靠性和绝缘可靠性的观点出发,粘接剂成分中导电性粒子的平均粒子密度优选为1000~100000个/mm2,更优选为30000~80000个/mm2。在这里,导电性粒子的含量优选设为1~20质量份。
根据如上所述的各向异性导电粘接剂,对于具有氧化膜的铝配线或ITO配线,可得到优异的连接可靠性。
<2. 连接结构体>
下面,对应用本发明的连接结构体进行说明。图3是示出为发热的电子零件的LED元件作为连接结构体的一例的截面图。连接结构体具备具有配线图案22的基板21、在配线图案22的电极上形成的各向异性导电膜30和在各向异性导电膜30上安装的发光元件23,各向异性导电膜30由所述各向异性导电粘接剂的固化物构成。该发光装置可通过在基板21上的配线图案22与作为发光元件23的LED元件的n电极24和p电极25上分别形成的连接用的凸点26之间涂布所述各向异性导电粘接剂,并将基板21和发光元件23进行倒装芯片安装而得到。
需说明的是,在这里说明的凸点26使用施加了Au或Au-Sn的合金镀的凸点。因此,凸点26相当于图2中说明的电极10,焊剂粒子1b与凸点26之间形成金属结合。
在本实施方式中,通过使用所述各向异性导电粘接剂,可适合地使用具有由铝构成的配线图案的基板。由此,可实现LED制品的低成本化。
另外,可适合地使用具有由ITO等透明导电膜构成的配线图案的透明基板。由此,可在例如在PET (聚对苯二甲酸乙二醇酯)基材上形成有ITO (氧化铟锡)配线的透明树脂基板上安装LED元件。
需说明的是,可根据需要,用放热特性好的透明模制树脂进行封装使得将发光元件23整体覆盖。另外,可在发光元件23上设置光反射层。另外,作为发光元件,除了LED元件以外,可在不损害本发明的效果的范围内使用公知的发热的电子零件。
<3. 实施例>。
实施例
[第1实施例]
下面,对本发明的第1实施例进行说明。在本实施例中,制备各种各向异性导电粘接剂,使用这些各向异性导电粘接剂在基板上搭载LED元件制备LED安装样品,对LED元件的端子部分与焊剂粒子有无形成合金、热阻值和对铝的粘接力进行评价。需说明的是,不将本发明限定于这些实施例。
[剥离强度的测定]
将各向异性导电粘接剂涂布在由陶瓷构成的白色板上使得厚度为100μm,以180℃-1.5N-30秒的条件热压合1.5mm×10mm的铝片,制备接合体。
如图4所示,使用Tensilon,以50mm/秒的拉伸速度在90°Y轴方向剥去接合体的铝片,测定该剥去所需要的剥离强度的最大值。
[LED安装样品的制备]
如图5所示,制备LED安装样品。将多个间距为50μm的配线基板(50μmAl配线-25μmPI (聚酰亚胺)层-50μmAl基座) 51排列在台上,在各配线基板51上涂布约10μg的各向异性导电粘接剂50。在各向异性导电粘接剂50上搭载Cree公司制LED芯片(商品名:DA3547,最大定额:150mA,尺寸:0.35mm×0.46mm) 52,使用热加压器具53进行倒装芯片安装,得到LED安装样品。
[晶片抗剪强度的测定]
如图6所示,使用晶片剪切测试机,以器具54的剪切速度为20μm/秒、25℃的条件测定各LED安装样品的接合强度。
[有无形成合金的评价]
对各LED安装样品的外观,使用显微镜(SEM:Scanning Electron Microscope,扫描电镜)等,确认在LED元件的电极部分与焊剂粒子之间是否形成合金。具体而言,若形成合金,则电极部分与焊剂粒子之间会因熔融焊剂而进行面接触。因此,可通过观察到熔融焊剂的扩展面积判断是否形成合金、即是否金属结合。
[热阻值的评价]
使用瞬态热阻测定装置(CATS电子设计社制)测定LED安装体的热阻值(℃/W)。在测定条件为If=200mA (恒流控制)下进行。
[综合评价]
将LED元件的端子部分与焊剂粒子有无形成合金、热阻值均为“○”,且剥离强度为2.0N以上、晶片抗剪强度为5.0N以上的样品评价为“OK”,将除此之外的样品评价为“NG”。
[实施例1]
在由100质量份的脂环式环氧化合物(商品名:Celloxide 2021P,DaicelChemical Industries Ltd.制)、5质量份的潜伏性阳离子固化剂(铝螯合物系潜伏性固化剂)、3质量份的丙烯酸树脂(丙烯酸丁酯(BA):15%,丙烯酸乙酯(EA):63%,丙烯腈(AN):20%,丙烯酸(AA):1wt%,甲基丙烯酸-2-羟基乙酯(HEMA):1wt%,重均分子量Mw:70万)构成的粘接剂中分散30质量份的焊剂熔点为150℃的焊剂粒子和10质量份的导电性粒子(商品名:AUL704,积水化学工业社制),制备各向异性导电粘接剂。另外,LED安装样品制备中的固化条件设为180℃-1.5N-30秒。
需说明的是,每个实施例中使用焊剂粒子的平均粒径为5μm、7μm、10μm、12μm、25μm的粒子。由于在上述范围的粒径下未发现显著的差异,所以省略每个粒径的试验结果,通过至少使用上述范围的粒径的粒子可得到本申请实施例的结果。在下面的实施例和配合焊剂粒子的比较例中也同样。
在表1中示出实施例1的各评价结果。确认形成合金,热阻值为17 (K/W),剥离强度为4.0N。另外,LED安装样品的晶片抗剪强度为8.5N。因此,综合评价为OK。
[实施例2]
除了将焊剂粒子的熔点设为150℃,且将配合设为40质量份以外,与实施例1相同地制备各向异性导电粘接剂。
在表1中示出实施例2的各评价结果。确认形成合金,热阻值为16 (K/W),剥离强度为4.0N。另外,LED安装样品的晶片抗剪强度为8.5N。因此,综合评价为OK。
[实施例3]
除了将焊剂粒子的熔点设为150℃,且将配合设为60质量份以外,与实施例1相同地制备各向异性导电粘接剂。
在表1中示出实施例3的各评价结果。确认形成合金,热阻值为16 (K/W),剥离强度为4.0N。另外,LED安装样品的晶片抗剪强度为8.5N。因此,综合评价为OK。
[实施例4]
除了将焊剂粒子的熔点设为150℃,且将配合设为80质量份以外,与实施例1相同地制备各向异性导电粘接剂。
在表1中示出实施例4的各评价结果。确认形成合金,热阻值为15 (K/W),剥离强度为4.0N。另外,LED安装样品的晶片抗剪强度为8.5N。因此,综合评价为OK。
[实施例5]
除了将焊剂粒子的熔点设为170℃,且将配合设为30质量份以外,与实施例1相同地制备各向异性导电粘接剂。
在表1中示出实施例5的各评价结果。确认形成合金,热阻值为16 (K/W),剥离强度为4.0N。另外,LED安装样品的晶片抗剪强度为8.5N。因此,综合评价为OK。
[实施例6]
除了将焊剂粒子的熔点设为170℃,且将配合设为80质量份以外,与实施例1相同地制备各向异性导电粘接剂。
在表1中示出实施例6的各评价结果。确认形成合金,热阻值为16 (K/W),剥离强度为4.0N。另外,LED安装样品的晶片抗剪强度为8.5N。因此,综合评价为OK。
[比较例1]
除了不配合焊剂粒子以外,与实施例1相同地制备各向异性导电粘接剂。
在表1中示出比较例1的各评价结果。无法确认形成合金,热阻值为29 (K/W),剥离强度为4.0N。另外,LED安装样品的晶片抗剪强度为8.5N。因此,综合评价为NG。
[比较例2]
除了将焊剂粒子的熔点设为150℃,且将配合设为160质量份以外,与实施例1相同地制备各向异性导电粘接剂。
在表1中示出比较例2的各评价结果。确认形成合金,热阻值为16 (K/W),剥离强度为1.2N。另外,LED安装样品的晶片抗剪强度为2.0N。因此,综合评价为NG。
[比较例3]
除了焊剂粒子的熔点设为170℃,且将配合设为160质量份以外,与实施例1相同地制备各向异性导电粘接剂。
在表1中示出比较例3的各评价结果。确认形成合金,热阻值为16 (K/W),剥离强度为1.2N。另外,LED安装样品的晶片抗剪强度为2.0N。因此,综合评价为NG。
[比较例4]
除了将焊剂粒子的熔点设为200℃,且将配合设为30质量份以外,与实施例1相同地制备各向异性导电粘接剂。
在表1中示出比较例4的各评价结果。无法确认形成合金,热阻值为26 (K/W),剥离强度为4.0N。另外,LED安装样品的晶片抗剪强度为8.5N。因此,综合评价为NG。
[比较例5]
除了将焊剂粒子的熔点设为200℃,且将配合设为80质量份以外,与实施例1相同地制备各向异性导电粘接剂。
在表1中示出比较例5的各评价结果。无法确认形成合金,热阻值为23 (K/W),剥离强度为4.0N。另外,LED安装样品的晶片抗剪强度为8.5N。因此,综合评价为NG。
[比较例6]
除了将焊剂粒子的熔点设为200℃,且将配合设为160质量份以外,与实施例1相同地制备各向异性导电粘接剂。
在表1中示出比较例6的各评价结果。无法确认形成合金,热阻值为23 (K/W),剥离强度为1.2N。另外,LED安装样品的晶片抗剪强度为2.0N。因此,综合评价为NG。
[比较例7]
除了在树脂粘结剂中配合60质量份的作为放热材料的平均粒径为0.4μm的氧化铝粉代替焊剂粒子以外,与实施例1相同地制备各向异性导电粘接剂。
在表2中示出比较例7的各评价结果。无法确认形成合金,热阻值为25 (K/W)。另外,LED安装样品的晶片抗剪强度为8.5N。因此,综合评价为NG。
[比较例8]
除了在树脂粘结剂中配合150质量份的作为放热材料的平均粒径为0.4μm的氧化铝粉代替焊剂粒子以外,与实施例1相同地制备各向异性导电粘接剂。
在表2中示出比较例8的各评价结果。无法确认形成合金,热阻值为23 (K/W)。另外,LED安装样品的晶片抗剪强度为5.3N。因此,综合评价为NG。
[比较例9]
除了在树脂粘结剂中配合60质量份的作为放热材料的平均粒径为3μm的氧化铝粉代替焊剂粒子以外,与实施例1相同地制备各向异性导电粘接剂。
在表2中示出比较例9的各评价结果。无法确认形成合金,热阻值为29 (K/W)。另外,LED安装样品的晶片抗剪强度为8.8N。因此,综合评价为NG。
[比较例10]
除了在树脂粘结剂中配合150质量份的作为放热材料的平均粒径为3μm的氧化铝粉代替焊剂粒子以外,与实施例1相同地制备各向异性导电粘接剂。
在表2中示出比较例10的各评价结果。无法确认形成合金,热阻值为28 (K/W)。另外,LED安装样品的晶片抗剪强度为6.2N。因此,综合评价为NG。
[比较例11]
除了在树脂粘结剂中配合60质量份的作为放热材料的平均粒径为10μm的氧化铝粉代替焊剂粒子以外,与实施例1相同地制备各向异性导电粘接剂。
在表2中示出比较例11的各评价结果。无法确认形成合金,热阻值为35 (K/W)。另外,LED安装样品的晶片抗剪强度为6.1N。因此,综合评价为NG。
[比较例12]
除了在树脂粘结剂中配合150质量份的作为放热材料的平均粒径为10μm的氧化铝粉代替焊剂粒子以外,与实施例1相同地制备各向异性导电粘接剂。
在表2中示出比较例12的各评价结果。无法确认形成合金,热阻值为33 (K/W)。另外,LED安装样品的晶片抗剪强度为5.5N。因此,综合评价为NG。
[比较例13]
除了在树脂粘结剂中配合60质量份的作为放热材料的平均粒径为1.5μm的氮化铝粉代替焊剂粒子以外,与实施例1相同地制备各向异性导电粘接剂。
在表3中示出比较例13的各评价结果。无法确认形成合金,热阻值为22 (K/W)。另外,LED安装样品的晶片抗剪强度为8.1N。因此,综合评价为NG。
[比较例14]
除了在树脂粘结剂中配合150质量份的作为放热材料的平均粒径为1.5μm的氮化铝粉代替焊剂粒子以外,与实施例1相同地制备各向异性导电粘接剂。
在表3中示出比较例14的各评价结果。无法确认形成合金,热阻值为19 (K/W)。另外,LED安装样品的晶片抗剪强度为5.9N。因此,综合评价为NG。
[比较例15]
除了在树脂粘结剂中配合60质量份的作为放热材料的平均粒径为3μm的Ni粉代替焊剂粒子以外,与实施例1相同地制备各向异性导电粘接剂。
在表3中示出比较例13的各评价结果。无法确认形成合金,热阻值为28 (K/W)。另外,LED安装样品的晶片抗剪强度为7.9N。因此,综合评价为NG。
[比较例16]
除了在树脂粘结剂中配合150质量份的作为放热材料的平均粒径为3μm的Ni粉代替焊剂粒子以外,与实施例1相同地制备各向异性导电粘接剂。
在表3中示出比较例16的各评价结果。无法确认形成合金,热阻值为27 (K/W)。另外,LED安装样品的晶片抗剪强度为6.0N。因此,综合评价为NG。
[比较例17]
除了在树脂粘结剂中配合60质量份的作为放热材料的平均粒径为10μm的Cu粉代替焊剂粒子以外,与实施例1相同地制备各向异性导电粘接剂。
在表3中示出比较例17的各评价结果。无法确认形成合金,热阻值为41 (K/W)。另外,LED安装样品的晶片抗剪强度为8.12N。因此,综合评价为NG。
[比较例18]
除了在树脂粘结剂中配合150质量份的作为放热材料的平均粒径为10μm的Cu粉代替焊剂粒子以外,与实施例1相同地制备各向异性导电粘接剂。
在表3中示出比较例18的各评价结果。无法确认形成合金,热阻值为38 (K/W)。另外,LED安装样品的晶片抗剪强度为6.2N。因此,综合评价为NG。
[比较例19]
除了在树脂粘结剂中配合60质量份的作为放热材料的平均粒径为0.3μm的金刚石粉代替焊剂粒子以外,与实施例1相同地制备各向异性导电粘接剂。
在表3中示出比较例19的各评价结果。无法确认形成合金,热阻值为21 (K/W)。另外,LED安装样品的晶片抗剪强度为8.3N。因此,综合评价为NG。
[比较例20]
除了在树脂粘结剂中配合150质量份的作为放热材料的平均粒径为0.3μm的金刚石粉代替焊剂粒子以外,与实施例1相同地制备各向异性导电粘接剂。
在表3中示出比较例20的各评价结果。无法确认形成合金,热阻值为22 (K/W)。另外,LED安装样品的晶片抗剪强度为8.1N。因此,综合评价为NG。
Figure DEST_PATH_IMAGE001
Figure DEST_PATH_IMAGE002
Figure DEST_PATH_IMAGE003
由于比较例1未配合焊剂粒子,所以不产生基于熔融焊剂的金属结合,热阻值会过度变大,放热特性会变差。
另外,由于比较例2、3配合大量的焊剂粒子,所以虽然形成熔融焊剂,但在铝配线基板与各向异性导电粘接剂之间会使粘接力降低,在各向异性导电粘接剂与LED元件之间粘接力会降低。
另外,由于比较例4、5、6将焊剂粒子的熔点设为200℃,所以在压合工序中未充分地将焊剂熔融,不产生基于熔融焊剂的金属结合,在各向异性导电粘接剂与LED元件之间粘接力降低,另外热阻值会过度变大,放热特性会变差。
另外,在比较例7、8、9、10、11、12中,由于使用氧化铝粉作为放热材料,所以不产生基于熔融焊剂的金属结合,在各向异性导电粘接剂与LED元件之间粘接力降低,另外热阻值会过度变大,放热特性会变差。虽然氧化铝粉的导热率为40W/mK,但通过与本申请实施例的比较,即使在粘接剂中含有以代替焊剂粒子,也无法得到期望的特性。
另外,在比较例13、14中,由于使用氮化铝粉作为放热材料,所以不产生基于熔融焊剂的金属结合,在各向异性导电粘接剂与LED元件之间粘接力降低,另外热阻值会过度变大,放热特性会变差。虽然氮化铝粉末的导热率为180W/mK,但通过与本申请实施例的比较,即使在粘接剂中含有以代替焊剂粒子,也无法得到期望的特性。
在这里,对添加氮化铝作为放热材料的情况进行考察。如图7所示,在树脂粘结剂3中添加氮化铝粒子61的情况下,由于不会如焊剂粒子那样简单地熔融,所以保持粒状,电极10与氮化铝粒子61成为点接触。因此,传导来自LED元件的热的面积变得非常少,与使用焊剂粒子的情况相比,放热特性会变差。另外,氮化铝粒子61与配线11之间的接触也成为点接触。因此,从氮化铝粒子61向配线基板侧的放热特性也会变差。
另外,在比较例15、16中,由于使用Ni粉作为放热材料,所以不产生基于熔融焊剂的金属结合,在各向异性导电粘接剂与LED元件之间粘接力降低,另外热阻值会过度变大,放热特性会变差。虽然Ni粉的导热率为95W/mK,但通过与本申请实施例的比较,即使在粘接剂中含有以代替焊剂粒子,也无法得到期望的特性。
另外,在比较例17、18中,由于使用Cu粉作为放热材料,所以不产生基于熔融焊剂的金属结合,在各向异性导电粘接剂与LED元件之间粘接力降低,另外热阻值会过度变大,放热特性会变差。虽然Cu粉的导热率为400W/mK,但通过与本申请实施例的比较,即使在粘接剂中含有以代替焊剂粒子,也无法得到期望的特性。
在这里,对添加Cu粒子作为放热材料的情况进行考察。如图8所示,在树脂粘结剂3中添加Cu粒子62的情况下,由于不会如焊剂粒子那样简单地熔融,所以保持粒状,电极10与Cu粒子62成为点接触,这一点与氮化铝粒子61的情况相同。另外,由于Cu粒子62的粒径非常大,所以粘接剂厚度会变厚。即使使用高导热率的Cu粒子,以粘接剂层整体计,粘接剂层的厚度会妨碍放热特性,无法得到期望的放热特性。
另外,在比较例19、20中,由于使用金刚石粉作为放热材料,所以不产生基于熔融焊剂的金属结合,在各向异性导电粘接剂与LED元件之间粘接力降低,另外热阻值会过度变大,放热特性会变差。虽然金刚石粉的导热率为1500W/mK,但通过与本申请实施例的比较,即使在粘接剂中含有以代替焊剂粒子,也无法得到期望的特性。
在这里,对添加金刚石粒子作为放热材料的情况进行考察。如图9所示,在树脂粘结剂3中添加金刚石粒子63的情况下,由于金刚石粒子63比粘接剂层的厚度小,所以无法与LED元件的电极部分、基板侧的配线接触。即,由于无法形成从LED元件向配线基板一侧的导热通路,所以即使使用高导热率的金刚石粒子,也无法得到期望的放热特性。
另一方面,由于实施例1~6配合脂环式环氧化合物、潜伏性阳离子固化剂和具有丙烯酸(AA)和甲基丙烯酸-2-羟基乙酯(HEMA)的丙烯酸树脂,所以具有光学用途的特性,此外对于具有氧化膜的铝配线,可得到高粘接力和优异的导通可靠性,另外由于将焊剂粒子的熔点设为安装温度以下,所以在压合工序中焊剂粒子熔融,熔融焊剂与LED元件的电极进行金属结合,可得到高粘接力和优异的放热特性。
需说明的是,在图10中示出树脂粘结剂的放热特性作为参考。树脂A是调整导热率为10W/mK的树脂的实例,树脂B是调整导热率为30W/mK的树脂的实例,树脂C是调整导热率为50W/mK的树脂的实例,树脂D是调整导热率为70W/mK的树脂的实例。通常,已知若粘接剂层中放热树脂的体积率(vol%)不升高,则得不到放热特性。已知由于用层厚度/(粘接面积×导热率)定义热阻,所以若过度增大层厚度,则热阻会升高,因此粒径大的放热材料会增大层厚度,因此不优选。
[第2实施例]
下面,对本发明的第2实施例进行说明。在本实施例中,制备各种各向异性导电粘接剂,使用这些各向异性导电粘接剂在基板上搭载LED元件制备LED安装样品,对粘接强度和导通电阻进行评价。需说明的是,不将本发明限定于这些实施例。
[剥离强度的测定]
将各向异性导电粘接剂涂布在由陶瓷构成的白色板上使得厚度为100μm,以180℃-1.5N-30秒的条件热压合1.5mm×10mm的铝片,制备接合体。
如图4所示,使用Tensilon,以50mm/秒的拉伸速度在90°Y轴方向剥去接合体的铝片,测定该剥去所需要的剥离强度的最大值。
[LED安装样品的制备]
如图5所示,制备LED安装样品。将多个间距为50μm的配线基板(50μmAl配线-25μmPI (聚酰亚胺)层-50μmAl基座) 51排列在台上,在各配线基板51上涂布约10μg的各向异性导电粘接剂50。在各向异性导电粘接剂50上搭载Cree公司制LED芯片(商品名:DA3547,最大定额:150mA,尺寸:0.35mm×0.46mm) 52,使用热加压器具53进行倒装芯片安装,得到LED安装样品。
[晶片抗剪强度的测定]
如图6所示,使用晶片剪切测试机,以器具54的剪切速度为20μm/秒、25℃的条件测定各LED安装样品的接合强度。
[弯曲试验前的导通电阻的评价]
测定各LED安装样品的初期、冷热循环试验(TCT)后的导通电阻。冷热循环试验中,将LED安装样品在-40℃和100℃的环境中各暴露30分钟,将以此作为1次循环的冷热循环进行1000次循环,测定导通电阻。导通电阻的评价中,测定If=50mA时的Vf值,将相对于试验成绩表Vf值的Vf值上升量低于5%的情况计为“○”,将5%以上的情况计为“×”。
[弯曲试验后的导通电阻值的评价]
如图11和图12所示,进行将各LED安装样品按压到圆筒形试验辊55的侧面上使之弯曲的试验,然后测定导通电阻。具体而言,由于LED芯片52被制成大致长方形,所以将如图11所示在LED芯片52的长度方向(X轴方向)卷绕配线基板51的试验和如图12所示在LED芯片52的宽度方向(Y轴方向)卷绕配线基板51的试验分别各进行1次。
另外,由于试验辊55的直径(R)变得越小,对各LED安装样品的弯曲应力越强地起作用,所以使用多种直径的辊分别进行试验。具体地,就试验辊55而言,使用直径为20mm (R=10mm)、直径为10mm (R=5mm)和直径为6mm (R=3mm)的辊进行弯曲试验,分别对此测定导通电阻。导通电阻的评价中,测定If=50mA时的Vf值,将相对于试验成绩表Vf值的Vf值上升量低于5%的情况计为“○”,将5%以上的情况计为“×”。
在这里,在各向异性导电粘接剂对配线基板的粘接力弱的情况下,在弯曲试验后会丧失导通特性,即导通电阻值会上升。其原因在于,在粘接力弱的情况下,电极与配线之间的部件间距因弯曲试验而拉开,可能会丧失导电性粒子的接触。
[综合评价]
将初期和冷热循环试验后导通电阻值均为“○”、剥离强度为2.0N以上、晶片抗剪强度为5.0N以上和弯曲试验后的导通性评价均为“○”的样品评价为“OK”,将除此以外的样品评价为“NG”。
[实施例7]
在作为粘结剂A的由100质量份的脂环式环氧化合物(商品名:Celloxide 2021P,Daicel Chemical Industries Ltd.制)、5质量份的潜伏性阳离子固化剂(铝螯合物系潜伏性固化剂)、3质量份的丙烯酸树脂(丙烯酸丁酯(BA):15%,丙烯酸乙酯(EA):63%,丙烯腈(AN):20%,丙烯酸(AA):1wt%,甲基丙烯酸-2-羟基乙酯(HEMA):1wt%,重均分子量Mw:70万)构成的粘接剂中,分散30质量份的焊剂熔点为150℃的焊剂粒子和10质量份的导电性粒子(商品名:AUL704,积水化学工业社制),制备各向异性导电粘接剂。另外,LED安装样品制备中的固化条件设为180℃-1.5N-30秒。
需说明的是,每个实施例中使用焊剂粒子的平均粒径为5μm、7μm、10μm、12μm、25μm的粒子。由于在上述范围的粒径下未发现显著的差异,所以省略每个粒径的试验结果,通过至少使用上述范围的粒径的粒子可得到本申请实施例的结果。在下面的实施例和配合焊剂粒子的比较例中也同样。
在表4中示出实施例7的各评价结果。初期剥离强度为4.0N。另外,LED安装样品的初期晶片抗剪强度为8.5N。另外,弯曲试验前LED安装样品的初期导通性评价为○,冷热循环试验1000次循环后的导通性评价为○,弯曲试验后的导通评价中试验辊直径20mm为〇,直径10mm为〇,直径6mm为〇。因此,综合评价为OK。
[实施例8]
除了将焊剂粒子的熔点设为150℃,且将配合设为80质量份以外,与实施例7相同地制备各向异性导电粘接剂。
在表4中示出实施例8的各评价结果。初期剥离强度为4.0N。另外,LED安装样品的初期晶片抗剪强度为8.5N。另外,弯曲试验前LED安装样品的初期导通性评价为○,冷热循环试验1000次循环后的导通性评价为○,弯曲试验后的导通评价中试验辊直径20mm为〇,直径10mm为〇,直径6mm为〇。因此,综合评价为OK。
[实施例9]
除了将焊剂粒子的熔点设为170℃,且将配合设为30质量份以外,与实施例7相同地制备各向异性导电粘接剂。
在表4中示出实施例9的各评价结果。初期剥离强度为4.0N。另外,LED安装样品的初期晶片抗剪强度为8.5N。另外,弯曲试验前LED安装样品的初期导通性评价为○,冷热循环试验1000次循环后的导通性评价为○,弯曲试验后的导通评价中试验辊直径20mm为〇,直径10mm为〇,直径6mm为〇。因此,综合评价为OK。
[实施例10]
除了将焊剂粒子的熔点设为170℃,且将配合设为80质量份以外,与实施例7相同地制备各向异性导电粘接剂。
在表4中示出实施例10的各评价结果。初期剥离强度为4.0N。另外,LED安装样品的初期晶片抗剪强度为8.5N。另外,弯曲试验前LED安装样品的初期导通性评价为○,冷热循环试验1000次循环后的导通性评价为○,弯曲试验后的导通评价中试验辊直径20mm为〇,直径10mm为〇,直径6mm为〇。因此,综合评价为OK。
[比较例21]
除了不配合焊剂粒子以外,与实施例7相同地制备各向异性导电粘接剂。
在表4中示出比较例21的各评价结果。初期剥离强度为4.0N。另外,LED安装样品的初期晶片抗剪强度为8.5N。另外,弯曲试验前LED安装样品的初期导通性评价为○,冷热循环试验1000次循环后的导通性评价为○,弯曲试验后的导通评价中试验辊直径20mm为〇,直径10mm为×,直径6mm为×。因此,综合评价为NG。
[比较例22]
除了将焊剂粒子的熔点设为150℃,且将配合设为160质量份以外,与实施例7相同地制备各向异性导电粘接剂。
在表4中示出比较例22的各评价结果。初期剥离强度为1.2N。另外,LED安装样品的初期晶片抗剪强度为2.0N。另外,弯曲试验前LED安装样品的初期导通性评价为○,冷热循环试验1000次循环后的导通性评价为×,弯曲试验后的导通评价中试验辊直径20mm为×,直径10mm为×,直径6mm为×。因此,综合评价为NG。
[比较例23]
除了将焊剂粒子的熔点设为170℃,且将配合设为160质量份以外,与实施例7相同地制备各向异性导电粘接剂。
在表4中示出比较例23的各评价结果。初期剥离强度为1.2N。另外,LED安装样品的初期晶片抗剪强度为2.0N。另外,弯曲试验前LED安装样品的初期导通性评价为○,冷热循环试验1000次循环后的导通性评价为×,弯曲试验后的导通评价中试验辊直径20mm为×,直径10mm为×,直径6mm为×。因此,综合评价为NG。
[比较例24]
除了将焊剂粒子的熔点设为200℃,且将配合设为30质量份以外,与实施例7相同地制备各向异性导电粘接剂。
在表4中示出比较例24的各评价结果。初期剥离强度为4.0N。另外,LED安装样品的初期晶片抗剪强度为8.5N。另外,弯曲试验前LED安装样品的初期导通性评价为○,冷热循环试验1000次循环后的导通性评价为×,弯曲试验后的导通评价中试验辊直径20mm为×,直径10mm为×,直径6mm为×。因此,综合评价为NG。
[比较例25]
除了将焊剂粒子的熔点设为200℃,且将配合设为80质量份以外,与实施例7相同地制备各向异性导电粘接剂。
在表4中示出比较例25的各评价结果。初期剥离强度为4.0N。另外,LED安装样品的初期晶片抗剪强度为8.5N。另外,弯曲试验前LED安装样品的初期导通性评价为○,冷热循环试验1000次循环后的导通性评价为×,弯曲试验后的导通评价中试验辊直径20mm为×,直径10mm为×,直径6mm为×。因此,综合评价为NG。
[比较例26]
除了将焊剂粒子的熔点设为200℃,且将配合设为160质量份以外,与实施例7相同地制备各向异性导电粘接剂。
在表4中示出比较例26的各评价结果。初期剥离强度为1.2N。另外,LED安装样品的初期晶片抗剪强度为2.0N。另外,弯曲试验前LED安装样品的初期导通性评价为○,冷热循环试验1000次循环后的导通性评价为〇,弯曲试验后的导通评价中试验辊直径20mm为〇,直径10mm为×,直径6mm为×。因此,综合评价为NG。
[比较例27]
在作为粘结剂B的由50质量份的脂环式环氧化合物(商品名:Celloxide 2021P,Daicel Chemical Industries Ltd.制)、40质量份的酸酐固化剂(甲基六氢邻苯二甲酸酐)、3质量份的丙烯酸树脂(BA:15%,EA:63%,AN:20%,AA:1wt%,HEMA:1wt%,Mw:20万)构成的粘接剂中,分散10质量份的导电性粒子(商品名:AUL704,积水化学工业社制),制备各向异性导电粘接剂。不添加焊剂粒子。另外,LED安装样品制备中的固化条件设为230℃-1.5N-30秒。
在表5中示出比较例27的各评价结果。初期剥离强度低于0.5N。另外,LED安装样品的初期晶片抗剪强度为3.8N。另外,弯曲试验前LED安装样品的初期导通性评价为○,冷热循环试验1000次循环后的导通性评价为×,弯曲试验后的导通评价中试验辊直径20mm为×,直径10mm为×,直径6mm为×。因此,综合评价为NG。
[比较例28]
除了将焊剂粒子的熔点设为170℃,且将配合设为80质量份并在粘接剂中进行添加以外,与比较例27相同地制备各向异性导电粘接剂。
在表5中示出比较例28的各评价结果。初期剥离强度低于0.5N。另外,LED安装样品的初期晶片抗剪强度为3.8N。另外,弯曲试验前LED安装样品的初期导通性评价为○,冷热循环试验1000次循环后的导通性评价为×,弯曲试验后的导通评价中试验辊直径20mm为×,直径10mm为×,直径6mm为×。因此,综合评价为NG。
[比较例29]
除了使用100质量份的环烯烃代替脂环式环氧化合物作为粘结剂C以外,与实施例7相同地制备各向异性导电粘接剂。不添加焊剂粒子。另外,LED安装样品制备中的固化条件设为180℃-1.5N-240秒。
在表5中示出比较例29的各评价结果。初期剥离强度为1.4N。另外,LED安装样品的初期晶片抗剪强度为7.2N。另外,弯曲试验前LED安装样品的初期导通性评价为○,冷热循环试验1000次循环后的导通性评价为×,弯曲试验后的导通评价中试验辊直径20mm为×,直径10mm为×,直径6mm为×。因此,综合评价为NG。
[比较例30]
除了将焊剂粒子的熔点设为170℃,且将配合设为80质量份并在粘接剂中进行添加以外,与比较例29相同地制备各向异性导电粘接剂。
在表5中示出比较例30的各评价结果。初期剥离强度为1.4N。另外,LED安装样品的初期晶片抗剪强度为7.2N。另外,弯曲试验前LED安装样品的初期导通性评价为○,冷热循环试验1000次循环后的导通性评价为×,弯曲试验后的导通评价中试验辊直径20mm为×,直径10mm为×,直径6mm为×。因此,综合评价为NG。
[比较例31]
除了使用双酚F型环氧化合物代替脂环式环氧化合物作为粘结剂D,使用阴离子固化剂(胺系固化剂)代替潜伏性阳离子固化剂,且不配合丙烯酸树脂以外,与实施例7相同地制备各向异性导电粘接剂。不添加焊剂粒子。另外,LED安装样品制备中的固化条件设为150℃-1.5N-30秒。
在表5中示出比较例31的各评价结果。初期剥离强度为2.5N。另外,LED安装样品的初期晶片抗剪强度为7.1N。另外,弯曲试验前LED安装样品的初期导通性评价为○,冷热循环试验1000次循环后的导通性评价为×,弯曲试验后的导通评价中试验辊直径20mm为〇,直径10mm为×,直径6mm为×。因此,综合评价为NG。
[比较例32]
除了将焊剂粒子的熔点设为170℃,且将配合设为80质量份并在粘接剂中进行添加以外,与比较例31相同地制备各向异性导电粘接剂。
在表5中示出比较例32的各评价结果。初期剥离强度为2.5N。另外,LED安装样品的初期晶片抗剪强度为7.1N。另外,弯曲试验前LED安装样品的初期导通性评价为○,冷热循环试验1000次循环后的导通性评价为×,弯曲试验后的导通评价中试验辊直径20mm为〇,直径10mm为×,直径6mm为×。因此,综合评价为NG。
Figure DEST_PATH_IMAGE004
Figure DEST_PATH_IMAGE005
由于比较例21未配合焊剂粒子,所以未形成熔融焊剂,无法得到固着效果,因此在各向异性导电粘接剂与LED元件之间粘接力降低,在使用直径10mm以下的试验辊的弯曲试验后,导通可靠性会降低。
另外,由于比较例22、23配合大量的焊剂粒子,所以虽然形成熔融焊剂,但在铝配线基板与各向异性导电粘接剂之间会使粘接力降低,在各向异性导电粘接剂与LED元件之间粘接力降低,在弯曲试验后导通可靠性会降低。
另外,由于比较例24、25、26将焊剂粒子的熔点设为200℃,所以在压合工序中未充分地将焊剂熔融,不产生基于熔融焊剂的金属结合,在各向异性导电粘接剂与LED元件之间粘接力降低,在TCT试验后和弯曲试验后导通可靠性会降低。
另外,在比较例27、28中,作为粘结剂B,由于使用酸酐作为固化剂,所以无论有无焊剂粒子,在TCT试验后和弯曲试验后导通可靠性都会降低。由此,可知有基于粘结剂A与焊剂粒子的组合的效果。
另外,在比较例29、30中,作为粘结剂C,由于使用环烯烃作为主剂,所以无论有无焊剂粒子,在TCT试验后和弯曲试验后导通可靠性都会降低。由此,可知有基于粘结剂A与焊剂粒子的组合的效果。
另外,在比较例31、32中,作为粘结剂D,虽然因胺系固化剂的极性效果而对铝具有粘接力,但在弯曲试验中无法耐受导通评价至直径10mm以下的绘图试验辊,导通可靠性低。由此,可知有基于粘结剂A与焊剂粒子的组合的效果。
另一方面,由于实施例7~10中将脂环式环氧化合物、潜伏性阳离子固化剂和具有丙烯酸(AA)和甲基丙烯酸-2-羟基乙酯(HEMA)的丙烯酸树脂配合,所以具有光学用途的特性,此外对于具有氧化膜的铝配线,可得到高粘接力和优异的导通可靠性,另外由于将焊剂粒子的熔点设为安装温度以下,所以在压合工序中焊剂粒子熔融,熔融焊剂与LED元件的电极进行金属结合,在TCT试验后和弯曲试验后也可得到高粘接力和优异的导通可靠性。
符号说明
1 焊剂粒子,1a 熔融焊剂,1b 端面(金属结合面),2 导电性粒子,3 树脂粘结剂,10电极,11 配线,11a 氧化膜,12 环氧化合物的海,13 丙烯酸树脂的岛,21 基板,22 配线图案,23 发光元件,24 n电极,25 p电极,26 凸点,30 各向异性导电膜,50 各向异性导电粘接剂,51 配线基板,52 LED芯片,53 加热器具,54 器具,55 试验辊,60 氮化铝粒子,61Cu粒子,62 金刚石粒子。

Claims (13)

1.粘接剂,其是将发热的电子零件与基板粘接的粘接剂,
由含有熔点为180℃以下的焊剂粒子的树脂粘结剂构成,
其中,所述树脂粘结剂含有包含脂环式环氧化合物或氢化环氧化合物的环氧树脂、阳离子催化剂和重均分子量为50000~900000的丙烯酸树脂,
所述丙烯酸树脂含有0.5~10wt%的丙烯酸和0.5~10wt%的具有羟基的丙烯酸酯,
其中,相对于100质量份的所述环氧树脂,所述丙烯酸树脂的含量为1~10质量份,
其中,所述焊剂粒子为50质量份以上且低于150质量份的配合量。
2.权利要求1所述的粘接剂,其中,所述焊剂粒子的平均粒径为3μm以上且低于30μm。
3.权利要求1所述的粘接剂,其中,所述具有羟基的丙烯酸酯为选自甲基丙烯酸-2-羟基乙酯、甲基丙烯酸-2-羟基丙酯、丙烯酸-2-羟基乙酯、丙烯酸-2-羟基丙酯的1种以上。
4.权利要求1所述的粘接剂,其中,所述丙烯酸树脂含有丙烯酸丁酯、和丙烯酸乙酯。
5.权利要求1所述的粘接剂,其中,所述阳离子催化剂为铝螯合物系潜伏性固化剂。
6.权利要求1所述的粘接剂,其含有导电性粒子。
7.连接结构体,其具备:
具有配线图案的基板,
在所述配线图案的电极上形成的各向异性导电膜,和
在所述各向异性导电膜上安装的发热的电子零件;其中,
所述各向异性导电膜含有树脂粘结剂和熔点为180℃以下的焊剂粒子,所述焊剂粒子与所述电子零件的端子部分进行金属结合,
其中,所述树脂粘结剂含有包含脂环式环氧化合物或氢化环氧化合物的环氧树脂、阳离子催化剂和重均分子量为50000~900000的丙烯酸树脂,
所述丙烯酸树脂含有0.5~10wt%的丙烯酸和0.5~10wt%的具有羟基的丙烯酸酯,
其中,相对于100质量份的所述环氧树脂,所述丙烯酸树脂的含量为1~10质量份,
其中,所述焊剂粒子为50质量份以上且低于150质量份的配合量。
8.权利要求7所述的连接结构体,其中,所述焊剂粒子的平均粒径为3μm以上且低于30μm。
9.权利要求7所述的连接结构体,其中,所述具有羟基的丙烯酸酯为选自甲基丙烯酸-2-羟基乙酯、甲基丙烯酸-2-羟基丙酯、丙烯酸-2-羟基乙酯、丙烯酸-2-羟基丙酯的1种以上。
10.权利要求7所述的连接结构体,其中,所述丙烯酸树脂含有丙烯酸丁酯、和丙烯酸乙酯。
11.权利要求7所述的连接结构体,其中,所述阳离子催化剂为铝螯合物系潜伏性固化剂。
12.权利要求7所述的连接结构体,其含有导电性粒子。
13.连接结构体,其具备:
基板,其具有表面上形成有氧化物的配线图案,
在所述配线图案的电极上形成的各向异性导电膜,和
在所述各向异性导电膜上安装的电子零件;其中,
所述各向异性导电膜为各向异性导电粘接剂的固化物,所述各向异性导电粘接剂含有包含脂环式环氧化合物或氢化环氧化合物的环氧树脂、阳离子催化剂、重均分子量为50000~900000的丙烯酸树脂、导电性粒子和熔点为180℃以下的焊剂粒子,所述丙烯酸树脂含有0.5~10wt%的丙烯酸和0.5~10wt%的具有羟基的丙烯酸酯,其中,相对于100质量份的所述环氧树脂,所述丙烯酸树脂的含量为1~10质量份,其中,所述焊剂粒子为50质量份以上且低于150质量份的配合量。
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