CN106688051A - 导电性粒子、导电性粒子的制造方法、导电材料及连接结构体 - Google Patents

导电性粒子、导电性粒子的制造方法、导电材料及连接结构体 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种在对电极间进行电连接的情况下,可以降低电极间的连接电阻的导电性粒子。本发明的导电性粒子在导电性部分的表面具有焊锡,在焊锡的表面,经由含有下述式(X)所示的基团的基团键合有具有至少一个羧基的基团。

Description

导电性粒子、导电性粒子的制造方法、导电材料及连接结构体
技术领域
本发明涉及一种在导电性部分的表面具有焊锡的导电性粒子及导电性粒子的制造方法。另外,本发明涉及一种使用了上述导电性粒子的导电材料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。就上述各向异性导电材料而言,导电性粒子分散在粘合剂树脂中。
为了获得各种连接结构体,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(Filmon Glass))、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(Chipon Glass))、以及挠性印刷基板和玻璃环氧基板的连接(FOB(Filmon Board))等。
在利用上述各向异性导电材料对例如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。接着,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,并经由导电性粒子对电极间进行电连接,从而得到连接结构体。
作为上述各向异性导电材料的一例,下述的专利文献1、2中公开了一种各向异性导电材料,其含有热固化性粘合剂、熔点为180℃以下或160℃以下的焊锡粒子和助熔剂成分。作为上述助熔剂成分,可使用下述式(101)或(102)表示的化合物。另外,专利文献1中记载的各向异性导电材料作为上述热固化性粘合剂,必须含有环氧树脂和阳离子固化引发剂。另外,专利文献1、2中记载有助熔剂成分和焊锡粒子进行螯合物配位。
[化学式1]
[化学式2]
上述式(101)及上述式(102)中,R1~R4表示氢原子、烷基或羟基,X表示具有金属可配位的孤立电子对或双键性π电子的原子团,Y表示形成主链骨架的原子或原子团。需要说明的是,在专利文献2中,上述式(101)及上述式(102)中的Y为烷基。
下述的专利文献3中公开了一种焊锡球,其用碳原子数为10~25、且具有羧基的至少两种有机酸包覆表面。该焊锡球中,上述有机酸的羧基与上述焊锡球的表面进行螯合物配位。
下述的专利文献4中公开了一种使脂肪酸及二羧酸的至少一这在表面进行化学键合而进行了包覆的焊锡粉。另外,专利文献4中公开了一种含有上述焊锡粉、树脂和固化剂的导电性粘接剂(各向异性导电材料)。
下述的专利文献5中公开了一种导电性粒子,其在导电性部分的表面具有焊锡,在焊锡的表面以共价键键合有含有羧基的基团。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2011-63727号公报
专利文献2:WO2009/001448A1
专利文献3:日本特开2008-272779号公报
专利文献4:日本特开2010-126719号公报
专利文献5:WO2013/125517A1
发明内容
发明所要解决的技术问题
专利文献1、2中,作为具有助熔剂作用的成分,可使用上述式(101)或上述式(102)表示的化合物。但是,专利文献1、2中,只不过与焊锡粒子不同地使用了上述式(101)或上述式(102)表示的化合物。
在使用专利文献1、2中所记载的现有的各向异性导电材料得到上述连接结构体的情况下,在得到的连接结构体中,有时在各向异性导电材料的固化物中产生空隙。因此,存在连接结构体中的连接可靠性变低、或电极间的连接电阻升高的问题。
另外,专利文献1、2中记载有使助熔剂成分与焊锡粒子进行螯合物配位。但是,仅以将助熔剂成分和焊锡粒子进行螯合物配位的方式进行配位键合,助熔剂成分容易从焊锡粒子的表面脱落。另外,仅使助熔剂成分和焊锡粒子进行配位键合,有时电极间的连接电阻升高,或不能充分地抑制空隙的产生。
另外,即使使用专利文献3中记载的焊锡球,有机酸也容易从焊锡球的表面脱落,有时电极间的连接电阻升高,或不能充分地抑制空隙的产生。
在专利文献4中,使脂肪酸及二羧酸的至少一者在表面进行化学键合。另外,在专利文献4中,为了得到焊锡粉,不使用催化剂,在40~60℃下进行反应。因此,脂肪酸及二羧酸在焊锡粉的表面不进行共价键合。即使使用这种专利文献4中记载的焊锡粉,脂肪酸或二羧酸也容易从焊锡粉的表面脱落,有时电极间的连接电阻升高,或不能充分地抑制空隙的产生。
专利文献5中记载的导电性粒子可以某种程度上降低电极间的连接电阻。另一方面,如果可以通过与专利文献5中记载的方法不同的方法在焊锡的表面导入羧基,则可以得到新的导电性粒子。
本发明的目的在于,提供一种导电性粒子及导电性粒子的制造方法,所述导电性粒子在对电极间进行电连接的情况下,可以降低电极间的连接电阻。另外,本发明的目的在于,提供一种使用有上述导电性粒子的导电材料及连接结构体。
用于解决技术问题的方案
根据本发明的宽泛方面,提供一种导电性粒子,其在导电性部分的表面具有焊锡,其中,在焊锡的表面,经由含有下述式(X)所示的基团的基团键合有具有至少一个羧基的基团。
[化学式3]
在本发明的导电性粒子的某种特定方面,所述式(X)表示的基团的碳原子直接以共价键或经由有机基团键合在焊锡的表面。
在本发明的导电性粒子的某种特定方面,在焊锡的表面,所述(X)表示的基团的碳原子直接以共价键键合在焊锡的表面。
在本发明的导电性粒子的某种特定的方面,所述式(X)表示的基团的氮原子直接以共价键或经由有机基团键合于所述具有至少一个羧基的基团。
在本发明的导电性粒子的某种特定方面,所述式(X)表示的基团的氮原子直接以共价键或经由有机基团键合于所述具有至少一个羧基的基团。
在本发明的导电性粒子的某种特定的方面,所述具有至少一个羧基的基团具有硅原子,所述式(X)表示的基团的氮原子直接以共价键或经由有机基团键合于所述具有至少一个羧基的基团的硅原子。
在本发明的导电性粒子的某种特定的方面,所述具有至少一个羧基的基团具有多个羧基。
在本发明的导电性粒子的某种特定的方面,所述具有至少一个羧基的基团通过使用了具有羧基的硅烷偶联剂的反应而被导入、或者在使用了硅烷偶联剂的反应后使具有至少一个羧基的化合物与源自硅烷偶联剂的基团反应而被导入。
在本发明的导电性粒子的某种特定的方面,所述导电性粒子如下得到:使用异氰酸酯化合物,使所述异氰酸酯化合物与焊锡表面的羟基反应,然后使具有至少一个羧基的化合物反应。
在本发明的导电性粒子的某种特定的方面,所述具有至少一个羧基的化合物具有多个羧基。
在本发明的导电性粒子的某种特定的方面,所述导电性粒子具有:基材粒子、和配置于所述基材粒子表面上的焊锡层,利用所述焊锡层使导电性部分的表面具有所述焊锡。
在本发明的导电性粒子的某种特定的方面,所述导电性粒子还具有配置于所述基材粒子和所述焊锡层之间的第一导电层,在所述第一导电层的外表面上配置有所述焊锡层。
在本发明的导电性粒子的某种特定的方面,所述导电性粒子分散于粘合剂树脂中,作为导电材料使用。
根据本发明的宽广的方面,提供一种导电性粒子的制造方法,其制造上述的导电性粒子,其中,使用导电性部分的表面具有焊锡的导电性粒子,且使用异氰酸酯化合物,使所述异氰酸酯化合物与焊锡表面的羟基反应,然后使具有至少一个羧基的化合物反应,得到在焊锡的表面经由下述式(X)表示的基团键合有具有至少一个羧基的基团的导电性粒子。
[化学式4]
根据本发明的宽广的方面,提供一种导电材料,其含有上述的导电性粒子、和粘合剂树脂。
在本发明的导电材料的某种特定的方面,所述导电性粒子的含量为1重量%以上、80重量%以下。
根据本发明的宽泛的方面,提供一种连接结构体,其包括:表面具有第一电极的第一连接对象部件;表面具有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起来的连接部;所述连接部的材料为上述的导电性粒子,或为含有所述导电性粒子和粘合剂树脂的导电材料,所述第一电极和所述第二电极通过所述导电性粒子实现了电连接。
发明的效果
本发明的导电性粒子在导电性部分的表面具有焊锡,在焊锡的表面,经由含有式(X)表示的基团的基团键合有具有至少一个羧基的基团,因此,在对电极间进行电连接的情况下,可以降低电极间的连接电阻。
附图说明
图1是示意性地表示本发明的第一实施方式的导电性粒子的剖面图。
图2是示意性地表示本发明的第二实施方式的导电性粒子的剖面图。
图3是示意性地表示本发明的第3实施方式的导电性粒子的剖面图。
图4是示意性地表示使用有本发明的第一实施方式的导电性粒子的连接结构体的正面剖面图。
图5是将图4所示的连接结构体中的导电性粒子和电极的连接部分进行放大而示意性地表示的正面剖面图。
标记的说明
1…导电性粒子
1a…表面
2…树脂粒子
2a…表面
3…导电层
4…第一导电层
4a…外表面
5…焊锡层
5a…熔融的焊锡层部分
11…导电性粒子
12…焊锡层
16…导电性粒子
21…连接结构体
22…第一连接对象部件
22a…表面
22b…第一电极
23…第二连接对象部件
23a…表面
23b…第二电极
24…连接部
具体实施方式
以下,对本发明的详细进行说明。
本发明的导电性粒子在导电性部分的表面(外表面)具有焊锡。本发明的导电性粒子在焊锡的表面,经由含有式(X)表示的基团的基团键合有具有至少一个羧基的基团。下述式(X)中的右端及左端表示键合部位。
[化学式5]
本发明的导电性粒子与利用具有羧基的化合物仅对导电性部分的表面具有焊锡的导电性粒子进行了包覆处理的粒子不同。本发明的导电性粒子不仅在焊锡的表面存在羧基,而且在焊锡的表面经由含有式(X)表示的基团的基团键合有具有至少一个羧基的基团。另外,本发明的导电性粒子与具有羧基的化合物在焊锡的表面进行螯合物配位(配位键合)的导电性粒子也不同。
本发明的导电性粒子在导电性部分的表面具有焊锡,且在焊锡的表面经由含有式(X)表示的基团的基团键合有具有至少一个羧基的基团,因此,在使用本发明的导电性粒子对电极间进行电连接而得到连接结构体的情况下,可以降低电极间的连接电阻。本发明的导电性粒子在导电性部分的表面具有焊锡,且经由含有式(X)表示的基团的基团键合有具有至少一个羧基的基团,因此,在使用本发明的导电性粒子对电极间进行电连接而得到连接结构体的情况下,也可以抑制得到的连接结构体中的空隙的产生。可以抑制空隙的产生的结果,连接结构体中的连接可靠性升高。并且,可以抑制起因于空隙的连接结构体中的连接电阻的上升。另外,在焊锡的表面不易形成氧化膜,并且在电极间的连接时可以有效地排除电极的表面的氧化膜。
另外,优选在使导电性粒子分散于粘合剂树脂之前,在上述导电性粒子中的焊锡的表面,经由含有式(X)表示的基团的基团键合有具有至少一个羧基的基团。优选使在焊锡的表面,经由含有式(X)表示的基团的基团键合有具有至少一个羧基的基团的导电性粒子分散于粘合剂树脂中,得到导电材料。通过在使导电性粒子分散于粘合剂树脂中之前,在上述导电性粒子中的焊锡的表面,经由含有式(X)表示的基团的基团键合有具有至少一个羧基的基团,即使在导电材料中不配合助熔剂,或即使添加于导电材料中的助熔剂的量少,也可以有效地排除焊锡的表面及电极的表面的氧化膜。由于不配合助熔剂、或助减少熔剂的使用量,可以更进一步抑制连接结构体中的空隙的产生。
本发明的导电性粒子可以使在焊锡的表面经由含有式(X)表示的基团的基团键合有具有至少一个羧基的基团的包覆部的厚度变厚。由此,可以有效地排除导电性粒子及电极的表面的氧化膜,可以降低电极间的连接电阻。
本发明的导电性粒子分散于粘合剂树脂中,作为导电材料优选被使用。上述导电材料可以为通过光的照射和加热这两者进行固化的导电材料。在该情况下,可以通过光的照射而使导电材料半固化(B阶段化),使导电材料的流动性降低之后,通过加热而使导电材料固化。另外,可以使用反应温度不同的两种热固化剂。使用反应温度不同的两种热固化剂时,可以通过加热而使导电材料半固化,并且通过加热而使半固化的导电材料进行正式固化。
另外,就含有现有的导电性粒子和粘合剂树脂的导电材料而言,有时导电性粒子不会有效地集中于上下的电极间。与此相对,通过使用含有本发明的导电性粒子和粘合剂树脂的导电材料,导电性粒子容易有效地集中于上下的电极间。在本发明中,可以使导电性粒子中的焊锡择性地配置在电极上选。特别是导电性粒子为焊锡粒子的情况下,可以在电极上更进一步选择性地配置导电性粒子中的焊锡。在对电极间进行了电连接的情况下,导电性粒子中的焊锡容易集中于上下对置的电极间,可以使导电性粒子中的焊锡有效地配置于电极(线)上。另外,导电性粒子中的焊锡的一部分不易配置于未形成电极的区域(间隔),可以使配置于没有形成电极的区域的焊锡的量较少。在本发明中,可以使没有位于对置的电极间的焊锡有效地移动到对置的电极间。因此,可以提高电极间的导通可靠性。而且可以防止不能进行连接的横方向上的邻接电极间的电连接,可以提高绝缘可靠性。
以下,首先,对本发明的导电性粒子详细地进行说明。并且,对上述导电材料中所含的各成分及优选含有的各成分详细地进行说明。
[导电性粒子]
上述导电性粒子在导电性部分的表面具有焊锡。上述导电性粒子在焊锡的表面经由含有式(X)表示的基团的基团键合有具有至少一个羧基的基团。从有效地降低连接结构体中的连接电阻、并有效地抑制空隙的产生的观点出发,优选上述式(X)表示的基团的碳原子直接以共价键或经由有机基团键合在焊锡的表面,优选上述式(X)表示的基团的碳原子直接以共价键键合在焊锡的表面。从有效地降低连接结构体中的连接电阻,并有效地抑制空隙的产生的观点出发,优选上述式(X)表示的基团的氮原子直接以共价键或经由有机基团键合于上述具有至少一个羧基的基团,更优选上述式(X)表示的基团的氮原子直接以共价键键合于上述具有至少一个羧基的基团。从有效地降低连接结构体中的连接电阻,并有效地抑制空隙的产生的观点出发,优选上述式(X)表示的基团的碳原子直接以共价键键合在焊锡的表面,上述式(X)表示的基团的氮原子直接以共价键或经由有机基团键合于上述具有至少一个羧基的基团。从有效地降低连接结构体中的连接电阻,并有效地抑制空隙的产生的观点出发,优选上述具有至少一个羧基的基团具有硅原子,上述式(X)表示的基团的氮原子直接以共价键或经由有机基团键合于上述具有至少一个羧基的基团的硅原子。
从有效地降低连接结构体中的连接电阻,并有效地抑制空隙的产生的观点出发,优选上述具有至少一个羧基的基团具有多个羧基。
本发明人着眼于在焊锡的表面存在羟基,发现:通过使该羟基与异氰酸酯化合物键合,可以形成与利用其它配位键(螯合物配位)等键合的情况相比更强的键合,因此,得到可以降低电极间的连接电阻、且抑制空隙的产生的导电性粒子。另外,在源自异氰酸酯化合物的基团上,利用其反应性可以容易地导入羧基,通过将羧基导入于源自异氰酸酯化合物的基团,可以得到上述导电性粒子。
另外,焊锡的表面的羟基和羧基的反应比较慢。对此,焊锡的表面的羟基和异氰酸酯化合物的反应比较快。因此,可以有效地得到上述导电性粒子,并且可以使在焊锡的表面,经由含有式(X)表示的基团的基团,键合有具有至少一个羧基的基团的包覆部的厚度有效地变厚。
在本发明的导电性粒子中,焊锡的表面和具有至少一个羧基的基团的键合形态中可以不含有配位键,也可以不含有基于螯合物配位的键合。
从有效地降低连接结构体中的连接电阻,并有效地抑制空隙的产生的观点出发,上述导电性粒子优选经过使用异氰酸酯化合物,使上述异氰酸酯与焊锡的表面的羟基反应的工序而得到。通过上述反应,进行共价键合。通过使焊锡的表面的羟基和上述异氰酸酯化合物进行反应,可以容易地得到在焊锡的表面以共价键键合有源自上述式异氰酸酯基的基团的氮原子的导电性粒子。通过使上述异氰酸酯化合物与上述焊锡的表面的羟基进行反应,可以使源自上述异氰酸酯基的基团以共价键的形态化学键合在焊锡的表面。
另外,可以使硅烷偶联剂与源自异氰酸酯基的基团容易地进行反应。由于可以容易地得到上述导电性粒子,因此,优选上述具有至少一个羧基的基团通过使用了具有羧基的硅烷偶联剂的反应而被导入、或者在使用了硅烷偶联剂的反应后使具有至少一个羧基的化合物与源自硅烷偶联剂的基团反应而被导入。优选导电性粒子如下得到:使用上述异氰酸酯化合物,使所述异氰酸酯化合物与焊锡表面的羟基反应,然后使具有至少一个羧基的化合物反应。
从有效地降低连接结构体中的连接电阻,并有效地抑制空隙的产生的观点出发,优选上述具有至少一个羧基的化合物具有多个羧基。
作为上述异氰酸酯化合物,可列举:二苯基甲烷-4,4’-二异氰酸酯(MDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、甲苯二异氰酸酯(TDI)及异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)等。可以使用这些以外的异氰酸酯化合物。使该化合物在焊锡的表面反应后,使残异氰酸酯基和与其残异氰酸酯基具有反应性、且具有羧基的化合物进行反应,由此可以在焊锡表面经由含有式(X)表示的基团的基团而导入羧基。
作为上述异氰酸酯化合物,可以使用具有不饱和双键、且具有异氰酸酯基的化合物。可列举例如2-丙烯酰氧基乙基异氰酸酯及甲基丙烯酸异氰基乙酯(2-Isocyanatoethylmethacrylate)。使该化合物的异氰酸酯基与焊锡的表面反应后,使含有相对于残留的不饱和双键具有反应性的官能团、且具有羧基的化合物进行反应,由此可以经由含有式(X)表示的基团的基团导入羧基。
作为上述硅烷偶联剂,可列举:3-异氰酸酯丙基三乙氧基硅烷(信越化学工业株式会社制造的“KBE-9007”)、及3-异氰酸酯丙基三甲氧基硅烷(MOMENTIVE公司制造的“Y-5187”)等。上述硅烷偶联剂可以使用单独一种,也可以组合使用两种以上。
作为上述具有至少一个羧基的化合物,可列举:乙酰丙酸、戊二酸、琥珀酸、苹果酸、草酸、丙二酸、己二酸、5-酮己酸、3-羟基丙酸、4-氨基丁酸、3-巯基丙酸、3-巯基异丁酸、3-甲基硫代丙酸、3-苯基丙酸、3-苯基异丁酸、4-苯基丁酸、癸酸、十二烷酸、十四烷酸、十五烷酸、十六烷酸、9-十六烯酸、十七烷酸、硬脂酸、油酸、十八碳烯酸、亚油酸、(9,12,15)-亚麻酸、十九烷酸、花生酸、癸烷二酸及十二烷二酸等。其中,优选戊二酸、己二酸或乙醇酸。上述具有至少一个羧基的化合物可以使用单独一种,也可以组合使用两种以上。
通过使用上述异氰酸酯化合物,使所述异氰酸酯化合物与焊锡表面的羟基反应后,使具有多个羧基的化合物的一部分羧基与焊锡的表面的羟基反应,与焊锡的表面的羟基进行反应,由此可以使具有至少一个羧基的基团残留。
从有效地降低连接结构体中的连接电阻,并有效地抑制空隙的产生的观点出发,上述具有至少一个羧基的化合物优选为下述式(1)表示的化合物。下述式(1)表示的化合物具有助熔剂作用。另外,下述式(1)表示的化合物以导入至焊锡表面的状态具有助熔剂作用。
[化学式6]
上述式(1)中,X表示能够与羟基反应的官能团,R表示碳原子数1~5的2价的有机基团。该有机基团可以含有碳原子、氢原子和氧原子。该有机基团可以为碳原子数1~5的2价的烃基。上述有机基团的主链优选为2价的烃基。该有机基团中,可以羧基或羟基键合在2价的烃基上。在上述式(1)表示的化合物中含有例如柠檬酸。
上述具有至少一个羧基的化合物优选为下述式(1A)或下述式(1B)表示的化合物。上述具有至少一个羧基的化合物优选为下述式(1A)表示的化合物,优选为下述式(1B)表示的化合物。
[化学式7]
上述式(1A)中,R表示碳原子数1~5的2价的有机基团。上述式(1A)中的R与上述式(1)中的R同样。
[化学式8]
上述式(1B)中,R表示碳原子数1~5的2价的有机基团。上述式(1B)中的R与上述式(1)中的R同样。
优选在焊锡的表面键合有下述式(2A)或下述式(2B)表示的基团。优选在焊锡的表面键合有下述式(2A)表示的基团,更优选键合有下述式(2B)表示的基团。下述式(2A)中的左端表示键合部位。
[化学式9]
上述式(2A)中,R表示碳原子数1~5的2价的有机基团。上述式(2A)中的R与上述式(1)中的R同样。下述式(2B)中的左端表示键合部位。
[化学式10]
上述式(2B)中,R表示碳原子数1~5的2价的有机基团。上述式(2B)中的R与上述式(1)中的R同样。
从提高焊锡表面的润湿性的观点出发,上述具有至少一个羧基的化合物的分子量优选为10000以下,更优选为1000以下,进一步优选为500以下。
就上述分子量而言,上述具有至少一个羧基的化合物不是聚合物的情况、及上述具有至少一个羧基的化合物的结构式可以确定的情况下,是指可以由该结构式算出的分子量。另外,上述具有至少一个羧基的化合物为聚合物的情况下,是指重均分子量。
在本发明的导电性粒子的制造方法中,使用导电性部分的表面具有焊锡的导电性粒子,且使用异氰酸酯化合物,使上述异氰酸酯化合物与焊锡表面的羟基反应后,使具有至少一个羧基的化合物反应,得到在焊锡的表面,经由上述含有式(X)表示的基团的基团键合有具有至少一个羧基的基团的导电性粒子。在本发明的导电性粒子的制造方法中,通过上述的工序,可以容易地得到在焊锡的表面导入有含有羧基的基团的导电性粒子。
作为上述导电性粒子的具体的制造方法,可列举以下的方法。使导电性粒子分散于有机溶剂,添加具有异氰酸酯基的硅烷偶联剂。其后,使用导电性粒子的焊锡表面的羟基和异氰酸酯基的反应催化剂,在焊锡表面使硅烷偶联剂以共价键键合。接着,通过对键合于硅烷偶联剂的硅原子的烷氧基进行水解而生成羟基。使具有至少一个羧基的化合物的羧基与生成的羟基反应。
另外,作为上述导电性粒子的具体的制造方法,可列举以下的方法。使导电性粒子分散于有机溶剂,添加具有异氰酸酯基和不饱和双键的化合物。其后,使用导电性粒子的焊锡表面的羟基和异氰酸酯基的反应催化剂,形成共价键。其后,相对于所导入的不饱和双键,使具有不饱和双键及羧基的化合物反应。
作为导电性粒子的焊锡表面的羟基和异氰酸酯基的反应催化剂,可列举锡催化剂(二丁基锡二月桂酸酯等)、胺类催化剂(三乙二胺等)、羧酸酯催化剂(环烷酸铅、乙酸钾等)及三烷基膦催化剂(三乙基膦等)等。
上述导电性粒子可以为焊锡粒子,也可以为具有基材粒子和配置于该基材粒子的表面上的焊锡层的导电性粒子。上述焊锡粒子在芯中不具有基材粒子,不是芯-壳粒子。上述焊锡粒子的中心部分及外表面均由焊锡形成。上述焊锡粒子的中心部分及导电性的外表面均为焊锡的粒子。
上述导电性粒子优选具有基材粒子和配置于该基材粒子的表面上的焊锡层。上述导电性粒子可以在上述基材粒子和上述焊锡层之间具有焊锡层以外的导电层(第一导电层)。上述焊锡层可以隔着焊锡层以外的导电层而配置于上述基材粒子的表面上。在焊锡层以外的导电层的表面上可以配置上述焊锡层。从更进一步提高连接结构体中的耐热冲击特性的观点出发,上述基材粒子优选为树脂粒子。上述基材粒子优选为熔点为400℃以上的金属粒子或软化点为260℃以上的树脂粒子。优选上述树脂粒子的软化点高于焊锡层的软化点,更优选比焊锡层的软化点高10℃以上。
作为上述基材粒子,可列举除树脂粒子、金属粒子之外的无机粒子、有机无机杂化粒子及金属粒子等。优选上述基材粒子不是金属粒子,更优选为树脂粒子或有机无机杂化粒子,进一步优选为树脂粒子。上述树脂粒子由树脂所形成。上述基材粒子可以为熔点低于400℃的金属粒子,也可以为熔点为400℃以上的金属粒子,可以为软化点低于260℃的树脂粒子,也可以为软化点为260℃以上的树脂粒子。
图1中,用剖面图表示本发明的第一实施方式的导电性粒子。
图1所示的导电性粒子1具有:树脂粒子2(基材粒子)、和配置于树脂粒子2的表面2a上的导电层3。导电层3包覆树脂粒子2的表面2a。导电性粒子1为树脂粒子2的表面2a由导电层3进行了包覆而成的包覆粒子。因此,导电性粒子1在表面1a具有导电层3。除树脂粒子2之外,可以使用金属粒子等。
导电层3具有配置于树脂粒子2的表面2a上的第一导电层4、和配置于该第一导电层4的外表面4a上的焊锡层5(第二导电层)。第一导电层4配置于树脂粒子2(基材粒子)和焊锡层5之间。导电层3的外侧表面层为焊锡层5。导电性粒子1由于焊锡层5在导电层3的表面具有焊锡。因此,导电性粒子1具有作为导电层3的一部分的焊锡层5,并且在树脂粒子2和焊锡层5之间,与作为导电层3的一部分的焊锡层5不同地,具有第一导电层4。这样,导电层3可以具有多层结构,也可以具有2层以上的叠层结构。
图2中,用剖面图表示本发明的第二实施方式的导电性粒子。
如上所述,图1所示的导电性粒子1中,导电层3具有两层结构。如图2所示,导电性粒子11作为单层的导电层,可以具有焊锡层12。导电性粒子中的导电部(导电层)的至少表面(外侧的表面层)为焊锡(焊锡层)即可。其中,由于导电性粒子的制作容易,因此,在导电性粒子1和导电性粒子11中,优选导电性粒子1。
另外,图3中,用剖面图表示本发明的第3实施方式的导电性粒子。
如图3所示,可以使用作为在芯中不具有基材粒子且不是芯-壳粒子的焊锡粒子的导电性粒子16。
导电性粒子1、导电性粒子11及导电性粒子16为本发明的导电性粒子,可以用于导电材料。导电性粒子1、导电性粒子11、及导电性粒子16中,优选导电性粒子1、导电性粒子11,更优选导电性粒子1。
作为用于形成上述树脂粒子的树脂,可列举例如:聚烯烃树脂、丙烯酸树脂、酚醛树脂、三聚氰胺树脂、苯并胍胺树脂、尿素树脂、环氧树脂、不饱和聚酯树脂、饱和聚酯树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚砜、聚苯醚、聚缩醛、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚醚醚酮、聚醚砜、二乙烯基苯聚合物、以及二乙烯基苯类共聚物等。作为上述二乙烯基苯类共聚物等,可列举二乙烯基苯-苯乙烯共聚物及二乙烯基苯-(甲基)丙烯酸酯共聚物等。由于可以将上述树脂粒子的硬度容易地控制在适合的范围,因此,用于形成上述树脂粒子的树脂优选为使具有烯属不饱和基团的聚合性单体一种或两种以上聚合成的聚合物。
在上述树脂粒子的表面上形成导电层的方法、以及在上述树脂粒子的表面上或上述第一导电层的表面上形成焊锡层的方法没有特别限定。作为形成上述导电层及上述焊锡层的方法,可列举例如:利用无电解镀的方法、利用电镀的方法、利用物理冲突的方法、利用机械化学反应的方法、利用物理蒸镀或物理吸附的方法、以及将含有金属粉末或金属粉末并含有粘合剂的糊剂涂敷于树脂粒子的表面的方法等。其中,优选利用无电解电镀、电镀或物理冲突的方法。作为上述利用物理蒸镀的方法,可列举真空蒸镀、离子喷镀及离子溅射等方法。另外,在利用上述物理冲突的方法中,可使用例如Theta Composer(株式会社德寿工作所制造)等。
形成上述焊锡层的方法优选为利用物理冲突的方法。上述焊锡层优选通过物理的冲击而配置于上述基材粒子的表面上。
构成上述焊锡(焊锡层)的材料优选为基于JIS Z3001:焊接用语、液相线为450℃以下的填充金属。作为上述焊锡的组成,可列举例如含有锌、金、银、铅、铜、锡、铋、铟等的金属组成。其中,优选为低熔点且无铅的锡-铟系(117℃共晶)、或锡-铋系(139℃共晶)。即,上述焊锡优选不含有铅,优选为含有锡和铟的焊锡、或含有锡和铋的焊锡。
上述焊锡(焊锡层)100重量%中,锡的含量优选低于90重量%,更优选为85重量%以下。另外,上述焊锡100重量%中的锡的含量可考虑焊锡的熔点等而适当确定。上述焊锡100重量%中的锡的含量优选为5重量%以上,更优选为10重量%以上,进一步优选为20重量%以上。
上述第一导电层及上述焊锡层的厚度分别优选为0.5μm以上,更优选为1μm以上,进一步优选为2μm以上,优选为20μm以下,更优选为10μm以下,进一步优选为6μm以下。第一导电层及焊锡层的厚度为上述下限以上时,导电性充分地升高。第一导电层及焊锡层的厚度为上述上限以下时,基材粒子和第一导电层及焊锡层的热膨胀率之差变小,不易产生第一导电层及焊锡层的剥离。
上述导电性粒子的平均粒径优选为0.1μm以上,更优选为1μm以上,优选为500μm以下,更优选为100μm以下,进一步优选为80μm以下,特别优选为50μm以下,最优选为40μm以下。导电性粒子的平均粒径为上述下限以上及上述上限以下时,导电性粒子和电极的接触面积充分地变大,且在形成导电层时不易形成凝集的导电性粒子。另外,经由导电性粒子而连接的电极间的间隔不会变得过大,且导电层不易从基材粒子的表面剥离。
由于为适于导电材料中的导电性粒子的尺寸,且电极间的间隔更进一步变小,因此,导电性粒子的平均粒径优选为0.1μm以上,更优选为100μm以下,进一步优选为50μm以下。
上述导电性粒子的“平均粒径”表示数均粒径。导电性粒子的平均粒径通过用电子显微镜或光学显微镜观察50个任意的导电性粒子而算出平均值的方法、或进行激光衍射式粒度分布测定的方法来求出。
上述导电性粒子的形状没有特别限定。上述导电性粒子的形状可以为球状,也可以为扁平状等球形状以外的形状。
上述导电性粒子中的上述树脂粒子可以根据安装的基板的电极尺寸或焊盘直径分别使用。
从使上下的电极间更进一步可靠地连接,且更进一步抑制邻接于横方向的电极间的短路的观点出发,导电性粒子的平均粒径C与树脂粒子的平均粒径A之比(C/A)为超过1.0且优选3.0以下。另外,在上述树脂粒子和上述焊锡层之间存在上述第一导电层的情况下,除焊锡层之外的导电性粒子部分的平均粒径B与树脂粒子的平均粒径A之比(B/A)为超过1.0且优选2.0以下。并且,在上述树脂粒子和上述焊锡层之间存在上述第一导电层的情况下,含有焊锡层的导电性粒子的平均粒径C与除焊锡层之外的导电性粒子部分的平均粒径B之比(C/B)为超过1.0且优选2.5以下。上述比(B/A)为上述范围内、或上述比(C/B)为上述范围内时,使上下的电极间更进一步可靠地连接,且更进一步抑制横方向上的邻接电极间的短路。
面向FOB及FOF用途的各向异性导电材料:
上述导电性粒子优选用于挠性印刷基板和玻璃环氧基板的连接(FOB(FilmonBoard))、或挠性印刷基板和挠性印刷基板的连接(FOF(Filmon Film))。
在FOB及FOF用途中,作为有电极的部分(线)和没有电极的部分(间隔)的尺寸的L&S一般为100~500μm。在FOB及FOF用途中使用的树脂粒子的平均粒径优选为3~100μm。树脂粒子的平均粒径为3μm以上时,配置于电极间的各向异性导电材料及连接部的厚度充分地变厚,粘接力更进一步提高。树脂粒子的平均粒径为100μm以下时,在邻接的电极间更进一步不易产生短路。
面向倒装芯片用途的各向异性导电材料:
上述导电性粒子优选用于倒装芯片用途。
在倒装芯片用途中,焊盘直径一般为15~80μm。以倒装芯片用途使用的树脂粒子的平均粒径优选为1~15μm。树脂粒子的平均粒径为1μm以上时,可以使配置于该树脂粒子表面上的焊锡层的厚度充分地变厚,可以使电极间更进一步可靠地电连接。树脂粒子的平均粒径为15μm以下时,在邻接的电极间更进一步不易产生短路。
面向COB及COF的各向异性导电材料:
上述导电性粒子优选用于半导体芯片和玻璃环氧基板的连接(COB(ChiponBoard))、或半导体芯片和挠性印刷基板的连接(COF(Chipon Film))。
在COB及COF用途中,作为有电极的部分(线)和没有电极的部分(间隔)的尺寸的L&S一般为10~50μm。在COB及COF用途中使用的树脂粒子的平均粒径优选为1~10μm。树脂粒子的平均粒径为1μm以上时,可以使配置于该树脂粒子的表面上的焊锡层的厚度充分地变厚,可以对电极间更进一步可靠地进行电连接。树脂粒子的平均粒径为10μm以下时,在邻接的电极间更进一步不易产生短路。
上述导电性粒子的表面可以利用绝缘性材料、绝缘性粒子、助熔剂等进行绝缘处理。绝缘性材料、绝缘性粒子、助熔剂等优选通过利用连接时的热进行软化、流动,从而在导电性部分的表面和连接部中被排除。由此,可抑制电极间的短路。
上述导电材料100重量%中,上述导电性粒子的含量优选为1重量%以上,更优选为2重量%以上,进一步优选为3重量%以上,特别优选为10重量%以上,优选为80重量%以下,更优选为60重量%以下,更进一步优选为50重量%以下,进一步优选为45重量%以下,特别优选低于45重量%,特别优选为40重量%以下。上述导电性粒子的含量为上述下限以上及上述上限以下时,可以在应该进行连接的上下的电极间容易地配置导电性粒子。并且,不能进行连接的邻接的电极间难以经由多个导电性粒子而进行电连接。即,可以更进一步防止相邻的电极间的短路。
FOB及FOF用途的情况下,上述导电材料100重量%中,上述导电性粒子的含量优选为1重量%以上,更优选为10重量%以上,优选为50重量%以下,更优选为45重量%以下。
COB及COF用途的情况下,上述导电材料100重量%中,上述导电性粒子的含量优选为1重量%以上,更优选为10重量%以上,优选为50重量%以下,更优选为45重量%以下。
[粘合剂树脂]
上述粘合剂树脂优选含有热塑性化合物,或含有通过加热可固化的固化性化合物和热固化剂。上述粘合剂树脂优选含有通过加热可固化的固化性化合物和热固化剂。
作为上述热塑性化合物,可列举:苯氧基树脂、聚氨酯树脂、(甲基)丙烯酸树脂、聚酯树脂、聚酰亚胺树脂及聚酰胺树脂等。
上述通过加热可固化的固化性化合物可以为不会由于光的照射进行固化的固化性化合物(热固化性化合物),也可以为能够通过光的照射和加热这两者进行固化的固化性化合物(光及热固化性化合物)。
另外,上述导电材料为能够通过光的照射和加热这两者进行固化的导电材料,作为上述粘合剂树脂,优选还含有能够通过光的照射进行固化的固化性化合物(光固化性化合物、或光及热固化性化合物)。上述能够通过光的照射进行固化的固化性化合物可以为不会通过加热进行固化的固化性化合物(光固化性化合物),也可以为能够通过光的照射和加热这两者进行固化的固化性化合物(光及热固化性化合物)。上述导电材料优选含有光固化引发剂。上述导电材料优选含有光自由基产生剂作为上述光固化引发剂。上述导电材料作为上述固化性化合物,优选含有热固化性化合物,还含有光固化性化合物、或光及热固化性化合物。上述导电材料优选含有热固化性化合物和光固化性化合物作为上述固化性化合物。
另外,上述导电材料优选含有反应开始温度不同的两种以上的热固化剂。另外,反应开始温度为低温侧的热固化剂优选为热自由基产生剂。反应开始温度为高温侧的热固化剂优选为热阳离子产生剂。
作为上述固化性化合物,没有特别限定,可列举具有不饱和双键的固化性化合物及具有环氧基或硫杂丙环基的固化性化合物等。
另外,从提高上述导电材料的固化性,并更进一步提高电极间的导通可靠性的观点出发,上述固化性化合物优选含有具有不饱和双键的固化性化合物,优选含有具有(甲基)丙烯酰基的固化性化合物。上述不饱和双键优选为(甲基)丙烯酰基。作为上述具有不饱和双键的固化性化合物,可列举不具有环氧基或硫杂丙环基、且具有不饱和双键的固化性化合物,及具有环氧基或硫杂丙环基、且具有不饱和双键的固化性化合物。
作为上述具有(甲基)丙烯酰基的固化性化合物,优选使用使(甲基)丙烯酸与具有羟基化合物反应而得到的酯化合物,使(甲基)丙烯酸与环氧化合物反应而得到的(甲基)丙烯酸环氧酯,或使具有羟基的(甲基)丙烯酸衍生物与异氰酸酯反应而得到的聚氨酯(甲基)丙烯酸酯等。上述“(甲基)丙烯酰基”表示丙烯酰基和甲基丙烯酰基。上述“(甲基)丙烯基”表示丙烯基和甲基丙烯基。上述“(甲基)丙烯酸酯”表示丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯。
使上述(甲基)丙烯酸和具有羟基的化合物反应而得到的酯化合物没有特别限定。作为该酯化合物,单官能的酯化合物、2官能的酯化合物及3官能以上的酯化合物均可以使用。
从提高上述导电材料的固化性、更进一步提高电极间的导通可靠性、并且更进一步提高固化物的粘接力的观点出发,上述导电材料优选含有具有不饱和双键和热固化性官能团这两者的固化性化合物。作为上述热固化性官能团,可列举:环氧基、硫杂丙环基及氧杂环丁烷基等。具有上述不饱和双键和热固化性官能团这两者的固化性化合物优选为具有环氧基或硫杂丙环基、且具有不饱和双键的固化性化合物,优选为具有热固化性官能团和(甲基)丙烯酰基这两者的固化性化合物,优选为具有环氧基或硫杂丙环基、且具有(甲基)丙烯酰基的固化性化合物。
上述具有环氧基或硫杂丙环基、且具有(甲基)丙烯酰基的固化性化合物优选为通过将具有2个以上环氧基或2个以上硫杂丙环基的固化性化合物的一部分环氧基或一部分硫杂丙环基变换为(甲基)丙烯酰基而得到的固化性化合物。这种固化性化合物为部分(甲基)丙烯酸酯化环氧化合物或部分(甲基)丙烯酸酯化环硫化物化合物。
上述固化性化合物优选为具有2个以上环氧基或2个以上硫杂丙环基的化合物和(甲基)丙烯酸的反应物。该反应物通过将具有2个以上环氧基或2个以上硫杂丙环基的化合物和(甲基)丙烯酸按照常规方法在碱性催化剂等催化剂的存在下进行反应而得到。优选环氧基或硫杂丙环基的20%以上转化为(甲基)丙烯酰基(转化率)。该转化率更优选为30%以上,优选为80%以下,更优选为70%以下。最优选环氧基或硫杂丙环基的40%以上、60%以下转化为(甲基)丙烯酰基。
作为上述部分(甲基)丙烯酸酯化环氧化合物,可列举:双酚型(甲基)丙烯酸环氧酯、甲酚醛型(甲基)丙烯酸环氧酯、羧酸酐改性(甲基)丙烯酸环氧酯、及酚醛型(甲基)丙烯酸环氧酯等。
作为上述固化性化合物,可以使用将具有2个以上环氧基或2个以上硫杂丙环基的苯氧基树脂的一部分环氧基或一部分硫杂丙环基转化为(甲基)丙烯酰基的改性苯氧基树脂。即,可以使用具有环氧基或硫杂丙环基和(甲基)丙烯酰基的改性苯氧基树脂。
上述“苯氧基树脂”一般而言为例如使环氧卤丙烷和2元的酚化合物反应而得到的树脂,或使2价的环氧化合物和2元的酚化合物反应而得到的树脂。
另外,上述固化性化合物可以为交联性化合物,也可以为非交联性化合物。
作为上述交联性化合物的具体例,可列举例如:1,4-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,9-壬二醇二(甲基)丙烯酸酯、(聚)乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、(聚)丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇二(甲基)丙烯酸酯、甲基丙烯酸甘油酯丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸烯丙酯、(甲基)丙烯酸乙烯酯、二乙烯基苯、聚酯(甲基)丙烯酸酯及聚氨酯(甲基)丙烯酸酯等。
作为上述非交联性化合物的具体例,可列举:(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丙酯、(甲基)丙烯酸异丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸戊酯、(甲基)丙烯酸己酯、(甲基)丙烯酸庚酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸正辛酯、(甲基)丙烯酸异辛酯、(甲基)丙烯酸壬酯、(甲基)丙烯酸癸酯、(甲基)丙烯酸十一烷基酯、(甲基)丙烯酸十二烷基酯、(甲基)丙烯酸十三烷基酯及(甲基)丙烯酸十四烷基酯等。
并且,作为上述固化性化合物,可列举:氧杂环丁烷化合物、环氧化合物、环硫化物化合物、(甲基)丙烯酸化合物、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。
从容易地控制上述导电材料的固化,或更进一步提高连接结构体中的导通可靠性的观点出发,上述固化性化合物优选含有具有环氧基或硫杂丙环基的固化性化合物。具有环氧基的固化性化合物为环氧化合物。具有硫杂丙环基的固化性化合物为环硫化物化合物。从提高导电材料的固化性的观点出发,上述固化性化合物100重量%中,上述具有环氧基或硫杂丙环基的化合物的含量优选为10重量%以上,更优选为20重量%以上、100重量%以下。上述固化性化合物的总量可以为上述具有环氧基或硫杂丙环基的固化性化合物。从使适用性良好,且更进一步提高连接结构体中的导通可靠性的观点出发,上述具有环氧基或硫杂丙环基的化合物优选为环氧化合物。
另外,上述导电材料优选含有具有环氧基或硫杂丙环基的固化性化合物和具有不饱和双键的固化性化合物。
上述具有环氧基或硫杂丙环基的固化性化合物优选具有芳香族环。作为上述芳香族环,可列举:苯环、萘环、蒽环、菲环、丁省环、环、三亚苯基环、丁苯环、芘环、戊省环、苉环及苝环等。其中,上述芳香族环优选为苯环、萘环或蒽环,更优选为苯环或萘环。另外,由于萘环具有平面结构,因此,可以更进一步迅速地固化,因此优选。
在组合使用热固化性化合物和光固化性化合物的情况下,光固化性化合物和热固化性化合物的配合比根据光固化性化合物和热固化性化合物的种类而适当调整。上述导电材料优选以重量比为1:99~90:10含有光固化性化合物和热固化性化合物,更优选以重量比为5:95~60:40含有,进一步优选以重量比为10:90~40:60含有。
上述导电材料含有热固化剂。该热固化剂使上述能够通过加热进行固化的固化性化合物固化。作为该热固化剂,可以使用现有公知的热固化剂。上述热固化剂可以使用单独一种,也可以组合使用两种以上。
作为上述热固化剂,可列举:咪唑固化剂、胺固化剂、苯酚固化剂、聚硫醇固化剂等硫醇固化剂、热阳离子产生剂、酸酐及热自由基产生剂等。其中,由于可以使导电材料在低温下更进一步迅速地固化,因此优选咪唑固化剂、硫醇固化剂或胺固化剂。另外,由于能够通过加热进行固化的固化性化合物与上述热固化剂进行混合时保存稳定性升高,因此优选潜伏性的固化剂。潜伏性的固化剂优选为潜伏性咪唑固化剂、潜伏性硫醇固化剂或潜伏性胺固化剂。这些热固化剂可以使用单独一种,也可以组合使用两种以上。需要说明的是,上述热固化剂可以被聚氨酯树脂或聚酯树脂等高分子物质所包覆。
作为上述咪唑固化剂,没有特别限定,可列举:2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、1-氰基乙基-2-苯基咪唑、1-氰基乙基-2-苯基咪唑鎓偏苯三酸酯、2,4-二氨基-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。
作为上述硫醇固化剂,没有特别限定,可列举: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。
作为上述胺固化剂,没有特别限定,可列举: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]十一烷、双(4-氨基环己基)甲烷、间亚苯基二胺及二氨基二苯基砜等。
作为上述热阳离子产生剂,可列举:碘鎓类阳离子固化剂、氧鎓类阳离子固化剂及锍类阳离子固化剂等。作为上述碘鎓类阳离子固化剂,可列举双(4-叔丁基苯基)碘鎓六氟磷酸酯等。作为上述氧鎓类阳离子固化剂,可列举三甲基氧鎓四氟硼酸酯等。作为上述锍类阳离子固化剂,可列举三对甲苯基锍六氟磷酸酯等。
从容易除去形成于焊锡表面或电极表面的氧化膜,容易形成与上下电极的金属接合,并更进一步提高连接可靠性的观点出发,上述热固化剂优选含有热阳离子产生剂。
上述热固化剂的含量没有特别限定。相对于上述通过加热可固化的固化性化合物100重量份,上述热固化剂的含量优选为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,容易使导电材料充分地固化。热固化剂的含量为上述上限以下时,不易残留固化后未参与固化的剩余热固化剂,且更进一步提高固化物的耐热性。
在上述热固化剂含有热阳离子产生剂的情况下,相对于上述能够通过加热进行固化的固化性化合物100重量份,上述热阳离子产生剂的含量优选为0.01重量份以上,更优选为0.05重量份以上,优选为10重量份以下,更优选为5重量份以下。上述热阳离子产生剂的含量为上述下限以上及上述上限以下时,固化性组合物充分地进行热固化。
上述导电材料优选含有光固化引发剂。该光固化引发剂没有特别限定。作为上述光固化引发剂,可以使用现有公知的光固化引发剂。从更进一步提高电极间的导通可靠性及连接结构体的连接可靠性的观点出发,上述导电材料优选含有光自由基产生剂。上述光固化引发剂可以使用单独一种,也可以组合使用两种以上。
作为上述光固化引发剂,没有特别限定,可列举:苯乙酮光固化引发剂(苯乙酮光自由基产生剂)、二苯甲酮光固化引发剂(二苯甲酮光自由基产生剂)、噻吨酮、缩酮光固化引发剂(缩酮光自由基产生剂)、卤化酮、酰基氧化膦及酰基磷酸酯等。
作为上述苯乙酮光固化引发剂的具体例,可列举:4-(2-羟基乙氧基)苯基(2-羟基-2-丙基)酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙烷-1-酮、甲氧基苯乙酮、2,2-二甲氧基-1,2-二苯基乙烷-1-酮、及2-羟基-2-环己基苯乙酮等。作为上述缩酮光固化引发剂的具体例,可列举苄基二甲基缩酮等。
上述光固化引发剂的含量没有特别限定。相对于能够通过光的照射进行固化的固化性化合物100重量份,上述光固化引发剂的含量(在光固化引发剂为光自由基产生剂的情况下为光自由基产生剂的含量)优选为0.1重量份以上,更优选为0.2重量份以上,优选为2重量份以下,更优选为1重量份以下。上述光固化引发剂的含量为上述下限以上及上述上限以下时,可以使导电材料适当地光固化。通过对导电材料照射光并进行B阶段化,可以抑制导电材料的流动。
上述导电材料优选含有热自由基产生剂。该热自由基产生剂没有特别限定。作为上述热自由基产生剂,可以使用现有公知的热自由基产生剂。通过热自由基产生剂的使用,更进一步提高电极间的导通可靠性及连接结构体的连接可靠性。上述热自由基产生剂可以使用单独一种,也可以组合使用两种以上。
作为上述热自由基产生剂,没有特别限定,可列举偶氮化合物及有机过氧化物等。作为上述偶氮化合物,可列举偶氮双异丁腈(AIBN)等。作为上述有机过氧化物,可列举二叔丁基过氧化物及甲基乙基酮过氧化物等。
相对于通过加热可固化的固化性化合物100重量份,上述热自由基产生剂的含量优选为0.1重量份以上,更优选为0.2重量份以上,优选为5重量份以下,更优选为3重量份以下。上述热自由基产生剂的含量为上述下限以上及上述上限以下时,可以使导电材料适当地热固化。通过将导电材料进行B阶段化,可以抑制导电材料的流动,并且可以抑制接合时的空隙产生。
上述导电材料优选含有助熔剂。另外,通过该助熔剂的使用,在焊锡表面不易形成氧化膜,并且,可以有效地除去形成于焊锡表面或电极表面的氧化膜。该结果,更进一步提高连接结构体中的导通可靠性。需要说明的是,上述导电材料未必一定含有助熔剂。
上述助熔剂没有特别限定。作为该助熔剂,可以使用一般用于焊锡接合等的助熔剂。作为上述助熔剂,可列举例如: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、磷酸的衍生物、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,可列举氯化铵等。作为上述有机酸,可列举乳酸、柠檬酸、硬脂酸及谷氨酸等。作为上述松脂,可列举活性化松脂及非活性化松脂等。上述助熔剂优选为松脂。通过松脂的使用,更进一步降低电极间的连接电阻。
上述松脂为以松香酸为主成分的松香类。上述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,更进一步降低电极间的连接电阻。
上述导电材料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。上述助熔剂的含量为上述下限以上及上限以下时,在焊锡表面更进一步不易形成氧化膜,并且,可以更进一步有效地除去形成于焊锡表面或电极表面的氧化膜。另外,上述助熔剂的含量为上述下限以上时,助熔剂的添加效果更进一步有效地显现。上述助熔剂的含量为上述上限以下时,更进一步降低固化物的吸湿性,更进一步提高连接结构体的可靠性。
从更进一步抑制连接结构体中的空隙的产生的观点出发,优选上述导电材料不含有上述助熔剂,或上述导电材料含有上述助熔剂但上述导电材料100重量%中的上述助熔剂的含量为25重量%以下。从更进一步抑制连接结构体中的空隙的产生的观点出发,上述导电材料中的上述助熔剂的含量越少越好。从更进一步抑制连接结构体中的空隙的产生的观点出发,上述导电材料中的上述助熔剂的含量更优选为15重量%以下,进一步优选为10重量%以下,特别优选为5重量%以下,最优选为1重量%以下。
上述导电材料优选含有填料。通过填料的使用,导电材料的固化物的热线膨胀率变低。作为上述填料的具体例,可列举:二氧化硅、氮化铝、氧化铝、玻璃、氮化硼、氮化硅、聚硅氧烷、碳、石墨、石墨烯及滑石等。填料可以单独使用一种,也可以组合使用两种以上。使用传热率高的填料时,正式固化时间缩短。
上述导电材料可以含有溶剂。通过该溶剂的使用,可以容易地调整导电材料的粘度。作为上述溶剂,可列举例如:乙酸乙酯、甲基溶纤剂、甲苯、丙酮、甲基乙基酮、环己烷、正己烷、四氢呋喃及二乙基醚等。
(导电性粒子及导电材料的详细及用途)
上述导电材料优选为各向异性导电材料。上述导电材料优选为糊状或膜状的导电材料,更优选为糊状的导电材料。糊状的导电材料为导电糊剂。膜状的导电材料为导电膜。导电材料为导电膜的情况下,可以在含有导电性粒子的导电膜上叠层不含有导电性粒子的膜。
上述导电材料优选为导电糊剂,且以糊状的状态涂布于连接对象部件上的导电糊剂。上述导电材料优选用于电极间的电连接。上述导电材料优选为电路连接材料。
上述导电糊剂在25℃下的粘度优选为3Pa·s以上,更优选为5Pa·s以上,优选为500Pa·s以下,更优选为300Pa·s以下。上述粘度为上述下限以上时,可以抑制导电糊剂中的导电性粒子的沉淀。上述粘度为上述上限以下时,更进一步提高导电性粒子的分散性。如果涂布前的上述导电糊剂的上述粘度为上述范围内,则在第一连接对象部件上涂布导电糊剂之后,可以更进一步抑制固化前的导电糊剂的流动,并且更进一步不易产生空隙。
上述导电性粒子优选为用于对具有铜电极的连接对象部件进行连接的导电性粒子。上述导电材料优选为用于对具有铜电极的连接对象部件进行连接的导电材料。在铜电极的表面很容易形成氧化膜。与此相对,在上述导电性粒子的焊锡表面以共价键键合有含有羧基的基团,因此,可以有效地除去铜电极表面的氧化膜,可以提高连接结构体的导通可靠性。
上述导电性粒子及上述导电材料可以用于对各种连接对象部件进行粘接。为了得到第一连接对象部件、第二连接对象部件实现了电连接的连接结构体而优选使用上述导电材料。
图4中,用示意性地剖面图表示使用有本发明的第一实施方式的导电性粒子的连接结构体的一例。
图4所示的连接结构体21具有:第一连接对象部件22、第二连接对象部件23、和对第一连接对象部件22与第二连接对象部件23进行了电连接的连接部24。连接部24的材料为含有导电性粒子1的导电材料(各向异性导电材料等)。连接部24的材料可以为导电性粒子1。连接部24由含有导电性粒子1的导电材料(各向异性导电材料等)而形成。连接部24可以由导电性粒子1而形成。在该情况下,导电性粒子1自身成为连接部。另外,除导电性粒子1之外,可以使用导电性粒子11、导电性粒子16等。
第一连接对象部件22在表面22a具有多个第一电极22b。第二连接对象部件23在表面23a具有多个第二电极23b。第一电极22b和第二电极23b利用一个或多个导电性粒子1而进行电连接。因此,第一连接对象部件22、第二连接对象部件23利用导电性粒子1进行电连接。
上述连接结构体的制造方法没有特别限定。作为该连接结构体的制造方法的一个例子,可列举:在上述第一连接对象部件和上述第二连接对象部件之间配置上述导电材料,得到叠层体,然后,对该叠层体进行加热及加压的方法等。通过加热及加压,导电性粒子1的焊锡层5熔融,利用该导电性粒子1对电极间进行电连接。并且,在粘合剂树脂含有热固化性化合物的情况下,粘合剂树脂进行固化,利用固化的粘合剂树脂使第一连接对象部件22、第二连接对象部件23进行连接。上述加压的压力为9.8×104~4.9×106Pa左右。上述加热的温度为120~220℃左右。
图5中,将图4所示的连接结构体21中的导电性粒子1和第一电极22b、第二电极23b的连接部分进行放大而用正面剖面图表示。如图5所示,在连接结构体21中,通过对上述叠层体进行加热及加压,导电性粒子1的焊锡层5熔融之后,熔融的焊锡层部分5a与第一电极22b、第二电极23b充分地接触。即,通过使用表面层为焊锡层5的导电性粒子1,与使用了导电层的表面层为镍、金或铜等金属的导电性粒子的情况相比,可以使导电性粒子1与电极22b、电极23b的接触面积增大。因此,可以提高连接结构体21的导通可靠性。需要说明的是,通过加热,助熔剂一般逐渐失活。另外,可以使第一导电层4与第一电极22b和第二电极23b接触。
上述第一连接对象部件、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、第二连接对象部件,具体而言,可列举半导体芯片、电容器及二极管等电子部品、以及印刷基板、挠性印刷基板、玻璃环氧基板及玻璃基板等电路基板等电子部品等。上述导电材料优选为用于电子部品的连接的导电材料。上述导电材料优选为液状,且以液状的状态涂敷于连接对象部件上表面的导电材料。
从更进一步提高电极间的导通可靠性的观点出发,关于连接结构体中连接部中的焊锡部的配置状态,在上述第一电极、上述连接部和上述第二电极的叠层方向观察上述第一电极和上述第二电极的相互对置的部分时,优选在上述第一电极和上述第二电极的相互对置的部分的面积100%中的50%以上(优选60%以上、更优选70%以上、进一步优选80%以上、特别优选90%以上、最优选100%)配置上述焊锡部。
从更进一步提高电极间的导通可靠性的观点出发,关于连接结构体中连接部中的焊锡部的配置状态,在与上述第一电极和上述连接部和上述第二电极的叠层方向垂直的方向观察上述第一电极和上述第二电极的相互对置的部分时,上述连接部中的上述焊锡部100%中,配置于上述第一电极和上述第二电极的相互对置的部分的上述连接部中的上述焊锡部的比例优选为70%以上,更优选为80%以上,进一步优选为90%以上,特别优选为95%以上,最优选为99%以上。
作为设置于上述连接对象部件的电极,可列举:金电极、镍电极、锡电极、铝电极、铜电极、银电极、SUS电极、钼电极及钨电极等金属电极。在上述连接对象部件为挠性印刷基板的情况下,上述电极优选为金电极、镍电极、锡电极或铜电极。在上述连接对象部件为玻璃基板的情况下,上述电极优选为铝电极、铜电极、钼电极或钨电极。需要说明的是,在上述电极为铝电极的情况下,可以为单独由铝形成的电极,也可以为在金属氧化物层的表面叠层有铝层的电极。作为上述金属氧化物层的材料,可列举掺杂有3价的金属元素的氧化铟及掺杂有3价的金属元素的氧化锌等。作为上述3价的金属元素,可列举Sn、Al及Ga等。
上述第一电极或上述第二电极优选为铜电极。上述第一电极及上述第二电极这两者优选为铜电极。
以下,列举实施例及比较例,对本发明具体地进行说明。本发明并不仅限定于以下的实施例。
在实施例、比较例及参考例中,使用以下的材料。
(粘合剂树脂)
热固化性化合物1(双酚A型环氧化合物、三菱化学株式会社制造的“YL980”)
热固化性化合物2(环氧树脂、DIC株式会社制造的“EXA-4850-150”)
热固化剂A(咪唑化合物、四国化成工业株式会社制造“2P-4MZ”)
粘接赋予剂:信越化学工业株式会社制造的“KBE-403”
助熔剂:和光纯药工业株式会社制造的“戊二酸”
(导电性粒子)
导电性粒子1:
在三口烧瓶中称量SnBi焊锡粒子(三井金属株式会社制造“DS-10”、平均粒径(中值粒径)12μm)200g、具有异氰酸酯基的硅烷偶联剂(信越化学工业株式会社制造“KBE-9007”)10g、丙酮70g。一边在室温下进行搅拌,一边添加作为焊锡粒子表面的羟基和异氰酸酯基的反应催化剂的二丁基锡月桂酸酯0.25g,在搅拌下、氮气氛下于60℃下加热30分钟。其后,添加甲醇50g,在搅拌下、氮氛围下于60℃下加热10分钟。
其后,冷却至室温,用滤纸过滤焊锡粒子,通过真空干燥,在室温下进行1小时脱溶剂。
将上述焊锡粒子放入三口烧瓶中,添加丙酮70g、己二酸单乙酯30g、作为酯交换反应催化剂的单丁基锡氧化物0.5g,在搅拌下、氮氛围下于60℃下反应1小时。
由此,相对于源自硅烷偶联剂的硅烷醇基,通过酯交换反应使己二酸单乙酯的酯基进行反应,进行共价键合。
其后,追加己二酸10g,在60℃下反应1小时,由此,相对于没有与己二酸单乙酯的硅烷醇基反应的残留乙基酯基,使己二酸加成。
其后,冷却至室温,用滤纸过滤焊锡粒子,在滤纸上用己烷清洗焊锡粒子,除去未反应及利用非共价键附着在焊锡粒子表面的残留己二酸单乙酯、己二酸,然后,通过真空干燥,在室温下进行1小时脱溶剂。
将得到的焊锡粒子用球磨机进行粉碎之后,选择筛子,使其为指定的CV值。
就形成于焊锡表面的聚合物的分子量而言,在使用0.1N的盐酸溶解焊锡,然后,通过过滤回收聚合物,利用GPC求出重均分子量。
另外,通过对得到的焊锡粒子的ξ电位施加超声波,使以阴离子聚合物包覆的焊锡粒子0.05g均匀地分散于甲醇10g中。使用Beckman Coulter公司制造的“Delsamax PRO”,用电动测定法对其进行测定。
另外,用激光衍射式粒度分布测定装置(株式会社堀场制作所制造的“LA-920”)测定CV值。
由此得到导电性粒子1。在得到的导电性粒子1中,CV值为20%,表面的ξ电位为0.9mV,聚合物的分子量Mw=9800。
导电性粒子2:
在得到上述导电性粒子1的工序中,将己二酸单乙酯变更为戊二酸单乙酯,将己二酸变更为戊二酸,除此之外,同样地操作,得到导电性粒子2。就得到的导电性粒子2而言,CV值为20%,表面的ξ电位为0.92mV,聚合物的分子量Mw=9600。
导电性粒子3:
在得到上述导电性粒子1的工序中,将己二酸单乙酯变更为癸二酸单乙酯,将己二酸变更为癸二酸,除此之外,同样地操作,得到导电性粒子3。就得到的导电性粒子3而言,CV值为20%,表面的ξ电位为0.88mV,聚合物的分子量Mw=12000。
导电性粒子4:
在得到上述导电性粒子1的工序中,将己二酸单乙酯变更为辛二酸单乙酯,将己二酸变更为辛二酸,除此之外,同样地操作,得到导电性粒子4。就得到的导电性粒子4而言,CV值为20%,表面的ξ电位为0.90mV,聚合物的分子量Mw=9600。
导电性粒子5:
使巯基乙酸10g溶解于甲醇400ml制作反应液。接着,在上述反应液中加入SnBi焊锡粒子(三井金属株式会社制造的“DS-10”、平均粒径(中值粒径)12μm)200g,在25℃下搅拌2小时。用甲醇清洗后,对粒子进行过滤,由此得到表面具有(硫)羧基的焊锡粒子。
接着,将重均分子量约70000的30%聚乙烯亚胺P-70溶液(和光纯药工业株式会社制造)用超纯水稀释,得到0.3重量%聚乙烯亚胺水溶液。在0.3重量%聚乙烯亚胺水溶液中加入上述具有(硫基)羧基的焊锡粒子200g,在25℃下搅拌15分钟。接着,过滤焊锡粒子,放入纯水1000g中,在25℃下搅拌5分钟。进一步过滤焊锡粒子,用1000g的超纯水进行2次清洗,由此除去没有吸附的聚乙烯亚胺。其后,将上述焊锡粒子分散于甲醇400ml,添加己二酸10g,在搅拌下、氮氛围下于60℃下反应1小时。
其后,冷却至室温,用滤纸过滤焊锡粒子,在滤纸上用己烷清洗焊锡粒子,除去未反应及利用非共价键附着在焊锡粒子的表面的残留己二酸,然后,通过真空干燥,在室温下进行1小时脱溶剂。
将得到的焊锡粒子用球磨机进行粉碎之后,选择筛子,使其为给定的CV值。就得到的导电性粒子5而言,CV值为20%,表面的ξ电位为0.60mV。
导电性粒子6:
使聚丙烯酸(东亚合成株式会社制造的“AC-10P”)150g溶解于甲醇400ml而制作反应液。接着,在上述反应液中加入SnBi焊锡粒子(三井金属株式会社制造的“DS-10”、平均粒径(中位径)12μm)200g,在25℃下搅拌2小时。用甲醇清洗后,对粒子进行过滤,由此得到表面具有聚丙烯酸的焊锡粒子。
接着,将重均分子量约70000的30%聚乙烯亚胺P-70溶液(和光纯药工业株式会社制造)用超纯水稀释,得到0.3重量%聚乙烯亚胺水溶液。在0.3重量%聚乙烯亚胺水溶液中加入所述具有羧基的焊锡粒子200g,在25℃下搅拌15分钟。接着,过滤焊锡粒子,放入纯水1000g中,在25℃下搅拌5分钟。进一步过滤焊锡粒子,用1000g的超纯水进行2次清洗,由此除去没有吸附的聚乙烯亚胺。其后,将上述焊锡粒子分散于甲醇400ml,添加己二酸10g,在搅拌下、氮氛围下于60℃下反应1小时。
其后,冷却至室温,用滤纸过滤焊锡粒子,在滤纸上用己烷清洗焊锡粒子,除去未反应及利用非共价键附着在焊锡粒子的表面的残留己二酸,然后,通过真空干燥,在室温下进行1小时脱溶剂。
用球磨机对得到的焊锡粒子进行粉碎之后,选择筛子,使其为指定的CV值。就得到的导电性粒子6而言,CV值为20%,表面的ξ电位为0.70mV。
导电性粒子A:SnBi焊锡粒子(三井金属株式会社制造的“DS-10”、平均粒径(中值粒径)12μm)
导电性粒子B(树脂芯焊锡包覆粒子、按照下述步骤制作):
对二乙烯基苯树脂粒子(积水化学工业株式会社制造的“Micro Pearl SP-210”、平均粒径10μm、软化点330℃、10%K值(23℃)3.8GPa)进行无电解镀镍,在树脂粒子的表面上形成厚度0.1μm的基底镍镀层。接着,对形成有基底镍镀层的树脂粒子进行电解镀铜,形成厚度1μm的铜层。并且,使用含有锡及铋的电解电镀液进行电解电镀,形成厚度2μm的焊锡层。这样,制作在树脂粒子的表面上形成有厚度1μm的铜层,在该铜层的表面形成有厚度2μm的焊锡层(锡:铋=43重量%:57重量%)的处理前导电性粒子(平均粒径16μm、CV值20%、树脂芯焊锡包覆粒子)。
接着,使用作为催化剂的对甲苯磺酸,对得到的处理前导电性粒子和戊二酸(具有两个羧基的化合物、和光纯药工业株式会社制造的“戊二酸”)在甲苯溶剂中于90℃下一边进行脱水一边搅拌8小时,由此得到在焊锡表面以共价键键合有含有羧基的基团的导电性粒子。将该导电性粒子称为导电性粒子B。
(实施例1~9及比较例1,2)
以下述的表1所示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。
(评价)
(1)连接结构体A的制作
准备在上表面具有L/S为100μm/100μm的铜电极图案(铜电极的厚度10μm)的玻璃环氧基板(FR-4基板)。另外,准备在下表面具有L/S为100μm/100μm的铜电极图案(铜电极的厚度10μm)的挠性印刷基板。
玻璃环氧基板和挠性印刷基板的重叠面积设为1.5cm×4mm,连接的电极数设为75对。
在上述玻璃环氧基板的上表面,涂敷刚制作后的各向异性导电糊剂,并使其为厚度50μm,形成各向异性导电糊剂层。此时,对于含有溶剂的各向异性导电糊剂,进行溶剂干燥。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,使得电极彼此对置。其后,一边调整模头的温度,使各向异性导电糊剂层的温度为185℃,一边在半导体芯片的上表面载置加压加热模头,施加2.0MPa的压力,使焊锡熔融,且使各向异性导电糊剂层在185℃下固化,得到连接结构体A。
(2)连接结构体B的制作
将连接结构体A中准备的上述玻璃环氧基板在230℃下暴露40秒以上,使铜电极氧化。使用氧化后的玻璃环氧基板,除此之外,与连接结构体A同样地操作,得到连接结构体B。
(3)连接结构体C的制作
在上述连接结构体B的制作中,将玻璃环氧基板的电极的材质从铜变更为铝,除此之外,同样地操作,得到连接结构体C。
(4)连接结构体D的制作
在上述连接结构体B的制作中,将玻璃环氧基板的铜电极变更为用Glicoat-SMD(タフエースF2)(四国化成工业株式会社制造)进行了预焊剂(OSP:OrganicSolderability Preservative)处理的铜电极,除此之外,同样地操作,得到连接结构体D。
(5)上下的电极间的导通试验
分别利用4端子法对得到的连接结构体A~D的上下的电极间的连接电阻进行测定。算出两个连接电阻的平均值。需要说明的是,由电压=电流×电阻的关系对使恒定的电流流过时的电压进行测定,由此可以求出连接电阻。按照下述的基准判定导通试验。需要说明的是,与连接结构体A相比,连接结构体B的电极的氧化物为大量,因此,存在连接电阻容易升高的倾向。
[导通试验的判定基准]
○○: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)有无空隙
在得到的连接结构体A~D中,从透明玻璃基板的下面侧通过目视观察是否在由各向异性导电糊剂层所形成的固化物层上产生空隙。根据下述的基准判定有无空隙。需要说明的是,与连接结构体A相比,连接结构体B的电极的氧化物为大量,因此,存在容易产生空隙的倾向。
[空隙的有无的判定基准]
○○:没有空隙
○:有1处小的空隙
△:有2处以上小的空隙
×:有大的空隙,使用上存在问题
(7)电极上的焊锡的配置精度1
在得到的连接结构体A~D中,在第一电极、连接部和第二电极的叠层方向观察第一电极和第二电极的相互对置的部分时,评价第一电极和第二电极的相互对置的部分的面积100%中的、配置有连接部中的焊锡部的面积的比例X。按照下述的基准判定电极上的焊锡的配置精度1。
[电极上的焊锡的配置精度1的判定基准]
○○:比例X为70%以上
○:比例X为60%以上且低于70%
△:比例X为50%以上且低于60%
×:比例X低于50%
(8)电极上的焊锡的配置精度2
在得到的连接结构体中,在与第一电极、连接部和第二电极的叠层方向垂直的方向观察第一电极和第二电极的相互对置的部分时,评价连接部中的焊锡部100%中的、配置于第一电极和第二电极的相互对置的部分的连接部中的焊锡部的比例Y。按照下述的基准判定电极上的焊锡的配置精度2。
[电极上的焊锡的配置精度2的判定基准]
○○:比例Y为99%以上
○:比例Y为90%以上且低于99%
△:比例Y为70%以上且低于90%
×:比例Y低于70%
将结果示于下述的表1。
需要说明的是,示出了使用了焊锡粒子的实施例,关于具有基材粒子、配置于该基材粒子表面上的焊锡层、和配置于该基材粒子和该焊锡层之间的第一导电层、利用上述焊锡层而在上述导电性部分的表面具有焊锡的导电性粒子,也确认可发挥本发明的效果。但是,就焊锡粒子的实施例而言,上述电极上的焊锡的配置精度1、2的评价结果更进一步优异。

Claims (17)

1.一种导电性粒子,其在导电性部分的表面具有焊锡,其中,
在焊锡的表面,经由含有下述式(X)所示的基团的基团键合有具有至少一个羧基的基团,
[化学式1]
2.如权利要求1所述的导电性粒子,其中,
所述式(X)表示的基团的碳原子直接以共价键或经由有机基团键合在焊锡的表面。
3.如权利要求2所述的导电性粒子,其中,
所述(X)表示的基团的碳原子直接以共价键键合在焊锡的表面。
4.如权利要求1或2所述的导电性粒子,其中,
所述式(X)表示的基团的氮原子直接以共价键或经由有机基团键合于所述具有至少一个羧基的基团。
5.如权利要求3所述的导电性粒子,其中,
所述式(X)表示的基团的氮原子直接以共价键或经由有机基团键合于所述具有至少一个羧基的基团。
6.如权利要求4或5所述的导电性粒子,其中,
所述具有至少一个羧基的基团具有硅原子,
所述式(X)表示的基团的氮原子直接以共价键或经由有机基团键合于所述具有至少一个羧基的基团的硅原子。
7.如权利要求1~6中任一项所述的导电性粒子,其中,
所述具有至少一个羧基的基团具有多个羧基。
8.如权利要求1~7中任一项所述的导电性粒子,其中,
所述具有至少一个羧基的基团通过使用了具有羧基的硅烷偶联剂的反应而被导入、或者在使用了硅烷偶联剂的反应后使具有至少一个羧基的化合物与源自硅烷偶联剂的基团反应而被导入。
9.如权利要求1~8中任一项所述的导电性粒子,其中,
所述导电性粒子如下得到:使用异氰酸酯化合物,使所述异氰酸酯化合物与焊锡表面的羟基反应,然后使具有至少一个羧基的化合物反应。
10.如权利要求9所述的导电性粒子,其中,
所述具有至少一个羧基的化合物具有多个羧基。
11.如权利要求1~10中任一项所述的导电性粒子,其具有:
基材粒子、和
配置于所述基材粒子表面上的焊锡层,
利用所述焊锡层使导电性部分的表面具有所述焊锡。
12.如权利要求11所述的导电性粒子,其中,
还具有配置于所述基材粒子和所述焊锡层之间的第一导电层,
在所述第一导电层的外表面上配置有所述焊锡层。
13.如权利要求1~12中任一项所述的导电性粒子,其中,
所述导电性粒子分散于粘合剂树脂中,作为导电材料使用。
14.一种导电性粒子的制造方法,其制造权利要求1~13中任一项所述的导电性粒子,其中,
使用导电性部分的表面具有焊锡的导电性粒子,且使用异氰酸酯化合物,
使所述异氰酸酯化合物与焊锡表面的羟基反应,然后使具有至少一个羧基的化合物反应,得到在焊锡的表面经由下述式(X)表示的基团键合有具有至少一个羧基的基团的导电性粒子,
[化学式2]
15.一种导电材料,其含有:
权利要求1~13中任一项所述的导电性粒子和粘合剂树脂。
16.如权利要求15所述的导电性材料,其中,
所述导电性粒子的含量为1重量%以上、80重量%以下。
17.一种连接结构体,其包括:
表面具有第一电极的第一连接对象部件;
表面具有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起来的连接部,
所述连接部的材料为权利要求1~13中任一项所述的导电性粒子、或含有所述导电性粒子和粘合剂树脂的导电材料,
所述第一电极和所述第二电极通过所述导电性粒子实现了电连接。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111971757A (zh) * 2018-04-04 2020-11-20 积水化学工业株式会社 带有绝缘性粒子的导电性粒子、带有绝缘性粒子的导电粒子的制造方法、导电材料以及连接结构体
CN112313031A (zh) * 2018-06-26 2021-02-02 昭和电工材料株式会社 焊料粒子及焊料粒子的制造方法

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6166849B2 (ja) * 2015-07-14 2017-07-19 積水化学工業株式会社 導電材料及び接続構造体
TW202412018A (zh) * 2022-07-08 2024-03-16 日商積水化學工業股份有限公司 導電糊、rfid嵌體、rfid嵌體之製造方法、用以接著晶片之導電糊之用途、及用以獲得rfid嵌體之導電糊之用途

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1706008A (zh) * 2003-07-04 2005-12-07 奈得可股份有限公司 敷料导电性粒子、导电性材料、各向异性导电粘合剂及各向异性导电接合结构
CN101128886A (zh) * 2005-02-24 2008-02-20 索尼化学&信息部件株式会社 绝缘被覆导电粒子
CN101523513A (zh) * 2006-10-17 2009-09-02 日立化成工业株式会社 被覆粒子及其制造方法、以及使用被覆粒子的各向异性导电性粘接剂组合物和各向异性导电性粘接剂膜
JP2009280790A (ja) * 2008-04-22 2009-12-03 Hitachi Chem Co Ltd 異方性導電接着剤用粒子状導電材料及びその製造方法、並びに異方性導電接着剤
CN103443869A (zh) * 2012-02-21 2013-12-11 积水化学工业株式会社 导电性粒子、导电性粒子的制造方法、导电材料及连接结构体
JP2014132567A (ja) * 2012-12-05 2014-07-17 Sekisui Chem Co Ltd 絶縁性粒子付き導電性粒子、絶縁性粒子付き導電性粒子の製造方法、導電材料及び接続構造体

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1706008A (zh) * 2003-07-04 2005-12-07 奈得可股份有限公司 敷料导电性粒子、导电性材料、各向异性导电粘合剂及各向异性导电接合结构
CN101128886A (zh) * 2005-02-24 2008-02-20 索尼化学&信息部件株式会社 绝缘被覆导电粒子
CN101523513A (zh) * 2006-10-17 2009-09-02 日立化成工业株式会社 被覆粒子及其制造方法、以及使用被覆粒子的各向异性导电性粘接剂组合物和各向异性导电性粘接剂膜
JP2009280790A (ja) * 2008-04-22 2009-12-03 Hitachi Chem Co Ltd 異方性導電接着剤用粒子状導電材料及びその製造方法、並びに異方性導電接着剤
CN103443869A (zh) * 2012-02-21 2013-12-11 积水化学工业株式会社 导电性粒子、导电性粒子的制造方法、导电材料及连接结构体
JP2014132567A (ja) * 2012-12-05 2014-07-17 Sekisui Chem Co Ltd 絶縁性粒子付き導電性粒子、絶縁性粒子付き導電性粒子の製造方法、導電材料及び接続構造体

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111971757A (zh) * 2018-04-04 2020-11-20 积水化学工业株式会社 带有绝缘性粒子的导电性粒子、带有绝缘性粒子的导电粒子的制造方法、导电材料以及连接结构体
CN112313031A (zh) * 2018-06-26 2021-02-02 昭和电工材料株式会社 焊料粒子及焊料粒子的制造方法

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