JP2001298049A - 接続用複合金属粒子およびペースト、接続基板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 構成金属中に鉛を含まず、錫合金からな
る低融点合金層を有し、平均粒子径３〜４０μｍ、平均
粒子径±２μｍの粒子の存在率が７５体積％以上、含有
酸素量３０００ｐｐｍ以下である複合金属粒子、または
該組成の複合金属粒子を用いたペーストをＬＳＩチップ
電極の基板電極への接続に用いる。 【効果】 ＬＳＩチップを基板上に実装するとき、低温
接続性、導電性、耐酸化性、耐マイグレーション性、分
散性に優れ、かつ鉛を含まないために人体や環境にも優
しい、変形しやすく、ファインピッチでも電流密度が充
分に得られる優れた複合金属粒子及び複合金属粒子を用
いたペーストを提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明の複合金属粒子および
該組成の複合金属粒子を用いたペーストは、ＬＳＩチッ
プ等の電子部品を直接基板電極へ接続するために用いら
れ、プリント回路基板上回路、ハイブリッドＩＣ基板上
回路、液晶パネル（ＣＯＧ：チップオンガラス）、ＩＣ
カード、太陽電池への電気的接続用導電性金属粒子とし
て利用される。

【０００２】

【従来の技術】最近、プリント配線板、液晶パネル、ハ
イブリッドＩＣなどの高密度化、微細配線化が必要にな
ってきた。そのため、従来のＩＣパッケージを基板に実
装するのではなく、ＬＳＩチップを直接実装することが
行われてきている。ＬＳＩチップを基板表面に実装する
場合、公知方法としては、ＩＣあるいはＬＳＩチップ電
極と基板電極間にインジウム成分からなる半田づけによ
り接続する方法や、金バンプが形成されたＬＳＩチップ
電極部を銀あるいは銀―パラジウム導電性金属粒子を含
む導電性ペーストで基板電極に加熱硬化あるいはＵＶ硬
化する接続法、金バンプが形成されたＬＳＩチップ電極
部をＵＶ硬化性樹脂で基板電極に機械的に接続する方法
などがある。

【０００３】また、導電性粒子、例えば、数μｍ程度の
金めっき樹脂粒子、金めっきニッケル粒子をＬＳＩチッ
プ電極と基板電極間に介在させ、電極間方向にだけ電気
的接合を確保する方法がある。この場合、ＬＳＩチップ
の電極上に光熱硬化性樹脂をコーティングしておき、電
極部以外を光硬化したのち、粘着性を利用して電極部だ
けに導電性粒子を付着させ、ＬＳＩチップの接合面を下
に向けて基板電極上に接合する。

【０００４】この時、事前に電極以外の基板上に接着剤
を塗布しておき、ＬＳＩチップと基板との接着を保護
し、さらに、加熱硬化してＬＳＩチップ電極と基板電極
間に存在する導電性粒子を固定するものである。この
時、必要に応じて、数十ニュートン／電極の圧力で電極
間の導電性粒子を多少変形させての導電性を安定にする
方法である。ＬＳＩチップ電極部に金あるいははんだバ
ンプを用いる場合もある。また、別に導電性粒子を電極
間に介在させる方法としては、導電性粒子を光硬化性樹
脂あるいは熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂有機バインダー
に分散させ、基板電極上あるいはＬＳＩチップ上にコー
ティングして、電極位置合わせして張り合わせた後、加
熱あるいは光硬化し、同時に加圧して電極間に存在する
導電性粒子の両接点を確保する方法である。この場合に
は、有機バインダー中に分散されている粒子同士には導
電性を示さず、電極間方向にしか導電性を有さない特徴
を持つ。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記記載の公知な実装
方法には以下の欠点が存在する。半田付けによるＩＣチ
ップ実装では、ヒートサイクルにより基板との間にクラ
ックが入りやすく、好ましくない。金バンプが形成され
ているＬＳＩチップを直接基板上に光硬化性樹脂を用い
て接合する場合には、樹脂の硬化収縮性だけにより接合
するため、十分な安定した導電性を有し得ない。導電性
ペーストをＬＳＩチップ電極部だけに塗布して、基板電
極に接合して導電性を確保する場合には、ペーストのだ
れ等で隣の電極間でのショート起こり易い。

【０００６】また、はんだ中の鉛はα線を出す性質があ
るため、ＬＳＩチップの電極近傍に存在するとＬＳＩチ
ップを誤動作させる要因になる事もあるので、その実装
場所に工夫がいる等の制限もある。さらに、鉛には毒性
が強いために、その使用を制限される傾向にある。本発
明者らは、導電性粒子をＬＳＩチップ電極と基板電極間
に介在させる方法に付いて着目した。ＬＳＩチップ接続
に前記の公知導電性粒子を電極間に介在するには、ＬＳ
Ｉチップ電極と基板電極との間に導電性粒子を存在させ
加圧、加熱して電気的接合をとるが、導電性粒子には金
めっき樹脂粒子、金めっきニッケル粒子、銀粒子などが
用いられてきた。

【０００７】しかし、金めっきのコストがかかるばかり
か、接合時、金めっきが樹脂から剥がれ易く、接触不良
を起こしたりする。また、ニッケルボール上に金めっき
した導電性粒子を用いた場合でも充分な導電性を確保す
るために、厚くめっきしなければならず、ニッケルを介
しているために高温、高湿度中でニッケル、金めっき界
面でのニッケルが酸化するなどの問題がある。銀粒子の
場合には、基板電極間での銀マイグレーションによるリ
ークの問題がある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、ＬＳＩチップ
等の電子部品の電極と基板電極間に複合金属粒子を介在
させ、電極間方向にだけ導電性を確保する電子部品電極
と基板電極との接続用複合金属粒子として、金属濃度が
粒子の表層から中心部へと連続的に変化し、融点が表層
から中心部にいくに従って傾斜的に変化する事を特徴と
する複合金属粒子を用いることによって、低温接続も可
能となり、可能接続部分の融点差ができるだけ少ない信
頼性の高い電気的接続が得られることを見出した。

【０００９】また、この複合金属粒子を有機バインダー
に分散させたペーストを、ＩＣベアチップ実装してなる
液晶パネル基板、ハイブリドＩＣ基板、プリント回路基
板に適用出来ることを見出した。つまり、請求項１に係
る接続用複合金属粒子は、電子部品電極と基板電極との
接続用複合金属粒子であって、該複合金属粒子は、融点
の高い金属合金を中心核［ｍ］と、該中心核の外側の層
を中心核から外側に向かって順番に［ｍ＋１］層、［ｍ
＋２］層・・・［ｍ＋ｎ］層とより成り中心核及びそれ
ぞれの層の融点を（ｍ）ｍｐ、（ｍ＋１）ｍｐ、（ｍ＋
２）ｍｐ・・・（ｍ＋ｎ）ｍｐと表すとき、中心核と各
層の融点が（ｍ）ｍｐ＞（ｍ＋１）ｍｐ＞（ｍ＋２）ｍ
ｐ・・・＞（ｍ＋ｎ）ｍｐで、平均粒子径３〜４０μｍ
で平均粒子径±２μｍの存在割合が７５体積％以上、含
有酸素量３０００ｐｐｍ以下であることを特徴とする。

【００１０】また、請求項２に係る接続用複合金属粒子
は、請求項１記載の接続用複合金属粒子において、前記
複合金属粒子は、３層以上で構成金属が３種類以上で、
かつ最外層以外の層は前記中心核［ｍ］との合金層であ
って、最外層［ｍ＋ｎ］は錫或いは錫合金層であり有機
バインダーの硬化温度近傍で層表面が溶融することを特
徴とする。また、請求項３に係る接続用複合金属粒子
は、請求項１または２記載の接続用複合金属粒子におい
て、前記接続用複合金属粒子の構成金属が、金、銀、
銅、錫、ビスマス、亜鉛、ニッケル、パラジウム、クロ
ム、インジウム、アンチモン、アルミニウム、ゲルマニ
ウム、シリコン、ベリリウム、タングステン、モリブデ
ン、マンガン、タンタル、チタン、ネオジウム、マグネ
シウムのうち、いずれか３種類以上含み、平均粒子径３
〜４０μｍ、含有酸素量が３０００ｐｐｍ以下であるこ
とを特徴とする。

【００１１】また、請求項４に係る接続用複合金属粒子
は、請求項１乃至３記載の接続用複合金属粒子におい
て、前記中心核［ｍ］が、一般式ＡｇｘＣｕｙ［０．０
０１≦ｘ≦０．４、０．６≦ｙ≦０．９９９、ｘ＋ｙ＝
１（原子比）］で表され、平均粒子径は０．０５〜３０
μｍ、中心核金属粒子の含有酸素量が１〜２５００ｐｐ
ｍ、かつ中心核粒子表面のＡｇ濃度が粒子の平均Ａｇ濃
度より高い領域を有し、中心核粒子表面が微細な凸凹形
状（凸部と凹部の高さの差が１μｍ以下）をしているこ
とを特徴とする。

【００１２】また、請求項５に係る電子部品電極と基板
電極との接続用ペーストは、請求項１乃至４に記載の接
続用複合金属粒子１重量部に対して、光硬化性樹脂、熱
硬化性樹脂、熱可塑性樹脂から選ばれた１種以上の有機
バインダーを０．１〜３０重量部含有していることを特
徴とする。また、請求項６に係る接続用ペーストは、請
求項５記載の接続用ペーストにおいて、前記基板電極が
銅、錫めっき銅、金、はんだめっき銅、アルミニウム、
銀、ニッケル、パラジウム、白金、ＩＴＯガラス、IＯ
ガラス電極から選ばれた一種以上であることを特徴とす
る。また、請求項７に係る接続基板は、請求項５または
６記載の接続用ペーストを用いて接続される接続基板
が、液晶パネル基板、プリント回路基板、ハイブリッド
ＩＣ基板のいづれかであることを特徴とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下に本発明を詳細に述べる。本
発明の複合金属粒子の平均粒子径および粒子径分布につ
いては、レーザー回折型粒度分布測定装置（ＨＥＬＯＳ
＆ＲＯＤＯＳ：日本レーザー）或いは走査型電子顕微鏡
（ＳＥＭ：日立製作所製Ｓ−２７００）を用いて測定し
た。測定値は体積基準の粒径分布を用い、平均粒子径は
体積積算基準で５０体積％の値を用いた。

【００１４】本発明における複合金属粒子の含有酸素量
は粒子の表面、内部すべてのトータルの酸素量で、不活
性ガスインパルス加熱融解法による酸素・窒素同時分析
装置（堀場製作所製ＥＭＧＡ６５０）で測定することが
できる。含有酸素量が３０００ｐｐｍを越えると、酸化
膜による導電性不良が生じる可能性がある。好ましい含
有酸素量は２０００ｐｐｍ以下であるが、さらに好まし
くは１５００ｐｐｍ以下である。

【００１５】本発明者らが開発した複合金属粒子の構成
金属は半導体素子の誤動作を引き起こす可能性があるα
線の放出、人体に対して毒性があり、環境問題として削
減が訴えられている鉛を含まない金属粒子であるという
事を特長とし、常温、常圧において金属状態となる元素
の中で、金、銀、銅、錫、ビスマス、亜鉛、ニッケル、
パラジウム、クロム、インジウム、アンチモン、アルミ
ニウム、ゲルマニウム、シリコン、ベリリウム、タング
ステン、モリブデン、マンガン、タンタル、チタン、ネ
オジウム、マグネシウムのうち、いずれか３種類以上で
平均粒子径３〜４０μｍ、含有酸素量が３０００ｐｐｍ
以下である事を特長としている。

【００１６】好ましい構成元素は金、銀、銅、錫、ビス
マス、亜鉛、ニッケル、パラジウム、クロム、インジウ
ム、アンチモン、アルミニウム、ゲルマニウム、シリコ
ン、ベリリウムであり、さらに好ましくは金、銀、銅、
錫、ビスマス、亜鉛、インジウム、ゲルマニウムであ
る。なお、複合金属粒子の表面及び表面近傍の錫、銅、
ビスマス、銀等の濃度は、英国ＶＧ社製Ｘ線光電子分光
分析装置ＥＳＣＡＬＢ２００―Ｘ型を用いて、表面から
の深さ３０Ａ程度の表面濃度として求めたものである。
この際の錫濃度はＳｎ３ｄ（ＭｇのＫα線）、銅濃度は
Ｃｕ３ｐ（ＭｇのＫα線）、ビスマスはＢｉ４ｆ（Ｍｇ
のＫα線）、銀濃度はＡｇ３ｄ（ＡｌのＫα線）のピー
クを利用し、エネルギーカウント値を重量％に換算して
求めたものである。一方、金属粒子の各粒子の各元素の
平均濃度は、試料を濃硝酸中で溶解したものを、高周波
誘導結合型プラズマ発光分析計（セイコー電子工業
（株）製ＪＹ３８Ｐ―Ｐ２型）を使用して測定したもの
である。

【００１７】複合金属粒子の中心核金属粒子［ｍ］は、
一般式ＡｇｘＣｕｙ［０．００１≦ｘ≦０．４、０．６
≦ｙ≦０．９９９、ｘ＋ｙ＝１（原子比）］で表され、
平均粒子径は０．０５〜３０μｍ、中心核金属粒子の含
有酸素量が１〜２５００ｐｐｍ、かつ中心核粒子表面の
Ａｇ濃度が粒子の平均Ａｇ濃度より高い領域を有し、中
心核粒子表面が微細な凸凹形状（凸部と凹部の高さの差
が１μｍ以下）をしている事を特長とする複合金属粒子
であり、接続時に複合金属粒子が熱や荷重等の影響でひ
しゃげて、不具合を引き起こすことを防止する事を発明
した。

【００１８】この際の複合金属粒子の核となる金属粒子
のＡｇ量ｘは、０．００１未満では充分な耐酸化性が得
られず、０．４を越える場合には金属粒子の製造コスト
が高くなる。好ましいＡｇ量ｘの範囲としては０．００
５≦ｘ≦０．３であり、さらに好ましくは０．０２≦ｘ
０．２５である。また、複合金属粒子の中心核となる金
属粒子は、粒子表面のＡｇ濃度が平均のＡｇ濃度より高
く、表面のＡｇ濃度が平均のＡｇ濃度の１．４倍以上で
あり、さらには２．１倍以上であることが望ましい。複
合金属粒子の中心核となる金属粒子の表面及び表面近傍
のＡｇ濃度としては、英国ＶＧ社製Ｘ線光電子分光分析
装置ＥＳＣＡＬＡＢ２００−Ｘ型を用いて、表面からの
深さ３０Å程度の表面Ａｇ濃度として求めたものであ
る。なお、この際のＡｇ濃度は、Ａｇ３ｄ_５／２（Ａｌ
のＫα線）とＣｕ３ｐ（ＭｇのＫα線）のピークを比較
して求めたものである。一方、平均Ａｇ濃度は、試料を
濃硝酸中で溶解したものを、高周波誘導結合型プラズマ
発光分析計（セイコー電子工業（株）製ＪＹ３８Ｐ−Ｐ
２型）を使用して測定したものである。

【００１９】中心核粒子表面のＡｇ濃度が粒子の平均Ａ
ｇ濃度より高い領域を有する事を特長としているため
に、金属粒子中心核の耐酸化性が向上し、ニッケル下地
処理（一般的に言われている拡散防止層の形成）を必要
とせず、中心核のＡｇ−Ｃｕ合金層とその外側の層で合
金層ができる特長を示している。平均粒子径は０．０５
〜３０μｍであることを特徴とするが、複合化した後の
平均粒子径が４０μｍを超える場合には、存在粒子が大
きすぎて、つぶれた場合に隣の電極と接点を有し、リー
ク電流を発生させてしまい好ましくないので、中心核と
なる金属粒子の平均粒子径は３０μｍ以下が好ましい。

【００２０】平均粒子径０．０５μｍ未満の場合には、
電極間での粒子が電極の厚さより小さくなって接点が不
十分になり、さらに、粒子間の凝集が大きくなり分散が
非常に困難となる。また、金属粒子間の凝集力が強くな
り、複合化も困難となる。好ましい平均粒径は、２〜２
０μｍで、さらに好ましくは３〜１０μｍである。本発
明の中心核金属粒子［ｍ］の平均粒子径および粒子径分
布については、レーザー回折型粒度分布測定装置（ＨＥ
ＬＯＳ＆ＲＯＤＯＳ：日本レーザー）或いは走査型電子
顕微鏡（ＳＥＭ：日立製作所製Ｓ−２７００）を用いて
測定した。測定値は体積基準の粒径分布を用い、平均粒
子径は体積積算基準で５０体積％の値を用いた。

【００２１】本発明における中心核金属粒子の含有酸素
量は粒子の表面、内部すべてのトータルの酸素量で、不
活性ガスインパルス加熱融解法による酸素・窒素同時分
析装置（堀場製作所製ＥＭＧＡ６５０）で測定すること
ができる。含有酸素量が２５００ｐｐｍを越えると、酸
化膜による導電性不良が生じる可能性がある。好ましい
含有酸素量は２０００ｐｐｍ以下であるが、さらに好ま
しくは１５００ｐｐｍ以下である。また、中心核金属粒
子表面が非常に微細な凸凹形状（凸部と凹部の高さの差
が１μｍ以下）をしているために、外側の層との接合で
は強度アップに適しているアンカー効果のようになって
いて、金属粒子中心核とその外側の層との剥離が起こら
ない構造になっている事も見いだした。

【００２２】本発明の複合金属粒子の中心核となる金属
粒子の製法は、かかる組成の金属融液を高圧の不活性ガ
スによりアトマイズして得られるものであるが、特に、
窒素ガス、ヘリウムガスを用いるのがよい。粒子形状は
球状が好ましいが、球状よりはるかにはずれたものであ
ると基板電極とＬＳＩチップ電極間に存在する粒子の
中、両接点を有することのない組み合わせが生じてしま
いやすい。

【００２３】本発明の複合金属粒子をＬＳＩチップ電極
等の電子部品の電極と基板電極との接合に使う場合、公
知の方法で構わない。例えば、基板上の電極部上に光硬
化性の樹脂を塗布し、さらに、マスクを用いて接続電極
部以外を硬化し、さらに、粘着性を用いて導電性粒子を
電極部にくっつけた後、接着剤を電極部以外に塗布して
加圧、加熱あるいは光硬化して用いる。また、公知方法
である導電性粒子に適当な有機バインダーを用いて導電
性粒子を分散させたものをＬＳＩチップ電極あるいは基
板電極上に塗布して、加熱あるいは光硬化、必要に応じ
て加圧してＬＳＩチップ電極と基板電極との接合を行う
ことができる。この場合のＬＳＩチップ電極の大きさと
しては、４０μｍから１５０μｍ程度の通常のＬＳＩチ
ップ電極を有するものが使用できる。また、ＬＳＩチッ
プ電極に金バンプまたははんだバンプを形成したもので
も使用できる。

【００２４】本発明は、前記組成の複合金属粒子に対し
て、さらに、有機バインダーを含有してなるペーストも
提供するものである。本発明のペーストは、導電性粒子
１重量部に対して、有機バインダー０．１〜３０重量部
含有してなるが、熱硬化型樹脂、熱可塑性樹脂として
は、熱可塑性アクリル樹脂、ブチラール樹脂、塩化ビニ
ル樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボ
ネート樹脂、スチレン系樹脂などがあげられる。

【００２５】有機バインダーが０．１重量部未満の場合
には、ペースト化しにくいのと前記導電性粒子の使用方
法のように、基板とＩＣチップ接合用の接着剤が必要に
なる。３０重量部を越える場合には、電極間に存在する
導電性粒子の確率が低くなり、好ましくない。好ましく
は、０．３〜２０重量部、さらに、好ましくは、０．３
〜１０重量部である。熱硬化型樹脂としては、エポキシ
樹脂、レゾール型フェノール樹脂、アミノ樹脂、ポリウ
レタン樹脂、ポリイミド樹脂、熱硬化性アクリル樹脂か
ら選ばれた１種類以上があげられる。

【００２６】エポキシ樹脂としては、ビスフェノールＡ
型、ビスフェノールＦ型、ブロム化ビスフェノールＡ
型、脂環式エポキシ、鎖状エポキシ、エポキシアクリレ
ート、脂肪酸変性エポキシ、ポリアルキレンエーテル
型、ジグリシジルエステル型などがあげられる。液状エ
ポキシ樹脂、また、必要に応じて、公知の反応性希釈剤
を用いることもできる。例えば、ジグリシジルエーテ
ル、エチレングリコールジグリシジルエーテル、１，３
ブタンジオールジグリシジルエーテル、ジエチレングリ
コールジグリシジルエーテルなどがあげられる。

【００２７】レゾール型フェノール樹脂としては、フェ
ノール・ホルムアルデヒド型レゾール型樹脂、アルキル
フェノールレゾール型樹脂、キシレン樹脂変性レゾール
型樹脂、ロジン変性フェノール樹脂などがあげられる。
ポリイミド樹脂としては、縮合型ポリイミドやビスマレ
イド系樹脂、付加型ポリイミド樹脂があげられる。ポリ
ウレタン樹脂としては、ウレタンを形成するウレタンプ
レポリマーが使用できるが、好ましくは、末端活性イソ
シアート基を活性水素化合物でブロックしたブロックイ
ソシアヌレートプレポリマーを主体にするものが好まし
い。これらの熱硬化型樹脂の中では、エポキシ樹脂を用
いるものが好ましい。中でも、ビスフェノールＡ型、Ｆ
型のエポキシ樹脂が好ましい。中でも、無溶剤型のエポ
キシ樹脂を用いるのが好ましい。必要に応じて硬化剤を
用いることができ、イミダゾール系硬化剤、有機ポリア
ミン、酸無水物、ジシアンジアミド、ベンゾグアナミン
などの公知のものを使用するのが好ましい。

【００２８】紫外線硬化型樹脂を用いる場合には、光重
合性オリゴマー、光重合性モノマーを光開始助剤ととも
に用いられる。光重合性オリゴマーとしては、低分子量
反応性分子（数百から数千）で、ポリエステル、エポキ
シ、ウレタンなどの骨格に官能基としてアクリル基、メ
タアクリル基が２つ以上付加したものであり、例えばエ
ポキシアクリレート、ウレタンアクリレート、ポリエス
テルアクリレート、ポリエーテルアクリレートが挙げら
れる。

【００２９】光重合性モノマーとしては、アクリロイル
基（ＣＨ₂＝ＣＨＣＯ―）または、タクリロイル基（Ｃ
Ｈ₂Ｃ（ＣＨ₃）ＣＯ―）を１分子当たり１個または２個
以上持つものであり、１個以上持つ単官能アクリレート
（メタ）、２個以上持つ多官能アクリレート、その他、
ビニル基（ＣＨ₂＝ＣＨ―）を持つものが好ましい。例
えば、アルリアクレート、アリルメタアクリレート、ベ
ンジルアクリレート（メタ）、N、Ｎ―ジメチルアミノ
エチルアクリレート、ク゛リンシジルメアタクリレート、
ポリエチレナクレート90メタアクリレート、トリフロロ
アクリレートなどが挙げられる。

【００３０】多官能アクリレートとしては、例えば、
１，４ブタンジオールアクリレート、ジエチレングリコ
ールアクリレート、ネオペンチルグリコールアクリレー
ト、ポリエチレングリコール400ジアクリレート、トリ
プロピレングリコールジアクリレート、ビスフェノール
Ａジエトキシジアクリレート、テトラエチレングリコー
ルジアクリレート、トリメチロールプロパンアクリレー
ト、ペンタエリスリトールトリアクリレート等が挙げら
れる。ビニル基を有する反応性モノマーとしては、例え
ば、スヒレン、ビニルトルエン、酢酸ビニル、Ｎ―ビニ
ルピロリドン等の単官能モノマーが使用できる。

【００３１】前記光重合性オリゴマー、モノマーととも
に用いられる光開始剤は、紫外線を吸収してラジカルを
発生しやすい物性が好ましく、アセトフェノン系、チオ
キサントン系、ベンゾイン系、パーオキサイド系の公知
の物質を用いることができる。光開始助剤としては、そ
れ自身は紫外線照射により活性化はしないが、光開始剤
とともに用いると光開始剤単独よりも開始反応が促進さ
れ、硬化反応を効率的にするものであり、脂肪族、芳香
族のアミノなどの公知の光開始助剤を使用できる。例え
ば、トリエタノールアミン、Ｎ−メチルジエタノールア
ミン、ミヒラーケトン、４、４−ジエチルアミノフェノ
ンなどが挙げられる。紫外線硬化型樹脂を用いる場合に
は、加熱硬化型樹脂と同様にして溶剤のガス発生防止の
点から無溶剤が好ましい。

【００３２】紫外線硬化型樹脂を用いる場合には、加熱
硬化型樹脂と同様に、溶剤の揮発によるガス発生を防止
するため無溶剤で用いるのが好ましい。ただし、特性を
損なわない程度であれば多少の公知の無溶剤を用いるこ
ともできる。溶剤を用いる場合には、メチルカルビトー
ル、エチルカルビトール、ブチルカルビトール及びそれ
らのアセテート、メチルセロソルブ、エチルセロソル
ブ、ブチルセロソルブ及びそれらのアセテート、２、
２、４―トリメチルー１、３ペンタンジオールモノイソ
ブチレート、テルペノール、キシレン、酢酸ブチル、ト
ルエン、酢酸エチル、メチルエチルケトン、メチルイソ
ブチルケトンなどが挙げられるがこれらに限ったもので
はない。

【００３３】ペーストとして用いる場合には、公知のカ
ップリング剤、沈降防止剤、酸化防止剤などを用いるこ
とができる。例えば、シランカップリング剤、チタンカ
ップリング剤、アルミカップリング剤等、コロイダルシ
リカ、酸化ポリエチレン、等、高級脂肪酸、ハイドロキ
ノン系化合物、フェノール系化合物、アルカノールアミ
ン等が挙げられるがこれらに限るものではない。これら
添加剤量としては導電性粒子１重量部に対して、０．０
０１〜０．１重量部が良い。

【００３４】ペーストとして用いる場合の基板電極も、
導電性粒子として使用する場合と同様に、ガラスエポキ
シ樹脂基板、紙フェノール樹脂基板、アルミナ基板、窒
化アルミニウム基板、ポリイミド樹脂基板、ポリイミド
樹脂基板、ポリフェニレンサルファイド樹脂基板、ガラ
ス基板などのリジッドのものやフレキシブルな基板、低
温焼成セラミックス基板などの回路基板上に形成された
導体回路、電極や、液晶パネル上に形成されたＩＴＯ
（インジウムー錫酸化物）ＩＯ（インジウム酸化物）電
極などを意味するものである。

【００３５】かかる組成のペーストを基板電極上にコー
ティングする場合、公知のコーティング方法で構わな
く、例えば、スピンコーティング、スクリーン印刷、マ
イクロディスペンサー法などがあげられるがとくに指定
されるものではない。コーティング厚さは、導電性粒子
の粒子径、電極の厚さにもよるが、５〜１０００μｍ程
度の厚さでコートされるのがよい。さらに、１０〜２０
０μｍが好ましく、１０〜５０μｍが最も好ましい。コ
ーティングされた後、必要に応じて１００℃以下で乾燥
する。さらに、ＬＳＩチップの電極（場合によっては金
バンプ、はんだバンプが形成された電極）を基板電極接
合位置にセットする。

【００３６】次に、接合して、加熱乾燥、加熱硬化ある
いは光硬化を加圧して行う。この時、加熱硬化するとき
は、前記にある有機バインダーの硬化条件に合わせて行
うのが好ましい。ただし、基板が液晶パネルのように高
い硬化温度が使用できない場合には、低温度で硬化する
のが好ましい。液晶パネル基板の場合には、２００℃以
下が好ましく、さらに１３０℃以下が好ましく、１００
℃以下が最も好ましい。硬化時間もＬＳＩチップの安定
性、基板の安定性から短時間で行うのが好ましく、例え
ば液晶パネルにＬＳＩチップ実装する場合では、数秒か
ら数分程度で行うのがよい。加熱方法は特に指定は無
く、例えば、遠赤外線炉、熱風乾燥機、近赤外線炉、Ｖ
ＰＳ炉等が挙げられる。加圧する場合には、電極当た
り、０．２〜１００ニュートン／電極の程度の加圧が必
要である。

【００３７】有機バインダーが光硬化性樹脂例えばＵＶ
硬化性樹脂を用いる場合、基板によって照射するのが好
ましい。基板に透光性が十分ない場合には、横から照射
するのが良い。この場合にも同時に加圧して接合を安定
にするのが好ましい。前記に示されるように、ＬＳＩチ
ップを導電性粒子を用いて直接接合する場合、あるいは
導電性粒子を有機バインダーに必要量分散させ加熱硬化
あるいは光硬化して接合する場合について示したが、接
合された状態においては、ＬＳＩチップ電極（金バンプ
あるいははんだバンプが形成された場合も含む）と基板
電極間に導電性粒子が両方に接点を有して存在している
ことになるが、存在状態は、導電性粒子が多少つぶれた
状態すなわち粒子が面で両電極に接触していることにな
る。

【００３８】ＬＳＩチップ電極は種類にもよるが、電極
の一片の大きさが４０μｍから１５０μｍ程度と小さ
く、電極間（電極ピッチ）も４０μｍから２００μｍと
狭いことから、面接触状態のほうが、単に粒子が点接触
している場合よりも十分な導通が得られることになる。
ＬＳＩチップ電極と基板電極間の導電性は、電極の大き
さにもよるが、０．１ｍΩ〜４ｍΩ／ｃｍ^２程度の抵抗
値が電極間で得れるのが良い。電極間の抵抗値（あるい
は導電性の耐環境性試験は、６０℃／９０％湿度中 １
０００時間、―５５℃／３０分 １２５℃／３０分 １
０００サイクルでの両電極間での抵抗値変化を測定し
た。変化率が初期抵抗値の２倍未満である場合を良好と
した。

【００３９】マイグレーション試験は基板上の隣り合う
電極間に１０Ｖ印可したまま、６０℃／９０％湿度中に
１０００時間放置後の絶縁性を測定し、１０^８オーム以
上である場合を正常値とした。また、１０^７オーム以下
をマイグレーション（絶縁破壊）が生じたとした。電極
間の導電粉末の形状、状態の観察は、断面をダイヤモン
ドカッターで切断した後、研磨し、電子顕微鏡で観察し
た。

【００４０】

【実施例１】次に、実施例及び比較例に基づいて本発明
を詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例にのみ限
定されるものではない。以下実施例と比較例によって本
発明を具体的に説明する。 （１）複合金属粒子の製造 Ｃｕ粒子（純度９９重量％以上）１６ｋｇとＡｇ粒子
（純度９９重量％以上）４ｋｇを黒鉛るつぼに入れ、高
周波誘導加熱装置により１４００℃に融解、加熱した。
雰囲気は９９体積％以上の窒素中で行った。次に、この
融解金属をるつぼの先端より、ヘリウムガス雰囲気の噴
霧槽内に導入した後、るつぼ先端付近に設けられたガス
ノズルから、ヘリウムガス（純度９９体積％以上、酸素
濃度０．１体積％、圧力３．２ＭＰａＧ）を噴出してア
トマイズ（真壁技研製）を行い、金属粒子を作製した。
得られた金属粒子を走査型電子顕微鏡（日立製作所製Ｓ
−２７００）で観察したところ球状（体積平均粒子径１
２μｍ）であった。この金属粒子表面のＡｇ濃度をＸ線
光電子分光分析法（英国ＶＧ社製Ｘ線光電子分光分析装
置ＥＳＣＡＬＡＢ２００−Ｘ型）により測定し、金属粒
子の平均Ａｇ濃度は濃硝酸中で溶解しプラズマ発光分析
法（セイコー電子工業（株）製ＪＹ３８Ｐ−Ｐ２型）に
より測定した。得られた金属粒子の表面と平均のＡｇ濃
度比は２．２であった。

【００４１】また、エポキシ樹脂にて包埋し、金属粒子
断面の電子顕微鏡観察を実施したが、金属粒子内部にボ
イドはなく、凸部と凹部の高さの差は０．５μｍであっ
た。得られた複合金属粒子を気流式分級機（日清エンジ
ニアリング製）で分級した。得られた分級粉は平均粒径
５．０μｍであり、酸素含有量は１２００ｐｐｍであっ
た。また、５．０±２μｍに含まれる分級粉の存在割合
は９９％以上であった。

【００４２】前述した方法により得られた複合金属粒子
を核として、回転めっき装置（上村工業製フロースルー
プレーターＲＰ−１）にて、めっき前処理は水洗のみで
Ｓｎめっきを行った。Ｓｎめっき液はＳｎ／Ｐｂ共晶は
んだめっき用の液組成からＰｂ成分を除去した組成であ
り、めっき温度は２５度、電流密度は０．１５Ａ／ｄｍ
^２、めっき時間１時間で行った。得られた複合金属粒子
を走査型電子顕微鏡にて１００個観察した結果、体積平
均粒径が８μｍであった。断面観察によるめっき厚みは
２μｍであった。

【００４３】さらに、粒子表面及び中心の元素分析（堀
場製作所製ＥＭＡＸ−５７７０）を実施したところ、次
のような結果が得られた。なお、分析に使用した線種は
Ａｇ；Ｌα線、Ｃｕ；Ｋα線、Ｓｎ；Ｌα線であり、エ
ネルギーカウント値を重量％に換算した。 次に最表面の元素分析（表面からの深さ３０Å程度）を
Ｘ線光電子分光分析法にて実施した。分析に使用したピ
ークは、Ａｇ３ｄ_3/2 （ＭｇのＫα線）とＣｕ３ｐ
（ＭｇのＫα線）、Ｓｎ３ｄ_5/2（ＭｇのＫα線）であ
る。その結果、最表面にはＳｎしか存在していない事を
確認した。

【００４４】最後にこの複合金属粒子を島津製作所製Ｄ
ＳＣー５０により窒素雰囲気下で吸熱ピーク温度（融点
を示す）を測定した。その結果、２１７度、３５３度、
４９０度、６１０度に吸熱ピークが存在した。測定装置
の操作温度の上限は７２０度であり、核として使用して
いる合金粒子の融点は不明だったので、真空理工製の高
温顕微鏡にて窒素雰囲気下にて核の金属粒子のみ別途測
定したところ、７８０度付近で金属粒子が球状を維持で
きなくなり、９９０度で完全に溶解する事を観察でき、
ＤＳＣ測定により得られた吸熱ピークはめっき層由来で
ある事を確認した。

【００４５】（２）複合金属粒子の評価１ ＬＳＩチップ上の電極（５０×５０μｍ）上に、ＵＶ硬
化性樹脂を１μｍ厚みで塗布した。さらに、マスクを用
いて電極部以外を光硬化した。上記（１）で得られた複
合金属粒子をチップの電極部上に重ならないように分散
付着させた。ＬＳＩチップを真空吸着して、すでにＩＴ
Ｏ電極（８０〜１００μｍ）が形成されている液晶パネ
ル上に電極部が対抗するようにセットした。この時、Ｉ
ＴＯ電極間にＩＣチップ接続用の光熱硬化併用型接着剤
を塗布しておき、ＩＣチップを接合した後、ＵＶ照射硬
化した。さらに、２ニュートン／電極の加圧して、１０
０℃／２０秒で硬化した。硬化後の接合状態は、ＩＣチ
ップ電極とＩＴＯ電極間に複合金属粒子が存在してお
り、抵抗値は０．２ｍΩ／ｃｍ^２で良好であった。環境
試験後では、変化率が40％以内で良好であった。

【００４６】（３）複合金属粒子の評価２ 上記（１）で得られた複合金属粒子１重量部に対して、
エポキシアクリレート５重量部、アリルメタアクリレー
ト２重量部、チオキサントン系開始剤０．２重量部、及
び少量の溶剤を混合してペーストとした。作製したペー
ストをＩＴＯ電極（厚さ１０００オングストローム、幅
５０μｍ×８０μｍ）がすでに形成されている液晶パネ
ル上に均一に２０μｍ厚みでコーティングした。電極パ
ッド（アルミニウム５０×８０μｍ）を２２７パッド有
するＬＳＩチップ（６×１３ｍｍ）を接続電極どうしが
対向するように接合して、液晶パネル側からＵＶ照射し
て硬化した。さらに、１００℃／１０秒間加熱しなが
ら、各電極パッド当たり０．７ニュートンの圧力で加圧
して電極間の接合をはかった。この時、各電極間では導
電性粒子が存在しており、硬化、加圧により各電極間の
複合金属粒子は変形しており、粒子は面で電極に接触し
ていた。電極間以外のところでは、粒子は相互に接触し
ておらず、絶縁であった。

【００４７】

【実施例２】（１）複合金属粒子の製造 実施例１と同様に不活性ガスアトマイズを行い分級後、
この金属粒子を核として、回転めっき装置にて、めっき
前処理は水洗のみでＳｎ／Ｂｉめっきを行った。Ｓｎ／
Ｂｉめっき液はＳｎめっき液にＢｉを５重量％添加した
組成であり、めっき温度は２５度、電流密度は０．１５
Ａ／ｄｍ^２、めっき時間１時間で行った。得られた複合
金属粒子を走査型電子顕微鏡にて１００個観察した結
果、体積平均粒径が７．５μｍであった。また、複合金
属粒子をエポキシ樹脂にて包埋し、研磨後に走査型電子
顕微鏡にて断面観察を行った。断面観察によるめっき厚
みは１．５μｍであった。さらに、粒子表面及び中心の
元素分析を実施したところ、次のような結果が得られ
た。なお、分析に使用した線種はＡｇ；Ｌα線、Ｃｕ；
Ｋα線、Ｓｎ；Ｌα線、Ｂｉ；Ｍα線であり、エネルギ
ーカウント値を重量％に換算した。

【００４８】次に最表面の元素分析（表面からの深さ３
０Å程度）をＸ線光電子分光分析法にて実施した。分析
に使用したピークは、Ａｇ３ｄ_3/2（ＭｇのＫα線）と
Ｃｕ３ｐ（ＭｇのＫα線）、Ｓｎ３ｄ_5/2（ＭｇのＫα
線）、Ｂｉ４ｆ（ＭｇのＫα線）である。その結果、最
表面にはＳｎとＢｉが存在している事を確認した。存在
比はＳｎが４６重量％でＢｉが５４重量％であった。さ
らに、この複合金属粒子をＤＳＣにより窒素雰囲気下で
吸熱ピーク温度（融点を示す）を測定した。その結果、
１３８度、２１７度、３５３度、４９０度、６１０度に
吸熱ピークが存在した。核として使用している金属粒子
の融点を高温顕微鏡にて窒素雰囲気下にて別途測定した
ところ、７８０度付近で金属粒子が球状を維持できなく
なり、９９０度で完全に溶解する事を観察でき、ＤＳＣ
測定により得られた吸熱ピークはめっき層由来である事
を確認した。

【００４９】（２）複合金属粒子の評価１ ＬＳＩチップ上の電極（５０×５０μｍ）上に、ＵＶ硬
化性樹脂を１μｍ厚みで塗布した。さらに、マスクを用
いて電極部以外を光硬化した。上記実施例２−（１）で
得られた複合金属粒子をチップの電極部上に重ならない
ように分散付着させた。ＬＳＩチップを真空吸着して、
すでにＩＴＯ電極（８０〜１００μｍ）が形成されてい
る液晶パネル上に電極部が対抗するようにセットした。
この時、ＩＴＯ電極間にＩＣチップ接続用の光熱硬化併
用型接着剤を塗布しておき、ＩＣチップを接合した後、
ＵＶ照射硬化した。さらに、２ニュートン／電極の加圧
して、１００℃／２０秒で硬化した。硬化後の接合状態
は、ＩＣチップ電極とＩＴＯ電極間に複合金属粒子が存
在しており、抵抗値は０．２ｍΩ／ｃｍ^２で良好であっ
た。環境試験後では、変化率が40％以内で良好であっ
た。

【００５０】（３）複合金属導電性粒子の評価２ 実施例２―（１）で得られた複合金属粒子１重量部に対
して、ポリエステルアクリレート６重量部、酢酸ビニル
１重量部、アセトフェノン系開始剤０．０２重量部、及
び少量の溶剤で作製したペーストを、銅箔をすでにエッ
チング処理して回路が形成されている厚さ７０μｍポリ
イミドのフレキシブルプリント基板上に均一に２０μｍ
コーティングした。さらに、電極パッド（金めっき ５
０×８０μｍ）を２２６０電極有するＬＳＩチップ（６
×６ｍｍ）を５０×８０μｍ銅パッド上に接続電極どう
しが対向するようにセットし、接続の横方向からUV照射
した。さらに、１００℃／２０秒加熱硬化した。この
時、同時に１ニュートン／電極の圧力で硬化させた。各
電極間に導電性粒子が存在していることが確認できた。
また、電極間導電性は０．２ｍΩ／ｃｍ^２で良好であっ
た。電極間の複合金属粒子は、変形していることが確認
され両電極接点では、面で変形していた。耐環境試験後
の結果、変化率は４０％と低かった。電極間以外の箇所
では、絶縁であった。

【００５１】

【実施例３】（１）導電性粒子の評価１ ＬＳＩチップ上の電極（５０×５０μｍ）上に、ＵＶ硬
化性樹脂を１μｍ厚みで塗布した。さらに、マスクを用
いて電極部以外を光硬化した。上記実施例２−（１）で
得られた複合金属粒子をチップの電極部上に重ならない
ように分散付着させた。ＬＳＩチップを真空吸着して、
すでにＩＴＯ電極（８０〜１００μｍ）が形成されてい
る液晶パネル上に電極部が対抗するようにセットした。
この時、ＩＴＯ電極間にＩＣチップ接続用の光熱硬化併
用型接着剤を塗布しておき、ＩＣチップを接合した後、
ＵＶ照射硬化した。さらに、２ニュートン／電極の加圧
して、１００℃／２０秒で硬化した。硬化後の接合状態
は、ＩＣチップ電極とＩＴＯ電極間に複合金属粒子が存
在しており、抵抗値は０．２ｍΩ／ｃｍ^２で良好であっ
た。環境試験後では、変化率が40％以内で良好であっ
た。

【００５２】（２）導電性粒子の評価２ 実施例２―（１）で作製した複合金属粒子１重量部に対
して、液状エポキシ樹脂５重量部、イミダゾール系硬化
剤０．１重量部、トリエタノールアミン０．１重量部を
混合して、ペーストとした。作製したペーストを低温焼
成セラミックス基板にすでに銅厚膜導体が作製されてい
る回路上にコーティングした。さらに、ＬＳＩチップ
（６×６ｍｍ）（電極パッド 金バンプ７５μｍ径）を
銅厚膜電極上に位置合わせして接合した。さらに、１５
０℃／３０秒で加熱硬化した。この時、同時に５０ニュ
ートン／電極の圧力をかけて接合した。電極間の抵抗値
は０．３ｍΩ／ｃｍ^２と良好であった。

【００５３】

【比較例１】（１）導電性粒子の製造 錫粒子（純９９．９％以上）５．０ｋｇ、黒鉛るつぼ中
で５００℃まで高周波誘導加熱を用いて溶解した。金属
融液をるつぼ先端より噴出し、噴出と同時に２．５ＭＰ
ａＧのヘリウムガス（純度９９体積％以上、酸素濃度
０．１体積％）を金属融液に対して噴出しアトマイズし
た。得られた粒子は、球状で平均粒子径１０μｍであっ
た。この粒子を気流式分級機（日清エンジニアリング
製）で分級した。得られた分級粉は平均粒径８．５μｍ
であった。８．５±２μｍに含まれる分級粉の存在割合
は９９％以上であった。また、分級後の導電性粒子の酸
素含有量は１５００ｐｐｍであった。

【００５４】また、この分級後の導電性粒子を島津製作
所製ＤＳＣ−５０により窒素雰囲気下で吸熱ピーク温度
（融点を示す）を測定した。その結果２３２℃に吸熱ピ
ークが存在し、錫である事を確認した。 （２）導電性粒子の評価１ 実施例１−（２）と同じ方法で、比較例１−（１）で製
造した導電性粒子を用いてＬＳＩチップ実装した。電極
間の抵抗値は、０．２ｍΩ／ｃｍ²と良好であったが、
一部導電性粒子間が接触しているものが見られた。環境
試験（マイグレーション試験）の結果では、ＬＳＩチッ
プの電極間でのマイグレーションは観測されていない。

【００５５】（３）導電性粒子の評価２ 実施例１−（３）と同じ方法で、比較例１−（１）で製
造した導電性粒子を用いてＬＳＩチップに実装した。電
極間の抵抗値は100ｍΩ／ｃｍ²と高く、かつ環境試験後
の電極間の抵抗変化率は500％と大きかった。導電性粒
子は粒子間で一部溶解し、接続されている状態が見られ
た。

【００５６】

【発明の効果】本発明は、ＬＳＩチップ実装するとき
の、導電接点として用いる導電性粒子に関するが、従来
の高価な金めっき粉末を使わない、低温接合を可能に
し、適度の柔軟性をもった安定した低抵抗接合と優れた
耐環境性を提供する複合金属粒子及びその複合金属粒子
を用いたペーストである。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子部品電極と基板電極との接続用複合
   金属粒子であって、該複合金属粒子は、融点の高い金属
   合金を中心核［ｍ］と、該中心核の外側の層を中心核か
   ら外側に向かって順番に［ｍ＋１］層、［ｍ＋２］層・
   ・・［ｍ＋ｎ］層とより成り中心核及びそれぞれの層の
   融点を（ｍ）ｍｐ、（ｍ＋１）ｍｐ、（ｍ＋２）ｍｐ・
   ・・（ｍ＋ｎ）ｍｐと表すとき、中心核と各層の融点が
   （ｍ）ｍｐ＞（ｍ＋１）ｍｐ＞（ｍ＋２）ｍｐ・・・＞
   （ｍ＋ｎ）ｍｐで、平均粒子径３〜４０μｍで平均粒子
   径±２μｍの存在割合が７５体積％以上、含有酸素量３
   ０００ｐｐｍ以下であることを特徴とする接続用複合金
   属粒子。
2. 【請求項２】 請求項１記載の接続用複合金属粒子にお
   いて、前記複合金属粒子は、３層以上で構成金属が３種
   類以上で、かつ最外層以外の層は前記中心核［ｍ］との
   合金層であって、最外層［ｍ＋ｎ］は錫或いは錫合金層
   であり有機バインダーの硬化温度近傍で層表面が溶融す
   ることを特徴とする接続用複合金属粒子。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の接続用複合金属
   粒子において、前記接続用複合金属粒子の構成金属が、
   金、銀、銅、錫、ビスマス、亜鉛、ニッケル、パラジウ
   ム、クロム、インジウム、アンチモン、アルミニウム、
   ゲルマニウム、シリコン、ベリリウム、タングステン、
   モリブデン、マンガン、タンタル、チタン、ネオジウ
   ム、マグネシウムのうち、いずれか３種類以上含み、平
   均粒子径３〜４０μｍ、含有酸素量が３０００ｐｐｍ以
   下であることを特徴とする接続用複合金属粒子。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３記載の接続用複合金属粒
   子において、前記中心核［ｍ］が、一般式ＡｇｘＣｕｙ
   ［０．００１≦ｘ≦０．４、０．６≦ｙ≦０．９９９、
   ｘ＋ｙ＝１（原子比）］で表され、平均粒子径は０．０
   ５〜３０μｍ、中心核金属粒子の含有酸素量が１〜２５
   ００ｐｐｍ、かつ中心核粒子表面のＡｇ濃度が粒子の平
   均Ａｇ濃度より高い領域を有し、中心核粒子表面が微細
   な凸凹形状（凸部と凹部の高さの差が１μｍ以下）をし
   ていることを特徴とする接続用複合金属粒子。
5. 【請求項５】 請求項１乃至４に記載の接続用複合金属
   粒子１重量部に対して、光硬化性樹脂、熱硬化性樹脂、
   熱可塑性樹脂から選ばれた１種以上の有機バインダーを
   ０．１〜３０重量部含有していることを特徴とする電子
   部品電極と基板電極との接続用ペースト。
6. 【請求項６】 請求項５記載の接続用ペーストにおい
   て、前記基板電極が銅、錫めっき銅、金、はんだめっき
   銅、アルミニウム、銀、ニッケル、パラジウム、白金、
   ＩＴＯガラス、IＯガラス電極から選ばれた一種以上で
   あることを特徴とする接続用ペースト。
7. 【請求項７】 請求項５または６記載の接続用ペースト
   を用いて接続される接続基板が、液晶パネル基板、プリ
   ント回路基板、ハイブリッドＩＣ基板のいづれかである
   ことを特徴とする接続基板。