JP2003064330A - 異方性導電接着剤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 要約 【課題】 ペースト状の異方性導電接着剤の導電粒子と
して、異方性導電フィルム用の導電粒子として最も一般
的に用いられている金メッキ樹脂粒子を使用した場合で
あっても、導電粒子が沈降せず、良好なシェルフライフ
特性を示す異方性導電接着剤を提供する。 【解決手段】 絶縁性接着剤中に導電粒子が分散してい
る異方性導電接着剤において、７番ローターを備えたＢ
型粘度計を用いて、２５℃で２．５r.p.m.の条件で測定
した粘度η_１及び２５℃で２０r.p.m.の条件で測定した
粘度η_２を、以下の関係式（１）及び（２） 【数１】 ５０Ｐａ・Ｓ≦η_２≦２００Ｐａ・Ｓ （１） １．５≦η_１／η_２≦４．３ （２） を満足させるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、導電粒子が絶縁性
接着剤中に分散しているペースト状の異方性導電接着剤
に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体素子をフィルム基材やガラスエポ
キシ基板にフリップチップ実装する場合、それらの間
に、導電粒子を絶縁接着剤に分散させフィルム化した異
方性導電フィルムを挟持させ、熱圧着することが従来よ
り行われている。

【０００３】しかし、最近では、異方性導電フィルムに
比べて、原材料コスト、製造設備コスト、実装コスト等
が低く、しかもタクトタイムの短縮が可能となる異方性
導電ペーストを、異方性導電フィルムに代えて使用する
ことが検討されるようになっている。この場合、異方性
導電接合は、異方性導電ペーストをペーストディスペン
サーからフィルム基材やガラスエポキシ基板の所定の場
所へディスペンスし、そこへ半導体素子等の被接続部品
を位置決めしながら載置し、両者を熱圧着することによ
り行われている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、異方性導電ペ
ーストの導電粒子として、異方性導電フィルム用の導電
粒子として最も一般的に用いられている金メッキ樹脂粒
子を使用した場合、その比重が絶縁性接着剤の比重に比
べて大きいために、異方性導電ぺースト中で沈降し易
く、その結果、異方性導電ペースト中に導電粒子の濃度
分布に偏りが生ずるという問題がある。このため、導電
粒子濃度が高くなった異方性導電ペーストを使用する
と、異方性導電ペースト用ディスペンサーのノズルが目
詰まりし、異方性導電接続操作が中断し、逆に導電粒子
濃度が低くなった異方性導電ペーストを使用すると、熱
圧着時に異方性導電接続すべき端子間に捕捉される導電
粒子数が減少し、接続信頼性が低下する。

【０００５】本発明は、上述した従来の技術の課題を解
決しようとするものであり、液状〜ペースト状の異方性
導電接着剤の導電粒子として、異方性導電フィルム用の
導電粒子として最も一般的に用いられている金メッキ樹
脂粒子を使用した場合であっても、導電粒子が沈降しな
い異方性導電接着剤を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者は、異方性導電
接着剤のある測定条件下で得られる粘度と、その粘度と
異なる測定条件下で得られる粘度との比（チクソ比）と
に着目し、それらの数値を所定の数値範囲に収めるよう
にすると、異方性導電ぺースト中で導電粒子を沈降させ
ないようにできることを見出し、本発明を完成させるに
至った。

【０００７】即ち、本発明は、絶縁性接着剤中に導電粒
子が分散している異方性導電接着剤であって、７番ロー
ターを備えたＢ型粘度計を用いて、２５℃で２．５r.p.
m.の条件で測定した粘度η_１及び２５℃で２０r.p.m.の
条件で測定した粘度η_２が以下の関係式（１）及び
（２）

【０００８】

【数２】 ５０Ｐａ・Ｓ≦η_２≦２００Ｐａ・Ｓ （１） １．５≦η_１／η_２≦４．３ （２） を満足することを特徴とする異方性導電接着剤を提供す
る。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。

【００１０】本発明の異方性導電接着剤は、絶縁性接着
剤中に導電粒子が分散している、いわゆる異方性導電ペ
ーストであって、７番ローターを備えたＢ型粘度計を用
いて、２５℃（異方性導電接着剤温度）で２．５r.p.m.
の条件で測定した粘度η_１及び２５℃（異方性導電接着
剤温度）で２０r.p.m.の条件で測定した粘度η_２が前述
の関係式（１）及び（２）を満足するものである。

【００１１】ここで、式（１）のη_２に関し、Ｂ型粘度
計の粘度測定条件として、「２５℃で２０r.p.m.」とい
う条件を採用した理由は、この測定条件が異方性導電接
着剤をペーストディスペンサーからディスペンスする際
の相対的に高い剪断条件に相当すると考えられるからで
ある。また、式（２）のη_１に関し、Ｂ型粘度計の粘度
測定条件として、「２５℃で２．５r.p.m.」という条件
を採用した理由は、この測定条件が異方性導電接着剤を
ペーストディスペンサー中でそのオリフィスへ押し入れ
る際の相対的に低い剪断条件に相当すると考えられるか
らである。また、η_１／η_２としてチクソ比を定義した
理由は、異方性導電接着剤のディスペンス時にはディス
ペンスし易くなるようにある程度良好な流動性が求めら
れ、それと同時に、ディスペンスされた後には接続部位
で流れ出さないようにある程度低い流動性が求められて
おり、従って、ディスペンス時の粘度とディスペンス後
の粘度との間の関係をバランス良く規定する必要が生ま
れたからである。

【００１２】本発明の異方性導電接着剤において、粘度
η_２は５０Ｐａ・Ｓ以上２００Ｐａ・Ｓ以下であるが、
これは５０Ｐａ・Ｓ未満であると、粘度が低すぎてペー
ストディスペンサーから安定且つ均一にディスペンスす
ることができず、逆に２００Ｐａ・Ｓを超えるとペース
トディスペンサーのオリフィスに安定的に供給できない
からである。

【００１３】また、チクソ比（η_１／η_２）は１．５以
上４．３以下であるが、これは１．５未満であると、相
対的にディスペンス後の異方性導電接着剤の流動性がデ
ィスペンス時のその流動性と大差がなくなるので、ペー
ストが基板上に保持されずに流れてしまい、逆に４．３
を超えると、相対的にディスペンス後の異方性導電接着
剤の流動性がディスペンス時のその流動性よりも非常に
小さくなるので、圧着時にＩＣ下部からペーストが流れ
出ず、十分な接続が得られないからである。

【００１４】本発明の異方性導電接着剤で使用する導電
粒子としては、従来の異方性導電接着剤において用いら
れているものと同じ構成のものを使用することができ
る。例えば、半田粒子、ニッケル粒子、金属（ニッケ
ル、金等）メッキ被覆樹脂粒子、これらを絶縁被覆した
粒子等を挙げることができる。中でも、接続信頼性の良
好な金メッキ被覆樹脂粒子を好ましく使用することがで
きる。必要に応じて、絶縁被膜を形成してもよい。

【００１５】本発明で使用する導電粒子の平均粒子径
は、小さすぎると導通信頼性が低下し、大きすぎると絶
縁信頼性が低下するので、好ましくは２〜６μｍであ
る。

【００１６】本発明の異方性導電接着剤中の導電粒子の
配合量は、少なすぎると接続信頼性が低下し、多すぎる
と絶縁信頼性が低下するので、好ましくは１〜１０容量
％である。

【００１７】本発明の異方性導電接着剤で使用する絶縁
性接着剤としては、公知の絶縁性接着剤を使用すること
ができ、例えば、液状のエポキシ樹脂等の重合成分とイ
ミダゾール系硬化剤や変性アミン系硬化剤等の硬化剤成
分とからなる熱硬化型の液状絶縁性接着剤、重合性二重
結合を有するアクリレート系樹脂と硬化触媒から成る液
状絶縁性接着剤、アクリル、ＳＢＲ、ＳＩＳ、ポリウレ
タン等の熱可塑性樹脂、ゴム系樹脂等からなる液状ゴム
系接着剤等を使用することができる。

【００１８】本発明の異方性導電接着剤には、必要に応
じて種々の添加物、例えば、シリカゲルなどの増粘剤、
界面活性剤等を配合することができる。

【００１９】本発明の異方性導電接着剤は、絶縁性接着
剤中に導電粒子を常法により均一に分散することにより
製造することができる。

【００２０】なお、本発明の異方性導電接着剤におい
て、粘度η_２とチクソ比（η_１／η_２）とが、式（１）
及び式（２）を満足するようにする方法としては、増粘
効果の異なる２種以上のシリカゲルを配合することが挙
げられる。あるいは、絶縁性接着剤を構成する樹脂成分
として、異なる粘度特性を示す２種以上の樹脂を併用す
ることが挙げられる。また、反応性希釈剤やカップリン
グ剤等の添加剤を加えることなども挙げられる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明を実験例に基づき説明する。

【００２２】実験例１〜１６ 絶縁性接着剤として、エポキシ樹脂（ＨＰ４０３２、大
日本インキ社製）３０重量部、エポキシ樹脂（ＥＰ６３
０、油化シェルエポキシ社製）３０重量部、潜在性硬化
剤（ＨＸ３９２１、旭化成社製）４０重量部及びシラン
カップリング剤（Ａ１８７、日本ユニカー社製）３重量
部からなる混合物（粘度約２０Ｐａ・Ｓ（２５℃／７番
ローターを備えたＢ型粘度計／２０r.p.m.）、比重約
１．２）に、粘度調整剤と導電粒子とを添加して均一に
混合することによりペースト状の異方性導電接着剤を調
製した。

【００２３】なお、粘度調整剤としては、粘度η_２とチ
クソ比（η_１／η_２）とを同時に増大させ得るアエロジ
ル＃２００（シリカゲル、アエロジル社製）と、粘度η
_２をあまり増大させないがチクソ比（η_１／η_２）を増
大させ得るアエロジルＲＹ２００（シリカゲル、アエロ
ジル社製）とを、表１に示す粘度η_２とチクソ比（η _１
／η_２）とになるように、樹脂１００重量部に対しそれ
ぞれ表１の重量部で使用した。また、導電粒子として
は、表１の特性（粒子径（平均）、比重）の金メッキ樹
脂粒子を表１に示す量（粒子量（Ｖ％））で使用した。

【００２４】なお、粘度η_１は、７番ローターを備えた
Ｂ型粘度計により、接着剤温度２５℃、２．５r.p.m.と
いう条件で測定した値であり、粘度η_２は、７番ロータ
ーを備えたＢ型粘度計により、接着剤温度２５℃、２０
r.p.m.という条件で測定した値である。

【００２５】

【表１】 粘度(Pa・S) チクソ比 粒子径 粒子 粒子量 アエロシ゛ル（重量部）実験例 η₁ η₂ η₁/η₂ (μm) 比重 (Vol%) RY200 #200 １ 52 35 1.5 5 2.7 5 1.5 − ２ 84 70 1.2 5 2.7 5 − 0.3 ３ 75 50 1.5 5 2.7 5 0.5 1 ４ 200 100 2.1 5 2.7 5 1.5 2 ５ 810 200 4.1 5 2.7 5 5 1 ６ 1300 320 4.1 5 2.7 5 4 3 ７ 910 200 4.5 5 2.7 5 3.5 2.5 ８ 340 150 2.3 1 3.5 5 2.5 1 ９ 260 120 2.2 2 3.6 5 2.5 1 １０ 250 120 2.1 2 3.5 5 2.5 1 １１ 210 100 2.1 6 2.6 5 2.5 1 １２ 200 95 2.1 8 2.2 5 2.5 1 １３ 220 110 2.0 5 2.7 0.5 2.5 1 １４ 230 110 2.1 5 2.7 1.0 2.5 1 １５ 360 140 2.6 5 2.7 11 2.5 1１６ 420 150 2.8 5 2.7 15 2.5 1

【００２６】（評価試験）得られた実験例１〜１６の異
方性導電接着剤について、以下に説明するように、ディ
スペンス性、導通信頼性及び絶縁信頼性について試験評
価した。

【００２７】ディスペンス性 異方性導電接着剤をノズル径１．１ｍｍのシリンジに充
填し、室温下、垂直に１時間保持した。その後、最大吐
出圧力０．７Ｍｐａで接着剤を２０回吐出させ、吐出毎
の接着剤重量を測定し、その平均接着剤重量を求めた。
各回の吐出量が平均接着剤重量の０．８〜１．２倍であ
るとき、ディスペンス性が良好であると判断し、表２中
に○で示した。それ以外の場合を×で示した。

【００２８】導通信頼性及び絶縁信頼性 異方性導電接着剤を、ノズル径１．１ｍｍのシリンジに
充填し、室温下、垂直に１時間保持した後に、フレキシ
ブル配線基板（Ｈｙｐｅｒ Ｆｌｅｘ、ソニーケミカル
社；１００μｍピッチ）に吐出させ、そこへＩＣチップ
（ソニーケミカル社、ＴＥＧ）を位置決めしながら載置
し、１９０℃で０．６Ｎ／バンプの圧力で１０秒間、熱
圧着してチップオンフレキ（ＣＯＦ）装置を得た。

【００２９】このＣＯＦ装置を、８５℃／８５％ＲＨの
恒温・恒湿チャンバーに１０００時間投入した後、導通
抵抗値を測定した。導通抵抗値の最大値が１００ｍΩ未
満であるとき、導通抵抗性が良好であると判断し、表２
中に○で示した。それ以外の場合を×で示した。また、
導通抵抗値の測定の際に、併せて絶縁抵抗値を測定し
た。絶縁抵抗値の平均値が１０^８Ω以上であるとき、絶
縁抵抗性が良好であると判断し、表２中に○で示した。
それ以外の場合を×で示した。

【００３０】なお、実験例１〜７は、異方性導電接着剤
における粘度η_２とチクソ比（η_１／η_２）の重要性を
特に評価するための実験であり、実験例８〜１２は、導
電粒子径と粒子比重が異方性導電接着剤の特性に与える
影響を評価するための実験であり、実験例１３〜１６
は、導電粒子の配合量が異方性導電接着剤の特性に与え
る影響を評価するための実験である。

【００３１】

【表２】 評 価 実験例 テ゛ィスヘ゜ンス性 導通信頼性 絶縁信頼性 備考 １ × ○ ○ 均一な塗布が不可 ２ × ○ ○ 均一な塗布が不可 ３ ○ ○ ○ 総合的に良好 ４ ○ ○ ○ 総合的に良好 ５ ○ ○ ○ 総合的に良好 ６ × ○ ○ 均一な塗布が不可 ７ × ○ ○ 均一な塗布が不可 ８ ○ × ○ 導通信頼性が不良 ９ × ○ × 均一な塗布が不可 １０ ○ ○ ○ 総合的に良好 １１ ○ ○ ○ 総合的に良好１２ ○ ○ × 絶縁信頼性が不良 １３ ○ × ○ 導通信頼性が不良 １４ ○ ○ ○ 総合的に良好 １５ ○ ○ ○ 総合的に良好１６ ○ ○ × 絶縁信頼性が不良

【００３２】（評価結果）実験例１の異方性導電接着剤
の場合、粘度η_２が５０Ｐａ・Ｓ未満であるために、流
動性が過度に高く、ディスペンサーのオリフィスから必
要以上に吐出してしまい、また、実験例２の異方性導電
接着剤の場合、チクソ比（η_１／η_２）が１．５を下回
っているので、ペーストが基板上で保持されずに流れて
しまい、ディペンス性に問題あった。実験例６の異方性
導電接着剤の場合、粘度η_２が２００Ｐａ・Ｓを超えて
いるために、流動性に乏しく、ディスペンサーのオリフ
ィスに十分に供給されず、また、実験例７の異方性導電
接着剤の場合には、チクソ比（η_１／η_２）が４．３を
上回っているので、流動性に乏しく、ディスペンサーの
オリフィスに十分に供給されなかった。

【００３３】一方、前述した式（１）及び（２）を満足
する実験例３〜５の異方性導電接着剤の場合には、ディ
スペンス性、導電信頼性、絶縁信頼性のいずれの評価項
目ついても、良好な結果が得られた。

【００３４】実験例８〜１２の結果から、導電粒子の好
ましい平均粒径が２〜６μｍであり、また、好ましい粒
子比重が２〜３．５であることが分かった。

【００３５】実験例１３〜１６の結果から、導電粒子の
好ましい配合量が１〜１０Ｖ％であることが分かった。

【００３６】

【発明の効果】本発明の異方性導電接着剤は、ペースト
状の異方性導電接着剤の導電粒子として、異方性導電フ
ィルム用の導電粒子として最も一般的に用いられている
金メッキ樹脂粒子を使用した場合であっても、導電粒子
が沈降せず、良好なシェルフライフ特性を示す。従っ
て、ディスペンス性、導通信頼性及び絶縁信頼性にも優
れている。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4J040 DB051 DF001 DF031 DM011 EF001 HA066 HA316 HC02 HC24 KA03 KA16 KA25 KA32 KA42 LA09 NA19 PA24 5F044 LL09 5G301 DA05 DA29 DA57 DD03 5G307 HA02 HB03 HC01

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁性接着剤中に導電粒子が分散してい
   る異方性導電接着剤であって、７番ローターを備えたＢ
   型粘度計を用いて、２５℃で２．５r.p.m.の条件で測定
   した粘度η_１及び２５℃で２０r.p.m.の条件で測定した
   粘度η_２が以下の関係式（１）及び（２） 【数１】 ５０Ｐａ・Ｓ≦η_２≦２００Ｐａ・Ｓ （１） １．５≦η_１／η_２≦４．３ （２） を満足することを特徴とする異方性導電接着剤。
2. 【請求項２】 導電粒子の比重が２〜３．５である請求
   項１記載の異方性導電接着剤。
3. 【請求項３】 導電粒子の平均粒子径が２〜６μｍであ
   る請求項１又は２記載の異方性導電接着剤。
4. 【請求項４】 導電粒子を１〜１０容量％含有する請求
   項１〜３のいずれかに記載の異方性導電接着剤。