JP2003257235A - 導電性微粒子 - Google Patents

導電性微粒子

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JP2003257235A
JP2003257235A JP2002053804A JP2002053804A JP2003257235A JP 2003257235 A JP2003257235 A JP 2003257235A JP 2002053804 A JP2002053804 A JP 2002053804A JP 2002053804 A JP2002053804 A JP 2002053804A JP 2003257235 A JP2003257235 A JP 2003257235A
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conductive fine
conductive
meth
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JP2002053804A
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Yasuhiko Nagai
康彦 永井
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Sekisui Chemical Co Ltd
Original Assignee
Sekisui Chemical Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/161Disposition
    • H01L2224/16151Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/16221Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/16225Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation

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  • Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板とチップ等からなる電気回路の2つ以上
の電極を接続するのに使用され、基板間又は基板−チッ
プ間の距離を維持し、回路中にかかる力を緩和して接続
信頼性を向上し、かつ、一定周波数の信号波形に位相角
のずれを生じさせない導電性微粒子を提供する。 【解決手段】 樹脂からなる基材微粒子と前記基材微粒
子の表面に形成された金属層とからなる導電性微粒子で
あって、前記基材微粒子中には、誘電率の高い粉体が分
散している導電性微粒子。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気回路の2つ以
上の電極を接続するのに使用され、回路中にかかる力を
緩和して接続信頼性を向上し、かつ、一定周波数の信号
波形に位相角のずれを生じさせない導電性微粒子に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、電子回路基板において、ICやL
SIの接続は、それぞれの電極をプリント基板上にハン
ダ付けすることにより行っていたが、生産効率が悪く、
また、高密度化には適さないものであった。これを解決
するためにハンダを球状にした、いわゆるハンダボール
で基板と接続するBGA(ボールグリッドアレイ)等の
技術が開発された。この技術によれば、チップ又は基板
上に実装されたハンダボールを高温で溶融し基板とチッ
プとを接続することで高生産性、高接続信頼性を両立し
た電子回路を構成することができる。
【0003】しかし、近年、基板の多層化が進み、基板
自体の外環境変化による歪みや伸縮が発生し、結果とし
てその力が基板間の接続部にかかることによる断線が発
生することが問題となっていた。また、多層化によっ
て、基板間の距離がほとんどとれなくなり、これを維持
するために別途スペーサー等を置かなければならず、手
間や費用がかかることが問題となっていた。
【0004】これらを解決する手段として、基板等の回
路に掛かる力の緩和については、基板接続部に樹脂等を
塗布して補強することが行われている。しかしながら、
これは接続信頼性の向上には一定の効果を示すものの、
手間がかかり、また塗布工程が増えることにより費用が
増大するという問題があった。また、基板間の距離の維
持については、特開平11−74311号公報に、銅の
周りにハンダをコーティングしたボールを用いる方法が
開示されている。これは、ハンダのように溶融しない銅
が支えとなり、基板間の距離を維持することができると
いうものである。しかしながら、銅は高価であり、ま
た、重量もあることから安価・軽量な材料が求められて
いた。
【0005】これに対して、特開平5−36306号公
報や特開平9−306231号公報には、樹脂からなる
基材微粒子の表面に無電解メッキや電解メッキにより金
属層を設けた導電性微粒子が開示されている。
【0006】しかし、これらの樹脂からなる基材微粒子
の表面に金属層を設けた導電性微粒子では、コアとなる
基材微粒子部分の比誘電率が低く、伝達する一定周波数
の信号波形に位相角のずれが生じ、チップの誤作動等の
原因となるという問題があった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記現状に
鑑み、電気回路の2つ以上の電極を接続するのに使用さ
れ、回路中にかかる力を緩和して接続信頼性を向上し、
かつ、一定周波数の信号波形に位相角のずれを生じさせ
ない導電性微粒子を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、樹脂からなる
基材微粒子と前記基材微粒子の表面に形成された金属層
とからなる導電性微粒子であって、前記基材微粒子中に
は、比誘電率の高い粉体が分散している導電性微粒子で
ある。以下に本発明を詳述する。
【0009】本発明の導電性微粒子は、樹脂からなる基
材微粒子と前記基材微粒子の表面に形成された金属層と
からなる。上記基材微粒子を構成する樹脂としては、例
えば、スチレン、α−メチルスチレン、p−クロロスチ
レン、クロロメチルスチレン等のスチレン誘導体;塩化
ビニル;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等のビニルエ
ステル類;アクリロニトリル等の不飽和ニトリル類;
(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチ
ル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸2
−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸ステアリル、エ
チレングリコール(メタ)アクリレート、トリフルオロ
エチル(メタ)アクリレート、ペンタフルオロプロピル
(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリ
レート等の(メタ)アクリル酸エステル誘導体等を重合
した物等が挙げられる。これらの樹脂は単独で用いても
よく、2種以上を併用しても良い。
【0010】また、上記基材微粒子を構成する樹脂を合
成する際には、例えばジビニルベンゼン、ジビニルビフ
ェニル、ジビニルナフタレン、ポリエチレングリコール
ジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ
(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メ
タ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メ
タ)アクリレート、テトラメチロールメタントリ(メ
タ)アクリレート、テトラメチロールプロパンテトラ
(メタ)アクリレート、ジアリルフタレート及びその異
性体、トリアリルイソシアヌレート及びその誘導体等の
架橋性単量体を加えても良い。これら架橋性単量体は単
独で用いてもよく、2種以上を併用しても良い。
【0011】上記基材微粒子の製造方法としては特に限
定されず、例えば、懸濁重合、シード重合、乳化重合等
の一般的な重合方法により得ることができる。これら重
合方法は一般に水中にて行われるため、重合した基材微
粒子は吸湿した状態となる。この水分を除去するには、
加熱下にて真空乾燥することが好ましい。上記乾燥の条
件は基材微粒子の組成により適宜選ばれるが、乾燥温度
の好ましい下限は80℃、上限は90℃、乾燥時間の好
ましい下限は6時間、上限は24時間である。
【0012】上記基材粒子中には、比誘電率の高い粉体
が分散している。上記比誘電率の高い粉体が分散するこ
とにより、上記基材微粒子全体の比誘電率が高まるた
め、信号遅延が解消し、伝達する一定周波数の信号波形
に位相角のずれが生じる現象を解消することができる。
上記粉体の比誘電率としては、50以上であることが好
ましい。50未満であると、得られる導電性微粒子の比
誘電率が向上せず、充分な効果が得られないことがあ
る。より好ましくは、100以上である。かかる比誘電
率の高い粉体としては特に限定されず、例えば、チタン
酸バリウム、シリカ酸バリウム等の無機粉体等が挙げら
れる。
【0013】上記比誘電率の高い粉体の基材微粒子全体
に対する含有率の好ましい下限は10体積%、上限は7
0体積%である。10体積%未満であると、比誘電率向
上の効果が低く、70体積%を超えると、基材微粒子中
への分散が困難であり、また得られた基材微粒子が脆く
なるといった問題が生じることがある。より好ましい下
限は30体積%、上限は60体積%である。
【0014】上記比誘電率の高い粉体を上記基材微粒子
中に分散する方法としては特に限定されないが、例え
ば、上記基材微粒子を重合する際に、予め重合反応前の
単量体成分中に攪拌羽根、ホモジナイザー、回転式混合
脱法装置等を使って分散しておき、その混合液を懸濁重
合等により重合する方法等が挙げられる。
【0015】上記金属層としては特に限定されないが、
例えば、金、銀、銅、白金、亜鉛、鉄、錫、鉛、アルミ
ニウム、コバルト、インジウム、ニッケル、クロム、チ
タン、アンチモン、ビスマス、ゲルマニウム、カドミウ
ム、珪素等からなるものが挙げられる。これらの金属
は、単独で用いられてもよく、2種以上が併用されても
よい。
【0016】上記金属層は、1層からなるものであって
もよく、多層からなるものであってもよい。上記金属層
が多層からなる場合には、層ごとに異なる金属からなる
ものであってもよい。例えば、ポリスチレン樹脂の基材
微粒子上に、ニッケル層を設け、更にその上に銅層やス
ズ層を設けるといった構成が挙げられる。
【0017】上記金属層の厚みは特に限定されないが、
導電接合や基板接合という用途を考えた場合には、好ま
しい下限は0.01μm、上限は500μmである。
0.01μm未満であると、充分な導電性が得られない
ことがあり、500μmを超えると、導電性微粒子同士
の合着が起こったり、基板間の距離維持や基板等の回路
にかかる力を緩和する機能が乏しくなることがある。
【0018】上記金属層を形成する方法としては特に限
定されず、例えば、上記基材微粒子表面に無電解メッキ
等により形成する方法等が挙げられる。
【0019】本発明の導電性微粒子は、基材微粒子の表
面に金属層を形成した構造を有することから、電気回路
の2つ以上の電極を接続する際に、回路中にかかる力を
緩和して接続信頼性を向上することができる。更に、基
材微粒子中に比誘電率の高い粉体を分散させることによ
り、導電性微粒子全体の比誘電率が高く、一定周波数の
信号波形に位相角のずれを生じさせることがない。
【0020】
【実施例】以下に実施例を掲げて本発明を更に詳しく説
明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるもの
ではない。
【0021】(実施例1)ジビルベンゼンに、チタン酸
バリウム粉(富士チタン社製、BT100T)を全体の
30wt%になるように加え、室温にて30分間攪拌さ
せて、均一に分散させた。この混合物に重合開始剤を加
えて、懸濁重合を行い、平均粒子径262.2μmの基
材微粒子を得た。得られた基材微粒子に、導電下地層と
してニッケルめっき層を形成した。得られたニッケルめ
っき微粒子30gをとり、径50mm、高さ50mmの
正五角形状で、側面の1面のみに孔径20μmのメッシ
ュのフィルタが取り付けられているめっきバレルを有す
るバレルめっき装置を用いてその表面に銅メッキを施
し、更にその上に共晶ハンダめっきを行って、導電性微
粒子を得た。なお、銅めっきは、銅めっき液中で1時間
通電し、めっきバレルを正五角形の中心同士を通る軸を
中心に50rpmで回転することにより行い、その後洗
浄を行った。次いで、共晶ハンダめっき液中で3時間通
電しながら、同様にめっきバレルを回転し、共晶ハンダ
めっきを行った。
【0022】得られた導電性微粒子を顕微鏡で観察した
ところ、全く凝集がなく、すべての粒子が単粒子として
存在していることが確認された。また、この導電性微粒
子100個を測定した結果、平均粒径は301.0μm
であった。更に、この導電性微粒子の切断面を測定した
ところ、ニッケルめっきの厚みは0.3μm、銅めっき
の厚みは2.8μm、共晶ハンダメッキの厚みは14.
5μmであった。
【0023】得られた導電性微粒子を、高周波特性評価
用のテスト基板に実装し、下記の条件にて高周波特性を
評価した。結果を表1に示した。
【0024】(高周波特性評価試験)図1に示したよう
に、得られた導電性微粒子1を高周波特性評価用パッケ
ージ2のランド部分に1基板当たり34個実装し、次い
で導電性微粒子1を実装した高周波特性評価用パッケー
ジ2を評価用基板3上に実装して、評価用供試体を作製
した。この評価用供試体に周波数4GHz及び8GHz
の信号を印加したときの遅延位相角をネットワークアナ
ライザーを用いて測定した。
【0025】(実施例2)ジビニルベンゼンに対して、
チタン酸バリウム粉を50wt%添加した以外は、実施
例1と同様にして導電性微粒子を作製し、高周波特性評
価試験を行った。結果を表1に示した。
【0026】(実施例3)ジビニルベンゼンに対して、
チタン酸バリウム粉を80wt%添加した以外は、実施
例1と同様にして導電性微粒子を作製し、高周波特性評
価試験を行った。結果を表1に示した。
【0027】(比較例1)ジビニルベンゼンのみで重合
を行った以外は、実施例1と同様にして導電性微粒子を
作製し、熱伝導性評価試験を行った。結果を表1に示し
た。
【0028】
【表1】
【0029】
【発明の効果】本発明によれば、電気回路の2つ以上の
電極を接続するのに使用され、回路中にかかる力を緩和
して接続信頼性を向上し、かつ、一定周波数の信号波形
に位相角のずれを生じさせない導電性微粒子を提供でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例における高周波特性評価試験方法を示す
模式図である。
【符号の説明】
1 導電性微粒子 2 高周波特性評価用パッケージ 3 評価用基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 21/60 311 H01L 21/60 311S

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 樹脂からなる基材微粒子と前記基材微粒
    子の表面に形成された金属層とからなる導電性微粒子で
    あって、前記基材微粒子中には、比誘電率の高い粉体が
    分散していることを特徴とする導電性微粒子。
  2. 【請求項2】 基材微粒子は、比誘電率の高い粉体を1
    0〜70体積%含有することを特徴とする請求項1記載
    の導電性微粒子。
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