JP2013127041A - 異方性導電接着剤、その製造方法、接続構造体及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】成膜性樹脂、液状エポキシ化合物、エポキシ用硬化剤及びシランカップリング剤を含有する絶縁性接着剤中1に、絶縁被覆磁性導電粒子2が分散されてなる異方性導電接着剤10は、絶縁被覆磁性導電粒子2として脱磁処理されたものを使用する。また、脱磁処理後に着磁処理された磁性導電微粒子を併用する。この磁性導電微粒子としては、0.05〜0.5μmの平均粒子径を有し且つその平均粒子径が、絶縁被覆磁性導電粒子2の平均粒子径の1〜10%であるものを使用する。しかも、磁性導電微粒子の配合量は、成膜性樹脂、液状エポキシ化合物、エポキシ用硬化剤及びシランカップリング剤の合計100質量部に対し5〜70質量部である。
【選択図】図1
Description
工程(A)
絶縁被覆磁性導電粒子を脱磁処理し、他方、磁性導電微粒子を脱磁処理した後に着磁処理する工程;及び
工程(B)
成膜性樹脂、液状エポキシ化合物、エポキシ用硬化剤及びシランカップリング剤を含有する絶縁性接着剤に、脱磁処理された絶縁被覆磁性導電粒子及び脱磁処理後に着磁処理された磁性導電微粒子を混合分散する工程
を有する製造方法を提供する。
工程(C)
異方性導電接着剤を、剥離基材の片面に塗布し、乾燥することにより異方性導電フィルムを形成する工程
を有することが好ましい。
磁性導電微粒子3の磁性材料としては、フェロ磁性体(キュリー温度)としては、Co(1115℃)、Fe(770℃)、Ni(350℃)、MnBi(357℃)、MnSb(314℃)等が挙げられる。フェリ磁性体としては、CrO2(130℃)、FeOFe2O3(585℃)、NiOFe2O3(585℃)、CuOFe2O3(455℃)、MgOFe2O3(440℃)、MnOFe2O3(300℃)等が挙げられる。また、永久磁石として称されているMK磁石、アルニコ磁石、希土類磁石等も使用することができる。その他、常磁性体であるTiやセラミック、Zn、W等も使用することができる。
本発明において使用する絶縁被覆磁性導電粒子2は、その少なくとも一部が磁性材料(例えば、強磁性材料、常磁性材料)から構成されている磁化し得る導電粒子である。従って、絶縁被覆磁性導電粒子2には、着磁されている場合も脱磁されている場合も含まれる。このような絶縁被覆磁性導電粒子2としては、導電粒子全体が単一の磁性材料から形成されている場合のみならず、導電粒子又は絶縁粒子の表面に磁性材料の薄膜が形成されている粒子、そのような磁性薄膜上に更に非磁性金属膜が形成されている粒子、これらの磁性粉体の最表面に更に非磁性の絶縁性樹脂の薄膜が形成されている粒子などを挙げることができる。
本発明の異方性導電接着剤を構成する絶縁性接着剤1は、成膜性樹脂、液状エポキシ化合物、エポキシ用硬化剤及びシランカップリング剤を含有する。
成膜性樹脂、液状エポキシ化合物、エポキシ用硬化剤及びシランカップリング剤を含有する絶縁性接着剤中に、絶縁被覆磁性導電粒子が分散されてなる異方性導電接着剤であって、絶縁被覆磁性導電粒子が脱磁処理されたものであり、更に、脱磁処理後に着磁処理された磁性導電微粒子を、成膜性樹脂、液状エポキシ化合物、エポキシ用硬化剤及びシランカップリング剤の合計100質量部に対し5〜70質量部含有しており、該磁性導電微粒子は、0.05〜0.5μmの平均粒子径を有し且つその平均粒子径は、該絶縁被覆磁性導電粒子の平均粒子径の1〜10%であることを特徴とする本発明の異方性導電接着剤は、以下の工程(A)及び(B)を有する製造方法により製造することができる。以下に工程毎に説明する。
まず、絶縁被覆磁性導電粒子を脱磁処理し、他方、磁性導電微粒子を脱磁処理した後に着磁処理する。脱磁処理や着磁処理の手法としては、公知の手法を適用することができる。また、磁性導電微粒子が磁性金属又は合金微粒子である場合に、キュリー温度以上への加熱で脱磁してもよく、また図2又は図3に提示したような脱磁・着磁装置を用いて脱磁や着磁を行うこともできる。なお、絶縁被覆磁性導電粒子が、樹脂コアニッケルメッキ粒子である場合には、キュリー温度以上への加熱ではなく、他の手法により脱磁処理すべきである。
次に、成膜性樹脂、液状エポキシ化合物、エポキシ用硬化剤及びシランカップリング剤を含有する絶縁性接着剤に、脱磁処理された絶縁被覆磁性導電粒子及び脱磁処理後に着磁処理された磁性導電微粒子、並びに必要に応じて有機溶媒を公知の手法により混合分散する。これにより異方性導電接着剤を得ることができる。ここで、多くの場合、この混合分散過程で、磁性導電微粒子が絶縁被覆磁性導電粒子の表面に付着する。また、脱磁処理された絶縁被覆磁性導電粒子表面に、脱磁処理後に着磁処理された磁性導電微粒子を付着させておき、それを絶縁性接着剤に混合してもよい。
フィルム形成用に有機溶媒を配合して粘度調整した異方性導電接着剤を、剥離基材の片面に、やはり公知の成膜方法に従って塗布し、乾燥する。これにより異方性導電フィルムを形成することができる。
以上説明した本発明の異方性導電接着剤、好ましくは異方性導電フィルムは、第1の電子部品の端子と第2の電子部品の端子とを異方性導電接続する際に、好ましく適用することができる。この異方性導電接続により第1の電子部品の端子と第2の電子部品の端子とが異方性導電接続されてなる接続構造体が得られる。このような接続構造体も本発明の一態様である。
以上説明した接続構造体は、第1の電子部品の端子と第2の電子部品の端子との間に、上述の異方性導電接着剤、好ましくは異方性導電フィルムを配し、異方性導電フィルムを加熱しながら第1の電子部品を第2の電子部品に押圧することにより、それらの端子同士を異方性導電接続することにより製造することができる。この場合、押圧は、金属製加圧ボンダーや弾性ボンダーなどを使用して行うことができる。加熱については、第1の電子部品又は第2の電子部品が載置されるステージに加熱手段を設けて加熱してもよく、ボンダーに加熱手段を設けて加熱してもよい。
<異方性導電フィルムの作製>
樹脂コアに100nm厚の無電解ニッケルメッキ層が形成された磁性導電粒子(平均粒子径4μm(ブライト20GNR、日本化学工業(株)))と、成膜成分としてビスフェノールA型フェノキシ樹脂(YP50、新日鐵化学(株))と、液状エポキシ化合物成分としてビスフェノールAエポキシ化合物(EP828、三菱化学(株))と、イミダゾール系硬化剤(ノバキュア3941HP、旭化成ケミカル(株))と、シランカップリング剤(A−187、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ合同会社)と、磁性導電微粒子(ニッケル微粒子)とを、表1及び表2に示す配合割合で、トルエンで固形分が50質量%となるように混合することにより異方性導電フィルム形成用組成物を調製した。この組成物を、剥離処理した厚さ50μmのポリエチレンテレフタレートフィルムに乾燥厚25μmとなるようにバーコータで塗布し、80℃のオーブン中で5分間乾燥することにより、異方性導電フィルムを作成した。
なお、母粒子である磁性導電粒子(ブライト20GNR)について、以下に説明するように絶縁被覆をしたものと、絶縁被覆していないものとを用意し、表1、表2に示すように、実施例・比較例に応じて使い分けた。
粒子用樹脂コーティング装置(ソニーケミカル&インフォメーションデバイス(株)製)を用い、磁性導電粒子の表面を、アクリル酸・スチレン共重合体(PP−2000S、大日本インキ化学工業株式会社)で被覆した。熱硬化後の絶縁被覆厚は0.2μmであった。
図1に示す着磁・脱磁装置(ソニーケミカル&インフォメーションデバイス(株)製)を用い、脱磁速度1mm/秒、磁界強度400Gにて脱磁処理を行った。
子粒子である磁性導電微粒子(Ni微粒子)について、以下に説明するように絶縁被覆をしたものと、絶縁被覆していないものとを用意し、表1、表2に示すように、実施例・比較例に応じて使い分けた。
粒子用樹脂コーティング装置(ソニーケミカル&インフォメーションデバイス(株)製)を用い、磁性導電微粒子の表面を、アクリル酸・スチレン共重合体(PP−2000S、大日本インキ化学工業株式会社)で被覆した。絶縁被覆厚は5nmであった。
図1に示す着磁・脱磁装置(ソニーケミカル&インフォメーションデバイス(株)製)を用い、脱磁速度1mm/秒、磁界強度400Gにて脱磁処理を行った。その後、同着磁・脱磁装置を用い、磁界強度400Gにて粒子を移動させず10秒間放置後、脱磁装置の電源を切断することで、着磁処理を行った。
図1に示す着磁・脱磁装置(ソニーケミカル&インフォメーションデバイス(株)製)を用い、脱磁処理を行うことなく、磁界強度400Gにて粒子を移動させず10秒間放置後、脱磁装置の電源を切断することで、着磁処理を行った。
更に、得られた異方性導電フィルムを、以下の電極を有するガラス配線基板の電極と、金バンプ(長さ85μm×幅30μm×高さ15μm、バンプピッチ:35μm、バンプ間スペース10μm)が形成されたICチップ(1.8mm×20mm、0.5mm厚)のバンプとの間に配置し、フリップチップボンダーで190℃、60MPaで10秒間加熱加圧することにより接続構造体を得た。
ITO: ポリ(インジウムスズ酸化物)、表面粗さRa=約10.0nm、表面抵抗=10Ω/□
α−ITO:アモルファス(インジウムスズ酸化物)、表面粗さRa=約1.0nm、表面抵抗=10Ω/□
IZO:インジウム亜鉛酸化物、表面粗さRa=約2.0nm、表面抵抗=10Ω/□
Ti:ニオブ添加二酸化チタン、表面粗さRa=約10.0nm、表面抵抗=5Ω/□
得られた接続構造体について、「接続抵抗」及び「絶縁抵抗」を以下に説明するように測定し評価した。また、絶縁被覆磁性導電粒子のガラス基板の電極への食い込み量を以下のように求めた。得られた結果を表1及び表2に示す。
得られた接続構造体の導通抵抗値を、4端子法(インプット電流1mA)により測定し、以下の評価基準に従って評価した。実用上、評価ランクがA又はBであることが望まれる。
A: 接続抵抗値が10Ω未満
B: 接続抵抗値が10Ω以上50Ω未満
C: 接続抵抗値が50Ω以上100Ω未満
D: 接続抵抗値が100Ω以上
得られた接続構造体の隣接ライン間の抵抗値を絶縁抵抗値を測定(印加電圧30V)し、以下の評価基準に従って評価した。実用上、評価ランクがA又はBであることが望まれる。
A: 絶縁抵抗値が1×109Ω以上
B: 絶縁抵抗値が1×108Ω以上1×109Ω未満
C: 絶縁抵抗値が1×107Ω以上1×108Ω未満
D: 絶縁抵抗値が1×107Ω未満
異方性導電接着後、絶縁被覆磁性導電粒子の表面に付着した磁性導電微粒子の、ガラス基板側の電極への食い込み量(nm)を、走査型電子顕微鏡(S−4700、(株)日立製作所)を用いて観察し、観察画像から読み取った。なお、観察サンプルは実装品サンプルを断面カット処理することにより調製した。実用上、食い込み量は、材料により異なるが、30nm以上であることが望まれる。
2 絶縁被覆磁性導電粒子
3、21、31 磁性導電微粒子
10 異方性導電接着剤(異方性導電フィルム)
22、32 容器
22a 開口部
23 押圧手段
23a 平板
23b プッシャ
24、34 脱磁コイル
33 液体
Claims (12)
- 成膜性樹脂、液状エポキシ化合物、エポキシ用硬化剤及びシランカップリング剤を含有する絶縁性接着剤中に、絶縁被覆磁性導電粒子が分散されてなる異方性導電接着剤であって、絶縁被覆磁性導電粒子が脱磁処理されたものであり、更に、脱磁処理後に着磁処理された磁性導電微粒子を、成膜性樹脂、液状エポキシ化合物、エポキシ用硬化剤及びシランカップリング剤の合計100質量部に対し5〜70質量部含有しており、該磁性導電微粒子は、0.05〜0.5μmの平均粒子径を有し且つその平均粒子径は、該絶縁被覆磁性導電粒子の平均粒子径の1〜10%であることを特徴とする異方性導電接着剤。
- 絶縁被覆磁性導電粒子が、コアとなる樹脂粒子の表面にニッケルメッキ層が形成され、更に絶縁性樹脂で被覆された粒子である請求項1記載の異方性導電接着剤。
- 絶縁被覆磁性導電粒子の平均粒子径が2〜5μmである請求項1又は2記載の異方性導電接着剤。
- 絶縁被覆磁性導電粒子のニッケルメッキ層の厚さが50〜200μmである請求項2記載の異方性導電接着剤。
- 磁性導電微粒子がニッケル微粒子である請求項1〜4のいずれかに記載の異方性導電接着剤。
- 成膜性樹脂、液状エポキシ化合物、エポキシ用硬化剤及びシランカップリング剤の合計100質量部に対し、絶縁被覆磁性導電粒子を10〜80質量部含有する請求項1〜4のいずれかに記載の異方性導電接着剤。
- 絶縁被覆磁性導電粒子と磁性導電微粒子の質量配合比が、20:1〜7:8(=[絶縁被覆磁性導電粒子: 磁性導電微粒子])である請求項1〜6のいずれかに記載の異方性導電接着剤。
- 請求項1〜7記載の異方性導電接着剤の製造方法であって、以下の工程(A)及び(B):
工程(A)
絶縁被覆磁性導電粒子を脱磁処理し、他方、磁性導電微粒子を脱磁処理した後に着磁処理する工程;及び
工程(B)
成膜性樹脂、液状エポキシ化合物、エポキシ用硬化剤及びシランカップリング剤を含有する絶縁性接着剤に、脱磁処理された絶縁被覆磁性導電粒子及び脱磁処理後に着磁処理された磁性導電微粒子を混合分散する工程
を有する製造方法。 - 異方性導電接着剤がフィルムである場合に、工程(B)に続き以下の工程(C):
工程(C)
異方性導電接着剤を、剥離基材の片面に塗布し、乾燥することにより異方性導電フィルムを形成する工程
を有する請求項8記載の製造方法。 - 磁性導電微粒子が磁性金属又は合金の微粒子である場合に、その脱磁処理が、磁性金属又は合金微粒子をキュリー温度以上に加熱処理することである請求項8又は9記載の製造方法。
- 第1の電子部品の端子と第2の電子部品の端子とが、請求項1〜7のいずれかに記載の異方性導電剤により異方性導電接続されていることを特徴とする接続構造体。
- 第1の電子部品の端子と第2の電子部品の端子とが接続されてなる接続構造体の製造方法であって、第1の電子部品の端子と第2の電子部品の端子との間に、請求項1〜7のいずれかに記載の異方性導電剤を配し、異方性導電剤を加熱しながら第1の電子部品を第2の電子部品に押圧することにより、端子同士を異方性導電接続することを特徴とする接続構造体の製造方法。
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