JP2016100443A - 電子部品の製造方法及び接続構造体の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】はんだによる異方導電接続を容易に行うことができる電子部品の製造方法を提供する。【解決手段】本発明に係る電子部品の製造方法は、複数の第1の電極を表面に有する第1の電子部品本体を用いて、かつ、硬化性成分と複数のはんだ粒子とを含む導電材料を用いて、前記第1の電子部品本体の前記第1の電極側の表面上に、複数の前記第1の電極上で前記導電材料が連なるように、前記導電材料を配置する第1の工程と、前記はんだ粒子の融点以上に前記導電材料を加熱することで、前記第1の電極上に、前記はんだ粒子を凝集させて、前記第1の電極上にはんだ電極を形成し、かつ前記はんだ電極の周囲に前記硬化性成分に由来する硬化性成分部を形成する第2の工程とを備える。【選択図】図1
Description
本発明は、はんだ粒子を含む導電材料を用いる電子部品の製造方法に関する。また、本発明は、上記電子部品の製造方法により得られる電子部品を用いた接続構造体の製造方法に関する。
異方性導電ペースト及び異方性導電フィルム等の異方性導電材料が広く知られている。上記異方性導電材料では、バインダー樹脂中に導電性粒子が分散されている。
上記異方性導電材料は、各種の接続構造体を得るために、例えば、フレキシブルプリント基板とガラス基板との接続(FOG(Film on Glass))、半導体チップとフレキシブルプリント基板との接続(COF(Chip on Film))、半導体チップとガラス基板との接続(COG(Chip on Glass))、並びにフレキシブルプリント基板とガラスエポキシ基板との接続(FOB(Film on Board))等に使用されている。
上記異方性導電材料により、例えば、フレキシブルプリント基板の電極とガラスエポキシ基板の電極とを電気的に接続する際には、ガラスエポキシ基板上に、導電性粒子を含む異方性導電材料を配置する。次に、フレキシブルプリント基板を積層して、加熱及び加圧する。これにより、異方性導電材料を硬化させて、導電性粒子を介して電極間を電気的に接続して、接続構造体を得る。
上記異方性導電材料の一例として、下記の特許文献1には、熱硬化性樹脂を含む樹脂層と、はんだ粉と、硬化剤とを含み、上記はんだ粉と上記硬化剤とが上記樹脂層中に存在する接着テープが開示されている。この接着テープは、フィルム状であり、ペースト状ではない。
また、特許文献1では、上記接着テープを用いた接着方法が開示されている。具体的には、第一基板、接着テープ、第二基板、接着テープ、第三基板を下からこの順に積層して、積層体を得る。このとき、第一基板の表面に設けられた第一電極と、第二基板の表面に設けられた第二電極とを対向させる。また、第二基板の表面に設けられた第二電極と第三基板の表面に設けられた第三電極とを対向させる。そして、積層体を所定の温度で加熱して接着する。これにより、接続構造体を得る。
下記の特許文献2には、半田粒子を液状有機物に含有させた半田ペーストをワークの電極面に塗布する工程と、この基板を半田溶融温度以下の温度で予備加熱することにより前記塗布された半田ペースト中の溶剤成分を所定比率以下になるまで減少させる工程と、加熱により前記半田ペースト中の半田粒子を溶融させて前記電極に溶着させる工程とを含むことを特徴とするプリコート半田の形成方法が開示されている。
特許文献1では、はんだ粉の溶融時に、第一基板と第二基板とを接着させており、第二基板と第三基板とを接着させている。
なお、特許文献1に記載の接着テープは、フィルム状であり、ペースト状ではない。このため、導電フィルム中のはんだ粉の溶融時に、基板同士を接着させると、はんだ粉を電極(ライン)上に効率的に配置することは困難である。例えば、特許文献1に記載の接着テープでは、はんだ粉の一部が、電極が形成されていない領域(スペース)にも配置されやすい。電極が形成されていない領域に配置されたはんだ粉は、電極間の導通に寄与しない。
特許文献2では、プリコート半田を形成しているにすぎず、異方導電接続のためには半田粒子は用いられていない。
本発明の目的は、はんだによる異方導電接続を容易に行うことができる電子部品の製造方法電子部品の製造方法を提供することである。また、本発明は、上記電子部品の製造方法により得られる電子部品を用いる接続構造体の製造方法を提供することである。
本発明の広い局面によれば、異方導電接続に用いられる電子部品の製造方法であって、複数の第1の電極を表面に有する第1の電子部品本体を用いて、かつ、硬化性成分と複数のはんだ粒子とを含む導電材料を用いて、前記第1の電子部品本体の前記第1の電極側の表面上に、複数の前記第1の電極上で前記導電材料が連なるように、前記導電材料を配置する第1の工程と、前記はんだ粒子の融点以上に前記導電材料を加熱することで、前記第1の電極上に、前記はんだ粒子を凝集させて、前記第1の電極上にはんだ電極を形成し、かつ前記はんだ電極の周囲に前記硬化性成分に由来する硬化性成分部を形成する第2の工程とを備える、電子部品の製造方法が提供される。
本発明に係る電子部品の製造方法のある特定の局面では、前記第2の工程後に、前記硬化性成分部が、前記硬化性成分の硬化が進行したBステージ状態である。
本発明に係る電子部品の製造方法のある特定の局面では、前記導電材料が、熱硬化性成分を含み、前記第2の工程後に、前記硬化性成分部が、前記熱硬化性成分の硬化が進行したBステージ状態である。
本発明に係る電子部品の製造方法のある特定の局面では、前記導電材料が、熱硬化性成分と光硬化性成分とを含み、前記第2の工程において、前記導電材料に光を照射して、前記第2の工程後に、前記硬化性成分部が、前記光硬化性成分の硬化が進行したBステージ状態である。
本発明に係る電子部品の製造方法のある特定の局面では、前記第2の工程の加熱時に、前記導電材料の前記第1の電子部品本体側とは反対の表面が、露出しているか、又は後に剥離される保護部材により覆われている。
本発明に係る電子部品の製造方法は、複数の第2の電極を表面に有する第2の電子部品本体における前記第2の電極を、前記はんだ電極を介して、前記第1の電極と電気的に接続させるために用いられる電子部品の製造方法であることが好ましい。
本発明の広い局面では、上述した電子部品の製造方法により得られる電子部品を用いて、かつ、複数の第2の電極を表面に有する第2の電子部品本体を用いて、前記はんだ電極及び前記熱硬化性成分部の前記第1の電子部品本体側とは反対の表面上に、前記第2の電子部品本体を配置する工程と、前記はんだ電極の融点以上に加熱することでかつ前記硬化性成分部を硬化させることで、前記第1の電子部品本体と前記第2の電子部品本体とを接続している接続部を、前記はんだ電極及び前記熱硬化性成分部により形成し、かつ、前記第1の電極と前記第2の電極とを、前記接続部中のはんだ電極により電気的に接続する工程とを備える、接続構造体の製造方法が提供される。
本発明に係る接続構造体の製造方法のある特定の局面では、前記第2の電子部品本体が、樹脂フィルム、フレキシブルプリント基板、リジッドフレキシブル基板又はフレキシブルフラットケーブルである。
本発明に係る接続構造体のある特定の局面では、前記第2の電子部品本体を配置する工程及び前記接続部を形成する工程において、加圧を行わず、前記はんだ電極及び前記硬化性成分部には、前記第2の電子部品本体の重量が加わる。
本発明に係る接続構造体の製造方法のある特定の局面では、前記はんだ粒子の平均粒子径が0.5μm以上、100μm以下である。
本発明に係る接続構造体の製造方法のある特定の局面では、前記導電材料中の前記はんだ粒子の含有量が1重量%以上、80重量%以下である。
本発明に係る電子部品の製造方法は、複数の第1の電極を表面に有する第1の電子部品本体を用いて、かつ、硬化性成分と複数のはんだ粒子とを含む導電材料を用いて、上記第1の電子部品本体の上記第1の電極側の表面上に、複数の上記第1の電極上で上記導電材料が連なるように、上記導電材料を配置する第1の工程と、上記はんだ粒子の融点以上に上記導電材料を加熱することで、上記第1の電極上に、上記はんだ粒子を凝集させて、上記第1の電極上にはんだ電極を形成し、かつ上記はんだ電極の周囲に上記硬化性成分に由来する硬化性成分部を形成する第2の工程とを備えるので、はんだによる異方導電接続を容易に行うことができる電子部品を容易に高めることができる。
以下、本発明の詳細を説明する。
本発明に係る電子部品の製造方法は、異方導電接続に用いられる電子部品の製造方法である。
本発明に係る電子部品の製造方法では、複数の第1の電極を表面に有する第1の電子部品本体を用い、かつ、硬化性成分と複数のはんだ粒子とを含む導電材料を用いる。
本発明に係る電子部品の製造方法は、上記第1の電子部品本体の上記第1の電極側の表面上に、複数の上記第1の電極上で上記導電材料が連なるように、上記導電材料を配置する第1の工程と、上記はんだ粒子の融点以上に上記導電材料を加熱することで、上記第1の電極上に、上記はんだ粒子を凝集させて、上記第1の電極上にはんだ電極を形成し、かつ上記はんだ電極の周囲に上記硬化性成分に由来する硬化性成分部を形成する第2の工程とを備える。
本発明では、上記第1の工程において、隣り合う複数の第1の電極上に、分離して導電材料が存在するように、導電材料を配置していない。複数の第1の電極において、1つの第1の電極上のそれぞれに、別々に、導電材料を配置していない。1つの第1の電極上の導電材料は、その第1の電極に隣接する第1の電極上に至っている。
本発明では、上記の構成が備えられているので、はんだによる異方導電接続を容易に行うことができる電子部品を得ることができる。
上記第2の工程後に、上記硬化性成分部が、上記硬化性成分の硬化が進行したBステージ状態であることが好ましい。第2の電子部品本体の接続時に、Bステージ状態である硬化性成分部を硬化させることで、強固に接続させることができる。
上記導電材料が、熱硬化性成分を含み、上記第2の工程後に、上記硬化性成分部が、上記熱硬化性成分の硬化が進行したBステージ状態であることが好ましい。この場合には、はんだ粒子を溶融させる加熱によって、熱硬化性成分の硬化を進行させることができる。
上記導電材料が、熱硬化性成分と光硬化性成分とを含み、上記第2の工程において、上記導電材料に光を照射して、上記第2の工程後に、上記硬化性成分部が、上記光硬化性成分の硬化が進行したBステージ状態であることが好ましい。この場合には、光硬化時に熱硬化性成分の硬化を抑えることができる。
また、本発明に係る接続構造体の製造方法は、上述した電子部品の製造方法により得られる電子部品を用い、かつ、複数の第2の電極を表面に有する第2の電子部品本体を用いる。
本発明に係る接続構造体の製造方法は、上記はんだ電極及び上記熱硬化性成分部の上記第1の電子部品本体側とは反対の表面上に、上記第2の電子部品本体を配置する工程と、上記はんだ電極の融点以上に加熱することでかつ上記硬化性成分部を硬化させることで、上記第1の電子部品本体と上記第2の電子部品本体とを接続している接続部を、上記はんだ電極及び上記熱硬化性成分部により形成し、かつ、上記第1の電極と上記第2の電極とを、上記接続部中のはんだ電極により電気的に接続する工程とを備える。
本発明に係る接続構造体の製造方法では、上記の構成が採用されているので、はんだ電極により、電極間の導通信頼性を高めることができる。はんだ電極は第1の電極上に予め配置されているため、電極間にはんだが多く配置されやすい。また、はんだの一部が、電極が形成されていない領域(スペース)に配置され難く、電極が形成されていない領域に配置されるはんだの量をかなり少なくすることができる。従って、電極間の導通信頼性を高めることができる。しかも、接続されてはならない横方向に隣接する電極間の電気的な接続を防ぐことができ、絶縁信頼性を高めることができる。
本発明に係る接続構造体の製造方法では、上記第2の電子部品本体を配置する工程及び上記接続部を形成する工程において、加圧を行わず、上記はんだ電極及び上記硬化性成分部には、上記第2の電子部品本体の重量が加わることが好ましく、上記第2の電子部品本体を配置する工程及び上記接続部を形成する工程において、上記はんだ電極及び上記硬化性成分部には、上記第2の電子部品本体の重量の力を超える加圧圧力は加わらないことが好ましい。これらの場合には、はんだ電極の厚みをより一層効果的に厚くすることができ、はんだが電極間に多く集まりやすくなり、はんだを電極(ライン)上により一層効率的に配置することができる。また、はんだの一部が、電極が形成されていない領域(スペース)に配置され難く、電極が形成されていない領域に配置されるはんだの量をより一層少なくすることができる。従って、電極間の導通信頼性をより一層高めることができる。しかも、接続されてはならない横方向に隣接する電極間の電気的な接続をより一層防ぐことができ、絶縁信頼性をより一層高めることができる。
電極が形成されていない領域に配置されるはんだ粒子の量をかなり少なくするためには、導電フィルムではなく、導電ペーストを用いることが好ましい。
さらに、上記第2の電子部品本体を配置する工程及び上記接続部を形成する工程において、加圧を行わず、上記はんだ電極及び上記硬化性成分部には、上記第2の電子部品本体の重量が加われば、接続部が形成される前に電極が形成されていない領域(スペース)に配置されていたはんだがあっても、そのはんだが第1の電極と第2の電極との間により一層集まりやすくなり、はんだを電極(ライン)上により一層効率的に配置することができる。本発明では、導電フィルムではなく、導電ペーストを用いて、加圧を行わず、上記はんだ電極及び上記硬化性成分部に、上記第2の電子部品本体の重量が加わるようにすれば、本発明の効果をより一層高いレベルで得ることができる。
なお、WO2008/023452A1では、はんだ粉を電極表面に押し流して効率よく移動させる観点からは、接着時に所定の圧力で加圧するとよいことが記載されており、加圧圧力は、はんだ領域をさらに確実に形成する観点では、例えば、0MPa以上、好ましくは1MPa以上とすることが記載されており、更に、接着テープに意図的に加える圧力が0MPaであっても、接着テープ上に配置された部材の自重により、接着テープに所定の圧力が加わってもよいことが記載されている。WO2008/023452A1では、接着テープに意図的に加える圧力が0MPaであってもよいことは記載されているが、0MPaを超える圧力を付与した場合と0MPaとした場合との効果の差異については、何ら記載されていない。また、WO2008/023452A1では、フィルム状ではなく、ペースト状の導電ペーストを用いることの重要性についても何ら認識されていない。
また、導電フィルムではなく、導電ペーストを用いれば、導電ペーストの塗布量によって、接続部及びはんだ電極の厚みを調整することが容易になる。一方で、導電フィルムでは、接続部の厚みを変更したり、調整したりするためには、異なる厚みの導電フィルムを用意したり、所定の厚みの導電フィルムを用意したりしなければならないという問題がある。また、導電フィルムでは、はんだの溶融温度で、導電フィルムの溶融粘度を十分に下げることができず、はんだ粒子の凝集が阻害されやすい傾向があるという問題がある。
以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。
先ず、図1は、本発明の一実施形態に係る電子部品の製造方法により得られる電子部品を模式的に示す部分切欠正面断面図である。
図1に示す電子部品1は、第1の電子部品本体2と、第1の電子部品本体2上に配置されたはんだ電極11A及び硬化性成分部11Bとを備える。はんだ電極11A及び硬化性成分部11Bは、硬化性成分と、複数のはんだ粒子とを含む導電材料により形成されている。硬化性成分部11Bは、上記硬化性成分に由来する。
第1の電子部品本体2は表面(上面)に、複数の第1の電極2aを有する。第1の電子部品本体2の第1の電極2a側の表面上に、はんだ電極11A及び硬化性成分部11Bが配置されている。第1の電極2a上に、はんだ電極11Aが配置されている。第1の電子部品本体2の第1の電極2aがない表面上に、硬化性成分部11Bが配置されている。はんだ電極11Aの周囲に、上記硬化性成分に由来する硬化性成分部11Bが位置している。
なお、第1の接続対象部材2の第1の電極2aがない領域では、はんだは存在しない。また、第1の電極2aに接しているはんだ電極11Aとは別に、第1の電極2aに接していないはんだは存在しない。なお、少量であれば、第1の接続対象部材2の第1の電極2aがない領域に、はんだが存在していてもよく、更に第1の電極2aに接しているはんだ電極11Aとは別に、第1の電極2aに接していないはんだが存在していてもよい。
図1に示すように、電子部品1では、第1の電極2a上に、複数のはんだ粒子が溶融及び凝集した後、はんだ粒子の溶融及び凝集物が電極の表面を濡れ拡がった後に固化して、はんだ電極11Aが形成されている。このため、はんだ電極11Aと第1の電極2aとの接続面積が大きくなる。このことによって、電子部品1を用いた接続構造体における導通信頼性及び接続信頼性が高くなる。
次に、本発明の一実施形態に係る電子部品の製造方法を説明する。
図2(a)及び(b)は、本発明の一実施形態に係る電子部品の製造方法の各工程を説明するための図である。
第1の電極2aを表面(上面)に有する第1の電子部品本体2を用意する。図2(a)に示すように、第1の電子部品本体2の表面上に、硬化性成分31Bと、複数のはんだ粒子31Aとを含む導電材料31を配置する(第1の工程)。複数の第1の電極2a上で導電材料31が連なるように、導電材料31を配置する。1つの第1の電極2a上とそれの隣の第1の電極2a上とで、導電材料31が連なっている。本実施形態では、導電材料31は、導電ペーストである。第1の電子部品本体2の第1の電極2aが設けられた表面上に、導電材料31を配置する。導電材料31の配置の後に、はんだ粒子31Aは、第1の電極2a(ライン)上と、第1の電極2aが形成されていない領域(スペース)上との双方に配置されている。
導電ペーストの配置方法としては、特に限定されないが、ディスペンサーによる塗布、スクリーン印刷、及びインクジェット装置による吐出等が挙げられる。
次に、はんだ粒子31Aの融点以上に上記導電材料を加熱する。この加熱によって、図2(b)に示すように、第1の電極2a上に、はんだ粒子31Aを凝集させて、第1の電極2a上にはんだ電極11Aを形成し、かつはんだ電極11Aの周囲に硬化性成分31Bに由来する硬化性成分部11Bを形成する(第2の工程)。はんだ電極11Aは、はんだ粒子31Aが凝集して形成される。第1の電極2aがない領域に存在していたはんだ粒子31Aは、第1の電極2a上に集まる(自己凝集効果)。本実施形態では、導電フィルムではなく、導電ペーストを用いているために、はんだ粒子31Aが、第1の電極2a上に効果的に集まる。
上記第2の工程の加熱時に上記導電材料の上記第1の電子部品本体側とは反対の表面が、露出しているか、又は後に剥離される保護部材により覆われていることが好ましい。上記第2の工程の加熱時に上記導電材料の上記第1の電子部品本体側とは反対の表面は、露出していることが好ましい。また、上記第2の工程後に、はんだ電極及び硬化性成分部の上記第1の電子部品本体側とは反対の表面を保護部材で覆ってもよい。上記保護部材は、接続構造体の作製時に、第2の電子部品本体を積層する前に剥離することができる。上記保護部材としては、樹脂フィルム等が挙げられる。
上記のようにして、電子部品1を得ることができる。
第2の工程にて、硬化性成分の硬化を進行させることで、Bステージ化することが好ましい。Bステージ化後に、硬化は完全に終了していない。第2の工程にて、硬化性成分の一部を反応させることで、Bステージ化することが好ましい。Bステージ化する方法としては、熱、又は、光により硬化性成分を反応させる方法が挙げられる。Bステージ化後の硬化性成分の反応率は、好ましくは5%以上、より好ましくは10%以上、好ましくは60%以下、より好ましくは40%以下である。
反応率の測定方法に関しては、Bステージ化時に硬化させる成分が、熱硬化性成分である場合は、示差熱分析装置(DSC)を用い、昇温速度10℃/分の条件で測定した単位重量あたりの発熱量を、第2の工程前後で測定し、次式から反応率を求めることができる。
反応率(%)=(1−第2の工程後の発熱量/第2の工程前の発熱量)×100
Bステージ化時に硬化させる成分が、光硬化性成分である場合は、例えば不飽和二重結合を有する光硬化性化合物の添加量と、その光照射後の反応率から求めることができる。反応率は、FT−IR等により、不飽和二重結合の吸光度ピークにて、次式から求めることができる。
反応率(%)=(1−第2の工程後のピーク強度/第2の工程前のピーク強度)×100
また、Bステージ化後の硬化性成分部の25℃及び5rpmでの粘度は、好ましくは300Pa・s以上、より好ましくは500Pa・s以上、好ましくは1500Pa・s以下、より好ましくは1000Pa・s以下である。
Bステージ化することで、はんだ凝集部分が、後の工程で再溶融した際に、隣接電極間にはみ出してしまうことが抑制でき、隣接電極間の絶縁性を高くすることができる。これにより、狭ピッチの電極を接続できる。また、その際に、接続対象部材から発生する水分等によるボイドの発生を抑制することができる。
次に、本発明の一実施形態に係る電子部品の製造方法により得られる電子部品を用いた接続構造体及び接続構造体の製造方法について説明する。
図3は、本発明の一実施形態に係る電子部品の製造方法により得られる電子部品を用いた接続構造体を模式的に示す部分切欠正面断面図である。
図1に示す接続構造体21は、第1の電子部品本体2と、第2の電子部品本体3と、第1の電子部品本体2と第2の電子部品3本体とを接続している接続部4とを備える。接続部4は、はんだ電極11Aに由来するはんだ電極4Aと、硬化性成分部11Bが硬化された硬化物部4Bとを有する。はんだ電極4Aは、はんだ電極11Aが再溶融した後に、固化して形成されていることが好ましい。
第1の電子部品本体2は表面(上面)に、複数の第1の電極2aを有する。第2の電子部品本体3は表面(下面)に、複数の第2の電極3aを有する。第1の電極2aと第2の電極3aとが、はんだ電極4Aにより電気的に接続されている。従って、第1の電子部品2と第2の電子部品3とが、はんだ電極4Aにより電気的に接続されている。なお、接続部4において、第1の電極2aと第2の電極3aとの間に集まったはんだ電極4Aとは異なる領域(硬化物部4B部分)では、はんだは存在しない。はんだ電極4Aとは異なる領域(硬化物部4B部分)では、はんだ電極4Aと離れたはんだは存在しない。なお、少量であれば、第1の電極2aと第2の電極3aとの間に集まったはんだ電極4Aとは異なる領域(硬化物部4B部分)に、はんだが存在していてもよい。
図3に示すように、接続構造体21では、第1の電極2aと第2の電極3aとの間で、はんだ電極11Aが再溶融し、はんだ電極4Aが形成されている。このため、はんだ電極4Aと第1の電極2a、並びにはんだ電極4Aと第2の電極3aとの接続面積が大きくなる。このため、接続構造体21における導通信頼性及び接続信頼性が高くなる。
なお、図3に示す接続構造体21では、はんだ電極4A(はんだ)の全てが、第1,第2の電極2a,3a間の対向している領域に位置している。図5に示す変形例の接続構造体21Xは、接続部4Xのみが、図3に示す接続構造体21と異なる。接続部4Xは、はんだ電極4XAと硬化物部4XBとを有する。接続構造体21Xのように、はんだ電極4XA(はんだ)の多くが、第1,第2の電極2a,3aの対向している領域に位置しており、はんだ電極4XA(はんだ)の一部が第1,第2の電極2a,3aの対向している領域から側方にはみ出していてもよい。第1,第2の電極2a,3aの対向している領域から側方にはみ出しているはんだ電極4XA(はんだ)は、はんだ電極4XAの一部であり、はんだ電極4XAから離れたはんだではない。なお、本実施形態では、はんだ電極から離れたはんだの量を少なくすることができるが、はんだ電極から離れたはんだが硬化物部中に存在していてもよい。
はんだ粒子の使用量を少なくすれば、接続構造体21を得ることが容易になる。はんだ粒子の使用量を多くすれば、接続構造体21Xを得ることが容易になる。
導通信頼性をより一層高める観点からは、上記第1の電極と上記接続部と上記第2の電極との積層方向に上記第1の電極と上記第2の電極との対向し合う部分をみたときに、上記第1の電極と上記第2の電極との対向し合う部分の面積100%中の50%以上に、上記接続部中のはんだが配置されていることが好ましい。
導通信頼性をより一層高める観点からは、上記第1の電極と上記接続部と上記第2の電極との積層方向と直交する方向に上記第1の電極と上記第2の電極との対向し合う部分をみたときに、上記第1の電極と上記第2の電極との対向し合う部分に、上記接続部中のはんだの70%以上が配置されていることが好ましい。
次に、本発明の一実施形態に係る導電ペーストを用いて、接続構造体21を製造する方法の一例を説明する。
図1に示す電子部品1を用意する。第2の電極3aを表面(下面)に有する第2の電子部品本体3を用意する。次に、図4(a)に示すように、第1の電子部品本体2の表面上のはんだ電極11A及び硬化性成分部11Bにおいて、はんだ電極11A及び硬化性成分部11Bの第1の電子部品本体2側とは反対側の表面上に、第2の電子部品本体3を配置する(第3の工程)。はんだ電極11A及び硬化性成分部11Bの表面上に、第2の電極3a側から、第2の電子部品本体3を配置する。このとき、第1の電極2aと第2の電極3aとを対向させる。すなわち、はんだ電極11Aと第2の電極3aとを対向させる。
次に、はんだ電極11Aの融点以上に加熱し、また硬化性成分を硬化させる(第4の工程)。硬化性成分部11Bが熱硬化性を有する場合には、硬化性成分部11Bの硬化温度以上に加熱することが好ましい。
この結果、図4(b)に示すように、第1の電子部品本体2と第2の電子部品本体3とを接続している接続部4を、はんだ電極11A及び硬化性成分部11Bにより形成する。はんだ電極11Aによって、はんだ電極4Aが形成され、硬化性成分部11Bが硬化することによって硬化物部4Bが形成される。
本実施形態では、上記第3の工程及び上記第4の工程において、加圧を行っていない。本実施形態では、はんだ電極11A及び硬化性成分部11Bには、第2の電子部品本体3の重量が加わる。また、本実施形態では、導電フィルムではなく、導電ペーストを用いている。このため、接続部4の形成時に、はんだ電極11Aが、第1の電極2a上に保持される。結果として、第1の電極2aと第2の電極3aとの間のはんだ電極4Aの厚みが厚くなりやすい。
また、本実施形態では、加圧を行っていないため、電子部品における第1の電子部品本体に、第2の電子部品本体を重ね合わせた際に、第1の電子部品本体の電極と第2の電子部品本体の電極とのアライメントがずれた状態で、第1の電子部品本体と第2の電子部品本体とが重ね合わされた場合でも、そのずれを補正して、第1の電子部品本体の電極と第2の電子部品本体の電極とを接続させることができる(セルフアライメント効果)。これは、第1の電子部品本体の電極と第2の電子部品本体の電極との間で溶融したはんだが、第1の電子部品本体の電極と第2の電子部品本体の電極との間のはんだと導電材料のその他の成分とが接する面積が最小となる方がエネルギー的に安定になるため、その最小の面積となる接続構造であるアライメントのあった接続構造にする力が働くためである。この際、導電ペーストが硬化していないこと、及び、その温度、時間にて、導電材料のはんだ粒子以外の成分の粘度が十分低いことが望ましい。
はんだの融点温度での導電ペーストの粘度は、好ましくは50Pa・s以下、より好ましくは10Pa・s以下、更に好ましくは1Pa・s以下、好ましくは0.1Pa・s以上、より好ましくは0.2Pa・s以上である。所定の粘度以下であれば、はんだ粒子を効率的に凝集させることができ、所定の粘度以上であれば、接続部でのボイドを抑制し、接続部以外へのはみだしを抑制することができる。
上記のようにして、図3に示す接続構造体21が得られる。なお、上記第3の工程と上記第4の工程とは連続して行われてもよい。また、上記第3の工程を行った後に、得られる第1の電子部品本体2とはんだ電極11A及び硬化性成分部11Bと第2の電子部品本体3との積層体を、加熱部に移動させて、上記第3の工程を行ってもよい。上記加熱を行うために、加熱部材上に上記積層体を配置してもよく、加熱された空間内に上記積層体を配置してもよい。
上記第4の工程における加熱温度(導電ペーストを加熱する際の加熱温度)は、はんだの融点以上であれば特に限定されない。上記加熱温度は、好ましくは140℃以上、より好ましくは160℃以上、好ましくは450℃以下、より好ましくは250℃以下、更に好ましくは200℃以下である。
なお、上記第4の工程の後に、位置の修正や製造のやり直しを目的として、第1の電子部品本体又は第2の電子部品本体を、接続部から剥離することができる。この剥離を行うための加熱温度は、好ましくははんだの融点以上、より好ましくははんだの融点(℃)+10℃以上である。この剥離を行うための加熱温度は、はんだの融点(℃)+100℃以下であってもよい。
上記第4の工程における加熱方法としては、はんだの融点以上に、接続構造体全体を、リフロー炉を用いて又はオーブンを用いて加熱する方法や、接続構造体の接続部のみを局所的に加熱する方法が挙げられる。
局所的に加熱する方法に用いる器具としては、ホットプレート、熱風を付与するヒートガン、はんだゴテ、及び赤外線ヒーター等が挙げられる。
また、ホットプレートにて局所的に加熱する際、接続部直下は、熱伝導性の高い金属にて、その他の加熱することが好ましくない個所は、フッ素樹脂等の熱伝導性の低い材質にて、ホットプレート上面を形成することが好ましい。
上記第1,第2の電子部品本体は、特に限定されない。上記第1,第2の電子部品本体としては、具体的には、半導体チップ、半導体パッケージ、LEDチップ、LEDパッケージ、コンデンサ及びダイオード等の電子部品、並びに樹脂フィルム、プリント基板、フレキシブルプリント基板、フレキシブルフラットケーブル、リジッドフレキシブル基板、ガラスエポキシ基板及びガラス基板等の回路基板などの電子部品等が挙げられる。上記第1,第2の電子部品本体は、電子部品であることが好ましい。
上記第1の電子部品本体及び上記第2の電子部品本体の内の少なくとも一方が、樹脂フィルム、フレキシブルプリント基板、フレキシブルフラットケーブル又はリジッドフレキシブル基板であることが好ましい。上記第2の電子部品本体が、樹脂フィルム、フレキシブルプリント基板、フレキシブルフラットケーブル又はリジッドフレキシブル基板であることが好ましい。樹脂フィルム、フレキシブルプリント基板、フレキシブルフラットケーブル及びリジッドフレキシブル基板は、柔軟性が高く、比較的軽量であるという性質を有する。このような電子部品本体の接続に導電フィルムを用いた場合には、はんだが電極上に集まりにくい傾向がある。これに対して、樹脂フィルム、フレキシブルプリント基板、フレキシブルフラットケーブル又はリジッドフレキシブル基板を用いたとしても、はんだを電極上に効率的に集めることで、電極間の導通信頼性を充分に高めることができる。樹脂フィルム、フレキシブルプリント基板、フレキシブルフラットケーブル又はリジッドフレキシブル基板を用いる場合に、半導体チップなどの他の電子部品本体を用いた場合と比べて、加圧を行わないことによる電極間の導通信頼性の向上効果がより一層効果的に得られる。
上記電子部品本体に設けられている電極としては、金電極、ニッケル電極、錫電極、アルミニウム電極、銅電極、モリブデン電極、銀電極及びタングステン電極等の金属電極が挙げられる。上記電子部品本体がフレキシブルプリント基板である場合には、上記電極は金電極、ニッケル電極、錫電極、銀電極又は銅電極であることが好ましい。上記電子部品本体がガラス基板である場合には、上記電極はアルミニウム電極、銅電極、モリブデン電極、銀電極又はタングステン電極であることが好ましい。なお、上記電極がアルミニウム電極である場合には、アルミニウムのみで形成された電極であってもよく、金属酸化物層の表面にアルミニウム層が積層された電極であってもよい。上記金属酸化物層の材料としては、3価の金属元素がドープされた酸化インジウム及び3価の金属元素がドープされた酸化亜鉛等が挙げられる。上記3価の金属元素としては、Sn、Al及びGa等が挙げられる。
上記導電材料としては、導電ペースト及び導電フィルム挙げられる。上記導電材料は、異方性導電材料である。電極上にはんだをより一層効率的に集める観点からは、上記導電材料は、導電ペーストであることが好ましい。
はんだを電極上により一層効率的に配置するために、上記導電ペーストの25℃での粘度(η25)は好ましくは10Pa・s以上、より好ましくは20Pa・s以上、更に好ましくは50Pa・s以上、好ましくは800Pa・s以下、より好ましくは600Pa・s以下、更に好ましくは500Pa・s以下である。
上記粘度は、配合成分の種類及び配合量に適宜調整可能である。また、フィラーの使用により、粘度を比較的高くすることができる。
上記粘度は、例えば、E型粘度計(東機産業社製)等を用いて、25℃及び5rpmの条件で測定可能である。
上記導電ペーストは、硬化性成分と複数のはんだ粒子とを含む。上記硬化性成分は、加熱により硬化可能な硬化性化合物(熱硬化性化合物)と、熱硬化剤とを含むことが好ましい。はんだ粒子の表面及び電極の表面の酸化膜を効果的に除去し、接続抵抗をより一層低くする観点からは、上記導電ペーストはフラックスを含むことが好ましい。
以下、本発明の他の詳細を説明する。
(はんだ粒子)
上記はんだ粒子は、はんだを導電性の外表面に有する。上記はんだ粒子は、中心部分及び導電性の外表面とのいずれもがはんだにより形成されている。
上記はんだ粒子は、はんだを導電性の外表面に有する。上記はんだ粒子は、中心部分及び導電性の外表面とのいずれもがはんだにより形成されている。
電極上にはんだ粒子を効率的に集める観点からは、上記はんだ粒子の表面のゼータ電位がプラスであることが好ましい。
ゼータ電位は以下のようにして測定される。
ゼータ電位の測定方法:
はんだ粒子0.05gを、メタノール10gに入れ、超音波処理等をすることで、均一に分散させて、分散液を得る。この分散液を用いて、かつBeckman Coulter社製「Delsamax PRO」を用いて、電気泳動測定法にて、ゼータ電位を測定することができる。
はんだ粒子0.05gを、メタノール10gに入れ、超音波処理等をすることで、均一に分散させて、分散液を得る。この分散液を用いて、かつBeckman Coulter社製「Delsamax PRO」を用いて、電気泳動測定法にて、ゼータ電位を測定することができる。
はんだ粒子のゼータ電位は好ましくは0mV以上、より好ましくは0mVを超え、好ましくは1mV以下、より好ましくは0.7mV以下、更に好ましくは0.5mV以下である。ゼータ電位が上記上限以下であると、使用前の導電ペースト中にて、はんだ粒子が凝集しにくくなる。ゼータ電位が0mV以上であると、電極上にはんだ粒子が効率的に凝集する。
表面のゼータ電位をプラスにすることが容易であることから、上記はんだ粒子は、はんだ粒子本体と、上記はんだ粒子本体の表面上に配置されたアニオンポリマーとを有することが好ましい。上記はんだ粒子は、はんだ粒子本体をアニオンポリマー又はアニオンポリマーとなる化合物で表面処理することにより得られることが好ましい。上記アニオンポリマー及び上記アニオンポリマーとなる化合物はそれぞれ、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
はんだ粒子本体をアニオンポリマーで表面処理する方法としては、アニオンポリマーとして、例えば(メタ)アクリル酸を共重合した(メタ)アクリルポリマー、ジカルボン酸とジオールとから合成されかつ両末端にカルボキシル基を有するポリエステルポリマー、ジカルボン酸の分子間脱水縮合反応により得られかつ両末端にカルボキシル基を有するポリマー、ジカルボン酸とジアミンから合成されかつ両末端にカルボキシル基を有するポリエステルポリマー、並びにカルボキシル基を有する変性ポバール(日本合成化学社製「ゴーセネックスT」)等を用いて、アニオンポリマーのカルボキシル基と、はんだ粒子本体の表面の水酸基とを反応させる方法が挙げられる。
上記アニオンポリマーのアニオン部分としては、上記カルボキシル基が挙げられ、それ以外には、トシル基(p−H3CC6H4S(=O)2−)、スルホン酸イオン基(−SO3 −)、及びリン酸イオン基(−PO4 −)等が挙げられる。
また、他の方法としては、はんだ粒子本体の表面の水酸基と反応する官能基を有し、さらに、付加、縮合反応により重合可能な官能基を有する化合物を用いて、この化合物をはんだ粒子本体の表面上にてポリマー化する方法が挙げられる。はんだ粒子本体の表面の水酸基と反応する官能基としては、カルボキシル基、及びイソシアネート基等が挙げられ、付加、縮合反応により重合する官能基としては、水酸基、カルボキシル基、アミノ基、及び(メタ)アクリロイル基が挙げられる。
上記アニオンポリマーの重量平均分子量は好ましくは2000以上、より好ましくは3000以上、好ましくは10000以下、より好ましくは8000以下である。
上記重量平均分子量が上記下限以上及び上記上限以下であると、はんだ粒子本体の表面上にアニオンポリマーを配置することが容易であり、はんだ粒子の表面のゼータ電位をプラスにすることが容易であり、電極上にはんだ粒子をより一層効率的に配置することができる。
上記重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定されたポリスチレン換算での重量平均分子量を示す。
はんだ粒子本体をアニオンポリマーとなる化合物で表面処理することにより得られたポリマーの重量平均分子量は、はんだ粒子中のはんだを溶解し、ポリマーの分解を起こさない希塩酸等により、はんだ粒子を除去した後、残存しているポリマーの重量平均分子量を測定することで求めることができる。
上記はんだは、融点が450℃以下である低融点金属であることが好ましい。上記はんだ粒子は、融点が450℃以下である低融点金属粒子であることが好ましい。上記低融点金属粒子は、低融点金属を含む粒子である。該低融点金属とは、融点が450℃以下の金属を示す。低融点金属の融点は好ましくは300℃以下、より好ましくは160℃以下である。また、上記はんだ粒子は錫を含む。上記はんだ粒子に含まれる金属100重量%中、錫の含有量は好ましくは30重量%以上、より好ましくは40重量%以上、更に好ましくは70重量%以上、特に好ましくは90重量%以上である。上記はんだ粒子における錫の含有量が上記下限以上であると、はんだ電極と電極との接続信頼性がより一層高くなる。
なお、上記錫の含有量は、高周波誘導結合プラズマ発光分光分析装置(堀場製作所社製「ICP−AES」)、又は蛍光X線分析装置(島津製作所社製「EDX−800HS」)等を用いて測定可能である。
上記はんだ粒子を用いることで、はんだが溶融して第1の電極上に配置される。例えば、はんだ電極と電極とが点接触ではなく面接触しやすいため、接続抵抗が低くなる。また、はんだ粒子の使用により、はんだ電極と電極との接合強度が高くなる結果、はんだ電極と電極との剥離がより一層生じ難くなり、導通信頼性及び接続信頼性が効果的に高くなる。
上記はんだ粒子を構成する低融点金属は特に限定されない。該低融点金属は、錫、又は錫を含む合金であることが好ましい。該合金は、錫−銀合金、錫−銅合金、錫−銀−銅合金、錫−ビスマス合金、錫−亜鉛合金、錫−インジウム合金等が挙げられる。なかでも、電極に対する濡れ性に優れることから、上記低融点金属は、錫、錫−銀合金、錫−銀−銅合金、錫−ビスマス合金、錫−インジウム合金であることが好ましい。錫−ビスマス合金、錫−インジウム合金であることがより好ましい。
上記はんだ粒子は、JIS Z3001:溶接用語に基づき、液相線が450℃以下である溶加材であることが好ましい。上記はんだ粒子の組成としては、例えば亜鉛、金、銀、鉛、銅、錫、ビスマス、インジウムなどを含む金属組成が挙げられる。なかでも低融点で鉛フリーである錫−インジウム系(117℃共晶)、又は錫−ビスマス系(139℃共晶)が好ましい。すなわち、上記はんだ粒子は、鉛を含まないことが好ましく、錫とインジウムとを含むか、又は錫とビスマスとを含むことが好ましい。
上記はんだ電極と電極との接合強度をより一層高めるために、上記はんだ粒子は、ニッケル、銅、アンチモン、アルミニウム、亜鉛、鉄、金、チタン、リン、ゲルマニウム、テルル、コバルト、ビスマス、マンガン、クロム、モリブデン、パラジウム等の金属を含んでいてもよい。また、はんだ電極と電極との接合強度をさらに一層高める観点からは、上記はんだ粒子は、ニッケル、銅、アンチモン、アルミニウム又は亜鉛を含むことが好ましい。はんだ電極と電極との接合強度をより一層高める観点からは、接合強度を高めるためのこれらの金属の含有量は、はんだ粒子100重量%中、好ましくは0.0001重量%以上、好ましくは1重量%以下である。
上記はんだ粒子の平均粒子径は、好ましくは0.5μm以上、より好ましくは1μm以上、更に好ましくは3μm以上、特に好ましくは5μm以上、好ましくは100μm以下、より好ましくは40μm以下、より一層好ましくは30μm以下、更に好ましくは20μm以下、特に好ましくは15μm以下、最も好ましくは10μm以下である。上記はんだ粒子の平均粒子径が上記下限以上及び上記上限以下であると、はんだ粒子を電極上により一層効率的に配置することができる。上記はんだ粒子の平均粒子径は、3μm以上、30μm以下であることが特に好ましい。
上記はんだ粒子の「平均粒子径」は、分布の中央値に対応する粒子径(メジアン径)を意味する。上記はんだ粒子の「平均粒子径」は、レーザー回折/散乱式粒度分布測定装置(HORIBA社製「LA−920」)を用いて、測定できる。
上記はんだ粒子の粒子径の変動係数は、好ましくは5%以上、より好ましくは10%以上、好ましくは40%以下、より好ましくは30%以下である。上記粒子径の変動係数が上記下限以上及び上記上限以下であると、電極上にはんだ粒子をより一層効率的に配置することができる。但し、上記はんだ粒子の粒子径の変動係数は、5%未満であってもよい。
上記変動係数(CV値)は下記式で表される。
CV値(%)=(ρ/Dn)×100
ρ:はんだ粒子の粒子径の標準偏差
Dn:はんだ粒子の粒子径の平均値
ρ:はんだ粒子の粒子径の標準偏差
Dn:はんだ粒子の粒子径の平均値
上記導電材料100重量%中、上記はんだ粒子の含有量は好ましくは1重量%以上、より好ましくは2重量%以上、更に好ましくは10重量%以上、特に好ましくは20重量%以上、最も好ましくは30重量%以上、好ましくは80重量%以下、より好ましくは60重量%以下、更に好ましくは50重量%以下である。上記はんだ粒子の含有量が上記下限以上及び上記上限以下であると、電極上にはんだ粒子をより一層効率的に配置することができ、電極間にはんだ粒子を多く配置することが容易であり、導通信頼性がより一層高くなる。導通信頼性をより一層高める観点からは、上記はんだ粒子の含有量は多い方が好ましい。
特に、上記導電材料100重量%中、上記はんだ粒子の含有量は好ましくは1重量%以上、好ましくは80重量%以下である。この場合には、電極上にはんだ粒子が効率的に集まる。
(加熱により硬化可能な化合物:熱硬化性成分)
上記熱硬化性化合物としては、オキセタン化合物、エポキシ化合物、エピスルフィド化合物、(メタ)アクリル化合物、フェノール化合物、アミノ化合物、不飽和ポリエステル化合物、ポリウレタン化合物、シリコーン化合物及びポリイミド化合物等が挙げられる。なかでも、導電材料の硬化性及び粘度をより一層良好にし、接続信頼性をより一層高める観点から、エポキシ化合物が好ましい。
上記熱硬化性化合物としては、オキセタン化合物、エポキシ化合物、エピスルフィド化合物、(メタ)アクリル化合物、フェノール化合物、アミノ化合物、不飽和ポリエステル化合物、ポリウレタン化合物、シリコーン化合物及びポリイミド化合物等が挙げられる。なかでも、導電材料の硬化性及び粘度をより一層良好にし、接続信頼性をより一層高める観点から、エポキシ化合物が好ましい。
上記エポキシ化合物としては、芳香族エポキシ化合物が挙げられる。なかでも、レゾルシノール型エポキシ化合物、ナフタレン型エポキシ化合物、ビフェニル型エポキシ化合物、ベンゾフェノン型エポキシ化合物等の結晶性エポキシ化合物が好ましい。常温(23℃)で固体であり、かつ溶融温度がはんだの融点以下であるエポキシ化合物が好ましい。好ましい溶融温度は100℃以下、さらに好ましくは80℃以下、40℃以上である。上記の好ましいエポキシ化合物を用いることで、電子部品本体を貼り合わせた段階では、粘度が高く、搬送等の衝撃が、加速度が付与された際に、第1の電子部品本体と、第2の電子部品本体との位置ずれを抑制することができ、なおかつ、硬化時の熱により、導電材料の粘度を大きく低下させることができ、はんだ粒子の凝集を効率よく進行させることができる。
上記導電材料100重量%中、上記熱硬化性化合物の含有量は、好ましくは20重量%以上、より好ましくは40重量%以上、更に好ましくは50重量%以上、好ましくは99重量%以下、より好ましくは98重量%以下、更に好ましくは90重量%以下、特に好ましくは80重量%以下である。耐衝撃性をより一層高める観点からは、上記熱硬化性成分の含有量は多い方が好ましい。
(熱硬化剤:熱硬化性成分)
上記熱硬化剤は、上記熱硬化性化合物を熱硬化させる。上記熱硬化剤としては、イミダゾール硬化剤、アミン硬化剤、フェノール硬化剤、ポリチオール硬化剤、酸無水物、熱カチオン開始剤及び熱ラジカル発生剤等が挙げられる。上記熱硬化剤は、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
上記熱硬化剤は、上記熱硬化性化合物を熱硬化させる。上記熱硬化剤としては、イミダゾール硬化剤、アミン硬化剤、フェノール硬化剤、ポリチオール硬化剤、酸無水物、熱カチオン開始剤及び熱ラジカル発生剤等が挙げられる。上記熱硬化剤は、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
なかでも、導電材料を低温でより一層速やかに硬化可能であるので、イミダゾール硬化剤、ポリチオール硬化剤又はアミン硬化剤が好ましい。また、加熱により硬化可能な硬化性化合物と上記熱硬化剤とを混合したときに保存安定性が高くなるので、潜在性の硬化剤が好ましい。潜在性の硬化剤は、潜在性イミダゾール硬化剤、潜在性ポリチオール硬化剤又は潜在性アミン硬化剤であることが好ましい。なお、上記熱硬化剤は、ポリウレタン樹脂又はポリエステル樹脂等の高分子物質で被覆されていてもよい。
上記イミダゾール硬化剤としては、特に限定されず、2−メチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、1−シアノエチル−2−フェニルイミダゾール、1−シアノエチル−2−フェニルイミダゾリウムトリメリテート、2,4−ジアミノ−6−[2’−メチルイミダゾリル−(1’)]−エチル−s−トリアジン及び2,4−ジアミノ−6−[2’−メチルイミダゾリル−(1’)]−エチル−s−トリアジンイソシアヌル酸付加物等が挙げられる。
上記ポリチオール硬化剤としては、特に限定されず、トリメチロールプロパントリス−3−メルカプトプロピオネート、ペンタエリスリトールテトラキス−3−メルカプトプロピオネート及びジペンタエリスリトールヘキサ−3−メルカプトプロピオネート等が挙げられる。
上記アミン硬化剤としては、特に限定されず、ヘキサメチレンジアミン、オクタメチレンジアミン、デカメチレンジアミン、3,9−ビス(3−アミノプロピル)−2,4,8,10−テトラスピロ[5.5]ウンデカン、ビス(4−アミノシクロヘキシル)メタン、メタフェニレンジアミン及びジアミノジフェニルスルホン等が挙げられる。
上記熱カチオン硬化剤としては、ヨードニウム系カチオン硬化剤、オキソニウム系カチオン硬化剤及びスルホニウム系カチオン硬化剤等が挙げられる。上記ヨードニウム系カチオン硬化剤としては、ビス(4−tert−ブチルフェニル)ヨードニウムヘキサフルオロホスファート等が挙げられる。上記オキソニウム系カチオン硬化剤としては、トリメチルオキソニウムテトラフルオロボラート等が挙げられる。上記スルホニウム系カチオン硬化剤としては、トリ−p−トリルスルホニウムヘキサフルオロホスファート等が挙げられる。
上記熱ラジカル発生剤としては、特に限定されず、アゾ化合物及び有機過酸化物等が挙げられる。上記アゾ化合物としては、アゾビスイゾブチロニトリル(AIBN)等が挙げられる。上記有機過酸化物としては、ジ−tert−ブチルペルオキシド及びメチルエチルケトンペルオキシド等が挙げられる。
上記熱硬化剤の反応開始温度は、好ましくは50℃以上、より好ましくは70℃以上、更に好ましくは80℃以上、好ましくは250℃以下、より好ましくは200℃以下、更に好ましくは150℃以下、特に好ましくは140℃以下である。上記熱硬化剤の反応開始温度が上記下限以上及び上記上限以下であると、はんだが電極上により一層効率的に配置される。上記熱硬化剤の反応開始温度は80℃以上、140℃以下であることが特に好ましい。
はんだを電極上により一層効率的に配置する観点からは、上記熱硬化剤の反応開始温度は、上記はんだ粒子におけるはんだの融点よりも、高いことが好ましく、5℃以上高いことがより好ましく、10℃以上高いことが更に好ましい。
上記熱硬化剤の反応開始温度は、DSCでの発熱ピークの立ち上がり開始の温度を意味する。
上記熱硬化剤の含有量は特に限定されない。上記熱硬化性化合物100重量部に対して、上記熱硬化剤の含有量は、好ましくは0.01重量部以上、より好ましくは1重量部以上、好ましくは200重量部以下、より好ましくは100重量部以下、更に好ましくは75重量部以下である。熱硬化剤の含有量が上記下限以上であると、導電材料を充分に硬化させることが容易である。熱硬化剤の含有量が上記上限以下であると、硬化後に硬化に関与しなかった余剰の熱硬化剤が残存し難くなり、かつ硬化物の耐熱性がより一層高くなる。
(光の照射により硬化可能な硬化性化合物:光硬化性成分)
上記導電材料は、光の照射によって硬化が進行するように、光硬化性化合物を含んでいてもよい。光の照射により光硬化性化合物を半硬化させ、硬化性成分の流動性を低下させることができ、Bステージ化することができる。
上記導電材料は、光の照射によって硬化が進行するように、光硬化性化合物を含んでいてもよい。光の照射により光硬化性化合物を半硬化させ、硬化性成分の流動性を低下させることができ、Bステージ化することができる。
上記光硬化性化合物としては特に限定されず、(メタ)アクリル樹脂及び環状エーテル基含有樹脂等が挙げられる。
上記光硬化性化合物は、(メタ)アクリロイル基を有する光硬化性化合物であることが好ましい。上記(メタ)アクリロイル基を有する光硬化性化合物としては、エポキシ基及びチイラン基を有さず、かつ(メタ)アクリロイル基を有する光硬化性化合物、及びエポキシ基又はチイラン基を有し、かつ(メタ)アクリロイル基を有する光硬化性化合物が挙げられる。
上記(メタ)アクリロイル基を有する光硬化性化合物としては、(メタ)アクリル酸と水酸基を有する化合物とを反応させて得られるエステル化合物、(メタ)アクリル酸とエポキシ化合物とを反応させて得られるエポキシ(メタ)アクリレート、又はイソシアネートに水酸基を有する(メタ)アクリル酸誘導体を反応させて得られるウレタン(メタ)アクリレート等が好適に用いられる。上記「(メタ)アクリロイル基」は、アクリロイル基とメタクリロイル基とを示す。上記「(メタ)アクリル」は、アクリルとメタクリルとを示す。上記「(メタ)アクリレート」は、アクリレートとメタクリレートとを示す。
上記(メタ)アクリル酸と水酸基を有する化合物とを反応させて得られるエステル化合物は特に限定されない。該エステル化合物として、単官能のエステル化合物、2官能のエステル化合物及び3官能以上のエステル化合物のいずれも用いることができる。
上記エポキシ基又はチイラン基を有し、かつ(メタ)アクリロイル基を有する光硬化性化合物は、エポキシ基を2個以上又はチイラン基を2個以上有する化合物の一部のエポキシ基又は一部のチイラン基を、(メタ)アクリロイル基に変換することにより得られた光硬化性化合物であることが好ましい。このような光硬化性化合物は、部分(メタ)アクリレート化エポキシ化合物又は部分(メタ)アクリレート化エピスルフィド化合物である。
光硬化性化合物は、エポキシ基を2個以上又はチイラン基を2個以上有する化合物と、(メタ)アクリル酸との反応物であることが好ましい。この反応物は、エポキシ基を2個以上又はチイラン基を2個以上有する化合物と(メタ)アクリル酸とを、常法に従って塩基性触媒の存在下で反応することにより得られる。エポキシ基又はチイラン基の20%以上が(メタ)アクリロイル基に変換(転化率)されていることが好ましい。該転化率は、より好ましくは30%以上、好ましくは80%以下、より好ましくは70%以下である。エポキシ基又はチイラン基の40%以上、60%以下が(メタ)アクリロイル基に変換されていることが最も好ましい。
上記部分(メタ)アクリレート化エポキシ化合物としては、ビスフェノール型エポキシ(メタ)アクリレート、クレゾールノボラック型エポキシ(メタ)アクリレート、カルボン酸無水物変性エポキシ(メタ)アクリレート、及びフェノールノボラック型エポキシ(メタ)アクリレート等が挙げられる。
光硬化性化合物として、エポキシ基を2個以上又はチイラン基を2個以上有するフェノキシ樹脂の一部のエポキシ基又は一部のチイラン基を(メタ)アクリロイル基に変換した変性フェノキシ樹脂を用いてもよい。すなわち、エポキシ基又はチイラン基と(メタ)アクリロイル基とを有する変性フェノキシ樹脂を用いてもよい。
また、上記光硬化性化合物は、架橋性化合物であってもよく、非架橋性化合物であってもよい。
光硬化性化合物と熱硬化性化合物とを併用する場合には、光硬化性化合物と熱硬化性化合物との配合比は、光硬化性化合物と熱硬化性化合物との種類に応じて適宜調整される。光硬化性化合物と熱硬化性化合物とを併用する場合には、上記導電材料は、光硬化性化合物と熱硬化性化合物とを重量比で、1:99〜90:10で含むことが好ましく、5:95〜60:40で含むことがより好ましく、10:90〜40:60で含むことが更に好ましい。
(光硬化開始剤:光硬化性成分)
上記光硬化開始剤は特に限定されない。上記光硬化開始剤として、従来公知の光硬化開始剤を用いることができる。上記光硬化開始剤は、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
上記光硬化開始剤は特に限定されない。上記光硬化開始剤として、従来公知の光硬化開始剤を用いることができる。上記光硬化開始剤は、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
上記光硬化開始剤としては、特に限定されず、アセトフェノン光硬化開始剤、ベンゾフェノン光硬化開始剤、チオキサントン、ケタール光硬化開始剤、ハロゲン化ケトン、アシルホスフィノキシド及びアシルホスフォナート等が挙げられる。
上記アセトフェノン光硬化開始剤の具体例としては、4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル(2−ヒドロキシ−2−プロピル)ケトン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、メトキシアセトフェノン、2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン、及び2−ヒドロキシ−2−シクロヘキシルアセトフェノン等が挙げられる。上記ケタール光硬化開始剤の具体例としては、ベンジルジメチルケタール等が挙げられる。
上記光硬化開始剤の含有量は特に限定されない。上記光硬化性化合物100重量部に対して、上記光硬化開始剤の含有量は、好ましくは0.1重量部以上、より好ましくは0.2重量部以上、好ましくは2重量部以下、より好ましくは1重量部以下である。上記光硬化開始剤の含有量が上記下限以上及び上記上限以下であると、導電材料を適度に光硬化させることができる。導電材料に光を照射し、Bステージ化することにより、導電材料の流動を抑制できる。
(フラックス)
上記導電材料は、フラックスを含むことが好ましい。フラックスの使用により、はんだを電極上により一層効果的に配置することができる。該フラックスは特に限定されない。フラックスとして、はんだ接合等に一般的に用いられているフラックスを使用できる。上記フラックスとしては、例えば、塩化亜鉛、塩化亜鉛と無機ハロゲン化物との混合物、塩化亜鉛と無機酸との混合物、溶融塩、リン酸、リン酸の誘導体、有機ハロゲン化物、ヒドラジン、有機酸及び松脂等が挙げられる。上記フラックスは1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
上記導電材料は、フラックスを含むことが好ましい。フラックスの使用により、はんだを電極上により一層効果的に配置することができる。該フラックスは特に限定されない。フラックスとして、はんだ接合等に一般的に用いられているフラックスを使用できる。上記フラックスとしては、例えば、塩化亜鉛、塩化亜鉛と無機ハロゲン化物との混合物、塩化亜鉛と無機酸との混合物、溶融塩、リン酸、リン酸の誘導体、有機ハロゲン化物、ヒドラジン、有機酸及び松脂等が挙げられる。上記フラックスは1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
上記溶融塩としては、塩化アンモニウム等が挙げられる。上記有機酸としては、乳酸、クエン酸、ステアリン酸、グルタミン酸及びグルタル酸等が挙げられる。上記松脂としては、活性化松脂及び非活性化松脂等が挙げられる。上記フラックスは、カルボキシル基を2個以上有する有機酸、松脂であることが好ましい。上記フラックスは、カルボキシル基を2個以上有する有機酸であってもよく、松脂であってもよい。カルボキシル基を2個以上有する有機酸、松脂の使用により、電極間の導通信頼性がより一層高くなる。
上記松脂はアビエチン酸を主成分とするロジン類である。フラックスは、ロジン類であることが好ましく、アビエチン酸であることがより好ましい。この好ましいフラックスの使用により、電極間の導通信頼性がより一層高くなる。
上記フラックスの活性温度(融点)は、好ましくは50℃以上、より好ましくは70℃以上、更に好ましくは80℃以上、好ましくは200℃以下、より好ましくは190℃以下、より一層好ましくは160℃以下、更に好ましくは150℃以下、更に一層好ましくは140℃以下である。上記フラックスの活性温度が上記下限以上及び上記上限以下であると、フラックス効果がより一層効果的に発揮され、はんだが電極上により一層効率的に配置される。上記フラックスの活性温度は80℃以上、190℃以下であることが好ましい。上記フラックスの活性温度は80℃以上、140℃以下であることが特に好ましい。
融点が80℃以上、190℃以下である上記フラックスとしては、コハク酸(融点186℃)、グルタル酸(融点96℃)、アジピン酸(融点152℃)、ピメリン酸(融点104℃)、スベリン酸(融点142℃)等のジカルボン酸、安息香酸(融点122℃)、リンゴ酸(融点130℃)等が挙げられる。
また、上記フラックスの沸点は200℃以下であることが好ましい。
はんだを電極上により一層効率的に配置する観点からは、上記フラックスの融点は、上記はんだ粒子におけるはんだの融点よりも、高いことが好ましく、5℃以上高いことがより好ましく、10℃以上高いことが更に好ましい。
はんだを電極上により一層効率的に配置する観点からは、上記フラックスの融点は、上記熱硬化剤の反応開始温度よりも、高いことが好ましく、5℃以上高いことがより好ましく、10℃以上高いことが更に好ましい。
上記フラックスは、導電材料中に分散されていてもよく、はんだ粒子の表面上に付着していてもよい。
フラックスの融点が、はんだの融点より高いことにより、電極部分にはんだ粒子を効率的に凝集させることができる。これは、接合時に熱を掛けた場合、電子部品本体上に形成された電極と、電極周辺の電子部品本体の部分とを比較すると、電極部分の熱伝導率が電極周辺の電子部品本体部分の熱伝統率よりも高いことにより、電極部分の昇温が速いことに起因する。はんだ粒子の融点を超えた段階では、はんだ粒子の内部は溶解するが、表面に形成された酸化被膜は、フラックスの融点(活性温度)に達していないので、除去されない。この状態で、電極部分の温度が先に、フラックスの融点(活性温度)に達するため、優先的に電極上に来たはんだ粒子の表面の酸化被膜が除去され、はんだ粒子が電極の表面上に濡れ拡がることができる。これにより、電極上に効率的にはんだ粒子を凝集させることができる。
上記フラックスは、加熱によりカチオンを放出するフラックスであることが好ましい。加熱によりカチオンを放出するフラックスの使用により、はんだ粒子を電極上により一層効率的に配置することができる。
上記加熱によりカチオンを放出するフラックスとしては、上記熱カチオン硬化剤が挙げられる。
上記導電材料100重量%中、上記フラックスの含有量は好ましくは0.5重量%以上、好ましくは30重量%以下、より好ましくは25重量%以下である。上記導電材料は、フラックスを含んでいなくてもよい。フラックスの含有量が上記下限以上及び上記上限以下であると、はんだ及び電極の表面に酸化被膜がより一層形成され難くなり、さらに、はんだ及び電極の表面に形成された酸化被膜をより一層効果的に除去できる。
(他の成分)
上記導電材料は、必要に応じて、例えば、充填剤、増量剤、軟化剤、可塑剤、重合触媒、硬化触媒、着色剤、酸化防止剤、熱安定剤、光安定剤、紫外線吸収剤、滑剤、帯電防止剤及び難燃剤等の各種添加剤を含んでいてもよい。
上記導電材料は、必要に応じて、例えば、充填剤、増量剤、軟化剤、可塑剤、重合触媒、硬化触媒、着色剤、酸化防止剤、熱安定剤、光安定剤、紫外線吸収剤、滑剤、帯電防止剤及び難燃剤等の各種添加剤を含んでいてもよい。
以下、実施例及び比較例を挙げて、本発明を具体的に説明する。本発明は、以下の実施例のみに限定されない。
ポリマーA:
(1)ビスフェノールFと1,6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、及びビスフェノールF型エポキシ樹脂との反応物(ポリマーA)の合成:
ビスフェノールF(4,4’−メチレンビスフェノールと2,4’−メチレンビスフェノールと2,2’−メチレンビスフェノールとを重量比で2:3:1で含む)100重量部、1,6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル130重量部、ビスフェノールF型エポキシ樹脂(DIC社製「EPICLON EXA−830CRP」)5重量部、及びレゾルシノール型エポキシ化合物(ナガセケムテックス社製「EX−201」)10重量部を、3つ口フラスコに入れ、窒素フロー下にて、100℃で溶解させた。その後、水酸基とエポキシ基の付加反応触媒であるトリフェニルブチルホスホニウムブロミド0.15重量部を添加し、窒素フロー下にて、140℃で4時間、付加重合反応させることにより、反応物(ポリマーA)を得た。
(1)ビスフェノールFと1,6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、及びビスフェノールF型エポキシ樹脂との反応物(ポリマーA)の合成:
ビスフェノールF(4,4’−メチレンビスフェノールと2,4’−メチレンビスフェノールと2,2’−メチレンビスフェノールとを重量比で2:3:1で含む)100重量部、1,6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル130重量部、ビスフェノールF型エポキシ樹脂(DIC社製「EPICLON EXA−830CRP」)5重量部、及びレゾルシノール型エポキシ化合物(ナガセケムテックス社製「EX−201」)10重量部を、3つ口フラスコに入れ、窒素フロー下にて、100℃で溶解させた。その後、水酸基とエポキシ基の付加反応触媒であるトリフェニルブチルホスホニウムブロミド0.15重量部を添加し、窒素フロー下にて、140℃で4時間、付加重合反応させることにより、反応物(ポリマーA)を得た。
NMRにより、付加重合反応が進行したことを確認して、反応物(ポリマーA)が、ビスフェノールFに由来する水酸基と1,6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、ビスフェノールF型エポキシ樹脂及びレゾルシノール型エポキシ化合物のエポキシ基とが結合した構造単位を主鎖に有し、かつエポキシ基を両末端に有することを確認した。
GPCにより得られた反応物(ポリマーA)の重量平均分子量は28000、数平均分子量は8000であった。
熱硬化性化合物1:レゾルシノール型エポキシ化合物、ナガセケムテックス社製「EX−201」
熱硬化性化合物2:エポキシ化合物、DIC社製「EXA−4850−150」、分子量900、エポキシ当量450g/eq
光硬化性化合物1:脂肪酸変性エポキシアクリレート、ダイセル・オルネクス社製「EBECRYL3702」
熱硬化剤1:トリメチロールプロパントリス(3−メルカプトプロピネート)、SC有機化学社製「TMMP」
光硬化開始剤1:アシルホスフィンオキサイド系化合物、BASF社製「DAROCUR TPO」
潜在性エポキシ熱硬化剤1:T&K TOKA社製「フジキュア7000」
フラックス1:アジピン酸、和光純薬工業社製、融点(活性温度)152℃
熱硬化性化合物2:エポキシ化合物、DIC社製「EXA−4850−150」、分子量900、エポキシ当量450g/eq
光硬化性化合物1:脂肪酸変性エポキシアクリレート、ダイセル・オルネクス社製「EBECRYL3702」
熱硬化剤1:トリメチロールプロパントリス(3−メルカプトプロピネート)、SC有機化学社製「TMMP」
光硬化開始剤1:アシルホスフィンオキサイド系化合物、BASF社製「DAROCUR TPO」
潜在性エポキシ熱硬化剤1:T&K TOKA社製「フジキュア7000」
フラックス1:アジピン酸、和光純薬工業社製、融点(活性温度)152℃
はんだ粒子1〜3の作製方法:
アニオンポリマー1を有するはんだ粒子:はんだ粒子本体200gと、アジピン酸40gと、アセトン70gとを3つ口フラスコに秤量し、次にはんだ粒子本体の表面の水酸基とアジピン酸のカルボキシル基との脱水縮合触媒であるジブチル錫オキサイド0.3gを添加し、60℃で4時間反応させた。その後、はんだ粒子をろ過することで回収した。
アニオンポリマー1を有するはんだ粒子:はんだ粒子本体200gと、アジピン酸40gと、アセトン70gとを3つ口フラスコに秤量し、次にはんだ粒子本体の表面の水酸基とアジピン酸のカルボキシル基との脱水縮合触媒であるジブチル錫オキサイド0.3gを添加し、60℃で4時間反応させた。その後、はんだ粒子をろ過することで回収した。
回収したはんだ粒子と、アジピン酸50gと、トルエン200gと、パラトルエンスルホン酸0.3gとを3つ口フラスコに秤量し、真空引き、及び還流を行いながら、120℃で、3時間反応させた。この際、ディーンスターク抽出装置を用いて、脱水縮合により生成した水を除去しながら反応させた。
その後、ろ過によりはんだ粒子を回収し、ヘキサンにて洗浄し、乾燥した。その後、得られたはんだ粒子をボールミルで解砕した後、所定のCV値となるように篩にかけた。
(ゼータ電位測定)
また、得られたはんだ粒子を、アニオンポリマー1を有するはんだ粒子0.05gを、メタノール10gに入れ、超音波処理をすることで、均一に分散させて、分散液を得た。この分散液を用いて、かつBeckman Coulter社製「Delsamax PRO」を用いて、電気泳動測定法にて、ゼータ電位を測定した。
また、得られたはんだ粒子を、アニオンポリマー1を有するはんだ粒子0.05gを、メタノール10gに入れ、超音波処理をすることで、均一に分散させて、分散液を得た。この分散液を用いて、かつBeckman Coulter社製「Delsamax PRO」を用いて、電気泳動測定法にて、ゼータ電位を測定した。
(アニオンポリマーの重量平均分子量)
はんだ粒子の表面のアニオンポリマー1の重量平均分子量は、0.1Nの塩酸を用い、はんだを溶解した後、ポリマーをろ過により回収し、GPCにより求めた。
はんだ粒子の表面のアニオンポリマー1の重量平均分子量は、0.1Nの塩酸を用い、はんだを溶解した後、ポリマーをろ過により回収し、GPCにより求めた。
(はんだ粒子のCV値)
CV値を、レーザー回折式粒度分布測定装置(堀場製作所社製「LA−920」)にて、測定した。
CV値を、レーザー回折式粒度分布測定装置(堀場製作所社製「LA−920」)にて、測定した。
はんだ粒子1(SnBiはんだ粒子、融点139℃、三井金属社製「ST−3」を選別したはんだ粒子本体を用い、表面処理を行ったアニオンポリマー1を有するはんだ粒子、平均粒子径4μm、CV値7%、表面のゼータ電位:+0.65mV、ポリマー分子量Mw=6500)
はんだ粒子2(SnBiはんだ粒子、融点139℃、三井金属社製「DS10」を選別したはんだ粒子本体を用い、表面処理を行ったアニオンポリマー1を有するはんだ粒子、平均粒子径13μm、CV値20%、表面のゼータ電位:+0.48mV、ポリマー分子量Mw=7000)
はんだ粒子3(SnBiはんだ粒子、融点139℃、三井金属社製「10−25」を選別したはんだ粒子本体を用い、表面処理を行ったアニオンポリマー1を有するはんだ粒子、平均粒子径25μm、CV値15%、表面のゼータ電位:+0.4mV、ポリマー分子量Mw=8000)
はんだ粒子2(SnBiはんだ粒子、融点139℃、三井金属社製「DS10」を選別したはんだ粒子本体を用い、表面処理を行ったアニオンポリマー1を有するはんだ粒子、平均粒子径13μm、CV値20%、表面のゼータ電位:+0.48mV、ポリマー分子量Mw=7000)
はんだ粒子3(SnBiはんだ粒子、融点139℃、三井金属社製「10−25」を選別したはんだ粒子本体を用い、表面処理を行ったアニオンポリマー1を有するはんだ粒子、平均粒子径25μm、CV値15%、表面のゼータ電位:+0.4mV、ポリマー分子量Mw=8000)
(実施例1)
(1)異方性導電ペーストの作製
下記の表1に示す成分を下記の表1に示す配合量で配合して、異方性導電ペーストを得た。
(1)異方性導電ペーストの作製
下記の表1に示す成分を下記の表1に示す配合量で配合して、異方性導電ペーストを得た。
(2)電子部品、及び接続構造体(L/S=50μm/50μm)の作製
L/Sが50μm/50μm、電極長さ3mmの銅電極パターン(銅電極の厚み12μm)を上面に有するガラスエポキシ基板(FR−4基板)(第1の電子部品本体)を用意した。また、L/Sが50μm/50μm、電極長さ3mmの銅電極パターン(銅電極の厚み12μm)を下面に有するフレキシブルプリント基板(サイズ1.5cm×10cm)(第2の電子部品本体)を用意した。
L/Sが50μm/50μm、電極長さ3mmの銅電極パターン(銅電極の厚み12μm)を上面に有するガラスエポキシ基板(FR−4基板)(第1の電子部品本体)を用意した。また、L/Sが50μm/50μm、電極長さ3mmの銅電極パターン(銅電極の厚み12μm)を下面に有するフレキシブルプリント基板(サイズ1.5cm×10cm)(第2の電子部品本体)を用意した。
ガラスエポキシ基板とフレキシブルプリント基板との重ね合わせ面積は、1.5cm×3mmとし、接続した電極数は75対とした。
上記ガラスエポキシ基板の上面に、作製直後の異方性導電ペーストを、ガラスエポキシ基板の電極上で厚さ100μmとなるように、メタルマスクを用い、スクリーン印刷にて塗工し、異方性導電ペースト層を形成した。その後、異方性導電ペースト層の温度が150℃となるように10秒間加熱しながら、はんだを溶融させてはんだ電極を形成し、かつ異方性導電ペースト層に、波長365nmで、1500mJ/cm2となるようにUV照射し、光硬化性化合物のみの反応を進行させてBステージ状態の硬化性成分部を形成し、電子部品を得た。得られた電子部品では、銅電極上に、はんだが集まり、はんだ電極が形成されていた。
次に、はんだ電極及び硬化性成分部の上面に上記フレキシブルプリント基板を、電極同士が対向するように積層した。このとき、加圧を行わなかった。はんだ電極及び硬化性成分部には、上記フレキシブルプリント基板の重量は加わる。その後、はんだ電極及び硬化性成分部の温度が190℃となるように加熱しながら、はんだを再溶融させ、かつはんだ電極及び硬化性成分部を190℃及び10秒で硬化させ、接続構造体を得た。
(実施例2〜7)
下記の表1に示す成分を下記の表1に示す配合量で配合して、異方性導電ペーストを得たこと以外は実施例1と同様にして、接続構造体を得た。
下記の表1に示す成分を下記の表1に示す配合量で配合して、異方性導電ペーストを得たこと以外は実施例1と同様にして、接続構造体を得た。
(実施例8)
第1の接続構造体の加熱時に1MPaの圧力を加えたこと以外は実施例2と同様にして、接続構造体を得た。
第1の接続構造体の加熱時に1MPaの圧力を加えたこと以外は実施例2と同様にして、接続構造体を得た。
(比較例1)
はんだ電極を形成せずに実装を行ったこと以外は実施例2と同様にして、接続構造体を得た。
はんだ電極を形成せずに実装を行ったこと以外は実施例2と同様にして、接続構造体を得た。
(評価)
(1)粘度
異方性導電ペーストの25℃での粘度(η25)を、E型粘度計(東機産業社製)を用いて、25℃及び5rpmの条件で測定した。
(1)粘度
異方性導電ペーストの25℃での粘度(η25)を、E型粘度計(東機産業社製)を用いて、25℃及び5rpmの条件で測定した。
(2)はんだ電極の厚み
得られた接続構造体を断面観察することにより、上下の電極が間に位置しているはんだ電極の厚みを評価した。
得られた接続構造体を断面観察することにより、上下の電極が間に位置しているはんだ電極の厚みを評価した。
(3)電極上のはんだの配置精度1
得られた接続構造体において、第1の電極と接続部と第2の電極との積層方向に第1の電極と第2の電極との対向し合う部分をみたときに、第1の電極と第2の電極との対向し合う部分の面積100%中の、接続部中のはんだが配置されている面積の割合Xを評価した。電極上のはんだの配置精度1を下記の基準で判定した。
得られた接続構造体において、第1の電極と接続部と第2の電極との積層方向に第1の電極と第2の電極との対向し合う部分をみたときに、第1の電極と第2の電極との対向し合う部分の面積100%中の、接続部中のはんだが配置されている面積の割合Xを評価した。電極上のはんだの配置精度1を下記の基準で判定した。
[電極上のはんだの配置精度1の判定基準]
○○:割合Xが70%以上
○:割合Xが60%以上、70%未満
△:割合Xが50%以上、60%未満
×:割合Xが50%未満
○○:割合Xが70%以上
○:割合Xが60%以上、70%未満
△:割合Xが50%以上、60%未満
×:割合Xが50%未満
(4)電極上のはんだの配置精度2
得られた接続構造体において、第1の電極と接続部と第2の電極との積層方向と直交する方向に第1の電極と第2の電極との対向し合う部分をみたときに、接続部中のはんだ100%中、第1の電極と第2の電極との対向し合う部分に配置されている接続部中のはんだの割合Yを評価した。電極上のはんだの配置精度2を下記の基準で判定した。
得られた接続構造体において、第1の電極と接続部と第2の電極との積層方向と直交する方向に第1の電極と第2の電極との対向し合う部分をみたときに、接続部中のはんだ100%中、第1の電極と第2の電極との対向し合う部分に配置されている接続部中のはんだの割合Yを評価した。電極上のはんだの配置精度2を下記の基準で判定した。
[電極上のはんだの配置精度2の判定基準]
○○:割合Yが99%以上
○:割合Yが90%以上、99%未満
△:割合Yが70%以上、90%未満
×:割合Yが70%未満
○○:割合Yが99%以上
○:割合Yが90%以上、99%未満
△:割合Yが70%以上、90%未満
×:割合Yが70%未満
(5)上下の電極間の導通信頼性
得られた接続構造体(n=15個)において、上下の電極間の1接続箇所当たりの接続抵抗をそれぞれ、4端子法により、測定した。接続抵抗の平均値を算出した。なお、電圧=電流×抵抗の関係から、一定の電流を流した時の電圧を測定することにより接続抵抗を求めることができる。導通信頼性を下記の基準で判定した。
得られた接続構造体(n=15個)において、上下の電極間の1接続箇所当たりの接続抵抗をそれぞれ、4端子法により、測定した。接続抵抗の平均値を算出した。なお、電圧=電流×抵抗の関係から、一定の電流を流した時の電圧を測定することにより接続抵抗を求めることができる。導通信頼性を下記の基準で判定した。
[導通信頼性の判定基準]
○○:接続抵抗の平均値が50mΩ以下
○:接続抵抗の平均値が50mΩを超え、70mΩ以下
△:接続抵抗の平均値が70mΩを超え、100mΩ以下
×:接続抵抗の平均値が100mΩを超える、又は接続不良が生じている
○○:接続抵抗の平均値が50mΩ以下
○:接続抵抗の平均値が50mΩを超え、70mΩ以下
△:接続抵抗の平均値が70mΩを超え、100mΩ以下
×:接続抵抗の平均値が100mΩを超える、又は接続不良が生じている
(6)隣接する電極間の絶縁信頼性
得られた接続構造体(n=15個)において、85℃、湿度85%の雰囲気中に100時間放置後、隣接する電極間に、5Vを印加し、抵抗値を25箇所で測定した。絶縁信頼性を下記の基準で判定した。
得られた接続構造体(n=15個)において、85℃、湿度85%の雰囲気中に100時間放置後、隣接する電極間に、5Vを印加し、抵抗値を25箇所で測定した。絶縁信頼性を下記の基準で判定した。
[絶縁信頼性の判定基準]
○○:接続抵抗の平均値が107Ω以上
○:接続抵抗の平均値が106Ω以上、107Ω未満
△:接続抵抗の平均値が105Ω以上、106Ω未満
×:接続抵抗の平均値が105Ω未満
○○:接続抵抗の平均値が107Ω以上
○:接続抵抗の平均値が106Ω以上、107Ω未満
△:接続抵抗の平均値が105Ω以上、106Ω未満
×:接続抵抗の平均値が105Ω未満
(7)上下の電極間の位置ずれ
得られた接続構造体において、第1の電極と接続部と第2の電極との積層方向に第1の電極と第2の電極との対向し合う部分をみたときに、第1の電極の中心線と第2の電極の中心線とが揃っているか否か、並びに位置ずれの距離を評価した。上下の電極間の位置ずれを下記の基準で判定した。
得られた接続構造体において、第1の電極と接続部と第2の電極との積層方向に第1の電極と第2の電極との対向し合う部分をみたときに、第1の電極の中心線と第2の電極の中心線とが揃っているか否か、並びに位置ずれの距離を評価した。上下の電極間の位置ずれを下記の基準で判定した。
[上下の電極間の位置ずれの判定基準]
○○:位置ずれが15μm未満
○:位置ずれが15μm以上、25μm未満
△:位置ずれが25μm以上、40μm未満
×:位置ずれが40μm以上
○○:位置ずれが15μm未満
○:位置ずれが15μm以上、25μm未満
△:位置ずれが25μm以上、40μm未満
×:位置ずれが40μm以上
結果を下記の表1に示す。
フレキシブルプリント基板にかえて、樹脂フィルム、フレキシブルフラットケーブル及びリジッドフレキシブル基板を用いた場合でも、同様の傾向が見られた。
1…電子部品
2…第1の電子部品本体
2a…第1の電極
3…第2の電子部品本体
3a…第2の電極
4,4X…接続部
4A,4XA…はんだ電極
4B,4XB…硬化物部
11A…はんだ電極
11B…硬化性成分部
21,21X…接続構造体
31…導電材料
31A…はんだ粒子
31B…硬化性成分
2…第1の電子部品本体
2a…第1の電極
3…第2の電子部品本体
3a…第2の電極
4,4X…接続部
4A,4XA…はんだ電極
4B,4XB…硬化物部
11A…はんだ電極
11B…硬化性成分部
21,21X…接続構造体
31…導電材料
31A…はんだ粒子
31B…硬化性成分
Claims (11)
- 異方導電接続に用いられる電子部品の製造方法であって、
複数の第1の電極を表面に有する第1の電子部品本体を用いて、かつ、硬化性成分と複数のはんだ粒子とを含む導電材料を用いて、
前記第1の電子部品本体の前記第1の電極側の表面上に、複数の前記第1の電極上で前記導電材料が連なるように、前記導電材料を配置する第1の工程と、
前記はんだ粒子の融点以上に前記導電材料を加熱することで、前記第1の電極上に、前記はんだ粒子を凝集させて、前記第1の電極上にはんだ電極を形成し、かつ前記はんだ電極の周囲に前記硬化性成分に由来する硬化性成分部を形成する第2の工程とを備える、電子部品の製造方法。 - 前記第2の工程後に、前記硬化性成分部が、前記硬化性成分の硬化が進行したBステージ状態である、請求項1に記載の電子部品の製造方法。
- 前記導電材料が、熱硬化性成分を含み、
前記第2の工程後に、前記硬化性成分部が、前記熱硬化性成分の硬化が進行したBステージ状態である、請求項2に記載の電子部品の製造方法。 - 前記導電材料が、熱硬化性成分と光硬化性成分とを含み、
前記第2の工程において、前記導電材料に光を照射して、
前記第2の工程後に、前記硬化性成分部が、前記光硬化性成分の硬化が進行したBステージ状態である、請求項2に記載の電子部品の製造方法。 - 前記第2の工程の加熱時に、前記導電材料の前記第1の電子部品本体側とは反対の表面が、露出しているか、又は後に剥離される保護部材により覆われている、請求項1〜4のいずれか1項に記載の電子部品の製造方法。
- 複数の第2の電極を表面に有する第2の電子部品本体における前記第2の電極を、前記はんだ電極を介して、前記第1の電極と電気的に接続させるために用いられる電子部品の製造方法である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の電子部品の製造方法。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載の電子部品の製造方法により得られる電子部品を用いて、かつ、複数の第2の電極を表面に有する第2の電子部品本体を用いて、
前記はんだ電極及び前記熱硬化性成分部の前記第1の電子部品本体側とは反対の表面上に、前記第2の電子部品本体を配置する工程と、
前記はんだ電極の融点以上に加熱することでかつ前記硬化性成分部を硬化させることで、前記第1の電子部品本体と前記第2の電子部品本体とを接続している接続部を、前記はんだ電極及び前記熱硬化性成分部により形成し、かつ、前記第1の電極と前記第2の電極とを、前記接続部中のはんだ電極により電気的に接続する工程とを備える、接続構造体の製造方法。 - 前記第2の電子部品本体が、樹脂フィルム、フレキシブルプリント基板、リジッドフレキシブル基板又はフレキシブルフラットケーブルである、請求項7に記載の接続構造体の製造方法。
- 前記第2の電子部品本体を配置する工程及び前記接続部を形成する工程において、加圧を行わず、前記はんだ電極及び前記硬化性成分部には、前記第2の電子部品本体の重量が加わる、請求項7又は8に記載の接続構造体の製造方法。
- 前記はんだ粒子の平均粒子径が0.5μm以上、100μm以下である、請求項7〜9のいずれか1項に記載の接続構造体の製造方法。
- 前記導電材料中の前記はんだ粒子の含有量が1重量%以上、80重量%以下である、請求項7〜10のいずれか1項に記載の接続構造体の製造方法。
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JP2014235832A JP2016100443A (ja) | 2014-11-20 | 2014-11-20 | 電子部品の製造方法及び接続構造体の製造方法 |
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-
2014
- 2014-11-20 JP JP2014235832A patent/JP2016100443A/ja active Pending
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