JP2016166417A - Production method of electric conduction particles, anisotropic conductive adhesive, and parts mounting method - Google Patents

Production method of electric conduction particles, anisotropic conductive adhesive, and parts mounting method Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technique for suppressing deformations of particles in the case where an insulator film is formed on the surfaces of metal particles, and capable of keeping a high connection reliability while retaining the insulation between electrodes at the time of connecting a substrate and a member to be connected.SOLUTION: An insulating film 12 is formed on the surfaces 11 of metal particles 10 of a metal of a low melting point by a sputtering method while applying the vibrations in an atmosphere containing oxygen, thereby to produce conductive particles 1. The conductive particles 1 are dispersed into a resin component to form an anisotropic conductive adhesive, which are then arranged and depressed between electrodes, so that the molten metal particles 10 are solidified to connect the electrodes electrically.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、物理蒸着法により軟性金属粒子の表面に絶縁膜を形成した導電用粒子の製造方法及びその導電用粒子を配合した異方性導電接着剤、部品の搭載方法に関する。   The present invention relates to a method for producing conductive particles in which an insulating film is formed on the surface of soft metal particles by physical vapor deposition, an anisotropic conductive adhesive containing the conductive particles, and a component mounting method.

多数の電極を有する電子部品を基板等に接続するための接続材料として、異方性導電接着剤(ACA:anisotropic conductive adhesive)が使用されている。   Anisotropic conductive adhesive (ACA) is used as a connection material for connecting an electronic component having a large number of electrodes to a substrate or the like.

異方性導電接着剤は、プリント配線基板、LCD(liquid crystal display)用ガラス基板、フレキシブルプリント基板(FPC:flexible printed circuits)等の基板と、IC(integrated circuit)、LSI(large-scale integration)等の半導体素子やパッケージ等の電子部品(被接続部材)とを接続する際、相対する電極同士の導通状態を保ち、隣接する電極同士の絶縁を保つように、電気的接続と機械的固着を行う(異方性導電接続)接続材料である。   Anisotropic conductive adhesives include printed wiring boards, glass substrates for LCD (liquid crystal display), flexible printed circuits (FPC), IC (integrated circuit), LSI (large-scale integration) When connecting an electronic component (connected member) such as a semiconductor element or a package, electrical connection and mechanical fixation are performed so that the conductive state between the opposing electrodes is maintained and insulation between adjacent electrodes is maintained. Connection material to be performed (anisotropic conductive connection).

異方性導電接着剤には導電性粒子が配合されており、接続信頼性の向上及び接続箇所の低抵抗化の観点から、様々な粒子が提案され使用されている。導電性粒子としては、例えば、錫(Sn)、鉛(Pb)、銀(Ag)、アルミニウム(Al)、ニッケル(Ni)等の金属粒子、はんだ合金粒子、ガラスやセラミックス等の無機微粒子、熱硬化性樹脂等の樹脂粒子等に、金属薄膜を被覆した粒子が開示されている。   Conductive particles are blended in the anisotropic conductive adhesive, and various particles have been proposed and used from the viewpoint of improving connection reliability and lowering the resistance of connection points. Examples of the conductive particles include metal particles such as tin (Sn), lead (Pb), silver (Ag), aluminum (Al), and nickel (Ni), solder alloy particles, inorganic fine particles such as glass and ceramics, heat Disclosed are particles in which a metal thin film is coated on resin particles such as a curable resin.

特に、接触接続により高信頼性が得られやすいことから、導電性粒子として、金属結合が可能なはんだ合金粒子を配合した異方性導電接着剤の検討が多くなされている(例えば、特許文献1,2参照。)。はんだ合金粒子は、接続しようとする金属材料よりも低い融点を有しており、溶融し流動してから固化することにより、金属同士を接合するように設計されている。   In particular, since high reliability is easily obtained by contact connection, many studies have been made on anisotropic conductive adhesives containing solder alloy particles capable of metal bonding as conductive particles (for example, Patent Document 1). , 2). The solder alloy particles have a melting point lower than that of the metal material to be connected, and are designed to join metals by melting and flowing and then solidifying.

ところで、従来のはんだ合金粒子には鉛が含まれていたが、人体や環境への鉛の悪影響の観点から、近年では無鉛はんだの需要が高まっている。現在、無鉛はんだでは、錫を主要成分とした無鉛はんだ合金が開発されており、鉛に代わる成分として亜鉛(Zn)、ビスマス(Bi)、インジウム(In)、銀、銅(Cu)等が含まれている。はんだ合金粒子は、鉛に代わる成分を含む合金の溶湯を所定のノズルから噴霧して、一定の粒径の粒子を得るアトマイズ法等で作製されている。   By the way, although the conventional solder alloy particles contain lead, in recent years, the demand for lead-free solder is increasing from the viewpoint of the adverse effect of lead on the human body and the environment. Currently, for lead-free solder, lead-free solder alloys with tin as the main component have been developed, and zinc (Zn), bismuth (Bi), indium (In), silver, copper (Cu), etc. are included as alternatives to lead. It is. The solder alloy particles are produced by an atomizing method or the like that obtains particles having a certain particle diameter by spraying a molten alloy containing a component replacing lead from a predetermined nozzle.

特開2006−108523号公報JP 2006-108523 A 特開2013−124330号公報JP2013-124330A 特開平7−105716号公報JP-A-7-105716

近年、液晶表示装置等に代表されるように、装置の小型化や高性能化に伴い、異方性導電接続の対象となる回路の高精細化が進んでいる。それに伴い、回路間のファインピッチ化の要求の高まりと共に、接続の際のショートの発生が懸念されている。   In recent years, as represented by a liquid crystal display device or the like, with the miniaturization and high performance of a device, higher definition of a circuit that is an object of anisotropic conductive connection is progressing. Along with this, with the increasing demand for fine pitches between circuits, there is a concern about the occurrence of short circuits during connection.

ファインピッチ化の要求等を満足させるために、異方性導電接着剤に配合される絶縁性の導電用粒子として、金属粒子の表面に絶縁層を形成した粒子が使用されている。代表的なものとして、ハイブリダイゼーション(hybridization)により金属粒子の表面に、絶縁樹脂層を形成した導電用粒子が知られている(例えば、特許文献3参照。)。   In order to satisfy the demand for fine pitch, etc., particles having an insulating layer formed on the surface of metal particles are used as insulating conductive particles blended in the anisotropic conductive adhesive. A typical example is a conductive particle in which an insulating resin layer is formed on the surface of a metal particle by hybridization (see, for example, Patent Document 3).

しかしながら、ハイブリダイゼーションに代表される物理機械的方法では、はんだ合金粒子等の低融点で柔らかい金属粒子(軟性金属粒子)の表面に絶縁層を形成すると、粒子に変形が生じて実用に供することが困難となる。また、特許文献3には、粒子の変形を抑制して、軟性金属粒子の表面に絶縁層を形成する方法については、何ら開示も示唆もされていない。   However, in a physico-mechanical method represented by hybridization, when an insulating layer is formed on the surface of a soft metal particle (soft metal particle) having a low melting point such as a solder alloy particle, the particle is deformed and can be put to practical use. It becomes difficult. Further, Patent Document 3 does not disclose or suggest any method for forming the insulating layer on the surface of the soft metal particle by suppressing the deformation of the particle.

本発明は、このような実情に鑑みて提案されたものであり、軟性で低融点の金属粒子の表面に絶縁膜を形成する場合において、粒子の変形を抑制すると共に、基板と被接続部材との接続時に電極間の絶縁を確保し、高い接続信頼性を維持することが可能な導電用粒子の製造方法、及びその導電用粒子を配合した異方性導電接着剤を提供することを目的とする。   The present invention has been proposed in view of such circumstances, and in the case where an insulating film is formed on the surface of a soft, low-melting metal particle, the deformation of the particle is suppressed, and the substrate, the connected member, An object of the present invention is to provide a method for producing conductive particles capable of ensuring insulation between electrodes at the time of connection and maintaining high connection reliability, and an anisotropic conductive adhesive containing the conductive particles. To do.

上述した目的を達成するために、本発明はスパッタリングターゲットが配置された真空槽内にスパッタリングガスを導入し、前記スパッタリグターゲットをスパッタして低融点の金属粒子の表面に薄膜を形成して導電用粒子を形成する導電用粒子の製造方法であって、複数の前記金属粒子を振動容器に配置し、前記振動容器を振動させて前記金属粒子を振動させながら前記ターゲットをスパッタリングして前記金属粒子表面に絶縁膜を形成し、前記金属粒子が前記絶縁膜で覆われた前記導電用粒子を形成する導電用粒子の製造方法である。
また、本発明は導電用粒子の製造方法であって、前記絶縁膜の形成を開始する前に、前記真空槽内の圧力を、9×10-5Paより大きく、2×10-2Paよりも小さい値の圧力にする導電用粒子の製造方法である。
また、本発明は導電用粒子の製造方法であって、前記金属粒子には、はんだ合金を用いることを特徴とする導電用粒子の製造方法である。
また、本発明は導電用粒子の製造方法であって、前記絶縁膜の膜厚を、2nmより厚く500nmよりも薄い範囲の値にする導電用粒子の製造方法である。
また、本発明は導電用粒子の製造方法であって、前記絶縁膜は、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ニオブの何れかを少なくとも1種以上を含む金属酸化物であることを特徴とする導電用粒子の製造方法である。
また、本発明は導電用粒子の製造方法であって、金属から成る前記スパッタリングターゲットを用い、前記スパッタリングガス中には酸素ガスを含有させる導電用粒子の製造方法である。
また、本発明は、接着性を有する樹脂成分と、前記樹脂成分に分散された複数の導電用粒子とを有する異方性導電接着剤であって、前記導電用粒子は、低融点金属から成る金属粒子と、前記金属粒子を覆う絶縁膜とを有し、前記絶縁膜は、酸素を含む雰囲気中で振動を加えながらスパッタリング法により前記金属粒子の表面に形成されたことを特徴とする異方性導電接着剤である。
また、本発明は異方性導電接着剤であって、前記低融点金属は、はんだ合金であることを特徴とする異方性導電接着剤である。
また、本発明は異方性導電接着剤であって、前記絶縁膜の膜厚を、2nmより厚く500nmよりも薄い範囲の値にする異方性導電接着剤である。
また、本発明は異方性導電接着剤であって、前記絶縁膜は、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ニオブの何れかを少なくとも1種以上を含む金属酸化物であることを特徴とする異方性導電接着剤である。
また、本発明は異方性導電接着剤であって、前記金属粒子の平均粒径は、1μm以上20μm以下の範囲の値にする異方性導電接着剤である。
また、本発明は、接着性を有する樹脂成分に、複数の導電用粒子が含有された異方性導電接着剤を、基板の電極と被接続部材の電極の間に配置する配置工程と、前記異方性導電接着剤を加熱しながら前記基板と前記被接続部材とを互いに近づく方向に押圧する加熱押圧工程と、加熱された前記異方性導電接着剤を冷却する冷却工程と、を有し、冷却された前記樹脂成分によって前記基板と前記被接続部材とを機械的に固定する部品の搭載方法であって、前記導電用粒子には、低融点金属から成る金属粒子の表面が絶縁膜で覆われた粒子を用い、前記加熱押圧工程では、前記異方性導電接着剤を加熱して前記金属粒子を溶融させ、前記基板の前記電極と前記被接続部材の前記電極との間に位置し、押圧された前記導電用粒子の前記絶縁膜を破壊し、押圧された導電用粒子の前記金属粒子の溶融物を前記樹脂成分中に放出させて前記溶融物を前記基板の前記電極と前記被接続部材の前記電極とに接触させ、前記冷却工程では、前記異方性導電接着材を冷却して、前記基板の前記電極と前記被接続部材の前記電極とに接触する溶融物を固化させ、固化した前記溶融物によって前記基板の前記電極と前記被接続部材の前記電極とを電気的に接続する部品の搭載方法である。
また、本発明は部品の搭載方法であって、前記低融点金属には、220℃以下の温度で溶融する合金を用いる部品の搭載方法である。
また、本発明は部品の搭載方法であって、前記低融点金属には、150℃以上の温度で溶融する合金を用いる部品の搭載方法である。
また、本発明は部品の搭載方法であって、前記低融点金属には、鉛を含有せず、錫を50%以上含有するはんだ合金を用いる部品の搭載方法である。
また、本発明は部品の搭載方法であって、前記絶縁膜には酸化物膜を用いる部品の搭載方法である。
In order to achieve the above-described object, the present invention introduces a sputtering gas into a vacuum chamber in which a sputtering target is arranged, and sputters the sputtering rig target to form a thin film on the surface of low melting point metal particles. A method for producing conductive particles for forming particles, wherein a plurality of the metal particles are arranged in a vibration container, and the target is sputtered while vibrating the metal particles to vibrate the metal particles. In the method for producing conductive particles, an insulating film is formed on a surface, and the conductive particles in which the metal particles are covered with the insulating film are formed.
The present invention also relates to a method for producing conductive particles, wherein before the formation of the insulating film is started, the pressure in the vacuum chamber is greater than 9 × 10 −5 Pa and greater than 2 × 10 −2 Pa. Is a method for producing conductive particles with a low pressure.
Moreover, this invention is a manufacturing method of the particle | grains for electroconductivity, Comprising: A solder alloy is used for the said metal particle, It is a manufacturing method of the particle | grains for electroconductivity characterized by the above-mentioned.
The present invention is also a method for producing conductive particles, wherein the insulating film has a thickness in a range of more than 2 nm and less than 500 nm.
The present invention is also a method for producing conductive particles, wherein the insulating film is a metal oxide containing at least one of silicon oxide, aluminum oxide, titanium oxide, and niobium oxide. This is a method for producing conductive particles.
The present invention is also a method for producing conductive particles, wherein the sputtering target made of metal is used, and oxygen gas is contained in the sputtering gas.
The present invention is also an anisotropic conductive adhesive having a resin component having adhesiveness and a plurality of conductive particles dispersed in the resin component, wherein the conductive particles are made of a low melting point metal. An anisotropic film comprising metal particles and an insulating film covering the metal particles, wherein the insulating film is formed on a surface of the metal particles by a sputtering method while applying vibration in an atmosphere containing oxygen. Conductive adhesive.
Moreover, this invention is an anisotropic conductive adhesive, Comprising: The said low melting metal is an anisotropic conductive adhesive characterized by being a solder alloy.
Further, the present invention is an anisotropic conductive adhesive, wherein the thickness of the insulating film is a value in the range of thicker than 2 nm and thinner than 500 nm.
Further, the present invention is an anisotropic conductive adhesive, wherein the insulating film is a metal oxide containing at least one of silicon oxide, aluminum oxide, titanium oxide, and niobium oxide. It is an anisotropic conductive adhesive.
Moreover, this invention is an anisotropic conductive adhesive, Comprising: The average particle diameter of the said metal particle is an anisotropic conductive adhesive made into the value of the range of 1 micrometer or more and 20 micrometers or less.
Further, the present invention provides an arrangement step of disposing an anisotropic conductive adhesive containing a plurality of conductive particles in an adhesive resin component between an electrode of a substrate and an electrode of a connected member, A heating and pressing step for pressing the substrate and the connected member in a direction approaching each other while heating the anisotropic conductive adhesive, and a cooling step for cooling the heated anisotropic conductive adhesive. A component mounting method for mechanically fixing the substrate and the member to be connected by the cooled resin component, wherein the conductive particles include an insulating film on a surface of metal particles made of a low melting point metal. Using the covered particles, in the heating and pressing step, the anisotropic conductive adhesive is heated to melt the metal particles, and is positioned between the electrode of the substrate and the electrode of the connected member. Destroying the insulating film of the pressed conductive particles And releasing the melt of the pressed metal particles of the conductive particles into the resin component to bring the melt into contact with the electrode of the substrate and the electrode of the connected member. The anisotropic conductive adhesive is cooled to solidify the molten material that contacts the electrode of the substrate and the electrode of the connected member, and the electrode of the substrate and the connected material are solidified by the solidified melt. It is the mounting method of the components which electrically connect the said electrode of a member.
Further, the present invention is a component mounting method, wherein the low melting point metal uses an alloy that melts at a temperature of 220 ° C. or less.
Further, the present invention is a component mounting method, wherein the low melting point metal uses an alloy that melts at a temperature of 150 ° C. or higher.
The present invention is also a component mounting method, wherein the low-melting-point metal does not contain lead and uses a solder alloy containing 50% or more of tin.
The present invention is also a component mounting method, which is a component mounting method using an oxide film as the insulating film.

従って、本発明の一態様にかかる導電用粒子の製造方法は、酸素を含む雰囲気中で振動を加えながら、スパッタリング法により、軟性金属を含む金属粒子の表面に絶縁膜を形成するので、絶縁膜の形成時における金属粒子の変形を抑制することができる。   Therefore, the method for producing conductive particles according to one embodiment of the present invention forms an insulating film on the surface of metal particles containing a soft metal by sputtering while applying vibration in an atmosphere containing oxygen. The deformation of the metal particles during the formation of can be suppressed.

本発明の一態様にかかる導電用粒子は、軟性で低融点であり、その製造方法では、スパッタリング処理前の到達真空度V(Pa)が9×10-5<V<2×10-2となるように調整することが好ましい。 The conductive particles according to one embodiment of the present invention are soft and have a low melting point, and in the manufacturing method, the ultimate vacuum V (Pa) before the sputtering treatment is 9 × 10 −5 <V <2 × 10 −2 . It is preferable to adjust so that it becomes.

従って、本発明の一態様にかかる導電用粒子の製造方法では、スパッタリング処理前の到達真空度V(Pa)が9×10-5<V<2×10-2となるように調整することにより、適切な密着性や膜密度を有する絶縁膜を得ることができる。 Therefore, in the method for producing conductive particles according to one embodiment of the present invention, by adjusting the ultimate vacuum V (Pa) before the sputtering treatment to be 9 × 10 −5 <V <2 × 10 −2. An insulating film having appropriate adhesion and film density can be obtained.

本発明の一態様にかかる導電用粒子の製造方法では、軟性金属は、はんだ合金であることが好ましい。   In the method for producing conductive particles according to one embodiment of the present invention, the soft metal is preferably a solder alloy.

従って、本発明の一態様にかかる導電用粒子の製造方法では、軟性金属は、はんだ合金であることにより、導電用粒子を低温で溶解することができる。   Therefore, in the method for producing conductive particles according to one embodiment of the present invention, the soft metal is a solder alloy, so that the conductive particles can be dissolved at a low temperature.

本発明の一態様にかかる導電用粒子の製造方法では、絶縁膜の膜厚T(nm)が2<T<500となるように調整することが好ましい。   In the method for producing conductive particles according to one embodiment of the present invention, it is preferable to adjust the thickness T (nm) of the insulating film so that 2 <T <500.

従って、本発明の一態様にかかる導電用粒子の製造方法では、絶縁膜の膜厚T(nm)が2<T<500となるように調整することにより、基板と被接続部材との接続時に絶縁膜を導電用粒子の表面から容易に剥離させることが可能となる。   Therefore, in the method for manufacturing conductive particles according to one embodiment of the present invention, by adjusting the thickness T (nm) of the insulating film to satisfy 2 <T <500, the connection between the substrate and the connected member can be performed. It becomes possible to easily peel the insulating film from the surface of the conductive particles.

本発明の一態様にかかる導電用粒子の製造方法では、絶縁膜は、酸化物、窒化物等の絶縁性物質の薄膜であり、窒化ケイ素の薄膜も絶縁膜に含まれるが、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ニオブの何れかを少なくとも1種以上を含む金属酸化物の薄膜であることが好ましい。   In the method for manufacturing conductive particles according to one embodiment of the present invention, the insulating film is a thin film of an insulating material such as an oxide or a nitride, and the silicon nitride thin film is also included in the insulating film. It is preferably a metal oxide thin film containing at least one of aluminum, titanium oxide, and niobium oxide.

従って、本発明の一態様にかかる導電用粒子の製造方法では、絶縁膜は、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ニオブの何れかを少なくとも1種以上を含む金属酸化物であることにより、基板と被接続部材との接続時に電極間の絶縁を確保することができると共に、用途に応じた金属酸化物を適宜選択することができる。   Therefore, in the method for producing conductive particles according to one embodiment of the present invention, the insulating film is a metal oxide containing at least one of silicon oxide, aluminum oxide, titanium oxide, and niobium oxide. Insulation between the electrodes can be ensured at the time of connection between the substrate and the member to be connected, and a metal oxide corresponding to the application can be selected as appropriate.

上述した目的を達成するための本発明の他の態様にかかる異方性導電接着剤は、金属粒子の表面に絶縁膜が形成されてなる導電用粒子と、バインダ材とを含有してなる異方性導電接着剤であって、金属粒子は、軟性金属を含み、絶縁膜は、酸素を含む雰囲気中で振動を加えながらスパッタリング法により金属粒子の表面に形成されることを特徴とする。
酸化物や珪化物等の絶縁性物質で構成されたターゲットを、酸素ガスを含有しないスパッタリング雰囲気中でスパッタリングして絶縁膜を形成する場合も含まれる。
An anisotropic conductive adhesive according to another embodiment of the present invention for achieving the above-described object is provided with a conductive particle having an insulating film formed on the surface of metal particles and a binder material. In the anisotropic conductive adhesive, the metal particles include a soft metal, and the insulating film is formed on the surface of the metal particles by sputtering while applying vibration in an atmosphere containing oxygen.
A case where an insulating film is formed by sputtering a target made of an insulating material such as oxide or silicide in a sputtering atmosphere not containing oxygen gas is also included.

従って、本発明の他の態様にかかる異方性導電接着剤は、金属粒子は、軟性金属を含み、絶縁膜は、酸素を含む雰囲気中で振動を加えながらスパッタリング法により金属粒子の表面に形成されるので、基板と被接続部材の接続時に電極間の絶縁を確保し、高い接続信頼性を維持することが可能となる。   Therefore, in the anisotropic conductive adhesive according to another aspect of the present invention, the metal particles contain a soft metal, and the insulating film is formed on the surface of the metal particles by sputtering while applying vibration in an atmosphere containing oxygen. Therefore, it is possible to ensure insulation between the electrodes and maintain high connection reliability when the substrate and the member to be connected are connected.

本発明の他の態様にかかる異方性導電接着剤では、金属粒子の平均粒径D(μm)は、1≦D≦20であることが好ましい。   In the anisotropic conductive adhesive according to another aspect of the present invention, the average particle diameter D (μm) of the metal particles is preferably 1 ≦ D ≦ 20.

従って、本発明の他の態様にかかる異方性導電接着剤では、金属粒子の平均粒径D(μm)は、1≦D≦20であることにより、電極間のスペースが狭いファインピッチ配線等に用いることができる。   Therefore, in the anisotropic conductive adhesive according to another aspect of the present invention, the average particle diameter D (μm) of the metal particles is 1 ≦ D ≦ 20. Can be used.

本発明によれば、金属粒子の表面に絶縁膜を形成する場合において、粒子の変形が抑制される。被接続部材を基板に搭載する際には、基板と被接続部材との接続時に電極間の絶縁を確保し、高い接続信頼性を維持することができる。   According to the present invention, deformation of particles is suppressed when an insulating film is formed on the surface of metal particles. When the connected member is mounted on the substrate, insulation between the electrodes can be ensured when the substrate and the connected member are connected, and high connection reliability can be maintained.

本発明の一実施の形態にかかる導電用粒子の断面の様子を模式的に示した断面図である。It is sectional drawing which showed typically the mode of the cross section of the particle | grains for electroconductivity concerning one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態にかかる導電用粒子を作製するためのスパッタリング装置の一部の概略を示した概略図である。It is the schematic which showed the one part outline of the sputtering device for producing the electroconductive particle concerning one embodiment of this invention. (a)〜(c):本発明の部品搭載方法を説明するための図面(a)-(c): Drawing for demonstrating the component mounting method of this invention

本発明を適用した具体的な実施の形態(以下、「本実施の形態」という。)について、以下の項目に沿って図面を用いて詳細に説明する。なお、本発明は、以下の本実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を加えることが可能である。   A specific embodiment to which the present invention is applied (hereinafter referred to as “the present embodiment”) will be described in detail with reference to the drawings along the following items. Note that the present invention is not limited to the following embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

1.導電用粒子
2.導電用粒子の製造方法
3.異方性導電接着剤
4.異方性導電接着剤の製造方法
1. 1. Conductive particles 2. Method for producing conductive particles 3. Anisotropic conductive adhesive Method for producing anisotropic conductive adhesive

[1.導電用粒子]
導電用粒子は、詳細は後述するが、本実施の形態にかかる導電用粒子の製造方法により得られるものである。図1に示すように、導電用粒子1は、金属粒子10の表面11に絶縁膜12が形成されてなるものである。
[1. Conductive particles]
Although the details of the conductive particles will be described later, they are obtained by the method for manufacturing conductive particles according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the conductive particle 1 is obtained by forming an insulating film 12 on the surface 11 of a metal particle 10.

導電用粒子1の平均粒径は、後述する金属粒子10の平均粒径Dと絶縁膜12の膜厚Tに応じて適宜決定されるものであり、導電用粒子1の形状については特に限定される訳ではなく、用途に応じて適宜決定することができる。   The average particle diameter of the conductive particles 1 is appropriately determined according to the average particle diameter D of the metal particles 10 described later and the film thickness T of the insulating film 12, and the shape of the conductive particles 1 is particularly limited. However, it can be determined appropriately according to the application.

金属粒子10は、柔らかい金属、所謂、軟性金属を含み、金属粒子10中には、製造工程中に意図せず混入される不可避的不純物が含まれていてもよい。導電用粒子1に適用可能な軟性金属としては、はんだ合金等が挙げられる。   The metal particles 10 include a soft metal, so-called soft metal, and the metal particles 10 may include inevitable impurities that are unintentionally mixed during the manufacturing process. Examples of the soft metal applicable to the conductive particles 1 include a solder alloy.

従来、電子回路等の基板に電子部品(被接続部材)を搭載するためには、鉛(Pb)と錫(Sn)の合金であるはんだ(含鉛はんだ)が大量に使用されていた。しかしながら、鉛は人体に有害であり、また、廃棄物として自然環境に対する悪影響も懸念されるため、現在、鉛を含まないはんだ(無鉛はんだ)の開発及び普及が進められている。   Conventionally, in order to mount electronic components (members to be connected) on a substrate such as an electronic circuit, solder (lead-containing solder) that is an alloy of lead (Pb) and tin (Sn) has been used in large quantities. However, since lead is harmful to the human body and there are concerns about adverse effects on the natural environment as waste, development and popularization of solder not containing lead (lead-free solder) is currently underway.

従って、導電用粒子1中の金属粒子10は、上述した通り、人体や環境への安全性の観点から、無鉛はんだを用いることができる。   Therefore, as described above, lead-free solder can be used for the metal particles 10 in the conductive particles 1 from the viewpoint of safety to the human body and the environment.

導電用粒子1に適用可能な低融点の軟性金属としては、融点が150℃以上220℃以下の温度範囲内にあり、その温度範囲内の温度に加熱されると溶融する金属が適しており、その例としては無鉛はんだがある。後述する異方性導電接着剤としての高接続信頼性を確保することができれば、特に限定されることはない。ただし、導電用粒子1を異方性導電接着剤に適用した場合において、溶融温度が150℃未満の無鉛はんだは、In(インジウム)やBi(ビスマス)を添加して融点を下げているが、そのような金属の添加は、はんだとしての機械的強度が弱く、接続信頼性に劣る場合がある。一方、無鉛はんだの溶融温度が220℃を超えると、基板や被接続部材等の熱破壊や劣化等の危険性があるので好ましくない。従って、導電用粒子1では、溶融温度が150℃以上220℃以下の温度範囲内である無鉛はんだを用いることが好ましい。   As the low melting point soft metal applicable to the conductive particles 1, a metal having a melting point within a temperature range of 150 ° C. or higher and 220 ° C. or lower and which melts when heated to a temperature within the temperature range is suitable. An example is lead-free solder. If the high connection reliability as an anisotropic conductive adhesive mentioned later is securable, it will not specifically limit. However, when the conductive particles 1 are applied to the anisotropic conductive adhesive, the lead-free solder having a melting temperature of less than 150 ° C. has a melting point lowered by adding In (indium) or Bi (bismuth). Addition of such a metal may have poor mechanical strength as a solder and poor connection reliability. On the other hand, if the melting temperature of the lead-free solder exceeds 220 ° C., there is a risk of thermal destruction or deterioration of the substrate or the connected member, which is not preferable. Therefore, it is preferable to use lead-free solder having a melting temperature in the temperature range of 150 ° C. or higher and 220 ° C. or lower for the conductive particles 1.

そのような無鉛はんだとしては、例えば、Sn、Ag(銀)、Cu(銅)を含むSnAgCu系、Sn、Zn(亜鉛)、Biを含むSnZnBi系、Sn、Cuを含むSnCu系、Sn、Ag、In、Biを含むSnAgInBi系、Sn、Zn、Al(アルミニウム)を含むSnZnAl系等が挙げられる。無鉛はんだに含まれる金属種の組成比については特に限定されず、用途に応じて適宜調整することができる。   Examples of such lead-free solder include SnAgCu series containing Sn, Ag (silver) and Cu (copper), SnZnBi series containing Sn, Zn (zinc) and Bi, SnCu series containing Sn and Cu, Sn and Ag. SnAgInBi system including In, Bi, SnZnAl system including Sn, Zn, and Al (aluminum). The composition ratio of the metal species contained in the lead-free solder is not particularly limited and can be appropriately adjusted according to the application.

また、金属粒子10の平均粒径D(μm)は、金属粒子10が電極間のスペースが狭いファインピッチ配線等に用いられることから、1≦D≦20の範囲内であることが好ましい。金属粒子10の平均粒径Dが1μmを下回ると、異方性導電接着剤に用いた場合において、基板と被接続部材とを接続するのに大量の導電用粒子1を必要とし、作業コストの増加や塗工性の低下等の問題が生じる虞がある。また、このような場合では、基板と被接続部材における接続端子間のギャップも必然的に小さくなるから、導電用粒子1の周囲に存在するバインダ材(後述する。)の量も少なくなり、接続信頼性の低下を招く虞がある。一方、金属粒子10の平均粒径Dが20μmを超えると、ファインピッチ配線等に用いることができなくなるので好ましくない。従って、金属粒子10の平均粒径Dは、1≦D≦20の範囲内であることが好ましい。   The average particle diameter D (μm) of the metal particles 10 is preferably in the range of 1 ≦ D ≦ 20 because the metal particles 10 are used for fine pitch wiring or the like where the space between the electrodes is narrow. When the average particle diameter D of the metal particles 10 is less than 1 μm, a large amount of conductive particles 1 are required to connect the substrate and the connected member when used for the anisotropic conductive adhesive. There is a possibility that problems such as an increase and a decrease in coatability may occur. In such a case, since the gap between the connection terminals of the substrate and the connected member is inevitably small, the amount of binder material (described later) around the conductive particles 1 is reduced, and the connection is made. There is a risk of lowering reliability. On the other hand, when the average particle diameter D of the metal particles 10 exceeds 20 μm, it cannot be used for fine pitch wiring or the like, which is not preferable. Therefore, the average particle diameter D of the metal particles 10 is preferably in the range of 1 ≦ D ≦ 20.

また、金属粒子10の形状については特に限定されず、用途に応じて適宜決定することができる。   Moreover, it does not specifically limit about the shape of the metal particle 10, It can determine suitably according to a use.

絶縁膜12は、金属酸化物であり、絶縁膜12中には、製造工程中に意図せず混入される不可避的不純物が含まれていてもよい。   The insulating film 12 is a metal oxide, and the insulating film 12 may contain inevitable impurities that are unintentionally mixed during the manufacturing process.

導電用粒子1の絶縁膜12は、金属粒子10の表面11に形成することができ、導電用粒子1の絶縁性を確保することができれば特に限定されず、例えば、酸化膜には酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ニオブ等が挙げられ、窒化膜には窒化ケイ素が挙げられる。絶縁膜12においては、上述した金属酸化物の何れかを少なくとも1種以上を含んでいればよい。   The insulating film 12 of the conductive particle 1 can be formed on the surface 11 of the metal particle 10 and is not particularly limited as long as the insulating property of the conductive particle 1 can be secured. For example, the oxide film includes silicon oxide, Examples thereof include aluminum oxide, titanium oxide, and niobium oxide. Examples of the nitride film include silicon nitride. The insulating film 12 only needs to contain at least one of the metal oxides described above.

また、絶縁膜12の材料については、価数の異なるものや異なる結晶構造のものが含まれていてもよい。酸化物の場合は、例えば、酸化ケイ素(SiOx(1≦x≦2))では、一酸化ケイ素(SiO)、二酸化ケイ素(SiO2)等がある。また、酸化アルミニウム(AlOx(0.5≦x≦1.5))では、酸化アルミニウム(III)(Al23)、酸化アルミニウム(II)(AlO)、酸化アルミニウム(I)(Al2O)等があり、酸化アルミニウム(III)においては、α−アルミナ(コランダム型)、γ−アルミナ(スピネル型)等の結晶構造のものがある。また、酸化チタン(TiOx(1≦x≦2))では、二酸化チタン(IV)(TiO2)、酸化チタン(II)(TiO)等があり、二酸化チタン(IV)においては、アナターゼ型、ルチル型、ブルッカイト型等の結晶構造のものがある。更に、酸化ニオブ(V)(Nb25)もある。 In addition, the material of the insulating film 12 may include materials having different valences or different crystal structures. In the case of an oxide, for example, silicon oxide (SiO x (1 ≦ x ≦ 2)) includes silicon monoxide (SiO) and silicon dioxide (SiO 2 ). Moreover, in aluminum oxide (AlO x (0.5 ≦ x ≦ 1.5)), aluminum oxide (III) (Al 2 O 3 ), aluminum oxide (II) (AlO), aluminum oxide (I) (Al 2 O) and the like, and aluminum (III) oxide has crystal structures such as α-alumina (corundum type) and γ-alumina (spinel type). Further, in titanium oxide (TiO x (1 ≦ x ≦ 2)), there are titanium dioxide (IV) (TiO 2 ), titanium oxide (II) (TiO), etc. In titanium dioxide (IV), anatase type, There are crystal structures such as rutile type and brookite type. There is also niobium oxide (V) (Nb 2 O 5 ).

絶縁膜12の膜厚T(nm)は、基板と被接続部材との接続時に、絶縁膜12を導電用粒子1の表面11から容易に剥離させることが可能となることから、2<T<500の範囲内であることが好ましく、5≦T≦480の範囲内であることが更に好ましく、特に5≦T≦200の範囲内であることが好ましい。絶縁膜12の膜厚Tが2nm以下になると、基板と被接続部材との接続時に、隣接する電極間のショートを防止することができないので好ましくない。一方、絶縁膜12の膜厚Tが500nm以上になると、基板と被接続部材との接続時における接続抵抗値が高くなるので好ましくない。
従って、絶縁膜12の膜厚Tは、2<T<500の範囲内であることが好ましく、5≦T≦480の範囲内であることが更に好ましく、特に5≦T≦200の範囲内であることが好ましい。
The film thickness T (nm) of the insulating film 12 is 2 <T <because the insulating film 12 can be easily peeled from the surface 11 of the conductive particles 1 when the substrate and the connected member are connected. It is preferably within the range of 500, more preferably within the range of 5 ≦ T ≦ 480, and particularly preferably within the range of 5 ≦ T ≦ 200. If the thickness T of the insulating film 12 is 2 nm or less, it is not preferable because a short circuit between adjacent electrodes cannot be prevented when the substrate and the connected member are connected. On the other hand, when the thickness T of the insulating film 12 is 500 nm or more, the connection resistance value at the time of connection between the substrate and the connected member becomes high, which is not preferable.
Therefore, the film thickness T of the insulating film 12 is preferably in the range of 2 <T <500, more preferably in the range of 5 ≦ T ≦ 480, and particularly in the range of 5 ≦ T ≦ 200. Preferably there is.

[2.導電用粒子の製造方法]
本実施の形態にかかる導電用粒子の製造方法は、図1に示す金属粒子10の表面11に絶縁膜12を形成する薄膜形成工程を含んでいる。
[2. Method for producing conductive particles]
The method for producing conductive particles according to the present embodiment includes a thin film forming step of forming an insulating film 12 on the surface 11 of the metal particle 10 shown in FIG.

薄膜形成工程では、金属粒子10の変形を抑制し、金属粒子10の表面11を絶縁膜12で覆えればよい。例えば、物理蒸着法(PVD:physical vapor deposition)等を用いることができる。物理蒸着法としては、スパッタリング(sputtering)法、パルスレーザーデポジション法(PLD:pulsed laser deposition)、イオンプレーティング(ion plating)法、イオンビームデポジション法(IBD:ion beam deposition)等が挙げられ、これらの中では、容易に生産することが可能で、生産性が高く、また成膜性も良好であることから、スパッタリング法が用いられる。   In the thin film forming step, deformation of the metal particles 10 may be suppressed and the surface 11 of the metal particles 10 may be covered with the insulating film 12. For example, physical vapor deposition (PVD) can be used. Examples of physical vapor deposition include sputtering, sputtering laser (PLD), ion plating, ion beam deposition (IBD), and the like. Of these, the sputtering method is used because it can be easily produced, has high productivity, and has good film formability.

まず薄膜形成工程に用いる図2のスパッタリング装置4を説明する。
このスパッタリング装置4は、真空槽3を有しており、真空槽3の内部の天井側には、カソード電極であるバッキングプレート31が配置されている。
First, the sputtering apparatus 4 of FIG. 2 used in the thin film forming process will be described.
The sputtering apparatus 4 includes a vacuum chamber 3, and a backing plate 31 that is a cathode electrode is disposed on the ceiling side inside the vacuum chamber 3.

バッキングプレート31には、金属又は絶縁物質のスパッタリングターゲット32が配置されている。スパッタリングターゲット32に用いる金属としては、ケイ素(Si)、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、ニオブ(Nb)等を例示することができる。   A sputtering target 32 made of a metal or an insulating material is disposed on the backing plate 31. Examples of the metal used for the sputtering target 32 include silicon (Si), aluminum (Al), titanium (Ti), niobium (Nb), and the like.

真空槽3の外部には、振動装置23が配置されており、振動装置23に接続された振動軸24が、真空槽3の底面に気密に挿通され、振動軸24の上端が真空槽3の内部に位置するようにされている。振動装置23は真空槽3の内部に配置してもよい。   A vibration device 23 is disposed outside the vacuum chamber 3. A vibration shaft 24 connected to the vibration device 23 is hermetically inserted into the bottom surface of the vacuum chamber 3, and the upper end of the vibration shaft 24 is the vacuum chamber 3. It is supposed to be located inside. The vibration device 23 may be disposed inside the vacuum chamber 3.

振動軸24の上端には、振動容器21が配置されている。振動容器21は、スパッタリングターゲット32の下方に位置しており、振動容器21の開口33は上方に向けられており、振動容器21の底面は、振動容器21の開口33を介してスパッタリングターゲット32と対面するようにされている。   A vibration container 21 is disposed at the upper end of the vibration shaft 24. The vibrating container 21 is located below the sputtering target 32, the opening 33 of the vibrating container 21 is directed upward, and the bottom surface of the vibrating container 21 is connected to the sputtering target 32 via the opening 33 of the vibrating container 21. It is made to face.

真空槽3には、真空排気装置35が接続され、真空排気装置35が動作すると、真空槽3の内部を真空排気され、真空槽3の内部に真空雰囲気が形成されるように構成されている。   A vacuum evacuation device 35 is connected to the vacuum chamber 3, and when the vacuum evacuation device 35 is operated, the inside of the vacuum chamber 3 is evacuated and a vacuum atmosphere is formed inside the vacuum chamber 3. .

また、真空槽3にはガス導入装置36が接続されており、真空雰囲気にされた真空槽3の内部に、ガス導入装置36に配置されたガスを導入できるようにされている。ここではガス導入装置36から、Arガス等の不活性ガスや窒素ガス等のスパッタリングガスや、Arガス等の不活性ガスや窒素ガス等に、酸素ガス等の金属と反応して絶縁物を生成する反応性ガスが添加されたスパッタリングガスを導入できるようにされている。   A gas introducing device 36 is connected to the vacuum chamber 3 so that the gas disposed in the gas introducing device 36 can be introduced into the vacuum chamber 3 in a vacuum atmosphere. Here, an insulator is generated from a gas introducing device 36 by reacting with an inert gas such as Ar gas, a sputtering gas such as nitrogen gas, an inert gas such as Ar gas, or nitrogen gas with a metal such as oxygen gas. A sputtering gas to which a reactive gas is added can be introduced.

なお、スパッタリング法により金属粒子10の表面に成膜処理を施す場合には、金属又は樹脂製の振動補助材(振動増幅手段)を用いることが一般的である。しかしながら、本発明の粒子製造方法では、上述した通り金属粒子10には、軟性で低融点の金属が用いられていることから、金属粒子10と振動補助材との衝突による変形や劣化等が生じる虞がある。従って、そのような不具合の発生を防止するため、振動補助材を用いずに、金属粒子10の表面11に絶縁膜12を形成することが好ましい。
ただし、金属粒子10への不具合を防止する策を講じた振動補助材であれば、振動補助材の使用が妨げられることはない。
In addition, when performing the film-forming process on the surface of the metal particle 10 by sputtering method, it is common to use a vibration auxiliary material (vibration amplification means) made of metal or resin. However, in the method for producing particles according to the present invention, as described above, since the metal particles 10 are made of a soft and low-melting metal, deformation or deterioration due to collision between the metal particles 10 and the vibration assisting material occurs. There is a fear. Therefore, in order to prevent the occurrence of such a problem, it is preferable to form the insulating film 12 on the surface 11 of the metal particle 10 without using a vibration assisting material.
However, the use of the vibration assisting material is not hindered as long as the vibration assisting material is provided with a measure for preventing a problem with the metal particles 10.

次に、上述したスパッタリング装置4を用いて、金属粒子10の表面11に絶縁膜12を形成する工程の詳細について説明する。   Next, the detail of the process of forming the insulating film 12 on the surface 11 of the metal particle 10 using the sputtering apparatus 4 described above will be described.

まず、真空槽3の扉39を開けて振動容器21内に、所定量の金属粒子10を配置し、扉39を閉じ、真空槽3の内部を大気から遮断した後、真空排気装置35を動作させ、真空排気装置35によって真空槽3の内部を真空排気して真空雰囲気にした後、振動装置23を動作させて振動を発生させる。ここでは振動は上下方向であり、上下方向の振動は、真空槽3内に大気が侵入すること無く振動軸24によって振動容器21に伝達され、振動容器21が振動し、振動容器21中の金属粒子10の振動が開始される。   First, the door 39 of the vacuum chamber 3 is opened, a predetermined amount of the metal particles 10 are arranged in the vibrating container 21, the door 39 is closed, and the inside of the vacuum chamber 3 is shut off from the atmosphere, and then the vacuum exhaust device 35 is operated. Then, after the inside of the vacuum chamber 3 is evacuated to a vacuum atmosphere by the evacuation device 35, the vibration device 23 is operated to generate vibration. Here, the vibration is in the vertical direction, and the vibration in the vertical direction is transmitted to the vibration container 21 by the vibration shaft 24 without the air entering the vacuum chamber 3, so that the vibration container 21 vibrates, and the metal in the vibration container 21. The vibration of the particle 10 is started.

振動容器21の底面上では、複数の金属粒子10が、単一層又は複数層を形成する量が配置されており、金属粒子10と金属粒子10の間や、金属粒子10と振動容器21の底面や壁面との間には吸着力はなく、各金属粒子10は、振動容器21の内部で互いに独立して回転や移動が可能になっており、振動容器21が振動されると、金属粒子10は振動して上下方向や左右方向に移動すると共に回転する。   On the bottom surface of the vibration container 21, a plurality of metal particles 10 are disposed in an amount that forms a single layer or a plurality of layers, and between the metal particles 10 and the metal particles 10, or between the metal particles 10 and the bottom surface of the vibration container 21. There is no adsorptive power between the metal particles 10 and the wall surfaces, and the metal particles 10 can be rotated and moved independently of each other inside the vibration container 21, and when the vibration container 21 is vibrated, the metal particles 10. Vibrates and moves in the vertical and horizontal directions and rotates.

真空排気により、真空槽3内部の圧力Vが、所定圧力まで低下した後、真空槽3の内部を真空排気しながらスパッタリングガスの導入を開始すると、真空槽3の内部の圧力Vは上昇する。
なお、スパッタリングガスを導入するときには、真空排気装置35の排気速度を低下させておくことができる。
When the introduction of the sputtering gas is started while the inside of the vacuum chamber 3 is evacuated after the pressure V inside the vacuum chamber 3 is lowered to a predetermined pressure by the vacuum exhaust, the pressure V inside the vacuum chamber 3 increases.
Note that when the sputtering gas is introduced, the exhaust speed of the vacuum exhaust device 35 can be lowered.

バッキングプレート31には、スパッタ電源38が接続されている。
スパッタリングガスは、流量制御装置により、流量制御された状態で導入されており、真空槽3の内部の圧力Vが所定値で安定し、真空槽3の内部に一定圧力のスパッタリングガス雰囲気が形成された後、スパッタ電源38を起動し、バッキングプレート31に電圧を印加すると、スパッタリングターゲット32のスパッタリングが開始される。
A sputtering power source 38 is connected to the backing plate 31.
The sputtering gas is introduced in a state in which the flow rate is controlled by the flow rate control device, the pressure V inside the vacuum chamber 3 is stabilized at a predetermined value, and a sputtering gas atmosphere having a constant pressure is formed inside the vacuum chamber 3. After that, when the sputtering power source 38 is activated and a voltage is applied to the backing plate 31, sputtering of the sputtering target 32 is started.

スパッタリングによって、スパッタリングターゲット32の表面から叩き出されたスパッタリング粒子のうち、振動容器21の開口33を通過したスパッタリング粒子は、金属粒子10の、スパッタリングターゲット32から見て影となっていない場所に到達し、到達した場所に薄膜が形成される。   Of the sputtered particles struck out from the surface of the sputtering target 32 by sputtering, the sputtered particles that have passed through the opening 33 of the vibrating container 21 reach a place where the metal particles 10 are not shaded when viewed from the sputtering target 32. As a result, a thin film is formed at the reached position.

各金属粒子10は、振動による上下方向と左右方向の移動と回転により、振動毎に、影となっていた部分がスパッタリングターゲット32に向き、薄膜が形成されていなかった部分にスパッタリング粒子が到達し、薄膜が形成されるから、所定回数振動することで、一個の金属粒子10の全表面にスパッタリング粒子が到達し、各金属粒子10の全表面に薄膜が形成される。   As each metal particle 10 is moved and rotated in the vertical and horizontal directions by vibration, the shadowed part faces the sputtering target 32 and the sputtered particle reaches the part where no thin film is formed. Since the thin film is formed, the sputtered particles reach the entire surface of one metal particle 10 by vibrating a predetermined number of times, and the thin film is formed on the entire surface of each metal particle 10.

スパッタリングターゲット32が絶縁物の場合は、絶縁物の薄膜である絶縁膜12が形成され、スパッタリングターゲット32が金属の場合は、スパッタリングガス中に反応性ガスを含有させておき、スパッタリング粒子の飛行中や金属粒子10の表面上でスパッタリング粒子と反応性ガスとを反応させ、金属粒子10の表面に絶縁膜12を形成する。   When the sputtering target 32 is an insulator, the insulating film 12 which is a thin film of an insulator is formed. When the sputtering target 32 is a metal, a reactive gas is included in the sputtering gas, and the sputtering particles are flying. Alternatively, the sputtering particles and the reactive gas are reacted on the surface of the metal particles 10 to form the insulating film 12 on the surfaces of the metal particles 10.

振動容器21の中の各金属粒子10は、それぞれ絶縁膜12で覆われる。小数の金属粒子10の表面の一部に、絶縁膜12が形成されていない場合も本発明に含まれる。   Each metal particle 10 in the vibration container 21 is covered with an insulating film 12. A case where the insulating film 12 is not formed on a part of the surface of the small number of metal particles 10 is also included in the present invention.

各金属粒子10が絶縁性の薄膜で覆われて導電用粒子1が形成された後、バッキングプレート31への電圧印加と、スパッタリングガスの導入とを停止した後、真空排気を停止し、真空槽3内に大気を導入し、導電用粒子1を真空槽3の外部に取り出して、薄膜形成工程を終了する。   After each metal particle 10 is covered with an insulating thin film and the conductive particles 1 are formed, the voltage application to the backing plate 31 and the introduction of the sputtering gas are stopped, and then the evacuation is stopped, and the vacuum chamber The atmosphere is introduced into 3 and the conductive particles 1 are taken out of the vacuum chamber 3 to complete the thin film forming step.

以上説明した薄膜形成工程では、スパッタリングを開始する前には、真空槽3の内部の圧力Vは、9×10-5<V<2×10-2になるように真空排気することが好ましく、特に2×10-4≦V≦9×10-3の範囲内の圧力になるようにすることが更に好ましい。 In the thin film formation process described above, before starting sputtering, it is preferable that the pressure V inside the vacuum chamber 3 is evacuated so that 9 × 10 −5 <V <2 × 10 −2 . In particular, the pressure is more preferably in the range of 2 × 10 −4 ≦ V ≦ 9 × 10 −3 .

絶縁膜12の形成工程では、真空槽3の内部の圧力Vが9×10-5Pa以下の圧力になった後に、真空槽3を大気に開放しない状態を維持しながらスパッタリングを開始すると、真空槽3内の不純物(主に水分)が少なくなり、絶縁膜12の密着性や膜密度が向上し、基板と被接続部材との接続時の圧力で絶縁膜12が金属粒子10の表面11から剥離しないため、残留した絶縁膜12により接続抵抗値が高くなる虞がある。 In the formation process of the insulating film 12, after the pressure V inside the vacuum chamber 3 reaches 9 × 10 −5 Pa or less, sputtering is started while maintaining the state where the vacuum chamber 3 is not opened to the atmosphere. Impurities (mainly moisture) in the tank 3 are reduced, the adhesion and film density of the insulating film 12 are improved, and the insulating film 12 is removed from the surface 11 of the metal particle 10 by the pressure at the time of connection between the substrate and the connected member. Since the peeling does not occur, the connection resistance value may be increased by the remaining insulating film 12.

一方、絶縁膜12の形成工程で、真空槽3の内部の圧力Vが2×10-2Pa以上の圧力までしか低下しなかった状態でスパッタリングガスを導入してスパッタリングを開始すると、真空槽3の内部の残留ガスの影響で、絶縁膜12の密着性や膜密度が低下し、導電用粒子1の絶縁性が保持されないため、電極間のショートの発生を抑制することができない虞がある。 On the other hand, in the process of forming the insulating film 12, when sputtering is started by introducing a sputtering gas in a state where the pressure V inside the vacuum chamber 3 has decreased only to a pressure of 2 × 10 −2 Pa or more, the vacuum chamber 3 Due to the influence of the residual gas inside, the adhesiveness and film density of the insulating film 12 are reduced, and the insulating property of the conductive particles 1 is not maintained, so that it may not be possible to suppress the occurrence of a short circuit between the electrodes.

従って、薄膜形成工程では、適切な密着性や膜密度を有する絶縁膜12を得るという観点から、真空槽3の内部の圧力Vが、9×10-5<V<2×10-2の範囲の圧力になった後に真空槽3を大気に開放しない状態を維持しながらスパッタリングを開始することが好ましく、特に2×10-4≦V≦9×10-3の範囲の圧力になった後に真空槽3を大気に開放しない状態を維持しながら、スパッタリングを開始することが更に好ましい。 Therefore, in the thin film formation step, the pressure V inside the vacuum chamber 3 is in the range of 9 × 10 −5 <V <2 × 10 −2 from the viewpoint of obtaining the insulating film 12 having appropriate adhesion and film density. It is preferable to start sputtering while maintaining the state in which the vacuum chamber 3 is not opened to the atmosphere after reaching the pressure of, particularly, the vacuum after reaching the pressure in the range of 2 × 10 −4 ≦ V ≦ 9 × 10 −3. It is more preferable to start sputtering while maintaining the state where the tank 3 is not opened to the atmosphere.

薄膜形成工程では、振動装置23により所定の振幅及び振動数で振動を発生させ、振動容器21を連続的に振動させながら、所定のスパッタリングガスを真空槽3の内部に導入しており、その際には、真空槽3の内部が所定の圧力に保持されるように、スパッタリングガスの流量を調整することができる。   In the thin film forming process, vibration is generated with a predetermined amplitude and frequency by the vibration device 23, and a predetermined sputtering gas is introduced into the vacuum chamber 3 while continuously vibrating the vibration container 21. The flow rate of the sputtering gas can be adjusted so that the inside of the vacuum chamber 3 is maintained at a predetermined pressure.

振動装置23を用いて振動容器21に印加する振動は、上記例では上下方向の振動であったが、必要に応じて、真空槽3に大気が侵入しない状態を維持しながら、上下方向の振動成分に加え、横方向の振動成分を有する振動を振動容器21に印加してもよい。金属粒子10が上下方向に移動し、且つ、回転するのであれば、横方向の振動だけでもよい。
また、振動装置23の振幅を、例えば、±(0.5以上10以下)[mm]に調整してもよい。また、振動装置23の振動数を、例えば、15Hz以上65Hz以下の周波数範囲内の値に調整してもよいし、設定された周波数範囲内で周波数を変化させてもよい。
In the above example, the vibration applied to the vibrating container 21 using the vibration device 23 is the vertical vibration. However, the vertical vibration is maintained while maintaining the state where the atmosphere does not enter the vacuum chamber 3 as necessary. In addition to the component, a vibration having a lateral vibration component may be applied to the vibration container 21. If the metal particle 10 moves in the vertical direction and rotates, only the vibration in the lateral direction may be used.
Further, the amplitude of the vibration device 23 may be adjusted to ± (0.5 or more and 10 or less) [mm], for example. Further, the frequency of the vibration device 23 may be adjusted to a value within a frequency range of 15 Hz to 65 Hz, for example, or the frequency may be changed within a set frequency range.

以上で説明した通り、本実施の形態にかかる導電用粒子の製造方法は、振動を加えながら、スパッタリング法により、軟性金属を含む金属粒子10の表面11に絶縁膜12を形成するので、絶縁膜12の形成時における金属粒子10の変形を抑制すると共に、基板と被接続部材との接続時に電極間の絶縁を確保し、高い接続信頼性を維持することが可能となる。   As described above, the method for producing conductive particles according to the present embodiment forms the insulating film 12 on the surface 11 of the metal particle 10 containing a soft metal by sputtering while applying vibration. It is possible to suppress deformation of the metal particles 10 during the formation of 12, and to ensure insulation between the electrodes when connecting the substrate and the connected member, thereby maintaining high connection reliability.

[3.異方性導電接着剤]
本実施の形態にかかる異方性導電接着剤は、詳細は後述するが、異方性導電接着剤の製造方法により得られるものである。異方性導電接着剤は、図1に示す導電用粒子1と、導電用粒子1が分散されたバインダ材とから構成されてなるものである。なお、導電用粒子1は、上述した通りであるので、ここでの説明は省略する。
[3. Anisotropic conductive adhesive]
Although the details of the anisotropic conductive adhesive according to the present embodiment will be described later, the anisotropic conductive adhesive is obtained by a method for producing an anisotropic conductive adhesive. The anisotropic conductive adhesive is composed of the conductive particles 1 shown in FIG. 1 and a binder material in which the conductive particles 1 are dispersed. In addition, since the particle | grains 1 for electrically conductive are as above-mentioned, description here is abbreviate | omitted.

異方性導電接着剤の形態は、フィルム状であってもペースト状であってもよく、用途に応じて適宜決定することができる。   The form of the anisotropic conductive adhesive may be a film or a paste, and can be appropriately determined depending on the application.

異方性導電接着剤に用いる接着性を有する樹脂成分としては、通常、異方性導電接着剤に使用される公知の熱硬化性樹脂を使用することができる。そのような熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂(ユリア樹脂)、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、ポリウレタン樹脂、熱硬化性ポリイミド、アクリル樹脂等が挙げられる。異方性導電接着剤では、少なくとも1種以上の上記熱硬化性樹脂を、バインダ材として用いることができる。異方性導電接着剤では、樹脂成分として用いられる熱硬化性樹脂の種類は特に限定されず、用途に応じて上記以外の樹脂を使用することも可能である。   As the resin component having adhesiveness used for the anisotropic conductive adhesive, a known thermosetting resin that is usually used for anisotropic conductive adhesive can be used. Examples of such thermosetting resins include epoxy resins, phenol resins, melamine resins, urea resins (urea resins), unsaturated polyester resins, alkyd resins, polyurethane resins, thermosetting polyimides, acrylic resins, and the like. . In the anisotropic conductive adhesive, at least one kind of the thermosetting resin can be used as a binder material. In the anisotropic conductive adhesive, the type of the thermosetting resin used as the resin component is not particularly limited, and it is possible to use a resin other than the above depending on the application.

異方性導電接着剤では、樹脂成分と反応する硬化剤を配合することが好ましい。異方性導電接着剤では、硬化剤の種類は特に限定されないが、例えば、イソシアネート、酸無水物、アミノ樹脂等を用いることができる。   In the anisotropic conductive adhesive, it is preferable to mix a curing agent that reacts with the resin component. In the anisotropic conductive adhesive, the type of the curing agent is not particularly limited, and for example, isocyanate, acid anhydride, amino resin, or the like can be used.

異方性導電接着剤では、樹脂成分と硬化剤との硬化反応を促進させるために、好適なカップリング剤、触媒、促進剤、その他の用途に応じた成分等を併用してもよい。   In the anisotropic conductive adhesive, in order to accelerate the curing reaction between the resin component and the curing agent, a suitable coupling agent, catalyst, accelerator, and other components according to other applications may be used in combination.

異方性導電接着剤の形態がペースト状(異方性導電ペースト)の場合には、その塗工性を向上させるために、溶媒を用いて粘度等を調整してもよい。異方性導電ペーストでは、溶媒の種類は特に限定されず、エステル系、ケトン系、アルコール系、炭化水素系、エーテル系等を用いることができ、これらを1種類又は2種類以上を混合することもできる。異方性導電ペーストでは、必要に応じてレベリング材、消泡材、分散材等を添加して使用してもよい。   When the anisotropic conductive adhesive is in the form of a paste (anisotropic conductive paste), the viscosity or the like may be adjusted using a solvent in order to improve the coating property. In the anisotropic conductive paste, the type of the solvent is not particularly limited, and ester type, ketone type, alcohol type, hydrocarbon type, ether type, etc. can be used, and these may be used alone or in combination of two or more. You can also. In the anisotropic conductive paste, a leveling material, an antifoaming material, a dispersing material, etc. may be added as necessary.

異方性導電接着剤において、導電用粒子1と樹脂成分との組成比は、導電用粒子1の粒子径や形状等、及び樹脂成分として用いる熱硬化性樹脂により、任意の組成範囲とすることができる。異方性導電接着剤の組成範囲は、異方性導電接着剤を使用する対象物や、使用する工程等に応じて適宜変更可能である。   In the anisotropic conductive adhesive, the composition ratio between the conductive particles 1 and the resin component is set to an arbitrary composition range depending on the particle diameter and shape of the conductive particles 1 and the thermosetting resin used as the resin component. Can do. The composition range of the anisotropic conductive adhesive can be appropriately changed according to the object using the anisotropic conductive adhesive, the process to be used, and the like.

以上で説明した通り、本実施の形態にかかる異方性導電接着剤は、上述した通りの導電用粒子1を含んでなるので、基板と被接続部材とを接続する際、相対する電極同士の導通状態を保ち、隣接する電極同士の絶縁を保つように、電気的接続と機械的固着を行う(異方性導電接続)ことができる。   As described above, since the anisotropic conductive adhesive according to the present embodiment includes the conductive particles 1 as described above, when the substrate and the connected member are connected, the opposing electrodes are connected to each other. Electrical connection and mechanical fixation can be performed (anisotropic conductive connection) so as to maintain a conductive state and maintain insulation between adjacent electrodes.

[4.異方性導電接着剤の製造方法]
異方性導電接着剤の製造方法(以下、「接着剤製造方法」と呼称する場合もある。)は、図1に示す金属粒子10の表面11に絶縁膜12を形成して得られた導電用粒子1を、樹脂成分に分散して異方性導電接着剤を製造する方法である。
[4. Method for producing anisotropic conductive adhesive]
A method for producing an anisotropic conductive adhesive (hereinafter sometimes referred to as “adhesive production method”) is obtained by forming an insulating film 12 on the surface 11 of the metal particle 10 shown in FIG. This is a method for producing anisotropic conductive adhesive by dispersing particles 1 for use in a resin component.

接着剤製造方法では、導電用粒子1を樹脂成分に分散することができれば特に限定されず、公知の分散方法を適用することができる。また、接着剤製造方法では、異方性導電接着剤をフィルム状又はペースト状にすることができ、その形態に応じて分散方法を適宜変更することができる。   The adhesive production method is not particularly limited as long as the conductive particles 1 can be dispersed in the resin component, and a known dispersion method can be applied. Moreover, in an adhesive manufacturing method, an anisotropic conductive adhesive can be made into a film form or a paste form, and a dispersion | distribution method can be changed suitably according to the form.

フィルム状の異方性導電接着剤(異方性導電フィルム)では、導電用粒子1を樹脂成分に分散させた混合物を、フィルム状に成型して得られ、異方性導電ペーストでは、異方性導電フィルムと同様にして得られた混合物について、溶媒を用いて粘度等を調整して得られる。   A film-like anisotropic conductive adhesive (anisotropic conductive film) is obtained by molding a mixture of conductive particles 1 dispersed in a resin component into a film shape. About the mixture obtained by carrying out similarly to the conductive film, it can obtain by adjusting a viscosity etc. using a solvent.

得られた異方性導電フィルムは、例えば、基板に電子部品等の被接続部材を装着させる接続工程に使用される。   The obtained anisotropic conductive film is used, for example, in a connection process in which a connected member such as an electronic component is mounted on a substrate.

より詳細に接続工程を説明すると、図3(a)を参照し、被接続部材61を基板51に実装させる際、基板51の電極52と被接続部材61の電極62との間に、異方性導電接着剤がフィルム状に成形された異方性導電フィルム71を挟み、ヒーター等で熱をかけながらゴム等の弾力を持ったパッドで基板51と被接続部材61とが互いに近づく方向に基板51又は被接続部材61のいずれか一方又は両方を加熱しながら加圧し、異方性導電フィルム71が昇温すると、異方性導電フィルム71の樹脂成分72は軟化し、押圧によって流動できるようになり、図3(b)に示すように、基板51の電極52と被接続部材61の電極62との間に位置していた樹脂成分72は押し出され、基板51の電極52と被接続部材61の電極62との間に位置していた導電用粒子1は、電極52と電極62とによって挟まれる。   The connecting process will be described in more detail. Referring to FIG. 3A, when the connected member 61 is mounted on the substrate 51, there is an anisotropic effect between the electrode 52 of the substrate 51 and the electrode 62 of the connected member 61. The substrate 51 and the connected member 61 are placed in a direction in which the substrate 51 and the connected member 61 approach each other with a pad having elasticity such as rubber while sandwiching an anisotropic conductive film 71 in which a conductive conductive adhesive is formed into a film. When either one or both of the member 51 and the connected member 61 are pressurized while heating and the anisotropic conductive film 71 is heated, the resin component 72 of the anisotropic conductive film 71 softens and can flow by pressing. As shown in FIG. 3B, the resin component 72 located between the electrode 52 of the substrate 51 and the electrode 62 of the connected member 61 is pushed out, and the electrode 52 and the connected member 61 of the substrate 51 are extruded. Between the electrode 62 and The conductive particles 1 that have been formed are sandwiched between the electrode 52 and the electrode 62.

図3(b)の符号74は挟まれた導電用粒子を示しており、符号73は、電極52,62の外部に位置する導電用粒子を示している。
図3(b)では、電極52と電極62との間には一個の導電用粒子74が位置しているが、電極52と電極62との間で、複数の導電用粒子74が位置して2個の電極52、62によって押圧される場合も含まれる。また、異方性導電接着剤は、押圧前に昇温させ、流動できるようにしておいても良い。
In FIG. 3B, reference numeral 74 indicates the sandwiched conductive particles, and reference numeral 73 indicates the conductive particles located outside the electrodes 52 and 62.
In FIG. 3B, one conductive particle 74 is located between the electrode 52 and the electrode 62, but a plurality of conductive particles 74 are located between the electrode 52 and the electrode 62. The case where it is pressed by the two electrodes 52 and 62 is also included. Further, the anisotropic conductive adhesive may be heated so as to flow before being pressed.

そして、更に異方性導電フィルム71が昇温し、金属粒子10の低融点金属の融点以上の温度になると、導電用粒子1の中の金属粒子10は溶融する。
異方性導電フィルム71の樹脂成分72内に分散している導電用粒子1内の金属粒子10が溶融する際には、電極52と電極62とで挟まれて押圧されている導電用粒子74は、押圧されていることにより、絶縁膜12が破壊されて金属粒子10の溶融物が樹脂成分72の中に押し出され、溶融物は、基板51の電極52と、被接続部材61の電極62とに接触する。
When the anisotropic conductive film 71 is further heated to a temperature equal to or higher than the melting point of the low melting point metal of the metal particles 10, the metal particles 10 in the conductive particles 1 are melted.
When the metal particles 10 in the conductive particles 1 dispersed in the resin component 72 of the anisotropic conductive film 71 are melted, the conductive particles 74 sandwiched and pressed between the electrode 52 and the electrode 62. Is pressed, the insulating film 12 is broken and the melt of the metal particles 10 is pushed into the resin component 72, and the melt is composed of the electrode 52 of the substrate 51 and the electrode 62 of the connected member 61. Contact with.

このとき、電極52,62同士は近接する方向に押圧されているため二個の電極52、62は、直接又は溶融物を介して接触することになり、その状態で異方性導電フィルム71が冷却され、溶融物の温度が低下して、溶融物が固化すると、電極52,62同士が溶融物が固化して形成された金属層によって機械的、電気的に接続される。このとき、導電する経路が形成される。   At this time, since the electrodes 52 and 62 are pressed toward each other, the two electrodes 52 and 62 are in contact with each other directly or via a melt, and the anisotropic conductive film 71 is in that state. When the melt is cooled and the melt is solidified, the electrodes 52 and 62 are mechanically and electrically connected to each other by a metal layer formed by solidifying the melt. At this time, a conductive path is formed.

溶融物が固化する際には流動化した樹脂成分72も固化し、基板51と被接続部材61とは、固化した樹脂成分72によって機械的に接続される。
図3(c)の符号77は、溶融物が固化した金属層であり、符号75は、固化した樹脂成分を示している。
When the melt is solidified, the fluidized resin component 72 is also solidified, and the substrate 51 and the connected member 61 are mechanically connected by the solidified resin component 72.
Reference numeral 77 in FIG. 3C denotes a metal layer in which the melt is solidified, and reference numeral 75 denotes a solidified resin component.

一方、二個の電極52,62では挟まれず、圧力がかからなかった部分に位置した導電用粒子1(73)は、押圧されていないため、金属粒子10が溶融しても絶縁膜12は破壊されずに保持され、金属粒子10の溶融物は樹脂成分72中に押し出されず、冷却されると、固化した金属粒子10が絶縁物12で覆われた導電用粒子1に戻るので、横に並ぶ電極間の絶縁は保持される。従って、異方性導電フィルム71を用いることで、縦方向には導電性が生じ、横方向には絶縁性が保たれる異方性が形成され、横方向の電極同士の間隔が狭くても、短絡を起こさずに被接続部材を実装することができる。特に、異方性導電フィルム71は、金属粒子10としてはんだ合金を用いているので、加熱温度が低くても電極同士を電気的、機械的に接続することができる。   On the other hand, since the conductive particles 1 (73) located between the two electrodes 52 and 62 and not being pressed are not pressed, the insulating film 12 is not melted even if the metal particles 10 are melted. The metal particles 10 are held without being destroyed, and the melt of the metal particles 10 is not extruded into the resin component 72. When cooled, the solidified metal particles 10 return to the conductive particles 1 covered with the insulator 12, so that The insulation between the aligned electrodes is maintained. Therefore, by using the anisotropic conductive film 71, conductivity is generated in the vertical direction and anisotropy is maintained in the horizontal direction so that the insulating property is maintained. The connected member can be mounted without causing a short circuit. In particular, since the anisotropic conductive film 71 uses a solder alloy as the metal particles 10, the electrodes can be electrically and mechanically connected even when the heating temperature is low.

また、得られた異方性導電ペーストは、被接続部材を実装させる際、基板の電極部分と被接続部材の電極部分の間に異方性導電ペーストを塗工し、異方性導電フィルムと同様にして、横方向の電極同士の間隔が狭くても、短絡を起こさずに被接続部材を実装することができる。   The obtained anisotropic conductive paste is coated with an anisotropic conductive paste between the electrode portion of the substrate and the electrode portion of the connected member when mounting the connected member, Similarly, the connected member can be mounted without causing a short circuit even if the distance between the electrodes in the horizontal direction is narrow.

なお、上述の基板としては、例えば、プリント配線基板、LCD(liquid crystal display)用ガラス基板、フレキシブルプリント基板(FPC:flexible printed circuits)等が挙げられる。また、被接続部材としては、IC(integrated circuit)、LSI(large-scale integration)等の半導体素子やパッケージ等の電子部品が挙げられる。   Examples of the substrate include a printed wiring board, a glass substrate for LCD (liquid crystal display), a flexible printed circuit (FPC), and the like. Examples of the connected member include semiconductor elements such as IC (integrated circuit) and LSI (large-scale integration) and electronic components such as packages.

以下に示す実施例及び比較例によって本発明を更に詳細に説明するが、本発明は、これらによって何ら限定されるものではない。   The present invention will be described in more detail with reference to the following examples and comparative examples, but the present invention is not limited thereto.

[実施例1]
<1.導電用粒子の作製>
実施例1では、図2に示した振動装置23を備えたスパッタリング装置4を用いて、はんだ合金粒子の表面に金属酸化物膜を形成した。また、実施例1では、はんだ合金の粒子には、平均粒径が5μmのSn−3.0Ag−0.5Cu(wt%)組成の粒子を用い、スパッタリングターゲット材(図2におけるスパッタリングターゲット32)には、シリコン(Si)ターゲットを用いた。
[Example 1]
<1. Preparation of conductive particles>
In Example 1, a metal oxide film was formed on the surface of the solder alloy particles by using the sputtering apparatus 4 provided with the vibration apparatus 23 shown in FIG. Moreover, in Example 1, the particle | grains of an Sn-3.0Ag-0.5Cu (wt%) composition whose average particle diameter is 5 micrometers are used for the particle | grains of a solder alloy, and a sputtering target material (sputtering target 32 in FIG. 2). For this, a silicon (Si) target was used.

本発明に用いるはんだ合金は鉛を含有せず、Snを50wt%以上含有し、220℃以下の温度で溶融する合金であるが、技術的にはPbを含有する合金を金属粒子に用いても被接続部材の電極と基板の電極とを電気的に接続することは可能である。   The solder alloy used in the present invention does not contain lead and contains 50 wt% or more of Sn and melts at a temperature of 220 ° C. or less. However, technically, an alloy containing Pb may be used for the metal particles. It is possible to electrically connect the electrode of the member to be connected and the electrode of the substrate.

具体的には、実施例1では、スパッタリング装置4において、開口径φ12cmのステンレス容器(図2における振動容器21)を振動テーブル上に設置し、ステンレス容器中にはんだ合金粒子50gを配置し、密閉後、ロータリーポンプとクライオポンプにて、真空槽3の内部の圧力が2×10-4Paになるまで排気を行った。 Specifically, in Example 1, in the sputtering apparatus 4, a stainless steel container (vibration container 21 in FIG. 2) having an opening diameter of φ12 cm is placed on a vibration table, 50 g of solder alloy particles are placed in the stainless steel container, and sealed. Thereafter, exhaust was performed with a rotary pump and a cryopump until the internal pressure of the vacuum chamber 3 reached 2 × 10 −4 Pa.

次に、実施例1では、振動装置23にて振幅が±2mm、振動数が30Hzの振動を発生させ、ステンレス容器に連続振動を加えながら、ガスとしてアルゴン(Ar)90%と酸素(O2)10%を、真空槽3の内部の圧力Vが2Paに保たれるように、所定の流量で導入して排気速度の調整を行った。 Next, in Example 1, the vibration device 23 generates a vibration having an amplitude of ± 2 mm and a vibration frequency of 30 Hz, and while continuously applying vibration to the stainless steel container, 90% argon (Ar) and oxygen (O 2 ) are used as gases. ) 10% was introduced at a predetermined flow rate so that the pressure V inside the vacuum chamber 3 was maintained at 2 Pa, and the exhaust speed was adjusted.

次に、実施例1では、ターゲットに300Wの直流を印加し、粒子表面に50nmのシリコン酸化物(SiOx)の絶縁膜を形成し、導電用粒子を得た。   Next, in Example 1, a 300 W direct current was applied to the target, and a 50 nm silicon oxide (SiOx) insulating film was formed on the particle surface to obtain conductive particles.

(粒子の変形)
実施例1では、上述した通りにスパッタ処理して得られた導電用粒子について、倍率1000倍のSEM(scanning electron microscope)(キーエンス社製、VE−8800)にて観察を10視野行い、粒子の変形が10個以上ある場合を「変形あり」とした。
(Particle deformation)
In Example 1, the conductive particles obtained by the sputtering process as described above were observed with 10 fields of view using a scanning electron microscope (SEM) manufactured by Keyence Corporation (VE-8800) at a magnification of 1000 times. The case where there were 10 or more deformations was defined as “with deformation”.

<2.異方性導電接着剤の作製>
実施例1では、熱硬化性樹脂として、ナフタレン型2官能エポキシ樹脂(DIC社製、HP−4032D)を20重量部、ビスフェノールF型エポキシ樹脂(DIC社製、EXA830CRP)を25重量部、マスターバッチ型イミダゾール系硬化剤(旭化成イーマテリアルズ社製、HX−3721)を55重量部、エポキシ系シランカップリング剤(信越化学社製、KBM−403)を1重量部、微粒子シリカ(日本アエロジル社製、R202)を2重量部、及び得られた導電用粒子を20重量部配合し、自転公転ミキサーにて均一に撹拌し、異方性導電接着剤を得た。
<2. Production of anisotropic conductive adhesive>
In Example 1, 20 parts by weight of naphthalene type bifunctional epoxy resin (manufactured by DIC, HP-4032D), 25 parts by weight of bisphenol F type epoxy resin (manufactured by DIC, EXA830CRP) as a thermosetting resin, master batch Type imidazole curing agent (Asahi Kasei E-Materials, HX-3721) 55 parts by weight, epoxy silane coupling agent (Shin-Etsu Chemical Co., KBM-403) 1 part by weight, fine particle silica (Nippon Aerosil Co., Ltd.) 2 parts by weight of R202) and 20 parts by weight of the obtained conductive particles were mixed uniformly with a rotating and rotating mixer to obtain an anisotropic conductive adhesive.

<3.実装体の作製>
実施例1では、得られた異方性導電接着剤を用いて、IC(6.3mm×6.3mm、t=0.4mm、85μmピッチ、金めっきバンプ[50μm×50μm、h=15μm])と、ニッケル/金めっき銅配線(t=12μm)がパターンニングされたFPC基板(ポリイミド、t=20μm)との接合を行った。
<3. Fabrication of mounting body>
In Example 1, using the obtained anisotropic conductive adhesive, IC (6.3 mm × 6.3 mm, t = 0.4 mm, 85 μm pitch, gold plating bump [50 μm × 50 μm, h = 15 μm]) And an FPC board (polyimide, t = 20 μm) on which nickel / gold plated copper wiring (t = 12 μm) is patterned.

具体的には、実施例1では、得られた異方性導電接着剤をFPC基板上に塗布し、その上にICを位置合わせして載せた後、コンスタントヒートツールを用いて、所定の接合条件(200℃、125N/chip、10秒)にてICとFPC基板との接合を行い、実装体を得た。   Specifically, in Example 1, the obtained anisotropic conductive adhesive was applied onto an FPC board, an IC was aligned and placed thereon, and then a predetermined bonding was performed using a constant heat tool. The IC and the FPC board were bonded under the conditions (200 ° C., 125 N / chip, 10 seconds) to obtain a mounted body.

<4.接続抵抗の測定>
実施例1では、得られた実装体を用いて、初期抵抗値と、高温高圧テスト(85℃、85%RH、500時間)後(エージング後)の抵抗値を測定した。かかる測定は、デジタルマルチメータ(アドバンテスト社製、R6551)を用い、4端子法にて行った。
<4. Measurement of connection resistance>
In Example 1, the initial resistance value and the resistance value after high temperature and high pressure test (85 ° C., 85% RH, 500 hours) (after aging) were measured using the obtained mounting body. Such measurement was performed by a four-terminal method using a digital multimeter (manufactured by Advantest Corporation, R6551).

<5.ショート発生数の測定>
実施例1では、得られた実装体を用いて、隣接バンプ間の絶縁抵抗値(25V印加)を測定(120ch)した。かかる測定は、絶縁抵抗値が10-8Ω未満である場合をショートと判定し、そのch数を数えた。
<5. Measurement of the number of shorts>
In Example 1, using the obtained mounting body, the insulation resistance value (25 V applied) between adjacent bumps was measured (120 ch). In this measurement, when the insulation resistance value was less than 10 −8 Ω, it was determined as a short circuit, and the number of channels was counted.

実施例1で得られた導電用粒子の作製条件及び得られた実装体の測定結果をまとめて表1に示した。また、後述する実施例2〜実施例9においても、実施例1と同様にして作製条件及び測定結果をまとめて表1及び表2に示した。更に、後述する比較例1〜5においても、実施例1と同様にして作製条件及び測定結果をまとめて表2に示した。   The production conditions of the conductive particles obtained in Example 1 and the measurement results of the obtained mounting body are shown together in Table 1. Also in Example 2 to Example 9 described later, the production conditions and measurement results are summarized in Table 1 and Table 2 in the same manner as in Example 1. Further, in Comparative Examples 1 to 5 to be described later, the production conditions and measurement results are summarized in Table 2 in the same manner as in Example 1.

[実施例2〜実施例9]
実施例2〜実施例9では、実施例1の導電用粒子の何れかの作製条件を、表1及び表2に示した通りに変更した以外は、実施例1と同様にして導電用粒子を作製し、得られた粒子から異方性導電接着剤を作製した。また、実施例2〜実施例9では、得られた異方性導電接着剤を用いて、実装体を作製し、実装体の接続信頼性及びショート発生数を評価した。
[Example 2 to Example 9]
In Examples 2 to 9, the conductive particles were prepared in the same manner as in Example 1 except that the production conditions of any of the conductive particles of Example 1 were changed as shown in Tables 1 and 2. An anisotropic conductive adhesive was produced from the produced particles. Moreover, in Example 2-9, the mounted body was produced using the obtained anisotropic conductive adhesive, and the connection reliability of the mounted body and the number of occurrence of short circuits were evaluated.

[比較例1〜比較例5]
比較例1〜比較例5では、実施例1の導電用粒子の何れかの作製条件を、表2に示した通りに変更した以外は、実施例1と同様にして導電用粒子を作製し、得られた粒子から異方性導電接着剤を作製した。また、比較例1〜比較例5では、得られた異方性導電接着剤を用いて、実装体を作製し、実装体の接続信頼性及びショート発生数を評価した。
[Comparative Examples 1 to 5]
In Comparative Examples 1 to 5, except that the production conditions for any of the conductive particles of Example 1 were changed as shown in Table 2, conductive particles were produced in the same manner as in Example 1, An anisotropic conductive adhesive was prepared from the obtained particles. Moreover, in Comparative Examples 1 to 5, a mounted body was produced using the obtained anisotropic conductive adhesive, and the connection reliability of the mounted body and the number of occurrence of short circuits were evaluated.

Figure 2016166417
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Figure 2016166417
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比較例1では、表2に示した通り、未処理のはんだ合金粒子を含む異方性導電接着剤を用いた結果、実装体でショートが発生した。これに対し、実施例1〜実施例9では、表1及び表2に示した通り、スパッタリング処理を行い、絶縁膜(金属酸化物スパッタ層)を形成したはんだ合金粒子を含む異方性導電接着剤を用いた結果、実装体でショートの発生がなく、初期抵抗値もエージング後の抵抗値も低かった。   In Comparative Example 1, as shown in Table 2, as a result of using an anisotropic conductive adhesive containing untreated solder alloy particles, a short circuit occurred in the mounting body. On the other hand, in Example 1 to Example 9, as shown in Tables 1 and 2, the anisotropic conductive adhesion including the solder alloy particles on which an insulating film (metal oxide sputter layer) was formed by performing the sputtering process. As a result of using the agent, no short circuit occurred in the mounting body, and the initial resistance value and the resistance value after aging were low.

従って、実施例1〜実施例9では、はんだ合金粒子に絶縁膜を形成することにより、高信頼性を有する実装体(接続構造体)が得られることが判明した。   Therefore, in Examples 1 to 9, it was found that a highly reliable mounting body (connection structure) can be obtained by forming an insulating film on the solder alloy particles.

比較例2では、表2に示した通り、絶縁膜(スパッタ層)の膜厚を2nm形成した結果、実装体でショートが発生し、比較例3では、表2に示した通り、絶縁膜の膜厚を500nm形成した結果、実装体で接続抵抗値が高くなった。一方、実施例1〜実施例4、実施例8及び実施例9では、表1及び表2に示した通り、絶縁膜の膜厚を5nm以上480nm以下に形成した結果、実装体でショートの発生がなく、初期抵抗値もエージング後の抵抗値も低かった。   In Comparative Example 2, as shown in Table 2, as a result of forming the insulating film (sputter layer) with a thickness of 2 nm, a short circuit occurred in the mounting body. In Comparative Example 3, as shown in Table 2, the insulating film As a result of forming the film thickness to 500 nm, the connection resistance value increased in the mounted body. On the other hand, in Examples 1 to 4, Example 8, and Example 9, as shown in Tables 1 and 2, as a result of forming the film thickness of the insulating film to 5 nm or more and 480 nm or less, occurrence of short circuit in the mounting body The initial resistance value and the resistance value after aging were low.

従って、実施例1〜実施例4、実施例8及び実施例9では、少なくとも絶縁膜の膜厚を5nm以上480nm以下に形成することにより、高信頼性を有する実装体が得られることが判明した。   Therefore, in Examples 1 to 4, Example 8, and Example 9, it was found that a highly reliable mounting body can be obtained by forming at least the thickness of the insulating film to 5 nm or more and 480 nm or less. .

比較例4では、表2に示した通り、スパッタリング処理前の真空度を9×10-5Paにして成膜した結果、実装体で接続抵抗値が高くなり、比較例5では、表2に示した通り、スパッタリング処理前の真空度を2×10-2Paにしてスパッタリングして絶縁膜を形成した結果、実装体でショートが発生した。一方、実施例1〜実施例4、実施例8及び実施例9では、表1及び表2に示した通り、スパッタリング処理前の真空度を2×10-4Pa以上9×10-3Pa以下にして成膜した結果、実装体でショートの発生がなく、初期抵抗値もエージング後の抵抗値も低かった。 In Comparative Example 4, as shown in Table 2, as a result of film formation with a vacuum degree before sputtering treatment of 9 × 10 −5 Pa, the connection resistance value increased in the mounted body. As shown, as a result of forming the insulating film by sputtering with a vacuum degree before sputtering treatment of 2 × 10 −2 Pa, a short circuit occurred in the mounting body. On the other hand, in Examples 1 to 4, Example 8, and Example 9, as shown in Table 1 and Table 2, the degree of vacuum before the sputtering treatment is 2 × 10 −4 Pa or more and 9 × 10 −3 Pa or less. As a result of film formation, no short circuit occurred in the mounted body, and the initial resistance value and the resistance value after aging were low.

スパッタリング処理前の真空度を2×10-4Paより低い、例えば、比較例4のように9×10-5Paにした状態でスパッタリングして絶縁膜を形成すると、接続抵抗値が高くなってしまう。これは、真空槽3の内部の圧力が低いと真空槽3の内部の不純物(主に水分)が少なくなり、絶縁膜の密着性や膜密度が向上し、接続時の圧力で絶縁膜が粒子表面から十分に剥離しないためと考えられる。 When an insulating film is formed by sputtering in a state where the degree of vacuum before the sputtering treatment is lower than 2 × 10 −4 Pa, for example, 9 × 10 −5 Pa as in Comparative Example 4, the connection resistance value increases. End up. This is because when the pressure inside the vacuum chamber 3 is low, impurities (mainly moisture) inside the vacuum chamber 3 are reduced, the adhesion of the insulating film and the film density are improved, and the insulating film becomes particles by the pressure at the time of connection. This is thought to be due to insufficient peeling from the surface.

一方、スパッタリング処理前の真空度を9×10-3Paより高い、例えば、比較例5のように2×10-2Paにした状態で成膜すると、ショートの発生を防止することができない。これは、真空槽3の内部の圧力が高すぎるため、真空槽3の内部の残留不純物の影響で、絶縁膜の密着性や膜密度が低下するためと考えられる。 On the other hand, if the degree of vacuum before the sputtering treatment is higher than 9 × 10 −3 Pa, for example, 2 × 10 −2 Pa as in Comparative Example 5, the occurrence of short circuit cannot be prevented. This is presumably because the pressure inside the vacuum chamber 3 is too high, and the adhesiveness and film density of the insulating film are reduced due to the residual impurities inside the vacuum chamber 3.

従って、実施例1〜実施例4、実施例8及び実施例9では、少なくともスパッタリング処理前の真空槽3の内部の圧力を2×10-4Pa以上9×10-3Pa以下にすることにより、実装体に適用することができ、高信頼性を有する実装体とすることが可能な絶縁膜が得られることが判明した。 Therefore, in Examples 1 to 4, Example 8, and Example 9, at least the internal pressure of the vacuum chamber 3 before the sputtering treatment is set to 2 × 10 −4 Pa or more and 9 × 10 −3 Pa or less. It has been found that an insulating film that can be applied to a mounting body and can be made into a highly reliable mounting body is obtained.

実施例1〜実施例9では、スパッタ処理後の絶縁膜を形成したはんだ合金粒子について、SEMを用いて観察を行った結果、粒子の変形は見られないことが判明した。   In Examples 1 to 9, the solder alloy particles on which the insulating film after the sputtering treatment was formed were observed using SEM, and as a result, it was found that no deformation of the particles was observed.

実施例1及び実施例5〜実施例7より、絶縁膜を形成するためのターゲットの金属種について、シリコンの他、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、ニオブ(Nb)の何れかであっても、実装体に適用することができ、高信頼性を有する実装体とすることが可能な絶縁膜が得られることが判明した。   From Example 1 and Examples 5 to 7, the metal species of the target for forming the insulating film is any one of aluminum (Al), titanium (Ti), and niobium (Nb) in addition to silicon. In addition, it has been found that an insulating film that can be applied to a mounting body and can be a highly reliable mounting body is obtained.

1 導電用粒子、3 真空槽、4 スパッタリング装置、10 金属粒子、12 絶縁膜、21 振動容器、23 振動装置、31 バッキングプレート、32 スパッタリングターゲット、51 基板、52 基板の電極、61 被接続部材、62 被接続部材の電極、D 平均粒径、T 膜厚
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Conductive particle, 3 Vacuum chamber, 4 Sputtering device, 10 Metal particle, 12 Insulating film, 21 Vibrating vessel, 23 Vibrating device, 31 Backing plate, 32 Sputtering target, 51 Substrate, 52 Substrate electrode, 61 Connected member, 62 Electrode of connected member, D average particle diameter, T film thickness

Claims (16)

スパッタリングターゲットが配置された真空槽内にスパッタリングガスを導入し、前記スパッタリグターゲットをスパッタして低融点の金属粒子の表面に薄膜を形成して導電用粒子を形成する導電用粒子の製造方法であって、
複数の前記金属粒子を振動容器に配置し、前記振動容器を振動させて前記金属粒子を振動させながら前記ターゲットをスパッタリングして前記金属粒子表面に絶縁膜を形成し、前記金属粒子が前記絶縁膜で覆われた前記導電用粒子を形成する導電用粒子の製造方法。
In a method for producing conductive particles, a sputtering gas is introduced into a vacuum chamber in which a sputtering target is arranged, and the sputtering target is sputtered to form a thin film on the surface of the low melting point metal particles to form conductive particles. There,
A plurality of the metal particles are disposed in a vibrating container, and the target is sputtered while vibrating the vibrating container to vibrate the metal particles to form an insulating film on the surface of the metal particles, and the metal particles are formed on the insulating film. A method for producing conductive particles, which forms the conductive particles covered with.
前記絶縁膜の形成を開始する前に、前記真空槽内の圧力を、9×10-5Paより大きく、2×10-2Paよりも小さい値の圧力にする請求項1記載の導電用粒子の製造方法。 2. The conductive particle according to claim 1, wherein the pressure in the vacuum chamber is set to a pressure greater than 9 × 10 −5 Pa and less than 2 × 10 −2 Pa before starting the formation of the insulating film. Manufacturing method. 前記金属粒子には、はんだ合金を用いることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の導電用粒子の製造方法。   The method for producing conductive particles according to claim 1, wherein a solder alloy is used for the metal particles. 前記絶縁膜の膜厚を、2nmより厚く500nmよりも薄い範囲の値にする請求項1乃至請求項3の何れか1項に記載の導電用粒子の製造方法。   The method for producing conductive particles according to any one of claims 1 to 3, wherein the thickness of the insulating film is set to a value in a range thicker than 2 nm and thinner than 500 nm. 前記絶縁膜は、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ニオブの何れかを少なくとも1種以上を含む金属酸化物であることを特徴とする請求項1乃至請求項4の何れか1項に記載の導電用粒子の製造方法。   5. The insulating film according to claim 1, wherein the insulating film is a metal oxide containing at least one of silicon oxide, aluminum oxide, titanium oxide, and niobium oxide. The manufacturing method of particle | grains for electroconductivity. 金属から成る前記スパッタリングターゲットを用い、前記スパッタリングガス中には酸素ガスを含有させる請求項1記載の導電用粒子の製造方法。   The method for producing conductive particles according to claim 1, wherein the sputtering target made of metal is used, and oxygen gas is contained in the sputtering gas. 接着性を有する樹脂成分と、前記樹脂成分に分散された複数の導電用粒子とを有する異方性導電接着剤であって、
前記導電用粒子は、低融点金属から成る金属粒子と、
前記金属粒子を覆う絶縁膜とを有し、
前記絶縁膜は、酸素を含む雰囲気中で振動を加えながらスパッタリング法により前記金属粒子の表面に形成されたことを特徴とする異方性導電接着剤。
An anisotropic conductive adhesive having a resin component having adhesiveness and a plurality of conductive particles dispersed in the resin component,
The conductive particles include metal particles made of a low melting point metal,
An insulating film covering the metal particles,
An anisotropic conductive adhesive, wherein the insulating film is formed on the surface of the metal particles by sputtering while applying vibration in an atmosphere containing oxygen.
前記低融点金属は、はんだ合金であることを特徴とする請求項7に記載の異方性導電接着剤。   The anisotropic conductive adhesive according to claim 7, wherein the low melting point metal is a solder alloy. 前記絶縁膜の膜厚を、2nmより厚く500nmよりも薄い範囲の値にする請求項7又は請求項8に記載の異方性導電接着剤。   The anisotropic conductive adhesive according to claim 7 or 8, wherein the thickness of the insulating film is set to a value in a range thicker than 2 nm and thinner than 500 nm. 前記絶縁膜は、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ニオブの何れかを少なくとも1種以上を含む金属酸化物であることを特徴とする請求項7乃至請求項9の何れか1項に記載の異方性導電接着剤。   10. The insulating film according to claim 7, wherein the insulating film is a metal oxide containing at least one of silicon oxide, aluminum oxide, titanium oxide, and niobium oxide. An anisotropic conductive adhesive. 前記金属粒子の平均粒径は、1μm以上20μm以下の範囲の値にする請求項7乃至請求項10の何れか1項に記載の異方性導電接着剤。   The anisotropic conductive adhesive according to any one of claims 7 to 10, wherein the average particle diameter of the metal particles is set to a value in a range of 1 µm to 20 µm. 接着性を有する樹脂成分に、複数の導電用粒子が含有された異方性導電接着剤を、基板の電極と被接続部材の電極の間に配置する配置工程と、
前記異方性導電接着剤を加熱しながら前記基板と前記被接続部材とを互いに近づく方向に押圧する加熱押圧工程と、
加熱された前記異方性導電接着剤を冷却する冷却工程と、
を有し、
冷却された前記樹脂成分によって前記基板と前記被接続部材とを機械的に固定する部品の搭載方法であって、
前記導電用粒子には、低融点金属から成る金属粒子の表面が絶縁膜で覆われた粒子を用い、
前記加熱押圧工程では、前記異方性導電接着剤を加熱して前記金属粒子を溶融させ、前記基板の前記電極と前記被接続部材の前記電極との間に位置し、押圧された前記導電用粒子の前記絶縁膜を破壊し、押圧された導電用粒子の前記金属粒子の溶融物を前記樹脂成分中に放出させて前記溶融物を前記基板の前記電極と前記被接続部材の前記電極とに接触させ、
前記冷却工程では、前記異方性導電接着材を冷却して、前記基板の前記電極と前記被接続部材の前記電極とに接触する溶融物を固化させ、固化した前記溶融物によって前記基板の前記電極と前記被接続部材の前記電極とを電気的に接続する部品の搭載方法。
An arrangement step of arranging an anisotropic conductive adhesive containing a plurality of conductive particles in a resin component having adhesiveness between an electrode of a substrate and an electrode of a connected member;
A heating and pressing step of pressing the substrate and the connected member in a direction approaching each other while heating the anisotropic conductive adhesive;
A cooling step for cooling the heated anisotropic conductive adhesive;
Have
A component mounting method for mechanically fixing the substrate and the connected member by the cooled resin component,
For the conductive particles, use is made of particles in which the surface of metal particles made of a low melting point metal is covered with an insulating film,
In the heating and pressing step, the anisotropic conductive adhesive is heated to melt the metal particles, and is positioned between the electrode of the substrate and the electrode of the connected member and pressed. The insulating film of particles is destroyed, and the melt of the pressed metal particles of the conductive particles is discharged into the resin component, and the melt is transferred to the electrode of the substrate and the electrode of the connected member. Contact,
In the cooling step, the anisotropic conductive adhesive is cooled to solidify the melt that contacts the electrode of the substrate and the electrode of the connected member, and the melt of the substrate causes the melt of the substrate to be solidified. A component mounting method for electrically connecting an electrode and the electrode of the connected member.
前記低融点金属には、220℃以下の温度で溶融する合金を用いる請求項12記載の部品の搭載方法。   The component mounting method according to claim 12, wherein an alloy that melts at a temperature of 220 ° C. or lower is used for the low melting point metal. 前記低融点金属には、150℃以上の温度で溶融する合金を用いる請求項13記載の部品の搭載方法。   The component mounting method according to claim 13, wherein an alloy that melts at a temperature of 150 ° C. or higher is used as the low melting point metal. 前記低融点金属には、鉛を含有せず、錫を50%以上含有するはんだ合金を用いる請求項14記載の部品の搭載方法。   The component mounting method according to claim 14, wherein the low melting point metal is a solder alloy that does not contain lead and contains 50% or more of tin. 前記絶縁膜には酸化物膜を用いる請求項12記載の部品の搭載方法。
The component mounting method according to claim 12, wherein an oxide film is used as the insulating film.
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