JP2024049252A - 接続構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】微小な発光素子等の電子部品を基板に接続する場合のショートや導通不良を防止する。【解決手段】電子部品１０の電極１１と基板２０の電極２１とが、粘着材付導電粒子由来の接続材料２’によって接続されている接続構造体１であって、電子部品１０の電極１１と基板２０の電極２１の接続面の平面視において、接続材料２’の面積が電子部品１０の電極１１の面積の１２０％未満である。接続構造体１は、電子部品１０の電極１１上または基板２０の電極２１上に粘着材付導電粒子２を粒子状又は個片状に配置し、電子部品１０の電極１１と基板２１の電極２１で粘着材付導電粒子２を挟み、加熱又は加圧して接続することにより得る。【選択図】図３Ａ

Description

本発明は、微小な発光素子等の電子部品が導電粒子で基板に接続されている接続構造体、その製造方法、及びその製造方法で使用する接続材料に関する。

微小な発光素子であるμＬＥＤを基板上に配列してなるμＬＥＤディスプレイは、液晶ディスプレイに必要とされるバックライトを省略できることによりディスプレイを薄膜化することができ、さらに広色域化、高精細化、省電力化も実現することのできるディスプレイまたは光源として期待されている。

μＬＥＤを配列したディスプレイの作製方法として、特許文献１にはキャリア基板上に形成した赤、青、緑のμＬＥＤアレイを移送ヘッドでピックアップし、ディスプレイ基板等の転写先基板に配置し、ハンダ層の溶着によりμＬＥＤアレイと転写先基板とを接合し、次いでその上にＩＴＯ等で接触線を形成することが記載されている。

また、特許文献２には、ウエハに形成したＬＥＤ電極上に異方性導電フィルムを積層し、それをダイシングすることによりＬＥＤチップを作成し、ＬＥＤチップを凸型スタンプ状の保持部材に保持し、ＬＥＤチップを回路基板に配置して発光基板を製造する方法が記載されている。この方法によれば、ＬＥＤチップの電極上に既に異方性導電フィルムが形成されているので、不用な異方性導電フィルムを削減することができる。

特許文献３には、ＬＥＤの基板への実装方法として、基板に予めバンプ電極を形成すると共に、ＬＥＤ搭載部位の周囲に半硬化型接着剤層をパターニングしておき、次にＬＥＤを基板に搭載してバンプ電極とＬＥＤの電極とを接触させ、ＬＥＤの周囲の半硬化型接着剤層を硬化させる方法が記載されている。この方法によれば、ＬＥＤの電極と基板の電極との間に接着剤が存在しないので、接着剤による接触不良を回収することができる。

特表２０１５－５００５６２号公報 特開２０２０－１９１４１９号公報 特開２０２１－９９８５号公報

しかしながら、ディスプレイの高精細化のためにμＬＥＤのサイズが小さくなり、それに伴いμＬＥＤ電極のサイズも小さくなり、電極間の間隔が狭くなると、上述した先行技術ではショートや接続不良のリスクが高まる。

加えて、特許文献２に記載の方法では、凸型スタンプ状の保持部にＬＥＤを保持してからＬＥＤを基板に配置するので、広範囲にＬＥＤを配置する場合には生産性の観点から適さない場合がある。また、異方性導電フィルムに熱硬化型の樹脂を使用しているので、ＬＥＤチップをエッチング加工により個片化して回路基板に配置することができない。

特許文献３に記載の方法では、基板にバンプ電極が予め形成されるのでショートは起こりにくいが、バンプ電極の形成に時間がかかり、量産に適さない。また、半硬化型接着剤層のパターニングはコントロールがし難い。

これに対し、本発明は微小な発光素子等の電子部品を基板に接続した接続構造体であってショートや導通不良が抑制されたものを提供すること、そのような接続構造体の製造方法を提供すること、及びその製造方法で使用する接続材料を提供することを課題とする。

本発明者は、電子部品の実装時に、まず、電子部品の電極と基板の電極との間に僅かな粘着材が導電粒子に付着している粘着材付導電粒子を個々に配置し、この場合に電子部品内の隣接する電極間は粘着材付導電粒子で埋まることがないようにし、次いで熱圧着等を行うと、電子部品が微細化しても電気的接続が確実に行われ、かつショートが起こらないことを想到し、本発明を完成させた。

即ち、本発明は、対向する電子部品の電極と基板の電極とが粘着材付導電粒子由来の接続材料によって接続されている接続構造体であって、電子部品の電極と基板の電極との接続面の平面視において、接続材料の面積が電子部品の電極の面積の１２０％未満、好ましくは１００％未満である接続面を有し、電子部品内の隣接する電極同士の間に粘着材付導電粒子由来の接続材料が存在しない領域を有する接続構造体を提供する。

また、上述の接続構造体の製造方法であって、電子部品の電極上または基板の電極上に粘着材付導電粒子を粒状又は個片状に配置すると共に、電子部品内の隣接する電極同士の間又はこれらの電極に対応する基板の電極同士の間に粘着材付導電粒子が存在しない領域を形成し、電子部品の電極と基板の電極で粘着材付導電粒子を挟み、少なくとも加熱又は加圧して接続する接続構造体の製造方法を提供する。

さらに、上述の接続構造体の製造方法に使用する、フィルム状の粘着材層に個々の導電粒子又は導電粒子凝集体が保持されている導電粒子含有フィルムであって、個々の導電粒子同士又は導電粒子凝集体同士が離間している導電粒子含有フィルムを提供する。

加えて、上述の接続構造体の製造方法に使用する、ペースト状の粘着材に導電粒子が分散している導電粒子含有ペーストを提供する。

本発明の接続構造体は、電子部品の電極と基板の電極の接続面の平面視において、粘着材付導電粒子由来の接続材料の面積が接続面の面積の１２０％未満、好ましくは１００％未満の接続面を有し、電子部品の隣接する電極同士の間には粘着材付導電粒子由来の接続材料が存在しない領域を有する。言い換えると、電子部品の対向する電極間に粘着材付導電粒子由来の接続材料が、好ましくは電極面未満の面積で収まっている。

この接続構造体は、電子部品の電極上または基板の電極上に粘着材付導電粒子を粒状又は個片状に配置すると共に、電子部品内の隣接する電極同士の間又はこれらの電極に対応する基板の電極同士の間には粘着材付導電粒子が存在しない領域を形成し、電子部品の電極と基板の電極で粘着材付導電粒子を挟み、圧着等で接続することにより得られる。したがって、電子部品が微細化しても確実に対向する電極間を接続することができる。この方法で製造される本発明の接続構造体は、電子部品内の隣接する電極間が粘着材付導電粒子で埋まることはなく、熱圧着時の樹脂流動により対向する電極間から導電粒子が流れ出ることもないので、ショートが確実に防止される。

また本発明の導電粒子含有フィルムによれば、導電粒子同士又は導電粒子凝集体同士が離間して粘着材層に保持されているので、レーザーリフトオフ法、スタンプ材を用いる転写法等により導電粒子含有フィルムから粘着材付導電粒子を個片状に離脱させ、電子部品の電極又は基板の電極に着弾させることにより簡便に本発明の製造方法を実施することが可能となる。

図１Ａは、実施例の接続構造体の製造過程を説明する断面図である。 図１Ｂは、実施例の接続構造体の製造過程を説明する断面図である。 図１Ｃは、実施例の接続構造体の製造過程における電極部分の平面図である。 図２は、実施例の接続構造体の製造過程を説明する断面図である。 図３Ａは、実施例の接続構造体の断面図である。 図３Ｂは、実施例の接続構造体における電極部分の平面図である。

以下、本発明を、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、各図中同一符号は、同一又は同等の構成要素を表している。

（接続構造体）
図３Ａは本発明の一実施例の接続構造体１の断面図であり、図３Ｂはその電極部分の平面図である。
この接続構造体１は、μＬＥＤ等の電子部品１０の電極１１と、電子部品１０の配線回路が形成された基板２０の電極２１とが粘着材付導電粒子由来の接続材料２’によって接続されているものである。

なお、本発明において電子部品１０は、例えばチップの一辺が５０μｍ未満のμＬＥＤに限られず、チップの一辺が５０μ～２００μｍ程度のミニＬＥＤ等としてもよい。

接続構造体１において、粘着材付導電粒子由来の接続材料２’は、図２に示したように、樹脂で形成された少量の粘着材４が導電粒子３に付着している粘着材付導電粒子２を接続材料として用いることで得られる。即ち、粘着材付導電粒子（接続材料）２を対向する電極１１又は２１上に配置し、対向する電極１１、２１間で挟持し、少なくとも加熱又は加圧すること、より具体的には粘着材付導電粒子２の種類に応じて加圧、熱圧着、リフロー等を行って接続することにより粘着材付導電粒子由来の接続材料２’が得られる。この接続材料２’は扁平化した形状を有する。対向する電極１１、２１間の接続材料２’の導電粒子由来部分３’は対向する電極１１、２１を電気的に接続し、接続材料２’の粘着材由来部分４’は対向する電極１１、２１を固定する。

ここで、電子部品の電極と基板の電極との接続面の平面視において、１つの電極１１又は２１当たりの導電粒子由来部分３’は、導電粒子１個又は複数個、好ましくは１個以上５個以下から形成される。導電粒子由来部分３’が複数個の導電粒子から形成されたものである場合に、導電粒子由来部分３’を形成している個々の導電粒子由来部分は個々に離間していても良く、互いに接触していても良い。

本発明の接続構造体１においては、電子部品１０の電極１１と基板２０の電極２１の接続面を平面視した場合の粘着材付導電粒子由来の接続材料２’の面積が電子部品１０の電極１１の面積の１２０％未満、好ましくは１００％未満、より好ましくは４５％以内である。接続材料２’が対向する電極１１、２１間からはみ出ず、対向する電極１１、２１間に収まり、電子部品１０の隣接する電極１１同士の間には接続材料２’が存在しないことが好ましい。このように接続材料２’の面積又は存在位置を規制することによりショートを防止することができる。また、電子部品がμＬＥＤ等の光学素子である場合に、隣接する電子部品１０間に接続材料２’が存在しないことにより、接続構造体の視認性に接続材料２’が悪影響を及ぼすことが防止される。

本発明において、接続構造体１が、対向する電極１１、２０の接続面を複数個有する場合、必ずしも全ての接続面において接続材料２’の面積が電極１１の面積の１２０％未満である必要はないが、接続面の全個数の好ましくは９５％以上、より好ましくは９８％以上で、接続材料２’の面積が電子部品１０の電極１１の面積の１２０％未満、好ましくは１００％未満、より好ましくは４５％以内であること、特に導電粒子由来部分３’が対向する対向する電極１１、２１間のみに存在することが好ましい。

一方、接続構造体１において、対向する電極１１、２１間の接続材料２’が少なすぎると導通不良が発生し易くなるため、対向する電極１１、２１の接続面の平面視において、接続材料２’の面積は電子部品１０の電極面の面積の４％以上が好ましく、７％以上がより好ましく、これに対応して、導電粒子由来部分３’の面積は電子部品１０の電極１１の面積の４％以上が好ましく、５％以上がより好ましく、９％以上がさらに好ましい。一方、生産性の点からは、個々の電極１１、２１間に接続材料２’を多く設けすぎないことが好ましい。

上述の接続面の平面視における接続材料２’の面積、導電粒子由来部分３’の面積、及び電極面１１の面積の計測方法は、それぞれ金属顕微鏡を用いて観察して求めることができる。この他、画像解析ソフト（例えば、ＷｉｎＲＯＯＦ（三谷商事株式会社）や、Ａ像くん（登録商標）（旭化成エンジニアリング株式会社）等）により観察画像を計測して求めてもよい。

（粘着材付導電粒子）
接続前の電極１１又は２１上の粘着材付導電粒子２は、導電粒子３又は導電粒子の凝集体に少量の粘着材が付着したもので、粒状又は個片状の形態をとることができる。ここで、粒状とは、好ましくは１個の導電粒子に粘着材が略一様な厚みで付着している状態をいう。個片状とは導電粒子含有フィルムを個片化したときに得られる形態であり、個片状の粘着材付導電粒子では、通常、導電粒子の存在箇所が盛り上がり、その周囲が略均一な厚みの粘着材層になっている。

導電粒子含有フィルムの個片の形状は特に限定されるものではなく、接続対象である電子部品の電極の形状や寸法に応じて適宜設定することができる。個片の形状は、電極上に設けた後の良否判定が容易になるなどの効果が期待されることから、一般的な電極の形状である矩形（正方形を含む）であってもよい。また、後述するレーザーリフトオフ法により導電粒子含有フィルムの個片を電極に設ける場合には、捲れや欠けの発生を抑制するために、鈍角からなる多角形、角が丸い多角形、楕円、長円、及び円から選択される少なくとも１種であることが好ましい。このような形状の個片は、接続に支障を来さなければ、接続時にその一部が電極からはみ出していてもよい。

導電粒子３の粒子径は電極より小さければ特に制限はなく、上限については好ましくは５０μｍ以下、２０μｍ以下、１０μｍ以下、３μｍ以下であり、下限についは好ましくは１μｍ以上である。なお、０．１μｍ以上１μｍ未満の小粒子径の導電粒子の凝集体を使用することもできる。

圧着等により接続する前の、電子部品の電極１１又は基板２０の電極２１上の粘着材付導電粒子２は、導電粒子３の粒子径に応じて形態を変えることができる。

導電粒子３の粒子径が、例えば１μｍ以上３０μｍ以下、特に１μｍ以上１０μｍ未満の場合、接続前の電子部品１０の電極１１上又は基板２０の電極２１上の粘着材付導電粒子２は、フィルム状の樹脂で形成された粘着材層に導電粒子２が分散している導電粒子含有フィルムを個片化して電極１１又は２１上に着弾させた個片状の粘着材付導電粒子とすることができる。

接続前の電子部品１０の電極１１上又は基板２０の電極２１上に予め導電粒子２を付着させておき、そこにフィルム状の樹脂で形成された粘着材層を個片化させて着弾させてもよい。導電粒子２がハンダボールの場合に、ハンダ溶融のためのフラックスやこれを含む樹脂材料をこの手法で電極１１又は２１上に形成することが有用となる場合がある。また、フラックスの含有に関わらず樹脂のみを基板２０や電子部品１０の所定の場所に設けるなどしてもよい。

また導電粒子３の粒子径が、例えば１μｍ以上５０μｍ以下、特に２μｍ以上５０μｍ以下の場合、接続前の粒状の粘着材付導電粒子２は、ペースト状の樹脂で形成された粘着材に導電粒子２が分散している導電粒子含有ペーストを電子部品の電極１１又は基板２０の電極２１上に印刷手法又はディスペンサーを用いる手法で点在化させ、粒状に形成したものとすることができる。

本発明は、かかる導電粒子含有フィルムや導電粒子含有ペーストを包含する。

（導電粒子含有フィルム、導電粒子含有ペースト）
粘着材付導電粒子２を形成する導電粒子含有フィルム及び導電粒子含有ペーストにおける樹脂の含有割合は、好ましくは１０体積％以上、より好ましくは２０体積％以上であり、また、好ましくは８０体積％以下、より好ましくは５０体積％以下である。言い換えると、導電粒子含有フィルム及び導電粒子含有ペーストにおける導電粒子の含有割合は、好ましくは２０体積％以上、より好ましくは５０体積％以上であり、また、好ましくは９０体積％以下、より好ましくは８０体積％以下である。樹脂の割合が少なすぎると電子部品１０の電極１１と基板２０の電極２１との接着不良が懸念される。また、導電粒子の含有割合が少なすぎると対向する電極１１、２１間の導通不良が懸念される。

また、本発明の導電粒子含有フィルムや導電粒子含有ペーストは、樹脂と導電粒子の体積比が、従前の異方性導電フィルムに比して樹脂量が少ない傾向にある。このため、本発明においては、接続後に樹脂を充填してもよい。

導電粒子含有フィルム及び導電粒子含有ペーストにおける導電粒子のフィルム面視野における個数密度（個／ｍｍ²）は、接続対象物の電極サイズと導電粒子径によって定めることができるので特に制限はない。

導電粒子含有フィルムでは、個々の導電粒子が互いに離間していることが好ましい。例えば、導電粒子３の粒子径が１μｍ以上、好ましくは２μｍ以上のとき、隣接する導電粒子の粒子間距離を粒子径の１～３倍にすることが好ましい。また、隣接する導電粒子の粒子間距離が１μｍ以上離間しているものを６０％以上存在させることが好ましい。これにより、レーザーリフトオフ装置を用いることで導電粒子含有フィルムから粘着材付導電粒子等を個片状に離脱させ、電極上に着弾させることが容易になる。

一方、導電粒子含有フィルムでは複数個の導電粒子がユニット又は凝集体を形成していてもよい。例えば、２～５個、好ましくは２～３個の導電粒子が近接又は接触したユニットを形成していてもよい。この場合、凝集体同士又はユニット同士は互いに離間していることが好ましい。これにより導電粒子の凝集体又はユニットに少量の粘着材が付着した個片状の粘着材付導電粒子を電極に設けることができ、ショートの懸念がなく導通を確保することができる。また、複数の導電粒子がユニットになることで、電極が複数の導電粒子で支えられ、電極が傾くことを防ぎ易くなる。一つの電子部品に電極が２つあるμＬＥＤのような微小な電子部品において、導電粒子の挟持や接合状態は接続後の品質に直結する場合もあるため、複数の導電粒子からなるユニットを電極面に設けることは有用と言える。

導電粒子含有フィルムにおける導電粒子又は導電粒子凝集体のフィルム面方向の配置（フィルム面視野の観察による導電粒子の配置）は、整列（規則配列）していてもよくランダムでもよい。

導電粒子含有フィルムにおける導電粒子のフィルム厚方向の配置は、特に制限はない。レーザーリフトオフ装置を用いて導電含有フィルムの個片を電極に着弾させる場合の大きさや位置精度を向上させる点からは、フィルム厚方向の導電粒子の位置が揃っていることが好ましい。

本発明の導電粒子含有フィルムを個片化して微小な電子部品の電極の接続に使用した場合には、局所的に電極上に最小限の導電粒子を設けることで導電粒子数を削減し、電極間に存在する導電粒子をゼロに近づけることでショートを防止し、安定した導通が確保される。しかしながら、本発明の導電粒子含有フィルムを一般的な異方性導電フィルムのように用いた場合には、樹脂量が不足するため微小部品以外では接着力を満足に得ることは困難になり、この点で一般的な異方性導電フィルムとは異なる。より具体的には、本発明の導電粒子含有フィルムを、幅１０μｍの短冊状の電極（電極高さ８μｍ）が２０μｍピッチ（Ｌ／Ｓ＝１／１）で配列している電極パターンを有する電子部品と、対応する電極パターンを有するガラス基板との間に配置した場合、従来の一般的な異方性導電フィルムを用いた同様の熱圧着をする場合と異なり、矩形状の電極の長手方向の一部にのみ粘着材付導電粒子が設けられることになる。このためショートの性能が満足されたとしても、接着力が満足されず、この点で本発明の導電粒子含有フィルムは従来の異方性導電フィルムと異なる。また、本発明の導電粒子含有フィルムを使用すると、電極における導電粒子の面積占有率が不十分となる虞があり、電極間の導通抵抗が２Ω以上となって十分な異方性導通特性を示さないことが懸念される。

導電粒子含有フィルムのフィルム厚に関しては、フィルム厚が薄すぎると電極上で個片状の粘着材付導電粒子２にした場合に対向する電極１１、２１間の接着力が不足し、厚すぎると接続構造体の製造過程における圧着工程で粘着材付導電粒子２の位置ずれによりショートの発生や電極１１、２１間の導通特性の低下が懸念されることから、フィルム厚は導電粒子３の粒子径の０．８倍以上、１倍以上が好ましく、また、３倍以下、２．５倍以下、１．５倍以下が好ましい。

（導電粒子の種類）
導電粒子３の種類としては、電極１１、２１の導通をとれる金属であれば特に制限はなく、Ａｕ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｓｎ系ハンダなどを好ましくあげることができる。また、樹脂コア金属被覆粒子でもよい。電極１１、２１間で導電粒子の種類を単一としてもよく、複数種としてもよい。

（粘着材の種類）
粘着材付導電粒子２の粘着材としては、公知の異方性導電フィルム（例えば、特許６１８７６６５、特開２０１８―０９０７６８号公報等）で絶縁性樹脂として用いられているものを使用することができる。絶縁性樹脂としては硬化性樹脂を使用することができる。この場合、熱硬化性及び光硬化性のいずれでもよい。硬化性樹脂を使用すると、硬化前の粘着性により電子部品の基板への仮固定を容易に行うことができ、また、硬化後には対向する電極１１、２１を強固に固定することができる。なお、絶縁性樹脂として熱可塑性樹脂を使用してもよい。

絶縁性樹脂には、クッション性のあるゴム成分を配合してもよい。ゴム成分としては、クッション性（衝撃吸収性）の高いエラストマーであれば特に限定されるものではなく、具体例として、例えば、アクリルゴム、シリコーンゴム、ブタジエンゴム、ポリウレタン樹脂（ポリウレタン系エラストマー）などを挙げることができる。

また、電子部品１０電極１１と基板２０の２１との接続工程前にレーザーリフトオフ法を使用する場合、粘着材としては、レーザー照射前（硬化前の状態）において、ＪＩＳ Ｋ６２５３に準拠したデュロメータＡ硬度が好ましくは２０～４０、より好ましくは２０～３５、特に好ましくは２０～３０のものであり、ＪＩＳ Ｋ７２４４に準拠した動的粘弾性試験（バイブロン、株式会社エー・アンド・デイ）による温度３０℃、周波数２００Ｈｚでの貯蔵弾性率が６０ＭＰａ以下が好ましい。粘着材の形状は、フィルム状にして測定すればよい。

一方、粘着材は硬化後（接続後）にはＪＩＳ Ｋ７２４４に準拠した引張モードで測定された温度３０℃における貯蔵弾性率が１００ＭＰａ以上であることが好ましく、２０００ＭＰａ以上であることがさらに好ましい。温度３０℃における貯蔵弾性率が低すぎる場合、良好な導通性が得られず、接続信頼性も低下する傾向にある。温度３０℃における貯蔵弾性率は、ＪＩＳ Ｋ７２４４に準拠し、粘弾性試験機（バイブロン、株式会社エー・アンド・デイ）を用いた引張モードで、例えば、周波数１１Ｈｚ、昇温速度３℃／ｍｉｎの測定条件で測定することができる。粘着材の形状は、フィルム状にして測定すればよい。

また、電子部品１０の電極１１と基板２０の電極２１との接続にレーザーリフトオフ法を使用する場合、粘着材の転写後の反応率が好ましくは２５％以下、より好ましくは２０％以下、さらに好ましくは１５％以下となるようにすることが好ましく、これが充足されるように粘着材３ａ、３ｂを構成する樹脂の種類の選択、重合開始剤の濃度調整等を行うことが好ましい。これにより、優れた転写性を得ることができる。この反応率の測定は、例えばＦＴ－ＩＲを用いて、レーザーリフトオフ法におけるレーザー照射の前の粘着材とレーザー照射後の個片について、エポキシ基（９１４ｃｍ^－１付近）、（メタ）アクリロイル基（１６３５ｃｍ^－１付近）等の反応基のピーク高さＡ，ａとメチル基（２９３０ｃｍ^－１付近）等の対照のピーク高さＢ、ｂとを計測し、反応基の減少率として、次式により求めることができる。

反応率（％）＝｛１－（ａ／ｂ）／（Ａ／Ｂ）｝×１００
式中、Ａはレーザー照射前の反応基のピーク高さ、Ｂはレーザー照射前の対照のピーク高さ、ａはレーザー照射後の反応基のピーク高さ、ｂはレーザー照射後の対照のピーク高さである。

なお、エポキシ基のピークに他のピークが重なる場合は、完全硬化（反応率１００％）させたサンプルのピーク高さを０％とすればよい。

（導電粒子含有フィルム及び導電粒子含有ペーストの製造方法）
本発明の導電粒子含有フィルム及び導電粒子含有ペーストは、公知の方法で製造することができ、例えば、特許６１８７６６５、特開２０２２―７５７２３号公報等に記載されている方法に準じて製造することができる。

また、本発明の導電粒子含有フィルムにおいては、２～５個、好ましくは２～３個ずつの導電粒子が近接又は接触したユニットを形成してもよく、その場合の導電粒子含有フィルムは、例えば特開２０１６―８５９８３号公報に記載の異方性導電フィルムに準じて製造することができる。

（接続構造体の製造方法）
接続構造体１の製造方法は、概略、まず図１Ａに示すように、電子部品１０の電極１１上に粘着材付導電粒子２を配置すると共に、電子部品１０内の隣接する電極１１ａ、１１ｂ同士の間には粘着材付導電粒子２が存在しない領域５を形成するか、又は図１Ｂに示すように、電子部品１０の電極１１ａ、１１ｂに対応する基板２０の電極２１ａ、２１ｂ上に粘着材付導電粒子２を配置すると共に、これら基板の電極２１ａ、２１ｂ間には粘着材付導電粒子２が存在しない領域５を形成する。

次に図２に示すように対向する電子部品の電極１１と基板２０の電極２１をアライメントし、対向する電極１１、２１間を熱圧着等により接続する。

電子部品１０の電極１１又は基板２０の電極２１に配置する粘着材付導電粒子２の好ましい量は、電極１１の面積や導電粒子３の粒子径に応じて定めることができるが、１つの電極１１あたり１個以上５個以下とすることが好ましく、４個以下、３個以下、２個以下であってもよい。

このように、本発明では、微小なサイズの電極に最小限の個数の導電粒子を設けることで、電気的接続に不要な導電粒子を削減し、電極間のショートの発生を抑制する。これにより、極めて微小な接続構造体が多数個搭載されるディスプレイ等の電子機器のコスト抑制と不良発生率の低下を実現する。

粘着材付導電粒子２の電極１１又は電極２１への配置方法は、当該粘着材付導電粒子２の形態に応じて選択することができる。

例えば、電子部品１０の電極１１又は基板２０の電極２１上に、粘着材付導電粒子２として個片化した電粒子含有フィルムを配置する場合や、電子部品１０の電極１１をアライメントして基板２０の電極２１上に粘着材付導電粒子２を介して配置する方法としては、公知のレーザーリフト法（例えば、特開２０１７－１５７７２４号公報）又はそれに準じた方法を行うことができる。例えば、導電粒子含有フィルムにレーザー光を照射し、導電粒子含有フィルムから電極１１又は２１に対応する面積の個片状のフィルムを離脱させ、電極１１又は２１上に着弾させることができる。レーザーリフトオフ法で電子部品１０を基板２０上に着弾させる場合に基板２０上にはシリコーンゴム層があってもよい。シリコーンゴム層は、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）等から形成することができる。また、レーザーリフトオフ法で電子部品をシリコーンシートに着弾させ、シリコーンシートに電子部品１０が設けられている状態で、電子部品１０の電極１１を基板２０の電極２１に重ね合わせても良い。

レーザーリフトオフ法は、市販のレーザーリフトオフ装置（例えば、信越化学工業株式会社のレーザーリフトオフ装置、商品名「Invisi LUM-XTR」）を用いて行うことができる。

また、公知のスタンプ材を用いた転写法（例えば、特開２０２１－１４１１６０号公報）により、導電粒子含有フィルムを電子部品１０の電極１１上又は基板２０の電極２１に転写してもよい。

一方、電子部品１０の電極１１又は基板２０の電極２１に、粘着材付導電粒子２として点在化した導電粒子含有ペーストを配置する場合、その配置方法としてはインクジェット、スクリーン印刷等の印刷手法をあげることができる。

この他、粘着材付導電粒子２の導電粒子３の粒子径が１μｍ以上、好ましくは２μｍ以上の場合に、導電粒子３の個数濃度が低い導電粒子含有ペーストを調製し、その導電粒子含有ペーストを、導電粒子１０の電極１１面又は基板２０の電極２１面に、導電粒子数の個数が１～５となるように塗布してもよい。

導電粒子３の粒子径が１μｍ以上の粘着材付導電粒子２を電極１１又は電極２１上に複数個配置する場合に、溶融粘度が異なる複数個の導電粒子を配置し、リフロー接合を行えるようにしてもよい。

また、接続後の初期導通性と導通信頼性の双方が容易に満足されるように、硬さ、反発性、粒子径などが異なる２種類の導電粒子を使用してもよい。

粘着材付導電粒子２の導電粒子３の粒子径が１０～５０μｍ程度の場合、導電粒子３としてボール状のハンダ粒子を使用し、粘着材で被覆したボール状の半田粒子を公知のＢＧＡ（ボールグリッドアレイ）の電極への搭載方法に準じて電極１１又は電極２１上に載置してもよい。

電子部品１０の電極１１又は基板２０の電極２１上に粘着材付導電粒子２を配置した後は、粘着材付導電粒子２を配置した電極１１又は２１に、それと対向させる電極２１又は１１を常法によりアライメントし、図２に示すように対向する電極１１、２１間で粘着材付導電粒子２を挟み、圧着等により電極１１、２１を接続する。

電子部品１０の電極１１と基板２０の電極２１とを粘着材付導電粒子２を介してアライメントした後のこれらの接続条件は、粘着材付導電粒子２を構成する導電粒子３や粘着材４の種類等に応じて適宜定めることができる。即ち、粘着材を形成する樹脂の種類に応じて熱硬化させてもよく、光硬化させてもよく、加熱加圧してもよい。導電粒子の種類や粒子径によっては加熱し、リフローにより対向する電極１１、２１を接続してもよい。

例えば、粘着材付導電粒子２の導電粒子３の粒子径が、１０μｍ～５０μｍ程度に大きいとした場合、導電粒子３としてボール状のハンダ粒子を使用し、粘着材付導電粒子２を、ボール状のハンダ粒子に粘着材が付着している形態としてもよい。この場合、接続構造体の製造過程（図２）において、ＢＧＡ（ボールグリッドアレイ）と略同様に加熱（リフロー）により電子部品１０を基板２１に実装することができる。粘着材付導電粒子の場合、ＢＧＡ（ボールグリッドアレイ）と略同様の効果を微小な電子部品の電極に対して簡易的に精度よく得ることが期待できる。

こうして図３に示す接続構造体１を得ることができる。

なお、接続構造体１には、接続後に必要に応じてアンダーフィルなどで封止をしてもよい。また、電極に粘着材付導電粒子や個片を設ける前後に絶縁性樹脂層のみを設けてアンダーフィルと同様の効果を得てもよい。

本発明の接続構造体の製造方法によれば、基板２０に電子部品１０を実装するために、接続材料２’を構成する樹脂や金属のパターニングは不要であり、対向する電極１１、２１の電極面に粘着材付導電粒子２を配置し、対向する電極１１、２１間を圧着等により接続すればよいため、電極１１、２１のサイズを問わず最適な実装が可能となる。

上述した方法により基板上の電極に導電粒子含有フィルムの個片を設ける場合には、個片の形状は鈍角からなる多角形、角が丸い多角形、楕円、長円、及び円から選択される少なくとも１種でよく、基板の電極それぞれにこのような形状の個片を設け、マイクロＬＥＤが２つの個片のそれぞれを跨ぐようにして接続されていてもよい。マイクロＬＥＤの電極に予めこれらの個片や粘着材付導電粒子が設けられていてもよい。電極と個片はそれぞれの一部が重複するように見える場合がある。個片の端部に基板の電極やマイクロＬＥＤの電極が存在するような状態であってもよい。絶縁性樹脂や導電粒子が不足する場合には、別途個片で設けたり、絶縁性樹脂や導電粒子を元の個片内に追加することも本発明は包含する。

この電子部品の実装方法は、非常に使い勝手がよく、量産性にも優れている。実装する電子部品はμＬＥＤ以外でもよく、本発明の接続構造体の製造方法は、透明ディスプレイの製造に応用することができる。

１ 接続構造体
２ 粘着材付導電粒子、接続材料
２’ 接続構造体における接続材料
３ 導電粒子
３’ 導電粒子由来部分
４ 粘着材
４’ 粘着材由来部分
１０ 電子部品、μＬＥＤ
１１ 電極
２０ 基板
２１ 電極

Claims (7)

1. 対向する電子部品の電極と基板の電極とが粘着材付導電粒子由来の接続材料によって接続されている接続構造体であって、電子部品の電極と基板の電極との接続面の平面視において、接続材料の面積が電子部品の電極の面積の１２０％未満である接続面を有し、電子部品内の隣接する電極同士の間に粘着材付導電粒子由来の接続材料が存在しない領域を有する接続構造体。
2. 電子部品の電極と基板の電極との接続面を接続構造体が複数個有し、接続面の全個数の９５％以上で粘着材付導電粒子由来の接続材料の面積が電子部品の電極の面積の１２０％未満である請求項１記載の接続構造体。
3. 電子部品の電極と基板の電極との接続面の平面視において、電子部品の１つの電極当たりの粘着材付導電粒子の導電粒子由来部分が１個以上５個以下存在する請求項１又は２記載の接続構造体。
4. 請求項１記載の接続構造体の製造方法であって、電子部品の電極上または基板の電極上に粘着材付導電粒子を粒状又は個片状に配置すると共に、電子部品内の隣接する電極同士又はこれらの電極に対応する基板の電極同士の間に粘着材付導電粒子が存在しない領域を形成し、電子部品の電極と基板の電極で粘着材付導電粒子を挟み、少なくとも加熱又は加圧して接続する接続構造体の製造方法。
5. 粘着材付導電粒子における樹脂の割合が、１０体積％以上８０体積％以下である請求項４記載の製造方法。
6. 請求項４又は５記載の接続構造体の製造方法に使用する、ペースト状の粘着材に導電粒子が分散している導電粒子含有ペースト。
7. 請求項４又は５記載の接続構造体の製造方法に使用する、フィルム状の粘着材層に導電粒子又は導電粒子凝集体が保持されている導電粒子含有フィルムであって、導電粒子同士又は導電粒子凝集体同士が離間している導電粒子含有フィルム。

Images