JP4612242B2 - 導電性接着剤およびそれを用いたｉｃチップの実装方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、導電性接着剤およびそれを用いたＩＣチップの実装方法に関するものであり、さらに詳しくは、プリント配線基板やプリント配線フィルム基板へのＩＣチップの実装に使用でき、特に非接触型ＩＣタグなどの非接触型データ送受信体の基材の接着パッドにＩＣチップを定着させるために用いる導電性接着剤およびそれを用いたＩＣチップの実装方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、非接触型ＩＣタグなどのように非接触状態でデータの送受信を行ってデータの記録、消去などが行なえる情報記録メディア［ＲＦ−ＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ＩＤｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）］の用途に用いられる非接触型データ送受信体は、フィルム状やシート状の基材上にアンテナを配置し、そのアンテナにＩＣチップが接続されている。
【０００３】
この非接触型データ送受信体のアンテナは、銀粉などを含有する導電ペーストを印刷したり、アルミニウム薄膜をエッチングして作製される。そして、これらアンテナの一対の端子部には、ＩＣチップを実装する際に導通を図るための接着パッドが配置されている。
【０００４】
例えば図９に示すように、フィルム状やシート状の基材１上に形成された接着パッド２の上に、ＩＣチップ４のバンプ５が定着されている。ＩＣチップ４は不図示の熱圧装置（フリップチップボンダ）で接着パッド２に圧接され、導電性接着剤３を硬化することにより定着される。この際、接着パッド２及びバンプ５は、導電性接着剤３に含まれる導電性粒子６を介して電気的に接続されている。
【０００５】
以上の様なＩＣチップの実装方法は、例えば、特開２００１−１５５５５号公報に記載されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の導電性接着剤を用いてＩＣチップを実装すると、以下の様な不具合が発生する場合があった。
【０００７】
第１に、従来の導電性接着剤では電気抵抗率の安定性が不十分なため、ＩＣチップとアンテナとの間で安定した導電性を実現できない場合があった。
【０００８】
第２に、従来の導電性接着剤では電気抵抗率が高すぎるため、導電性が不十分な場合があった。また、導電性粒子の含有量を増加して電気抵抗率を低減しようとすると、多量の導電性粒子を添加する必要があるため、バインダー樹脂の含有量が不足し、ＩＣチップとアンテナとの間の接着強度が不足する場合があった。
【０００９】
第３に、従来の導電性接着剤では所望の粘度などを調整することが難しく、取扱い性が不足し、十分な生産効率を実現できない場合があった。
【００１０】
第４に、基材１の接着パッド２をアルミニウム薄膜をエッチングして形成する場合、図９に示す様に、接着パッド２の表面が酸化されて酸化皮膜からなる変質層７が発生し、接着パッド２とバンプ５との電気的接続が不良となる恐れがあった。また、接着パッド２の表面の微小な汚れや接続作業条件のバラツキなどで接続抵抗が高くなったり、不安定な接続状態になり易いという問題があった。
【００１１】
以上の様な状況に鑑み、本発明においては、ＩＣチップを実装する際に、ＩＣチップとアンテナとの間で、十分で安定した導電性、十分な接着強度を実現し、取扱い性に優れる導電性接着剤を提供することを目的とする。また、この様に優れた性能を有する導電性接着剤を用いてＩＣチップを実装する方法を提供することを目的とする。
【００１２】
また、導電性接着剤の高温多湿耐性や物理的衝撃耐性などを向上することにより、ガラス樹脂基板、ガラス基板、アラミド基板などのプリント配線基板やフレキシブル部材からなるプリント配線フィルム基板へのＩＣチップの実装において、特にＩＣチップの実装に使用して信頼性の高い情報記録メディア（ＲＦ−ＩＤ）を実現することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明によれば、複数の放射状突起部を有する第１導電性粒子と、第２導電性粒子と、バインダー樹脂とを含有し、
前記第１導電性粒子および前記第２導電性粒子の合計の含有量が５質量％以上９０質量％以下であり、
前記バインダー樹脂の含有量が１０質量％以上９５質量％以下であり、かつ、
前記第２導電性粒子が、
平均粒子径０．０５μｍ以上１．０μｍ以下、比表面積０．５ｍ 2 ／ｇ以上５．０ｍ 2 ／ｇ以下、タップ密度０．３ｇ／ｃｍ 3 以上１．０ｇ／ｃｍ 3 以下の樹枝状導電性粒子、または、
平均粒子径１．０μｍ以上１０．０μｍ以下、比表面積０．５ｍ 2 ／ｇ以上５．０ｍ 2 ／ｇ以下、タップ密度１．０ｇ／ｃｍ 3 以上５．０ｇ／ｃｍ 3 以下の鱗片状導電性粒子
であることを特徴とする導電性接着剤が提供される。
【００１５】
本発明の導電性接着剤は取扱い性に優れ、本発明の導電性接着剤を使用することで、ＩＣチップを実装する際に、ＩＣチップとアンテナとの間で、十分で安定した導電性、十分な接着強度を実現できる。
【００１６】
以上の理由としては、以下の様に推定している。
【００１７】
第１に、第１導電性粒子は複数の放射状突起部を有しているため、粒子間の接触点が増加すると考えられる。また突起部が互いに嵌合すると考えられる。このため、粒子間で安定な電気的結合を形成でき、ＩＣチップとアンテナとの間で安定した導電性を実現できる。なお、導電性の安定性は、第１導電性粒子に加え第２導電性粒子を併用することにより、更に向上できる。
【００１８】
第２に、第１導電性粒子は複数の放射状突起部を有しているため、粒子間の接触点が増加すると考えられる。また突起部が互いに嵌合すると考えられる。このため、従来の導電性接着剤と比較して電気抵抗率を低減でき、十分な導電性を実現できる。
【００１９】
また、少量の導電性粒子で高い導電性を実現できるため、十分量のバインダー樹脂を使用することができ、ＩＣチップとアンテナとの間で十分な接着強度を実現できる。同時に低コスト化を図ることもできる。
【００２０】
更に、粒子間の接触点が増加し、突起部が互いに嵌合するため、物理的な衝撃耐性が改良され、接着強度が向上する。
【００２１】
なお、これらの優れた特性は、第１導電性粒子に加え第２導電性粒子を併用することにより、更に向上できる。
【００２２】
第３に、複数の放射状突起部を有する第１導電性粒子に加え、突起部を有さない第２導電性粒子を併用することにより、広範囲で安定な粘度を有する導電性接着剤を調製できると考えられる。このため、本発明の導電性接着剤は取扱い性に優れ、十分な生産効率を実現できる。
【００２３】
第４に、接着パッドの表面が酸化されて酸化皮膜からなる変質層が形成されている場合においても、第１導電性粒子は複数の放射状突起部を有しているため、第１導電性粒子は変質層を破って貫通すると考えられる。このため、接着パッドとバンプとの間で良好な電気的導通を実現できる。また、第１導電性粒子および第２導電性粒子を併用することにより、接着パッドの表面の微小な汚れや接続作業条件のバラツキなどで接続抵抗が高くなったり、不安定な接続状態になることを抑制できると考えられる。
【００２４】
以上より、本発明の導電性接着剤を用いれば、基材の接着パッドにＩＣチップを良好に定着することができる。
【００２５】
また、本発明の導電性接着剤は、ガラス樹脂基板、ガラス基板、アラミド基板などのプリント配線基板やフレキシブル部材からなるプリント配線フィルム基板へのＩＣチップの実装に使用でき、特に、ＩＣチップのバンプと基材の接着パッドとの接続を良好に行え、接続抵抗を低く維持できる。それにより高温多湿耐性や物理的衝撃耐性などが向上し、信頼性の高い製品を提供できる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明を詳細に説明する。
【００２７】
本発明で使用する第１導電性粒子としては、複数の放射状突起部を有するものであれば特に制限されないが、得られる導電性接着剤の導電性、導電安定性、取扱い性、接着強度などの観点から、放射状突起部の形状として、針状、棒状または鱗片状であることが好ましい。
【００２８】
図１〜３には、放射状突起部が針状（図１）、棒状（図２）および鱗片状（図３）のそれぞれの場合について、第１導電性粒子の全体形状を模式的に図（ａ）に、断面の様子を模式的に図（ｂ）に示した。なお、第１導電性粒子の全体形状は、顕微鏡を用いて観察することができる。
【００２９】
また、図１〜３において、Ｄは第１導電性粒子の平均粒子径を、Ｌは放射状突起部の放射方向の平均長を示している。第１導電性粒子の平均粒子径は、任意の１００個の第１導電性粒子を顕微鏡観察し、粒子に外接する球の直径を計測し、これを平均して決定できる。また、光散乱分光法などにより決定することもできる。更に、放射状突起部の放射方向の平均長は、任意の１００個の第１導電性粒子を顕微鏡観察し、放射状突起部の放射方向の長さを計測し、これを平均することにより決定できる。
【００３０】
以上の様にして測定される第１導電性粒子の平均粒子径は、得られる導電性接着剤の導電性、導電安定性、取扱い性、接着強度などの観点から、１μｍ以上が好ましく、３μｍ以上がより好ましく、一方、２０μｍ以下が好ましく、１０μｍ以下がより好ましい。
【００３１】
また、以上の様にして測定される放射状突起部の放射方向の平均長は、得られる導電性接着剤の導電性、導電安定性、取扱い性、接着強度などの観点から、０．５μｍ以上が好ましく、１．０μｍ以上がより好ましく、一方、６．０μｍ以下が好ましく、５．０μｍ以下がより好ましい。
【００３２】
第１導電性粒子の作製方法としては特に制限されないが、第１導電性粒子は金属からなり、放射状突起部は原料金属粒子の表面をメッキ処理して形成されるデンドライト組織よりなるか、又は更にデンドライト成長させることにより形成されることが好ましい。
【００３３】
図８には、金属からなる粒子の表面をメッキ処理してデンドライト組織を形成させた導電性粒子、あるいはさらにデンドライト成長させた導電性粒子を模式的に示した。
【００３４】
図８（Ｉ）には、原料金属粒子６Ｂの表面をメッキ処理してデンドライト組織６１を形成させた導電性粒子６Ｃを示す。
【００３５】
導電性粒子６Ｃとしては、具体的には、例えば、ニッケル、タングステン、モリブデンなどの金属から成る球状の原料金属粒子６Ｂの表面を、過酸化ソーダ、王水などの混酸による化学エッチング処理あるいはサンドブラスト処理などの機械的処理などにより粗化し、その上に接触抵抗値を低減させるために約０．１〜２．０μｍ程度の金、ニッケルなどをメッキまたはスパッタリングその他の方法により被覆する。この際、金、ニッケルなどのメッキ処理は高電流密度メッキにより、皮膜がデンドライト組織６１になるように行う。メッキ皮膜がデンドライト組織６１となると表面積が大きくなり、剛性、硬度などが高くなる。
【００３６】
図８（ＩＩ）には、原料金属粒子６Ｂの表面をメッキ処理してデンドライト組織６１を形成させた導電性粒子６Ｃの上にさらにデンドライト成長を促進させた導電性粒子６Ｄを示す。
【００３７】
図８（ＩＩ）に示すように、導電性粒子６Ｄは、具体的には、例えば、原料金属粒子６Ｂの表面をメッキ処理してデンドライト組織６１を形成させた導電性粒子６Ｃの上にさらに成長を促すために、例えば約８００〜１０００℃程度で水素中還元加熱によりデンドライト成長（ニッケル、タングステン、モリブデンなど）６２させてある。導電性粒子６Ｄは、表面積がより大きく、剛性、硬度などが高いのでより好ましい。
【００３８】
なお、第１導電性粒子としては、導電性粒子６Ｃあるいは導電性粒子６Ｄ単独でもよく、また両者の任意の配合比の混合物であってもよい。
【００３９】
第１導電性粒子が、導電性粒子６Ｃおよび／または導電性粒子６Ｄであると、表面積が大きい上、基材の接着パッドを、例えば、アルミニウム薄膜をエッチングして形成して、表面が酸化されて酸化皮膜からなる変質層が発生しても、導電性粒子６Ｃや導電性粒子６Ｄは変質層より剛性、硬度などが高いので、ＩＣチップを加熱加圧してバンプと接着パッドとの導通を図る際に、導電性粒子６Ｃや導電性粒子６Ｄが変質層を破って貫通して、ＩＣチップのバンプと基材１の接着パッドとの導通をよくすることができる。この結果、高温多湿耐性や物理的衝撃耐性などが向上し、信頼性の高い製品を容易に提供できる。
【００４０】
一方、原料金属粒子の表面に放射状突起部を金属成長させることにより、金属からなる第１導電性粒子を作製することもできる。
【００４１】
この場合、金属としては、得られる導電性接着剤の導電性、導電安定性、取扱い性、接着強度などの観点から、銀が最も好ましいが、所定の電気抵抗値や半田食われ性を実現するために、銀以外の第１導電性粒子、例えば、金、白金、パラジウム、ロジウムなどからなる第１導電性粒子を併用することもできる。
【００４２】
なお、第１導電性粒子が上記の様な金属からなる場合、第１導電性粒子の硬度を接着パッドの変質層の硬度より高くすることができる。
【００４３】
このため、接着パッドの表面に変質層が形成されていても、第１導電性粒子が変質層を破って貫通させるため、ＩＣチップのバンプと基材の接着パッドとの導通を良くすることができる。
【００４４】
一方、第２導電性粒子としては、放射状突起部を有さないものであれば特に制限されないが、得られる導電性接着剤の導電性、導電安定性、取扱い性、接着強度などの観点から、第２導電性粒子の全体形状が、図４に示す様な樹枝状、図５に示すような鱗片状または図６に示す様な球状であることが好ましい。ただし、本発明では、第２導電性粒子として、前述のように、特定の平均粒子径、比表面積およびタップ密度を有する樹枝状導電性粒子もしくは鱗片状導電性粒子を用いる。
【００４５】
なお、第２導電性粒子の全体形状は、顕微鏡を用いて観察することができる。
【００４６】
また、図４〜６において、Ｄは第２導電性粒子の平均粒子径を示している。第２導電性粒子の平均粒子径は、任意の１００個の第２導電性粒子を顕微鏡観察し、粒子に外接する球の直径を計測し、これを平均することにより決定できる。また、光散乱分光法などにより決定することもできる。
【００４７】
以上の様な形状の中から、第１導電性粒子と併用される第２導電性粒子は、得られる導電性接着剤の導電性、導電安定性、取扱い性、接着強度などを考慮して、注意深く選択される。
【００４８】
第２導電性粒子としては、平均粒子径０．０５μｍ以上１．０μｍ以下、比表面積０．５ｍ2／ｇ以上５．０ｍ2／ｇ以下、タップ密度０．３ｇ／ｃｍ3以上１．０ｇ／ｃｍ3以下の樹枝状導電性粒子を用いることができる。なお、樹枝状導電性粒子は、不定形導電性粒子と呼ばれる場合もある。
【００４９】
また、第２導電性粒子としては、平均粒子径１．０μｍ以上１０．０μｍ以下、比表面積０．５ｍ2／ｇ以上５．０ｍ2／ｇ以下、タップ密度１．０ｇ／ｃｍ3以上５．０ｇ／ｃｍ3以下の鱗片状導電性粒子を用いることができる。なお、鱗片状導電性粒子は、フレーク状導電性粒子と呼ばれる場合もある。
【００５０】
以上の第２導電性粒子において、比表面積は、気体吸着法（ＢＥＴ法）、液相吸着法、浸漬熱法、透過法などにより測定できる。また、タップ密度は、所定量の第２導電性粒子の質量および見掛けの体積を測定し、決定できる。
【００５１】
本発明で使用されるバインダー樹脂とは、ＩＣチップを基材上に定着する際に、接着力を発現する主成分であり、十分な接着力を実現できる樹脂であれば、特に制限されない。
【００５２】
具体的には、熱可塑性樹脂、架橋性樹脂、エラストマーなどを用いることが出来る。
【００５３】
熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、ポリメタクリル酸メチル、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンオキサイド、ポリスルフォン、ポリイミド、ポリエーテルスルフォン、ポリアリレート、ポリエーテルエーテルケトン、ポリ４フッ化エチレン、シリコーン樹脂などを用いることができる。
【００５４】
架橋性樹脂としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、キシレン樹脂、アルキッド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、フラン樹脂、ウレタン樹脂、イソシアネート化合物、シアネート化合物などの熱硬化性樹脂；アクリレート化合物、メタクリレート化合物、プロペニル化合物、アリル化合物、ビニル化合物、アセチレン化合物、不飽和ポリエステル類、エポキシポリ（メタ）アクリレート類、ポリ（メタ）アクリレートポリウレタン類、ポリエステルポリオールポリ（メタ）アクリレート類、ポリエーテルポリオールポリ（メタ）アクリレート類、フェノキシエチル（メタ）アクリレート、テトラヒドロフルフリル（メタ）アクリレート、スチレン、α−アルキルスチレンなどの光硬化性樹脂を用いることができる。
【００５５】
なお、架橋性樹脂を使用する場合、必要に応じて、硬化剤を用いる場合もある。
【００５６】
エラストマーとしては、天然ゴム（ＮＲ）、スチレン／ブタジエン共重合ゴム（ＳＢＲ）、ポリイソブチレン（ＰＩＢ）、イソブチレン重合体、イソブチレン／イソプレン共重合体（ブチルゴム，ＩＩＲ）、イソプレンゴム、ブタジエン重合体（ＢＲ）、スチレン／ブタジエン共重合体（ＨＳＲ）、スチレン／イソプレン、スチレン／イソプレン／スチレンブロックポリマー（ＳＩＳ）、スチレン／ブタジエン／スチレンブロックポリマー（ＳＢＳ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ブタジエン／アクリロニトリル共重合ゴム（ＮＢＲ）、ブチルゴムなどを用いることができる。
【００５７】
なお、熱により導電性接着剤を硬化し、ＩＣチップを定着する場合、加熱により硬化するバインダー樹脂を使用する。
【００５８】
また、マイクロ波、紫外線、可視光、紫外線、Ｘ線などの電磁波（例えば、波長が１０-12〜１ｍ）を照射して導電性接着剤を硬化し、ＩＣチップを定着する場合、これらの電磁波により硬化するバインダー樹脂を使用する。
【００５９】
以上で説明した第１導電性粒子、第２導電性粒子およびバインダー樹脂の含有量は、得られる導電性接着剤の導電性、導電安定性、取扱い性、接着強度などを考慮して、注意深く決定される。
【００６１】
第１導電性粒子および第２導電性粒子の合計が導電性接着剤全体に対して占める割合は、５質量％以上とされ、２０質量％以上がより好ましく、一方、９０質量％以下とされ、８０質量％以下がより好ましい。
【００６２】
第１導電性粒子が第１導電性粒子および第２導電性粒子の合計に占める割合は、１０質量％以上が好ましく、１５質量％以上がより好ましく、一方、９５質量％以下が好ましく、９０質量％以下がより好ましい。
【００６３】
加えて、導電性接着剤全体に対してバインダー樹脂の占める割合は、１０質量％以上とされ、２０質量％以上がより好ましく、一方、９５質量％以下とされ、８０質量％以下がより好ましい。
【００６４】
なお、必要に応じて、２種類以上の第１導電性粒子を併用する場合もある。この際、第１導電性粒子の含有量とは、それぞれの第１導電性粒子の含有量の総和を言い、第１導電性粒子の含有量の総和が上記の範囲内であることが好ましい。
【００６５】
同様に、必要に応じて、２種類以上の第２導電性粒子を併用する場合もある。この際、第２導電性粒子の含有量とは、それぞれの第２導電性粒子の含有量の総和を言い、第２導電性粒子の含有量の総和が上記の範囲内であることが好ましい。
【００６６】
同様に、必要に応じて、２種類以上のバインダー樹脂を併用する場合もある。この際、バインダー樹脂の含有量とは、それぞれのバインダー樹脂の含有量の総和を言い、バインダー樹脂の含有量の総和が上記の範囲内であることが好ましい。
【００６７】
また、バインダー樹脂との親和性を向上させて、導電性接着剤中での分散性を向上させるために、導電性粒子の製造工程中または製造後に導電性粒子の表面を処理する場合もある。表面処理剤としては、各種界面活性剤や有機化合物を用いることが出来る。
【００６８】
更に、導電性接着剤の接着強度を損なわない範囲で、各種の添加剤を使用することもできる。
【００６９】
例えば、粘着付与剤として、ロジン及びロジン誘導体、ポリテルペン樹脂、テルペンフェノール樹脂、石油樹脂などを用いることができる。
【００７０】
また、軟化剤として、液状ポリブテン、鉱油、液状ポリイソブチレン、液状ポリアクリル酸エステルなどを用いることが出来る。
【００７１】
加えて、シリカ、アルミナ、マイカ、炭素粉、顔料、染料、重合禁止剤、増粘剤、チキソトロピー剤、沈殿防止剤、酸化防止剤、分散剤、各種樹脂、各種有機溶媒などを用いることもできる。
【００７２】
また、溶剤を使用することもできるが、硬化反応の後に系内への残存を避けるため、沸点は２５０℃以下が好ましい。例えば、トルエン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、ｎ−ヘキサン、ペンタンなどの炭化水素溶媒；イソプロピルアルコール、ブチルアルコールなどのアルコール類；シクロヘキサノン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジエチルケトン、イソホロンなどのケトン類；酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチルなどのエステル類；エチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジメチルプロピレングリコールモノメチルエーテルなどのグリコールモノエーテル類およびそれらのアセテート化物；さらに以上挙げた溶剤の１種または２種以上の混合系を使用することができる。
【００７３】
なお、以上の添加剤は１種または２種以上で使用することができ、添加剤の総量は、導電性接着剤全体に対して９０質量％以下が好ましい。
【００７４】
導電性接着剤の作製方法としては、各種成分を均一分散できる方法であれば、特に制限されない。
【００７５】
例えば、以上の成分の混合物をホモジナイザーなどの攪拌機で均質に攪拌混合した後、３本ロール又はニーダーなどの混練機でさらに均質に分散する方法が挙げられる。
【００７６】
この様にして得られた導電性接着剤を用いて、ＩＣチップを基材上に実装する。
【００７７】
ＩＣチップを実装する際には、材料に応じて、熱、光、高周波などの電磁波、超音波、電子線などのエネルギーを使用する場合もある。
【００７８】
具体的には、第１導電性粒子の全体形状を損なうことなく、良好な生産性および歩留まりを実現するために、加熱により導電性接着剤を硬化し、ＩＣチップを定着する方法が好ましい。また、マイクロ波、紫外線、可視光、紫外線、Ｘ線などの電磁波（例えば、波長が１０-12〜１ｍ）を照射して導電性接着剤を硬化し、ＩＣチップを定着する方法が好ましい。更に、必要に応じて、熱および電磁波を併用して導電性接着剤を硬化する場合もある。
【００７９】
なお、ＩＣ実装部を物理的あるいは化学的な衝撃から守るために、実装部全体または一部を、グローブトップ材やアンダーフィル材などで被覆保護しても良い。
【００８０】
また、基材としては、ガラス繊維、アルミナ繊維、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維などの無機または有機繊維からなる織布、不織布、マット、紙あるいはこれらを組み合わせたもの、あるいはこれらに樹脂ワニスを含浸させて成形した複合基材、ポリアミド系樹脂基材、ポリエステル系樹脂基材、ポリオレフィン系樹脂基材、ポリイミド系樹脂基材、エチレン・ビニルアルコール共重合体基材、ポリビニルアルコール系樹脂基材、ポリ塩化ビニル系樹脂基材、ポリ塩化ビニリデン系樹脂基材、ポリスチレン系樹脂基材、ポリカーボネート系樹脂基材、アクリロニトリルブタジエンスチレン共重合系樹脂基材、ポリエーテルスルホン系樹脂基材などのプラスチック基材、あるいはこれらにマット処理、コロナ放電処理、プラズマ処理、紫外線照射処理、電子線照射処理、フレームプラズマ処理およびオゾン処理、あるいは各種易接着処理などの表面処理を施したものなどの中から選択して用いることができる。
【００８１】
これらの基材上への回路およびＩＣチップが実装される接着パッドの形成は、例えば、導電ペーストのスクリーン印刷、被覆または非被覆金属線の貼り付け、エッチング、金属箔貼り付け、金属の直接蒸着、金属蒸着膜転写などにより行われ、またこれらを多重に複合させてもよい。中でも、アルミニウムエッチング接着パッド、導電ペーストを印刷した接着パッドが好ましい。
【００８２】
一方、ＩＣチップのバンプは、金属メッキバンプ、スタッドバンプ、無電解メッキバンプ、導電性樹脂バンプなどの方法により形成できる。
【００８３】
以上の様にして作製された基材上にＩＣチップが実装されている様子を、図７に断面図として模式的に示した。フィルム状やシート状の基材１上に形成された接着パッド２の上に、ＩＣチップ４のバンプ５が定着されている。
【００８４】
ＩＣチップ４の実装方法としては、例えば、ＩＣチップ４のバンプ５を基材１の接着パッド２に圧接し、加熱する、電磁波を照射する、加熱しながら電磁波を照射する等して導電性接着剤３Ａを硬化し、ＩＣチップ４を定着する。この際、変質層７は、導電性接着剤３Ａに含まれる放射状突起部６０を有する第１導電性粒子６Ａによって貫通されている。この結果、接着パッド２及びバンプ５は、第１導電性粒子６Ａを介して、電気的に良好に接続されている。
【００８５】
以上に説明した方法は、例えばインターポーザとアンテナとの接続において特に有用であり、この様にして得られた電子部品は、例えば、非接触型ＩＣメディアに好適に搭載できる。
【００８６】
【実施例】
以下、実施例および比較例により本発明を具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に制限されるものではない。なお、特に明記しない限り、試薬等は市販の高純度品を使用した。また、実施例５は参考用である。
【００８７】
（実施例１）導電性接着剤１
第１導電性粒子としては、株式会社アイタンク製の異形銀粉Ｖ９０１（商品名）を５０質量部使用した。Ｖ９０１の放射状突起部の形状は鱗片状であり、平均粒子径は６μｍ、放射状突起部の放射方向の平均長は２μｍであった。
【００８８】
第２導電性粒子としては、株式会社徳力本店製のシルベストＴＣ−２０Ｅ（商品名）を１０質量部使用した。シルベストＴＣ−２０Ｅは全体形状が鱗片状の銀粉であり、平均粒子径は４．２μｍ、比表面積は１．５ｍ2／ｇ、タップ密度は３．８ｇ／ｃｍ3であった。
【００８９】
バインダー樹脂としては、ユニオンカーバイド社製エポキシ樹脂のＣＹＲＡＣＵＲＥ ＵＶＲ−６１０５（商品名）を３６質量部使用した。
【００９０】
添加剤としては、旭電化工業株式会社製芳香族スルホニウム塩化合物のアデカオプトンＣＰ−６６（商品名）を４質量部使用した。
【００９１】
以上の各成分を混合し、３本ロールミルで混練することにより、導電性接着剤１を得た。
【００９２】
（ア）以上で得られた導電性接着剤１を、日本黒鉛（株）製の銅箔付ＰＥＴ（Ｃｕ：３５μｍ／ＰＥＴ：７５μｍ）の銅箔上に、スクリーン印刷法で１０μｍの厚さに塗布した。これを幅５ｍｍ及び長さ１０ｃｍに切断し、試験片を作製した。この試験片を２片用意し、導電性接着剤１からなる塗布層を圧着させ、１００℃で２０分加熱した。
【００９３】
上記サンプルを１０個作製し、８５℃／８５％（湿度）条件下に１００ｈ保持した。保持の前後で電気抵抗値および接着状態に変化は見られなかった。
【００９４】
（イ）三菱製紙（株）製上質紙の金菱５５（商品名）に、株式会社アサヒ化学研究所製の導電インクＬＳ−４１５Ｃ−ＫＣ（商品名）で、幅５ｍｍ、長さ１０ｃｍ及び厚さ１５μｍのパターンを、スクリーン印刷法で形成した。
【００９５】
次に、得られた導電インクからなるパターン上に、上記（ア）で作製した試験片を密着し、導電性接着剤１からなる塗布層を導電インクからなるパターンに圧着して、１００℃で２０分加熱した。
【００９６】
上記サンプルを１０個作製し、８５℃／８５％（湿度）条件下に１００ｈ保持した。保持の前後で抵抗値および接着状態に変化はみられなかった。
【００９７】
（ウ）ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）製の基材上に、アルミニウム薄膜をエッチングして接着パッドを作製した。得られた接着パッドの表面は酸化され、酸化皮膜からなる変質層が形成されていた。この接着パッド上に導電性接着剤１を塗布後、ＩＣチップのバンプを圧着して、１８０℃で１５秒加熱し、ＩＣチップを実装した。
【００９８】
導電性接着剤１の取扱い性は良好であり、得られた実装品の性能を調べたところ、バンプと接着パッドとの間で、十分で安定した導電性、十分な接着強度が実現されていることが分かった。また、変質層は第１導電性粒子により貫通さており、高温多湿耐性や物理的衝撃耐性も十分であることが分かった。
【００９９】
（実施例２）導電性接着剤２
第２導電性粒子として、株式会社徳力本店製のシルベストＥ−２０（商品名）を１０質量部使用した以外は、導電性接着剤１の場合と同様にして導電性接着剤２を得た。Ｅ−２０は全体形状が樹枝状の銀粉であり、平均粒子径は０．５μｍ、比表面積は２．０ｍ2／ｇ、タップ密度は０．８ｇ／ｃｍ3であった。
【０１００】
得られた導電性接着剤２を用いて、導電性接着剤１の場合と同様にＩＣチップを実装したところ、良好な結果を得ることができた。
【０１０１】
（実施例３）導電性接着剤３
第１導電性粒子として、株式会社アイタンク製のＴＫ−６０００（商品名）を５０質量部使用した以外は、導電性接着剤１の場合と同様にして導電性接着剤３を得た。ＴＫ−６０００は放射状突起部の形状が針状の銀粉であり、平均粒子径は６．３μｍ、放射状突起部の放射方向の平均長は２．７μｍであった。
【０１０２】
得られた導電性接着剤３を用いて、導電性接着剤１の場合と同様にＩＣチップを実装したところ、良好な結果を得ることができた。
【０１０３】
（実施例４）導電性接着剤４
第１導電性粒子として、株式会社アイタンク製のＴＫ−３１００（商品名）を５０質量部使用した以外は、導電性接着剤１の場合と同様にして導電性接着剤４を得た。ＴＫ−３１００は放射状突起部の形状が棒状の銀粉であり、平均粒子径は３．０μｍ、放射状突起部の放射方向の平均長は１．３μｍであった。
【０１０４】
得られた導電性接着剤４を用いて、導電性接着剤１の場合と同様にＩＣチップを実装したところ、良好な結果を得ることができた。
【０１０５】
（比較例１）導電性接着剤５
第１導電性粒子として、株式会社徳力本店製の樹枝状銀粉シルベストＥ−２０（商品名）を使用した以外は、導電性接着剤１の場合と同様にして導電性接着剤５を得た。
【０１０６】
得られた導電性接着剤５を用いて、導電性接着剤１の場合と同様に（ア）に記載する試験を行ったところ、１０個中７個について、電気抵抗値の上昇または接着部分の剥がれが確認された。また、（イ）に記載する試験を行ったところ、１０個中８個について、電気抵抗値の上昇または接着部分の剥がれが確認された。
【０１０７】
（実施例５）導電性接着剤６
タングステンよりなる原料金属粒子の表面を、ニッケルによりメッキ処理してデンドライト組織を形成させた後、更にデンドライト成長させて、針状の放射状突起を有する第１導電性粒子を作製した。得られた第１導電性粒子の平均粒子径は４μｍ、放射状突起部の放射方向の平均長は１．５μｍであった。
【０１０８】
次に、得られた第１導電性粒子を、含有量が６０質量％となるようエポキシ樹脂からなるビヒクル中に混合し、導電性接着剤６を作製した。
【０１０９】
一方、ＰＥＴ製の基材上に、アルミニウム薄膜をエッチングして接着パッドを作製した。得られた接着パッドの表面は酸化され、酸化皮膜からなる変質層が形成されていた。この接着パッド上に導電性接着剤６を塗布後、ＩＣチップのバンプを圧着して、１８０℃で２０秒加熱し、ＩＣチップを実装した。
【０１１０】
導電性接着剤６の取扱い性は良好であり、得られた実装品の性能を調べたところ、バンプと接着パッドとの間で、十分で安定した導電性、十分な接着強度が実現されていることが分かった。また、変質層は第１導電性粒子により貫通さており、高温多湿耐性や物理的衝撃耐性も十分であることが分かった。
【０１１１】
【発明の効果】
本発明の導電性接着剤を用いることにより、作業性良好にＩＣチップを基材上に実装でき、ＩＣチップと接着パッドとの間で、十分で安定した導電性、十分な接着強度を実現できる。また、十分な高温多湿耐性や物理的衝撃耐性も実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】導電性粒子の形状を説明するための模式図である。
【図２】導電性粒子の形状を説明するための模式図である。
【図３】導電性粒子の形状を説明するための模式図である。
【図４】導電性粒子の形状を説明するための模式図である。
【図５】導電性粒子の形状を説明するための模式図である。
【図６】導電性粒子の形状を説明するための模式図である。
【図７】本発明の導電性接着剤を用いてＩＣチップが実装されている様子を説明するための模式的断面図である。
【図８】放射状突起部を有する導電性粒子の作製方法を説明するための模式図である。
【図９】従来の導電性接着剤を用いてＩＣチップが実装されている様子を説明するための模式的断面図である。
【符号の説明】
１ 基材
２ 接着パッド
３ 導電性接着剤
３Ａ 導電性接着剤
４ ＩＣチップ
５ バンプ
６ 導電性粒子
６Ａ 導電性粒子
６Ｂ 原料金属粒子
６Ｃ 導電性粒子
６Ｄ 導電性粒子
７ 変質層
６１ デンドライト組織
６２ デンドライト成長
Ｄ 平均粒子径
Ｌ 平均長
【発明の属する技術分野】
本発明は、導電性接着剤およびそれを用いたＩＣチップの実装方法に関するものであり、さらに詳しくは、プリント配線基板やプリント配線フィルム基板へのＩＣチップの実装に使用でき、特に非接触型ＩＣタグなどの非接触型データ送受信体の基材の接着パッドにＩＣチップを定着させるために用いる導電性接着剤およびそれを用いたＩＣチップの実装方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、非接触型ＩＣタグなどのように非接触状態でデータの送受信を行ってデータの記録、消去などが行なえる情報記録メディア［ＲＦ−ＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ＩＤｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）］の用途に用いられる非接触型データ送受信体は、フィルム状やシート状の基材上にアンテナを配置し、そのアンテナにＩＣチップが接続されている。
【０００３】
この非接触型データ送受信体のアンテナは、銀粉などを含有する導電ペーストを印刷したり、アルミニウム薄膜をエッチングして作製される。そして、これらアンテナの一対の端子部には、ＩＣチップを実装する際に導通を図るための接着パッドが配置されている。
【０００４】
例えば図９に示すように、フィルム状やシート状の基材１上に形成された接着パッド２の上に、ＩＣチップ４のバンプ５が定着されている。ＩＣチップ４は不図示の熱圧装置（フリップチップボンダ）で接着パッド２に圧接され、導電性接着剤３を硬化することにより定着される。この際、接着パッド２及びバンプ５は、導電性接着剤３に含まれる導電性粒子６を介して電気的に接続されている。
【０００５】
以上の様なＩＣチップの実装方法は、例えば、特開２００１−１５５５５号公報に記載されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の導電性接着剤を用いてＩＣチップを実装すると、以下の様な不具合が発生する場合があった。
【０００７】
第１に、従来の導電性接着剤では電気抵抗率の安定性が不十分なため、ＩＣチップとアンテナとの間で安定した導電性を実現できない場合があった。
【０００８】
第２に、従来の導電性接着剤では電気抵抗率が高すぎるため、導電性が不十分な場合があった。また、導電性粒子の含有量を増加して電気抵抗率を低減しようとすると、多量の導電性粒子を添加する必要があるため、バインダー樹脂の含有量が不足し、ＩＣチップとアンテナとの間の接着強度が不足する場合があった。
【０００９】
第３に、従来の導電性接着剤では所望の粘度などを調整することが難しく、取扱い性が不足し、十分な生産効率を実現できない場合があった。
【００１０】
第４に、基材１の接着パッド２をアルミニウム薄膜をエッチングして形成する場合、図９に示す様に、接着パッド２の表面が酸化されて酸化皮膜からなる変質層７が発生し、接着パッド２とバンプ５との電気的接続が不良となる恐れがあった。また、接着パッド２の表面の微小な汚れや接続作業条件のバラツキなどで接続抵抗が高くなったり、不安定な接続状態になり易いという問題があった。
【００１１】
以上の様な状況に鑑み、本発明においては、ＩＣチップを実装する際に、ＩＣチップとアンテナとの間で、十分で安定した導電性、十分な接着強度を実現し、取扱い性に優れる導電性接着剤を提供することを目的とする。また、この様に優れた性能を有する導電性接着剤を用いてＩＣチップを実装する方法を提供することを目的とする。
【００１２】
また、導電性接着剤の高温多湿耐性や物理的衝撃耐性などを向上することにより、ガラス樹脂基板、ガラス基板、アラミド基板などのプリント配線基板やフレキシブル部材からなるプリント配線フィルム基板へのＩＣチップの実装において、特にＩＣチップの実装に使用して信頼性の高い情報記録メディア（ＲＦ−ＩＤ）を実現することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明によれば、複数の放射状突起部を有する第１導電性粒子と、第２導電性粒子と、バインダー樹脂とを含有し、
前記第１導電性粒子および前記第２導電性粒子の合計の含有量が５質量％以上９０質量％以下であり、
前記バインダー樹脂の含有量が１０質量％以上９５質量％以下であり、かつ、
前記第２導電性粒子が、
平均粒子径０．０５μｍ以上１．０μｍ以下、比表面積０．５ｍ 2 ／ｇ以上５．０ｍ 2 ／ｇ以下、タップ密度０．３ｇ／ｃｍ 3 以上１．０ｇ／ｃｍ 3 以下の樹枝状導電性粒子、または、
平均粒子径１．０μｍ以上１０．０μｍ以下、比表面積０．５ｍ 2 ／ｇ以上５．０ｍ 2 ／ｇ以下、タップ密度１．０ｇ／ｃｍ 3 以上５．０ｇ／ｃｍ 3 以下の鱗片状導電性粒子
であることを特徴とする導電性接着剤が提供される。
【００１５】
本発明の導電性接着剤は取扱い性に優れ、本発明の導電性接着剤を使用することで、ＩＣチップを実装する際に、ＩＣチップとアンテナとの間で、十分で安定した導電性、十分な接着強度を実現できる。
【００１６】
以上の理由としては、以下の様に推定している。
【００１７】
第１に、第１導電性粒子は複数の放射状突起部を有しているため、粒子間の接触点が増加すると考えられる。また突起部が互いに嵌合すると考えられる。このため、粒子間で安定な電気的結合を形成でき、ＩＣチップとアンテナとの間で安定した導電性を実現できる。なお、導電性の安定性は、第１導電性粒子に加え第２導電性粒子を併用することにより、更に向上できる。
【００１８】
第２に、第１導電性粒子は複数の放射状突起部を有しているため、粒子間の接触点が増加すると考えられる。また突起部が互いに嵌合すると考えられる。このため、従来の導電性接着剤と比較して電気抵抗率を低減でき、十分な導電性を実現できる。
【００１９】
また、少量の導電性粒子で高い導電性を実現できるため、十分量のバインダー樹脂を使用することができ、ＩＣチップとアンテナとの間で十分な接着強度を実現できる。同時に低コスト化を図ることもできる。
【００２０】
更に、粒子間の接触点が増加し、突起部が互いに嵌合するため、物理的な衝撃耐性が改良され、接着強度が向上する。
【００２１】
なお、これらの優れた特性は、第１導電性粒子に加え第２導電性粒子を併用することにより、更に向上できる。
【００２２】
第３に、複数の放射状突起部を有する第１導電性粒子に加え、突起部を有さない第２導電性粒子を併用することにより、広範囲で安定な粘度を有する導電性接着剤を調製できると考えられる。このため、本発明の導電性接着剤は取扱い性に優れ、十分な生産効率を実現できる。
【００２３】
第４に、接着パッドの表面が酸化されて酸化皮膜からなる変質層が形成されている場合においても、第１導電性粒子は複数の放射状突起部を有しているため、第１導電性粒子は変質層を破って貫通すると考えられる。このため、接着パッドとバンプとの間で良好な電気的導通を実現できる。また、第１導電性粒子および第２導電性粒子を併用することにより、接着パッドの表面の微小な汚れや接続作業条件のバラツキなどで接続抵抗が高くなったり、不安定な接続状態になることを抑制できると考えられる。
【００２４】
以上より、本発明の導電性接着剤を用いれば、基材の接着パッドにＩＣチップを良好に定着することができる。
【００２５】
また、本発明の導電性接着剤は、ガラス樹脂基板、ガラス基板、アラミド基板などのプリント配線基板やフレキシブル部材からなるプリント配線フィルム基板へのＩＣチップの実装に使用でき、特に、ＩＣチップのバンプと基材の接着パッドとの接続を良好に行え、接続抵抗を低く維持できる。それにより高温多湿耐性や物理的衝撃耐性などが向上し、信頼性の高い製品を提供できる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明を詳細に説明する。
【００２７】
本発明で使用する第１導電性粒子としては、複数の放射状突起部を有するものであれば特に制限されないが、得られる導電性接着剤の導電性、導電安定性、取扱い性、接着強度などの観点から、放射状突起部の形状として、針状、棒状または鱗片状であることが好ましい。
【００２８】
図１〜３には、放射状突起部が針状（図１）、棒状（図２）および鱗片状（図３）のそれぞれの場合について、第１導電性粒子の全体形状を模式的に図（ａ）に、断面の様子を模式的に図（ｂ）に示した。なお、第１導電性粒子の全体形状は、顕微鏡を用いて観察することができる。
【００２９】
また、図１〜３において、Ｄは第１導電性粒子の平均粒子径を、Ｌは放射状突起部の放射方向の平均長を示している。第１導電性粒子の平均粒子径は、任意の１００個の第１導電性粒子を顕微鏡観察し、粒子に外接する球の直径を計測し、これを平均して決定できる。また、光散乱分光法などにより決定することもできる。更に、放射状突起部の放射方向の平均長は、任意の１００個の第１導電性粒子を顕微鏡観察し、放射状突起部の放射方向の長さを計測し、これを平均することにより決定できる。
【００３０】
以上の様にして測定される第１導電性粒子の平均粒子径は、得られる導電性接着剤の導電性、導電安定性、取扱い性、接着強度などの観点から、１μｍ以上が好ましく、３μｍ以上がより好ましく、一方、２０μｍ以下が好ましく、１０μｍ以下がより好ましい。
【００３１】
また、以上の様にして測定される放射状突起部の放射方向の平均長は、得られる導電性接着剤の導電性、導電安定性、取扱い性、接着強度などの観点から、０．５μｍ以上が好ましく、１．０μｍ以上がより好ましく、一方、６．０μｍ以下が好ましく、５．０μｍ以下がより好ましい。
【００３２】
第１導電性粒子の作製方法としては特に制限されないが、第１導電性粒子は金属からなり、放射状突起部は原料金属粒子の表面をメッキ処理して形成されるデンドライト組織よりなるか、又は更にデンドライト成長させることにより形成されることが好ましい。
【００３３】
図８には、金属からなる粒子の表面をメッキ処理してデンドライト組織を形成させた導電性粒子、あるいはさらにデンドライト成長させた導電性粒子を模式的に示した。
【００３４】
図８（Ｉ）には、原料金属粒子６Ｂの表面をメッキ処理してデンドライト組織６１を形成させた導電性粒子６Ｃを示す。
【００３５】
導電性粒子６Ｃとしては、具体的には、例えば、ニッケル、タングステン、モリブデンなどの金属から成る球状の原料金属粒子６Ｂの表面を、過酸化ソーダ、王水などの混酸による化学エッチング処理あるいはサンドブラスト処理などの機械的処理などにより粗化し、その上に接触抵抗値を低減させるために約０．１〜２．０μｍ程度の金、ニッケルなどをメッキまたはスパッタリングその他の方法により被覆する。この際、金、ニッケルなどのメッキ処理は高電流密度メッキにより、皮膜がデンドライト組織６１になるように行う。メッキ皮膜がデンドライト組織６１となると表面積が大きくなり、剛性、硬度などが高くなる。
【００３６】
図８（ＩＩ）には、原料金属粒子６Ｂの表面をメッキ処理してデンドライト組織６１を形成させた導電性粒子６Ｃの上にさらにデンドライト成長を促進させた導電性粒子６Ｄを示す。
【００３７】
図８（ＩＩ）に示すように、導電性粒子６Ｄは、具体的には、例えば、原料金属粒子６Ｂの表面をメッキ処理してデンドライト組織６１を形成させた導電性粒子６Ｃの上にさらに成長を促すために、例えば約８００〜１０００℃程度で水素中還元加熱によりデンドライト成長（ニッケル、タングステン、モリブデンなど）６２させてある。導電性粒子６Ｄは、表面積がより大きく、剛性、硬度などが高いのでより好ましい。
【００３８】
なお、第１導電性粒子としては、導電性粒子６Ｃあるいは導電性粒子６Ｄ単独でもよく、また両者の任意の配合比の混合物であってもよい。
【００３９】
第１導電性粒子が、導電性粒子６Ｃおよび／または導電性粒子６Ｄであると、表面積が大きい上、基材の接着パッドを、例えば、アルミニウム薄膜をエッチングして形成して、表面が酸化されて酸化皮膜からなる変質層が発生しても、導電性粒子６Ｃや導電性粒子６Ｄは変質層より剛性、硬度などが高いので、ＩＣチップを加熱加圧してバンプと接着パッドとの導通を図る際に、導電性粒子６Ｃや導電性粒子６Ｄが変質層を破って貫通して、ＩＣチップのバンプと基材１の接着パッドとの導通をよくすることができる。この結果、高温多湿耐性や物理的衝撃耐性などが向上し、信頼性の高い製品を容易に提供できる。
【００４０】
一方、原料金属粒子の表面に放射状突起部を金属成長させることにより、金属からなる第１導電性粒子を作製することもできる。
【００４１】
この場合、金属としては、得られる導電性接着剤の導電性、導電安定性、取扱い性、接着強度などの観点から、銀が最も好ましいが、所定の電気抵抗値や半田食われ性を実現するために、銀以外の第１導電性粒子、例えば、金、白金、パラジウム、ロジウムなどからなる第１導電性粒子を併用することもできる。
【００４２】
なお、第１導電性粒子が上記の様な金属からなる場合、第１導電性粒子の硬度を接着パッドの変質層の硬度より高くすることができる。
【００４３】
このため、接着パッドの表面に変質層が形成されていても、第１導電性粒子が変質層を破って貫通させるため、ＩＣチップのバンプと基材の接着パッドとの導通を良くすることができる。
【００４４】
一方、第２導電性粒子としては、放射状突起部を有さないものであれば特に制限されないが、得られる導電性接着剤の導電性、導電安定性、取扱い性、接着強度などの観点から、第２導電性粒子の全体形状が、図４に示す様な樹枝状、図５に示すような鱗片状または図６に示す様な球状であることが好ましい。ただし、本発明では、第２導電性粒子として、前述のように、特定の平均粒子径、比表面積およびタップ密度を有する樹枝状導電性粒子もしくは鱗片状導電性粒子を用いる。
【００４５】
なお、第２導電性粒子の全体形状は、顕微鏡を用いて観察することができる。
【００４６】
また、図４〜６において、Ｄは第２導電性粒子の平均粒子径を示している。第２導電性粒子の平均粒子径は、任意の１００個の第２導電性粒子を顕微鏡観察し、粒子に外接する球の直径を計測し、これを平均することにより決定できる。また、光散乱分光法などにより決定することもできる。
【００４７】
以上の様な形状の中から、第１導電性粒子と併用される第２導電性粒子は、得られる導電性接着剤の導電性、導電安定性、取扱い性、接着強度などを考慮して、注意深く選択される。
【００４８】
第２導電性粒子としては、平均粒子径０．０５μｍ以上１．０μｍ以下、比表面積０．５ｍ2／ｇ以上５．０ｍ2／ｇ以下、タップ密度０．３ｇ／ｃｍ3以上１．０ｇ／ｃｍ3以下の樹枝状導電性粒子を用いることができる。なお、樹枝状導電性粒子は、不定形導電性粒子と呼ばれる場合もある。
【００４９】
また、第２導電性粒子としては、平均粒子径１．０μｍ以上１０．０μｍ以下、比表面積０．５ｍ2／ｇ以上５．０ｍ2／ｇ以下、タップ密度１．０ｇ／ｃｍ3以上５．０ｇ／ｃｍ3以下の鱗片状導電性粒子を用いることができる。なお、鱗片状導電性粒子は、フレーク状導電性粒子と呼ばれる場合もある。
【００５０】
以上の第２導電性粒子において、比表面積は、気体吸着法（ＢＥＴ法）、液相吸着法、浸漬熱法、透過法などにより測定できる。また、タップ密度は、所定量の第２導電性粒子の質量および見掛けの体積を測定し、決定できる。
【００５１】
本発明で使用されるバインダー樹脂とは、ＩＣチップを基材上に定着する際に、接着力を発現する主成分であり、十分な接着力を実現できる樹脂であれば、特に制限されない。
【００５２】
具体的には、熱可塑性樹脂、架橋性樹脂、エラストマーなどを用いることが出来る。
【００５３】
熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、ポリメタクリル酸メチル、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンオキサイド、ポリスルフォン、ポリイミド、ポリエーテルスルフォン、ポリアリレート、ポリエーテルエーテルケトン、ポリ４フッ化エチレン、シリコーン樹脂などを用いることができる。
【００５４】
架橋性樹脂としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、キシレン樹脂、アルキッド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、フラン樹脂、ウレタン樹脂、イソシアネート化合物、シアネート化合物などの熱硬化性樹脂；アクリレート化合物、メタクリレート化合物、プロペニル化合物、アリル化合物、ビニル化合物、アセチレン化合物、不飽和ポリエステル類、エポキシポリ（メタ）アクリレート類、ポリ（メタ）アクリレートポリウレタン類、ポリエステルポリオールポリ（メタ）アクリレート類、ポリエーテルポリオールポリ（メタ）アクリレート類、フェノキシエチル（メタ）アクリレート、テトラヒドロフルフリル（メタ）アクリレート、スチレン、α−アルキルスチレンなどの光硬化性樹脂を用いることができる。
【００５５】
なお、架橋性樹脂を使用する場合、必要に応じて、硬化剤を用いる場合もある。
【００５６】
エラストマーとしては、天然ゴム（ＮＲ）、スチレン／ブタジエン共重合ゴム（ＳＢＲ）、ポリイソブチレン（ＰＩＢ）、イソブチレン重合体、イソブチレン／イソプレン共重合体（ブチルゴム，ＩＩＲ）、イソプレンゴム、ブタジエン重合体（ＢＲ）、スチレン／ブタジエン共重合体（ＨＳＲ）、スチレン／イソプレン、スチレン／イソプレン／スチレンブロックポリマー（ＳＩＳ）、スチレン／ブタジエン／スチレンブロックポリマー（ＳＢＳ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ブタジエン／アクリロニトリル共重合ゴム（ＮＢＲ）、ブチルゴムなどを用いることができる。
【００５７】
なお、熱により導電性接着剤を硬化し、ＩＣチップを定着する場合、加熱により硬化するバインダー樹脂を使用する。
【００５８】
また、マイクロ波、紫外線、可視光、紫外線、Ｘ線などの電磁波（例えば、波長が１０-12〜１ｍ）を照射して導電性接着剤を硬化し、ＩＣチップを定着する場合、これらの電磁波により硬化するバインダー樹脂を使用する。
【００５９】
以上で説明した第１導電性粒子、第２導電性粒子およびバインダー樹脂の含有量は、得られる導電性接着剤の導電性、導電安定性、取扱い性、接着強度などを考慮して、注意深く決定される。
【００６１】
第１導電性粒子および第２導電性粒子の合計が導電性接着剤全体に対して占める割合は、５質量％以上とされ、２０質量％以上がより好ましく、一方、９０質量％以下とされ、８０質量％以下がより好ましい。
【００６２】
第１導電性粒子が第１導電性粒子および第２導電性粒子の合計に占める割合は、１０質量％以上が好ましく、１５質量％以上がより好ましく、一方、９５質量％以下が好ましく、９０質量％以下がより好ましい。
【００６３】
加えて、導電性接着剤全体に対してバインダー樹脂の占める割合は、１０質量％以上とされ、２０質量％以上がより好ましく、一方、９５質量％以下とされ、８０質量％以下がより好ましい。
【００６４】
なお、必要に応じて、２種類以上の第１導電性粒子を併用する場合もある。この際、第１導電性粒子の含有量とは、それぞれの第１導電性粒子の含有量の総和を言い、第１導電性粒子の含有量の総和が上記の範囲内であることが好ましい。
【００６５】
同様に、必要に応じて、２種類以上の第２導電性粒子を併用する場合もある。この際、第２導電性粒子の含有量とは、それぞれの第２導電性粒子の含有量の総和を言い、第２導電性粒子の含有量の総和が上記の範囲内であることが好ましい。
【００６６】
同様に、必要に応じて、２種類以上のバインダー樹脂を併用する場合もある。この際、バインダー樹脂の含有量とは、それぞれのバインダー樹脂の含有量の総和を言い、バインダー樹脂の含有量の総和が上記の範囲内であることが好ましい。
【００６７】
また、バインダー樹脂との親和性を向上させて、導電性接着剤中での分散性を向上させるために、導電性粒子の製造工程中または製造後に導電性粒子の表面を処理する場合もある。表面処理剤としては、各種界面活性剤や有機化合物を用いることが出来る。
【００６８】
更に、導電性接着剤の接着強度を損なわない範囲で、各種の添加剤を使用することもできる。
【００６９】
例えば、粘着付与剤として、ロジン及びロジン誘導体、ポリテルペン樹脂、テルペンフェノール樹脂、石油樹脂などを用いることができる。
【００７０】
また、軟化剤として、液状ポリブテン、鉱油、液状ポリイソブチレン、液状ポリアクリル酸エステルなどを用いることが出来る。
【００７１】
加えて、シリカ、アルミナ、マイカ、炭素粉、顔料、染料、重合禁止剤、増粘剤、チキソトロピー剤、沈殿防止剤、酸化防止剤、分散剤、各種樹脂、各種有機溶媒などを用いることもできる。
【００７２】
また、溶剤を使用することもできるが、硬化反応の後に系内への残存を避けるため、沸点は２５０℃以下が好ましい。例えば、トルエン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、ｎ−ヘキサン、ペンタンなどの炭化水素溶媒；イソプロピルアルコール、ブチルアルコールなどのアルコール類；シクロヘキサノン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジエチルケトン、イソホロンなどのケトン類；酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチルなどのエステル類；エチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジメチルプロピレングリコールモノメチルエーテルなどのグリコールモノエーテル類およびそれらのアセテート化物；さらに以上挙げた溶剤の１種または２種以上の混合系を使用することができる。
【００７３】
なお、以上の添加剤は１種または２種以上で使用することができ、添加剤の総量は、導電性接着剤全体に対して９０質量％以下が好ましい。
【００７４】
導電性接着剤の作製方法としては、各種成分を均一分散できる方法であれば、特に制限されない。
【００７５】
例えば、以上の成分の混合物をホモジナイザーなどの攪拌機で均質に攪拌混合した後、３本ロール又はニーダーなどの混練機でさらに均質に分散する方法が挙げられる。
【００７６】
この様にして得られた導電性接着剤を用いて、ＩＣチップを基材上に実装する。
【００７７】
ＩＣチップを実装する際には、材料に応じて、熱、光、高周波などの電磁波、超音波、電子線などのエネルギーを使用する場合もある。
【００７８】
具体的には、第１導電性粒子の全体形状を損なうことなく、良好な生産性および歩留まりを実現するために、加熱により導電性接着剤を硬化し、ＩＣチップを定着する方法が好ましい。また、マイクロ波、紫外線、可視光、紫外線、Ｘ線などの電磁波（例えば、波長が１０-12〜１ｍ）を照射して導電性接着剤を硬化し、ＩＣチップを定着する方法が好ましい。更に、必要に応じて、熱および電磁波を併用して導電性接着剤を硬化する場合もある。
【００７９】
なお、ＩＣ実装部を物理的あるいは化学的な衝撃から守るために、実装部全体または一部を、グローブトップ材やアンダーフィル材などで被覆保護しても良い。
【００８０】
また、基材としては、ガラス繊維、アルミナ繊維、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維などの無機または有機繊維からなる織布、不織布、マット、紙あるいはこれらを組み合わせたもの、あるいはこれらに樹脂ワニスを含浸させて成形した複合基材、ポリアミド系樹脂基材、ポリエステル系樹脂基材、ポリオレフィン系樹脂基材、ポリイミド系樹脂基材、エチレン・ビニルアルコール共重合体基材、ポリビニルアルコール系樹脂基材、ポリ塩化ビニル系樹脂基材、ポリ塩化ビニリデン系樹脂基材、ポリスチレン系樹脂基材、ポリカーボネート系樹脂基材、アクリロニトリルブタジエンスチレン共重合系樹脂基材、ポリエーテルスルホン系樹脂基材などのプラスチック基材、あるいはこれらにマット処理、コロナ放電処理、プラズマ処理、紫外線照射処理、電子線照射処理、フレームプラズマ処理およびオゾン処理、あるいは各種易接着処理などの表面処理を施したものなどの中から選択して用いることができる。
【００８１】
これらの基材上への回路およびＩＣチップが実装される接着パッドの形成は、例えば、導電ペーストのスクリーン印刷、被覆または非被覆金属線の貼り付け、エッチング、金属箔貼り付け、金属の直接蒸着、金属蒸着膜転写などにより行われ、またこれらを多重に複合させてもよい。中でも、アルミニウムエッチング接着パッド、導電ペーストを印刷した接着パッドが好ましい。
【００８２】
一方、ＩＣチップのバンプは、金属メッキバンプ、スタッドバンプ、無電解メッキバンプ、導電性樹脂バンプなどの方法により形成できる。
【００８３】
以上の様にして作製された基材上にＩＣチップが実装されている様子を、図７に断面図として模式的に示した。フィルム状やシート状の基材１上に形成された接着パッド２の上に、ＩＣチップ４のバンプ５が定着されている。
【００８４】
ＩＣチップ４の実装方法としては、例えば、ＩＣチップ４のバンプ５を基材１の接着パッド２に圧接し、加熱する、電磁波を照射する、加熱しながら電磁波を照射する等して導電性接着剤３Ａを硬化し、ＩＣチップ４を定着する。この際、変質層７は、導電性接着剤３Ａに含まれる放射状突起部６０を有する第１導電性粒子６Ａによって貫通されている。この結果、接着パッド２及びバンプ５は、第１導電性粒子６Ａを介して、電気的に良好に接続されている。
【００８５】
以上に説明した方法は、例えばインターポーザとアンテナとの接続において特に有用であり、この様にして得られた電子部品は、例えば、非接触型ＩＣメディアに好適に搭載できる。
【００８６】
【実施例】
以下、実施例および比較例により本発明を具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に制限されるものではない。なお、特に明記しない限り、試薬等は市販の高純度品を使用した。また、実施例５は参考用である。
【００８７】
（実施例１）導電性接着剤１
第１導電性粒子としては、株式会社アイタンク製の異形銀粉Ｖ９０１（商品名）を５０質量部使用した。Ｖ９０１の放射状突起部の形状は鱗片状であり、平均粒子径は６μｍ、放射状突起部の放射方向の平均長は２μｍであった。
【００８８】
第２導電性粒子としては、株式会社徳力本店製のシルベストＴＣ−２０Ｅ（商品名）を１０質量部使用した。シルベストＴＣ−２０Ｅは全体形状が鱗片状の銀粉であり、平均粒子径は４．２μｍ、比表面積は１．５ｍ2／ｇ、タップ密度は３．８ｇ／ｃｍ3であった。
【００８９】
バインダー樹脂としては、ユニオンカーバイド社製エポキシ樹脂のＣＹＲＡＣＵＲＥ ＵＶＲ−６１０５（商品名）を３６質量部使用した。
【００９０】
添加剤としては、旭電化工業株式会社製芳香族スルホニウム塩化合物のアデカオプトンＣＰ−６６（商品名）を４質量部使用した。
【００９１】
以上の各成分を混合し、３本ロールミルで混練することにより、導電性接着剤１を得た。
【００９２】
（ア）以上で得られた導電性接着剤１を、日本黒鉛（株）製の銅箔付ＰＥＴ（Ｃｕ：３５μｍ／ＰＥＴ：７５μｍ）の銅箔上に、スクリーン印刷法で１０μｍの厚さに塗布した。これを幅５ｍｍ及び長さ１０ｃｍに切断し、試験片を作製した。この試験片を２片用意し、導電性接着剤１からなる塗布層を圧着させ、１００℃で２０分加熱した。
【００９３】
上記サンプルを１０個作製し、８５℃／８５％（湿度）条件下に１００ｈ保持した。保持の前後で電気抵抗値および接着状態に変化は見られなかった。
【００９４】
（イ）三菱製紙（株）製上質紙の金菱５５（商品名）に、株式会社アサヒ化学研究所製の導電インクＬＳ−４１５Ｃ−ＫＣ（商品名）で、幅５ｍｍ、長さ１０ｃｍ及び厚さ１５μｍのパターンを、スクリーン印刷法で形成した。
【００９５】
次に、得られた導電インクからなるパターン上に、上記（ア）で作製した試験片を密着し、導電性接着剤１からなる塗布層を導電インクからなるパターンに圧着して、１００℃で２０分加熱した。
【００９６】
上記サンプルを１０個作製し、８５℃／８５％（湿度）条件下に１００ｈ保持した。保持の前後で抵抗値および接着状態に変化はみられなかった。
【００９７】
（ウ）ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）製の基材上に、アルミニウム薄膜をエッチングして接着パッドを作製した。得られた接着パッドの表面は酸化され、酸化皮膜からなる変質層が形成されていた。この接着パッド上に導電性接着剤１を塗布後、ＩＣチップのバンプを圧着して、１８０℃で１５秒加熱し、ＩＣチップを実装した。
【００９８】
導電性接着剤１の取扱い性は良好であり、得られた実装品の性能を調べたところ、バンプと接着パッドとの間で、十分で安定した導電性、十分な接着強度が実現されていることが分かった。また、変質層は第１導電性粒子により貫通さており、高温多湿耐性や物理的衝撃耐性も十分であることが分かった。
【００９９】
（実施例２）導電性接着剤２
第２導電性粒子として、株式会社徳力本店製のシルベストＥ−２０（商品名）を１０質量部使用した以外は、導電性接着剤１の場合と同様にして導電性接着剤２を得た。Ｅ−２０は全体形状が樹枝状の銀粉であり、平均粒子径は０．５μｍ、比表面積は２．０ｍ2／ｇ、タップ密度は０．８ｇ／ｃｍ3であった。
【０１００】
得られた導電性接着剤２を用いて、導電性接着剤１の場合と同様にＩＣチップを実装したところ、良好な結果を得ることができた。
【０１０１】
（実施例３）導電性接着剤３
第１導電性粒子として、株式会社アイタンク製のＴＫ−６０００（商品名）を５０質量部使用した以外は、導電性接着剤１の場合と同様にして導電性接着剤３を得た。ＴＫ−６０００は放射状突起部の形状が針状の銀粉であり、平均粒子径は６．３μｍ、放射状突起部の放射方向の平均長は２．７μｍであった。
【０１０２】
得られた導電性接着剤３を用いて、導電性接着剤１の場合と同様にＩＣチップを実装したところ、良好な結果を得ることができた。
【０１０３】
（実施例４）導電性接着剤４
第１導電性粒子として、株式会社アイタンク製のＴＫ−３１００（商品名）を５０質量部使用した以外は、導電性接着剤１の場合と同様にして導電性接着剤４を得た。ＴＫ−３１００は放射状突起部の形状が棒状の銀粉であり、平均粒子径は３．０μｍ、放射状突起部の放射方向の平均長は１．３μｍであった。
【０１０４】
得られた導電性接着剤４を用いて、導電性接着剤１の場合と同様にＩＣチップを実装したところ、良好な結果を得ることができた。
【０１０５】
（比較例１）導電性接着剤５
第１導電性粒子として、株式会社徳力本店製の樹枝状銀粉シルベストＥ−２０（商品名）を使用した以外は、導電性接着剤１の場合と同様にして導電性接着剤５を得た。
【０１０６】
得られた導電性接着剤５を用いて、導電性接着剤１の場合と同様に（ア）に記載する試験を行ったところ、１０個中７個について、電気抵抗値の上昇または接着部分の剥がれが確認された。また、（イ）に記載する試験を行ったところ、１０個中８個について、電気抵抗値の上昇または接着部分の剥がれが確認された。
【０１０７】
（実施例５）導電性接着剤６
タングステンよりなる原料金属粒子の表面を、ニッケルによりメッキ処理してデンドライト組織を形成させた後、更にデンドライト成長させて、針状の放射状突起を有する第１導電性粒子を作製した。得られた第１導電性粒子の平均粒子径は４μｍ、放射状突起部の放射方向の平均長は１．５μｍであった。
【０１０８】
次に、得られた第１導電性粒子を、含有量が６０質量％となるようエポキシ樹脂からなるビヒクル中に混合し、導電性接着剤６を作製した。
【０１０９】
一方、ＰＥＴ製の基材上に、アルミニウム薄膜をエッチングして接着パッドを作製した。得られた接着パッドの表面は酸化され、酸化皮膜からなる変質層が形成されていた。この接着パッド上に導電性接着剤６を塗布後、ＩＣチップのバンプを圧着して、１８０℃で２０秒加熱し、ＩＣチップを実装した。
【０１１０】
導電性接着剤６の取扱い性は良好であり、得られた実装品の性能を調べたところ、バンプと接着パッドとの間で、十分で安定した導電性、十分な接着強度が実現されていることが分かった。また、変質層は第１導電性粒子により貫通さており、高温多湿耐性や物理的衝撃耐性も十分であることが分かった。
【０１１１】
【発明の効果】
本発明の導電性接着剤を用いることにより、作業性良好にＩＣチップを基材上に実装でき、ＩＣチップと接着パッドとの間で、十分で安定した導電性、十分な接着強度を実現できる。また、十分な高温多湿耐性や物理的衝撃耐性も実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】導電性粒子の形状を説明するための模式図である。
【図２】導電性粒子の形状を説明するための模式図である。
【図３】導電性粒子の形状を説明するための模式図である。
【図４】導電性粒子の形状を説明するための模式図である。
【図５】導電性粒子の形状を説明するための模式図である。
【図６】導電性粒子の形状を説明するための模式図である。
【図７】本発明の導電性接着剤を用いてＩＣチップが実装されている様子を説明するための模式的断面図である。
【図８】放射状突起部を有する導電性粒子の作製方法を説明するための模式図である。
【図９】従来の導電性接着剤を用いてＩＣチップが実装されている様子を説明するための模式的断面図である。
【符号の説明】
１ 基材
２ 接着パッド
３ 導電性接着剤
３Ａ 導電性接着剤
４ ＩＣチップ
５ バンプ
６ 導電性粒子
６Ａ 導電性粒子
６Ｂ 原料金属粒子
６Ｃ 導電性粒子
６Ｄ 導電性粒子
７ 変質層
６１ デンドライト組織
６２ デンドライト成長
Ｄ 平均粒子径
Ｌ 平均長
Claims (9)
- 複数の放射状突起部を有する第１導電性粒子と、第２導電性粒子と、バインダー樹脂とを含有し、
前記第１導電性粒子および前記第２導電性粒子の合計の含有量が５質量％以上９０質量％以下であり、
前記バインダー樹脂の含有量が１０質量％以上９５質量％以下であり、かつ、
前記第２導電性粒子が、
平均粒子径０．０５μｍ以上１．０μｍ以下、比表面積０．５ｍ 2 ／ｇ以上５．０ｍ 2 ／ｇ以下、タップ密度０．３ｇ／ｃｍ 3 以上１．０ｇ／ｃｍ 3 以下の樹枝状導電性粒子、または、
平均粒子径１．０μｍ以上１０．０μｍ以下、比表面積０．５ｍ 2 ／ｇ以上５．０ｍ 2 ／ｇ以下、タップ密度１．０ｇ／ｃｍ 3 以上５．０ｇ／ｃｍ 3 以下の鱗片状導電性粒子
であることを特徴とする導電性接着剤。 - 前記第１導電性粒子は金属からなり、前記放射状突起部は原料金属粒子の表面をメッキ処理して形成されるデンドライト組織よりなるか、又は更にデンドライト成長させることにより形成されることを特徴とする請求項１記載の導電性接着剤。
- 前記第１導電性粒子は金属からなり、前記放射状突起部は原料金属粒子の表面に金属成長により形成されることを特徴とする請求項１記載の導電性接着剤。
- 前記放射状突起部の形状は、針状、棒状または鱗片状であることを特徴とする請求項１乃至３何れかに記載の導電性接着剤。
- 前記第１導電性粒子の平均粒子径は１μｍ以上２０μｍ以下であり、前記放射状突起部の放射方向の平均長は０．５μｍ以上６．０μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至４何れかに記載の導電性接着剤。
- 前記第１導電性粒子が前記第１導電性粒子および前記第２導電性粒子の合計に占める割合は１０質量％以上であることを特徴とする請求項１乃至５何れかに記載の導電性接着剤。
- 前記バインダー樹脂は、熱および電磁波の少なくとも何れか一方により硬化することを特徴とする請求項１乃至６何れかに記載の導電性接着剤。
- 請求項１乃至７何れかに記載の導電性接着剤を用いて、基材の接着パッドにＩＣチップを定着させることを特徴とするＩＣチップの実装方法。
- 熱および電磁波の少なくとも何れか一方により前記導電性接着剤を硬化して、前記ＩＣチップを定着することを特徴とする請求項８記載のＩＣチップの実装方法。
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