JP4930598B2 - 回路接続材料、回路接続体及び回路部材の接続方法 - Google Patents
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Description
まず、本実施形態に係る回路接続材料について説明する。図1は、本実施形態に係る回路接続材料5を示す断面図である。回路接続材料5は、フィルム状の基材6と、基材6の一方面上に設けられた接着剤層8とを備える。接着剤層8は、(a)エポキシ樹脂及び(b)エポキシ樹脂硬化剤を含有する接着剤成分9と、接着剤成分9中に分散したシリコーン微粒子10a及び導電粒子20Aとを含有する接着剤組成物からなる。
図2は、接着剤成分9に配合する前のシリコーン微粒子10aの態様であるコアシェル型シリコーン微粒子を示す断面図である。図2に示すコアシェル型シリコーン微粒子10は、コア粒子をなすシリコーン微粒子10aと、このシリコーン微粒子10aを被覆してシェルをなす被覆層10bとを有する。接着剤成分9とコアシェル型シリコーン微粒子10とを混合することで、接着剤成分9中にシリコーン微粒子10aが分散する。
導電粒子20Aは、接着剤成分9中に分散している。導電粒子20Aとしては、例えばAu、Ag、Pt、Ni、Cu、W、Sb、Sn、はんだ等の金属やカーボンの粒子が挙げられる。導電粒子20Aの平均粒径は分散性、導電性の観点から1〜18μmであることが好ましい。
次に、回路接続材料5を用いて製造された回路接続体について説明する。図3は、回路電極同士が接続された回路接続体を示す概略断面図である。図3に示す回路接続体100は、相互に対向する第1の回路部材30及び第2の回路部材40を備えており、第1の回路部材30と第2の回路部材40との間には、これらを接続する接続部50aが設けられている。
次に、回路接続体100の製造方法について説明する。図4は、本発明に係る回路接続体の製造方法の一実施形態を概略断面図により示す工程図である。本実施形態では、回路接続材料5の接着剤層8を熱硬化させ、最終的に回路接続体100を製造する。
導電性を有する核粒子を以下のようにして製造した。すなわち、基材粒子として架橋ポリスチレン粒子(総研化学製、商品名:SXシリーズ、平均粒径:4μm)を準備し、この粒子の表面上に、無電解めっき処理によってNi層(厚さ0.08μm)を設けた。更に、このNi層の外側に無電解めっき処理によってAu層(厚さ0.03μm)を設け、Ni層及びAu層からなる導電層を有する核粒子を得た。
上記のようにして製造した回路接続材料を用いてITO基板(厚さ0.7mm、表面抵抗<20Ω/□)とICチップ(厚さ0.55mm)とを接続し、回路接続体を形成した。ICチップは、バンプ面積2500μm2(50μm×50μm)、ピッチ100μm、高さ20μmの金バンプを備えるものを使用した。ITO基板は、厚さ1.1mmのガラス板の表面上にITOを蒸着により形成したものを使用した。
本実施例で作製した二層構成の回路接続材料を200℃で1時間加熱して硬化させた。回路接続材料の硬化物から被測定試料(幅5mm、長さ20mm、膜厚25μm)を切り取り、次のようにして貯蔵弾性率を測定した。すなわち、被測定試料の動的粘弾性について、動的粘弾性測定装置RASII(TAインスツルメント製)を用いて、昇温速度5℃/分、周波数10Hz、振幅3μm、引張モードの条件で測定した。そして、得られた結果から、40℃における貯蔵弾性率を求めた。
ICチップを実装した後のITO基板の反り量について、非接触式レーザー型3次元形状測定装置(キーエンス製、商品名:LT−9000)を用いて測定した。ICチップ側を下方に向け、ITO基板の裏面を上方に向けて回路接続体を平坦な台の上に置いた。そして、ITO基板の裏面の中心部と、このITO基板の裏面におけるICチップの両端から5mm離れた箇所との高さの差を測定した。この高さの差をガラス基板の反り量とした。
上記のようにして作製した回路接続体の接続部の初期抵抗を抵抗測定機(株式会社アドバンテスト製、商品名:デジタルマルチメータ)を用いて測定した。なお、測定は電極間に1mAの電流を流して行った。
隣接する電極間の絶縁抵抗を抵抗測定機(株式会社アドバンテスト製、商品名:デジタルマルチメータ)を用い、以下の手順で測定した。まず、回路接続体の接続部に直流(DC)50Vの電圧を1分間印加した。そして、絶縁抵抗の測定は、電圧印加後の接続部に対し、2端子測定法によって行った。なお、上記の電圧の印加には、電圧計(株式会社アドバンテスト製、商品名:ULTRA HIGH RESISTANCE METER)を用いた。
回路接続体の接続部の接続信頼性について、温度サイクル試験を行うことによって評価した。温度サイクル試験は、回路接続体を温度サイクル槽(ETAC製、商品名:NT1020)内に収容し、室温から−40℃への降温、−40℃から100℃への昇温及び100℃から室温への降温の温度サイクルを250回繰り返すことによって行った。−40℃及び100℃における保持時間は、いずれも30分とした。温度サイクル試験後の接続部分の抵抗の測定は、初期抵抗の測定と同様に行った。
温度サイクル試験後の回路接続体をデジタル顕微鏡(キーエンス製、商品名:VH−8000)によって観察し、界面剥離発生の有無を評価した。具体的には、回路接続体のガラス基板側から回路接続体の接続部を観察してガラス基板上の界面剥離の有無を確認した。
導電粒子含有層を形成する際に、コアシェル型シリコーン微粒子Aを25質量部配合する代わりに、表1に示すコアシェル型シリコーン微粒子Bを25質量部配合したこと、及び、導電粒子非含有層を形成する際に、コアシェル型シリコーン微粒子Aを30質量部配合する代わりに、コアシェル型シリコーン微粒子Bを30質量部配合したことの他は、実施例1と同様にして二層構成の回路接続材料及び回路接続体を作製した。なお、コアシェル型シリコーン微粒子Bは、旭化成ワッカーシリコーン社製のGENIOPERL P52(商品名)である。
導電粒子含有層を形成する際に、コアシェル型シリコーン微粒子Aを40質量部配合したことの他は、実施例1と同様にして二層構成の回路接続材料及び回路接続体を作製した。
導電粒子含有層を形成する際に、コアシェル型シリコーン微粒子Bを40質量部配合したことの他は、実施例2と同様にして二層構成の回路接続材料及び回路接続体を作製した。
二層構成の回路接続材料を作製する際に、各溶液に架橋構造を有するコアシェル型シリコーン微粒子を配合せず、表2に示す配合比率で導電粒子含有層及び導電粒子非含有層を形成したことの他は、実施例1と同様にして二層構成の回路接続材料及び回路接続材料を作製した。
Claims (9)
- フィルム状の基材と、
接着剤組成物からなり、前記基材の一方面上に設けられた接着剤層と、
を備える回路接続材料であって、
前記接着剤組成物は、回路部材同士を接着するとともにそれぞれの回路部材が有する回路電極同士を電気的に接続するCOG実装又はCOF実装に使用されるものであり、
エポキシ樹脂と、
イミダゾール系のエポキシ樹脂硬化剤と、
平均粒径300nm以下のシリコーン微粒子と、
導電粒子と、
を含有するとともに、前記シリコーン微粒子からなるコア粒子と、アクリル樹脂を含有する材料からなり且つ前記コア粒子を被覆するように設けられた被覆層とを有するコアシェル型シリコーン微粒子を配合して調製されたものである、回路接続材料。 - 前記接着剤組成物は、前記シリコーン微粒子を、当該接着剤組成物の全質量を基準として10〜40質量%含有する、請求項1に記載の回路接続材料。
- 前記コアシェル型シリコーン微粒子は、当該コアシェル型シリコーン微粒子の全質量を基準として、シリコーンの含有率が40〜90質量%である、請求項1又は2に記載の回路接続材料。
- 前記接着剤組成物を温度200℃で1時間加熱して得られる硬化物は、40℃における貯蔵弾性率が1〜2GPaである、請求項1〜3のいずれか一項に記載の回路接続材料。
- 対向配置された一対の回路部材と、
請求項1〜4のいずれか一項に記載の回路接続材料の前記接着剤層の硬化物からなり、前記一対の回路部材の間に介在しそれぞれの回路部材が有する回路電極同士が電気的に接続されるように当該回路部材同士を接着する接続部と、
を備える回路接続体。 - 前記一対の回路部材の少なくとも一方が、ICチップである、請求項5に記載の回路接続体。
- 前記一対の回路部材がそれぞれ有する回路電極の少なくとも一方の表面が、金、銀、錫、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム、白金及びインジウム錫酸化物から選ばれる少なくとも1種で構成されている、請求項5又は6に記載の回路接続体。
- 前記接続部に当接している前記一対の回路部材の当接面の少なくとも一方が、窒化シリコン、シリコーン化合物及び感光性もしくは非感光性ポリイミド樹脂から選ばれる少なくとも1種以上の素材によって構成される部分を有するものである、請求項5〜7のいずれか一項に記載の回路接続体。
- 対向配置された一対の回路部材の間に請求項1〜4のいずれか一項に記載の回路接続材料の前記接着剤層を介在させ、全体を加熱及び加圧して、前記接着剤組成物の硬化物からなり、前記一対の回路部材の間に介在しそれぞれの回路部材が有する回路電極同士が電気的に接続されるように前記回路部材同士を接着する接続部を形成することにより、前記一対の回路部材及び前記接続部を備える回路接続体を得る、回路部材の接続方法。
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