JP5617210B2 - 光反射性異方性導電接着剤及び発光装置 - Google Patents

光反射性異方性導電接着剤及び発光装置 Download PDF

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Description

本発明は、発光素子を配線板に異方性導電接続するために使用する光反射性異方性導電接着剤、その接着剤を用いて発光素子を配線板に実装してなる発光装置に関する。
発光ダイオード（ＬＥＤ）素子を使用した発光装置が広く使用されており、旧タイプの発光装置の構造は、図４に示すように、基板３１上にダイボンド接着剤３２でＬＥＤ素子３３を接合し、その上面のｐ電極３４とｎ電極３５とを、基板３１の接続端子３６に金ワイヤ３７でワイヤボンディングし、ＬＥＤ素子３３全体を透明モールド樹脂３８で封止したものとなっている。ところが、図４の発光装置の場合、ＬＥＤ素子３３が発する光のうち、上面側に出射する４００〜５００ｎｍの波長の光を金ワイヤが吸収し、また、下面側に出射した光の一部がダイボンド接着剤３２により吸収されてしまい、ＬＥＤ素子３３の発光効率が低下するという問題がある。
このため、図５に示すように、ＬＥＤ素子３３をフリップチップ実装することが提案されている（特許文献１）。このフリップチップ実装技術においては、ｐ電極３４とｎ電極３５とにバンプ３９がそれぞれ形成されており、更に、ＬＥＤ素子３３のバンプ形成面には、ｐ電極３４とｎ電極３５と絶縁されるように光反射層４０が設けられている。そして、ＬＥＤ素子３３と基板３１とは、異方性導電ペースト４１や異方性導電フィルム（図示せず）を用い、それらを硬化させて接続固定される。このため、図５の発光装置においては、ＬＥＤ素子３３の上方への出射した光は金ワイヤで吸収されず、下方へ出射した光の殆どは光反射層４０で反射して上方に出射するので、発光効率（光取り出し効率）が低下しない。
特開平１１−１６８２３５号公報
しかしながら、特許文献１の技術ではＬＥＤ素子３３に光反射層４０を、ｐ電極３４とｎ電極３５と絶縁するように金属蒸着法などにより設けなければならず、製造上、コストアップが避けられないという問題があった。
他方、光反射層４０を設けない場合には、硬化した異方性導電ペーストや異方性導電フィルム中の金、ニッケルあるいは銅で被覆された導電粒子の表面は茶色乃至は暗茶色を呈し、また、導電粒子を分散させているエポキシ樹脂バインダー自体も、その硬化のために常用されるイミダゾール系潜在性硬化剤のために茶色を呈しており、発光素子が発した光の発光効率（光取り出効率）を向上させることが困難であるという問題もあった。
本発明の目的は、以上の従来の技術の問題点を解決することであり、発光ダイオード（ＬＥＤ）素子等の発光素子を配線板に異方性導電接着剤を用いてフリップチップ実装して発光装置を製造する際に、製造コストの増大を招くような光反射層をＬＥＤ素子に設けなくても、発光効率を改善できる異方性導電接着剤、その接着剤を使用して発光素子を配線板にフリップチップ実装してなる発光装置を提供することである。
本発明者は、異方性導電接着剤そのものに光反射機能を持たせれば、発光効率を低下させないようにできるとの仮定の下、異方性導電接着剤に、光反射性絶縁粒子を配合することにより、発光素子の発光効率を低下させないようにできることを見出し、本発明を完成させるに至った。
即ち、本発明は 発光素子を配線板に異方性導電接続するために使用する光反射性異方性導電接着剤であって、熱硬化性樹脂組成物、導電粒子及び光反射性絶縁粒子を含有することを特徴とする光反射性異方性導電接着剤を提供する。
また、本発明は、この光反射性異方性導電接着剤の特に好ましい態様として、導電粒子が、金属材料により被覆されているコア粒子と、その表面に酸化チタン粒子、酸化亜鉛粒子又は酸化アルミニウム粒子から選択された少なくとも一種の無機粒子から形成された光反射層とからなる光反射性導電粒子である光反射性異方性導電接着剤を提供する。
また、本発明は、上述の光反射性異方性導電接着剤を介して、発光素子をフリップチップ方式で配線板に実装されてなる発光装置を提供する。
発光素子を配線板に異方性導電接続するために使用する本発明の光反射性異方性導電接着剤は、光反射性絶縁粒子を含有する。従って、この光反射性異方性導電接着剤は光を反射することができる。特に、光反射性絶縁粒子が、酸化チタン、窒化ホウ素、酸化亜鉛及び酸化アルミニウムからなる群より選択される少なくとも一種の無機粒子、又は鱗片状もしくは球状金属粒子の表面を絶縁性樹脂で被覆した樹脂被覆金属粒子である場合には、粒子自体がほぼ白色であるため、可視光に対する反射特性の波長依存性が小さく、従って、発光効率を向上させることができ、しかも発光素子の発光色をそのままの色で反射させることができる。
また、更に、導電粒子として、金属材料で被覆されているコア粒子と、その表面に酸化チタン粒子、酸化亜鉛粒子又は酸化アルミニウム粒子から形成された白色〜灰色の光反射層とから構成されている光反射性導電粒子を使用した場合、この光反射性導電粒子自体が白色〜灰色を呈しているため、可視光に対する反射特性の波長依存性が小さく、従って、発光効率を更に向上させることができ、しかも発光素子の発光色をそのままの色で反射させることができる。
異方性導電接剤用の本発明の光反射性導電粒子の断面図である。 異方性導電接剤用の本発明の光反射性導電粒子の断面図である。 本発明の発光装置の断面図である。 実施例１、２、３、５と比較例１、２の異方性導電接着剤の硬化物の波長に対する光反射率を示す図である。 従来の発光装置の断面図である。 従来の発光装置の断面図である。
本発明は、発光素子を配線板に異方性導電接続するために使用する光反射性異方性導電接着剤であって、熱硬化性樹脂組成物、導電粒子及び光反射性絶縁粒子を含有する光反射性異方性導電接着剤であり、光反射性絶縁性粒子を含有することが特徴となっている。
本発明において、光反射性絶縁粒子は異方性導電接着剤に入射した光を外部に反射するためのものである。
なお、光反射性を有する粒子には、金属粒子、金属粒子を樹脂被覆した粒子、自然光の下で灰色から白色である金属酸化物、金属窒素化物、金属硫化物等の無機粒子、樹脂コア粒子を無機粒子で被覆した粒子、粒子の材質によらず、その表面に凹凸がある粒子が含まれる。しかし、これらの粒子の中で、本発明で使用できる光反射性絶縁粒子には、絶縁性を示すことが求められている関係上、金属粒子は含まれない。また、金属酸化物粒子のうち、ＩＴＯのように導電性を有するものは使用できない。また、光反射性且つ絶縁性を示す無機粒子であっても、ＳｉＯ２のように、その屈折率が使用する熱硬化性樹脂組成物の屈折率よりも低いものは使用できない。
このような光反射性絶縁粒子の好ましい具体例としては、酸化チタン（ＴｉＯ２）、窒化ホウ素（ＢＮ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）及び酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）からなる群より選択される少なくとも一種の無機粒子が挙げられる。中でも、高屈折率の点からＴｉＯ２を使用することが好ましい。
光反射性絶縁粒子の形状としては、球状、鱗片状、不定形条、針状等でもよいが、反射効率を考慮すると、球状、鱗片状が好ましい。また、その大きさとしては、球状である場合、小さすぎると反射率が低くなり、大きすぎると異方性導電粒子による接続を阻害する傾向があるので、好ましくは０．０２〜２０μｍ、より好ましくは０．２〜１μｍであり、鱗片状である場合には、長径が好ましくは０．１〜１００μｍ、より好ましくは１〜５０μｍ、短径が好ましくは０．０１〜１０μｍ、より好ましくは０．１〜５μｍ、厚さが好ましくは０．０１〜１０μｍ、より好ましくは０．１〜５μｍである。
無機粒子からなる光反射性絶縁粒子は、その屈折率（ＪＩＳ Ｋ７１４２）が、好ましくは熱硬化性樹脂組成物の硬化物の屈折率（ＪＩＳ Ｋ７１４２）よりも大きいこと、より好ましくは少なくとも０．０２程度大きいことが好ましい。これは、屈折率差が小さいとそれらの界面での反射効率が低下するからである。
光反射性絶縁粒子としては、以上説明した無機粒子を使用してもよいが、鱗片状又は球状金属粒子の表面を透明な絶縁性樹脂で被覆した樹脂被覆金属粒子を使用してもよい。金属粒子としては、ニッケル、銀、アルミニウム等を挙げることができる。粒子の形状としては、無定型、球状、鱗片状、針状等を挙げることができるが、中でも、光拡散効果の点から球状、全反射効果の点から鱗片状の形状が好ましい。特に、好ましいものは、光の反射率の点から鱗片状銀粒子である。
光反射性絶縁粒子としての樹脂被覆金属粒子の大きさは、形状によっても異なるが、一般に大きすぎると、異方性導電粒子による接続を阻害するおそれがあり、小さすぎると光を反射しにくくなるので、好ましくは球状の場合には粒径０．１〜３０μｍ、より好ましくは０．２〜１０μｍであり、鱗片状の場合には、長径が好ましくは０．１〜１００μｍ、より好ましくは１〜５０μｍで厚みが好ましくは０．０１〜１０μｍ、より好ましくは０．１〜５μｍである。ここで、光反応性粒子の大きさは、絶縁被覆されている場合には、その絶縁被覆も含めても大きさである。
このような樹脂被覆金属粒子における当該樹脂としては、種々の絶縁性樹脂を使用することができる。機械的強度や透明性等の点からアクリル系樹脂の硬化物を好ましく利用することができる。好ましくは、ベンゾイルパーオキサイド等の有機過酸化物などのラジカル開始剤の存在下で、メタクリル酸メチルとメタクリル酸２−ヒドロキシエチルとをラジカル共重合させた樹脂を挙げることができる。この場合、２，４−トリレンジイソシアネート等のイソシアネート系架橋剤で架橋されていることがより好ましい。
また、金属粒子としては、予めシランカップリング剤でγ−グリシドキシ基やビニル基等を金属表面に導入しておくことが好ましい。
このような樹脂被覆金属粒子は、例えば、トルエンなどの溶媒中に金属粒子とシランカップリング剤とを投入し、室温で約１時間攪拌した後、ラジカルモノマーとラジカル重合開始剤と、必要に応じて架橋剤とを投入し、ラジカル重合開始温度に加温しながら撹拌することにより製造することができる。
以上説明した光反射性絶縁粒子の、光反射性異方性導電接着剤中の配合量は、少なすぎると十分な光反射を実現することができず、また多すぎると、併用している導電粒子に基づく接続が阻害されるので、熱硬化性樹脂組成物中に、好ましくは１〜５０体積％、より好ましくは２〜２５体積％である。
本発明の光反射性異方性導電接着剤を構成する導電粒子としては、異方性導電接続用の従来の導電粒子において用いられている金属の粒子を利用することができる。例えば、金、ニッケル、銅、銀、半田、パラジウム、アルミニウム、それらの合金、それらの多層化物（例えば、ニッケルメッキ／金フラッシュメッキ物）等を挙げることができる。中でも、金、ニッケル、銅は、導電粒子を茶色としてしまうことから、本発明の効果を他の金属材料よりも享受することができる。
また、導電粒子として、樹脂粒子を金属材料で被覆した金属被覆樹脂粒子を使用することができる。このような樹脂粒子としては、スチレン系樹脂粒子、ベンゾグアナミン樹脂粒子、ナイロン樹脂粒子などが挙げられる。樹脂粒子を金属材料で被覆する方法としても従来公知の方法を採用することができ、無電解メッキ法、電解メッキ法等を利用することができる。また、被覆する金属材料の層厚は、良好な接続信頼性を確保するに足る厚さであり、樹脂粒子の粒径や金属の種類にもよるが、通常、０．１〜３μｍである。
また、樹脂粒子の粒径は、小さすぎると導通不良が生じ、大きすぎるとパターン間ショートが生じる傾向があるので、好ましくは１〜２０μｍ、より好ましくは３〜１０μｍ、特に好ましくは３〜５μｍである。この場合、コア粒子１の形状としては球形が好ましいが、フレーク状、ラクビーボール状であってもよい。
好ましい金属被覆樹脂粒子は球状形状であり、その粒径は大きすぎると接続信頼性の低下となるので、好ましくは１〜２０μｍ、より好ましくは３〜１０μｍである。
特に、本発明においては、上述したような導電粒子に対し光反射性を付与し、光反射性導電粒子とすることが好ましい。図１Ａ、図１Ｂは、このような光反射性導電粒子１０、２０の断面図である。まず、図１Ａの光反射性導電粒子から説明する。
光反射性導電粒子１０は、金属材料で被覆されているコア粒子１と、その表面に酸化チタン（ＴｉＯ２）粒子、酸化亜鉛（ＺｎＯ）粒子又は酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）粒子から選択された少なくとも一種の無機粒子２から形成された光反射層３とから構成される。酸化チタン粒子、酸化亜鉛粒子又は酸化アルミニウム粒子は、太陽光の下では白色を呈する無機粒子である。従って、それらから形成された光反射層３は白色〜灰色を呈する。白色〜灰色を呈しているということは、可視光に対する反射特性の波長依存性が小さく、且つ可視光を反射しやすいことを意味する。
なお、酸化チタン粒子、酸化亜鉛粒子又は酸化アルミニウム粒子のうち、硬化した異方性導電接着剤の熱硬化性樹脂組成物の硬化物の光劣化が懸念される場合には、光劣化に対して触媒性がなく、屈折率も高い酸化亜鉛を好ましく使用することができる。
コア粒子１は、異方性導電接続に共されるものであるので、その表面が金属材料で構成されている。ここで、表面が金属材料で被覆されている態様としては、前述したように、コア粒子１そのものが金属材料である態様、もしくは樹脂粒子の表面が金属材料で被覆された態様が挙げられる。
無機粒子２から形成された光反射層３の層厚は、コア粒子１の粒径との相対的大きさの観点からみると、コア粒子１の粒径に対し、小さすぎると反射率の低下が著しくなり、大きすぎると導通不良が生ずるので、好ましくは０．５〜５０％、より好ましくは１〜２５％である。
また、光反射性導電粒子１０において、光反射層３を構成する無機粒子２の粒径は、小さすぎると光反射現象が生じ難くなり、大きすぎると光反射層の形成が困難となる傾向があるので、好ましくは０．０２〜４μｍ、より好ましくは０．１〜１μｍ、特に好ましくは０．２〜０．５μｍである。この場合、光反射させる光の波長の観点からみると、無機粒子２の粒径は、反射させるべき光（即ち、発光素子が発する光）が透過してしまわないように、その光の波長の５０％以上であることが好ましい。この場合、無機粒子２の形状としては無定型、球状、鱗片状、針状等を挙げることができるが、中でも、光拡散効果の点から球状、全反射効果の点から鱗片状の形状が好ましい。
図１Ａの光反射性導電粒子１０は、大小の粉末同士を物理的に衝突させることにより大粒径粒子の表面に小粒径粒子からなる膜を形成させる公知の成膜技術（いわゆるメカノフュージョン法）により製造することができる。この場合、無機粒子２は、コア粒子１の表面の金属材料に食い込むように固定され、他方、無機粒子同士が融着固定されにくいから、無機粒子のモノレイヤーが光反射層３を構成する。従って、図１Ａの場合、光反射層３の層厚は、無機粒子２の粒径と同等乃至はわずかに薄くなると考えられる。
次に、図１Ｂの光反射性導電粒子２０について説明する。この光反射性導電粒子２０においては、光反射層３が接着剤として機能する熱可塑性樹脂４を含有し、この熱可塑性樹脂４により無機粒子２同士も固定され、無機粒子２が多層化（例えば２層あるいは３層に多層化）している点で、図１Ａの光反射性導電粒子１０と相違する。このような熱可塑性樹脂４を含有することにより、光反射層３の機械的強度が向上し、無機粒子の剥落などが生じにくくなる。
熱可塑性樹脂４としては、環境低負荷を意図してハロゲンフリーの熱可塑性樹脂を好ましく使用することができ、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィンやポリスチレン、アクリル樹脂等を好ましく使用することができる。
このような光反射性導電粒子２０も、メカノフュージョン法により製造することができる。メカノフュージョン法に適用する熱可塑性樹脂４の粒子径は、小さすぎると接着機能が低下し、大きすぎるとコア粒子に付着しにくくなるので、好ましくは０．０２〜４μｍ、より好ましくは０．１〜１μｍである。また、このような熱可塑性樹脂４の配合量は、少なすぎると接着機能が低下し、多すぎると粒子の凝集体が形成されるので、無機粒子２の１００質量部に対し、好ましくは０．２〜５００質量部、より好ましくは４〜２５質量部である。
本発明の光反射性異方性導電接着剤に使用する熱硬化性樹脂組成物としては、なるべく無色透明なものを使用することが好ましい。異方性導電接着剤中の光反射性導電粒子の光反射効率を低下させず、しかも入射光の光色を代えずに反射させるためである。ここで、無色透明とは、異方性導電接着剤の硬化物が、波長３８０〜７８０ｎｍの可視光に対して光路長１ｃｍの光透過率（ＪＩＳ Ｋ７１０５）が８０％以上、好ましくは９０％以上となることを意味する。
本発明の光反射性異方性導電接着剤において、熱硬化性樹脂組成物１００質量部に対する光反射性導電粒子等の導電粒子の配合量は、少なすぎると導通不良が生じ、多すぎるとパターン間ショートが生ずる傾向があるので、好ましくは１〜１００質量部、より好ましくは１０〜５０質量部である。
本発明の光反射性異方性導電接着剤の反射特性は、発光素子の発光効率を向上させるために、光反射性異方性導電接着剤の硬化物の波長４５０ｎｍの光に対する反射率（ＪＩＳ Ｋ７１０５）が、少なくとも３０％であること望ましい。このような反射率とするためには、使用する光反射性導電粒子の反射特性や配合量、熱硬化性樹脂組成物の配合組成などを適宜調整すればよい。通常、反射特性の良好な光反射性導電粒子の配合量を増量すれば、反射率も増大する傾向がある。
また、光反射性異方性導電接着剤の反射特性は屈折率という観点から評価することもできる。即ち、その硬化物の屈折率が、導電粒子と光反射性絶縁粒子とを除いた熱硬化性樹脂組成物の硬化物の屈折率よりも大きいと、光反射性絶縁電粒子とそれを取り巻く熱硬化性樹脂組成物の硬化物との界面での光反射量が増大するからである。具体的には、光反射性粒子の屈折率（ＪＩＳ Ｋ７１４２）から、熱硬化性樹脂組成物の硬化物の屈折率（ＪＩＳ Ｋ７１４２）を差し引いた差が、好ましくは０．０２以上、より好ましくは０．２以上であることが望まれる。なお、通常、エポキシ樹脂を主体とする熱硬化性樹脂組成物の屈折率は約１．５である。
本発明の光反射性異方性導電接着剤を構成する熱硬化性樹脂組成物としては、従来の異方性導電接着剤や異方性導電フィルムにおいて使用されているものを利用することができる。一般に、このような熱硬化性樹脂組成物は、絶縁性バインダー樹脂に硬化剤を配合したものである。絶縁性バインダー樹脂としては、脂環式エポキシ化合物や複素環系エポキシ化合物や水素添加エポキシ化合物などを主成分としたエポキシ系樹脂が好ましく挙げられる。
脂環式エポキシ化合物としては、分子内に２つ以上のエポキシ基を有するものが好ましく挙げられる。これらは液状であっても、固体状であってもよい。具体的には、グリシジルヘキサヒドロビスフェノールＡ、３，４−エポキシシクロヘキセニルメチル−３′，４′−エポキシシクロヘキセンカルボキシレート等を挙げることができる。中でも、硬化物にＬＥＤ素子の実装等に適した光透過性を確保でき、速硬化性にも優れている点から、グリシジルヘキサヒドロビスフェノールＡ、３，４−エポキシシクロヘキセニルメチル−３′，４′−エポキシシクロヘキセンカルボキシレートを好ましく使用することができる。
複素環系エポキシ化合物としては、トリアジン環を有するエポキシ化合物を挙げることができ、特に好ましくは１，３，５−トリス（２，３−エポキシプロピル）−１，３，５−トリアジン−２，４，６−（１Ｈ，３Ｈ，５Ｈ）−トリオンを挙げることができる。
水素添加エポキシ化合物としては、先述の脂環式エポキシ化合物や複素環系エポキシ化合物の水素添加物や、その他公知の水素添加エポキシ樹脂を使用することできる。
脂環式エポキシ化合物や複素環系エポキシ化合物や水素添加エポキシ化合物は、単独で使用してもよいが、２種以上を併用することができる。また、これらのエポキシ化合物に加えて本発明の効果を損なわない限り、他のエポキシ化合物を併用してもよい。例えば、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、ビスフェノールＳ、テトラメチルビスフェノールＡ、ジアリールビスフェノールＡ、ハイドロキノン、カテコール、レゾルシン、クレゾール、テトラブロモビスフェノールＡ、トリヒドロキシビフェニル、ベンゾフェノン、ビスレゾルシノール、ビスフェノールヘキサフルオロアセトン、テトラメチルビスフェノールＡ、テトラメチルビスフェノールＦ、トリス（ヒドロキシフェニル）メタン、ビキシレノール、フェノールノボラック、クレゾールノボラックなどの多価フェノールとエピクロルヒドリンとを反応させて得られるグリシジルエーテル； グリセリン、ネオペンチルグリコール、エチレングリコール、プロピレングリコール、チレングリコール、ヘキシレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールなどの脂肪族多価アルコールとエピクロルヒドリンとを反応させて得られるポリグリシジルエーテル； ｐ−オキシ安息香酸、β−オキシナフトエ酸のようなヒドロキシカルボン酸とエピクロルヒドリンとを反応させて得られるグリシジルエーテルエステル； フタル酸、メチルフタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、テトラハイドロフタル酸、エンドメチレンテトラハイドロフタル酸、エンドメチレンヘキサハイドロフタル酸、トリメリット酸、重合脂肪酸のようなポリカルボン酸から得られるポリグリシジルエステル； アミノフェノール、アミノアルキルフェノールから得られるグリシジルアミノグリシジルエーテル； アミノ安息香酸から得られるグリシジルアミノグリシジルエステル； アニリン、トルイジン、トリブロムアニリン、キシリレンジアミン、ジアミノシクロヘキサン、 ビスアミノメチルシクロヘキサン、４，４′−ジアミノジフェニルメタン、４，４′−ジアミノジフェニルスルホンなどから得られるグリシジルアミン； エポキシ化ポリオレフィン等の公知のエポキシ樹脂類が挙げられる。
硬化剤としては、酸無水物、イミダゾール化合物、ジシアンなどを挙げることができる。中でも、硬化物を変色させ難い酸無水物、特に脂環式酸無水物系硬化剤を好ましく使用できる。具体的には、メチルヘキサヒドロフタル酸無水物等を好ましく挙げることができる。
本発明の光反射性異方性導電接着剤の熱硬化性樹脂組成物において、脂環式エポキシ化合物と脂環式酸無水物系硬化剤とを使用する場合、それぞれの使用量は、脂環式酸無水物系硬化剤が少なすぎると未硬化エポキシ化合物が多くなり、多すぎると余剰の硬化剤の影響で被着体材料の腐食が促進される傾向があるので、脂環式エポキシ化合物１００質量部に対し、脂環式酸無水物系硬化剤を、好ましくは８０〜１２０質量部、より好ましくは９５〜１０５質量部の割合で使用する。
本発明の光反射性異方性導電接着剤は、光反射性絶縁粒子と導電粒子と熱硬化性樹脂組成物とを均一に混合することにより製造することができる。また、光反射性異方性導電フィルムとする場合には、それらをトルエン等の溶媒とともに分散混合し、剥離処理したＰＥＴフィルムに所期の厚さとなるように塗布し、約８０℃程度の温度で乾燥すればよい。
次に、本発明の発光装置について図２を参照しながら説明する。発光装置２００は、基板２１上の接続端子２２と、発光素子としてＬＥＤ素子２３のｎ電極２４とｐ電極２５とのそれぞれに形成された接続用のバンプ２６との間に、前述の本発明の光反射性異方性導電接着剤を塗布し、基板２１とＬＥＤ素子２３とがフリップチップ実装されている発光装置である。ここで、光反射性異方性導電接着剤の硬化物１００は、光反射性絶縁粒子１０が熱硬化性樹脂組成物の硬化物１１中に分散してなるものである。なお、必要に応じて、ＬＥＤ素子２３の全体を覆うように透明モールド樹脂で封止してもよい。また、ＬＥＤ素子２３に従来と同様に光反射層を設けてもよい。
このように構成されている発光装置２００においては、ＬＥＤ素子２３は発した光のうち、基板２１側に向かって発した光は、光反射性異方性導電接着剤の硬化物１００中の光反射性絶縁粒子１０で反射し、ＬＥＤ素子２３の上面から出射する。従って、発光効率の低下を防止することができる。
本発明の発光装置２００における光反射性異方性導電接着剤以外の構成（ＬＥＤ素子２３、バンプ２６、基板２１、接続端子２２等）は、従来の発光装置の構成と同様とすることができる。また、本発明の発光装置２００は、本発明の光反射性異方性導電接着剤を使用すること以外は、従来の異方性導電接続技術を利用して製造することができる。なお、発光素子としては、ＬＥＤ素子の他、本発明の効果を損なわない範囲で公知の発光素子を適用することができる。
実施例１
屈折率が約１．５０の無色透明な熱硬化型エポキシ系バインダー組成物（ＹＸ−８０００、ＪＥＲ（株）：ＭｅＨＨＰＡを５０質量％で含有）に、光反射性絶縁粒子として平均粒径０．５μｍの二酸化チタン酸粉末（ＫＲ−３８０、チタン工業（株））を１２体積％、導電粒子として平均粒径５μｍのＡｕ被覆樹脂導電粒子（平均粒径４．６μｍの球状アクリル樹脂粒子に０．２μｍ厚の無電解金メッキを施した粒子（ブライト２０ＧＮＢ４．６ＥＨ、日本化学工業（株））を１０質量％となる割合で均一に混合することにより、外観色が白色の光反射性異方性導電接着剤を得た。
（光反射率評価試験）
得られた光反射性異方性導電接着剤を、セラミック製の白色板に乾燥厚で１００μｍとなるように塗布し、２００℃で１分間加熱し、硬化させた。この硬化物について、分光光度計（Ｕ３３００、日立製作所（株））を用いて、波長４５０ｎｍの光に対する反射率（ＪＩＳ Ｋ７１５０）を測定した。得られた結果を表１及び図３に示す。反射率は、実用上３０％以上であることが望まれる。
（ＬＥＤ実装サンプルにおける全光束量評価試験）
１００μｍピッチの銅配線にＮｉ／Ａｕ（５．０μｍ厚／０．３μｍ厚）メッキ処理した配線を有するガラスエポキシ基板に、バンプボンダー（ＦＢ７００、カイジョー（株））を用いて１５μｍ高の金バンプを形成した。この金バンプ付きエポキシ基板に、光反射性異方性導電接着剤を用いて、青色ＬＥＤ（Ｖｆ＝３．２（Ｉｆ＝２０ｍＡ））を２００℃、６０秒、１Ｋｇ／チップという条件でフィリップチップ実装し、テスト用ＬＥＤモジュールを得た。
得られたテスト用ＬＥＤモジュールについて、全光束測定システム（積分全球）（ＬＥ−２１００、大塚電子株式会社）を用いて全光束量を測定した（測定条件 Ｉｆ＝２０ｍＡ（定電流制御））。得られた結果を表１に示す。全光束量、実用上３００ｍｌｍ以上であることが望まれる。
実施例２
二酸化チタン粉末の配合量を７体積％とすること以外、実施例１と同様にして外観色が白色の光反射性異方性導電接着剤を得た。また、実施例１と同様に、光反射率評価試験とＬＥＤ実装サンプルにおける全光束量評価試験とを行った。得られた結果を表１に示す。光反射率結果については図３にも示す。
実施例３
二酸化チタン粉末の配合量を２１体積％とすること以外、実施例１と同様にして外観色が白色の光反射性異方性導電接着剤を得た。また、実施例１と同様に、光反射率評価試験とＬＥＤ実装サンプルにおける全光束量評価試験とを行った。得られた結果を表１に示す。光反射率結果については図３にも示す。
実施例４
二酸化チタン粉末に代えて平均粒径０．５μｍの窒化ホウ素粉末（ＳＰ７、電気化学工業（株））を１２体積％使用すること以外、実施例１と同様にして外観色が白色の光反射性異方性導電接着剤を得た。また、実施例１と同様に、光反射率評価試験とＬＥＤ実装サンプルにおける全光束量評価試験とを行った。得られた結果を表１に示す。
実施例５
二酸化チタン粉末に代えて平均粒径０．５μｍの酸化亜鉛粉末（ＪＩＳ規格酸化亜鉛１種、ハクスイテック（株））を１２体積％使用すること以外、実施例１と同様にして外観色が白色の光反射性異方性導電接着剤を得た。また、実施例１と同様に、光反射率評価試験とＬＥＤ実装サンプルにおける全光束量評価試験とを行った。得られた結果を表１に示す。光反射率結果については図３にも示す。
実施例６
二酸化チタン粉末に代えて平均粒径０．５μｍの酸化アルミニウム粉末（ＡＥ２５００−ＳＩ、アドマテックス（株））を１２体積％使用すること以外、実施例１と同様にして外観色が白色の光反射性異方性導電接着剤を得た。また、実施例１と同様に、光反射率評価試験とＬＥＤ実装サンプルにおける全光束量評価試験とを行った。得られた結果を表１に示す。
実施例７
平均粒径０．５μｍの二酸化チタン粉末に代えて平均粒径０．２μｍの二酸化チタン粉末（ＣＲ６０２、石原産業（株））を１２体積％使用すること以外、実施例１と同様にして外観色が白色の光反射性異方性導電接着剤を得た。また、実施例１と同様に、光反射率評価試験とＬＥＤ実装サンプルにおける全光束量評価試験とを行った。得られた結果を表１に示す。
実施例８
Ａｕ被覆樹脂導電粒子に代えて、平均粒径５μｍのＮｉ被覆樹脂導電粒子（平均粒径４．６μｍの球状アクリル樹脂粒子に０．２μｍ厚の無電解ニッケルメッキを施した粒子）を使用すること以外、実施例１と同様にして外観色が白色の光反射性異方性導電接着剤を得た。また、実施例１と同様に、光反射率評価試験とＬＥＤ実装サンプルにおける全光束量評価試験とを行った。得られた結果を表１に示す。
実施例９
平均粒径０．５μｍの二酸化チタン粉末に代えて、以下に説明するように調製した平均粒径５μｍの光反射性絶縁粒子を使用すること以外、実施例１と同様にして外観色が白色の光反射性異方性導電接着剤を得た。また、実施例１と同様に、光反射率評価試験とＬＥＤ実装サンプルにおける全光束量評価試験とを行った。得られた結果を表１に示す。
（光反射性絶縁粒子の調製）
攪拌機つきフラスコに粒状銀粒子（平均粒径１．０μｍ）５ｇとトルエン５０ｍｌとを投入し、攪拌しながらフラスコにシランカップリング剤（３−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン）０．２５ｇを投入し、２５℃で６０分間攪拌した。次に、この混合物に、メタクリル酸メチル２ｇとメタクリル酸−２−ヒドロキシエチル２ｇとベンゾイルパーオキサイド０．０４ｇと２，４−トリレンジイソシアネート１ｇとを投入し、８０℃で１２時間攪拌することにより、光反射性絶縁粒子として絶縁被覆銀粒子を得た。絶縁被覆を含めた光反射性絶縁粒子の平均粒径は５．０μｍであった。
実施例１０
Ａｕ被覆樹脂導電粒子に代えて、以下に説明するように調製した平均粒径５μｍの光反射性導電粒子を使用すること以外、実施例１と同様にして外観色が白色の光反射性異方性導電接着剤を得た。また、実施例１と同様に、光反射率評価試験とＬＥＤ実装サンプルにおける全光束量評価試験とを行った。得られた結果を表１に示す。
（光反射性導電粒子の作成）
平均粒子径０．５μｍの酸化チタン粉末（ＫＲ−３８０、チタン工業社）４質量部と、外観色が茶色の平均粒径５μｍのＡｕ被覆樹脂導電粒子（平均粒径４．６μｍの球状アクリル樹脂粒子に０．２μｍ厚の無電解金メッキを施した粒子）２０質量部とを、メカノフュージョン装置（ＡＭＳ−ＧＭＰ、ホソカワミクロン（株））に投入し、導電粒子の表面に酸化チタン粒子からなる約０．５μｍ厚の光反射層を成膜することにより、光反射性導電粒子を得た。この光反射性導電粒子の外観色は灰色であった。
比較例１
実施例１で用いた屈折率が約１．５０の無色透明な熱硬化型エポキシ系バインダー組成物（ＹＸ−８０００、ＪＥＲ（株）：ＭｅＨＨＰＡを１００質量％で含有）について、実施例１と同様に、光反射率評価試験とＬＥＤ実装サンプルにおける全光束量評価試験とを行った。得られた結果を表１に示す。光反射率結果については図３にも示す。
比較例２
光反射性絶縁粒子を使用しないこと以外、実施例１と同様にして外観色が茶色の異方性導電接着剤を得た。また、実施例１と同様に、光反射率評価試験とＬＥＤ実装サンプルにおける全光束量評価試験とを行った。得られた結果を表１に示す。光反射率結果については図３にも示す。
比較例３
光反射性絶縁粒子を使用せず、且つＡｕ被覆樹脂導電粒子に代えて、平均粒径５μｍのＮｉ被覆樹脂導電粒子（平均粒径４．６μｍの球状アクリル樹脂粒子に０．２μｍ厚の無電解ニッケルメッキを施した粒子）を使用すること以外、実施例１と同様にして外観色が黒色の異方性導電接着剤を得た。また、実施例１と同様に、光反射率評価試験とＬＥＤ実装サンプルにおける全光束量評価試験とを行った。得られた結果を表１に示す。
比較例４
平均粒子径０．５μｍの酸化チタン粉末に代えて、平均粒子径０．５μｍの酸化ケイ素粉末（シーホスター ＫＥＰ−３０、日本触媒（株））を使用すること以外、実施例１と同様にして外観色が茶色の異方性導電接着剤を得た。また、実施例１と同様に、また、実施例１と同様に、光反射率評価試験とＬＥＤ実装サンプルにおける全光束量評価試験とを行った。得られた結果を表１に示す。
Figure 0005617210
表１から解るように、光反射性絶縁粒子を含有する実施例１〜１０の光反射性異方性導電接着剤の場合、光反射率がいずれも３０％以上あり、４５０ｎｍの光の青色がそのままの色で反射していた。しかも全光束量も３００ｍｌｍ以上であった。特に、導電粒子として光反射性導電粒子を使用した実施例１０の場合、反射率と全光束量が特に高い値を示した。
それに対し、比較例１〜３の場合、光反射性絶縁粒子の表面に光反射層を設けていないため、光反射率は２０％以下であり、全光束量も３００ｍｌｍ未満であった。比較例４の場合、絶縁粒子として酸化ケイ素を使用したので、異方性導電接着剤の色が茶色となっており、光反射率が１０％程度であった。これは、酸化ケイ素と異方性導電接着剤の熱硬化性バインダー組成物との間の屈折率差がほとんどないためと考えられる。
本発明の光反射性異方性導電接着剤は、発光ダイオード（ＬＥＤ）素子等の発光素子を配線板に異方性導電接着剤を用いてフリップチップ実装して発光装置を製造する際に、製造コストの増大を招くような光反射層を発光素子に設けなくても、発光効率を低下させないようにすることができる。よって、本発明の光反射性異方性導電接着剤は、ＬＥＤ素子をフリップリップ実装する際に有用である。
１ コア粒子
２ 無機粒子
３ 光反射層
４ 熱可塑性樹脂
１０ 光反射性導電粒子
１１ 熱硬化性樹脂組成物の硬化物
２１ 基板
２２ 接続端子
２３ ＬＥＤ素子
２４ ｎ電極
２５ ｐ電極
２６ バンプ
１００ 光反射性異方性導電接着剤の硬化物
２００ 発光装置

Claims (10)

  1. 発光素子を配線板に異方性導電接続するために使用する光反射性異方性導電接着剤であって、熱硬化性樹脂組成物、導電粒子及び光反射性絶縁粒子を含有し、光反射性絶縁粒子が、鱗片状又は球状銀粒子の表面を絶縁性樹脂で被覆した樹脂被覆金属粒子であることを特徴とする光反射性異方性導電接着剤。
  2. 発光素子を配線板に異方性導電接続するために使用する光反射性異方性導電接着剤であって、熱硬化性樹脂組成物、導電粒子及び光反射性絶縁粒子を含有し、光反射性絶縁粒子の屈折率（ＪＩＳ Ｋ７１４２）が、熱硬化性樹脂組成物の硬化物の屈折率（ＪＩＳ Ｋ７１４２）よりも大きく、
    導電粒子が、金属材料で被覆されているコア粒子と、その表面に酸化チタン粒子、酸化亜鉛粒子又は酸化アルミニウム粒子から選択された少なくとも一種の無機粒子から形成された光反射層とからなる光反射性導電粒子である光反射性異方性導電接着剤。
  3. 熱硬化性樹脂組成物中における光反射性絶縁粒子の配合量が、１〜５０体積％である請求項１または２記載の光反射性異方性導電接着剤。
  4. 熱硬化性樹脂組成物が、エポキシ樹脂と酸無水物系硬化剤とを含有する請求項１〜３のいずれかに記載の光反射性異方性導電接着剤。
  5. 熱硬化性樹脂組成物１００質量部に対する光反射性導電粒子の配合量が、１〜１００質量部である請求項２記載の光反射性異方性導電接着剤。
  6. 請求項１〜５のいずれかに記載の光反射性異方性導電接着剤を介して、発光素子をフリップチップ方式で配線板に実装されている発光装置。
  7. 光反射性異方性導電接着剤を介して、発光素子をフリップチップ方式で配線板に実装されている発光装置において、
    前記光反射性異方性導電接着剤は、熱硬化性樹脂組成物、導電粒子、及び光反射性絶縁粒子を含有し、
    前記光反射性絶縁粒子が、窒化ホウ素、酸化亜鉛及び酸化アルミニウムからなる群より選択される少なくとも一種の無機粒子である発光装置。
  8. 発光素子が、発光ダイオードである請求項６又は７記載の発光装置。
  9. 熱硬化性樹脂組成物中における光反射性絶縁粒子の配合量が、１〜５０体積％である請求項７記載の発光装置。
  10. 熱硬化性樹脂組成物が、エポキシ樹脂と酸無水物系硬化剤とを含有する請求項７に記載の発光装置。
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