JP5740173B2 - 接続構造体及び接続構造体の製造方法 - Google Patents
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Description
接続対象部材の下面との間に配置されており、かつ導電性粒子を含む異方性導電材料により形成された接続部とを備え、上記第1,第2の電極が上記導電性粒子により電気的に接続されており、上記導電性粒子が、樹脂粒子と、該樹脂粒子の表面上に配置された第1の導電層と、該第1の導電層の外側の表面上に配置されておりかつ上記第1の導電層よりも融点が低い第2の導電層とを有し、上記第1,第2の電極を電気的に接続している上記導電性粒子における上記第1の導電層が、上記第1の電極と上記第2の電極とに接触している、接続構造体が提供される。
図1に示す接続構造体1では、図4に示す導電性粒子21が用いられている。
突による方法では、例えば、シータコンポーザ等が用いられる。
F:導電性粒子が20%圧縮変形したときの荷重値(N)
S:導電性粒子が20%圧縮変形したときの圧縮変位(mm)
R:導電性粒子の半径(mm)
L1:負荷を与えるときの原点用荷重値から反転荷重値に至るまでのまでの圧縮変位
L2:負荷を解放するときの反転荷重値から原点用荷重値に至るまでの圧縮変位
上記異方性導電材料は、上述した導電性粒子と、バインダー樹脂とを含むことが好ましい。
んでいてもよい。上記塩基性有機化合物としては、塩酸アニリン及び塩酸ヒドラジン等が挙げられる。
本発明に係る接続構造体の製造方法は、第1の電極を上面に有する第1の接続対象部材上に、導電性粒子を含む異方性導電材料を用いた異方性導電材料層を配置する工程と、該
異方性導電材料層の上面に、第2の電極を下面に有する第2の接続対象部材を積層する工程と、上記異方性導電材料層により接続部を形成して、上記導電性粒子により上記第1の電極と上記第2の電極とを電気的に接続する工程とを備える。本発明に係る接続構造体の製造方法では、上記導電性粒子として、樹脂粒子と、該樹脂粒子の表面上に配置された第1の導電層と、該第1の導電層の外側の表面上に配置されておりかつ上記第1の導電層よりも融点が低い第2の導電層とを有する導電性粒子が用いられる。上記第1,第2の電極を電気的に接続する上記導電性粒子における上記第1の導電層を、上記第1の電極と上記第2の電極とに接触させる。
くは250℃以下、より好ましくは200℃以下である。
(1)導電性粒子の作製
平均粒子径10000nmの高分子樹脂粒子を無電解ニッケルめっきし、樹脂粒子の表面に下地ニッケルめっき層(めっき厚:100nm)を形成した。次いで、下地ニッケルめっき層が形成された樹脂粒子を電解銅めっきし、銅層(めっき厚:300nm)を形成した。その後、シータコンポーザ(徳寿工作所社製)を用いて、得られた粒子の銅層の表面上で、はんだ微粉末(錫42重量%とビスマス58重量%とを含む、平均粒子径500nm)を溶融させて、銅層の表面上に厚み2000nmのはんだ層を形成した。
エポキシ樹脂であるEPICLON EXA−4850−150(DIC社製)100重量部と、アミンアダクト系硬化剤であるPN−23J(味の素ファインテクノ社製)10重量部と、平均粒子径0.25μmのシリカ50重量部と、得られた導電性粒子A10重量部とを配合した後、遊星式攪拌機を用いて2000rpmで5分間攪拌することにより、異方性導電ペーストである異方性導電材料を得た。
(1)導電性粒子の作製
平均粒子径5000nmの高分子樹脂粒子を無電解ニッケルめっきし、樹脂粒子の表面に下地ニッケルめっき層(めっき厚:100nm)を形成した。次いで、下地ニッケルめっき層が形成された樹脂粒子を電解銅めっきし、銅層(めっき厚:300nm)を形成した。その後、シータコンポーザ(徳寿工作所社製)を用いて、得られた粒子の銅層の表面上で、はんだ微粉末(錫42重量%とビスマス58重量%とを含む、平均粒子径500nm)を溶融させて、銅層の表面上に厚み2000nmのはんだ層を形成した。
導電性粒子Aを、得られた導電性粒子Bに変更したこと以外は参考例1と同様にして、異方性導電ペースト及び接続構造体を作製した。
接続構造体の作製時に、加圧加熱ヘッドによる加圧の圧力を小さくしたこと以外は参考例1と同様にして、接続構造体を作製した。
はんだ粒子X(錫:ビスマス=43重量%:57重量%、平均粒子径15000nm)を用意した。導電性粒子Aを上記はんだ粒子Xに変更したこと以外は参考例1と同様にして、異方性導電ペースト及び接続構造体を作製した。
(1)導電性粒子の作製
平均粒子径5000nmの高分子樹脂粒子を無電解ニッケルめっきし、樹脂粒子の表面に下地ニッケルめっき層(めっき厚:100nm)を形成した。次いで、下地ニッケルめ
っき層が形成された樹脂粒子を電解銅めっきし、銅層(めっき厚:300nm)を形成した。このようにして、樹脂粒子の表面上に銅層が形成されている導電性粒子Cを作製した。
導電性粒子Aを、得られた導電性粒子Cに変更したこと以外は参考例1と同様にして、異方性導電ペースト及び接続構造体を作製した。
(1)横方向に隣接する電極間の絶縁性試験
得られた接続構造体において、隣接する電極間のリークの有無を、テスターで抵抗を測定することにより評価した。抵抗が500MΩを越える場合にリーク無として結果を「○」、抵抗が500MΩ以下である場合にリーク有として結果を「×」と判定した。
得られた接続構造体の上下の電極間の接続抵抗をそれぞれ、4端子法により測定した。10つの接続抵抗の平均値を算出した。なお、電圧=電流×抵抗の関係から、一定の電流を流した時の電圧を測定することにより接続抵抗を求めることができる。上下の電極間の導通試験を下記の判定基準で判定した。
○:接続抵抗の平均値が2Ω以下
△:接続抵抗の平均値が2Ωを超え、4Ω以下
×:接続抵抗の平均値が4Ωを超える
得られた接続構造体をそれぞれ10個用意し、−20℃で30分間保持し、次に80℃まで昇温させて30分間保持した後、−30℃まで降温する過程を1サイクルとする冷熱サイクル試験を実施した。500サイクル後に、10個の接続構造体を取り出した。
2…第1の接続対象部材
2a…上面
2b…第1の電極
3…接続部
3a…上面
3A…異方性導電材料層
4…第2の接続対象部材
4a…下面
4b…第2の電極
21…導電性粒子
21A〜21C…導電性粒子
22…樹脂粒子
22a…表面
23…第1の導電層
23a…表面
24…第2の導電層
24A〜24C…第2の導電層
31…導電性粒子
32…第1の導電層
32a…表面
32A…内側の第1の導電層
32B…外側の第1の導電層
33…第2の導電層
Claims (6)
- 第1の電極を上面に有する第1の接続対象部材と、
第2の電極を下面に有する第2の接続対象部材と、
前記第1の接続対象部材の上面と前記第2の接続対象部材の下面との間に配置されており、かつ導電性粒子を含む異方性導電材料により形成された接続部とを備え、
前記第1,第2の電極が前記導電性粒子により電気的に接続されており、
前記導電性粒子が、樹脂粒子と、該樹脂粒子の表面上に配置された第1の導電層と、該第1の導電層の外側の表面上に配置されておりかつ前記第1の導電層よりも融点が低い第2の導電層とを有し、
前記第1,第2の電極を電気的に接続している前記導電性粒子における前記第1の導電層が、前記第1の電極と前記第2の電極とに接触しており、
前記第1の電極が、該第1の電極の表面上を前記第2の導電層が濡れ拡がることが可能な電極であり、
前記第2の導電層は、前記第1の電極の表面上を濡れ拡がった状態で固化しており、
前記第2の電極が、該第2の電極の表面上を前記第2の導電層が濡れ拡がることが可能な電極であり、
前記第2の導電層は、前記第2の電極の表面上を濡れ拡がった状態で固化しており、
前記第1,第2の電極の接続前における前記第2の導電層の平均厚み(nm)をTとしたときに、前記第1,第2の電極の接続後において、前記第1,第2の電極を電気的に接続している前記導電性粒子が、前記第1の導電層の表面上で前記第2の導電層の厚みが0nm以上、0.05Tnm以下である領域を有し、
前記第2の導電層が、錫とビスマスとを含むはんだ層である、接続構造体。 - 前記第2の導電層の融点が、前記第1の導電層の最外層の融点よりも50℃以上低い、請求項1に記載の接続構造体。
- 前記第2の導電層の融点が100℃以上、250℃以下であり、かつ前記第1の導電層の最外層の融点が300℃以上である、請求項2に記載の接続構造体。
- 第1の電極を上面に有する第1の接続対象部材上に、導電性粒子を含む異方性導電材料を用いた異方性導電材料層を配置する工程と、
前記異方性導電材料層の上面に、第2の電極を下面に有する第2の接続対象部材を積層する工程と、
前記異方性導電材料層により接続部を形成して、前記導電性粒子により前記第1の電極と前記第2の電極とを電気的に接続する工程とを備え、
前記導電性粒子として、樹脂粒子と、該樹脂粒子の表面上に配置された第1の導電層と、該第1の導電層の外側の表面上に配置されておりかつ前記第1の導電層よりも融点が低い第2の導電層とを有する導電性粒子を用いて、
前記第1,第2の電極を電気的に接続する前記導電性粒子における前記第1の導電層を、前記第1の電極と前記第2の電極とに接触させ、
前記第1の電極が、該第1の電極の表面上を前記第2の導電層が濡れ拡がることが可能な電極であり、
前記第2の導電層を、前記第1の電極の表面上を濡れ拡がった状態で固化させ、
前記第2の電極が、該第2の電極の表面上を前記第2の導電層が濡れ拡がることが可能な電極であり、
前記第2の導電層を、前記第2の電極の表面上を濡れ拡がった状態で固化させ、
前記第1,第2の電極の接続前における前記第2の導電層の平均厚み(nm)をTとしたときに、前記第1,第2の電極の接続後において、前記第1,第2の電極を電気的に接続する前記導電性粒子が、前記第1の導電層の表面上で前記第2の導電層の厚みが0nm以上、0.05Tnm以下である領域を有するように、前記導電性粒子により前記第1の電極と前記第2の電極とを電気的に接続させ、
前記第2の導電層が、錫とビスマスとを含むはんだ層である、接続構造体の製造方法。 - 前記導電性粒子として、前記第2の導電層の融点が、前記第1の導電層の最外層の融点よりも50℃以上低い導電性粒子を用いる、請求項4に記載の接続構造体の製造方法。
- 前記導電性粒子として、前記第2の導電層の融点が100℃以上、250℃以下であり、かつ前記第1の導電層の最外層の融点が300℃以上である導電性粒子を用いる、請求項5に記載の接続構造体の製造方法。
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