JP5781857B2 - 異方性導電材料及び接続構造体 - Google Patents
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Description
本発明に係る異方性導電材料に含まれている硬化性化合物は特に限定されない。該硬化性化合物として、従来公知の硬化性化合物が使用可能である。上記硬化性化合物は、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
上記異方性導電材料は、熱カチオン発生剤を含む。該熱カチオン発生剤として従来公知の熱開始剤が使用可能である。また、本発明では、カチオン発生剤は、異方性導電材料を光硬化させるための光カチオン発生剤として用いているのではなく、異方性導電材料を熱硬化させるための熱カチオン発生剤として用いている。特に、異方性導電材料を熱硬化させるための熱カチオン発生剤を特定の上記有機金属化合物と併用することにより、硬化物の接着性を効果的に高め、かつ高い接着性を長期間に渡り効果的に維持することが可能になる。上記熱カチオン発生剤は、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
上記光硬化開始剤は特に限定されない。上記光硬化開始剤として、従来公知の光硬化開始剤を用いることができる。電極間の導通信頼性及び接続構造体の接続信頼性をより一層高める観点からは、上記異方性導電材料は、光ラジカル発生剤を含むことが好ましい。上記光硬化開始剤は、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
上記異方性導電材料に含まれている有機金属化合物は、有機チタネート化合物、有機ジルコネート化合物又は有機アルミネート化合物である。これらの特定の有機金属化合物を用いることで、熱カチオン発生剤を含む異方性導電材料の熱硬化がかなり効果的に進行する。さらに、これらの有機金属化合物を用いることで、熱カチオン発生剤を含む異方性導電材料を硬化させた硬化物の接着性がより一層高くなり、高い接着性をより一層長期間に渡り維持できる。上記有機金属化合物は、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
上記異方性導電材料に含まれている導電性粒子は、第1,第2の接続対象部材の電極間を電気的に接続する。上記導電性粒子は、導電性を有する粒子であれば特に限定されない。導電性粒子の導電層の表面が絶縁層により被覆されていてもよい。導電性粒子の導電層の表面が、絶縁性粒子により被覆されていてもよい。これらの場合には、接続対象部材の接続時に、導電層と電極との間の絶縁層又は絶縁性粒子が排除される。上記導電性粒子としては、例えば、有機粒子、無機粒子、有機無機ハイブリッド粒子もしくは金属粒子等の表面を金属層で被覆した導電性粒子、並びに実質的に金属のみで構成される金属粒子等が挙げられる。上記金属層は特に限定されない。上記金属層としては、金層、銀層、銅層、ニッケル層、パラジウム層及び錫を含有する金属層等が挙げられる。
上記異方性導電材料は、シランカップリング剤を含んでいてもよい。上記有機金属化合物と上記シランカップリング剤との併用により、硬化物の接着性がより一層高くなり、高い接着性をより一層長期間に渡り維持できる。上記シランカップリング剤は、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
本発明に係る異方性導電材料は、ペースト状又はフィルム状の異方性導電材料であり、ペースト状の異方性導電材料であることが好ましい。ペースト状の異方性導電材料は、異方性導電ペーストである。フィルム状の異方性導電材料は、異方性導電フィルムである。異方性導電材料が異方性導電フィルムである場合、該導電性粒子を含む異方性導電フィルムに、導電性粒子を含まないフィルムが積層されてもよい。
(1)B−1(有機チタネート化合物、テトラ−n−ブトキシチタン(TBT)、日本曹達社製)
(2)B−4(有機チタネート化合物、テトラ−n−ブトキシチタンの重合体、日本曹達社製)
(3)TOT(有機チタネート化合物、テトラキス(2−エチルヘキシルオキシ)チタン、日本曹達社製)
(4)TBZRR(有機ジルコネート化合物、テトラ−n−ブトキシジルコニウム、日本曹達社製)
(5)プレンアクトAL−M(有機アルミネート化合物、アセトアルコキシアルミニウムジイソプロピレート、味の素ファインテクノ社製)
(6)KBM−403(3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、信越化学工業社製)
ビスフェノールA変性エポキシ樹脂(DIC社製「EPICLON EXA−4850−150」)40重量部、及びビスフェノールFエポキシ樹脂(DIC社製「EXA−835LV」)30重量部に、熱カチオン発生剤であるSI−60L(三新化学社製のサンエイド)3重量部と、光硬化性化合物であるエポキシアクリレート(ダイセル・サイテック社製「EBECRYL3702」)20重量部と、光重合開始剤であるアシルホスフィンオキサイド系化合物(チバ・ジャパン社製「DAROCUR TPO」)1重量部と、フィラーである平均粒子径0.25μmのシリカ10重量部及び平均粒子径10μmの導電性粒子4重量部と、有機金属化合物である上記(1)B−1(有機チタネート化合物、テトラ−n−ブトキシチタン(TBT)、日本曹達社製)1重量部とを添加し、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を得た。なお、用いた導電性粒子は、ジビニルベンゼン樹脂粒子の表面にニッケルめっき層が形成されており、かつ該ニッケルめっき層の表面に金めっき層が形成されている金属層を有する導電性粒子である。
L/Sが100μm/100μm、長さ1mmのアルミニウム電極パターンが上面に形成されたガラス基板(第1の接続対象部材)を用意した。また、L/Sが100μm/100μm、長さ2mmの金メッキされたCu電極パターンが下面に形成されたフレキシブルプリント基板(第2の接続対象部材)を用意した。
上記(1)B−1(有機チタネート化合物、テトラ−n−ブトキシチタン(TBT)、日本曹達社製)を、有機金属化合物である上記(2)B−4(有機チタネート化合物、テトラ−n−ブトキシチタンの重合体、日本曹達社製)に変更したこと以外は実施例1と同様にして、異方性導電ペーストを得た。得られた異方性導電ペーストを用いて、実施例1と同様にして、接続構造体を得た。
上記(1)B−1(有機チタネート化合物、テトラ−n−ブトキシチタン(TBT)、日本曹達社製)を、有機金属化合物である上記(3)TOT(有機チタネート化合物、テトラキス(2−エチルヘキシルオキシ)チタン、日本曹達社製)に変更したこと以外は実施例1と同様にして、異方性導電ペーストを得た。得られた異方性導電ペーストを用いて、実施例1と同様にして、接続構造体を得た。
上記(1)B−1(有機チタネート化合物、テトラ−n−ブトキシチタン(TBT)、日本曹達社製)を、有機金属化合物である上記(4)TBZRR(有機ジルコネート化合物、テトラ−n−ブトキシジルコニウム、日本曹達社製)に変更したこと以外は実施例1と同様にして、異方性導電ペーストを得た。得られた異方性導電ペーストを用いて、実施例1と同様にして、接続構造体を得た。
上記(1)B−1(有機チタネート化合物、テトラ−n−ブトキシチタン(TBT)、日本曹達社製)を、有機金属化合物である上記(5)プレンアクトAL−M(有機アルミネート化合物、アセトアルコキシアルミニウムジイソプロピレート、味の素ファインテクノ社製)に変更したこと以外は実施例1と同様にして、異方性導電ペーストを得た。得られた異方性導電ペーストを用いて、実施例1と同様にして、接続構造体を得た。
上記(1)B−1(有機チタネート化合物、テトラ−n−ブトキシチタン(TBT)、日本曹達社製)1重量部を、有機金属化合物である上記(2)B−4(有機チタネート化合物、テトラ−n−ブトキシチタンの重合体、日本曹達社製)0.5重量部とKBM−403(3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、信越化学工業社製)0.5重量部とに変更したこと以外は実施例1と同様にして、異方性導電ペーストを得た。得られた異方性導電ペーストを用いて、実施例1と同様にして、接続構造体を得た。
上記(1)B−1(有機チタネート化合物、テトラ−n−ブトキシチタン(TBT)、日本曹達社製)の配合量を6重量部に変更した以外は実施例1と同様にして、異方性導電ペーストを得た。得られた異方性導電ペーストを用いて、実施例1と同様にして、接続構造体を得た。
上記(1)B−1(有機チタネート化合物、テトラ−n−ブトキシチタン(TBT)、日本曹達社製)を配合しなかったこと以外は実施例1と同様にして、異方性導電ペーストを得た。得られた異方性導電ペーストを用いて、実施例1と同様にして、接続構造体を得た。
上記(1)B−1(有機チタネート化合物、テトラ−n−ブトキシチタン(TBT)、日本曹達社製)を、KBM−403(3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、信越化学工業社製)に変更した以外は実施例1と同様にして、異方性導電ペーストを得た。得られた異方性導電ペーストを用いて、実施例1と同様にして、接続構造体を得た。
(1)導通信頼性(接続抵抗値)
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。
100箇所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。得られた接続構造体の導通信頼性を下記の基準で判定した。
○○:3Ω未満
○:3Ω以上、5Ω未満
×:5Ω以上
得られた接続構造体を用いて、90°ピール試験をすることにより接着性を評価した。接着性を下記の基準で判定した。
○○:ピール強度が10N/cm以上
○:ピール強度が5N/cm以上、10N/cm未満
×:ピール強度が5N/cm未満
得られた接続構造体における導電性粒子と電極との接続部分について、電極に形成された圧痕の状態を観察した。
○○:圧痕が非常に濃い
○:圧痕が濃い
×:圧痕が薄い
得られた接続構造体において、異方性導電ペーストが硬化した硬化物層にボイドが生じているか否かを、透明ガラス基板側から光学顕微鏡により観察した。
○○:ボイドなし
○:接続構造体中、5個以下で30mm×30mmボイドあり
×:接続構造体中、1つ以上で100mm×100mmの大きさのボイドあり
得られた接続構造体を85℃85%で500時間放置した。放置後の接続構造体における接着性を上記(2)の接着性と同様にして評価した。長期接着性を下記の基準で判定した。
○○:3Ω未満
○:3Ω以上、4Ω未満
△:4Ω以上、5Ω未満
×:5Ω以上
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
3B…Bステージ化された異方性導電材料層
4…第2の接続対象部材
4a…下面
4b…第2の電極
5…導電性粒子
Claims (9)
- 加熱により硬化可能な異方性導電材料であって、加熱により熱硬化させて用いられ、
硬化性化合物と、
前記硬化性化合物を熱硬化させるための熱カチオン発生剤と、
有機金属化合物と、
導電性粒子とを含み、
前記硬化性化合物が、エポキシ基を有する硬化性化合物を含み、
前記有機金属化合物が、有機チタネート化合物、有機ジルコネート化合物又は有機アルミネート化合物である、異方性導電材料。 - 光の照射と加熱との双方により硬化可能な異方性導電材料であって、光の照射により光硬化させ、かつ加熱により熱硬化させて用いられ、
前記硬化性化合物を光硬化させるための光硬化開始剤をさらに含む、請求項1に記載の異方性導電材料。 - 前記硬化性化合物の全量100重量部に対して、前記有機金属化合物の含有量が0.01重量部以上、5重量部以下である、請求項1又は2に記載の異方性導電材料。
- 前記有機金属化合物が、有機チタネート化合物である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の異方性導電材料。
- フレキシブルプリント基板とガラス基板との接続、又は半導体チップとガラス基板との接続に用いられる異方性導電材料である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の異方性導電材料。
- フレキシブルプリント基板とガラス基板との接続に用いられる異方性導電材料である、請求項5に記載の異方性導電材料。
- 第1の接続対象部材と、第2の接続対象部材と、該第1,第2の接続対象部材を電気的に接続している接続部とを備え、
前記接続部が、請求項1〜6のいずれか1項に記載の異方性導電材料により形成されている、接続構造体。 - 前記第2の接続対象部材と前記第1の接続対象部材とが、フレキシブルプリント基板とガラス基板とであるか、又は半導体チップとガラス基板とである、請求項7に記載の接続構造体。
- 前記第2の接続対象部材と前記第1の接続対象部材とが、フレキシブルプリント基板とガラス基板とである、請求項8に記載の接続構造体。
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