JP5850621B2 - 異方性導電ペースト、接続構造体及び接続構造体の製造方法 - Google Patents
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Description
図1に、本発明の一実施形態に係る異方性導電ペーストに含まれている導電性粒子を断面図で示す。
ρ:導電性粒子の直径の標準偏差
Dn:平均粒子径
上記粒子状の増粘剤は、増粘剤により形成された粒子状の増粘剤A(第1の粒子状の増粘剤、増粘剤粒子)であってもよく、樹脂粒子と該樹脂粒子の表面を被覆している被覆層とを有する粒子状の増粘剤B(第2の粒子状の増粘剤、被覆増粘剤粒子)であってもよい。
本発明に係る異方性導電ペーストは、上述した導電性粒子と、バインダー樹脂と、粒子状の増粘剤とを含む。すなわち、本発明に係る異方性導電ペーストに含まれている導電性粒子は、樹脂粒子と、該樹脂粒子の表面を被覆している導電層とを有し、かつ該導電層の少なくとも外側の表面層が、はんだ層である。
本発明に係る異方性導電ペーストを用いて、接続対象部材を接続することにより、接続構造体を得ることができる。
(1)導電性粒子の作製
平均粒子径5μm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:0.1μm)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:0.3μm)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0.5μm)を溶融させて、銅層の表面上に厚み2μmのはんだ層を形成した。このようにして、樹脂粒子の表面上に銅層が形成されており、該銅層の表面上にはんだ層(錫:ビスマス=42重量%:58重量%)が形成されている導電性粒子を作製した。
エポキシ樹脂であるエピコート828(三菱化学社製)100重量部、硬化剤である2MAOK(四国化成社製)10重量部、密着性向上剤であるKBE−402(信越化学工業社製)2重量部、粒子状増粘剤であるW−5500(三菱レイヨン社製:Tg=約80℃)20重量部、及び得られた導電性粒子10重量部を配合した後、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を得た。
粒子状増粘剤を、F−351(ガンツ化成社製:Tg=約70℃)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。
粒子状増粘剤(三菱レイヨン社製「W−5500」)の使用量を、20重量部から10重量部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。
粒子状増粘剤(三菱レイヨン社製「W−5500」)の使用量を、20重量部から30重量部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。
はんだ粒子(錫:ビスマス=43重量%:57重量%、平均粒子径15μm)を用意して、上記はんだ粒子を用い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。
粒子状の増粘剤(三菱レイヨン社製「W−5500」)を用い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。
(1)粘度測定
異方性導電ペーストの25℃における粘度を測定した。Tg℃、(Tg+20)℃、(Tg+40)℃及び(Tg+60)℃でそれぞれ1分間加熱した後、25℃に戻した際のBステージ状増粘物の25℃における粘度を測定した。
得られた異方性導電ペーストを透明ガラス基板の上に、厚みが20μmとなるように塗布し、異方性導電ペースト層を形成した。その後、異方性導電ペースト層の上面に透明ガラス基板を置き、厚みが10μmになるように上部から圧力をかけて、異方性導電ペースト層を(Tg+20)℃に加熱して、異方性導電ペーストをBステージ化して、Bステージ状増粘層を形成した。さらに、Bステージ状増粘層に圧力をかけながら200℃で硬化して、硬化物層を形成した。光学顕微鏡を用いて、得られた硬化物層における海島構造の有無を観察し、海島構造の有無を下記の判定基準で判定した。
○:2層に分離しており、海島構造が観察された
×:層分離していない
L/Sが300μm/300μmの金電極パターンが上面に形成されたFR−4基板を用意した。また、L/Sが300μm/300μmの金電極パターンが下面に形成されたポリイミド基板(フレキシブル基板)を用意した。
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を超える場合にリーク無として結果を「○」、抵抗が500MΩ以下の場合、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。2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。接続抵抗の平均値が2.0Ω以下である場合を「○」、接続抵抗の平均値が2Ωを超える場合を「×」と判定した。
得られた接続構造体において、異方性導電ペースト層により形成された硬化物層にボイドが生じているか否かを、透明ガラス基板の下面側から目視により観察した。ボイドの有無を下記の判定基準で判定した。
○:ボイドなし
×:顕著にボイドがあり、使用上問題がある
1a…表面
2…樹脂粒子
2a…表面
3…導電層
4…第1の導電層
4a…表面
5…はんだ層
5a…溶融したはんだ層部分
11…導電性粒子
12…はんだ層
21…接続構造体
22…第1の接続対象部材
22a…上面
22b…電極
23…第2の接続対象部材
23a…下面
23b…電極
24…接続部
31…異方性導電ペースト層
31A…Bステージ状増粘層
31a…上面
Claims (11)
- 導電性粒子と、バインダー樹脂と、粒子状の増粘剤とを含み、
前記導電性粒子が、樹脂粒子と該樹脂粒子の表面を被覆している導電層とを有し、該導電層の少なくとも外側の表面層が、はんだ層であり、
前記粒子状の増粘剤が、樹脂粒子と、該樹脂粒子の表面を被覆しており、かつ増粘性成分である被覆層とを有し、
前記増粘性成分のガラス転移温度をTg(℃)としたときに、前記増粘性成分が、Tg℃以上で異方性導電ペーストを増粘させる増粘性成分であり、異方性導電ペーストは、Tg℃以上に加熱することにより、増粘させてBステージ化して用いられる、異方性導電ペースト。 - 前記増粘性成分のガラス転移温度が40℃以上、120℃以下である、請求項1に記載の異方性導電ペースト。
- 前記増粘性成分が、Tg℃以上、(Tg+60)℃以下で異方性導電ペーストを増粘させる増粘性成分である、請求項1又は2に記載の異方性導電ペースト。
- (Tg+20)℃で加熱した後に25℃に戻した際の25℃における粘度が、加熱前の25℃における粘度に対して1.1倍以上である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の異方性導電ペースト。
- (Tg+20)℃で加熱した後に25℃に戻した際の25℃における粘度が、加熱前の25℃における粘度に対して100000倍以下である、請求項4に記載の異方性導電ペースト。
- 異方性導電ペーストの硬化物が海島構造を有する、請求項1〜5のいずれか1項に記載の異方性導電ペースト。
- 前記導電性粒子の平均粒子径が、0.1μm以上、50μm以下である、請求項1〜6のいずれか1項に記載の異方性導電ペースト。
- フラックスをさらに含む、請求項1〜7のいずれか1項に記載の異方性導電ペースト。
- 第1の接続対象部材と、
第2の接続対象部材と、
前記第1,第2の接続対象部材を接続している接続部とを備え、
前記接続部が、請求項1〜8のいずれか1項に記載の異方性導電ペーストにより形成されている、接続構造体。 - 第1の接続対象部材の上面に、請求項1〜8のいずれか1項に記載の異方性導電ペーストを塗布し、異方性導電ペースト層を形成する工程と、
前記増粘性成分のガラス転移温度をTg(℃)としたときに、前記異方性導電ペースト層をTg℃以上に加熱することにより、前記異方性導電ペースト層を増粘させてBステージ化して、Bステージ状増粘層を形成する工程と、
前記異方性導電ペースト層又は前記Bステージ状増粘層の上面に、第2の接続対象部材を積層する工程と、
前記Bステージ状増粘層を130℃以上、260℃以下に加熱して硬化させる工程とを備える、接続構造体の製造方法。 - 前記増粘性成分のガラス転移温度をTg(℃)としたときに、前記異方性導電ペースト層をTg℃以上、(Tg+60)℃以下に加熱することにより、前記異方性導電ペースト層を増粘させてBステージ化する、請求項10に記載の接続構造体の製造方法。
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