JP5965199B2 - 異方性導電接着剤及びその製造方法、発光装置及びその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、異方性導電接着剤に関し、特にＬＥＤ（発光ダイオード）等の半導体素子の配線基板へのフリップチップ実装に用いる異方性導電接着剤の技術に関する。
近年、ＬＥＤを用いた光機能素子が注目されている。
このような光機能素子としては、小型化等のため、ＬＥＤチップを配線基板上に直接実装するフリップチップ実装が行われている。
配線基板上にＬＥＤチップをフリップチップ実装する方法としては、図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、従来、種々のものが知られている。
図４（ａ）は、ワイヤボンディングによる実装方法である。
図４（ａ）に示す発光装置１０１では、ＬＥＤチップ１０３の第１及び第２の電極１０４、１０５を上側（配線基板１０２と反対側）にした状態で、ＬＥＤチップ１０３を配線基板１０２上にダイボンド接着剤１１０、１１１によって固定する。
そして、ボンディングワイヤ１０６、１０８によって配線基板１０２上の第１及び第２のパターン電極１０７、１０９とＬＥＤチップ１０３の第１及び第２の電極１０４、１０５をそれぞれ電気的に接続する。
図４（ｂ）は、導電性ペーストによる実装方法である。
図４（ｂ）に示す発光装置１２１では、ＬＥＤチップ１０３の第１及び第２の電極１０４、１０５を配線基板１０２側に向けた状態で、これら第１及び第２の電極１０４、１０５と配線基板１０２の第１及び第２のパターン電極１２４、１２５とを、例えば銅ペースト等の導電性ペースト１２２、１２３によって電気的に接続するとともに、封止樹脂１２６、１２７によってＬＥＤチップ１０３を配線基板１０２上に接着する。
図４（ｃ）は、異方性導電接着剤による実装方法である。
図４（ｃ）に示す発光装置１３１では、ＬＥＤチップ１０３の第１及び第２の電極１０４、１０５を配線基板１０２側に向けた状態で、これら第１及び第２の電極１０４、１０５と、配線基板１０２の第１及び第２のパターン電極１２４、１２５上に設けたバンプ１３２、１３３とを、異方性導電接着剤１３４中の導電性粒子１３５によって電気的に接続するとともに、異方性導電接着剤１３４中の絶縁性接着剤樹脂１３６によってＬＥＤチップ１０３を配線基板１０２上に接着する。
しかしながら、上述した従来技術には、種々の課題がある。
まず、ワイヤボンディングによる実装方法においては、金からなるボンディングワイヤ１０６、１０８が例えば波長が４００〜５００ｎｍの光を吸収するため、発光効率が低下してしまう。
また、この方法の場合、オーブンを用いてダイボンド接着剤１１０、１１１を硬化させるため、硬化時間が長く、生産効率を向上させることが困難である。
一方、導電性ペースト１２２、１２３を用いる実装方法では、導電性ペースト１２２、１２３のみの接着力は弱く、封止樹脂１２６、１２７による補強が必要となるが、この封止樹脂により、導電性ペースト１２２、１２３内へ光が拡散したり、導電性ペースト１２２、１２３内において光が吸収されることにより、発光効率が低下してしまう。
また、この方法の場合、オーブンを用いて封止樹脂１２６、１２７を硬化させるため、硬化時間が長く、生産効率を向上させることが困難である。
他方、異方性導電接着剤１３４を用いる実装方法では、異方性導電接着剤１３４中の導電性粒子１３５の色が茶色であるため絶縁性接着剤樹脂１３６の色も茶色になり、異方性導電接着剤１３４内において光が吸収されることにより、発光効率が低下してしまう。
このような問題を解決するため、光の反射率が高く、電気抵抗が低い銀（Ａｇ）を用いて導電層を形成することによって光の吸収を抑え、発光効率を低下させることのない異方性導電接着剤を提供することも提案されている。
しかし、銀は化学的に不安定な材料であるため、酸化や硫化しやすいという問題があり、また、熱圧着後において、通電を行うことによってマイグレーションが発生し、これにより配線部分の断線や接着剤の劣化による接着強度の低下を引き起こすという問題がある。
かかる問題を解決するため、例えば特許文献４に記載されているように、反射率、耐食性、耐マイグレーション性に優れたＡｇ系薄膜合金も提案されている。
このＡｇ系薄膜合金を導電性粒子の表面に被覆すれば、耐食性、耐マイグレーション性は向上するが、このＡｇ系薄膜合金を最表層に用い、下地層に例えばニッケルを用いると、ニッケルの反射率がＡｇより低いため、導電性粒子全体の反射率が低下してしまうという問題がある。
特開２００５−１２０３７５号公報 特開平５−１５２４６４号公報 特開２００３−２６７６３号公報 特開２００８−２６６６７１号公報
本発明は、このような従来の技術の課題を考慮してなされたもので、その目的とするところは、Ａｇ系金属を導電層とする導電性粒子を用い、光反射率が高く、しかも優れた耐マイグレーション性を有する異方性導電接着剤の技術を提供することにある。
上記目的を達成するためになされた本発明は、絶縁性接着剤樹脂中に光反射性の導電性粒子を含有する異方性導電接着剤であって、前記導電性粒子が、核となる樹脂粒子の表面に、銀と、金と、ハフニウムとを含有する合金からなる光反射性金属層が形成されてなるものであり、前記導電性粒子における光反射性金属層の組成比が、銀が５０重量％以上８０重量％以下、金が１０重量％以上４５重量％以下、ハフニウムが１０重量％以上４０重量％以下で、全体として１００重量％を超えない範囲であるものである。
本発明では、上述した異方性導電接着剤を製造する方法であって、前記光反射性金属層を、スパッタリング法によって形成する工程を有するものである。
一方、本発明は、対となる接続電極を有する配線基板と、前記配線基板の対となる接続電極にそれぞれ対応する接続電極を有する発光素子とを備え、上述した異方性導電接着剤によって前記発光素子が前記配線基板上に接着され、かつ、当該発光素子の接続電極が、当該異方性導電接着剤の導電性粒子を介して当該配線基板の対応する接続電極に対しそれぞれ電気的に接続されている発光装置である。
また、本発明は、対となる接続電極を有する配線基板と、前記配線基板の接続電極にそれぞれ対応する接続電極を有する発光素子とを用意し、前記配線基板の接続電極と前記発光素子の接続電極を対向する方向に配置した状態で、当該発光素子と当該発光素子との間に上述した異方性導電接着剤を配置し、前記配線基板に対して前記発光素子を熱圧着する工程を有する発光装置の製造方法である。
本発明の場合、異方性導電接着剤の導電性粒子が、核となる樹脂粒子の表面に、銀と、金と、ハフニウムとを含有する合金からなる光反射性金属層が形成されており、銀と同等の反射率を有することから、異方性導電接着剤による光の吸収を最小限に抑えることができる。
その結果、本発明の異方性導電接着剤を用いて配線基板上に発光素子を実装すれば、発光素子の発光効率を低下させることがなく、効率良く光を取り出すことが可能な発光装置を提供することができる。
また、本発明の異方性導電接着剤は、導電性粒子の光反射性金属層がマイグレーションの起こりにくいハフニウム及び金を含む合金からなることから、耐マイグレーション性を向上させることができる。
一方、本発明の方法によれば、異方性導電接着剤の配置と熱圧着工程という簡素で迅速な工程により、上述した顕著な効果を奏する発光装置を製造することができるので、生産効率を大幅に向上させることができる。
本発明によれば、Ａｇ系金属を導電層とする導電性粒子を用い、光反射率が高く、しかも優れた耐マイグレーション性を有する異方性導電接着剤の技術を提供することができる。
（ａ）：本発明に係る異方性導電接着剤の構成を模式的に示す断面図である。（ｂ）：本発明に用いる導電性粒子の構成を示す拡大断面図である（その１）。（ｃ）：本発明に用いる導電性粒子の構成を示す拡大断面図である（その２）。（ｄ）：本発明に係る発光装置の実施の形態の構成を示す断面図である。 （ａ）〜（ｃ）：本発明の発光装置の製造工程の実施の形態を示す図である。 異方導電性接着剤の入射光の波長に対する反射率の関係を示すグラフである。 （ａ）：ワイヤボンディングによる実装方法を示す図である。（ｂ）：導電性ペーストによる実装方法を示す図である。（ｃ）：異方性導電接着剤による実装方法である。
以下、本発明の好ましい実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
なお、本発明は、ペースト状の異方導電性接着剤に特に好ましく適用することができるものである。
図１（ａ）は、本発明に係る異方性導電接着剤の構成を模式的に示す断面図、図１（ｂ）及び（ｃ）は、本発明に用いる導電性粒子の構成を示す拡大断面図、図１（ｄ）は、本発明に係る発光装置の実施の形態の構成を示す断面図である。
図１（ａ）に示すように、本発明の異方性導電接着剤１は、絶縁性接着剤樹脂２中に、複数の導電性粒子３が分散された状態で含有してなるものである。
本発明の場合、絶縁性接着剤樹脂２としては、特に限定されることはないが、透明性、接着性、耐熱性、機械的強度、電気絶縁性に優れる観点からは、エポキシ樹脂と、その硬化剤とを含む組成物を好適に用いることができる。
エポキシ系樹脂は、具体的には、脂環式エポキシ化合物や複素環式エポキシ化合物や水素添加エポキシ化合物などである。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式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、他のエポキシ樹脂を併用してもよい。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１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ｌｐ−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１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１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１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１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１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。
また、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、硬化剤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することができる。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。
なお、脂環式の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、脂環式酸無水物形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、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ことができる。
また、異方導電性接着剤１全体の反射率を向上させる観点からは、絶縁性接着剤樹脂２として、硬化後において、例えば青色光のピーク波長であるピーク波長４６０ｎｍにおける反射率が３０％以上のものを用いることが好ましい。
図１（ｂ）に示すように、本発明の導電性粒子３は、核となる球状の樹脂粒子３０を有し、この樹脂粒子３０の表面に、銀合金からなる光反射性金属層３１が形成されている。
本発明の場合、樹脂粒子３０は、特に限定されることはないが、高い導通信頼性を得る観点からは、例えば架橋ポリスチレン系、ベンゾグアナミン系、ナイロン系、ＰＭＭＡ（ポリメタクリレート）系などからなる樹脂粒子を好適に用いることができる。
樹脂粒子３０の大きさは、特に限定されることはないが、高い導通信頼性を得る観点からは、平均粒径で３μｍ〜５μｍのものを好適に用いることができる。
また、光反射性金属層３１との密着性を向上させる観点からは、図１（ｃ）に示すように、樹脂粒子３０の表面に例えばニッケルや金等の金属による下地めっき層３２を形成したものを用いることもできる。
光反射性金属層３１は、銀（Ａｇ）と、金（Ａｕ）と、ハフニウム（Ｈｆ）とを含む合金からなるものである。
この場合、銀としては、純度（金属中における割合）が９８重量％以上のものを用いることが好ましい。
本発明の場合、光反射性金属層３１の形成方法は、特に限定されることはないが、銀合金を均一に被覆する観点からは、スパッタリング法を採用することが好ましい。
スパッタリング法は、物体に薄膜を形成する方法の一つであり、真空中で行うものである。スパッタリング法では、容器内を真空にした状態でスパッタガスを導入し、成膜対象物とスパッタリングターゲットとの間に電圧を印加してグロー放電を生じさせる。これにより発生した電子やイオンが高速でターゲットに衝突することにより、ターゲット材料の粒子が弾き飛ばされ、その粒子（スパッタ粒子）が成膜対象物の表面に付着して薄膜が形成される。
ここで、本発明のような微小な粒子にスパッタリングによって薄膜を形成する方法としては、一次粒子まで分散させた微粒子を装置内の容器にセットし、容器を回転させて微粒子を流動させるとよい。すなわち、このような流動状態の微粒子に対してスパッタリングを行うことにより、各微粒子の全面にターゲット材料のスパッタ粒子が衝突し、各微粒子の全面に薄膜を形成させることができる。
また、本発明に適用するスパッタリング法としては、二極スパッタリング法、マグネトロンスパッタリング法、高周波スパッタリング法、反応性スパッタリング法を含む公知のスパッタリング法を採用することが可能である。
本発明の場合、光反射性金属層３１の組成比は特に限定されることはないが、所望の反射率及び耐マイグレーション性を確保する観点からは、銀が５０重量％以上８０重量％以下、金が１０重量％以上４５重量％以下、ハフニウムが１０重量％以上４０重量％以下で、全体として１００重量％を超えない範囲に調整することが好ましい。
ここで、金の比率が大きくなると、反射率が低下する傾向があり、ハフニウムの比率が大きくなると、導通性が低下する傾向があり、他方、金及びハフニウムの比率が小さくなると、耐マイグレーション性が低下する傾向がある。
本発明の場合、光反射性金属層３１の組成比を調整する方法としては、例えば、スパッタリングの際に、銀と、金と、ハフニウムとを含む合金からなるターゲット（図示せず）を用い、その組成比を調整することによって行うことができる。
なお、光反射性金属層３１において、他に含有する金属としては、例えば、ビスマス、ネオジム等があげられる。
本発明の場合、光反射性金属層３１の厚さは特に限定されることはないが、所望の反射率を確保する観点からは、０．１μｍ以上に設定することが好ましい。
本発明の場合、絶縁性接着剤樹脂２に対する導電性粒子３の含有量は特に限定されることはないが、光反射率、耐マイグレーション性、絶縁性の確保を考慮すると、絶縁性接着剤樹脂２を１００重量部に対し、導電性粒子３を１以上１００重量部以下含有させることが好ましい。
本発明の異方性導電接着剤１を製造するには、例えば、所定のエポキシ樹脂等を溶解させた溶液に、所定の溶剤に分散させた上記導電性粒子３を加えて混合してバインダーペーストを調製する。
ここで、異方性導電接着剤フィルムを製造する場合には、このバインダーペーストを例えばポリエステルフィルム等の剥離フィルム上にコーティングし、乾燥後、カバーフィルムをラミネートして所望の厚さの異方導電性接着フィルムを得る。
一方、図１（ｄ）に示すように、本実施の形態の発光装置１０は、例えばセラミックスからなる配線基板２０と、この配線基板２０上に発光素子４０が実装されて構成されている。
本実施の形態の場合、配線基板２０上には、対となる接続電極として、第１及び第２の接続電極２１、２２が、例えば、銀めっきによって所定のパターン形状に形成されている。
第１及び第２の接続電極２１、２２の例えば隣接する端部には、例えばスタッドバンプからなる凸状の端子部２１ｂ、２２ｂがそれぞれ設けられている。
一方、発光素子４０としては、例えば、ピーク波長が４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の可視光を発光するＬＥＤ（発光ダイオード）が用いられている。
本発明は、特に、ピーク波長が４６０ｎｍ近傍の青色用のＬＥＤを好適に用いることができる。
発光素子４０は、その本体部４０ａが例えば長方体形状に形成され、一方の面上に、アノード電極及びカソード電極である、第１及び第２の接続電極４１、４２が設けられている。
ここで、配線基板２０の第１及び第２の接続電極２１、２２の端子部２１ｂ、２２ｂと、発光素子４０の第１及び第２の接続電極４１、４２とは、対向させて配置した場合に、各接続部分が対向するように、それぞれの大きさ並びに形状が設定されている。
そして、発光素子４０が、硬化させた上記異方性導電接着剤１によって配線基板２０上に接着されている。
さらに、発光素子４０の第１及び第２の接続電極４１、４２が、異方性導電接着剤１の導電性粒子３を介して配線基板２０の対応する第１及び第２の接続電極２１、２２（端子部２１ｂ、２２ｂ）に対しそれぞれ電気的に接続されている。
すなわち、発光素子４０の第１の接続電極４１が、導電性粒子３の接触によって配線基板２０の第１の接続電極２１の端子部２１ｂに対し電気的に接続されるとともに、発光素子４０の第２の接続電極４２が、導電性粒子３の接触によって配線基板２０の第２の接続電極２２の端子部２２ｂに対し電気的に接続されている。
その一方で、配線基板２０の第１の接続電極２１及び発光素子４０の第１の接続電極４１と、配線基板２０の第２の接続電極２２及び発光素子４０の第２の接続電極４２とは、異方性導電接着剤１中の絶縁性接着剤樹脂２によって互いに絶縁されている。
図２（ａ）〜（ｃ）は、本発明の発光装置の製造工程の実施の形態を示す図である。
まず、図２（ａ）に示すように、対となる第１及び第２の接続電極２１、２２を有する配線基板２０と、配線基板２０の第１及び第２の接続電極２１、２２にそれぞれ対応する第１及び第２の接続電極４１、４２を有する発光素子４０とを用意する。
そして、配線基板２０の第１及び第２の接続電極２１、２２の端子部２１ｂ、２２ｂと、発光素子４０の第１及び第２の接続電極４１、４２とを、対向する方向に配置した状態で、配線基板２０の第１及び第２の接続電極２１、２２の端子部２１ｂ、２２ｂを覆うように未硬化のペースト状の異方性導電接着剤１ａを配置する。
なお、例えば未硬化の異方性導電接着剤１ａがフィルム状のものである場合には、例えば図示しない貼付装置によって未硬化の異方性導電接着剤１ａを、配線基板２０の第１及び第２の接続電極２１、２２が設けられた側の面の所定位置に貼り付ける。
そして、図２（ｂ）に示すように、未硬化の異方性導電接着剤１ａ上に発光素子４０を載置し、図示しない熱圧着ヘッドによって発光素子４０の発光側の面、すなわち、第１及び第２の接続電極４１、４２が設けられた側と反対側の面４０ｂに対して所定の圧力及び温度で加圧・加熱を行う。
これにより、未硬化の異方性導電接着剤１ａの絶縁性接着剤樹脂２ａが硬化し、図２（ｃ）に示すように、その接着力によって発光素子４０が配線基板２０上に接着固定される。
また、この熱圧着工程において、配線基板２０の第１及び第２の接続電極２１、２２の端子部２１ｂ、２２ｂと、発光素子４０の第１及び第２の接続電極４１、４２とに複数の導電性粒子３がそれぞれ接触して加圧され、その結果、発光素子４０の第１の接続電極４１と配線基板２０の第１の接続電極２１、並びに、発光素子４０の第２の接続電極４２と配線基板２０の第２の接続電極２２が、それぞれ電気的に接続される。
その一方で、配線基板２０の第１の接続電極２１及び発光素子４０の第１の接続電極４１と、配線基板２０の第２の接続電極２２及び発光素子４０の第２の接続電極４２とは、異方性導電接着剤１中の絶縁性接着剤樹脂２によって互いに絶縁された状態になる。
そして、以上の工程により、目的とする発光装置１０が得られる。
以上述べた本実施の形態によれば、異方性導電接着剤１の導電性粒子３が、核となる樹脂粒子３０の表面に、銀と、金と、ハフニウムとを含有する合金からなる光反射性金属層３１が形成されており、銀と同等の反射率を有することから、異方性導電接着剤１による光の吸収を最小限に抑えることができる。
その結果、本実施の形態の異方性導電接着剤１を用いて配線基板２０上に発光素子４０を実装すれば、発光素子４０の発光効率を低下させることがなく、効率良く光を取り出すことが可能な発光装置１０を提供することができる。
また、本発明の異方性導電接着剤１は、導電性粒子３の光反射性金属層３１がマイグレーションの起こりにくいハフニウム及び金を含む合金からなることから、耐マイグレーション性を向上させることができる。
一方、本実施の形態の方法によれば、異方性導電接着剤１の配置工程と、熱圧着工程という簡素で迅速な工程により、発光装置１０を製造することができるので、生産効率を大幅に向上させることができる。
なお、本発明は上述した実施の形態に限られることなく、種々の変更を行うことができる。
例えば、図１（ｃ）及び図２（ａ）〜（ｃ）に示す発光装置１０は、その形状や大きさを簡略化して模式的に示したもので、配線基板並びに発光素子の接続電極の形状、大きさ及び数等については、適宜変更することができる。
また、本発明は例えばピーク波長が４６０ｎｍ近傍の青色用の発光素子のみならず、種々のピーク波長を有する発光素子に適用することができる。
ただし、本発明は、ピーク波長が４６０ｎｍ近傍の発光素子に適用した場合に最も効果があるものである。
以下、実施例及び比較例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
＜接着剤組成物＞
エポキシ樹脂（ダイセル化学工業社製 ＣＥＬ２０２１Ｐ）１００重量部、硬化剤として、メチルヘキサヒドロフタル酸無水物（新日本理化社製 ＭＨ−７００）１００重量部、硬化促進剤（四国化学社製 ２Ｅ４ＭＺ）２重量部及び溶剤であるトルエンを用いて接着剤組成物を調製した。
＜導電性粒子の作成＞
〔実施例粒子１〕
平均粒径５μｍの架橋アクリル樹脂からなる樹脂粒子（根上工業社製 アートパール Ｊ−６Ｐ）の表面に、スパッタリング法により、厚さ０．２μｍの銀合金（銀：金：ハフニウム＝６０：３０：２０）からなる光反射性金属層を形成した。
この場合、スパッタリング装置としては、（共立社製 粉体スパッタリング装置）を用い、スパッタターゲットとしては、溶解、鋳造法により作製したＡｇ・Ａｕ・Ｈｆ合金ターゲットを用いた。
〔実施例粒子２〕
光反射性金属層の組成比を銀：金：ハフニウム＝５０：１０：４０とした以外は実施例粒子１と同一の条件で実施例粒子２を作成した。
〔実施例粒子３〕
光反射性金属層の組成比を銀：金：ハフニウム＝５０：４０：１０とした以外は実施例粒子１と同一の条件で実施例粒子３を作成した。
〔実施例粒子４〕
光反射性金属層の組成比を銀：金：ハフニウム＝８０：１０：１０とした以外は実施例粒子１と同一の条件で実施例粒子４を作成した。
〔実施例粒子５〕
厚さ０．２μｍのニッケルめっきを施した平均粒径４．６μｍのアクリル樹脂からなる樹脂粒子（日本化学社製）を用いた以外は実施例粒子１と同一の条件で実施例粒子５を作成した。
〔比較例粒子１〕
樹脂粒子の表面に金からなる光反射性金属層を形成した以外は実施例粒子１と同一の条件で比較例粒子１を作成した。
〔比較例粒子２〕
樹脂粒子の表面に銀からなる光反射性金属層を形成した以外は実施例粒子１と同一の条件で比較例粒子２を作成した。
〔比較例粒子３〕
光反射性金属層の組成比を銀：金：ハフニウム＝９８：１：１とした以外は実施例粒子１と同一の条件で比較例粒子３を作成した。
〔比較例粒子４〕
光反射性金属層の組成比を銀：金：ハフニウム＝３０：５：６５とした以外は実施例粒子１と同一の条件で実施例粒子４を作成した。
〔比較例粒子５〕
光反射性金属層の組成比を銀：金：ハフニウム＝３０：６２：８とした以外は実施例粒子１と同一の条件で比較例粒子５を作成した。
＜異方性導電接着剤の作成＞
上述した接着剤組成物１００重量部（溶剤を除く）に、上述した実施例粒子１〜５及び比較例粒子１〜５をそれぞれ１５重量部混入して、実施例１〜５並びに比較例１〜５の異方性導電接着剤を得た。
＜評価＞
（１）反射率
実施例１〜５及び比較例１〜５の異方性導電接着剤を平滑な白色板上に乾燥後の厚さが１００μｍとなるように塗布し、温度２００℃で１分間加熱硬化させて反射率測定用のサンプルを作成した。
各サンプルについて、分光測色計（コニカミノルタ社製 ＣＭ−３６００ｄ）を用い、青色波長である波長４６０ｎｍにおける反射率を測定した。その結果を表１に示す。
（２）ＬＥＤ実装サンプルの作成及び全光束量評価
実施例１〜５及び比較例１〜５の異方性導電接着剤を、平滑化処理がなされた金バンプ付きの配線基板上に塗布した。この配線基板の電極間ピッチは、１００μｍで、ニッケル／金めっき＝５．０μｍ／０．３μｍが施されている。また、金バンプの厚さは１５μｍとした。
上述した配線基板上に青色ＬＥＤチップ（Ｖｆ＝３．２Ｖ（Ｉｆ＝２０ｍＡ））をアライメントして搭載し、温度２００℃、１チップ当たり１ｋｇの圧力で２０秒間加熱圧着を行い、実施例１〜５及び比較例１〜５のＬＥＤ実装サンプルを作成した。
積分全球型の全光束量測定システム（大塚電子社製 ＬＥ−２１００）を用い、Ｉｆ＝２０ｍＡの定電流制御の条件下で、実施例１〜５及び比較例１〜５のＬＥＤ実装サンプルの全光束量を測定した。その結果を表１に示す。
（３）耐マイグレーション性
上述した実施例１〜５及び比較例１〜５のＬＥＤ実装サンプルに対し、それぞれ温度８５℃、相対湿度８５％ＲＨの環境下で通電させる高温高湿試験を５００時間行った後の全光束量を測定し、それぞれの変化率を算出した。その結果を表１に示す。
（４）導通信頼性
上述した耐マイグレーション性試験の前後において電気測定を行い、導通の破断（オープン）の有無、短絡発生の有無を確認した。ここで、導通の破断が確認できた場合は「○」として評価し、測定パターンの一部がショートした場合を「△」として評価した。その結果を表１に示す。
Figure 0005965199
＜実施例１＞
表１から明らかなように、銀：金：ハフニウム＝６０：３０：２０からなる光反射性金属層を形成した実施例１の異方性導電接着剤を用いた樹脂硬化物は、反射率が４５％を示すとともに、ＬＥＤ実装サンプルの全光束量は３３０ｍｌｍを示した。これは、金からなる光反射性金属層を樹脂粒子表面に形成した導電性粒子を用いた比較例１のものより高い値を示し、ＬＥＤ実装サンプルからの光の取り出し効率の向上がみられた。
さらに、５００時間の高温高湿試験後において初期全光束量の変化はなく、また、電気特性についてはも初期状態から変化がなかった。これらの結果から、導電性粒子の変色及びマイグレーションが発生していないことを確認した。
＜実施例２＞
銀：金：ハフニウム＝５０：１０：４０からなる光反射性金属層を形成した実施例２の異方性導電接着剤を用いた樹脂硬化物は、反射率が４０％を示すとともに、ＬＥＤ実装サンプルの全光束量は３００ｍｌｍを示した。これは、金からなる光反射性金属層を樹脂粒子表面に形成した導電性粒子を用いた比較例１のものより高い値を示し、ＬＥＤ実装サンプルからの光の取り出し効率の向上がみられた。
さらに、５００時間の高温高湿試験後において初期全光束量の変化はなく、また、電気特性についてはも初期状態から変化がなく、導電性粒子の変色及びマイグレーションが発生していないことを確認した。
＜実施例３＞
銀：金：ハフニウム＝５０：４０：１０からなる光反射性金属層を形成した実施例３の異方性導電接着剤を用いた樹脂硬化物は、反射率が３５％を示すとともに、ＬＥＤ実装サンプルの全光束量は２８０ｍｌｍを示した。これは、金からなる光反射性金属層を樹脂粒子表面に形成した導電性粒子を用いた比較例１のものより高い値を示し、ＬＥＤ実装サンプルからの光の取り出し効率の向上がみられた。
さらに、５００時間の高温高湿試験後において初期全光束量の変化はなく、また、電気特性についてはも初期状態から変化がなく、導電性粒子の変色及びマイグレーションが発生していないことを確認した。
＜実施例４＞
銀：金：ハフニウム＝８０：１０：１０からなる光反射性金属層を形成した実施例４の異方性導電接着剤を用いた樹脂硬化物は、反射率が５０％を示すとともに、ＬＥＤ実装サンプルの全光束量は３６０ｍｌｍを示した。これは、金からなる光反射性金属層を樹脂粒子表面に形成した導電性粒子を用いた比較例１のものより高い値を示し、ＬＥＤ実装サンプルからの光の取り出し効率の向上がみられた。
さらに、５００時間の高温高湿試験後において初期全光束量の変化はなく、また、電気特性についてはも初期状態から変化がなく、導電性粒子の変色及びマイグレーションが発生していないことを確認した。
＜実施例５＞
ニッケルめっきを施した樹脂粒子表面に銀：金：ハフニウム＝６０：３０：２０からなる光反射性金属層を形成した実施例５の異方性導電接着剤を用いた樹脂硬化物は、反射率が５０％を示すとともに、ＬＥＤ実装サンプルの全光束量は３７０ｍｌｍを示した。これは、金からなる光反射性金属層を樹脂粒子表面に形成した導電性粒子を用いた比較例１のものより高い値を示し、ＬＥＤ実装サンプルからの光の取り出し効率の向上がみられた。
さらに、５００時間の高温高湿試験後において初期全光束量の変化はなく、また、電気特性についてはも初期状態から変化がなく、導電性粒子の変色及びマイグレーションが発生していないことを確認した。
＜比較例１＞
樹脂粒子の表面に金からなる光反射性金属層を形成した導電性粒子を用いた比較例１の異方性導電接着剤を用いた樹脂硬化物は、反射率が８％を示すとともに、ＬＥＤ実装サンプルの全光束量は２００ｍｌｍを示し、ＬＥＤチップからの光の取り出し効率が実施例１〜５のものと比較して小さかった。これは、ＬＥＤチップから発生した光が導電性粒子表面の金に吸収されるためであると考えられる。
＜比較例２＞
樹脂粒子の表面に銀からなる光反射性金属層を形成した比較例２のものは、反射率が５５％を示すとともに、ＬＥＤ実装サンプルの全光束量は３９０ｍｌｍを示し、ＬＥＤチップからの光の取り出し効率は大きかった。
しかし、５００時間の高温高湿試験後における全光束量が２０％減少した。さらに、同試験後において軽度のリーク（短絡）が発生するとともに、顕微鏡による外観観察において、導電性粒子の変色を確認した。
＜比較例３＞
光反射性金属層の組成比を銀：金：ハフニウム＝９８：１：１とした比較例３のものは、反射率が５２％を示すとともに、ＬＥＤ実装サンプルの全光束量は３７０ｍｌｍを示しＬＥＤチップからの光の取り出し効率は大きかった。
しかし、５００時間の高温高湿試験後における全光束量が１５％減少した。さらに、同試験後において軽度のリーク（短絡）が発生するとともに、顕微鏡による外観観察において、導電性粒子の変色を確認した。
＜比較例４＞
光反射性金属層の組成比を銀：金：ハフニウム＝３０：５：６５とした比較例４のものは、反射率が３５％を示すとともに、ＬＥＤ実装サンプルの全光束量は２８０ｍｌｍを示しＬＥＤチップからの光の取り出し効率は実施例３のものと同等であった。
しかし、初期及び５００時間の高温高湿試験後において、導通抵抗が大きくなることを確認した。
＜比較例５＞
光反射性金属層の組成比を銀：金：ハフニウム＝３０：６２：８とした比較例５のものは、反射率が１５％を示すとともに、ＬＥＤ実装サンプルの全光束量は２３０ｍｌｍを示し、ＬＥＤチップからの光の取り出し効率が実施例１〜５のものと比較して小さかった。
図３は、異方導電性接着剤の入射光の波長に対する反射率の関係を示すグラフであり、上述した全光束量測定システムを用いて測定したものである。
図３におけるグラフの曲線ａは、上記実施例５の異方性導電接着剤の反射率を示すものであり、図３のグラフの曲線ｂは、上記比較例１の異方性導電接着剤の反射率を示すものである。
図３から理解されるように、ニッケルめっきを施した樹脂粒子表面に銀：金：ハフニウム＝６０：３０：２０からなる光反射性金属層を形成した実施例５のものは、樹脂粒子の表面に金からなる光反射性金属層を形成した比較例１のものと比較して、３６０ｎｍ以上５００ｎｍ以下の範囲においても、反射率が３０％以上と大きな値になっている。
以上の結果より、本発明によれば、光反射率が高く、しかも優れた耐マイグレーション性を有する発光素子用の異方性導電接着剤が得られることを実証することができた。
１…異方性導電接着剤
２…絶縁性接着剤樹脂
３…導電性粒子
１０…発光装置
２０…配線基板
２１…第１の接続電極
２２…第２の接続電極
３０…樹脂粒子
３１…光反射性金属層
３２…下地めっき層
４０…発光素子
４１…第１の接続電極
４２…第２の接続電極

Claims (4)

  1. 絶縁性接着剤樹脂中に光反射性の導電性粒子を含有する異方性導電接着剤であって、
    前記導電性粒子が、核となる樹脂粒子の表面に、銀と、金と、ハフニウムとを含有する合金からなる光反射性金属層が形成されてなるものであり、前記導電性粒子における光反射性金属層の組成比が、銀が５０重量％以上８０重量％以下、金が１０重量％以上４５重量％以下、ハフニウムが１０重量％以上４０重量％以下で、全体として１００重量％を超えない範囲である異方性導電接着剤。
  2. 請求項１記載の異方性導電接着剤を製造する方法であって、
    前記光反射性金属層を、スパッタリング法によって形成する工程を有する異方性導電接着剤の製造方法。
  3. 対となる接続電極を有する配線基板と、
    前記配線基板の対となる接続電極にそれぞれ対応する接続電極を有する発光素子とを備え、
    請求項１記載の異方性導電接着剤によって前記発光素子が前記配線基板上に接着され、かつ、当該発光素子の接続電極が、当該異方性導電接着剤の導電性粒子を介して当該配線基板の対応する接続電極に対しそれぞれ電気的に接続されている発光装置。
  4. 対となる接続電極を有する配線基板と、前記配線基板の接続電極にそれぞれ対応する接続電極を有する発光素子とを用意し、
    前記配線基板の接続電極と前記発光素子の接続電極を対向する方向に配置した状態で、当該発光素子と当該発光素子との間に請求項１記載の異方性導電接着剤を配置し、
    前記配線基板に対して前記発光素子を熱圧着する工程を有する発光装置の製造方法。
JP2012094141A 2012-04-17 2012-04-17 異方性導電接着剤及びその製造方法、発光装置及びその製造方法 Active JP5965199B2 (ja)

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