JP6285788B2 - 光硬化性導電材料、接続構造体の製造方法及び接続構造体 - Google Patents
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Description
上記基材粒子としては、樹脂粒子、金属粒子を除く無機粒子、有機無機ハイブリッド粒子及び金属粒子等が挙げられる。上記基材粒子は、金属粒子を除く基材粒子であることが好ましく、樹脂粒子、金属粒子を除く無機粒子又は有機無機ハイブリッド粒子であることがより好ましく、樹脂粒子又は有機無機ハイブリッド粒子が更に好ましい。
上記光硬化性導電材料は、光反射粒子を有する。上記光反射粒子の材料の屈折率は、1.6以上である。従って、上記光反射粒子は、光反射性を有する。光反射効率をより一層高める観点からは、上記屈折率は高いほどよい。上記光反射粒子の材料の屈折率は、好ましくは1.7以上、より好ましくは1.8以上である。
上記光硬化性導電材料は、電極間の電気的な接続に用いられ、回路接続材料であることが好ましい。上記光硬化性導電材料は、上述した導電性粒子と、上記光反射粒子と、光硬化性を有するバインダー樹脂とを含む。上記光硬化性導電材料は、異方性導電材料であることが好ましい。該異方性導電材料には、上下の電極間を導通するための導電材料が含まれる。
光の照射によって硬化するように、上記光硬化性導電材料は、光硬化性化合物を含む。
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使用可能である。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。
上記熱硬化性化合物は熱硬化性を有する。上記熱硬化性化合物は、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。
上記熱硬化剤は特に限定されない。上記熱硬化剤として、従来公知の熱硬化剤を使用可能である。上記熱硬化剤としては、イミダゾール硬化剤、アミン硬化剤、フェノール硬化剤、ポリチオール硬化剤及び酸無水物等が挙げられる。上記熱硬化剤は、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。
上記接続対象部材としては、具体的には、半導体チップ、コンデンサ及びダイオード等の電子部品、並びにプリント基板、フレキシブルプリント基板、ガラスエポキシ基板及びガラス基板等の回路基板である電子部品等が挙げられる。上記接続対象部材は電子部品であることが好ましい。
(1)導電性粒子複合体
ジビニルベンゼン樹脂粒子(平均粒子径3μm)の表面がニッケルめっき層(厚み0.1μm)により被覆されており、かつニッケルめっき層の外表面に突起を有する導電性粒子と、該導電性粒子の表面上に付着している複数の光反射粒子(材料:酸化チタン(屈折率2.52))とを有する導電性粒子複合体を用意した。
フェノキシ樹脂(ユニオンカーバイド社製「PKHC」)45重量部と、ビスフェノールA型エポキシ樹脂(三菱化学社製「エピコート1009」)25重量部と、光カチオン重合開始剤(三新化学工業社製「サンエイドSI−80」)10重量部と、シランカップリング剤(東レダウコーニングシリコーン社製「SH6040」)2重量部と、得られた導電性粒子複合体20重量部とをトルエンと混合し、固形分50%の樹脂組成物を得た。得られた樹脂組成物を剥離処理されたポリエチレンテレフタレート上に塗布し、溶媒を乾燥させて、厚みが20μmである異方性導電フィルムを得た。
L/Sが15μm/15μmのTi−Al−Tiである複層電極パターンを上面に有する透明ガラス基板(第1の接続対象部材)を用意した。また、L/Sが15μm/15μmであるニッケル電極パターンを下面に有する半導体チップ(第2の接続対象部材)を用意した。
光反射粒子により被覆されている部分の面積である被覆率X1を10%に設定したこと以外は実施例1と同様にして、導電性粒子複合体、異方性導電フィルム及び接続構造体を得た。
光反射粒子により被覆されている部分の面積である被覆率X1を90%に設定したこと以外は実施例1と同様にして、導電性粒子複合体、異方性導電フィルム及び接続構造体を得た。
光反射粒子の平均粒子径を50nmに設定したこと以外は、実施例1と同様にして、導電性粒子複合体、異方性導電フィルム及び接続構造体を得た。
有機物質により形成された絶縁粒子を導電性粒子の表面上に付着させたこと以外は実施例1と同様にして、導電性粒子複合体、異方性導電フィルム及び接続構造体を得た。なお、導電性粒子複合体において、絶縁粒子及び光反射粒子により被覆されている部分の面積である被覆率X2は75%であった。
有機無機ハイブリッド物質により形成された絶縁粒子を導電性粒子の表面上に付着させたこと以外は実施例1と同様にして、導電性粒子複合体、異方性導電フィルム及び接続構造体を得た。なお、導電性粒子複合体において、絶縁粒子及び光反射粒子により被覆されている部分の面積である被覆率X2は75%であった。
光反射粒子の材質を酸化亜鉛(屈折率1.95)に変更したこと、並びに光反射粒子の平均粒子径を110nmに設定したこと以外は実施例1と同様にして、導電性粒子複合体、異方性導電フィルム及び接続構造体を得た。
光反射粒子の材質をアルミナ(屈折率1.76)に変更したこと以外は実施例1と同様にして、導電性粒子複合体、異方性導電フィルム及び接続構造体を得た。
材質が酸化チタンである光反射粒子5重量%(光硬化性導電材料中での含有量)を、導電性粒子の表面に付着させずに、導電性粒子とは別にバインダー樹脂と混合したこと以外は実施例1と同様にして、異方性導電フィルム及び接続構造体を得た。
材質が酸化チタンである光反射粒子40重量%を、導電性粒子の表面に付着させずに、導電性粒子とは別にバインダー樹脂と混合したこと以外は実施例1と同様にして、異方性導電フィルム及び接続構造体を得た。
材質が酸化チタンである光反射粒子75重量%を、導電性粒子の表面に付着させずに、導電性粒子とは別にバインダー樹脂と混合したこと以外は実施例1と同様にして、異方性導電フィルム及び接続構造体を得た。
材質が酸化亜鉛(屈折率1.95)である光反射粒子40重量%を、導電性粒子の表面に付着させずに、導電性粒子とは別にバインダー樹脂と混合したこと、並びに光反射粒子の平均粒子径を110nmに設定したこと以外は実施例1と同様にして、異方性導電フィルム及び接続構造体を得た。
材質がアルミナ(屈折率1.76)である光反射粒子40重量%を、導電性粒子の表面に付着させずに、導電性粒子とは別にバインダー樹脂と混合したこと以外は実施例1と同様にして、異方性導電フィルム及び接続構造体を得た。
材質が酸化チタンである光反射粒子50重量%を、導電性粒子の表面に付着させずに、導電性粒子とは別にバインダー樹脂と混合したこと、並びに無機物質であるシリカにより形成された絶縁粒子を導電性粒子の表面上に付着させたこと以外は、実施例1と同様にして、導電性粒子複合体、異方性導電フィルム及び接続構造体を得た。なお、導電性粒子複合体において、絶縁粒子及び光反射粒子(参考例14では絶縁粒子のみ)により被覆されている部分の面積である被覆率X2は50%であった。
ニッケルめっき層の外表面上に金層(厚み0.01nm)を形成したこと以外は実施例5と同様にして、導電性粒子複合体、異方性導電フィルム及び接続構造体を得た。
ニッケルめっき層の外表面上に銀層(厚み0.01nm)を形成したこと以外は実施例5と同様にして、導電性粒子複合体、異方性導電フィルム及び接続構造体を得た。
ニッケルめっき層を銅層に変更したこと以外は実施例5と同様にして、導電性粒子複合体、異方性導電フィルム及び接続構造体を得た。
絶縁粒子の材質を無機物質であるシリカに変更したこと以外は実施例5と同様にして、導電性粒子複合体、異方性導電フィルム及び接続構造体を得た。
被覆率X1を45%、被覆率X2を60%に変更したこと以外は実施例5と同様にして、導電性粒子複合体、異方性導電フィルム及び接続構造体を得た。
被覆率X1を35%、被覆率X2を50%に変更したこと以外は実施例5と同様にして、導電性粒子複合体、異方性導電フィルム及び接続構造体を得た。
被覆率X1を25%、被覆率X2を40%に変更したこと以外は実施例5と同様にして、導電性粒子複合体、異方性導電フィルム及び接続構造体を得た。
被覆率X1を25%、被覆率X2を50%に変更したこと以外は実施例5と同様にして、導電性粒子複合体、異方性導電フィルム及び接続構造体を得た。
被覆率X1を25%、被覆率X2を60%に変更したこと以外は実施例5と同様にして、導電性粒子複合体、異方性導電フィルム及び接続構造体を得た。
被覆率X1を25%に変更したこと以外は実施例5と同様にして、導電性粒子複合体、異方性導電フィルム及び接続構造体を得た。
ジビニルベンゼン樹脂粒子(平均粒子径3μm)をジビニルベンゼン樹脂粒子(平均粒子径2μm)に変更したこと以外は実施例1と同様にして、光硬化性導電材料用導電性粒子、異方性導電フィルム及び接続構造体を得た。
光反射粒子の材質をシリカ(屈折率1.45)に変更したこと、並びに光反射粒子の平均粒子径を110nmに設定したこと、並びに光反射粒子により被覆されている部分の面積である被覆率X1を50%に設定したこと以外は実施例1と同様にして、導電性粒子複合体、異方性導電フィルム及び接続構造体を得た。
光反射粒子の材質をPMMA(ポリメチルメタクリレート(屈折率1.49))に変更したこと以外は実施例1と同様にして、導電性粒子複合体、異方性導電フィルム及び接続構造体を得た。
導電性粒子の表面上に光反射粒子を配置しなかったこと以外は、実施例1と同様にして、異方性導電フィルム及び接続構造体を得た。
(1)バインダー樹脂の反応性
バインダー樹脂の反応性は、赤外分光光度計を用いて、接続構造体を得る際の実装前と実装後のエポキシ環の吸収波長の減衰量(%)から算出した。得られた接続構造体におけるバインダー樹脂の反応性を下記の基準で判定した。
○○○:異方性導電フィルム中のバインダー樹脂であるエポキシ樹脂の95%以上が反応している
○○:異方性導電フィルム中のバインダー樹脂であるエポキシ樹脂の80%以上、95%未満が反応している
○:異方性導電フィルム中のバインダー樹脂であるエポキシ樹脂の60%以上、80%未満が反応している
△:異方性導電フィルム中のバインダー樹脂であるエポキシ樹脂の45%以上、60%未満が反応している
△△:異方性導電フィルム中のバインダー樹脂であるエポキシ樹脂の30%以上、45%未満が反応している
×:異方性導電フィルム中のバインダー樹脂であるエポキシ樹脂の30%未満が反応している
4端子法により、得られた接続構造体における電極間の抵抗値を測定した。その後、85℃及び湿度85%の環境下で500時間処理した接続構造体における電極間の抵抗値を再度測定した。高温高湿環境下に放置した後の抵抗値の上昇倍率に従って、電極間の導通信頼性を下記の評価基準で評価した。
○○:抵抗値上昇倍率が2倍未満
○:抵抗値上昇倍率が2倍以上、4倍未満
△:抵抗値上昇倍率が4倍以上、8倍未満
×:抵抗値上昇倍率が8倍以上
2…第1の接続対象部材
2a…第1の電極
3…第2の接続対象部材
3a…第2の電極
4,4X…接続部
4A,4B…光硬化性導電材料層
5…光反射粒子
11,11A,11B,11X…バインダー樹脂
21…導電性粒子複合体
21a…突起
22…導電性粒子
22a…突起
23…光反射粒子
31…基材粒子
32,32A,32B…導電部
32Bx…第1の導電部
32By…第2の導電部
32a,32Aa,32Ba…突起
33…芯物質
41,51,71…導電性粒子複合体
41a,51a,71a…突起
42,52,72…導電性粒子
42a,52a,72b…突起
72a…絶縁物質
81…導電性粒子
82…導電部
Claims (15)
- 電極間の電気的な接続に用いられ、光硬化性を有する導電材料であり、
導電性粒子と、
屈折率が1.6以上である材料により形成されている光反射粒子と、
光硬化性を有するバインダー樹脂とを含み、
前記光反射粒子の少なくとも一部が、前記導電性粒子の表面上に付着しており、
前記導電性粒子の表面積全体に占める前記光反射粒子により被覆されている部分の面積である被覆率が10%以上である、光硬化性導電材料。 - 前記導電性粒子の表面上に付着していない光反射粒子を含む、請求項1に記載の光硬化性導電材料。
- 光硬化性導電材料100重量%中、前記導電性粒子の含有量が5重量%以上、かつ20重量%以下である、請求項1又は2に記載の光硬化性導電材料。
- 光硬化性導電材料100重量%中、前記光反射粒子の含有量が5重量%以上、かつ80重量%以下である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の光硬化性導電材料。
- 前記光反射粒子の材料が、TiO2、ZnO又はAl2O3を含む、請求項1〜4のいずれか1項に記載の光硬化性導電材料。
- 前記導電性粒子が、導電性の表面上に配置された絶縁粒子を備える、請求項1〜5のいずれか1項に記載の光硬化性導電材料。
- 前記絶縁粒子の材料が、有機物質又は有機無機ハイブリッド物質である、請求項6に記載の光硬化性導電材料。
- 前記導電性粒子の表面上に付着している絶縁物質を備え、
前記導電性粒子の表面積全体に占める前記絶縁物質及び前記光反射粒子により被覆されている部分の面積である被覆率が50%以上である、請求項1〜7のいずれか1項に記載の光硬化性導電材料。 - 前記導電性粒子における導電部の外表面の材料が、銅、銀又は金である、請求項1〜8のいずれか1項に記載の光硬化性導電材料。
- 前記バインダー樹脂が、熱硬化性及び光硬化性を有する、請求項1〜9のいずれか1項に記載の光硬化性導電材料。
- 熱の付与後に光の照射が行われ、熱の付与及び光の照射により前記バインダー樹脂を硬化させて用いられる、請求項10に記載の光硬化性導電材料。
- 請求項1〜11のいずれか1項に記載の光硬化性導電材料を用いて、かつ、
第1の電極を表面に有する第1の接続対象部材と、第2の電極を表面に有する第2の接続対象部材とを用いて、
前記第1の接続対象部材の表面上に、前記光硬化性導電材料を配置する工程と、
前記第1の電極と前記第2の電極との間に前記導電性粒子が位置するように、前記光硬化性導電材料の前記第1の接続対象部材側とは反対の表面上に、前記第2の接続対象部材を配置する工程と、
前記第2の接続対象部材の配置前、配置時又は配置後に、前記光硬化性導電材料に光を照射する工程とを備え、
前記バインダー樹脂を硬化させることで、前記第1の接続対象部材と前記第2の接続対象部材とを接続している接続部を前記光硬化性導電材料により形成して、かつ前記第1の電極と前記第2の電極とを前記導電性粒子により電気的に接続する、接続構造体の製造方法。 - 前記バインダー樹脂が、熱硬化性及び光硬化性を有し、
前記第2の接続対象部材の配置前、配置時又は配置後に、前記光硬化性導電材料に熱を付与し、かつ熱の付与後に前記光硬化性導電材料に光を照射し、
前記接続部が、前記光硬化性導電材料に熱を付与及び光を照射して、前記バインダー樹脂を硬化させることで形成されている、請求項12に記載の接続構造体の製造方法。 - 第1の電極を表面に有する第1の接続対象部材と、
第2の電極を表面に有する第2の接続対象部材と、
前記第1の接続対象部材と前記第2の接続対象部材とを接続している接続部とを備え、
前記接続部が、請求項1〜11のいずれか1項に記載の光硬化性導電材料に光を照射して、かつ前記バインダー樹脂を硬化させることで形成されており、
前記第1の電極と前記第2の電極とが前記導電性粒子により電気的に接続されている、接続構造体。 - 前記バインダー樹脂が、熱硬化性及び光硬化性を有し、
前記接続部が、前記光硬化性導電材料に熱を付与及び光を照射して、前記バインダー樹脂を硬化させることで形成されている、請求項14に記載の接続構造体。
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