JP6347635B2 - 異方性導電接着剤 - Google Patents

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Description

本発明は、導電性粒子が分散された異方性導電接着剤に関し、特に、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）、ドライバーＩＣ（Integrated Circuit）等のチップ（素子）が発する熱を放熱することが可能な異方性導電接着剤に関する。
従来、ＬＥＤ素子を基板に実装する工法として、ワイヤーボンド工法が用いられている。ワイヤーボンド工法は、図５に示すように、ＬＥＤ素子の電極（第１導電型電極１０４ａ及び第２導電型電極１０２ａ）面を上に向け（フェイスアップ）、そのＬＥＤ素子と基板の電気的接合をワイヤーボンド（ＷＢ）３０１ａ、３０１ｂで行い、ＬＥＤ素子と基板との接着には、ダイボンド材３０２を用いる。
しかし、このようなワイヤーボンドで電気的接続を得る方法では、電極（第１導電型電極１０４ａ及び第２導電型電極１０２ａ）からのワイヤーボンドの物理的破断・剥離のリスクがあるため、より信頼性の高い技術が求められる。さらに、ダイボンド材３０２の硬化プロセスは、オーブン硬化で行われるため、生産に時間が掛かる。
ワイヤーボンドを用いない工法として、図６に示すように、ＬＥＤ素子の電極（第１導電型電極１０４ａ及び第２導電型電極１０２ａ）面を基板側に向け(フェイスダウン、フリップチップ)、そのＬＥＤ素子と基板との電気的接続に、銀ペーストに代表される導電性ベースト３０３ａ、３０３ｂを用いる方法がある。
しかし、導電性ペースト３０３ａ、３０３ｂは、接着力が弱いため、封止樹脂３０４による補強が必要である。さらに、封止樹脂３０４の硬化プロセスは、オーブン硬化で行われるため、生産に時間が掛かる。
導電性ペーストを用いない工法として、図７に示すように、ＬＥＤ素子の電極面を基板側に向け(フェイスダウン、フリップチップ)、そのＬＥＤ素子と基板との電気的接続及び接着に、絶縁性の接着剤バインダー３０５中に導電性粒子３０６を分散させた異方性導電接着剤を用いる方法がある。異方性導電接着剤は、接着プロセスが短いため、生産効率が良い。また、異方性導電接着剤は、安価であり、透明性、接着性、耐熱性、機械的強度、電気絶縁性等に優れている。
また、近年、フリップチップ実装するためのＬＥＤ素子が開発されている。このＦＣ実装用ＬＥＤ素子は、パッシベーション１０５により、電極面積を大きく取る設計が可能であるため、バンプレス実装が可能となる。また、発光層の下に反射膜を設けることによって光取り出し効率が良くなる。
ＦＣ実装用ＬＥＤ素子を基板に実装する工法としては、図８に示すように、金スズ共晶接合が用いられている。金スズ共晶接合は、チップ電極を金とスズの合金３０７で形成し、フラックスを基板に塗布し、チップを搭載、加熱することで基板電極と、共晶接合させる工法である。しかし、このようなはんだ接続工法は、加熱中のチップズレや洗浄しきれなかったフラックスによる信頼性への悪影響があるため歩留まりが悪い。また、高度な実装技術が必要である。
金スズ共晶を用いない工法として、図９に示すように、ＬＥＤ素子の電極面と基板との電気的接続に、はんだペースト３０３を用いるはんだ接続工法がある。しかし、このようなはんだ接続工法は、ペーストが等方性の導電性を有するため、ｐｎ電極間がショートしてしまい歩留まりが悪い。
はんだペーストを用いない工法として、図１０に示すように、ＬＥＤ素子と基板との電気的接続及び接着に、図７と同様、絶縁性のバインダー中に導電性粒子３０６を分散させたＡＣＦなどの異方性導電接着剤を用いる方法がある。異方性導電接着剤は、ｐｎ電極間に絶縁性のバインダーが充填される。よって、ショートが発生しにくいため歩留まりが良い。また、接着プロセスが短いため、生産効率が良い。
ところで、ＬＥＤ素子の活性層（ジャンクション）１０３は、光の他に多くの熱を発生し、発光層温度（Ｔｊ＝ジャンクション温度）が１００℃以上になると、ＬＥＤの発光効率が低下し、ＬＥＤの寿命が短くなる。このため、活性層１０３の熱を効率良く逃がすための構造が必要である。
図５に示すようなＷＢ実装では、活性層１０３がＬＥＤ素子の上側に位置するため、発生した熱が基板側に効率良く伝わらないため放熱性が悪い。
また、図６〜図１０に示すようなフリップチップ実装を行うと、活性層１０３が基板側に位置するため、熱が基板側に効率良く伝わる。図６、図９に示すように、電極間を導電性ペースト３０３ａ、３０３ｂで接合した場合、高効率で放熱することができるが、導電性ペースト３０３ａ、３０３ｂによる接続は、上記で述べたように接続信頼性が悪い。また、図８に示すように、金スズ共晶接合を行った場合も、上記で述べたのと同様に接続信頼性が悪い。
また、図７、図１０に示すように、導電性ペースト３０３ａ、３０３ｂを用いずにＡＣＦ（Anisotropic conductive film）やＡＣＰ（Anisotropic Conductive Paste）等の異方性導電接着剤でフリップチップ実装することで、活性層１０３が基板側近く配置され、熱が基板側に効率良く伝わる。また、接着力が高いため、高い接続信頼性が得られる。
特開２００５−１２０３５７号公報 特開平５−１５２４６４号公報 特開２００３−０２６７６３号公報
しかしながら、従来の異方性導電接着剤を用いたＬＥＤ素子のフリップチップ実装では、電気接続部分の導電性粒子のみが放熱路となるため、ＬＥＤ素子から発生する熱を基板側に十分に逃がすことができず、高い放熱特性を得ることができない。また、異方性導電接着剤を用いた場合、導電性粒子により光が吸収されてしまい、発光効率が低下してしまう。
本発明は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、優れた光学特性及び放熱特性が得られる異方性導電接着剤を提供する。
本件発明者は、鋭意検討を行った結果、樹脂粒子の最表面にＡｇを主成分とする金属層が形成された導電性粒子と、はんだ粒子と、光反射性絶縁粒子とを配合することにより、上述の目的を達成できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
すなわち、本発明に係る異方性導電接着剤は、樹脂粒子の最表面にＡｇを主成分とする金属層が形成された導電性粒子と、前記導電性粒子よりも平均粒径が小さいはんだ粒子と、前記はんだ粒子よりも平均粒径が小さい光反射性絶縁粒子と、前記導電性粒子、前記はんだ粒子、及び前記光反射性絶縁粒子を分散させるバインダーとを含有することを特徴とする。
また、本発明に係る接続構造体は、第１の電子部品と、第２の電子部品と、樹脂粒子の最表面にＡｇを主成分とする金属層が形成された導電性粒子と、前記導電性粒子よりも平均粒径が小さいはんだ粒子と、前記はんだ粒子よりも平均粒径が小さい光反射性絶縁粒子と、前記導電性粒子、前記はんだ粒子、及び前記光反射性絶縁粒子を分散させるバインダーとを含有する異方性導電接着剤により、前記第１の電子部品と前記第２の電子部品とを接着してなる異方性導電膜とを備え、前記第１の電子部品の端子と前記第２の電子部品の端子とが、前記導電性粒子を介して電気的に接続されてなるとともに、前記はんだ粒子によってはんだ接合されてなることを特徴としている。
本発明によれば、樹脂粒子の最表面にＡｇを主成分とする金属層が形成された導電性粒子と、はんだ粒子よりも平均粒径が小さい光反射性絶縁粒子とを含有するため、光反射率が高く、優れた光学特性を得ることができる。また、導電性粒子よりも平均粒径が小さいはんだ粒子を含有するため、はんだ接合により端子の接触面積が増加し、優れた放熱特性を得ることができる。
圧着前における対向する端子間を模式的に示す断面図である。 圧着後における対向する端子間を模式的に示す断面図である。 本発明の一実施の形態に係るＬＥＤ実装体の一例を示す断面図である。 本発明の他の一実施の形態に係るＬＥＤ実装体の一例を示す断面図である。 従来のワイヤーボンド工法によるＬＥＤ実装体の一例を示す断面図である。 従来の導電性ペーストを用いたＬＥＤ実装体の一例を示す断面図である。 従来の異方性導電接着剤を用いたＬＥＤ実装体の一例を示す断面図である。 従来のＦＣ実装用ＬＥＤを金スズ共晶接合により実装したＬＥＤ実装体の一例を示す断面図である。 従来のＦＣ実装用ＬＥＤを導電性ペーストにより実装したＬＥＤ実装体の一例を示す断面図である。 従来のＦＣ実装用ＬＥＤを異方性導電接着剤により実装したＬＥＤ実装体の一例を示す断面図である。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら下記順序にて詳細に説明する。
１．異方性導電接着剤
２．接続構造体及びその製造方法
３．実施例
＜１．異方性導電接着剤＞
本実施の形態における異方性導電接着剤は、樹脂粒子の最表面にＡｇを主成分とする金属層が形成された導電性粒子と、導電性粒子よりも平均粒径が小さいはんだ粒子と、はんだ粒子よりも平均粒径が小さい光反射性絶縁粒子とがバインダー（接着剤成分）中に分散されたものであり、その形状は、ペースト、フィルムなどであり、目的に応じて適宜選択することができる。
図１及び図２は、それぞれ圧着前及び圧着後における対向する端子間を模式的に示す断面図である。図１及び図２に示すように、圧着時に導電性粒子３１よりも平均粒径が小さいはんだ粒子３２が導電性粒子３１の扁平変形に追従して潰れ、加熱によるはんだ接合により金属結合する。このため、端子と接触する面積が増大し、放熱特性及び電気特性を向上させることができる。はんだ粒子３２が導電性粒子３１よりも大きい場合、リークが発生して歩留りが悪くなることがある。
また、導電性粒子は、樹脂粒子の最表面にＡｇを主成分とする金属層が形成された光反射性の導電性粒子であるため、端子部分に捕捉されなかった余剰の導電性粒子が、ＬＥＤチップの発光部からの光を効率よく反射し、ＬＥＤ実装体の光取り出し効率を向上させる。
また、光反射性絶縁粒子は、ＬＥＤチップの発光部からの光を効率よく反射し、ＬＥＤ実装体の光取り出し効率を向上させる。また、光反射性絶縁粒子は、はんだ粒子よりも平均粒径が小さいため、対向する端子間への光反射性絶縁粒子の捕捉が抑制される。このため、ＬＥＤ実装体の良好な放熱特性及び電気特性を得ることができる。
導電性粒子は、樹脂粒子の最表面にＡｇを主成分とする金属層が形成された金属被覆樹脂粒子である。樹脂粒子としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、アクリロニトリル・スチレン（ＡＳ）樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ジビニルベンゼン系樹脂、スチレン系樹脂等が挙げられる。また、導電性粒子の扁平変形に対する抵抗の上昇を抑制するため、樹脂粒子の表面をＮｉなどで被覆してもよい。このような光反射性導電粒子によれば、圧縮時に潰れやすく、変形し易いため、配線パターンとの接触面積を大きくすることができる。また、配線パターンの高さのバラツキを吸収することができる。
Ａｇを主成分とする合金において、Ａｇの他に含有する金属としては、例えば、Ｂｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｆｅ、Ｒｕ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ等が挙げられる。これらの中でも、Ａｇを９５．０ａｔｍ％以上９９．８ａｔｍ％以下、Ｂｉを０．１ａｔｍ％以上３．０ａｔｍ％以下、Ｎｄを０．１ａｔｍ％以上２．０ａｔｍ％以下含有するＡｇ合金を用いることが好ましい。これにより、優れた光反射性、及び耐マイグレーション性を得ることができる。
また、導電性粒子の平均粒径は、１μｍ以上１０μｍ以下であることが好ましく、より好ましくは１μｍ以上８μｍ以下である。また、導電性粒子の配合量は、接続信頼性及び絶縁信頼性の観点から、バインダー１００質量部に対して１質量部以上１００質量部以下であることが好ましい。
はんだ粒子は、導電性粒子よりも平均粒径が小さく、好ましくは、はんだ粒子の平均粒径は、導電性粒子の平均粒径の２０％以上１００％未満である。はんだ粒子が導電性粒子に対して小さすぎると、圧着時にはんだ粒子が対向する端子間に捕捉されず、金属結合しないため、優れた放熱特性及び電気特性を得ることができない。一方、はんだ粒子が導電性粒子に対して大きすぎると、例えばＬＥＤチップのエッジ部分ではんだ粒子によるショルダータッチが発生してリークが発生し、製品の歩留りが悪くなる。
はんだ粒子は、例えばＪＩＳ Ｚ ３２８２−１９９９に規定されている、Ｓｎ−Ｐｂ系、Ｐｂ−Ｓｎ−Ｓｂ系、Ｓｎ−Ｓｂ系、Ｓｎ−Ｐｂ−Ｂｉ系、Ｂｉ−Ｓｎ系、Ｓｎ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ｐｂ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ｉｎ系、Ｓｎ−Ａｇ系、Ｓｎ−Ｐｂ−Ａｇ系、Ｐｂ−Ａｇ系などから、電極材料や接続条件などに応じて適宜選択することができる。また、はんだ粒子の形状は、粒状、燐片状などから適宜選択することができる。なお、はんだ粒子は、異方性を向上させるために絶縁層で被覆されていても構わない。
はんだ粒子の配合量は、１体積％以上３０体積％以下であることが好ましい。はんだ粒子の配合量が少なすぎると優れた放熱特性が得られなくなり、配合量が多すぎると異方性が損なわれ、優れた接続信頼性が得られない。
光反射性絶縁粒子は、はんだ粒子よりも平均粒径が小さく、はんだ粒子の平均粒径の２％以上３０％未満であることが好ましい。光反射性絶縁粒子が小さすぎると、ＬＥＤチップの発光部からの光を効率よく反射することができない。また、光反射性絶縁粒子がはんだ粒子に対して大きすぎると、はんだ粒子とＬＥＤチップの電極との間、又ははんだ粒子と基板配線との間に光反射性絶縁粒子が噛み込み、放熱の妨げになってしまう。
光反射性絶縁粒子は、酸化チタン（ＴｉＯ２）、窒化ホウ素（ＢＮ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）及び酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）からなる群より選択される少なくとも１種であることが好ましい。これらの光反射性絶縁粒子は、粒子自体が自然光の下で灰色から白色であるため、可視光に対する反射特性の波長依存性が小さく、発光効率を向上させることができる。これらの中でも、高い屈折率を有する酸化チタンが好適に用いられる。
光反射性絶縁粒子の配合量は、１〜５０体積％であることが好ましく、より好ましくは５〜２５体積％である。光反射性絶縁粒子の配合量が少なすぎると、十分な光反射を実現することができず、光反射性絶縁粒子の配合量が多すぎると、併用している導電粒子に基づく接続が阻害される。
導電性粒子、はんだ粒子、及び光反射性絶縁粒子の配合量において、はんだ粒子の配合量が、導電性粒子の配合量よりも大きく、光反射性絶縁粒子の配合量が、はんだ粒子の配合量よりも多いことが好ましい。このような配合により、優れた光学特性、放熱特性、及び電気特性を得ることができる。
バインダーとしては、従来の異方性導電接着剤や異方性導電フィルムにおいて使用されている接着剤組成物を利用することができる。接着剤組成物としては、脂環式エポキシ化合物や複素環系エポキシ化合物や水素添加エポキシ化合物等を主成分としたエポキシ硬化系接着剤が好ましく挙げられる。
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、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。
複素環状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系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。
脂環式エポキシ化合物や複素環系エポキシ化合物や水素添加エポキシ化合物は、単独で使用してもよいが、２種以上を併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、他のエポキシ化合物を併用してもよい。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等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；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、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等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；ｐ−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；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；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；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；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等から得られるグリシジルアミン；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。
硬化剤としては、酸無水物、イミダゾール化合物、ジシアン等を挙げることができる。中でも、硬化物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。
接着剤組成物において、脂環式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、脂環式酸無水物系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、脂環式酸無水物系硬化剤を、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。
このような構成からなる異方性導電接着剤は、圧着時に導電性粒子３１よりも平均粒径が小さいはんだ粒子３２が導電性粒子３１の扁平変形に追従して潰れ、加熱によるはんだ接合により金属結合する。このため、端子と接触する面積が増大し、放熱特性及び電気特性を向上させることができる。また、導電性粒子は、樹脂粒子の最表面にＡｇを主成分とする金属層が形成された光反射性の導電性粒子であるため、端子部分に捕捉されなかった余剰の導電性粒子が、ＬＥＤチップの発光部からの光を効率よく反射し、ＬＥＤ実装体の光取り出し効率を向上させる。また、光反射性絶縁粒子は、ＬＥＤチップの発光部からの光を効率よく反射し、ＬＥＤ実装体の光取り出し効率を向上させる。また、光反射性絶縁粒子は、はんだ粒子よりも平均粒径が小さいため、対向する端子間への光反射性絶縁粒子の捕捉が抑制される。このため、ＬＥＤ実装体の良好な放熱特性及び電気特性を得ることができる。
特に、耐腐食性を持つＡｕめっき基板を用いた場合、Ａｕ−Ｓｎ共晶のみのはんだ接合では、ＬＥＤチップの発光部からの光がＡｕめっきに吸収されて光束量が低下するのに対し、光反射性導電粒子、及び光反射性絶縁粒子を配合した異方性導電接着剤を用いることにより、高い光束量を得ることができる。
＜２．接続構造体及びその製造方法＞
次に、前述した異方性導電接着剤を用いた接続構造体について説明する。本実施の形態における接続構造体は、第１の電子部品と、第２の電子部品と、樹脂粒子の最表面にＡｇを主成分とする金属層が形成された導電性粒子と、導電性粒子よりも平均粒径が小さいはんだ粒子と、はんだ粒子よりも平均粒径が小さい光反射性絶縁粒子と、導電性粒子、はんだ粒子、及び光反射性絶縁粒子を分散させるバインダーとを含有する異方性導電接着剤により、第１の電子部品と第２の電子部品とを接着してなる異方性導電膜とを備え、第１の電子部品の端子と第２の電子部品の端子とが、導電性粒子を介して電気的に接続されてなるとともに、はんだ粒子によってはんだ接合されている。
本実施の形態における第１の電子部品としては、熱を発するＬＥＤ（Light Emitting Diode）、ドライバーＩＣ（Integrated Circuit）等のチップ（素子）が好適であり、第２の電子部品としては、チップを搭載する基板が好適である。
図３は、ＬＥＤ実装体の構成例を示す断面図である。このＬＥＤ実装体は、ＬＥＤ素子と基板とを、前述した導電性粒子３１と、導電性粒子よりも平均粒径が小さいはんだ粒子３２とが接着剤成分中に分散された異方性導電接着剤を用いて接続したものである。
ＬＥＤ素子は、例えばサファイヤからなる素子基板１１上に、例えばｎ−ＧａＮからなる第１導電型クラッド層１２と、例えばＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ層からなる活性層１３と、例えばｐ−ＧａＮからなる第２導電型クラッド層１４とを備え、いわゆるダブルヘテロ構造を有する。また、第１導電型クラッド層１２上の一部に第１導電型電極１２ａを備え、第２導電型クラッド層１４上の一部に第２導電型電極１４ａを備える。ＬＥＤ素子の第１導電型電極１２ａと第２導電型電極１４ａとの間に電圧を印加すると、活性層１３にキャリアが集中し、再結合することにより発光が生じる。
基板は、基材２１上に第１導電型用回路パターン２２と、第２導電型用回路パターン２３とを備え、ＬＥＤ素子の第１導電型電極１２ａ及び第２導電型電極１４ａに対応する位置にそれぞれ電極２２ａ及び電極２３ａを有する。
図３に示すように、ＬＥＤ実装体は、ＬＥＤ素子の端子（電極１２ａ、１４ａ）と、基板の端子（電極２２ａ、２３ａ）とが導電性粒子３１を介して電気的に接続され、さらに、はんだ粒子３２によるはんだ接合により金属結合している。これにより、端子間の接触面積が増大し、ＬＥＤ素子の活性層１３で発生した熱を効率良く基板側に逃がすことができ、発光効率の低下を防ぐとともにＬＥＤ実装体を長寿命化させることができる。
また、フリップチップ実装するためのＬＥＤ素子は、図４に示すように、パッシベーション１０５により、ＬＥＤ素子の端子（電極１２ａ、１４ａ）が大きく設計されているため、ＬＥＤ素子の端子（電極１２ａ、１４ａ）と基板の端子（回路パターン２２、２３）との間に導電性粒子３１及びはんだ粒子３２がより多く捕捉される。これにより、ＬＥＤ素子の活性層１３で発生した熱をさらに効率良く基板側に逃がすことができる。
次に、上述した接続構造体の製造方法について説明する。本実施の形態における接続構造体の製造方法は、樹脂粒子の最表面にＡｇを主成分とする金属層が形成された導電性粒子と、導電性粒子よりも平均粒径が小さいはんだ粒子と、はんだ粒子よりも平均粒径が小さい光反射性絶縁粒子と、導電性粒子、はんだ粒子、及び光反射性絶縁粒子を分散させるバインダーとを含有する異方性導電接着剤を、第１の電子部品の端子と第２の電子部品の端子との間に挟み、第１の電子部品と第２の電子部品とを熱圧着する。これにより、第１の電子部品の端子と、第２の電子部品の端子とが導電性粒子を介して電気的に接続され、さらに第１の電子部品の端子と第２の電子部品の端子とが、はんだ粒子によるはんだ接合により金属結合した接続構造体を得ることができる。
本実施の形態における接続構造体の製造方法によれば、圧着時に導電性粒子が押圧により扁平変形して電気的に接続するとともに、はんだ粒子によるはんだ接合により対向する端子間のとの接触面積が増加するため、高い放熱性及び高い接続信頼性を得ることができる。
＜３．実施例＞
以下、本発明の実施例について詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。本実施例では、光反射性の導電性粒子とはんだ粒子と白色無機フィラーとを配合した異方性導電接着剤（ＡＣＰ）を作製し、反射率を評価した。また、ＬＥＤ実装体を作製し、全光束量、放熱特性、及び電気特性について評価した。
光反射性の導電性粒子の作製、異方性導電接着剤の作製、反射率の評価、ＬＥＤ実装体の作製、ＬＥＤ実装体の全光束量の評価、放熱特性の評価、及び電気特性の評価は、次のように行った。
［光反射性の導電性粒子の作製］
粒径５μｍの球状アクリル樹脂にスパッタリング法により、Ａｇ合金（商品名：ＧＢ１００、ＣＯＢＥＬＣＯ社製）を厚み０．２５μｍで形成し、粒径５．５μｍの光反射性の導電性粒子Ａを作製した。
また、粒径５μｍの樹脂コアＮｉ導電性粒子にスパッタリング法により、Ａｇ合金（商品名：ＧＢ１００、ＣＯＢＥＬＣＯ社製）を厚み０．２５μｍで形成し、粒径５．５μｍの光反射性の導電性粒子Ｂを作製した。Ｎｉ導電性粒子は、球状アクリル樹脂（φ４．６μｍ）の表面にＮｉめっき（０．２μｍｔ）が施されているものを使用した。
また、粒径５μｍの球状アクリル樹脂にスパッタリング法により、Ａｕを厚み０．２５μｍで形成し、粒径５．５μｍの光反射性の導電性粒子Ｃを作製した。
［異方性導電接着剤の作製］
エポキシ硬化系接着剤（エポキシ樹脂（商品名：ＣＥＬ２０２１Ｐ、（株）ダイセル化学製）及び酸無水物（ＭｅＨＨＰＡ、商品名：ＭＨ７００、新日本理化（株）製）を主成分としたバインダー）中に、光反射性の導電性粒子を２体積％、はんだ粒子を５体積％、及び、白色無機フィラーとして酸化チタンを１０体積％配合し、異方性導電接着剤を作製した。はんだ粒子として、平均粒径（Ｄ５０）が、０．８μｍ、１．１μｍ、５．０μｍ、及び２０．０μｍのものを準備した（商品名：Ｍ７０７（Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕ）、ｍｐ：２１７℃、千住金属工業社製）。
［反射率の評価］
白色板に異方性導電接着剤を厚み１００μとなるように塗布した後、２００℃−１ｍｉｎの条件で加熱硬化した。硬化後の異方性導電膜の反射率を、分光光度計にて測定した。
［ＬＥＤ実装体の作製］
異方性導電接着剤を用いてＦＣ実装用ＬＥＤチップ（商品名：ＤＡ７００、ＣＲＥＥ社製、Ｖｆ＝３．２Ｖ（Ｉｆ＝３５０ｍＡ））をＡｕ電極基板（セラミック基板、導体スペース＝１００μｍＰ、Ｎｉ／Ａｕメッキ＝５．０／０．３μｍ）に搭載した。異方性導電接着剤をＡｕ電極基板に塗布した後、ＬＥＤチップをアライメントして搭載し、２６０℃−１０秒、荷重１０００ｇ／ｃｈｉｐの条件で加熱圧着を行った。
［全光束量の評価］
積分球による全光束量測定装置（ＬＥ−２１００、大塚電子（株））を用いて、ＬＥＤ実装体の全光束量を測定した。
［放熱特性の評価］
過渡熱抵抗測定装置（Ｔ３ＳＴＡＲ、Ｍｅｎｔｏｒ Ｇｒａｐｈｉｃｓ社製）を用いて、０．１秒間点灯したときのＬＥＤ実装体の熱抵抗値（℃／Ｗ）を測定した。測定条件はＩｆ＝３５０ｍＡ、Ｉｍ＝１ｍＡで行った。
［電気特性の評価］
初期Ｖｆ値として、Ｉｆ＝３５０ｍＡ時のＶｆ値を測定した。また、８５℃、８５％ＲＨ環境下でＬＥＤ実装体をＩｆ＝３５０ｍＡで５００時間点灯させ（高温高湿試験）、Ｉｆ＝３５０ｍＡ時のＶｆ値を測定した。なお、高温高湿試験は初期良品のみ行った。初期の評価は、リークが発生した場合を「×」、それ以外を「○」とした。高温高湿試験後の評価は、初期Ｖｆ値からの変動が５％以上の場合を「×」、初期Ｖｆ値からの変動が５％未満の場合を「○」とした。
表１に、実施例及び比較例について、光学特性、放熱特性、及び電気特性の評価結果を示す。



＜実施例１＞
表１に示すように、バインダーに対してＮｉめっき樹脂粒子の表面をＡｇ合金（Ａｇ：Ｂｉ：Ｎｄ＝９９：０．７：０．３）で被覆した外観が灰色の光反射性導電粒子（粒径（Ｄ５０）：５．５μｍ）と、はんだ粒子（粒径（Ｄ５０）：５．０μｍ）と、酸化チタン（粒径（Ｄ５０）：０．２５μｍ）とを混合し、異方性導電接着剤を作製した。
異方性導電接着剤の反射率は、波長４５０ｎｍで６５％であった。また、異方性導電接着剤を用いて作製したＬＥＤ実装体の全光束量は、７．０ｌｍ、電気接続部分の熱抵抗値は、１３．２℃／Ｗであり、従来のＡＣＰ（例えば比較例１）に比べて、光学特性及び放熱特性を向上させることができた。また、ＬＥＤ実装体の導通信頼性の初期の評価は○であり、８５℃８５％３０００ｈの点灯試験後の評価は○であり、安定した電気特性を得ることができた。
＜実施例２＞
表１に示すように、バインダーに対してＮｉめっき樹脂粒子の表面をＡｇ合金（Ａｇ：Ｂｉ：Ｎｄ＝９９：０．７：０．３）で被覆した外観が灰色の光反射性導電粒子（粒径（Ｄ５０）：５．５μｍ）と、はんだ粒子（粒径（Ｄ５０）：１．１μｍ）と、酸化チタン（粒径（Ｄ５０）：０．２５μｍ）とを混合し、異方性導電接着剤を作製した。
異方性導電接着剤の反射率は、波長４５０ｎｍで６０％であった。また、異方性導電接着剤を用いて作製したＬＥＤ実装体の全光束量は、６．５ｌｍ、電気接続部分の熱抵抗値は、１３．６℃／Ｗであり、従来のＡＣＰ（例えば比較例１）に比べて、光学特性及び放熱特性を向上させることができた。また、ＬＥＤ実装体の導通信頼性の初期の評価は○であり、８５℃８５％３０００ｈの点灯試験後の評価は○であり、安定した電気特性を得ることができた。
＜実施例３＞
表１に示すように、バインダーに対してＮｉめっき樹脂粒子の表面をＡｇ合金（Ａｇ：Ｂｉ：Ｎｄ＝９９：０．７：０．３）で被覆した外観が灰色の光反射性導電粒子（粒径（Ｄ５０）：５．５μｍ）と、はんだ粒子（粒径（Ｄ５０）：５．０μｍ）と、酸化チタン（粒径（Ｄ５０）：０．１８μｍ）とを混合し、異方性導電接着剤を作製した。
異方性導電接着剤の反射率は、波長４５０ｎｍで５５％であった。また、異方性導電接着剤を用いて作製したＬＥＤ実装体の全光束量は、６．０ｌｍ、電気接続部分の熱抵抗値は、１２．５℃／Ｗであり、従来のＡＣＰ（例えば比較例１）に比べて、光学特性及び放熱特性を向上させることができた。また、ＬＥＤ実装体の導通信頼性の初期の評価は○であり、８５℃８５％３０００ｈの点灯試験後の評価は○であり、安定した電気特性を得ることができた。
＜実施例４＞
表１に示すように、バインダーに対してＮｉめっき樹脂粒子の表面をＡｇ合金（Ａｇ：Ｂｉ：Ｎｄ＝９９：０．７：０．３）で被覆した外観が灰色の光反射性導電粒子（粒径（Ｄ５０）：５．５μｍ）と、はんだ粒子（粒径（Ｄ５０）：５．０μｍ）と、酸化チタン（粒径（Ｄ５０）：１．００μｍ）とを混合し、異方性導電接着剤を作製した。
異方性導電接着剤の反射率は、波長４５０ｎｍで５０％であった。また、異方性導電接着剤を用いて作製したＬＥＤ実装体の全光束量は、５．７ｌｍ、電気接続部分の熱抵抗値は、１４．５℃／Ｗであり、従来のＡＣＰ（例えば比較例１）に比べて、光学特性及び放熱特性を向上させることができた。また、ＬＥＤ実装体の導通信頼性の初期の評価は○であり、８５℃８５％３０００ｈの点灯試験後の評価は○であり、安定した電気特性を得ることができた。
＜実施例５＞
表１に示すように、バインダーに対して球状樹脂粒子の表面をＡｇ合金（Ａｇ：Ｂｉ：Ｎｄ＝９９：０．７：０．３）で被覆した外観が灰色の光反射性導電粒子（粒径（Ｄ５０）：５．５μｍ）と、はんだ粒子（粒径（Ｄ５０）：５．０μｍ）と、酸化チタン（粒径（Ｄ５０）：０．２５μｍ）とを混合し、異方性導電接着剤を作製した。
異方性導電接着剤の反射率は、波長４５０ｎｍで６４％であった。また、異方性導電接着剤を用いて作製したＬＥＤ実装体の全光束量は、６．９ｌｍ、電気接続部分の熱抵抗値は、１３．０℃／Ｗであり、従来のＡＣＰ（例えば比較例１）に比べて、光学特性及び放熱特性を向上させることができた。また、ＬＥＤ実装体の導通信頼性の初期の評価は○であり、８５℃８５％３０００ｈの点灯試験後の評価は○であり、安定した電気特性を得ることができた。
＜比較例１＞
表１に示すように、バインダーに対して球状樹脂粒子の表面をＡｇで被覆した外観が茶色の光反射性導電粒子（粒径（Ｄ５０）：５．５μｍ）を混合し、異方性導電接着剤を作製した。
異方性導電接着剤の反射率は、波長４５０ｎｍで８％と低かった。また、異方性導電接着剤を用いて作製したＬＥＤ実装体の全光束量は、３．３ｌｍ、電気接続部分の熱抵抗値は、４０．０℃／Ｗと高かった。また、ＬＥＤ実装体の導通信頼性の初期の評価は○であり、８５℃８５％３０００ｈの点灯試験後の評価は○であり、安定した電気特性を得ることができた。
＜比較例２＞
表１に示すように、バインダーに対してＮｉめっき樹脂粒子の表面をＡｇ合金（Ａｇ：Ｂｉ：Ｎｄ＝９９：０．７：０．３）で被覆した外観が灰色の光反射性導電粒子（粒径（Ｄ５０）：５．５μｍ）と、酸化チタン（粒径（Ｄ５０）：０．２５μｍ）とを混合し、異方性導電接着剤を作製した。
異方性導電接着剤の反射率は、波長４５０ｎｍで７０％であった。また、異方性導電接着剤を用いて作製したＬＥＤ実装体の全光束量は、７．５ｌｍ、電気接続部分の熱抵抗値は、４０．０℃／Ｗと高かった。また、ＬＥＤ実装体の導通信頼性の初期の評価は○であり、８５℃８５％３０００ｈの点灯試験後の評価は○であり、安定した電気特性を得ることができた。
＜比較例３＞
表１に示すように、バインダーに対してＮｉめっき樹脂粒子の表面をＡｇ合金（Ａｇ：Ｂｉ：Ｎｄ＝９９：０．７：０．３）で被覆した外観が灰色の光反射性導電粒子（粒径（Ｄ５０）：５．５μｍ）と、はんだ粒子（粒径（Ｄ５０）：２０．０μｍ）と、酸化チタン（粒径（Ｄ５０）：０．２５μｍ）とを混合し、異方性導電接着剤を作製した。
異方性導電接着剤の反射率は、波長４５０ｎｍで６７％であった。また、異方性導電接着剤を用いて作製したＬＥＤ実装体は、導通信頼性の初期の評価が×であり、リークが発生した。このため、全光束量、熱抵抗値、及び電気特性の評価を行わなかった。リークは、はんだ粒子の粒径が大きすぎたために配線間ショートが発生したものと考えられる。
＜実施例６＞
表１に示すように、バインダーに対してＮｉめっき樹脂粒子の表面をＡｇ合金（Ａｇ：Ｂｉ：Ｎｄ＝９９：０．７：０．３）で被覆した外観が灰色の光反射性導電粒子（粒径（Ｄ５０）：５．５μｍ）と、はんだ粒子（粒径（Ｄ５０）：０．８μｍ）と、酸化チタン（粒径（Ｄ５０）：０．２５μｍ）とを混合し、異方性導電接着剤を作製した。
異方性導電接着剤の反射率は、波長４５０ｎｍで５８％であった。また、異方性導電接着剤を用いて作製したＬＥＤ実装体の全光束量は、６．３ｌｍ、電気接続部分の熱抵抗値は、１９．８℃／Ｗとやや高かった。これは、はんだ粒子が小さすぎたため、ＬＥＤチップと基板配線との間で金属結合しなかった部位が多いためであると考えられる。また、ＬＥＤ実装体の導通信頼性の初期の評価は○であり、８５℃８５％３０００ｈの点灯試験後の評価は×であり、高温高湿試験後により初期Ｖｆ値から５％以上の変動が生じた。
＜実施例７＞
表１に示すように、バインダーに対してＮｉめっき樹脂粒子の表面をＡｇ合金（Ａｇ：Ｂｉ：Ｎｄ＝９９：０．７：０．３）で被覆した外観が灰色の光反射性導電粒子（粒径（Ｄ５０）：５．５μｍ）と、はんだ粒子（粒径（Ｄ５０）：５．０μｍ）と、酸化チタン（粒径（Ｄ５０）：０．０２μｍ）とを混合し、異方性導電接着剤を作製した。
異方性導電接着剤の反射率は、波長４５０ｎｍで２０％であった。また、異方性導電接着剤を用いて作製したＬＥＤ実装体の全光束量は、３．７ｌｍと低かった。これは、酸化チタンの粒径がＬＥＤの発光する光の波長よりも非常に小さいため、光反射性が得られなかったためだと考えられる。また、ＬＥＤ実装体の電気接続部分の熱抵抗値は、１２．３℃／Ｗであった。また、ＬＥＤ実装体の導通信頼性の初期の評価は○であり、８５℃８５％３０００ｈの点灯試験後の評価は○であった。
＜実施例８＞
表１に示すように、バインダーに対してＮｉめっき樹脂粒子の表面をＡｇ合金（Ａｇ：Ｂｉ：Ｎｄ＝９９：０．７：０．３）で被覆した外観が灰色の光反射性導電粒子（粒径（Ｄ５０）：５．５μｍ）と、はんだ粒子（粒径（Ｄ５０）：５．０μｍ）と、酸化チタン（粒径（Ｄ５０）：３．００μｍ）とを混合し、異方性導電接着剤を作製した。
異方性導電接着剤の反射率は、波長４５０ｎｍで４０％であった。また、異方性導電接着剤を用いて作製したＬＥＤ実装体の全光束量は、５．０ｌｍであり、電気接続部分の熱抵抗値は、３０．０℃／Ｗと高かった。これは、酸化チタンがチップ電極と基板電極との間のスペーサーとなってしまい、はんだ粒子潰れを阻害したためであると考えられる。また、ＬＥＤ実装体の導通信頼性の初期の評価は○であり、８５℃８５％３０００ｈの点灯試験後の評価は×であり、高温高湿試験後により初期Ｖｆ値から５％以上の変動が生じた。
実施例１〜５のように、樹脂粒子の最表面にＡｇを主成分とする金属層が形成された導電性粒子と、導電性粒子よりも平均粒径が小さいはんだ粒子と、はんだ粒子よりも平均粒径が小さい光反射性絶縁粒子とを配合することにより、ＬＥＤ実装体の光学特性及び放熱特性を向上させることができた。また、実施例１〜５のように、はんだ粒子の平均粒径が、導電性粒子の平均粒径の２０％以上１００％未満であることにより、熱抵抗値が１５℃／Ｗ以下の優れた放熱特性を得ることができた。また、光反射性絶縁粒子の平均粒径が、はんだ粒子の平均粒径の２％以上３０％未満であることにより、反射率が５０％以上の優れた光学特性を得ることができた。
１１ 素子基板、１２ 第１導電型クラッド層、１３ 活性層、１４ 第２導電型クラッド層、２１ 基材、２２ 第１導電型用回路パターン、２３ 第２導電型用回路パターン、１５ パッシベーション、３１ 導電性粒子、３２ はんだ粒子、３３ バインダー、１０１ 素子基板、１０２ 第１導電型クラッド層、１０３ 活性層、１０４ 第２導電型クラッド層、１０５ パッシベーション、２０１ 基材、２０２ 第１導電型用回路パターン、２０３ 第２導電型用回路パターン、３０１ ワイヤーボンド、３０２ ダイボンド材、３０３ 導電性ペースト、３０４ 封止樹脂、３０５ バインダー、３０６ 導電性粒子、３０７ 金スズ合金、

Claims (9)

  1. 樹脂粒子の最表面にＡｇを主成分とする金属層が形成された導電性粒子と、
    前記導電性粒子よりも平均粒径が小さいはんだ粒子と、
    前記はんだ粒子よりも平均粒径が小さい光反射性絶縁粒子と、
    前記導電性粒子、前記はんだ粒子、及び前記光反射性絶縁粒子を分散させるバインダーと
    を含有する異方性導電接着剤。
  2. 前記はんだ粒子の平均粒径が、前記導電性粒子の平均粒径の２０％以上１００％未満である請求項１記載の異方性導電接着剤。
  3. 前記光反射性絶縁粒子の平均粒径が、前記はんだ粒子の平均粒径の２％以上３０％未満である請求項１又は２記載の異方性導電接着剤。
  4. 前記はんだ粒子の配合量が、前記導電性粒子の配合量よりも大きく、
    前記光反射性絶縁粒子の配合量が、前記はんだ粒子の配合量よりも多い請求項１乃至３のいずれか１項に記載の異方性導電接着剤。
  5. 前記光反射性絶縁粒子が、酸化チタン、窒化ホウ素、酸化亜鉛及び酸化アルミニウムからなる群より選択される少なくとも１種である請求項１乃至４のいずれか１項に記載の異方性導電接着剤。
  6. 前記Ａｇを主成分とする金属層が、Ａｇを９５．０ａｔｍ％以上９９．８ａｔｍ％以下、Ｂｉを０．１ａｔｍ％以上３．０ａｔｍ％以下、Ｎｄを０．１ａｔｍ％以上２．０ａｔｍ％以下含有する請求項１乃至５のいずれか１項に記載の異方性導電接着剤。
  7. 第１の電子部品と、
    第２の電子部品と、
    樹脂粒子の最表面にＡｇを主成分とする金属層が形成された導電性粒子と、前記導電性粒子よりも平均粒径が小さいはんだ粒子と、前記はんだ粒子よりも平均粒径が小さい光反射性絶縁粒子と、前記導電性粒子、前記はんだ粒子、及び前記光反射性絶縁粒子を分散させるバインダーとを含有する異方性導電接着剤により、前記第１の電子部品と前記第２の電子部品とを接着してなる異方性導電膜とを備え、
    前記第１の電子部品の端子と前記第２の電子部品の端子とが、前記導電性粒子を介して電気的に接続されてなるとともに、前記はんだ粒子によってはんだ接合されてなる接続構造体。
  8. 前記第１の電子部品が、ＬＥＤ素子であり、
    前記第２の電子部品が、基板である請求項７記載の接続構造体。
  9. 樹脂粒子の最表面にＡｇを主成分とする金属層が形成された導電性粒子と、前記導電性粒子よりも平均粒径が小さいはんだ粒子と、前記はんだ粒子よりも平均粒径が小さい光反射性絶縁粒子と、前記導電性粒子、前記はんだ粒子、及び前記光反射性絶縁粒子を分散させるバインダーとを含有する異方性導電接着剤を、第１の電子部品の端子と第２の電子部品の端子との間に挟み、第１の電子部品と第２の電子部品とを熱圧着する接続構造体の製造方法。

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