JP6430148B2 - 接着剤及び接続構造体 - Google Patents
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Description
1.接着剤
2.接続構造体
3.実施例
本発明が適用された接着剤は、脂環式エポキシ化合物又は水素添加エポキシ化合物と、カチオン触媒と、重量平均分子量が50000〜900000のアクリル樹脂と、半田粒子とを含有し、アクリル樹脂が、0.5〜10wt%のアクリル酸と、0.5〜10wt%のヒドロキシル基を有するアクリル酸エステルとを含むものである。
次に、本発明を適用した接続構造体について説明する。図3は、接続構造体の一例として、発熱する電子部品であるLED素子を示す断面図である。接続構造体は、配線パターン22を有する基板21と、配線パターン22の電極上に形成された異方性導電膜30と、異方性導電膜30上に実装された発光素子23とを備え、異方性導電膜30が、前述した異方性導電接着剤の硬化物からなる。この発光装置は、基板21上の配線パターン22と、発光素子23としてLED素子のn電極24とp電極25とのそれぞれに形成された接続用のバンプ26との間に、前述の異方性導電接着剤を塗布し、基板21と発光素子23とをフリップチップ実装することにより得られる。
<3.実施例>
異方性導電接着剤をセラミックからなる白色板上に厚さ100μmとなるように塗布し、1.5mm×10mmのアルミ片を180℃−1.5N−30secの条件で熱圧着し、接合体を作製した。
図5に示すように、LED実装サンプルを作製した。50μmピッチの配線基板(50μmAl配線−25μmPI(ポリイミド)層−50μmAl土台)51をステージ上に複数配列し、各配線基板51上に異方性導電接着剤50を約10μg塗布した。異方性導電接着剤50上に、Cree社製LEDチップ(商品名:DA3547、最大定格:150mA、サイズ:0.35mm×0.46mm)52を搭載し、熱加圧ツール53を用いてフリップチップ実装し、LED実装サンプルを得た。
図6に示すように、ダイシェアテスターを用いて、ツール54のせん断速度20μm/sec、25℃の条件で各LED実装サンプルの接合強度を測定した。
各LED実装サンプルの外観を顕微鏡(SEM:Scanning Electron Microscope)等を用いてLED素子の電極部分と半田粒子との間で合金形成がなされているかを確認した。具体的に、合金形成がなされると、電極部分と半田粒子との間は融解半田により面接触をすることとなる。このため、溶融半田の広がり面積を見ることにより合金が形成されているか否か、すなわち金属結合しているか否かを判断することができる。
過渡熱抵抗測定装置(CATS電子設計社製)を用いて、LED実装体の熱抵抗値(℃/W)を測定した。測定条件はIf=200mA(定電流制御)で行った。
LED素子の端子部分と半田粒子の合金形成の有無、熱抵抗値がすべて「〇」であり、ピール強度が2.0N以上、ダイシェア強度が5.0N以上であるものを「OK」と評価し、それ以外を「NG」と評価した。
脂環式エポキシ化合物(品名:セロキサイド2021P、ダイセル化学社製)100質量部、潜在性カチオン硬化剤(アルミニウムキレート系潜在性硬化剤)5質量部、アクリル樹脂(アクリル酸ブチル(BA):15%、アクリル酸エチル(EA):63%、アクリル酸ニトリル(AN):20%、アクリル酸(AA):1w%、メタクリル酸2−ヒドロキシエチル(HEMA):1wt%、重量平均分子量Mw:70万)3質量部で構成された接着剤中に、半田融点150℃の半田粒子30質量部及び導電性粒子(品名:AUL704、積水化学工業社製)10質量部を分散させ、異方性導電接着剤を作製した。また、LED実装サンプルの作製における硬化条件は、180℃−1.5N−30secとした。
半田粒子の融点を150℃、配合を40質量部とした以外は、実施例1と同様にして、異方性導電接着剤を作製した。
半田粒子の融点を150℃、配合を60質量部とした以外は、実施例1と同様にして、異方性導電接着剤を作製した。
半田粒子の融点を150℃、配合を80質量部とした以外は、実施例1と同様にして、異方性導電接着剤を作製した。
半田粒子の融点を170℃、配合を30質量部とした以外は、実施例1と同様にして、異方性導電接着剤を作製した。
半田粒子の融点を170℃、配合を80質量部とした以外は、実施例1と同様にして、異方性導電接着剤を作製した。
半田粒子を配合しなかった以外は、実施例1と同様にして、異方性導電接着剤を作製した。
半田粒子の融点を150℃、配合を160質量部とした以外は、実施例1と同様にして、異方性導電接着剤を作製した。
半田粒子の融点を170℃、配合を160質量部とした以外は、実施例1と同様にして、異方性導電接着剤を作製した。
半田粒子の融点を200℃、配合を30質量部とした以外は、実施例1と同様にして、異方性導電接着剤を作製した。
半田粒子の融点を200℃、配合を80質量部とした以外は、実施例1と同様にして、異方性導電接着剤を作製した。
半田粒子の融点を200℃、配合を160質量部とした以外は、実施例1と同様にして、異方性導電接着剤を作製した。
半田粒子に替えて放熱材料である平均粒径0.4μmのアルミナ粉末60質量部を樹脂バインダーに配合した以外は、実施例1と同様にして、異方性導電接着剤を作製した。
半田粒子に替えて放熱材料である平均粒径0.4μmのアルミナ粉末150質量部を樹脂バインダーに配合した以外は、実施例1と同様にして、異方性導電接着剤を作製した。
半田粒子に替えて放熱材料である平均粒径3μmのアルミナ粉末60質量部を樹脂バインダーに配合した以外は、実施例1と同様にして、異方性導電接着剤を作製した。
半田粒子に替えて放熱材料である平均粒径3μmのアルミナ粉末150質量部を樹脂バインダーに配合した以外は、実施例1と同様にして、異方性導電接着剤を作製した。
半田粒子に替えて放熱材料である平均粒径10μmのアルミナ粉末60質量部を樹脂バインダーに配合した以外は、実施例1と同様にして、異方性導電接着剤を作製した。
半田粒子に替えて放熱材料である平均粒径10μmのアルミナ粉末150質量部を樹脂バインダーに配合した以外は、実施例1と同様にして、異方性導電接着剤を作製した。
半田粒子に替えて放熱材料である平均粒径1.5μmの窒化アルミ粉末60質量部を樹脂バインダーに配合した以外は、実施例1と同様にして、異方性導電接着剤を作製した。
半田粒子に替えて放熱材料である平均粒径1.5μmの窒化アルミ粉末150質量部を樹脂バインダーに配合した以外は、実施例1と同様にして、異方性導電接着剤を作製した。
半田粒子に替えて放熱材料である平均粒径3μmのNi粉末60質量部を樹脂バインダーに配合した以外は、実施例1と同様にして、異方性導電接着剤を作製した。
半田粒子に替えて放熱材料である平均粒径3μmのNi粉末150質量部を樹脂バインダーに配合した以外は、実施例1と同様にして、異方性導電接着剤を作製した。
半田粒子に替えて放熱材料である平均粒径10μmのCu粉末60質量部を樹脂バインダーに配合した以外は、実施例1と同様にして、異方性導電接着剤を作製した。
半田粒子に替えて放熱材料である平均粒径10μmのCu粉末150質量部を樹脂バインダーに配合した以外は、実施例1と同様にして、異方性導電接着剤を作製した。
半田粒子に替えて放熱材料である平均粒径0.3μmのダイヤモンド粉末60質量部を樹脂バインダーに配合した以外は、実施例1と同様にして、異方性導電接着剤を作製した。
半田粒子に替えて放熱材料である平均粒径0.3μmのダイヤモンド粉末150質量部を樹脂バインダーに配合した以外は、実施例1と同様にして、異方性導電接着剤を作製した。
Claims (7)
- 発熱する電子部品と基板とを接着する接着剤であって、
脂環式エポキシ化合物又は芳香族エポキシ化合物の芳香環を水素化した水素添加エポキシ化合物を含むエポキシ樹脂と、カチオン触媒と、重量平均分子量が50000〜900000のアクリル樹脂と、融点が180℃以下の半田粒子とを含む樹脂バインダーからなり、
前記アクリル樹脂が、0.5〜10wt%のアクリル酸と、0.5〜10wt%のヒドロキシル基を有するアクリル酸エステルとを重合させてなり、
前記アクリル樹脂の含有量が、前記エポキシ樹脂100質量部に対して1〜10質量部であり、
前記半田粒子の含有量が、前記エポキシ樹脂100質量部に対して30質量部以上、150質量部未満である接着剤。 - 前記半田粒子は、平均粒径が3μm以上、30μm未満である請求項1記載の接着剤。
- 前記ヒドロキシル基を有するアクリル酸エステルが、メタクリル酸2−ヒドロキシエチル、メタクリル酸2−ヒドロキシプロピル、アクリル酸2−ヒドロキシエチル、アクリル酸2−ヒドロキシプロピルからなる群から選択される1種以上である請求項1又は2記載の接着剤。
- 前記アクリル樹脂が、前記0.5〜10wt%のアクリル酸と、前記0.5〜10wt%のヒドロキシル基を有するアクリル酸エステルと、アクリル酸ブチルと、アクリル酸エチルと、アクリル酸ニトリルとを重合させてなる請求項1乃至3のいずれか1項に記載の接着剤。
- 前記カチオン触媒が、アルミニウムキレート系潜在性硬化剤である請求項1乃至4のいずれか1項に記載の接着剤。
- 導電性粒子をさらに含有する請求項1乃至5のいずれか1項に記載の接着剤。
- 配線パターンを有する基板と、
前記配線パターンの電極上に形成された異方性導電膜と、
前記異方性導電膜上に実装された発熱する電子部品とを備え、
前記異方性導電膜が、脂環式エポキシ化合物又は芳香族エポキシ化合物の芳香環を水素化した水素添加エポキシ化合物を含むエポキシ樹脂と、カチオン触媒と、重量平均分子量が50000〜900000のアクリル樹脂と、融点が180℃以下の半田粒子とを含む樹脂バインダーからなり、
前記アクリル樹脂が、0.5〜10wt%のアクリル酸と、0.5〜10wt%のヒドロキシル基を有するアクリル酸エステルとを重合させてなり、前記アクリル樹脂の含有量が、前記エポキシ樹脂100質量部に対して1〜10質量部であり、前記半田粒子の含有量が、前記エポキシ樹脂100質量部に対して30質量部以上、150質量部未満であり、前記半田粒子と前記電子部品の端子部分が金属結合している接続構造体。
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