JP6609092B2 - Connection structure manufacturing method and connection structure - Google Patents
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Description
本発明は、絶縁性粒子付き導電性粒子を含む導電材料を用いて、電極間を電気的に接続する接続構造体の製造方法に関する。また、本発明は、絶縁性粒子付き導電性粒子を含む導電材料を用いて、電極間が電気的に接続されている接続構造体に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a connection structure in which electrodes are electrically connected using a conductive material including conductive particles with insulating particles. The present invention also relates to a connection structure in which electrodes are electrically connected using a conductive material including conductive particles with insulating particles.
異方性導電ペースト及び異方性導電フィルム等の異方性導電材料が広く知られている。該異方性導電材料では、バインダー樹脂中に導電性粒子が分散されている。 Anisotropic conductive materials such as anisotropic conductive pastes and anisotropic conductive films are widely known. In the anisotropic conductive material, conductive particles are dispersed in a binder resin.
上記異方性導電材料は、各種の接続構造体を得るために、例えば、フレキシブルプリント基板とガラス基板との接続(FOG(Film on Glass))、半導体チップとフレキシブルプリント基板との接続(COF(Chip on Film))、半導体チップとガラス基板との接続(COG(Chip on Glass))、並びにフレキシブルプリント基板とガラスエポキシ基板との接続(FOB(Film on Board))等に使用されている。 In order to obtain various connection structures, the anisotropic conductive material is, for example, a connection between a flexible printed circuit board and a glass substrate (FOG (Film on Glass)) or a connection between a semiconductor chip and a flexible printed circuit board (COF ( Chip on Film)), connection between a semiconductor chip and a glass substrate (COG (Chip on Glass)), connection between a flexible printed circuit board and a glass epoxy substrate (FOB (Film on Board)), and the like.
上記異方性導電材料により、例えば、半導体チップの電極とガラス基板の電極とを電気的に接続する際には、ガラス基板上に、導電性粒子を含む異方性導電材料を配置する。次に、半導体チップを積層して、加熱及び加圧する。これにより、異方性導電材料を硬化させて、導電性粒子を介して電極間を電気的に接続して、接続構造体を得る。 For example, when the electrode of the semiconductor chip and the electrode of the glass substrate are electrically connected by the anisotropic conductive material, an anisotropic conductive material containing conductive particles is disposed on the glass substrate. Next, the semiconductor chips are stacked, and heated and pressurized. As a result, the anisotropic conductive material is cured, and the electrodes are electrically connected via the conductive particles to obtain a connection structure.
上記異方性導電材料の一例として、下記の特許文献1には、絶縁性粒子付き導電性粒子を含む導電材料が開示されている。上記絶縁性粒子付き導電性粒子は、樹脂粒子及び該樹脂粒子を被覆する金属層を有する複合導電性粒子と、上記金属層の外側に設けられておりかつ上記金属層の表面の一部を被覆する絶縁性微粒子とを備える。上記金属層はニッケル−パラジウム合金めっき層である。
As an example of the anisotropic conductive material, the following
また、特許文献1では、異方性導電材料が圧着されたときに、上記絶縁性粒子が、上記複合導電性粒子における上記金属層にめり込むことが記載されている。
特許文献1に記載のような従来の異方性導電材料を用いて電極間を電気的に接続して、接続構造体を得た場合には、得られた接続構造体に、落下又は振動などの衝撃が加わったり、冷熱サイクルなどの温度変化が加わったりしたときに、導電性粒子と電極とで位置ずれが生じたり、絶縁性粒子が金属層にめり込むことで金属層の割れの起点になって、金属層が破断したりすることで、電極間の接続信頼性が低くなるという問題がある。
When electrodes are electrically connected using a conventional anisotropic conductive material as described in
本発明の目的は、落下又は振動などの衝撃に対して、並びに冷熱サイクルなどの温度変化に対して、接続構造体における電極間の接続信頼性を高めることができる接続構造体の製造方法及び接続構造体を提供することである。 An object of the present invention is to provide a connection structure manufacturing method and connection that can improve connection reliability between electrodes in a connection structure against an impact such as dropping or vibration and a temperature change such as a thermal cycle. It is to provide a structure.
本発明の広い局面によれば、導電部を少なくとも表面に有する導電性粒子と前記導電性粒子の表面上に配置された複数の絶縁性粒子とを有する絶縁性粒子付き導電性粒子、及びバインダー樹脂を含む導電材料を用いて、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の電極と前記第2の電極との間に前記絶縁性粒子付き導電性粒子が位置するように、前記第1の接続対象部材と前記第2の接続対象部材との間に前記導電材料を配置する工程と、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熱圧着させることで、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して、接続構造体を得る工程とを備え、前記熱圧着時に、前記第2の電極と前記導電性粒子との間に位置する前記絶縁性粒子を、前記第2の電極に埋め込ませて、前記第2の電極に前記絶縁性粒子が埋め込まれている接続構造体を得る、接続構造体の製造方法が提供される。 According to a wide aspect of the present invention, conductive particles with insulating particles having conductive particles having at least a conductive portion on the surface and a plurality of insulating particles arranged on the surface of the conductive particles, and a binder resin And a first connection target member having a first electrode on the surface and a second connection target member having a second electrode on the surface, and the first electrode. Disposing the conductive material between the first connection target member and the second connection target member such that the conductive particles with insulating particles are located between the first connection target member and the second electrode. And connecting the first connection target member and the second connection target member by thermocompression bonding the first connection target member and the second connection target member. Formed of a conductive material, and the first electrode and the second electrode Electrically connecting an electrode with the conductive particles to obtain a connection structure, and the insulating particles positioned between the second electrode and the conductive particles during the thermocompression bonding Is provided in the second electrode to obtain a connection structure in which the insulating particles are embedded in the second electrode.
また、本発明の広い局面によれば、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、導電部を少なくとも表面に有する導電性粒子と、前記導電性粒子の表面上に配置された複数の絶縁性粒子とを有する絶縁性粒子付き導電性粒子、及びバインダー樹脂とを含む導電材料を用いて形成されており、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おり、前記第2の電極に前記絶縁性粒子が埋め込まれている、接続構造体が提供される。 Moreover, according to the wide situation of this invention, the 1st connection object member which has a 1st electrode on the surface, the 2nd connection object member which has a 2nd electrode on the surface, and the said 1st connection object member And a connection part that connects the second connection target member, and the connection part has a plurality of conductive particles having a conductive part at least on the surface, and a plurality of conductive particles arranged on the surface of the conductive particle The first electrode and the second electrode are electrically connected by the conductive particles. The conductive particles include conductive particles with insulating particles having insulating particles and a conductive material including a binder resin. A connection structure is provided in which the insulating particles are embedded in the second electrode.
前記絶縁性粒子が金属粒子を除く無機粒子であることが好ましい。前記絶縁性粒子のビッカース硬度が、前記第2の電極のビッカース硬度よりも高いことが好ましい。前記導電性粒子の表面に位置する前記導電部のビッカース硬度が、前記第2の電極のビッカース硬度よりも高いことが好ましい。前記第2の電極の前記導電性粒子により電気的に接続される表面の材料が、金であることが好ましい。 The insulating particles are preferably inorganic particles excluding metal particles. It is preferable that the insulating particles have a Vickers hardness higher than that of the second electrode. It is preferable that the Vickers hardness of the conductive part located on the surface of the conductive particles is higher than the Vickers hardness of the second electrode. The material of the surface of the second electrode that is electrically connected by the conductive particles is preferably gold.
本発明に係る接続構造体の製造方法のある特定の局面では、前記熱圧着時に、前記第1の電極と前記導電性粒子との間に位置する前記絶縁性粒子を、前記第1の電極に埋め込ませず、前記第1の電極に前記絶縁性粒子が埋め込まれていない接続構造体を得る。 In a specific aspect of the manufacturing method of the connection structure according to the present invention, the insulating particles positioned between the first electrode and the conductive particles are used as the first electrode during the thermocompression bonding. A connection structure is obtained in which the insulating particles are not embedded in the first electrode without being embedded.
本発明に係る接続構造体のある特定の局面では、前記第1の電極に前記絶縁性粒子が埋め込まれていない。 In a specific aspect of the connection structure according to the present invention, the insulating particles are not embedded in the first electrode.
前記導電性粒子が表面に突起を有することが好ましい。 It is preferable that the conductive particles have protrusions on the surface.
前記絶縁性粒子付き導電性粒子に関して、前記絶縁性粒子付き導電性粒子を100℃で10%圧縮したときの圧縮弾性率が3000N/mm2以上、かつ10000N/mm2以下であることが好ましい。前記絶縁性粒子付き導電性粒子に関して、エタノール100重量部に、前記絶縁性粒子付き導電性粒子3重量部を添加した絶縁性粒子付き導電性粒子含有液を20℃及び40kHzの条件で5分間超音波処理したときに、下記式(1)により求められる絶縁性粒子の残存率が50%以上であることが好ましい。 The terms insulating particles with conductive particles, it is preferable compression modulus when the insulating particles with conductive particles is compressed 10% at 100 ° C. is 3000N / mm 2 or more, and is 10000 N / mm 2 or less. With respect to the conductive particles with insulating particles, a conductive particle-containing liquid with insulating particles obtained by adding 3 parts by weight of conductive particles with insulating particles to 100 parts by weight of ethanol exceeds 20 minutes at 20 ° C. and 40 kHz. When the sonication is performed, it is preferable that the residual ratio of the insulating particles obtained by the following formula (1) is 50% or more.
前記絶縁性粒子の残存率(%)=(超音波処理後の被覆率/超音波処理前の被覆率)×100 ・・・式(1) Residual rate (%) of the insulating particles = (coverage after ultrasonic treatment / coverage before ultrasonic treatment) × 100 (1)
前記絶縁性粒子付き導電性粒子に関して、前記導電性粒子の表面積全体に占める前記絶縁性粒子により被覆されている部分の面積である被覆率が、40%以上、80%以下であることが好ましい。 With respect to the conductive particles with insulating particles, the coverage, which is the area of the portion covered with the insulating particles in the entire surface area of the conductive particles, is preferably 40% or more and 80% or less.
本発明に係る接続構造体の製造方法では、導電部を少なくとも表面に有する導電性粒子と上記導電性粒子の表面上に配置された複数の絶縁性粒子とを有する絶縁性粒子付き導電性粒子、及びバインダー樹脂を含む導電材料を用い、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る。本発明に係る接続構造体の製造方法は、上記第1の電極と上記第2の電極との間に上記絶縁性粒子付き導電性粒子が位置するように、上記第1の接続対象部材と上記第2の接続対象部材との間に上記導電材料を配置する工程と、上記第1の接続対象部材と上記第2の接続対象部材とを熱圧着させることで、上記第1の接続対象部材と上記第2の接続対象部材とを接続している接続部を上記導電材料により形成して、かつ上記第1の電極と上記第2の電極とを上記導電性粒子により電気的に接続して、接続構造体を得る工程とを備えており、更に本発明に係る接続構造体の製造方法では、上記熱圧着時に、上記第2の電極と上記導電性粒子との間に位置する上記絶縁性粒子を、上記第2の電極に埋め込ませて、上記第2の電極に上記絶縁性粒子が埋め込まれている接続構造体を得るので、落下又は振動などの衝撃に対して、並びに冷熱サイクルなどの温度変化に対して、接続構造体における電極間の接続信頼性を高めることができる。 In the method for producing a connection structure according to the present invention, the conductive particles with insulating particles having conductive particles having at least a conductive part on the surface and a plurality of insulating particles arranged on the surface of the conductive particles, And a conductive material containing a binder resin, and a first connection target member having a first electrode on the surface and a second connection target member having a second electrode on the surface. In the method for manufacturing a connection structure according to the present invention, the first connection target member and the above-described member are arranged so that the conductive particles with insulating particles are positioned between the first electrode and the second electrode. The step of disposing the conductive material between the second connection target member and the first connection target member by thermocompression bonding the first connection target member and the second connection target member Forming a connection part connecting the second connection target member with the conductive material, and electrically connecting the first electrode and the second electrode with the conductive particles; A process for obtaining a connection structure, and in the method for manufacturing a connection structure according to the present invention, the insulating particles positioned between the second electrode and the conductive particles during the thermocompression bonding. Embedded in the second electrode, and the insulating particles are embedded in the second electrode. Since obtaining a connection structure that is embedded with respect to impact such as dropping or vibration, as well as to temperature changes, such as thermal cycling, it is possible to improve the connection reliability between the electrodes in the connection structure.
本発明に係る接続構造体は、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、上記第1の接続対象部材と上記第2の接続対象部材とを接続している接続部とを備えており、更に上記接続部が、導電部を少なくとも表面に有する導電性粒子と、上記導電性粒子の表面上に配置された複数の絶縁性粒子とを有する絶縁性粒子付き導電性粒子、及びバインダー樹脂とを含む導電材料を用いて形成されており、上記第1の電極と上記第2の電極とが上記導電性粒子により電気的に接続されており、上記第2の電極に上記絶縁性粒子が埋め込まれているので、落下又は振動などの衝撃に対して、並びに冷熱サイクルなどの温度変化に対して、接続構造体における電極間の接続信頼性を高めることができる。 The connection structure according to the present invention includes a first connection target member having a first electrode on the surface, a second connection target member having a second electrode on the surface, the first connection target member, and the above A connecting portion connecting the second connection target member, and the connecting portion further includes conductive particles having at least a conductive portion on the surface, and a plurality of the conductive particles disposed on the surface of the conductive particles. The first electrode and the second electrode are electrically connected to each other by the conductive particles. The conductive particles include conductive particles with insulating particles having insulating particles and a binder material. Are connected to each other, and the insulating particles are embedded in the second electrode, so that the electrodes in the connection structure against impacts such as dropping or vibration, and temperature changes such as cooling and cooling cycles. Can improve the connection reliability between That.
以下、本発明の詳細を説明する。 Details of the present invention will be described below.
本発明に係る接続構造体の製造方法では、絶縁性粒子付き導電性粒子と、バインダー樹脂とを含む導電材料を用いる。上記絶縁性粒子付き導電性粒子は、導電部を少なくとも表面に有する導電性粒子と、該導電性粒子の表面上に配置された複数の絶縁性粒子とを有する。また、本発明に係る接続構造体の製造方法では、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る。 In the manufacturing method of the connection structure according to the present invention, a conductive material including conductive particles with insulating particles and a binder resin is used. The conductive particles with insulating particles include conductive particles having at least a conductive portion on the surface, and a plurality of insulating particles arranged on the surface of the conductive particles. Moreover, in the manufacturing method of the connection structure which concerns on this invention, the 1st connection object member which has a 1st electrode on the surface, and the 2nd connection object member which has a 2nd electrode on the surface are used.
本発明に係る接続構造体の製造方法は、上記第1の電極と上記第2の電極との間に上記絶縁性粒子付き導電性粒子が位置するように、上記第1の接続対象部材と上記第2の接続対象部材との間に上記導電材料を配置する工程と、上記第1の接続対象部材と上記第2の接続対象部材とを熱圧着させることで、上記第1の接続対象部材と上記第2の接続対象部材とを接続している接続部を上記導電材料により形成して、かつ上記第1の電極と上記第2の電極とを上記導電性粒子により電気的に接続して、接続構造体を得る工程とを備える。 In the method for manufacturing a connection structure according to the present invention, the first connection target member and the above-described member are arranged so that the conductive particles with insulating particles are positioned between the first electrode and the second electrode. The step of disposing the conductive material between the second connection target member and the first connection target member by thermocompression bonding the first connection target member and the second connection target member Forming a connection part connecting the second connection target member with the conductive material, and electrically connecting the first electrode and the second electrode with the conductive particles; Obtaining a connection structure.
本発明に係る接続構造体の製造方法では、上記熱圧着時に、上記第2の電極と上記導電性粒子との間に位置する上記絶縁性粒子を、上記第2の電極に埋め込ませて、上記第2の電極に上記絶縁性粒子が埋め込まれている接続構造体を得る。 In the manufacturing method of the connection structure according to the present invention, the insulating particles positioned between the second electrode and the conductive particles are embedded in the second electrode during the thermocompression bonding, A connection structure in which the insulating particles are embedded in the second electrode is obtained.
本発明に係る接続構造体の製造方法は、上述した構成を備えているので、特に上記第2の電極に上記絶縁性粒子が埋め込まれているので、得られる接続構造体において、落下又は振動などの衝撃に対して、並びに冷熱サイクルなどの温度変化に対して、電極間の接続信頼性を高めることができる。例えば、接続構造体に落下又は振動などの衝撃が加わったり、接続構造体が高温下又は低温下に晒されたりしても、第1,第2の電極間の接続抵抗を低く維持することができ、接続不良の発生を抑えることができる。 Since the method for manufacturing a connection structure according to the present invention has the above-described configuration, the insulating particles are embedded in the second electrode. The reliability of the connection between the electrodes can be increased against the impact of the above and against a temperature change such as a cooling / heating cycle. For example, the connection resistance between the first and second electrodes can be kept low even when an impact such as dropping or vibration is applied to the connection structure or the connection structure is exposed to high or low temperatures. And the occurrence of poor connection can be suppressed.
本発明に係る接続構造体は、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、上記第1の接続対象部材と上記第2の接続対象部材とを接続している接続部とを備える。上記接続部は、絶縁性粒子付き導電性粒子と、バインダー樹脂とを含む導電材料を用いて形成されている。上記絶縁性粒子付き導電性粒子は、導電部を少なくとも表面に有する導電性粒子と、上記導電性粒子の表面上に配置された複数の絶縁性粒子とを有する。 The connection structure according to the present invention includes a first connection target member having a first electrode on the surface, a second connection target member having a second electrode on the surface, the first connection target member, and the above And a connecting portion connecting the second connection target member. The connecting portion is formed using a conductive material including conductive particles with insulating particles and a binder resin. The conductive particles with insulating particles include conductive particles having at least a conductive portion on the surface, and a plurality of insulating particles arranged on the surface of the conductive particles.
本発明に係る接続構造体では、上記第1の電極と上記第2の電極とが上記導電性粒子により電気的に接続されている。本発明に係る接続構造体では、上記第2の電極に上記絶縁性粒子が埋め込まれている。 In the connection structure according to the present invention, the first electrode and the second electrode are electrically connected by the conductive particles. In the connection structure according to the present invention, the insulating particles are embedded in the second electrode.
本発明に係る接続構造体の製造方法は、上述した構成を備えているので、特に上記第2の電極に上記絶縁性粒子が埋め込まれているので、接続構造体において、落下又は振動などの衝撃に対して、並びに冷熱サイクルなどの温度変化に対して、電極間の接続信頼性を高めることができる。例えば、接続構造体に落下又は振動などの衝撃が加わったり、接続構造体が高温下又は低温下に晒されたりしても、第1,第2の電極間の接続抵抗を低く維持することができ、接続不良の発生を抑えることができる。 Since the manufacturing method of the connection structure according to the present invention has the above-described configuration, particularly the insulating particles are embedded in the second electrode. Therefore, in the connection structure, an impact such as dropping or vibration is generated. On the other hand, the connection reliability between the electrodes can be increased with respect to temperature changes such as a cooling cycle. For example, the connection resistance between the first and second electrodes can be kept low even when an impact such as dropping or vibration is applied to the connection structure or the connection structure is exposed to high or low temperatures. And the occurrence of poor connection can be suppressed.
以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態及び実施例を説明することにより、本発明を明らかにする。 Hereinafter, the present invention will be clarified by describing specific embodiments and examples of the present invention with reference to the drawings.
先ず、接続構造体の製造に用いられる絶縁性粒子付き導電性粒子について説明する。 First, the conductive particles with insulating particles used for manufacturing the connection structure will be described.
図4は、後に説明する図1,図2に示す接続構造体に用いられる絶縁性粒子付き導電性粒子を示す断面図である。 FIG. 4 is a cross-sectional view showing conductive particles with insulating particles used in the connection structure shown in FIGS. 1 and 2 described later.
図4に示す絶縁性粒子付き導電性粒子21は、導電性粒子22と、導電性粒子22の表面上に配置された複数の絶縁性粒子23とを備える。導電性粒子22の表面に、絶縁性粒子23が付着している。絶縁性粒子23は、絶縁性を有する材料により形成されている。
The
導電性粒子22は、基材粒子31と、基材粒子31の表面上に配置された導電部32とを有する。導電性粒子22では、導電部32は導電層である。導電部32は、基材粒子31の表面を覆っている。導電性粒子22は、基材粒子31の表面が導電部32により被覆された被覆粒子である。導電性粒子22は表面に導電部32を有する。導電性粒子22は、少なくとも表面に導電部を有していればよい。導電性粒子22のように、中心部が導電部32とは異なる基材粒子31であってもよい。導電性粒子の全体が、導電部であってもよい。
The
絶縁性粒子付き導電性粒子21は、導電性の表面に突起21aを有する。導電性粒子22は表面に突起22aを有する。導電部32は表面(導電層の外表面)に突起32aを有する。
The
導電性粒子22は、基材粒子31の表面上に複数の芯物質33を有する。導電部32は、基材粒子31と芯物質33とを被覆している。芯物質33を導電部32が被覆していることにより、導電性粒子22は表面に複数の突起22aを有する。芯物質33により導電部32の表面が隆起されており、複数の突起22aが形成されている。
The
図5に、絶縁性粒子付き導電性粒子の第1の変形例を示す。 FIG. 5 shows a first modification of the conductive particles with insulating particles.
図5に示す絶縁性粒子付き導電性粒子41は、導電性粒子42と、導電性粒子42の表面上に配置された複数の絶縁性粒子23とを備える。絶縁性粒子付き導電性粒子21と絶縁性粒子付き導電性粒子41とでは、芯物質33の有無のみが相違している。
The conductive particles 41 with insulating particles shown in FIG. 5 include
絶縁性粒子付き導電性粒子41は、導電性の表面に突起41aを有する。導電性粒子42は表面に突起42aを有する。導電部32Aは表面(導電層の外表面)に突起32Aaを有する。
The conductive particles 41 with insulating particles have protrusions 41a on the conductive surface. The
導電性粒子42は、基材粒子31と、基材粒子31の表面上に配置された導電部32Aとを有する。導電部32Aは導電層である。導電性粒子42は、導電性粒子22のように芯物質を有さない。導電部32Aは、第1の部分と、該第1の部分よりも厚みが厚い第2の部分とを有する。従って、導電部32Aは表面(導電層の外表面)に突起32Aaを有する。複数の突起42a,32Aaを除く部分が、導電部32Aの上記第1の部分である。複数の突起42a,32Aaは、導電部32Aの厚みが厚い上記第2の部分である。
The
絶縁性粒子付き導電性粒子41のように、突起42a,32Aaを形成するために、必ずしも芯物質を用いなくてもよい。 In order to form the protrusions 42a and 32Aa like the conductive particles 41 with insulating particles, a core substance is not necessarily used.
図6に、絶縁性粒子付き導電性粒子の第2の変形例を示す。 FIG. 6 shows a second modification of the conductive particles with insulating particles.
図6に示す絶縁性粒子付き導電性粒子51は、導電性粒子52と、導電性粒子52の表面上に配置された複数の絶縁性粒子23とを備える。
A conductive particle 51 with insulating particles shown in FIG. 6 includes
導電性粒子52は、基材粒子31と、基材粒子31の表面上に配置された導電部32Bとを有する。導電部32Bは導電層である。導電部32Bは、基材粒子31の表面上に配置された第1の導電部32Bxと、第1の導電部32Bxの表面上に配置された第2の導電部32Byとを有する。
The
絶縁性粒子付き導電性粒子51は、導電性の表面に突起51aを有する。導電性粒子52は表面に突起52aを有する。導電部32Bは表面(導電層の外表面)に突起32Baを有する。
The conductive particles 51 with insulating particles have protrusions 51a on the conductive surface. The
導電性粒子52は、第1の導電部32Bxの表面上に複数の芯物質33を有する。第2の導電部32Byは、第1の導電部32Bxと芯物質33とを被覆している。基材粒子31と芯物質33とは間隔を隔てて配置されている。基材粒子31と芯物質33との間には、第1の導電部32Bxが存在する。芯物質33を第2の導電部32Byが被覆していることにより、導電性粒子52は導電部32Bの表面に、複数の突起52aを有する。芯物質33により導電部32B及び第2の導電部32Byの表面が隆起されており、複数の突起32Baが形成されている。
The
絶縁性粒子付き導電性粒子51のように、導電部32Bは、多層構造を有していてもよい。さらに、突起52a,32Baを形成するために、芯物質33を内層の第1の導電部32Bx上に配置して、外層の第2の導電部32Byにより芯物質33及び第1の導電部32Bxを被覆してもよい。
Like the conductive particles 51 with insulating particles, the conductive portion 32B may have a multilayer structure. Further, in order to form the protrusions 52a and 32Ba, the
図7に、絶縁性粒子付き導電性粒子の第3の変形例を示す。 FIG. 7 shows a third modification of the conductive particles with insulating particles.
図7に示す絶縁性粒子付き導電性粒子61は、導電性粒子62と、導電性粒子62の表面上に配置された複数の絶縁性粒子23とを備える。
The conductive particles 61 with insulating particles shown in FIG. 7 include
導電性粒子62は、基材粒子31と、基材粒子31の表面上に配置された導電部32Cとを有する。導電部32Cは導電層である。導電性粒子62は芯物質を有さない。
The
絶縁性粒子付き導電性粒子61は導電性の表面に突起を有さない。導電性粒子62は表面に突起を有さない。このように、上記絶縁性粒子付き導電性粒子は導電性の表面に突起を有していなくてもよい。上記導電性粒子は表面に突起を有していなくてもよい。但し、第2の電極に絶縁性粒子をより一層容易に埋め込ませる観点、並びに導電性粒子及び電極の表面上の酸化被膜を効果的に排除して、導通信頼性をより一層高める観点からは、上記導電性粒子は、表面に突起を有することが好ましい。
The conductive particles 61 with insulating particles do not have protrusions on the conductive surface. The
上記のような絶縁性粒子付き導電性粒子21,41,51,61等を用いて、本発明に係る接続構造体が作製される。但し、導電部を少なくとも表面に有する導電性粒子と、上記導電性粒子の表面上に配置された複数の絶縁性粒子とを有する絶縁性粒子付き導電性粒子であれば、絶縁性粒子付き導電性粒子21,41,51,61以外の絶縁性粒子付き導電性粒子を用いてもよい。
The connection structure according to the present invention is manufactured using the conductive particles with insulating
次に、図1,2を参照しつつ、本発明の一実施形態に係る接続構造体について具体的に説明する。 Next, a connection structure according to an embodiment of the present invention will be specifically described with reference to FIGS.
図1は、本発明の一実施形態に係る接続構造体を模式的に示す断面図である。図2には、図1に示す接続構造体における第1,第2の電極と、絶縁性粒子付き導電性粒子との接続部分を拡大して示す断面図である。 FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a connection structure according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing a connection portion between the first and second electrodes and the conductive particles with insulating particles in the connection structure shown in FIG.
図1,2に示す接続構造体1は、第1の接続対象部材2と、第2の接続対象部材3と、第1の接続対象部材2と第2の接続対象部材3とを接続している接続部4とを備える。接続部4は、絶縁性粒子付き導電性粒子21と、バインダー樹脂11とを含む導電材料を用いて形成されている。絶縁性粒子付き導電性粒子21にかえて、絶縁性粒子付き導電性粒子41,51,61などの他の絶縁性粒子付き導電性粒子を用いてもよい。
The
図2に示すように、接続構造体1では、絶縁性粒子23が、第2の電極3aに埋め込まれている。絶縁性粒子23が第2の電極3aに埋め込まれていることによって、落下又は振動などの衝撃に対して、並びに冷熱サイクルなどの温度変化に対して、接続構造体1における第1,第2の電極2a,3a間の接続信頼性を高めることができる。
As shown in FIG. 2, in the
なお、図2に示すように、接続構造体1では、絶縁性粒子23は、第1の電極2aに埋め込まれていない。
As shown in FIG. 2, in the
図1に示す接続構造体1は、具体的には、例えば、図3(a)及び(b)に示す状態を経て、以下のようにして得ることができる。
Specifically, the
図3(a)に示すように、第1の電極2aを表面(上面)に有する第1の接続対象部材2を用意する。また、複数の絶縁性粒子付き導電性粒子21とバインダー樹脂11とを含む導電材料を用意する。次に、第1の接続対象部材2の第1の電極2a側の表面上に、上記導電材料を用いて、導電材料層4Aを配置する。このとき、第1の電極2a上に、1つ又は複数の絶縁性粒子付き導電性粒子21が配置されていることが好ましい。ここでは、上記導電材料として、導電ペーストを用いているので、導電ペーストの配置は、導電ペーストの塗布により行われている。
As shown in FIG. 3A, the first
次に、図3(b)に示すように、導電材料層4Aの第1の接続対象部材2側とは反対の表面上に、第2の電極3aを表面に有する第2の接続対象部材3を、第2の電極3a側から配置する。すなわち、第1の接続対象部材2と第2の接続対象部材3との間に、導電材料層4Aを配置する。また、第1の電極2aと第2の電極3aとが対向するように、第2の接続対象部材3を配置する。このとき、第1の電極2aと第2の電極3aとの間に絶縁性粒子付き導電性粒子21が位置するように、上記導電材料を配置する。
Next, as shown in FIG.3 (b), the 2nd
第2の接続対象部材3を配置する際、又は配置した後、第1の接続対象部材2と第2の接続対象部材3とを熱圧着させる。それによって、第1の接続対象部材2と第2の接続対象部材3とを接続している接続部4を、導電材料層4Aにより形成する。本実施形態では、第2の電極3aに、絶縁性粒子付き導電性粒子21における絶縁性粒子23を埋め込ませる。本実施形態では、第1の電極2aに、絶縁性粒子23を埋め込ませていないが、第1の電極2aにも、絶縁性粒子23を埋め込ませてもよい。
When or after the second
また、第1の電極2aと第2の電極3aとを絶縁性粒子付き導電性粒子21における導電性粒子22及び導電部32と接触させることにより、第1の電極2aと第2の電極3aとを電気的に接続できる。
Further, by bringing the
上記熱圧着時に、導電材料層4Aは加熱及び加圧される。なお、上記バインダー樹脂が熱硬化性を有する場合には、上記接続部において、上記バインダー樹脂が硬化した状態となる。上記バインダー樹脂が熱硬化性を有することが好ましく、上記導電材料層を加熱することにより上記導電材料層を硬化させて、上記接続部を形成することが好ましい。接続部4は、硬化したバインダー樹脂を含むことが好ましい。また、加圧によって上記第1の電極と上記第2の電極とで上記絶縁性粒子付き導電性粒子を圧縮することにより、上記第1,第2の電極と上記導電性粒子との接触面積を大きくすることができる。このため、導通信頼性を高めることができる。
During the thermocompression bonding, the
上記バインダー樹脂が熱硬化性を有する場合に、上記導電材料層を硬化させる際の加熱温度は、好ましくは100℃以上、より好ましくは120℃以上、更に好ましくは140℃以上、特に好ましくは160℃以上、好ましくは250℃以下、より好ましくは200℃以下である。 When the binder resin has thermosetting properties, the heating temperature for curing the conductive material layer is preferably 100 ° C. or higher, more preferably 120 ° C. or higher, still more preferably 140 ° C. or higher, and particularly preferably 160 ° C. As mentioned above, Preferably it is 250 degrees C or less, More preferably, it is 200 degrees C or less.
また、上記熱圧着時の加圧の圧力は、好ましくは9.8×104以上、好ましくは4.9×106Pa以下である。 The pressure applied during the thermocompression bonding is preferably 9.8 × 10 4 or more, and preferably 4.9 × 10 6 Pa or less.
上記のようにして、図1に示す接続構造体1を得ることができる。
As described above, the
上記絶縁性粒子付き導電性粒子では、導電性粒子と絶縁性粒子とが強固に付着していることが好ましい。導電性粒子と絶縁性粒子とが強固に付着していることによって、第2の電極に絶縁性粒子がより一層容易に埋め込まれやすくなる。 In the conductive particles with insulating particles, it is preferable that the conductive particles and the insulating particles are firmly attached. Since the conductive particles and the insulating particles are firmly attached, the insulating particles are more easily embedded in the second electrode.
上記絶縁性粒子付き導電性粒子に関しては、エタノール100重量部に、上記絶縁性粒子付き導電性粒子3重量部を添加した絶縁性粒子付き導電性粒子含有液を20℃及び40kHzの条件で5分間超音波処理したときに、後述する式(1)により求められる絶縁性粒子の残存率が50%以上であることが好ましい。絶縁性粒子の残存率は、より好ましくは60%以上、更に好ましくは70%を超え、特に好ましくは80%以上、最も好ましくは90%以上である。上記絶縁性粒子の残存率が上記下限以上であると、第2の電極に絶縁性粒子がより一層容易に埋め込まれやすくなる。 Regarding the conductive particles with insulating particles, a conductive particle-containing liquid with insulating particles obtained by adding 3 parts by weight of conductive particles with insulating particles to 100 parts by weight of ethanol for 5 minutes under the conditions of 20 ° C. and 40 kHz. When the ultrasonic treatment is performed, it is preferable that the remaining ratio of the insulating particles obtained by the formula (1) described later is 50% or more. The residual ratio of the insulating particles is more preferably 60% or more, further preferably more than 70%, particularly preferably 80% or more, and most preferably 90% or more. When the residual ratio of the insulating particles is equal to or higher than the lower limit, the insulating particles are more easily embedded in the second electrode.
また、上記導電性粒子の表面積全体に占める上記絶縁性粒子により被覆されている部分の面積である被覆率は好ましくは40%以上、より好ましくは50%以上である。上記被覆率が上記下限以上であると、第2の電極に絶縁性粒子がより一層容易に埋め込まれやすくなる。さらに、隣接する導電性粒子がより一層接触し難くなる。上記被覆率は好ましくは80%以下、より好ましくは70%以下である。上記被覆率が上記上限以下であると、導電性粒子と第2の電極との接触面積がより一層大きくなる。 The coverage, which is the area of the portion covered with the insulating particles in the entire surface area of the conductive particles, is preferably 40% or more, and more preferably 50% or more. When the coverage is equal to or higher than the lower limit, the insulating particles are more easily embedded in the second electrode. Furthermore, adjacent conductive particles are more difficult to contact. The coverage is preferably 80% or less, more preferably 70% or less. When the coverage is not more than the above upper limit, the contact area between the conductive particles and the second electrode is further increased.
上記絶縁性粒子の残存率、並びに上記導電性粒子の表面積全体に占める上記絶縁性粒子により被覆されている部分の面積である被覆率は、以下のようにして求められる。 The remaining rate of the insulating particles and the coverage, which is the area of the portion covered with the insulating particles in the entire surface area of the conductive particles, are obtained as follows.
下記の超音波処理前に、走査型電子顕微鏡(SEM)での観察により100個の絶縁性粒子付き導電性粒子を観察し、絶縁性粒子付き導電性粒子における導電性粒子の被覆率X1(%)(付着率X1(%)ともいう)を求める。上記被覆率は、導電性粒子の表面積全体に占める絶縁性粒子により被覆されている部分の面積(投影面積)である。 Before the ultrasonic treatment described below, 100 conductive particles with insulating particles were observed by observation with a scanning electron microscope (SEM), and the coverage X1 (% of conductive particles in the conductive particles with insulating particles) ) (Also referred to as adhesion rate X1 (%)). The said coverage is an area (projection area) of the part coat | covered with the insulating particle which occupies for the whole surface area of electroconductive particle.
具体的には、図8に示すように、上記被覆率は、絶縁性粒子付き導電性粒子Aを一方向から走査型電子顕微鏡(SEM)で観察した場合、絶縁性粒子付き導電性粒子Aの導電部の外表面(外周縁)の円内に存在する絶縁性粒子B1を1個、絶縁性粒子付き導電性粒子Aの導電部の外表面(外周縁)の円周上に存在する絶縁性粒子B2を0.5個とカウントし、絶縁性粒子付き導電性粒子Aの投影面積に対する絶縁性粒子の投影面積の割合で示す。すなわち、上記被覆率は下記式(2)で表される。 Specifically, as shown in FIG. 8, when the conductive particles A with insulating particles are observed from one direction with a scanning electron microscope (SEM), the coverage is as follows. One insulating particle B1 present in a circle on the outer surface (outer peripheral edge) of the conductive part, insulating property present on the circumference of the outer surface (outer peripheral edge) of the conductive part of the conductive particle A with insulating particles The number of particles B2 is counted as 0.5, and is represented by the ratio of the projected area of the insulating particles to the projected area of the conductive particles A with insulating particles. That is, the said coverage is represented by following formula (2).
被覆率(%)=(((円内の絶縁性粒子の数)×1+(円周上の絶縁性粒子の数)×0.5)×絶縁性粒子の投影面積)/(絶縁性粒子付き導電性粒子の投影面積)×100 ・・・式(2) Coverage (%) = (((number of insulating particles in circle) × 1 + (number of insulating particles on the circumference) × 0.5) × projection area of insulating particles) / (with insulating particles) Projected area of conductive particles) × 100 (2)
次に、エタノール100重量部に、上記絶縁性粒子付き導電性粒子3重量部を添加し、絶縁性粒子付き導電性粒子含有液を得る。この絶縁性粒子付き導電性粒子含有液を400Wの超音波洗浄機で20℃及び38kHz又は40kHzの条件で5分間撹拌しながら、超音波処理する。超音波処理後に、SEMでの観察により100個の絶縁性粒子付き導電性粒子を観察し、絶縁性粒子付き導電性粒子における導電性粒子の表面積全体に占める絶縁性粒子により被覆されている部分の投影面積である被覆率X2(%)(付着率X2(%)ともいう)を求める。絶縁性粒子の残存率は、被覆率X1と被覆率X2とから、下記式(1)により表される値である。 Next, 3 parts by weight of the conductive particles with insulating particles are added to 100 parts by weight of ethanol to obtain a conductive particle-containing liquid with insulating particles. This conductive particle-containing liquid with insulating particles is subjected to ultrasonic treatment while being stirred for 5 minutes at 20 ° C. and 38 kHz or 40 kHz with a 400 W ultrasonic cleaner. After the ultrasonic treatment, 100 conductive particles with insulating particles are observed by observation with an SEM, and the portion of the conductive particles with insulating particles covered by the insulating particles occupying the entire surface area of the conductive particles. A coverage ratio X2 (%) (also referred to as an adhesion ratio X2 (%)), which is a projected area, is obtained. The residual rate of the insulating particles is a value represented by the following formula (1) from the coverage X1 and the coverage X2.
絶縁性粒子の残存率(%)=(超音波処理後の被覆率X2/超音波処理前の被覆率X1)×100 ・・・式(1) Residual rate of insulating particles (%) = (coverage ratio X2 after ultrasonic treatment / coverage ratio X1 before ultrasonic treatment) × 100 Formula (1)
電極間の導通信頼性及び絶縁信頼性をより一層高める観点からは、上記絶縁性粒子付き導電性粒子の粒子径のCV値(変動係数)は、好ましくは8%以下、より好ましくは5%以下である。上記絶縁性粒子付き導電性粒子の粒子径のCV値は下記式により算出される。 From the viewpoint of further enhancing the conduction reliability and the insulation reliability between the electrodes, the CV value (coefficient of variation) of the particle diameter of the conductive particles with insulating particles is preferably 8% or less, more preferably 5% or less. It is. The CV value of the particle diameter of the conductive particles with insulating particles is calculated by the following formula.
絶縁性粒子付き導電性粒子の粒子径のCV値(%)=絶縁性粒子付き導電性粒子の粒子径の標準偏差/絶縁性粒子付き導電性粒子の平均粒子径×100 CV value (%) of particle diameter of conductive particles with insulating particles = standard deviation of particle diameter of conductive particles with insulating particles / average particle diameter of conductive particles with insulating particles × 100
上記絶縁性粒子付き導電性粒子を100℃で10%圧縮したときの圧縮弾性率(10%K値)に関しては、好ましくは3000N/mm2以上、より好ましくは5000N/mm2以上、好ましくは10000N/mm2以下、より好ましくは8000N/mm2以下である。上記10%K値が上記下限以上であると、第2の電極に絶縁性粒子がより一層容易に埋め込まれやすくなる。上記10%K値が上記上限以下であると、導電性粒子と第1,第2の電極との接触面積がより一層大きくなり、導通信頼性がより一層高くなる。なお、上記10%K値を測定する温度を100℃に設定しているのは、実際の圧着工程における10%圧縮状態が100℃付近で達成されることが多く、また10%圧縮状態が100℃付近で達成されることが望ましいためである。上記導電性粒子の100℃での10%K値が上記範囲内であれば、導電材料の汎用性に優れる。 Compression modulus when the insulating particles with conductive particles is compressed 10% at 100 ° C. with respect to (10% K value) is preferably 3000N / mm 2 or more, more preferably 5000N / mm 2 or more, preferably 10000N / Mm 2 or less, more preferably 8000 N / mm 2 or less. When the 10% K value is equal to or more than the lower limit, the insulating particles are more easily embedded in the second electrode. When the 10% K value is less than or equal to the above upper limit, the contact area between the conductive particles and the first and second electrodes is further increased, and the conduction reliability is further increased. The temperature at which the 10% K value is measured is set to 100 ° C., in many cases, the 10% compression state in the actual crimping process is achieved near 100 ° C., and the 10% compression state is 100 ° C. This is because it is desirable to achieve the temperature around 0 ° C. When the 10% K value at 100 ° C. of the conductive particles is within the above range, the versatility of the conductive material is excellent.
100℃での圧縮弾性率(10%K値)は、以下のようにして測定される。 The compression elastic modulus (10% K value) at 100 ° C. is measured as follows.
微小圧縮試験機の粒子を配置するステージを100℃に保持した状態で、円柱(直径50μm、ダイヤモンド製)の平滑圧子端面で、圧縮速度0.33mN/秒、及び最大試験荷重20mNの条件下で絶縁性粒子付き導電性粒子を圧縮する。このときの荷重値(N)及び圧縮変位(mm)を測定する。得られた測定値から、上記圧縮弾性率を下記式により求めることができる。上記微小圧縮試験機として、例えば、フィッシャー社製「フィッシャースコープH−100」等が用いられる。 With the stage on which the particles of the micro-compression tester are placed maintained at 100 ° C., with a smooth indenter end face of a cylinder (diameter 50 μm, made of diamond) under conditions of a compression speed of 0.33 mN / sec and a maximum test load of 20 mN The conductive particles with insulating particles are compressed. The load value (N) and compression displacement (mm) at this time are measured. From the measured value obtained, the compression elastic modulus can be obtained by the following formula. As the micro compression tester, for example, “Fischer Scope H-100” manufactured by Fischer is used.
10%K値(N/mm2)=(3/21/2)・F・S−3/2・R−1/2
F:絶縁性粒子付き導電性粒子が10%圧縮変形したときの荷重値(N)
S:絶縁性粒子付き導電性粒子が10%圧縮変形したときの圧縮変位(mm)
R:絶縁性粒子付き導電性粒子の半径(mm)
10% K value (N / mm 2 ) = (3/2 1/2 ) · F · S −3 / 2 · R −1/2
F: Load value (N) when conductive particles with insulating particles are compressively deformed by 10%
S: Compression displacement (mm) when conductive particles with insulating particles are 10% compressively deformed
R: radius of conductive particles with insulating particles (mm)
上記圧縮弾性率は、絶縁性粒子付き導電性粒子の硬さを普遍的かつ定量的に表す。上記圧縮弾性率の使用により、絶縁性粒子付き導電性粒子の硬さを定量的かつ一義的に表すことができる。 The compression elastic modulus universally and quantitatively represents the hardness of the conductive particles with insulating particles. By using the compression modulus, the hardness of the conductive particles with insulating particles can be expressed quantitatively and uniquely.
第2の電極に絶縁性粒子をより一層容易に埋め込ませる観点からは、上記絶縁性粒子のビッカース硬度が、上記第2の電極のビッカース硬度よりも高いことが好ましい。上記絶縁性粒子のビッカース硬度と上記第2の電極のビッカース硬度との差の絶対値は好ましくは700以上、より好ましくは900以上である。上記絶縁性粒子のビッカース硬度と上記第2の電極のビッカース硬度との差の絶対値の上限は特に限定されない。上記絶縁性粒子のビッカース硬度と上記第2の電極のビッカース硬度との差の絶対値は、例えば3000以下である。 From the viewpoint of more easily embedding the insulating particles in the second electrode, it is preferable that the Vickers hardness of the insulating particles is higher than the Vickers hardness of the second electrode. The absolute value of the difference between the Vickers hardness of the insulating particles and the Vickers hardness of the second electrode is preferably 700 or more, more preferably 900 or more. The upper limit of the absolute value of the difference between the Vickers hardness of the insulating particles and the Vickers hardness of the second electrode is not particularly limited. The absolute value of the difference between the Vickers hardness of the insulating particles and the Vickers hardness of the second electrode is, for example, 3000 or less.
第2の電極に絶縁性粒子をより一層容易に埋め込ませる観点からは、上記導電性粒子の表面に位置する上記導電部のビッカース硬度が、上記第2の電極のビッカース硬度よりも高いことが好ましい。上記導電性粒子の表面に位置する上記導電部のビッカース硬度と上記第2の電極のビッカース硬度との差の絶対値は好ましくは300以上、より好ましくは400以上である。上記導電性粒子の表面に位置する上記導電部のビッカース硬度と上記第2の電極のビッカース硬度との差の絶対値の上限は特に限定されない。上記導電性粒子の表面に位置する上記導電部のビッカース硬度と上記第2の電極のビッカース硬度との差の絶対値は、例えば1000以下である。 From the viewpoint of more easily embedding the insulating particles in the second electrode, it is preferable that the Vickers hardness of the conductive portion located on the surface of the conductive particles is higher than the Vickers hardness of the second electrode. . The absolute value of the difference between the Vickers hardness of the conductive part located on the surface of the conductive particles and the Vickers hardness of the second electrode is preferably 300 or more, more preferably 400 or more. The upper limit of the absolute value of the difference between the Vickers hardness of the conductive part located on the surface of the conductive particles and the Vickers hardness of the second electrode is not particularly limited. The absolute value of the difference between the Vickers hardness of the conductive part located on the surface of the conductive particles and the Vickers hardness of the second electrode is, for example, 1000 or less.
落下又は振動などの衝撃に対して、並びに冷熱サイクルなどの温度変化に対して、電極間の接続信頼性をより一層高める観点からは、1つの絶縁性粒子付き導電性粒子当たり、上記第2の電極に埋め込まれている上記絶縁性粒子の数は好ましくは1個以上、より好ましくは3個以上である。1つの絶縁性粒子付き導電性粒子当たり、上記第2の電極に埋め込まれている上記絶縁性粒子の数の上限は特に限定されない。電極間の導通信頼性をより一層高める観点からは、1つの絶縁性粒子付き導電性粒子当たり、上記第2の電極に埋め込まれている上記絶縁性粒子の数は例えば10個以下である。 From the viewpoint of further improving the connection reliability between the electrodes against impacts such as dropping or vibration and temperature changes such as a cooling / heating cycle, the above-mentioned second per conductive particle with insulating particles The number of the insulating particles embedded in the electrode is preferably 1 or more, more preferably 3 or more. The upper limit of the number of the insulating particles embedded in the second electrode per one conductive particle with insulating particles is not particularly limited. From the viewpoint of further enhancing the conduction reliability between the electrodes, the number of the insulating particles embedded in the second electrode per conductive particle with one insulating particle is, for example, 10 or less.
以下、絶縁性粒子付き導電性粒子、導電材料及び接続構造体の他の詳細を説明する。 Hereinafter, other details of the conductive particles with insulating particles, the conductive material, and the connection structure will be described.
(絶縁性粒子付き導電性粒子の他の詳細)
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い。
(Other details of conductive particles with insulating particles)
Examples of the substrate particles include resin particles, inorganic particles excluding metal particles, organic-inorganic hybrid particles, and metal particles. The substrate particles are preferably substrate particles excluding metal particles, and more preferably resin particles, inorganic particles excluding metal particles, or organic-inorganic hybrid particles.
上記基材粒子は、樹脂により形成された樹脂粒子であることが好ましい。電極間を接続する際には、導電性粒子を電極間に配置した後、一般的に導電性粒子を圧縮させる。基材粒子が樹脂粒子であると、圧縮により導電性粒子が変形しやすく、導電性粒子と電極との接触面積が大きくなる。このため、電極間の導通信頼性が高くなる。 The substrate particles are preferably resin particles formed of a resin. When connecting the electrodes, the conductive particles are generally compressed after the conductive particles are arranged between the electrodes. When the substrate particles are resin particles, the conductive particles are easily deformed by compression, and the contact area between the conductive particles and the electrode is increased. For this reason, the conduction | electrical_connection reliability between electrodes becomes high.
上記樹脂粒子の材料として、種々の有機物が好適に用いられる。上記樹脂粒子の材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリイソブチレン、ポリブタジエン等のポリオレフィン樹脂;ポリメチルメタクリレート及びポリメチルアクリレート等のアクリル樹脂;ポリアルキレンテレフタレート、ポリスルホン、ポリカーボネート、ポリアミド、フェノールホルムアルデヒド樹脂、メラミンホルムアルデヒド樹脂、ベンゾグアナミンホルムアルデヒド樹脂、尿素ホルムアルデヒド樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、尿素樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、飽和ポリエステル樹脂、ポリスルホン、ポリフェニレンオキサイド、ポリアセタール、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルスルホン、及び、エチレン性不飽和基を有する種々の重合性単量体を1種もしくは2種以上重合させて得られる重合体等が挙げられる。また、エチレン性不飽和基を有する種々の重合性単量体を1種もしくは2種以上重合させることにより、導電材料に適した任意の圧縮時の物性を有する樹脂粒子を設計及び合成可能である。また、基材粒子の硬度を好適な範囲に容易に制御できるので、上記樹脂粒子の材料は、エチレン性不飽和基を複数有する重合性単量体を1種又は2種以上重合させた重合体であることが好ましい。 Various organic materials are suitably used as the material for the resin particles. Examples of the resin particle material include polyolefin resins such as polyethylene, polypropylene, polystyrene, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyisobutylene, and polybutadiene; acrylic resins such as polymethyl methacrylate and polymethyl acrylate; polyalkylene terephthalate, polysulfone. , Polycarbonate, polyamide, phenol formaldehyde resin, melamine formaldehyde resin, benzoguanamine formaldehyde resin, urea formaldehyde resin, phenol resin, melamine resin, benzoguanamine resin, urea resin, epoxy resin, unsaturated polyester resin, saturated polyester resin, polysulfone, polyphenylene oxide, Polyacetal, polyimide, polyamideimide, polyether ether Ketones, polyether sulfones, and polymers such as obtained by a variety of polymerizable monomer having an ethylenically unsaturated group is polymerized with one or more thereof. In addition, by polymerizing one or more of various polymerizable monomers having an ethylenically unsaturated group, it is possible to design and synthesize resin particles having any compression property suitable for conductive materials. . Further, since the hardness of the base particles can be easily controlled within a suitable range, the material of the resin particles is a polymer obtained by polymerizing one or more polymerizable monomers having a plurality of ethylenically unsaturated groups. It is preferable that
上記樹脂粒子を、エチレン性不飽和基を有する単量体を重合させて得る場合には、該エチレン性不飽和基を有する単量体としては、非架橋性の単量体と架橋性の単量体とが挙げられる。 When the resin particles are obtained by polymerizing a monomer having an ethylenically unsaturated group, the monomer having the ethylenically unsaturated group may be a non-crosslinkable monomer or a crosslinkable monomer. And a polymer.
上記非架橋性の単量体としては、例えば、スチレン、α−メチルスチレン等のスチレン系単量体;(メタ)アクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸等のカルボキシル基含有単量体;メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、セチル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート等のアルキル(メタ)アクリレート類;2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、グリセロール(メタ)アクリレート、ポリオキシエチレン(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート等の酸素原子含有(メタ)アクリレート類;(メタ)アクリロニトリル等のニトリル含有単量体;メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、プロピルビニルエーテル等のビニルエーテル類;酢酸ビニル、酪酸ビニル、ラウリン酸ビニル、ステアリン酸ビニル等の酸ビニルエステル類;エチレン、プロピレン、イソプレン、ブタジエン等の不飽和炭化水素;トリフルオロメチル(メタ)アクリレート、ペンタフルオロエチル(メタ)アクリレート、塩化ビニル、フッ化ビニル、クロルスチレン等のハロゲン含有単量体等が挙げられる。 Examples of the non-crosslinkable monomer include styrene monomers such as styrene and α-methylstyrene; carboxyl group-containing monomers such as (meth) acrylic acid, maleic acid, and maleic anhydride; (Meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, propyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, lauryl (meth) acrylate, cetyl (meth) acrylate, stearyl (meth) acrylate, cyclohexyl ( Alkyl (meth) acrylates such as meth) acrylate and isobornyl (meth) acrylate; oxygen such as 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, glycerol (meth) acrylate, polyoxyethylene (meth) acrylate and glycidyl (meth) acrylate (Meth) acrylates; nitrile-containing monomers such as (meth) acrylonitrile; vinyl ethers such as methyl vinyl ether, ethyl vinyl ether, propyl vinyl ether; vinyl acids such as vinyl acetate, vinyl butyrate, vinyl laurate, vinyl stearate Esters; Unsaturated hydrocarbons such as ethylene, propylene, isoprene and butadiene; Halogen-containing monomers such as trifluoromethyl (meth) acrylate, pentafluoroethyl (meth) acrylate, vinyl chloride, vinyl fluoride and chlorostyrene Is mentioned.
上記架橋性の単量体としては、例えば、テトラメチロールメタンテトラ(メタ)アクリレート、テトラメチロールメタントリ(メタ)アクリレート、テトラメチロールメタンジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、グリセロールトリ(メタ)アクリレート、グリセロールジ(メタ)アクリレート、(ポリ)エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、(ポリ)プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、(ポリ)テトラメチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート等の多官能(メタ)アクリレート類;トリアリル(イソ)シアヌレート、トリアリルトリメリテート、ジビニルベンゼン、ジアリルフタレート、ジアリルアクリルアミド、ジアリルエーテル、γ−(メタ)アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、トリメトキシシリルスチレン、ビニルトリメトキシシラン等のシラン含有単量体等が挙げられる。 Examples of the crosslinkable monomer include tetramethylolmethane tetra (meth) acrylate, tetramethylolmethane tri (meth) acrylate, tetramethylolmethane di (meth) acrylate, trimethylolpropane tri (meth) acrylate, and dipenta Erythritol hexa (meth) acrylate, dipentaerythritol penta (meth) acrylate, glycerol tri (meth) acrylate, glycerol di (meth) acrylate, (poly) ethylene glycol di (meth) acrylate, (poly) propylene glycol di (meth) Polyfunctional (meth) acrylates such as acrylate, (poly) tetramethylene glycol di (meth) acrylate, 1,4-butanediol di (meth) acrylate; triallyl (iso) cyanure And silane-containing monomers such as triallyl trimellitate, divinylbenzene, diallyl phthalate, diallylacrylamide, diallyl ether, γ- (meth) acryloxypropyltrimethoxysilane, trimethoxysilylstyrene, vinyltrimethoxysilane It is done.
上記エチレン性不飽和基を有する重合性単量体を、公知の方法により重合させることで、上記樹脂粒子が得られる。この方法としては、例えば、ラジカル重合開始剤の存在下で懸濁重合する方法、及び非架橋の種粒子を用いてラジカル重合開始剤とともに単量体を膨潤させて重合する方法等が挙げられる。 The resin particles can be obtained by polymerizing the polymerizable monomer having an ethylenically unsaturated group by a known method. Examples of this method include a method of suspension polymerization in the presence of a radical polymerization initiator, and a method of polymerization by swelling a monomer together with a radical polymerization initiator using non-crosslinked seed particles.
上記基材粒子が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場合には、基材粒子の材料である無機物としては、シリカ及びカーボンブラック等が挙げられる。上記シリカにより形成された粒子としては特に限定されないが、例えば、加水分解性のアルコキシシリル基を2つ以上有するケイ素化合物を加水分解して架橋重合体粒子を形成した後に、必要に応じて焼成を行うことにより得られる粒子が挙げられる。上記有機無機ハイブリッド粒子としては、例えば、架橋したアルコキシシリルポリマーとアクリル樹脂とにより形成された有機無機ハイブリッド粒子等が挙げられる。 In the case where the substrate particles are inorganic particles or organic-inorganic hybrid particles excluding metal particles, examples of the inorganic material that is a material of the substrate particles include silica and carbon black. The particles formed from the silica are not particularly limited. For example, after forming a crosslinked polymer particle by hydrolyzing a silicon compound having two or more hydrolyzable alkoxysilyl groups, firing may be performed as necessary. The particle | grains obtained by performing are mentioned. Examples of the organic / inorganic hybrid particles include organic / inorganic hybrid particles formed of a crosslinked alkoxysilyl polymer and an acrylic resin.
上記基材粒子が金属粒子である場合には、該金属粒子の材料である金属としては、銀、銅、ニッケル、ケイ素、金及びチタン等が挙げられる。但し、基材粒子は金属粒子ではないことが好ましい。 When the substrate particles are metal particles, examples of the metal that is a material of the metal particles include silver, copper, nickel, silicon, gold, and titanium. However, the substrate particles are preferably not metal particles.
上記基材粒子の平均粒子径は、好ましくは0.1μm以上、より好ましくは0.5μm以上、より一層好ましくは1μm以上、更に好ましくは1.5μm以上、特に好ましくは2μm以上、好ましくは1000μm以下、より好ましくは500μm以下、より一層好ましくは300μm以下、更に好ましくは100μm以下、更に好ましくは50μm以下、更に一層好ましくは30μm以下、特に好ましくは5μm以下、最も好ましくは3μm以下である。基材粒子の平均粒子径が上記下限以上であると、導電性粒子と電極との接触面積が大きくなるため、電極間の導通信頼性がより一層高くなり、導電性粒子を介して接続された電極間の接続抵抗がより一層低くなる。さらに、基材粒子の表面に導電部を無電解めっきにより形成する際に凝集し難くなり、凝集した導電性粒子が形成されにくくなる。基材粒子の平均粒子径が上記上限以下であると、導電性粒子が充分に圧縮されやすく、電極間の接続抵抗がより一層低くなり、更に電極間の間隔が狭くなる。 The average particle diameter of the substrate particles is preferably 0.1 μm or more, more preferably 0.5 μm or more, still more preferably 1 μm or more, still more preferably 1.5 μm or more, particularly preferably 2 μm or more, preferably 1000 μm or less. More preferably, it is 500 μm or less, more preferably 300 μm or less, still more preferably 100 μm or less, still more preferably 50 μm or less, still more preferably 30 μm or less, particularly preferably 5 μm or less, and most preferably 3 μm or less. When the average particle diameter of the base particles is equal to or more than the above lower limit, the contact area between the conductive particles and the electrodes is increased, so that the conduction reliability between the electrodes is further increased and the conductive particles are connected via the conductive particles. The connection resistance between the electrodes is further reduced. Further, when the conductive portion is formed on the surface of the base particle by electroless plating, it becomes difficult to aggregate and the aggregated conductive particles are hardly formed. When the average particle diameter of the substrate particles is not more than the above upper limit, the conductive particles are easily compressed, the connection resistance between the electrodes is further reduced, and the interval between the electrodes is further narrowed.
上記基材粒子の平均粒子径は、0.1μm以上、5μm以下であることが特に好ましい。上記基材粒子の平均粒子径が0.1〜5μmの範囲内であると、電極間の間隔が小さくなり、かつ導電部の厚みを厚くしても、小さい導電性粒子が得られる。電極間の間隔をより一層小さくしたり、導電部の厚みを厚くしても、より一層小さい導電性粒子を得たりする観点からは、上記基材粒子の平均粒子径は、好ましくは0.5μm以上、より好ましくは2μm以上、好ましくは3μm以下である。 The average particle diameter of the substrate particles is particularly preferably 0.1 μm or more and 5 μm or less. When the average particle diameter of the substrate particles is in the range of 0.1 to 5 μm, even when the distance between the electrodes is small and the thickness of the conductive part is increased, small conductive particles can be obtained. From the viewpoint of obtaining even smaller conductive particles even if the distance between the electrodes is further reduced or the thickness of the conductive portion is increased, the average particle diameter of the base particles is preferably 0.5 μm. Above, more preferably 2 μm or more, preferably 3 μm or less.
上記平均粒子径は数平均粒子径を示す。該平均粒子径は、例えばコールターカウンター(ベックマンコールター社製)を用いて測定可能である。 The average particle diameter is a number average particle diameter. The average particle diameter can be measured using, for example, a Coulter counter (manufactured by Beckman Coulter).
上記導電部の厚み(複数の導電部がある場合には、複数の導電部全体の厚み)は、好ましくは5nm以上、より好ましくは10nm以上、更に好ましくは20nm以上、特に好ましくは50nm以上、好ましくは1000nm以下、より好ましくは800nm以下、更に好ましくは500nm以下、特に好ましくは400nm以下、最も好ましくは300nm以下である。上記導電部の厚みが上記下限以上であると、導電性粒子の導電性がより一層良好になる。上記導電部の厚みが上記上限以下であると、基材粒子と金属層との熱膨張率の差が小さくなり、基材粒子から金属層が剥離し難くなる。 The thickness of the conductive portion (when there are a plurality of conductive portions, the total thickness of the plurality of conductive portions) is preferably 5 nm or more, more preferably 10 nm or more, still more preferably 20 nm or more, particularly preferably 50 nm or more, preferably Is 1000 nm or less, more preferably 800 nm or less, still more preferably 500 nm or less, particularly preferably 400 nm or less, and most preferably 300 nm or less. When the thickness of the conductive part is equal to or greater than the lower limit, the conductivity of the conductive particles is further improved. When the thickness of the conductive part is not more than the above upper limit, the difference in coefficient of thermal expansion between the base particle and the metal layer becomes small, and the metal layer becomes difficult to peel from the base particle.
上記基材粒子の表面上に上記導電部を形成する方法としては、無電解めっきにより上記導電部を形成する方法、並びに電気めっきにより上記導電部を形成する方法等が挙げられる。 Examples of a method for forming the conductive part on the surface of the substrate particle include a method for forming the conductive part by electroless plating and a method for forming the conductive part by electroplating.
上記導電部は、金属を含むことが好ましい。上記導電部の材料である金属は、特に限定されない。該金属としては、例えば、金、銀、銅、白金、パラジウム、亜鉛、鉛、アルミニウム、コバルト、インジウム、ニッケル、クロム、チタン、アンチモン、ビスマス、ゲルマニウム、モリブデン、タングステン及びカドミウム、並びにこれらの合金等が挙げられる。また、上記金属として、錫ドープ酸化インジウム(ITO)を用いてもよい。上記記金属は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。 The conductive part preferably contains a metal. The metal that is the material of the conductive part is not particularly limited. Examples of the metal include gold, silver, copper, platinum, palladium, zinc, lead, aluminum, cobalt, indium, nickel, chromium, titanium, antimony, bismuth, germanium, molybdenum, tungsten and cadmium, and alloys thereof. Is mentioned. Further, tin-doped indium oxide (ITO) may be used as the metal. As for the said metal, only 1 type may be used and 2 or more types may be used together.
上記絶縁性粒子付き導電性粒子は、導電性の表面に突起を有することが好ましく、上記導電性粒子は表面に突起を有することが好ましい。上記突起は複数であることが好ましい。上記芯物質が上記導電部中に埋め込まれていることによって、上記導電部の外表面に突起を容易に形成可能である。導電性粒子により接続される電極の表面には、酸化被膜が形成されていることが多い。導電性の突起を有する絶縁性粒子付き導電性粒子を用いた場合には、電極間に絶縁性粒子付き導電性粒子を配置して圧着させることにより、突起により上記酸化被膜が効果的に排除される。このため、電極と導電性粒子とがより一層確実に接触し、電極間の接続抵抗がより一層低くなる。さらに、突起によって、導電性粒子と電極との間のバインダー樹脂が効果的に排除される。このため、電極間の導通信頼性が高くなる。 The conductive particles with insulating particles preferably have protrusions on the conductive surface, and the conductive particles preferably have protrusions on the surface. It is preferable that there are a plurality of protrusions. Since the core substance is embedded in the conductive portion, protrusions can be easily formed on the outer surface of the conductive portion. An oxide film is often formed on the surface of the electrode connected by the conductive particles. When conductive particles with insulating particles having conductive protrusions are used, the oxide film is effectively eliminated by the protrusions by placing conductive particles with insulating particles between the electrodes and pressing them. The For this reason, an electrode and electroconductive particle contact more reliably and the connection resistance between electrodes becomes still lower. Furthermore, the protrusion effectively eliminates the binder resin between the conductive particles and the electrode. For this reason, the conduction | electrical_connection reliability between electrodes becomes high.
上記導電性粒子の表面に突起を形成する方法としては、基材粒子の表面に芯物質を付着させた後、無電解めっきにより導電部を形成する方法、並びに基材粒子の表面に無電解めっきにより導電部を形成した後、芯物質を付着させ、更に無電解めっきにより導電部を形成する方法等が挙げられる。上記突起を形成する他の方法としては、基材粒子の表面上に、第1の導電部を形成した後、該第1の導電部上に芯物質を配置し、次に第2の導電部を形成する方法、並びに基材粒子の表面上に導電部を形成する途中段階で、芯物質を添加する方法等が挙げられる。 As a method for forming protrusions on the surface of the conductive particles, a method of forming a conductive portion by electroless plating after attaching a core substance to the surface of the base particles, and electroless plating on the surface of the base particles Examples include a method of forming a conductive part by, attaching a core substance, and further forming a conductive part by electroless plating. As another method for forming the protrusion, a first conductive part is formed on the surface of the base particle, and then a core substance is disposed on the first conductive part, and then the second conductive part. And a method of adding a core substance in the middle of forming a conductive part on the surface of the base particle.
上記基材粒子の表面に芯物質を付着させる方法としては、例えば、基材粒子の分散液中に、芯物質を添加し、基材粒子の表面に芯物質を、例えば、ファンデルワールス力により集積させ、付着させる方法、並びに基材粒子を入れた容器に、芯物質を添加し、容器の回転等による機械的な作用により基材粒子の表面に芯物質を付着させる方法等が挙げられる。なかでも、付着させる芯物質の量を制御しやすいため、分散液中の基材粒子の表面に芯物質を集積させ、付着させる方法が好ましい。 As a method of attaching the core substance to the surface of the base particle, for example, a core substance is added to the dispersion of the base particle, and the core substance is applied to the surface of the base particle by, for example, van der Waals force. Examples thereof include a method of accumulating and adhering, and a method of adding a core substance to a container containing base particles and attaching the core substance to the surface of the base particles by a mechanical action such as rotation of the container. Especially, since the quantity of the core substance to adhere is easy to control, the method of making a core substance accumulate and adhere on the surface of the base particle in a dispersion liquid is preferable.
上記芯物質を構成する物質としては、導電性物質及び非導電性物質が挙げられる。上記導電性物質としては、例えば、金属、金属の酸化物、黒鉛等の導電性非金属及び導電性ポリマー等が挙げられる。上記導電性ポリマーとしては、ポリアセチレン等が挙げられる。上記非導電性物質としては、シリカ、アルミナ及びジルコニア等が挙げられる。なかでも、導電性を高めることができ、更に接続抵抗を効果的に低くすることができるので、金属が好ましい。上記芯物質は金属粒子であることが好ましい。 Examples of the material constituting the core material include conductive materials and non-conductive materials. Examples of the conductive material include conductive non-metals such as metals, metal oxides, and graphite, and conductive polymers. Examples of the conductive polymer include polyacetylene. Examples of the nonconductive material include silica, alumina, and zirconia. Among them, metal is preferable because conductivity can be increased and connection resistance can be effectively reduced. The core substance is preferably metal particles.
上記金属としては、例えば、金、銀、銅、白金、亜鉛、鉄、鉛、錫、アルミニウム、コバルト、インジウム、ニッケル、クロム、チタン、アンチモン、ビスマス、ゲルマニウム、モリブデン、タングステン及びカドミウム等の金属、並びに錫−鉛合金、錫−銅合金、錫−銀合金、錫−鉛−銀合金及び炭化タングステン等の2種類以上の金属で構成される合金等が挙げられる。なかでも、ニッケル、銅、銀又は金が好ましい。上記芯物質の材料である金属は、上記導電部の材料である金属と同じであってもよく、異なっていてもよい。上記芯物質を構成する金属は、ニッケルを含むことが好ましい。また、上記金属の酸化物としては、アルミナ、シリカ及びジルコニア等が挙げられる。 Examples of the metal include gold, silver, copper, platinum, zinc, iron, lead, tin, aluminum, cobalt, indium, nickel, chromium, titanium, antimony, bismuth, germanium, molybdenum, tungsten, and cadmium. And alloys composed of two or more kinds of metals such as a tin-lead alloy, a tin-copper alloy, a tin-silver alloy, a tin-lead-silver alloy, and tungsten carbide. Of these, nickel, copper, silver or gold is preferable. The metal that is the material of the core substance may be the same as or different from the metal that is the material of the conductive part. It is preferable that the metal which comprises the said core substance contains nickel. Examples of the metal oxide include alumina, silica and zirconia.
上記芯物質の形状は特に限定されない。芯物質の形状は塊状であることが好ましい。芯物質としては、例えば、粒子状の塊、複数の微小粒子が凝集した凝集塊、及び不定形の塊等が挙げられる。 The shape of the core material is not particularly limited. The shape of the core substance is preferably a lump. Examples of the core substance include a particulate lump, an agglomerate in which a plurality of fine particles are aggregated, and an irregular lump.
上記芯物質の平均径(平均粒子径)は、好ましくは0.001μm以上、より好ましくは0.05μm以上、好ましくは0.9μm以下、より好ましくは0.2μm以下である。上記芯物質の平均径が上記下限以上及び上記上限以下であると、電極間の接続抵抗が効果的に低くなる。 The average diameter (average particle diameter) of the core substance is preferably 0.001 μm or more, more preferably 0.05 μm or more, preferably 0.9 μm or less, more preferably 0.2 μm or less. When the average diameter of the core substance is not less than the above lower limit and not more than the above upper limit, the connection resistance between the electrodes is effectively reduced.
上記芯物質の「平均径(平均粒子径)」は、数平均径(数平均粒子径)を示す。芯物質の平均径は、任意の芯物質50個を電子顕微鏡又は光学顕微鏡にて観察し、平均値を算出することにより求められる。 The “average diameter (average particle diameter)” of the core substance indicates a number average diameter (number average particle diameter). The average diameter of the core material is obtained by observing 50 arbitrary core materials with an electron microscope or an optical microscope and calculating an average value.
上記導電性粒子における上記突起の平均高さは、好ましくは0.001μm以上、より好ましくは0.05μm以上、更に好ましくは0.1μmを超え、特に好ましくは0.125μm以上、好ましくは0.9μm以下、より好ましくは0.3μm以下、更に好ましくは0.2μm以下である。上記突起の平均高さが上記下限以上及び上記上限以下であると、電極間の接続抵抗が効果的に低くなる。特に、上記導電性粒子における上記突起の平均高さが0.125μm以上であると、導電性粒子の配置精度及び電極間の接続信頼性がより一層良好になる。特に、上記導電性粒子における上記突起の平均高さが0.3μm以下であると、導電性粒子の配置精度及び電極間の接続信頼性がより一層良好になる。 The average height of the protrusions in the conductive particles is preferably 0.001 μm or more, more preferably 0.05 μm or more, still more preferably more than 0.1 μm, particularly preferably 0.125 μm or more, preferably 0.9 μm. Below, it is more preferably 0.3 μm or less, still more preferably 0.2 μm or less. When the average height of the protrusions is not less than the above lower limit and not more than the above upper limit, the connection resistance between the electrodes is effectively reduced. In particular, when the average height of the protrusions in the conductive particles is 0.125 μm or more, the arrangement accuracy of the conductive particles and the connection reliability between the electrodes are further improved. In particular, when the average height of the protrusions in the conductive particles is 0.3 μm or less, the arrangement accuracy of the conductive particles and the connection reliability between the electrodes are further improved.
上記絶縁性粒子付き導電性粒子は、絶縁性粒子を有する。このため、導電性粒子を電極間の接続に用いると、隣接する電極間の短絡が生じ難くなる。具体的には、複数の導電性粒子が接触したときに、複数の電極間に絶縁性粒子が存在するので、上下の電極間ではなく横方向に隣り合う電極間の短絡が生じ難くなる。 The conductive particles with insulating particles have insulating particles. For this reason, when electroconductive particle is used for the connection between electrodes, it will become difficult to produce the short circuit between adjacent electrodes. Specifically, when a plurality of conductive particles are in contact with each other, insulating particles are present between the plurality of electrodes, so that it is difficult to cause a short circuit between electrodes adjacent in the lateral direction instead of between the upper and lower electrodes.
上記絶縁性粒子の材料としては、ポリオレフィン類、(メタ)アクリレート重合体、(メタ)アクリレート共重合体、ブロックポリマー、熱可塑性樹脂、熱可塑性樹脂の架橋物、熱硬化性樹脂及び水溶性樹脂等が挙げられる。 Examples of the material for the insulating particles include polyolefins, (meth) acrylate polymers, (meth) acrylate copolymers, block polymers, thermoplastic resins, crosslinked thermoplastic resins, thermosetting resins, water-soluble resins, and the like. Is mentioned.
上記ポリオレフィン類としては、ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体及びエチレン−アクリル酸エステル共重合体等が挙げられる。上記(メタ)アクリレート重合体としては、ポリメチル(メタ)アクリレート、ポリエチル(メタ)アクリレート及びポリブチル(メタ)アクリレート等が挙げられる。上記ブロックポリマーとしては、ポリスチレン、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、SB型スチレン−ブタジエンブロック共重合体、及びSBS型スチレン−ブタジエンブロック共重合体、並びにこれらの水素添加物等が挙げられる。上記熱可塑性樹脂としては、ビニル重合体及びビニル共重合体等が挙げられる。上記熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂及びメラミン樹脂等が挙げられる。上記水溶性樹脂としては、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、ポリアクリルアミド、ポリビニルピロリドン、ポリエチレンオキシド及びメチルセルロース等が挙げられる。 Examples of the polyolefins include polyethylene, ethylene-vinyl acetate copolymer, and ethylene-acrylic acid ester copolymer. Examples of the (meth) acrylate polymer include polymethyl (meth) acrylate, polyethyl (meth) acrylate, and polybutyl (meth) acrylate. Examples of the block polymer include polystyrene, styrene-acrylic acid ester copolymer, SB type styrene-butadiene block copolymer, SBS type styrene-butadiene block copolymer, and hydrogenated products thereof. Examples of the thermoplastic resin include vinyl polymers and vinyl copolymers. As said thermosetting resin, an epoxy resin, a phenol resin, a melamine resin, etc. are mentioned. Examples of the water-soluble resin include polyvinyl alcohol, polyacrylic acid, polyacrylamide, polyvinyl pyrrolidone, polyethylene oxide, and methyl cellulose.
上記絶縁性粒子は、不飽和二重結合を有する単量体の一種又は二種以上を(共)重合した樹脂粒子であってもよい。上記不飽和二重結合を有する単量体としては、(メタ)アクリル酸;メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート、テトラメチロールメタンテトラ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、グリセロールトリ(メタ)アクリレート、(ポリ)エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、(ポリ)プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸エステル類;ビニルエーテル類;塩化ビニル;スチレン、ジビニルベゼン等のスチレン系化合物、アクリロニトリル等が挙げられる。中でも(メタ)アクリル酸エステル類が好適に用いられる。 The insulating particles may be resin particles obtained by (co) polymerizing one or more monomers having an unsaturated double bond. Examples of the monomer having an unsaturated double bond include (meth) acrylic acid; methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, propyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, and 2-ethylhexyl (meth). Acrylate, glycidyl (meth) acrylate, tetramethylolmethane tetra (meth) acrylate, trimethylolpropane tri (meth) acrylate, glycerol tri (meth) acrylate, (poly) ethylene glycol di (meth) acrylate, (poly) propylene glycol di (Meth) acrylates such as (meth) acrylate and 1,4-butanediol di (meth) acrylate; vinyl ethers; vinyl chloride; styrene compounds such as styrene and divinyl benzene, acrylonitrile, and the like. That. Of these, (meth) acrylic acid esters are preferably used.
さらに、上記絶縁性粒子の材料としては、金属を除く無機化合物が挙げられる。上記無機化合物としては、シリカ、アルミナ及びジルコニア等が挙げられる。第2の電極に上記絶縁性粒子をより一層容易に埋め込ませる観点からは、上記絶縁性粒子の材料は、シリカであることが好ましい。 Furthermore, examples of the material for the insulating particles include inorganic compounds excluding metals. Examples of the inorganic compound include silica, alumina and zirconia. From the viewpoint of more easily embedding the insulating particles in the second electrode, the material of the insulating particles is preferably silica.
第2の電極に上記絶縁性粒子をより一層容易に埋め込ませる観点からは、上記絶縁性粒子は、金属粒子を除く無機粒子であることが好ましい。なかでも、上記絶縁性粒子は、シリカ粒子であることが好ましい。 From the viewpoint of more easily embedding the insulating particles in the second electrode, the insulating particles are preferably inorganic particles excluding metal particles. Of these, the insulating particles are preferably silica particles.
さらに、上記絶縁性粒子の材料としては、無機化合物と有機化合物とのハイブリット粒子、無機粒子上に有機化合物がコーティングされた粒子、並びに有機粒子上に無機物がコーティングされた粒子等が挙げられる。なかでも、上記絶縁性粒子は、シリカ粒子上に有機化合物をコーティングされた粒子であることが好ましい。上記有機化合物は有機ポリマーであることが好ましい。 Furthermore, examples of the material for the insulating particles include hybrid particles of an inorganic compound and an organic compound, particles obtained by coating an inorganic compound with an organic compound, and particles obtained by coating an organic substance with an inorganic substance. Among these, the insulating particles are preferably particles in which an organic compound is coated on silica particles. The organic compound is preferably an organic polymer.
上記導電部の表面に絶縁性粒子を付着させる方法としては、化学的方法、及び物理的もしくは機械的方法等が挙げられる。上記化学的方法としては、ファンデルワールス力又は静電気力によるヘテロ凝集法により、導電部上に絶縁性粒子を付着させ、さらに必要に応じて化学結合させる方法が挙げられる。上記物理的もしくは機械的方法としては、スプレードライ、ハイブリダイゼーション、静電付着法、噴霧法、ディッピング及び真空蒸着による方法等が挙げられる。なかでも、上記絶縁性粒子が脱離し難いことから、上記導電部の表面に、化学結合を介して上記絶縁性粒子を付着させる方法が好ましい。 Examples of the method for attaching insulating particles to the surface of the conductive part include a chemical method and a physical or mechanical method. Examples of the chemical method include a method in which insulating particles are attached on the conductive portion by a hetero-aggregation method using van der Waals force or electrostatic force, and further chemically bonded as necessary. Examples of the physical or mechanical method include spray drying, hybridization, electrostatic adhesion, spraying, dipping, and vacuum deposition. Especially, since the said insulating particle cannot separate | separate easily, the method of making the said insulating particle adhere to the surface of the said electroconductive part through a chemical bond is preferable.
導電部の表面、及び絶縁性粒子の表面はそれぞれ、反応性官能基を有する化合物によって被覆されていてもよい。導電部の表面と絶縁性粒子の表面とは、直接化学結合していなくてもよく、反応性官能基を有する化合物によって間接的に化学結合していてもよい。導電部の表面にカルボキシル基を導入した後、該カルボキシル基がポリエチレンイミンなどの高分子電解質を介して絶縁性粒子の表面の官能基と化学結合していても構わない。 The surface of the conductive part and the surface of the insulating particles may each be coated with a compound having a reactive functional group. The surface of the conductive part and the surface of the insulating particles may not be directly chemically bonded, but may be indirectly chemically bonded by a compound having a reactive functional group. After introducing a carboxyl group into the surface of the conductive part, the carboxyl group may be chemically bonded to a functional group on the surface of the insulating particle through a polymer electrolyte such as polyethyleneimine.
上記絶縁性粒子の平均粒子径は、上記導電性粒子の粒子径の1/5以下であることが好ましい。この場合には、上記絶縁性粒子の平均粒子径が大きすぎず、上記導電性粒子による電気的接続がより一層確実に果たされる。上記絶縁性粒子の平均粒子径が上記導電性粒子の粒子径の1/5以下である場合には、ヘテロ凝集法により上記絶縁性粒子を付着させる際に、上記導電性粒子の表面上に上記絶縁性粒子が効率よく吸着可能である。第2の電極に絶縁性粒子をより一層容易に埋め込ませ、衝撃及び冷熱衝撃に対する接続信頼性をより一層高める観点からは、上記絶縁性粒子の平均粒子径は、上記導電性粒子の粒子径の好ましくは1/5以下、より好ましくは1/8以下である。第2の電極に絶縁性粒子をより一層容易に埋め込ませ、衝撃及び冷熱衝撃に対する接続信頼性をより一層高める観点からは、上記絶縁性粒子の平均粒子径は、上記導電性粒子の粒子径の好ましくは1/100以上、より好ましくは1/30以上である。また、上記絶縁性粒子の平均粒子径は、好ましくは5nm以上、より好ましくは10nm以上、好ましくは1000nm以下、より好ましくは500nm以下である。上記絶縁性粒子の平均粒子径が上記下限以上であると、第2の電極に上記絶縁性粒子をより一層容易に埋め込ませることができる。さらに、隣接する導電性粒子間の距離が電子のホッピング距離よりも大きくなり、リークが起こり難くなる。上記絶縁性粒子の平均粒子径が上記上限以下であると、熱圧着する際に必要な圧力及び熱量が小さくなる。第2の電極に絶縁性粒子をより一層容易に埋め込ませ、衝撃及び冷熱衝撃に対する接続信頼性をより一層高める観点からは、上記絶縁性粒子の平均粒子径は、最も好ましくは400nm以下である。第2の電極に絶縁性粒子をより一層容易に埋め込ませ、衝撃及び冷熱衝撃に対する接続信頼性をより一層高める観点からは、上記絶縁性粒子の平均粒子径は、特に好ましくは100nm以上、最も好ましくは175nm以上である。冷熱衝撃に対する接続信頼性をより一層高める観点からは、上記絶縁性粒子の平均粒子径は、最も好ましくは190nm以上である。 The average particle size of the insulating particles is preferably 1/5 or less of the particle size of the conductive particles. In this case, the average particle diameter of the insulating particles is not too large, and the electrical connection by the conductive particles is more reliably achieved. When the average particle diameter of the insulating particles is 1/5 or less of the particle diameter of the conductive particles, when the insulating particles are adhered by the heteroaggregation method, the surface of the conductive particles is Insulating particles can be adsorbed efficiently. From the viewpoint of more easily embedding the insulating particles in the second electrode and further improving the connection reliability against impact and thermal shock, the average particle size of the insulating particles is the same as the particle size of the conductive particles. Preferably it is 1/5 or less, more preferably 1/8 or less. From the viewpoint of more easily embedding the insulating particles in the second electrode and further improving the connection reliability against impact and thermal shock, the average particle size of the insulating particles is the same as the particle size of the conductive particles. Preferably it is 1/100 or more, more preferably 1/30 or more. The average particle diameter of the insulating particles is preferably 5 nm or more, more preferably 10 nm or more, preferably 1000 nm or less, more preferably 500 nm or less. When the average particle diameter of the insulating particles is equal to or more than the lower limit, the insulating particles can be more easily embedded in the second electrode. Furthermore, the distance between adjacent conductive particles becomes larger than the hopping distance of electrons, so that leakage hardly occurs. When the average particle diameter of the insulating particles is not more than the above upper limit, the pressure and the amount of heat required for thermocompression bonding are reduced. From the viewpoint of more easily embedding the insulating particles in the second electrode and further improving the connection reliability against impact and thermal shock, the average particle diameter of the insulating particles is most preferably 400 nm or less. From the viewpoint of more easily embedding the insulating particles in the second electrode and further improving the connection reliability against impact and thermal shock, the average particle diameter of the insulating particles is particularly preferably 100 nm or more, most preferably. Is 175 nm or more. From the viewpoint of further improving the connection reliability against thermal shock, the average particle diameter of the insulating particles is most preferably 190 nm or more.
上記絶縁性粒子の「平均粒子径」は、数平均粒子径を示す。絶縁性粒子の平均粒子径は、粒度分布測定装置等を用いて求められる。 The “average particle diameter” of the insulating particles indicates a number average particle diameter. The average particle size of the insulating particles is determined using a particle size distribution measuring device or the like.
上記絶縁性粒子の粒子径のCV値は、20%以下であることが好ましい。CV値が20%以下であると、上記絶縁性粒子による被覆部の厚さが均一になり、電極間で熱圧着する際に均一に圧力をかけやすくなり、導通不良が生じ難くなる。なお、上記絶縁性粒子の粒子径のCV値は、下記式により算出される。 The CV value of the particle diameter of the insulating particles is preferably 20% or less. When the CV value is 20% or less, the thickness of the covering portion of the insulating particles becomes uniform, and it becomes easy to apply a uniform pressure when thermocompression bonding between electrodes, and poor conduction is less likely to occur. In addition, the CV value of the particle diameter of the insulating particles is calculated by the following formula.
絶縁性粒子の粒子径のCV値(%)=絶縁性粒子の粒子径の標準偏差/絶縁性粒子の平均粒子径×100 CV value (%) of particle diameter of insulating particles = standard deviation of particle diameter of insulating particles / average particle diameter of insulating particles × 100
粒子径分布は、導電性粒子の表面上に絶縁性粒子を配置する前は、粒度分布計等で測定可能である。粒子径分布は、導電性粒子の表面上に絶縁性粒子を配置した後は、SEM写真の画像解析等で測定可能である。 The particle size distribution can be measured with a particle size distribution meter or the like before the insulating particles are arranged on the surface of the conductive particles. The particle size distribution can be measured by image analysis of an SEM photograph after the insulating particles are arranged on the surface of the conductive particles.
上記絶縁性粒子は、ヘテロ凝集によって導電性粒子の表面上に付着させるために、極性官能基を有することが好ましい。該極性官能基としては、例えば、アンモニウム基、スルホニウム基、リン酸基及びヒドロキシシリル基等が挙げられる。上記極性官能基は、上記極性官能基と不飽和二重結合とを有する単量体を共重合することによって導入可能である。 The insulating particles preferably have a polar functional group in order to adhere to the surface of the conductive particles by heteroaggregation. Examples of the polar functional group include an ammonium group, a sulfonium group, a phosphate group, and a hydroxysilyl group. The polar functional group can be introduced by copolymerizing a monomer having the polar functional group and an unsaturated double bond.
上記アンモニウム基を有する単量体としては、N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート、N,N−ジメチルアミノプロピルアクリルアミド、及びN,N,N−トリメチル−N−2−メタクリロイルオキシエチルアンモニウムクロライド等が挙げられる。上記スルホニウム基を有する単量体としては、メタクリル酸フェニルジメチルスルホニウムメチル硫酸塩等が挙げられる。上記リン酸基を有する単量体としては、アシッドホスホオキシエチルメタクリレート、アシッドホスホオキシプロピルメタクリレート、アシッドホスホオキシポリオキシエチレングリコールモノメタクリレート、及びアシッドホスホオキシポリオキシプロピレングリコールモノメタクリレート等が挙げられる。上記ヒドロキシシリル基を有する単量体としては、ビニルトリヒドロキシシラン、及び3−メタクリロキシプロピルトリヒドロキシシラン等が挙げられる。 Examples of the monomer having an ammonium group include N, N-dimethylaminoethyl methacrylate, N, N-dimethylaminopropylacrylamide, and N, N, N-trimethyl-N-2-methacryloyloxyethylammonium chloride. It is done. Examples of the monomer having a sulfonium group include phenyldimethylsulfonium methylsulfate methacrylate. Examples of the monomer having a phosphoric acid group include acid phosphooxyethyl methacrylate, acid phosphooxypropyl methacrylate, acid phosphooxypolyoxyethylene glycol monomethacrylate, and acid phosphooxypolyoxypropylene glycol monomethacrylate. Examples of the monomer having a hydroxysilyl group include vinyltrihydroxysilane and 3-methacryloxypropyltrihydroxysilane.
上記絶縁性粒子の表面に極性官能基を導入する別の方法としては、上記不飽和二重結合を有する単量体を重合する際の開始剤として、極性基を有するラジカル開始剤を用いる方法が挙げられる。上記ラジカル開始剤としては、例えば、2,2’−アゾビス{2−メチル−N−[2−(1−ヒドロキシ−ブチル)]−プロピオンアミド}、2,2’−アゾビス[2−(2−イミダゾリン−2−イル)プロパン]、及び2,2’−アゾビス(2−アミジノプロパン)及びこれらの塩等が挙げられる。 As another method for introducing a polar functional group onto the surface of the insulating particle, there is a method using a radical initiator having a polar group as an initiator when the monomer having an unsaturated double bond is polymerized. Can be mentioned. Examples of the radical initiator include 2,2′-azobis {2-methyl-N- [2- (1-hydroxy-butyl)]-propionamide}, 2,2′-azobis [2- (2- Imidazolin-2-yl) propane], 2,2′-azobis (2-amidinopropane) and salts thereof.
(導電材料)
上記導電材料は、上述した絶縁性粒子付き導電性粒子と、バインダー樹脂とを含む。上記導電材料は、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。上記導電材料は、電極間の電気的な接続に用いられることが好ましい。上記導電材料は、回路接続用導電材料であることが好ましい。
(Conductive material)
The conductive material includes the conductive particles with insulating particles described above and a binder resin. The conductive material is preferably an anisotropic conductive material. The anisotropic conductive material includes a conductive material for conducting between the upper and lower electrodes. The conductive material is preferably used for electrical connection between electrodes. The conductive material is preferably a conductive material for circuit connection.
上記バインダー樹脂は特に限定されない。上記バインダー樹脂として、一般的には絶縁性の樹脂が用いられる。上記バインダー樹脂としては、例えば、ビニル樹脂、熱可塑性樹脂、硬化性樹脂、熱可塑性ブロック共重合体及びエラストマー等が挙げられる。上記バインダー樹脂は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。 The binder resin is not particularly limited. In general, an insulating resin is used as the binder resin. Examples of the binder resin include vinyl resins, thermoplastic resins, curable resins, thermoplastic block copolymers, and elastomers. As for the said binder resin, only 1 type may be used and 2 or more types may be used together.
上記ビニル樹脂としては、例えば、酢酸ビニル樹脂、アクリル樹脂及びスチレン樹脂等が挙げられる。上記熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリオレフィン樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体及びポリアミド樹脂等が挙げられる。上記硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ポリイミド樹脂及び不飽和ポリエステル樹脂等が挙げられる。なお、上記硬化性樹脂は、常温硬化性樹脂、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂又は湿気硬化性樹脂であってもよい。上記硬化性樹脂は、硬化剤と併用されてもよい。上記熱可塑性ブロック共重合体としては、例えば、スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体、スチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体、スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体の水素添加物、及びスチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体の水素添加物等が挙げられる。上記エラストマーとしては、例えば、スチレン−ブタジエン共重合ゴム、及びアクリロニトリル−スチレンブロック共重合ゴム等が挙げられる。 Examples of the vinyl resin include vinyl acetate resin, acrylic resin, and styrene resin. Examples of the thermoplastic resin include polyolefin resins, ethylene-vinyl acetate copolymers, and polyamide resins. Examples of the curable resin include an epoxy resin, a urethane resin, a polyimide resin, and an unsaturated polyester resin. The curable resin may be a room temperature curable resin, a thermosetting resin, a photocurable resin, or a moisture curable resin. The curable resin may be used in combination with a curing agent. Examples of the thermoplastic block copolymer include a styrene-butadiene-styrene block copolymer, a styrene-isoprene-styrene block copolymer, a hydrogenated product of a styrene-butadiene-styrene block copolymer, and a styrene-isoprene. -Hydrogenated product of a styrene block copolymer. Examples of the elastomer include styrene-butadiene copolymer rubber and acrylonitrile-styrene block copolymer rubber.
上記導電材料は、上記絶縁性粒子付き導電性粒子及び上記バインダー樹脂の他に、例えば、充填剤、増量剤、軟化剤、可塑剤、重合触媒、硬化触媒、着色剤、酸化防止剤、熱安定剤、光安定剤、紫外線吸収剤、滑剤、帯電防止剤及び難燃剤等の各種添加剤を含んでいてもよい。 In addition to the conductive particles with insulating particles and the binder resin, the conductive material includes, for example, a filler, an extender, a softener, a plasticizer, a polymerization catalyst, a curing catalyst, a colorant, an antioxidant, and heat stability. Various additives such as an agent, a light stabilizer, an ultraviolet absorber, a lubricant, an antistatic agent and a flame retardant may be contained.
上記バインダー樹脂中に上記絶縁性粒子付き導電性粒子を分散させる方法は、従来公知の分散方法を用いることができ特に限定されない。上記バインダー樹脂中に上記絶縁性粒子付き導電性粒子を分散させる方法としては、例えば、上記バインダー樹脂中に上記絶縁性粒子付き導電性粒子を添加した後、プラネタリーミキサー等で混練して分散させる方法、上記絶縁性粒子付き導電性粒子を水又は有機溶剤中にホモジナイザー等を用いて均一に分散させた後、上記バインダー樹脂中に添加し、プラネタリーミキサー等で混練して分散させる方法、並びに上記バインダー樹脂を水又は有機溶剤等で希釈した後、上記絶縁性粒子付き導電性粒子を添加し、プラネタリーミキサー等で混練して分散させる方法等が挙げられる。 The method for dispersing the conductive particles with insulating particles in the binder resin is not particularly limited, and a conventionally known dispersion method can be used. As a method for dispersing the conductive particles with insulating particles in the binder resin, for example, the conductive particles with insulating particles are added to the binder resin and then kneaded and dispersed with a planetary mixer or the like. A method, a method in which the conductive particles with insulating particles are uniformly dispersed in water or an organic solvent using a homogenizer or the like, then added to the binder resin, and kneaded and dispersed with a planetary mixer or the like; and Examples include a method of diluting the binder resin with water or an organic solvent, adding the conductive particles with insulating particles, and kneading and dispersing with a planetary mixer or the like.
上記導電材料は、導電ペースト及び導電フィルムとして使用され得る。上記導電材料が導電フィルムである場合には、絶縁性粒子付き導電性粒子を含む導電フィルムに、及び絶縁性粒子付き導電性粒子を含まないフィルムが積層されていてもよい。上記導電ペーストは、異方性導電ペーストであることが好ましい。上記導電フィルムは、異方性導電フィルムであることが好ましい。 The conductive material can be used as a conductive paste and a conductive film. When the conductive material is a conductive film, a film that does not include conductive particles with insulating particles may be laminated on a conductive film that includes conductive particles with insulating particles. The conductive paste is preferably an anisotropic conductive paste. The conductive film is preferably an anisotropic conductive film.
接続構造体における接続部にボイドが発生するのを抑制し、導通信頼性をより一層高める観点からは、上記導電材料は、導電ペーストであることが好ましい。上記導電材料は、導電ペーストであり、かつペースト状の状態で接続対象部材の上面に塗工されることが好ましい。 The conductive material is preferably a conductive paste from the viewpoint of suppressing generation of voids in the connection portion of the connection structure and further improving the conduction reliability. The conductive material is preferably a conductive paste and is applied to the upper surface of the connection target member in a paste state.
上記導電材料100重量%中、上記バインダー樹脂の含有量は好ましくは10重量%以上、より好ましくは30重量%以上、更に好ましくは50重量%以上、好ましくは99.99重量%以下、より好ましくは90.99重量%以下である。上記バインダー樹脂の含有量が上記下限以上及び上限以下であると、電極間に導電性粒子が効率的に配置され、電極間の導通信頼性がより一層高くなる。 The content of the binder resin in 100% by weight of the conductive material is preferably 10% by weight or more, more preferably 30% by weight or more, still more preferably 50% by weight or more, preferably 99.99% by weight or less, more preferably 90.99% by weight or less. When the content of the binder resin is not less than the above lower limit and not more than the upper limit, the conductive particles are efficiently arranged between the electrodes, and the conduction reliability between the electrodes is further enhanced.
上記導電材料100重量%中、上記絶縁性粒子付き導電性粒子の含有量は好ましくは0.01重量%以上、より好ましくは0.1重量%以上、好ましくは80重量%以下、より好ましくは40重量%以下、更に好ましくは20重量%以下、特に好ましくは10重量%以下である。上記絶縁性粒子付き導電性粒子の含有量が上記下限以上及び上限以下であると、電極間の導通信頼性がより一層高くなる。 In 100% by weight of the conductive material, the content of the conductive particles with insulating particles is preferably 0.01% by weight or more, more preferably 0.1% by weight or more, preferably 80% by weight or less, more preferably 40%. % By weight or less, more preferably 20% by weight or less, particularly preferably 10% by weight or less. When the content of the conductive particles with insulating particles is not less than the above lower limit and not more than the upper limit, the conduction reliability between the electrodes is further enhanced.
(接続構造体の他の詳細)
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。
(Other details of connection structure)
Specific examples of the connection target member include electronic components such as semiconductor chips, capacitors, and diodes, and electronic components that are circuit boards such as printed boards, flexible printed boards, glass epoxy boards, and glass boards. The connection target member is preferably an electronic component.
上記接続対象部材に設けられている電極としては、金電極、ニッケル電極、錫電極、アルミニウム電極、銅電極、銀電極、モリブデン電極及びタングステン電極等の金属電極が挙げられる。上記接続対象部材がフレキシブルプリント基板である場合には、上記電極は金電極、ニッケル電極、錫電極又は銅電極であることが好ましい。上記接続対象部材がガラス基板である場合には、上記電極はアルミニウム電極、銅電極、モリブデン電極又はタングステン電極であることが好ましい。なお、上記電極がアルミニウム電極である場合には、アルミニウムのみで形成された電極であってもよく、金属酸化物層の表面にアルミニウム層が積層された電極であってもよい。上記金属酸化物層の材料としては、3価の金属元素がドープされた酸化インジウム及び3価の金属元素がドープされた酸化亜鉛等が挙げられる。上記3価の金属元素としては、Sn、Al及びGa等が挙げられる。 Examples of the electrode provided on the connection target member include metal electrodes such as a gold electrode, a nickel electrode, a tin electrode, an aluminum electrode, a copper electrode, a silver electrode, a molybdenum electrode, and a tungsten electrode. When the connection object member is a flexible printed board, the electrode is preferably a gold electrode, a nickel electrode, a tin electrode, or a copper electrode. When the connection target member is a glass substrate, the electrode is preferably an aluminum electrode, a copper electrode, a molybdenum electrode, or a tungsten electrode. In addition, when the said electrode is an aluminum electrode, the electrode formed only with aluminum may be sufficient and the electrode by which the aluminum layer was laminated | stacked on the surface of the metal oxide layer may be sufficient. Examples of the material for the metal oxide layer include indium oxide doped with a trivalent metal element and zinc oxide doped with a trivalent metal element. Examples of the trivalent metal element include Sn, Al, and Ga.
第2の電極に絶縁性粒子をより一層容易に埋め込ませる観点からは、上記第2の電極の上記導電性粒子により電気的に接続される表面の材料が、錫又は金であることが好ましく、金であることがより好ましい。上記第2の電極の上記導電性粒子により電気的に接続される表面の材料が、金である場合に、本発明の効果が顕著に得られる。 From the viewpoint of more easily embedding the insulating particles in the second electrode, it is preferable that the material of the surface electrically connected by the conductive particles of the second electrode is tin or gold, More preferably, it is gold. When the material of the surface electrically connected by the conductive particles of the second electrode is gold, the effect of the present invention is remarkably obtained.
以下、本発明について、実施例及び比較例を挙げて具体的に説明する。本発明は、以下の実施例のみに限定されない。 Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to Examples and Comparative Examples. The present invention is not limited only to the following examples.
(実施例1)
(1)絶縁性粒子付き導電性粒子
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表面に複数の突起(平均高さ150nm)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シリカ粒子(平均粒子径200nm)とを有する絶縁性粒子付き導電性粒子を用意した。
Example 1
(1) Conductive particles with insulating particles The surface of divinylbenzene resin particles (
上記導電性粒子に関しては、ニッケルめっき層のビッカース硬度は630、シリカ粒子のビッカース硬度は1020であった。ビッカース硬度に関しては、同成分のシート状物を作製し、フィッシャー社製「フィッシャースコープH100C」を使用して測定した。 Regarding the conductive particles, the nickel plating layer had a Vickers hardness of 630, and the silica particles had a Vickers hardness of 1020. Regarding the Vickers hardness, a sheet-like material having the same component was prepared and measured using a “Fischer scope H100C” manufactured by Fischer.
この絶縁性粒子付き導電性粒子における上記絶縁性粒子の残存率は75%であった。また、上記導電性粒子の表面積全体に占める上記絶縁性粒子により被覆されている部分の面積である被覆率は65%であった。また、上記絶縁性粒子付き導電性粒子の100℃での10%K値は5680N/mm2であった。 The residual ratio of the insulating particles in the conductive particles with insulating particles was 75%. Moreover, the coverage which is the area of the part coat | covered with the said insulating particle which occupies for the whole surface area of the said electroconductive particle was 65%. The 10% K value at 100 ° C. of the conductive particles with insulating particles was 5680 N / mm 2 .
(2)導電材料の作製
フェノキシ樹脂であるPKHC(InChem社製)30重量部と、熱硬化性化合物であるフェノールノボラック型エポキシ樹脂(DIC社製「TD−2106」)25重量部と、熱カチオン硬化剤(三新化学社製「SI−60」)1重量部と、シランカップリング剤1重量部と、上記絶縁性粒子付き導電性粒子10重量部とを、トルエンに分散し固形分40重量%の樹脂組成物を作製した。この樹脂組成物をポリエチレンテレフタレート上にコーターで塗布し、溶媒を乾燥することで、厚み20μmの異方性導電フィルムを得た。
(2) Production of conductive material 30 parts by weight of PKHC (manufactured by InChem), which is a phenoxy resin, 25 parts by weight of phenol novolac epoxy resin (“TD-2106”, manufactured by DIC) which is a thermosetting compound, and
(3)接続構造体の作製
L/Sが15μm/15μmのTi−Al−Tiの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の金バンプ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。上記半導体チップにおける金バンプのビッカース硬度は180であった。
(3) Production of Connection Structure A transparent glass substrate (first connection target member) having a multilayer electrode pattern of Ti—Al—Ti with L / S of 15 μm / 15 μm on the upper surface was prepared. Further, a semiconductor chip (second connection target member) having a gold bump electrode pattern with L / S of 15 μm / 15 μm on the lower surface was prepared. The Vickers hardness of the gold bump in the semiconductor chip was 180.
仮圧着機を用いて、上記透明ガラス基板上のチップ搭載部分に、得られた異方性導電フィルムを仮圧着し、貼り付けた。次に、上記半導体チップを電極同士が対向するように積層した後、異方性導電フィルムの温度が180℃となるようにヘッドの温度を調整しながら、半導体チップの上面に加圧加熱ヘッドを載せて、3MPaの圧力をかけて熱圧着を行い、異方性導電フィルム中のバインダー樹脂を硬化させて、接続構造体を得た。 The obtained anisotropic conductive film was temporarily pressure-bonded and attached to the chip mounting portion on the transparent glass substrate using a temporary pressure bonding machine. Next, after laminating the semiconductor chip so that the electrodes face each other, a pressure heating head is placed on the upper surface of the semiconductor chip while adjusting the temperature of the head so that the temperature of the anisotropic conductive film becomes 180 ° C. Then, thermocompression bonding was performed by applying a pressure of 3 MPa to cure the binder resin in the anisotropic conductive film to obtain a connection structure.
得られた接続構造体の電極部分の断面を観察した。この結果、半導体チップの金バンプに絶縁性粒子が埋め込まれており、導電性粒子のニッケルめっき層が金バンプに接触していることが確認された。また、1つの絶縁性粒子付き導電性粒子当たり3.6個の絶縁性粒子が金バンプに埋め込まれていた。透明ガラス基板の電極には、絶縁性粒子が埋め込まれていなかったが、導電性粒子におけるニッケルめっき層が電極に接触していた。 The cross section of the electrode part of the obtained connection structure was observed. As a result, it was confirmed that the insulating particles were embedded in the gold bumps of the semiconductor chip, and the nickel plating layer of the conductive particles was in contact with the gold bumps. Moreover, 3.6 insulating particles per one conductive particle with insulating particles were embedded in the gold bump. Although the insulating particles were not embedded in the electrode of the transparent glass substrate, the nickel plating layer in the conductive particles was in contact with the electrode.
なお、1つの絶縁性粒子付き導電性粒子当たりの金バンプに埋め込まれている絶縁性粒子数は、金バンプに圧着されている5個の導電性粒子において、導電性粒子と金バンプとが接触している部分の断面をFIBによって0.1μmずつ削りながらSEMで撮影して、金バンプに埋め込まれている絶縁性粒子をカウントし、平均をとることで求めた。 The number of insulating particles embedded in a gold bump per conductive particle with one insulating particle is such that the conductive particles and the gold bumps are in contact with each other in five conductive particles pressed onto the gold bump. The cross-section of the portion being taken was photographed with SEM while cutting 0.1 μm by FIB, the insulating particles embedded in the gold bumps were counted, and the average was obtained.
(実施例2)
(1)絶縁性粒子付き導電性粒子
実施例1の絶縁性粒子付き導電性粒子を用意した。
(Example 2)
(1) Conductive particles with insulating particles The conductive particles with insulating particles of Example 1 were prepared.
(2)導電材料の作製
熱硬化性化合物であるレゾルシノールグリシジルエーテル30重量部と、熱硬化剤であるアミンアダクト(味の素ファインテクノ社製「PN−23J」)5重量部と、光硬化性化合物であるエポキシアクリレート(ダイセル・オルネクス社製「EBECRYL3702」)5重量部と、光重合開始剤であるアシルホスフィンオキサイド系化合物(チバ・ジャパン社製「DAROCUR TPO」)0.1重量部と、フィラーであるシリカ(平均粒子径0.25μm)20重量部とを配合し、さらに上記絶縁性粒子付き導電性粒子を配合物100重量%中での含有量が10重量%となるように添加した後、遊星式攪拌機を用いて2000rpmで5分間攪拌することにより、配合物を得た。
(2) Production of conductive material 30 parts by weight of resorcinol glycidyl ether which is a thermosetting compound, 5 parts by weight of amine adduct (“PN-23J” manufactured by Ajinomoto Fine Techno Co.) which is a thermosetting agent, and a
得られた配合物を、ナイロン製のろ紙(孔径10μm)を用いてろ過することにより、絶縁性粒子付き導電性粒子の含有量が10重量%である異方性導電ペーストを得た。 The obtained compound was filtered using a nylon filter paper (pore diameter: 10 μm) to obtain an anisotropic conductive paste having a content of conductive particles with insulating particles of 10% by weight.
(3)接続構造体の作製
L/Sが15μm/15μmのTi−Al−Tiの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の金バンプ電極パターンを下面に有する半導体チップを用意した。
(3) Production of Connection Structure A transparent glass substrate (first connection target member) having a multilayer electrode pattern of Ti—Al—Ti with L / S of 15 μm / 15 μm on the upper surface was prepared. Further, a semiconductor chip having a gold bump electrode pattern with L / S of 15 μm / 15 μm on the lower surface was prepared.
上記透明ガラス基板上のチップ搭載部分に、得られた異方性導電ペーストを厚さ30μmとなるように塗工し、異方性導電ペースト層を形成した。次に、波長365nmのLEDランプを用いて、照射エネルギーが2000mJ/cm2となるように、異方性導電ペースト層に上方から紫外線を照射し、光重合によって異方性導電ペースト層を半硬化させ、Bステージ化した。次に、異方性導電ペースト層上に上記半導体チップを、電極同士が対向するように積層した。その後、異方性導電ペースト層の温度が180℃となるようにヘッドの温度を調整しながら、半導体チップの上面に加圧加熱ヘッドを載せ、3MPaの圧力をかけて熱圧着を行い、異方性導電ペースト層を硬化させて、接続構造体を得た。 The obtained anisotropic conductive paste was applied to the chip mounting portion on the transparent glass substrate so as to have a thickness of 30 μm to form an anisotropic conductive paste layer. Next, using an LED lamp with a wavelength of 365 nm, the anisotropic conductive paste layer is irradiated with ultraviolet rays from above so that the irradiation energy is 2000 mJ / cm 2, and the anisotropic conductive paste layer is semi-cured by photopolymerization. And B stage. Next, the semiconductor chip was stacked on the anisotropic conductive paste layer so that the electrodes face each other. Then, while adjusting the temperature of the head so that the temperature of the anisotropic conductive paste layer becomes 180 ° C., a pressure heating head is placed on the upper surface of the semiconductor chip, and thermocompression bonding is performed by applying a pressure of 3 MPa. The conductive conductive paste layer was cured to obtain a connection structure.
得られた接続構造体の電極部分の断面を観察した。この結果、半導体チップの金バンプに絶縁性粒子が埋め込まれており、導電性粒子のニッケルめっき層が金バンプに接触していることが確認された。また、1つの絶縁性粒子付き導電性粒子当たり4.2個の絶縁性粒子が金バンプ電極に埋め込まれていた。透明ガラス基板の電極には、絶縁性粒子が埋め込まれていなかったが、導電性粒子におけるニッケルめっき層は、透明ガラス基板の電極に接触していた。 The cross section of the electrode part of the obtained connection structure was observed. As a result, it was confirmed that the insulating particles were embedded in the gold bumps of the semiconductor chip, and the nickel plating layer of the conductive particles was in contact with the gold bumps. In addition, 4.2 insulating particles were embedded in the gold bump electrode per one conductive particle with insulating particles. Although the insulating particles were not embedded in the electrode of the transparent glass substrate, the nickel plating layer in the conductive particles was in contact with the electrode of the transparent glass substrate.
(実施例3)
導電性粒子の表面上に付着している複数のシリカ粒子の平均粒子径を200nmから450nmに変更した以外は実施例1と同様にして接続構造体を作製した。得られた接続構造体では、接続構造体の電極部分の断面を観察すると、1つの絶縁性粒子付き導電性粒子当たり1.2個の絶縁性粒子が金バンプ電極に埋め込まれていた。
(Example 3)
A connection structure was produced in the same manner as in Example 1 except that the average particle diameter of the plurality of silica particles adhering to the surface of the conductive particles was changed from 200 nm to 450 nm. In the obtained connection structure, when the cross section of the electrode portion of the connection structure was observed, 1.2 insulating particles per one conductive particle with insulating particles were embedded in the gold bump electrode.
(実施例4)
導電性粒子の表面上に付着している複数のシリカ粒子の平均粒子径を200nmから50nmに変更した以外は実施例1と同様にして接続構造体を作製した。得られた接続構造体では、接続構造体の電極部分の断面を観察すると、1つの絶縁性粒子付き導電性粒子当たり8.8個の絶縁性粒子が金バンプ電極に埋め込まれていた。
Example 4
A connection structure was produced in the same manner as in Example 1 except that the average particle diameter of the plurality of silica particles adhering to the surface of the conductive particles was changed from 200 nm to 50 nm. In the obtained connection structure, when the cross section of the electrode portion of the connection structure was observed, 8.8 insulating particles per one conductive particle with insulating particles were embedded in the gold bump electrode.
(実施例5)
シリカ粒子の表面をシランカップリング処理して、シリカ粒子の表面にビニル基を付与した後、メタクリル酸メチルを反応させることにより、表面にメタクリル酸メチルを主成分とした高分子化合物がコーティングされたコアシェル型の粒子を得た。このコアシェル粒子はコア部分のシリカ粒子の粒径が180nm、シェル部分の高分子化合物の厚みは20nmであった。また、コアシェル粒子のビッカース硬度については、シェル部分が薄膜であるのでコア部分の硬度と同等と考えられる。
(Example 5)
The surface of the silica particle was treated with silane coupling to give a vinyl group to the surface of the silica particle, and then reacted with methyl methacrylate to coat the surface with a polymer compound mainly composed of methyl methacrylate. Core-shell type particles were obtained. The core-shell particles had a silica particle diameter of 180 nm in the core portion and a polymer compound thickness of 20 nm in the shell portion. The Vickers hardness of the core-shell particles is considered to be equivalent to the hardness of the core portion because the shell portion is a thin film.
導電性粒子の表面上に付着している複数のシリカ粒子を、上記コアシェル型の粒子に変更したこと以外は実施例1と同様にして接続構造体を作製した。得られた接続構造体の電極部分の断面を観察すると、1つの絶縁性粒子付き導電性粒子当たり3.4個の絶縁性粒子が金バンプ電極に埋め込まれていた。 A connection structure was produced in the same manner as in Example 1 except that the plurality of silica particles adhering to the surface of the conductive particles were changed to the core-shell type particles. When the cross section of the electrode portion of the obtained connection structure was observed, 3.4 insulating particles per one conductive particle with insulating particles were embedded in the gold bump electrode.
(実施例6)
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0.08μm)により被覆されており、さらに最外層に金めっき層(厚み0.03μm)が被覆され、かつめっき層の表面に複数の突起(平均高さ150nm)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シリカ粒子(平均粒子径200nm)とを有する絶縁性粒子付き導電性粒子を用意した。
(Example 6)
The surface of divinylbenzene resin particles (
上記導電性粒子に関しては、金めっき層のビッカース硬度は200、シリカ粒子のビッカース硬度は1020であった。ビッカース硬度に関しては、同成分のシート状物を作製し、フィッシャー社製「フィッシャースコープH100C」を使用して測定した。 Regarding the conductive particles, the gold plating layer had a Vickers hardness of 200, and the silica particles had a Vickers hardness of 1020. Regarding the Vickers hardness, a sheet-like material having the same component was prepared and measured using a “Fischer scope H100C” manufactured by Fischer.
さらに、L/Sが15μm/15μmの銅バンプにスズめっき層を被覆した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。スズめっき層のビッカース硬度は30であった。 Furthermore, a semiconductor chip (second connection target member) having an electrode pattern in which a tin bump was coated on a copper bump having an L / S of 15 μm / 15 μm was prepared. The tin plating layer had a Vickers hardness of 30.
上記の絶縁性粒子付き導電性粒子及び第2の接続対象部材を用いたこと以外は実施例1と同様にして接続構造体を作製した。得られた接続構造体の電極部分の断面を観察すると、1つの絶縁性粒子付き導電性粒子当たり4.1個の絶縁性粒子がスズめっきバンプ電極に埋め込まれていた。 A connection structure was produced in the same manner as in Example 1 except that the conductive particles with insulating particles and the second connection target member were used. When the cross section of the electrode part of the obtained connection structure was observed, 4.1 insulating particles per one conductive particle with insulating particles were embedded in the tin plating bump electrode.
(実施例7)
ジビニルベンゼン樹脂粒子(平均粒子径2μm)の表面がニッケルめっき層(厚み0.08μm)により被覆されており、かつニッケルめっき層の表面に複数の突起(平均高さ150nm)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シリカ粒子(平均粒子径150nm)とを有する絶縁性粒子付き導電性粒子を用意した。この絶縁性粒子付き導電性粒子を用いたこと以外は実施例1と同様にして接続構造体を作製した。得られた接続構造体の電極部分の断面を観察すると、1つの絶縁性粒子付き導電性粒子当たり3.7個の絶縁性粒子が金めっきバンプ電極に埋め込まれていた。
(Example 7)
Conductive particles having a surface of divinylbenzene resin particles (
(比較例1)
導電性粒子の表面上にシリカ粒子を付着させなかったこと以外は実施例1と同様にして接続構造体を作製した。得られた接続構造体では、接続構造体の電極部分の断面を観察すると、金バンプに絶縁性粒子は埋め込まれていなかった。
(Comparative Example 1)
A connection structure was prepared in the same manner as in Example 1 except that the silica particles were not adhered on the surface of the conductive particles. In the obtained connection structure, when the cross section of the electrode part of the connection structure was observed, the insulating particles were not embedded in the gold bump.
(比較例2)
導電性粒子の表面上にシリカ粒子の代わりに絶縁性粒子を付着させたこと以外は実施例1と同様にして接続構造体を作製した。ここで用いた絶縁性粒子は、メタクリル酸メチルを主成分とし、表面にP−OH基及びグリシジル基を有する有機高分子絶縁性粒子である。絶縁性粒子の平均粒径は200nmであった。得られた接続構造体では、接続構造体の電極部分の断面を観察すると、金バンプに絶縁性粒子は埋め込まれていなかった。
(Comparative Example 2)
A connection structure was produced in the same manner as in Example 1 except that insulating particles were attached on the surface of the conductive particles instead of silica particles. The insulating particles used here are organic polymer insulating particles containing methyl methacrylate as a main component and having P—OH groups and glycidyl groups on the surface. The average particle size of the insulating particles was 200 nm. In the obtained connection structure, when the cross section of the electrode part of the connection structure was observed, the insulating particles were not embedded in the gold bump.
(評価)
(1)衝撃に対する接続信頼性
得られた接続構造体において、チップと基板と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。その後、高さ10cmから100gの重りをチップ上に垂直に5回落とした後に接続抵抗を4端子法で測定し、初期に導通していた100電極中における導通不良となった電極の割合を計算することにより、衝撃に対する接続信頼性を評価した。衝撃に対する接続信頼性を下記の基準で判定した。
(Evaluation)
(1) Connection reliability against impact In the obtained connection structure, the connection resistance between the electrodes of the chip and the substrate was measured by a four-terminal method, respectively. After that, a weight of 10 cm to 100 g was dropped 5 times vertically onto the chip, and then the connection resistance was measured by the 4-terminal method, and the ratio of the electrodes with poor conduction among the 100 electrodes that were initially conducting was calculated. As a result, the connection reliability against impact was evaluated. Connection reliability against impact was determined according to the following criteria.
[衝撃に対する接続信頼性の判定基準]
○○:導通不良となった電極の割合が1%未満
○:導通不良となった電極の割合が1%以上、5%未満
△:導通不良となった電極の割合が5%以上、10%未満
×:導通不良となった電極の割合が10%以上
[Judgment criteria for connection reliability against impact]
◯: Ratio of electrodes with poor continuity is less than 1% ○: Ratio of electrodes with poor continuity is 1% or more and less than 5% △: Ratio of electrodes with poor continuity is 5% or more, 10% Less than ×: The ratio of electrodes with poor continuity is 10% or more
(2)冷熱衝撃に対する接続信頼性
得られた接続構造体において、チップと基板と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。その後、−45℃〜125℃、保持時間30分の熱サイクル試験機に接続構造体を入れた。1000サイクル経過後に接続抵抗を4端子法で測定し、初期に導通していた100電極中における導通不良となった電極の割合を計算することにより、接続構造体における導通信頼性を評価した。接続構造体における導通信頼性を下記の基準で判定した。
(2) Connection reliability against thermal shock In the obtained connection structure, connection resistance between the electrodes of the chip and the substrate was measured by a four-terminal method. Thereafter, the connection structure was put in a thermal cycle tester at −45 ° C. to 125 ° C. and a holding time of 30 minutes. After 1000 cycles, the connection resistance was measured by the four-terminal method, and the conduction reliability in the connection structure was evaluated by calculating the proportion of the electrodes that had poor conduction in the 100 electrodes that were initially conducting. The conduction reliability in the connection structure was determined according to the following criteria.
[接続構造体における導通信頼性の判定基準]
○○:導通不良となった電極の割合が1%未満
○:導通不良となった電極の割合が1%以上、5%未満
△:導通不良となった電極の割合が5%以上、10%未満
×:導通不良となった電極の割合が10%以上
[Judgment criteria for conduction reliability in connection structure]
◯: Ratio of electrodes with poor continuity is less than 1% ○: Ratio of electrodes with poor continuity is 1% or more and less than 5% △: Ratio of electrodes with poor continuity is 5% or more, 10% Less than ×: The ratio of electrodes with poor continuity is 10% or more
結果を下記の表1に示す。 The results are shown in Table 1 below.
1…接続構造体
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…接続部
4A…導電材料層
11…バインダー樹脂
21…絶縁性粒子付き導電性粒子
21a…突起
22…導電性粒子
22a…突起
23…絶縁性粒子
31…基材粒子
32,32A,32B,32C…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
41,51,61…絶縁性粒子付き導電性粒子
41a,51a…突起
42,52,62…導電性粒子
42a,52a…突起
DESCRIPTION OF
Claims (18)
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の電極と前記第2の電極との間に前記絶縁性粒子付き導電性粒子が位置するように、前記第1の接続対象部材と前記第2の接続対象部材との間に前記導電材料を配置する工程と、
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熱圧着させることで、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して、接続構造体を得る工程とを備え、
前記熱圧着時に、前記第1の電極と前記導電性粒子との間に位置する前記絶縁性粒子を、前記第1の電極に埋め込ませず、かつ前記熱圧着時に、前記第2の電極と前記導電性粒子との間に位置する前記絶縁性粒子を、前記第2の電極に埋め込ませて、前記第1の電極に前記絶縁性粒子が埋め込まれておらず、かつ前記第2の電極に前記絶縁性粒子が埋め込まれている接続構造体を得る、接続構造体の製造方法。 Using conductive particles with conductive particles having conductive particles having conductive parts at least on the surface and a plurality of insulating particles arranged on the surface of the conductive particles, and a conductive material containing a binder resin, and ,
Using the first connection target member having the first electrode on the surface and the second connection target member having the second electrode on the surface,
Conductivity between the first connection target member and the second connection target member so that the conductive particles with insulating particles are located between the first electrode and the second electrode. Arranging the material;
By connecting the first connection target member and the second connection target member by thermocompression bonding, a connection portion connecting the first connection target member and the second connection target member is the conductive material. And a step of electrically connecting the first electrode and the second electrode with the conductive particles to obtain a connection structure,
At the time of the thermocompression bonding, the insulating particles located between the first electrode and the conductive particles are not embedded in the first electrode, and at the time of the thermocompression bonding, the second electrode and the The insulating particles positioned between the conductive particles are embedded in the second electrode, the insulating particles are not embedded in the first electrode, and the second electrode A method for manufacturing a connection structure, which obtains a connection structure in which insulating particles are embedded.
前記絶縁性粒子の残存率(%)=(超音波処理後の被覆率/超音波処理前の被覆率)×100 ・・・式(1) As the conductive particles with insulating particles, a conductive particle-containing liquid with insulating particles obtained by adding 3 parts by weight of conductive particles with insulating particles to 100 parts by weight of ethanol exceeds 20 minutes at 20 ° C. and 40 kHz. The connection according to any one of claims 1 to 7 , wherein the conductive particles with insulating particles having a residual ratio of insulating particles obtained by the following formula (1) of 50% or more when subjected to sonication are used. Manufacturing method of structure.
Residual rate (%) of the insulating particles = (coverage after ultrasonic treatment / coverage before ultrasonic treatment) × 100 (1)
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、導電部を少なくとも表面に有する導電性粒子と、前記導電性粒子の表面上に配置された複数の絶縁性粒子とを有する絶縁性粒子付き導電性粒子、及びバインダー樹脂とを含む導電材料を用いて形成されており、
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おり、
前記第1の電極に前記絶縁性粒子が埋め込まれておらず、かつ前記第2の電極に前記絶縁性粒子が埋め込まれている、接続構造体。 A first connection object member having a first electrode on its surface;
A second connection target member having a second electrode on its surface;
A connection portion connecting the first connection target member and the second connection target member;
The connection part includes conductive particles with insulating particles having conductive particles having at least a conductive part on a surface thereof, and a plurality of insulating particles arranged on the surface of the conductive particles, and a binder resin. It is formed using a conductive material,
The first electrode and the second electrode are electrically connected by the conductive particles;
A connection structure in which the insulating particles are not embedded in the first electrode and the insulating particles are embedded in the second electrode.
前記絶縁性粒子の残存率(%)=(超音波処理後の被覆率/超音波処理前の被覆率)×100 ・・・式(1) The conductive particles with insulating particles is a conductive particle-containing liquid with insulating particles obtained by adding 3 parts by weight of the conductive particles with insulating particles to 100 parts by weight of ethanol over 20 minutes at 20 ° C. and 40 kHz. The connection according to any one of claims 10 to 16 , which is conductive particles with insulating particles whose residual rate of insulating particles obtained by the following formula (1) is 50% or more when sonicated. Structure.
Residual rate (%) of the insulating particles = (coverage after ultrasonic treatment / coverage before ultrasonic treatment) × 100 (1)
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