JP6641341B2 - Conductive particle material, conductive material, connection structure, and method of manufacturing connection structure - Google Patents
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Description
本発明は、基材粒子の表面上に導電層が配置されている導電性粒子を複数含む導電性粒子材料に関し、より詳細には、例えば、電極間の電気的な接続に用いられる導電性粒子材料に関する。また、本発明は、該導電性粒子材料を用いた導電材料、接続構造体及び接続構造体の製造方法に関する。 The present invention relates to a conductive particle material including a plurality of conductive particles in which a conductive layer is disposed on the surface of a substrate particle, and more specifically, for example, conductive particles used for electrical connection between electrodes About the material. The present invention also relates to a conductive material, a connection structure, and a method for manufacturing the connection structure using the conductive particle material.
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 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 includes, for example, a connection between a flexible printed board and a glass substrate (FOG (Film on Glass)) and a connection between a semiconductor chip and a flexible printed board (COF ( Chip on Film), connection between a semiconductor chip and a glass substrate (COG (Chip on Glass)), connection between a flexible printed 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 electrically connecting an electrode of a semiconductor chip and an electrode of a glass substrate with 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 pressed. Thus, 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、加熱により流動する接着剤組成物と、第1の粒子と、第2の粒子とを含む異方性導電材料が開示されている。上記第1の粒子は、融点が130〜250℃の低融点金属を主成分とするコアと、該コアの表面を被覆しており上記低融点金属の融点よりも低い軟化点を有する樹脂組成物により形成された絶縁層とを有する。上記第2の粒子は、上記第1の粒子におけるコアよりも平均粒子径が小さい。上記第2の粒子の主成分は、上記低融点金属の融点よりも高い融点又は高い軟化点を有する材料である。
As an example of the anisotropic conductive material,
特許文献1に記載のような従来の導電性粒子を含む異方性導電材料を電極間の接続に用いた場合には、電極間に複数の導電性粒子を効率的に配置することが困難なことがある。また、広範囲に複数の導電性粒子を均一に配置することが困難であるという問題がある。
When a conventional anisotropic conductive material containing conductive particles as described in
本発明の目的は、電極間の接続に用いた場合に、広範囲に複数の導電性粒子を均一に配置することができる導電性粒子材料、並びに該導電性粒子材料を用いた導電材料、接続構造体及び接続構造体の製造方法を提供することである。 An object of the present invention is to provide a conductive particle material capable of uniformly disposing a plurality of conductive particles over a wide range when used for connection between electrodes, a conductive material using the conductive particle material, and a connection structure. It is to provide a method of manufacturing the body and the connection structure.
本発明の広い局面によれば、基材粒子と、前記基材粒子の表面上に配置された第1の導電層とを備える導電性粒子を複数含む導電性粒子材料であって、前記第1の導電層の融点が450℃以下であり、前記導電性粒子の粒子径のCV値が、前記基材粒子の粒子径のCV値よりも大きい、導電性粒子材料が提供される。 According to a broad aspect of the present invention, there is provided a conductive particle material including a plurality of conductive particles each including a base particle and a first conductive layer disposed on a surface of the base particle, A conductive layer material having a melting point of 450 ° C. or lower and a CV value of a particle diameter of the conductive particles larger than a CV value of a particle diameter of the base particles.
本発明に係る導電性粒子材料のある特定の局面では、前記基材粒子が、基材粒子本体と、前記基材粒子本体の表面上に配置された第2の導電層とを有し、前記第2の導電層の融点が前記第1の導電層の融点よりも高い。 In a specific aspect of the conductive particle material according to the present invention, the base particles have a base particle body and a second conductive layer disposed on a surface of the base particle body, The melting point of the second conductive layer is higher than the melting point of the first conductive layer.
本発明に係る導電性粒子材料のある特定の局面では、前記第2の導電層の融点が450℃を超える。 In a specific aspect of the conductive particle material according to the present invention, the melting point of the second conductive layer exceeds 450 ° C.
本発明に係る導電性粒子材料のある特定の局面では、前記導電性粒子の粒子径のCV値と前記基材粒子の粒子径のCV値との差の絶対値が、1%以上、10%以下である。 In a specific aspect of the conductive particle material according to the present invention, the absolute value of the difference between the CV value of the particle size of the conductive particles and the CV value of the particle size of the base particles is 1% or more and 10% or more. It is as follows.
本発明に係る導電性粒子材料は、バインダー樹脂中に分散され、導電材料として用いられることが好ましい。 The conductive particle material according to the present invention is preferably dispersed in a binder resin and used as a conductive material.
本発明の広い局面によれば、上述した導電性粒子材料と、バインダー樹脂とを含む、導電材料が提供される。 According to a broad aspect of the present invention, there is provided a conductive material including the above-described conductive particle material and a binder resin.
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、上述した導電性粒子材料とバインダー樹脂とを含む導電材料により形成されており、前記第1の電極と前記第2の電極とが、前記導電性粒子材料に含まれる前記導電性粒子により電気的に接続されている、接続構造体が提供される。 According to a wide aspect of the present invention, a first connection target member having a first electrode on a surface, a second connection target member having a second electrode on a surface, the first connection target member, A connection portion connecting the second connection target member, wherein the connection portion is formed of a conductive material including the conductive particle material and the binder resin described above, and the first electrode and the first electrode A connection structure is provided, wherein the connection structure is electrically connected to a second electrode by the conductive particles included in the conductive particle material.
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の電極上の一部の領域である第1の領域に前記導電材料を配置して導電材料層を形成して、前記第1の領域の周囲の第2の領域に前記導電材料層を濡れ拡がらせて前記接続部が形成されており、前記第1の領域に位置する前記導電性粒子における前記第1の導電層の量が、前記第2の領域に位置する前記導電性粒子における前記第1の導電層の量よりも多い。 In a specific aspect of the connection structure according to the present invention, the conductive material is disposed in a first region, which is a partial region on the first electrode, to form a conductive material layer. The connection portion is formed by wet-spreading the conductive material layer in a second region around the region, and the amount of the first conductive layer in the conductive particles located in the first region Is larger than the amount of the first conductive layer in the conductive particles located in the second region.
本発明の広い局面によれば、上述した導電性粒子材料とバインダー樹脂とを含む導電材料を、第1の電極を表面に有する第1の接続対象部材上に配置して、導電材料層を形成する工程と、前記導電材料層の前記第1の接続対象部材側とは反対の表面上に、第2の電極を表面に有する第2の接続対象部材を積層する工程と、前記導電材料層を加熱して硬化させて接続部を形成し、前記接続部により前記第1の接続対象部材と前記第2の接続対象部材とを接続する工程とを備え、前記第1の電極と前記第2の電極とが、前記導電性粒子材料に含まれる前記導電性粒子により電気的に接続されている接続構造体を得る、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, a conductive material including the above-described conductive particle material and a binder resin is arranged on a first connection target member having a first electrode on a surface to form a conductive material layer. And a step of laminating a second connection target member having a second electrode on the surface of the conductive material layer opposite to the first connection target member side; Heating and curing to form a connection portion, and connecting the first connection target member and the second connection target member by the connection portion, wherein the first electrode and the second A method for manufacturing a connection structure is provided, in which a connection structure in which an electrode is electrically connected by the conductive particles contained in the conductive particle material is obtained.
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、前記第1の電極上の一部の領域である第1の領域に前記導電材料層を形成して、前記第1の領域の周囲の第2の領域に前記導電材料層を濡れ拡がらせて前記接続部を形成し、前記第1の領域に位置する前記導電性粒子における前記第1の導電層の量が、前記第2の領域に位置する前記導電性粒子における前記第1の導電層の量よりも多い接続構造体を得る。 In a specific aspect of the method for manufacturing a connection structure according to the present invention, the conductive material layer is formed in a first region that is a partial region on the first electrode, and the first region is formed. The connection portion is formed by wetting and spreading the conductive material layer in the surrounding second region, and the amount of the first conductive layer in the conductive particles located in the first region is equal to the second conductive region. In this case, a connection structure is obtained in which the amount of the first conductive layer in the conductive particles located in the region is larger than that of the first conductive layer.
本発明に係る導電性粒子材料は、基材粒子と該基材粒子の表面上に配置された第1の導電層とを備える導電性粒子を複数含み、上記第1の導電層の融点が450℃以下であり、上記導電性粒子の粒子径のCV値が上記基材粒子の粒子径のCV値よりも大きいので、本発明に係る導電性粒子材料を電極間の接続に用いた場合に、広範囲に複数の導電性粒子を均一に配置することができる。 The conductive particle material according to the present invention includes a plurality of conductive particles each including base particles and a first conductive layer disposed on the surface of the base particles, and the first conductive layer has a melting point of 450. ° C. or less, since the CV value of the particle size of the conductive particles is larger than the CV value of the particle size of the base particles, when the conductive particle material according to the present invention is used for connection between electrodes, A plurality of conductive particles can be uniformly arranged over a wide range.
以下、本発明の詳細を説明する。 Hereinafter, details of the present invention will be described.
本発明に係る導電性粒子材料は、基材粒子と、該基材粒子の表面上に配置された第1の導電層とを備える導電性粒子を複数含む。本発明に係る導電性粒子材料は、上記導電性粒子の集合体である。上記第1の導電層の融点は450℃以下である。上記導電性粒子材料において、上記導電性粒子の粒子径のCV値は、上記基材粒子の粒子径のCV値よりも大きい。従って、上記導電性粒子材料では、上記基材粒子の粒子径は比較的揃っている。上記導電性粒子材料では、上記導電性粒子の粒子径は比較的ばらついている。 The conductive particle material according to the present invention includes a plurality of conductive particles including base particles and a first conductive layer disposed on a surface of the base particles. The conductive particle material according to the present invention is an aggregate of the above conductive particles. The melting point of the first conductive layer is 450 ° C. or less. In the conductive particle material, the CV value of the particle size of the conductive particles is larger than the CV value of the particle size of the base particles. Therefore, in the conductive particle material, the particle diameters of the base particles are relatively uniform. In the conductive particle material, the particle size of the conductive particles varies relatively.
本発明に係る導電性粒子材料における上述した構成の採用によって、上記導電性粒子材料を電極間の接続に用いた場合に、電極間に複数の導電性粒子を効率的に配置することができる。例えば、特定の領域に複数の導電性粒子がまとまって配置され難くなり、広い範囲に渡って複数の導電性粒子が均一に配置されやすくなる。特定の領域に複数の導電性粒子がまとまって配置され難くなる結果、電極がないスペースに配置される導電性粒子の割合を少なくし、第1,第2の電極間に配置される導電性粒子の割合を多くすることができる。さらに、本発明に係る導電性粒子材料の使用により、得られる接続構造体において、第1,第2の電極間の間隔のばらつきが小さくなり、導電性粒子により接続される接続対象部材が湾曲し難くなる。 By employing the above-described configuration in the conductive particle material according to the present invention, when the conductive particle material is used for connection between electrodes, a plurality of conductive particles can be efficiently arranged between the electrodes. For example, it is difficult to arrange a plurality of conductive particles collectively in a specific area, and it is easy to arrange a plurality of conductive particles uniformly over a wide range. As a result, it becomes difficult for a plurality of conductive particles to be collectively arranged in a specific region, so that the ratio of the conductive particles arranged in a space where there is no electrode is reduced, and the conductive particles arranged between the first and second electrodes are reduced. Can be increased. Furthermore, by using the conductive particle material according to the present invention, in the obtained connection structure, variation in the interval between the first and second electrodes is reduced, and the connection target member connected by the conductive particles is curved. It becomes difficult.
上記粒子径のCV値(変動係数)は下記式で表される。 The CV value (coefficient of variation) of the particle diameter is represented by the following equation.
CV値(%)=(σn/Dn)×100 CV value (%) = (σn / Dn) × 100
基材粒子の場合:
σn:基材粒子の粒子径の標準偏差
Dn:基材粒子の数平均粒子径
For base particles:
σn: standard deviation of the particle diameter of the base particles Dn: number average particle diameter of the base particles
導電性粒子の場合:
σn:導電性粒子の粒子径の標準偏差
Dn:導電性粒子の数平均粒子径
For conductive particles:
σn: standard deviation of the particle size of the conductive particles Dn: number average particle size of the conductive particles
本発明に係る導電性粒子材料は、バインダー樹脂中に分散され、導電材料として好適に用いられる。 The conductive particle material according to the present invention is dispersed in a binder resin and is suitably used as a conductive material.
電極間に複数の導電性粒子を効率的に配置し、広い範囲に渡って複数の導電性粒子を均一に配置する観点からは、上記基材粒子のCV値は好ましくは1%以上、より好ましくは2%以上、好ましくは10%以下、より好ましくは5%以下、更に好ましくは4%以下である。また、上記基材粒子のCV値が上記下限以上及び上記上限以下であると、得られる接続構造体において、第1,第2の電極間の間隔のばらつきがより一層小さくなり、導電性粒子により接続される接続対象部材がより一層湾曲し難くなる。 From the viewpoint of efficiently arranging the plurality of conductive particles between the electrodes and uniformly arranging the plurality of conductive particles over a wide range, the CV value of the base particles is preferably 1% or more, more preferably. Is at least 2%, preferably at most 10%, more preferably at most 5%, even more preferably at most 4%. Further, when the CV value of the base particles is equal to or more than the lower limit and equal to or less than the upper limit, in the obtained connection structure, variation in the interval between the first and second electrodes is further reduced, and The connection target member to be connected is more difficult to bend.
電極間に複数の導電性粒子を効率的に配置し、広い範囲に渡って複数の導電性粒子を均一に配置する観点からは、上記導電性粒子の粒子径のCV値と上記基材粒子の粒子径のCV値との差の絶対値は、好ましくは1%以上、より好ましくは3%以上、好ましくは15%以下、より好ましくは10%以下、更に好ましくは8%以下、特に好ましくは5%以下である。 From the viewpoint of efficiently arranging the plurality of conductive particles between the electrodes and uniformly arranging the plurality of conductive particles over a wide range, the CV value of the particle diameter of the conductive particles and the The absolute value of the difference between the particle size and the CV value is preferably 1% or more, more preferably 3% or more, preferably 15% or less, more preferably 10% or less, further preferably 8% or less, and particularly preferably 5% or less. % Or less.
上記導電性粒子のCV値は、従来公知の方法により、適宜制御することが可能である。また、上記基材粒子のCV値についても、従来公知の方法により、適宜制御することが可能である。但し、本発明では、上記導電性粒子の粒子径のCV値が、上記基材粒子の粒子径のCV値よりも大きいように、導電性粒子と基材粒子とが選択されて用いられる。 The CV value of the conductive particles can be appropriately controlled by a conventionally known method. Also, the CV value of the base particles can be appropriately controlled by a conventionally known method. However, in the present invention, the conductive particles and the base particles are selected and used so that the CV value of the particle size of the conductive particles is larger than the CV value of the particle size of the base particles.
上記導電性粒子材料において、導電性粒子のCV値及び基材粒子の粒子径のCV値を制御する方法としては、篩等を用いて所定の粒子径となるように選別(分級など)した導電性粒子を用いる方法、篩等を用いて所定の粒子径となるように選別(分級など)した基材粒子を用いる方法、基材粒子の表面上に形成する第1の導電層の厚みを制御する方法等が挙げられる。上記第1の導電層の厚みを制御する方法としては、シータコンポーザーにより上記第1の導電層の厚みを制御する方法、並びに無機電解めっきにより第1の導電層を形成する際に、めっき段階で複数回にわけて(例えば、めっきの初期段階と中期段階と後期段階)、第1の導電層が形成された導電性粒子を取り出す方法が挙げられる。例えば、上記第1の導電層がはんだ層である場合に、シータコンポーザーに、原料のはんだ粉を入れる際に、初期に粒子径が小さいはんだ粉を入れ、後期に粒子径大きいはんだ粉を入れる方法等が挙げられる。また、別々に第1の導電層を形成した複数の導電性粒子を混合して、導電性粒子材料を得てもよい。 In the above-mentioned conductive particle material, as a method of controlling the CV value of the conductive particles and the CV value of the particle size of the base particles, a conductive material selected (e.g., classified) using a sieve or the like to have a predetermined particle size is used. Method of using conductive particles, method of using base particles selected (e.g., classified) to have a predetermined particle size using a sieve or the like, and controlling the thickness of the first conductive layer formed on the surface of the base particles And the like. As a method of controlling the thickness of the first conductive layer, a method of controlling the thickness of the first conductive layer by theta composer, and a method of forming the first conductive layer by inorganic electrolytic plating, in the plating step There is a method in which the conductive particles on which the first conductive layer is formed are taken out a plurality of times (for example, the initial stage, the middle stage, and the late stage of plating). For example, in the case where the first conductive layer is a solder layer, when the raw material solder powder is put into the theta composer, a method in which the solder powder having a small particle diameter is initially charged and the solder powder having a large particle diameter is charged in a late stage And the like. Alternatively, a plurality of conductive particles each having a first conductive layer formed thereon may be mixed to obtain a conductive particle material.
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挙げることにより、本発明を明らかにする。 Hereinafter, the present invention will be clarified by giving specific embodiments and examples of the present invention with reference to the drawings.
(導電性粒子材料)
図1に、本発明の第1の実施形態に係る導電性粒子材料に含まれる導電性粒子を断面図で示す。
(Conductive particle material)
FIG. 1 is a cross-sectional view showing conductive particles contained in the conductive particle material according to the first embodiment of the present invention.
図1に示す導電性粒子1は、基材粒子2と、基材粒子2の表面上に配置された第1の導電層3とを備える。導電性粒子1は、基材粒子2の表面が第1の導電層3により被覆された被覆粒子である。第1の導電層3の融点は450℃以下である。
The
基材粒子2は、基材粒子本体6と、基材粒子本体6の表面上に配置された第2の導電層7とを有する。従って、導電性粒子1は、基材粒子本体6と、基材粒子本体6の表面上に配置された第2の導電層7と、第2の導電層7の表面上に配置された第1の導電層3とを有する。第2の導電層7の融点は、第1の導電層3の融点よりも高い。
The
図2に、本発明の第2の実施形態に係る導電性粒子材料に含まれている導電性粒子を断面図で示す。 FIG. 2 is a sectional view showing conductive particles contained in a conductive particle material according to a second embodiment of the present invention.
図2に示す導電性粒子11は、基材粒子12と、基材粒子12の表面上に配置された第1の導電層13とを備える。導電性粒子11は、基材粒子12の表面が第1の導電層13により被覆された被覆粒子である。第1の導電層13の融点は450℃以下である。
The conductive particles 11 shown in FIG. 2 include base particles 12 and a first
上記基材粒子は、導電層を有さない基材粒子であるか、又は基材粒子本体と該基材粒子本体の表面上に配置された第2の導電層とを有する基材粒子であることが好ましい。上記基材粒子は、導電層を有さない基材粒子であってもよく、基材粒子本体と該基材粒子本体の表面上に配置された第2の導電層とを有する基材粒子であってもよい。 The base particles are base particles having no conductive layer, or base particles having a base particle main body and a second conductive layer disposed on the surface of the base particle main body. Is preferred. The base particles may be base particles having no conductive layer, and may be base particles having a base particle body and a second conductive layer disposed on the surface of the base particle body. There may be.
上記導電層を有さない基材粒子及び上記基材粒子本体としては、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。上記導電層を有さない基材粒子及び上記基材粒子本体は、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ってもよく、金属粒子であってもよい。上記導電層を有さない基材粒子及び上記基材粒子本体はそれぞれ、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好ましい。 Examples of the base particles having no conductive layer and the base particle main body include resin particles, inorganic particles excluding metal particles, organic-inorganic hybrid particles, and metal particles. The base particles having no conductive layer and the base particle main body may be inorganic particles other than resin particles and metal particles, organic-inorganic hybrid particles, or metal particles. The base particles having no conductive layer and the base particle main body are preferably base particles excluding metal particles, respectively, and are resin particles, inorganic particles excluding metal particles, or organic-inorganic hybrid particles. preferable.
上記導電層を有さない基材粒子及び上記基材粒子本体は、樹脂により形成された樹脂粒子であることが好ましい。導電性粒子を用いて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、圧着することにより導電性粒子を圧縮させる。上記導電層を有さない基材粒子及び上記基材粒子本体が樹脂粒子であると、上記圧着の際に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より一層高くなる。 The base particles having no conductive layer and the base particle body are preferably resin particles formed of a resin. When connecting between electrodes using conductive particles, the conductive particles are compressed by compressing them after placing the conductive particles between the electrodes. When the base particles having no conductive layer and the base particle body are resin particles, the conductive particles are easily deformed at the time of the pressure bonding, and the contact area between the conductive particles and the electrode is increased. For this reason, the conduction reliability between the electrodes is further improved.
上記樹脂粒子を形成するための樹脂としては、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、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、ポリエチレンテレフタレート、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、ジビニルベンゼン重合体、並びにジビニルベンゼン系共重合体等が挙げられる。上記ジビニルベンゼン系共重合体等としては、ジビニルベンゼン−スチレン共重合体及びジビニルベンゼン−(メタ)アクリル酸エステル共重合体等が挙げられる。上記樹脂粒子の硬度を好適な範囲に容易に制御できるので、上記樹脂粒子を形成するための樹脂は、エチレン性不飽和基を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。 Examples of the resin for forming the resin particles include polyolefin resins such as polyethylene, polypropylene, polystyrene, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyisobutylene, and polybutadiene; acrylic resins such as polymethyl methacrylate and polymethyl acrylate; Alkylene terephthalate, 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, polyethylene terephthalate, Polysulfone, polyphenylene oxide, polyacetal, polyimide, polyamide Bromide, polyether ether ketone, polyether sulfone, divinyl benzene polymer, and divinylbenzene copolymer, and the like. Examples of the divinylbenzene-based copolymer include a divinylbenzene-styrene copolymer and a divinylbenzene- (meth) acrylate copolymer. Since the hardness of the resin particles can be easily controlled to a suitable range, the resin for forming the resin particles is prepared by polymerizing one or more polymerizable monomers having an ethylenically unsaturated group. It is preferred that they are united.
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 an ethylenically unsaturated group includes a non-crosslinkable monomer and a crosslinkable monomer. And a dimer.
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-based monomers such as styrene and α-methylstyrene; carboxyl-containing monomers such as (meth) acrylic acid, maleic acid, and maleic anhydride; methyl ( (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 and propyl vinyl ether; vinyl acids such as vinyl acetate, vinyl butyrate, vinyl laurate and 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 tetramethylolmethanetetra (meth) acrylate, tetramethylolmethanetri (meth) acrylate, tetramethylolmethanedi (meth) acrylate, trimethylolpropanetri (meth) acrylate, and dipentane. 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 di (meth) acrylate and 1,4-butanediol di (meth) acrylate; triallyl (iso) cyanurate, tria Rutorimeriteto, divinylbenzene, diallyl phthalate, diallyl acrylamide, diallyl ether, .gamma. (meth) acryloxy propyl trimethoxy silane, trimethoxy silyl styrene, include silane-containing monomers such as vinyltrimethoxysilane.
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、上記樹脂粒子を得ることができる。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、並びに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 the method include a method of performing suspension polymerization in the presence of a radical polymerization initiator, and a method of performing 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、基材粒子を形成するための無機物としては、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。 When the base particles are inorganic particles other than metals or organic-inorganic hybrid particles, examples of the inorganic substance for forming the base particles include silica and carbon black. The particles formed of the silica are not particularly limited. For example, after hydrolyzing a silicon compound having two or more hydrolyzable alkoxysil groups to form crosslinked polymer particles, baking is performed as necessary. Particles obtained by performing the method are exemplified. Examples of the organic-inorganic hybrid particles include, for example, 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、該金属粒子を形成するための金属としては、銀、銅、ニッケル、ケイ素、金及びチタン等が挙げられる。上記基材粒子が金属粒子である場合に、該金属粒子は銅粒子であることが好ましい。但し、上記基材粒子は金属粒子ではないことが好ましい。 When the base particles are metal particles, examples of the metal for forming the metal particles include silver, copper, nickel, silicon, gold, and titanium. When the base particles are metal particles, the metal particles are preferably copper particles. However, the base particles are preferably not metal particles.
上記導電性粒子は、単層の導電層(第1の導電層)を有していてもよい。上記導電性粒子は、複数の層の導電層(第1,第2の導電層)を有していてもよい。すなわち、上記導電性粒子では、導電層を2層以上積層してもよい。また、第1の導電層の融点よりも高い融点を有する第2の導電層は複数の層であってもよい。 The conductive particles may have a single conductive layer (first conductive layer). The conductive particles may have a plurality of conductive layers (first and second conductive layers). That is, in the conductive particles, two or more conductive layers may be stacked. Further, the second conductive layer having a melting point higher than the melting point of the first conductive layer may be a plurality of layers.
上記第1の導電層は、融点が450℃以下である低融点金属層である。上記低融点金属層は、低融点金属を含む層である。該低融点金属とは、融点が450℃以下の金属を示す。低融点金属の融点は好ましくは300℃以下、より好ましくは160℃以下である。また、上記低融点金属層は錫を含むことが好ましい。低融点金属層に含まれる金属100重量%中、錫の含有量は好ましくは30重量%以上、より好ましくは40重量%以上、更に好ましくは70重量%以上、特に好ましくは90重量%以上である。上記低融点金属層における錫の含有量が上記下限以上であると、低融点金属層と電極との接続信頼性がより一層高くなる。なお、上記錫の含有量は、高周波誘導結合プラズマ発光分光分析装置(堀場製作所社製「ICP−AES」)、又は蛍光X線分析装置(島津製作所社製「EDX−800HS」)等を用いて測定可能である。 The first conductive layer is a low melting point metal layer having a melting point of 450 ° C. or less. The low melting point metal layer is a layer containing a low melting point metal. The low melting point metal is a metal having a melting point of 450 ° C. or less. The melting point of the low melting point metal is preferably 300 ° C. or lower, more preferably 160 ° C. or lower. Further, the low melting point metal layer preferably contains tin. In 100% by weight of the metal contained in the low melting point metal layer, the content of tin is preferably at least 30% by weight, more preferably at least 40% by weight, further preferably at least 70% by weight, particularly preferably at least 90% by weight. . When the content of tin in the low melting point metal layer is not less than the lower limit, the connection reliability between the low melting point metal layer and the electrode is further enhanced. The tin content was measured using a high-frequency inductively coupled plasma emission spectrometer ("ICP-AES" manufactured by Horiba, Ltd.) or an X-ray fluorescence analyzer ("EDX-800HS" manufactured by Shimadzu Corporation). It can be measured.
上記低融点金属層がある場合には、低融点金属層が溶融して電極に接合し、低融点金属層が電極間を導通させる。例えば、低融点金属層と電極とが点接触ではなく面接触しやすいため、接続抵抗が低くなる。また、低融点金属層を有する導電性粒子の使用により、低融点金属層と電極との接合強度が高くなる結果、低融点金属層と電極との剥離がより一層生じ難くなり、導通信頼性が効果的に高くなる。 When the low-melting-point metal layer is present, the low-melting-point metal layer melts and bonds to the electrodes, and the low-melting-point metal layer conducts between the electrodes. For example, since the low-melting-point metal layer and the electrode are likely to make surface contact instead of point contact, the connection resistance is reduced. In addition, the use of the conductive particles having the low-melting-point metal layer increases the bonding strength between the low-melting-point metal layer and the electrode. Effectively increases.
上記低融点金属層を構成する低融点金属は特に限定されない。該低融点金属は、錫、又は錫を含む合金であることが好ましい。該合金は、錫−銀合金、錫−銅合金、錫−銀−銅合金、錫−ビスマス合金、錫−亜鉛合金、錫−インジウム合金等が挙げられる。なかでも、電極に対する濡れ性に優れることから、上記低融点金属は、錫、錫−銀合金、錫−銀−銅合金、錫−ビスマス合金、錫−インジウム合金であることが好ましい。錫−ビスマス合金、錫−インジウム合金であることがより好ましい。 The low melting point metal constituting the low melting point metal layer is not particularly limited. The low melting point metal is preferably tin or an alloy containing tin. Examples of the alloy include a tin-silver alloy, a tin-copper alloy, a tin-silver-copper alloy, a tin-bismuth alloy, a tin-zinc alloy, and a tin-indium alloy. Among them, the low melting point metal is preferably tin, tin-silver alloy, tin-silver-copper alloy, tin-bismuth alloy, or tin-indium alloy because of its excellent wettability to the electrode. More preferably, they are a tin-bismuth alloy and a tin-indium alloy.
また、上記低融点金属層(上記第1の導電層)は、はんだ層であることが好ましい。上記はんだ層を構成する材料は特に限定されないが、JIS Z3001:溶接用語に基づき、液相線が450℃以下である溶加材であることが好ましい。上記はんだ層の組成としては、例えば亜鉛、金、鉛、銅、錫、ビスマス、インジウムなどを含む金属組成が挙げられる。なかでも低融点で鉛フリーである錫−インジウム系(117℃共晶)、又は錫−ビスマス系(139℃共晶)が好ましい。すなわち、はんだ層は、鉛を含まないことが好ましく、錫とインジウムとを含むはんだ層、又は錫とビスマスとを含むはんだ層であることが好ましい。 Further, the low melting point metal layer (the first conductive layer) is preferably a solder layer. The material constituting the solder layer is not particularly limited, but is preferably a filler material having a liquidus of 450 ° C. or lower based on JIS Z3001: welding terminology. Examples of the composition of the solder layer include a metal composition containing zinc, gold, lead, copper, tin, bismuth, indium, and the like. Among them, tin-indium (117 ° C eutectic) or tin-bismuth (139 ° C eutectic), which is low in melting point and free of lead, is preferable. That is, the solder layer preferably does not contain lead, and is preferably a solder layer containing tin and indium, or a solder layer containing tin and bismuth.
上記低融点金属層と電極との接合強度をより一層高めるために、上記低融点金属層は、ニッケル、銅、アンチモン、アルミニウム、亜鉛、鉄、金、チタン、リン、ゲルマニウム、テルル、コバルト、ビスマス、マンガン、クロム、モリブデン、パラジウム等の金属を含んでいてもよい。低融点金属層と電極との接合強度をさらに一層高める観点からは、上記低融点金属は、ニッケル、銅、アンチモン、アルミニウム又は亜鉛を含むことが好ましい。低融点金属層と電極との接合強度をより一層高める観点からは、接合強度を高めるためのこれらの金属の含有量は、低融点金属層100重量%中、好ましくは0.0001重量%以上、好ましくは1重量%以下である。 In order to further increase the bonding strength between the low-melting metal layer and the electrode, the low-melting metal layer is formed of nickel, copper, antimony, aluminum, zinc, iron, gold, titanium, phosphorus, germanium, tellurium, cobalt, and bismuth. , Manganese, chromium, molybdenum, palladium and the like. From the viewpoint of further increasing the bonding strength between the low melting point metal layer and the electrode, the low melting point metal preferably contains nickel, copper, antimony, aluminum or zinc. From the viewpoint of further increasing the bonding strength between the low melting point metal layer and the electrode, the content of these metals for increasing the bonding strength is preferably at least 0.0001% by weight in 100% by weight of the low melting point metal layer, It is preferably at most 1% by weight.
上記第2の導電層の融点は、上記第1の導電層の融点よりも高い。上記第2の導電層の融点は好ましくは160℃を超え、より一層好ましくは300℃を超え、更に好ましくは400℃を超え、更に一層好ましくは450℃を超え、特に好ましくは500℃を超え、最も好ましくは600℃を超える。上記第1の導電層は、融点が低いために導電接続時に溶融する。上記第2の導電層は導電接続時に溶融しないことが好ましい。上記導電性粒子は、上記第1の導電層を溶融させて用いられることが好ましく、上記第1の導電層を溶融させてかつ上記第2の導電層を溶融させずに用いられることが好ましい。上記第2の導電層の融点が上記第1の導電層の融点をよりも高いことによって、導電接続時に、上記第2の導電層を溶融させずに、上記第1の導電層のみを溶融させることができる。 The melting point of the second conductive layer is higher than the melting point of the first conductive layer. The melting point of the second conductive layer is preferably higher than 160 ° C, more preferably higher than 300 ° C, still more preferably higher than 400 ° C, still more preferably higher than 450 ° C, particularly preferably higher than 500 ° C, Most preferably above 600 ° C. Since the first conductive layer has a low melting point, it melts at the time of conductive connection. It is preferable that the second conductive layer does not melt at the time of conductive connection. The conductive particles are preferably used by melting the first conductive layer, and are preferably used by melting the first conductive layer and without melting the second conductive layer. Since the melting point of the second conductive layer is higher than the melting point of the first conductive layer, only the first conductive layer is melted without melting the second conductive layer during conductive connection. be able to.
上記第1の導電層の融点と上記第2の導電層との融点との差の絶対値は、0℃を超え、好ましくは5℃以上、より好ましくは10℃以上、更に好ましくは30℃以上、特に好ましくは50℃以上、最も好ましくは100℃以上である。 The absolute value of the difference between the melting point of the first conductive layer and the melting point of the second conductive layer exceeds 0 ° C., preferably 5 ° C. or higher, more preferably 10 ° C. or higher, and still more preferably 30 ° C. or higher. It is particularly preferably at least 50 ° C, most preferably at least 100 ° C.
上記第2の導電層は、金属を含むことが好ましい。該第2の導電層を構成する金属は、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 second conductive layer preferably contains a metal. The metal forming the second conductive layer 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, cadmium, and alloys thereof. Further, tin-doped indium oxide (ITO) may be used as the metal. One of the above metals may be used alone, or two or more thereof may be used in combination.
上記第2の導電層は、ニッケル層、パラジウム層、銅層又は金層であることが好ましく、ニッケル層又は金層であることがより好ましく、銅層であることが更に好ましい。導電性粒子は、ニッケル層、パラジウム層、銅層又は金層を有することが好ましく、ニッケル層又は金層を有することがより好ましく、銅層を有することが更に好ましい。これらの好ましい導電層を有する導電性粒子を電極間の接続に用いることにより、電極間の接続抵抗がより一層低くなる。また、これらの好ましい導電層の表面には、低融点金属層をより一層容易に形成できる。 The second conductive layer is preferably a nickel layer, a palladium layer, a copper layer or a gold layer, more preferably a nickel layer or a gold layer, and further preferably a copper layer. The conductive particles preferably have a nickel layer, a palladium layer, a copper layer or a gold layer, more preferably have a nickel layer or a gold layer, and still more preferably have a copper layer. By using the conductive particles having these preferable conductive layers for the connection between the electrodes, the connection resistance between the electrodes is further reduced. In addition, a low melting point metal layer can be more easily formed on the surface of these preferred conductive layers.
上記導電性粒子材料において、上記導電性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1μm以上、好ましくは100μm以下、より好ましくは20μm以下、更に好ましくは15μm以下、特に好ましくは10μm以下である。熱履歴を受けた場合の接続構造体の接続信頼性をより一層高める観点からは、上記導電性粒子の平均粒子径は、1μm以上、10μm以下であることが特に好ましく、1μm以上、4μm以下であることが最も好ましい。 In the conductive particle material, the average particle size of the conductive particles is preferably 0.5 μm or more, more preferably 1 μm or more, preferably 100 μm or less, more preferably 20 μm or less, further preferably 15 μm or less, particularly preferably It is 10 μm or less. From the viewpoint of further increasing the connection reliability of the connection structure when subjected to the heat history, the average particle diameter of the conductive particles is particularly preferably 1 μm or more and 10 μm or less, more preferably 1 μm or more and 4 μm or less. Most preferably.
上記導電性粒子の「平均粒子径」は、数平均粒子径を示す。導電性粒子の平均粒子径は、任意の導電性粒子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 particle diameter” of the conductive particles indicates a number average particle diameter. The average particle diameter of the conductive particles can be determined by observing 50 arbitrary conductive particles with an electron microscope or an optical microscope and calculating an average value.
上記第1の導電層の平均厚みは、好ましくは0.05μm以上、より好ましくは0.5μm以上、好ましくは10μm以下、より好ましくは5μm以下である。上記第1の導電層の厚みが上記下限以上及び上記上限以下であると、圧着時に上記第1の導電層が電極へ充分に濡れ拡がるので、充分な導電性が得られる。上記第1の導電層の平均厚みは、導電性粒子材料に含まれる複数の導電性粒子における第1の導電層の厚みの平均である。 The average thickness of the first conductive layer is preferably 0.05 μm or more, more preferably 0.5 μm or more, preferably 10 μm or less, more preferably 5 μm or less. When the thickness of the first conductive layer is equal to or more than the lower limit and equal to or less than the upper limit, the first conductive layer sufficiently wets and spreads on the electrode at the time of pressure bonding, so that sufficient conductivity is obtained. The average thickness of the first conductive layer is an average of the thickness of the first conductive layer in a plurality of conductive particles included in the conductive particle material.
上記第2の導電層の平均厚みは、好ましくは0.005μm以上、より好ましくは0.01μm以上、好ましくは10μm以下、より好ましくは1μm以下、更に好ましくは0.3μm以下である。上記第2の導電層の厚み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より一層低くなる。また、上記第2の導電層の平均厚みは、導電性粒子材料に含まれる複数の導電性粒子における第2の導電層の厚みの平均である。 The average thickness of the second conductive layer is preferably 0.005 μm or more, more preferably 0.01 μm or more, preferably 10 μm or less, more preferably 1 μm or less, and still more preferably 0.3 μm or less. When the thickness of the second conductive layer is equal to or greater than the lower limit and equal to or less than the upper limit, the connection resistance between the electrodes is further reduced. The average thickness of the second conductive layer is an average of the thickness of the second conductive layer in a plurality of conductive particles included in the conductive particle material.
(導電材料)
本発明に係る導電材料は、上述した導電性粒子材料と、バインダー樹脂とを含む。従って、本発明に係る導電材料は、複数の導電性粒子を含む。上記導電材料は、異方性導電材料であることが好ましい。
(Conductive material)
The conductive material according to the present invention includes the above-described conductive particle material and a binder resin. Therefore, the conductive material according to the present invention includes a plurality of conductive particles. The conductive material is preferably an anisotropic conductive material.
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は、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熱硬化性成分を含むことが好ましく、熱硬化性化合物と熱硬化剤とを含むことがより好ましい。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 a vinyl resin, a thermoplastic resin, a curable resin, a thermoplastic block copolymer, and an elastomer. The binder resin preferably contains a thermosetting component, and more preferably contains a thermosetting compound and a thermosetting agent. As the binder resin, only one kind may be used, or two or more kinds may be used in combination.
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、常温硬化型樹脂、熱硬化型樹脂、光硬化型樹脂又は湿気硬化型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 a vinyl acetate resin, an acrylic resin, and a styrene resin. Examples of the thermoplastic resin include a polyolefin resin, an ethylene-vinyl acetate copolymer, and a polyamide resin. 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 styrene-butadiene-styrene block copolymer, styrene-isoprene-styrene block copolymer, hydrogenated styrene-butadiene-styrene block copolymer, and styrene-isoprene. -Hydrogenated products of styrene block copolymers. Examples of the elastomer include a styrene-butadiene copolymer rubber and an 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。 The conductive material may be, for example, a filler, a bulking agent, a softener, a plasticizer, a polymerization catalyst, a curing catalyst, a colorant, an antioxidant, and a heat stabilizer, in addition to the conductive particles with insulating particles and the binder resin. It may contain various additives such as an agent, a light stabilizer, an ultraviolet absorber, a lubricant, an antistatic agent and a flame retardant.
上記バインダー樹脂中に上記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。 A method for dispersing the conductive particles in the binder resin may be a conventionally known dispersion method, and is not particularly limited. Examples of a method of dispersing the conductive particles in the binder resin include, for example, a method of adding the conductive particles to the binder resin, kneading and dispersing the mixture with a planetary mixer, or dispersing the conductive particles in water. Or after uniformly dispersed in an organic solvent using a homogenizer or the like, added to the binder resin, a method of kneading and dispersing with a planetary mixer or the like, and diluting the binder resin with water or an organic solvent or the like Thereafter, a method of adding the above-mentioned conductive particles, kneading and dispersing the mixture with a planetary mixer, or the like can be used.
本発明に係る導電材料は、導電ペースト及び導電フィルム等として使用され得る。本発明に係る導電材料が導電フィルムである場合には、導電性粒子材料を含む該導電フィルムに、導電性粒子材料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 according to the present invention can be used as a conductive paste and a conductive film. When the conductive material according to the present invention is a conductive film, a film not containing a conductive particle material may be laminated on the conductive film containing a conductive particle material. The conductive paste is preferably an anisotropic conductive paste. The conductive film is preferably an anisotropic conductive film.
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、特に好ましくは70重量%以上、好ましくは99.99重量%以下、より好ましくは99.9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記上限以下であると、電極間に導電性粒子がより一層効率的に配置され、導電材料により接続された接続対象部材の接続信頼性がより一層高くなる。 In 100% by weight of the conductive material, the content of the binder resin is preferably at least 10% by weight, more preferably at least 30% by weight, further preferably at least 50% by weight, particularly preferably at least 70% by weight, and preferably at least 99.99%. % By weight or less, more preferably 99.9% by weight or less. When the content of the binder resin is equal to or more than the lower limit and equal to or less than the upper limit, the conductive particles are more efficiently arranged between the electrodes, and the connection reliability of the connection target member connected by the conductive material is higher. Become.
導電材料100重量%中、上記導電性粒子の含有量(すなわち上記導電性粒子材料の含有量)は好ましくは0.1重量%以上、より好ましくは0.5重量%以上、更に好ましくは1重量%以上、好ましくは40重量%以下、より好ましくは30重量%以下、更に好ましくは20重量%以下、特に好ましくは15重量%以下である。導電材料100重量%中、上記導電性粒子の含有量は、1重量%以上、20重量%以下であることが特に好ましい。上記導電性粒子の含有量が上記下限以上及び上記上限以下であると、接続されるべき上下の電極間に導電性粒子を容易に配置できる。さらに、接続されてはならない隣接する電極間が複数の導電性粒子を介して電気的に接続され難くなる。すなわち、隣り合う電極間の短絡をより一層防止できる。 In 100% by weight of the conductive material, the content of the conductive particles (that is, the content of the conductive particle material) is preferably 0.1% by weight or more, more preferably 0.5% by weight or more, and still more preferably 1% by weight. %, Preferably 40% by weight or less, more preferably 30% by weight or less, further preferably 20% by weight or less, particularly preferably 15% by weight or less. It is particularly preferable that the content of the conductive particles is 1% by weight or more and 20% by weight or less in 100% by weight of the conductive material. When the content of the conductive particles is equal to or more than the lower limit and equal to or less than the upper limit, the conductive particles can be easily arranged between upper and lower electrodes to be connected. Further, it becomes difficult to electrically connect adjacent electrodes that should not be connected via a plurality of conductive particles. That is, a short circuit between adjacent electrodes can be further prevented.
(接続構造体)
上述した導電性粒子材料とバインダー樹脂とを含む導電材料(異方性導電材料など)を用いて、接続対象部材を接続することにより、接続構造体を得ることができる。
(Connection structure)
A connection structure can be obtained by connecting a connection target member using a conductive material (such as an anisotropic conductive material) containing the above-described conductive particle material and a binder resin.
上記接続構造体は、第1の接続対象部材と、第2の接続対象部材と、第1の接続対象部材と第2の接続対象部材とを接続している接続部とを備え、該接続部が上述した導電性粒子材料とバインダー樹脂とを含む導電材料により形成されている接続構造体であることが好ましい。 The connection structure includes a first connection target member, a second connection target member, and a connection portion connecting the first connection target member and the second connection target member. Is preferably a connection structure formed of a conductive material containing the above-described conductive particle material and a binder resin.
図3は、図1に示す導電性粒子1を用いた接続構造体を模式的に示す正面断面図である。
FIG. 3 is a front cross-sectional view schematically showing a connection structure using the
図3に示す接続構造体51は、第1の接続対象部材52と、第2の接続対象部材53と、第1の接続対象部材52と第2の接続対象部材53とを接続している接続部54とを備える。接続部54は、複数の導電性粒子1を含有する導電性粒子材料とバインダー樹脂とを含む導電材料により形成されている。導電性粒子1にかえて、導電性粒子11などの他の導電性粒子を用いてもよい。
The
第1の接続対象部材52は表面(上面)に、複数の第1の電極52aを有する。第2の接続対象部材53は表面(下面)に、複数の第2の電極53aを有する。第1の電極52aと第2の電極53aとが、1つ又は複数の導電性粒子1により電気的に接続されている。従って、第1,第2の接続対象部材52,53が導電性粒子1により電気的に接続されている。なお、第1,第2の電極52a,53aはそれぞれ長さ方向と幅方向とを有し、図3では、第1,第2の電極52a,53aの長さ方向における断面が示されている。
The first
図3に示す接続構造体51は、例えば、図4(a)〜(c)に示す各工程を経て、以下のようにして得ることができる。
The
先ず、複数の第1の電極52aを表面に有する第1の接続対象部材52を用意する。次に、図4(a)に示すように、第1の接続対象部材52の表面上に、上記導電材料(異方性導電材料など)を配置し、第1の接続対象部材52の表面上に導電材料層54A(異方性導電材料層など)を形成する。このとき、第1の電極52a上の一部の領域である第1の領域R1に導電材料を配置して、導電材料層54Aを形成する。導電材料層54Aを初期に配置した領域が第1の領域R1である。
First, a first
次に、複数の第2の電極53aを表面に有する第2の接続対象部材53を用意する。図4(b)に示すように、導電材料層54Aの第1の接続対象部材52側とは反対の表面上に、第2の接続対象部材53を積層する。第1の電極52aと第2の電極53aとが対向するように、第2の接続対象部材53を積層する。第2の接続対象部材53の積層時に、第1の領域R1の周囲の第2の領域R2に導電材料層54Aを矢印Y1,Y2で示す方向に濡れ拡がらせる。すなわち、導電材料層54Aを、第1の領域の周囲の第2の領域R2に流動させる。このとき、第1の領域R1又は第1の領域R1近傍において、比較的大きな導電性粒子1が、第1の電極52aと第2の電極53aとの間に挟み込まれやすい。
Next, a second
その後、図4(c)に示すように、第1の接続対象部材52と導電材料層54Aと第2の接続対象部材53とが積層された積層体において、導電材料層54Aを加熱して硬化させる。導電材料層54Aを加熱する際に、第1の導電層3を溶融させる。導電材料層54Aを加熱する際に、加圧することが好ましい。第1の電極52aと第2の電極53aとが挟み込まれている比較的大きな導電性粒子1の第1の導電層3が溶融することで、第1,第2の電極52a,53a間の間隔が狭くなる。例えば、第1の導電層3の厚み分だけ、第1,第2の電極52a,53a間の間隔が狭くなる。また、第1,第2の電極52a,53a間の間隔が・BR>キくなるほど、導電材料層54Aが矢印Y1,Y2で示す方向に移動する。すなわち、導電材料層54Aが、第1の領域R1の周囲の第2の領域R2に流動する。導電性粒子1の粒径が大きいほど、第1の領域R1又は第1の領域R1近傍で、導電性粒子1が第1,第2の電極52a,53a間に挟まれやすい。導電性粒子1の粒径が小さいほど、第2の領域R2で、導電性粒子1が第1,第2の電極52a,53a間に挟まれやすい。
Thereafter, as shown in FIG. 4C, in the laminated body in which the first
また、基材粒子2の粒子径が均一であるほど、第1,第2の電極52a,53aに複数の基材粒子2が接触しやすくなり、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均一になる。一方で、基材粒子の粒子径が不均一であるほど、第1,第2の電極に接触しない基材粒子が多くなり、電極間の接続抵抗が高くなり、更に電極間の間隔が不均一になる。
Further, as the particle diameter of the
また、第2の導電層7を有する導電性粒子を用いることで、第1,第2の電極52a,53aに複数の基材粒子2における第2の導電層7が接触しやすくなる。一方で、第1の導電層の融点が高く、第1の導電層が溶融しない場合には、比較的大きな導電性粒子によって第1,第2の電極間の間隔が規制されて、比較的小さな導電性粒子が電極に接触しなかったり、比較的大きな導電性粒子によって第1,第2の電極間が接続された部分と、比較的小さな導電性粒子によって第1,第2の電極間が接続された部分とで電極間の間隔が異なって、接続対象部材が湾曲したりすることがある。
In addition, by using the conductive particles having the second conductive layer 7, the second conductive layer 7 of the plurality of
上記のようにして、導電材料を用いた導電材料層54Aを加熱して硬化させることで、接続部54を形成する。接続部54により、第1の接続対象部材52と第2の接続対象部材53とを接続する。また、第1の電極52aと第2の電極53aとを導電性粒子1により電気的に接続する。このようにして接続構造体51を得ることができる。
As described above, the
また、図3に示すように、接続構造体51では、上記積層体を加熱及び加圧することにより、導電性粒子1における第1の導電層3が溶融した後、溶融した第1の導電層部分が第1,第2の電極52a,53aと十分に接触する。すなわち、融点が低い第1の導電層3を備える導電性粒子1を用いることにより、第1の導電層3を溶融させて第1,第2の電極52a,53aの表面を濡れ拡がらせることができ、第1の導電層3と第1,第2の電極52a,53aとの接触面積を大きくすることができる。また、導電性粒子1を用いた場合には、第2の導電層7を第1の電極52aと第2の電極53aとに接触させることができる。第2の導電層7の導電性が第1の導電層3の導電性よりも高い場合に、接続抵抗をより一層低くすることができる。第2の導電層を備える導電性粒子を用いる場合に、接続構造体では、第2の導電層が第1の電極と第2の電極とに接触していることが好ましい。
Further, as shown in FIG. 3, in the
加熱により導電材料層54Aを硬化させる際の加熱温度は、好ましくは140℃以上、好ましくは450℃以下、より好ましくは250℃以下、更に好ましくは200℃以下である。なお、加熱により導電材料層54Aを本硬化させる前に、導電材料層54Aが完全に硬化しないように、導電材料層54Aの硬化を進行させてもよい。例えば、導電材料層54AをBステージ状態にしてもよい。
The heating temperature when the
加熱により導電材料層54Aを硬化(本硬化)させる際の加熱温度は、第1の導電層3が溶融する温度であることが好ましい。加熱により導電材料層54Aを硬化させる際の加熱温度は、基材粒子、基材粒子本体及び第2の導電層がそれぞれ溶融しない温度であることが好ましい。
The heating temperature when the
図3に示す接続構造体51は、第1の電極52a上の一部の領域である第1の領域R1に導電材料を配置して導電材料層54Aを形成した後、第1の領域R1の周囲の第2の領域R2に導電材料層54Aを濡れ拡がらせて接続部54を形成することで得られている。第1の領域R1に位置する導電性粒子1における第1の導電層3の量が、第2の領域R2に位置する導電性粒子1における第1の導電層3の量よりも多い。言い換えれば、接続構造体51では、導電材料層を初期に配置した領域における導電性粒子1における第1の導電層3の量が、導電材料層を初期に配置した領域から濡れ拡がった領域における導電性粒子1における第1の導電層3の量よりも多い。
The
また、第1の電極52a上の一部の領域である第1の領域R1に、複数の導電性粒子1を含む導電材料を配置して導電材料層54Aを形成した後(例えば、図5(a)に示す状態)、第1の領域R1の周囲の第2の領域R2に導電材料層54Aを濡れ拡がらせて接続部54を形成することで、第1の領域R1における単位面積当たりの導電性粒子1の存在個数と、第2の領域R2における単位面積当たりの導電性粒子1の存在個数とを揃えることができる(例えば、図5(b)に示す状態)。
After forming a
一方で、従来の導電性粒子を用いた場合には、図6(a)に示すように、第1の領域に導電性粒子が多く配置されたり、図6(b)に示すように、第2の領域に導電性粒子が多く配置されたりする。図6(a)及び図6(b)は、導電性粒子1にかえて従来の導電性粒子を用いて接続構造体を得た後の平面図であり、図5(b)に対応した図である。
On the other hand, when the conventional conductive particles are used, a large number of conductive particles are arranged in the first region as shown in FIG. 6A, or as shown in FIG. Many conductive particles are arranged in the second region. 6 (a) and 6 (b) are plan views after a connection structure is obtained using conventional conductive particles instead of the
上記第1の領域R1における0.1mm2の大きさの領域に存在する導電性粒子の平均個数Aの、上記第2の領域R2における0.2mm2の大きさの領域に存在する導電性粒子の平均個数Bに対する比(平均個数A/平均個数B)は、好ましくは0.25以上、より好ましくは0.3以上、好ましくは0.65以下、より好ましくは0.6以下である。 The average number A of the conductive particles existing in the area having a size of 0.1 mm 2 in the first region R1 is the conductive particles existing in the region having a size of 0.2 mm 2 in the second region R2. Is preferably 0.25 or more, more preferably 0.3 or more, preferably 0.65 or less, more preferably 0.6 or less.
上記第1の接続対象部材は、複数の第1の電極を表面に有することが好ましい。上記第2の接続対象部材は、複数の第2の電極を表面に有することが好ましい。複数の上記第1の電極と複数の上記第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ことが好ましい。 It is preferable that the first connection target member has a plurality of first electrodes on its surface. The second connection target member preferably has a plurality of second electrodes on the surface. It is preferable that the plurality of first electrodes and the plurality of second electrodes are electrically connected by the conductive particles.
上記第1の電極は、長さ方向と幅方向とを有することが好ましい。上記第2の電極は長さ方向と幅方向とを有することが好ましい。上記第1の電極及び上記第2の電極のアスペクト比は、好ましくは5以上、より好ましくは10以上、好ましくは100以下、より好ましくは50以下である。上記第1の電極と上記第2の電極とは、長さ方向の向きが揃うように、上記導電性粒子材料に含まれている上記導電性粒子により電気的に接続されていることが好ましい。なお、上記アスペクト比に関しては、「アスペクト比=長さ方向の寸法/幅方向の寸法」である。 Preferably, the first electrode has a length direction and a width direction. Preferably, the second electrode has a length direction and a width direction. The aspect ratio of the first electrode and the second electrode is preferably 5 or more, more preferably 10 or more, preferably 100 or less, more preferably 50 or less. It is preferable that the first electrode and the second electrode are electrically connected to each other by the conductive particles contained in the conductive particle material so that the lengthwise directions are aligned. The aspect ratio is “aspect ratio = dimension in length direction / dimension in width direction”.
上記第1,第2の接続対象部材は、特に限定されない。上記第1,第2の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及びガラス基板等の回路基板などの電子部品等が挙げられる。上記導電材料は、電子部品の接続に用いられる導電材料であることが好ましい。上記導電材料は、液状であって、かつ液状の状態で接続対象部材の上面に塗工される導電材料であることが好ましい。上記接続対象部材は電子部品であることが好ましい。 The first and second connection target members are not particularly limited. Specific examples of the first and second connection target members include electronic components such as semiconductor chips, capacitors and diodes, and electronic components such as circuit boards such as printed boards, flexible printed boards and glass boards. Can be The conductive material is preferably a conductive material used for connecting electronic components. It is preferable that the conductive material is a liquid and is applied to the upper surface of the connection target member in a liquid state. Preferably, the connection target member is 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、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 electrodes 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 molybdenum electrode, and a tungsten electrode. When the member to be connected is a flexible printed circuit board, the electrode is preferably a gold electrode, a nickel electrode, a tin electrode or a copper electrode. When the member to be connected is a glass substrate, the electrode is preferably an aluminum electrode, a copper electrode, a molybdenum electrode, or a tungsten electrode. When the electrode is an aluminum electrode, the electrode may be an electrode formed only of aluminum, or may be an electrode in which an aluminum layer is laminated on a surface of a metal oxide layer. Examples of the material of 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.
以下、実施例及び比較例を挙げて、本発明を具体的に説明する。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)
ジビニルベンゼン樹脂粒子(積水化学工業社製「ミクロパールSP−210」、平均粒子径10μm、軟化点330℃)を無電解ニッケルめっきし、樹脂粒子の表面上に厚さ0.1μmの下地ニッケルめっき層を形成した。次いで、下地ニッケルめっき層が形成された樹脂粒子を電解銅めっきし、平均厚さ2μmの銅層を形成して、基材粒子を得た。基材粒子は、樹脂粒子と銅層とを有する。得られた基材粒子の平均粒子径は14μm、CV値は5%であった。
(Example 1)
Electroless nickel plating of divinylbenzene resin particles (“Micropearl SP-210” manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd., average particle diameter 10 μm, softening point 330 ° C.), and nickel plating 0.1 μm thick on the surface of the resin particles A layer was formed. Next, the resin particles on which the base nickel plating layer was formed were subjected to electrolytic copper plating to form a copper layer having an average thickness of 2 μm, thereby obtaining base particles. The base particles have resin particles and a copper layer. The average particle diameter of the obtained base particles was 14 μm, and the CV value was 5%.
次に、錫及びビスマスを含有する電解めっき液を用いて、電解めっきし、また、電気めっきの初期段階、中期段階及び後期段階の複数回にわけて、得られる導電性粒子を取り出すことにより、平均厚さ2μmのはんだ層を形成した。このようにして、樹脂粒子の表面上に銅層が形成されており、該銅層の表面上にはんだ層(錫:ビスマス=43重量%:57重量%、融点:139℃)が形成されている導電性粒子(樹脂コアはんだ被覆粒子)を含む導電性粒子材料を作製した。得られた導電性粒子の平均粒子径は20μm、CV値は12%であった。 Next, using an electroplating solution containing tin and bismuth, electroplating is performed, and the initial stage, the middle stage, and the late stage of electroplating are divided into a plurality of times, and the obtained conductive particles are taken out. A solder layer having an average thickness of 2 μm was formed. In this manner, a copper layer is formed on the surface of the resin particles, and a solder layer (tin: bismuth = 43% by weight: 57% by weight, melting point: 139 ° C.) is formed on the surface of the copper layer. A conductive particle material containing conductive particles (resin core solder-coated particles) was prepared. The average particle diameter of the obtained conductive particles was 20 μm, and the CV value was 12%.
得られた導電性粒子は、基材粒子本体として樹脂粒子を有し、第2の導電層として銅層を有し、第1の導電層としてはんだ層を有する。 The obtained conductive particles have resin particles as the base particle main body, have a copper layer as the second conductive layer, and have a solder layer as the first conductive layer.
(実施例2、参考例3、実施例4及び比較例1)
基材粒子(樹脂粒子と銅層とを有する)の平均粒子径及びCV値、並びに導電性粒子の平均粒子径及びCV値を下記の表1に示すように設定したこと以外は実施例1と同様にして、導電性粒子材料を得た。
(Example 2 , Reference Example 3, Example 4, and Comparative Example 1)
Example 1 was the same as Example 1 except that the average particle diameter and CV value of the base particles (including the resin particles and the copper layer) and the average particle diameter and CV value of the conductive particles were set as shown in Table 1 below. Similarly, a conductive particle material was obtained.
基材粒子のCV値は、樹脂粒子のCV値を変えて調整した。導電性粒子のCV値は所定の大きさの導電性粒子を選別することで調整した。 The CV value of the base particles was adjusted by changing the CV value of the resin particles. The CV value of the conductive particles was adjusted by selecting conductive particles having a predetermined size.
(比較例2)
基材粒子(樹脂粒子と銅層とを備える)の平均粒子径及びCV値、並びに導電性粒子のCV値を下記の表1に示すように設定したこと、並びに導電性粒子におけるはんだ層をニッケル層(融点:1455℃)に変更したこと以外は実施例1と同様にして、導電性粒子材料を得た。
(Comparative Example 2)
The average particle diameter and CV value of the base particles (including the resin particles and the copper layer) and the CV value of the conductive particles were set as shown in Table 1 below, and the solder layer in the conductive particles was made of nickel. A conductive particle material was obtained in the same manner as in Example 1 except that the layer was changed to a layer (melting point: 1455 ° C.).
(実施例5)
実施例1で得られた基材粒子として、平均粒子径が14μm、CV値が5%である基材粒子を用意した。
(Example 5)
As the base particles obtained in Example 1, base particles having an average particle diameter of 14 μm and a CV value of 5% were prepared.
次に、錫及びビスマスを含有する電解めっき液を用いて、電解めっきし、はんだ層の平均厚さが2μmである導電性粒子と、はんだ層の厚さが3μmである導電性粒子と、はんだ層の厚さが4μmである導電性粒子とをそれぞれ作製し、混合した。このようにして、樹脂粒子の表面上に銅層が形成されており、該銅層の表面上にはんだ層(錫:ビスマス=43重量%:57重量%、融点:139℃)が形成されている導電性粒子(樹脂コアはんだ被覆粒子)を含む導電性粒子材料を作製した。得られた導電性粒子の平均粒子径は20μm、CV値は12%であった。 Next, electroplating is performed using an electroplating solution containing tin and bismuth, and conductive particles having an average thickness of the solder layer of 2 μm, conductive particles having a solder layer thickness of 3 μm, Conductive particles each having a layer thickness of 4 μm were prepared and mixed. In this manner, a copper layer is formed on the surface of the resin particles, and a solder layer (tin: bismuth = 43% by weight: 57% by weight, melting point: 139 ° C.) is formed on the surface of the copper layer. A conductive particle material containing conductive particles (resin core solder-coated particles) was prepared. The average particle diameter of the obtained conductive particles was 20 μm, and the CV value was 12%.
(実施例6)
実施例1で得られた基材粒子として、平均粒子径が14μm、CV値が5%である基材粒子を用意した。
(Example 6)
As the base particles obtained in Example 1, base particles having an average particle diameter of 14 μm and a CV value of 5% were prepared.
シータコンポーザーで、製造の初期に、はんだ層を形成するために、粒子径が1μmであるはんだ粒子を添加し、製造後期に、はんだ層を形成するために、粒子径が3μmであるはんだ粒子を添加することで、はんだ層を厚みが不均一になるように形成し、平均厚さ2μmのはんだ層を形成した。このようにして、樹脂粒子の表面上に銅層が形成されており、該銅層の表面上にはんだ層(錫:ビスマス=43重量%:57重量%、融点:139℃)が形成されている導電性粒子(樹脂コアはんだ被覆粒子)を含む導電性粒子材料を作製した。得られた導電性粒子の平均粒子径は21μm、CV値は15%であった。 In the theta composer, solder particles having a particle diameter of 1 μm are added at the beginning of the production to form a solder layer, and solder particles having a particle diameter of 3 μm are formed at a later stage of the production to form a solder layer. By adding, the solder layer was formed so as to have a non-uniform thickness, and a solder layer having an average thickness of 2 μm was formed. In this manner, a copper layer is formed on the surface of the resin particles, and a solder layer (tin: bismuth = 43% by weight: 57% by weight, melting point: 139 ° C.) is formed on the surface of the copper layer. A conductive particle material containing conductive particles (resin core solder-coated particles) was prepared. The average particle diameter of the obtained conductive particles was 21 μm, and the CV value was 15%.
(実施例7)
粒子径が3.0μmであるジビニルベンゼン共重合体樹脂粒子(積水化学工業社製「ミクロパールSP−203」)の表面を、ゾルゲル反応による縮合反応を用いて無機シェル(厚み250nm)により被覆したコアシェル型の有機無機ハイブリッド粒子(基材粒子)を用意した。得られた有機無機ハイブリッド粒子の平均粒子径は14μm、CV値は5%であった。
(Example 7)
The surface of a divinylbenzene copolymer resin particle having a particle diameter of 3.0 μm (“Micropearl SP-203” manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd.) was coated with an inorganic shell (250 nm in thickness) using a condensation reaction by a sol-gel reaction. Core-shell type organic-inorganic hybrid particles (base particles) were prepared. The average particle diameter of the obtained organic-inorganic hybrid particles was 14 μm, and the CV value was 5%.
樹脂粒子を、上記有機無機ハイブリッド粒子に変更したこと以外は実施例1と同様にして、樹脂粒子の表面上に銅層が形成されており、該銅層の表面上にはんだ層(錫:ビスマス=43重量%:57重量%、融点:139℃)が形成されている導電性粒子(樹脂コアはんだ被覆粒子)を含む導電性粒子材料を作製した。得られた導電性粒子の平均粒子径は20μm、CV値は12%であった。 A copper layer was formed on the surface of the resin particles in the same manner as in Example 1 except that the resin particles were changed to the organic-inorganic hybrid particles, and a solder layer (tin: bismuth) was formed on the surface of the copper layer. (43% by weight: 57% by weight, melting point: 139 ° C.) to prepare a conductive particle material containing conductive particles (resin core solder-coated particles). The average particle diameter of the obtained conductive particles was 20 μm, and the CV value was 12%.
(評価)
(1)異方性導電材料の調製
エポキシ化合物(三菱化学社製「YL980」)30重量部と、熱硬化剤であるイミダゾール化合物(四国化成工業社製「2P−4MZ」)10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・サイテック社製「EBECRYL3702」)15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」)0.3重量部と、接着付与剤であるシランカップリング剤(信越化学工業社製「KBE−403」1重量部と、フィラーである平均粒子径0.25μmのシリカ20重量部と、フラックスであるグルタル酸2重量部とを配合し、得られた導電性粒子を得られる異方性導電ペースト100重量%中での含有量が30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、異方性導電ペーストを得た。
(Evaluation)
(1) Preparation of anisotropic conductive material 30 parts by weight of an epoxy compound (“YL980” manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) and 10 parts by weight of an imidazole compound (“2P-4MZ” manufactured by Shikoku Kasei Kogyo Co., Ltd.) as a thermosetting agent 15 parts by weight of an epoxy acrylate (“EBECRYL3702” manufactured by Daicel Scitech) as a photocurable compound and 0.3 parts by weight of an acylphosphine oxide compound (“DAROCUR TPO” manufactured by Ciba Japan) as a photopolymerization initiator And 1 part by weight of a silane coupling agent (“KBE-403” manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), 20 parts by weight of silica having an average particle diameter of 0.25 μm, and 2 parts by weight of glutaric acid as a flux Of the anisotropic conductive paste from which the obtained conductive particles can be obtained, and the content thereof becomes 30% by weight. Then, the mixture was stirred at 2,000 rpm for 5 minutes using a planetary stirrer to obtain an anisotropic conductive paste.
(2)接続構造体の作製
複数の第1の電極(L/Sが100μm/100μm、1つの電極におけるアスペクト比20、厚み20μm、金めっきされたCu電極)を表面に有すガラスエポキシ基板(第1の接続対象部材)を用意した。
(2) Preparation of connection structure A glass epoxy substrate having a plurality of first electrodes (L / S of 100 μm / 100 μm, an aspect ratio of one electrode of 20 and a thickness of 20 μm, and a gold-plated Cu electrode) on the surface ( A first connection target member) was prepared.
また、複数の第2の電極(L/Sが100μm/100μm、1つの電極におけるアスペクト比20、厚み20μm、金めっきされたCu電極)を表面に有するフレキシブルプリント基板(第2の接続対象部材)を用意した。 In addition, a flexible printed board (second connection target member) having a plurality of second electrodes (L / S of 100 μm / 100 μm, aspect ratio of one electrode is 20 μm, thickness of 20 μm, and gold-plated Cu electrodes) on the surface Was prepared.
上記第1の電極の長さ方向(1つの電極における長さ方向)の中央部分において、上記第1の電極の長さ方向と直行する方向に、直線状にディスペンサーを移動させながら、上記ガラスエポキシ基板上に、得られた異方性導電ペーストを塗布し、異方性導電材料層を形成した。すなわち、電極パターンの一方の縁部から他方の縁部にむけて、ディスペンサーを移動させて、複数の第1の電極上に、異方性導電材料層を形成した。 While moving the dispenser linearly in a direction perpendicular to the length direction of the first electrode at the central portion in the length direction of the first electrode (the length direction of one electrode), the glass epoxy The obtained anisotropic conductive paste was applied on a substrate to form an anisotropic conductive material layer. That is, the dispenser was moved from one edge of the electrode pattern to the other edge to form an anisotropic conductive material layer on the plurality of first electrodes.
次に異方性導電材料層に紫外線照射ランプを用いて、420nmの紫外線を光照射エネルギーが70mJ/cm2となるように照射した。 Next, ultraviolet light of 420 nm was applied to the anisotropic conductive material layer using an ultraviolet irradiation lamp so that the light irradiation energy became 70 mJ / cm 2 .
次に、第1の電極と第2の電極とを対向させて、上記異方性導電材料層の上記ガラスエポキシ基板側とは反対の表面上に上記フレキシブルプリント基板を積層した。その後、異方性導電材料層の温度が185℃となるようにヘッドの温度を調整しながら、上記ガラス基板の表面に加圧加熱ヘッドを載せ、1MPaの圧力をかけて異方性導電材料層を185℃で硬化させ、接続構造体を得た。 Next, the flexible printed circuit board was laminated on the surface of the anisotropic conductive material layer opposite to the glass epoxy substrate side with the first electrode and the second electrode facing each other. Then, while adjusting the temperature of the head so that the temperature of the anisotropic conductive material layer becomes 185 ° C., a pressure heating head is placed on the surface of the glass substrate, and a pressure of 1 MPa is applied thereto to apply a pressure of 1 MPa. Was cured at 185 ° C. to obtain a connection structure.
(3)導電接続の状態の評価
異方性導電材料層を初期に配置した領域を、第1の電極上の一部の領域である第1の領域とし、該第1の領域の周囲の異方性導電材料層が濡れ拡がった領域を、第2の領域とする。
(3) Evaluation of State of Conductive Connection The region where the anisotropic conductive material layer was initially arranged is defined as a first region which is a partial region on the first electrode, and a difference around the first region is determined. The region where the anisotropic conductive material layer spreads is referred to as a second region.
接続構造体のフレキシブルプリント基板を引きはがし、ガラスエポキシ基板上方側から観察して、上記第1の領域における0.1mm2の大きさの領域に存在する導電性粒子の平均個数Aと、上記第2の領域における0.2mm2の大きさの領域に存在する導電性粒子の平均個数Bとを計測した。導電接続の状態を下記の基準で判定した。 The flexible printed circuit board of the connection structure was peeled off, and the average number A of the conductive particles present in the area having a size of 0.1 mm 2 in the first area was observed from the upper side of the glass epoxy board. The average number B of the conductive particles existing in the area having a size of 0.2 mm 2 in the area 2 was measured. The state of the conductive connection was determined based on the following criteria.
[導電接続の状態の判定基準]
○:平均個数Aの平均個数Bに対する比が0.3以上、0.6以下
△:平均個数Aの平均個数Bに対する比が0.2以上、0.3未満又は0.6を超え、0.65以下
×:平均個数Aの平均個数Bに対する比が0.2未満又は0.65を超える
[Evaluation criteria for conductive connection state]
:: The ratio of the average number A to the average number B is 0.3 or more and 0.6 or less Δ: The ratio of the average number A to the average number B is 0.2 or more, less than 0.3 or more than 0.6, and 0 .65 or less ×: ratio of average number A to average number B is less than 0.2 or more than 0.65
結果を下記の表1に示す。 The results are shown in Table 1 below.
なお、実施例、参考例及び比較例の上記(3)導電接続の状態の評価において、異方性導電材料層を光硬化させた後に、熱硬化させた場合の評価結果を示したが、異方性導電材料を一段階で硬化させた場合でも、導電接続の状態の評価結果は同様の傾向を示した。
In the above (3) Evaluation of the state of the conductive connection in Examples , Reference Examples and Comparative Examples, the evaluation results in the case where the anisotropic conductive material layer was light-cured and then thermally cured were shown. Even when the isotropic conductive material was cured in one step, the evaluation results of the state of the conductive connection showed the same tendency.
1…導電性粒子
2…基材粒子
3…第1の導電層
6…基材粒子本体
7…第2の導電層
11…導電性粒子
12…基材粒子
13…第1の導電層
51…接続構造体
52…第1の接続対象部材
52a…第1の電極
53…第2の接続対象部材
53a…第2の電極
54…接続部
54A…導電材料層
R1…第1の領域
R2…第2の領域
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記第1の導電層の融点が450℃以下であり、
前記導電性粒子の平均粒子径が100μm以下であり、
前記導電性粒子の粒子径のCV値が、前記基材粒子の粒子径のCV値よりも大きく、
前記導電性粒子の粒子径のCV値と前記基材粒子の粒子径のCV値との差の絶対値が、6%以上、10%以下である、導電性粒子材料。 A conductive particle material including a plurality of conductive particles including a base particle and a first conductive layer disposed on a surface of the base particle,
The first conductive layer has a melting point of 450 ° C. or less;
The average particle diameter of the conductive particles is 100 μm or less,
The CV value of the particle size of the conductive particles is larger than the CV value of the particle size of the base particles,
A conductive particle material, wherein an absolute value of a difference between a CV value of a particle size of the conductive particles and a CV value of a particle size of the base particles is 6 % or more and 10% or less.
前記第2の導電層の融点が前記第1の導電層の融点よりも高い、請求項1に記載の導電性粒子材料。 The base particles have a base particle body and a second conductive layer disposed on a surface of the base particle body,
The conductive particle material according to claim 1, wherein the melting point of the second conductive layer is higher than the melting point of the first conductive layer.
第2の電極を表面に有する第2の接続対象部材と、
前記第1の接続対象部材と前記第2の接続対象部材とを接続している接続部とを備え、
前記接続部が、請求項1〜4のいずれか1項に記載の導電性粒子材料とバインダー樹脂とを含む導電材料により形成されており、
前記第1の電極と前記第2の電極とが、前記導電性粒子材料に含まれる前記導電性粒子により電気的に接続されている、接続構造体。 A first connection target member having a first electrode on its surface;
A second member to be connected having a second electrode on its surface;
A connection portion connecting the first connection target member and the second connection target member,
The connection portion is formed of a conductive material including the conductive particle material and the binder resin according to any one of claims 1 to 4,
A connection structure, wherein the first electrode and the second electrode are electrically connected by the conductive particles included in the conductive particle material.
前記導電材料層の前記第1の接続対象部材側とは反対の表面上に、第2の電極を表面に有する第2の接続対象部材を積層する工程と、
前記導電材料層を加熱して硬化させて接続部を形成し、前記接続部により前記第1の接続対象部材と前記第2の接続対象部材とを接続する工程とを備え、
前記第1の電極と前記第2の電極とが、前記導電性粒子材料に含まれる前記導電性粒子により電気的に接続されている接続構造体を得る、接続構造体の製造方法。 A conductive material layer comprising a conductive material containing the conductive particle material according to any one of claims 1 to 4 and a binder resin disposed on a first connection target member having a first electrode on a surface thereof. Forming a;
Stacking a second member to be connected having a second electrode on the surface of the conductive material layer opposite to the first member to be connected;
Heating and curing the conductive material layer to form a connection portion, and connecting the first connection target member and the second connection target member by the connection portion,
A method for manufacturing a connection structure, wherein a connection structure in which the first electrode and the second electrode are electrically connected by the conductive particles included in the conductive particle material is obtained.
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