JP7372745B2 - Conductive material, connected structure, and method for manufacturing connected structure - Google Patents
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Description
本発明は、熱硬化性成分とはんだ粒子とを含む導電材料に関する。また、本発明は、上記導電材料を用いた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 material containing a thermosetting component and solder particles. The present invention also relates to a connected structure using the above-mentioned conductive material and a method for manufacturing the connected structure.
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。上記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 above 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使用されている。上記異方性導電材料による接続としては、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))等が挙げられる。 The above-mentioned anisotropic conductive material is used to obtain various connected structures. Examples of connections using the anisotropic conductive material include connections between flexible printed circuit boards and glass substrates (FOG (Film on Glass)), connections between semiconductor chips and flexible printed circuit boards (COF (Chip on Film)), and semiconductor Examples include connection between a 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、フレキシブルプリント基板の電極とガラスエポキシ基板の電極とを電気的に接続する際には、ガラスエポキシ基板上に、導電性粒子を含む異方性導電材料を配置する。次に、フレキシブルプリント基板を積層して、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 the electrodes of a flexible printed circuit board and the electrodes of a glass epoxy board using the anisotropic conductive material, the anisotropic conductive material containing conductive particles is placed on the glass epoxy board. do. Next, flexible printed circuit boards are laminated and heated and pressurized. Thereby, the anisotropic conductive material is cured, the electrodes are electrically connected via the conductive particles, and a connected structure is obtained.
下記の特許文献1には、一度熱圧着した後、再度熱又は有機溶剤によって剥離できる異方性導電フィルムが開示されている。上記異方性導電フィルムは、導電性粒子と樹脂溶液とを混合し均一に分散させた混合溶液を、離型フィルム上に流涎及び乾燥して、厚さ50μm以下のフィルム状に形成し、Bステージ化させることにより得られる。上記導電性粒子の含有量は、上記樹脂溶液の固形分100体積%中、0.5体積%~20体積%である。上記導電性粒子の平均粒子径は、5μm~15μmである。上記導電性粒子の最大粒子径は25μm以下であり、上記導電性粒子の最小粒子径は1μm以上である。上記導電性粒子は半田粉から構成されている。上記半田粉はインジウムを50%以上含み、上記半田粉の融点は110℃以上である。上記樹脂溶液は、熱可塑性エラストマー100重量部と、エポキシ樹脂及び該エポキシ樹脂を硬化させるために用いられる硬化剤の合計25重量部~400重量部とを均一に分散混合した樹脂溶液である。上記熱可塑性エラストマーの融点は150℃以下であり、上記熱可塑性エラストマーは溶剤に可溶性である。上記硬化剤は、常温で固形のイミダゾール系化合物を主成分とする。
下記の特許文献2には、導電性粒子を含む混合物溶液を、キャリアフィルム上に流涎及び乾燥させ、製膜することにより得られる異方導電フィルムが開示されている。上記混合物溶液は、エポキシ樹脂、シリコン変性エポキシ樹脂、反応性エラストマー、潜在性硬化剤、及びこれらを溶解する溶剤を含む。上記導電性粒子の含有量は、樹脂固形分100体積%中、3体積%~10体積%である。
下記の特許文献3には、樹脂及びフィラーを含有する接着剤組成物が開示されている。上記フィラーの形状は、球状である。上記フィラーの平均粒子径は、10μm以下である。上記フィラーの最大粒子径は、25μm以下である。
近年、プリント配線板等における配線のファインピッチ化が進行している。これに伴って、はんだ粒子又ははんだを表面に有する導電性粒子を含む導電材料では、はんだ粒子又ははんだを表面に有する導電性粒子の微小化及び小粒子径化が進行している。 In recent years, the trend toward finer pitch wiring in printed wiring boards and the like has progressed. Along with this, in conductive materials containing solder particles or conductive particles having solder on their surfaces, the solder particles or conductive particles having solder on their surfaces are becoming smaller and smaller in particle size.
はんだ粒子等を単に小粒子径化した場合には、導電材料を用いた導電接続時に、接続されるべき上下の電極間にはんだ粒子等を効率的に配置できないという課題がある。特に、導電材料を加熱硬化させる際に、接続されるべき上下方向の電極間にはんだ粒子等を十分に凝集させることができず、導電材料の粘度が上昇し、接続されてはならない横方向の電極間に、上下方向の電極間のはんだと離れて、はんだ粒子等がサイドボール等として残存することがある。結果として、接続されるべき電極間の導通信頼性及び接続されてはならない隣接する電極間の絶縁信頼性を十分に高めることができない場合がある。 If solder particles or the like are simply reduced in particle size, there is a problem that the solder particles or the like cannot be efficiently arranged between the upper and lower electrodes to be connected during conductive connection using a conductive material. In particular, when heating and curing conductive materials, solder particles, etc., cannot be sufficiently aggregated between the vertical electrodes that should be connected, and the viscosity of the conductive material increases. Solder particles may remain between the electrodes as side balls, separated from the solder between the electrodes in the vertical direction. As a result, it may not be possible to sufficiently improve the continuity reliability between electrodes that should be connected and the insulation reliability between adjacent electrodes that should not be connected.
また、はんだ粒子等の小粒子径化に伴い、はんだ粒子等の表面積が増加するため、はんだ粒子等の表面の酸化被膜による酸化物の合計量も増加する。はんだ粒子等の表面に酸化被膜が存在すると、はんだ粒子等を電極上に効率的に凝集させることができないため、従来の導電材料では、導電材料中のフラックスの含有量を増加させる等の対策が必要となる。しかしながら、導電材料中のフラックスの含有量を増加させると、導電材料の硬化物中にボイドが発生したり、導電材料の硬化不良が発生したりすることがある。従来の導電材料では、上記の課題を解決することは困難である。 Furthermore, as the particle size of solder particles, etc. becomes smaller, the surface area of the solder particles, etc. increases, so the total amount of oxides due to the oxide film on the surface of the solder particles, etc. also increases. If an oxide film exists on the surface of solder particles, etc., the solder particles, etc. cannot be efficiently agglomerated on the electrode, so with conventional conductive materials, countermeasures such as increasing the flux content in the conductive material are taken. It becomes necessary. However, when the content of flux in the conductive material is increased, voids may be generated in the cured product of the conductive material or curing failure of the conductive material may occur. It is difficult to solve the above problems with conventional conductive materials.
本発明の目的は、電極上にはんだ粒子を効率的に配置することができる導電材料を提供することである。また、本発明の目的は、上記導電材料を用いた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 material that can efficiently arrange solder particles on an electrode. Another object of the present invention is to provide a connected structure using the above conductive material and a method for manufacturing the connected structure.
本発明の広い局面によれば、熱硬化性成分と、複数のはんだ粒子とを含み、前記はんだ粒子の最大粒子径が、前記はんだ粒子の最小粒子径の7倍以下である、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 comprising a thermosetting component and a plurality of solder particles, wherein the maximum particle size of the solder particles is 7 times or less the minimum particle size of the solder particles. be done.
本発明に係る導電材料のある特定の局面では、前記はんだ粒子の最大粒子径が、前記はんだ粒子の最小粒子径の4倍以下である。 In a particular aspect of the conductive material according to the present invention, the maximum particle size of the solder particles is four times or less the minimum particle size of the solder particles.
本発明に係る導電材料のある特定の局面では、前記はんだ粒子の平均粒子径が、5μm以上40μm以下である。 In a particular aspect of the conductive material according to the present invention, the average particle diameter of the solder particles is 5 μm or more and 40 μm or less.
本発明の広い局面によれば、熱硬化性成分と、複数のはんだ粒子とを含み、前記はんだ粒子の最大粒子径が、前記はんだ粒子の最小粒子径の20倍未満であり、前記はんだ粒子の平均粒子径が、5μm以下である、導電材料が提供される。 According to a broad aspect of the present invention, the invention includes a thermosetting component and a plurality of solder particles, wherein the maximum particle size of the solder particles is less than 20 times the minimum particle size of the solder particles, and A conductive material having an average particle size of 5 μm or less is provided.
本発明に係る導電材料のある特定の局面では、前記はんだ粒子の最大粒子径が、前記はんだ粒子の最小粒子径の10倍以下である。 In a particular aspect of the conductive material according to the present invention, the maximum particle size of the solder particles is 10 times or less the minimum particle size of the solder particles.
本発明に係る導電材料のある特定の局面では、前記はんだ粒子の平均粒子径が、0.01μm以上である。 In a particular aspect of the conductive material according to the present invention, the average particle diameter of the solder particles is 0.01 μm or more.
本発明に係る導電材料のある特定の局面では、導電材料100体積%中、前記はんだ粒子の含有量が、10体積%以上95体積%以下である。 In a particular aspect of the conductive material according to the present invention, the content of the solder particles is 10 volume% or more and 95 volume% or less in 100 volume% of the conductive material.
本発明に係る導電材料のある特定の局面では、前記熱硬化性成分が、エポキシ化合物を含む。 In a particular aspect of the conductive material according to the present invention, the thermosetting component includes an epoxy compound.
本発明に係る導電材料のある特定の局面では、前記導電材料が、導電ペーストである。 In a particular aspect of the conductive material according to the present invention, the conductive material is a conductive paste.
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、前記接続部の材料が、上述した導電材料であり、前記第1の電極と前記第2の電極とが、前記接続部中のはんだ部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 broad aspect of the present invention, a first connection target member having a first electrode on its surface, a second connection target member having a second electrode on its surface, and the first connection target member, a connecting portion connecting the second connection target member, the material of the connecting portion is the above-mentioned conductive material, and the first electrode and the second electrode are connected to the connecting portion. A connection structure is provided that is electrically connected by a solder portion therein.
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の電極と前記接続部と前記第2の電極との積層方向に前記第1の電極と前記第2の電極との対向し合う部分をみたときに、前記第1の電極と前記第2の電極との対向し合う部分の面積100%中の50%以上に、前記接続部中のはんだ部が配置されている。 In a particular aspect of the connection structure according to the present invention, the first electrode and the second electrode may face each other in a stacking direction of the first electrode, the connection portion, and the second electrode. When looking at the portion, the solder portion in the connection portion is disposed on 50% or more of the 100% area of the portion where the first electrode and the second electrode face each other.
本発明の広い局面によれば、上述した導電材料を用いて、第1の電極を表面に有する第1の接続対象部材の表面上に、前記導電材料を配置する工程と、前記導電材料の前記第1の接続対象部材側とは反対の表面上に、第2の電極を表面に有する第2の接続対象部材を、前記第1の電極と前記第2の電極とが対向するように配置する工程と、前記はんだ粒子の融点以上に前記導電材料を加熱することで、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、かつ、前記第1の電極と前記第2の電極とを、前記接続部中のはんだ部により電気的に接続する工程とを備える、接続構造体の製造方法が提供される。 According to a broad aspect of the present invention, the above-described conductive material is disposed on the surface of a first connection target member having a first electrode on its surface; A second connection target member having a second electrode on its surface is arranged on a surface opposite to the first connection target member side so that the first electrode and the second electrode face each other. forming a connection portion connecting the first connection target member and the second connection target member with the conductive material by heating the conductive material to a temperature equal to or higher than the melting point of the solder particles; There is provided a method for manufacturing a connected structure, comprising the steps of: electrically connecting the first electrode and the second electrode with a solder portion in the connecting portion.
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の電極と前記接続部と前記第2の電極との積層方向に前記第1の電極と前記第2の電極との対向し合う部分をみたときに、前記第1の電極と前記第2の電極との対向し合う部分の面積100%中の50%以上に、前記接続部中のはんだ部が配置されている接続構造体を得る。 In a particular aspect of the method for manufacturing a connected structure according to the present invention, the first electrode and the second electrode are stacked in the stacking direction of the first electrode, the connecting portion, and the second electrode. A connection in which the solder part in the connecting part is arranged in 50% or more of the 100% area of the facing part of the first electrode and the second electrode when looking at the facing parts. Get the struct.
本発明に係る導電材料は、熱硬化性成分と、複数のはんだ粒子とを含む。本発明に係る導電材料では、上記はんだ粒子の最大粒子径が、上記はんだ粒子の最小粒子径の7倍以下である。本発明に係る導電材料では、上記の構成が備えられているので、電極上にはんだ粒子を効率的に配置することができる。 The electrically conductive material according to the present invention includes a thermosetting component and a plurality of solder particles. In the conductive material according to the present invention, the maximum particle size of the solder particles is 7 times or less the minimum particle size of the solder particles. Since the conductive material according to the present invention has the above configuration, solder particles can be efficiently arranged on the electrode.
本発明に係る導電材料は、熱硬化性成分と、複数のはんだ粒子とを含む。本発明に係る導電材料では、上記はんだ粒子の最大粒子径が、上記はんだ粒子の最小粒子径の20倍未満である。本発明に係る導電材料では、上記はんだ粒子の平均粒子径が、5μm以下である。本発明に係る導電材料では、上記の構成が備えられているので、電極上にはんだ粒子を効率的に配置することができる。 The electrically conductive material according to the present invention includes a thermosetting component and a plurality of solder particles. In the conductive material according to the present invention, the maximum particle size of the solder particles is less than 20 times the minimum particle size of the solder particles. In the conductive material according to the present invention, the average particle diameter of the solder particles is 5 μm or less. Since the conductive material according to the present invention has the above configuration, solder particles can be efficiently arranged on the electrode.
以下、本発明の詳細を説明する。 The details of the present invention will be explained below.
(導電材料)
本発明に係る導電材料は、熱硬化性成分と、複数のはんだ粒子とを含む。本発明に係る導電材料では、上記はんだ粒子の最大粒子径が、上記はんだ粒子の最小粒子径の7倍以下である。
(conductive material)
The electrically conductive material according to the present invention includes a thermosetting component and a plurality of solder particles. In the conductive material according to the present invention, the maximum particle size of the solder particles is 7 times or less the minimum particle size of the solder particles.
本発明に係る導電材料は、熱硬化性成分と、複数のはんだ粒子とを含む。本発明に係る導電材料では、上記はんだ粒子の最大粒子径が、上記はんだ粒子の最小粒子径の20倍未満である。本発明に係る導電材料では、上記はんだ粒子の平均粒子径が、5μm以下である。 The electrically conductive material according to the present invention includes a thermosetting component and a plurality of solder particles. In the conductive material according to the present invention, the maximum particle size of the solder particles is less than 20 times the minimum particle size of the solder particles. In the conductive material according to the present invention, the average particle diameter of the solder particles is 5 μm or less.
本発明に係る導電材料では、上記の構成が備えられているので、電極上にはんだ粒子を効率的に配置することができる。 Since the conductive material according to the present invention has the above configuration, solder particles can be efficiently arranged on the electrode.
はんだ粒子を単に小粒子径化した導電材料では、導電接続時に、接続されるべき上下方向の電極上にはんだ粒子を十分に凝集させることができないことがある。このため、接続されてはならない横方向の電極間に、上下方向の電極間のはんだと離れて、はんだ粒子がサイドボール等として残存することがある。また、接続されるべき電極間の導通信頼性及び接続されてはならない隣接する電極間の絶縁信頼性を十分に高めることができないことがある。 If a conductive material is made by simply reducing the particle size of solder particles, the solder particles may not be able to sufficiently aggregate on the vertical electrodes to be connected during conductive connection. Therefore, solder particles may remain as side balls between the horizontal electrodes that should not be connected, separated from the solder between the vertical electrodes. Furthermore, it may not be possible to sufficiently improve the continuity reliability between electrodes that should be connected and the insulation reliability between adjacent electrodes that should not be connected.
本発明者らは、特定の粒子径の関係を満足する複数のはんだ粒子を用いることで、電極間の導電接続時に、はんだ粒子の凝集性を向上させることができ、電極上にはんだ粒子を効率的に配置することができることを見出した。本発明では、はんだ粒子を小粒子径化した場合であっても、上記はんだ粒子の電極上への移動が十分に進行し、接続されるべき電極間に、はんだを効率的に配置することができ、導通信頼性及び絶縁信頼性を高めることができる。 The present inventors have found that by using multiple solder particles that satisfy a specific particle size relationship, it is possible to improve the cohesiveness of solder particles during conductive connection between electrodes, and to efficiently spread solder particles on electrodes. We found that it is possible to place the In the present invention, even when the solder particles have a small particle size, the solder particles can sufficiently move onto the electrodes, and the solder can be efficiently placed between the electrodes to be connected. It is possible to improve conduction reliability and insulation reliability.
また、本発明では、電極間の導電接続時に、複数のはんだ粒子が、上下の対向した電極間に集まりやすく、複数のはんだ粒子を電極(ライン)上に配置することができる。また、複数のはんだ粒子の一部が、接続されてはならない横方向の電極間に配置され難く、接続されてはならない横方向の電極間に配置されるはんだ粒子の量をかなり少なくすることができる。結果として、本発明では、接続されてはならない横方向の電極間において、はんだの残存量を少なくすることができる。 Furthermore, in the present invention, when conductive connection is made between electrodes, a plurality of solder particles easily gather between upper and lower opposing electrodes, and a plurality of solder particles can be arranged on an electrode (line). In addition, it is difficult for some of the plurality of solder particles to be placed between horizontal electrodes that should not be connected, and it is possible to considerably reduce the amount of solder particles that are placed between horizontal electrodes that should not be connected. can. As a result, in the present invention, the amount of solder remaining between the horizontal electrodes that should not be connected can be reduced.
また、本発明では、特定の粒子径の関係を満足する複数のはんだ粒子を用いることによって、はんだ粒子を電極上に効率的に凝集させることができるので、導電材料中のフラックスの含有量を過度に増加させる必要がない。結果として、導電材料の硬化物中のボイドの発生を効果的に抑制でき、導電材料の硬化不良の発生を効果的に抑制することができる。 In addition, in the present invention, by using a plurality of solder particles that satisfy a specific particle size relationship, the solder particles can be efficiently aggregated on the electrode, so that the flux content in the conductive material can be reduced to an excessive amount. There is no need to increase it. As a result, the generation of voids in the cured material of the conductive material can be effectively suppressed, and the occurrence of curing defects of the conductive material can be effectively suppressed.
本発明では、上記のような効果を得るために、特定の粒子径の関係を満足する複数のはんだ粒子を用いることは大きく寄与する。 In the present invention, the use of a plurality of solder particles that satisfy a specific particle size relationship greatly contributes to obtaining the above effects.
さらに、本発明では、電極間の位置ずれを防ぐことができる。本発明では、導電材料を上面に配置した第1の接続対象部材に、第2の接続対象部材を重ね合わせる際に、第1の接続対象部材の電極と第2の接続対象部材の電極とのアライメントがずれた状態でも、そのずれを補正して電極同士を接続させることができる(セルフアライメント効果)。 Furthermore, in the present invention, positional displacement between the electrodes can be prevented. In the present invention, when the second connection target member is superimposed on the first connection target member having a conductive material disposed on the upper surface, the electrodes of the first connection target member and the second connection target member are connected to each other. Even in a state where the alignment is misaligned, the misalignment can be corrected and the electrodes can be connected to each other (self-alignment effect).
電極上にはんだをより一層効率的に配置する観点からは、上記導電材料は、25℃で液状であることが好ましく、導電ペーストであることが好ましい。上記導電材料は、25℃で導電ペーストであることが好ましい。 From the viewpoint of disposing the solder on the electrodes more efficiently, the conductive material is preferably liquid at 25° C., and is preferably a conductive paste. Preferably, the conductive material is a conductive paste at 25°C.
電極上にはんだをより一層効率的に配置する観点からは、上記導電材料の25℃での粘度(η25)は、好ましくは0.1Pa・s以上、より好ましくは30Pa・s以上、さらに好ましくは50Pa・s以上であり、好ましくは400Pa・s以下、より好ましくは300Pa・s以下である。上記粘度(η25)は、配合成分の種類及び配合量により適宜調整することができる。 From the viewpoint of disposing the solder on the electrode more efficiently, the viscosity (η25) at 25°C of the conductive material is preferably 0.1 Pa·s or more, more preferably 30 Pa·s or more, and even more preferably It is 50 Pa·s or more, preferably 400 Pa·s or less, more preferably 300 Pa·s or less. The above viscosity (η25) can be adjusted as appropriate depending on the types and amounts of the ingredients.
上記粘度(η25)は、例えば、E型粘度計(東機産業社製「TVE22L」)等を用いて、25℃及び5rpmの条件で測定することができる。 The viscosity (η25) can be measured, for example, using an E-type viscometer (“TVE22L” manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd.) at 25° C. and 5 rpm.
導電材料中の上記はんだ粒子を除く成分を、160℃で60分間加熱したときのゲル分率は、好ましくは70%以上、より好ましくは90%以上であり、好ましくは100%以下、より好ましくは95%以下である。上記ゲル分率が、上記下限以上及び上記上限以下であると、導電材料の硬化不良の発生をより一層効果的に抑制することができる。 The gel fraction when the components other than the solder particles in the conductive material are heated at 160° C. for 60 minutes is preferably 70% or more, more preferably 90% or more, and preferably 100% or less, more preferably It is 95% or less. When the gel fraction is not less than the lower limit and not more than the upper limit, it is possible to more effectively suppress the occurrence of curing failure of the conductive material.
上記ゲル分率は、導電材料の硬化性の指標である。上記ゲル分率が高いほど、導電材料が良好に硬化することを示している。 The above gel fraction is an index of the curability of the conductive material. This indicates that the higher the gel fraction, the better the conductive material is cured.
上記ゲル分率は、以下のようにして測定することができる。 The above gel fraction can be measured as follows.
導電材料中のはんだ粒子を除く成分を配合して、硬化性組成物を得る。得られた硬化性組成物を、加熱プレス機を用いて、1MPaで加圧しながら160℃で60分間加熱することで、厚さ0.5mmの硬化物を得る。得られた硬化物を5g量り取り、トルエン100g中に25℃で20時間浸漬する。その後、硬化物を取り出し、160℃で30分間乾燥し、乾燥後の重量を測定する。トルエン浸漬前後の重量変化から下記式(1)により、ゲル分率を算出することができる。 A curable composition is obtained by blending the components other than the solder particles in the conductive material. The obtained curable composition is heated at 160° C. for 60 minutes while pressurized at 1 MPa using a hot press to obtain a cured product with a thickness of 0.5 mm. 5 g of the obtained cured product was weighed out and immersed in 100 g of toluene at 25° C. for 20 hours. Thereafter, the cured product is taken out, dried at 160° C. for 30 minutes, and its weight after drying is measured. The gel fraction can be calculated from the weight change before and after immersion in toluene using the following formula (1).
ゲル分率(%)=[トルエン浸漬後の硬化物の重量(g)/トルエン浸漬前の硬化物の重量(g)]×100 ・・・式(1) Gel fraction (%) = [Weight of cured product after immersion in toluene (g)/Weight of cured product before immersion in toluene (g)] x 100...Formula (1)
上記導電材料は、導電ペースト及び導電フィルム等として使用され得る。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く、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。電極上にはんだをより一層効率的に配置する観点からは、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、電極の電気的な接続に好適に用いられる。上記導電材料は、回路接続材料であることが好ましい。 The above-mentioned conductive material can be used as a conductive paste, a conductive film, and the like. The conductive paste is preferably an anisotropic conductive paste, and the conductive film is preferably an anisotropic conductive film. From the viewpoint of arranging the solder on the electrodes more efficiently, the conductive material is preferably a conductive paste. The above-mentioned conductive material is suitably used for electrical connection of electrodes. Preferably, the conductive material is a circuit connection material.
以下、上記導電材料に含まれる各成分を説明する。なお、本明細書中において、「(メタ)アクリル」は「アクリル」と「メタクリル」との一方又は双方を意味する。 Each component contained in the above conductive material will be explained below. In addition, in this specification, "(meth)acrylic" means one or both of "acrylic" and "methacrylic."
(はんだ粒子)
上記はんだ粒子は、中心部分及び外表面のいずれもがはんだにより形成されている。上記はんだ粒子は、中心部分及び外表面のいずれもがはんだである粒子である。上記はんだ粒子の代わりに、はんだ以外の材料から形成された基材粒子と該基材粒子の表面上に配置されたはんだ部とを備える導電性粒子を用いた場合には、電極上に導電性粒子が集まり難くなる。また、上記導電性粒子では、導電性粒子同士のはんだ接合性が低いために、電極上に移動した導電性粒子が電極外に移動しやすくなる傾向があり、電極間の位置ずれの抑制効果も低くなる傾向がある。
(solder particles)
Both the center portion and the outer surface of the solder particles are made of solder. The solder particles described above are particles in which both the center portion and the outer surface are solder. When conductive particles comprising base particles made of a material other than solder and a solder portion disposed on the surface of the base particles are used instead of the solder particles described above, conductive particles can be placed on the electrodes. Particles become difficult to collect. In addition, since the conductive particles described above have low solder bondability between conductive particles, the conductive particles that have moved onto the electrode tend to move out of the electrode, and the effect of suppressing misalignment between the electrodes is also low. tends to be lower.
上記はんだは、融点が450℃以下である金属(低融点金属)であることが好ましい。上記はんだ粒子は、融点が450℃以下である金属粒子(低融点金属粒子)であることが好ましい。上記低融点金属粒子は、低融点金属を含む粒子である。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250℃以下、さらに好ましくは160℃以下である。上記はんだは、融点が250℃未満の低融点はんだであることが好ましく、融点が150℃未満の低融点はんだであることがより好ましい。上記はんだ粒子は、融点が250℃未満であることが好ましく、融点が150℃未満であることがより好ましい。 The solder is preferably a metal having a melting point of 450° C. or lower (low melting point metal). The solder particles are preferably metal particles having a melting point of 450° C. or lower (low-melting point metal particles). The low melting point metal particles are particles containing a low melting point metal. The low melting point metal refers to a metal having a melting point of 450° C. or lower. The melting point of the low melting point metal is preferably 300°C or lower, more preferably 250°C or lower, even more preferably 160°C or lower. The solder is preferably a low melting point solder having a melting point of less than 250°C, more preferably a low melting point solder having a melting point of less than 150°C. The solder particles preferably have a melting point of less than 250°C, more preferably less than 150°C.
上記はんだ粒子の融点は、示差走査熱量測定(DSC)により求めることができる。示差走査熱量測定(DSC)装置としては、SII社製「EXSTAR DSC7020」等が挙げられる。 The melting point of the solder particles can be determined by differential scanning calorimetry (DSC). Examples of the differential scanning calorimetry (DSC) device include "EXSTAR DSC7020" manufactured by SII.
また、上記はんだ粒子は錫を含むことが好ましい。上記はんだ粒子に含まれる金属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、さらに好ましくは70重量%以上、特に好ましくは90重量%以上である。上記はんだ粒子における錫の含有量が、上記下限以上であると、はんだ部と電極との導通信頼性及び接続信頼性がより一層高くなる。 Further, it is preferable that the solder particles contain tin. The content of tin is preferably 30% by weight or more, more preferably 40% by weight or more, still more preferably 70% by weight or more, and particularly preferably 90% by weight or more in 100% by weight of the metal contained in the solder particles. . When the content of tin in the solder particles is equal to or higher than the lower limit, the conduction reliability and connection reliability between the solder portion and the electrode will be further increased.
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」)等を用いて測定することができる。 The above tin content was measured using a high frequency inductively coupled plasma emission spectrometer ("ICP-AES" manufactured by Horiba Ltd.) or a fluorescent X-ray analyzer ("EDX-800HS" manufactured by Shimadzu Corporation), etc. can be measured.
上記はんだ粒子を用いることで、はんだが溶融して電極に接合し、はんだ部が電極間を導通させる。例えば、はんだ部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、上記はんだ粒子の使用により、はんだ部と電極との接合強度が高くなる結果、はんだ部と電極との剥離がより一層生じ難くなり、導通信頼性及び接続信頼性がより一層高くなる。 By using the above-mentioned solder particles, the solder melts and joins to the electrodes, and the solder portion establishes conduction between the electrodes. For example, since the solder portion and the electrode tend to make surface contact rather than point contact, the connection resistance becomes low. Furthermore, the use of the solder particles increases the bonding strength between the solder part and the electrode, making it even more difficult for the solder part to separate from the electrode, resulting in even higher conduction reliability and connection reliability.
上記はんだ粒子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、及び錫-インジウム合金等が挙げられる。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、又は錫-インジウム合金であることが好ましい。上記低融点金属は、錫-ビスマス合金、又は錫-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 solder particles is not particularly limited. The low melting point metal is preferably tin or an alloy containing tin. Examples of the alloy include tin-silver alloy, tin-copper alloy, tin-silver-copper alloy, tin-bismuth alloy, tin-zinc alloy, and tin-indium alloy. The low melting point metal is preferably tin, a tin-silver alloy, a tin-silver-copper alloy, a tin-bismuth alloy, or a tin-indium alloy, since they have excellent wettability to the electrode. More preferably, the low melting point metal is a tin-bismuth alloy or a tin-indium alloy.
上記はんだ粒子は、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。上記はんだ粒子の組成としては、例えば亜鉛、金、銀、鉛、銅、錫、ビスマス、及びインジウム等を含む金属組成が挙げられる。低融点で鉛フリーである錫-インジウム系(117℃共晶)、錫-ビスマス系(139℃共晶)、又は錫-銀-銅系が好ましい。すなわち、上記はんだ粒子は、鉛を含まないことが好ましく、錫とインジウムとを含むか、錫とビスマスとを含むか、又は錫と銀と銅とを含むことが好ましい。 The solder particles are preferably filler metals whose liquidus line is 450° C. or less based on JIS Z3001: Welding terminology. Examples of the composition of the solder particles include metal compositions containing zinc, gold, silver, lead, copper, tin, bismuth, indium, and the like. Preferred are tin-indium (eutectic at 117°C), tin-bismuth (eutectic at 139°C), or tin-silver-copper, which have a low melting point and are lead-free. That is, the solder particles preferably do not contain lead, and preferably contain tin and indium, tin and bismuth, or tin, silver, and copper.
はんだ部と電極との接合強度をより一層高めるために、上記はんだ粒子は、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、及びパラジウム等の金属を含んでいてもよい。また、はんだ部と電極との接合強度をさらに一層高める観点からは、上記はんだ粒子は、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。はんだ部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、はんだ粒子に含まれる金属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 solder part and the electrode, the solder particles include nickel, copper, antimony, aluminum, zinc, iron, gold, titanium, phosphorus, germanium, tellurium, cobalt, bismuth, manganese, chromium, It may also contain metals such as molybdenum and palladium. Moreover, from the viewpoint of further increasing the bonding strength between the solder part and the electrode, it is preferable that the solder particles contain nickel, copper, antimony, aluminum, or zinc. From the viewpoint of further increasing the bonding strength between the solder part and the electrode, the content of these metals for increasing the bonding strength is preferably 0.0001% by weight or more based on 100% by weight of the metal contained in the solder particles, Preferably it is 1% by weight or less.
本発明に係る導電材料では、上記はんだ粒子の最大粒子径は、上記はんだ粒子の最小粒子径の7倍以下である。上記はんだ粒子の最大粒子径の、上記はんだ粒子の最小粒子径に対する比の下限は特に限定されない。上記はんだ粒子の最大粒子径の、上記はんだ粒子の最小粒子径に対する比は、1以上であってもよい。電極上にはんだ粒子をより一層効率的に配置する観点からは、上記はんだ粒子の最大粒子径は、上記はんだ粒子の最小粒子径の4倍以下であることが好ましい。電極上にはんだ粒子をより一層効率的に配置する観点からは、上記はんだ粒子の平均粒子径は、好ましくは5μm以上、より好ましくは5μmを超え、さらに好ましくは10μm以上であり、好ましくは40μm以下、より好ましくは20μm以下である。上記はんだ粒子の平均粒子径が5μmを超える場合には、上記はんだ粒子の最大粒子径が、上記はんだ粒子の最小粒子径の7倍以下であることが好ましい。 In the conductive material according to the present invention, the maximum particle size of the solder particles is 7 times or less the minimum particle size of the solder particles. The lower limit of the ratio of the maximum particle size of the solder particles to the minimum particle size of the solder particles is not particularly limited. The ratio of the maximum particle size of the solder particles to the minimum particle size of the solder particles may be 1 or more. From the viewpoint of arranging the solder particles on the electrodes more efficiently, the maximum particle size of the solder particles is preferably 4 times or less the minimum particle size of the solder particles. From the viewpoint of arranging the solder particles on the electrodes more efficiently, the average particle diameter of the solder particles is preferably 5 μm or more, more preferably more than 5 μm, even more preferably 10 μm or more, and preferably 40 μm or less. , more preferably 20 μm or less. When the average particle diameter of the solder particles exceeds 5 μm, the maximum particle diameter of the solder particles is preferably 7 times or less the minimum particle diameter of the solder particles.
本発明に係る導電材料では、上記はんだ粒子の最大粒子径は、上記はんだ粒子の最小粒子径の20倍未満であり、上記はんだ粒子の平均粒子径が、5μm以下である。上記はんだ粒子の平均粒子径が、5μm以下である場合には、上記はんだ粒子の最大粒子径は、上記はんだ粒子の最小粒子径の20倍未満であり、4倍を超えていてもよく、7倍を超えていてもよい。また、上記はんだ粒子の平均粒子径が、5μm未満である場合には、上記はんだ粒子の最大粒子径は、上記はんだ粒子の最小粒子径の20倍未満であり、4倍を超えていてもよく、7倍を超えていてもよい。上記はんだ粒子の最大粒子径の、上記はんだ粒子の最小粒子径に対する比の下限は特に限定されない。上記はんだ粒子の最大粒子径の、上記はんだ粒子の最小粒子径に対する比は、1以上であってもよい。電極上にはんだ粒子をより一層効率的に配置する観点からは、上記はんだ粒子の最大粒子径は、上記はんだ粒子の最小粒子径の10倍以下であることが好ましく、7倍以下であることがより好ましく、4倍以下であることがさらに好ましい。電極上にはんだ粒子をより一層効率的に配置する観点からは、上記はんだ粒子の平均粒子径は、好ましくは0.01μm以上、より好ましくは1μm以上、さらに好ましくは1.5μm以上、特に好ましくは2μm以上であり、好ましくは5μm以下、より好ましくは5μm未満、さらに好ましくは4μm以下である。 In the conductive material according to the present invention, the maximum particle diameter of the solder particles is less than 20 times the minimum particle diameter of the solder particles, and the average particle diameter of the solder particles is 5 μm or less. When the average particle size of the solder particles is 5 μm or less, the maximum particle size of the solder particles is less than 20 times the minimum particle size of the solder particles, and may be more than 4 times, It may be more than double. Further, when the average particle size of the solder particles is less than 5 μm, the maximum particle size of the solder particles is less than 20 times the minimum particle size of the solder particles, and may be more than 4 times the minimum particle size of the solder particles. , may exceed 7 times. The lower limit of the ratio of the maximum particle size of the solder particles to the minimum particle size of the solder particles is not particularly limited. The ratio of the maximum particle size of the solder particles to the minimum particle size of the solder particles may be 1 or more. From the viewpoint of arranging the solder particles on the electrodes more efficiently, the maximum particle size of the solder particles is preferably 10 times or less, and preferably 7 times or less, the minimum particle size of the solder particles. More preferably, it is 4 times or less. From the viewpoint of arranging the solder particles on the electrodes more efficiently, the average particle diameter of the solder particles is preferably 0.01 μm or more, more preferably 1 μm or more, still more preferably 1.5 μm or more, and particularly preferably It is 2 μm or more, preferably 5 μm or less, more preferably less than 5 μm, and even more preferably 4 μm or less.
上記はんだ粒子の最大粒子径及び上記はんだ粒子の最小粒子径は、例えば、はんだ粒子を電子顕微鏡又は光学顕微鏡にて観察したり、レーザー回折式粒度分布測定装置を用いたりして、はんだ粒子の粒子径を算出し、得られた測定結果から、はんだ粒子の粒子径の最大値を上記はんだ粒子の最大粒子径とし、はんだ粒子の粒子径の最小値を上記はんだ粒子の最小粒子径とすることが好ましい。 The maximum particle diameter of the solder particles and the minimum particle diameter of the solder particles can be determined by, for example, observing the solder particles with an electron microscope or an optical microscope, or using a laser diffraction particle size distribution measuring device. Calculate the diameter, and from the obtained measurement results, the maximum value of the particle size of the solder particles can be taken as the maximum particle size of the above-mentioned solder particles, and the minimum value of the particle size of the solder particles can be taken as the minimum particle size of the above-mentioned solder particles. preferable.
上記はんだ粒子の平均粒子径は、数平均粒子径であることが好ましい。はんだ粒子の平均粒子径は、例えば、任意のはんだ粒子50個を電子顕微鏡又は光学顕微鏡にて観察し、各はんだ粒子の粒子径の平均値を算出することや、レーザー回折式粒度分布測定を行うことにより求められる。電子顕微鏡又は光学顕微鏡での観察では、1個当たりのはんだ粒子の粒子径は、円相当径での粒子径として求められる。電子顕微鏡又は光学顕微鏡での観察において、任意の50個のはんだ粒子の円相当径での平均粒子径は、球相当径での平均粒子径とほぼ等しくなる。レーザー回折式粒度分布測定では、1個当たりのはんだ粒子の粒子径は、球相当径での粒子径として求められる。上記はんだ粒子の平均粒子径は、レーザー回折式粒度分布測定により算出することが好ましい。 The average particle diameter of the solder particles is preferably a number average particle diameter. The average particle size of the solder particles can be determined, for example, by observing 50 arbitrary solder particles with an electron microscope or optical microscope and calculating the average value of the particle size of each solder particle, or by performing laser diffraction particle size distribution measurement. It is required by In observation using an electron microscope or an optical microscope, the particle diameter of each solder particle is determined as the particle diameter in equivalent circle diameter. In observation using an electron microscope or an optical microscope, the average particle diameter of any 50 solder particles in equivalent circle diameter is approximately equal to the average particle diameter in equivalent sphere diameter. In the laser diffraction particle size distribution measurement, the particle diameter of each solder particle is determined as the particle diameter in equivalent sphere diameter. The average particle diameter of the solder particles is preferably calculated by laser diffraction particle size distribution measurement.
上記はんだ粒子の粒子径の変動係数(CV値)は、好ましくは5%以上、より好ましくは10%以上であり、好ましくは40%以下、より好ましくは30%以下である。上記はんだ粒子の粒子径の変動係数が、上記下限以上及び上記上限以下であると、電極上にはんだをより一層効率的に配置することができる。但し、上記はんだ粒子の粒子径のCV値は、5%未満であってもよい。 The coefficient of variation (CV value) of the particle diameter of the solder particles is preferably 5% or more, more preferably 10% or more, and preferably 40% or less, more preferably 30% or less. When the coefficient of variation of the particle diameter of the solder particles is greater than or equal to the lower limit and less than or equal to the upper limit, the solder can be disposed on the electrode even more efficiently. However, the CV value of the particle diameter of the solder particles may be less than 5%.
上記変動係数(CV値)は、以下のようにして測定できる。 The above coefficient of variation (CV value) can be measured as follows.
CV値(%)=(ρ/Dn)×100
ρ:はんだ粒子の粒子径の標準偏差
Dn:はんだ粒子の粒子径の平均値
CV value (%) = (ρ/Dn) x 100
ρ: Standard deviation of particle diameter of solder particles Dn: Average value of particle diameter of solder particles
上記はんだ粒子の形状は特に限定されない。上記はんだ粒子の形状は、球状であってもよく、扁平状等の球形状以外の形状であってもよい。 The shape of the solder particles is not particularly limited. The shape of the solder particles may be spherical or may have a shape other than spherical, such as a flat shape.
導電材料100体積%中、上記はんだ粒子の含有量は、好ましくは10体積%以上、より好ましくは10体積%を超え、さらに好ましくは15体積%以上、特に好ましくは20体積%以上、最も好ましくは25体積%以上である。導電材料100体積%中、上記はんだ粒子の含有量は、好ましくは95体積%以下、より好ましくは90体積%以下、さらに好ましくは85体積%以下、より一層好ましくは80体積%以下、特に好ましくは75体積%以下、最も好ましくは50体積%以下である。上記はんだ粒子の含有量が、上記下限以上及び上記上限以下であると、電極上にはんだ粒子をより一層効率的に配置することができ、電極間にはんだを多く配置することが容易であり、導通信頼性がより一層高くなる。導通信頼性をより一層高める観点からは、上記はんだ粒子の含有量は多い方が好ましい。 The content of the solder particles in 100 volume% of the conductive material is preferably 10 volume% or more, more preferably more than 10 volume%, still more preferably 15 volume% or more, particularly preferably 20 volume% or more, and most preferably It is 25% by volume or more. The content of the solder particles in 100 volume% of the conductive material is preferably 95 volume% or less, more preferably 90 volume% or less, still more preferably 85 volume% or less, even more preferably 80 volume% or less, particularly preferably It is 75% by volume or less, most preferably 50% by volume or less. When the content of the solder particles is not less than the lower limit and not more than the upper limit, the solder particles can be arranged on the electrodes even more efficiently, and it is easy to arrange a large amount of solder between the electrodes, Continuity reliability becomes even higher. From the viewpoint of further improving conduction reliability, it is preferable that the content of the solder particles is large.
導電材料100重量%中、上記はんだ粒子の含有量は、好ましくは50重量%以上、より好ましくは55重量%以上、さらに好ましくは60重量%以上、特に好ましくは65重量%以上、最も好ましくは70重量%以上である。導電材料100体積%中、上記はんだ粒子の含有量は、好ましくは90重量%以下、より好ましくは85重量%以下、さらに好ましくは80重量%以下、特に好ましくは75重量%以下である。上記はんだ粒子の含有量が、上記下限以上及び上記上限以下であると、電極上にはんだ粒子をより一層効率的に配置することができ、電極間にはんだを多く配置することが容易であり、導通信頼性がより一層高くなる。導通信頼性をより一層高める観点からは、上記はんだ粒子の含有量は多い方が好ましい。 The content of the solder particles in 100% by weight of the conductive material is preferably 50% by weight or more, more preferably 55% by weight or more, even more preferably 60% by weight or more, particularly preferably 65% by weight or more, and most preferably 70% by weight or more. % by weight or more. The content of the solder particles in 100% by volume of the conductive material is preferably 90% by weight or less, more preferably 85% by weight or less, further preferably 80% by weight or less, particularly preferably 75% by weight or less. When the content of the solder particles is not less than the lower limit and not more than the upper limit, the solder particles can be arranged on the electrodes even more efficiently, and it is easy to arrange a large amount of solder between the electrodes, Continuity reliability becomes even higher. From the viewpoint of further improving conduction reliability, it is preferable that the content of the solder particles is large.
(熱硬化性成分)
上記導電材料は、熱硬化性成分を含む。上記導電材料は、熱硬化性成分として、熱硬化性化合物と熱硬化剤とを含んでいてもよい。導電材料の硬化度を高めるために、上記導電材料は、熱硬化性成分として、熱硬化性化合物と熱硬化剤とを含むことが好ましい。導電材料の硬化度を高めるために、上記導電材料は、熱硬化性成分として硬化促進剤を含むことが好ましい。
(thermosetting component)
The conductive material includes a thermosetting component. The electrically conductive material may include a thermosetting compound and a thermosetting agent as thermosetting components. In order to increase the degree of curing of the conductive material, the conductive material preferably contains a thermosetting compound and a thermosetting agent as thermosetting components. In order to increase the degree of curing of the conductive material, the conductive material preferably contains a curing accelerator as a thermosetting component.
(熱硬化性成分:熱硬化性化合物)
上記熱硬化性化合物は特に限定されない。上記熱硬化性化合物としては、オキセタン化合物、エポキシ化合物、エピスルフィド化合物、(メタ)アクリル化合物、フェノール化合物、アミノ化合物、不飽和ポリエステル化合物、ポリウレタン化合物、シリコーン化合物及びポリイミド化合物等が挙げられる。導電材料の硬化性及び粘度をより一層良好にする観点、導通信頼性をより一層効果的に高める観点、及び絶縁信頼性をより一層効果的に高める観点からは、上記熱硬化性化合物としては、エポキシ化合物又はエピスルフィド化合物が好ましく、エポキシ化合物がより好ましい。上記熱硬化性化合物は、エポキシ化合物を含むことが好ましい。上記熱硬化性化合物は、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
(Thermosetting component: thermosetting compound)
The above thermosetting compound is not particularly limited. Examples of the thermosetting compound include oxetane compounds, epoxy compounds, episulfide compounds, (meth)acrylic compounds, phenol compounds, amino compounds, unsaturated polyester compounds, polyurethane compounds, silicone compounds, and polyimide compounds. From the viewpoint of further improving the curability and viscosity of the conductive material, from the viewpoint of further effectively increasing the conduction reliability, and from the viewpoint of further effectively increasing the insulation reliability, the above thermosetting compounds include: Epoxy compounds or episulfide compounds are preferred, and epoxy compounds are more preferred. The thermosetting compound preferably includes an epoxy compound. The above thermosetting compounds may be used alone or in combination of two or more.
上記エポキシ化合物は、少なくとも1個のエポキシ基を有する化合物である。上記エポキシ化合物としては、ビスフェノールA型エポキシ化合物、ビスフェノールF型エポキシ化合物、ビスフェノールS型エポキシ化合物、フェノールノボラック型エポキシ化合物、ビフェニル型エポキシ化合物、ビフェニルノボラック型エポキシ化合物、ビフェノール型エポキシ化合物、ナフタレン型エポキシ化合物、フルオレン型エポキシ化合物、フェノールアラルキル型エポキシ化合物、ナフトールアラルキル型エポキシ化合物、ジシクロペンタジエン型エポキシ化合物、アントラセン型エポキシ化合物、アダマンタン骨格を有するエポキシ化合物、トリシクロデカン骨格を有するエポキシ化合物、ナフチレンエーテル型エポキシ化合物、及びトリアジン核を骨格に有するエポキシ化合物等が挙げられる。上記エポキシ化合物は1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。 The above epoxy compound is a compound having at least one epoxy group. The above-mentioned epoxy compounds include bisphenol A type epoxy compounds, bisphenol F type epoxy compounds, bisphenol S type epoxy compounds, phenol novolak type epoxy compounds, biphenyl type epoxy compounds, biphenyl novolac type epoxy compounds, biphenol type epoxy compounds, and naphthalene type epoxy compounds. , fluorene type epoxy compound, phenol aralkyl type epoxy compound, naphthol aralkyl type epoxy compound, dicyclopentadiene type epoxy compound, anthracene type epoxy compound, epoxy compound having an adamantane skeleton, epoxy compound having a tricyclodecane skeleton, naphthylene ether type Examples include epoxy compounds and epoxy compounds having a triazine nucleus in their skeleton. Only one kind of the above-mentioned epoxy compound may be used, or two or more kinds thereof may be used in combination.
上記エポキシ化合物は、常温(23℃)で液状又は固体であり、上記エポキシ化合物が常温で固体である場合には、上記エポキシ化合物の溶融温度は、上記はんだ粒子の融点以下であることが好ましい。上記の好ましいエポキシ化合物を用いることで、接続対象部材を貼り合わせた段階では、粘度が高く、搬送等の衝撃により、加速度が付与された際に、第1の接続対象部材と、第2の接続対象部材との位置ずれを抑制することができる。さらに、硬化時の熱により、導電材料の粘度を大きく低下させることができ、はんだ粒子の凝集を効率よく進行させることができる。 The epoxy compound is liquid or solid at room temperature (23° C.), and when the epoxy compound is solid at room temperature, the melting temperature of the epoxy compound is preferably equal to or lower than the melting point of the solder particles. By using the preferred epoxy compound described above, the viscosity is high at the stage when the connection target members are bonded together, and when acceleration is applied due to impact such as transportation, the first connection target member and the second connection target member are bonded together. Misalignment with the target member can be suppressed. Furthermore, the heat generated during curing can greatly reduce the viscosity of the conductive material, allowing the solder particles to coagulate efficiently.
絶縁信頼性をより一層効果的に高める観点、及び導通信頼性をより一層効果的に高める観点からは、上記熱硬化性成分はエポキシ化合物を含むことが好ましく、上記熱硬化性化合物はエポキシ化合物を含むことが好ましい。 From the viewpoint of further effectively increasing the insulation reliability and the viewpoint of further effectively increasing the conduction reliability, the thermosetting component preferably contains an epoxy compound, and the thermosetting compound preferably contains an epoxy compound. It is preferable to include.
電極上にはんだ粒子をより一層効果的に配置する観点からは、上記熱硬化性化合物は、ポリエーテル骨格を有する熱硬化性化合物を含むことが好ましい。 From the viewpoint of arranging the solder particles on the electrode more effectively, the thermosetting compound preferably includes a thermosetting compound having a polyether skeleton.
上記ポリエーテル骨格を有する熱硬化性化合物としては、炭素数3~12のアルキル鎖の両末端にグリシジルエーテル基を有する化合物、並びに炭素数2~4のポリエーテル骨格を有し、該ポリエーテル骨格2~10個が連続して結合した構造単位を有するポリエーテル型エポキシ化合物等が挙げられる。 Examples of the thermosetting compound having a polyether skeleton include a compound having a glycidyl ether group at both ends of an alkyl chain having 3 to 12 carbon atoms, and a compound having a polyether skeleton having 2 to 4 carbon atoms; Examples include polyether-type epoxy compounds having 2 to 10 consecutively bonded structural units.
硬化物の耐熱性をより一層効果的に高める観点からは、上記熱硬化性化合物は、イソシアヌル骨格を有する熱硬化性化合物を含むことが好ましい。 From the viewpoint of further effectively increasing the heat resistance of the cured product, the thermosetting compound preferably contains a thermosetting compound having an isocyanuric skeleton.
上記イソシアヌル骨格を有する熱硬化性化合物としてはトリイソシアヌレート型エポキシ化合物等が挙げられ、日産化学工業社製TEPICシリーズ(TEPIC-G、TEPIC-S、TEPIC-SS、TEPIC-HP、TEPIC-L、TEPIC-PAS、TEPIC-VL、TEPIC-UC)等が挙げられる。 Examples of the thermosetting compound having an isocyanuric skeleton include triisocyanurate type epoxy compounds, which include the TEPIC series manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd. (TEPIC-G, TEPIC-S, TEPIC-SS, TEPIC-HP, TEPIC-L, TEPIC-PAS, TEPIC-VL, TEPIC-UC), etc.
導電材料100重量%中、上記熱硬化性化合物の含有量は、好ましくは20重量%以上、より好ましくは40重量%以上、さらに好ましくは50重量%以上であり、好ましくは99重量%以下、より好ましくは98重量%以下、さらに好ましくは90重量%以下、特に好ましくは80重量%以下である。上記熱硬化性化合物の含有量が、上記下限以上及び上記上限以下であると、電極上にはんだ粒子をより一層効率的に配置し、電極間の絶縁信頼性をより一層効果的に高めることができ、電極間の導通信頼性をより一層効果的に高めることができる。耐衝撃性をより一層効果的に高める観点からは、上記熱硬化性化合物の含有量は多い方が好ましい。 The content of the thermosetting compound in 100% by weight of the conductive material is preferably 20% by weight or more, more preferably 40% by weight or more, even more preferably 50% by weight or more, and preferably 99% by weight or less, more preferably It is preferably 98% by weight or less, more preferably 90% by weight or less, particularly preferably 80% by weight or less. When the content of the thermosetting compound is not less than the lower limit and not more than the upper limit, the solder particles can be arranged on the electrodes more efficiently and the insulation reliability between the electrodes can be further effectively increased. This makes it possible to further effectively improve the reliability of conduction between the electrodes. From the viewpoint of increasing impact resistance even more effectively, it is preferable that the content of the thermosetting compound is as large as possible.
導電材料100重量%中、上記エポキシ化合物の含有量は、好ましくは20重量%以上、より好ましくは40重量%以上、さらに好ましくは50重量%以上であり、好ましくは99重量%以下、より好ましくは98重量%以下、さらに好ましくは90重量%以下、特に好ましくは80重量%以下である。上記エポキシ化合物の含有量が、上記下限以上及び上記上限以下であると、電極上にはんだ粒子をより一層効率的に配置し、電極間の絶縁信頼性をより一層効果的に高めることができ、電極間の導通信頼性をより一層効果的に高めることができる。耐衝撃性をより一層高める観点からは、上記エポキシ化合物の含有量は多い方が好ましい。 The content of the epoxy compound in 100% by weight of the conductive material is preferably 20% by weight or more, more preferably 40% by weight or more, even more preferably 50% by weight or more, and preferably 99% by weight or less, more preferably It is 98% by weight or less, more preferably 90% by weight or less, particularly preferably 80% by weight or less. When the content of the epoxy compound is not less than the lower limit and not more than the upper limit, the solder particles can be more efficiently arranged on the electrodes, and the insulation reliability between the electrodes can be further effectively increased. The reliability of conduction between the electrodes can be further effectively improved. From the viewpoint of further improving impact resistance, it is preferable that the content of the epoxy compound is as large as possible.
(熱硬化性成分:熱硬化剤)
上記熱硬化剤は特に限定されない。上記熱硬化剤は、上記熱硬化性化合物を熱硬化させる。上記熱硬化剤としては、イミダゾール硬化剤、アミン硬化剤、フェノール硬化剤、ポリチオール硬化剤等のチオール硬化剤、酸無水物硬化剤、熱カチオン開始剤(熱カチオン硬化剤)及び熱ラジカル発生剤等が挙げられる。上記熱硬化剤は、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
(Thermosetting component: thermosetting agent)
The above thermosetting agent is not particularly limited. The thermosetting agent thermosets the thermosetting compound. Examples of the above-mentioned thermosetting agents include thiol curing agents such as imidazole curing agents, amine curing agents, phenol curing agents, and polythiol curing agents, acid anhydride curing agents, thermal cationic initiators (thermal cationic curing agents), thermal radical generators, etc. can be mentioned. The above thermosetting agents may be used alone or in combination of two or more.
導電材料を低温でより一層速やかに硬化可能とする観点からは、上記熱硬化剤は、イミダゾール硬化剤、チオール硬化剤、又はアミン硬化剤であることが好ましい。また、上記熱硬化性化合物と上記熱硬化剤とを混合したときの保存安定性を高める観点からは、上記熱硬化剤は、潜在性の硬化剤であることが好ましい。潜在性の硬化剤は、潜在性イミダゾール硬化剤、潜在性チオール硬化剤又は潜在性アミン硬化剤であることが好ましい。なお、上記熱硬化剤は、ポリウレタン樹脂又はポリエステル樹脂等の高分子物質で被覆されていてもよい。 From the viewpoint of enabling the conductive material to be cured more rapidly at low temperatures, the thermosetting agent is preferably an imidazole curing agent, a thiol curing agent, or an amine curing agent. Further, from the viewpoint of improving the storage stability when the thermosetting compound and the thermosetting agent are mixed, the thermosetting agent is preferably a latent curing agent. Preferably, the latent curing agent is a latent imidazole curing agent, a latent thiol curing agent or a latent amine curing agent. Note that the thermosetting agent may be coated with a polymeric substance such as polyurethane resin or polyester resin.
上記イミダゾール硬化剤は特に限定されない。上記イミダゾール硬化剤としては、2-メチルイミダゾール、2-エチル-4-メチルイミダゾール、1-シアノエチル-2-フェニルイミダゾール、1-シアノエチル-2-フェニルイミダゾリウムトリメリテート、2,4-ジアミノ-6-[2’-メチルイミダゾリル-(1’)]-エチル-s-トリアジン及び2,4-ジアミノ-6-[2’-メチルイミダゾリル-(1’)]-エチル-s-トリアジンイソシアヌル酸付加物、2-フェニル-4,5-ジヒドロキシメチルイミダゾール、2-フェニル-4-メチル-5-ヒドロキシメチルイミダゾール、2-フェニル-4-ベンジル-5-ヒドロキシメチルイミダゾール、2-パラトルイル-4-メチル-5-ヒドロキシメチルイミダゾール、2-メタトルイル-4-メチル-5-ヒドロキシメチルイミダゾール、2-メタトルイル-4,5-ジヒドロキシメチルイミダゾール、2-パラトルイル-4,5-ジヒドロキシメチルイミダゾール等における1H-イミダゾールの5位の水素をヒドロキシメチル基で、かつ、2位の水素をフェニル基またはトルイル基で置換したイミダゾール化合物等が挙げられる。 The above imidazole curing agent is not particularly limited. Examples of the imidazole curing agent include 2-methylimidazole, 2-ethyl-4-methylimidazole, 1-cyanoethyl-2-phenylimidazole, 1-cyanoethyl-2-phenylimidazolium trimellitate, 2,4-diamino-6 -[2'-Methylimidazolyl-(1')]-ethyl-s-triazine and 2,4-diamino-6-[2'-methylimidazolyl-(1')]-ethyl-s-triazine isocyanuric acid adduct , 2-phenyl-4,5-dihydroxymethylimidazole, 2-phenyl-4-methyl-5-hydroxymethylimidazole, 2-phenyl-4-benzyl-5-hydroxymethylimidazole, 2-paratolyl-4-methyl-5 -5-position of 1H-imidazole in hydroxymethylimidazole, 2-metatolyl-4-methyl-5-hydroxymethylimidazole, 2-metatolyl-4,5-dihydroxymethylimidazole, 2-paratolyl-4,5-dihydroxymethylimidazole, etc. Examples include imidazole compounds in which hydrogen at the 2-position is substituted with a hydroxymethyl group and hydrogen at the 2-position is substituted with a phenyl group or a tolyl group.
上記チオール硬化剤は特に限定されない。上記チオール硬化剤としては、トリメチロールプロパントリス-3-メルカプトプロピオネート、ペンタエリスリトールテトラキス-3-メルカプトプロピオネート及びジペンタエリスリトールヘキサ-3-メルカプトプロピオネート等が挙げられる。 The above-mentioned thiol curing agent is not particularly limited. Examples of the thiol curing agent include trimethylolpropane tris-3-mercaptopropionate, pentaerythritol tetrakis-3-mercaptopropionate, and dipentaerythritol hexa-3-mercaptopropionate.
上記アミン硬化剤は特に限定されない。上記アミン硬化剤としては、ヘキサメチレンジアミン、オクタメチレンジアミン、デカメチレンジアミン、3,9-ビス(3-アミノプロピル)-2,4,8,10-テトラスピロ[5.5]ウンデカン、ビス(4-アミノシクロヘキシル)メタン、メタフェニレンジアミン及びジアミノジフェニルスルホン等が挙げられる。 The above amine curing agent is not particularly limited. Examples of the amine curing agent include hexamethylene diamine, octamethylene diamine, decamethylene diamine, 3,9-bis(3-aminopropyl)-2,4,8,10-tetraspiro[5.5]undecane, bis(4 -aminocyclohexyl)methane, metaphenylenediamine, and diaminodiphenylsulfone.
上記酸無水物硬化剤は特に限定されず、エポキシ化合物等の熱硬化性化合物の硬化剤として用いられる酸無水物であれば広く用いることができる。上記酸無水物硬化剤としては、無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、トリアルキルテトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、メチルブテニルテトラヒドロ無水フタル酸、フタル酸誘導体の無水物、無水マレイン酸、無水ナジック酸、無水メチルナジック酸、無水グルタル酸、無水コハク酸、グリセリンビス無水トリメリット酸モノアセテート、及びエチレングリコールビス無水トリメリット酸等の2官能の酸無水物硬化剤、無水トリメリット酸等の3官能の酸無水物硬化剤、並びに、無水ピロメリット酸、無水ベンゾフェノンテトラカルボン酸、メチルシクロヘキセンテトラカルボン酸無水物、及びポリアゼライン酸無水物等の4官能以上の酸無水物硬化剤等が挙げられる。 The acid anhydride curing agent is not particularly limited, and any acid anhydride that can be used as a curing agent for thermosetting compounds such as epoxy compounds can be used. The acid anhydride curing agents include phthalic anhydride, tetrahydrophthalic anhydride, trialkyltetrahydrophthalic anhydride, hexahydrophthalic anhydride, methylhexahydrophthalic anhydride, methyltetrahydrophthalic anhydride, methylbutenyltetrahydrophthalic anhydride. , anhydrides of phthalic acid derivatives, maleic anhydride, nadic anhydride, methyl nadic anhydride, glutaric anhydride, succinic anhydride, glycerin bis-trimellitic anhydride monoacetate, and difunctional compounds such as ethylene glycol bis-trimellitic anhydride. trifunctional acid anhydride curing agents such as trimellitic anhydride, pyromellitic anhydride, benzophenonetetracarboxylic anhydride, methylcyclohexenetetracarboxylic anhydride, polyazelaic anhydride, etc. Examples include acid anhydride curing agents having four or more functional groups.
上記熱カチオン開始剤は特に限定されない。上記熱カチオン開始剤としては、ヨードニウム系カチオン硬化剤、オキソニウム系カチオン硬化剤及びスルホニウム系カチオン硬化剤等が挙げられる。上記ヨードニウム系カチオン硬化剤としては、ビス(4-tert-ブチルフェニル)ヨードニウムヘキサフルオロホスファート等が挙げられる。上記オキソニウム系カチオン硬化剤としては、トリメチルオキソニウムテトラフルオロボラート等が挙げられる。上記スルホニウム系カチオン硬化剤としては、トリ-p-トリルスルホニウムヘキサフルオロホスファート等が挙げられる。 The thermal cationic initiator is not particularly limited. Examples of the thermal cationic initiator include iodonium-based cationic curing agents, oxonium-based cationic curing agents, and sulfonium-based cationic curing agents. Examples of the iodonium-based cationic curing agent include bis(4-tert-butylphenyl)iodonium hexafluorophosphate. Examples of the oxonium-based cationic curing agent include trimethyloxonium tetrafluoroborate. Examples of the sulfonium-based cationic curing agent include tri-p-tolylsulfonium hexafluorophosphate.
上記熱ラジカル発生剤は特に限定されない。上記熱ラジカル発生剤としては、アゾ化合物及び有機過酸化物等が挙げられる。上記アゾ化合物としては、アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)等が挙げられる。上記有機過酸化物としては、ジ-tert-ブチルペルオキシド及びメチルエチルケトンペルオキシド等が挙げられる。 The thermal radical generator described above is not particularly limited. Examples of the thermal radical generator include azo compounds and organic peroxides. Examples of the azo compound include azobisisobutyronitrile (AIBN) and the like. Examples of the organic peroxide include di-tert-butyl peroxide and methyl ethyl ketone peroxide.
上記熱硬化剤の反応開始温度は、好ましくは50℃以上、より好ましくは70℃以上、さらに好ましくは80℃以上であり、好ましくは350℃以下、より好ましくは300℃以下、さらに好ましくは250℃以下、特に好ましくは220℃以下である。また、上記はんだとして低融点はんだを用いる場合には、上記熱硬化剤の反応開始温度は、好ましくは50℃以上、より好ましくは70℃以上、さらに好ましくは80℃以上であり、好ましくは250℃以下、より好ましくは200℃以下、さらに好ましくは150℃以下、特に好ましくは140℃以下である。上記熱硬化剤の反応開始温度が、上記下限以上及び上記上限以下であると、電極上にはんだ粒子をより一層効率的に配置される。上記熱硬化剤の反応開始温度は、80℃以上220℃以下であることが特に好ましい。 The reaction initiation temperature of the thermosetting agent is preferably 50°C or higher, more preferably 70°C or higher, even more preferably 80°C or higher, and preferably 350°C or lower, more preferably 300°C or lower, and even more preferably 250°C. The temperature below is particularly preferably 220°C or below. Further, when a low melting point solder is used as the solder, the reaction initiation temperature of the thermosetting agent is preferably 50°C or higher, more preferably 70°C or higher, even more preferably 80°C or higher, and preferably 250°C. Hereinafter, the temperature is more preferably 200°C or lower, further preferably 150°C or lower, particularly preferably 140°C or lower. When the reaction initiation temperature of the thermosetting agent is equal to or higher than the lower limit and lower than the upper limit, solder particles can be arranged on the electrode more efficiently. It is particularly preferable that the reaction initiation temperature of the thermosetting agent is 80°C or more and 220°C or less.
電極上にはんだ粒子をより一層効率的に配置する観点からは、上記熱硬化剤の反応開始温度は、上記はんだ粒子の融点よりも、高いことが好ましく、5℃以上高いことがより好ましく、10℃以上高いことがさらに好ましい。 From the viewpoint of arranging the solder particles on the electrode more efficiently, the reaction initiation temperature of the thermosetting agent is preferably higher than the melting point of the solder particles, more preferably 5° C. or higher, and 10° C. or higher. It is more preferable that the temperature is higher than ℃.
上記熱硬化剤の反応開始温度は、DSCでの発熱ピークの立ち上がり開始の温度を意味する。 The reaction start temperature of the thermosetting agent means the temperature at which the exothermic peak starts rising in DSC.
上記熱硬化剤の含有量は特に限定されない。上記熱硬化性化合物100重量部に対して、上記熱硬化剤の含有量は、好ましくは0.01重量部以上、より好ましくは1重量部以上であり、好ましくは200重量部以下、より好ましくは100重量部以下、さらに好ましくは75重量部以下である。熱硬化剤の含有量が、上記下限以上であると、導電材料を十分に硬化させることが容易である。熱硬化剤の含有量が、上記上限以下であると、硬化後に硬化に関与しなかった余剰の熱硬化剤が残存し難くなり、かつ硬化物の耐熱性がより一層高くなる。 The content of the thermosetting agent is not particularly limited. With respect to 100 parts by weight of the thermosetting compound, the content of the thermosetting agent is preferably 0.01 parts by weight or more, more preferably 1 part by weight or more, and preferably 200 parts by weight or less, more preferably The amount is 100 parts by weight or less, more preferably 75 parts by weight or less. When the content of the thermosetting agent is at least the above lower limit, it is easy to sufficiently cure the conductive material. When the content of the thermosetting agent is below the above upper limit, it becomes difficult for surplus thermosetting agent that did not take part in curing to remain after curing, and the heat resistance of the cured product becomes even higher.
(熱硬化性成分:硬化促進剤)
上記導電材料は硬化促進剤を含んでいてもよい。上記硬化促進剤は特に限定されない。上記硬化促進剤は、上記熱硬化性化合物と上記熱硬化剤との反応において硬化触媒として作用することが好ましい。上記硬化促進剤は、上記熱硬化性化合物との反応において硬化触媒として作用することが好ましい。上記硬化促進剤は、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
(Thermosetting component: curing accelerator)
The conductive material may contain a curing accelerator. The above-mentioned curing accelerator is not particularly limited. The curing accelerator preferably acts as a curing catalyst in the reaction between the thermosetting compound and the thermosetting agent. The curing accelerator preferably acts as a curing catalyst in the reaction with the thermosetting compound. As for the said hardening accelerator, only 1 type may be used, and 2 or more types may be used together.
上記硬化促進剤としては、ホスホニウム塩、三級アミン、三級アミン塩、四級オニウム塩、三級ホスフィン、クラウンエーテル錯体、及びホスホニウムイリド等が挙げられる。具体的には、上記硬化促進剤としては、イミダゾール化合物、イミダゾール化合物のイソシアヌル酸塩、ジシアンジアミド、ジシアンジアミドの誘導体、メラミン化合物、メラミン化合物の誘導体、ジアミノマレオニトリル、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ビス(ヘキサメチレン)トリアミン、トリエタノールアミン、ジアミノジフェニルメタン、有機酸ジヒドラジド等のアミン化合物、1,8-ジアザビシクロ[5,4,0]ウンデセン-7、3,9-ビス(3-アミノプロピル)-2,4,8,10-テトラオキサスピロ[5,5]ウンデカン、三フッ化ホウ素、並びに、トリフェニルホスフィン、トリシクロヘキシルホスフィン、トリブチルホスフィン及びメチルジフェニルホスフィン等の有機リン化合物等が挙げられる。 Examples of the curing accelerator include phosphonium salts, tertiary amines, tertiary amine salts, quaternary onium salts, tertiary phosphines, crown ether complexes, and phosphonium ylides. Specifically, the curing accelerators include imidazole compounds, isocyanurates of imidazole compounds, dicyandiamide, derivatives of dicyandiamide, melamine compounds, derivatives of melamine compounds, diaminomaleonitrile, diethylenetriamine, triethylenetetramine, and tetraethylenepentamine. , bis(hexamethylene)triamine, triethanolamine, diaminodiphenylmethane, amine compounds such as organic acid dihydrazide, 1,8-diazabicyclo[5,4,0]undecene-7,3,9-bis(3-aminopropyl) -2,4,8,10-tetraoxaspiro[5,5]undecane, boron trifluoride, and organic phosphorus compounds such as triphenylphosphine, tricyclohexylphosphine, tributylphosphine, and methyldiphenylphosphine.
上記ホスホニウム塩は特に限定されない。上記ホスホニウム塩としては、テトラノルマルブチルホスホニウムブロマイド、テトラノルマルブチルホスホニウムO,O-ジエチルジチオリン酸、メチルトリブチルホスホニウムジメチルリン酸塩、テトラノルマルブチルホスホニウムベンゾトリアゾール、テトラノルマルブチルホスホニウムテトラフルオロボレート、及びテトラノルマルブチルホスホニウムテトラフェニルボレート等が挙げられる。 The above phosphonium salt is not particularly limited. Examples of the phosphonium salts include tetra-n-butylphosphonium bromide, tetra-n-butylphosphonium O,O-diethyldithiophosphate, methyltributylphosphonium dimethyl phosphate, tetra-n-butylphosphonium benzotriazole, tetra-n-butylphosphonium tetrafluoroborate, and tetra-n-butylphosphonium tetrafluoroborate. Examples include butylphosphonium tetraphenylborate.
上記熱硬化性化合物が良好に硬化するように、上記硬化促進剤の含有量は適宜選択される。上記熱硬化性化合物100重量部に対する上記硬化促進剤の含有量は、好ましくは0.5重量部以上、より好ましくは0.8重量部以上であり、好ましくは10重量部以下、より好ましくは8重量部以下である。上記硬化促進剤の含有量が、上記下限以上及び上記上限以下であると、上記熱硬化性化合物を良好に硬化させることができる。 The content of the curing accelerator is appropriately selected so that the thermosetting compound is well cured. The content of the curing accelerator relative to 100 parts by weight of the thermosetting compound is preferably 0.5 parts by weight or more, more preferably 0.8 parts by weight or more, and preferably 10 parts by weight or less, more preferably 8 parts by weight. Parts by weight or less. When the content of the curing accelerator is at least the above lower limit and at most the above upper limit, the thermosetting compound can be cured well.
(フラックス)
上記導電材料は、フラックスを含んでいてもよい。フラックスを用いることで、電極上にはんだ粒子をより一層効率的に配置することができる。上記フラックスは特に限定されない。上記フラックスとして、はんだ接合等に一般的に用いられているフラックスを用いることができる。
(flux)
The conductive material may contain flux. By using flux, solder particles can be arranged on the electrode more efficiently. The above flux is not particularly limited. As the above-mentioned flux, a flux commonly used for soldering and the like can be used.
上記フラックスとしては、塩化亜鉛、塩化亜鉛と無機ハロゲン化物との混合物、塩化亜鉛と無機酸との混合物、溶融塩、リン酸、リン酸の誘導体、有機ハロゲン化物、ヒドラジン、アミン化合物、有機酸及び松脂等が挙げられる。上記フラックスは、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 above fluxes include zinc chloride, a mixture of zinc chloride and an inorganic halide, a mixture of zinc chloride and an inorganic acid, a molten salt, phosphoric acid, a derivative of phosphoric acid, an organic halide, hydrazine, an amine compound, an organic acid and Examples include pine resin. The above fluxes may be used alone or in combination of two or more.
上記溶融塩としては、塩化アンモニウム等が挙げられる。上記有機酸としては、乳酸、クエン酸、ステアリン酸、グルタミン酸及びグルタル酸等が挙げられる。上記松脂としては、活性化松脂及び非活性化松脂等が挙げられる。上記フラックスは、カルボキシル基を2個以上有する有機酸、又は松脂であることが好ましい。上記フラックスは、カルボキシル基を2個以上有する有機酸であってもよく、松脂であってもよい。カルボキシル基を2個以上有する有機酸、松脂の使用により、電極間の導通信頼性がより一層高くなる。 Examples of the molten salt include ammonium chloride. Examples of the organic acids include lactic acid, citric acid, stearic acid, glutamic acid, and glutaric acid. Examples of the pine resin include activated pine resin and non-activated pine resin. The flux is preferably an organic acid having two or more carboxyl groups or pine resin. The above-mentioned flux may be an organic acid having two or more carboxyl groups, or may be pine resin. By using an organic acid or pine resin having two or more carboxyl groups, the reliability of conduction between the electrodes is further increased.
上記カルボキシル基を2個以上有する有機酸としては、例えば、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、及びセバシン酸等が挙げられる。 Examples of the organic acids having two or more carboxyl groups include succinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, suberic acid, azelaic acid, and sebacic acid.
上記アミン化合物としては、シクロヘキシルアミン、ジシクロヘキシルアミン、ベンジルアミン、ベンズヒドリルアミン、イミダゾール、ベンゾイミダゾール、フェニルイミダゾール、カルボキシベンゾイミダゾール、ベンゾトリアゾール、及びカルボキシベンゾトリアゾール等が挙げられる。 Examples of the amine compounds include cyclohexylamine, dicyclohexylamine, benzylamine, benzhydrylamine, imidazole, benzimidazole, phenylimidazole, carboxybenzimidazole, benzotriazole, and carboxybenzotriazole.
上記松脂はアビエチン酸を主成分とするロジン類である。上記ロジン類としては、アビエチン酸、及びアクリル変性ロジン等が挙げられる。フラックスはロジン類であることが好ましく、アビエチン酸であることがより好ましい。この好ましいフラックスの使用により、電極間の導通信頼性がより一層高くなる。 The above-mentioned pine resin is a rosin whose main component is abietic acid. Examples of the rosins include abietic acid and acrylic modified rosin. The flux is preferably a rosin, more preferably abietic acid. By using this preferable flux, the reliability of conduction between the electrodes is further increased.
上記フラックスの活性温度(融点)は、好ましくは50℃以上、より好ましくは70℃以上、さらに好ましくは80℃以上であり、好ましくは200℃以下、より好ましくは190℃以下、より一層好ましくは160℃以下、さらに好ましくは150℃以下、更に一層好ましくは140℃以下である。上記フラックスの活性温度が、上記下限以上及び上記上限以下であると、フラックス効果がより一層効果的に発揮され、はんだが電極上により一層効率的に配置される。上記フラックスの活性温度(融点)は80℃以上190℃以下であることが好ましい。上記フラックスの活性温度(融点)は80℃以上140℃以下であることが特に好ましい。 The activation temperature (melting point) of the above flux is preferably 50°C or higher, more preferably 70°C or higher, even more preferably 80°C or higher, preferably 200°C or lower, more preferably 190°C or lower, even more preferably 160°C or lower. The temperature is preferably 150°C or lower, even more preferably 140°C or lower. When the activation temperature of the flux is equal to or higher than the lower limit and lower than the upper limit, the flux effect is even more effectively exhibited, and the solder is disposed on the electrode more efficiently. The activation temperature (melting point) of the flux is preferably 80°C or more and 190°C or less. It is particularly preferable that the activation temperature (melting point) of the above-mentioned flux is 80°C or more and 140°C or less.
フラックスの活性温度(融点)が80℃以上190℃以下である上記フラックスとしては、コハク酸(融点186℃)、グルタル酸(融点96℃)、アジピン酸(融点152℃)、ピメリン酸(融点104℃)、及びスベリン酸(融点142℃)等のジカルボン酸、安息香酸(融点122℃)、並びにリンゴ酸(融点130℃)等が挙げられる。 Examples of the above-mentioned fluxes having an active temperature (melting point) of 80°C or higher and 190°C or lower include succinic acid (melting point 186°C), glutaric acid (melting point 96°C), adipic acid (melting point 152°C), and pimelic acid (melting point 104°C). C), dicarboxylic acids such as suberic acid (melting point 142°C), benzoic acid (melting point 122°C), and malic acid (melting point 130°C).
また、上記フラックスの沸点は200℃以下であることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the boiling point of the above-mentioned flux is 200° C. or lower.
電極上にはんだ粒子をより一層効率的に配置する観点からは、上記フラックスの融点は、上記はんだ粒子の融点よりも、高いことが好ましく、5℃以上高いことがより好ましく、10℃以上高いことが更に好ましい。 From the viewpoint of arranging the solder particles on the electrodes more efficiently, the melting point of the flux is preferably higher than the melting point of the solder particles, more preferably 5°C or more higher, and 10°C or more higher. is even more preferable.
電極上にはんだ粒子をより一層効率的に配置する観点からは、上記フラックスの融点は、上記熱硬化剤の反応開始温度よりも、高いことが好ましく、5℃以上高いことがより好ましく、10℃以上高いことが更に好ましい。 From the viewpoint of arranging solder particles on the electrodes more efficiently, the melting point of the flux is preferably higher than the reaction initiation temperature of the thermosetting agent, more preferably 5°C or more higher, and 10°C or higher. It is even more preferable that it is higher than that.
上記フラックスは、導電材料中に分散されていてもよく、はんだ粒子の表面上に付着していてもよい。 The flux may be dispersed in the conductive material or may be attached to the surface of the solder particles.
フラックスの融点が、はんだ粒子の融点より高いことにより、電極部分にはんだ粒子を効率的に凝集させることができる。これは、接合時に熱を付与した場合、接続対象部材上に形成された電極と、電極周辺の接続対象部材の部分とを比較すると、電極部分の熱伝導率が電極周辺の接続対象部材部分の熱伝導率よりも高いことにより、電極部分の昇温が速いことに起因する。はんだ粒子の融点を超えた段階では、はんだ粒子の内部は溶解するが、表面に形成された酸化被膜は、フラックスの融点(活性温度)に達していないので、除去されない。この状態で、電極部分の温度が先に、フラックスの融点(活性温度)に達するため、優先的に電極上に移動したはんだ粒子の表面の酸化被膜が除去され、はんだ粒子が電極の表面上に濡れ拡がることができる。これにより、電極上に効率的にはんだ粒子を凝集させることができる。 Since the melting point of the flux is higher than the melting point of the solder particles, the solder particles can be efficiently aggregated on the electrode portion. This means that when heat is applied during bonding, when comparing the electrode formed on the member to be connected and the part of the member to be connected around the electrode, the thermal conductivity of the electrode part is lower than that of the part of the member to be connected around the electrode. This is due to the fact that the temperature of the electrode portion rises quickly due to its higher thermal conductivity. When the melting point of the solder particle is exceeded, the inside of the solder particle melts, but the oxide film formed on the surface is not removed because it has not reached the melting point (activation temperature) of the flux. In this state, the temperature of the electrode reaches the melting point (activation temperature) of the flux first, so the oxide film on the surface of the solder particles that have moved onto the electrode is removed preferentially, and the solder particles are transferred onto the surface of the electrode. It can get wet and spread. Thereby, solder particles can be efficiently aggregated on the electrodes.
上記フラックスは、加熱によりカチオンを放出するフラックスであることが好ましい。加熱によりカチオンを放出するフラックスの使用により、電極上にはんだ粒子をより一層効率的に配置することができる。 The above-mentioned flux is preferably a flux that releases cations when heated. By using a flux that releases cations when heated, solder particles can be placed on the electrodes more efficiently.
上記加熱によりカチオンを放出するフラックスとしては、上記熱カチオン開始剤(熱カチオン硬化剤)が挙げられる。 Examples of the flux that releases cations upon heating include the thermal cation initiator (thermal cation curing agent).
電極上にはんだ粒子をより一層効率的に配置する観点、絶縁信頼性をより一層効果的に高める観点、及び導通信頼性をより一層効果的に高める観点からは、上記フラックスは、酸化合物と塩基化合物との塩であることが好ましい。 From the viewpoint of arranging solder particles on the electrode more efficiently, from the viewpoint of further increasing the insulation reliability, and from the viewpoint of further effectively increasing the conduction reliability, the above flux is composed of an acid compound and a base. Preferably, it is a salt with a compound.
上記酸化合物は、カルボキシル基を有する有機化合物であることが好ましい。上記酸化合物としては、脂肪族系カルボン酸であるマロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、クエン酸、リンゴ酸、環状脂肪族カルボン酸であるシクロヘキシルカルボン酸、1,4-シクロヘキシルジカルボン酸、芳香族カルボン酸であるイソフタル酸、テレフタル酸、トリメリット酸、及びエチレンジアミン四酢酸等が挙げられる。電極上にはんだ粒子をより一層効率的に配置する観点、絶縁信頼性をより一層効果的に高める観点、及び導通信頼性をより一層効果的に高める観点からは、上記酸化合物は、グルタル酸、シクロヘキシルカルボン酸、又はアジピン酸であることが好ましい。 The acid compound is preferably an organic compound having a carboxyl group. The above acid compounds include aliphatic carboxylic acids such as malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, suberic acid, azelaic acid, sebacic acid, citric acid, malic acid, and cycloaliphatic carboxylic acids. Examples include cyclohexylcarboxylic acid, 1,4-cyclohexyldicarboxylic acid, aromatic carboxylic acids such as isophthalic acid, terephthalic acid, trimellitic acid, and ethylenediaminetetraacetic acid. From the viewpoint of arranging solder particles on the electrode more efficiently, from the viewpoint of further effectively increasing insulation reliability, and from the viewpoint of further effectively increasing conduction reliability, the above acid compound is glutaric acid, Cyclohexylcarboxylic acid or adipic acid is preferred.
上記塩基化合物は、アミノ基を有する有機化合物であることが好ましい。上記塩基化合物としては、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、メチルジエタノールアミン、エチルジエタノールアミン、シクロヘキシルアミン、ジシクロヘキシルアミン、ベンジルアミン、ベンズヒドリルアミン、2-メチルベンジルアミン、3-メチルベンジルアミン、4-tert-ブチルベンジルアミン、N-メチルベンジルアミン、N-エチルベンジルアミン、N-フェニルベンジルアミン、N-tert-ブチルベンジルアミン、N-イソプロピルベンジルアミン、N,N-ジメチルベンジルアミン、イミダゾール化合物、及びトリアゾール化合物が挙げられる。電極上にはんだ粒子をより一層効率的に配置する観点、絶縁信頼性をより一層効果的に高める観点、及び導通信頼性をより一層効果的に高める観点からは、上記塩基化合物は、ベンジルアミンであることが好ましい。 The basic compound is preferably an organic compound having an amino group. The above basic compounds include diethanolamine, triethanolamine, methyldiethanolamine, ethyldiethanolamine, cyclohexylamine, dicyclohexylamine, benzylamine, benzhydrylamine, 2-methylbenzylamine, 3-methylbenzylamine, 4-tert-butylbenzylamine. , N-methylbenzylamine, N-ethylbenzylamine, N-phenylbenzylamine, N-tert-butylbenzylamine, N-isopropylbenzylamine, N,N-dimethylbenzylamine, imidazole compounds, and triazole compounds. . From the viewpoint of arranging solder particles on the electrode more efficiently, from the viewpoint of further effectively increasing insulation reliability, and from the viewpoint of further effectively increasing continuity reliability, the above basic compound is benzylamine. It is preferable that there be.
導電材料100重量%中、上記フラックスの含有量は、好ましくは0.5重量%以上であり、好ましくは30重量%以下、より好ましくは25重量%以下である。上記導電材料は、フラックスを含んでいなくてもよい。上記フラックスの含有量が、上記下限以上及び上記上限以下であると、はんだ及び電極の表面に酸化被膜がより一層形成され難くなり、更に、はんだ及び電極の表面に形成された酸化被膜をより一層効果的に除去できる。 The content of the flux in 100% by weight of the conductive material is preferably 0.5% by weight or more, preferably 30% by weight or less, and more preferably 25% by weight or less. The above-mentioned conductive material does not need to contain flux. When the content of the flux is above the above lower limit and below the above upper limit, it becomes even more difficult to form an oxide film on the surfaces of the solder and the electrodes, and furthermore, the oxide film formed on the surfaces of the solder and the electrodes becomes even more difficult to form. Can be removed effectively.
(フィラー)
本発明に係る導電材料は、フィラーを含んでいてもよい。フィラーは、有機フィラーであってもよく、無機フィラーであってもよい。上記導電材料がフィラーを含むことにより、基板の全電極上に対して、はんだ粒子を均一に凝集させることができる。
(filler)
The conductive material according to the present invention may contain a filler. The filler may be an organic filler or an inorganic filler. By containing the filler in the conductive material, solder particles can be uniformly aggregated over all the electrodes of the substrate.
上記導電材料は、上記フィラーを含まないか、又は上記フィラーを5重量%以下で含むことが好ましい。上記熱硬化性化合物を用いている場合には、フィラーの含有量が少ないほど、電極上にはんだ粒子が移動しやすくなる。 It is preferable that the conductive material does not contain the filler or contains 5% by weight or less of the filler. When using the above-mentioned thermosetting compound, the smaller the filler content, the easier the solder particles will move onto the electrode.
導電材料100重量%中、上記フィラーの含有量は、好ましくは0重量%(未含有)以上であり、好ましくは5重量%以下、より好ましくは2重量%以下、さらに好ましくは1重量%以下である。上記フィラーの含有量が、上記下限以上及び上記上限以下であると、はんだ粒子が電極上により一層均一に配置される。 The content of the filler in 100% by weight of the conductive material is preferably 0% by weight or more (not contained), preferably 5% by weight or less, more preferably 2% by weight or less, and even more preferably 1% by weight or less. be. When the content of the filler is not less than the above lower limit and not more than the above upper limit, the solder particles are more uniformly arranged on the electrode.
(他の成分)
上記導電材料は、必要に応じて、例えば、充填剤、増量剤、軟化剤、可塑剤、チキソ剤、レベリング剤、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。
(other ingredients)
The above-mentioned conductive material may contain, if necessary, a filler, an extender, a softener, a plasticizer, a thixotropic agent, a leveling agent, a polymerization catalyst, a curing catalyst, a coloring agent, an antioxidant, a heat stabilizer, and a light stabilizer. , an ultraviolet absorber, a lubricant, an antistatic agent, a flame retardant, and other various additives.
(接続構造体及び接続構造体の製造方法)
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。本発明に係る接続構造体では、上記接続部の材料が、上述した導電材料である。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、上記接続部中のはんだ部により電気的に接続されている。
(Connected structure and method for manufacturing the connected structure)
The connection structure according to the present invention includes a first connection target member having a first electrode on its surface, a second connection target member having a second electrode on its surface, and the first connection target member, and a connecting portion connecting the second connection target member. In the connected structure according to the present invention, the material of the connecting portion is the conductive material described above. In the connected structure according to the present invention, the first electrode and the second electrode are electrically connected by a solder part in the connecting part.
本発明に係る接続構造体の製造方法は、上述した導電材料を用いて、第1の電極を表面に有する第1の接続対象部材の表面上に、上記導電材料を配置する工程を備える。本発明に係る接続構造体の製造方法は、上記導電材料の上記第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、上記第1の電極と上記第2の電極とが対向するように配置する工程を備える。本発明に係る接続構造体の製造方法は、上記はんだ粒子の融点以上に上記導電材料を加熱することで、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、かつ、上記第1の電極と上記第2の電極とを、上記接続部中のはんだ部により電気的に接続する工程を備える。 A method for manufacturing a connected structure according to the present invention includes a step of using the above-mentioned conductive material and arranging the above-described conductive material on the surface of a first connection target member having a first electrode on the surface. The method for manufacturing a connected structure according to the present invention includes a method for manufacturing a connected structure, in which a second connection target member having a second electrode on the surface is placed on a surface of the conductive material opposite to the first connection target member side. The method includes a step of arranging the first electrode and the second electrode so as to face each other. The method for manufacturing a connected structure according to the present invention provides a connection between the first connection target member and the second connection target member by heating the conductive material above the melting point of the solder particles. forming the part from the conductive material, and electrically connecting the first electrode and the second electrode by a solder part in the connecting part.
本発明に係る接続構造体及び接続構造体の製造方法では、特定の導電材料を用いているので、はんだ粒子が第1の電極と第2の電極との間に集まりやすく、はんだ粒子を電極(ライン)上に効率的に配置することができる。また、はんだ粒子の一部が、電極が形成されていない領域(スペース)に配置され難く、電極が形成されていない領域に配置されるはんだ粒子の量をかなり少なくすることができる。従って、第1の電極と第2の電極との間の導通信頼性を高めることができる。しかも、接続されてはならない横方向に隣接する電極間の電気的な接続を防ぐことができ、絶縁信頼性を高めることができる。 In the bonded structure and the method for manufacturing the bonded structure according to the present invention, since a specific conductive material is used, solder particles tend to collect between the first electrode and the second electrode. line). Furthermore, some of the solder particles are less likely to be placed in areas (spaces) where no electrodes are formed, and the amount of solder particles placed in areas where no electrodes are formed can be considerably reduced. Therefore, the reliability of conduction between the first electrode and the second electrode can be improved. Moreover, electrical connection between horizontally adjacent electrodes that should not be connected can be prevented, and insulation reliability can be improved.
また、電極上にはんだ粒子を効率的に配置し、かつ電極が形成されていない領域に配置されるはんだ粒子の量をかなり少なくするためには、上記導電材料は、導電フィルムではなく、導電ペーストを用いることが好ましい。 In addition, in order to efficiently arrange solder particles on the electrodes and to significantly reduce the amount of solder particles placed in areas where no electrodes are formed, the above-mentioned conductive material should be a conductive paste rather than a conductive film. It is preferable to use
電極間でのはんだ部の厚みは、好ましくは10μm以上、より好ましくは20μm以上であり、好ましくは100μm以下、より好ましくは80μm以下である。電極の表面上のはんだ濡れ面積(電極の露出した面積100%中のはんだが接している面積)は、好ましくは50%以上、より好ましくは70%以上であり、好ましくは100%以下である。 The thickness of the solder portion between the electrodes is preferably 10 μm or more, more preferably 20 μm or more, and preferably 100 μm or less, more preferably 80 μm or less. The solder wetted area on the surface of the electrode (the area in contact with the solder out of 100% of the exposed area of the electrode) is preferably 50% or more, more preferably 70% or more, and preferably 100% or less.
本発明に係る接続構造体の製造方法では、上記第2の接続対象部材を配置する工程及び上記接続部を形成する工程において、加圧を行わず、上記導電材料には、上記第2の接続対象部材の重量が加わることが好ましい。本発明に係る接続構造体の製造方法では、上記第2の接続対象部材を配置する工程及び上記接続部を形成する工程において、上記導電材料には、上記第2の接続対象部材の重量の力を超える加圧圧力は加わらないことが好ましい。これらの場合には、複数のはんだ部において、はんだ量の均一性をより一層高めることができる。さらに、はんだ部の厚みをより一層効果的に厚くすることができ、複数のはんだ粒子が電極間に多く集まりやすくなり、複数のはんだ粒子を電極(ライン)上により一層効率的に配置することができる。また、複数のはんだ粒子の一部が、電極が形成されていない領域(スペース)に配置され難く、電極が形成されていない領域に配置されるはんだ粒子におけるはんだの量をより一層少なくすることができる。従って、電極間の導通信頼性をより一層高めることができる。しかも、接続されてはならない横方向に隣接する電極間の電気的な接続をより一層防ぐことができ、絶縁信頼性をより一層高めることができる。 In the method for manufacturing a connected structure according to the present invention, in the step of arranging the second connection target member and the step of forming the connection part, no pressure is applied to the conductive material, and the second connection target member is not pressurized. Preferably, the weight of the target member is added. In the method for manufacturing a connected structure according to the present invention, in the step of arranging the second member to be connected and the step of forming the connecting portion, the conductive material is subjected to the force of the weight of the second member to be connected. It is preferable not to apply pressure exceeding . In these cases, the uniformity of the amount of solder can be further improved in the plurality of solder parts. Furthermore, the thickness of the solder part can be increased even more effectively, making it easier for multiple solder particles to gather between the electrodes, making it possible to more efficiently arrange multiple solder particles on the electrodes (lines). can. In addition, it is difficult for some of the plurality of solder particles to be placed in areas (spaces) where electrodes are not formed, and it is possible to further reduce the amount of solder in solder particles placed in areas where electrodes are not formed. can. Therefore, the reliability of conduction between the electrodes can be further improved. Moreover, electrical connections between horizontally adjacent electrodes that should not be connected can be further prevented, and insulation reliability can be further improved.
また、導電フィルムではなく、導電ペーストを用いれば、導電ペーストの塗布量によって、接続部及びはんだ部の厚みを調整することが容易になる。一方で、導電フィルムでは、接続部の厚みを変更したり、調整したりするためには、異なる厚みの導電フィルムを用意したり、所定の厚みの導電フィルムを用意したりしなければならないという問題がある。また、導電フィルムでは、導電ペーストと比べて、はんだの溶融温度で、導電フィルムの溶融粘度を十分に下げることができず、はんだ粒子の凝集が阻害されやすい傾向がある。 Further, if a conductive paste is used instead of a conductive film, it becomes easy to adjust the thickness of the connection portion and the solder portion by adjusting the amount of conductive paste applied. On the other hand, with conductive films, there is a problem in that in order to change or adjust the thickness of the connection part, it is necessary to prepare conductive films of different thicknesses or to prepare conductive films of a predetermined thickness. There is. Moreover, in a conductive film, compared to a conductive paste, the melt viscosity of the conductive film cannot be sufficiently lowered at the melting temperature of the solder, and aggregation of solder particles tends to be inhibited.
以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明する。 Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施形態に係る導電材料を用いて得られる接続構造体を模式的に示す断面図である。 FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a connected structure obtained using a conductive material according to an embodiment of the present invention.
図1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、上述した導電材料により形成されている。本実施形態では、上記導電材料は、熱硬化性成分と、はんだ粒子とを含む。上記熱硬化性成分は、熱硬化性化合物と熱硬化剤とを含む。本実施形態では、導電材料として、導電ペーストが用いられている。
The
接続部4は、複数のはんだ粒子が集まり互いに接合したはんだ部4Aと、熱硬化性化合物が熱硬化された硬化物部4Bとを有する。
The connecting
第1の接続対象部材2は表面(上面)に、複数の第1の電極2aを有する。第2の接続対象部材3は表面(下面)に、複数の第2の電極3aを有する。第1の電極2aと第2の電極3aとが、はんだ部4Aにより電気的に接続されている。従って、第1の接続対象部材2と第2の接続対象部材3とが、はんだ部4Aにより電気的に接続されている。なお、接続部4において、第1の電極2aと第2の電極3aとの間に集まったはんだ部4Aとは異なる領域(硬化物部4B部分)では、はんだ粒子は存在しない。はんだ部4Aとは異なる領域(硬化物部4B部分)では、はんだ部4Aと離れたはんだ粒子は存在しない。なお、少量であれば、第1の電極2aと第2の電極3aとの間に集まったはんだ部4Aとは異なる領域(硬化物部4B部分)に、はんだ粒子が存在していてもよい。
The first
図1に示すように、接続構造体1では、第1の電極2aと第2の電極3aとの間に、複数のはんだ粒子が集まり、複数のはんだ粒子が溶融した後、はんだ粒子の溶融物が電極の表面を濡れ拡がった後に固化して、はんだ部4Aが形成されている。このため、はんだ部4Aと第1の電極2a、並びにはんだ部4Aと第2の電極3aとの接続面積が大きくなる。すなわち、はんだ粒子を用いることにより、導電性の外表面がニッケル、金又は銅等の金属である導電性粒子を用いた場合と比較して、はんだ部4Aと第1の電極2a、並びにはんだ部4Aと第2の電極3aとの接触面積が大きくなる。このことによっても、接続構造体1における導通信頼性及び接続信頼性が高くなる。なお、導電材料にフラックスが含まれる場合に、フラックスは、一般に、加熱により次第に失活する。
As shown in FIG. 1, in the
なお、図1に示す接続構造体1では、はんだ部4Aの全てが、第1,第2の電極2a,3a間の対向している領域に位置している。図3に示す変形例の接続構造体1Xは、接続部4Xのみが、図1に示す接続構造体1と異なる。接続部4Xは、はんだ部4XAと硬化物部4XBとを有する。接続構造体1Xのように、はんだ部4XAの多くが、第1,第2の電極2a,3aの対向している領域に位置しており、はんだ部4XAの一部が第1,第2の電極2a,3aの対向している領域から側方にはみ出していてもよい。第1,第2の電極2a,3aの対向している領域から側方にはみ出しているはんだ部4XAは、はんだ部4XAの一部であり、はんだ部4XAから離れたはんだ粒子ではない。なお、本実施形態では、はんだ部から離れたはんだ粒子の量を少なくすることができるが、はんだ部から離れたはんだ粒子が硬化物部中に存在していてもよい。
In addition, in the
はんだ粒子の使用量を少なくすれば、接続構造体1を得ることが容易になる。はんだ粒子の使用量を多くすれば、接続構造体1Xを得ることが容易になる。
By reducing the amount of solder particles used, it becomes easier to obtain the
接続構造体1,1Xでは、第1の電極2aと接続部4,4Xと第2の電極3aとの積層方向に第1の電極2aと第2の電極3aとの対向し合う部分をみたときに、第1の電極2aと第2の電極3aとの対向し合う部分の面積100%中の50%以上に、接続部4,4X中のはんだ部4A,4XAが配置されていることが好ましい。接続部4,4X中のはんだ部4A,4XAが、上記の好ましい態様を満足することで、導通信頼性をより一層高めることができる。
In the
上記第1の電極と上記接続部と上記第2の電極との積層方向に上記第1の電極と上記第2の電極との対向し合う部分をみたときに、上記第1の電極と上記第2の電極との対向し合う部分の面積100%中の50%以上に、上記接続部中のはんだ部が配置されていることが好ましい。上記第1の電極と上記接続部と上記第2の電極との積層方向に上記第1の電極と上記第2の電極との対向し合う部分をみたときに、上記第1の電極と上記第2の電極との対向し合う部分の面積100%中の60%以上に、上記接続部中のはんだ部が配置されていることがより好ましい。上記第1の電極と上記接続部と上記第2の電極との積層方向に上記第1の電極と上記第2の電極との対向し合う部分をみたときに、上記第1の電極と上記第2の電極との対向し合う部分の面積100%中の70%以上に、上記接続部中のはんだ部が配置されていることがさらに好ましい。上記第1の電極と上記接続部と上記第2の電極との積層方向に上記第1の電極と上記第2の電極との対向し合う部分をみたときに、上記第1の電極と上記第2の電極との対向し合う部分の面積100%中の80%以上に、上記接続部中のはんだ部が配置されていることが特に好ましい。上記第1の電極と上記接続部と上記第2の電極との積層方向に上記第1の電極と上記第2の電極との対向し合う部分をみたときに、上記第1の電極と上記第2の電極との対向し合う部分の面積100%中の90%以上に、上記接続部中のはんだ部が配置されていることが最も好ましい。上記接続部中のはんだ部が、上記の好ましい態様を満足することで、導通信頼性をより一層高めることができる。 When looking at the opposing portions of the first electrode and the second electrode in the stacking direction of the first electrode, the connecting portion, and the second electrode, the first electrode and the second electrode It is preferable that the solder portion in the connection portion is disposed on 50% or more of the 100% area of the portion facing the second electrode. When looking at the opposing portions of the first electrode and the second electrode in the stacking direction of the first electrode, the connecting portion, and the second electrode, the first electrode and the second electrode It is more preferable that the solder portion in the connection portion is disposed on 60% or more of the 100% area of the portion facing the second electrode. When looking at the opposing portions of the first electrode and the second electrode in the stacking direction of the first electrode, the connecting portion, and the second electrode, the first electrode and the second electrode It is more preferable that the solder part in the connection part is disposed on 70% or more of the 100% area of the part facing the second electrode. When looking at the opposing portions of the first electrode and the second electrode in the stacking direction of the first electrode, the connecting portion, and the second electrode, the first electrode and the second electrode It is particularly preferable that the solder portion in the connection portion is disposed on 80% or more of the 100% area of the portion facing the second electrode. When looking at the opposing portions of the first electrode and the second electrode in the stacking direction of the first electrode, the connecting portion, and the second electrode, the first electrode and the second electrode It is most preferable that the solder part in the connection part is disposed on 90% or more of the 100% area of the part facing the second electrode. When the solder portion in the connection portion satisfies the preferred embodiments described above, conduction reliability can be further improved.
上記第1の電極と上記接続部と上記第2の電極との積層方向と直交する方向に上記第1の電極と上記第2の電極との対向し合う部分をみたときに、上記第1の電極と上記第2の電極との対向し合う部分に、上記接続部中のはんだ部の60%以上が配置されていることが好ましい。上記第1の電極と上記接続部と上記第2の電極との積層方向と直交する方向に上記第1の電極と上記第2の電極との対向し合う部分をみたときに、上記第1の電極と上記第2の電極との対向し合う部分に、上記接続部中のはんだ部の70%以上が配置されていることがより好ましい。上記第1の電極と上記接続部と上記第2の電極との積層方向と直交する方向に上記第1の電極と上記第2の電極との対向し合う部分をみたときに、上記第1の電極と上記第2の電極との対向し合う部分に、上記接続部中のはんだ部の90%以上が配置されていることがさらに好ましい。上記第1の電極と上記接続部と上記第2の電極との積層方向と直交する方向に上記第1の電極と上記第2の電極との対向し合う部分をみたときに、上記第1の電極と上記第2の電極との対向し合う部分に、上記接続部中のはんだ部の95%以上が配置されていることが特に好ましい。上記第1の電極と上記接続部と上記第2の電極との積層方向と直交する方向に上記第1の電極と上記第2の電極との対向し合う部分をみたときに、上記第1の電極と上記第2の電極との対向し合う部分に、上記接続部中のはんだ部の99%以上が配置されていることが最も好ましい。上記接続部中のはんだ部が、上記の好ましい態様を満足することで、導通信頼性をより一層高めることができる。 When the opposing portions of the first electrode and the second electrode are viewed in a direction perpendicular to the stacking direction of the first electrode, the connection portion, and the second electrode, the first It is preferable that 60% or more of the solder portion in the connection portion is disposed at the portion where the electrode and the second electrode face each other. When the opposing portions of the first electrode and the second electrode are viewed in a direction perpendicular to the stacking direction of the first electrode, the connection portion, and the second electrode, the first More preferably, 70% or more of the solder portion in the connection portion is disposed in a portion where the electrode and the second electrode face each other. When the opposing portions of the first electrode and the second electrode are viewed in a direction perpendicular to the stacking direction of the first electrode, the connection portion, and the second electrode, the first It is further preferable that 90% or more of the solder portion in the connection portion be disposed at a portion where the electrode and the second electrode face each other. When the opposing portions of the first electrode and the second electrode are viewed in a direction perpendicular to the stacking direction of the first electrode, the connection portion, and the second electrode, the first It is particularly preferable that 95% or more of the solder portion in the connection portion is disposed at the portion where the electrode and the second electrode face each other. When the opposing portions of the first electrode and the second electrode are viewed in a direction perpendicular to the stacking direction of the first electrode, the connection portion, and the second electrode, the first It is most preferable that 99% or more of the solder portion in the connecting portion is disposed at the portion where the electrode and the second electrode face each other. When the solder portion in the connection portion satisfies the preferred embodiments described above, conduction reliability can be further improved.
次に、図2では、本発明の一実施形態に係る導電材料を用いて、接続構造体1を製造する方法の一例を説明する。
Next, in FIG. 2, an example of a method for manufacturing the
先ず、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。次に、図2(a)に示すように、第1の接続対象部材2の表面上に、熱硬化性成分11Bと、はんだ粒子11Aとを含む導電材料11を配置する(第1の工程)。用いた導電材料11は、熱硬化性成分11Bとして、熱硬化性化合物と熱硬化剤とを含む。
First, a first
第1の接続対象部材2の第1の電極2aが設けられた表面上に、導電材料11を配置する。導電材料11の配置の後に、はんだ粒子11Aは、第1の電極2a(ライン)上と、第1の電極2aが形成されていない領域(スペース)上との双方に配置されている。
A
導電材料11の配置方法としては、特に限定されないが、ディスペンサーによる塗布、スクリーン印刷、及びインクジェット装置による吐出等が挙げられる。
Methods for disposing the
また、第2の電極3aを表面(下面)に有する第2の接続対象部材3を用意する。次に、図2(b)に示すように、第1の接続対象部材2の表面上の導電材料11において、導電材料11の第1の接続対象部材2側とは反対側の表面上に、第2の接続対象部材3を配置する(第2の工程)。導電材料11の表面上に、第2の電極3a側から、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とを対向させる。
Further, a second
次に、はんだ粒子11Aの融点以上に導電材料11を加熱する(第3の工程)。好ましくは、熱硬化性成分11B(熱硬化性化合物)の硬化温度以上に導電材料11を加熱する。この加熱時には、電極が形成されていない領域に存在していたはんだ粒子11Aは、第1の電極2aと第2の電極3aとの間に集まる(自己凝集効果)。導電フィルムではなく、導電ペーストを用いた場合には、はんだ粒子11Aが、第1の電極2aと第2の電極3aとの間により一層効果的に集まる。また、はんだ粒子11Aは溶融し、互いに接合する。また、熱硬化性成分11Bは熱硬化する。この結果、図2(c)に示すように、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が、導電材料11により形成される。導電材料11により接続部4が形成され、複数のはんだ粒子11Aが接合することによってはんだ部4Aが形成され、熱硬化性成分11Bが熱硬化することによって硬化物部4Bが形成される。はんだ粒子11Aが十分に移動すれば、第1の電極2aと第2の電極3aとの間に位置していないはんだ粒子11Aの移動が開始してから、第1の電極2aと第2の電極3aとの間にはんだ粒子11Aの移動が完了するまでに、温度を一定に保持しなくてもよい。
Next, the
本実施形態では、上記第2の工程及び上記第3の工程において、加圧を行わない方が好ましい。この場合には、導電材料11には、第2の接続対象部材3の重量が加わる。このため、接続部4の形成時に、はんだ粒子11Aが、第1の電極2aと第2の電極3aとの間により一層効果的に集まる。なお、上記第2の工程及び上記第3の工程の内の少なくとも一方において、加圧を行えば、はんだ粒子11Aが第1の電極2aと第2の電極3aとの間に集まろうとする作用が阻害される傾向が高くなる。
In this embodiment, it is preferable not to apply pressure in the second step and the third step. In this case, the weight of the second
また、本実施形態では、加圧を行っていないため、第1の電極2aと第2の電極3aとのアライメントがずれた状態で、第1の接続対象部材2と第2の接続対象部材3とが重ね合わされた場合でも、そのずれを補正して、第1の電極2aと第2の電極3aとを接続させることができる(セルフアライメント効果)。これは、第1の電極2aと第2の電極3aとの間に自己凝集している溶融したはんだが、第1の電極2aと第2の電極3aとの間のはんだと導電材料のその他の成分とが接する面積が最小となる方がエネルギー的に安定になるため、その最小の面積となる接続構造であるアライメントのあった接続構造にする力が働くためである。この際、導電材料が硬化していないこと、及び、その温度、時間にて、導電材料のはんだ粒子以外の成分の粘度が十分低いことが望ましい。
Furthermore, in this embodiment, since no pressure is applied, the first
はんだ粒子の融点での導電材料の粘度(ηmp)は、好ましくは50Pa・s以下、より好ましくは10Pa・s以下、さらに好ましくは1Pa・s以下であり、好ましくは0.1Pa・s以上、より好ましくは0.2Pa・s以上である。上記粘度(ηmp)が、上記上限以下であれば、電極上にはんだ粒子を効率的に凝集させることができる。上記粘度が、上記下限以上であれば、接続部でのボイドを抑制し、接続部以外への導電材料のはみだしを抑制することができる。 The viscosity (ηmp) of the conductive material at the melting point of the solder particles is preferably 50 Pa·s or less, more preferably 10 Pa·s or less, even more preferably 1 Pa·s or less, and preferably 0.1 Pa·s or more, more Preferably it is 0.2 Pa·s or more. If the above-mentioned viscosity (ηmp) is below the above-mentioned upper limit, solder particles can be efficiently aggregated on the electrode. If the above-mentioned viscosity is more than the above-mentioned lower limit, it is possible to suppress voids in the connection portion and to suppress the conductive material from protruding outside the connection portion.
上記粘度(ηmp)は、STRESSTECH(REOLOGICA社製)等を用いて、歪制御1rad、周波数1Hz、昇温速度20℃/分、測定温度範囲25℃~200℃(但し、はんだ粒子の融点が200℃を超える場合には温度上限をはんだ粒子の融点とする)の条件で測定可能である。測定結果から、はんだ粒子の融点(℃)での粘度が評価される。 The above viscosity (ηmp) was measured using STRESSTECH (manufactured by REOLOGICA), etc., with strain control of 1 rad, frequency of 1 Hz, temperature increase rate of 20 °C/min, and measurement temperature range of 25 °C to 200 °C (provided that the melting point of the solder particles is 200 °C). ℃, the upper temperature limit is the melting point of the solder particles). From the measurement results, the viscosity at the melting point (°C) of the solder particles is evaluated.
このようにして、図1に示す接続構造体1が得られる。なお、上記第2の工程と上記第3の工程とは連続して行われてもよい。また、上記第2の工程を行った後に、得られる第1の接続対象部材2と導電材料11と第2の接続対象部材3との積層体を、加熱部に移動させて、上記第3の工程を行ってもよい。上記加熱を行うために、加熱部材上に上記積層体を配置してもよく、加熱された空間内に上記積層体を配置してもよい。
In this way, the
上記第3の工程における上記加熱温度は、好ましくは140℃以上、より好ましくは160℃以上であり、好ましくは450℃以下、より好ましくは250℃以下、さらに好ましくは200℃以下である。 The heating temperature in the third step is preferably 140°C or higher, more preferably 160°C or higher, preferably 450°C or lower, more preferably 250°C or lower, even more preferably 200°C or lower.
上記第3の工程における加熱方法としては、はんだ粒子の融点以上及び熱硬化性成分の硬化温度以上に、接続構造体全体を、リフロー炉を用いて又はオーブンを用いて加熱する方法や、接続構造体の接続部のみを局所的に加熱する方法が挙げられる。 The heating method in the third step includes a method of heating the entire connected structure using a reflow oven or an oven to a temperature higher than the melting point of the solder particles and the curing temperature of the thermosetting component; One example is a method of locally heating only the connecting parts of the body.
局所的に加熱する方法に用いる器具としては、ホットプレート、熱風を付与するヒートガン、はんだゴテ、及び赤外線ヒーター等が挙げられる。 Examples of devices used in the local heating method include a hot plate, a heat gun that applies hot air, a soldering iron, and an infrared heater.
また、ホットプレートにて局所的に加熱する際、接続部直下は、熱伝導性の高い金属にて、その他の加熱することが好ましくない個所は、フッ素樹脂等の熱伝導性の低い材質にて、ホットプレート上面を形成することが好ましい。 In addition, when heating locally with a hot plate, use a highly thermally conductive metal directly below the connection, and use a low thermally conductive material such as fluororesin for other areas where it is not desirable to heat. , preferably forming the top surface of the hot plate.
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、半導体パッケージ、LEDチップ、LEDパッケージ、コンデンサ及びダイオード等の電子部品、並びに樹脂フィルム、プリント基板、フレキシブルプリント基板、フレキシブルフラットケーブル、リジッドフレキシブル基板、ガラスエポキシ基板及びガラス基板等の回路基板等の電子部品等が挙げられる。上記第1,第2の接続対象部材は、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. Specifically, the first and second connection target members include semiconductor chips, semiconductor packages, LED chips, LED packages, electronic components such as capacitors and diodes, resin films, printed circuit boards, flexible printed circuit boards, and flexible Examples include electronic components such as flat cables, rigid-flexible boards, circuit boards such as glass epoxy boards, and glass boards. It is preferable that the first and second connection target members are electronic components.
上記第1の接続対象部材及び上記第2の接続対象部材の内の少なくとも一方が、樹脂フィルム、フレキシブルプリント基板、フレキシブルフラットケーブル又はリジッドフレキシブル基板であることが好ましい。上記第2の接続対象部材が、樹脂フィルム、フレキシブルプリント基板、フレキシブルフラットケーブル又はリジッドフレキシブル基板であることが好ましい。樹脂フィルム、フレキシブルプリント基板、フレキシブルフラットケーブル及びリジッドフレキシブル基板は、柔軟性が高く、比較的軽量であるという性質を有する。このような接続対象部材の接続に導電フィルムを用いた場合には、はんだ粒子が電極上に集まりにくい傾向がある。これに対して、導電ペーストを用いることで、樹脂フィルム、フレキシブルプリント基板、フレキシブルフラットケーブル又はリジッドフレキシブル基板を用いたとしても、はんだ粒子を電極上に効率的に集めることで、電極間の導通信頼性を十分に高めることができる。樹脂フィルム、フレキシブルプリント基板、フレキシブルフラットケーブル又はリジッドフレキシブル基板を用いる場合に、半導体チップ等の他の接続対象部材を用いた場合と比べて、加圧を行わないことによる電極間の導通信頼性の向上効果がより一層効果的に得られる。 It is preferable that at least one of the first connection target member and the second connection target member is a resin film, a flexible printed circuit board, a flexible flat cable, or a rigid flexible circuit board. It is preferable that the second connection target member is a resin film, a flexible printed circuit board, a flexible flat cable, or a rigid flexible circuit board. Resin films, flexible printed circuit boards, flexible flat cables, and rigid-flexible circuit boards have the properties of being highly flexible and relatively lightweight. When a conductive film is used to connect such connection target members, solder particles tend to be difficult to collect on the electrodes. On the other hand, by using a conductive paste, even if a resin film, flexible printed circuit board, flexible flat cable, or rigid-flex board is used, the solder particles can be efficiently collected on the electrodes, ensuring continuity between the electrodes. You can fully enhance your sexuality. When using resin films, flexible printed circuit boards, flexible flat cables, or rigid-flex circuit boards, the reliability of conduction between electrodes can be improved by not applying pressure, compared to when using other connection objects such as semiconductor chips. The improvement effect can be obtained even more effectively.
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、銀電極、SUS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、銀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、銀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 gold electrodes, nickel electrodes, tin electrodes, aluminum electrodes, copper electrodes, molybdenum electrodes, silver electrodes, SUS electrodes, and tungsten electrodes. 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, a silver 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, a silver electrode, or a tungsten electrode. In addition, when the said electrode is an aluminum electrode, it may be an electrode formed only with aluminum, and the electrode may be an electrode in which an aluminum layer is laminated|stacked on the surface of a metal oxide layer. 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 elements include Sn, Al, and Ga.
本発明に係る接続構造体では、上記第1の電極及び上記第2の電極は、エリアアレイ又はペリフェラルにて配置されていることが好ましい。上記第1の電極及び上記第2の電極が、エリアアレイ又はペリフェラルにて配置されている場合において、本発明の効果がより一層効果的に発揮される。上記エリアアレイとは、接続対象部材の電極が配置されている面にて、格子状に電極が配置されている構造のことである。上記ペリフェラルとは、接続対象部材の外周部に電極が配置されている構造のことである。電極が櫛型に並んでいる構造の場合は、櫛に垂直な方向に沿ってはんだ粒子が凝集すればよいのに対して、上記エリアアレイ又はペリフェラル構造では電極が配置されている面において、全面にて均一にはんだ粒子が凝集する必要がある。そのため、従来の方法では、はんだ量が不均一になりやすいのに対して、本発明の方法では、本発明の効果がより一層効果的に発揮される。 In the connected structure according to the present invention, it is preferable that the first electrode and the second electrode are arranged in an area array or a peripheral. The effects of the present invention are even more effectively exhibited when the first electrode and the second electrode are arranged in an area array or peripherally. The above-mentioned area array is a structure in which electrodes are arranged in a grid pattern on the surface of the connection target member on which the electrodes are arranged. The above-mentioned peripheral refers to a structure in which electrodes are arranged on the outer periphery of a member to be connected. In the case of a structure in which the electrodes are arranged in a comb shape, the solder particles only need to aggregate along the direction perpendicular to the comb, whereas in the above area array or peripheral structure, the solder particles aggregate on the entire surface on the surface where the electrodes are arranged. It is necessary for the solder particles to coagulate uniformly. Therefore, in the conventional method, the amount of solder tends to be non-uniform, whereas in the method of the present invention, the effects of the present invention are more effectively exhibited.
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 explained with reference to Examples and Comparative Examples. The invention is not limited only to the following examples.
熱硬化性成分(熱硬化性化合物):
熱硬化性化合物1:フェノールノボラック型エポキシ化合物、DOW社製「DEN431」
熱硬化性化合物2:ビスフェノールA型エポキシ化合物、新日鉄住金化学社製「YD-8125」
熱硬化性化合物3:ビスフェノールF型エポキシ化合物、新日鉄住金化学社製「YDF-8170C」
Thermosetting component (thermosetting compound):
Thermosetting compound 1: Phenol novolac type epoxy compound, “DEN431” manufactured by DOW
Thermosetting compound 2: Bisphenol A type epoxy compound, "YD-8125" manufactured by Nippon Steel & Sumikin Chemical Co., Ltd.
Thermosetting compound 3: Bisphenol F type epoxy compound, "YDF-8170C" manufactured by Nippon Steel & Sumikin Chemical Co., Ltd.
熱硬化性成分(熱硬化剤):
熱硬化剤1:酸無水物硬化剤、新日本理化社製「リカシッドTH」
Thermosetting component (thermosetting agent):
Thermosetting agent 1: Acid anhydride curing agent, "Rikacid TH" manufactured by Shin Nippon Rika Co., Ltd.
熱硬化性成分(硬化促進剤):
硬化促進剤1:三フッ化ホウ素、アルドリッチ社製「三フッ化ホウ素エチルアミン錯体」
硬化促進剤2:有機ホスホニウム塩、日本化学工業社製「PX-4MP」
硬化促進剤3:有機ホスホニウム塩、日本化学工業社製「PX-4B」
硬化促進剤4:有機ホスホニウム塩、日本化学工業社製「PX-4ET」
硬化促進剤5:有機ホスホニウム塩、日本化学工業社製「PX-4BT」
Thermosetting component (hardening accelerator):
Curing accelerator 1: Boron trifluoride, "Boron trifluoride ethylamine complex" manufactured by Aldrich
Curing accelerator 2: Organic phosphonium salt, “PX-4MP” manufactured by Nihon Kagaku Kogyo Co., Ltd.
Curing accelerator 3: Organic phosphonium salt, “PX-4B” manufactured by Nihon Kagaku Kogyo Co., Ltd.
Curing accelerator 4: Organic phosphonium salt, “PX-4ET” manufactured by Nihon Kagaku Kogyo Co., Ltd.
Curing accelerator 5: Organic phosphonium salt, “PX-4BT” manufactured by Nihon Kagaku Kogyo Co., Ltd.
フラックス:
フラックス1:「グルタル酸ベンジルアミン塩」、融点108℃
フラックス1の作製方法:
ガラスビンに、反応溶媒である水24gと、グルタル酸(和光純薬工業社製)13.212gとを入れ、室温で均一になるまで溶解させた。その後、ベンジルアミン(和光純薬工業社製)10.715gを入れて、約5分間撹拌し、混合液を得た。得られた混合液を5~10℃の冷蔵庫に入れて、一晩放置した。析出した結晶をろ過により分取し、水で洗浄し、真空乾燥し、フラックス1を得た。
flux:
Flux 1: “Glutaric acid benzylamine salt”, melting point 108°C
How to make Flux 1:
24 g of water as a reaction solvent and 13.212 g of glutaric acid (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) were placed in a glass bottle and dissolved until uniform at room temperature. Then, 10.715 g of benzylamine (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added and stirred for about 5 minutes to obtain a mixed solution. The resulting mixture was placed in a refrigerator at 5 to 10°C and left overnight. The precipitated crystals were collected by filtration, washed with water, and vacuum dried to obtain
はんだ粒子:
はんだ粒子1:SnBiはんだ粒子、融点138℃、三井金属社製「Sn42Bi58」を選別したはんだ粒子、平均粒子径:10μm
はんだ粒子2:SnBiはんだ粒子、融点138℃、三井金属社製「Sn42Bi58」を選別したはんだ粒子、平均粒子径:10μm
はんだ粒子3:SnBiはんだ粒子、融点138℃、三井金属社製「Sn42Bi58」を選別したはんだ粒子、平均粒子径:5μm
はんだ粒子4:SnBiはんだ粒子、融点138℃、三井金属社製「Sn42Bi58」を選別したはんだ粒子、平均粒子径:2μm
はんだ粒子5:SnBiはんだ粒子、融点138℃、三井金属社製「Sn42Bi58」、平均粒子径:10μm
はんだ粒子6:SnBiはんだ粒子、融点138℃、三井金属社製「Sn42Bi58」、平均粒子径:5μm
はんだ粒子7:SnAgCuはんだ粒子、融点219℃、三井金属社製「Sn96.5Ag3.0Cu0.5」を選別したはんだ粒子、平均粒子径:10μm
はんだ粒子8:SnAgCuはんだ粒子、融点219℃、三井金属社製「Sn96.5Ag3.0Cu0.5」を選別したはんだ粒子、平均粒子径:10μm
はんだ粒子9:SnAgCuはんだ粒子、融点219℃、三井金属社製「Sn96.5Ag3.0Cu0.5」を選別したはんだ粒子、平均粒子径:5μm
はんだ粒子10:SnAgCuはんだ粒子、融点219℃、三井金属社製「Sn96.5Ag3.0Cu0.5」を選別したはんだ粒子、平均粒子径:2μm
はんだ粒子11:SnAgCuはんだ粒子、融点219℃、三井金属社製「Sn96.5Ag3.0Cu0.5」、平均粒子径:10μm
はんだ粒子12:SnAgCuはんだ粒子、融点219℃、三井金属社製「Sn96.5Ag3.0Cu0.5」、平均粒子径:5μm
Solder particles:
Solder particle 1: SnBi solder particles, melting point 138°C, solder particles selected from "Sn42Bi58" manufactured by Mitsui Kinzoku, average particle size: 10 μm
Solder particle 2: SnBi solder particles, melting point 138°C, solder particles selected from "Sn42Bi58" manufactured by Mitsui Kinzoku Co., Ltd., average particle size: 10 μm
Solder particle 3: SnBi solder particles, melting point 138°C, solder particles selected from "Sn42Bi58" manufactured by Mitsui Kinzoku Co., Ltd., average particle size: 5 μm
Solder particle 4: SnBi solder particles, melting point 138°C, solder particles selected from "Sn42Bi58" manufactured by Mitsui Kinzoku Co., Ltd., average particle size: 2 μm
Solder particle 5: SnBi solder particle, melting point 138°C, “Sn42Bi58” manufactured by Mitsui Kinzoku Co., Ltd., average particle size: 10 μm
Solder particle 6: SnBi solder particle, melting point 138°C, “Sn42Bi58” manufactured by Mitsui Kinzoku Co., Ltd., average particle size: 5 μm
Solder particle 7: SnAgCu solder particles, melting point 219°C, solder particles selected from Mitsui Kinzoku Co., Ltd. "Sn96.5Ag3.0Cu0.5", average particle size: 10 μm
Solder particle 8: SnAgCu solder particle, melting point 219°C, solder particle selected from Mitsui Kinzoku Co., Ltd. "Sn96.5Ag3.0Cu0.5", average particle size: 10 μm
Solder particle 9: SnAgCu solder particle, melting point 219°C, solder particle selected from Mitsui Kinzoku Co., Ltd. "Sn96.5Ag3.0Cu0.5", average particle size: 5 μm
Solder particle 10: SnAgCu solder particles, melting point 219°C, solder particles selected from Mitsui Kinzoku Co., Ltd. "Sn96.5Ag3.0Cu0.5", average particle size: 2 μm
Solder particle 11: SnAgCu solder particle, melting point 219°C, "Sn96.5Ag3.0Cu0.5" manufactured by Mitsui Kinzoku Co., Ltd., average particle size: 10 μm
Solder particle 12: SnAgCu solder particle, melting point 219°C, "Sn96.5Ag3.0Cu0.5" manufactured by Mitsui Kinzoku Co., Ltd., average particle size: 5 μm
(実施例1~7,9~12,14~26,28~31,33~38、参考例8,13,27,32及び比較例1~8)
(1)導電材料(異方性導電ペースト)の作製
下記の表1,2,3,4に示す成分を下記の表1,2,3,4に示す配合量で配合して、導電材料(異方性導電ペースト)を得た。
(Examples 1-7 , 9-12, 14-26, 28-31, 33-38 , Reference Examples 8, 13, 27, 32 and Comparative Examples 1-8)
(1) Preparation of conductive material (anisotropic conductive paste) The components shown in Tables 1, 2, 3, and 4 below are blended in the amounts shown in Tables 1, 2, 3, and 4 below, and the conductive material ( Anisotropic conductive paste) was obtained.
(2)接続構造体の作製
第1の接続対象部材として、L/S=250μm/150μmの銅電極を表面に有するガラスエポキシ基板を用意した。
(2) Preparation of connected structure A glass epoxy substrate having copper electrodes with L/S=250 μm/150 μm on its surface was prepared as the first member to be connected.
第2の接続対象部材として、L/S=250μm/150μmの銅電極を表面に有する半導体チップを用意した。 A semiconductor chip having copper electrodes with L/S=250 μm/150 μm on the surface was prepared as a second connection target member.
上記ガラスエポキシ基板の上面に、作製直後の導電材料(異方性導電ペースト)を厚さ100μmとなるように塗工し、導電材料(異方性導電ペースト)層を形成した。次に、導電材料(異方性導電ペースト)層の上面に半導体チップを電極同士が対向するように積層した。導電材料(異方性導電ペースト)層には、上記半導体チップの重量は加わる。その状態から、導電材料(異方性導電ペースト)層の温度が、昇温開始から5秒後にはんだの融点となるように加熱した。さらに、昇温開始から15秒後に、導電材料(異方性導電ペースト)層の温度が160℃(実施例1~7,9~12,14~19、参考例8,13及び比較例1~4)又は250℃(実施例20~26,28~31,33~38、参考例27,32及び比較例5~8)となるように加熱し、導電材料(異方性導電ペースト)層を硬化させ、接続構造体を得た。加熱時には、加圧を行わなかった。 A conductive material (anisotropic conductive paste) immediately after preparation was applied to a thickness of 100 μm on the upper surface of the glass epoxy substrate to form a conductive material (anisotropic conductive paste) layer. Next, semiconductor chips were stacked on the upper surface of the conductive material (anisotropic conductive paste) layer so that the electrodes faced each other. The weight of the semiconductor chip is added to the conductive material (anisotropic conductive paste) layer. From this state, the temperature of the conductive material (anisotropic conductive paste) layer was heated to the melting point of the solder 5 seconds after the start of temperature rise. Furthermore, 15 seconds after the start of temperature rise, the temperature of the conductive material (anisotropic conductive paste) layer was 160°C (Examples 1 to 7, 9 to 12, 14 to 19 , Reference Examples 8 and 13 , and Comparative Examples 1 to 1). 4) or heated to 250°C (Examples 20-26, 28-31, 33-38 , Reference Examples 27 , 32 and Comparative Examples 5-8) to form a conductive material (anisotropic conductive paste) layer. It was cured to obtain a connected structure. No pressure was applied during heating.
(評価)
(1)はんだ粒子の最大粒子径及びはんだ粒子の最小粒子径
上記はんだ粒子の最大粒子径及び上記はんだ粒子の最小粒子径は、レーザー回折式粒度分布測定装置(堀場製作所社製「LA-920」)を用いた測定結果から、はんだ粒子の粒子径の最大値を上記はんだ粒子の最大粒子径とし、はんだ粒子の粒子径の最小値を上記はんだ粒子の最小粒子径とした。
(evaluation)
(1) Maximum particle diameter of solder particles and minimum particle diameter of solder particles The maximum particle diameter of solder particles and the minimum particle diameter of solder particles are measured using a laser diffraction particle size distribution analyzer (“LA-920” manufactured by Horiba, Ltd.). ), the maximum value of the particle diameter of the solder particles was defined as the maximum particle diameter of the solder particles, and the minimum value of the particle diameter of the solder particles was defined as the minimum particle diameter of the solder particles.
(2)はんだ粒子の平均粒子径
上記はんだ粒子の平均粒子径を、レーザー回折式粒度分布測定装置(堀場製作所社製「LA-920」)を用いて測定した。
(2) Average particle diameter of solder particles The average particle diameter of the solder particles was measured using a laser diffraction particle size distribution analyzer (“LA-920” manufactured by Horiba, Ltd.).
(3)はんだサイドボール
得られた接続構造体において、走査型電子顕微鏡により接続部を観察することで、接続部の周囲にはんだサイドボールが形成されているか否かを確認した。はんだサイドボールを以下の基準で判定した。
(3) Solder side balls In the obtained bonded structure, the connection portions were observed using a scanning electron microscope to confirm whether or not solder side balls were formed around the connection portions. Solder side balls were judged based on the following criteria.
[はんだサイドボールの判定基準]
○○:接続部の周囲に形成されているはんだサイドボールの個数が5個以下
○:接続部の周囲に形成されているはんだサイドボールの個数が6個を超え15個以下
×:接続部の周囲に形成されているはんだサイドボールの個数が16個を超える
[Solder side ball judgment criteria]
○○: The number of solder side balls formed around the connection part is 5 or less. ○: The number of solder side balls formed around the connection part is more than 6 and 15 or less. The number of solder side balls formed around the device exceeds 16.
(4)電極上のはんだの配置精度
得られた接続構造体おいて、第1の電極と接続部と第2の電極との積層方向に第1の電極と第2の電極との対向し合う部分をみたときに、第1の電極と第2の電極との対向し合う部分の面積100%中の、接続部中のはんだ部が配置されている面積の割合Xを評価した。電極上のはんだの配置精度を以下の基準で判定した。
(4) Accuracy of placement of solder on electrodes In the obtained connection structure, the first electrode and the second electrode face each other in the stacking direction of the first electrode, the connection part, and the second electrode. When looking at the part, the ratio X of the area where the solder part in the connection part is arranged to 100% of the area of the part where the first electrode and the second electrode face each other was evaluated. The placement accuracy of the solder on the electrode was judged based on the following criteria.
[電極上のはんだの配置精度の判定基準]
○○:割合Xが70%以上
○:割合Xが50%以上70%未満
×:割合Xが50%未満
[Criteria for determining accuracy of solder placement on electrodes]
○○: Proportion X is 70% or more ○: Proportion X is 50% or more and less than 70% ×: Proportion X is less than 50%
(5)ゲル分率
下記の表1,2に示す成分の内、はんだ粒子を除く成分を配合して、硬化性組成物を得た。得られた硬化性組成物を、加熱プレス機を用いて、1MPaで加圧しながら160℃で60分間加熱することで、厚さ0.5mmの硬化物を得た。得られた硬化物を5g量り取り、トルエン100g中に25℃で20時間浸漬した。その後、硬化物を取り出し、160℃で30分間乾燥し、乾燥後の硬化物の重量を測定した。トルエン浸漬前後の重量変化から下記式(1)によりゲル分率を算出した。ゲル分率を下記の基準で判定した。
(5) Gel Fraction A curable composition was obtained by blending the components shown in Tables 1 and 2 below, excluding solder particles. The obtained curable composition was heated at 160° C. for 60 minutes while pressurized at 1 MPa using a hot press to obtain a cured product with a thickness of 0.5 mm. 5 g of the obtained cured product was weighed out and immersed in 100 g of toluene at 25° C. for 20 hours. Thereafter, the cured product was taken out and dried at 160° C. for 30 minutes, and the weight of the cured product after drying was measured. The gel fraction was calculated from the weight change before and after immersion in toluene using the following formula (1). The gel fraction was determined according to the following criteria.
ゲル分率(%)=[トルエン浸漬後の硬化物の重量(g)/トルエン浸漬前の硬化物の重量(g)]×100 ・・・式(1) Gel fraction (%) = [Weight of cured product after immersion in toluene (g)/Weight of cured product before immersion in toluene (g)] x 100...Formula (1)
[ゲル分率の判定基準]
○○:ゲル分率が90%以上100%以下
○:ゲル分率が70%以上90%未満
△:ゲル分率が50%以上70%未満
×:ゲル分率が50%未満
[Judgment criteria for gel fraction]
○○: Gel fraction is 90% or more and 100% or less ○: Gel fraction is 70% or more and less than 90% △: Gel fraction is 50% or more and less than 70% ×: Gel fraction is less than 50%
結果を下記の表1,2,3,4に示す。 The results are shown in Tables 1, 2, 3, and 4 below.
フレキシブルプリント基板、樹脂フィルム、フレキシブルフラットケーブル及びリジッドフレキシブル基板を用いた場合でも、同様の傾向が見られた。 Similar trends were observed even when flexible printed circuit boards, resin films, flexible flat cables, and rigid-flex circuit boards were used.
1,1X…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
4,4X…接続部
4A,4XA…はんだ部
4B,4XB…硬化物部
11…導電材料
11A…はんだ粒子
11B…熱硬化性成分
1, 1X...
Claims (11)
前記はんだ粒子の最大粒子径が、前記はんだ粒子の最小粒子径の4倍以下であり、
導電材料100体積%中、前記はんだ粒子の含有量が、10体積%以上95体積%以下である、導電材料。 Contains a thermosetting component and a plurality of solder particles,
The maximum particle size of the solder particles is 4 times or less the minimum particle size of the solder particles,
A conductive material in which the content of the solder particles in 100 volume% of the conductive material is 10 volume% or more and 95 volume% or less .
前記はんだ粒子の最大粒子径が、前記はんだ粒子の最小粒子径の20倍未満であり、
前記はんだ粒子の平均粒子径が、5μm以下であり、
導電材料100体積%中、前記はんだ粒子の含有量が、10体積%以上95体積%以下である、導電材料。 Contains a thermosetting component and a plurality of solder particles,
The maximum particle size of the solder particles is less than 20 times the minimum particle size of the solder particles,
The average particle diameter of the solder particles is 5 μm or less,
A conductive material in which the content of the solder particles in 100 volume% of the conductive material is 10 volume% or more and 95 volume% or less .
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、
前記接続部の材料が、請求項1~7のいずれか1項に記載の導電材料であり、
前記第1の電極と前記第2の電極とが、前記接続部中のはんだ部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 connection target member having a second electrode on its surface;
comprising a connection part connecting the first connection target member and the second connection target member,
The material of the connecting portion is the conductive material according to any one of claims 1 to 7 ,
A connection structure in which the first electrode and the second electrode are electrically connected by a solder part in the connection part.
前記導電材料の前記第1の接続対象部材側とは反対の表面上に、第2の電極を表面に有する第2の接続対象部材を、前記第1の電極と前記第2の電極とが対向するように配置する工程と、
前記はんだ粒子の融点以上に前記導電材料を加熱することで、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、かつ、前記第1の電極と前記第2の電極とを、前記接続部中のはんだ部により電気的に接続する工程とを備える、接続構造体の製造方法。 using the conductive material according to any one of claims 1 to 7 , disposing the conductive material on the surface of the first connection target member having the first electrode on the surface;
A second connection target member having a second electrode on its surface is placed on a surface of the conductive material opposite to the first connection target member side, and the first electrode and the second electrode are opposite to each other. a step of arranging the
A connecting portion connecting the first connection target member and the second connection target member is formed from the conductive material by heating the conductive material to a temperature higher than the melting point of the solder particles, and A method for manufacturing a connected structure, comprising the step of electrically connecting the first electrode and the second electrode with a solder part in the connecting part.
When looking at the opposing portions of the first electrode and the second electrode in the stacking direction of the first electrode, the connecting portion, and the second electrode, the first electrode and the second electrode are 11. The method for manufacturing a connected structure according to claim 10 , wherein the solder part in the connecting part is arranged in 50% or more of the 100% area of the part facing the second electrode. .
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