JPWO2020004511A1 - はんだ粒子及びはんだ粒子の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
0.8<Y/X<1.0
本実施形態に係るはんだ粒子の製造方法は、平均粒子径1μm〜30μmのはんだ粒子を製造する方法であって、複数の凹部を有する基体とはんだ微粒子とを準備する準備工程と、はんだ微粒子の少なくとも一部を基体の凹部に収容する収容工程と、凹部に収容されたはんだ微粒子を融合させて、凹部の内部にはんだ粒子を形成する融合工程と、を含む。この製造方法によれば、平均粒子径1μm〜30μm、C.V.値が20%以下のはんだ粒子が製造される。
・In−Sn(In52質量%、Bi48質量% 融点118℃)
・In−Sn−Ag(In20質量%、Sn77.2質量%、Ag2.8質量% 融点175℃)
・Sn−Bi(Sn43質量%、Bi57質量% 融点138℃)
・Sn−Bi−Ag(Sn42質量%、Bi57質量%、Ag1質量% 融点139℃)
・Sn−Ag−Cu(Sn96.5質量%、Ag3質量%、Cu0.5質量% 融点217℃)
・Sn−Cu(Sn99.3質量%、Cu0.7質量% 融点227℃)
・Sn−Au(Sn21.0質量%、Au79.0質量% 融点278℃)
・In−Bi(In66.3質量%、Bi33.7質量% 融点72℃)
・In−Bi(In33.0質量%、Bi67.0質量% 融点109℃)
・In−Ag(In97.0質量%、Ag3.0質量% 融点145℃)
本実施形態に係るはんだ粒子は、平均粒子径が1μm〜30μm、C.V.値が20%以下である。このようなはんだ粒子は小さい平均粒子径と狭い粒度分布とが両立されており、導電信頼性及び絶縁信頼性の高い異方性導電材料に適用する導電性粒子として好適に用いることができる。本実施形態に係るはんだ粒子は、上述の製造方法によって製造される。
・In−Sn(In52質量%、Bi48質量% 融点118℃)
・In−Sn−Ag(In20質量%、Sn77.2質量%、Ag2.8質量% 融点175℃)
・Sn−Bi(Sn43質量%、Bi57質量% 融点138℃)
・Sn−Bi−Ag(Sn42質量%、Bi57質量%、Ag1質量% 融点139℃)
・Sn−Ag−Cu(Sn96.5質量%、Ag3質量%、Cu0.5質量% 融点217℃)
・Sn−Cu(Sn99.3質量%、Cu0.7質量% 融点227℃)
・Sn−Au(Sn21.0質量%、Au79.0質量% 融点278℃)
・In−Bi(In66.3質量%、Bi33.7質量% 融点72℃)
・In−Bi(In33.0質量%、Bi67.0質量% 融点109℃)
・In−Ag(In97.0質量%、Ag3.0質量% 融点145℃)
(工程a1)はんだ微粒子の分級
Sn−Biはんだ微粒子(5N Plus社製、融点139℃、Type8)100gを、蒸留水に浸漬し、超音波分散させた後、静置し、上澄みに浮遊するはんだ微粒子を回収した。この操作を繰り返して、10gのはんだ微粒子を回収した。得られたはんだ微粒子の平均粒子径は1.0μm、C.V.値は42%であった。
(工程b1)基体への配置
開口径1.2μmφ、底部径1.0μmφ、深さ1.0μm(底部径1.0μmφは、開口部を上面からみると、開口径1.2μmφの中央に位置する)の凹部を複数有する基体(ポリイミドフィルム、厚さ100μm)を準備した。複数の凹部は、1.0μmの間隔で規則的に配列させた。工程aで得られたはんだ微粒子(平均粒子径1.0μm、C.V.値42%)を基体の凹部に配置した。なお、基体の凹部が形成された面側を微粘着ローラーでこすることで余分なはんだ微粒子を取り除き、凹部内のみにはんだ微粒子が配置された基体を得た。
(工程c1)はんだ粒子の形成
工程b1で凹部にはんだ微粒子が配置された基体を、水素還元炉(新港精機株式会社製真空半田付装置)に入れ、真空引き後、水素ガスを炉内に導入して炉内を水素で満たした。その後、炉内を280℃で20分保った後、再び真空に引き、窒素を導入して大気圧に戻してから炉内の温度を室温まで下げることにより、はんだ粒子を形成した。
(工程d1)はんだ粒子の回収
工程c1を経た基体を凹部裏側よりタップすることで、凹部よりはんだ粒子を回収した。得られたはんだ粒子を、下記の方法で評価した。
SEM観察用台座表面に固定した導電テープ上に、得られたはんだ粒子を載せ、厚さ5mmのステンレス板にSEM観察用台座をタップしてはんだ粒子を導電テープ上に万遍なく広げた。その後、導電テープ表面に圧縮窒素ガスを吹きかけ、はんだ粒子を導電テープ上に単層に固定した。SEMにてはんだ粒子の直径を300個測定し、平均粒子径及びC.V.値を算出した。結果を表2に示す。
凹部サイズを表1に記載のとおり変更したこと以外は、実施例1と同様にしてはんだ粒子を作製し、回収及び評価した。結果を表2に示す。
工程c1に代えて、以下の工程c2を行ったこと以外は、実施例1と同様にしてはんだ粒子を作製し、回収及び評価した。結果を表2に示す。
(工程c2)はんだ粒子の形成
工程b1で凹部にはんだ微粒子が配置された基体を、水素ラジカル還元炉(新港精機株式会社製プラズマリフロー装置)に投入し、真空引き後、水素ガスを炉内に導入して、炉内を水素ガスで満たした。その後、炉内を120℃に調整し、5分間水素ラジカルを照射した。その後、真空引きにて炉内の水素ガスを除去し、170℃まで加熱した後、窒素を炉内に導入して大気圧に戻してから炉内の温度を室温まで下げることにより、はんだ粒子を形成した。
凹部サイズを表1に記載のとおり変更したこと以外は、実施例13と同様にしてはんだ粒子を作製し、回収及び評価した。結果を表2に示す。
工程c1に代えて、以下の工程c3を行ったこと以外は、実施例1と同様にしてはんだ粒子を作製し、回収及び評価した。結果を表2に示す。
(工程c3)はんだ粒子の形成
工程b1で凹部にはんだ微粒子が配置された基体を、ギ酸還元炉に投入し、真空引き後、ギ酸ガスを炉内に導入して、炉内をギ酸ガスで満たした。その後、炉内を130℃に調整し、5分間温度を保持した。その後、真空引きにて炉内のギ酸ガスを除去し、180℃まで加熱した後、窒素を炉内に導入して大気圧に戻してから炉内の温度を室温まで下げることにより、はんだ粒子を形成した。
凹部サイズを表1に記載のとおり変更したこと以外は、実施例25と同様にしてはんだ粒子を作製し、回収及び評価した。結果を表2に示す。
工程c1に代えて、以下の工程c4を行ったこと以外は、実施例1と同様にしてはんだ粒子を作製し、回収及び評価した。結果を表2に示す。
(工程c4)はんだ粒子の形成
工程b1で凹部にはんだ微粒子が配置された基体を、ギ酸コンベアリフロー炉(Heller Industries, Inc.製 1913MK)に投入し、コンベアーにて搬送しながら、窒素ゾーン、窒素および蟻酸ガス混合ゾーン、窒素ゾーンを連続して通過させた。窒素および蟻酸ガス混合ゾーンを5分間で通過させ、はんだ粒子を形成した。
凹部サイズを表1に記載のとおり変更したこと以外は、実施例37と同様にしてはんだ粒子を作製し、回収及び評価した。結果を表2に示す。
(A)異方性導電フィルムの作製
(工程e1)フラックスコートはんだ粒子の製造
実施例13と同じ方法ではんだ粒子を作製した。得られたはんだ粒子200gと、アジピン酸40gと、アセトン70gとを3つ口フラスコに秤量し、次にはんだ粒子表面の水酸基とアジピン酸のカルボキシル基との脱水縮合反応を触媒するジブチル錫オキシド0.3gを添加し、60℃で4時間反応させた。その後、はんだ粒子を濾過して回収した。回収したはんだ粒子と、アジピン酸50gと、トルエン200gと、パラトルエンスルホン酸0.3gとを3つ口フラスコに秤量し、真空引き、及び還流を行いながら、120℃で、3時間反応させた。この際、ディーンスターク抽出装置を用いて、脱水縮合により生成した水を除去しながら反応させた。その後、濾過によりはんだ粒子を回収し、ヘキサンにて洗浄し、乾燥した。乾燥後のはんだ粒子を気流式解砕機で解砕し、音波篩によりメッシュを通すことで、フラックスコートはんだ粒子を得た。
(工程f1)フラックスコートはんだ粒子の配置
開口径1.2μmφ、底部径1.0μmφ、深さ1.0μm(底部径1.0μmφは、開口部を上面からみると、開口径1.2μmφの中央に位置する)の凹部を複数有する転写型(ポリイミドフィルム、厚さ100μm)を準備した。なお、複数の凹部は、1.0μmの間隔で規則的に配列させた。この転写型の凹部に、それぞれ工程e1で得たフラックスコートはんだ粒子を配置した。
(工程g1)接着フィルムの作製
フェノキシ樹脂(ユニオンカーバイド社製、商品名「PKHC」)100gと、アクリルゴム(ブチルアクリレート40質量部、エチルアクリレート30質量部、アクリロニトリル30質量部、グリシジルメタクリレート3質量部の共重合体、分子量:85万)75gとを、酢酸エチル400gに溶解し、溶液を得た。この溶液に、マイクロカプセル型潜在性硬化剤を含有する液状エポキシ樹脂(エポキシ当量185、旭化成エポキシ株式会社製、商品名「ノバキュアHX−3941」)300gを加え、撹拌して接着剤溶液を得た。得られた接着剤溶液を、セパレータ(シリコーン処理したポリエチレンテレフタレートフィルム、厚さ40μm)にロールコータを用いて塗布し、90℃で10分間の加熱することにより乾燥して、厚さ4、6、8、12及び20μmの接着フィルム(絶縁樹脂フィルム)をセパレータ上に作製した。
(工程h1)フラックスコートはんだ粒子の転写
セパレータ上に形成された接着フィルムと、工程f1でフラックスコートはんだ粒子が配置された転写型とを向かい合わせて配置し、接着フィルムにフラックスコートはんだ粒子を転写させた。
(工程i1)異方性導電フィルムの作製
工程h1で得た接着フィルムの転写面に、工程g1と同様の方法で作製された接着フィルムを接触させ、50℃、0.1MPa(1kgf/cm2)で加熱・加圧させることで、フィルムの断面視において、フラックスコートはんだ粒子が層状に配列された異方性導電フィルムを得た。なお、厚さ4μmのフィルムに対しては4μmを重ね合わせ、同様に、6μmには6μm、8μmには8μm、12μmには12μm、20μmには20μmを重ね合わることで、8μm、12μm、16μm、24μm及び40μmの厚みの異方性導電フィルムを作製した。
(工程j1)銅バンプ付きチップの準備
下記に示す、5種類の銅バンプ付きチップ(1.7×1.7mm、厚さ:0.5mm)を準備した。
・チップC1…面積30μm×30μm、スペース30μm、高さ:10μm、バンプ数362
・チップC2…面積15μm×15μm、スペース10μm、高さ:10μm、バンプ数362
・チップC3…面積10μm×10μm、スペース10μm、高さ:7μm、バンプ数362
・チップC4…面積5μm×5μm、スペース6μm、高さ:5μm、バンプ数362
・チップC5…面積3μm×3μm、スペース3μm、高さ:5μm、バンプ数362
(工程k1)銅バンプ付き基板の準備
下記に示す、5種類の銅バンプ付き基板(厚さ:0.7mm)を準備した。
・基板D1…面積30μm×30μm、スペース30μm、高さ:10μm、バンプ数362
・基板D2…面積15μm×15μm、スペース10μm、高さ:10μm、バンプ数362
・基板D3…面積10μm×10μm、スペース10μm、高さ:7μm、バンプ数362
・基板D4…面積5μm×5μm、スペース6μm、高さ5μm、バンプ数362
・基板D5…面積3μm×3μm、スペース3μm、高さ:5μm、バンプ数362
(工程l1)
次に、工程i1作製した異方性導電フィルムを用いて、銅バンプ付きチップ(1.7×1.7mm、厚さ:0.5mm)と、銅バンプ付き基板(厚さ:0.7mm)との接続を、以下に示すi)〜iii)の手順に従って行うことによって接続構造体を得た。
i)異方性導電フィルム(2×19mm)の片面のセパレータ(シリコーン処理したポリエチレンテレフタレートフィルム、厚さ40μm)を剥がし、異方性導電フィルムと銅バンプ付き基板を接触させ、80℃、0.98MPa(10kgf/cm2)で貼り付けた。
ii)セパレータを剥離し、銅バンプ付きチップのバンプと銅バンプ付き基板のバンプの位置合わせを行った。
iii)180℃、40gf/バンプ、30秒の条件でチップ上方から加熱及び加圧を行い、本接続を行った。以下の(1)〜(7)の「チップ/異方性導電フィルム/基板」の組み合わせで、(1)〜(7)に係る計7種類の接続構造体をそれぞれ作製した。
(1)チップC1/40μmの厚みの導電フィルム/基板D1
(2)チップC1/24μmの厚みの導電フィルム/基板D1
(3)チップC1/16μmの厚みの導電フィルム/基板D1
(4)チップC2/16μmの厚みの導電フィルム/基板D2
(5)チップC3/12μmの厚みの導電フィルム/基板D3
(6)チップC4/8μmの厚みの導電フィルム/基板D4
(7)チップC5/8μmの厚みの導電フィルム/基板D5
実施例14〜24と同じ方法で作製したはんだ粒子を用いたこと、及び、転写型として実施例14〜24のはんだ粒子作製に用いた基体と同じ形状の転写型を用いたこと以外は、作製例1と同じ方法で異方導電性フィルム及び接続構造体の作製を行った。
はんだ粒子として、Sn−Biはんだ粒子(三井金属社製「Type−4」、平均粒子径26μm、C.V.値25%)を用いたこと以外は、作製例1と同じ方法で異方導電性フィルム及び接続構造体の作製を行った。
下記の成分を下記の質量部で含んだ、はんだ粒子含有異方性導電ペーストを作製した。
(ポリマー):12質量部
(熱硬化性化合物):29質量部
(高誘電率硬化剤):20質量部
(熱硬化剤):11.5質量部
(フラックス):2質量部
(はんだ粒子)34質量部
(ポリマー):
ビスフェノールF(4,4’−メチレンビスフェノールと2,4’−メチレンビスフェノールと2,2’−メチレンビスフェノールとを質量比で2:3:1で含む)72質量部、1,6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル70質量部、ビスフェノールF型エポキシ樹脂(DIC社製「EPICLON EXA−830CRP」)30質量部を、3つ口フラスコに入れ、窒素フロー下にて、150℃で溶解させた。その後、水酸基とエポキシ基との付加反応触媒であるテトラーn−ブチルスルホニウムブロミド0.1質量部を添加し、窒素フロー下にて、150℃で6時間、付加重合反応させることにより反応物(ポリマー)を得た。
(熱硬化性化合物):レゾルシノール型エポキシ化合物、ナガセケムテックス社製「EX−201」
(高誘電率硬化剤):ペンタエリスリトールテトラキス(3−メルカプトブチレート)
(熱硬化剤):昭和電工社製「カレンズMT PE1」
(フラックス):アジピン酸、和光純薬工業社製
(はんだ粒子):
SnBiはんだ粒子200g(三井金属社製「ST−3」)と、アジピン酸40gと、アセトン70gとを3つ口フラスコに秤量し、次にはんだ粒子本体の表面の水酸基とアジピン酸のカルボキシル基との脱水縮合触媒であるジブチル錫オキサイド0.3gを添加し、60℃で4時間反応させた。その後、はんだ粒子を濾過することで回収した。回収したはんだ粒子と、アジピン酸50gと、トルエン200gと、パラトルエンスルホン酸0.3gとを3つ口フラスコに秤量し、真空引き、及び還流を行いながら、120℃で、3時間反応させた。この際、ディーンスターク抽出装置を用いて、脱水縮合により生成した水を除去しながら反応させた。その後、濾過によりはんだ粒子を回収し、ヘキサンにて洗浄し、乾燥した。その後、得られたはんだ粒子をボールミルで解砕した。得られたSnBiはんだ粒子の平均粒子径は4μm、CV値32%であった。
(1)チップC1/40μmの厚み(銅バンプ上)のはんだ粒子含有異方性導電ペースト/基板D1
(2)チップC1/24μmの厚み(銅バンプ上)のはんだ粒子含有異方性導電ペースト/基板D1
(3)チップC1/16μmの厚み(銅バンプ上)のはんだ粒子含有異方性導電ペースト/基板D1、
(4)チップC2/16μmの厚み(銅バンプ上)のはんだ粒子含有異方性導電ペースト/基板D2、
(5)チップC3/12μmの厚み(銅バンプ上)のはんだ粒子含有異方性導電ペースト/基板D3、
(6)チップC4/8μmの厚み(銅バンプ上)のはんだ粒子含有異方性導電ペースト/基板D4、
(7)チップC5/8μmの厚み(銅バンプ上)のはんだ粒子含有異方性導電ペースト/基板D5、
を組み合わせて接続し、上記(1)〜(7)の接続構造体を得た。
得られた接続構造体の一部について、導通抵抗試験及び絶縁抵抗試験を以下のように行った。
銅バンプ付きチップ(バンプ)/銅バンプ付き基板(バンプ)間の導通抵抗に関して、導通抵抗の初期値と吸湿耐熱試験(温度85℃、湿度85%の条件で100、500、1000時間放置)後の値を、20サンプルについて測定し、それらの平均値を算出した。得られた平均値から下記基準に従って導通抵抗を評価した。結果を表3に示す。なお、吸湿耐熱試験1000時間後に、下記A又はBの基準を満たす場合は導通抵抗が良好といえる。
A:導通抵抗の平均値が2Ω未満
B:導通抵抗の平均値が2Ω以上5Ω未満
C:導通抵抗の平均値が5Ω以上10Ω未満
D:導通抵抗の平均値が10Ω以上20Ω未満
E:導通抵抗の平均値が20Ω以上
銅バンプ付きチップ(バンプ)/銅バンプ付き基板(バンプ)間の導通抵抗に関して、高温放置前と、高温放置試験後(温度100℃の条件で100、500、1000時間放置)のサンプルについて測定した。なお、高温放置後は、落下衝撃を加え、落下衝撃後のサンプルの導通抵抗を測定した。落下衝撃は、前記の接続構造体を、金属板にネジ止め固定し、高さ50cmから落下させた。落下後、最も衝撃の大きいチップコーナーのはんだ接合部(4箇所)において直流抵抗値を測定し、測定値が初期抵抗から5倍以上増加したときに破断が生じたとみなして、評価を行った。なお、20サンプル、4箇所で合計80箇所の測定を行った。結果を表4に示す。落下回数20回後に下記A又はBの基準を満たす場合をはんだ接続信頼性が良好であると評価した。
A:落下回数20回後において、初期抵抗から5倍以上増加したはんだ接続部が、80箇所全てにおいて認められなかった。
B:落下回数20回後において、初期抵抗から5倍以上増加したはんだ接続部が、1箇所以上5箇所以内で認められた。
C:落下回数20回後において、初期抵抗から5倍以上増加したはんだ接続部が、6箇所以上20箇所以内で認められた。
D:落下回数20回後において、初期抵抗から5倍以上増加したはんだ接続部が、21箇所以上で認められた。
チップ電極間の絶縁抵抗に関しては、絶縁抵抗の初期値とマイグレーション試験(温度60℃、湿度90%、20V印加の条件で100、500、1000時間放置)後の値を、20サンプルについて測定し、全20サンプル中、絶縁抵抗値が109Ω以上となるサンプルの割合を算出した。得られた割合から下記基準に従って絶縁抵抗を評価した。結果を表5に示す。なお、吸湿耐熱試験1000時間後に、下記A又はBの基準を満たした場合は絶縁抵抗が良好といえる。
A:絶縁抵抗値109Ω以上の割合が100%
B:絶縁抵抗値109Ω以上の割合が90%以上100%未満
C:絶縁抵抗値109Ω以上の割合が80%以上90%未満
D:絶縁抵抗値109Ω以上の割合が50%以上80%未満
E:絶縁抵抗値109Ω以上の割合が50%未満
実施例1で得られたはんだ粒子を用いたこと以外は、作製例1と同様にして(工程e1)〜(工程h1)を行い、はんだ粒子が転写された接着フィルムを得た。この接着フィルムを、10cm×10cm切り出し、はんだ粒子が配置されている面にPtスパッタを施した後、SEM観察を行った。300個のはんだ粒子を観察し、はんだ粒子の平均直径B(平均粒子径)、平面部の平均直径A、真円度、A/B及びY/Xを算出した。また、実施例2〜12のはんだ粒子を用いて同様の測定を行った。結果を表6に示す。
真円度:はんだ粒子の2つの同心円(最小外接円の半径r、最大内接円の半径R)の半径の比r/R。
A/B:はんだ粒子の直径Bに対する平面部の直径Aの比。
Y/X:はんだ粒子の投影像に外接する四角形を二対の平行線により作成した場合において、対向する辺間の距離をX及びY(但しY<X)としたときの、Xに対するYの比。
工程b1において、図9に示す断面形状(図2(b)と近似の凹部形状)、すなわち底部径aが0.6μm、開口径b1が1.0μm、開口径b2が1.2μm(底部径a:1.0μmφは、開口部を上面からみると、開口径b2:1.2μmφの中央に位置する)の凹部を複数有する基体を用いたことと、工程c1に代えて、以下の工程c2を行ったこと以外は、実施例1と同様にしてはんだ粒子を作製し、回収及び評価した。結果を表8に示す。
(工程c2)はんだ粒子の形成
工程b1で凹部にはんだ微粒子が配置された基体を、水素ラジカル還元炉(新港精機株式会社製プラズマリフロー装置)に投入し、真空引き後、水素ガスを炉内に導入して、炉内を水素ガスで満たした。その後、炉内を120℃に調整し、5分間水素ラジカルを照射した。その後、真空引きにて炉内の水素ガスを除去し、170℃まで加熱した後、窒素を炉内に導入して大気圧に戻してから炉内の温度を室温まで下げることにより、はんだ粒子を形成した。
凹部サイズを表7に記載のとおり変更したこと以外は、実施例49と同様にしてはんだ粒子を作製し、回収及び評価した。結果を表8に示す。
工程b1において、図2(e)に示す断面形状、すなわち開口部が1.2μmで、開口部から底部に行くほど直径が細くなる逆円錐状の形状の凹部を複数有する基体を用いたことと、工程c1に代えて、以下の工程c2を行ったこと以外は、実施例1と同様にしてはんだ粒子を作製し、回収及び評価した。結果を表8に示す。
(工程c2)はんだ粒子の形成
工程b1で凹部にはんだ微粒子が配置された基体を、水素ラジカル還元炉(新港精機株式会社製プラズマリフロー装置)に投入し、真空引き後、水素ガスを炉内に導入して、炉内を水素ガスで満たした。その後、炉内を120℃に調整し、5分間水素ラジカルを照射した。その後、真空引きにて炉内の水素ガスを除去し、170℃まで加熱した後、窒素を炉内に導入して大気圧に戻してから炉内の温度を室温まで下げることにより、はんだ粒子を形成した。
凹部サイズを表7に記載のとおり変更したこと以外は、実施例61と同様にしてはんだ粒子を作製し、回収及び評価した。結果を表8に示す。
工程b1において、図2(h)に示す断面形状、すなわち開口部が1.2μmで、底部が連続曲面を有し、この連続曲面が開口部から深さ方向に向かって凸型になっている凹部を複数有する基体を用いたことと、工程c1に代えて、以下の工程c2を行ったこと以外は、実施例1と同様にしてはんだ粒子を作製し、回収及び評価した。結果を表8に示す。なおこの場合の深さは、開口部が位置する基体表面と平行な線から引いた垂直線が、底部連続曲面の最も深い位置と交差する点までの距離とする。
(工程c2)はんだ粒子の形成
工程b1で凹部にはんだ微粒子が配置された基体を、水素ラジカル還元炉(新港精機株式会社製プラズマリフロー装置)に投入し、真空引き後、水素ガスを炉内に導入して、炉内を水素ガスで満たした。その後、炉内を120℃に調整し、5分間水素ラジカルを照射した。その後、真空引きにて炉内の水素ガスを除去し、170℃まで加熱した後、窒素を炉内に導入して大気圧に戻してから炉内の温度を室温まで下げることにより、はんだ粒子を形成した。
凹部サイズを表7に記載のとおり変更したこと以外は、実施例61と同様にしてはんだ粒子を作製し、回収及び評価した。結果を表8に示す。
実施例49〜60と同じ方法で作製したはんだ粒子を用いたこと、及び、転写型として実施例49〜60のはんだ粒子作製に用いた基体と同じ形状の転写型を用いたこと以外は、作製例1と同じ方法で異方導電性フィルム及び接続構造体の作製を行った。結果を表9〜11に示す。
実施例61〜72と同じ方法で作製したはんだ粒子を用いたこと、及び、転写型として実施例61〜72のはんだ粒子作製に用いた基体と同じ形状の転写型を用いたこと以外は、作製例1と同じ方法で異方導電性フィルム及び接続構造体の作製を行った。結果を表12〜14に示す。
実施例73〜84と同じ方法で作製したはんだ粒子を用いたこと、及び、転写型として実施例73〜84のはんだ粒子作製に用いた基体と同じ形状の転写型を用いたこと以外は、作製例1と同じ方法で異方導電性フィルム及び接続構造体の作製を行った。結果を表15〜17に示す。
実施例61から実施例72で得られたはんだ粒子は、実施例13から実施例24で得られたはんだ粒子と同等の性能を発揮できることが確認された。また、実施例61から実施例72で得られたはんだ粒子は、その断面直径が連続的に変化した、疑似円錐形のような形状をしていることが確認された。
実施例73から実施例84で得られたはんだ粒子は、実施例13から実施例24で得られたはんだ粒子と同等の性能を発揮できることが確認された。また、実施例73から実施例84で得られたはんだ粒子は、疑似球形となることが確認された。なお、この形状は、樹脂接着フィルムを用いて電極同士を接続する場合、圧力を加えた時に、樹脂を排除しやすく、電極とはんだ粒子の接触がしやすく安定した接続を得られる利点がある。
工程a1において、Sn−Biはんだ微粒子(5N Plus社製、融点139℃、Type9、平均粒子径:3.0μm、C.V.値:32%)10gを用いたことと、工程b1において表18に示す凹部を用いたことと、工程c1に代えて以下の工程c2を行ったこと以外は、実施例1と同様にしてはんだ粒子を作製し、回収及び評価した。結果を表19に示す。
(工程c2)はんだ粒子の形成
工程b1で凹部にはんだ微粒子が配置された基体を、水素ラジカル還元炉(新港精機株式会社製プラズマリフロー装置)に投入し、真空引き後、水素ガスを炉内に導入して、炉内を水素ガスで満たした。その後、炉内を120℃に調整し、5分間水素ラジカルを照射した。その後、真空引きにて炉内の水素ガスを除去し、170℃まで加熱した後、窒素を炉内に導入して大気圧に戻してから炉内の温度を室温まで下げることにより、はんだ粒子を形成した。
工程a1において、Sn−Biはんだ微粒子(5N Plus社製、融点139℃、Type10、平均粒子径:2.8μm、C.V.値:28%)10gを用いたことと、工程b1において表18に示す凹部を用いたことと、工程c1に代えて以下の工程c2を行ったこと以外は、実施例1と同様にしてはんだ粒子を作製し、回収及び評価した。結果を表19に示す。
(工程c2)はんだ粒子の形成
工程b1で凹部にはんだ微粒子が配置された基体を、水素ラジカル還元炉(新港精機株式会社製プラズマリフロー装置)に投入し、真空引き後、水素ガスを炉内に導入して、炉内を水素ガスで満たした。その後、炉内を120℃に調整し、5分間水素ラジカルを照射した。その後、真空引きにて炉内の水素ガスを除去し、170℃まで加熱した後、窒素を炉内に導入して大気圧に戻してから炉内の温度を室温まで下げることにより、はんだ粒子を形成した。
In−Snはんだ微粒子(5N Plus社製、融点120℃、Type8)100gを、蒸留水に浸漬し、超音波分散させた後、静置し、上澄みに浮遊するはんだ微粒子を回収して、平均粒子径1.0μm、C.V.値40%のはんだ微粒子を得た。工程a1において、このはんだ微粒子(平均粒子径1.0μm、C.V.値40%)を用いたことと、工程b1において表18に示す凹部を用いたことと、工程c1に代えて以下の工程c2を行ったこと以外は、実施例1と同様にしてはんだ粒子を作製し、回収及び評価した。結果を表19に示す。
(工程c2)はんだ粒子の形成
工程b1で凹部にはんだ微粒子が配置された基体を、水素ラジカル還元炉(新港精機株式会社製プラズマリフロー装置)に投入し、真空引き後、水素ガスを炉内に導入して、炉内を水素ガスで満たした。その後、炉内を110℃に調整し、5分間水素ラジカルを照射した。その後、真空引きにて炉内の水素ガスを除去し、160℃まで加熱した後、窒素を炉内に導入して大気圧に戻してから炉内の温度を室温まで下げることにより、はんだ粒子を形成した。
Sn−Ag−Cuはんだ微粒子(5N Plus社製、融点218℃、Type8)100gを、蒸留水に浸漬し、超音波分散させた後、静置し、上澄みに浮遊するはんだ微粒子を回収して、平均粒子径1.0μm、C.V.値41%のはんだ微粒子を得た。工程a1において、このはんだ微粒子(平均粒子径1.0μm、C.V.値41%)を用いたことと、工程b1において表18に示す凹部を用いたことと、工程c1に代えて以下の工程c2を行ったこと以外は、実施例1と同様にしてはんだ粒子を作製し、回収及び評価した。結果を表19に示す。
(工程c2)はんだ粒子の形成
工程b1で凹部にはんだ微粒子が配置された基体を、水素ラジカル還元炉(新港精機株式会社製プラズマリフロー装置)に投入し、真空引き後、水素ガスを炉内に導入して、炉内を水素ガスで満たした。その後、炉内を150℃に調整し、3分間水素ラジカルを照射した。その後、真空引きにて炉内の水素ガスを除去し、240℃まで加熱した後、窒素を炉内に導入して大気圧に戻してから炉内の温度を室温まで下げることにより、はんだ粒子を形成した。
実施例85〜87と同じ方法で作製したはんだ粒子を用いたこと、及び、転写型として実施例85〜87のはんだ粒子作製に用いた基体と同じ形状の転写型を用いたこと以外は、作製例1と同じ方法で異方導電性フィルム及び接続構造体の作製を行った。結果を表20〜22に示す。
実施例88〜90と同じ方法で作製したはんだ粒子を用いたこと、及び、転写型として実施例88〜90のはんだ粒子作製に用いた基体と同じ形状の転写型を用いたこと以外は、作製例1と同じ方法で異方導電性フィルム及び接続構造体の作製を行った。結果を表20〜22に示す。
実施例91〜93と同じ方法で作製したはんだ粒子を用いたこと、及び、転写型として実施例91〜93のはんだ粒子作製に用いた基体と同じ形状の転写型を用いたこと以外は、作製例1と同じ方法で異方導電性フィルム及び接続構造体の作製を行った。結果を表20〜22に示す。
実施例94〜96と同じ方法で作製したはんだ粒子を用いたこと、及び、転写型として実施例94〜96のはんだ粒子作製に用いた基体と同じ形状の転写型を用いたことと、工程l1において、本圧着温度を230℃にしたこと以外は、作製例1と同じ方法で異方導電性フィルム及び接続構造体の作製を行った。結果を表20〜22に示す。
Claims (10)
- 複数の凹部を有する基体とはんだ微粒子とを準備する準備工程と、
前記はんだ微粒子の少なくとも一部を、前記凹部に収容する収容工程と、
前記凹部に収容された前記はんだ微粒子を融合させて、前記凹部の内部にはんだ粒子を形成する融合工程と、
を含み、
前記はんだ粒子の平均粒子径が1μm〜30μm、前記はんだ粒子のC.V.値が20%以下である、はんだ粒子の製造方法。 - 前記準備工程で準備される前記はんだ微粒子のC.V.値が、20%を超える、請求項1に記載の製造方法。
- 前記融合工程の前に、前記凹部に収容された前記はんだ微粒子を還元雰囲気下に晒す、請求項1又は2に記載の製造方法。
- 前記融合工程において、前記凹部に収容された前記はんだ微粒子を還元雰囲気下で融合させる、請求項1〜3のいずれか一項に記載の製造方法。
- 前記準備工程で準備される前記はんだ微粒子が、スズ、スズ合金、インジウム及びインジウム合金からなる群より選択される少なくとも一種を含む、請求項1〜4のいずれか一項に記載の製造方法。
- 前記準備工程で準備される前記はんだ微粒子が、In−Bi合金、In−Sn合金、In−Sn−Ag合金、Sn−Au合金、Sn−Bi合金、Sn−Bi−Ag合金、Sn−Ag−Cu合金及びSn−Cu合金からなる群より選択される少なくとも一種を含む、請求項5に記載の製造方法。
- 平均粒子径が1μm〜30μmであり、C.V.値が20%以下である、はんだ粒子。
- はんだ粒子の投影像に外接する四角形を二対の平行線により作成した場合において、対向する辺間の距離をX及びY(但しY<X)としたときに、X及びYが下記式を満たす、請求項7に記載のはんだ粒子。
0.8<Y/X<1.0 - スズ、スズ合金、インジウム及びインジウム合金からなる群より選択される少なくとも一種を含む、請求項7又は8に記載のはんだ粒子。
- In−Bi合金、In−Sn合金、In−Sn−Ag合金、Sn−Au合金、Sn−Bi合金、Sn−Bi−Ag合金、Sn−Ag−Cu合金及びSn−Cu合金からなる群より選択される少なくとも一種を含む、請求項7に記載のはんだ粒子。
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