KR102368748B1

KR102368748B1 - 접착제 및 접속 구조체

Info

Publication number: KR102368748B1
Application number: KR1020167029971A
Authority: KR
Inventors: 마사하루 아오키; 시유키 가니사와; 히데츠구 나미키; 아키라 이시가미
Original assignee: 데쿠세리아루즈 가부시키가이샤
Priority date: 2014-05-23
Filing date: 2015-05-22
Publication date: 2022-02-28
Also published as: KR20170012206A; CN106459717B; US10435601B2; US20170114255A1; WO2015178482A1; EP3147340A4; EP3147340A1; TWI693267B; CN106459717A; TW201610056A

Abstract

산화막에 대해 우수한 접착성과 방열성을 갖는 접착제 및 이것을 사용한 접속 구조체를 제공한다. 접착제가, 에폭시 화합물과, 카티온 촉매와, 아크릴산과 하이드록실기를 갖는 아크릴산에스테르를 함유하는 아크릴 수지를 함유한다. 아크릴 수지 중의 아크릴산이, 에폭시 화합물과 반응하여, 아크릴 수지의 도 (13) 와 에폭시 화합물의 해 (12) 의 연결을 발생시킴과 함께, 산화막 (11a) 의 표면을 거칠게 하여 에폭시 화합물의 해 (12) 와의 앵커 효과를 강하게 함과 함께, 함유한 솔더 입자 (1) 를 융해시킴으로써 전극 (10) 과의 사이에서 금속 결합을 형성하여, 접착제와 전극 (10) 의 접착력을 높임과 함께, 금속 결합면으로부터의 방열 특성을 더욱 향상시킬 수 있다.

Description

접착제 및 접속 구조체{ADHESIVE AGENT AND CONNECTION STRUCTURE}

본 발명은 전자 부품끼리를 전기적으로 접속하는 접착제에 관한 것으로, 특히 발열하는 전자 부품과 배선 기판을 접속함과 함께 전자 부품의 열을 방열하는 접착제, 및 전자 부품과 배선 기판이 접속된 접속 구조체에 관한 것이다.

본 출원은, 일본에 있어서 2014년 5월 23일에 출원된 일본 특허출원 2014-107167호 및 2014년 5월 23일에 출원된 일본 특허출원 2014-107168호를 기초로 하여 우선권을 주장하는 것이며, 이들의 출원은 참조됨으로써, 본 출원에 원용된다.

LED 등의 칩 부품을 회로 기판에 실장하는 수법으로서, 에폭시계 접착제에 도전성 입자를 분산시켜, 필름상으로 성형한 이방성 도전 필름 (ACF : Anisotropic Conductive Film) 을 사용하여, 플립 칩 실장하는 방법이 널리 채용되고 있다 (예를 들어, 특허문헌 1, 2 참조). 이 방법에 의하면, 칩 부품과 회로 기판 사이의 전기적 접속이 이방성 도전 필름의 도전성 입자로 달성되기 때문에, 접속 프로세스를 짧게 할 수 있어, 생산 효율을 향상시킬 수 있다.

일본 공개특허공보 2010-24301호 일본 공개특허공보 2012-186322호

최근의 LED 제품 중에는, 저비용화를 위해, 회로 기판의 배선의 금속을 Au, Ag 로부터 Al, Cu 로 변경한 것이나, PET (Polyethylene terephthalate) 기재 상에 ITO (Indium Tin Oxide) 배선이 형성된 투명 기판을 사용한 것이 있다.

그러나, Al, Cu 등의 금속 배선이나 ITO 배선의 표면에는, 부동태, 산화 피막 등의 산화물이 형성되어 있기 때문에, 종래의 에폭시계 접착제로는 접착이 곤란하였다.

또, 접착이 곤란한 데다, LED 제품 등의 발열하는 전자 부품으로부터 충분히 방열을 하기 위해서는, 방열용 재료를 접착제에 함유시켜야 하여, 방열용 재료의 함유에 의해 접착제 성분이 적어져 접착력을 충분히 유지하는 것이 곤란하였다.

또, 방열용 재료로서 사용되는 무기 필러나 금속 필러를 접착제에 함유시키면, 이들이 스페이서가 되어, 접착제층을 얇게 할 수 없게 되어 버린다.

본 발명은 상기 서술한 종래 기술에 있어서의 과제를 해결하는 것으로, 산화막에 대해 우수한 접착성과, 방열하는 전자 부품으로부터 외부로의 우수한 방열성을 갖는 접착제 및 이것을 사용한 접속 구조체를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 서술한 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에 관련된 접착제는, 발열하는 전자 부품과 배선 패턴을 갖는 기판을 접착하는 접착제로서, 솔더 입자를 함유하는 수지 바인더로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 관련된 접속 구조체는, 배선 패턴을 갖는 기판과, 배선 패턴의 전극 상에 형성된 이방성 도전막과, 이방성 도전막 상에 실장된 발열하는 전자 부품을 구비하고, 이방성 도전막이, 수지 바인더와 솔더 입자를 함유하고, 상기 솔더 입자와 상기 전자 부품의 단자 부분이 금속 결합하고 있는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 서술한 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에 관련된 접착제는, 지환식 에폭시 화합물 또는 수소 첨가 에폭시 화합물과, 카티온 촉매와, 중량 평균 분자량이 50000 ∼ 900000 인 아크릴 수지와, 솔더 입자를 함유하고, 아크릴 수지가, 0.5 ∼ 10 wt％ 의 아크릴산과, 0.5 ∼ 10 wt％ 의 하이드록실기를 갖는 아크릴산에스테르를 함유하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 관련된 접속 구조체는, 표면이 산화물로 된 배선 패턴을 갖는 기판과, 상기 배선 패턴의 전극 상에 형성된 이방성 도전막과, 이방성 도전막 상에 실장된 전자 부품을 구비하고, 이방성 도전막이, 지환식 에폭시 화합물 또는 수소 첨가 에폭시 화합물과, 카티온 촉매와, 중량 평균 분자량이 50000 ∼ 900000 인 아크릴 수지와, 도전성 입자와, 솔더 입자를 함유하고, 상기 아크릴 수지가, 0.5 ∼ 10 wt％ 의 아크릴산과, 0.5 ∼ 10 wt％ 의 하이드록실기를 갖는 아크릴산에스테르를 함유하는 이방성 도전 접착제의 경화물인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 수지 바인더 내의 솔더 입자가 전자 부품의 단자 부분과 금속 결합함으로써, 접착제층과 전자 부품 사이에서 우수한 접착력을 얻음과 함께, 전자 부품 내에서 발생한 열을 금속 결합한 솔더 입자에 확산시켜, 보다 효율적으로 방열할 수 있다. 또, 본 발명에 의하면, 아크릴산과, 하이드록실기를 갖는 아크릴산에스테르를 함유하는 아크릴 수지를 배합함으로써, 산화막에 대해 경화물 전체에서 접착할 수 있어, 우수한 접착력을 얻음과 함께, 솔더 입자에 의해 접착 강도를 충분히 확보할 수 있다.

도 1 은, 에폭시 화합물을 해 (海), 및 아크릴 수지를 도 (島) 로 했을 때의 해도 (海島) 모델을 나타내는 단면도이다.
도 2 는, 솔더 입자를 설명하는 단면도이다.
도 3 은, 발광 장치의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 4 는, 90 도 박리 강도 시험의 개요를 나타내는 단면도이다.
도 5 는, LED 실장 샘플의 제조 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 6 은, 다이 셰어 강도 시험의 개요를 나타내는 단면도이다.
도 7 은, 방열용 재료로서 다이아몬드 입자를 사용한 경우를 설명하는 도면이다.
도 8 은, 방열용 재료로서 구리 분말을 사용한 경우를 설명하는 도면이다.
도 9 는, 방열용 재료로서 질화알루미늄 분말을 사용한 경우를 설명하는 도면이다.
도 10 은, 수지 바인더의 방열 특성을 설명하는 도면이다.
도 11 은, 굽힘 시험을 설명하기 위한 도면이다.
도 12 는, 굽힘 시험을 설명하기 위한 도면이다.

이하, 본 발명의 실시형태 (이하, 본 실시형태라고 칭한다) 에 대해, 도면을 참조하면서 하기 순서로 상세하게 설명한다. 또한, 본 발명은, 이하의 실시형태에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위 내에 있어서 여러 가지 변경이 가능한 것은 물론이다. 또, 도면은 모식적인 것이고, 각 치수의 비율 등은 현실의 것과는 상이한 경우가 있다. 구체적인 치수 등은 이하의 설명을 참작하여 판단해야 한다. 또, 도면 상호간에 있어서도 서로의 치수의 관계나 비율이 상이한 부분이 포함되어 있는 것은 물론이다.

1. 접착제

2. 접속 구조체

3. 실시예

<1. 접착제>

본 발명이 적용된 접착제는, 지환식 에폭시 화합물 또는 수소 첨가 에폭시 화합물과, 카티온 촉매와, 중량 평균 분자량이 50000 ∼ 900000 인 아크릴 수지와, 솔더 입자를 함유하고, 아크릴 수지가, 0.5 ∼ 10 wt％ 의 아크릴산과, 0.5 ∼ 10 wt％ 의 하이드록실기를 갖는 아크릴산에스테르를 함유하는 것이다.

도 1 은, 접착제와 산화막의 계면에 있어서, 에폭시 화합물을 해, 아크릴 수지를 도로 했을 때의 해도 모델을 나타내는 단면도이다. 이 해도 모델은, 에폭시 화합물의 해 (12) 에 분산된 아크릴 수지의 도 (13) 가, 배선 (11) 의 산화막 (11a) 상에 접한 상태를 나타내는 경화물 모델이다.

이 경화물 모델에 있어서, 아크릴 수지 중의 아크릴산은, 에폭시 화합물과 반응하여, 아크릴 수지의 도 (13) 와 에폭시 화합물의 해 (12) 의 연결을 발생시킴과 함께, 산화막 (11a) 의 표면을 거칠게 하여 에폭시 화합물의 해 (12) 와의 앵커 효과를 강하게 한다. 또, 아크릴 수지 중의 하이드록실기를 갖는 아크릴산에스테르는, 하이드록실기의 극성에 의해 배선 (11) 에 대해 정전기적인 접착력을 얻는다. 이와 같이 산화막 (11a) 에 대해 아크릴 수지의 도 (13) 및 에폭시 화합물의 해 (12) 의 경화물 전체에서 접착함으로써, 우수한 접착력을 얻을 수 있다.

다음으로, 솔더 입자에 대해 설명한다. 구체적으로, 접착제가, LED 소자와, 표면이 산화물로 된 배선 패턴을 갖는 알루미늄 배선 기판을 접착하는 예를 사용하여 설명한다. 도 2 는, 접착제에 함유하는 솔더 입자의 기능을 설명하는 단면도이다.

솔더 입자 (1) 는, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 상기 서술한 구성의 수지 바인더 (3) 에, 후술하는 도전성 입자 (2) 와 함께 첨가된다. 솔더 입자 (1) 는, 도전성 입자 (2) 와 함께 LED 소자의 전극 (10) 과 알루미늄 배선 기판의 배선 (11) 사이에 분산 배치되고, 압착 공정에 있어서 융해되어 융해 솔더 (1a) 가 된다.

여기서, LED 소자의 전극 (10) 은, Au 또는 Au-Sn 으로 구성되어 있다. 솔더 입자 (1) 는, 융점 이상까지 가열되면 융해되고, 응고점 이하까지 냉각되면 대략 주상 (柱狀) 으로 응고되어, 일방의 단면 (1b) 이 전극 (10) 과 금속 결합한다. 한편, 솔더 입자 (1) 는, 배선 (11) 과는 금속 결합할 수 없다. 이것은, 배선 (11) 상에 산화알루미늄에 의한 산화막 (11a) 이 존재하기 때문이며, 일반적인 압착 공정에서는, 융해 솔더 (1a) 와 알루미늄 배선 기판의 배선 (11) 은 금속 결합할 수 없다. 따라서, 융해 솔더 (1a) 가 LED 소자의 전극 (10) 과, 배선 (11) 사이에서 전기 도통에 기여하는 일은 없다.

그러나, 융해 솔더 (1a) 는, 단면 (1b) 에 있어서 전극 (10) 과 금속 결합을 하기 때문에, 전극 (10) 과 융해 솔더 (1a) 는 하나의 구조체를 형성하게 된다. 이 결과, LED 소자와 접착제의 사이에서 접착력이 높아진다. 구체적으로는, 융해 솔더 (1a) 가 존재하지 않는 경우, LED 소자의 전극 (10) 과 접착제는 2 차원적인 면에서 접촉할 뿐이지만, LED 소자의 전극 (10) 과 융해 솔더 (1a) 에 의한 구조체가 3 차원적인 구조를 갖기 때문에 결과적으로 전극 (10) 과 접착제의 사이에서 접착 면적이 증가하게 된다. 요컨대, 융해 솔더 (1a) 가 전극 (10) 의 일부와 금속 결합함으로써 접착제에 대해 말뚝 (杭) (앵커) 으로서 기능하기 때문에, 전극 (10) 과 접착제의 사이에서 접착 강도를 향상시킬 수 있다.

또, 융해 솔더 (1a) 는, 전극 (10) 과 금속 결합하므로, 방열용 재료로서 사용되는 다른 입자와 같이 점 접촉이 아니라, 면 접촉이 되어, LED 소자측으로부터 용융 솔더 (1a) 를 통해 방열을 실시할 수 있어, 비약적으로 방열 특성을 향상시킬 수 있다. 또, 배선 (11) 과의 접촉면도 산화막 (11a) 을 개재하고는 있지만, 면 접촉이 되어 열을 전달하기 쉬워지고, 이 점에 있어서도 방열 특성을 향상시킬 수 있다. 또한, 다른 방열용 재료와의 비교는 비교예 중에 있어서도 상세하게 설명한다.

솔더 입자 (1) 는, 예를 들어 JIS Z 3282-1999 에 규정되어 있는 Sn-Pb 계, Pb-Sn-Sb 계, Sn-Sb 계, Sn-Pb-Bi 계, Bi-Sn 계, Sn-Cu 계, Sn-Pb-Cu 계, Sn-In 계, Sn-Ag 계, Sn-Pb-Ag 계, Pb-Ag 계 등에서 전극 재료나 접속 조건 등에 따라 적절히 선택할 수 있다. 또, 솔더 입자 (1) 의 형상은, 입상, 인편상 등에서 적절히 선택할 수 있다.

또한, 솔더 입자 (1) 의 평균 입경 (D50) 은, 3 ㎛ 이상, 30 ㎛ 미만으로 하는 것이 바람직하고, 솔더 입자 (1) 의 첨가량은, 50 질량부 이상, 150 질량부 미만으로 하는 것이 바람직하다. 첨가량이 지나치게 적으면, 상기 서술한 바와 같은 앵커 효과를 기대할 수 없고, 또, 첨가량을 지나치게 늘리면, 수지 바인더 (3) 가 상대적으로 적어져, 접착제로서의 접착력이 저하되어 버리기 때문이다.

또, 솔더 입자 (1) 의 융점은, 실장 온도 이하의 것을 사용하는 것이 바람직하다. 이와 같은 융점의 솔더 입자 (1) 를 사용하면, 실장 (압착 공정) 에 있어서의 가열에 의해 솔더 입자 (1) 를 융해시킬 수 있기 때문에, 솔더 입자 (1) 를 융해시키기 위한 것만의 가열 공정을 추가할 필요가 없어진다. 즉, 접착제를 경화시킴과 함께 솔더 입자 (1) 를 융해시킬 수 있다. 또, 융해 솔더 (1a) 를 형성하기 위해서 LED 소자나 기판에 과도한 가열 스트레스를 주지 않기 때문이다. 예를 들어, 알루미늄 배선을 사용한 수지 기판에 LED 소자를 접착하는 경우에서는, 수지 기판의 내열성을 고려하여, 180 ℃ 에서 실장하기 때문에, 이 경우에는, 180 ℃ 이하인 것이 바람직하다.

다음으로, 지환식 에폭시 화합물로는, 분자 내에 2 개 이상의 에폭시기를 갖는 것을 바람직하게 들 수 있다. 이들은 액상이어도 되고, 고체상이어도 된다. 구체적으로는, 3,4-에폭시시클로헥세닐메틸-3',4'-에폭시시클로헥센카르복실레이트, 글리시딜헥사하이드로비스페놀 A 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 경화물에 LED 소자의 실장 등에 적합한 광 투과성을 확보할 수 있고, 속경화성도 우수한 점에서, 3,4-에폭시시클로헥세닐메틸-3',4'-에폭시시클로헥센카르복실레이트가 바람직하게 사용된다.

수소 첨가 에폭시 화합물로는, 앞에서 서술한 지환식 에폭시 화합물의 수소 첨가물이나, 비스페놀 A 형, 비스페놀 F 형 등의 공지된 수소 첨가 에폭시 화합물을 사용할 수 있다.

지환식 에폭시 화합물이나 수소 첨가 에폭시 화합물은, 단독으로 사용해도 되지만, 2 종 이상을 병용할 수 있다. 또, 이들 에폭시 화합물에 더하여 본 발명의 효과를 저해하지 않는 한, 다른 에폭시 화합물을 병용해도 된다. 예를 들어, 비스페놀 A, 비스페놀 F, 비스페놀 S, 테트라메틸비스페놀 A, 디아릴비스페놀 A, 하이드로퀴논, 카테콜, 레조르신, 크레졸, 테트라브로모비스페놀 A, 트리하이드록시비페닐, 벤조페논, 비스레조르시놀, 비스페놀헥사플루오로아세톤, 테트라메틸비스페놀 A, 테트라메틸비스페놀 F, 트리스(하이드록시페닐)메탄, 비자일레놀, 페놀 노볼락, 크레졸 노볼락 등의 다가 페놀과 에피클로르하이드린을 반응시켜 얻어지는 글리시딜에테르; 글리세린, 네오펜틸글리콜, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 부틸렌글리콜, 헥실렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜 등의 지방족 다가 알코올과 에피클로르하이드린을 반응시켜 얻어지는 폴리글리시딜에테르 ; p-옥시벤조산, β-옥시나프토산과 같은 하이드록시카르복실산과 에피클로르하이드린을 반응시켜 얻어지는 글리시딜에테르에스테르 ; 프탈산, 메틸프탈산, 이소프탈산, 테레프탈산, 테트라하이드로프탈산, 엔도메틸렌테트라하이드로프탈산, 엔도메틸렌헥사하이드로프탈산, 트리멜리트산, 중합 지방산과 같은 폴리카르복실산으로부터 얻어지는 폴리글리시딜에스테르 ; 아미노페놀, 아미노알킬페놀로부터 얻어지는 글리시딜아미노글리시딜에테르 ; 아미노벤조산으로부터 얻어지는 글리시딜아미노글리시딜에스테르 ; 아닐린, 톨루이딘, 트리브롬아닐린, 자일릴렌디아민, 디아미노시클로헥산, 비스아미노메틸시클로헥산, 4,4'-디아미노디페닐메탄, 4,4'-디아미노디페닐술폰 등에서 얻어지는 글리시딜아민 ; 에폭시화폴리올레핀 등의 공지된 에폭시 수지류를 들 수 있다.

카티온 촉매로는, 예를 들어, 알루미늄 킬레이트계 잠재성 경화제, 이미다졸계 잠재성 경화제, 술포늄계 잠재성 경화제 등의 잠재성 카티온 경화제를 들 수 있다. 이들 중에서도, 속경화성이 우수한 알루미늄 킬레이트계 잠재성 경화제가 바람직하게 사용된다.

카티온 촉매의 함유량은, 지나치게 적으면 반응성이 없어지고, 지나치게 많으면 접착제의 제품 라이프가 저하되는 경향이 있기 때문에, 에폭시 화합물 100 중량부에 대하여, 바람직하게는 0.1 ∼ 30 질량부, 보다 바람직하게는 0.5 ∼ 20 질량부이다.

아크릴 수지는, 중량 평균 분자량이 50000 ∼ 900000 이다. 도 1 에 나타내는 경화물 모델에 있어서, 아크릴 수지의 중량 평균 분자량은, 아크릴 수지의 도 (13) 의 크기에 상관을 나타내고, 아크릴 수지의 중량 평균 분자량이 50000 ∼ 900000 임으로써, 적당한 크기의 아크릴 수지의 도 (13) 를 산화막 (11a) 에 접촉시키는 것이 가능해진다. 아크릴 수지의 중량 평균 분자량이 50000 미만인 경우, 아크릴 수지의 도 (13) 와 산화막 (11a) 의 접촉 면적이 작아져, 접착력 향상의 효과가 얻어지지 않는다. 또, 아크릴 수지의 중량 평균 분자량이 900000 초과인 경우, 아크릴 수지의 도 (13) 가 커져, 산화막 (11a) 에 대해 아크릴 수지의 도 (13) 및 에폭시 화합물의 해 (12) 의 경화물 전체에서 접착하고 있는 상태라고는 할 수 없어, 접착력이 저하된다.

또, 아크릴 수지는, 아크릴산을 0.5 ∼ 10 wt％ 함유하고, 보다 바람직하게는 1 ∼ 5 wt％ 함유한다. 아크릴 수지 중에 아크릴산이 0.5 ∼ 10 wt％ 함유됨으로써, 에폭시 화합물과의 반응에 의해 아크릴 수지의 도 (13) 와 에폭시 화합물의 해 (12) 의 연결이 발생함과 함께, 산화막 (11a) 의 표면이 거칠어져 에폭시 화합물의 해 (12) 와의 앵커 효과가 강해진다.

또, 아크릴 수지는, 하이드록실기를 갖는 아크릴산에스테르를 0.5 ∼ 10 wt％ 함유하고, 보다 바람직하게는 1 ∼ 5 wt％ 함유한다. 아크릴 수지 중에 하이드록실기를 갖는 아크릴산에스테르가 0.5 ∼ 10 wt％ 함유됨으로써, 하이드록실기의 극성에 의해 배선 (11) 에 대해 정전기적인 접착력이 얻어진다.

하이드록실기를 갖는 아크릴산에스테르로는, 메타크릴산2-하이드록시에틸, 메타크릴산2-하이드록시프로필, 아크릴산2-하이드록시에틸, 아크릴산2-하이드록시프로필 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 산화막에 대한 접착성이 우수한 메타크릴산2-하이드록시에틸이 바람직하게 사용된다.

또, 아크릴 수지는, 아크릴산 및 하이드록실기를 갖는 아크릴산에스테르 이외에, 하이드록실기를 갖지 않는 아크릴산에스테르를 함유한다. 하이드록실기를 갖지 않는 아크릴산에스테르로는, 아크릴산부틸, 아크릴산에틸, 아크릴산니트릴 등을 들 수 있다.

또, 아크릴 수지의 함유량은, 에폭시 화합물 100 질량부에 대하여 1 ∼ 10 질량부인 것이 바람직하고, 1 ∼ 5 질량부인 것이 보다 바람직하다. 아크릴 수지의 함유량이 에폭시 화합물 100 질량부에 대하여 1 ∼ 10 질량부임으로써, 아크릴 수지의 도 (13) 가, 에폭시 수지의 해 (12) 에 양호한 밀도로 분산된 경화물을 얻는 것이 가능해진다.

또, 본 발명이 적용된 접착제는, 다른 성분으로서, 무기 재료와의 계면에 있어서의 접착성을 향상시키기 위해, 실란 커플링제를 추가로 함유해도 된다. 실란 커플링제로는, 에폭시계, 메타크릴옥시계, 아미노계, 비닐계, 메르캅토·술파이드계, 우레이드계 등을 들 수 있고, 이들은 단독으로 사용해도 되고, 2 종류 이상을 조합하여 사용해도 된다. 이들 중에서도, 본 실시형태에서는, 에폭시계 실란 커플링제가 바람직하게 사용된다.

또, 접착제는, 유동성을 제어하고, 입자 포착률을 향상시키기 위해, 무기 필러를 함유해도 된다. 무기 필러로는, 특별히 한정되지 않지만, 실리카, 탤크, 산화티탄, 탄산칼슘, 산화마그네슘 등을 사용할 수 있다. 이와 같은 무기 필러는, 접착제에 의해 접속되는 접속 구조체의 응력을 완화시킬 목적에 의해 적절히 사용할 수 있다. 또, 열가소성 수지, 고무 성분 등의 유연제 등을 배합해도 된다.

이와 같은 접착제에 의하면, 알루미늄 등의 난접착 금속에 대해, 높은 접착력을 얻을 수 있다.

또, 접착제는, 도전성 입자를 함유하는 이방성 도전 접착제이어도 된다. 도전성 입자로는, 공지된 도전성 입자를 사용할 수 있다. 예를 들어, 니켈, 철, 구리, 알루미늄, 주석, 납, 크롬, 코발트, 은, 금 등의 각종 금속이나 금속 합금의 입자, 금속 산화물, 카본, 그라파이트, 유리, 세라믹, 플라스틱 등의 입자의 표면에 금속을 코트한 것, 이들 입자의 표면에 추가로 절연 박막을 코트한 것 등을 들 수 있다. 수지 입자의 표면에 금속을 코트한 것인 경우, 수지 입자로는, 예를 들어, 에폭시 수지, 페놀 수지, 아크릴 수지, 아크릴로니트릴·스티렌 (AS) 수지, 벤조구아나민 수지, 디비닐벤젠계 수지, 스티렌계 수지 등의 입자를 사용할 수 있다.

도전성 입자의 평균 입경으로는, 통상적으로 1 ∼ 10 ㎛, 보다 바람직하게는 2 ∼ 6 ㎛ 이다. 또, 접착제 성분 중의 도전성 입자의 평균 입자 밀도는, 접속 신뢰성 및 절연 신뢰성의 관점에서, 바람직하게는 1000 ∼ 100000 개/㎟, 보다 바람직하게는 30000 ∼ 80000 개/㎟ 이다. 여기서, 도전성 입자의 함유량은, 1 ∼ 20 질량부로 하는 것이 바람직하다.

이와 같은 이방성 도전 접착제에 의하면, 산화막을 갖는 알루미늄 배선이나 ITO 배선에 대해, 우수한 접속 신뢰성을 얻을 수 있다.

<2. 접속 구조체>

다음으로, 본 발명을 적용한 접속 구조체에 대해 설명한다. 도 3 은, 접속 구조체의 일례로서, 발열하는 전자 부품인 LED 소자를 나타내는 단면도이다. 접속 구조체는, 배선 패턴 (22) 을 갖는 기판 (21) 과, 배선 패턴 (22) 의 전극 상에 형성된 이방성 도전막 (30) 과, 이방성 도전막 (30) 상에 실장된 발광 소자 (23) 를 구비하고, 이방성 도전막 (30) 이 전술한 이방성 도전 접착제의 경화물로 이루어진다. 이 발광 장치는, 기판 (21) 상의 배선 패턴 (22) 과, 발광 소자 (23) 로서 LED 소자의 n 전극 (24) 과 p 전극 (25) 의 각각에 형성된 접속용의 범프 (26) 사이에, 전술한 이방성 도전 접착제를 도포하고, 기판 (21) 과 발광 소자 (23) 를 플립 칩 실장함으로써 얻어진다.

또한, 여기서 설명한 범프 (26) 는, Au 나 Au-Sn 의 합금 도금을 실시한 것을 사용하고 있다. 따라서, 범프 (26) 는, 도 2 에 있어서 설명한 전극 (10) 에 상당하고, 솔더 입자 (1) 는, 범프 (26) 와의 사이에서 금속 결합하게 된다.

본 실시형태에서는, 전술한 이방성 도전 접착제를 사용함으로써, 알루미늄으로 이루어지는 배선 패턴을 갖는 기판을 바람직하게 사용할 수 있다. 이로써, LED 제품의 저비용화를 도모할 수 있다.

또, ITO 등의 투명 도전막으로 이루어지는 배선 패턴을 갖는 투명 기판을 바람직하게 사용할 수 있다. 이로써, 예를 들어 PET (Polyethylene terephthalate) 기재 상에 ITO (Indium Tin Oxide) 배선이 형성된 투명 수지 기판에 LED 소자를 실장할 수 있다.

또한, 필요에 따라, 발광 소자 (23) 의 전체를 덮도록 방열 특성이 양호한 투명 몰드 수지로 봉지 (封止) 해도 된다. 또, 발광 소자 (23) 에 광 반사층을 형성해도 된다. 또, 발광 소자로는, LED 소자 외에, 본 발명의 효과를 저해하지 않는 범위에서 공지된 발열하는 전자 부품을 사용할 수 있다.

<3. 실시예>

실시예

[제 1 실시예]

이하, 본 발명의 제 1 실시예에 대해 설명한다. 본 실시예에서는, 각종 이방성 도전 접착제를 제조하고, 이들 이방성 도전 접착제를 사용하여 기판 상에 LED 소자를 탑재시켜 LED 실장 샘플을 제조하여, LED 소자의 단자 부분과 솔더 입자의 합금 형성의 유무, 열저항값, 및 알루미늄에 대한 접착력에 대해 평가하였다. 또한, 본 발명은 이들의 실시예에 한정되는 것은 아니다.

[필 강도의 측정]

이방성 도전 접착제를 세라믹으로 이루어지는 백색판 상에 두께 100 ㎛ 가 되도록 도포하고, 1.5 ㎜ × 10 ㎜ 의 알루미늄편 (片) 을 180 ℃-1.5 N-30 sec 의 조건으로 열압착하여, 접합체를 제조하였다.

도 4 에 나타내는 바와 같이, 텐실론을 사용하여, 접합체의 알루미늄편을 인장 속도 50 ㎜/sec 로 90°Y 축 방향으로 박리하고, 그 박리에 필요로 한 필 강도의 최대값을 측정하였다.

[LED 실장 샘플의 제조]

도 5 에 나타내는 바와 같이, LED 실장 샘플을 제조하였다. 50 ㎛ 피치의 배선 기판 (50 ㎛ Al 배선 - 25 ㎛ PI (폴리이미드) 층 - 50 ㎛ Al 토대)(51) 을 스테이지 상에 복수 배열하고, 각 배선 기판 (51) 상에 이방성 도전 접착제 (50) 를 약 10 ㎍ 도포하였다. 이방성 도전 접착제 (50) 상에, Cree 사 제조 LED 칩 (상품명 : DA3547, 최대 정격 : 150 ㎃, 사이즈 : 0.35 ㎜ × 0.46 ㎜) (52) 을 탑재하고, 열 가압 툴 (53) 을 사용하여 플립 칩 실장하여, LED 실장 샘플을 얻었다.

[다이 셰어 강도의 측정]

도 6 에 나타내는 바와 같이, 다이 셰어 테스터를 사용하여, 툴 (54) 의 전단 속도 20 ㎛/sec, 25 ℃ 의 조건으로 각 LED 실장 샘플의 접합 강도를 측정하였다.

[합금 형성의 유무의 평가]

각 LED 실장 샘플의 외관을 현미경 (SEM : Scanning Electron Microscope) 등을 사용하여 LED 소자의 전극 부분과 솔더 입자의 사이에서 합금 형성이 이루어져 있는지를 확인하였다. 구체적으로, 합금 형성이 이루어지면, 전극 부분과 솔더 입자의 사이는 융해 솔더에 의해 면 접촉을 하게 된다. 이 때문에, 용융 솔더의 확산 면적을 봄으로써 합금이 형성되어 있는지의 여부, 즉 금속 결합하고 있는지의 여부를 판단할 수 있다.

[열저항값의 평가]

과도 열저항 측정 장치 (CATS 전자 설계사 제조) 를 사용하여, LED 실장체의 열저항값 (℃／W) 을 측정하였다. 측정 조건은 If = 200 ㎃ (정전류 제어) 로 실시하였다.

[종합 평가]

LED 소자의 단자 부분과 솔더 입자의 합금 형성의 유무, 열저항값이 모두 「○」 이고, 필 강도가 2.0 N 이상, 다이 셰어 강도가 5.0 N 이상인 것을 「OK」 로 평가하고, 그 이외를 「NG」 로 평가하였다.

[실시예 1]

지환식 에폭시 화합물 (품명 : 셀록사이드 2021P, 다이셀 화학사 제조) 100 질량부, 잠재성 카티온 경화제 (알루미늄 킬레이트계 잠재성 경화제) 5 질량부, 아크릴 수지 (아크릴산부틸 (BA) : 15 ％, 아크릴산에틸 (EA) : 63 ％, 아크릴산니트릴 (AN) : 20 ％, 아크릴산 (AA) : 1 wt％, 메타크릴산2-하이드록시에틸 (HEMA) : 1 wt％, 중량 평균 분자량 Mw : 70 만) 3 질량부로 구성된 접착제 중에, 솔더 융점 150 ℃ 의 솔더 입자 30 질량부 및 도전성 입자 (품명 : AUL704, 세키스이 화학 공업사 제조) 10 질량부를 분산시켜, 이방성 도전 접착제를 제조하였다. 또, LED 실장 샘플의 제조에 있어서의 경화 조건은, 180 ℃-1.5 N-30 sec 로 하였다.

또한, 솔더 입자의 평균 입자경은, 5 ㎛, 7 ㎛, 10 ㎛, 12 ㎛, 25 ㎛ 인 것을 실시예마다 사용하였다. 상기 범위에 있어서의 입자경에서는 유의한 차이는 발견할 수 없었기 때문에, 입자경마다의 시험 결과는 생략하지만, 적어도 상기 범위의 입자경의 것을 사용함으로써 본원 실시예의 결과를 얻을 수 있다. 이하의 실시예 및 솔더 입자를 배합한 비교예에 있어서도 동일하다.

표 1 에 실시예 1 의 각 평가 결과를 나타낸다. 합금 형성이 확인되고, 열저항값은 17 (K/W), 필 강도는 4.0 N 이었다. 또, LED 실장 샘플의 다이 셰어 강도는 8.5 N 이었다. 따라서, 종합 평가는 OK 이었다.

[실시예 2]

솔더 입자의 융점을 150 ℃, 배합을 40 질량부로 한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여, 이방성 도전 접착제를 제조하였다.

표 1 에 실시예 2 의 각 평가 결과를 나타낸다. 합금 형성이 확인되고, 열저항값은 16 (K/W), 필 강도는 4.0 N 이었다. 또, LED 실장 샘플의 다이 셰어 강도는 8.5 N 이었다. 따라서, 종합 평가는 OK 이었다.

[실시예 3]

솔더 입자의 융점을 150 ℃, 배합을 60 질량부로 한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여, 이방성 도전 접착제를 제조하였다.

표 1 에 실시예 3 의 각 평가 결과를 나타낸다. 합금 형성이 확인되고, 열저항값은 16 (K/W), 필 강도는 4.0 N 이었다. 또, LED 실장 샘플의 다이 셰어 강도는 8.5 N 이었다. 따라서, 종합 평가는 OK 이었다.

[실시예 4]

솔더 입자의 융점을 150 ℃, 배합을 80 질량부로 한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여, 이방성 도전 접착제를 제조하였다.

표 1 에 실시예 4 의 각 평가 결과를 나타낸다. 합금 형성이 확인되고, 열저항값은 15 (K/W), 필 강도는 4.0 N 이었다. 또, LED 실장 샘플의 다이 셰어 강도는 8.5 N 이었다. 따라서, 종합 평가는 OK 이었다.

[실시예 5]

솔더 입자의 융점을 170 ℃, 배합을 30 질량부로 한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여, 이방성 도전 접착제를 제조하였다.

표 1 에 실시예 5 의 각 평가 결과를 나타낸다. 합금 형성이 확인되고, 열저항값은 16 (K/W), 필 강도는 4.0 N 이었다. 또, LED 실장 샘플의 다이 셰어 강도는 8.5 N 이었다. 따라서, 종합 평가는 OK 이었다.

[실시예 6]

솔더 입자의 융점을 170 ℃, 배합을 80 질량부로 한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여, 이방성 도전 접착제를 제조하였다.

표 1 에 실시예 6 의 각 평가 결과를 나타낸다. 합금 형성이 확인되고, 열저항값은 16 (K/W), 필 강도는 4.0 N 이었다. 또, LED 실장 샘플의 다이 셰어 강도는 8.5 N 이었다. 따라서, 종합 평가는 OK 이었다.

[비교예 1]

솔더 입자를 배합하지 않았던 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여, 이방성 도전 접착제를 제조하였다.

표 1 에 비교예 1 의 각 평가 결과를 나타낸다. 합금 형성은 확인되지 않고, 열저항값은 29 (K/W), 필 강도는 4.0 N 이었다. 또, LED 실장 샘플의 다이 셰어 강도는 8.5 N 이었다. 따라서, 종합 평가는 NG 이었다.

[비교예 2]

솔더 입자의 융점을 150 ℃, 배합을 160 질량부로 한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여, 이방성 도전 접착제를 제조하였다.

표 1 에 비교예 2 의 각 평가 결과를 나타낸다. 합금 형성이 확인되고, 열저항값은 16 (K/W), 필 강도는 1.2 N 이었다. 또, LED 실장 샘플의 다이 셰어 강도는 2.0 N 이었다. 따라서, 종합 평가는 NG 이었다.

[비교예 3]

솔더 입자의 융점을 170 ℃, 배합을 160 질량부로 한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여, 이방성 도전 접착제를 제조하였다.

표 1 에 비교예 3 의 각 평가 결과를 나타낸다. 합금 형성이 확인되고, 열저항값은 16 (K/W), 필 강도는 1.2 N 이었다. 또, LED 실장 샘플의 다이 셰어 강도는 2.0 N 이었다. 따라서, 종합 평가는 NG 이었다.

[비교예 4]

솔더 입자의 융점을 200 ℃, 배합을 30 질량부로 한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여, 이방성 도전 접착제를 제조하였다.

표 1 에 비교예 4 의 각 평가 결과를 나타낸다. 합금 형성은 확인되지 않고, 열저항값은 26 (K/W), 필 강도는 4.0 N 이었다. 또, LED 실장 샘플의 다이 셰어 강도는 8.5 N 이었다. 따라서, 종합 평가는 NG 이었다.

[비교예 5]

솔더 입자의 융점을 200 ℃, 배합을 80 질량부로 한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여, 이방성 도전 접착제를 제조하였다.

표 1 에 비교예 5 의 각 평가 결과를 나타낸다. 합금 형성은 확인되지 않고, 열저항값은 23 (K/W), 필 강도는 4.0 N 이었다. 또, LED 실장 샘플의 다이 셰어 강도는 8.5 N 이었다. 따라서, 종합 평가는 NG 이었다.

[비교예 6]

솔더 입자의 융점을 200 ℃, 배합을 160 질량부로 한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여, 이방성 도전 접착제를 제조하였다.

표 1 에 비교예 6 의 각 평가 결과를 나타낸다. 합금 형성은 확인되지 않고, 열저항값은 23 (K/W), 필 강도는 1.2 N 이었다. 또, LED 실장 샘플의 다이 셰어 강도는 2.0 N 이었다. 따라서, 종합 평가는 NG 이었다.

[비교예 7]

솔더 입자 대신에 방열 재료인 평균 입경 0.4 ㎛ 의 알루미나 분말 60 질량부를 수지 바인더에 배합한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여, 이방성 도전 접착제를 제조하였다.

표 2 에 비교예 7 의 각 평가 결과를 나타낸다. 합금 형성은 확인되지 않고, 열저항값은 25 (K/W) 이었다. 또, LED 실장 샘플의 다이 셰어 강도는 8.6 N 이었다. 따라서, 종합 평가는 NG 이었다.

[비교예 8]

솔더 입자 대신에 방열 재료인 평균 입경 0.4 ㎛ 의 알루미나 분말 150 질량부를 수지 바인더에 배합한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여, 이방성 도전 접착제를 제조하였다.

표 2 에 비교예 8 의 각 평가 결과를 나타낸다. 합금 형성은 확인되지 않고, 열저항값은 23 (K/W) 이었다. 또, LED 실장 샘플의 다이 셰어 강도는 6.3 N 이었다. 따라서, 종합 평가는 NG 이었다.

[비교예 9]

솔더 입자 대신에 방열 재료인 평균 입경 3 ㎛ 의 알루미나 분말 60 질량부를 수지 바인더에 배합한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여, 이방성 도전 접착제를 제조하였다.

표 2 에 비교예 9 의 각 평가 결과를 나타낸다. 합금 형성은 확인되지 않고, 열저항값은 29 (K/W) 이었다. 또, LED 실장 샘플의 다이 셰어 강도는 8.8 N 이었다. 따라서, 종합 평가는 NG 이었다.

[비교예 10]

솔더 입자 대신에 방열 재료인 평균 입경 3 ㎛ 의 알루미나 분말 150 질량부를 수지 바인더에 배합한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여, 이방성 도전 접착제를 제조하였다.

표 2 에 비교예 10 의 각 평가 결과를 나타낸다. 합금 형성은 확인되지 않고, 열저항값은 28 (K/W) 이었다. 또, LED 실장 샘플의 다이 셰어 강도는 6.2 N 이었다. 따라서, 종합 평가는 NG 이었다.

[비교예 11]

솔더 입자 대신에 방열 재료인 평균 입경 10 ㎛ 의 알루미나 분말 60 질량부를 수지 바인더에 배합한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여, 이방성 도전 접착제를 제조하였다.

표 2 에 비교예 11 의 각 평가 결과를 나타낸다. 합금 형성은 확인되지 않고, 열저항값은 35 (K/W) 이었다. 또, LED 실장 샘플의 다이 셰어 강도는 8.1 N 이었다. 따라서, 종합 평가는 NG 이었다.

[비교예 12]

솔더 입자 대신에 방열 재료인 평균 입경 10 ㎛ 의 알루미나 분말 150 질량부를 수지 바인더에 배합한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여, 이방성 도전 접착제를 제조하였다.

표 2 에 비교예 12 의 각 평가 결과를 나타낸다. 합금 형성은 확인되지 않고, 열저항값은 33 (K/W) 이었다. 또, LED 실장 샘플의 다이 셰어 강도는 5.5 N 이었다. 따라서, 종합 평가는 NG 이었다.

[비교예 13]

솔더 입자 대신에 방열 재료인 평균 입경 1.5 ㎛ 의 질화알루미늄 분말 60 질량부를 수지 바인더에 배합한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여, 이방성 도전 접착제를 제조하였다.

표 3 에 비교예 13 의 각 평가 결과를 나타낸다. 합금 형성은 확인되지 않고, 열저항값은 22 (K/W) 이었다. 또, LED 실장 샘플의 다이 셰어 강도는 8.1 N 이었다. 따라서, 종합 평가는 NG 이었다.

[비교예 14]

솔더 입자 대신에 방열 재료인 평균 입경 1.5 ㎛ 의 질화알루미늄 분말 150 질량부를 수지 바인더에 배합한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여, 이방성 도전 접착제를 제조하였다.

표 3 에 비교예 14 의 각 평가 결과를 나타낸다. 합금 형성은 확인되지 않고, 열저항값은 19 (K/W) 이었다. 또, LED 실장 샘플의 다이 셰어 강도는 5.9 N 이었다. 따라서, 종합 평가는 NG 이었다.

[비교예 15]

솔더 입자 대신에 방열 재료인 평균 입경 3 ㎛ 의 Ni 분말 60 질량부를 수지 바인더에 배합한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여, 이방성 도전 접착제를 제조하였다.

표 3 에 비교예 13 의 각 평가 결과를 나타낸다. 합금 형성은 확인되지 않고, 열저항값은 28 (K/W) 이었다. 또, LED 실장 샘플의 다이 셰어 강도는 7.9 N 이었다. 따라서, 종합 평가는 NG 이었다.

[비교예 16]

솔더 입자 대신에 방열 재료인 평균 입경 3 ㎛ 의 Ni 분말 150 질량부를 수지 바인더에 배합한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여, 이방성 도전 접착제를 제조하였다.

표 3 에 비교예 16 의 각 평가 결과를 나타낸다. 합금 형성은 확인되지 않고, 열저항값은 27 (K/W) 이었다. 또, LED 실장 샘플의 다이 셰어 강도는 6.0 N 이었다. 따라서, 종합 평가는 NG 이었다.

[비교예 17]

솔더 입자 대신에 방열 재료인 평균 입경 10 ㎛ 의 Cu 분말 60 질량부를 수지 바인더에 배합한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여, 이방성 도전 접착제를 제조하였다.

표 3 에 비교예 17 의 각 평가 결과를 나타낸다. 합금 형성은 확인되지 않고, 열저항값은 41 (K/W) 이었다. 또, LED 실장 샘플의 다이 셰어 강도는 8.12 N 이었다. 따라서, 종합 평가는 NG 이었다.

[비교예 18]

솔더 입자 대신에 방열 재료인 평균 입경 10 ㎛ 의 Cu 분말 150 질량부를 수지 바인더에 배합한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여, 이방성 도전 접착제를 제조하였다.

표 3 에 비교예 18 의 각 평가 결과를 나타낸다. 합금 형성은 확인되지 않고, 열저항값 38 (K/W) 이었다. 또, LED 실장 샘플의 다이 셰어 강도는 6.2 N 이었다. 따라서, 종합 평가는 NG 이었다.

[비교예 19]

솔더 입자 대신에 방열 재료인 평균 입경 0.3 ㎛ 의 다이아몬드 분말 60 질량부를 수지 바인더에 배합한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여, 이방성 도전 접착제를 제조하였다.

표 3 에 비교예 19 의 각 평가 결과를 나타낸다. 합금 형성은 확인되지 않고, 열저항값은 21 (K/W) 이었다. 또, LED 실장 샘플의 다이 셰어 강도는 8.3 N 이었다. 따라서, 종합 평가는 NG 이었다.

[비교예 20]

솔더 입자 대신에 방열 재료인 평균 입경 0.3 ㎛ 의 다이아몬드 분말 150 질량부를 수지 바인더에 배합한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여, 이방성 도전 접착제를 제조하였다.

표 3 에 비교예 20 의 각 평가 결과를 나타낸다. 합금 형성은 확인되지 않고, 열저항값 22 (K/W) 이었다. 또, LED 실장 샘플의 다이 셰어 강도는 8.1 N 이었다. 따라서, 종합 평가는 NG 이었다.

비교예 1 은, 솔더 입자를 배합하지 않았기 때문에, 융해 솔더에 의한 금속 결합이 생기지 않아, 열저항값이 지나치게 커져 버리고, 방열 특성이 나빠져 버렸다.

또, 비교예 2, 3 은, 솔더 입자를 많이 배합해 버렸기 때문에, 융해 솔더는 형성되었지만, 알루미늄 배선 기판과 이방성 도전 접착제의 사이에서 접착력을 저하시켜 버려, 이방성 도전 접착제와 LED 소자의 사이에서 접착력이 저하되어 버렸다.

또, 비교예 4, 5, 6 은, 솔더 입자의 융점이 200 ℃ 로 되어 있기 때문에, 압착 공정에 있어서 충분히 솔더가 융해되지 않고, 융해 솔더에 의한 금속 결합이 생기지 않아, 이방성 도전 접착제와 LED 소자의 사이에서 접착력이 저하되고, 또, 열저항값이 지나치게 커져 버려, 방열 특성이 나빠져 버렸다.

또, 비교예 7, 8, 9, 10, 11, 12 에서는, 방열 재료로서 알루미나 분말을 사용하고 있기 때문에, 융해 솔더에 의한 금속 결합이 생기지 않아, 이방성 도전 접착제와 LED 소자의 사이에서 접착력이 저하되고, 또, 열저항값이 지나치게 커져 버려, 방열 특성이 나빠져 버렸다. 알루미나 분말의 열전도율은 40 W/mK 이지만, 본원 실시예와의 비교에 의해 솔더 입자 대신에 접착제에 함유해도 원하는 특성을 얻을 수 없었다.

또, 비교예 13, 14 에서는, 방열 재료로서 질화알루미늄 분말을 사용하고 있기 때문에, 융해 솔더에 의한 금속 결합이 생기지 않아, 이방성 도전 접착제와 LED 소자의 사이에서 접착력이 저하되고, 또, 열저항값이 지나치게 커져 버려, 방열 특성이 나빠져 버렸다. 질화알루미늄 분말의 열전도율은 180 W/mK 이지만, 본원 실시예와의 비교에 의해 솔더 입자 대신에 접착제에 함유해도 원하는 특성을 얻을 수 없었다.

여기서, 방열 재료로서 질화알루미늄을 첨가했을 경우에 대해 고찰한다. 도 7 에 나타내는 바와 같이, 수지 바인더 (3) 에 질화알루미늄 입자 (61) 를 첨가했을 경우, 솔더 입자와 같이 간단하게 융해되는 일이 없기 때문에, 입자 형상이 유지되어, 전극 (10) 과 질화알루미늄 입자 (61) 는 점 접촉이 된다. 따라서, LED 소자로부터의 열을 전달하는 면적이 매우 적어져, 솔더 입자를 사용한 경우와 비교하여 방열 특성이 나빠져 버린다. 또, 질화알루미늄 입자 (61) 와 배선 (11) 사이에 있어서의 접촉도 점 접촉이 된다. 따라서, 질화알루미늄 입자 (61) 로부터 배선 기판측으로의 방열 특성도 나빠져 버린다.

또, 비교예 15, 16 에서는, 방열 재료로서 Ni 분말을 사용하고 있기 때문에, 융해 솔더에 의한 금속 결합이 생기지 않아, 이방성 도전 접착제와 LED 소자의 사이에서 접착력이 저하되고, 또, 열저항값이 지나치게 커져 버려, 방열 특성이 나빠져 버렸다. Ni 분말의 열전도율은 95 W/mK 이지만, 본원 실시예와의 비교에 의해 솔더 입자 대신에 접착제에 함유해도 원하는 특성을 얻을 수 없었다.

또, 비교예 17, 18 에서는, 방열 재료로서 Cu 분말을 사용하고 있기 때문에, 융해 솔더에 의한 금속 결합이 생기지 않아, 이방성 도전 접착제와 LED 소자의 사이에서 접착력이 저하되고, 또, 열저항값이 지나치게 커져 버려, 방열 특성이 나빠져 버렸다. Cu 분말의 열전도율은 400 W/mK 이지만, 본원 실시예와의 비교에 의해 솔더 입자 대신에 접착제에 함유해도 원하는 특성을 얻을 수 없었다.

여기서, 방열 재료로서 Cu 입자를 첨가했을 경우에 대해 고찰한다. 도 8 에 나타내는 바와 같이, 수지 바인더 (3) 에 Cu 입자 (62) 를 첨가했을 경우, 솔더 입자와 같이 간단하게 융해되는 일이 없기 때문에, 입자 형상이 유지되고, 전극 (10) 과 Cu 입자 (62) 가 점 접촉이 되는 점은, 질화알루미늄 입자 (61) 의 경우와 동일하다. 또, Cu 입자 (62) 는, 입경이 매우 크기 때문에, 접착제 두께가 두꺼워져 버린다. 고열전도율인 Cu 입자를 사용했다고 해도, 접착제층의 두께가 접착제층 전체로서 방열 특성을 방해하게 되어, 원하는 방열 특성을 얻을 수 없었다.

또, 비교예 19, 20 에서는, 방열 재료로서 다이아몬드 분말을 사용하고 있기 때문에, 융해 솔더에 의한 금속 결합이 생기지 않아, 이방성 도전 접착제와 LED 소자의 사이에서 접착력이 저하되고, 또, 열저항값이 지나치게 커져 버려, 방열 특성이 나빠져 버렸다. 다이아몬드 분말의 열전도율은 1500 W/mK 이지만, 본원 실시예와의 비교에 의해 솔더 입자 대신에 접착제에 함유해도 원하는 특성을 얻을 수 없었다.

여기서, 방열 재료로서 다이아몬드 입자를 첨가했을 경우에 대해 고찰한다. 도 9 에 나타내는 바와 같이, 수지 바인더 (3) 에 다이아몬드 입자 (63) 를 첨가했을 경우, 접착제층의 두께에 비해 다이아몬드 입자 (63) 가 작기 때문에, LED 소자의 전극 부분이나, 기판측의 배선과 접촉할 수 없다. 즉, LED 소자로부터 배선 기판측으로 열 전달 경로가 형성되지 않기 때문에, 고열전도율인 다이아몬드 입자를 사용했다고 해도, 원하는 방열 특성을 얻을 수 없었다.

한편, 실시예 1 ∼ 6 은, 지환식 에폭시 화합물과, 잠재성 카티온 경화제와, 아크릴산 (AA) 과 메타크릴산2-하이드록시에틸 (HEMA) 을 갖는 아크릴 수지를 배합하고 있기 때문에, 광학 용도의 특성을 갖고, 또한 산화막을 갖는 알루미늄 배선에 대해, 높은 접착력 및 우수한 도통 신뢰성을 얻을 수 있고, 또, 솔더 입자의 융점이 실장 온도 이하로 되어 있기 때문에, 압착 공정에 있어서 솔더 입자가 융해되어 융해 솔더가 LED 소자의 전극과 금속 결합하여, 높은 접착력과 우수한 방열 특성을 얻을 수 있었다.

또한, 도 10 에, 수지 바인더의 방열 특성을 참고로 나타낸다. 수지 A 는 열전도율 10 W/mK, 수지 B 는 열전도율 30 W/mK, 수지 C 는 열전도율 50 W/mK, 수지 D 는 열전도율 70 W/mK 의 것을 각각 조정한 예이다. 일반적으로, 접착제층 중의 방열 수지의 체적률 (vol％) 이 높아지지 않으면, 방열 특성이 얻어지지 않는 것을 알 수 있다. 열저항은, 층두께/(접착 면적 × 열전도율) 로 정의되기 때문에, 층두께를 지나치게 크게 하면 열저항은 높아져 버리기 때문에, 입경이 큰 방열 재료는 층두께를 크게 해 버리기 때문에 바람직하지 않은 것을 알 수 있다.

[제 2 실시예]

이하, 본 발명의 제 2 실시예에 대해 설명한다. 본 실시예에서는, 각종 이방성 도전 접착제를 제조하고, 이들 이방성 도전 접착제를 사용하여 기판 상에 LED 소자를 탑재시켜 LED 실장 샘플을 제조하고, 접착 강도, 및 도통 저항에 대해 평가하였다. 또한, 본 발명은, 이들의 실시예에 한정되는 것은 아니다.

[필 강도의 측정]

이방성 도전 접착제를 세라믹으로 이루어지는 백색판 상에 두께 100 ㎛ 가 되도록 도포하고, 1.5 ㎜ × 10 ㎜ 의 알루미늄편을 180 ℃-1.5 N-30 sec 의 조건으로 열압착하여, 접합체를 제조하였다.

[LED 실장 샘플의 제조]

도 5 에 나타내는 바와 같이, LED 실장 샘플을 제조하였다. 50 ㎛ 피치의 배선 기판 (50 ㎛ Al 배선 - 25 ㎛ PI (폴리이미드) 층 - 50 ㎛ Al 토대) (51) 을 스테이지 상에 복수 배열하고, 각 배선 기판 (51) 상에 이방성 도전 접착제 (50) 를 약 10 ㎍ 도포하였다. 이방성 도전 접착제 (50) 상에, Cree 사 제조 LED 칩 (상품명 : DA3547, 최대 정격 : 150 ㎃, 사이즈 : 0.35 ㎜ × 0.46 ㎜) (52) 을 탑재하고, 열 가압 툴 (53) 을 사용하여 플립 칩 실장하여, LED 실장 샘플을 얻었다.

[다이 셰어 강도의 측정]

[굽힘 시험 전의 도통 저항의 평가]

각 LED 실장 샘플의 초기, 냉열 사이클 시험 (TCT) 후의 도통 저항을 측정하였다. 냉열 사이클 시험은, LED 실장 샘플을, -40 ℃ 및 100 ℃ 의 분위기에 각 30 분간 노출시키고, 이것을 1 사이클로 하는 냉열 사이클을 1000 사이클 실시하여 도통 저항을 측정하였다. 도통 저항의 평가는, If = 50 ㎃ 시의 Vf 값을 측정하고, 시험 성적표의 Vf 값으로부터의 Vf 값의 상승분이 5 ％ 미만인 경우를 「○」 로 하고, 5 ％ 이상인 경우를 「×」 로 하였다.

[굽힘 시험 후의 도통 저항값의 평가]

도 11 및 도 12 에 나타내는 바와 같이, 원통형의 시험 롤러 (55) 의 측면에 각 LED 실장 샘플을 가압하여 만곡시키는 시험을 실시한 후에 도통 저항을 측정하였다. 구체적으로, LED 칩 (52) 은, 대략 장방형으로 되어 있기 때문에, 도 11 에 나타내는 바와 같이, LED 칩 (52) 의 길이 방향 (X 축 방향) 으로 배선 기판 (51) 을 감는 시험과, 도 12 에 나타내는 바와 같이, LED 칩 (52) 의 폭 방향 (Y 축 방향) 으로 배선 기판 (51) 을 감는 시험을 각각 1 회씩 실시하였다.

또, 시험 롤러 (55) 는, 그 직경 (R) 이 작아질수록, 각 LED 실장 샘플에 대한 굽힘 응력이 강하게 작용하기 때문에, 복수의 직경의 것을 사용하여 각각 시험을 실시하였다. 구체적으로, 시험 롤러 (55) 는, 직경 20 ㎜ (R = 10 ㎜), 직경 10 ㎜ (R = 5 ㎜) 및 직경 6 ㎜ (R = 3 ㎜) 의 것을 사용하여 굽힘 시험을 실시하고, 각각에 대해 도통 저항을 측정하였다. 도통 저항의 평가는, If = 50 ㎃ 시의 Vf 값을 측정하고, 시험 성적표의 Vf 값으로부터의 Vf 값의 상승분이 5 ％ 미만인 경우를 「○」 로 하고, 5 ％ 이상인 경우를 「×」 로 하였다.

여기서, 이방성 도전 접착제의 배선 기판에 대한 접착력이 약한 경우에 굽힘 시험 후에 도통 특성이 없어지는, 즉 도통 저항값이 상승하게 된다. 이것은, 접착력이 약한 경우에, 굽힘 시험에 의해 전극과 배선 사이에서의 부재간 거리가 벌어져, 도전성 입자의 접촉이 없어지는 경우가 있기 때문이다.

[종합 평가]

초기 및 냉열 사이클 시험 후 도통 저항값이 모두 「○」 이고, 필 강도가 2.0 N 이상, 다이 셰어 강도가 5.0 N 이상, 및 굽힘 시험 후의 도통성 평가가 모두 「○」 인 것을 「OK」 로 평가하고, 그 이외를 「NG」 로 평가하였다.

[실시예 7]

바인더 A 로서 지환식 에폭시 화합물 (품명 : 셀록사이드 2021P, 다이셀 화학사 제조) 100 질량부, 잠재성 카티온 경화제 (알루미늄 킬레이트계 잠재성 경화제) 5 질량부, 아크릴 수지 (아크릴산부틸 (BA) : 15 ％, 아크릴산에틸 (EA) : 63 ％, 아크릴산니트릴 (AN) : 20 ％, 아크릴산 (AA) : 1 wt％, 메타크릴산2-하이드록시에틸 (HEMA) : 1 wt％, 중량 평균 분자량 Mw : 70 만) 3 질량부로 구성된 접착제 중에, 솔더 융점 150 ℃ 의 솔더 입자 30 질량부 및 도전성 입자 (품명 : AUL704, 세키스이 화학 공업사 제조) 10 질량부를 분산시켜, 이방성 도전 접착제를 제조하였다. 또, LED 실장 샘플의 제조에 있어서의 경화 조건은, 180 ℃-1.5 N-30 sec 로 하였다.

또한, 솔더 입자의 평균 입자경은, 5 ㎛, 7 ㎛, 10 ㎛, 12 ㎛, 25 ㎛ 인 것을 실시예마다 사용하였다. 상기 범위에 있어서의 입자경에서는 유의한 차이는 발견할 수 없었기 때문에, 입자경마다의 시험 결과는 생략하지만, 적어도 상기 범위의 입자경의 것을 사용함으로써 본원 실시예의 결과를 얻을 수 있다. 이하의 실시예 및 솔더 입자를 배합한 비교예에 있어서도 동일한 것으로 한다.

표 4 에 실시예 7 의 각 평가 결과를 나타낸다. 초기의 필 강도는 4.0 N 이었다. 또, LED 실장 샘플의 초기의 다이 셰어 강도는 8.5 N 이었다. 또, 굽힘 시험 전의 LED 실장 샘플의 초기의 도통성 평가는 ○, 냉열 사이클 시험 1000 사이클 후의 도통성 평가는 ○, 굽힘 시험 후의 도통 평가는 시험 롤러의 직경 20 ㎜ 가 ○, 직경 10 ㎜ 가 ○, 직경 6 ㎜ 가 ○ 이었다. 따라서, 종합 평가는 OK 이었다.

[실시예 8]

솔더 입자의 융점을 150 ℃, 배합을 80 질량부로 한 것 이외에는, 실시예 7 과 동일하게 하여, 이방성 도전 접착제를 제조하였다.

표 4 에 실시예 8 의 각 평가 결과를 나타낸다. 초기의 필 강도는 4.0 N 이었다. 또, LED 실장 샘플의 초기의 다이 셰어 강도는 8.5 N 이었다. 또, 굽힘 시험 전의 LED 실장 샘플의 초기의 도통성 평가는 ○, 냉열 사이클 시험 1000 사이클 후의 도통성 평가는 ○, 굽힘 시험 후의 도통 평가는 시험 롤러의 직경 20 ㎜ 가 ○, 직경 10 ㎜ 가 ○, 직경 6 ㎜ 가 ○ 이었다. 따라서, 종합 평가는 OK 이었다.

[실시예 9]

솔더 입자의 융점을 170 ℃, 배합을 30 질량부로 한 것 이외에는, 실시예 7 과 동일하게 하여, 이방성 도전 접착제를 제조하였다.

표 4 에 실시예 9 의 각 평가 결과를 나타낸다. 초기의 필 강도는 4.0 N 이었다. 또, LED 실장 샘플의 초기의 다이 셰어 강도는 8.5 N 이었다. 또, 굽힘 시험 전의 LED 실장 샘플의 초기의 도통성 평가는 ○, 냉열 사이클 시험 1000 사이클 후의 도통성 평가는 ○, 굽힘 시험 후의 도통 평가는 시험 롤러의 직경 20 ㎜ 가 ○, 직경 10 ㎜ 가 ○, 직경 6 ㎜ 가 ○ 이었다. 따라서, 종합 평가는 OK 이었다.

[실시예 10]

솔더 입자의 융점을 170 ℃, 배합을 80 질량부로 한 것 이외에는, 실시예 7 과 동일하게 하여, 이방성 도전 접착제를 제조하였다.

표 4 에 실시예 10 의 각 평가 결과를 나타낸다. 초기의 필 강도는 4.0 N 이었다. 또, LED 실장 샘플의 초기의 다이 셰어 강도는 8.5 N 이었다. 또, 굽힘 시험 전의 LED 실장 샘플의 초기의 도통성 평가는 ○, 냉열 사이클 시험 1000 사이클 후의 도통성 평가는 ○, 굽힘 시험 후의 도통 평가는 시험 롤러의 직경 20 ㎜ 가 ○, 직경 10 ㎜ 가 ○, 직경 6 ㎜ 가 ○ 이었다. 따라서, 종합 평가는 OK 이었다.

[비교예 21]

솔더 입자를 배합하지 않았던 것 이외에는, 실시예 7 과 동일하게 하여, 이방성 도전 접착제를 제조하였다.

표 4 에 비교예 21 의 각 평가 결과를 나타낸다. 초기의 필 강도는 4.0 N 이었다. 또, LED 실장 샘플의 초기의 다이 셰어 강도는 8.5 N 이었다. 또, 굽힘 시험 전의 LED 실장 샘플의 초기의 도통성 평가는 ○, 냉열 사이클 시험 1000 사이클 후의 도통성 평가는 ○, 굽힘 시험 후의 도통 평가는 시험 롤러의 직경 20 ㎜ 가 ○, 직경 10 ㎜ 가 ×, 직경 6 ㎜ 가 × 이었다. 따라서, 종합 평가는 NG 이었다.

[비교예 22]

솔더 입자의 융점을 150 ℃, 배합을 160 질량부로 한 것 이외에는, 실시예 7 과 동일하게 하여, 이방성 도전 접착제를 제조하였다.

표 4 에 비교예 22 의 각 평가 결과를 나타낸다. 초기의 필 강도는 1.2 N 이었다. 또, LED 실장 샘플의 초기의 다이 셰어 강도는 2.0 N 이었다. 또, 굽힘 시험 전의 LED 실장 샘플의 초기의 도통성 평가는 ○, 냉열 사이클 시험 1000 사이클 후의 도통성 평가는 ×, 굽힘 시험 후의 도통 평가는 시험 롤러의 직경 20 ㎜ 가 ×, 직경 10 ㎜ 가 ×, 직경 6 ㎜ 가 × 이었다. 따라서, 종합 평가는 NG 이었다.

[비교예 23]

솔더 입자의 융점을 170 ℃, 배합을 160 질량부로 한 것 이외에는, 실시예 7 과 동일하게 하여, 이방성 도전 접착제를 제조하였다.

표 4 에 비교예 23 의 각 평가 결과를 나타낸다. 초기의 필 강도는 1.2 N 이었다. 또, LED 실장 샘플의 초기의 다이 셰어 강도는 2.0 N 이었다. 또, 굽힘 시험 전의 LED 실장 샘플의 초기의 도통성 평가는 ○, 냉열 사이클 시험 1000 사이클 후의 도통성 평가는 ×, 굽힘 시험 후의 도통 평가는 시험 롤러의 직경 20 ㎜ 가 ×, 직경 10 ㎜ 가 ×, 직경 6 ㎜ 가 × 이었다. 따라서, 종합 평가는 NG 이었다.

[비교예 24]

솔더 입자의 융점을 200 ℃, 배합을 30 질량부로 한 것 이외에는, 실시예 7 과 동일하게 하여, 이방성 도전 접착제를 제조하였다.

표 4 에 비교예 24 의 각 평가 결과를 나타낸다. 초기의 필 강도는 4.0 N 이었다. 또, LED 실장 샘플의 초기의 다이 셰어 강도는 8.5 N 이었다. 또, 굽힘 시험 전의 LED 실장 샘플의 초기의 도통성 평가는 ○, 냉열 사이클 시험 1000 사이클 후의 도통성 평가는 ×, 굽힘 시험 후의 도통 평가는 시험 롤러의 직경 20 ㎜ 가 ×, 직경 10 ㎜ 가 ×, 직경 6 ㎜ 가 × 이었다. 따라서, 종합 평가는 NG 이었다.

[비교예 25]

솔더 입자의 융점을 200 ℃, 배합을 80 질량부로 한 것 이외에는, 실시예 7 과 동일하게 하여, 이방성 도전 접착제를 제조하였다.

표 4 에 비교예 25 의 각 평가 결과를 나타낸다. 초기의 필 강도는 4.0 N 이었다. 또, LED 실장 샘플의 초기의 다이 셰어 강도는 8.5 N 이었다. 또, 굽힘 시험 전의 LED 실장 샘플의 초기의 도통성 평가는 ○, 냉열 사이클 시험 1000 사이클 후의 도통성 평가는 ×, 굽힘 시험 후의 도통 평가는 시험 롤러의 직경 20 ㎜ 가 ×, 직경 10 ㎜ 가 ×, 직경 6 ㎜ 가 × 이었다. 따라서, 종합 평가는 NG 이었다.

[비교예 26]

솔더 입자의 융점을 200 ℃, 배합을 160 질량부로 한 것 이외에는, 실시예 7 과 동일하게 하여, 이방성 도전 접착제를 제조하였다.

표 4 에 비교예 26 의 각 평가 결과를 나타낸다. 초기의 필 강도는 1.2 N 이었다. 또, LED 실장 샘플의 초기의 다이 셰어 강도는 2.0 N 이었다. 또, 굽힘 시험 전의 LED 실장 샘플의 초기의 도통성 평가는 ○, 냉열 사이클 시험 1000 사이클 후의 도통성 평가는 ○, 굽힘 시험 후의 도통 평가는 시험 롤러의 직경 20 ㎜ 가 ○, 직경 10 ㎜ 가 ×, 직경 6 ㎜ 가 × 이었다. 따라서, 종합 평가는 NG 이었다.

[비교예 27]

바인더 B 로서, 지환식 에폭시 화합물 (품명 : 셀록사이드 2021P, 다이셀 화학사 제조) 50 질량부, 산무수물 경화제 (메틸헥사하이드로프탈산 무수물) 40 질량부, 아크릴 수지 (BA : 15 ％, EA : 63 ％, AN : 20 ％, AA : 1 wt％, HEMA : 1 wt％, Mw : 20 만) 3 질량부로 구성된 접착제 중에, 도전성 입자 (품명 : AUL704, 세키스이 화학 공업사 제조) 10 질량부를 분산시켜, 이방성 도전 접착제를 제조하였다. 솔더 입자의 첨가는 하지 않았다. 또, LED 실장 샘플의 제조에 있어서의 경화 조건은, 230 ℃-1.5 N-30 sec 로 하였다.

표 5 에 비교예 27 의 각 평가 결과를 나타낸다. 초기의 필 강도는 0.5 N 미만이었다. 또, LED 실장 샘플의 초기의 다이 셰어 강도는 3.8 N 이었다. 또, 굽힘 시험 전의 LED 실장 샘플의 초기의 도통성 평가는 ○, 냉열 사이클 시험 1000 사이클 후의 도통성 평가는 ×, 굽힘 시험 후의 도통 평가는 시험 롤러의 직경 20 ㎜ 가 ×, 직경 10 ㎜ 가 ×, 직경 6 ㎜ 가 × 이었다. 따라서, 종합 평가는 NG 이었다.

[비교예 28]

솔더 입자의 융점을 170 ℃, 배합을 80 질량부로 하여 접착제 중에 첨가한 것 이외에는, 비교예 27 과 동일하게 하여, 이방성 도전 접착제를 제조하였다.

표 5 에 비교예 28 의 각 평가 결과를 나타낸다. 초기의 필 강도는 0.5 N 미만이었다. 또, LED 실장 샘플의 초기의 다이 셰어 강도는 3.8 N 이었다. 또, 굽힘 시험 전의 LED 실장 샘플의 초기의 도통성 평가는 ○, 냉열 사이클 시험 1000 사이클 후의 도통성 평가는 ×, 굽힘 시험 후의 도통 평가는 시험 롤러의 직경 20 ㎜ 가 ×, 직경 10 ㎜ 가 ×, 직경 6 ㎜ 가 × 이었다. 따라서, 종합 평가는 NG 이었다.

[비교예 29]

바인더 C 로서, 지환식 에폭시 화합물 대신에, 시클로올레핀 100 질량부를 사용한 것 이외에는, 실시예 7 과 동일하게 하여, 이방성 도전 접착제를 제조하였다. 솔더 입자의 첨가는 하지 않았다. 또, LED 실장 샘플의 제조에 있어서의 경화 조건은, 180 ℃-1.5 N-240 sec 로 하였다.

표 5 에 비교예 29 의 각 평가 결과를 나타낸다. 초기의 필 강도는 1.4 N 이었다. 또, LED 실장 샘플의 초기의 다이 셰어 강도는 7.2 N 이었다. 또, 굽힘 시험 전의 LED 실장 샘플의 초기의 도통성 평가는 ○, 냉열 사이클 시험 1000 사이클 후의 도통성 평가는 ×, 굽힘 시험 후의 도통 평가는 시험 롤러의 직경 20 ㎜ 가 ×, 직경 10 ㎜ 가 ×, 직경 6 ㎜ 가 × 이었다. 따라서, 종합 평가는 NG 이었다.

[비교예 30]

솔더 입자의 융점을 170 ℃, 배합을 80 질량부로 하여 접착제 중에 첨가한 것 이외에는, 비교예 29 와 동일하게 하여, 이방성 도전 접착제를 제조하였다.

표 5 에 비교예 30 의 각 평가 결과를 나타낸다. 초기의 필 강도는 1.4 N 이었다. 또, LED 실장 샘플의 초기의 다이 셰어 강도는 7.2 N 이었다. 또, 굽힘 시험 전의 LED 실장 샘플의 초기의 도통성 평가는 ○, 냉열 사이클 시험 1000 사이클 후의 도통성 평가는 ×, 굽힘 시험 후의 도통 평가는 시험 롤러의 직경 20 ㎜ 가 ×, 직경 10 ㎜ 가 ×, 직경 6 ㎜ 가 × 이었다. 따라서, 종합 평가는 NG 이었다.

[비교예 31]

바인더 D 로서, 지환식 에폭시 화합물 대신에 비스페놀 F 형 에폭시 화합물을 사용하고, 잠재성 카티온 경화제 대신에 아니온 경화제 (아민계 경화제) 를 사용하고, 아크릴 수지를 배합하지 않았던 것 이외에는, 실시예 7 과 동일하게 하여, 이방성 도전 접착제를 제조하였다. 솔더 입자의 첨가는 하지 않았다. 또, LED 실장 샘플의 제조에 있어서의 경화 조건은, 150 ℃-1.5 N-30 sec 로 하였다.

표 5 에 비교예 31 의 각 평가 결과를 나타낸다. 초기의 필 강도는 2.5 N 이었다. 또, LED 실장 샘플의 초기의 다이 셰어 강도는 7.1 N 이었다. 또, 굽힘 시험 전의 LED 실장 샘플의 초기의 도통성 평가는 ○, 냉열 사이클 시험 1000 사이클 후의 도통성 평가는 ×, 굽힘 시험 후의 도통 평가는 시험 롤러의 직경 20 ㎜ 가 ○, 직경 10 ㎜ 가 ×, 직경 6 ㎜ 가 × 이었다. 따라서, 종합 평가는 NG 이었다.

[비교예 32]

솔더 입자의 융점을 170 ℃, 배합을 80 질량부로 하여 접착제 중에 첨가한 것 이외에는, 비교예 31 과 동일하게 하여, 이방성 도전 접착제를 제조하였다.

표 5 에 비교예 32 의 각 평가 결과를 나타낸다. 초기의 필 강도는 2.5 N 이었다. 또, LED 실장 샘플의 초기의 다이 셰어 강도는 7.1 N 이었다. 또, 굽힘 시험 전의 LED 실장 샘플의 초기의 도통성 평가는 ○, 냉열 사이클 시험 1000 사이클 후의 도통성 평가는 ×, 굽힘 시험 후의 도통 평가는 시험 롤러의 직경 20 ㎜ 가 ○, 직경 10 ㎜ 가 ×, 직경 6 ㎜ 가 × 이었다. 따라서, 종합 평가는 NG 이었다.

비교예 21 은, 솔더 입자를 배합하지 않았기 때문에, 융해 솔더가 형성되지 않아 앵커 효과를 얻을 수 없었기 때문에, 이방성 도전 접착제와 LED 소자의 사이에서 접착력이 저하되어, 직경 10 ㎜ 이하의 시험 롤러를 사용한 굽힘 시험 후에 있어서, 도통 신뢰성이 낮아져 버렸다.

또, 비교예 22, 23 은, 솔더 입자를 많이 배합해 버렸기 때문에, 융해 솔더는 형성되었지만, 알루미늄 배선 기판과 이방성 도전 접착제의 사이에서 접착력을 저하시켜 버려, 이방성 도전 접착제와 LED 소자의 사이에서 접착력이 저하되어, 굽힘 시험 후에 있어서 도통 신뢰성이 낮아져 버렸다.

또, 비교예 24, 25, 26 은, 솔더 입자의 융점이 200 ℃ 로 되어 있기 때문에, 압착 공정에 있어서 충분히 솔더가 융해되지 않고, 융해 솔더에 의한 금속 결합이 생기지 않아, 이방성 도전 접착제와 LED 소자의 사이에서 접착력이 저하되어, TCT 시험 후 및 굽힘 시험 후에 있어서 도통 신뢰성이 낮아져 버렸다.

또, 비교예 27, 28 에서는, 바인더 B 로서, 경화제로서 산무수물을 사용하고 있기 때문에, 솔더 입자의 유무에 상관없이 TCT 시험 후 및 굽힘 시험 후에 있어서 도통 신뢰성이 낮아져 버렸다. 이로써, 바인더 A 와 솔더 입자의 조합에 의한 효과가 있는 것을 알 수 있었다.

또, 비교예 29, 30 에서는, 바인더 C 로서, 주제로서 시클로올레핀을 사용하고 있기 때문에, 솔더 입자의 유무에 상관없이 TCT 시험 후 및 굽힘 시험 후에 있어서 도통 신뢰성이 낮아져 버렸다. 이로써, 바인더 A 와 솔더 입자의 조합에 의한 효과가 있는 것을 알 수 있었다.

또, 비교예 31, 32 에서는, 바인더 D 로서, 아민계 경화제의 극성 효과에 의해 알루미늄에 접착력을 갖지만, 굽힘 시험에서는 직경 10 ㎜ 이하의 시험 롤러까지 도통 평가에 견디지 못하여, 도통 신뢰성이 낮았다. 이로써, 바인더 A 와 솔더 입자의 조합에 의한 효과가 있는 것을 알 수 있었다.

한편, 실시예 7 ∼ 10 은, 지환식 에폭시 화합물과, 잠재성 카티온 경화제와, 아크릴산 (AA) 과 메타크릴산2-하이드록시에틸 (HEMA) 을 갖는 아크릴 수지를 배합하고 있기 때문에, 광학 용도의 특성을 갖고, 또한 산화막을 갖는 알루미늄 배선에 대해, 높은 접착력 및 우수한 도통 신뢰성을 얻을 수 있고, 또, 솔더 입자의 융점이 실장 온도 이하로 되어 있기 때문에, 압착 공정에 있어서 솔더 입자가 융해되어 융해 솔더가 LED 소자의 전극과 금속 결합하여, TCT 시험 후 및 굽힘 시험 후에 있어서도 높은 접착력 및 우수한 도통 신뢰성을 얻을 수 있었다.

1 솔더 입자
1a 융해 솔더
1b 단면 (금속 결합면)
2 도전성 입자
3 수지 바인더
10 전극
11 배선
11a 산화막
12 에폭시 화합물의 해
13 아크릴 수지의 도
21 기판
22 배선 패턴
23 발광 소자
24 n 전극
25 p 전극
26 범프
30 이방성 도전막
50 이방성 도전 접착제
51 배선 기판
52 LED 칩
53 열 가압 툴
54 툴
55 시험 롤러
61 질화알루미늄 입자
62 Cu 입자
63 다이아몬드 입자

Claims

에폭시 화합물과, 카티온 촉매와, 중량 평균 분자량이 50000 ∼ 900000 인 아크릴 수지와, 솔더 입자를 함유하고,
상기 아크릴 수지가, 0.5 ∼ 10 wt％ 의 아크릴산과, 0.5 ∼ 10 wt％ 의 하이드록실기를 갖는 아크릴산에스테르를 함유하고,
상기 에폭시 화합물이, 적어도 지환식 에폭시 화합물 또는 수소 첨가 에폭시 화합물을 함유하는, 접착제.
제 1 항에 있어서,
상기 솔더 입자는, 상기 에폭시 화합물 100 질량부에 대하여 50 질량부 이상, 150 질량부 미만의 배합량인, 접착제.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 솔더 입자는, 평균 입경이 3 ㎛ 이상, 30 ㎛ 미만인, 접착제.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 아크릴 수지의 함유량이, 상기 에폭시 화합물 100 질량부에 대하여 1 ∼ 10 질량부인, 접착제.
제 3 항에 있어서,
상기 아크릴 수지의 함유량이, 상기 에폭시 화합물 100 질량부에 대하여 1 ∼ 10 질량부인, 접착제.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 하이드록실기를 갖는 아크릴산에스테르가, 메타크릴산2-하이드록시에틸, 메타크릴산2-하이드록시프로필, 아크릴산2-하이드록시에틸, 아크릴산2-하이드록시프로필로 이루어지는 군에서 선택되는 1 종 이상인, 접착제.
제 3 항에 있어서,
상기 하이드록실기를 갖는 아크릴산에스테르가, 메타크릴산2-하이드록시에틸, 메타크릴산2-하이드록시프로필, 아크릴산2-하이드록시에틸, 아크릴산2-하이드록시프로필로 이루어지는 군에서 선택되는 1 종 이상인, 접착제.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 아크릴 수지가, 아크릴산부틸과, 아크릴산에틸과, 아크릴산니트릴을 함유하는, 접착제.
제 3 항에 있어서,
상기 아크릴 수지가, 아크릴산부틸과, 아크릴산에틸과, 아크릴산니트릴을 함유하는, 접착제.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 카티온 촉매가 알루미늄 킬레이트계 잠재성 경화제인, 접착제.
제 3 항에 있어서,
상기 카티온 촉매가 알루미늄 킬레이트계 잠재성 경화제인, 접착제.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
도전성 입자를 함유하는, 접착제.
제 3 항에 있어서,
도전성 입자를 함유하는, 접착제.
산화물이 표면에 형성된 배선 패턴을 갖는 기판과,
상기 배선 패턴의 전극 상에 형성된 이방성 도전막과,
상기 이방성 도전막 상에 실장된 전자 부품을 구비하고,
상기 이방성 도전막이, 에폭시 화합물과, 카티온 촉매와, 중량 평균 분자량이 50000 ∼ 900000 인 아크릴 수지와, 도전성 입자와, 솔더 입자를 함유하고, 상기 아크릴 수지가, 0.5 ∼ 10 wt％ 의 아크릴산과, 0.5 ∼ 10 wt％ 의 하이드록실기를 갖는 아크릴산에스테르를 함유하고, 상기 에폭시 화합물이, 적어도 지환식 에폭시 화합물 또는 수소 첨가 에폭시 화합물을 함유하는 이방성 도전 접착제의 경화물인, 접속 구조체.
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