KR20220062055A - Method for manufacturing a connector, anisotropic conductive bonding material, and a connector - Google Patents
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Abstract
파인 피치의 전극을 구비하는 전자 부품을 접합시킬 수 있는 접속체의 제조 방법, 이방성 도전 접합 필름, 및 접속체를 제공한다. 열 경화형의 절연성 바인더 중에 땜납 입자가 분산되어 이루어지고, 상기 땜납 입자의 융점보다 낮은 최저 용융 점도 도달 온도와, 상기 땜납 입자의 융점보다 높은 경화 온도를 갖는 이방성 도전 접합 재료를, 제 1 전자 부품의 전극과 제 2 전자 부품의 전극의 사이에 개재시키고, 경화 온도 이상의 피크 온도로 설정된 리플로 노를 사용하여, 제 1 전자 부품의 전극과 제 2 전자 부품의 전극을 무하중으로 접합시킨다. Provided are a method for manufacturing a connector, an anisotropic conductive bonding film, and a connector capable of bonding electronic components having fine-pitch electrodes. An anisotropic conductive bonding material formed by dispersing solder particles in a thermosetting type insulating binder and having a minimum melt viscosity reaching temperature lower than the melting point of the solder particles and a curing temperature higher than the melting point of the solder particles; Using a reflow furnace interposed between the electrode and the electrode of the second electronic component and set to a peak temperature equal to or higher than the curing temperature, the electrode of the first electronic component and the electrode of the second electronic component are joined without load.
Description
본 발명은, 반도체 칩 (소자) 을 실장하는 접속체의 제조 방법, 이방성 도전 접합 재료, 및 접속체에 관한 것이다. 본 출원은, 일본에 있어서 2019년 10월 25일에 출원된 일본 특허출원 번호 2019-194428 을 기초로 하여 우선권을 주장하는 것이며, 이 출원은 참조됨으로써, 본 출원에 원용된다.The present invention relates to a method for manufacturing a connector on which a semiconductor chip (element) is mounted, an anisotropic conductive bonding material, and a connector. This application claims priority on the basis of Japanese Patent Application No. 2019-194428 for which it applied in Japan on October 25, 2019, This application is used for this application by being referred.
반도체 칩 (소자) 을 실장하는 방법의 하나로서, 플립 칩 실장을 들 수 있다. 플립 칩 실장은, 와이어 본딩에 비해 실장 면적을 작게 할 수 있어, 소형, 박형 (薄型) 의 반도체 칩을 실장할 수 있다.As one of the methods of mounting a semiconductor chip (element), flip-chip mounting is mentioned. Flip-chip mounting can make a mounting area small compared with wire bonding, and can mount a small and thin semiconductor chip.
그러나, 플립 칩 실장은, 가열 압착하기 때문에, 예를 들어, 다수의 반도체 칩과 대형 기판을 접합하는 경우, 매우 높은 압력이 필요하거나, 평행도의 맞춤 조정이 필요하거나 하여, 양산성이 곤란하다.However, since flip-chip mounting is thermally compressed, for example, when bonding a large number of semiconductor chips and a large substrate, a very high pressure is required or adjustment of parallelism is required, and mass productivity is difficult.
특허문헌 1 에는, 땜납 입자, 열경화성 수지 바인더 및 플럭스 성분을 함유하는 땜납 페이스트를 사용하여, 리플로에 의해 복수의 부품을 배선판 등에 일괄적으로 실장하는 것이 기재되어 있다.Patent Document 1 describes that a plurality of components are collectively mounted on a wiring board or the like by reflow using a solder paste containing solder particles, a thermosetting resin binder, and a flux component.
그러나, 특허문헌 1 의 땜납 페이스트는, 땜납 입자를 용융 일체화시키기 위해서, 땜납 입자가 다량으로 포함되어 있어, 파인 피치의 전극을 구비하는 전자 부품의 접합은 곤란하다.However, the solder paste of Patent Document 1 contains a large amount of solder particles in order to melt and integrate the solder particles, and it is difficult to bond electronic components with fine-pitch electrodes.
본 기술은, 이와 같은 종래의 실정을 감안하여 제안된 것이며, 파인 피치의 전극을 구비하는 전자 부품을 접합시킬 수 있는 접속체의 제조 방법, 이방성 도전 접합 재료, 및 접속체를 제공한다.The present technology has been proposed in view of such a conventional situation, and provides a method for manufacturing a connector, an anisotropic conductive bonding material, and a connector capable of joining electronic components having fine-pitch electrodes.
본건 발명자는, 예의 검토를 실시한 결과, 도전 입자가 끼워 넣어진 방향만 도전성을 나타내는 이방성 도전 접합 재료를 사용함으로써, 상기 서술한 목적을 달성할 수 있는 것을 알아내어, 본 발명을 완성시키기에 이르렀다.As a result of earnest examination, this inventor discovered that the objective mentioned above can be achieved by using the anisotropic electrically conductive bonding material which shows electroconductivity only in the direction in which the electrically-conductive particle was inserted, and came to complete this invention.
즉, 본 발명에 관련된 접속체의 제조 방법은, 열 경화형의 절연성 바인더 중에 땜납 입자가 분산되어 이루어지고, 상기 땜납 입자의 융점보다 낮은 최저 용융 점도 도달 온도와, 상기 땜납 입자의 융점보다 높은 경화 온도를 갖는 이방성 도전 접합 재료를, 제 1 전자 부품의 전극과 제 2 전자 부품의 전극의 사이에 개재시키고, 상기 제 1 전자 부품의 전극과 상기 제 2 전자 부품의 전극을 리플로 노 (爐) 를 사용하여 무하중으로 접합시키고, 상기 리플로 노의 피크 온도가, 상기 이방성 도전 접합 재료의 경화 온도보다 10 도 이상 높다.That is, in the method for manufacturing a connector according to the present invention, solder particles are dispersed in a thermosetting insulating binder, the minimum melt viscosity reaching temperature lower than the melting point of the solder particles, and a curing temperature higher than the melting point of the solder particles An anisotropic conductive bonding material having It is used and joined without a load, and the peak temperature of the said reflow furnace is 10 degrees or more higher than the hardening temperature of the said anisotropic conductive bonding material.
또, 본 발명에 관련된 이방성 도전 접합 재료는, 열 경화형의 절연성 바인더 중에 땜납 입자가 분산되어 이루어지고, 상기 땜납 입자의 융점보다 낮은 최저 용융 점도 도달 온도와, 상기 땜납 입자의 융점보다 높은 경화 온도를 갖는다.Further, the anisotropic conductive bonding material according to the present invention is made by dispersing solder particles in a thermosetting type insulating binder, and has a minimum melt viscosity reaching temperature lower than the melting point of the solder particles, and a curing temperature higher than the melting point of the solder particles. have
또, 본 발명에 관련된 접속체는, 상기 서술한 이방성 도전 접합 재료를 사용하여, 제 1 전자 부품의 전극과 제 2 전자 부품의 전극이 접합되어 이루어진다.Moreover, in the connection body which concerns on this invention, the electrode of a 1st electronic component and the electrode of a 2nd electronic component are joined using the anisotropic electrically conductive bonding material mentioned above.
본 발명에 의하면, 가열에 의해 절연성 바인더가 용융하고, 땜납 입자가 전극간에 협지 (挾持) 된 상태에서 바인더가 경화하기 때문에, 파인 피치의 전극을 구비하는 전자 부품을 접합시킬 수 있다.According to the present invention, since the insulating binder is melted by heating and the binder is cured in a state in which solder particles are sandwiched between the electrodes, it is possible to bond electronic components having fine-pitch electrodes.
도 1 은, 접합 공정의 일부를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 2 는, LED 실장체의 구성예를 나타내는 단면도이다.
도 3 은, 본 기술을 적용시킨 이방성 도전 접합 필름의 일부를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 4 는, 리플로의 온도 프로파일을 나타내는 그래프이다.
도 5 는, 실시예 1 의 이방성 도전 접합 필름의 시차 주사 열량 측정 (DSC : Differential scanning calorimetry) 의 측정 결과를 나타내는 그래프이다.
도 6 은, 실시예 1 의 LED 칩을 박리한 후의 기판측의 땜납 접합 상태를 관찰했을 때의 현미경 사진이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is sectional drawing which shows typically a part of a bonding process.
Fig. 2 is a cross-sectional view showing a configuration example of an LED mounting body.
3 : is sectional drawing which shows typically a part of anisotropic conductive bonding film to which this technique was applied.
4 is a graph showing a reflow temperature profile.
It is a graph which shows the measurement result of the differential scanning calorimetry (DSC:Differential scanning calorimetry) of the anisotropic conductive bonding film of Example 1. FIG.
Fig. 6 is a photomicrograph when the solder joint state of the substrate side after peeling the LED chip of Example 1 is observed.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해서, 도면을 참조하면서 하기 순서로 상세하게 설명한다. EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, embodiment of this invention is described in detail in the following order, referring drawings.
1. 접속체의 제조 방법 1. Method of manufacturing a connector
2. 이방성 도전 접합 재료 2. Anisotropic conductive bonding material
3. 실시예3. Examples
<1. 접속체의 제조 방법> <1. Manufacturing method of connector>
본 실시형태에 있어서의 접속체의 제조 방법은, 열 경화형의 절연성 바인더 중에 땜납 입자가 분산되어 이루어지고, 땜납 입자의 융점보다 낮은 최저 용융 점도 도달 온도와, 땜납 입자의 융점보다 높은 경화 온도를 갖는 이방성 도전 접합 재료를, 제 1 전자 부품의 전극과 제 2 전자 부품의 전극의 사이에 개재시키고, 제 1 의 전자 부품의 전극과 제 2 전자 부품의 전극을 리플로 노를 사용하여 무하중으로 접합시키고, 리플로 노의 피크 온도가, 이방성 도전 접합 재료의 경화 온도보다 10 도 이상 높다. 이와 같이 리플로 노 (리플로 공정) 의 승온 시에 최저 용융 점도 도달 온도까지 절연성 바인더가 용융됨으로써, 땜납 입자가, 제 1 전자 부품의 전극과 제 2 전자 부품의 전극과 접촉하기 쉬운 상태를 얻을 수 있다.The method for manufacturing a connector according to the present embodiment is formed by dispersing solder particles in a thermosetting type insulating binder, and has a minimum melt viscosity reaching temperature lower than the melting point of the solder particles, and a curing temperature higher than the melting point of the solder particles. An anisotropic conductive bonding material is interposed between the electrode of the first electronic component and the electrode of the second electronic component, and the electrode of the first electronic component and the electrode of the second electronic component are joined without a load using a reflow furnace, , the peak temperature of the reflow furnace is 10 degrees or more higher than the curing temperature of the anisotropic conductive bonding material. In this way, when the temperature of the reflow furnace (reflow process) is raised, the insulating binder is melted to the minimum melt viscosity reaching temperature, so that the solder particles easily come into contact with the electrode of the first electronic component and the electrode of the second electronic component. can
본 명세서에 있어서, 이방성 도전 접합 재료의 최저 용융 점도 도달 온도는, 예를 들어, 회전식 레오미터 (TA instrument 사 제조) 를 사용하여, 측정 압력 5 g, 온도 범위 30 ∼ 200 ℃, 승온 속도 10 ℃/분, 측정 주파수 10 Hz, 측정 플레이트 직경 8 ㎜, 측정 플레이트에 대한 하중 변동 5 g 의 조건으로 측정하고, 점도가 최저값 (최저 용융 점도) 이 되는 온도를 말한다. 또, 이방성 도전 접합 재료의 경화 온도는, 시차 열 분석 (DSC) 으로 시료 5 mg 이상을 알루미늄 팬으로 계량하고, 온도 범위 30 ∼ 250 ℃, 승온 속도 10 ℃/분의 조건으로 측정한 발열 피크 온도이다. 또, 접속체란, 2 개의 재료 또는 부재가 전기적으로 접속된 것이다. 또, 접합이란, 2 개의 재료 또는 부재를 맞붙이는 것이다. 무하중이란, 기계적 가압이 없는 상태를 말한다.In the present specification, the minimum melt viscosity attainable temperature of the anisotropic conductive bonding material is measured using, for example, a rotary rheometer (manufactured by TA Instruments), a measurement pressure of 5 g, a temperature range of 30 to 200°C, and a temperature increase rate of 10°C. It measures under the conditions of /min, measuring
제 1 전자 부품으로는, LED (Light Emitting Diode), 드라이버 IC (Integrated Circuit), 플렉시블 기판 (FPC : Flexible Printed Circuits, 수지 성형된 부품 등, 배선 (도통재) 이 형성된 것이면 되고, 이들 중에서도, LED, 드라이버 IC 등의 칩 (예를 들어, 반도체 소자) 이 적합하다. 제 2 전자 부품으로는, 제 1 전자 부품의 단자와 적어도 일부 대응하는 단자가 형성된 것이면 특별히 한정은 없고, 제 1 전자 부품을 탑재할 수 있는 전극이 형성된 기판 (소위, 프린트 배선판 : PWB) 으로서 광의로 정의할 수 있는 것이면 된다. 예를 들어, 리지드 기판, 유리 기판, 플렉시블 기판 (FPC : Flexible Printed Circuits), 세라믹 기판, 플라스틱 기판 등의 기판을 들 수 있다. 또, 동일한 부품을 적층하여 접속해도 된다. 이 적층의 수는, 접속에 지장을 초래하지 않으면 특별히 한정은 없다. 이종 부품의 다수 적층이더라도 동일하다. 제 1 전자 부품 및 제 2 전자 부품에 각각에 형성된 전극 (전극 배열, 전극군) 은, 대향하여 이방성 접속되도록 형성되어 있고, 복수의 제 1 전자 부품이 하나의 제 2 전자 부품에 탑재되도록 전극 (전극 배열, 전극군) 이 형성되어 있어도 된다. 또한, 상기의 전자 부품은, 리플로 공정에 있어서의 내열성을 구비하고 있는 것이 바람직하다.As the first electronic component, a wiring (conducting material) such as an LED (Light Emitting Diode), a driver IC (Integrated Circuit), and a flexible substrate (FPC: Flexible Printed Circuits, resin-molded components) may be formed, and among these, the LED , a chip (for example, a semiconductor device) such as a driver IC, etc. The second electronic component is not particularly limited as long as a terminal corresponding at least in part to the terminal of the first electronic component is formed, and the first electronic component is As long as it can be defined in a broad sense as a substrate (so-called printed wiring board: PWB) on which mountable electrodes are formed, for example, rigid substrates, glass substrates, flexible substrates (FPC: Flexible Printed Circuits), ceramic substrates, plastics and substrate such as board.In addition, the same component may be laminated and connected.The number of this layering is not particularly limited as long as it does not impede the connection.It is the same even in the case of multiple stacking of different components. The electrodes (electrode arrangement, electrode group) respectively formed on the component and the second electronic component are formed to face each other and anisotropically connected, and the electrodes (electrode arrangement, electrode group) may be formed.In addition, it is preferable that the said electronic component is equipped with the heat resistance in a reflow process.
본 실시형태에 있어서의 접속체는, BGA (Ball grid array) 등에서 널리 사용되고 있는, 땜납 입자에 의해 접속되어 있고, 접속 신뢰성이 높기 때문에, 센서 기기, 차재용 기기, IoT (Internet of Things) 기기 등, 많은 용도에 적용할 수 있다.The connector in this embodiment is connected by solder particles widely used in BGA (Ball grid array) and the like, and since the connection reliability is high, sensor devices, in-vehicle devices, IoT (Internet of Things) devices, etc.; It can be applied to many uses.
이방성 도전 접합 재료는, 필름상의 이방성 도전 접합 필름, 또는 페이스트상의 이방성 도전 접합 페이스트 중 어느 것이어도 된다. 또, 이방성 도전 접합 페이스트를 접속 시에 필름상으로 해도, 부품을 탑재함으로써 필름에 가까운 형태로 해도 된다.The anisotropic conductive bonding material may be either a film-like anisotropic conductive bonding film or a paste-like anisotropic conductive bonding paste. Moreover, it is good also as a form close|similar to a film by mounting components, even if it is a film form at the time of connecting an anisotropic electrically conductive bonding paste.
이방성 도전 접합 페이스트의 경우, 기판 상에 소정량을 균일하게 도포할 수 있으면 되고, 예를 들어, 디스펜스, 스탬핑, 스크린 인쇄 등의 도포 방법을 이용할 수 있으며, 필요에 따라 건조시켜도 된다. 이방성 도전 접합 필름의 경우, 필름 두께에 의해 이방성 도전 접합 재료의 양을 균일화 할 수 있을 뿐만 아니라, 기판 상에 일괄 라미네이트할 수 있어, 택트를 단축할 수 있기 때문에 특히 바람직하다. 또, 미리 필름상으로 함으로써 취급하기 쉽기 때문에 작업 효율도 높게 하는 것을 기대할 수 있다.In the case of the anisotropic conductive bonding paste, it is sufficient that a predetermined amount can be uniformly applied on the substrate. In the case of an anisotropic conductive bonding film, not only can the amount of anisotropic conductive bonding material be equalized by the film thickness, but it can laminate on a board|substrate collectively, and since tact can be shortened, it is especially preferable. Moreover, since it is easy to handle by setting it as a film form beforehand, it can be expected that working efficiency is also made high.
이하, 접속체의 제조 방법의 구체예로서, LED 실장체의 제조 방법에 대해서 설명한다. LED 실장체의 제조 방법은, 열 경화형의 절연성 바인더 중에 땜납 입자가 분산되어 이루어지고, 땜납 입자의 융점보다 낮은 최저 용융 점도 도달 온도와, 땜납 입자의 융점보다 높은 경화 온도를 갖는 이방성 도전 접합 재료를 기판 상에 형성하는 공정과, LED 소자를 이방성 도전 접합 재료 상에 탑재하는 탑재 공정과, LED 소자의 전극과 기판의 전극을 무하중으로 가열 접합시키는 접합 공정을 갖는다. 복수의 부품을 일괄적으로 실장해도 된다.Hereinafter, as a specific example of the manufacturing method of a connection body, the manufacturing method of an LED mounting body is demonstrated. The manufacturing method of an LED mounting body is made by dispersing solder particles in a thermosetting type insulating binder, and an anisotropic conductive bonding material having a minimum melt viscosity reaching temperature lower than the melting point of the solder particles and a curing temperature higher than the melting point of the solder particles. It has a process of forming on a board|substrate, a mounting process of mounting an LED element on an anisotropic conductive bonding material, and a bonding process of heat-bonding the electrode of an LED element and the electrode of a board|substrate with no load. A plurality of components may be mounted collectively.
이방성 도전 접합 재료를 형성하는 공정은, 이방성 도전 접합 페이스트를 접속 전에 기판 상에 필름상으로 하는 공정이어도 되고, 종래의 이방성 도전 필름에서 사용되고 있는 바와 같이, 이방성 도전 접합 필름을 기판 상에 저온 저압으로 첩착 (貼着) 하는 임시 접착 공정이어도 되고, 이방성 도전 접합 필름을 기판 상에 라미네이트하는 라미네이트 공정이어도 된다.The step of forming the anisotropic conductive bonding material may be a step of forming an anisotropic conductive bonding paste on a substrate before connection, and as used in conventional anisotropic conductive films, the anisotropic conductive bonding film is applied on the substrate at low temperature and low pressure. The temporary bonding process to stick may be sufficient, and the lamination process of laminating an anisotropic conductive bonding film on a board|substrate may be sufficient.
이방성 도전 접합 재료를 형성하는 공정이 임시 접착 공정인 경우, 공지된 사용 조건으로 기판 상에 이방성 도전 접합 필름을 형성할 수 있다. 이 경우, 종전의 장치로부터 툴의 설치나 변경과 같은 최저한의 변경만으로 해결되기 때문에, 경제적인 장점이 얻어진다.When the process of forming the anisotropic conductive bonding material is a temporary bonding process, the anisotropic conductive bonding film can be formed on the substrate under known conditions of use. In this case, since it can be solved only with minimal changes such as installation or change of tools from the conventional apparatus, an economical advantage is obtained.
이방성 도전 접합 재료를 형성하는 공정이 라미네이트 공정인 경우, 예를 들어, 가압식 라미네이터를 사용하여 이방성 도전 접합 필름을 기판 상에 라미네이트한다. 라미네이트 공정은, 진공 가압식이어도 된다. 종래의 이방성 도전 필름의 가열 가압 툴을 사용한 임시 접착이면, 필름의 폭이 툴 폭의 제약을 받지만, 라미네이트 공정의 경우, 가열 가압 툴을 사용하지 않기 때문에, 비교적 넓은 폭을 일괄적으로 탑재할 수 있게 되는 것을 기대할 수 있다. 또, 하나의 기판에 대하여 하나의 이방성 도전 접합 필름을 라미네이트해도 된다. 이에 따라, 가열 압착 툴의 상하동과 이방성 도전 접합 필름의 반송을 복수 회 하는 경우가 없기 때문에, 이방성 도전 접합 재료를 형성하는 공정의 시간을 단축할 수 있다.When the process of forming the anisotropic conductive bonding material is a lamination process, for example, an anisotropic conductive bonding film is laminated on a substrate using a pressurized laminator. A vacuum pressurization type may be sufficient as a lamination process. In the case of temporary adhesion using a conventional anisotropic conductive film using a heating and pressing tool, the width of the film is limited by the tool width. can be expected to be Moreover, you may laminate one anisotropic conductive bonding film with respect to one board|substrate. Thereby, since the vertical movement of a thermocompression-bonding tool and conveyance of an anisotropic conductive bonding film are not carried out in multiple times, the time of the process of forming an anisotropic conductive bonding material can be shortened.
이방성 도전 접합 재료를 형성하는 공정에서는, LED 소자의 전극과 기판의 전극 사이의 이방성 접합 재료의 두께를, 땜납 입자의 평균 입경에 근사시키는 것이 바람직하다. 이방성 접합 재료의 두께의 하한은, 땜납 입자의 평균 입경의 50 % 이상, 바람직하게는 80 % 이상, 보다 바람직하게는 90 % 이상이다. 이방성 접합 재료의 두께가 지나치게 얇으면, 땜납 입자의 전극간에 대한 협지가 용이해지지만, 필름상으로 할 때의 난이도가 높아질 우려가 있다. 또, 이방성 접합 재료의 두께의 상한은, 땜납 입자의 평균 입경의 300 % 이하, 바람직하게는 200 % 이하, 보다 바람직하게는 150 % 이하이다. 이방성 접합 재료의 두께가 지나치게 두꺼우면, 접합에 지장을 초래할 우려가 있다.In the step of forming the anisotropic conductive bonding material, it is preferable to approximate the thickness of the anisotropic bonding material between the electrode of the LED element and the electrode of the substrate to the average particle diameter of the solder particles. The lower limit of the thickness of the anisotropic bonding material is 50% or more, preferably 80% or more, more preferably 90% or more of the average particle diameter of the solder particles. When the thickness of the anisotropic bonding material is too thin, the sandwiching between the electrodes of the solder particles becomes easy, but there is a fear that the difficulty in forming a film may increase. Further, the upper limit of the thickness of the anisotropic bonding material is 300% or less of the average particle diameter of the solder particles, preferably 200% or less, and more preferably 150% or less. When the thickness of the anisotropic bonding material is too thick, there is a possibility that the bonding may be impaired.
본 명세서에 있어서, 평균 입경은, 금속 현미경, 광학 현미경, SEM (Scanning Electron Microscope) 등의 전자 현미경 등을 사용한 관찰 화상에 있어서, N = 50 이상, 바람직하게는 N = 100 이상, 더욱 바람직하게는 N = 200 이상으로 측정한 입자의 장축 직경의 평균값이며, 입자가 구형인 경우에는, 입자 직경의 평균값이다. 또, 관찰 화상을 공지된 화상 해석 소프트 (「WinROOF」 : 미타니 상사 (주), 「A조쿤 (등록상표)」 : 아사히 화성 엔지니어링 주식회사 등) 를 사용하여 계측된 측정값, 화상형 입도 분포 측정 장치 (예로서, FPIA-3000 (말번사)) 를 사용하여 측정한 측정값 (N = 1000 이상) 이어도 된다. 관찰 화상이나 화상형 입도 분포 측정 장치로부터 구한 평균 입경은, 입자의 최대 길이의 평균값으로 할 수 있다. 또한, 이방성 접합 재료를 제조할 때에는, 간이적으로 레이저 회절·산란법에 의해 구한 입도 분포에 있어서의 빈도의 누적이 50 % 가 되는 입경 (D50), 산술 평균경 (체적 기준인 것이 바람직하다) 등의 메이커값을 사용할 수 있다.In the present specification, the average particle diameter is an observation image using an electron microscope such as a metal microscope, an optical microscope, or an SEM (Scanning Electron Microscope), N = 50 or more, preferably N = 100 or more, more preferably It is an average value of the major axis diameter of particle|grains measured by N=200 or more, and when particle|grains are spherical, it is an average value of particle diameters. Moreover, the measurement value measured using well-known image analysis software ("WinROOF": Mitani Corporation, "A-Zokun (trademark)": Asahi Chemical Engineering Co., Ltd., etc.) for an observation image, an image type particle size distribution measuring apparatus (For example, it may be a measurement value (N=1000 or more) measured using FPIA-3000 (Malvern Corporation)). The average particle diameter calculated|required from an observation image or an image-type particle size distribution analyzer can be made into the average value of the maximum length of particle|grains. In addition, when manufacturing an anisotropic bonding material, the particle diameter (D50) and the arithmetic mean diameter (preferably on a volume basis) at which the accumulation of frequencies in the particle size distribution simply obtained by the laser diffraction/scattering method is 50%. You can use maker values such as
탑재 공정에서는, 예를 들어 복수의 LED 소자를 이방성 도전 접합 필름 상에 배치하고, 탑재한다. 본 기술에서는, 땜납 입자에 의한 셀프 얼라인먼트를 기대할 수 없기 때문에, 탑재 공정에서는, LED 소자를 정확하게 얼라인먼트하는 것이 바람직하다. 각 LED 소자는, 예를 들어, 편면에 제 1 도전형 전극과 제 2 도전형 전극을 가지며, 제 1 도전형 전극 및 제 2 도전형 전극에 대응하는 기판 (30) 의 전극 상에 배치된다.In a mounting process, a some LED element is arrange|positioned on an anisotropic conductive bonding film, and it mounts, for example. In the present technology, since self-alignment by solder particles cannot be expected, it is preferable to accurately align the LED element in the mounting step. Each LED element has, for example, a first conductivity type electrode and a second conductivity type electrode on one side, and is disposed on an electrode of the
또한, 전술한 이방성 도전 접합 재료를 형성하는 공정에 있어서, LED 소자의 전극과 기판의 전극 사이의 이방성 접합 재료의 두께를, 땜납 입자의 평균 입경에 근사시키는 것으로 했지만, 이것에 한정되지 않고, 탑재 공정에 있어서, 가압에 의해 이방성 접합 재료의 두께를 땜납 입자의 평균 입경에 근사시켜도 된다. 이 가압 공정은, 예를 들어, 제 2 전자 부품에 재치 (載置) 되어 있는 제 1 전자 부품측으로부터 가압함으로써, LED 소자의 전극과 기판의 전극 사이의 이방성 접합 재료의 두께를, 땜납 입자의 평균 입경에 근사시킨다. 여기서, 이방성 접합 재료의 두께가 지나치게 크면, 가압에 지장을 초래할 우려가 있기 때문에, 상기 서술한 상한의 두께로 하는 것이 바람직하다고도 할 수 있다. 평균 입경에 근사라는 것은, 이 가압 공정을 거치면 이론상, 땜납 입자의 최대 지름이 이방성 접속 재료의 두께가 되기 때문에, 이방성 접속 재료의 두께는, 땜납 입자의 최대 지름과 동등하다고 생각해도 되며, 두께 편차를 고려한다면, 땜납 입자의 최대 지름의 130 % 이하, 바람직하게는 120 % 이하로 해도 된다. 또, 가압 공정의 압력의 하한은, 바람직하게는 0.2 ㎫ 이상, 보다 바람직하게는 0.4 ㎫ 이상이며, 또, 가압 공정의 압력의 상한은, 2.0 ㎫ 이하여도 되고, 바람직하게는 1.0 ㎫ 이하, 보다 바람직하게는 0.8 ㎫ 이하이다. 상한 및 하한은, 장치의 사양에 따라 변동하는 경우가 있기 때문에, 수지를 땜납 입자경까지 밀어넣는 목적을 달성할 수 있으면, 위의 수치 범위에 한정되는 것은 아니다.In addition, in the step of forming the anisotropic conductive bonding material described above, the thickness of the anisotropic bonding material between the electrode of the LED element and the electrode of the substrate is approximated to the average particle size of the solder particles, but it is not limited thereto, and the mounting is not limited thereto. In the process, the thickness of the anisotropic bonding material may be approximated to the average particle diameter of the solder particles by pressing. In this pressing step, for example, by pressing from the side of the first electronic component mounted on the second electronic component, the thickness of the anisotropic bonding material between the electrode of the LED element and the electrode of the substrate is reduced to that of the solder particles. It approximates the average particle diameter. Here, when the thickness of the anisotropic bonding material is too large, it can be said that it is preferable to set it as the thickness of the upper limit mentioned above, since there exists a possibility of causing trouble to pressurization. The approximation to the average particle diameter means that, theoretically, the maximum diameter of the solder particles becomes the thickness of the anisotropic connection material after this pressing step. Considering this, it may be 130% or less of the maximum diameter of the solder particles, preferably 120% or less. The lower limit of the pressure in the pressurization step is preferably 0.2 MPa or more, more preferably 0.4 MPa or more, and the upper limit of the pressure in the pressurization step may be 2.0 MPa or less, preferably 1.0 MPa or less, more Preferably it is 0.8 MPa or less. Since the upper and lower limits may fluctuate depending on the specifications of the device, they are not limited to the above numerical ranges as long as the purpose of pushing the resin up to the solder particle size can be achieved.
도 1 은, 접합 공정의 일부를 모식적으로 나타내는 단면도이다. 접합 공정에서는, LED 소자 (10) 의 전극 (11, 12) 과 기판 (20) 의 전극 (21, 21) 을 무하중으로 가열 접합시킨다. 기계적인 가압을 하지 않고 무하중으로 가열 접합시키는 방법으로는, 대기압 리플로, 진공 리플로, 대기압 오븐, 오토클레이브 (가압 오븐) 등을 들 수 있으며, 이들 중에서도, 접합부에 내포하는 기포를 배제할 수 있는 진공 리플로, 오토클레이브 등을 사용하는 것이 바람직하다. 무하중임으로써, 일반적인 가열 가압 툴을 사용한 이방성 도전 접속과 비교해서, 불필요한 수지 유동이 발생하지 않기 때문에, 기포의 휩쓸림도 억제되는 효과를 기대할 수 있다.1 : is sectional drawing which shows typically a part of a bonding process. In a bonding process, the
리플로 노에 있어서의 피크 온도는, 이방성 도전 접합 재료의 경화 온도보다 10 도 이상 높은 것이 요구되며, 바람직하게는 150 ℃ 이상 250 ℃ 이하, 보다 바람직하게는 160 ℃ 이상 230 ℃ 이하, 더욱 바람직하게는 170 ℃ 이상 210 ℃ 이하에서 본 가열한다. 이에 따라, LED 소자 (10) 의 전극과 기판 (20) 의 전극이 접합되기 때문에, 우수한 도통성, 방열성, 및 접착성을 얻을 수 있다. 접합 공정에서는, 무하중이기 때문에, 땜납 입자의 이동량이 작아져, 땜납 입자의 포착 효율은 높은 것이 예상된다. 또, 땜납 입자의 함유량은, 셀프 얼라인먼트를 기대할 수 없는 정도이며, 접합 공정에 있어서, 이방성 도전 접합 필름에 함유되어 있는 다수의 땜납 입자는 일체가 되지 않기 때문에, 하나의 전극 내에 복수의 땜납 접합 지점이 존재하는 경우가 있다. 여기서, 땜납 접합이란, 대향한 전자 부품의 각각의 전극을, 땜납을 용융시켜 연결하는 것을 말한다.The peak temperature in the reflow furnace is required to be 10 degrees or more higher than the curing temperature of the anisotropic conductive bonding material, preferably 150°C or more and 250°C or less, more preferably 160°C or more and 230°C or less, still more preferably It is heated to 170 ℃ or higher and 210 ℃ or lower. Thereby, since the electrode of the
리플로 노에서는, 가열에 의해 열 경화 수지가 용융하고, LED 소자 (10) 의 자중에 의해 땜납 입자 (31) 가 전극간에 협지되고, 땜납 융점 이상인 본 가열에 의해 땜납 입자 (31) 가 용융하고, 땜납이 전극에 젖어 확산되고, 냉각에 의해 LED 소자 (10) 의 전극과 기판 (20) 의 전극이 접합된다. 리플로는, 승온 공정과 강온 공정 외에, 일정 온도로 유지하는 공정 (킵 공정) 을 포함하고 있어도 된다. 가장 고온이 되는 피크 공정이 있어도 되고, 승온 혹은 강온의 도중에 공정을 포함하고 있어도 된다. 승온 공정은, 바인더를 용융시키는 공정 (예 : 도 4 의 120 ℃ 까지) 과, 땜납 입자가 용융하여 도포 확산하는 공정 (예 : 도 4 의 120 ∼ 175 ℃) 의 2 단계로 되어 있어도 된다. 그 때문에 승온 속도는 일례로서 10 ∼ 120 ℃/min 이어도 되고, 20 ∼ 100 ℃/min 이어도 된다. 킵 공정 (예 : 도 4 의 175 ∼ 180 ℃) 의 유지 시간은, 바인더를 경화시키는 공정으로도 된다. 이 온도는, 일례로서 온도 160 ∼ 230 ℃ 이며, 5 ∼ 10 ℃ 정도의 차가 있어도 되고, 피크 온도와 동일해도 된다. 지나치게 짧으면 바인더의 라이프 성능이 저하되어 취급성에 지장을 초래하기 때문에 0.5 min 이상, 바람직하게는 0.75 min 이상이며, 지나치게 길면 제조 효율이 악화되므로, 5 min 이하, 바람직하게는 3 min 이하이다. 강온 공정을 거쳐 냉각 (땜납 입자의 융점 이하) 시킴으로써, 땜납 입자를 고상으로 하고, 전극간에서 접합시킬 수 있다. 강온 속도는, 생산성을 올리려면 빨리 취출하기 위해서 높은 편이 좋고, 접합 상태를 급랭시키지 않는 쪽이 접합체의 품질 향상에는 바람직하기 때문에 낮은 편이 좋다. 일례로서, 승온 공정과 동일한 속도여도 되며, 10 ∼ 30 ℃/min 인 것이 바람직하다. 강온 속도는, 접합 대상물의 조합과 사용하는 바인더의 조건 등에 따라 조정할 수 있다. 취출 온도나 그 환경에도 영향을 미친다.In the reflow furnace, the thermosetting resin is melted by heating, the
상기 서술한 LED 실장체의 제조 방법에 의하면, 리플로 공정 전에 땜납 입자와 필름 두께를 근사시키고, 땜납 입자와 전극을 접촉시킴으로써, 접합을 보다 용이하게 실시할 수 있다. 또, 리플로 공정의 승온·유지·강온과, 이방성 도전 접합 필름의 열경화성의 거동을 맞춤으로써, 무하중 접속 시의 수지 용융, 전극간에서의 땜납 입자의 협지, 땜납 용융·수지 경화를 최적화 할 수 있다. 또한, 이방성 도전 접합 필름의 열경화성의 거동은, DSC 측정이나 레오미터에 의한 점도 측정에 의해 알 수 있다.According to the manufacturing method of the LED mounted body mentioned above, bonding can be performed more easily by approximating a solder particle and a film thickness before a reflow process, and making a solder particle and an electrode contact. In addition, by matching the temperature rise/maintenance/fallen temperature of the reflow process and the thermosetting behavior of the anisotropic conductive bonding film, it is possible to optimize resin melting during no-load connection, pinching of solder particles between electrodes, and solder melting/resin curing. can In addition, the thermosetting behavior of an anisotropic conductive bonding film can be known by DSC measurement or the viscosity measurement by a rheometer.
도 2 는, LED 실장체의 구성예를 나타내는 단면도이다. 이 LED 실장체는, LED 소자 (10) 와 기판 (20) 을, 열 경화형의 절연성 바인더 중에 땜납 입자 (31) 가 분산된 이방성 도전 접합 필름을 사용하여 접속된 것이다. 즉, LED 실장체는, LED 소자 (10) 와, 기판 (20) 과, 땜납 입자 (31) 를 가지며, LED 소자 (10) 의 전극 (11, 12) 과 기판 (20) 의 전극 (21, 22) 을 접속하여 이루어지는 이방성 도전 접합막 (32) 을 구비하고, LED 소자 (10) 의 전극 (11, 12) 과 기판 (20) 의 전극 (21, 22) 이, 땜납 접합부 (33) 에 의해 접합되어 이루어지고, 고형 수지가, LED 소자 (10) 와 기판 (20) 의 사이에 충전되어 이루어지는 것이다.Fig. 2 is a cross-sectional view showing a configuration example of an LED mounting body. In this LED mounting body, the
LED 소자 (10) 는, 제 1 도전형 전극 (11) 및 제 2 도전형 전극 (12) 을 구비하고, 제 1 도전형 전극 (11) 과 제 2 도전형 전극 (12) 의 사이에 전압을 인가하면, 소자 내의 활성층에 캐리어가 집중하고, 재결합함으로써 발광이 발생한다. 제 1 도전형 전극 (11) 과 제 2 도전형 전극 (12) 의 스페이스간의 거리는, 소자 사이즈에 따라, 예를 들어 100 ㎛ 이상 200 ㎛ 이하인 것, 100 ㎛ 이상 50 ㎛ 이하인 것, 20 ㎛ 이상 50 ㎛ 이하인 것이 있다. LED 소자 (10) 로는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 400 ㎚ - 500 ㎚ 의 피크 파장을 갖는 청색 LED 등을 적합하게 사용할 수 있다.The
기판 (20) 은, 기재 상에 LED 소자 (10) 의 제 1 도전형 전극 (11) 및 제 2 도전형 전극 (12) 에 대응하는 위치에 각각 제 1 전극 (21) 및 제 2 전극 (22) 을 갖는다. 기판 (20) 으로는, 프린트 배선판, 유리 기판, 플렉시블 기판, 세라믹 기판, 플라스틱 기판 등을 들 수 있다. 프린트 배선판의 전극 높이는, 예를 들어 10 ㎛ 이상 40 ㎛ 이하이고, 유리 기판의 전극 높이는, 예를 들어 3 ㎛ 이하이며, 플렉시블 기판의 전극 높이는, 예를 들어 5 ㎛ 이상 20 ㎛ 이하이다.The
이방성 도전 접합막 (32) 은, 접합 공정 후에 이방성 도전 접합 재료가 막상 (膜狀) 으로 된 것이며, LED 소자 (10) 의 전극 (11, 12) 과 기판 (20) 의 전극 (21, 22) 을 땜납 접합부 (33) 로 접속 접합함과 함께, LED 소자 (10) 와 기판 (20) 의 사이에 이방성 도전 접합 재료를 충전하여 이루어진다.In the anisotropic
도 2 에 나타내는 바와 같이, LED 실장체는, LED 소자 (10) 의 단자 (전극 (11, 12)) 와, 기판 (20) 의 단자 (전극 (21, 22)) 가 땜납 접합부 (33) 에 의해 금속 결합되어 있고, LED 소자 (20) 와 기판 (30) 의 사이에 고형 수지가 충전 되어 이루어진다. 이에 따라, LED 소자 (10) 와 기판 (20) 의 사이로의 수분 등의 침입을 방지할 수 있다.As shown in FIG. 2 , in the LED mounting body, the terminals (
<2. 이방성 도전 접합 재료> <2. Anisotropic conductive bonding material>
본 실시형태에 있어서의 이방성 도전 접합 재료는, 열 경화형의 절연성 바인더 중에 땜납 입자가 분산되어 이루어지고, 상기 땜납 입자의 융점보다 낮은 최저 용융 점도 도달 온도와, 상기 땜납 입자의 융점보다 높은 경화 온도를 갖는 것이다. 여기서, 경화 온도는, 전술한 바와 같이, 승온 속도 10 ℃/분의 조건으로 측정한 발열 피크 온도이다.The anisotropic conductive bonding material in the present embodiment is formed by dispersing solder particles in a thermosetting type insulating binder, and has a minimum melt viscosity reaching temperature lower than the melting point of the solder particles, and a curing temperature higher than the melting point of the solder particles. will have Here, the curing temperature is an exothermic peak temperature measured under the condition of a temperature increase rate of 10°C/min, as described above.
이방성 도전 접합 재료의 경화 온도는, 150 ℃ 이상 200 ℃ 이하인 것이 바람직하다. 이에 따라, 가열에 의해 절연성 바인더가 용융하고, 땜납 입자가 전극간에 협지된 상태에서 용융하기 때문에, 파인 피치의 전극을 구비하는 전자 부품을 접합시킬 수 있다.It is preferable that the hardening temperature of an anisotropic conductive bonding material is 150 degreeC or more and 200 degrees C or less. As a result, the insulating binder is melted by heating and the solder particles are melted while being sandwiched between the electrodes, so that the electronic component including the fine-pitch electrodes can be joined.
또, 이방성 도전 접합 재료의 최저 용융 점도는, 100 Pa·s 미만이어도 되고, 바람직하게는 50 Pa·s 이하, 보다 바람직하게는 30 Pa·s 이하, 더욱 바람직하게는 10 Pa·s 이하이다. 최저 용융 점도가 지나치게 높으면, 리플로 공정에 있어서 무하중에서는 수지 용융이 진행되지 않고, 땜납 입자와 전극간의 협지에 지장을 초래할 우려가 생긴다. 본 기술에서는, 바인더 수지의 가열 경화 시에 하중을 가하지 않기 때문에, 하중을 가하는 (일반적인 이방성 접속과 같이 툴로 압압 (押壓) 한다) 것을 전제로 한 바인더 수지의 최저 용융 점도보다 낮게 설정할 필요가 있다. 또, 이방성 도전 접합 재료의 최저 용융 점도 도달 온도는, 바람직하게는 땜납 입자의 용융 온도의 -10 ℃ ∼ -60 ℃, 보다 바람직하게는 땜납 입자의 용융 온도의 -10 ℃ ∼ -50 ℃, 더욱 바람직하게는 땜납 입자의 용융 온도의 -10 ℃ ∼ -40 ℃ 이다. 이에 따라, 땜납 용융 전에 최저 용융 점도에 도달하여, 수지 용융 후에 땜납 입자를 용융시키고, 그 후, 수지를 경화시킬 수 있기 때문에, 양호한 땜납 접합을 얻을 수 있다.Moreover, the minimum melt viscosity of the anisotropic conductive bonding material may be less than 100 Pa.s, Preferably it is 50 Pa.s or less, More preferably, it is 30 Pa.s or less, More preferably, it is 10 Pa.s or less. When the minimum melt viscosity is too high, the resin melting does not proceed under no load in the reflow step, and there is a risk of impairing the clamping between the solder particles and the electrode. In this technology, since a load is not applied during heat curing of the binder resin, it is necessary to set it lower than the minimum melt viscosity of the binder resin on the premise that a load is applied (pressing with a tool as in general anisotropic connection). . Further, the minimum melt viscosity reaching temperature of the anisotropic conductive bonding material is preferably -10°C to -60°C of the melting temperature of the solder particles, more preferably -10°C to -50°C of the melting temperature of the solder particles, further Preferably, it is -10 degreeC - -40 degreeC of the melting temperature of a solder particle. Thereby, the lowest melt viscosity can be reached before melting the solder, the solder particles can be melted after melting the resin, and the resin can then be cured, so that a good solder joint can be obtained.
도 3 은, 본 기술을 적용시킨 이방성 도전 접합 필름의 일부를 모식적으로 나타내는 단면도이다. 도 3 에 나타내는 바와 같이, 이방성 도전 접합 필름 (30) 은, 열 경화형의 절연성 바인더 중에 땜납 입자 (31) 가 분산되어 이루어진다. 또, 이방성 도전 필름 (30) 에는, 필요에 따라, 제 1 면에 제 1 필름이 첩부 (貼付) 되고, 제 2 면에 제 2 필름이 첩부되어도 된다. 또한, 이방성 도전 접합 필름은, 이방성 도전 접합 재료를 필름상으로 형성한 것이다.3 : is sectional drawing which shows typically a part of the anisotropic conductive bonding film to which this technique was applied. As shown in FIG. 3 , the anisotropic
필름 두께의 하한은, 땜납 입자의 평균 입경의 50 % 이상, 바람직하게는 80 % 이상, 보다 바람직하게는 90 % 이상이다. 필름 두께가 지나치게 얇으면, 땜납 입자의 전극간에 대한 협지가 용이해지지만, 필름상으로 할 때의 난이도가 높아질 우려가 있다. 또, 필름 두께의 상한은, 땜납 입자의 평균 입경의 300 % 이하, 바람직하게는 200 % 이하, 보다 바람직하게는 150 % 이하이다. 필름 두께가 지나치게 두꺼우면, 접합에 지장을 초래할 우려가 있다. 필름 두께는, 1 ㎛ 이하, 바람직하게는 0.1 ㎛ 이하를 측정할 수 있는 공지된 마이크로미터나 디지털 틱네스 게이지 (예를 들어, 주식회사 미츠토요 : MDE-25M, 최소 표시량 0.0001 ㎜) 를 사용하여 측정할 수 있다. 필름 두께는, 10 개 지점 이상을 측정하고, 평균해서 구하면 된다. 단, 입자경보다 필름 두께가 얇은 경우에는, 접촉식의 두께 측정기는 적합하지 않기 때문에, 레이저 변위계 (예를 들어, 주식회사 키엔스, 분광 간섭 변위 타입 SI-T 시리즈 등) 를 사용하는 것이 바람직하다. 여기서, 필름 두께란, 수지층만의 두께이며, 입자경은 포함하지 않는다.The lower limit of the film thickness is 50% or more of the average particle diameter of the solder particles, preferably 80% or more, and more preferably 90% or more. When the film thickness is too thin, pinching of the solder particles between electrodes will be facilitated, but there is a fear that the difficulty in forming a film may increase. The upper limit of the film thickness is 300% or less of the average particle diameter of the solder particles, preferably 200% or less, and more preferably 150% or less. When film thickness is too thick, there exists a possibility of causing trouble to bonding. The film thickness is measured using a known micrometer or digital tickness gauge capable of measuring 1 µm or less, preferably 0.1 µm or less (eg, Mitsutoyo Corporation: MDE-25M, minimum display amount 0.0001 mm) can do. What is necessary is just to measure a film thickness at 10 points or more, and just to average it and to calculate|require it. However, when the film thickness is thinner than the particle diameter, since a contact-type thickness gauge is not suitable, it is preferable to use a laser displacement meter (eg, Keyence Co., Ltd., spectral interference displacement type SI-T series, etc.). Here, the film thickness is only the thickness of the resin layer, and the particle diameter is not included.
[열 경화형의 절연성 바인더] [thermosetting type insulating binder]
열 경화형의 절연성 바인더 (절연성 수지) 로는, (메트)아크릴레이트 화합물과 열 라디칼 중합 개시제를 포함하는 열 라디칼 중합형 수지 조성물, 에폭시 화합물과 열 카티온 중합 개시제를 포함하는 열 카티온 중합형 수지 조성물, 에폭시 화합물과 열 아니온 중합 개시제를 포함하는 열 아니온 중합형 수지 조성물 등을 들 수 있다. 또, 공지된 점착제 조성물을 사용해도 된다. 또한, (메트)아크릴 모노머란, 아크릴 모노머, 및 메타크릴 모노머 모두 포함하는 의미이다.Examples of the thermosetting insulating binder (insulating resin) include a thermal radical polymerization type resin composition comprising a (meth)acrylate compound and a thermal radical polymerization initiator, and a thermal cation polymerization type resin composition containing an epoxy compound and a thermal cationic polymerization initiator and a thermal anion polymerization type resin composition containing an epoxy compound and a thermal anion polymerization initiator. Moreover, you may use a well-known adhesive composition. In addition, a (meth)acryl monomer is a meaning including both an acryl monomer and a methacryl monomer.
이하에서는, 구체예로서, 고형 에폭시 수지와, 액상 에폭시 수지와, 에폭시 수지 경화제와, 플럭스 화합물을 함유하는 열 아니온 중합형 수지 조성물을 예로 들어 설명한다.Below, as a specific example, the thermal anion polymerization type resin composition containing a solid epoxy resin, a liquid epoxy resin, an epoxy resin hardening|curing agent, and a flux compound is mentioned as an example, and it demonstrates.
고형 에폭시 수지는, 상온에서 고형이고, 분자 내에 1 개 이상의 에폭시기를 갖는 에폭시 수지이면, 특별히 한정되는 것은 아니며, 예를 들어, 비스페놀 A 형 에폭시 수지, 비페닐형 에폭시 수지 등이어도 된다. 이에 따라, 필름 형상을 유지할 수 있다. 또한, 상온이란, JIS Z 8703 에서 규정하는 20 ℃ ± 15 ℃ (5 ℃ ∼ 35 ℃) 의 범위이다.The solid epoxy resin is not particularly limited as long as it is an epoxy resin that is solid at room temperature and has one or more epoxy groups in the molecule, and may be, for example, a bisphenol A epoxy resin or a biphenyl epoxy resin. Thereby, the film shape can be maintained. In addition, normal temperature is the range of 20 degreeC±15 degreeC (5 degreeC - 35 degreeC) prescribed|regulated by JISZ8703.
액상 에폭시 수지는, 상온에서 액상이면, 특별히 한정되는 것은 아니며, 예를 들어, 비스페놀 A 형 에폭시 수지, 비스페놀 F 형 에폭시 수지 등이어도 되고, 우레탄 변성의 에폭시 수지라도 상관없다.The liquid epoxy resin will not be specifically limited as long as it is liquid at normal temperature, For example, a bisphenol A epoxy resin, a bisphenol F epoxy resin, etc. may be sufficient, and a urethane-modified epoxy resin may be sufficient.
액상 에폭시 수지의 배합량은, 고형 에폭시 수지 100 질량부에 대하여, 바람직하게는 160 질량부 이하, 보다 바람직하게는 100 질량부 이하, 더욱 바람직하게는 70 질량부 이하이다. 액상 에폭시 수지의 배합량이 많아지면, 필름 형상을 유지하는 것이 곤란해진다.To [ the compounding quantity of a liquid epoxy resin / 100 mass parts of solid epoxy resins ], Preferably it is 160 mass parts or less, More preferably, it is 100 mass parts or less, More preferably, it is 70 mass parts or less. When the compounding quantity of a liquid epoxy resin increases, it will become difficult to maintain a film shape.
에폭시 수지 경화제는, 열로 경화가 개시하는 열 경화제이면, 특별히 한정되는 것은 아니며, 예를 들어, 아민, 이미다졸 등의 아니온계 경화제, 술포늄염 등의 카티온계 경화제를 들 수 있다. 또, 경화제는, 필름화 시킬 때에 사용되는 용제에 대하여 내성이 얻어지도록 마이크로 캡슐화 되어 있어도 된다.The epoxy resin curing agent is not particularly limited as long as curing is initiated by heat, and examples thereof include anionic curing agents such as amines and imidazoles, and cationic curing agents such as sulfonium salts. Moreover, the hardening|curing agent may be microencapsulated so that tolerance may be acquired with respect to the solvent used when making it into a film.
또, 경화제는, 카르복실산, 또는 카르복실기가 알킬비닐에테르로 블록화된 블록화 카르복실산이어도 된다. 즉, 경화제는, 플럭스 화합물이어도 된다.Moreover, carboxylic acid or blocked carboxylic acid in which the carboxyl group was blocked with alkylvinyl ether may be sufficient as a hardening|curing agent. That is, the curing agent may be a flux compound.
플럭스 화합물은, 전극 표면의 이물질이나 산화막을 없애거나, 전극 표면의 산화를 방지하거나, 용융 땜납의 표면 장력을 저하시키거나 한다. 플럭스 화합물로는, 예를 들어, 레불린산, 말레산, 옥살산, 말론산, 숙신산, 글루타르산, 아디프산, 세바크산 등의 카르복실산을 사용하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 양호한 땜납 접속을 얻을 수 있음과 함께, 에폭시 수지를 배합했을 경우, 에폭시 수지의 경화제로서 기능시킬 수 있다.The flux compound removes foreign substances and oxide films on the electrode surface, prevents oxidation of the electrode surface, or reduces the surface tension of the molten solder. As the flux compound, it is preferable to use, for example, carboxylic acids such as levulinic acid, maleic acid, oxalic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid and sebacic acid. Thereby, while being able to obtain a favorable solder connection, when an epoxy resin is mix|blended, it can make it function as a hardening|curing agent of an epoxy resin.
또, 플럭스 화합물로서, 카르복실기가 알킬비닐에테르로 블록화된 블록화 카르복실산을 사용하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 플럭스 효과, 및 경화제 기능이 발휘되는 온도를 컨트롤 할 수 있다. 또, 수지에 대한 용해성이 향상되기 때문에, 필름화 할 때의 혼합·도포 불균일을 개선할 수 있다. 또, 블록화가 해제되는 해리 온도는, 땜납 입자의 융점 이상인 것이 바람직하다. 이에 따라, 양호한 땜납 접속을 얻을 수 있음과 함께, 에폭시 수지를 배합했을 경우, 에폭시 수지의 유동 후에 경화가 개시되기 때문에, 양호한 땜납 접합을 얻을 수 있다.Moreover, as a flux compound, it is preferable to use the blocked carboxylic acid in which the carboxyl group was blocked with the alkyl vinyl ether. Thereby, the temperature at which the flux effect and the curing agent function are exhibited can be controlled. Moreover, since the solubility with respect to resin improves, the mixing and application|coating nonuniformity at the time of film-forming can be improved. In addition, it is preferable that the dissociation temperature at which blocking is canceled is equal to or higher than the melting point of the solder particles. Thereby, while being able to obtain a favorable solder connection, when an epoxy resin is mix|blended, since hardening starts after flow of an epoxy resin, favorable solder joint can be obtained.
[땜납 입자][Solder particles]
땜납 입자는, 이방성 도전 접합 필름 중에 랜덤하게 혼련되어 분산되어 있어도 되고, 평면시 (平面視) 로 배치되어 있어도 된다. 이들은 용도에 따라 구분하여 사용하면 된다. 이방성 도전 접합 필름의 평면시에 있어서의 땜납 입자 전체의 배치는, 규칙적 배치여도 되고 랜덤 배치여도 된다. 규칙적 배치의 양태로는, 정방 격자, 육방 격자, 사방 격자, 장방 격자 등의 격자 배열을 들 수 있으며, 특별히 제약은 없다. 또, 랜덤 배치의 양태로는, 필름의 평면시에서 각 땜납 입자가 서로 접촉하는 일 없이 존재하고, 필름 두께 방향으로도 땜납 입자가 서로 겹치는 일 없이 존재하고 있는 것이 바람직하다. 또, 이방성 도전 접합 필름 중의 땜납 입자의 전체 개수의 75 % 이상, 바람직하게는 95 % 이상이, 다른 땜납 입자와 비접촉이며, 독립되어 있는 것이 바람직하다. 이것은 공지된 금속 현미경이나 광학 현미경을 사용하여, 필름 평면시에 있어서의 1 ㎟ 이상의 면적을 임의로 5 개 지점 이상 발취하여, 땜납 입자를 200 개 이상, 바람직하게는 1000 개 이상을 관찰하여 확인할 수 있다. 또, 땜납 입자가 이방성 도전 접합 필름 중에 평면시로 배치되어 있는 경우에 있어서, 땜납 입자가 필름 두께 방향의 동일 위치에 갖추어져 있어도 된다.The solder particles may be randomly kneaded and dispersed in the anisotropic conductive bonding film, or may be arranged in a planar view. These may be used separately depending on the intended use. Regular arrangement or random arrangement may be sufficient as arrangement|positioning of the whole solder particle in the planar view of an anisotropic conductive bonding film. Examples of the regular arrangement include a lattice arrangement such as a square lattice, a hexagonal lattice, a tetragonal lattice, and a rectangular lattice, and there is no restriction in particular. Moreover, as an aspect of a random arrangement|positioning, it is preferable that each solder particle exists without mutual contact in the planar view of a film, and it exists without overlapping each other also in the film thickness direction. Moreover, it is preferable that 75 % or more, preferably 95 % or more of the total number of solder particles in the anisotropic conductive bonding film are non-contact with other solder particles and are independent. This can be confirmed by using a known metallurgical microscope or an optical microscope, arbitrarily extracting an area of 1 mm2 or more in a film plane view at 5 or more points, and observing 200 or more, preferably 1000 or more, of solder particles. . Moreover, when the solder particle is arrange|positioned in planar view in an anisotropic conductive bonding film WHEREIN: The solder particle may be arrange|positioned at the same position in the film thickness direction.
또, 땜납 입자는, 복수 개가 응집한 응집체로서 배치되어 있어도 된다. 이 경우, 이방성 접합 필름의 평면시에 있어서의 응집체의 배치는, 전술한 땜납 입자의 배치와 마찬가지로, 규칙적 배치여도 되고 랜덤 배치여도 된다. 또, 필름의 평면시에서 각 응집체가 서로 접촉하는 일 없이 존재하고, 필름 두께 방향으로도 응집체가 서로 겹치는 일 없이 존재하고 있는 것이 바람직하다. 응집체의 개개의 땜납 입자의 평균 입경은, 전술한 평균 입경과 동일하게 계측할 수 있다.Moreover, the solder particle|grains may be arrange|positioned as an aggregate which a plurality of pieces aggregated. In this case, the arrangement of the aggregates in the planar view of the anisotropic bonding film may be a regular arrangement or a random arrangement, similarly to the arrangement of the solder particles described above. Moreover, it is preferable that each aggregate exists without mutual contact in the planar view of a film, and exists without mutually overlapping aggregates also in the film thickness direction. The average particle diameter of the individual solder particles in the aggregate can be measured in the same manner as the above-mentioned average particle diameter.
땜납 입자의 평균 입경은, 바람직하게는 피착체인 반도체 소자의 전극의 스페이스간의 거리의 1/3 이하이고, 보다 바람직하게는 1/4 이하이며, 더욱 바람직하게는 1/5 이하이다. 땜납 입자의 평균 입경이 반도체 소자의 전극의 스페이스간의 거리의 1/3 보다 커지면, 쇼트가 발생할 가능성이 높아진다.The average particle diameter of the solder particles is preferably 1/3 or less, more preferably 1/4 or less, still more preferably 1/5 or less of the distance between spaces between electrodes of a semiconductor element as an adherend. When the average particle diameter of the solder particles is larger than 1/3 of the distance between the electrodes of the semiconductor element, the possibility of short circuit increases.
땜납 입자의 평균 입경의 하한은, 바람직하게는 0.5 ㎛ 이상, 보다 바람직하게는 3 ㎛ 이상, 보다 바람직하게는 5 ㎛ 이상이다. 이에 따라, 필름의 도포 두께를 일정하게 할 수 있다. 땜납 입자의 평균 입경이 0.5 ㎛ 보다 작으면, 전극부와 양호한 땜납 접합 상태를 얻을 수 없어, 신뢰성이 악화되는 경향이 있다. 또, 땜납 입자의 평균 입경의 상한은, 30 ㎛ 이하이며, 바람직하게는 25 ㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 20 ㎛ 이하이다. 접속 대상에 따라서는, 땜납 입자의 평균 입경의 상한은 15 ㎛ 이하로 할 수 있고, 12 ㎛ 이하가 바람직하고, 10 ㎛ 이하가 보다 바람직한 경우가 있다. 또, 복수의 땜납 입자가 응집한 응집체인 경우, 응집체의 크기를 전술한 땜납 입자의 평균 입경과 동등하게 해도 된다. 응집체로 하는 경우에는, 땜납 입자의 평균 입경을 상기 서술한 값보다 작게 해도 된다. 개개의 땜납 입자의 크기는, 전자 현미경으로 관찰하여 구할 수 있다.The lower limit of the average particle diameter of the solder particles is preferably 0.5 µm or more, more preferably 3 µm or more, and still more preferably 5 µm or more. Thereby, the application|coating thickness of a film can be made constant. When the average particle diameter of the solder particles is smaller than 0.5 mu m, a good solder joint state with the electrode portion cannot be obtained, and reliability tends to deteriorate. Moreover, the upper limit of the average particle diameter of a solder particle is 30 micrometers or less, Preferably it is 25 micrometers or less, More preferably, it is 20 micrometers or less. Depending on the connection object, the upper limit of the average particle diameter of the solder particles can be 15 µm or less, preferably 12 µm or less, and more preferably 10 µm or less. In the case of an aggregate in which a plurality of solder particles are aggregated, the size of the aggregate may be equal to the average particle diameter of the solder particles described above. In the case of an aggregate, the average particle diameter of the solder particles may be smaller than the above-mentioned value. The size of each solder particle can be determined by observing it with an electron microscope.
또, 땜납 입자의 최대 지름은, 평균 입경의 200 % 이하, 바람직하게는 평균 입경의 150 % 이하, 보다 바람직하게는 평균 입경의 120 % 이하로 할 수 있다. 땜납 입자의 최대 지름이 상기 범위임으로써, 땜납 입자를 전극간에 협지시키고, 땜납 입자의 용융에 의해 전극간을 접합시킬 수 있다. 가압 후의 이방성 도전 접합 재료의 두께는, 땜납 입자의 최대 지름이 되는 경우가 있다. 또, 복수의 땜납 입자가 응집한 응집체인 경우, 응집체의 크기를 전술한 땜납 입자의 최대 지름과 동등하게 해도 된다. 응집체로 하는 경우에는, 땜납 입자의 최대 지름을 상기 서술한 값보다 작게 해도 된다. 개개의 땜납 입자의 크기는, 전자 현미경으로 관찰하여 구할 수 있다.The maximum diameter of the solder particles can be 200% or less of the average particle diameter, preferably 150% or less of the average particle diameter, and more preferably 120% or less of the average particle diameter. When the maximum diameter of the solder particles is within the above range, the solder particles can be sandwiched between the electrodes, and the electrodes can be joined by melting the solder particles. The thickness of the anisotropic conductive bonding material after pressurization may be the maximum diameter of the solder particles. In the case of an aggregate in which a plurality of solder particles are aggregated, the size of the aggregate may be equal to the maximum diameter of the solder particles described above. In the case of an aggregate, the maximum diameter of the solder particles may be smaller than the above-mentioned value. The size of each solder particle can be determined by observing it with an electron microscope.
땜납 입자는, 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. 땜납 입자의 융점의 하한은, 바람직하게는 110 ℃ 이상, 보다 바람직하게는 120 ℃ 이상, 더욱 바람직하게는 130 ℃ 이상이다. 땜납 입자의 융점의 상한은, 바람직하게는 180 ℃ 이하, 보다 바람직하게는 160 ℃ 이하, 더욱 바람직하게는 150 ℃ 이하이다. 또, 땜납 입자는, 표면을 활성화시키는 목적으로 플럭스 화합물이 직접 표면에 결합되어 있어도 상관없다. 표면을 활성화시킴으로써 전극부와의 금속 결합을 촉진할 수 있다.Solder particles are, for example, Sn-Pb-based, Pb-Sn-Sb-based, Sn-Sb-based, Sn-Pb-Bi-based, Bi-Sn-based, Sn-Cu-based, as specified in JIS Z 3282-1999. , Sn-Pb-Cu, Sn-In, Sn-Ag, Sn-Pb-Ag, Pb-Ag, etc., can be appropriately selected according to the electrode material, connection conditions, and the like. The lower limit of the melting point of the solder particles is preferably 110°C or higher, more preferably 120°C or higher, and still more preferably 130°C or higher. The upper limit of the melting point of the solder particles is preferably 180°C or lower, more preferably 160°C or lower, still more preferably 150°C or lower. Further, the solder particles may be directly bonded to the surface of the flux compound for the purpose of activating the surface. By activating the surface, metal bonding with the electrode part can be promoted.
땜납 입자의 배합량의 질량비 범위의 하한은, 바람직하게는 20 wt% 이상, 보다 바람직하게는 30 wt% 이상, 더욱 바람직하게는 40 wt% 이상이며, 땜납 입자의 배합량의 질량비 범위의 상한은, 바람직하게는 80 wt% 이하, 보다 바람직하게는 70 wt% 이하, 더욱 바람직하게는 60 wt% 이하이다. 또, 땜납 입자의 배합량의 체적비 범위의 하한은, 바람직하게는 5 vol% 이상, 보다 바람직하게는 10 vol% 이상, 더욱 바람직하게는 15 vol% 이상이며, 땜납 입자의 배합량의 체적비 범위의 상한은, 바람직하게는 30 vol% 이하, 보다 바람직하게는 25 vol% 이하, 더욱 바람직하게는 20 vol% 이하이다. 땜납 입자의 배합량은, 전술한 질량비 범위 또는 체적비 범위를 만족함으로써, 우수한 도통성, 방열성, 및 접착성을 얻을 수 있다. 땜납 입자가 바인더 중에 존재하는 경우에는, 체적비를 사용해도 되고, 이방성 도전 접합 재료를 제조하는 경우 (땜납 입자가 바인더에 존재하기 전) 에는, 질량비를 사용해도 된다. 질량비는, 배합물의 비중이나 배합비 등으로부터 체적비로 변환할 수 있다. 땜납 입자의 배합량이 지나치게 적으면, 우수한 도통성, 방열성, 및 접착성이 얻어지지 않게 되고, 배합량이 지나치게 많으면 이방성이 손상되기 쉬워져, 의도한 도통 성능이 얻어지기 어려워진다.The lower limit of the mass ratio range of the blending amount of the solder particles is preferably 20 wt% or more, more preferably 30 wt% or more, and still more preferably 40 wt% or more, and the upper limit of the mass ratio range of the blending amount of the solder particles is preferably preferably 80 wt % or less, more preferably 70 wt % or less, still more preferably 60 wt % or less. The lower limit of the volume ratio range of the blending amount of the solder particles is preferably 5 vol% or more, more preferably 10 vol% or more, and still more preferably 15 vol% or more, and the upper limit of the volume ratio range of the blending amount of the solder particles is , preferably 30 vol% or less, more preferably 25 vol% or less, still more preferably 20 vol% or less. When the blending amount of the solder particles satisfies the above-described mass ratio range or volume ratio range, excellent conductivity, heat dissipation, and adhesiveness can be obtained. When the solder particles are present in the binder, the volume ratio may be used, or when the anisotropic conductive bonding material is manufactured (before the solder particles are present in the binder), the mass ratio may be used. The mass ratio can be converted into a volume ratio from the specific gravity of the compound, the compounding ratio, and the like. When the amount of the solder particles is too small, excellent conductivity, heat dissipation, and adhesiveness cannot be obtained.
[다른 첨가제] [Other Additives]
이방성 도전 접합 필름에는, 상기 서술한 절연성 바인더 및 땜납 입자에 더하여, 본 발명의 효과를 저해하지 않는 범위에서 여러 가지 첨가제를 배합할 수 있다. 예를 들어, 이방성 도전 접합 필름은, 무기 필러, 유기 필러, 금속 필러, 커플링제, 레벨링제, 안정제, 틱소제 등을 함유해도 상관없다. 무기 필러, 유기 필러, 및 금속 필러의 입자경은, 접속 안정성의 관점에서, 땜납 입자의 평균 입경보다 작으며, 예를 들어, 10 - 1000 ㎚ 의 나노 필러, 1 - 10 ㎛ 의 마이크로 필러 등이 사용된다.In the anisotropic conductive bonding film, in addition to the above-mentioned insulating binder and solder particle, various additives can be mix|blended in the range which does not impair the effect of this invention. For example, the anisotropic conductive bonding film may contain an inorganic filler, an organic filler, a metal filler, a coupling agent, a leveling agent, a stabilizer, a thixotropic agent, etc. The particle diameters of inorganic fillers, organic fillers, and metal fillers are smaller than the average particle diameter of solder particles from the viewpoint of connection stability, for example, 10-1000 nm nano fillers, 1-10 μm micro fillers, etc. do.
무기 필러로는, 실리카, 산화알루미늄, 수산화알루미늄, 산화티탄, 수산화알루미늄, 수산화칼슘, 탄산칼슘, 탤크, 산화아연, 제올라이트 등을 들 수 있으며, 흡습 신뢰성의 향상을 목적으로 실리카를 첨가하거나, 광 반사의 향상을 목적으로 산화티탄을 첨가하거나, 산에 의한 부식 방지를 목적으로 수산화알루미늄, 수산화칼슘 등을 첨가해도 상관없다.Examples of the inorganic filler include silica, aluminum oxide, aluminum hydroxide, titanium oxide, aluminum hydroxide, calcium hydroxide, calcium carbonate, talc, zinc oxide, zeolite, and the like. Silica is added for the purpose of improving moisture absorption reliability, or light reflection Titanium oxide may be added for the purpose of improving the corrosion resistance, or aluminum hydroxide, calcium hydroxide, etc. may be added for the purpose of preventing corrosion by acid.
유기 필러로는, 아크릴계 수지, 카본, 코어 쉘 입자 등을 들 수 있으며, 유기 필러의 첨가에 의해, 블로킹 방지, 광 산란 등의 효과를 얻을 수 있다.As an organic filler, an acrylic resin, carbon, core-shell particle|grains, etc. are mentioned, By addition of an organic filler, effects, such as blocking prevention and light scattering, can be acquired.
금속 필러로는, Ni, Cu, Ag, Au 를 들 수 있으며, 이들의 합금이어도 상관없다. 예를 들어, Cu 필러는, 산과 착물을 형성하기 때문에 전극 등의 부식을 방지할 수 있다. 또한, 금속 필러는, 도통에 기여해도 되고 기여하지 않아도 되며, 금속 필러의 배합량은, 땜납 입자를 포함하여, 쇼트하지 않을 정도로 조정하면 된다.Ni, Cu, Ag, and Au are mentioned as a metal filler, These alloys may be sufficient. For example, since Cu filler forms a complex with an acid, corrosion of an electrode etc. can be prevented. In addition, the metal filler may or may not contribute to conduction|electrical_connection, and what is necessary is just to adjust the compounding quantity of a metal filler to the extent which does not short-circuit including a solder particle.
또, 상기 서술한 이방성 도전 접합 필름은, 예를 들어, 절연성 바인더 및 땜납 입자를 용제 중에서 혼합하고, 이 혼합물을, 바 코터에 의해, 박리 처리 필름 상에 소정 두께가 되도록 도포한 후, 건조시켜 용매를 휘발시킴으로써 얻을 수 있다. 또, 혼합물을 바 코터에 의해 박리 처리 필름 상에 도포한 후, 가압에 의해 소정 두께로 해도 된다. 또, 땜납 입자의 분산성을 높게 하기 위해서, 용매를 포함한 상태에서 고(高) 쉐어를 가하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 공지된 배치식 유성 교반 장치를 사용할 수 있다. 진공 환경하에서 실시할 수 있는 것이어도 된다. 또, 이방성 도전 접합 필름의 잔용제량은, 바람직하게는 2 % 이하, 보다 바람직하게는 1 % 이하이다.In the anisotropic conductive bonding film described above, for example, an insulating binder and solder particles are mixed in a solvent, the mixture is applied with a bar coater to a predetermined thickness on a release treatment film, and then dried It can be obtained by volatilizing a solvent. Moreover, after apply|coating a mixture on the peeling process film with a bar coater, it is good also as a predetermined thickness by pressurization. In addition, in order to increase the dispersibility of the solder particles, it is preferable to apply a high shear in a state containing a solvent. For example, a known batch type planetary stirring device can be used. What can be implemented in a vacuum environment may be sufficient. Moreover, the amount of residual solvent of an anisotropic conductive bonding film becomes like this. Preferably it is 2 % or less, More preferably, it is 1 % or less.
실시예Example
<3. 실시예> <3. Example>
본 실시예에서는, 경화 온도가 상이한 이방성 도전 접합 필름을 제조하였다. 그리고, 이방성 도전 접합 필름을 사용하여 LED 실장체를 제조하고, LED 실장체의 순전압, 다이 쉐어 강도, 및 접합 상태 대해서 평가하였다.In this Example, the anisotropic conductive bonding film from which hardening temperature differs was manufactured. And the LED mounting body was manufactured using the anisotropic conductive bonding film, and the forward voltage of the LED mounting body, die-share intensity|strength, and bonding state were evaluated.
[이방성 도전 접합 필름의 최저 용융 점도, 최저 용융 점도 도달 온도, 및 경화 온도의 측정] [Measurement of minimum melt viscosity, minimum melt viscosity reaching temperature, and curing temperature of the anisotropic conductive bonding film]
회전식 레오미터 (TA instrument 사 제조) 를 사용하여, 측정 압력 5 g, 온도 범위 30 ∼ 200 ℃, 승온 속도 10 ℃/분, 측정 주파수 10 Hz, 측정 플레이트 직경 8 ㎜, 측정 플레이트에 대한 하중 변동 5 g 의 조건으로 용융 점도를 측정하고, 최저 용융 점도 및 최저 용융 점도 도달 온도를 구하였다. 또, 경화 온도는, 시차 주사 열량 측정 (DSC) 으로 시료 5 mg 이상을 알루미늄 팬으로 계량하고, 온도 범위 30 ∼ 250 ℃, 승온 속도 10 ℃/분의 조건으로 측정한 발열 피크 온도로 하였다. 또한, 이방성 도전 접합 페이스트이더라도, 동일한 조건으로 측정하면 된다.Using a rotary rheometer (manufactured by TA Instruments), a measurement pressure of 5 g, a temperature range of 30 to 200°C, a temperature increase rate of 10°C/min, a measurement frequency of 10 Hz, a diameter of a measurement plate of 8 mm, a load variation on the measurement plate 5 The melt viscosity was measured under the conditions of g, and the minimum melt viscosity and minimum melt viscosity reached temperature were calculated|required. In addition, the curing temperature was set as the exothermic peak temperature measured by measuring 5 mg or more of a sample with an aluminum pan by differential scanning calorimetry (DSC), and measuring under the conditions of a temperature range of 30 to 250°C and a temperature increase rate of 10°C/min. In addition, even if it is an anisotropic electrically conductive bonding paste, what is necessary is just to measure under the same conditions.
[LED 실장체의 제조] [Manufacture of LED mounting body]
LED 칩 (덱세리알즈 평가용 LED 칩, 사이즈 45 mil, If = 350 ㎃, Vf = 3.1 V, Au-Sn 패드, 패드 사이즈 300 ㎛ × 800 ㎛ 의 P 전극과 N 전극이 각각 형성되어 있고, 패드간 거리 (P 전극과 N 전극간 거리) 150 ㎛) 과, 기판 (덱세리알즈 평가용 세라믹 기판, 18 ㎛ 두께 Cu 패턴, Ni-Au 도금, 패턴간 (스페이스) 50 ㎛) 을 준비하였다.LED chip (LED chip for Dexerials evaluation, size 45 mil, If = 350 mA, Vf = 3.1 V, Au-Sn pad,
기판 상에 이방성 도전 접합 필름을 60 ℃ - 2 ㎫ - 2 sec 의 조건으로 라미네이트 하고, LED 칩을 탑재하였다. 그 후, 리플로에 의해 LED 칩을 실장하였다.On the board|substrate, the anisotropic conductive bonding film was laminated on the conditions of 60 degreeC - 2 Mpa - 2 sec, and the LED chip was mounted. Then, the LED chip was mounted by reflow.
도 4 는, 리플로의 온도 프로파일을 나타내는 그래프이다. 도 4 에 나타내는 바와 같이, 리플로는, 240 sec 로 피크 온도 180 ℃ 가 되도록 단계적으로 온도를 상승시켰다. 먼저, 바인더를 용융시키기 위해서, 60 초간에 20 ℃ 에서 120 ℃ 로 승온시키고, 다음으로, 땜납 입자를 용융시켜 젖셔 확산시키기 위해서, 60 초간에 120 ℃ 에서 140 ℃ 로 승온시켰다. 다음으로, 바인더를 경화시키기 위해서, 60 초간에 140 ℃ 에서 175 ℃ 로 승온시키고, 60 초간에 175 ℃ 에서 180 ℃ 로 유지하고, 60 초간에 180 ℃ 에서 160 ℃ 로 강온시켰다.4 is a graph showing a reflow temperature profile. As shown in FIG. 4, reflow raised the temperature stepwise so that it might become 180 degreeC of peak temperature in 240 sec. First, in order to melt the binder, the temperature was raised from 20°C to 120°C in 60 seconds, and then the temperature was raised from 120°C to 140°C in 60 seconds in order to melt the solder particles and wet and diffuse the solder particles. Next, in order to harden the binder, the temperature was raised from 140°C to 175°C in 60 seconds, maintained at 175°C to 180°C in 60 seconds, and cooled from 180°C to 160°C in 60 seconds.
[순전압의 측정] [Measurement of forward voltage]
정격 전류인 If = 350 ㎃ 를 기판의 패턴을 개재하여 LED 칩에 흘리고, LED 칩의 순전압값 Vf 를 측정하였다. 전압 오버로 판독할 수 없는 경우를 「OPEN」 으로 하였다.A rated current If = 350 mA was passed through the LED chip through the pattern of the substrate, and the forward voltage value Vf of the LED chip was measured. The case where reading could not be performed due to overvoltage was defined as "OPEN".
[다이 쉐어 강도의 측정] [Measurement of die share strength]
본딩 테스터 (품번 : PTR-1100, 레스카사 제조) 를 사용하여, 측정 속도 20 ㎛/sec 로 LED 칩의 다이 쉐어 강도를 측정하였다.Using a bonding tester (product number: PTR-1100, manufactured by Lesca), the die share strength of the LED chip was measured at a measurement rate of 20 µm/sec.
[접합 상태의 관찰] [Observation of junction state]
다이 쉐어 강도를 측정한 후, LED 칩을 박리한 후의 기판측의 땜납 접합 상태를 광학 현미경으로 관찰하였다.After measuring die shear strength, the solder joint state of the board|substrate side after peeling an LED chip was observed with the optical microscope.
<실시예 1> <Example 1>
표 1 에 나타내는 바와 같이, 고형 에폭시 수지 (비스페놀 F 형 에폭시 수지, 미츠비시 케미컬 (주), JER4007P, 연화점 108 ℃), 액상 에폭시 수지 (디시클로펜타디엔 골격 에폭시 수지, ADEKA (주), EP4088L), 플럭스 화합물 (글루타르산(1,3-프로판디카르복실산), 도쿄 화성 (주)), 땜납 입자 (Si-Bi, 미츠이 금속 (주), ST-7, 융점 139 ℃, 평균 입자경 (D50) 7.1 ㎛), 에폭시 수지 경화제 (이미다졸계 경화제, 시코쿠 화성 공업 (주), 큐아졸 2P4MHZ-PW) 를 소정의 질량부로 배합하여, 이방성 도전 접합 필름을 제조하였다.As shown in Table 1, a solid epoxy resin (bisphenol F-type epoxy resin, Mitsubishi Chemical Co., Ltd., JER4007P, softening point 108 ° C.), a liquid epoxy resin (dicyclopentadiene skeleton epoxy resin, ADEKA Co., Ltd., EP4088L), Flux compound (glutaric acid (1,3-propanedicarboxylic acid), Tokyo Chemical Co., Ltd.), solder particles (Si-Bi, Mitsui Metals Co., Ltd., ST-7, melting point 139°C, average particle diameter (D50) ) 7.1 µm) and an epoxy resin curing agent (imidazole curing agent, Shikoku Chemical Industry Co., Ltd., Qazole 2P4MHZ-PW) in a predetermined mass part to prepare an anisotropic conductive bonding film.
PMA (프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트) 에 용해한 주 구성 에폭시 수지와 액상 에폭시 수지에 플럭스 화합물의 MEK (메틸에틸케톤) 용해품, 에폭시 수지 경화제를 혼합하였다. 이 혼합 용액에, 땜납 입자를 분산시킨 후, 갭 코터로 용제 건조 후의 두께가 10 ㎛ 가 되도록 PET (폴리에틸렌테레프탈레이트) 필름 상에 도포하여 이방성 도전 접합 필름을 제조하였다. 건조는 70 ℃ - 5 min 의 조건으로 실시하였다.The main constituent epoxy resin and liquid epoxy resin dissolved in PMA (propylene glycol monomethyl ether acetate) were mixed with a MEK (methyl ethyl ketone) solution of a flux compound and an epoxy resin curing agent. After dispersing solder particles in this mixed solution, it was applied on a PET (polyethylene terephthalate) film to a thickness of 10 µm after solvent drying with a gap coater to prepare an anisotropic conductive bonding film. Drying was performed under the conditions of 70 °C - 5 min.
표 1 에, 이방성 도전 접합 필름을 사용하여 제조한 LED 실장체의 순전압, 및 다이 쉐어 강도의 측정 결과를 나타낸다. 순전압이 3.1 V, 다이 쉐어 강도가 32 N/chip 이었다.In Table 1, the measurement result of the forward voltage of the LED mounting body manufactured using the anisotropic conductive bonding film, and die-share intensity|strength is shown. The forward voltage was 3.1 V and the die share strength was 32 N/chip.
도 5 는, 실시예 1 의 이방성 도전 접합 필름의 시차 주사 열량 측정의 측정 결과를 나타내는 그래프이다. 도 5 에 나타내는 그래프로부터, 139 ℃ 부근에 땜납 용융의 흡열 반응이 나타나고, 163 ℃ 부근에 수지 경화의 발열 피크 온도가 나타나는 것을 알 수 있다.It is a graph which shows the measurement result of the differential scanning calorimetry of the anisotropic conductive bonding film of Example 1. FIG. The graph shown in FIG. 5 shows that the endothermic reaction of solder melting appears around 139°C, and the exothermic peak temperature of resin curing appears around 163°C.
도 6 은, 실시예 1 의 LED 칩을 박리한 후의 기판측의 땜납 접합 상태를 관찰했을 때의 현미경 사진이다. 땜납이 LED 칩측 및 기판측에 젖어 확산되어 있어, 양호한 땜납 접합 상태인 것을 확인할 수 있었다. 또, 하나의 전극 내에 복수의 땜납 접합 지점이 존재하는 것을 확인할 수 있었다.Fig. 6 is a photomicrograph when the solder joint state of the substrate side after peeling the LED chip of Example 1 is observed. Solder was wet and diffused on the LED chip side and the substrate side, and it was confirmed that the solder joint was in a good state. In addition, it was confirmed that a plurality of solder joint points existed in one electrode.
<실시예 2> <Example 2>
표 1 에 나타내는 바와 같이, 고형 에폭시 수지 (비스페놀 F 형 에폭시 수지, 미츠비시 케미컬 (주), JER4005P, 연화점 87 ℃) 를 대신한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 이방성 도전 접합 필름을 제조하였다. 이방성 도전 접합 필름을 사용하여 제조한 LED 실장체는, 순전압이 3.0 V, 다이 쉐어 강도가 29 N/chip 이었다.As shown in Table 1, except having replaced the solid epoxy resin (bisphenol F-type epoxy resin, Mitsubishi Chemical Co., Ltd., JER4005P, softening point 87 degreeC), it carried out similarly to Example 1, The anisotropic conductive bonding film was manufactured. The LED mounted body manufactured using the anisotropic electrically conductive bonding film was 3.0V and the die-share intensity|strength of the forward voltage was 29 N/chip.
<실시예 3> <Example 3>
표 1 에 나타내는 바와 같이, 고형 에폭시 수지 (비스페놀 A 형 에폭시 수지, 미츠비시 케미컬 (주), JER1004AF, 연화점 97 ℃) 를 대신한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 이방성 도전 접합 필름을 제조하였다. 이방성 도전 접합 필름을 사용하여 제조한 LED 실장체는, 순전압이 3.0 V, 다이 쉐어 강도가 30 N/chip 이었다.As shown in Table 1, an anisotropic conductive bonding film was produced in the same manner as in Example 1 except that the solid epoxy resin (bisphenol A epoxy resin, Mitsubishi Chemical Co., Ltd., JER1004AF, softening point 97°C) was replaced. As for the LED mounted body manufactured using the anisotropic conductive bonding film, the forward voltage was 3.0V, and the die-share intensity|strength was 30 N/chip.
<비교예 1> <Comparative Example 1>
표 1 에 나타내는 바와 같이, 에폭시 수지 경화제 (암모늄염계 산 발생제, KINGINDUSTRIES (주), CXC-1821) 를 대신한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 이방성 도전 접합 필름을 제조하였다. 이방성 도전 접합 필름을 사용하여 제조한 LED 실장체는, 순전압이 오픈이 되고, 다이 쉐어 강도가 28 N/chip 이었다.As shown in Table 1, an anisotropic conductive bonding film was produced in the same manner as in Example 1, except that the epoxy resin curing agent (ammonium salt-based acid generator, KINGINDUSTRIES Co., Ltd., CXC-1821) was replaced. As for the LED mounting body manufactured using the anisotropic conductive bonding film, a forward voltage became open, and the die-share intensity|strength was 28 N/chip.
비교예 1 에서는, 이방성 도전 접합 필름의 경화 온도가 땜납 입자의 융점보다 낮기 때문에, 땜납 입자가 용융하기 전에 이방성 도전 접합 필름의 바인더가 경화하였다. 이 때문에, 순전압을 측정할 수 없었다. 또, 땜납 접합도 형성되어 있지 않았기 때문에, LED 칩의 밀착성이 약하고, 다이 쉐어 강도가 낮은 결과가 되었다.In Comparative Example 1, since the curing temperature of the anisotropic conductive bonding film was lower than the melting point of the solder particles, the binder of the anisotropic conductive bonding film was cured before the solder particles were melted. For this reason, the forward voltage could not be measured. Moreover, since the solder joint was not also formed, the adhesiveness of an LED chip was weak, and it brought the result with low die share intensity|strength.
한편, 실시예 1 ∼ 실시예 3 에서는, 이방성 도전 접합 필름이, 땜납 입자의 융점보다 낮은 최저 용융 점도 도달 온도와, 땜납 입자의 융점보다 높은 경화 온도를 갖기 때문에, 이방성 도전 접합 필름의 바인더가 용융·유동하고, 피착체의 전극간에 땜납 입자가 협지된 상태에서 바인더가 경화하였다. 이 때문에, 정격 전압 3.1 V 에 가까운 값을 얻을 수 있었다. 또, 다이 쉐어 강도도 양호한 결과가 되었다.On the other hand, in Examples 1 to 3, since the anisotropic conductive bonding film has a minimum melt viscosity reaching temperature lower than the melting point of the solder particles and a curing temperature higher than the melting point of the solder particles, the binder of the anisotropic conductive bonding film is melted - The binder was cured in a state where it flowed and the solder particles were sandwiched between the electrodes of the adherend. For this reason, the value close|similar to rated voltage 3.1V was obtained. Moreover, the die-share intensity|strength also brought a favorable result.
10 : LED 소자
11 : 제 1 도전형 전극
12 : 제 2 도전형 전극
20 : 기판
21 : 제 1 전극
22 : 제 2 전극
30 : 이방성 도전 접합 필름
31 : 땜납 입자
32 : 이방성 도전막
33 : 땜납 접합부10: LED element
11: first conductive type electrode
12: second conductive type electrode
20: substrate
21: first electrode
22: second electrode
30: anisotropic conductive bonding film
31: solder particles
32: anisotropic conductive film
33: solder joint
Claims (10)
상기 제 1 전자 부품의 전극과 상기 제 2 전자 부품의 전극을 리플로 노 (爐) 를 사용하여 무하중으로 접합시키고,
상기 리플로 노의 피크 온도가, 상기 이방성 도전 접합 재료의 경화 온도보다 10 도 이상 높은 접속체의 제조 방법.An anisotropic conductive bonding material formed by dispersing solder particles in a thermosetting insulating binder and having a minimum melt viscosity reaching temperature lower than the melting point of the solder particles and a curing temperature higher than the melting point of the solder particles, the first electronic component Interposed between the electrode and the electrode of the second electronic component,
The electrode of the first electronic component and the electrode of the second electronic component are joined without a load using a reflow furnace,
A method for producing a connection body, wherein the peak temperature of the reflow furnace is 10 degrees or more higher than the curing temperature of the anisotropic conductive bonding material.
상기 땜납 입자의 융점이, 110 ℃ 이상 180 ℃ 이하인 접속체의 제조 방법.The method of claim 1,
A method for producing a connector, wherein the solder particles have a melting point of 110°C or higher and 180°C or lower.
상기 절연성 바인더가, 상온에서 고형인 고형 에폭시 수지를 포함하고,
상기 고형 에폭시 수지의 연화점이, 80 ℃ 이상 120 ℃ 이하인 접속체의 제조 방법.3. The method according to claim 1 or 2,
The insulating binder includes a solid epoxy resin that is solid at room temperature,
The softening point of the said solid epoxy resin is 80 degreeC or more and 120 degrees C or less, The manufacturing method of the connection body.
상기 절연성 바인더가, 상온에서 액상인 액상 에폭시 수지와, 에폭시 수지 경화제와, 플럭스 화합물을 추가로 포함하고,
상기 에폭시계 경화제가, 아니온계 경화제인 접속체의 제조 방법.4. The method of claim 3,
The insulating binder further comprises a liquid epoxy resin liquid at room temperature, an epoxy resin curing agent, and a flux compound,
The method for producing a connector, wherein the epoxy curing agent is an anionic curing agent.
상기 플럭스 화합물이, 카르복실산인 접속체의 제조 방법.5. The method of claim 4,
A method for producing a connector, wherein the flux compound is a carboxylic acid.
상기 제 2 전자 부품이, 기판이고,
상기 기판 상에 상기 이방성 접합 재료를 필름상으로 라미네이트하고, 상기 이방성 접합 재료 상에 상기 제 1 전자 부품을 탑재하여 접합시키는 접속체의 제조 방법.5. The method according to any one of claims 1 to 4,
The second electronic component is a substrate,
A method of manufacturing a connector comprising laminating the anisotropic bonding material in a film form on the substrate, and mounting and bonding the first electronic component on the anisotropic bonding material.
상기 경화 온도가, 150 ℃ 이상 200 ℃ 이하인 이방성 도전 접합 재료.8. The method of claim 7,
The anisotropic conductive bonding material whose said curing temperature is 150 degreeC or more and 200 degrees C or less.
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