KR20230109659A - 회로 접속용 접착제 필름, 및, 접속 구조체 및 그 제조 방법 - Google Patents

회로 접속용 접착제 필름, 및, 접속 구조체 및 그 제조 방법 Download PDF

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KR20230109659A
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solder
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도시미츠 모리야
구니히코 아카이
마사유키 미야지
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가부시끼가이샤 레조낙
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Abstract

열경화성의 회로 접속용 접착제 필름으로서, 평균 입자경이 1~30μm이며, 입자경의 C.V.값이 20% 이하인 땜납 입자를 함유하고, 땜납 입자의 평균 입자경에 대한 회로 접속용 접착제 필름의 두께의 비가, 1.0 초과 1.5 미만이며, 땜납 입자의 융점을 Tm℃로 하면, 질소 분위기하, 10℃/분의 승온 속도로 가열했을 때의 Tm℃에서의 경화율이 80% 이상인, 회로 접속용 접착제 필름.

Description

회로 접속용 접착제 필름, 및, 접속 구조체 및 그 제조 방법
본 발명은, 회로 접속용 접착제 필름, 및, 접속 구조체 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
액정 표시용 유리 패널에 액정 구동용 IC를 실장하는 방식은, COG(Chip-on-Glass) 실장과, COF(Chip-on-Flex) 실장의 2종으로 크게 나눌 수 있다. COG 실장에서는, 예를 들면, 필름상의 회로 접속용 접착제(이하, "회로 접속용 접착제 필름"이라고 한다)를 이용하여 액정 구동용 IC를 직접 유리 패널 상에 접합한다. 한편, COF 실장에서는, 예를 들면, 금속 배선을 갖는 플렉시블 테이프에 액정 구동용 IC를 접합하고, 회로 접속용 접착제 필름을 이용하여 그들을 유리 패널에 접합한다.
그런데, 최근의 액정 표시의 고정세화에 따라, 액정 구동용 IC의 회로 전극인 금속 범프는 협(狹)피치화 및 협면적화되고 있다. 그 때문에, 접착제 중의 도전 입자가 이웃하는 회로 전극 간에 유출되어 쇼트를 발생시킬 우려가 있다. 특히 COG 실장에서는 그 경향이 현저하다. 또, 이웃하는 회로 전극 간에 도전 입자가 유출되면, 금속 범프와 유리 패널의 사이에 포착되는 도전 입자수가 감소하고, 대향하는 회로 전극 간의 접속 저항이 상승하는 접속 불량을 일으킬 우려가 있다.
이들 문제를 해결하는 방법으로서, 도전 입자(모(母)입자)의 표면에 복수의 절연 입자(자(子)입자)를 부착시켜, 복합 입자(절연 피복 도전 입자)를 형성시키는 방법이 제안되고 있다. 예를 들면, 특허문헌 1에서는 도전 입자의 표면에 구상의 수지 입자를 부착시키는 방법이 제안되고 있다.
특허문헌 1: 일본 특허공보 제4773685호
본 발명은, 상기와 같은 절연 피복 도전 입자를 이용하지 않고도, 도전 입자의 충분한 포착률을 확보하면서, 이웃하는 전극 간의 충분한 절연성을 확보할 수 있는, 회로 접속용 접착제 필름을 제공하는 것을 주된 목적으로 한다.
본 발명의 일 측면은, 하기 [1]에 나타내는 회로 접속용 접착제 필름에 관한 것이다.
[1] 열경화성의 회로 접속용 접착제 필름으로서, 평균 입자경이 1~30μm이며, 입자경의 C.V.값이 20% 이하인 땜납 입자를 함유하고, 상기 땜납 입자의 평균 입자경에 대한 상기 회로 접속용 접착제 필름의 두께의 비가, 1.0 초과 1.5 미만이며, 상기 땜납 입자의 융점을 Tm℃로 하면, 질소 분위기하, 10℃/분의 승온 속도로 가열했을 때의 Tm℃에서의 경화율이 80% 이상인, 회로 접속용 접착제 필름.
상기 측면의 회로 접속용 접착제 필름에 의하면, 도전 입자(땜납 입자)의 충분한 포착률을 확보하면서, 이웃하는 전극 간의 충분한 절연성을 확보할 수 있다. 여기에서, "포착률"이란, 회로 접속용 접착제 필름의 단위 면적당 도전 입자(땜납 입자)의 수에 대한, 접속 개소의 단위 면적당 포착된 도전 입자의 수의 비율을 의미한다.
그런데, 최근, 마이크로 LED라고 불리는 신기술의 개발 등에 따라, 전극의 높이가 낮은 회로 부재가 사용되게 되었다. 이와 같은 회로 부재를 이용하는 경우, 접속되는 전극의 높이의 합곗값이, 회로 접속용 접착제에 사용되는 도전 입자의 입자경보다 작아지는 경우가 있다. 본 발명자들의 검토에 의하여 명확해진 것이지만, 이와 같은 접속 구조체를 제조하는 경우에 상기와 같은 절연 피복 도전 입자를 함유하는 회로 접속용 접착제(예를 들면 회로 접속용 접착제 필름)를 이용했다고 해도, 충분한 포착률과 충분한 절연성을 양립하는 것은 어렵다. 한편, 상기 측면의 회로 접속용 접착제 필름에 의하면, 접속되는 전극의 높이의 합곗값이 도전 입자의 입자경보다 작은 경우이더라도, 도전 입자(땜납 입자)의 충분한 포착률을 확보하면서, 이웃하는 전극 간의 충분한 절연성을 확보할 수 있다.
상기 측면의 회로 접속용 접착제 필름은, 하기 [2] 내지 [6]에 나타내는 회로 접속용 접착제 필름이어도 된다.
[2] 중합성 화합물과 열중합 개시제를 함유하는, [1]에 기재된 회로 접속용 접착제 필름.
[3] 상기 중합성 화합물이, 양이온 중합성 화합물이며, 상기 열중합 개시제가 열양이온 중합 개시제인, [2]에 기재된 회로 접속용 접착제 필름.
[4] 상기 중합성 화합물이, 지환식 에폭시 화합물 및 옥세테인 화합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 포함하는, [3]에 기재된 회로 접속용 접착제 필름.
[5] 상기 땜납 입자의 융점이, 280℃ 이하인, [1] 내지 [4] 중 어느 하나에 기재된 회로 접속용 접착제 필름.
[6] 제1 전극을 갖는 제1 회로 부재와 제2 전극을 갖는 제2 회로 부재를 접착함과 함께, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극을 서로 전기적으로 접속하기 위하여 이용되고, 상기 제1 전극의 높이와 상기 제2 전극의 높이의 합계가, 상기 땜납 입자의 평균 입자경보다 작은, [1] 내지 [5] 중 어느 하나에 기재된 회로 접속용 접착제 필름.
본 발명의 다른 일 측면은, 하기 [7]에 나타내는 접속 구조체에 관한 것이다.
[7] 제1 전극을 갖는 제1 회로 부재와, 상기 제1 전극과 전기적으로 접속되는 제2 전극을 갖는 제2 회로 부재와, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극을 땜납층을 개재하여 서로 전기적으로 접속하고 또한 상기 제1 회로 부재와 상기 제2 회로 부재를 접착하는 접속부를 구비하고, 상기 접속부가, [1] 내지 [6] 중 어느 하나에 기재된 회로 접속용 접착제 필름의 경화물을 포함하는, 접속 구조체.
상기 측면의 접속 구조체는, 하기 [8]에 나타내는 접속 구조체여도 된다.
[8] 상기 제1 전극의 높이와 상기 제2 전극의 높이의 합계가, 상기 땜납 입자의 평균 입자경보다 작은, [7]에 기재된 접속 구조체.
본 발명의 다른 일 측면은, 하기 [9]에 나타내는 접속 구조체의 제조 방법에 관한 것이다.
[9] 제1 전극을 갖는 제1 회로 부재의 상기 제1 전극이 마련되어 있는 면과, 제2 전극을 갖는 제2 회로 부재의 상기 제2 전극이 마련되어 있는 면의 사이에, [1] 내지 [6]에 기재된 회로 접속용 접착제 필름을 배치하는 것과, 상기 제1 회로 부재와 상기 회로 접속용 접착제 필름과 상기 제2 회로 부재를 포함하는 적층체를 상기 적층체의 두께 방향으로 압압한 상태로 가열함으로써, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극을 땜납층을 개재하여 서로 전기적으로 접속하고 또한 상기 제1 회로 부재와 상기 제2 회로 부재를 접착하는 것을 포함하는, 접속 구조체의 제조 방법.
상기 측면의 접속 구조체의 제조 방법은, 하기 [10]에 나타내는 방법이어도 된다.
[10] 상기 제1 전극의 높이와 상기 제2 전극의 높이의 합계가, 상기 땜납 입자의 평균 입자경보다 작은, [9]에 기재된 접속 구조체의 제조 방법.
본 발명에 의하면, 도전 입자(땜납 입자)의 충분한 포착률을 확보하면서, 이웃하는 전극 간의 충분한 절연성을 확보할 수 있는, 회로 접속용 접착제 필름을 제공할 수 있다.
도 1은, 회로 접속용 접착제 필름의 일 실시형태를 나타내는 모식 단면도이다.
도 2는, 도 1의 회로 접속용 접착제 필름에 있어서의 도전 입자의 배치예를 나타내는 모식 평면도이다.
도 3은, 도 1의 회로 접속용 접착제 필름에 있어서의 도전 입자의 배치예를 나타내는 모식 평면도이다.
도 4는, 도 1의 회로 접속용 접착제 필름의 제조에 이용되는 기체(基體)의 모식 단면도이다.
도 5는, 도 4의 기체의 오목부의 단면 형상의 변형예를 나타내는 도이다.
도 6은, 도 4의 기체의 오목부에 땜납 입자가 배치된 상태를 나타내는 도이다.
도 7은, 도 1의 회로 접속용 접착제 필름의 제조 방법의 일 공정을 나타내는 모식 단면도이다.
도 8은, 도 1의 회로 접속용 접착제 필름의 제조 방법의 일 공정을 나타내는 모식 단면도이다.
도 9는, 접속 구조체의 일 실시형태를 나타내는 모식 단면도이다.
도 10은, 접속 구조체의 제조 방법의 일 실시형태를 나타내는 모식 단면도이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대하여 설명한다. 단, 본 발명은 이하의 실시형태에 한정되는 것은 아니다. 또한, 이하에서 예시하는 재료는, 특별히 설명하지 않는 한, 1종 단독으로 이용해도 되고, 2종 이상을 조합하여 이용해도 된다. 조성물 중의 각 성분의 함유량은, 조성물 중에 각 성분에 해당하는 물질이 복수 존재하는 경우, 특별히 설명하지 않는 한, 조성물 중에 존재하는 당해 복수의 물질의 합계량을 의미한다. "~"를 이용하여 나타난 수치 범위는, "~"의 전후에 기재되는 수치를 각각 최솟값 및 최댓값으로서 포함하는 범위를 나타낸다. 본 명세서 중에 단계적으로 기재되어 있는 수치 범위에 있어서, 어느 단계의 수치 범위의 상한값 또는 하한값은, 다른 단계의 수치 범위의 상한값 또는 하한값으로 치환해도 된다. 본 명세서 중에 기재되어 있는 수치 범위에 있어서, 그 수치 범위의 상한값 또는 하한값은, 실시예에 나타나 있는 값으로 치환해도 된다. 본 명세서에 있어서, "(메트)아크릴레이트"란, 아크릴레이트, 및, 그에 대응하는 메타크릴레이트 중 적어도 일방을 의미한다. "(메트)아크릴로일" 등의 다른 유사한 표현에 있어서도 동일하다.
<회로 접속용 접착제 필름>
일 실시형태의 회로 접속용 접착제 필름은, 열경화성의 접착제 필름이며, 도전 입자로서, 평균 입자경이 1~30μm이고, 입자경의 C.V.값이 20% 이하인 땜납 입자를 함유한다. 여기에서, 회로 접속용이란, 회로 부재의 접속(예를 들면 발광 소자의 실장)에 이용되는 것을 의미한다. 회로 접속용 접착제 필름은, 이방 도전성을 갖고 있어도 되고, 이방 도전성을 갖고 있지 않아도 된다. 즉, 회로 접속용 접착제 필름은, 이방 도전성의 접착제 필름이어도 되고, 비이방 도전성(예를 들면 등방 도전성)의 접착제 필름이어도 된다. 또한, 여기에서 말하는 "이방 도전성"이란, 가압 방향으로는 도통하고, 비가압 방향으로는 절연성을 유지한다는 의미이다. 이하, 도 1을 이용하여, 일 실시형태의 회로 접속용 접착제 필름에 대하여 설명한다.
도 1은, 일 실시형태의 회로 접속용 접착제 필름의 종단면을 모식적으로 나타내는 도이다. "종단면"이란, 회로 접속용 접착제 필름의 주면에 대하여 대략 직교하는 단면(두께 방향의 단면)을 의미한다. 도 1에 나타나는 회로 접속용 접착제 필름(10)은, 열경화성의 접착제 필름(1)과, 당해 접착제 필름(1) 중에 배치된 땜납 입자(2)로 구성되어 있다.
접착제 필름(1)은, 제1 접착제층(3)과, 당해 제1 접착제층(3) 상에 마련된 제2 접착제층(4)을 구비한다. 제1 접착제층(3)은, 후술하는 회로 접속용 접착제 필름(10)의 제조 방법에 있어서 땜납 입자(2)가 전사되는 층이다.
땜납 입자(2)는, 제1 접착제층(3)과 제2 접착제층(4)의 경계(S)의 근방에 배치되어 있고, 이웃하는 땜납 입자(2, 2)의 이간(離間) 부분에 경계(S)가 위치하고 있다. 도 1에서는, 땜납 입자(2)의 표면(제2 접착제층(4) 측의 표면)이, 제1 접착제층(3)의 표면으로부터 노출되어 있지만, 땜납 입자(2)는, 그 전체가 제1 접착제층(3) 중에 매립되어 있어도 된다.
회로 접속용 접착제 필름(10)의 종단면에 있어서, 이웃하는 땜납 입자끼리는, 서로 이격된 상태로 횡방향으로 나열되어 있다. 환언하면, 회로 접속용 접착제 필름(10)은, 그 종단면에 있어서, 옆에 위치하는 땜납 입자와 이격된 상태의 땜납 입자(2)가 횡방향으로 열을 이루고 있는 중앙 영역(10a)과, 땜납 입자(2)가 실질적으로 존재하지 않는 표면 측 영역(10b, 10c)에 의하여 구성되어 있다. 여기에서, "횡방향"이란 회로 접속용 접착제 필름의 주면과 대략 평행한 방향(도 1에 있어서의 좌우 방향)을 의미한다. 이웃하는 땜납 입자끼리가 서로 이격된 상태로 횡방향으로 나열되어 있는 것은, 예를 들면, 주사(走査)형 전자 현미경 등에 의하여 회로 접속용 접착제 필름의 종단면을 관찰함으로써 확인할 수 있다.
땜납 입자(2)의 표면부터 회로 접속용 접착제 필름(10)의 표면(제1 접착제층(3)에 있어서의 제2 접착제층(4) 측과는 반대 측의 면(3a) 및 제2 접착제층(4)에 있어서의 제1 접착제층(3) 측과는 반대 측의 면(4a))까지의 최단 거리(도 1 중의 d11 및 d21)는, 0.05~1.5μm여도 된다. 최단 거리(d11, d21)가 0.05μm 이상이면, 압착 후에 회로 부재 간에 접착제 수지를 양호하게 충전할 수 있기 때문에 회로의 절연성이 향상되는 경향이 있고, 최단 거리(d11, d21)가 1.5μm 이하이면, 압착시의 도전 입자의 유동이 억제되어, 높은 입자 포착성이 얻어지는 경향이 있다. 최단 거리(d11, d21)는, 0.1μm 이상 또는 0.2μm 이상이어도 되고, 1.4μm 이하 또는 1.2μm 이하여도 된다. 최단 거리(d11)와 최단 거리(d21)는, 동일해도 되고 상이해도 된다.
도 2 및 도 3은, 회로 접속용 접착제 필름(10)에 있어서의 땜납 입자(2)의 배치예를 모식적으로 나타내는 평면도이다. 도 2 및 도 3에 나타나는 바와 같이, 복수의 땜납 입자(2) 중 적어도 일부는, 회로 접속용 접착제 필름의 평면시에 있어서, 소정의 패턴으로 나열되어 있어도 된다. 도 2에서는, 땜납 입자(2)가 회로 접속용 접착제 필름(10)의 전체의 영역에 대하여 규칙적이고 또한 거의 균등한 간격으로 배치되어 있지만, 예를 들면, 도 3에 나타나는 바와 같이, 회로 접속용 접착제 필름의 평면시에 있어서, 복수의 땜납 입자(2)가 규칙적으로 배치되어 있는 영역(10d)과, 땜납 입자(2)가 실질적으로 존재하지 않는 영역(10e)이 규칙적으로 형성되도록, 땜납 입자(2)가 배치되어 있어도 된다. 땜납 입자(2)의 위치 및 개수는, 예를 들면, 접속해야 할 전극의 형상, 사이즈 및 패턴 등에 따라, 설정할 수 있다. 복수의 땜납 입자 중 적어도 일부가 소정의 패턴으로 나열되어 있는 것은, 예를 들면, 전자 현미경 등을 이용하여, 회로 접속용 접착제 필름의 주면 상방으로부터 그 회로 접속용 접착제 필름을 관찰함으로써 확인할 수 있다.
땜납 입자(2)가 다른 땜납 입자(2)와 이간된 상태(단분산 상태)로 존재하고 있는 비율(단분산율)은, 바람직하게는 90.0% 이상이며, 93.0% 이상, 95.0% 이상, 97.0% 이상 또는 98.0% 이상이어도 된다. 단분산율의 상한값은 100%이다. 단분산율이 높을수록, 절연 신뢰성이 우수한 접속 구조체가 얻어지기 쉬워진다. 이와 같은 분산 상태는, 후술하는 회로 접속용 접착제 필름(10)의 제조 방법에 있어서, 땜납 입자(2)가 소정의 배열로 배치된 기체를 이용하는 것에 의하여 형성할 수 있다.
회로 접속용 접착제 필름(10)은, 땜납 입자(2)의 평균 입자경의 1.0배보다 크고, 1.5배 미만의 두께를 갖는다. 즉, 땜납 입자(2)의 평균 입자경에 대한 회로 접속용 접착제 필름(10)의 두께의 비는 1.0 초과 1.5 미만이다. 땜납 입자(2)의 평균 입자경에 대한 회로 접속용 접착제 필름(10)의 두께의 비는, 대향하는 전극 간에서의 땜납 입자(2)의 포착률이 보다 향상되고, 이웃하는 전극 간의 절연 저항이 보다 향상되는 관점에서, 1.4 이하, 1.3 이하, 1.2 이하 또는 1.1 이하여도 된다. 즉, 땜납 입자(2)의 평균 입자경에 대한 회로 접속용 접착제 필름(10)의 두께의 비는, 1.0 초과 1.4 이하, 1.0 초과 1.3 이하, 1.0 초과 1.2 이하 또는 1.0 초과 1.1 이하여도 된다. 또한, 회로 접속용 접착제 필름(10)의 두께는, 접착제 필름(1)의 두께와 동일하다.
회로 접속용 접착제 필름(10)의 두께는, 예를 들면, 2.0μm 이상, 3.0μm 이상 또는 4.0μm 이상이어도 되고, 10.0μm 이하, 8.0μm 이하 또는 6.0μm 이하여도 되며, 2.0~10.0μm, 3.0~8.0μm 또는 4.0~6.0μm여도 된다.
회로 접속용 접착제 필름(10)은, 땜납 입자의 융점을 Tm℃로 하면, 질소 분위기하, 10℃/분의 승온 속도로 가열했을 때의 Tm℃에서의 경화율이 80% 이상이다. 일반적으로, 땜납 입자를 이용한 접속 구조체의 제조에 있어서는, 땜납을 용융시켜 회로 부재끼리를 접속시킨 후에 밀봉 수지를 경화시킨다. 그 때문에, 통상은, 땜납 입자의 융점은 접착제 성분의 경화 온도보다 낮다. 그러나, 회로 접속용 접착제 필름(10)의 두께가 도전 입자의 평균 입자경의 1.5배 미만이면, 도전 입자의 양에 대하여 접착제 성분의 양이 적어지기 때문에, 도전 입자로서 땜납 입자를 이용한 경우에는, 접속 시의 열압착에 의하여 접착제 필름(1) 중에 확산된 땜납에 의하여 절연성이 저하하는(예를 들면 쇼트가 발생하기 쉬워지는) 경우가 있다. 한편, 상기의 경화성을 갖는 회로 접속용 접착제 필름(10)에서는, 접속 시의 열압착에 의하여 땜납 입자(2)가 용융되기 전에 접착제 필름(1)이 경화하고, 땜납의 확산이 억제되기 때문에, 회로 접속용 접착제 필름(10)의 두께가 도전 입자의 평균 입자경의 1.5배 미만이더라도, 이웃하는 전극 간의 충분한 절연성이 확보된다. 상기 조건에서의 Tm℃에서의 경화율은, 이웃하는 전극 간의 절연성이 보다 양호해지는 관점에서, 85% 이상, 90% 이상 또는 95% 이상이어도 되고, 100%여도 된다.
상기 회로 접속용 접착제 필름(10)의 경화율(질소 분위기하, 10℃/분의 승온 속도로 가열했을 때의 Tm℃에서의 경화율)은, 시차 주사 열량계(Differential Scanning Calorimeter)를 이용하여 측정되는 발열량을 이용하여 구할 수 있다. 구체적으로는, 시차 주사 열량계를 이용하여, 질소(N2) 분위기하, 10℃/분의 승온 속도로 회로 접속용 접착제 필름(10)의 발열량을 측정하고, 50℃로부터 회로 접속용 접착제 필름(10)이 완전히 경화될 때까지의 발열량(Q1)과, 50℃로부터 땜납 입자의 융점 Tm℃까지의 발열량(Q2)을 구한 후, 구한 값을 하기 식 (A)에 대입함으로써 경화율을 산출할 수 있다. Q1을 구할 때에는, 측정으로 얻어진 DSC 곡선의 미분 곡선(DDSC 곡선)의 변화율이 0.01[W·g℃] 이하가 된 경우에 회로 접속용 접착제 필름(10)이 완전하게 경화되었다고 판단한다.
경화율(%)=Q2/Q1×100 (A)
상기 경화율을 갖는 회로 접속용 접착제 필름(10)은, 예를 들면, 환상 에터기를 갖는 화합물 등을 열경화성 성분으로서 이용하는 것, 중합 개시제의 종류의 선택, 배합량의 조정 등에 의하여, 당업자이면 용이하게 제작할 수 있다.
상술한 특징을 구비하는 회로 접속용 접착제 필름(10)은, 제1 전극을 갖는 제1 회로 부재와 제2 전극을 갖는 제2 회로 부재를 접착함과 함께, 제1 전극과 제2 전극을 서로 전기적으로 접속하는 용도에 적합하게 이용된다. 특히, 회로 접속용 접착제 필름(10)은, 도전 입자로서 땜납 입자를 함유하며, 또한, 두께가 땜납 입자(2)의 평균 입자경의 1.0배보다 크고, 1.5배 미만인 점에서, 저압(예를 들면 제1 회로 부재 또는 제2 회로 부재 중, 접착 면적이 작은 쪽의 회로 부재의 면적을 기준으로 하여, 5MPa 이하)에서의 실장에 적합하게 이용된다.
회로 접속용 접착제 필름(10)에 의하면, 도전 입자(땜납 입자)의 충분한 포착률을 확보하면서, 이웃하는 전극 간의 충분한 절연성을 확보할 수 있다. 특히, 접속되는 전극의 높이의 합곗값(제1 전극의 높이와 제2 전극의 높이의 합곗값)이, 땜납 입자의 평균 입자경보다 작은 경우에 있어서, 상기 효과가 현저해진다. 또, 회로 접속용 접착제 필름(10)에 의하면, 충분히 낮은 접속 저항이 얻어지는 경향이 있다.
이하, 접착제 필름(1) 및 땜납 입자(2)의 상세에 대하여 설명한다.
(접착제 필름)
접착제 필름(1)은, 예를 들면, 도전성을 갖지 않는 재료(절연성 수지 등)로 구성되는 절연성의 접착제 필름이다. 접착제 필름(1)을 구성하는 제1 접착제층(3) 및 제2 접착제층(4)은, 각각, 열경화성의 접착제 조성물로 구성되어 있다. 이하에서는, 경우에 따라, 제1 접착제층(3)을 구성하는 접착제 조성물을 "제1 접착제 조성물"이라고 하고, 제2 접착제층(4)을 구성하는 접착제 조성물을 "제2 접착제 조성물"이라고 한다.
접착제 조성물(제1 접착제 조성물 및 제2 접착제 조성물)은, 열경화성 성분을 적어도 포함한다. 열경화성 성분은, 접속 시에 유동 가능하고, 가열에 의하여 경화하는 성분이다. 접착제 조성물은, 열경화성 성분으로서, 중합성 화합물 및 열중합 개시제를 포함하고 있어도 된다. 접속 저항의 저감 효과가 보다 우수한 관점에서는, 중합성 화합물이 양이온 중합성 화합물이며, 열중합 개시제가 열양이온 중합 개시제여도 된다.
[양이온 중합성 화합물]
양이온 중합성 화합물로서는, 접속 저항의 저감 효과가 더 향상되고, 접속 신뢰성이 보다 우수한 관점에서, 환상 에터기를 갖는 화합물이어도 된다. 환상 에터기를 갖는 화합물 중에서도, 지환식 에폭시 화합물 및 옥세테인 화합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 이용하는 경우, 접속 저항의 저감 효과가 한층 향상되는 경향이 있다. 양이온 중합성 화합물은, 원하는 용융 점도가 얻어지기 쉬운 관점에서, 지환식 에폭시 화합물 및 옥세테인 화합물의 양방을 포함하고 있어도 된다.
지환식 에폭시 화합물은, 지환식 에폭시기(예를 들면, 에폭시사이클로헥실기)를 갖는 화합물이면 특별히 제한 없이 사용할 수 있다. 지환식 에폭시 화합물의 시판품으로서는, 셀록사이드 8010(상품명, 바이-7-옥사바이사이클로[4.1.0]헵테인, 주식회사 다이셀제) 외, 예를 들면, EHPE3150, EHPE3150CE, 셀록사이드 2021P, 셀록사이드 2081(상품명, 주식회사 다이셀제) 등을 들 수 있다. 이들은, 1종의 화합물을 단독으로 이용해도 되고, 복수 종을 조합하여 이용해도 된다.
옥세테인 화합물은, 옥세탄일기를 갖는 화합물이면 특별히 제한 없이 사용할 수 있다. 옥세테인 화합물의 시판품으로서는, 예를 들면, ETERNACOLL OXBP(상품명, 4,4'-비스[(3-에틸-3-옥세탄일)메톡시메틸]바이페닐, 우베 고산 주식회사제), OXSQ, OXT-121, OXT-221, OXT-101, OXT-212(상품명, 도아 고세이 주식회사제) 등을 들 수 있다. 이들은, 1종의 화합물을 단독으로 이용해도 되고, 복수 종을 조합하여 이용해도 된다.
환상 에터기를 갖는 화합물로서는, 지환식 에폭시 화합물 이외의 에폭시 화합물을 이용해도 된다. 구체적으로는, 예를 들면, 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지 등의 방향족계 탄화 수소기를 갖는 에폭시 화합물(예를 들면, 미쓰비시 가가쿠 주식회사제의 상품명 "jER1010" 등)을 이용할 수도 있다. 방향족계 탄화 수소기를 갖는 에폭시 화합물은, 접속 저항의 저감 효과가 더 향상되고, 접속 신뢰성이 보다 우수한 관점에서, 지환식 에폭시 화합물과 조합하여 이용해도 된다.
[열양이온 중합 개시제]
열양이온 중합 개시제는, 예를 들면, 가열에 의하여 산 등을 발생시켜 중합을 개시시킬 수 있는 화합물(열잠재성 양이온 발생제)이다. 열양이온 중합 개시제는 양이온과 음이온으로 구성되는 염 화합물이어도 된다. 열양이온 중합 개시제는, 예를 들면, BF4 -, BR4 -(R은, 2 이상의 불소 원자 또는 2 이상의 트라이플루오로메틸기로 치환된 페닐기를 나타낸다.), PF6 -, SbF6 -, AsF6 - 등의 음이온을 갖는, 설포늄염, 포스포늄염, 암모늄염, 다이아조늄염, 아이오도늄염, 아닐리늄염, 피리디늄염 등의 오늄염 등을 들 수 있다. 이들은, 1종을 단독으로 이용해도 되고, 복수 종을 조합하여 이용해도 된다.
열양이온 중합 개시제는, 속(速)경화성의 관점에서, 예를 들면, 구성 원소로서 붕소를 포함하는 음이온을 갖는 염 화합물이어도 된다. 이와 같은 염 화합물로서는, 예를 들면, BF4 - 또는 BR4 -(R은, 2 이상의 불소 원자 또는 2 이상의 트라이플루오로메틸기로 치환된 페닐기를 나타낸다.)를 갖는 염 화합물을 들 수 있다. 구성 원소로서 붕소를 포함하는 음이온은, BR4 -여도 되고, 보다 구체적으로는, 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트여도 된다.
열양이온 중합 개시제는, 보존 안정성의 관점에서, 하기 식 (I) 또는 하기 식 (II)로 나타나는 양이온을 갖는 염 화합물이어도 된다.
[화학식 1]
[화학식 2]
식 (I) 중, R1 및 R2는, 각각 독립적으로, 수소 원자, 탄소수 1~20의 알킬기 또는 치환기를 갖거나 혹은 무치환의 방향족계 탄화 수소기를 포함하는 유기기를 나타내고, R3은, 탄소수 1~6의 알킬기를 나타낸다.
식 (I)로 나타나는 양이온을 갖는 염 화합물은, 보존 안정성과 저온 활성의 양립 관점에서, 방향족 설포늄염 화합물(방향족 설포늄염형 열산발생제)이어도 된다. 즉, 식 (I)에 있어서의 R1 및 R2 중 적어도 일방이 치환기를 갖거나 혹은 무치환의 방향족계 탄화 수소기를 포함하는 유기기여도 된다. 식 (I)로 나타나는 양이온을 갖는 염 화합물에 있어서의 음이온은, 구성 원소로서 안티모니를 포함하는 음이온이어도 되고, 예를 들면, 헥사플루오로안티모네이트(헥사플루오로안티모니산)여도 된다.
식 (I)로 나타나는 양이온을 갖는 화합물의 구체예로서는, 1-나프틸메틸-p-하이드록시페닐설포늄헥사플루오로안티모네이트(산신 가가쿠 주식회사제, SI-60 주제) 등을 들 수 있다.
식 (II) 중, R4 및 R5는, 각각 독립적으로, 수소 원자, 탄소수 1~20의 알킬기 또는 치환기를 갖거나 혹은 무치환의 방향족계 탄화 수소기를 포함하는 유기기를 나타내고, R6 및 R7은, 각각 독립적으로, 탄소수 1~6의 알킬기를 나타낸다.
식 (II)로 나타나는 양이온을 갖는 염 화합물(제4급 암모늄염형 열산발생제)은, 양이온 경화에 대한 경화 저해를 일으킬 수 있는 물질에 대한 내성을 갖는 점에서, 예를 들면, 아닐리늄염 화합물이어도 된다. 즉, 식 (II)에 있어서의 R4 및 R5 중 적어도 일방이 치환기를 갖거나 혹은 무치환의 방향족계 탄화 수소기를 포함하는 유기기여도 된다. 아닐리늄염 화합물로서는, 예를 들면, N,N-다이메틸아닐리늄염, N,N-다이에틸아닐리늄염 등의 N,N-다이알킬아닐리늄염 등을 들 수 있다. 식 (II)로 나타나는 양이온을 갖는 염 화합물에 있어서의 음이온은, 구성 원소로서 붕소를 포함하는 음이온이어도 되고, 예를 들면, 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트여도 된다.
식 (II)로 나타나는 양이온을 갖는 화합물은, 구성 원소로서 붕소를 포함하는 음이온을 갖는 아닐리늄염이어도 된다. 이와 같은 염 화합물의 시판품으로서는, 예를 들면, CXC-1821(상품명, King Industries사제) 등을 들 수 있다.
열양이온 중합 개시제의 함유량은, 접착제 필름의 형성성 및 경화성을 담보하는 관점에서, 양이온 중합성 화합물 100질량부에 대하여, 예를 들면, 0.1~20질량부, 1~18질량부, 3~15질량부 또는 5~12질량부여도 된다. 또한, 제1 접착제 조성물 중의 열양이온 중합 개시제의 함유량(제1 접착제 조성물 중의 양이온 중합성 화합물 100질량부 기준)이 상기 범위여도 되고, 제2 접착제 조성물 중의 열양이온 중합 개시제의 함유량(제2 접착제 조성물 중의 양이온 중합성 화합물 100질량부 기준)이 상기 범위여도 된다.
열경화성 성분의 함유량(예를 들면 중합성 화합물과 열중합 개시제의 합계 함유량)은, 접착제 필름의 경화성을 담보하는 관점에서, 접착제 조성물의 전체 질량을 기준으로 하여, 예를 들면, 5질량% 이상, 10질량% 이상, 15질량% 이상 또는 20질량% 이상이어도 된다. 열경화성 성분의 함유량은, 접착제 필름의 형성성을 담보하는 관점에서, 접착제 조성물의 전체 질량을 기준으로 하여, 예를 들면, 70질량% 이하, 60질량% 이하, 50질량% 이하 또는 40질량% 이하여도 된다. 이들 관점에서, 열경화성 성분의 함유량은, 접착제 조성물의 전체 질량을 기준으로 하여, 예를 들면, 5~70질량%, 10~60질량%, 15~50질량% 또는 20~40질량%여도 된다. 또한, 제1 접착제 조성물 중의 열경화성 성분의 함유량(제1 접착제 조성물의 전체 질량 기준)이 상기 범위여도 되고, 제2 접착제 조성물 중의 열경화성 성분의 함유량(제2 접착제 조성물의 전체 질량 기준)이 상기 범위여도 된다. 이하 동일하게, 접착제 조성물에 포함되는 각 성분의 함유량(접착제 조성물의 전체 질량 기준)은, 제1 접착제 조성물 중의 열경화성 성분의 함유량(제1 접착제 조성물의 전체 질량 기준)이라고 바꾸어 말할 수 있고, 제2 접착제 조성물 중의 열경화성 성분의 함유량(제2 접착제 조성물의 전체 질량 기준)이라고 바꾸어 말할 수도 있다.
[그 외의 성분]
접착제 조성물(제1 접착제 조성물 및 제2 접착제 조성물)은, 열경화성 성분 이외에, 예를 들면, 열가소성 수지, 충전재, 커플링제 등을 더 포함하고 있어도 된다.
열가소성 수지는, 접착제 필름의 필름 형성성의 향상에 기여한다. 열가소성 수지로서는, 예를 들면, 페녹시 수지, 폴리에스터 수지, 폴리아마이드 수지, 폴리유레테인 수지, 폴리에스터유레테인 수지, 아크릴 고무, 에폭시 수지(25℃에서 고형) 등을 들 수 있다. 상기 페녹시 수지로서는, 예를 들면, 플루오렌형 페녹시 수지, 비스페놀 A·비스페놀 F 공중합형 페녹시 수지 등을 들 수 있다. 이들은, 1종을 단독으로 이용해도 되고, 복수 종을 조합하여 이용해도 된다.
열가소성 수지의 중량 평균 분자량(Mw)은, 실장 시의 수지 배제성의 관점에서, 예를 들면, 5000~200000, 10000~100000, 20000~80000 또는 40000~60000이어도 된다. 또한, Mw는, 젤 퍼미에이션 크로마토그래피(GPC)로 측정하고, 표준 폴리스타이렌에 의한 검량선을 이용하여 환산한 값을 의미한다.
열가소성 수지의 함유량은, 접착제 조성물의 전체 질량을 기준으로 하여, 예를 들면, 1질량% 이상, 5질량% 이상, 10질량% 이상 또는 20질량% 이상이어도 되고, 70질량% 이하, 60질량% 이하, 50질량% 이하 또는 40질량% 이하여도 되며, 1~70질량%, 5~60질량%, 10~50질량% 또는 20~40질량%여도 된다.
충전재로서는, 예를 들면, 비도전성의 필러(예를 들면, 비도전 입자)를 들 수 있다. 충전재는, 무기 필러 및 유기 필러 중 어느 것이어도 된다. 무기 필러로서는, 예를 들면, 실리카 미립자, 알루미나 미립자, 실리카-알루미나 미립자, 타이타니아 미립자, 지르코니아 미립자 등의 금속 산화물 미립자; 금속 질화물 미립자 등의 무기 미립자를 들 수 있다. 유기 필러로서는, 예를 들면, 실리콘 미립자, 메타크릴레이트·뷰타다이엔·스타이렌 미립자, 아크릴·실리콘 미립자, 폴리아마이드 미립자, 폴리이미드 미립자 등의 유기 미립자를 들 수 있다. 이들은, 1종을 단독으로 이용해도 되고, 복수 종을 조합하여 이용해도 된다. 충전재는, 예를 들면, 실리카 미립자여도 된다. 충전재의 함유량은, 접착제 조성물의 전체 질량을 기준으로 하여, 예를 들면, 0.1~10질량%여도 된다.
커플링제로서는, 예를 들면, (메트)아크릴로일기, 머캅토기, 아미노기, 이미다졸기, 에폭시기 등의 유기 관능기를 갖는 실레인 커플링제(γ-글리시독시프로필트라이메톡시실레인 등), 테트라알콕시실레인 등의 실레인 화합물, 테트라알콕시타이타네이트 유도체, 폴리다이알킬타이타네이트 유도체 등을 들 수 있다. 이들은, 1종을 단독으로 이용해도 되고, 복수 종을 조합하여 이용해도 된다. 접착제 조성물이 커플링제를 함유함으로써, 접착성을 더 향상시킬 수 있다. 커플링제의 함유량은, 접착제 조성물의 전체 질량을 기준으로 하여, 예를 들면, 0.1~10질량%여도 된다.
접착제 조성물(제1 접착제 조성물 및 제2 접착제 조성물)은, 그 외의 성분으로서, 연화제, 촉진제, 열화 방지제, 착색제, 난연화제, 틱소트로픽제 등의 그 외의 첨가제를 더 포함하고 있어도 된다. 그 외의 첨가제의 함유량은, 접착제 조성물의 전체 질량을 기준으로 하여, 예를 들면, 0.1~10질량%여도 된다.
제1 접착제 조성물과 제2 접착제 조성물은, 서로 동일한 성분을 포함하고 있어도 되고, 상이한 성분을 포함하고 있어도 된다.
제1 접착제층(3)의 두께(d1)(도 1 중의 d1로 나타내는 거리)는, 회로 접속용 접착제 필름(10)의 제조 시에 있어서의 땜납 입자(2)의 전사성의 관점에서, 예를 들면, 0.5μm 이상, 1.0μm 이상 또는 2.0μm 이상이어도 된다. 제1 접착제층(3)의 두께(d1)는, 접속 시에 땜납 입자를 보다 더 효율적으로 포착할 수 있는 관점에서, 예를 들면, 5.0μm 이하, 4.0μm 이하 또는 3.0μm 이하여도 된다. 이들 관점에서, 제1 접착제층(3)의 두께(d1)는, 예를 들면, 0.5~5.0μm, 1.0~4.0μm 또는 2.0~3.0μm여도 된다.
제2 접착제층(4)의 두께(d2)(도 1 중의 d2로 나타내는 거리)는, 접속하는 회로 부재의 전극의 높이 등에 따라 적절히 설정해도 된다. 제2 접착제층(4)의 두께(d2)는, 전극 간의 스페이스를 충분히 충전하여 전극을 밀봉할 수 있고, 보다 양호한 접속 신뢰성이 얻어지는 관점에서, 예를 들면, 0.5μm 이상, 1.0μm 이상 또는 2.0μm 이상이어도 되고, 10μm 이하, 5.0μm 이하, 4.0μm 이하 또는 3.0μm 이하여도 되며, 0.5~10μm, 0.5~5.0μm, 1.0~4.0μm 또는 2.0~3.0μm여도 된다.
제1 접착제층(3)의 두께(d1) 및 제2 접착제층의 두께(d2)는, 예를 들면, 회로 접속용 접착제 필름(10)을 2매의 유리(두께: 1mm 정도) 사이에 끼워 넣고, 비스페놀 A형 에폭시 수지(상품명: jER811, 미츠비시 케미컬 주식회사제) 100g과, 경화제(상품명: 에포마운트 경화제, 리파인텍 주식회사제) 10g으로 이루어지는 수지 조성물로 주형(注型) 후에, 연마기를 이용하여 단면 연마를 행하며, 주사형 전자 현미경(SEM, 상품명: SE-8020, 주식회사 히타치 하이테크 사이언스제)을 이용하여 측정함으로써 구할 수 있다.
(땜납 입자)
땜납 입자는, 예를 들면, 접속 온도보다 낮은 융점을 갖는다. 그 때문에, 땜납 입자는, 접속 시의 열압착에 의하여 용융되어 전극 상에 고착된다. 이로써, 대향하는 전극끼리가 전기적으로 접속된다. 땜납 입자의 융점은, 저온에서의 실장이 가능해지는 관점에서, 예를 들면, 280℃ 이하, 220℃ 이하, 180℃ 이하, 160℃ 이하 또는 140℃ 이하여도 된다. 땜납 입자의 융점은, 예를 들면, 100℃ 이상이다.
땜납 입자는, 접속 강도와 저융점의 양립의 관점에서, 주석, 주석 합금, 인듐 및 인듐 합금으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 포함하고 있어도 된다.
주석 합금으로서는, 예를 들면, In-Sn 합금, In-Sn-Ag 합금, Sn-Au 합금, Sn-Bi 합금, Sn-Bi-Ag 합금, Sn-Ag-Cu 합금, Sn-Cu 합금 등을 이용할 수 있다. 이들 주석 합금의 구체예로서는, 하기의 예를 들 수 있다.
·In-Sn(In 52질량%, Sn 48질량% 융점 118℃)
·In-Sn-Ag(In 20질량%, Sn 77.2질량%, Ag 2.8질량% 융점 175℃)
·Sn-Bi(Sn 43질량%, Bi 57질량% 융점 138℃)
·Sn-Bi-Ag(Sn 42질량%, Bi 57질량%, Ag 1질량% 융점 139℃)
·Sn-Ag-Cu(Sn 96.5질량%, Ag 3질량%, Cu 0.5질량% 융점 217℃)
·Sn-Cu(Sn 99.3질량%, Cu 0.7질량% 융점 227℃)
·Sn-Au(Sn 21.0질량%, Au 79.0질량% 융점 278℃)
인듐 합금으로서는, 예를 들면, In-Bi 합금, In-Ag 합금 등을 이용할 수 있다. 이들 인듐 합금의 구체예로서는, 하기의 예를 들 수 있다.
·In-Bi(In 66.3질량%, Bi 33.7질량% 융점 72℃)
·In-Bi(In 33.0질량%, Bi 67.0질량% 융점 109℃)
·In-Ag(In 97.0질량%, Ag 3.0질량% 융점 145℃)
또한, 상술한 주석을 포함하는 인듐 합금은, 주석 합금으로 분류되는 것으로 한다.
땜납 입자는, 고온 고습 시험 시 및 열충격 시험 시에 보다 높은 신뢰성이 얻어지는 관점에서, In-Bi 합금, In-Sn 합금, In-Sn-Ag 합금, Sn-Au 합금, Sn-Bi 합금, Sn-Bi-Ag 합금, Sn-Ag-Cu 합금 및 Sn-Cu 합금으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 포함해도 된다.
상기 주석 합금 또는 인듐 합금은, 땜납 입자의 용도(사용 시의 온도) 등에 따라 선택해도 된다. 예를 들면, 저온에서의 융착에 땜납 입자를 이용하는 경우, In-Sn 합금, Sn-Bi 합금을 채용하면, 150℃ 이하에서 융착시킬 수 있다. Sn-Ag-Cu 합금, Sn-Cu 합금 등의 융점이 높은 재료를 채용한 경우, 고온 방치 후에 있어서도 높은 신뢰성을 유지할 수 있다.
땜납 입자는, Ag, Cu, Ni, Bi, Zn, Pd, Pb, Au, P 및 B로부터 선택되는 1종 이상을 포함해도 된다. 땜납 입자가 Ag 또는 Cu를 포함하는 경우, 땜납 입자의 융점을 220℃ 정도까지 저하시킬 수 있고, 또한, 전극과의 접합 강도가 보다 향상되기 때문에, 보다 양호한 도통 신뢰성이 얻어지기 쉬워진다.
땜납 입자의 Cu 함유율은, 예를 들면 0.05~10질량%이며, 0.1~5질량% 또는 0.2~3질량%여도 된다. Cu 함유율이 0.05질량% 이상이면, 보다 양호한 땜납 접속 신뢰성을 달성하기 쉬워진다. 또, Cu 함유율이 10질량% 이하이면, 융점이 낮고, 습윤성이 우수한 땜납 입자가 되기 쉬우며, 결과적으로 땜납 입자에 의한 접합부의 접속 신뢰성이 양호해지기 쉽다.
땜납 입자의 Ag 함유율은, 예를 들면 0.05~10질량%이며, 0.1~5질량% 또는 0.2~3질량%여도 된다. Ag 함유율이 0.05질량% 이상이면, 보다 양호한 땜납 접속 신뢰성을 달성하기 쉬워진다. 또, Ag 함유율이 10질량% 이하이면, 융점이 낮고, 습윤성이 우수한 땜납 입자가 되기 쉬우며, 결과적으로 땜납 입자에 의한 접합부의 접속 신뢰성이 양호해지기 쉽다.
땜납 입자는, 표면의 일부에 평면부를 가져도 된다. 이와 같은 땜납 입자를 이용하는 경우, 땜납 입자가 갖는 평면부가 전극과 접함으로써, 당해 평면부와 전극의 사이에서 넓은 접촉 면적을 확보할 수 있다. 또, 땜납이 젖음 확산되기 쉬운 재료로 형성된 전극과, 땜납이 젖음 확산되기 어려운 재료로 형성된 전극을 접속할 때에, 후자의 전극 측에 땜납 입자의 평면부가 배치되도록 조정함으로써, 양 전극 간의 접속을 적합하게 행할 수 있다. 땜납 입자에 있어서의 상기 평면부 이외의 표면은, 구관(球冠)상이어도 된다. 즉, 땜납 입자는, 평면부와, 구관상의 곡면부를 갖는 것이어도 된다. 구체적으로는, 땜납 입자는, 직경 A를 갖는 구의 표면의 일부에 직경 B의 평면부가 형성된 형상을 갖고 있어도 된다. 이와 같은 땜납 입자를 이용하는 경우, 보다 우수한 도통 신뢰성과 절연 신뢰성이 얻어지기 쉽다.
땜납 입자가 직경 A를 갖는 구의 표면의 일부에 직경 B의 평면부가 형성된 형상을 갖는 경우, 보다 우수한 도통 신뢰성 및 절연 신뢰성을 실현하는 관점에서, 땜납 입자의 직경 A에 대한 평면부의 직경 B의 비(B/A)는, 예를 들면 0.01 초과 1.0 미만(0.01<B/A<1.0)이어도 되고, 0.1~0.9여도 된다. 땜납 입자의 직경 A 및 평면부의 직경 B는, 예를 들면 주사형 전자 현미경 등에 의하여 관찰할 수 있다. 구체적으로는, 임의의 땜납 입자를 주사형 전자 현미경에 의하여 관찰하고, 화상을 촬영한다. 얻어진 화상으로부터 땜납 입자의 직경 A 및 평면부의 직경 B를 측정하고, 그 입자의 B/A를 구한다. 이 작업을 300개의 땜납 입자에 대하여 행하여 평균값을 산출하고, 땜납 입자의 B/A로 한다.
땜납 입자의 투영상(像)에 외접하는 사각형을 두 쌍의 평행선에 의하여 작성한 경우에 있어서, 대향하는 변 간의 거리를 각각 X 및 Y(단 Y<X)로 하면, X에 대한 Y의 비(Y/X)는, 0.8 초과 1.0 이하(0.8<Y/X≤1.0)여도 되고, 0.8 초과 1.0 미만 또는 0.81~0.99여도 된다. 이와 같은 땜납 입자는 보다 진구에 가까운 입자라고 할 수 있다. 땜납 입자가 진구에 가까운 형상을 가지면, 후술하는 제조 방법에 있어서 땜납 입자를 기체의 오목부에 수용하기 쉬운 경향이 있다. 또, 땜납 입자가 진구에 가까운 형상을 가짐으로써, 대향하는 복수의 전극 간을 땜납층을 개재하여 전기적으로 접속시킬 때, 땜납 입자와 전극의 접촉에 불균일이 발생하기 어려워, 안정된 접속이 얻어지는 경향이 있다. 땜납 입자의 투영상은, 예를 들면, 임의의 땜납 입자를 주사형 전자 현미경에 의하여 관찰하여 얻을 수 있다. Y/X를 구할 때는, 얻어진 투영상에 대하여 두 쌍의 평행선을 묘화하고, 한 쌍의 평행선은 평행선의 거리가 최소가 되는 위치에, 다른 한 쌍의 평행선은 평행선의 거리가 최대가 되는 위치에 배치한다. 이 작업을 300개의 땜납 입자에 대하여 행하여 Y/X의 평균값을 산출하고, 이것을 땜납 입자의 Y/X로 한다.
땜납 입자의 평균 입자경은 1~30μm이다. 땜납 입자의 평균 입자경은, 우수한 도전성이 얻어지기 쉬운 관점에서, 2μm 이상 또는 4μm 이상이어도 된다. 땜납 입자의 평균 입자경은, 미소 사이즈의 전극으로의 보다 양호한 접속 신뢰성이 얻어지기 쉬운 관점에서, 25μm 이하 또는 20μm 이하여도 된다. 이들 관점에서, 땜납 입자의 평균 입자경은, 2~25μm 또는 4~20μm여도 된다.
땜납 입자의 평균 입자경은, 사이즈에 맞춘 각종 방법을 이용하여 측정할 수 있다. 예를 들면, 동적 광산란법, 레이저 회절법, 원심 침강법, 전기적 검지대법, 공진식 질량 측정법 등의 방법을 이용할 수 있다. 또한, 광학 현미경, 전자 현미경 등에 의하여 얻어지는 화상으로부터, 입자 사이즈를 측정하는 방법을 이용할 수 있다. 구체적인 장치로서는, 플로식 입자상(像) 분석 장치, 마이크로 트랙, 쿨터 카운터 등을 들 수 있다. 또한, 진구형이 아닌 땜납 입자의 입자경은, SEM의 화상에 있어서의 땜납 입자에 외접하는 원의 직경이어도 된다.
땜납 입자의 입자경의 C.V.값은, 20% 이하이다. 입자경의 C.V.값은, 땜납 입자의 입자경의 표준 편차를 평균 입자경으로 나눈 값에 100을 곱함으로써 산출되는 값이며, 땜납 입자의 입자경의 편차의 정도를 나타내는 파라미터이다. 땜납 입자의 입자경의 C.V.값이 작은 것은, 땜납 입자의 입자경의 편차가 적은 것을 의미한다. 땜납 입자의 입자경의 표준 편차는, 상술한 땜납 입자의 평균 입자경의 측정 방법과 동일한 방법으로 측정할 수 있다. 땜납 입자의 입자경의 C.V.값은, 보다 우수한 도전 신뢰성 및 절연 신뢰성을 실현할 수 있는 관점에서, 10% 이하, 9% 이하, 8% 이하, 7% 이하 또는 5% 이하여도 된다. 땜납 입자의 입자경의 C.V.값의 하한은 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 0.1% 이상, 1% 이상 또는 2% 이상이어도 된다. 즉, 땜납 입자의 입자경의 C.V.값은, 0.1~20%, 1~10%, 2~9%, 2~8% 등이어도 된다.
땜납 입자의 함유량은, 도전성을 보다 향상시킬 수 있는 관점에서, 회로 접속용 접착제 필름의 전체 질량을 기준으로 하여, 예를 들면, 40질량% 이상, 50질량% 이상 또는 60질량% 이상이어도 된다. 땜납 입자의 함유량은, 단락(短絡)을 억제하기 쉬운 관점에서, 회로 접속용 접착제 필름의 전체 질량을 기준으로 하여, 예를 들면, 80질량% 이하, 75질량% 이하 또는 70질량% 이하여도 된다. 이들 관점에서, 땜납 입자의 함유량은, 회로 접속용 접착제 필름의 전체 질량을 기준으로 하여, 예를 들면, 40~80질량%, 50~75질량% 또는 60~70질량%여도 된다.
회로 접속용 접착제 필름(10)에 있어서의 땜납 입자의 입자 밀도는, 안정된 접속 저항이 얻어지는 관점에서, 100개/mm2 이상, 1000개/mm2 이상, 3000개/mm2 이상 또는 5000개/mm2 이상이어도 된다. 회로 접속용 접착제 필름(10)에 있어서의 땜납 입자의 입자 밀도는, 이웃하는 전극 간의 절연성을 향상시키는 관점에서, 100000개/mm2 이하, 70000개/mm2 이하, 50000개/mm2 이하 또는 30000개/mm2 이하여도 된다.
<회로 접속용 접착제 필름의 제조 방법>
상기 회로 접속용 접착제 필름(10)은, 예를 들면, 표면에 복수의 땜납 입자(2)가 배치된 기체(예를 들면, 표면에 복수의 오목부를 갖고, 당해 복수의 오목부 중 적어도 일부에 땜납 입자(2)가 배치된 기체)를 준비하는 것(준비 공정)과, 그 기체의 그 표면(예를 들면 오목부가 형성되어 있는 면) 상에, 제1 접착제층(3)을 마련함으로써, 제1 접착제층(3)에 땜납 입자를 전사하는 것(전사 공정)과, 제1 접착제층(3)의 일방면 상에 제2 접착제층(4)을 마련하는 것(적층 공정)을 포함하는 방법에 의하여 제조할 수 있다. 이 방법에 의하면, 미리 땜납 입자가 소정의 배열로 배치된 기체를 이용함으로써, 소정의 배열을 갖고, 단분산율도 우수한 회로 접속용 접착제 필름(10)을 얻을 수 있다.
이하, 도 4~도 8을 참조하면서, 회로 접속용 접착제 필름(10)의 제조 방법에 대하여 설명한다. 도 4는, 회로 접속용 접착제 필름(10)의 제조 방법에 이용되는 기체의 종단면을 모식적으로 나타내는 도이고, 도 5는, 도 4의 기체의 오목부의 단면 형상의 변형예를 나타내는 도이며, 도 6은, 도 4의 기체의 오목부에 땜납 입자(2)가 배치된 상태를 모식적으로 나타내는 단면도이고, 도 7은, 준비 공정의 일례를 모식적으로 나타내는 단면도이며, 도 8은, 전사 공정의 일례를 모식적으로 나타내는 단면도이다. 또한, 이하에 설명하는 방법에서는, 기체로서, 표면에 복수의 오목부를 갖고, 당해 복수의 오목부 중 적어도 일부에 땜납 입자(2)가 배치된 기체를 이용하지만, 이와 같은 기체에 한정되지 않고, 예를 들면, 땜납 입자를 고정 가능한 지지부(바늘 등)를 표면에 구비하는 기체 등을 이용할 수도 있다.
(준비 공정)
준비 공정에서는, 먼저, 표면에 복수의 오목부(7)를 갖는 기체(6)를 준비한다(도 4 참조). 기체(6)는, 복수의 오목부(7)를 갖고 있다. 복수의 오목부(7)는, 예를 들면, 소정의 패턴(예를 들면, 회로 부재의 전극 패턴에 대응하는 패턴)으로 규칙적으로 배치되어 있다. 오목부(7)가 소정의 패턴으로 배치되어 있는 경우, 땜납 입자(2)가 소정의 패턴으로 제1 접착제층에 전사되게 된다. 그 때문에, 땜납 입자(2)가 소정의 패턴(도 2 및 도 3에 나타나는 바와 같은 패턴)으로 규칙적으로 배치된 회로 접속용 접착제 필름(10)이 얻어진다.
기체(6)의 오목부(7)는, 예를 들면, 도 4에 나타나는 바와 같이, 오목부(7)의 저부(底部)(7a) 측으로부터 기체(6)의 표면(6a) 측을 향하여 개구 면적이 확대되는 테이퍼상으로 형성되어 있어도 된다. 즉, 오목부(7)의 저부(7a)의 폭(도 4에 있어서의 폭 a)은, 오목부(7)의 개구의 폭(도 4에 있어서의 폭 b)보다 좁아도 된다. 오목부(7)의 사이즈(폭 a, 폭 b, 용적, 테이퍼 각도 및 깊이 등)는, 목적으로 하는 땜납 입자의 사이즈, 회로 접속용 접착제 필름에 있어서의 땜납 입자의 위치에 따라 설정할 수 있다. 예를 들면, 오목부(7)의 개구의 폭(폭 b)은, 땜납 입자(2)의 최대 입자경보다 커도 되고, 땜납 입자의 최대 입자경의 2배 미만이어도 된다.
기체(6)의 종단면에 있어서의 오목부(7)의 형상(오목부(7)의 단면 형상)은, 예를 들면, 도 5의 (a)~(h)에 나타나는 바와 같은 형상이어도 된다. 도 5의 (a)~(h)에 나타나는 어느 단면 형상도, 오목부(7)의 개구의 폭(폭 b)이, 단면 형상에 있어서의 최대폭으로 되어 있다. 이로써, 오목부(7)에 배치된 땜납 입자가 취출(取出)되기 쉬워져, 작업성이 향상된다.
오목부(7)의 개구의 형상은, 원형, 타원형, 삼각형, 사각형, 다각형 등이어도 된다.
기체(6)의 오목부(7)는, 리소그래피, 기계 가공 등의 공지의 방법에 의하여 형성할 수 있다. 이들 방법에서는, 오목부의 사이즈 및 형상을 자유롭게 설계 가능하다.
기체(6)를 구성하는 재료로서는, 예를 들면, 실리콘, 각종 세라믹스, 유리, 스테인리스 스틸 등의 금속 등의 무기 재료, 및, 각종 수지 등의 유기 재료를 사용할 수 있다. 후술하는 바와 같이, 본 실시형태의 제조 방법에서는, 땜납 입자(2)를 기체(6)의 오목부(7) 내에서 형성함으로써 기체(6)의 오목부(7)에 땜납 입자(2)를 배치할 수 있지만, 이 경우, 기체(6)는, 땜납 입자(2)의 형성에 사용되는 미립자의 용융 온도에서 변질되지 않는 내열성을 갖고 있어도 된다.
다음으로, 기체(6)의 복수의 오목부(7) 중 적어도 일부(일부 또는 전부)에 땜납 입자(2)를 배치(수용)한다(도 6 참조).
땜납 입자(2)의 배치 방법은 특별히 한정되지 않는다. 배치 방법은, 건식, 습식 중 어느 것이어도 된다. 예를 들면, 땜납 입자(2)를 기체(6)의 표면(6a) 상에 배치하고, 스퀴지 또는 미(微)점착 롤러를 이용하여, 기체(6)의 표면(6a)을 문지름으로써, 여분의 땜납 입자(2)를 제거하면서, 오목부(7)에 땜납 입자(2)를 배치할 수 있다. 오목부(7)의 개구의 폭 b가 오목부(7)의 깊이보다 큰 경우, 오목부(7)의 개구로부터 땜납 입자가 튀어 나오는 경우가 있다. 스퀴지를 이용하면, 오목부(7)의 개구로부터 튀어 나와 있는 땜납 입자는 제거된다. 여분의 땜납 입자를 제거하는 방법으로서, 압축 공기를 분출하거나, 부직포 또는 섬유 다발로 기체(6)의 표면(6a)을 문지르는 방법도 들 수 있다. 이들 방법은, 스퀴지와 비교하여 물리적인 힘이 약하기 때문에, 땜납 입자로서, 변형되기 쉬운 입자(예를 들면 땜납 입자)를 취급하는데 있어서 바람직하다.
회로 접속용 접착제 필름(10)의 제조 방법에서는, 기체(6)의 오목부(7) 내에서 땜납 입자(2)를 형성함으로써, 땜납 입자(2)를 오목부(7)에 배치해도 된다. 구체적으로는, 예를 들면, 도 7에 나타나는 바와 같이, 땜납 입자(2)를 형성하기 위한 미립자(8)를 오목부(7) 내에 수용한 후, 오목부(7)에 수용된 미립자(8)를 융합시킴으로써, 오목부(7) 내에서 땜납 입자(2)를 형성할 수 있다. 오목부(7) 내에 수용된 미립자(8)는, 용융됨으로써 합일화되고, 표면장력에 의하여 구상화하지만, 이때, 오목부(7)의 저부(7a)와의 접촉부에서는, 용융된 금속이 저부(7a)에 추종한 형상이 된다. 그 때문에, 예를 들면, 오목부(7)의 저부(7a)가 도 7에 나타나는 바와 같은 평탄한 형상인 경우, 땜납 입자(2)는, 표면의 일부에 평면부(2a)를 갖는 것이 된다.
미립자(8)는, 오목부(7) 내에 수용할 수 있으면 되고, 입도 분포에 편차가 커도, 형상이 찌그러져도 된다.
오목부(7)에 수용된 미립자(8)를 용융시키는 방법으로서는, 미립자(8)를 당해 미립자를 형성하는 재료(땜납)의 융점 이상으로 가열하는 방법을 들 수 있다. 미립자(8)는, 산화 피막의 영향으로 융점 이상의 온도로 가열해도 용융되지 않거나, 젖음 확산되지 않거나, 또는 합일화되지 않는 경우가 있다. 이때문에, 미립자(8)를 환원 분위기하에 노출시키고, 미립자(8)의 표면 산화 피막을 제거한 후에, 미립자(8)의 융점 이상의 온도로 가열함으로써, 미립자(8)를 용융시키며, 젖음 확산되고, 합일화시킬 수 있다. 동일한 관점에서, 미립자(8)의 용융은, 환원 분위기하에서 행해도 된다.
환원 분위기로 하는 방법은, 상술한 효과가 얻어지는 방법이면 특별히 한정되지 않고, 예를 들면 수소 가스, 수소 라디칼, 폼산 가스 등을 이용하는 방법이 있다. 예를 들면, 수소 환원로, 수소 라디칼 환원로, 폼산 환원로, 또는 이들의 컨베이어로 혹은 연속로를 이용함으로써, 환원 분위기하에서 미립자(8)를 용융시킬 수 있다. 이들 장치는, 노 내에, 가열 장치, 불활성 가스(질소, 아르곤 등)를 충전하는 챔버, 챔버 내를 진공으로 하는 기구 등을 구비하고 있으면 되고, 이로써 환원 가스의 제어가 보다 용이해진다. 또, 챔버 내를 진공으로 할 수 있으면, 미립자(8)의 용융 및 합일화 후에, 감압에 의하여 보이드의 제거를 행할 수 있어, 접속 안정성이 한층 우수한 땜납 입자(2)를 얻을 수 있다.
미립자(8)의 환원, 용해 조건, 온도, 노 내 분위기 조정 등의 프로파일은, 미립자(8)의 융점, 입도, 오목부의 사이즈, 기체(6)의 재질 등을 감안하여 적절히 설정되어도 된다.
상기 방법에 의하면, 미립자(8)의 재질 및 형상에 관계없이, 대략 균일한 사이즈의 땜납 입자(2)를 형성할 수 있다. 또, 땜납 입자(2)의 사이즈 및 형상은 오목부(7)에 수용되는 미립자(8)의 양, 오목부(7)의 형상 등에 의존하기 때문에, 오목부(7)의 설계(오목부의 사이즈, 형상 등의 조정)에 의하여 땜납 입자(2)의 사이즈 및 형상을 자유롭게 설계할 수 있고, 목적인 입도 분포를 갖는 땜납 입자(평균 입자경이 1~30μm이며, 또한, 입자경의 C.V.값이 20% 이하인 땜납 입자)를 용이하게 준비할 수 있다.
상기 방법은, 특히, 땜납 입자(2)가, 인듐계 땜납 입자인 경우에 적합하다. 즉, 인듐계 땜납은, 도금에 의한 석출이 가능하지만, 입자상으로 석출시키는 것은 어렵고, 부드러워서 취급이 어려운 재료이다. 그러나, 상기 방법에서는, 인듐계 땜납 미립자를 원료로서 이용함으로써, 대략 균일한 입자경을 갖는 인듐계 땜납 입자를 용이하게 제조할 수 있다.
땜납 입자(2)를 오목부(7)에 배치한 후에는, 땜납 입자(2)가 오목부(7)에 배치(수용)된 상태로 기체(6)를 취급할 수 있다. 예를 들면, 기체(6)를 땜납 입자(2)가 오목부(7)에 배치(수용)된 상태로 운반·보관 등 하는 경우, 땜납 입자(2)의 변형을 방지할 수 있다. 또, 땜납 입자(2)가 오목부(7)에 배치(수용)된 상태에서는, 땜납 입자(2)의 취출이 용이하기 때문에, 땜납 입자(2)를 회수·표면 처리 등을 행할 때의 변형도 방지하기 쉽다.
(전사 공정)
전사 공정에서는, 기체(6)의 표면(오목부(7)가 형성되어 있는 면) 상에, 제1 접착제층(3)을 마련함으로써, 제1 접착제층(3)에 땜납 입자(2)를 전사한다(도 8 참조).
구체적으로는, 먼저, 지지체(11) 상에, 제1 접착제층(3)을 형성하여 적층 필름(12)을 얻은 후, 기체(6)의 오목부(7)가 형성되어 있는 면(기체(6)의 표면)(6a)과, 적층 필름(12)의 제1 접착제층(3) 측의 면(제1 접착제층(3)의 지지체(11)와는 반대 측의 면)을 대향시켜, 기체(6)와 제1 접착제층(3)을 근접시킨다(도 8의 (a) 참조). 다음으로, 적층 필름(12)과 기체(6)를 첩합함으로써 제1 접착제층(3)을 기체(6)의 표면(오목부(7)가 형성되어 있는 면)(6a)에 접촉시켜, 제1 접착제층(3)에 땜납 입자(2)를 전사한다. 이로써, 제1 접착제층(3)과, 적어도 일부가 제1 접착제층(3) 중에 매립된 땜납 입자(2)를 구비하는 입자 전사층(13)이 얻어진다(도 8의 (b) 참조). 이때, 도 8의 (b)에 나타나는 바와 같이, 오목부(7)의 저부가 평탄한 경우, 땜납 입자(2)가 오목부(7)의 저부의 형상에 대응하여 평면부(2a)를 갖게 되고, 당해 평면부(2a)가 지지체(11)와는 반대 측을 향한 상태로, 제1 접착제층(3) 중에 배치된다.
제1 접착제층(3)은, 제1 접착제층(3)의 구성 성분을, 유기 용매 중에서 교반 혼합, 혼련 등을 행함으로써 용해 또는 분산시켜 조제되는, 바니시 조성물(바니시상의 제1 접착제 조성물)을 이용하여 형성할 수 있다. 구체적으로는, 예를 들면, 지지체(11)(예를 들면 이형 처리를 실시한 기재) 상에, 바니시 조성물을 나이프 코터, 롤 코터, 애플리케이터, 콤마 코터, 다이 코터 등을 이용하여 도포한 후, 가열에 의하여 유기 용매를 휘발시킴으로써, 제1 접착제층(3)을 형성할 수 있다. 이때, 바니시 조성물의 도포량을 조정함으로써, 최종적으로 얻어지는 제1 접착제층의 두께를 조정할 수 있다.
바니시 조성물의 조제에 있어서 사용되는 유기 용매는, 각 성분을 대략 균일하게 용해 또는 분산시킬 수 있는 특성을 갖는 것이면 특별히 제한되지 않는다. 이와 같은 유기 용매로서는, 예를 들면, 톨루엔, 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸아이소뷰틸케톤, 아세트산 에틸, 아세트산 프로필, 아세트산 뷰틸 등을 들 수 있다. 이들 유기 용매는, 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 바니시 조성물의 조제 시의 교반 혼합 또는 혼련은, 예를 들면, 교반기, 뇌궤기, 3롤, 볼 밀, 비즈 밀, 호모 디스퍼져 등을 이용하여 행할 수 있다.
지지체(11)는, 유기 용매를 휘발시킬 때의 가열 조건에 견딜 수 있는 내열성을 갖는 것이면 특별히 제한되지 않는다. 지지체(11)는 플라스틱 필름이어도 되고, 금속박이어도 된다. 지지체(11)로서는, 예를 들면, 연신 폴리프로필렌(OPP), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리에틸렌아이소프탈레이트, 폴리뷰틸렌테레프탈레이트, 폴리올레핀, 폴리아세테이트, 폴리카보네이트, 폴리페닐렌설파이드, 폴리아마이드, 폴리이미드, 셀룰로스, 에틸렌·아세트산 바이닐 공중합체, 폴리 염화 바이닐, 폴리 염화 바이닐리덴, 합성 고무계, 액정 폴리머 등을 구성 재료로 하는 기재(예를 들면, 필름) 등을 이용해도 된다.
기재에 도포한 바니시 조성물로부터 유기 용매를 휘발시킬 때의 가열 조건은, 사용하는 유기 용매 등에 맞추어 적절히 설정할 수 있다. 가열 조건은, 예를 들면, 40~120℃에서 0.1~10분간이어도 된다.
제1 접착제층(3)에는, 용제의 일부가 제거되지 않고 남아 있어도 된다. 제1 접착제층(3)에 있어서의 용제의 함유량은, 예를 들면, 제1 접착제층(3)의 전체 질량을 기준으로 하여, 10질량% 이하여도 된다.
적층 필름(12)과 기체(6)를 첩합하는 방법으로서는, 예를 들면, 가열 프레스, 롤 래미네이트, 진공 래미네이트 등의 방법을 들 수 있다. 래미네이트는, 예를 들면, 0~80℃의 온도 조건하에서 행할 수 있다.
전사 공정에서는, 바니시 조성물을 기체(6)에 직접 도포함으로써 제1 접착제층(3)을 형성해도 되지만, 상기 방법과 같이 적층 필름(12)을 이용함으로써, 지지체(11)와 제1 접착제층(3)과 땜납 입자(2)가 일체가 된 입자 전사층(13)이 얻어지기 쉬워진다.
(적층 공정)
적층 공정에서는, 제1 접착제층(3)의 지지체(11)와는 반대 측(땜납 입자(2)가 전사된 측)의 면 상에 제2 접착제층(4)을 마련한다. 이로써, 도 1에 나타나는 회로 접속용 접착제 필름(10)이 얻어진다.
제2 접착제층(4)은, 바니시상의 제1 접착제 조성물 대신에, 제2 접착제층(4)의 구성 성분을, 유기 용매 중에서 교반 혼합, 혼련 등을 행함으로써 용해 또는 분산시켜 조제되는, 바니시 조성물(바니시상의 제2 접착제 조성물)을 이용하는 것 이외에는, 제1 접착제층(3)을 기체(6) 상에 마련하는 방법과 동일하게 하여, 제1 접착제층(3) 상에 마련할 수 있다. 즉, 제2 접착제층(4)을 지지체 상에 형성하여 얻어지는 적층 필름과 제1 접착제층(3)을 첩합함으로써 제1 접착제층(3) 상에 제2 접착제층(4)을 마련해도 되고, 바니시상의 제2 접착제 조성물을 제1 접착제층(3)에 직접 도포함으로써 제1 접착제층(3) 상에 제2 접착제층(4)을 마련해도 된다.
적층 공정에서는, 지지체(11)를 박리한 후에 당해 지지체(11)가 마련되어 있던 측의 면 상에 제2 접착제층(4)을 마련해도 되지만, 상기 방법과 같이 지지체(11)와는 반대 측의 면 상에 제2 접착제층(4)을 마련함으로써, 회로 부재에 대한 회로 접속용 접착제 필름의 첩부성 향상 및 접속 시의 박리 억제를 기대할 수 있다.
이상, 회로 접속용 접착제 필름(10) 및 그 제조 방법을 예로 들어 본 발명의 회로 접속용 접착제 필름의 제조 방법에 대하여 설명했지만, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되지 않는다.
예를 들면, 회로 접속용 접착제 필름(10)에 있어서의 접착제 필름(1)이, 제1 접착제층(3)만으로 이루어져 있어도 되고, 제1 접착제층(3) 및 제2 접착제층(4) 이외의 다른 접착제층을 더 구비하고 있어도 된다.
<접속 구조체 및 그 제조 방법>
이하, 접속 재료로서 상술한 회로 접속용 접착제 필름(10)을 이용한 접속 구조체(회로 접속 구조체) 및 그 제조 방법에 대하여 설명한다.
도 9는, 접속 구조체의 일 실시형태를 나타내는 모식 단면도이다. 도 9에 나타내는 바와 같이, 접속 구조체(100)는, 제1 회로 기판(21) 및 제1 회로 기판(21)의 주면(21a) 상에 형성된 제1 전극(22)을 갖는 제1 회로 부재(23)와, 제2 회로 기판(24) 및 제2 회로 기판(24)의 주면(24a) 상에 형성된 제2 전극(25)을 갖는 제2 회로 부재(26)와, 제1 전극(22)과 제2 전극(25)을 땜납층(30)을 개재하여 서로 전기적으로 접속하고 또한 제1 회로 부재(23)와 제2 회로 부재(26)를 접착하는 접속부(27)를 구비하고 있다.
제1 회로 부재(23) 및 제2 회로 부재(26)는, 서로 동일해도 되고 상이해도 된다. 제1 회로 부재(23) 및 제2 회로 부재(26)는, 회로 전극이 형성되어 있는 유리 기판 또는 플라스틱 기판; 프린트 배선판; 세라믹 배선판; 플렉시블 배선판; 구동용 IC 등의 IC 칩 등이어도 된다. 제1 회로 기판(21) 및 제2 회로 기판(24)은, 반도체, 유리, 세라믹 등의 무기물, 폴리이미드, 폴리카보네이트 등의 유기물, 유리/에폭시 등의 복합물 등으로 형성되어 있어도 된다. 제1 회로 기판(21)은, 플라스틱 기판이어도 된다. 제1 회로 부재(23)는, 예를 들면, 회로 전극이 형성되어 있는 플라스틱 기판(폴리이미드, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 사이클로올레핀폴리머 등의 유기물을 구성 재료로 하는 플라스틱 기판)이어도 되고, 제2 회로 부재(26)는, 예를 들면, 구동용 IC 등의 IC 칩이어도 된다. 전극이 형성되어 있는 플라스틱 기판은, 플라스틱 기판 상에, 예를 들면, 유기 TFT 등의 화소 구동 회로 또는 복수의 유기 EL 소자 R, G, B가 매트릭스상으로 규칙 배열됨으로써 표시 영역이 형성된 것이어도 된다.
제1 전극(22) 및 제2 전극(25)은, 금, 은, 주석, 루테늄, 로듐, 팔라듐, 오스뮴, 이리듐, 백금, 구리, 알루미늄, 몰리브데넘, 타이타늄 등의 금속, 인듐 주석 산화물(ITO), 인듐 아연 산화물(IZO), 인듐 갈륨 아연 산화물(IGZO) 등의 산화물 등을 포함하는 전극이어도 된다. 제1 전극(22) 및 제2 전극(25)은, 이들 금속, 산화물 등의 2종 이상을 적층하여 이루어지는 전극이어도 된다. 2종 이상을 적층하여 이루어지는 전극은, 2층 이상이어도 되고, 3층 이상이어도 된다. 제1 전극(22) 및 제2 전극(25)은 회로 전극이어도 되고, 범프 전극이어도 된다. 도 9에서는, 제1 전극(22)이 회로 전극이며, 제2 전극(25)이 범프 전극이다.
제1 전극(22)의 높이와 제2 전극(25)의 높이의 합곗값은, 접속부(27)를 형성하기 위하여 이용되는 회로 접속용 접착제 필름 중의 땜납 입자(2)의 평균 입자경보다 작아도 된다. 합곗값은, 예를 들면, 30μm 이하, 20μm 이하, 15μm 이하, 10μm 이하, 5μm 이하, 4μm 미만, 3μm 미만, 2μm 미만 또는 1μm 미만이어도 된다. 제1 전극(22)의 높이(예를 들면 회로 전극의 높이)는, 예를 들면, 0.05~5.0μm, 0.1~4.0μm 또는 0.5~3.0μm여도 된다. 제2 전극(25)의 높이(예를 들면 범프 전극의 높이)는, 예를 들면, 0.5~25.0μm, 2.0~15.0μm 또는 5.0~10.0μm여도 된다.
접속부(27)는, 회로 접속용 접착제 필름(10)의 경화물이다. 접속부(27)는, 예를 들면, 제1 회로 부재(23)와 제2 회로 부재(26)가 서로 대향하는 방향(이하 "대향 방향")에 있어서의 제1 회로 부재(23) 측에 위치하고, 제1 접착제층(3)의 경화물을 포함하는 제1 영역(28)과, 대향 방향에 있어서의 제2 회로 부재(26) 측에 위치하며, 제2 접착제층(4)의 경화물을 포함하는 제2 영역(29)과, 제1 전극(22) 및 제2 전극(25)의 사이에 개재되어 제1 전극(22)과 제2 전극(25)을 서로 전기적으로 접속하는 땜납층(30)과, 이웃하는 전극 간에 위치하는 땜납 입자(2)를 갖고 있다. 땜납 입자(2)는, 접속부(27) 중에서 용융된 상태여도 된다. 접속부(27)는, 제1 영역(28)과 제2 영역(29)의 사이에, 2개의 명확한 영역을 갖고 있지 않아도 되고, 예를 들면, 제1 접착제층(3)과 제2 접착제층(4)이 혼재한 상태로 경화한 영역을 포함하고 있어도 된다.
접속 구조체로서는, 예를 들면, 미세한 LED 소자(발광 소자)가 규칙적으로 배치된 플라스틱 기판과, 영상 표시용의 드라이버인 구동 회로 소자가 접속된 컬러 디스플레이, 미세한 LED 소자가 규칙적으로 배치된 플라스틱 기판과, 터치 패드 등의 위치 입력 소자가 접속된 터치 패널 등의 마이크로 LED 표시 장치를 들 수 있다. 접속 구조체는, LED 소자가 유기 EL 소자인 유기 EL 표시 장치여도 된다. 접속 구조체는, 스마트폰, 태블릿, 텔레비전, 교통 기관의 내비게이션 시스템, 웨어러블 단말 등의 각종 모니터; 가구; 가전; 일용품 등에 적용할 수도 있다.
도 10은, 접속 구조체(100)의 제조 방법의 일 실시형태를 나타내는 모식 단면도이다. 도 10의 (a) 및 도 10의 (b)는, 각 공정을 나타내는 모식 단면도이다. 도 10에 나타내는 바와 같이, 접속 구조체(100)의 제조 방법은, 제1 회로 부재(23)의 제1 전극(22)이 마련되어 있는 면과, 제2 회로 부재(26)의 제2 전극(25)이 마련되어 있는 면의 사이에, 상술한 회로 접속용 접착제 필름(10)을 배치하는 것과, 제1 회로 부재(23)와 회로 접속용 접착제 필름(10)과 제2 회로 부재(26)를 포함하는 적층체를 당해 적층체의 두께 방향으로 압압한 상태로 가열함으로써, 제1 전극(22)과 제2 전극(25)을 땜납층(30)을 개재하여 서로 전기적으로 접속하고 또한 제1 회로 부재(23)와 제2 회로 부재(26)를 접착하는 것을 포함한다.
구체적으로는, 먼저, 제1 회로 기판(21) 및 제1 회로 기판(21)의 주면(21a) 상에 형성된 제1 전극(22)을 구비하는 제1 회로 부재(23)와, 제2 회로 기판(24) 및 제2 회로 기판(24)의 주면(24a) 상에 형성된 제2 전극(25)을 구비하는 제2 회로 부재(26)를 준비한다.
다음으로, 제1 회로 부재(23) 및 제2 회로 부재(26)를, 제1 전극(22) 및 제2 전극(25)이 서로 대향하도록 배치하고, 제1 회로 부재(23)와 제2 회로 부재(26)의 사이에 회로 접속용 접착제 필름(10)을 배치한다. 예를 들면, 도 10의 (a)에 나타내는 바와 같이, 제1 접착제층(3) 측이 제1 회로 기판(21)의 주면(21a)과 대향하도록 하여 회로 접속용 접착제 필름(10)을 제1 회로 부재(23) 상에 래미네이트한다. 다음으로, 제1 회로 기판(21) 상의 제1 전극(22)과, 제2 회로 기판(24) 상의 제2 전극(25)이 서로 대향하도록, 회로 접속용 접착제 필름(10)이 래미네이트된 제1 회로 부재(23) 상에 제2 회로 부재(26)를 배치한다.
그리고, 도 10의 (b)에 나타내는 바와 같이, 제1 회로 부재(23)와, 회로 접속용 접착제 필름(10)과, 제2 회로 부재(26)가 이 순서로 적층되어 이루어지는 적층체를 당해 적층체의 두께 방향으로 압압한 상태로 가열함으로써, 제1 회로 부재(23)와 제2 회로 부재(26)를 서로 열압착한다. 이때, 도 10의 (b)에 있어서 화살표로 나타내는 바와 같이, 제1 접착제층(3) 및 제2 접착제층(4) 중에 포함되는 유동 가능한 미경화의 열경화성 성분이, 서로 이웃하는 전극의 공극(제1 전극(22)끼리의 사이의 공극, 및, 제2 전극(25)끼리의 사이의 공극)을 메우도록 유동함과 함께, 상기 가열에 의하여 경화한다. 또, 압압한 상태로 가열됨으로써 땜납 입자(2)가 용융되고, 제1 전극(22)과 제2 전극(25)의 사이에 모여들어, 땜납층(30)이 형성되며, 그 후, 냉각함으로써 제1 전극(22)과 제2 전극(25)의 사이에 땜납층(30)이 고착된다. 이로써, 제1 전극(22) 및 제2 전극(25)이 땜납층(30)(땜납 입자(2)의 용융 고화물)을 개재하여 서로 전기적으로 접속되고, 또, 제1 회로 부재(23) 및 제2 회로 부재(26)가 서로 접착되어, 도 9에 나타내는 접속 구조체(100)가 얻어진다.
접속 시의 가열 온도는, 땜납 입자가 용융 가능한 온도(예를 들면, 땜납 입자의 융점보다 높은 온도)이면 되고, 예를 들면, 130~260℃여도 된다. 가압은, 피착체에 손상을 주지 않는 범위이면 특별히 제한되지 않지만, 예를 들면, 칩의 면적 환산 압력 0.1~50MPa이어도 되고, 40MPa 이하여도 되며, 0.1~40MPa이어도 된다. 이들 가열 및 가압의 시간은, 0.5~300초간의 범위여도 된다.
실시예
이하, 본 발명의 내용을 실시예 및 비교예를 이용하여 보다 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이하의 실시예에 한정되는 것은 아니다.
<재료의 준비>
실시예 및 비교예에서는, 접착제 필름의 재료로서, 이하에 나타내는 재료를 이용했다.
(A: 양이온 중합성 화합물)
A1: 셀록사이드 8010(바이-7-옥사바이사이클로[4.1.0]헵테인, 주식회사 다이셀제)
A2: ETERNACOLL OXBP(4,4'-비스[3-에틸-3-옥세탄일]메톡시메틸]바이페닐, 우베 고산 주식회사제)
A3: jER1010(비스페놀 A형 고형 에폭시 수지, 미쓰비시 가가쿠 주식회사제)
(B: 열양이온 중합 개시제(열잠재성 양이온 발생제))
B1: CXC-1821(제4급 암모늄염형 열산발생제, King Industries사제)
(C: 열가소성 수지)
C1: P-1(후술하는 방법으로 합성한 플루오렌형 페녹시 수지)
C2: YP-70(비스페놀 A·비스페놀 F 공중합형 페녹시 수지, 닛테쓰 케미컬 & 머티리얼 주식회사제)
[P-1의 합성]
4,4'-(9-플루오렌일리덴)-다이페놀 45g(씨그마 알드리치 재팬 주식회사제), 및 3,3',5,5'-테트라메틸바이페놀다이글리시딜에터 50g(YX-4000H, 미쓰비시 가가쿠 주식회사제)을, 딤로드 냉각관, 염화 칼슘관, 및 교반 모터에 접속된 PTFE제 교반봉을 장착한 3000mL의 3구 플라스크 중에서 N-메틸피롤리돈 1000mL에 용해하여 반응액으로 했다. 이것에 탄산칼륨 21g을 첨가하고, 맨틀 히터로 110℃로 가열하면서 교반했다. 3시간 교반 후, 1000mL의 메탄올이 들어간 비커에 반응액을 적하하고, 생성한 침전물을 흡인 여과함으로써, 여과 채취했다. 여과 채취된 침전물을 추가로 300mL의 메탄올로 3회 세정하여, 페녹시 수지 P-1을 75g 얻었다.
그 후, 페녹시 수지 P-1의 분자량을 도소 주식회사제 고속 액체 크로마토그래프 GP8020을 이용하여 측정했다(칼럼: 히타치 가세이 주식회사제 Gelpak GL-A150S 및 GLA160S, 용리액: 테트라하이드로퓨란, 유속: 1.0ml/분). 그 결과, 폴리스타이렌 환산으로 Mn=15769, Mw=38045, Mw/Mn=2.413이었다.
(D: 충전제)
D1: 아에로질 R805(트라이메톡시옥틸실레인과 실리카의 가수분해 생성물(실리카 미립자), Evonik Industries AG사제, 유기 용매로 불휘발분 10질량%로 희석한 것을 사용)
D2: 표면 처리된 실리카 입자(실리카와 비스(트라이메틸실릴)아민의 가수분해 생성물)
(E: 커플링제)
E1: KBM-403(γ-글리시독시프로필트라이메톡시실레인, 신에쓰 가가쿠 고교 주식회사제)
<기체의 준비>
표면에 복수의 오목부를 갖는 기체 (A)(PET 필름, 두께: 55μm), 기체 (B)(PET 필름, 두께: 54μm) 및 기체 (C)(PET 필름, 두께: 57μm)를 준비했다.
기체 (A)의 오목부는, 기체의 표면 측을 향하여 개구 면적이 확대되는 원뿔대상(개구부 상면에서 보면, 저부의 중심과 개구부의 중심은 동일)으로 하고, 개구 직경은 4.3μmφ, 저부 직경은 4.0μmφ, 깊이는 4.0μm로 했다. 또, 기체 (A)의 복수의 오목부는, 6.2μm의 간격(각 저부의 중심 간 거리)으로 3방 배열로 규칙적으로 1mm 사방당 29,000개가 되도록 형성했다.
기체 (B)의 오목부는, 기체의 표면 측을 향하여 개구 면적이 확대되는 원뿔대상(개구부 상면에서 보면, 저부의 중심과 개구부의 중심은 동일)으로 하고, 개구 직경은 3.3μmφ, 저부 직경은 3.0μmφ, 깊이는 3.0μm로 했다. 또, 복수의 오목부는, 6.2μm의 간격(각 저부의 중심 간 거리)으로 3방 배열로 규칙적으로 1mm 사방당 29,000개가 되도록 형성했다.
기체 (C)의 오목부는, 기체의 표면 측을 향하여 개구 면적이 확대되는 원뿔대상(개구부 상면에서 보면, 저부의 중심과 개구부의 중심은 동일)으로 하고, 개구 직경은 5.3μmφ, 저부 직경은 5.0μmφ, 깊이는 5.0μm로 했다. 또, 복수의 오목부는, 6.2μm의 간격(각 저부의 중심 간 거리)으로 3방 배열로 규칙적으로 1mm 사방당 29,000개가 되도록 형성했다.
<실시예 1~8, 비교예 1~6>
이하에 나타내는 방법으로, 표 1에 나타내는 조성을 갖는 접착제 필름과, 당해 접착제 필름 중에 배치된 도전 입자를 구비하는 실시예 1~8 및 비교예 1~6의 이방 도전성 접착제 필름을 제작했다. 또한, 공정 (a)로서, 실시예 1~5, 비교예 1~3 및 비교예 5에서는 공정 (a1)을 실시하고, 실시예 6에서는 공정 (a2)를 실시하며, 실시예 7 및 비교예 4에서는 공정 (a3)을 실시하고, 실시예 8에서는 공정 (a4)를 실시하며, 비교예 6에서는 공정 (a5)를 실시했다.
(공정 (a): 준비 공정)
[공정 (a1): 땜납 입자(종류: F1, 평균 입자경: 4.0μm)의 제작 및 배치]
Sn-Bi 땜납 미립자(5N Plus사제, 융점 138℃, Type8) 100g을, 증류수에 침지하고, 초음파 분산시킨 후, 정지(整地)하여, 상등액에 부유하는 땜납 미립자를 회수했다. 이 조작을 반복하여, 10g의 땜납 미립자를 회수했다. 얻어진 땜납 미립자의 평균 입자경은 1.0μm, 입자경의 C.V.값은 42%였다. 이어서, 얻어진 땜납 미립자(평균 입자경: 1.0μm, 입자경의 C.V.값: 42%)를 기체 (A)의, 오목부가 형성되어 있는 면 상에 배치했다. 이어서, 기체 (A)의 오목부가 형성되어 있는 면을 미점착 롤러로 문지름으로써 여분의 땜납 미립자를 제거하고, 오목부 내에만 땜납 미립자를 배치했다. 이어서, 오목부에 땜납 미립자가 배치된 기체를, 수소 라디칼 환원로(신코 세이키 주식회사제, 수소 플라즈마 리플로 장치)에 투입하고, 진공 배기 후, 수소 가스를 노 내에 도입하여, 노 내를 수소 가스로 채웠다. 그 후, 노 내를 120℃로 조정하고, 5분간 수소 라디칼을 조사했다. 그 후, 진공 배기로 노 내의 수소 가스를 제거하고, 145℃까지 가열한 후, 질소를 노 내에 도입하여 대기압으로 되돌리고 나서 노 내의 온도를 실온까지 낮춤으로써 땜납 입자를 형성했다. 이로써, 공정 (b2)에서 사용하는, 오목부에 도전 입자(땜납 입자)가 배치된 기체를 준비했다.
별도로 동일한 조작으로 땜납 입자를 제작하고, 얻어진 땜납 입자를, 기체의 오목부의 이면 측을 탭함으로써 오목부로부터 회수했다. 땜납 입자는 표면의 일부에 평면부를 갖고, 땜납 입자의 직경 A에 대한 평면부의 직경 B의 비(B/A)가 0.35인 것을 확인했다. 또, 땜납 입자의 투영상에 외접하는 사각형을 두 쌍의 평행선에 의하여 작성한 결과, 대향하는 변 간의 거리를 X 및 Y(단 Y<X)로 했을 때에, Y/X가 0.93인 것을 확인했다. 또, 땜납 입자의 평균 입자경 및 입자경의 C.V.값을 측정한 결과, 평균 입자경은 4.0μm이며, 입자경의 C.V.값은 7.9%였다. 또한, 땜납 입자의 평균 입자경, B/A, Y/X는, 공정 (b)에 있어서 제작한 입자 전사층을, 10cm×10cm로 잘라내고, 땜납 입자가 배치되어 있는 면에 Pt 스퍼터를 실시한 후, 300개의 땜납 입자를 SEM 관찰하여 측정한 값이다.
[공정 (a2): 땜납 입자(종류: F1, 평균 입자경: 3.0μm)의 제작 및 배치]
기체 (A) 대신에 기체 (B)를 이용한 것을 제외하고, 공정 (a1)과 동일하게 하여, 땜납 입자를 형성하며, 공정 (b2)에서 사용하는, 오목부에 도전 입자(땜납 입자)가 배치된 기체를 준비했다.
별도로 동일한 조작으로 땜납 입자를 제작하고, 얻어진 땜납 입자를, 기체의 오목부의 이면 측을 탭함으로써 오목부로부터 회수했다. 땜납 입자는 표면의 일부에 평면부를 갖고, 땜납 입자의 직경 A에 대한 평면부의 직경 B의 비(B/A)가 0.40인 것을 확인했다. 또, 땜납 입자의 투영상에 외접하는 사각형을 두 쌍의 평행선에 의하여 작성한 결과, 대향하는 변 간의 거리를 X 및 Y(단 Y<X)로 했을 때에, Y/X가 0.93인 것을 확인했다. 또, 땜납 입자의 평균 입자경 및 입자경의 C.V.값을 측정한 결과, 평균 입자경은 3.0μm이며, 입자경의 C.V.값은 8.8%였다. 또한, 땜납 입자의 평균 입자경, B/A, Y/X는, 공정 (b)에 있어서 제작한 입자 전사층을, 10cm×10cm로 잘라내고, 땜납 입자가 배치되어 있는 면에 Pt 스퍼터를 실시한 후, 300개의 땜납 입자를 SEM 관찰하여 측정한 값이다.
[공정 (a3): 땜납 입자(종류: F1, 평균 입자경: 5.0μm)의 제작 및 배치]
기체 (A) 대신에 기체 (C)를 이용한 것을 제외하고, 공정 (a1)과 동일하게 하여, 땜납 입자를 형성하며, 공정 (b2)에서 사용하는, 오목부에 도전 입자(땜납 입자)가 배치된 기체를 준비했다.
별도로 동일한 조작으로 땜납 입자를 제작하고, 얻어진 땜납 입자를, 기체의 오목부의 이면 측을 탭함으로써 오목부로부터 회수했다. 땜납 입자는 표면의 일부에 평면부를 갖고, 땜납 입자의 직경 A에 대한 평면부의 직경 B의 비(B/A)가 0.44인 것을 확인했다. 또, 땜납 입자의 투영상에 외접하는 사각형을 두 쌍의 평행선에 의하여 작성한 결과, 대향하는 변 간의 거리를 X 및 Y(단 Y<X)로 했을 때에, Y/X가 0.93인 것을 확인했다. 또, 땜납 입자의 평균 입자경 및 입자경의 C.V.값을 측정한 결과, 평균 입자경은 5.0μm이며, 입자경의 C.V.값은 7.6%였다. 또한, 땜납 입자의 평균 입자경, B/A, Y/X는, 공정 (b)에 있어서 제작한 입자 전사층을, 10cm×10cm로 잘라내고, 땜납 입자가 배치되어 있는 면에 Pt 스퍼터를 실시한 후, 300개의 땜납 입자를 SEM 관찰하여 측정한 값이다.
[공정 (a4): 땜납 입자(종류: F2, 평균 입자경: 4.0μm)의 제작 및 배치]
Sn-Bi 땜납 미립자 대신에 Sn-Ag-Cu 땜납 미립자(미츠이 긴조쿠 고교 주식회사제, 융점 219℃, ST-3)를 이용한 것, 수소 라디칼 환원로의 수소 라디칼을 조사하기 전의 온도를 120℃ 대신에 200℃로 한 것, 및, 노 내의 수소 가스 제거 후의 가열 온도를 145℃ 대신에 225℃로 한 것을 제외하고, 공정 (a1)과 동일하게 하여, 땜납 입자를 형성하며, 공정 (b2)에서 사용하는, 오목부에 도전 입자(땜납 입자)가 배치된 기체를 준비했다.
별도로 동일한 조작으로 땜납 입자를 제작하고, 얻어진 땜납 입자를, 기체의 오목부의 이면 측을 탭함으로써 오목부로부터 회수했다. 땜납 입자는 표면의 일부에 평면부를 갖고, 땜납 입자의 직경 A에 대한 평면부의 직경 B의 비(B/A)가 0.35인 것을 확인했다. 또, 땜납 입자의 투영상에 외접하는 사각형을 두 쌍의 평행선에 의하여 작성한 결과, 대향하는 변 간의 거리를 X 및 Y(단 Y<X)로 했을 때에, Y/X가 0.93인 것을 확인했다. 또, 땜납 입자의 평균 입자경 및 입자경의 C.V.값을 측정한 결과, 평균 입자경은 4.0μm이며, 입자경의 C.V.값은 7.9%였다. 또한, 땜납 입자의 평균 입자경, B/A, Y/X는, 공정 (b)에 있어서 제작한 입자 전사층을, 10cm×10cm로 잘라내고, 땜납 입자가 배치되어 있는 면에 Pt 스퍼터를 실시한 후, 300개의 땜납 입자를 SEM 관찰하여 측정한 값이다.
[공정 (a5): 도전 입자(종류: F3, 평균 입자경: 3.9μm)의 준비 및 배치]
도전 입자로서, 플라스틱(가교 폴리스타이렌)으로 이루어지는 핵(입자)의 표면에, 두께 0.15μm의 니켈층이 형성되어 이루어지는 도전 입자(종류: F3, 평균 입자경: 3.9μm, 입자경의 C.V.값: 3.0%, 비중: 2.7)를 준비하고, 이것을 기체 (A)의 오목부가 형성되어 있는 면 상에 배치했다. 이어서, 기체 (A)의 오목부가 형성되어 있는 면을 미점착 롤러로 문지름으로써 여분의 도전 입자를 제거하고, 오목부 내에만 도전 입자를 배치했다. 도전 입자의 평균 입자경 및 입자경의 C.V.값은, 후술하는 공정 (b)에 있어서 제작한 입자 전사층을, 10cm×10cm로 잘라내고, 도전 입자가 배치되어 있는 면에 Pt 스퍼터를 실시한 후, 300개의 도전 입자를 SEM 관찰하여 측정한 값이다.
(공정 (b): 전사 공정)
[공정 (b1): 제1 접착제층의 제작]
표 1에 X1 또는 X2로서 나타내는 성분을 표 1에 나타내는 배합량(단위: 질량부, 고형분량)으로 유기 용매(2-뷰탄온)와 함께 혼합하여, 수지 용액을 얻었다. 이어서, 이 수지 용액을 실리콘 이형 처리된 두께 38μm의 PET 필름에 도포하고, 60℃에서 3분간 열풍 건조함으로써, 표 2~4에 나타내는 두께의 제1 접착제층을 PET 필름 상에 제작했다.
[공정 (b2): 도전 입자의 전사]
공정 (b1)에서 제작한, PET 필름 상에 형성된 상기 제1 접착제층과, 공정 (a)에서 제작한, 오목부에 도전 입자가 배치된 기체를 대향시켜 배치하고, 제1 접착제층에 도전 입자를 전사시켰다. 이로써, 입자 전사층을 얻었다.
(공정 c: 적층 공정)
[공정 (c1): 제2 접착제층의 제작]
표 1에 X1 또는 X2로서 나타내는 성분을 표 1에 나타내는 배합량(단위: 질량부, 고형분량)으로 유기 용매(2-뷰탄온)와 함께 혼합하여, 수지 용액을 얻었다. 이어서, 이 수지 용액을 실리콘 이형 처리된 두께 50μm의 PET 필름에 도포하고, 60℃에서 3분간 열풍 건조함으로써, 표 2~4에 나타내는 두께의 제2 접착제층을 PET 필름 상에 제작했다.
[공정 (c2): 제2 접착제층의 적층]
공정 (b)에서 제작한 입자 전사층과, 공정 (c1)에서 제작한 제2 접착제층을, 50℃의 온도를 가하면서 첩합시켰다. 이로써, 이방 도전성 접착제 필름을 얻었다. 이방 도전성 접착제 필름의 두께, 및, 도전 입자의 평균 입자경에 대한 이방 도전성 접착제 필름의 두께의 비 r은 표 2~4에 나타낸다.
(접착제 필름 표면부터 도전 입자까지의 거리의 측정)
이방 도전성 접착제 필름을 에폭시 수지계 주형 수지(리파인텍 주식회사제, 상품명: 에포마운트)를 이용하여 주형한 후, 도전성 접착제 필름의 단면을 잘라냈다. 그 후, 니콘 솔루션즈사제의 금속 FPD/LSI 검사 현미경 L300ND를 이용하여 단면을 관찰하여, 10개소에서 이방 도전성 접착제 필름에 있어서의 제1 접착제층 측의 표면으로부터 도전 입자의 표면까지의 최단 거리 및 이방 도전성 접착제 필름에 있어서의 제2 접착제층 측의 표면으로부터 도전 입자의 표면까지의 최단 거리를 측정하고, 10개소의 측정값의 평균을 각각 최단 거리(d11) 및 최단 거리(d21)를 측정했다. 결과를 표 2~4에 나타낸다.
[표 1]
[표 2]
[표 3]
[표 4]
<평가>
(이방 도전성 접착제 필름의 경화율의 측정)
실시예 1~8 및 비교예 1~6의 각 이방 도전성 접착제 필름에 대하여, 퍼킨엘머사제의 시차 주사 열량계(상품명: DSC Q1000)를 이용하여 질소(N2) 분위기하, 10℃/분의 승온 속도로 DSC 측정을 실시하고, 50℃부터 130℃까지 가열했을 때의 발열량 QA, 50℃부터 160℃까지 가열했을 때의 발열량 QB, 50℃부터 210℃까지 가열했을 때의 발열량 QC 및 50℃부터 300℃까지 가열했을 때의 발열량 QD를 구했다. 어느 이방 도전성 접착제 필름에 있어서도, 300℃ 이상의 온도에서의 발열량의 상승을 볼 수 없었던(DSC 곡선의 미분 곡선(DDSC 곡선)의 변화율이 0.01[W·g℃] 이하였던) 점에서, 300℃에 있어서 완전히 경화되어 있다(경화율 100%)고 판단했다. 얻어진 발열량 QA, QB, QC 및 QD에 근거하여, 130℃에서의 경화율 A(QA/QD×100), 160℃에서의 경화율 B(QB/QD×100), 210℃에서의 경화율 C(QC/QD×100)를 각각 구했다. 결과를 표 5 및 표 6에 나타낸다.
(이방 도전성 접착제 필름 중의 도전 입자의 단분산율의 측정)
금속 현미경을 이용하여, 200배의 배율로 실시예 1~8 및 비교예 1~6의 이방 도전성 접착제 필름을 제1 접착제층 측으로부터 관찰하고, 이방 도전성 접착제 필름 중의 도전 입자수를 실측하여, 하기 식에 따라 도전 입자의 단분산율을 구했다. 실시예 1~8 및 비교예 1~6의 이방 도전성 접착제 필름 중의 도전 입자의 단분산율은, 98%였다.
단분산율(%)=(2500μm2 중의 단분산 상태의 도전 입자수/2500μm2 중의 도전 입자수)×100
(접속 저항 및 절연 저항의 평가)
[회로 부재의 준비]
제1 회로 부재로서, 무알칼리 유리 기판(OA-11, 닛폰 덴키 글래스 주식회사제, 외형: 76mm×28mm, 두께: 0.3mm)의 표면에, Cr(20nm)/Au(200nm)의 전극(전극 사이즈 22μm×22μm, 전극 간 스페이스: 8μm)을 형성한 전극 첨부 기판 (A)를 준비했다. 제2 회로 부재로서, 범프 전극을 배열한 사파이어 칩(외형: 0.5mm×0.5mm, 두께: 0.2mm, 범프 전극의 크기: 20μm×20μm, 범프 전극 간 스페이스: 10μm, 범프 전극 두께: 1.5μm)을 준비했다.
[접속 구조체 (A)의 제작]
실시예 1~8 및 비교예 1~6의 각 이방 도전성 접착제 필름을 이용하여 접속 구조체 (A)의 제작을 행했다. 구체적으로는, 먼저, 이방 도전성 접착제 필름을 제1 회로 부재 상에 배치했다. 다음으로, 세라믹 히터로 이루어지는 스테이지와 툴(8mm×50mm)로 구성되는 열압착 장치(LD-06, 주식회사 오하시 세이사쿠쇼제)를 이용하여, 50℃, 0.98MPa(10kgf/cm2)의 조건에서 2초간 가열 및 가압하여, 제1 회로 부재에 이방 도전성 접착제 필름을 첩부하고, 이방 도전성 접착제 필름의 제1 회로 부재 측과는 반대 측의 이형 필름(PET 필름)을 박리했다. 이어서, 제1 회로 부재의 범프 전극과 제2 회로 부재의 회로 전극의 위치 맞춤을 행한 후, 30℃로 가열한 대좌(台座) 상에서 온도 50℃, 압력 1MPa에서 가열·가압을 개시하고, 가압력을 대략 일정(1MPa)하게 유지한 상태로 1℃/초의 조건에서 160℃ 또는 230℃까지 승온함으로써, 이방 도전성 접착제 필름을 제2 회로 부재에 첩부하여 접속 구조체 (A)를 제작했다. 또한, 온도는 이방 도전성 접착제 필름의 실측 최고 도달 온도, 압력은 제2 회로 부재의 칩 면적에 대하여 산출한 값을 나타낸다. 실시예 1~7 및 비교예 1~6에서는 승온 도달 온도를 160℃로 하고, 실시예 8에서는 승온 도달 온도를 230℃로 했다.
[접속 저항의 평가]
4단자 측정법으로 실시하고, 접속 구조체 (A)의 제작 직후 및 온도 85℃ 습도 85% RH의 고온 고습조(槽)에서 250시간 처리한 후, 4개소에서 측정한 접속 저항값의 평균값을 이용하여 접속 저항을 평가했다. 전류 발생 장치로서 에이디시제의 6240B(상품명)를 이용하고, 디지털 멀티미터는 에이디시제의 7461A(상품명)를 이용했다. 접속 저항이 0.2Ω 미만인 경우를 "S" 판정으로 하고, 접속 저항이 0.2Ω 이상 0.5Ω 미만인 경우를 "A" 판정으로 하며, 접속 저항이 0.5Ω 이상인 경우를 "D" 판정으로 했다. 결과를 표 5 및 표 6에 나타낸다.
[절연 저항의 평가]
접속 구조체 (A)의 제작 직후 및 온도 85℃ 습도 85% RH의 고온 고습조에서 250시간 처리한 후, 4개소에서 측정한 절연 저항값의 최솟값을 이용하여 절연 저항을 평가했다. 절연 저항계는 히오키 덴키제의 SM7120(상품명)을 이용했다. 절연 저항값이 1.0×1010Ω 이상인 경우를 "S" 판정으로 하고, 절연 저항값이 1.0×109Ω 이상 1.0×1010Ω 미만인 경우를 "A" 판정으로 하며, 절연 저항값이 1.0×109Ω 미만인 경우를 "D" 판정으로 하여 평가했다. 결과를 표 5 및 표 6에 나타낸다.
(입자 포착률의 평가)
[접속 구조체 (B)의 제작]
실시예 1~8 및 비교예 1~6의 각 이방 도전성 접착제 필름을 이용하여 접속 구조체 (B)의 제작을 행했다. 접속 구조체 (B)의 제작은, 제1 회로 부재로서, 무알칼리 유리 기판(OA-11, 닛폰 덴키 글래스 주식회사제, 외형: 76mm×28mm, 두께: 0.3mm)의 표면에, ITO(220nm)의 전극(전극 사이즈 22μm×22μm, 전극 간 스페이스: 8μm)을 형성한 전극 첨부 기판 (B)를 준비하고, 전극 첨부 기판 (A) 대신에, 전극 첨부 기판 (B)를 이용한 것 이외에는, 접속 구조체 (A)의 제작과 동일하게 하여 행했다.
[입자 포착률의 평가]
접속 구조체 (B)의 접속 개소를 전극 첨부 기판 (B) 측으로부터 니콘 솔루션즈사제의 금속 FPD/LSI 검사 현미경 L300ND를 이용하여 관찰하고, 25개소의 접속 개소에 있어서, 포착된 도전 입자수(ITO 전극과 범프 전극의 사이(범프 전극 상)에 포착된 도전 입자수)를 계측하여, 1범프 전극(전극 면적: 20μm×20μm=400μm)당 포착된 도전 입자수의 평균값(평균 포착 입자수)을 구했다. 얻어진 평균 포착 입자수와, 이방 도전성 접착제 필름 중의 도전 입자의 밀도(29000개/mm2)를 이용하여, 하기 식에 근거하여, 전극 간에 포착된 도전 입자의 포착률을 산출했다. 도전 입자의 포착률이 70% 이상인 경우를 "S" 판정으로 하고, 도전 입자의 포착률이 60% 이상 70% 미만인 경우를 "A" 판정으로 하며, 도전 입자의 포착률이 50% 이상 60% 미만인 경우를 "B" 판정으로 하고, 도전 입자의 포착률이 50% 미만인 경우를 "D" 판정으로 하여 평가했다. 결과를 표 5 및 표 6에 나타낸다.
도전 입자의 포착률(%)=(평균 포착 입자수/(범프 전극 면적×이방 도전성 접착제 필름 중의 도전 입자의 밀도))×100
[표 5]
[표 6]
1…접착제 필름
2…땜납 입자
3…제1 접착제층
4…제2 접착제층
6…기체
7…오목부
10…회로 접속용 접착제 필름
21…제1 회로 기판
22…제1 전극(회로 전극)
23…제1 회로 부재
24…제2 회로 기판
25…제2 전극(범프 전극)
26…제2 회로 부재
27…접속부
30…땜납층
100…접속 구조체

Claims (10)

  1. 열경화성의 회로 접속용 접착제 필름으로서,
    평균 입자경이 1~30μm이며, 입자경의 C.V.값이 20% 이하인 땜납 입자를 함유하고,
    상기 땜납 입자의 평균 입자경에 대한 상기 회로 접속용 접착제 필름의 두께의 비가, 1.0 초과 1.5 미만이며,
    상기 땜납 입자의 융점을 Tm℃로 하면, 질소 분위기하, 10℃/분의 승온 속도로 가열했을 때의 Tm℃에서의 경화율이 80% 이상인, 회로 접속용 접착제 필름.
  2. 청구항 1에 있어서,
    중합성 화합물과, 열중합 개시제를 함유하는, 회로 접속용 접착제 필름.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 중합성 화합물이, 양이온 중합성 화합물이며, 상기 열중합 개시제가 열양이온 중합 개시제인, 회로 접속용 접착제 필름.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 중합성 화합물이, 지환식 에폭시 화합물 및 옥세테인 화합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 포함하는, 회로 접속용 접착제 필름.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 땜납 입자의 융점이, 280℃ 이하인, 회로 접속용 접착제 필름.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    제1 전극을 갖는 제1 회로 부재와 제2 전극을 갖는 제2 회로 부재를 접착함과 함께, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극을 서로 전기적으로 접속하기 위하여 이용되고,
    상기 제1 전극의 높이와 상기 제2 전극의 높이의 합계가, 상기 땜납 입자의 평균 입자경보다 작은, 회로 접속용 접착제 필름.
  7. 제1 전극을 갖는 제1 회로 부재와, 상기 제1 전극과 전기적으로 접속되는 제2 전극을 갖는 제2 회로 부재와, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극을 땜납층을 개재하여 서로 전기적으로 접속하고 또한 상기 제1 회로 부재와 상기 제2 회로 부재를 접착하는 접속부를 구비하며,
    상기 접속부가, 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 기재된 회로 접속용 접착제 필름의 경화물을 포함하는, 접속 구조체.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제1 전극의 높이와 상기 제2 전극의 높이의 합계가, 상기 땜납 입자의 평균 입자경보다 작은, 접속 구조체.
  9. 제1 전극을 갖는 제1 회로 부재의 상기 제1 전극이 마련되어 있는 면과, 제2 전극을 갖는 제2 회로 부재의 상기 제2 전극이 마련되어 있는 면의 사이에, 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 기재된 회로 접속용 접착제 필름을 배치하는 것과,
    상기 제1 회로 부재와 상기 회로 접속용 접착제 필름과 상기 제2 회로 부재를 포함하는 적층체를 상기 적층체의 두께 방향으로 압압한 상태로 가열함으로써, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극을 땜납층을 개재하여 서로 전기적으로 접속하고 또한 상기 제1 회로 부재와 상기 제2 회로 부재를 접착하는 것을 포함하는, 접속 구조체의 제조 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 제1 전극의 높이와 상기 제2 전극의 높이의 합계가, 상기 땜납 입자의 평균 입자경보다 작은, 접속 구조체의 제조 방법.
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