TW202331749A - Conductive material and connection structure - Google Patents
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Abstract
Description
本發明係關於一種包含具有焊料之導電性粒子之導電材料。又,本發明係關於一種使用上述導電材料之連接構造體。The present invention relates to a conductive material comprising conductive particles with solder. Also, the present invention relates to a connection structure using the above-mentioned conductive material.
各向異性導電膏及各向異性導電膜等各向異性導電材料廣為人知。上述各向異性導電材料係於黏合劑中分散有導電性粒子。 上述各向異性導電材料例如用於軟性印刷基板與玻璃基板之連接(FOG(Film on Glass,鍍膜玻璃))、半導體晶片與軟性印刷基板之連接(COF(Chip on Film,薄膜覆晶))、半導體晶片與玻璃基板之連接(COG(Chip on Glass,玻璃覆晶))、以及軟性印刷基板與玻璃環氧基板之連接(FOB(Film on Board,鍍膜板))等以獲得各種連接構造體。 例如於藉由上述各向異性導電材料將軟性印刷基板之電極與玻璃環氧基板之電極電性連接時,於玻璃環氧基板上配置包含導電性粒子之各向異性導電材料。繼而,積層軟性印刷基板,進行加熱及加壓。藉此使各向異性導電材料硬化,經由導電性粒子使電極間電性連接而獲得連接構造體。 作為上述各向異性導電材料之一例,下述專利文獻1中記載有包含導電性粒子、與於該導電性粒子之熔點下不會完全硬化之樹脂成分的各向異性導電材料。作為上述導電性粒子,具體而言,可列舉:錫(Sn)、銦(In)、鉍(Bi)、銀(Ag)、銅(Cu)、鋅(Zn)、鉛(Pb)、鎘(Cd)、鎵(Ga)及鉈(Tl)等金屬或該等金屬之合金。 專利文獻1中記載,經過將各向異性導電樹脂加熱至高於上述導電性粒子之熔點且不會使上述樹脂成分完全硬化之溫度之樹脂加熱步驟、與使上述樹脂成分硬化之樹脂成分硬化步驟而實現電極間之電性連接。又,專利文獻1中記載,根據專利文獻1之圖8所示之溫度分佈而進行安裝。於專利文獻1中,於各向異性導電樹脂被加熱之溫度下未完全硬化之樹脂成分內,導電性粒子熔融。 下述專利文獻2中揭示有一種膠帶,其含有包含熱硬化性樹脂之樹脂層、焊料粉及硬化劑,上述焊料粉與上述硬化劑存在於上述樹脂層中。該膠帶為膜狀而非膏狀。 下述專利文獻3中揭示有一種含有焊料粒子、熱硬化性樹脂黏合劑及助焊劑成分之熱硬化性樹脂組合物。於專利文獻3中,作為上述助焊劑成分,可列舉:(1)二羧酸或三羧酸與二乙醇胺類或三乙醇胺類之鹽、以及(2)羧酸酐與二乙醇胺類或三乙醇胺類之加成反應物。 [先前技術文獻] [專利文獻] [專利文獻1]日本專利特開2004-260131號公報 [專利文獻2]WO2008/023452A1 [專利文獻3]日本專利特開2013-256584號公報 Anisotropic conductive materials such as anisotropic conductive paste and anisotropic conductive film are widely known. The above-mentioned anisotropic conductive material has conductive particles dispersed in the binder. The aforementioned anisotropic conductive materials are used, for example, for the connection between flexible printed substrates and glass substrates (FOG (Film on Glass, coated glass)), the connection between semiconductor chips and flexible printed substrates (COF (Chip on Film, chip on film)), The connection between the semiconductor chip and the glass substrate (COG (Chip on Glass, chip on glass)), and the connection between the flexible printed circuit board and the glass epoxy substrate (FOB (Film on Board, coating plate)), etc. to obtain various connection structures. For example, when the electrodes of the flexible printed circuit board and the electrodes of the glass epoxy substrate are electrically connected by the above-mentioned anisotropic conductive material, the anisotropic conductive material including conductive particles is arranged on the glass epoxy substrate. Next, the flexible printed circuit board is laminated and heated and pressed. The anisotropic conductive material is hardened by this, and between electrodes are electrically connected via electroconductive particle, and the connection structure is obtained. As an example of the aforementioned anisotropic conductive material, Patent Document 1 below describes an anisotropic conductive material including conductive particles and a resin component that does not completely harden at the melting point of the conductive particles. As said electroconductive particle, specifically, tin (Sn), indium (In), bismuth (Bi), silver (Ag), copper (Cu), zinc (Zn), lead (Pb), cadmium ( Metals such as Cd), gallium (Ga) and thallium (Tl) or alloys of these metals. Patent Document 1 discloses that the anisotropic conductive resin is heated to a temperature higher than the melting point of the above-mentioned conductive particles and does not completely harden the above-mentioned resin component. Realize the electrical connection between electrodes. In addition, Patent Document 1 describes that mounting is performed based on the temperature distribution shown in FIG. 8 of Patent Document 1. In Patent Document 1, the conductive particles are melted in the resin component that is not completely cured at the temperature at which the anisotropic conductive resin is heated. Patent Document 2 below discloses an adhesive tape comprising a resin layer containing a thermosetting resin, solder powder, and a curing agent, wherein the solder powder and the curing agent are present in the resin layer. The tape comes in film form rather than paste form. Patent Document 3 below discloses a thermosetting resin composition containing solder particles, a thermosetting resin binder, and a flux component. In Patent Document 3, examples of the above flux components include (1) salts of dicarboxylic acids or tricarboxylic acids and diethanolamines or triethanolamines, and (2) carboxylic anhydrides and diethanolamines or triethanolamines. The addition reactant. [Prior Art Literature] [Patent Document] [Patent Document 1] Japanese Patent Laid-Open No. 2004-260131 [Patent Document 2] WO2008/023452A1 [Patent Document 3] Japanese Patent Laid-Open No. 2013-256584
[發明所欲解決之問題] 先前之包含焊料粉或表面具有焊料層之導電性粒子的各向異性導電膏存在保存穩定性較低之情況。進而,先前之各向異性導電膏存在如下情況:於電極間之連接時,於連接對象構件上配置導電材料後長時間放置之情形時,焊料變得難以於電極上凝集。結果導通可靠性易降低。 本發明之目的在於提供一種導電材料,其保存穩定性較高,於連接對象構件上配置導電材料後即便長時間放置亦顯示出優異之焊料凝集性,因此可表現較高之導通可靠性。又,本發明之目的在於提供一種使用上述導電材料之連接構造體。 [解決問題之技術手段] 根據本發明於廣義上之態樣,提供一種導電材料,其包含於導電部之外表面部分具有焊料之複數個導電性粒子、熱硬化性成分及助焊劑,上述助焊劑為酸與鹼之鹽,且於25℃之導電材料中,上述助焊劑於25℃下係以固體存在。 於本發明之導電材料之某一特定態樣中,於未與上述導電性粒子及上述熱硬化性成分混合之狀態下,上述助焊劑單劑於25℃下為固體。 於本發明之導電材料之某一特定態樣中,上述助焊劑為具有羧基之有機化合物與具有胺基之有機化合物之鹽。 於本發明之導電材料之某一特定態樣中,於25℃之導電材料中,上述助焊劑之平均粒徑為30 μm以下。 於本發明之導電材料之某一特定態樣中,於25℃之導電材料中,上述助焊劑之平均粒徑相對於上述導電性粒子之平均粒徑的比為3以下。 於本發明之導電材料之某一特定態樣中,上述助焊劑之熔點為上述導電性粒子中之焊料之熔點-50℃以上且上述導電性粒子中之焊料之熔點+50℃以下。 於本發明之導電材料之某一特定態樣中,上述導電性粒子為焊料粒子。 於本發明之導電材料之某一特定態樣中,上述熱硬化性成分包含具有三𠯤骨架之熱硬化性化合物。 於本發明之導電材料之某一特定態樣中,上述導電性粒子之表面上附著有上述助焊劑。 於本發明之導電材料之某一特定態樣中,上述導電性粒子之平均粒徑為1 μm以上且40 μm以下。 於本發明之導電材料之某一特定態樣中,於上述導電材料100重量%中,上述導電性粒子之含量為10重量%以上且90重量%以下。 於本發明之導電材料之某一特定態樣中,上述導電材料為導電膏。 根據本發明於廣義上之態樣,提供一種連接構造體,其具備表面具有至少一個第1電極之第1連接對象構件、表面具有至少一個第2電極之第2連接對象構件、及連接上述第1連接對象構件與上述第2連接對象構件之連接部,上述連接部之材料為上述導電材料,且上述第1電極與上述第2電極藉由上述連接部中之焊料部而電性連接。 於本發明之連接構造體之某一特定態樣中,沿上述第1電極與上述連接部及上述第2電極之積層方向觀察上述第1電極與上述第2電極之相對向部分時,上述第1電極與上述第2電極之相對向部分之面積100%中之50%以上配置有上述連接部中之焊料部。 [發明之效果] 本發明之導電材料包含於導電部之外表面部分具有焊料之複數個導電性粒子、熱硬化性成分及助焊劑,上述助焊劑為酸與鹼之鹽,於25℃之導電材料中,上述助焊劑係以固體存在,因此可提高導電材料之保存穩定性,且於連接對象構件上配置導電材料後即便長時間放置亦顯示出優異之焊料凝集性,故可表現較高之導通可靠性。 [Problem to be solved by the invention] Previous anisotropic conductive pastes containing solder powder or conductive particles with a solder layer on the surface have low storage stability. Furthermore, in the conventional anisotropic conductive paste, when connecting between electrodes, when a conductive material is placed on a member to be connected and then left for a long time, solder becomes difficult to aggregate on the electrodes. As a result, conduction reliability tends to decrease. The object of the present invention is to provide a conductive material which has high storage stability and exhibits excellent solder agglomeration even if it is left for a long time after the conductive material is placed on the member to be connected, so that it can exhibit high conduction reliability. Moreover, the object of this invention is to provide the connection structure using the said electrically-conductive material. [Technical means to solve the problem] According to an aspect of the present invention in a broad sense, a conductive material is provided, which includes a plurality of conductive particles having solder on the outer surface of the conductive part, a thermosetting component, and a flux, and the flux is a salt of an acid and an alkali. , and in the conductive material at 25°C, the above flux exists as a solid at 25°C. In a specific aspect of the conductive material of the present invention, the single flux flux is solid at 25° C. in a state not mixed with the conductive particles and the thermosetting component. In a specific aspect of the conductive material of the present invention, the flux is a salt of an organic compound having a carboxyl group and an organic compound having an amine group. In a specific aspect of the conductive material of the present invention, in the conductive material at 25° C., the average particle diameter of the above-mentioned flux is 30 μm or less. In a specific aspect of the conductive material of the present invention, in the conductive material at 25° C., the ratio of the average particle diameter of the flux to the average particle diameter of the conductive particles is 3 or less. In a specific aspect of the conductive material of the present invention, the melting point of the flux is -50° C. or higher than the melting point of the solder in the conductive particles and +50° C. or less. In a certain aspect of the conductive material of this invention, the said electroconductive particle is a solder particle. In a specific aspect of the conductive material of the present invention, the thermosetting component includes a thermosetting compound having a three-skeleton skeleton. In a specific aspect of the conductive material of the present invention, the above-mentioned flux is adhered to the surface of the above-mentioned conductive particles. In a specific aspect of the conductive material of the present invention, the average particle diameter of the above-mentioned conductive particles is not less than 1 μm and not more than 40 μm. In a specific aspect of the conductive material of the present invention, the content of the conductive particles is 10% by weight or more and 90% by weight or less in 100% by weight of the conductive material. In a specific aspect of the conductive material of the present invention, the above-mentioned conductive material is a conductive paste. According to an aspect of the present invention in a broad sense, there is provided a connection structure comprising a first connection object member having at least one first electrode on its surface, a second connection object member having at least one second electrode on its surface, and the first connection object member to which the above-mentioned first electrode is connected. 1. A connecting portion between the member to be connected and the second member to be connected, wherein the material of the connecting portion is the above-mentioned conductive material, and the first electrode and the second electrode are electrically connected through the solder portion in the connecting portion. In a specific aspect of the connection structure of the present invention, when the opposing portion of the first electrode and the second electrode is viewed along the lamination direction of the first electrode, the connection portion, and the second electrode, the second electrode 50% or more of the 100% area of the facing portion of the first electrode and the second electrode is provided with the solder portion in the connection portion. [Effect of Invention] The conductive material of the present invention includes a plurality of conductive particles having solder on the outer surface of the conductive part, a thermosetting component, and flux. The flux is a salt of acid and alkali. In a conductive material at 25°C, the flux The flux exists as a solid, so it can improve the storage stability of the conductive material, and it shows excellent solder agglutination even if it is left for a long time after the conductive material is placed on the connection target member, so it can show high conduction reliability.
以下詳細說明本發明。
(導電材料)
本發明之導電材料包含複數個導電性粒子與黏合劑。上述導電性粒子具有導電部。上述導電性粒子於導電部之外表面部分具有焊料。焊料包含於導電部中,為導電部之一部分或全部。上述黏合劑係除上述導電材料所含之導電性粒子以外之成分。
本發明之導電材料包含熱硬化性成分與助焊劑作為上述黏合劑。上述熱硬化性成分較佳為包含熱硬化性化合物與熱硬化劑。
於本發明之導電材料中,上述助焊劑為酸與鹼之鹽。進而,於本發明之導電材料中,於25℃之導電材料中上述助焊劑係以固體存在。更具體而言,於本發明之導電材料中,於25℃之導電材料中上述助焊劑於25℃下係以固體存在。
再者,關於上述助焊劑於25℃之導電材料中是否為固體,可藉由如下方式判斷。於本說明書中,關於25℃下並非液體之助焊劑,將包含助焊劑之導電材料於25℃下靜置5分鐘時保持形狀之助焊劑定義為25℃下固體之助焊劑,將包含助焊劑之導電材料於25℃下靜置5分鐘時未保持形狀之助焊劑定義為25℃下半固體之助焊劑。又,25℃下半固體之助焊劑不包含於25℃下固體之助焊劑中。
於本發明中,由於具備上述構成,故而可提高導電材料之保存穩定性。進而,於本發明中,由於具備上述構成,故而於連接對象構件上配置導電材料後即便長時間放置亦顯示出優異之焊料凝集性,因此可表現較高之導通可靠性。
於本發明中,較佳為於未與上述導電性粒子及上述熱硬化性成分混合之狀態下,上述助焊劑單劑於25℃下為固體。較佳為與上述導電性粒子及上述熱硬化性成分混合前之上述助焊劑單劑於25℃下為固體。於該等情形時,容易使上述助焊劑以固體存在於25℃之導電材料中。
再者,關於上述助焊劑單劑於25℃下是否為固體,可藉由如下方式判斷。於本說明書中,關於25℃下並非液體之助焊劑,將助焊劑單劑於25℃下靜置5分鐘時保持形狀之助焊劑定義為25℃下固體之助焊劑,將助焊劑單劑於25℃下靜置5分鐘時未保持形狀之助焊劑定義為25℃下半固體之助焊劑。又,25℃下半固體之助焊劑不包含於25℃下固體之助焊劑中。
於獲得連接構造體時存在如下情況:於第1連接對象構件上配置導電材料後,於導電材料上配置第2連接對象構件前將第1連接對象構件與導電材料之積層體暫時加以保管。本發明中,即便上述積層體經過保管而亦可獲得導通可靠性優異之連接構造體。
又,於本發明中,由於具備上述構成,故而即便電極寬度較窄而亦可有效率地於電極上配置導電性粒子中之焊料。於電極寬度較窄之情形時存在難以使導電性粒子之焊料聚集至電極上之傾向,但本發明中,即便電極寬度較窄而亦可使焊料充分地聚集至電極上。於本發明中,由於具備上述構成,故而於將電極間進行電性連接之情形時,導電性粒子中之焊料容易位於上下對向之電極間,而可有效率地將導電性粒子中之焊料配置於電極(線)上。又,於本發明中,若電極寬度較寬,則更有效率地於電極上配置導電性粒子中之焊料。
又,導電性粒子中之焊料之一部分不易被配置至未形成電極之區域(間隔),可明顯減少配置於未形成電極之區域之焊料之量。於本發明中,可使並非位於對向之電極間之焊料有效率地移動至對向之電極間。因此,可提高電極間之導通可靠性。並且,可防止於禁止連接之橫向上鄰接之電極間之電性連接,可提高絕緣可靠性。
進而,於本發明中,可提高導電材料之硬化物之耐熱性。尤其於光半導體裝置中使用有導電材料之情形時,受到光照射時發熱而令導電材料之硬化物置於高溫下。本發明之導電材料由於硬化物之耐熱性優異,故而可較佳地用於光半導體裝置。尤其於熱硬化性化合物包含具有三𠯤骨架之熱硬化性化合物之情形時,硬化物之耐熱性變高。
進而,於本發明中,可防止電極間之位置偏離。於本發明中,於使上表面配置有導電材料之第1連接對象構件與第2連接對象構件重合時,即便於第1連接對象構件與第2連接對象構件在第1連接對象構件之電極與第2連接對象構件之電極未對準之狀態下經重合之情形時,亦可修正該偏離而使第1連接對象構件之電極與第2連接對象構件之電極連接(自定位(self alignment)效應)。
為了更有效率地於電極上配置導電性粒子中之焊料,上述導電材料較佳為於25℃下為液狀,較佳為導電膏。為了更有效率地於電極上配置導電性粒子中之焊料,上述導電材料於25℃下之黏度(η25)較佳為10 Pa•s以上,更佳為50 Pa•s以上,進而較佳為100 Pa•s以上,又,較佳為800 Pa•s以下,更佳為600 Pa•s以下,進而較佳為500 Pa•s以下。上述黏度(η25)可藉由調配成分之種類及調配量而進行調整。
上述黏度(η25)可使用例如E型黏度計(東機產業公司製造,「TVE22L」)等於25℃及5 rpm之條件下進行測定。
上述導電材料可以導電膏及導電膜等形式使用。上述導電膜較佳為各向異性導電膜。就更有效率地於電極上配置導電性粒子中之焊料之觀點而言,上述導電材料較佳為導電膏。上述導電材料適用於電極之電性連接。上述導電材料較佳為電路連接材料。
以下說明上述導電材料所含之各成分。再者,本說明書中,「(甲基)丙烯酸酯」意指「丙烯酸酯」與「甲基丙烯酸酯」中之一者或雙方,「(甲基)丙烯酸」意指「丙烯酸」與「甲基丙烯酸」中之一者或雙方,「(甲基)丙烯醯基」意指「丙烯醯基」與「甲基丙烯醯基」中之一者或雙方。
(導電性粒子)
上述導電性粒子使連接對象構件之電極間進行電性連接。上述導電性粒子於導電部之外表面部分具有焊料。上述導電性粒子亦可為由焊料形成之焊料粒子。上述焊料粒子於導電部之外表面部分具有焊料。上述焊料粒子其中心部分及導電部之外表面部分均由焊料形成。上述焊料粒子係中心部分及導電性外表面均為焊料之粒子。上述焊料粒子不具有作為芯粒子之基材粒子。上述焊料粒子不同於具備基材粒子與配置於上述基材粒子之表面上之導電部的導電性粒子。上述焊料粒子例如較佳為包含焊料80重量%以上,更佳為90重量%以上,進而較佳為95重量%以上。上述導電性粒子可具有基材粒子與配置於該基材粒子之表面上之導電部。於該情形時,上述導電性粒子於導電部之外表面部分具有焊料。
再者,與使用上述焊料粒子之情形相比,於使用具備並非由焊料形成之基材粒子與配置於基材粒子之表面上之焊料部的導電性粒子之情形時,導電性粒子難以聚集於電極上,導電性粒子彼此之焊料接合性較低,因此存在已移動至電極上之導電性粒子易向電極外移動之傾向,存在電極間之位置偏離之抑制效果亦變低之傾向。因此,上述導電性粒子較佳為由焊料形成之焊料粒子。
就有效地降低連接構造體中之連接電阻、有效地抑制空隙產生之觀點而言,較佳為於上述導電性粒子之外表面(焊料之外表面)存在羧基或胺基,較佳為存在羧基,較佳為存在胺基。較佳為於上述導電性粒子之外表面(焊料之外表面)經由Si-O鍵、醚鍵、酯鍵或下述式(X)所表示之基而共價鍵結有包含羧基或胺基之基。包含羧基或胺基之基亦可包含羧基與胺基雙方。再者,於下述式(X)中,右端部及左端部表示鍵結部位。
[化1]
焊料之表面存在羥基。藉由使該羥基與包含羧基之基進行共價鍵結,可形成強於以其他配位鍵結(螯合配位)等形態鍵結之情形時之鍵,而獲得能夠降低電極間之連接電阻且抑制空隙產生之導電性粒子。
關於上述導電性粒子,焊料之表面與包含羧基之基的鍵結形態可不包括配位鍵結,可不包括螯合配位形態之鍵結。
就有效地降低連接構造體中之連接電阻、有效地抑制空隙產生之觀點而言,上述導電性粒子較佳為藉由使用具有可與羥基反應之官能基及羧基或胺基之化合物(以下有時記為化合物X),使焊料之表面之羥基和上述可與羥基反應之官能基進行反應而獲得。於上述反應中形成共價鍵。藉由使焊料之表面之羥基和上述化合物X中之可與上述羥基反應之官能基進行反應,可容易地獲得於焊料之表面共價鍵結有包含羧基或胺基之基的焊料粒子,亦可獲得於焊料之表面經由醚鍵或酯鍵而共價鍵結有包含羧基或胺基之基的焊料粒子。藉由使上述焊料之表面之羥基和上述可與羥基反應之官能基進行反應,可使上述化合物X以共價鍵結之形態化學鍵結於焊料之表面。
作為上述可與羥基反應之官能基,可列舉:羥基、羧基、酯基及羰基等。較佳為羥基或羧基。上述可與羥基反應之官能基可為羥基,亦可為羧基。
作為具有可與羥基反應之官能基之化合物,可列舉:乙醯丙酸、戊二酸、乙醇酸、琥珀酸、蘋果酸、草酸、丙二酸、己二酸、5-酮基己酸、3-羥基丙酸、4-胺基丁酸、3-巰基丙酸、3-巰基異丁酸、3-甲基硫代丙酸、3-苯基丙酸、3-苯基異丁酸、4-苯基丁酸、癸酸、十二酸、十四酸、十五酸、十六酸、9-十六碳烯酸、十七酸、硬脂酸、油酸、異油酸、亞麻油酸、(9,12,15)-次亞麻油酸、十九酸、花生酸、癸烷二酸及十二烷二酸等。較佳為戊二酸或乙醇酸。上述具有可與羥基反應之官能基之化合物可僅使用1種,亦可將2種以上併用。上述具有可與羥基反應之官能基之化合物較佳為具有至少1個羧基之化合物。
上述化合物X較佳為具有助焊劑作用,上述化合物X較佳為於鍵結於焊料表面之狀態下具有助焊劑作用。具有助焊劑作用之化合物能夠去除焊料表面之氧化膜及電極表面之氧化膜。羧基具有助焊劑作用。
作為具有助焊劑作用之化合物,可列舉:乙醯丙酸、戊二酸、乙醇酸、己二酸、琥珀酸、5-酮基己酸、3-羥基丙酸、4-胺基丁酸、3-巰基丙酸、3-巰基異丁酸、3-甲基硫代丙酸、3-苯基丙酸、3-苯基異丁酸及4-苯基丁酸等。較佳為戊二酸、己二酸或乙醇酸。上述具有助焊劑作用之化合物可僅使用1種,亦可將2種以上併用。
就有效地降低連接構造體中之連接電阻、有效地抑制空隙產生之觀點而言,上述化合物X中之上述可與羥基反應之官能基較佳為羥基或羧基。上述化合物X中之上述可與羥基反應之官能基可為羥基,亦可為羧基。於上述可與羥基反應之官能基為羧基之情形時,上述化合物X較佳為具有至少2個羧基。藉由使具有至少2個羧基之化合物中之一部分羧基與焊料之表面之羥基反應,可獲得於焊料之表面共價鍵結有包含羧基之基的導電性粒子。
上述導電性粒子之製造方法具備如下步驟:例如使用導電性粒子,將該導電性粒子、具有可與羥基反應之官能基及羧基之化合物、觸媒以及溶劑加以混合。上述導電性粒子之製造方法中,藉由上述混合步驟而可容易地獲得於焊料之表面共價鍵結有包含羧基之基的導電性粒子。
又,上述導電性粒子之製造方法中,較佳為使用導電性粒子,將該導電性粒子、上述具有可與羥基反應之官能基及羧基之化合物、上述觸媒以及上述溶劑加以混合,並進行加熱。藉由混合及加熱步驟而可更容易地獲得於焊料之表面共價鍵結有包含羧基之基的導電性粒子。
作為上述溶劑,可列舉:甲醇、乙醇、丙醇、丁醇等醇溶劑、或丙酮、甲基乙基酮、乙酸乙酯、甲苯及二甲苯等。上述溶劑較佳為有機溶劑,更佳為甲苯。上述溶劑可僅使用1種,亦可將2種以上併用。
作為上述觸媒,可列舉:對甲苯磺酸、苯磺酸及10-樟腦磺酸等。上述觸媒較佳為對甲苯磺酸。上述觸媒可僅使用1種,亦可將2種以上併用。
較佳為於上述混合時進行加熱。加熱溫度較佳為90℃以上,更佳為100℃以上,又,較佳為130℃以下,更佳為110℃以下。
就有效地降低連接構造體中之連接電阻、有效地抑制空隙產生之觀點而言,上述導電性粒子較佳為經過如下步驟,即,使用異氰酸酯化合物,使焊料之表面之羥基與上述異氰酸酯化合物進行反應而獲得。於上述反應中形成共價鍵。藉由使焊料之表面之羥基與上述異氰酸酯化合物進行反應,可容易地獲得於焊料之表面共價鍵結有源自異氰酸酯基之基之氮原子的導電性粒子。藉由使上述焊料之表面之羥基與上述異氰酸酯化合物進行反應,可使源自異氰酸酯基之基以共價鍵結之形態化學鍵結於焊料之表面。
又,源自異氰酸酯基之基可容易地與矽烷偶合劑進行反應。由於可容易地獲得上述導電性粒子,故而上述包含羧基之基較佳為藉由使用具有羧基之矽烷偶合劑之反應而導入、或者藉由於使用矽烷偶合劑之反應後使源自矽烷偶合劑之基與具有至少1個羧基之化合物反應而導入。上述導電性粒子較佳為藉由使用上述異氰酸酯化合物,使焊料之表面之羥基與上述異氰酸酯化合物反應後,與具有至少1個羧基之化合物反應而獲得。
就有效地降低連接構造體中之連接電阻、有效地抑制空隙產生之觀點而言,上述具有至少1個羧基之化合物較佳為具有複數個羧基。
作為上述異氰酸酯化合物,可列舉:二苯基甲烷-4,4'-二異氰酸酯(MDI)、六亞甲基二異氰酸酯(HDI)、甲苯二異氰酸酯(TDI)及異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)等。亦可使用該等以外之異氰酸酯化合物。於使該化合物與焊料之表面反應後,使剩餘之異氰酸酯基和與該剩餘之異氰酸酯基具有反應性且具有羧基之化合物進行反應,藉此可於焊料之表面經由式(X)所表示之基而導入羧基。
作為上述異氰酸酯化合物,亦可使用具有不飽和雙鍵且具有異氰酸酯基之化合物。例如可列舉異氰酸2-丙烯醯氧基乙酯及甲基丙烯酸2-異氰酸酯基乙酯。於使該化合物之異氰酸酯基與焊料之表面反應後,與具有對殘存之不飽和雙鍵具有反應性之官能基且具有羧基的化合物進行反應,藉此可於焊料之表面經由式(X)所表示之基而導入羧基。
作為上述矽烷偶合劑,可列舉3-異氰酸酯基丙基三乙氧基矽烷(Shin-Etsu Silicones公司製造,「KBE-9007」)及3-異氰酸酯基丙基三甲氧基矽烷(MOMENTIVE公司製造,「Y-5187」)等。上述矽烷偶合劑可僅使用1種,亦可將2種以上併用。
作為上述具有至少1個羧基之化合物,可列舉:乙醯丙酸、戊二酸、乙醇酸、琥珀酸、蘋果酸、草酸、丙二酸、己二酸、5-酮基己酸、3-羥基丙酸、4-胺基丁酸、3-巰基丙酸、3-巰基異丁酸、3-甲基硫代丙酸、3-苯基丙酸、3-苯基異丁酸、4-苯基丁酸、癸酸、十二酸、十四酸、十五酸、十六酸、9-十六碳烯酸、十七酸、硬脂酸、油酸、異油酸、亞麻油酸、(9,12,15)-次亞麻油酸、十九酸、花生酸、癸烷二酸及十二烷二酸等。較佳為戊二酸、己二酸或乙醇酸。上述具有至少1個羧基之化合物可僅使用1種,亦可將2種以上併用。
使用上述異氰酸酯化合物,使焊料之表面之羥基與上述異氰酸酯化合物反應後,使具有複數個羧基之化合物之一部分羧基與焊料之表面之羥基反應,藉此可使包含羧基之基殘存。
上述導電性粒子之製造方法中,使用導電性粒子且使用異氰酸酯化合物,使焊料之表面之羥基與上述異氰酸酯化合物反應後,與具有至少1個羧基之化合物反應,而獲得於焊料之表面經由上述式(X)所表示之基而鍵結有包含羧基之基的導電性粒子。上述導電性粒子之製造方法中,藉由上述步驟,可容易地獲得於焊料之表面導入有包含羧基之基的導電性粒子。
作為上述導電性粒子之具體之製造方法,可列舉以下方法。使導電性粒子分散於有機溶劑,添加具有異氰酸酯基之矽烷偶合劑。其後,使用導電性粒子之焊料之表面之羥基與異氰酸酯基的反應觸媒,使矽烷偶合劑共價鍵結於焊料之表面。繼而,使矽烷偶合劑之矽原子上所鍵結之烷氧基水解,藉此生成羥基。使所生成之羥基與具有至少1個羧基之化合物之羧基進行反應。
又,作為上述導電性粒子之具體之製造方法,可列舉以下方法。使導電性粒子分散於有機溶劑,添加具有異氰酸酯基與不飽和雙鍵之化合物。其後,使用導電性粒子之焊料之表面之羥基與異氰酸酯基的反應觸媒而形成共價鍵。其後,對於所導入之不飽和雙鍵,使不飽和雙鍵與具有羧基之化合物反應。
作為導電性粒子之焊料之表面之羥基與異氰酸酯基的反應觸媒,可列舉:錫系觸媒(二月桂酸二丁基錫等)、胺系觸媒(三伸乙基二胺等)、羧酸酯觸媒(環烷酸鉛、乙酸鉀等)、及三烷基膦觸媒(三乙基膦等)等。
就有效地降低連接構造體中之連接電阻、有效地抑制空隙產生之觀點而言,上述具有至少1個羧基之化合物較佳為下述式(1)所表示之化合物。下述式(1)所表示之化合物具有助焊劑作用。又,下述式(1)所表示之化合物於被導入至焊料表面之狀態下具有助焊劑作用。
[化2]
上述式(1)中,X表示可與羥基反應之官能基,R表示碳數1~5之2價有機基。該有機基可包含碳原子、氫原子及氧原子。該有機基可為碳數1~5之2價烴基。上述有機基之主鏈較佳為2價烴基。該有機基可於2價烴基上鍵結有羧基或羥基。上述式(1)所表示之化合物例如包含檸檬酸。
上述具有至少1個羧基之化合物較佳為下述式(1A)或下述式(1B)所表示之化合物。上述具有至少1個羧基之化合物較佳為下述式(1A)所表示之化合物,更佳為下述式(1B)所表示之化合物。
[化3]
上述式(1A)中,R表示碳數1~5之2價有機基。上述式(1A)中之R與上述式(1)中之R相同。
[化4]
上述式(1B)中,R表示碳數1~5之2價有機基。上述式(1B)中之R與上述式(1)中之R相同。
焊料之表面較佳為鍵結有下述式(2A)或下述式(2B)所表示之基。焊料之表面較佳為鍵結有下述式(2A)所表示之基,更佳為鍵結有下述式(2B)所表示之基。再者,下述式(2A)及下述式(2B)中,左端部表示鍵結部位。
[化5]
上述式(2A)中,R表示碳數1~5之2價有機基。上述式(2A)中之R與上述式(1)中之R相同。
[化6]
上述式(2B)中,R表示碳數1~5之2價有機基。上述式(2B)中之R與上述式(1)中之R相同。
就提高焊料之表面之潤濕性之觀點而言,上述具有至少1個羧基之化合物之分子量較佳為10000以下,更佳為1000以下,進而較佳為500以下。就更有效地抑制遷移之觀點、及更有效地降低連接構造體中之連接電阻之觀點而言,上述具有至少1個羧基之化合物之分子量較佳為80以上,更佳為100以上,進而較佳為120以上。
上述分子量於上述具有至少1個羧基之化合物並非聚合物之情形、及上述具有至少1個羧基之化合物之結構式能夠特定之情形時,意指可根據該結構式而算出之分子量。又,於上述具有至少1個羧基之化合物為聚合物之情形時,意指重量平均分子量。
就可有效地提高導電連接時導電性粒子之凝集性之方面而言,上述導電性粒子較佳為具有導電性粒子本身、與配置於上述導電性粒子本身之表面上之陰離子聚合物。上述導電性粒子較佳為藉由利用陰離子聚合物或會成為陰離子聚合物之化合物對導電性粒子本身進行表面處理而獲得。上述導電性粒子較佳為利用陰離子聚合物或會成為陰離子聚合物之化合物進行處理而得之表面處理物。上述陰離子聚合物及上述會成為陰離子聚合物之化合物分別可僅使用1種,亦可將2種以上併用。上述陰離子聚合物為具有酸性基之聚合物。
作為利用陰離子聚合物對導電性粒子本身進行表面處理之方法,可列舉使陰離子聚合物之羧基與導電性粒子本身之表面之羥基反應之方法,作為陰離子聚合物,使用例如使(甲基)丙烯酸共聚合而成之(甲基)丙烯酸聚合物、由二羧酸與二醇所合成且兩末端具有羧基之聚酯聚合物、由二羧酸之分子間脫水縮合反應所獲得且兩末端具有羧基之聚合物、由二羧酸與二胺所合成且兩末端具有羧基之聚酯聚合物、以及具有羧基之改性聚乙烯醇(日本合成化學公司製造,「GOHSENX T」)等。
作為上述陰離子聚合物之陰離子部分,可列舉上述羧基,除此以外,可列舉:對甲苯磺醯基(p-H
3CC
6H
4S(=O)
2-)、磺酸根離子基(-SO
3 -)及磷酸根離子基(-PO
4 -)等。
又,作為表面處理之其他方法,可列舉使用如下化合物而使該化合物於導電性粒子本身之表面上進行聚合物化之方法,上述化合物具有可與導電性粒子本身之表面之羥基反應之官能基,進而具有藉由加成、縮合反應而能夠聚合之官能基。作為與導電性粒子本身之表面之羥基反應之官能基,可列舉羧基及異氰酸酯基等,作為藉由加成、縮合反應而聚合之官能基,可列舉:羥基、羧基、胺基及(甲基)丙烯醯基。
上述陰離子聚合物之重量平均分子量較佳為2000以上,更佳為3000以上,又,較佳為10000以下,更佳為8000以下。若上述重量平均分子量為上述下限以上及上述上限以下,則可對導電性粒子之表面導入充足量之電荷、及賦予助焊劑性。藉此,於導電連接時可有效地提高導電性粒子之凝集性,且於連接對象構件之連接時可有效地去除電極之表面之氧化膜。
若上述重量平均分子量為上述下限以上及上述上限以下,則易於導電性粒子本身之表面上配置陰離子聚合物,可有效地提高導電連接時導電性粒子之凝集性,可更有效率地於電極上配置導電性粒子。
上述重量平均分子量表示藉由凝膠滲透層析法(GPC)所測得之經聚苯乙烯換算之重量平均分子量。
藉由利用會成為陰離子聚合物之化合物對導電性粒子本身進行表面處理所獲得之聚合物之重量平均分子量可以如下方式求出,即,使導電性粒子中之焊料熔解,利用不會引起聚合物分解之稀鹽酸等而去除導電性粒子後,測定殘存之聚合物之重量平均分子量。
關於陰離子聚合物於導電性粒子之表面之導入量,每1 g導電性粒子之酸值較佳為1 mgKOH以上,更佳為2 mgKOH以上,又,較佳為10 mgKOH以下,更佳為6 mgKOH以下。
上述酸值可藉由如下方式測定。將1 g導電性粒子添加至36 g丙酮中,利用超音波使之分散1分鐘。其後,使用酚酞作為指示劑,利用0.1 mol/L之氫氧化鉀乙醇溶液進行滴定。
其次,一面參照圖式一面說明導電性粒子之具體例。
圖4係表示可用於導電材料之導電性粒子之第1例的剖視圖。
圖4所示之導電性粒子21為焊料粒子。導電性粒子21整體由焊料形成。導電性粒子21於芯部不具有基材粒子,其並非芯-殼粒子。導電性粒子21其中心部分及導電部之外表面部分均由焊料形成。
圖5係表示可用於導電材料之導電性粒子之第2例的剖視圖。
圖5所示之導電性粒子31具備基材粒子32、與配置於基材粒子32之表面上之導電部33。導電部33被覆基材粒子32之表面。導電性粒子31為基材粒子32之表面經導電部33被覆之被覆粒子。
導電部33具有第2導電部33A與焊料部33B(第1導電部)。導電性粒子31於基材粒子32與焊料部33B之間具備第2導電部33A。因此,導電性粒子31具備基材粒子32、配置於基材粒子32之表面上之第2導電部33A、及配置於第2導電部33A之外表面上之焊料部33B。
圖6係表示可用於導電材料之導電性粒子之第3例的剖視圖。
如上所述,導電性粒子31中之導電部33具有雙層構造。圖6所示之導電性粒子41具有焊料部42作為單層之導電部。導電性粒子41具備基材粒子32、與配置於基材粒子32之表面上之焊料部42。
作為上述基材粒子,可列舉:樹脂粒子、除金屬粒子以外之無機粒子、有機無機混合粒子及金屬粒子等。上述基材粒子較佳為除金屬以外之基材粒子,較佳為樹脂粒子、除金屬粒子以外之無機粒子或有機無機混合粒子。上述基材粒子亦可為銅粒子。
作為用以形成上述樹脂粒子之樹脂,適宜使用各種有機物。作為用以形成上述樹脂粒子之樹脂,例如可列舉:聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚異丁烯、聚丁二烯等聚烯烴樹脂;聚甲基丙烯酸甲酯及聚丙烯酸甲酯等丙烯酸系樹脂;聚碳酸酯、聚醯胺、苯酚甲醛樹脂、三聚氰胺甲醛樹脂、苯胍胺甲醛樹脂、脲甲醛樹脂、酚系樹脂、三聚氰胺樹脂、苯胍胺樹脂、脲樹脂、環氧樹脂、不飽和聚酯樹脂、飽和聚酯樹脂、聚對苯二甲酸乙二酯、聚碸、聚苯醚、聚縮醛、聚醯亞胺、聚醯胺醯亞胺、聚醚醚酮、聚醚碸、二乙烯苯聚合物、以及二乙烯苯系共聚物等。作為上述二乙烯苯系共聚物等,可列舉二乙烯苯-苯乙烯共聚物及二乙烯苯-(甲基)丙烯酸酯共聚物等。用以形成上述樹脂粒子之樹脂較佳為使1種或2種以上之具有乙烯性不飽和基之聚合性單體進行聚合而成之聚合物,其原因在於可容易地將上述樹脂粒子之硬度控制於適宜範圍。
於使具有乙烯性不飽和基之聚合性單體進行聚合而獲得上述樹脂粒子之情形時,作為該具有乙烯性不飽和基之聚合性單體,可列舉非交聯性單體與交聯性單體。
作為上述非交聯性單體,例如可列舉:苯乙烯、α-甲基苯乙烯等苯乙烯系單體;(甲基)丙烯酸、順丁烯二酸、順丁烯二酸酐等含羧基之單體;(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸月桂酯、(甲基)丙烯酸鯨蠟酯、(甲基)丙烯酸硬脂酯、(甲基)丙烯酸環己酯、(甲基)丙烯酸異𦯉酯等(甲基)丙烯酸烷基酯化合物;(甲基)丙烯酸2-羥基乙酯、甘油(甲基)丙烯酸酯、聚氧乙烯(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸縮水甘油酯等含氧原子之(甲基)丙烯酸酯化合物;(甲基)丙烯腈等含腈基之單體;甲基乙烯醚、乙基乙烯醚、丙基乙烯醚等乙烯醚化合物;乙酸乙烯酯、丁酸乙烯酯、月桂酸乙烯酯、硬脂酸乙烯酯等酸乙烯酯化合物;乙烯、丙烯、異戊二烯、丁二烯等不飽和烴;(甲基)丙烯酸三氟甲酯、(甲基)丙烯酸五氟乙酯、氯乙烯、氟乙烯、氯苯乙烯等含鹵素之單體等。
作為上述交聯性單體,例如可列舉:四羥甲基甲烷四(甲基)丙烯酸酯、四羥甲基甲烷三(甲基)丙烯酸酯、四羥甲基甲烷二(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、甘油三(甲基)丙烯酸酯、甘油二(甲基)丙烯酸酯、(聚)乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、(聚)丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、(聚)四亞甲基二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,4-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯等多官能(甲基)丙烯酸酯化合物;異氰尿酸三烯丙酯、偏苯三酸三烯丙酯、二乙烯苯、苯二甲酸二烯丙酯、二烯丙基丙烯醯胺、二烯丙醚、γ-(甲基)丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、三甲氧基矽烷基苯乙烯、乙烯基三甲氧基矽烷等含矽烷之單體等。
藉由利用公知方法使上述具有乙烯性不飽和基之聚合性單體進行聚合而可獲得上述樹脂粒子。作為該方法,例如可列舉如下方法等:於自由基聚合起始劑之存在下進行懸浮聚合;以及使用非交聯之種粒子,與自由基聚合起始劑一併使單體膨潤而聚合。
於上述基材粒子為除金屬以外之無機粒子或有機無機混合粒子之情形時,作為用以形成基材粒子之無機物,可列舉:二氧化矽、氧化鋁、鈦酸鋇、氧化鋯及碳黑等。由上述二氧化矽所形成之粒子並無特別限定,例如可列舉藉由使具有2個以上之水解性烷氧基矽烷基之矽化合物水解而形成交聯聚合物粒子後視需要進行焙燒所獲得的粒子。作為上述有機無機混合粒子,例如可列舉由經交聯而成之烷氧基矽烷基聚合物與丙烯酸系樹脂所形成的有機無機混合粒子等。
於上述基材粒子為金屬粒子之情形時,作為用以形成該金屬粒子之金屬,可列舉:銀、銅、鎳、矽、金及鈦等。於上述基材粒子為金屬粒子之情形時,該金屬粒子較佳為銅粒子。但上述基材粒子較佳為並非金屬粒子。
於上述基材粒子之表面上形成導電部之方法、以及於上述基材粒子之表面上或上述第2導電部之表面上形成焊料部之方法並無特別限定。作為形成上述導電部及上述焊料部之方法,例如可列舉:無電鍍方法、電鍍方法、物理碰撞方法、藉由機械化學反應之方法、物理蒸鍍方法或物理吸附方法、以及於基材粒子之表面塗佈金屬粉末或包含金屬粉末與黏合劑之漿料之方法等。適宜為無電鍍方法、電鍍方法或物理碰撞方法。作為上述物理蒸鍍方法,可列舉:真空蒸鍍、離子鍍覆及離子濺鍍等方法。又,關於上述物理碰撞方法,例如使用Theta-composer(德壽工作所公司製造)等。
上述基材粒子之熔點較佳為高於上述焊料部之熔點。上述基材粒子之熔點較佳為超過160℃,更佳為超過300℃,進而較佳為超過400℃,尤佳為超過450℃。再者,上述基材粒子之熔點亦可未達400℃。上述基材粒子之熔點亦可為160℃以下。上述基材粒子之軟化點較佳為260℃以上。上述基材粒子之軟化點亦可未達260℃。
上述導電性粒子可具有單層之焊料部。上述導電性粒子可具有複數層之導電部(焊料部、第2導電部)。即,上述導電性粒子中可積層2層以上之導電部。
上述焊料較佳為熔點450℃以下之金屬(低熔點金屬)。上述焊料部較佳為熔點450℃以下之金屬層(低熔點金屬層)。上述低熔點金屬層為包含低熔點金屬之層。上述導電性粒子中之焊料較佳為熔點450℃以下之金屬粒子(低熔點金屬粒子)。上述低熔點金屬粒子為包含低熔點金屬之粒子。該低熔點金屬係指熔點為450℃以下之金屬。低熔點金屬之熔點較佳為300℃以下,更佳為160℃以下。又,上述導電性粒子中之焊料較佳為包含錫。於上述焊料部所含之金屬100重量%中及上述導電性粒子中之焊料所含之金屬100重量%中,錫之含量較佳為30重量%以上,更佳為40重量%以上,進而較佳為70重量%以上,尤佳為90重量%以上。若上述導電性粒子中之焊料中之錫之含量為上述下限以上,則導電性粒子與電極之導通可靠性進一步變高。
再者,上述錫之含量可使用高頻感應耦合電漿發射光譜分析裝置(堀場製作所公司製造,「ICP-AES」)或螢光X射線分析裝置(島津製作所公司製造,「EDX-800HS」)等進行測定。
藉由使用於導電部之外表面部分具有上述焊料之導電性粒子,焊料熔融而與電極接合,焊料使電極間導通。例如焊料與電極易成為面接觸而非點接觸,因此連接電阻變低。又,藉由使用於導電部之外表面部分具有焊料之導電性粒子,焊料與電極之接合強度變高,結果焊料與電極更不易發生剝離,導通可靠性顯著變高。
構成上述焊料部及上述焊料粒子之低熔點金屬並無特別限定。該低熔點金屬較佳為錫或包含錫之合金。作為該合金,可列舉:錫-銀合金、錫-銅合金、錫-銀-銅合金、錫-鉍合金、錫-鋅合金、錫-銦合金等。就對電極之潤濕性優異之方面而言,上述低熔點金屬較佳為錫、錫-銀合金、錫-銀-銅合金、錫-鉍合金、錫-銦合金。更佳為錫-鉍合金、錫-銦合金。
構成上述焊料(焊料部)之材料較佳為基於JIS Z3001:焊接用語而液相線為450℃以下之溶加材料。作為上述焊料之組成,例如可列舉包含鋅、金、銀、鉛、銅、錫、鉍、銦等之金屬組成。較佳為低熔點且無鉛之錫-銦系(117℃共晶)或錫-鉍系(139℃共晶)。即,上述焊料較佳為不含鉛,較佳為包含錫與銦之焊料或包含錫與鉍之焊料。
為了進一步提高上述焊料與電極之接合強度,上述導電性粒子中之焊料可包含鎳、銅、銻、鋁、鋅、鐵、金、鈦、磷、鍺、碲、鈷、鉍、錳、鉻、鉬、鈀等金屬。又,就更進一步提高焊料與電極之接合強度之觀點而言,上述導電性粒子中之焊料較佳為包含鎳、銅、銻、鋁或鋅。就更進一步提高焊料部或導電性粒子中之焊料與電極之接合強度之觀點而言,於上述導電性粒子中之焊料100重量%中,用以提高接合強度之該等金屬之含量較佳為0.0001重量%以上,且較佳為1重量%以下。
上述第2導電部之熔點較佳為高於上述焊料部之熔點。上述第2導電部之熔點較佳為超過160℃,更佳為超過300℃,進而較佳為超過400℃,進而更佳為超過450℃,尤佳為超過500℃,最佳為超過600℃。上述焊料部由於熔點較低,故而於導電連接時熔融。上述第2導電部較佳為於導電連接時不熔融。上述導電性粒子較佳為於焊料熔融之狀態下使用,較佳為於上述焊料部熔融之狀態下使用,較佳為於上述焊料部熔融且上述第2導電部未熔融之狀態下使用。藉由上述第2導電部之熔點高於上述焊料部之熔點,而於導電連接時,可僅使上述焊料部熔融而不會使上述第2導電部熔融。
上述焊料部之熔點與上述第2導電部之熔點的差之絕對值超過0℃,較佳為5℃以上,更佳為10℃以上,進而較佳為30℃以上,尤佳為50℃以上,最佳為100℃以上。
上述第2導電部較佳為包含金屬。構成上述第2導電部之金屬並無特別限定。作為該金屬,例如可列舉:金、銀、銅、鉑、鈀、鋅、鉛、鋁、鈷、銦、鎳、鉻、鈦、銻、鉍、鍺及鎘、以及該等之合金等。又,作為上述金屬,亦可使用摻錫氧化銦(ITO)。上述金屬可僅使用1種,亦可將2種以上併用。
上述第2導電部較佳為鎳層、鈀層、銅層或金層,更佳為鎳層或金層,進而較佳為銅層。導電性粒子較佳為具有鎳層、鈀層、銅層或金層,更佳為具有鎳層或金層,進而較佳為具有銅層。藉由使用具有該等較佳導電部之導電性粒子進行電極間之連接,電極間之連接電阻進一步變低。又,該等較佳導電部之表面上可更容易地形成焊料部。
上述焊料部之厚度較佳為0.005 μm以上,更佳為0.01 μm以上,又,較佳為10 μm以下,更佳為1 μm以下,進而較佳為0.3 μm以下。若焊料部之厚度為上述下限以上及上述上限以下,則可獲得充分之導電性,且導電性粒子不會變得過硬,於電極間之連接時導電性粒子可充分變形。
上述導電部之厚度(導電部整體之厚度)較佳為0.005 μm以上,更佳為0.01 μm以上,又,較佳為10 μm以下,更佳為1 μm以下,進而較佳為0.5 μm以下,尤佳為0.3 μm以下。上述導電部之厚度於導電部為多層之情形時乃全部之導電層之厚度。若導電部之厚度為上述下限以上及上述上限以下,則可獲得充分之導電性,且導電性粒子不會變得過硬,於電極間之連接時導電性粒子可充分變形。
於上述導電部係由複數層形成之情形時,最外層之導電層之厚度較佳為0.001 μm以上,更佳為0.01 μm以上,又,較佳為0.5 μm以下,更佳為0.1 μm以下。若上述最外層之導電層之厚度為上述下限以上及上述上限以下,則藉由最外層之導電層所進行之被覆變得均勻,耐腐蝕性充分變高,且電極間之連接電阻進一步變低。又,於上述最外層為金層之情形時,金層之厚度越薄則成本越低。
上述導電部之厚度可使用例如場發射型掃描式電子顯微鏡(FE-SEM)觀察導電性粒子之剖面而進行測定。
將所獲得之導電性粒子以其含量成為30重量%之方式添加至Kulzer公司製造之「Technovit 4000」中,使之分散,而製作導電性粒子檢查用嵌入樹脂。使用離子研磨裝置(Hitachi High-Technologies公司製造,「IM4000」),以通過該檢查用嵌入樹脂中所分散之導電性粒子之中心附近之方式切出導電性粒子之剖面。
進而,較佳為使用場發射型掃描式電子顯微鏡(FE-SEM),將圖像倍率設定為5萬倍,隨機選擇50個導電性粒子,觀察各導電性粒子之導電部。較佳為計測所獲得之導電性粒子中之導電部之厚度,將其進行算術平均而作為導電部之厚度。
上述導電性粒子之平均粒徑較佳為0.5 μm以上,更佳為1 μm以上,進而較佳為3 μm以上,又,較佳為100 μm以下,更佳為50 μm以下,進而較佳為40 μm以下,尤佳為30 μm以下。若上述導電性粒子之平均粒徑為上述下限以上及上述上限以下,則可更有效率地於電極上配置導電性粒子中之焊料,易於電極間較多地配置導電性粒子中之焊料,導通可靠性進一步變高。
上述導電性粒子之「平均粒徑」表示數量平均粒徑。導電性粒子之平均粒徑係藉由如下方式求出,例如利用電子顯微鏡或光學顯微鏡觀察任意之50個導電性粒子,算出平均值。
再者,於與熱硬化性成分及助焊劑混合前之導電性粒子單獨成分的狀態下和於與熱硬化性成分及助焊劑混合後之導電材料中之導電性粒子的狀態下,導電性粒子之平均粒徑一般而言相同。
上述導電性粒子之形狀並無特別限定。上述導電性粒子之形狀可為球狀,亦可為扁平狀等球形狀以外之形狀。
於上述導電材料100重量%中,上述導電性粒子之含量較佳為1重量%以上,更佳為2重量%以上,進而較佳為10重量%以上,尤佳為20重量%以上,最佳為30重量%以上,又,較佳為90重量%以下,更佳為80重量%以下,進而較佳為60重量%以下,尤佳為50重量%以下。若上述導電性粒子之含量為上述下限以上及上述上限以下,則可更有效率地於電極上配置導電性粒子中之焊料,易於電極間較多地配置導電性粒子中之焊料,導通可靠性進一步變高。就進一步提高導通可靠性之觀點而言,上述導電性粒子之含量宜為較多。
(熱硬化性化合物)
上述熱硬化性化合物為藉由加熱而能夠硬化之化合物。作為上述熱硬化性化合物,可列舉:氧雜環丁烷化合物、環氧化合物、環硫化合物、(甲基)丙烯酸系化合物、酚化合物、胺基化合物、不飽和聚酯化合物、聚胺基甲酸酯化合物、聚矽氧化合物及聚醯亞胺化合物等。就進一步優化導電材料之硬化性及黏度、進一步提高導通可靠性及連接可靠性之觀點而言,較佳為環氧化合物或環硫化合物,更佳為環氧化合物。上述導電材料較佳為包含環氧化合物。上述熱硬化性化合物可僅使用1種,亦可將2種以上併用。
就有效地提高硬化物之耐熱性之觀點、以及有效地降低硬化物之介電常數之觀點而言,上述熱硬化性化合物較佳為包含具有氮原子之熱硬化性化合物,更佳為包含具有三𠯤骨架之熱硬化性化合物。
作為上述具有三𠯤骨架之熱硬化性化合物,可列舉三𠯤三縮水甘油醚等,可列舉日產化學工業公司製造之TEPIC系列(TEPIC-G、TEPIC-S、TEPIC-SS、TEPIC-HP、TEPIC-L、TEPIC-PAS、TEPIC-VL、TEPIC-UC)等。
作為上述環氧化合物,可列舉芳香族環氧化合物。較佳為間苯二酚型環氧化合物、萘型環氧化合物、聯苯型環氧化合物、二苯甲酮型環氧化合物等結晶性環氧化合物。較佳為於常溫(23℃)下為固體且熔融溫度為焊料之熔點以下之環氧化合物。熔融溫度較佳為100℃以下,更佳為80℃以下,較佳為40℃以上。藉由使用上述較佳之環氧化合物,而於將連接對象構件進行貼合之階段中因黏度較高、搬送等衝擊而產生加速度時,可抑制第1連接對象構件與第2連接對象構件之位置偏離,再者,可藉由硬化時之熱而大幅降低導電材料之黏度,可使焊料效率良好地進行凝集。
於上述導電材料100重量%中,上述熱硬化性化合物之含量較佳為20重量%以上,更佳為40重量%以上,進而較佳為50重量%以上,又,較佳為99重量%以下,更佳為98重量%以下,進而較佳為90重量%以下,尤佳為80重量%以下。就進一步提高耐衝擊性之觀點而言,上述熱硬化性化合物之含量宜為較多。
(熱硬化劑)
上述熱硬化劑可使上述熱硬化性化合物熱硬化。作為上述熱硬化劑,存在咪唑硬化劑、酚系硬化劑、硫醇硬化劑、胺硬化劑、酸酐硬化劑、熱陽離子起始劑及熱自由基產生劑等。上述熱硬化劑可僅使用1種,亦可將2種以上併用。
作為上述咪唑硬化劑,並無特別限定,可列舉:2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、1-氰基乙基-2-苯基咪唑、1-氰基乙基-2-苯基咪唑鎓偏苯三酸酯、2,4-二胺基-6-[2'-甲基咪唑基-(1')]-乙基第二-三𠯤及2,4-二胺基-6-[2'-甲基咪唑基-(1')]-乙基第二-三𠯤異三聚氰酸加成物等。
作為上述硫醇硬化劑,並無特別限定,可列舉:三羥甲基丙烷三-3-巰基丙酸酯、季戊四醇四-3-巰基丙酸酯及二季戊四醇六-3-巰基丙酸酯等。
上述硫醇硬化劑之溶解度參數較佳為9.5以上,且較佳為12以下。上述溶解度參數係藉由Fedors法而計算。例如三羥甲基丙烷三-3-巰基丙酸酯之溶解度參數為9.6,二季戊四醇六-3-巰基丙酸酯之溶解度參數為11.4。
作為上述胺硬化劑,並無特別限定,可列舉:六亞甲基二胺、八亞甲基二胺、十亞甲基二胺、3,9-雙(3-胺基丙基)-2,4,8,10-四螺[5.5]十一烷、雙(4-胺基環己基)甲烷、間苯二胺及二胺基二苯基碸等。
作為上述熱陽離子起始劑,可列舉:錪系陽離子硬化劑、氧鎓系陽離子硬化劑及鋶系陽離子硬化劑等。作為上述錪系陽離子硬化劑,可列舉六氟磷酸雙(4-第三丁基苯基)錪等。作為上述氧鎓系陽離子硬化劑,可列舉四氟硼酸三甲基氧鎓等。作為上述鋶系陽離子硬化劑,可列舉六氟磷酸三對甲苯基鋶等。
作為上述熱自由基產生劑,並無特別限定,可列舉偶氮化合物及有機過氧化物等。作為上述偶氮化合物,可列舉偶氮二異丁腈(AIBN)等。作為上述有機過氧化物,可列舉二-第三丁基過氧化物及甲基乙基酮過氧化物等。
上述熱硬化劑之反應起始溫度較佳為50℃以上,更佳為70℃以上,進而較佳為80℃以上,又,較佳為250℃以下,更佳為200℃以下,進而較佳為150℃以下,尤佳為140℃以下。若上述熱硬化劑之反應起始溫度為上述下限以上及上述上限以下,則更有效率地於電極上配置導電性粒子中之焊料。上述熱硬化劑之反應起始溫度尤佳為80℃以上且140℃以下。
就更有效率地於電極上配置導電性粒子中之焊料之觀點而言,上述熱硬化劑之反應起始溫度較佳為高於上述導電性粒子中之焊料之熔點,更佳為高5℃以上,進而較佳為高10℃以上。
上述熱硬化劑之反應起始溫度意指利用DSC(differential scanning calorimeter,示差掃描熱量計)所測得之發熱波峰之上升起始之溫度。
上述熱硬化劑之含量並無特別限定。相對於上述熱硬化性化合物100重量份,上述熱硬化劑之含量較佳為0.01重量份以上,更佳為1重量份以上,又,較佳為200重量份以下,更佳為100重量份以下,進而較佳為75重量份以下。若熱硬化劑之含量為上述下限以上,則容易使導電材料充分硬化。若熱硬化劑之含量為上述上限以下,則硬化後不易殘存未參與硬化之剩餘之熱硬化劑,且硬化物之耐熱性進一步變高。
(助焊劑)
上述導電材料包含助焊劑。藉由使用助焊劑而可更有效地於電極上配置導電性粒子中之焊料。又,於本發明中,上述助焊劑為具有清洗金屬表面之效果之酸與具有中和該酸之作用之鹼的組合,為該等酸與鹼之鹽。
若該作為特定之酸與鹼之鹽的上述助焊劑於25℃下為固體,則導電材料之保存穩定性變高,於連接對象構件上配置導電材料後即便長時間放置亦顯示出優異之焊料凝集性,因此可提供能夠表現較高之導通可靠性之導電材料。上述助焊劑較佳為酸與鹼之鹽且於25℃下為固體。
上述助焊劑例如為具有羧基之有機化合物與具有胺基之化合物的鹽,較佳為具有羧基之有機化合物與具有胺基之有機化合物的鹽。
又,就有效地提高導電材料之保存穩定性、於連接對象構件上配置導電材料後即便長時間放置亦顯示出優異之焊料凝集性、表現較高之導通可靠性的觀點而言,作為特定之酸與鹼之鹽的上述助焊劑較佳為於25℃下為固體。上述助焊劑可僅使用1種,亦可將2種以上併用。
上述助焊劑例如可藉由使羧酸或羧酸酐與含胺基之化合物進行中和反應而獲得。上述助焊劑較佳為羧酸或羧酸酐與含胺基之化合物之中和反應物。
作為上述羧酸或羧酸酐,可列舉:作為脂肪族系羧酸之琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、蘋果酸,作為環狀脂肪族羧酸之環己基羧酸、1,4-環己基二羧酸,作為芳香族羧酸之間苯二甲酸、對苯二甲酸、偏苯三甲酸,及乙二胺四乙酸、以及該等之酸酐等。
為了進一步提高助焊劑效果,上述酸及上述具有羧基之有機化合物較佳為具有複數個羧基。作為具有複數個羧基之有機化合物,可列舉二羧酸及三羧酸等。又,為了易於形成鹽,上述酸及上述具有羧基之有機化合物較佳為具有烷基,該烷基與羧基之碳數之合計較佳為4以上且較佳為8以下。
為了獲得上述反應物,亦可使用羧酸之酯。作為羧酸之酯,可列舉上述羧酸之烷基酯等。作為上述羧酸之烷基酯之烷基,可列舉碳數1~4之烷基,該烷基之碳數較佳為3以下,更佳為2以下。
作為上述含胺基之化合物中之不具有芳香族骨架之含胺基之化合物,可列舉:二乙醇胺、三乙醇胺、甲基二乙醇胺、乙基二乙醇胺、環己基胺及二環己基胺等。
作為上述含胺基之化合物中之具有芳香族骨架之含胺基之化合物,可列舉:苄基胺、二苯甲基胺、2-甲基苄基胺、3-甲基苄基胺及4-第三丁基苄基胺等。作為二級胺,可列舉:N-甲基苄基胺、N-乙基苄基胺、N-苯基苄基胺、N-第三丁基苄基胺及N-異丙基苄基胺等。作為三級胺,可列舉:N,N-二甲基苄基胺、咪唑化合物及三唑化合物。就有效地提高導電材料之保存穩定性、使除導電性粒子以外之成分於電極間之連接時更難移動的觀點而言,上述含胺基之化合物較佳為芳香族胺化合物或脂肪族脂環式胺化合物。
上述助焊劑之活性溫度(熔點)較佳為40℃以上,更佳為50℃以上。若上述助焊劑之活性溫度為上述下限以上,則保存穩定性進一步變高。
就更有效率地於電極上配置導電性粒子中之焊料之觀點而言,上述助焊劑之熔點較佳為上述導電性粒子中之焊料之熔點-50℃以上,更佳為上述導電性粒子中之焊料之熔點-30℃以上,又,較佳為上述導電性粒子中之焊料之熔點+50℃以下,更佳為上述導電性粒子中之焊料之熔點+30℃以下,進而較佳為未達上述導電性粒子中之焊料之熔點。若上述助焊劑之熔點為上述下限以上及上述上限以下,則更有效地發揮助焊劑效果,更有效率地於電極上配置焊料。
就更有效率地於電極上配置導電性粒子中之焊料之觀點而言,上述助焊劑之熔點較佳為低於上述熱硬化劑之反應起始溫度,更佳為低5℃以上,進而較佳為低10℃以上。
上述助焊劑可分散於導電材料中,亦可附著於導電性粒子之表面上。
於25℃之導電材料中,上述助焊劑係以固體存在。於導電材料中以均勻熔解之狀態添加有助焊劑之情形時,存在因熱硬化性成分與助焊劑其等一部分發生反應而導致導電材料之黏度上升的情況。又,存在如下情況:若於連接對象構件上配置導電材料而令導電材料長時間處於與空氣接觸之狀態,則空氣中之水分會促進助焊劑與熱硬化性化合物之反應、或會因助焊劑與焊料表面之反應而生成金屬離子等,從而對焊料之凝集性或鄰接電極間之絕緣性造成不良影響。相對於此,若上述助焊劑以固體存在於25℃之導電材料中,則僅助焊劑之表面會受到上述影響,因此可表現較高之保存穩定性、或長時間放置後亦較高之導通性、絕緣性。
又,於上述助焊劑以固體存在於25℃之導電材料中、且上述助焊劑會於低於焊料熔點之溫度下熔解的情形時,於導電材料為漿料之情況下,則可對導電材料賦予室溫(23℃)下之觸變性。藉此,可防止導電性粒子發生沈澱、或可實現於塗佈後之形狀保持性,可進一步防止導電材料向不必要部位流出。於導電材料為膜之情況下,藉由上述助焊劑為固體而可減少導電材料中之液狀成分,因此可提高膜之切割性,可抑制自切割面之滲出。
又,於上述助焊劑會於低於焊料熔點之溫度下熔解之情形時,若於焊料之熔點下則助焊劑呈熔解狀態,因此導電材料之熔融黏度充分降低,可表現出更良好之焊料凝集性。
進而,於上述助焊劑會於低於焊料熔點之溫度下熔解之情形時,若於焊料之熔點以上之溫度下,則助焊劑熔解至熱硬化性化合物或熱硬化劑中,進而,熱硬化性化合物或熱硬化劑與助焊劑之羧基、胺基發生反應,藉此助焊劑成分被取入至硬化系中。藉此,可使鄰接電極間表現出較高之絕緣性,進而可防止電極腐蝕。
於25℃之導電材料中,助焊劑之平均粒徑較佳為30 μm以下。藉由助焊劑之平均粒徑處於上述範圍,可使助焊劑以不會與樹脂反應之狀態存在於導電材料中,可進一步提高導電材料之保存穩定性。基於相同原因,助焊劑之平均粒徑較佳為0.1 μm以上。
上述助焊劑之「平均粒徑」表示數量平均粒徑。助焊劑之平均粒徑係藉由如下方式求出,例如利用電子顯微鏡或光學顯微鏡觀察任意之50個導電性粒子,算出平均值。
再者,若於與導電性粒子及熱硬化性成分混合前之助焊劑單劑的狀態下和於與導電性粒子及熱硬化性成分混合後之導電材料中之助焊劑的狀態下,助焊劑之平均粒徑無差異,則可利用與導電性粒子及熱硬化性成分混合前之助焊劑單劑而評價平均粒徑。
又,於25℃之導電材料中,助焊劑之平均粒徑相對於導電性粒子之平均粒徑的比(助焊劑之平均粒徑/導電性粒子之平均粒徑)較佳為3以下,更佳為1以下,進而較佳為0.2以下。若上述比為上述上限以下,則可使助焊劑有效地接觸導電性粒子,可進一步提高加熱時之助焊劑性能。基於相同原因,上述比(助焊劑之平均粒徑/導電性粒子之平均粒徑)較佳為0.005以上,更佳為0.01以上,進而較佳為0.02以上。
於上述導電材料100重量%中,上述助焊劑之含量較佳為0.5重量%以上,又,較佳為30重量%以下,更佳為25重量%以下。
(絕緣性粒子)
就高精度地控制藉由導電材料之硬化物而連接之連接對象構件間之間隔、以及藉由導電性粒子中之焊料而連接之連接對象構件間之間隔的觀點而言,上述導電材料較佳為包含絕緣性粒子。上述導電材料中,上述絕緣性粒子可並非附著於導電性粒子之表面。上述導電材料中,上述絕緣性粒子較佳為與導電性粒子分開存在。
上述絕緣性粒子之平均粒徑較佳為10 μm以上,更佳為20 μm以上,進而較佳為25 μm以上,又,較佳為100 μm以下,更佳為75 μm以下,進而較佳為50 μm以下。若上述絕緣性粒子之平均粒徑為上述下限以上及上述上限以下,則藉由導電材料之硬化物而連接之連接對象構件間之間隔、以及藉由導電性粒子中之焊料而連接之連接對象構件間之間隔變得更適度。
上述絕緣性粒子之「平均粒徑」表示數量平均粒徑。絕緣性粒子之平均粒徑係藉由如下方式求出,例如利用電子顯微鏡或光學顯微鏡觀察任意之50個導電性粒子,算出平均值。
再者,於與導電性粒子、熱硬化性成分及助焊劑混合前之絕緣性粒子單獨成分的狀態下和於與導電性粒子、熱硬化性成分及助焊劑混合後之導電材料中之絕緣性粒子的狀態下,絕緣性粒子之平均粒徑一般而言相同。
作為上述絕緣性粒子之材料,可列舉絕緣性樹脂及絕緣性無機物等。作為上述絕緣性樹脂,可列舉作為用以形成能夠用作基材粒子之樹脂粒子的樹脂所列舉之上述樹脂。作為上述絕緣性無機物,可列舉作為用以形成能夠用作基材粒子之無機粒子的無機物所列舉之上述無機物。
關於作為上述絕緣性粒子之材料的絕緣性樹脂之具體例,可列舉:聚烯烴類、(甲基)丙烯酸酯聚合物、(甲基)丙烯酸酯共聚物、嵌段聚合物、熱塑性樹脂、熱塑性樹脂之交聯物、熱硬化性樹脂及水溶性樹脂等。
作為上述聚烯烴類,可列舉:聚乙烯、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物及乙烯-丙烯酸酯共聚物等。作為上述(甲基)丙烯酸酯聚合物,可列舉:聚(甲基)丙烯酸甲酯、聚(甲基)丙烯酸乙酯及聚(甲基)丙烯酸丁酯等。作為上述嵌段聚合物,可列舉:聚苯乙烯、苯乙烯-丙烯酸酯共聚物、SB型苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、及SBS型苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、以及該等之氫化物等。作為上述熱塑性樹脂,可列舉乙烯基聚合物及乙烯基共聚物等。作為上述熱硬化性樹脂,可列舉:環氧樹脂、酚系樹脂及三聚氰胺樹脂等。作為上述水溶性樹脂,可列舉:聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚丙烯醯胺、聚乙烯基吡咯啶酮、聚環氧乙烷及甲基纖維素等。其中,較佳為水溶性樹脂,更佳為聚乙烯醇。
於上述導電材料100重量%中,上述絕緣性粒子之含量較佳為0.1重量%以上,更佳為0.5重量%以上,又,較佳為10重量%以下,更佳為5重量%以下。上述導電材料亦可不含絕緣性粒子。若絕緣性粒子之含量為上述下限以上及上述上限以下,則藉由導電材料之硬化物而連接之連接對象構件間之間隔、以及藉由導電性粒子中之焊料而連接之連接對象構件間之間隔變得更適度。
(其他成分)
上述導電材料視需要亦可包含例如填充劑、增量劑、軟化劑、塑化劑、聚合觸媒、硬化觸媒、著色劑、抗氧化劑、熱穩定劑、光穩定劑、紫外線吸收劑、潤滑劑、抗靜電劑及阻燃劑等各種添加劑。
(連接構造體及連接構造體之製造方法)
本發明之連接構造體具備表面具有至少一個第1電極之第1連接對象構件、表面具有至少一個第2電極之第2連接對象構件、及連接上述第1連接對象構件與上述第2連接對象構件之連接部。本發明之連接構造體中,上述連接部之材料為上述導電材料,上述連接部係由上述導電材料形成。本發明之連接構造體中,上述第1電極與上述第2電極藉由上述連接部中之焊料部而電性連接。
上述連接構造體之製造方法具備如下步驟:使用上述導電材料,於表面具有至少一個第1電極之第1連接對象構件之表面上配置上述導電材料;於上述導電材料之與上述第1連接對象構件側相反之表面上,以上述第1電極與上述第2電極對向之方式配置表面具有至少一個第2電極之第2連接對象構件;將上述導電材料加熱至上述導電性粒子中之焊料之熔點以上,藉此由上述導電材料之硬化物形成連接上述第1連接對象構件與上述第2連接對象構件之連接部,且藉由上述連接部中之焊料部使上述第1電極與上述第2電極電性連接。較佳為將上述導電材料加熱至上述熱硬化性成分、熱硬化性化合物之硬化溫度以上。
於本發明之連接構造體及上述連接構造體之製造方法中,由於使用特定之導電材料,故而複數個導電性粒子中之焊料容易聚集至第1電極與第2電極之間,可有效率地於電極(線)上配置焊料。又,焊料之一部分不易被配置至未形成電極之區域(間隔),可明顯減少配置於未形成電極之區域之焊料之量。因此,可提高第1電極與第2電極之間之導通可靠性。並且,可防止於禁止連接之橫向上鄰接之電極間之電性連接,可提高絕緣可靠性。
又,為了有效率地於電極上配置複數個導電性粒子中之焊料、且明顯減少未形成電極之區域所配置之焊料之量,較佳為使用導電膏而非導電膜。
電極間之焊料部之厚度較佳為10 μm以上,更佳為20 μm以上,又,較佳為100 μm以下,更佳為80 μm以下。電極之表面上之焊料潤濕面積(電極所露出之面積100%中之焊料所接觸之面積,相對於形成上述連接部前之上述第1電極及待與上述第1電極電性連接之上述第2電極所露出之面積100%的形成上述連接部後之上述焊料部所接觸之面積)較佳為50%以上,更佳為70%以上,又,較佳為100%以下。
於本發明之連接構造體之製造方法中,較佳為於配置上述第2連接對象構件之步驟及形成上述連接部之步驟中不進行加壓,而使上述第2連接對象構件之重量施加於上述導電材料;或較佳為於配置上述第2連接對象構件之步驟及形成上述連接部之步驟中之至少一步驟中進行加壓,且於配置上述第2連接對象構件之步驟及形成上述連接部之步驟該兩步驟中,加壓之壓力未達1 MPa。藉由未施加1 MPa以上之加壓之壓力而顯著促進導電性粒子中之焊料之凝集。就抑制連接對象構件翹曲之觀點而言,於本發明之連接構造體之製造方法中,可於配置上述第2連接對象構件之步驟及形成上述連接部之步驟中之至少一步驟中進行加壓,且於配置上述第2連接對象構件之步驟及形成上述連接部之步驟該兩步驟中,加壓之壓力未達1 MPa。於進行加壓之情形時,可僅於配置上述第2連接對象構件之步驟中進行加壓,亦可僅於形成上述連接部之步驟中進行加壓,亦可於配置上述第2連接對象構件之步驟與形成上述連接部之步驟該兩步驟中進行加壓。加壓之壓力未達1 MPa包括未進行加壓之情況。於進行加壓之情形時,加壓之壓力較佳為0.9 MPa以下,更佳為0.8 MPa以下。與加壓之壓力超過0.8 MPa之情形相比,於加壓之壓力為0.8 MPa以下之情形時,更顯著地促進導電性粒子中之焊料之凝集。
於本發明之連接構造體之製造方法中,較佳為於配置上述第2連接對象構件之步驟及形成上述連接部之步驟中不進行加壓,而使上述第2連接對象構件之重量施加於上述導電材料;較佳為於配置上述第2連接對象構件之步驟及形成上述連接部之步驟中,未對上述導電材料施加超過上述第2連接對象構件之重量之力的加壓壓力。於該等情形時,可進一步提高複數個焊料部中之焊料量之均勻性。進而,可更有效地使焊料部之厚度變厚,複數個導電性粒子中之焊料容易較多地聚集至電極間,更有效率地於電極(線)上配置複數個導電性粒子中之焊料。又,複數個導電性粒子中之焊料之一部分不易被配置至未形成電極之區域(間隔),可進一步減少配置於未形成電極之區域之導電性粒子中之焊料之量。因此,可進一步提高電極間之導通可靠性。並且,可進一步防止於禁止連接之橫向上鄰接之電極間之電性連接,可進一步提高絕緣可靠性。
進而,本發明者等人亦發現,若於配置上述第2連接對象構件之步驟及形成上述連接部之步驟中不進行加壓,而使上述第2連接對象構件之重量施加於上述導電材料,則於形成連接部前被配置至未形成電極之區域(間隔)之焊料更容易聚集至第1電極與第2電極之間,可更有效率地於電極(線)上配置複數個導電性粒子中之焊料。於本發明中,將使用導電膏而非導電膜之構成、與不進行加壓而使上述第2連接對象構件之重量施加於上述導電膏之構成組合採用對於以更高等級獲得本發明之效果具有重大意義。
再者,WO2008/023452A1中記載有就推動焊料粉使之效率良好地移動至電極表面之觀點而言,宜於接著時以特定壓力進行加壓;並記載有就更確實地形成焊料區域之觀點而言,加壓壓力例如設為0 MPa以上、較佳為設為1 MPa以上;進而記載有對膠帶有意施加之壓力可為0 MPa,亦可藉由配置於膠帶上之構件之自重而對膠帶施加特定壓力。雖然WO2008/023452A1中記載有對膠帶有意施加之壓力可為0 MPa,但關於施加超過0 MPa之壓力之情形時與設為0 MPa之情形時效果之差異未作任何記載。又,WO2008/023452A1中對於使用膏狀之導電膏而非膜狀之重要性亦未有任何認識。
又,若使用導電膏而非導電膜,則容易藉由導電膏之塗佈量而調整連接部及焊料部之厚度。另一方面,若為導電膜則存在如下問題:為了變更或調整連接部之厚度而必須準備不同厚度之導電膜或必須準備特定厚度之導電膜。又,與導電膏相比,導電膜存在如下傾向:於焊料之熔融溫度下無法充分降低導電膜之熔融黏度,容易阻礙焊料之凝集。
以下,一面參照圖式一面說明本發明之具體之實施形態。
圖1係模式性地表示使用本發明之一實施形態之導電材料所獲得之連接構造體的剖視圖。
圖1所示之連接構造體1具備第1連接對象構件2、第2連接對象構件3、及連接第1連接對象構件2與第2連接對象構件3之連接部4。連接部4係由上述導電材料形成。本實施形態中,導電材料包含焊料粒子作為導電性粒子。
連接部4具有複數個焊料粒子聚集並相互接合而成之焊料部4A、及使熱硬化性成分熱硬化而成之硬化物部4B。於本實施形態中,為了形成焊料部4A,使用焊料粒子作為導電性粒子。焊料粒子其中心部分及導電部之外表面均由焊料形成。
第1連接對象構件2於表面(上表面)具有複數個第1電極2a。第2連接對象構件3於表面(下表面)具有複數個第2電極3a。第1電極2a與第2電極3a藉由焊料部4A而電性連接。因此,第1連接對象構件2與第2連接對象構件3藉由焊料部4A而電性連接。再者,於連接部4中,與聚集至第1電極2a與第2電極3a之間之焊料部4A不同之區域(硬化物部4B部分)不存在焊料。與焊料部4A不同之區域(硬化物部4B部分)不存在與焊料部4A分離之焊料。再者,若為少量,則與聚集至第1電極2a與第2電極3a之間之焊料部4A不同之區域(硬化物部4B部分)亦可存在焊料。
如圖1所示,於連接構造體1中,複數個焊料粒子聚集於第1電極2a與第2電極3a之間,複數個焊料粒子熔融後,焊料粒子之熔融物於電極之表面潤濕擴散後固化,形成焊料部4A。因此,焊料部4A與第1電極2a、以及焊料部4A與第2電極3a之連接面積變大。即,與使用導電部之外表面部分為鎳、金或銅等金屬之導電性粒子之情形相比,藉由使用焊料粒子,焊料部4A與第1電極2a、以及焊料部4A與第2電極3a之接觸面積變大。因此,連接構造體1之導通可靠性及連接可靠性變高。
再者,於圖1所示之連接構造體1中,整個焊料部4A均位於第1、第2電極2a、3a間之對向區域。圖3所示之變化例之連接構造體1X僅其連接部4X不同於圖1所示之連接構造體1。連接部4X具有焊料部4XA與硬化物部4XB。可如連接構造體1X般,焊料部4XA之大部分位於第1、第2電極2a、3a對向之區域,焊料部4XA之一部分自第1、第2電極2a、3a對向之區域向側方伸出。自第1、第2電極2a、3a對向之區域向側方伸出之焊料部4XA為焊料部4XA之一部分,而非與焊料部4XA分離之焊料。再者,本實施形態中,可減少與焊料部分離之焊料之量,但硬化物部中亦可存在與焊料部分離之焊料。
若減少焊料粒子之使用量,則容易獲得連接構造體1。若增多焊料粒子之使用量,則容易獲得連接構造體1X。
就進一步提高導通可靠性之觀點而言,較佳為於連接構造體1、1X中,沿第1電極2a與連接部4、4X及第2電極3a之積層方向觀察第1電極2a與第2電極3a之相對向部分時,第1電極2a與第2電極3a之相對向部分之面積100%中之50%以上(更佳為60%以上,進而較佳為70%以上,尤佳為80%以上,最佳為90%以上)配置有連接部4、4X中之焊料部4A、4XA。
就進一步提高導通可靠性之觀點而言,較佳為於沿上述第1電極與上述連接部及上述第2電極之積層方向觀察上述第1電極與上述第2電極之相對向部分時,上述第1電極與上述第2電極之相對向部分之面積100%中之50%以上(更佳為60%以上,進而較佳為70%以上,尤佳為80%以上,最佳為90%以上)配置有上述連接部中之焊料部。
就進一步提高導通可靠性之觀點而言,較佳為於沿和上述第1電極與上述連接部及上述第2電極之積層方向正交的方向觀察上述第1電極與上述第2電極之相對向部分時,上述連接部中之焊料部之60%以上(更佳為70%以上,進而較佳為80%以上,進而更佳為90%以上,尤佳為95%以上,最佳為99%以上)配置於上述第1電極與上述第2電極之相對向部分。
繼而,對使用本發明之一實施形態之導電材料而製造連接構造體1之方法之一例進行說明。
首先,準備表面(上表面)具有第1電極2a之第1連接對象構件2。繼而,如圖2(a)所示,於第1連接對象構件2之表面上配置包含熱硬化性成分11B、複數個焊料粒子11A、及特定助焊劑之導電材料11(第1步驟)。所使用之導電材料包含熱硬化性化合物與熱硬化劑作為熱硬化性成分11B。
於第1連接對象構件2之設置有第1電極2a之表面上配置導電材料11。配置導電材料11後,焊料粒子11A被配置於第1電極2a(線)上與未形成第1電極2a之區域(間隔)上該兩者上。
作為導電材料11之配置方法,並無特別限定,可列舉:利用分注器之塗佈、網版印刷、及利用噴墨裝置之噴塗等。
又,準備表面(下表面)具有第2電極3a之第2連接對象構件3。繼而,如圖2(b)所示,於第1連接對象構件2之表面上之導電材料11中之與導電材料11之第1連接對象構件2側為相反側之表面上配置第2連接對象構件3(第2步驟)。於導電材料11之表面上自第2電極3a側配置第2連接對象構件3。此時,使第1電極2a與第2電極3a對向。
繼而,將導電材料11加熱至焊料粒子11A之熔點以上(第3步驟)。較佳為將導電材料11加熱至熱硬化性成分11B(黏合劑)之硬化溫度以上。於該加熱時,未形成電極之區域所存在之焊料粒子11A會向第1電極2a與第2電極3a之間聚集(自凝集效應)。於使用導電膏而非導電膜之情形時,焊料粒子11A有效地向第1電極2a與第2電極3a之間聚集。又,焊料粒子11A熔融而相互接合。又,熱硬化性成分11B熱硬化。其結果如圖2(c)所示,由導電材料11形成連接第1連接對象構件2與第2連接對象構件3之連接部4。由導電材料11形成連接部4,藉由複數個焊料粒子11A接合而形成焊料部4A,藉由熱硬化性成分11B熱硬化而形成硬化物部4B。若焊料粒子11A充分移動,則自並非位於第1電極2a與第2電極3a之間之焊料粒子11A開始移動起至焊料粒子11A完成向第1電極2a與第2電極3a之間之移動為止,此期間之溫度未保持恆定亦無妨。
於本實施形態中,較佳為於上述第2步驟及上述第3步驟中不進行加壓。於該情形時,第2連接對象構件3之重量施加於導電材料11。因此,於形成連接部4時,焊料粒子11A有效地聚集至第1電極2a與第2電極3a之間。再者,若於上述第2步驟及上述第3步驟中之至少一步驟中進行加壓,則焊料粒子欲向第1電極與第2電極之間聚集之作用受到抑制之傾向變高。
又,於本實施形態中,由於未進行加壓,故而於使塗佈有導電材料之第1連接對象構件與第2連接對象構件重合時,即便於第1連接對象構件與第2連接對象構件在第1連接對象構件之電極與第2連接對象構件之電極未對準之狀態下經重合之情形時,亦可修正該偏離而使第1連接對象構件之電極與第2連接對象構件之電極連接(自定位效應)。其原因在於:關於自行聚集至第1連接對象構件之電極與第2連接對象構件之電極之間且已熔融之焊料,若第1連接對象構件之電極與第2連接對象構件之電極之間之焊料和導電材料之其他成分的接觸面積成為最小則於能量上保持穩定,因此欲實現成為該最小面積之連接構造即存在對準之連接構造的力發揮作用。此時,較理想的是導電材料未硬化,且於該溫度下在該時間內導電材料之導電性粒子以外之成分之黏度足夠低。
如此獲得圖1所示之連接構造體1。再者,上述第2步驟與上述第3步驟可連續進行。又,可於進行上述第2步驟後,使所獲得之第1連接對象構件2與導電材料11與第2連接對象構件3之積層體移動至加熱部而進行上述第3步驟。為了進行上述加熱,可於加熱構件上配置上述積層體,亦可於經加熱之空間內配置上述積層體。
上述第3步驟中之上述加熱溫度較佳為140℃以上,更佳為160℃以上,又,較佳為450℃以下,更佳為250℃以下,進而較佳為200℃以下。
作為上述第3步驟中之加熱方法,可列舉:使用回焊爐或使用烘箱對連接構造體整體進行加熱而達到焊料之熔點以上及熱硬化性化合物之硬化溫度以上之方法、或者僅對連接構造體之連接部進行局部加熱之方法。
作為局部加熱方法所使用之器具,可列舉:加熱板、吹送熱風之熱風槍、烙鐵、及紅外線加熱器等。
又,於利用加熱板進行局部加熱時,較佳為於連接部正下方,由導熱性較高之金屬形成加熱板上表面,於其他不易加熱之部位,由氟樹脂等導熱性較低之材質形成加熱板上表面。
上述第1、第2連接對象構件並無特別限定。作為上述第1、第2連接對象構件,具體而言,可列舉:半導體晶片、半導體組件、LED晶片、LED組件、電容器及二極體等電子零件,以及樹脂膜、印刷基板、軟性印刷基板、撓性扁平電纜、剛柔性基板、玻璃環氧基板及玻璃基板等電路基板等電子零件等。上述第1、第2連接對象構件較佳為電子零件。
較佳為上述第1連接對象構件及上述第2連接對象構件中之至少一者為半導體晶片、樹脂膜、軟性印刷基板、剛柔性基板或撓性扁平電纜,更佳為樹脂膜、軟性印刷基板、撓性扁平電纜或剛柔性基板。較佳為上述第2連接對象構件為半導體晶片、樹脂膜、軟性印刷基板、剛柔性基板或撓性扁平電纜,更佳為樹脂膜、軟性印刷基板、撓性扁平電纜或剛柔性基板。樹脂膜、軟性印刷基板、撓性扁平電纜及剛柔性基板具有柔軟性較高且相對較輕量之性質。於使用導電膜進行此種連接對象構件之連接之情形時,存在導電性粒子中之焊料不易聚集至電極上之傾向。相對於此,藉由使用導電膏,即便使用樹脂膜、軟性印刷基板、撓性扁平電纜或剛柔性基板,亦可有效率地使導電性粒子中之焊料聚集至電極上,藉此可充分提高電極間之導通可靠性。與使用半導體晶片等其他連接對象構件之情形相比,於使用樹脂膜、軟性印刷基板、撓性扁平電纜或剛柔性基板之情形時,可更有效地獲得由不進行加壓所實現之電極間之導通可靠性之提高效果。
上述連接對象構件之形態存在周邊或面陣列等。作為各構件之特徵,若為周邊基板,則僅於基板之外周部存在電極。若為面陣列基板,則於面內存在電極。
作為上述連接對象構件上所設置之電極,可列舉:金電極、鎳電極、錫電極、鋁電極、銅電極、鉬電極、銀電極、SUS電極及鎢電極等金屬電極。於上述連接對象構件為軟性印刷基板之情形時,上述電極較佳為金電極、鎳電極、錫電極、銀電極或銅電極。於上述連接對象構件為玻璃基板之情形時,上述電極較佳為鋁電極、銅電極、鉬電極、銀電極或鎢電極。再者,於上述電極為鋁電極之情形時,可為僅由鋁所形成之電極,亦可為於金屬氧化物層之表面積層鋁層而成之電極。作為上述金屬氧化物層之材料,可列舉摻雜有3價金屬元素之氧化銦及摻雜有3價金屬元素之氧化鋅等。作為上述3價金屬元素,可列舉Sn、Al及Ga等。
以下,列舉實施例及比較例而具體地說明本發明。本發明並非僅限定於以下之實施例。
熱硬化性化合物1:間苯二酚型環氧化合物,共榮社化學製造,「Epolight TDC-LC」,環氧當量120 g/eq
熱硬化性化合物2:高反應型環氧化合物,ADEKA股份有限公司製造,「EP-3300S」,環氧當量165 g/eq
熱硬化劑1:三羥甲基丙烷三(3-巰基丙酸酯),SC有機化學公司製造,「TMMP」
熱硬化劑2:二季戊四醇六(3-巰基丙酸酯),SC有機化學公司製造,「DPMP」
潛伏性環氧熱硬化劑1:T&K TOKA公司製造,「FUJICURE 7000」
助焊劑1之製作方法:
向三口燒瓶內添加丙酮160 g與戊二酸(和光純藥工業公司製造)32 g,於室溫下溶解至均勻狀態。其後,歷時30分鐘滴加苄基胺(和光純藥工業公司製造)26 g,滴加結束後於室溫下攪拌2小時。藉由過濾而分取所析出之白色結晶,利用丙酮洗淨,進行真空乾燥而獲得助焊劑1。平均粒徑係使用掃描式電子顯微鏡(日立製作所公司製造,「S-4300SEN」),對任意之50個粒子進行測定,算出平均值。又,熔點係使用DSC(Seiko Instruments公司製造,「DSC6200」)測定吸熱波峰。
助焊劑2之製作方法:
對於藉由與助焊劑1相同之方法所獲得之白色結晶,利用乳缽將其粉碎至平均粒徑成為10 μm,而獲得助焊劑2。
助焊劑3之製作方法:
對於藉由與助焊劑1相同之方法所獲得之白色結晶,利用乳缽將其粉碎至平均粒徑成為1 μm,而獲得助焊劑3。
助焊劑4之製作方法:
對於藉由與助焊劑1相同之方法所獲得之白色結晶,利用乳缽將其粉碎至平均粒徑成為0.05 μm,而獲得助焊劑4。
助焊劑5之製作方法:
向三口燒瓶內添加丙酮160 g與環己烷羧酸(和光純藥工業公司製造)31 g,於室溫下溶解至均勻狀態。其後,歷時30分鐘滴加環己基胺(東京化成工業製造)24 g,滴加結束後於室溫下攪拌2小時。藉由過濾而分取所析出之白色結晶,利用丙酮洗淨,進行真空乾燥。其後,利用乳缽粉碎至平均粒徑成為10 μm,而獲得助焊劑5。
助焊劑6之製作方法:
向三口燒瓶內添加丙酮160 g與己二酸(和光純藥工業公司製造)35 g,於室溫下溶解至均勻狀態。其後,歷時30分鐘滴加苄基胺(和光純藥工業公司製造)26 g,滴加結束後於室溫下攪拌2小時。藉由過濾而分取所析出之白色結晶,利用丙酮洗淨,進行真空乾燥。其後,利用乳缽粉碎至平均粒徑成為10 μm,而獲得助焊劑6。
助焊劑7之製作方法:
於三口燒瓶內,對檸檬酸一水合物12.6 g添加三乙醇胺26.8 g,於120℃之油浴中一面攪拌一面使檸檬酸溶解。所獲得之檸檬酸三乙醇胺鹽(助焊劑7)於25℃下為液體。
助焊劑8之製作方法:
於三口燒瓶內,對戊二酸35.0 g添加三乙醇胺37.25 g,於120℃之油浴中一面攪拌一面使戊二酸溶解。所獲得之戊二酸三乙醇胺鹽(助焊劑8)於25℃下為半固體。
再者,關於25℃下為固體之助焊劑,於與導電性粒子及熱硬化性成分混合前之助焊劑單劑的狀態下和於與導電性粒子及熱硬化性成分混合後之導電材料中之助焊劑的狀態下,助焊劑之平均粒徑相同。
焊料粒子1(SnBi焊料粒子,熔點139℃,三井金屬公司製造,「DS-10」,平均粒徑(中值徑12 μm))
焊料粒子2(SAC焊料粒子,熔點217℃,三井金屬公司製造,「DS-10」,平均粒徑(中值徑12 μm))
焊料粒子3之製作方法:
向三口燒瓶內添加丙酮160 g與戊二酸(和光純藥工業公司製造)32 g,於室溫下溶解至均勻狀態。其後,添加100 g焊料粒子1並攪拌15分鐘後,歷時30分鐘滴加苄基胺(和光純藥工業公司製造)26 g,滴加結束後於室溫下攪拌2小時,藉此使助焊劑析出至焊料粒子之表面。其後,利用丙酮清洗焊料粒子1次,進行真空乾燥而獲得焊料粒子3。
(實施例1~17及比較例1~2)
(1)各向異性導電膏之製作
以下述表1、2所示之調配量調配下述表1、2所示之成分,而獲得各向異性導電膏。助焊劑以表1、2所示之狀態存在於所獲得之各向異性導電膏中。
(2)連接構造體(面陣列)之製作
作為第1連接對象構件,準備如下半導體晶片,其於半導體晶片本體(尺寸5×5 mm,厚度0.4 mm)之表面以400 μm間距、以面陣列方式配置有直徑250 μm、厚度10 μm之銅電極。關於銅電極之個數,每一半導體晶片上為10個×10個之合計100個。
作為第2連接對象構件,準備如下玻璃環氧基板,其於玻璃環氧基板本體(尺寸20×20 mm,厚度1.2 mm,材質FR-4)之表面,以對照第1連接對象構件之電極而成為與之相同之圖案之方式配置有金電極,且於未配置金電極之區域形成有阻焊膜。銅電極之表面與阻焊膜之表面的階差為15 μm,阻焊膜相較於銅電極而突出。
於上述玻璃環氧基板之上表面以厚度成為50 μm之方式塗佈剛製作後不久之各向異性導電膏,而形成各向異性導電膏層。於23℃、50%RH下放置2小時後,於各向異性導電膏層之上表面以電極彼此對向之方式積層半導體晶片。上述半導體晶片之重量施加於各向異性導電膏層。自該狀態起,以各向異性導電膏層之溫度於升溫開始後之5秒後達到焊料之熔點(實施例1~9、12~17及比較例1、2中為139℃,實施例10、11中為217℃)之方式進行加熱。進而,以各向異性導電膏層之溫度於升溫開始後之15秒後達到焊料之熔點+21℃(實施例1~9、12~17及比較例1、2中為160℃,實施例10、11中為238℃)之方式進行加熱,保持5分鐘,藉此使各向異性導電膏層硬化,而獲得連接構造體。加熱時未進行加壓。
(評價)
(1)黏度
使用E型黏度計(東機產業公司製造,「TVE22L」),於25℃及5 rpm之條件下測定各向異性導電膏於25℃下之黏度(η25)。
(2)保存穩定性
將各向異性導電膏裝入至注射器內,於23℃下保管24小時。於保管後,使用E型黏度計(東機產業公司製造,「TVE22L」),於25℃及5 rpm之條件下測定各向異性導電膏於25℃下之黏度(η25)。依據下述基準判定保存穩定性。
[保存穩定性之判定基準]
○○:保管後之黏度為保管前之黏度之±25%以內
○:不及○○之基準,保管後之黏度為保管前之黏度之±50%以內
△:不及○○及○之基準,保管後之黏度為保管前之黏度之±75%以內
×:不及○○、○及△之基準
(3)焊料部之厚度
藉由對所獲得之連接構造體進行剖面觀察,而評價位於上下電極間之焊料部之厚度。
(4)電極上之焊料之配置精度1
評價如下比率X,該比率X係於所獲得之連接構造體中,沿第1電極與連接部及第2電極之積層方向觀察第1電極與第2電極之相對向部分時,第1電極與第2電極之相對向部分之面積100%中的配置有連接部中之焊料部之面積之比率。依據下述基準判定電極上之焊料之配置精度1。
[電極上之焊料之配置精度1之判定基準]
○○:比率X為70%以上
○:比率X為60%以上且未達70%
△:比率X為50%以上且未達60%
×:比率X未達50%
(5)電極上之焊料之配置精度2
評價如下比率Y,該比率Y係於所獲得之連接構造體中,沿和第1電極與連接部及第2電極之積層方向正交的方向觀察第1電極與第2電極之相對向部分時,連接部中之焊料部100%中的配置於第1電極與第2電極之相對向部分之連接部中之焊料部之比率。依據下述基準判定電極上之焊料之配置精度2。
[電極上之焊料之配置精度2之判定基準]
○○:比率Y為99%以上
○:比率Y為90%以上且未達99%
△:比率Y為70%以上且未達90%
×:比率Y未達70%
(6)上下之電極間之導通可靠性
針對所獲得之連接構造體(n=15個),分別藉由4端子法測定上下之電極間之每一連接部位之連接電阻。算出連接電阻之平均值。再者,可基於電壓=電流×電阻之關係,藉由測定使規定電流流通時之電壓而求出連接電阻。依據下述基準判定導通可靠性。其中,n=15個中出現一例上下之電極間未導通之情況即判定為「×」。
[導通可靠性之判定基準]
○○:連接電阻之平均值為50 mΩ以下
○:連接電阻之平均值超過50 mΩ且為70 mΩ以下
△:連接電阻之平均值超過70 mΩ且為100 mΩ以下
×:連接電阻之平均值超過100 mΩ或發生連接不良
(7)於橫向上鄰接之電極間之絕緣可靠性
針對所獲得之連接構造體(n=15個),於85℃、濕度85%之環境中放置100小時後,對橫向上鄰接之電極間施加15 V,於25處測定電阻值。依據下述基準判定絕緣可靠性。其中,n=15個中出現一例於橫向上鄰接之電極間導通之情況即判定為「×」。
[絕緣可靠性之判定基準]
○○○:連接電阻之平均值為10
14Ω以上
○○:連接電阻之平均值為10
8Ω以上且未達10
14Ω
○:連接電阻之平均值為10
6Ω以上且未達10
8Ω
△:連接電阻之平均值為10
5Ω以上且未達10
6Ω
×:連接電阻之平均值未達10
5Ω
將詳細內容及結果示於下述表1、2。
[表1]
1:連接構造體 1X:連接構造體 2:第1連接對象構件 2a:第1電極 3:第2連接對象構件 3a:第2電極 4:連接部 4X:連接部 4A:焊料部 4XA:焊料部 4B:硬化物部 4XB:硬化物部 11:導電材料 11A:焊料粒子(導電性粒子) 11B:熱硬化性成分 21:導電性粒子(焊料粒子) 31:導電性粒子 32:基材粒子 33:導電部(具有焊料之導電部) 33A:第2導電部 33B:焊料部 41:導電性粒子 42:焊料部 1: Connection structure 1X: Link Construct 2: The first connection object member 2a: 1st electrode 3: The second connection target member 3a: 2nd electrode 4: Connecting part 4X: connection part 4A: Solder part 4XA: Solder part 4B: hardened part 4XB: Hardened part 11: Conductive material 11A: Solder particles (conductive particles) 11B: thermosetting components 21: Conductive particles (solder particles) 31: Conductive particles 32: Substrate particles 33: Conductive part (conductive part with solder) 33A: The second conductive part 33B: Solder part 41: Conductive particles 42: Solder part
圖1係模式性地表示使用本發明之一實施形態之導電材料所獲得之連接構造體的剖視圖。 圖2(a)~(c)係用以說明使用本發明之一實施形態之導電材料而製造連接構造體之方法之一例之各步驟的剖視圖。 圖3係表示連接構造體之變化例之剖視圖。 圖4係表示可用於導電材料之導電性粒子之第1例的剖視圖。 圖5係表示可用於導電材料之導電性粒子之第2例的剖視圖。 圖6係表示可用於導電材料之導電性粒子之第3例的剖視圖。 Fig. 1 is a cross-sectional view schematically showing a connection structure obtained by using a conductive material according to an embodiment of the present invention. 2( a ) to ( c ) are sectional views for explaining each step of an example of a method of manufacturing a connection structure using a conductive material according to an embodiment of the present invention. Fig. 3 is a cross-sectional view showing a modified example of the connection structure. Fig. 4 is a cross-sectional view showing a first example of conductive particles that can be used as a conductive material. Fig. 5 is a cross-sectional view showing a second example of conductive particles that can be used as a conductive material. Fig. 6 is a cross-sectional view showing a third example of conductive particles that can be used as a conductive material.
1:連接構造體 1: Connection structure
2:第1連接對象構件 2: The first connection object member
2a:第1電極 2a: 1st electrode
3:第2連接對象構件 3: The second connection target member
3a:第2電極 3a: 2nd electrode
4:連接部 4: Connecting part
4A:焊料部 4A: Solder part
4B:硬化物部 4B: hardened part
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