WO2016035637A1 - 接続構造体の製造方法 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a method for manufacturing a connection structure using a conductive paste containing solder particles.
- Anisotropic conductive materials such as anisotropic conductive paste and anisotropic conductive film are widely known.
- anisotropic conductive material conductive particles are dispersed in a binder resin.
- the anisotropic conductive material may be connected between a flexible printed circuit board and a glass substrate (FOG (Film on Glass)), or connected between a semiconductor chip and a flexible printed circuit board (COF ( (Chip on Film)), connection between a semiconductor chip and a glass substrate (COG (Chip on Glass)), connection between a flexible printed circuit board and a glass epoxy substrate (FOB (Film on Board)), and the like.
- FOG Glass
- COF Chip on Film
- an anisotropic conductive material containing conductive particles is disposed on the glass epoxy substrate. To do.
- a flexible printed circuit board is laminated, and heated and pressurized. As a result, the anisotropic conductive material is cured, and the electrodes are electrically connected via the conductive particles to obtain a connection structure.
- Patent Document 1 includes a resin layer containing a thermosetting resin, solder powder, and a curing agent, and the solder powder and the curing agent include the resin layer.
- An adhesive tape present therein is disclosed. This adhesive tape is in the form of a film, not a paste.
- Patent Document 1 discloses a bonding method using the above-mentioned adhesive tape. Specifically, a first substrate, an adhesive tape, a second substrate, an adhesive tape, and a third substrate are laminated in this order from the bottom to obtain a laminate. At this time, the first electrode provided on the surface of the first substrate is opposed to the second electrode provided on the surface of the second substrate. Moreover, the 2nd electrode provided in the surface of the 2nd board
- Patent Document 2 discloses a connection method between terminals using a conductive connection material including a curable resin composition containing a curable resin component and a flux, and conductive particles.
- the curable resin composition the melt viscosity at 160 ° C. after heating at 160 ° C. for 90 seconds is 0.01 to 10 Pa ⁇ s, and the insulation resistance value at 160 ° C. is less than 1 ⁇ 10 7 ⁇ ,
- the melt viscosity at 160 ° C. after heating at 160 ° C. for 300 seconds is 100 Pa ⁇ s or more, and the insulation resistance value at 160 ° C. is 1 ⁇ 10 7 ⁇ or more.
- Patent Document 2 describes that any conductive connection material in liquid or solid form at room temperature can be used.
- connection method between the terminals described in Patent Document 2 specifically includes an arrangement step in which the conductive connection material is disposed between opposing terminals, a melting point of the conductive particles, and the curable resin component.
- Patent Document 2 describes that a substrate provided with a base material and an insulating layer formed on the base material and the circuit layer by using a solder resist may be used.
- the adhesive tape described in Patent Document 1 is a film, not a paste. For this reason, it is difficult to efficiently arrange the solder powder on the electrodes (lines). For example, in the adhesive tape described in Patent Document 1, a part of the solder powder is easily placed in a region (space) where no electrode is formed. Solder powder disposed in a region where no electrode is formed does not contribute to conduction between the electrodes.
- the solder powder may not be efficiently disposed on the electrodes (lines).
- Patent Document 2 in order to collect conductive particles between terminals, a voltage is applied to each terminal to generate a potential difference between the opposing terminals. However, when such a voltage is applied, the manufacturing efficiency of the connection structure is lowered. Further, the conductive connection material described in Patent Document 2 may be in a solid state (film shape). However, when a solid conductive connection material is used, it is difficult to efficiently dispose the conductive particles on the electrodes (lines) even if a potential difference is generated between the opposing terminals.
- the object of the present invention is to ensure electrical conductivity even when the solder resist film protrudes from the electrodes, and further to efficiently arrange the solder particles between the electrodes, thereby improving the reliability of electrical conductivity between the electrodes. It is providing the manufacturing method of the connection structure which can be performed.
- a conductive paste containing a thermosetting component and a plurality of solder particles, a first connection target member having at least one first electrode on the surface, and at least one second A step of disposing the conductive paste on the surface of the first connection target member using a second connection target member having an electrode on the surface; and the first connection target member side of the conductive paste; On the opposite surface, the step of disposing the second connection object member so that the first electrode and the second electrode face each other, the melting point of the solder particles and the thermosetting component
- the conductive paste is heated to a temperature equal to or higher than the curing temperature of the first connection target member and the second connection target member to form a connection portion connecting the first connection target member and the second connection target member, and the first 1 electrode and the second electrode In the region where the first electrode on the surface on the first electrode side is not provided as the first connection target member.
- the first A connection structure manufacturing method is provided in which the solder resist film is positioned between the connection target member and the second connection target member.
- an outer surface of the solder resist film protrudes by 5 ⁇ m or more from an outer surface of the first electrode. .
- the distance of the outer surface of the solder resist film in the first connection target member protruding from the outer surface of the first electrode is The average particle diameter of the solder particles contained in the conductive paste is 0.15 times or more and 6 times or less.
- the solder resist film has a thickness of 15 ⁇ m or more and 75 ⁇ m or less.
- the thickness of the solder portion located between the first electrode and the second electrode in the connection structure obtained is set to 100 ⁇ m.
- the conductive paste in the step of arranging the second connection target member and the step of forming the connection portion, no pressure is applied, and the conductive paste includes The weight of the second connection target member is added, or at least one of the step of arranging the second connection target member and the step of forming the connection portion is pressurized, and the first The pressure of pressurization is less than 2 MPa in both the step of arranging the two connection target members and the step of forming the connection portion.
- the weight of the second connection target member may be added to the conductive paste without applying pressure.
- the pressure of pressurization may be less than 2 MPa.
- the average particle diameter of the solder particles is 0.5 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less.
- the content of the solder particles in the conductive paste is 10% by weight or more and 80% by weight or less.
- the second connection target member is a resin film, a flexible printed board, a rigid flexible board, or a flexible flat cable.
- the electrode width of the said 1st electrode is 50 micrometers or more and 1000 micrometers or less
- the electrode width of the said 2nd electrode is 50 micrometers or more and 1000 micrometers or less.
- the interelectrode width of the first electrode is 50 ⁇ m or more and 1000 ⁇ m or less
- the interelectrode width of the second electrode is 50 ⁇ m or more and 1000 ⁇ m or less.
- a side surface of the solder resist film is protruded from an outer surface of the first electrode of the solder resist film. It is inclined inward as it goes to the outer surface.
- a solder resist is provided in a region where the second electrode on the surface on the second electrode side is not provided as the second connection target member.
- a second connection target member that has a film and the outer surface of the solder resist film does not protrude from the outer surface of the second electrode, or the surface on the second electrode side
- a second connection target member having no solder resist film is used in a region where the second electrode is not provided.
- connection structure In a specific aspect of the manufacturing method of the connection structure according to the present invention, no voltage is applied to the first electrode and the second electrode before the thermosetting component is cured.
- the manufacturing method of the connection structure according to the present invention includes a conductive paste containing a thermosetting component and a plurality of solder particles, a first connection target member having at least one first electrode on the surface, and at least one A step of disposing the conductive paste on the surface of the first connection target member using a second connection target member having a second electrode on the surface; and the first connection target of the conductive paste.
- the conductive paste is heated to a temperature equal to or higher than the curing temperature of the curable component, thereby forming a connection portion connecting the first connection target member and the second connection target member with the conductive paste, and ,
- the first electrode and the above A step of electrically connecting two electrodes to each other by a solder portion in the connection portion, and the first electrode on the surface on the first electrode side as the first connection target member.
- connection target member that has a solder resist film in a region where no solder is provided and the outer surface of the solder resist film protrudes from the outer surface of the first electrode.
- solder resist film even if the solder resist film is positioned between the first connection target member and the second connection target member, and the solder resist film protrudes from the electrode, it is conductive. And the solder particles can be efficiently arranged between the electrodes, and the conduction reliability between the electrodes can be improved.
- FIG. 1 is a partially cutaway front sectional view schematically showing a connection structure obtained by a method for manufacturing a connection structure according to an embodiment of the present invention.
- 2 (a) to 2 (c) are partially cutaway front cross-sectional views for explaining each step of the method for manufacturing a connection structure according to one embodiment of the present invention.
- FIG. 3 is a partially cutaway front sectional view showing a modified example of the connection structure.
- FIG. 4 is a partially cutaway front sectional view showing a modification of the first connection target member.
- FIG. 5 is a partially cutaway front sectional view showing a conventional connection structure obtained by a conventional method for manufacturing a connection structure.
- a conductive paste including a thermosetting component and a plurality of solder particles, a first connection target member having at least one first electrode on the surface, and at least one The 2nd connection object member which has a 2nd electrode on the surface is used.
- the step of disposing the conductive paste on the surface of the first connection target member, and the surface of the conductive paste opposite to the first connection target member side the step of arranging the second connection target member so that the first electrode and the second electrode face each other, the melting point of the solder particles or more and the curing temperature of the thermosetting component or more
- the conductive paste is heated to form a connection portion connecting the first connection target member and the second connection target member with the conductive paste, and the first electrode and Electrically connecting the second electrode to a solder portion in the connection portion.
- the first connection target member has a solder resist film in a region where the first electrode on the surface on the first electrode side is not provided, and A first connection target member is used in which the outer surface of the solder resist film protrudes from the outer surface of the first electrode.
- the solder resist film is positioned between the first connection target member and the second connection target member.
- connection structure since the above configuration is adopted, a plurality of solder particles are gathered between the electrodes, and the plurality of solder particles are efficiently arranged on the electrodes (lines). be able to. Moreover, it is difficult for some of the plurality of solder particles to be disposed in a region (space) where no electrode is formed, and the amount of solder particles disposed in a region where no electrode is formed can be considerably reduced. Therefore, the conduction reliability between the electrodes can be improved. In addition, it is possible to prevent electrical connection between laterally adjacent electrodes that should not be connected, and to improve insulation reliability. When a conductive film is used, it is difficult for a plurality of solder particles to gather between each electrode. However, in the present invention, a plurality of solder particles gather between each electrode because a conductive paste is used. This is because the movement of the solder particles starts at a relatively early stage during heating.
- the thickness of the solder portion can be increased, and conductivity can be ensured even if the solder resist film protrudes from the electrodes. . Further, by causing the solder resist film to protrude, the solder particles on the solder resist film can easily move onto the first electrode which is a recess, and the solder particles can be efficiently collected between the electrodes. Further, by forming the solder resist film, the insulation reliability can be further enhanced.
- a solder resist film is formed on the second electrode-side surface in the region where the second electrode is not provided as the second connection target member.
- the outer surface of the solder resist film uses a second connection target member that does not protrude from the outer surface of the second electrode, or the second electrode-side surface of the second electrode side It is preferable to use a second connection target member that does not have a solder resist film in a region in which the second electrode is not provided, and a region in which the second electrode on the surface on the second electrode side is not provided In addition, it is more preferable to use the second connection target member that does not have a solder resist film.
- the outer surface of the solder resist film is the outer surface of the second electrode. It is preferably recessed more than the outer surface of the second electrode, more preferably 5 ⁇ m or more, and even more preferably 10 ⁇ m or more.
- another method of efficiently collecting a plurality of solder particles between the electrodes may be further employed.
- a method for efficiently collecting a plurality of solder particles between electrodes when heat is applied to the conductive paste between the first connection target member and the second connection target member, the viscosity of the conductive paste by heat is applied.
- the method of generating the convection of the electrically conductive paste between a 1st connection object member and a 2nd connection object member etc. is mentioned because it falls.
- a method of generating convection due to a difference in heat capacity between the electrode on the surface of the connection target member and the other surface member, a method of generating convection as water vapor from the heat of the connection target member, and the first Examples include a method of generating convection due to a temperature difference between the connection target member and the second connection target member.
- a method of selectively aggregating solder particles on the surface of the electrode may be further employed.
- a method of selectively agglomerating solder particles on the surface of the electrode there is a connection target member formed by an electrode material having good wettability of molten solder particles and another surface material having poor wettability of molten solder particles.
- a method of selectively adhering molten solder particles that have reached the surface of the electrode to the electrode and then melting and adhering another solder particle to the molten solder particles, and an electrode material with good thermal conductivity And other surface materials with poor thermal conductivity are selected, and when heat is applied, the temperature of the electrode is raised relative to the other surface members to selectively
- the solder particles are selectively agglomerated on the electrodes by using solder particles that have been treated so as to have a positive charge with respect to the negative charges existing on the electrode formed of metal.
- the solder particles can be moved between the upper and lower electrodes without applying a voltage.
- the thickness of the solder portion between the electrodes is preferably 10 ⁇ m or more, more preferably 20 ⁇ m or more, preferably 100 ⁇ m or less. More preferably, it is 80 micrometers or less, More preferably, it is 70 micrometers or less, Especially preferably, it is 60 micrometers or less, Most preferably, it is 50 micrometers or less.
- the solder wetted area on the surface of the electrode is preferably 50% or more, more preferably 70% or more, and preferably 100% or less.
- connection structure in the step of arranging the second connection target member and the step of forming the connection portion, no pressure is applied, and the second connection is applied to the conductive paste.
- the weight of the target member is added, or at least one of the step of arranging the second connection target member and the step of forming the connection portion, pressurization is performed at less than 2 MPa, and the second
- the pressure of the pressurization is less than 2 MPa.
- the method for manufacturing a connection structure from the viewpoint of suppressing the warpage of the connection target member, in the method for manufacturing a connection structure according to the present invention, at least one of the step of arranging the second connection target member and the step of forming the connection portion is performed.
- the pressure of pressurization may be less than 2 MPa in both the step of performing pressure and arranging the second connection target member and the step of forming the connection portion.
- the pressurization may be performed only in the step of arranging the second connection target member, or the pressurization may be performed only in the step of forming the connection portion.
- Pressurization may be performed in both the step of arranging the connection target member and the step of forming the connection portion.
- the case where the pressure is less than 2 MPa includes the case where no pressure is applied.
- the pressure of pressurization is preferably 1.9 MPa or less, more preferably 1.5 MPa or less, still more preferably 1 MPa or less, and particularly preferably 0.8 MPa or less.
- the pressure of pressurization is 1 MPa or less, the aggregation of solder particles is significantly promoted as compared with the case where the pressure of pressurization exceeds 1 MPa.
- the pressure of the pressurization is 0.8 MPa or less, the aggregation of the solder particles is further promoted more remarkably than when the pressure of the pressurization exceeds 0.8 MPa.
- connection structure in the step of arranging the second connection target member and the step of forming the connection portion, no pressure is applied, and the second connection is applied to the conductive paste.
- the weight of the target member is preferably added, and in the step of arranging the second connection target member and the step of forming the connection portion, the conductive paste exceeds the weight force of the second connection target member. It is preferable that no pressure is applied.
- the uniformity of the amount of solder can be further enhanced in the plurality of solder portions.
- the thickness of the solder portion can be increased more effectively, and a plurality of solder particles can be easily collected between the electrodes, and the plurality of solder particles can be arranged more efficiently on the electrodes (lines).
- the conduction reliability between the electrodes can be further enhanced.
- the electrical connection between the laterally adjacent electrodes that should not be connected can be further prevented, and the insulation reliability can be further improved.
- a conductive paste is used instead of a conductive film. The inventors have found that they need to be used.
- the connection portion is Solder particles arranged in a region (space) where no electrode is formed before being formed are more easily collected between the first electrode and the second electrode, and a plurality of solder particles are separated into electrodes (lines).
- the inventors have also found that more efficient placement can be achieved.
- a configuration in which a conductive paste is used instead of a conductive film and a configuration in which the weight of the second connection target member is added to the conductive paste without applying pressure are used in combination. This has a great meaning in order to obtain the effects of the present invention at a higher level.
- WO2008 / 023452A1 describes that it is preferable to pressurize with a predetermined pressure at the time of bonding from the viewpoint of efficiently moving the solder powder to the electrode surface, and the pressurizing pressure further ensures the solder area.
- the pressure is set to 0 MPa or more, preferably 1 MPa or more.
- a predetermined pressure may be applied to the adhesive tape by its own weight.
- WO2008 / 023452A1 it is described that the pressure applied intentionally to the adhesive tape may be 0 MPa, but there is no difference between the effect when the pressure exceeding 0 MPa is applied and when the pressure is set to 0 MPa. Not listed.
- WO2008 / 023452A1 recognizes nothing about the importance of using a paste-like conductive paste instead of a film.
- the conductive film in order to change or adjust the thickness of the connection portion, it is necessary to prepare a conductive film having a different thickness or to prepare a conductive film having a predetermined thickness. There is.
- the conductive film has a problem that the melt viscosity of the conductive film cannot be sufficiently lowered at the melting temperature of the solder, and the aggregation of the solder particles is hindered.
- FIG. 1 schematically shows a connection structure obtained by the method for manufacturing a connection structure according to an embodiment of the present invention in a partially cutaway front sectional view.
- connection structure 1 shown in FIG. 1 is a connection that connects a first connection target member 2, a second connection target member 3, and the first connection target member 2 and the second connection target member 3.
- Part 4 is formed of a conductive paste containing a thermosetting component and a plurality of solder particles, and is a cured product of the conductive paste.
- the connecting portion 4 includes a solder portion 4A in which a plurality of solder particles are gathered and joined to each other, and a cured product portion 4B in which a thermosetting component is thermally cured.
- the first connection object member 2 has a plurality of first electrodes 2a on the surface (upper surface).
- the first connection object member 2 has a solder resist film 2b in a region where the first electrode 2a is not provided on the surface (upper surface) on the first electrode 2a side.
- the thickness of the solder resist film 2b is thicker than the thickness of the first electrode 2a. For this reason, the outer surface (upper surface) of the solder resist film 2b protrudes from the outer surface (upper surface) of the first electrode 2a.
- the outer surface of the solder resist film 2b protrudes from the outer surface of the first electrode 2a.
- the second connection target member 3 has a plurality of second electrodes 3a on the surface (lower surface).
- the first electrode 2a and the second electrode 3a are electrically connected by the solder portion 4A. Therefore, the first connection target member 2 and the second connection target member 3 are electrically connected by the solder portion 4A.
- the connection portion 4 no solder exists in a region (cured product portion 4B portion) different from the solder portion 4A gathered between the first electrode 2a and the second electrode 3a.
- the solder part 4A hardened product part 4B part
- there is no solder separated from the solder part 4A If the amount is small, the solder may be present in a region (cured product portion 4B portion) different from the solder portion 4A gathered between the first electrode 2a and the second electrode 3a.
- the connection structure 1 a plurality of solder particles gather between the first electrode 2 a and the second electrode 3 a, and after the plurality of solder particles melt, After the electrode surface wets and spreads, it solidifies to form the solder portion 4A.
- the thickness of the solder part 4A located between the first electrode 2a and the second electrode 3a in the connection structure 1 is the average particle of the plurality of solder particles contained in the conductive paste. It is larger than the diameter. For this reason, even if the solder resist film 2b protrudes from the first electrode 2a, the conductivity is sufficiently ensured.
- the thickness of the solder portion 4A between the first and second electrodes 2a, 3a is larger than the average particle diameter of the plurality of solder particles contained in the conductive paste, so that the solder portion 4A and the first electrode 2a and the connection area between the solder portion 4A and the second electrode 3a are increased.
- the solder particles By using the solder particles, the solder part 4A, the first electrode 2a, and the solder part 4A are compared with the case where the conductive outer surface is made of a metal such as nickel, gold or copper.
- the contact area with the second electrode 3a increases. This also increases the conduction reliability and connection reliability in the connection structure 1.
- the conductive paste may contain a flux. When the conductive paste contains a flux, the flux is generally gradually deactivated by heating.
- the solder resist film is located between the first connection target member and the second connection target member.
- the first connection target member preferably has a plurality of first electrodes on the surface, and the solder resist film between the plurality of first electrodes.
- the distance D protruding from the outer surface (upper surface) of the first electrode of the outer surface (upper surface) of the solder resist film in the first connection target member is preferably more than 0 ⁇ m, more preferably 1 ⁇ m or more. More preferably, it is 5 ⁇ m or more, particularly preferably 10 ⁇ m or more, preferably 50 ⁇ m or less, more preferably 40 ⁇ m or less, still more preferably 25 ⁇ m or less.
- the distance D is not less than the above lower limit and not more than the above upper limit, solder particles are more effectively collected between the electrodes, and the conduction reliability between the electrodes is further enhanced.
- the thickness of the solder resist film is preferably 15 ⁇ m or more, more preferably 20 ⁇ m or more, further preferably 25 ⁇ m or more, preferably 75 ⁇ m or less, more preferably 65 ⁇ m or less, and even more preferably 50 ⁇ m or less.
- the thickness of the solder resist film is not less than the above lower limit and not more than the above upper limit, the solder particles are more effectively collected between the electrodes, the conduction reliability between the electrodes is further enhanced, and the insulation reliability is further enhanced. Become.
- the distance D projecting from the outer surface of the first electrode on the outer surface of the solder resist film in the first connection target member is preferably 0 of the average particle diameter of the solder particles contained in the conductive paste. 15 times or more, more preferably 0.5 times or more, still more preferably 1 time or more, still more preferably 1.5 times or more, particularly preferably 2 times or more, preferably 6 times or less, more preferably 5 times or less. More preferably, it is 4 times or less.
- the distance D and the average particle diameter of the solder particles satisfy the above relationship, the solder particles are more effectively collected between the electrodes, and the conduction reliability between the electrodes is further enhanced.
- the distance D is 0.5 times or more of the average particle diameter of the solder particles, the solder particles tend to remarkably gather between the electrodes, and the distance D is one or more times the average particle diameter of the solder particles. Then, it becomes easy to collect solder particles more significantly between the electrodes.
- connection structure 1 shown in FIG. 1 all of the solder portions 4A are located in the facing region between the first and second electrodes 2a and 3a.
- the connection structure 1X of the modification shown in FIG. 3 is different from the connection structure 1 shown in FIG. 1 only in the connection portion 4X.
- the connection part 4X has the solder part 4XA and the hardened
- most of the solder portions 4XA are located in regions where the first and second electrodes 2a and 3a are opposed to each other, and a part of the solder portion 4XA is first and second. You may protrude to the side from the area
- the solder part 4XA protruding laterally from the region where the first and second electrodes 2a and 3a are opposed is a part of the solder part 4XA and is not a solder separated from the solder part 4XA.
- the amount of solder away from the solder portion can be reduced, but the solder away from the solder portion may exist in the cured product portion.
- connection structure 1 If the amount of solder particles used is reduced, the connection structure 1 can be easily obtained. If the amount of the solder particles used is increased, it becomes easy to obtain the connection structure 1X. When the amount of solder particles used is large, the thickness of the solder portion located between the first electrode and the second electrode in the connection structure is set to the average particle of the plurality of solder particles contained in the conductive paste. It is easy to make it larger than the diameter.
- connection structure 1 using the conductive paste according to the embodiment of the present invention will be described.
- the first connection target member 2 having the first electrode 2a on the surface (upper surface) is prepared.
- the first connection object member 2 has a solder resist film 2b in a region where the first electrode 2a is not provided on the surface (upper surface) on the first electrode 2a side.
- a conductive paste 11 including a thermosetting component 11B and a plurality of solder particles 11A is disposed on the surface of the first connection target member 2 (first Process).
- the conductive paste 11 is disposed on the surface of the first connection target member 2 on which the first electrode 2a is provided.
- the solder particles 11A are arranged both on the first electrode 2a (line) and on the region where the first electrode 2a is not formed (space, solder resist film 2b). ing.
- the arrangement method of the conductive paste 11 is not particularly limited, and examples thereof include application with a dispenser, screen printing, and ejection with an inkjet device.
- the 2nd connection object member 3 which has the 2nd electrode 3a on the surface (lower surface) is prepared.
- the 2nd connection object member 3 is arrange
- the second connection target member 3 is disposed from the second electrode 3a side. At this time, the first electrode 2a and the second electrode 3a are opposed to each other.
- the conductive paste 11 is heated above the melting point of the solder particles 11A and above the curing temperature of the thermosetting component 11B (third step). That is, the conductive paste 11 is heated to a temperature lower than the melting point of the solder particles 11A and the curing temperature of the thermosetting component 11B. At the time of this heating, the solder particles 11A that existed in the region where no electrode is formed gather between the first electrode 2a and the second electrode 3a (self-aggregation effect). In the present embodiment, since the conductive paste is used instead of the conductive film, the solder particles 11A are effectively collected between the first electrode 2a and the second electrode 3a. Also, the solder particles 11A are melted and joined together. Further, the thermosetting component 11B is thermoset.
- connection portion 4 connecting the first connection target member 2 and the second connection target member 3 is formed with the conductive paste 11.
- the connection part 4 is formed by the conductive paste 11
- the solder part 4A is formed by joining a plurality of solder particles 11A
- the cured part 4B is formed by thermosetting the thermosetting component 11B. If the solder particles 3 move quickly, the first electrode 2a and the second electrode are moved after the movement of the solder particles 3 that are not positioned between the first electrode 2a and the second electrode 3a starts. It is not necessary to keep the temperature constant until the movement of the solder particles 3 is completed.
- connection structure 101 includes a first connection target member 102, a second connection target member 103, and a connection unit 104.
- the first connection target member 102 has a plurality of first electrodes 102a on the surface.
- the second connection target member 103 has a plurality of second electrodes 103a on the surface.
- the first connecting portion 104 has a solder portion 104A and a cured product portion 104B. In the connection structure 101 shown in FIG. 5, there is a portion where the first electrode 102a and the second electrode 103a are not electrically connected by the solder portion 104A because the solder particles are not sufficiently collected in the solder portion 104A. is there.
- the electrode of the first connection target member Even when the first connection target member and the second connection target member are overlapped in a state where the alignment of the electrodes of the second connection target member is shifted, the shift is corrected and the first connection target member is corrected. And the electrode of the second connection target member can be connected (self-alignment effect). This is because the molten solder self-aggregated between the electrode of the first connection target member and the electrode of the second connection target member is between the electrode of the first connection target member and the electrode of the second connection target member.
- the viscosity of the conductive paste at the melting point temperature of the solder is preferably 50 Pa ⁇ s or less, more preferably 10 Pa ⁇ s or less, still more preferably 1 Pa ⁇ s or less, preferably 0.1 Pa or more, more preferably 0.2 Pa ⁇ s. That's it. If the viscosity is lower than the predetermined viscosity, the solder particles can be efficiently aggregated. If the viscosity is higher than the predetermined viscosity, the void at the connection portion is suppressed, and the protrusion of the conductive paste to other than the connection portion is suppressed. Can do.
- connection structure 1 shown in FIG. 1 is obtained.
- the second step and the third step may be performed continuously.
- the laminated body of the obtained 1st connection object member 2, the electrically conductive paste 11, and the 2nd connection object member 3 is moved to a heating member,
- the said 3rd You may perform a process.
- the laminate In order to perform the heating, the laminate may be disposed on a heating member, or the laminate may be disposed in a heated space.
- the heating temperature in the third step is not particularly limited as long as it is higher than the melting point of the solder particles and higher than the curing temperature of the thermosetting component.
- the heating temperature is preferably 140 ° C. or higher, more preferably 160 ° C. or higher, preferably 450 ° C. or lower, more preferably 250 ° C. or lower, and still more preferably 200 ° C. or lower.
- a 1st connection object member or a 2nd connection object member can be peeled from a connection part for the purpose of correction of a position, or re-production.
- the heating temperature for performing this peeling is preferably not lower than the melting point of the solder particles, more preferably not lower than the melting point (° C.) of the solder particles + 10 ° C.
- the heating temperature for performing this peeling may be the melting point (° C.) of the solder particles + 100 ° C. or less.
- connection structure As the heating method in the third step, a method of heating the entire connection structure using a reflow furnace or an oven above the melting point of the solder particles and the curing temperature of the thermosetting component, or a connection structure The method of heating only the connection part of a body locally is mentioned.
- instruments used in the method of locally heating include a hot plate, a heat gun that applies hot air, a soldering iron, and an infrared heater.
- the metal directly under the connection is made of a metal with high thermal conductivity, and other places where heating is not preferred are made of a material with low thermal conductivity such as a fluororesin.
- the upper surface of the hot plate is preferably formed.
- connection portion in which the solder portion in the connection portion is disposed in 50% or more of the area of 100% of the portion where the electrode and the second electrode face each other.
- the said 1st connection object member should just have at least 1 1st electrode.
- the first connection target member preferably has a plurality of first electrodes.
- the said 2nd connection object member should just have at least 1 2nd electrode.
- the second connection target member preferably has a plurality of second electrodes.
- the side surface of the solder resist film 2Ab is inclined inwardly toward the outer surface of the solder resist film 2Ab. It is preferable to use the first connection target member 2A. In this case, when the solder particles are moved, the side surfaces of the solder resist film hardly disturb the movement of the solder particles, but rather the solder particles easily pass through the side surfaces of the solder resist film. As a result, the solder is more effectively disposed between the upper and lower electrodes, and the conduction reliability between the electrodes is further enhanced.
- the inclination angle ⁇ to the inside of the side surface of the solder resist film is preferably more than 0 degree, more preferably 3 degrees or more, and still more preferably 5 degrees. Degrees or more, particularly preferably 10 degrees or more, and most preferably 20 degrees or more.
- the first and second connection target members are not particularly limited. Specifically as said 1st, 2nd connection object member, electronic components, such as a semiconductor chip, a semiconductor package, LED chip, LED package, a capacitor
- the first and second connection target members are preferably electronic components.
- At least one of the first connection target member and the second connection target member is a resin film, a flexible printed board, a flexible flat cable, or a rigid flexible board.
- the second connection target member is preferably a resin film, a flexible printed board, a flexible flat cable, or a rigid flexible board. Resin films, flexible printed boards, flexible flat cables, and rigid flexible boards have the property of being highly flexible and relatively lightweight. When a conductive film is used for connection of such a connection object member, there exists a tendency for a solder particle not to gather on an electrode.
- the conductive reliability between the electrodes can be sufficiently improved by efficiently collecting the solder particles on the electrodes. it can.
- the reliability of conduction between electrodes by not applying pressure compared to the case of using other connection target members such as a semiconductor chip can be obtained more effectively.
- the electrode provided on the connection target member examples include metal electrodes such as a gold electrode, a nickel electrode, a tin electrode, an aluminum electrode, a copper electrode, a molybdenum electrode, a silver electrode, and a tungsten electrode.
- the electrode is preferably a gold electrode, a nickel electrode, a tin electrode, a silver electrode, or a copper electrode.
- the electrode is preferably an aluminum electrode, a copper electrode, a molybdenum electrode, a silver electrode, or a tungsten electrode.
- the electrode formed only with aluminum may be sufficient and the electrode by which the aluminum layer was laminated
- the material for the metal oxide layer include indium oxide doped with a trivalent metal element and zinc oxide doped with a trivalent metal element.
- the trivalent metal element include Sn, Al, and Ga.
- the viscosity ⁇ at 25 ° C. of the conductive paste is preferably 10 Pa ⁇ s or more, more preferably 50 Pa ⁇ s or more, further preferably 100 Pa ⁇ s or more, preferably Is 800 Pa ⁇ s or less, more preferably 600 Pa ⁇ s or less, and still more preferably 500 Pa ⁇ s or less.
- the viscosity can be appropriately adjusted depending on the type and amount of the compounding component. Further, the use of a filler can make the viscosity relatively high.
- the viscosity can be measured under conditions of 25 ° C. and 5 rpm using, for example, an E-type viscometer (manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd.).
- the minimum value of viscosity of the conductive paste (minimum melt viscosity value) in a temperature range of 25 ° C. or higher and the melting point of the solder particles (solder) is preferably 0.1 Pa ⁇ s or higher, more preferably 0. .2 Pa ⁇ s or more, preferably 10 Pa ⁇ s or less, more preferably 1 Pa ⁇ s or less.
- the minimum value of the viscosity is not less than the above lower limit and not more than the above upper limit, the solder particles can be arranged more efficiently on the electrode.
- the minimum value of the above viscosity is STRESSTECH (manufactured by EOLOGICA), etc., strain control 1 rad, frequency 1 Hz, heating rate 20 ° C./min, measurement temperature range 40 to 200 ° C. (however, the melting point of solder particles is 200 ° C. In the case of exceeding the upper limit of the temperature, the melting point of the solder particles is taken into account). From the measurement result, the minimum value of the viscosity in the temperature region of the solder particle melting point or lower is evaluated.
- the electrode width of the first electrode and the electrode width of the second electrode are preferably 50 ⁇ m or more, more preferably 75 ⁇ m or more, preferably 1000 ⁇ m. Hereinafter, it is more preferably 500 ⁇ m or less, and further preferably 250 ⁇ m or less.
- the electrode width is the width of the line (L) in L / S.
- the interelectrode width of the first electrode and the interelectrode width of the second electrode are preferably 50 ⁇ m or more, more preferably 75 ⁇ m or more, preferably 1000 ⁇ m or less, more preferably Is 500 ⁇ m or less, more preferably 250 ⁇ m or less.
- the inter-electrode width is the width of the space (S) in L / S. The effect of the present invention is more effectively exhibited as the electrode width and interelectrode width become smaller in the order of 100 ⁇ m or less, 85 ⁇ m or less, and 70 ⁇ m or less.
- the conductive paste includes a thermosetting component and a plurality of solder particles.
- the thermosetting component preferably includes a curable compound (thermosetting compound) that can be cured by heating, and a thermosetting agent. From the viewpoint of effectively removing the oxide film on the surface of the solder particles and the surface of the electrode and further reducing the connection resistance, the conductive paste preferably contains a flux.
- solder particles have solder on a conductive outer surface. As for the said solder particle, both a center part and an electroconductive outer surface are formed with the solder.
- the zeta potential on the surface of the solder particles is positive.
- the zeta potential of the surface of the solder particle may not be positive.
- Zeta potential measurement method 0.05 g of solder particles are put in 10 g of methanol and subjected to ultrasonic treatment or the like to uniformly disperse to obtain a dispersion.
- the zeta potential can be measured by electrophoretic measurement using this dispersion and “Delsamax PRO” manufactured by Beckman Coulter.
- the zeta potential of the solder particles is preferably more than 0 mV, preferably 1 mV or less, more preferably 0.7 mV or less, and still more preferably 0.5 mV or less.
- the zeta potential is less than or equal to the above upper limit, the solder particles hardly aggregate in the conductive paste before use.
- the zeta potential is 0 mV or more, the solder particles efficiently aggregate on the electrode during mounting.
- the solder particles preferably have a solder particle body and an anionic polymer disposed on the surface of the solder particle body.
- the solder particles are preferably obtained by surface-treating the solder particle body with an anionic polymer or a compound that becomes an anionic polymer.
- the said anion polymer and the compound used as the said anion polymer only 1 type may respectively be used and 2 or more types may be used together.
- an anionic polymer for example, a (meth) acrylic polymer copolymerized with (meth) acrylic acid, synthesized from a dicarboxylic acid and a diol and having carboxyl groups at both ends
- Polyester polymer polymer obtained by intermolecular dehydration condensation reaction of dicarboxylic acid and having carboxyl groups at both ends, polyester polymer synthesized from dicarboxylic acid and diamine and having carboxyl groups at both ends, and modified poval having carboxyl groups ( A method of reacting a carboxyl group of an anionic polymer with a hydroxyl group on the surface of a solder particle body using “GOHSEX T” manufactured by Nippon Synthetic Chemical Co., Ltd., etc.
- anion portion of the anionic polymer examples include the carboxyl group, and other than that, a tosyl group (p—H 3 CC 6 H 4 S ( ⁇ O) 2 —), a sulfonate ion group (—SO 3 —) ) And phosphate ion groups (—PO 4 ⁇ ) and the like.
- a compound having a functional group that reacts with a hydroxyl group on the surface of the solder particle body and having a functional group that can be polymerized by addition or condensation reaction is used.
- the method of polymerizing on the surface is mentioned.
- the functional group that reacts with the hydroxyl group on the surface of the solder particle body include a carboxyl group and an isocyanate group, and the functional group that polymerizes by addition and condensation reactions includes a hydroxyl group, a carboxyl group, an amino group, and a (meth) acryloyl group. Is mentioned.
- the weight average molecular weight of the anionic polymer is preferably 2000 or more, more preferably 3000 or more, preferably 10,000 or less, more preferably 8000 or less.
- the weight average molecular weight is not less than the above lower limit and not more than the above upper limit, it is easy to dispose an anionic polymer on the surface of the solder particle body, and it is easy to make the zeta potential on the surface of the solder particle positive.
- the solder particles can be arranged on the electrodes even more efficiently.
- the weight average molecular weight indicates a weight average molecular weight in terms of polystyrene measured by gel permeation chromatography (GPC).
- the weight average molecular weight of the polymer obtained by surface-treating the solder particle body with a compound that becomes an anionic polymer is obtained by dissolving the solder in the solder particles and removing the solder particles with dilute hydrochloric acid or the like that does not cause decomposition of the polymer. It can be determined by measuring the weight average molecular weight of the remaining polymer.
- the solder is preferably a metal (low melting point metal) having a melting point of 450 ° C. or lower.
- the solder particles are preferably low melting point metal particles having a melting point of 450 ° C. or lower.
- the low melting point metal particles are particles containing a low melting point metal.
- the low melting point metal is a metal having a melting point of 450 ° C. or lower.
- the melting point of the low melting point metal is preferably 300 ° C. or lower, more preferably 160 ° C. or lower.
- the solder particles include tin.
- the content of tin is preferably 30% by weight or more, more preferably 40% by weight or more, still more preferably 70% by weight or more, and particularly preferably 90% by weight or more.
- the content of tin in the solder particles is equal to or higher than the lower limit, the connection reliability between the solder portion and the electrode is further enhanced.
- the tin content is determined using a high-frequency inductively coupled plasma emission spectrometer (“ICP-AES” manufactured by Horiba, Ltd.) or a fluorescent X-ray analyzer (“EDX-800HS” manufactured by Shimadzu). It can be measured.
- ICP-AES high-frequency inductively coupled plasma emission spectrometer
- EDX-800HS fluorescent X-ray analyzer
- solder particles By using the above solder particles, the solder is melted and joined to the electrodes, and the solder portion conducts between the electrodes. For example, since the solder portion and the electrode are not in point contact but in surface contact, the connection resistance is lowered. In addition, the use of solder particles increases the bonding strength between the solder portion and the electrode. As a result, peeling between the solder portion and the electrode is further less likely to occur, and the conduction reliability and the connection reliability are effectively increased.
- the low melting point metal constituting the solder particles is not particularly limited.
- the low melting point metal is preferably tin or an alloy containing tin.
- the alloy include a tin-silver alloy, a tin-copper alloy, a tin-silver-copper alloy, a tin-bismuth alloy, a tin-zinc alloy, and a tin-indium alloy.
- the low melting point metal is preferably tin, a tin-silver alloy, a tin-silver-copper alloy, a tin-bismuth alloy, or a tin-indium alloy because of its excellent wettability with respect to the electrode. More preferred are a tin-bismuth alloy and a tin-indium alloy.
- the solder particles are preferably a filler material having a liquidus line of 450 ° C. or lower based on JIS Z3001: Welding terms.
- the composition of the solder particles include metal compositions containing zinc, gold, silver, lead, copper, tin, bismuth, indium and the like. Of these, a tin-indium system (117 ° C. eutectic) or a tin-bismuth system (139 ° C. eutectic) which is low-melting and lead-free is preferable. That is, the solder particles preferably do not contain lead, and preferably contain tin and indium, or contain tin and bismuth.
- the solder particles include nickel, copper, antimony, aluminum, zinc, iron, gold, titanium, phosphorus, germanium, tellurium, cobalt, bismuth, manganese, chromium. Further, it may contain a metal such as molybdenum and palladium. Moreover, from the viewpoint of further increasing the bonding strength between the solder portion and the electrode, the solder particles preferably contain nickel, copper, antimony, aluminum, or zinc. From the viewpoint of further increasing the bonding strength between the solder part and the electrode, the content of these metals for increasing the bonding strength is preferably 0.0001% by weight or more, preferably 1% by weight in 100% by weight of the solder particles. % Or less.
- the average particle size of the solder particles is preferably 0.5 ⁇ m or more, more preferably 1 ⁇ m or more, still more preferably 3 ⁇ m or more, particularly preferably 5 ⁇ m or more, preferably 100 ⁇ m or less, more preferably less than 80 ⁇ m, still more preferably 75 ⁇ m.
- it is more preferably 40 ⁇ m or less, still more preferably 30 ⁇ m or less, further preferably 20 ⁇ m or less, particularly preferably 15 ⁇ m or less, and most preferably 10 ⁇ m or less.
- the average particle diameter of the solder particles is particularly preferably 3 ⁇ m or more and 30 ⁇ m or less.
- the average particle diameter” of the solder particles indicates the number average particle diameter.
- the average particle diameter of the solder particles is obtained, for example, by observing 50 arbitrary solder particles with an electron microscope or an optical microscope and calculating an average value.
- the coefficient of variation of the particle diameter of the solder particles is preferably 5% or more, more preferably 10% or more, preferably 40% or less, more preferably 30% or less.
- the variation coefficient of the particle diameter is not less than the above lower limit and not more than the above upper limit, the solder particles can be more efficiently arranged on the electrode.
- the coefficient of variation of the particle diameter of the solder particles may be less than 5%.
- CV value (%) ( ⁇ / Dn) ⁇ 100 ⁇ : Standard deviation of particle diameter of solder particles Dn: Average value of particle diameter of solder particles
- the shape of the solder particles is not particularly limited.
- the solder particles may have a spherical shape or a shape other than a spherical shape such as a flat shape.
- the content of the solder particles in 100% by weight of the conductive paste is preferably 1% by weight or more, more preferably 2% by weight or more, still more preferably 10% by weight or more, particularly preferably 20% by weight or more, and most preferably 30%. % By weight or more, preferably 80% by weight or less, more preferably 60% by weight or less, and still more preferably 50% by weight or less.
- the content of the solder particles is not less than the above lower limit and not more than the above upper limit, it is possible to more efficiently arrange the solder particles on the electrodes, and it is easy to arrange many solder particles between the electrodes, The conduction reliability is further increased. From the viewpoint of further improving the conduction reliability, it is preferable that the content of the solder particles is large.
- the content of the solder particles is preferably 1% by weight or more, and preferably 80% by weight or less. In this case, solder particles are efficiently collected on the electrode, and the conduction reliability is further enhanced.
- thermosetting component examples include oxetane compounds, epoxy compounds, episulfide compounds, (meth) acrylic compounds, phenolic compounds, amino compounds, unsaturated polyester compounds, polyurethane compounds, silicone compounds, and polyimide compounds.
- an epoxy compound is preferable from the viewpoint of further improving the curability and viscosity of the conductive paste and further improving the connection reliability.
- the above-mentioned epoxy compound includes an aromatic epoxy compound.
- crystalline epoxy compounds such as resorcinol type epoxy compounds, naphthalene type epoxy compounds, biphenyl type epoxy compounds, and benzophenone type epoxy compounds are preferable.
- An epoxy compound that is solid at normal temperature (23 ° C.) and has a melting temperature equal to or lower than the melting point of the solder is preferable.
- the melting temperature is preferably 100 ° C. or lower, more preferably 80 ° C. or lower, and preferably 40 ° C. or higher.
- the first connection target member and the second connection are high when the connection target member is pasted, when the viscosity is high and an impact such as conveyance is applied to the acceleration.
- the positional deviation with respect to the target member can be suppressed, and the viscosity of the conductive paste can be greatly reduced by the heat at the time of curing, and the aggregation of the solder particles can be efficiently advanced.
- the content of the thermosetting compound is preferably 20% by weight or more, more preferably 40% by weight or more, still more preferably 50% by weight or more, and preferably 99% by weight or less. Is 98% by weight or less, more preferably 90% by weight or less, and particularly preferably 80% by weight or less. From the viewpoint of further improving the impact resistance, it is preferable that the content of the thermosetting component is large.
- thermosetting agent thermosetting component
- the thermosetting agent thermosets the thermosetting compound.
- examples of the thermosetting agent include imidazole curing agents, amine curing agents, phenol curing agents, polythiol curing agents, and other thiol curing agents, acid anhydrides, thermal cation initiators, and thermal radical generators.
- the said thermosetting agent only 1 type may be used and 2 or more types may be used together.
- an imidazole curing agent, a thiol curing agent, or an amine curing agent is preferable because the conductive paste can be cured more rapidly at a low temperature.
- a latent curing agent is preferable.
- the latent curing agent is preferably a latent imidazole curing agent, a latent thiol curing agent, or a latent amine curing agent.
- the said thermosetting agent may be coat
- the imidazole curing agent is not particularly limited, and 2-methylimidazole, 2-ethyl-4-methylimidazole, 1-cyanoethyl-2-phenylimidazole, 1-cyanoethyl-2-phenylimidazolium trimellitate, 2, 4-Diamino-6- [2'-methylimidazolyl- (1 ')]-ethyl-s-triazine and 2,4-diamino-6- [2'-methylimidazolyl- (1')]-ethyl-s- Examples include triazine isocyanuric acid adducts.
- the thiol curing agent is not particularly limited, and examples thereof include trimethylolpropane tris-3-mercaptopropionate, pentaerythritol tetrakis-3-mercaptopropionate, and dipentaerythritol hexa-3-mercaptopropionate. .
- the amine curing agent is not particularly limited, and hexamethylenediamine, octamethylenediamine, decamethylenediamine, 3,9-bis (3-aminopropyl) -2,4,8,10-tetraspiro [5.5].
- examples include undecane, bis (4-aminocyclohexyl) methane, metaphenylenediamine, and diaminodiphenylsulfone.
- thermal cation initiator examples include iodonium cation curing agents, oxonium cation curing agents, and sulfonium cation curing agents.
- examples of the iodonium-based cationic curing agent include bis (4-tert-butylphenyl) iodonium hexafluorophosphate.
- examples of the oxonium-based cationic curing agent include trimethyloxonium tetrafluoroborate.
- sulfonium-based cationic curing agent examples include tri-p-tolylsulfonium hexafluorophosphate.
- the thermal radical generator is not particularly limited, and examples thereof include azo compounds and organic peroxides.
- examples of the azo compound include azobisisobutyronitrile (AIBN).
- examples of the organic peroxide include di-tert-butyl peroxide and methyl ethyl ketone peroxide.
- the reaction initiation temperature of the thermosetting agent is preferably 50 ° C or higher, more preferably 70 ° C or higher, still more preferably 80 ° C or higher, preferably 250 ° C or lower, more preferably 200 ° C or lower, still more preferably 150 ° C or lower, Especially preferably, it is 140 degrees C or less.
- the reaction start temperature of the thermosetting agent is not less than the above lower limit and not more than the above upper limit, the solder particles are more efficiently arranged on the electrode.
- the reaction initiation temperature of the thermosetting agent is particularly preferably 80 ° C. or higher and 140 ° C. or lower.
- the reaction initiation temperature of the thermosetting agent is preferably higher than the melting point of the solder in the solder particles, more preferably 5 ° C. or more, more preferably 10 It is more preferable that the temperature is higher than ° C.
- the reaction start temperature of the thermosetting agent means the temperature at which the exothermic peak of DSC starts to rise.
- the content of the thermosetting agent is not particularly limited.
- the content of the thermosetting agent is preferably 0.01 parts by weight or more, more preferably 1 part by weight or more, preferably 200 parts by weight or less, more preferably 100 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the thermosetting compound. Part or less, more preferably 75 parts by weight or less.
- the content of the thermosetting agent is at least the above lower limit, it is easy to sufficiently cure the conductive paste.
- the content of the thermosetting agent is not more than the above upper limit, it is difficult for an excess thermosetting agent that did not participate in curing after curing to remain, and the heat resistance of the cured product is further enhanced.
- the conductive paste preferably contains a flux.
- the flux is not particularly limited.
- a flux generally used for soldering or the like can be used.
- the flux include zinc chloride, a mixture of zinc chloride and an inorganic halide, a mixture of zinc chloride and an inorganic acid, a molten salt, phosphoric acid, a derivative of phosphoric acid, an organic halide, hydrazine, an organic acid, and pine resin.
- Etc As for the said flux, only 1 type may be used and 2 or more types may be used together.
- Examples of the molten salt include ammonium chloride.
- Examples of the organic acid include lactic acid, citric acid, stearic acid, glutamic acid, and glutaric acid.
- Examples of the pine resin include activated pine resin and non-activated pine resin.
- the flux is preferably an organic acid having two or more carboxyl groups, pine resin.
- the flux may be an organic acid having two or more carboxyl groups, or pine resin.
- the above rosins are rosins whose main component is abietic acid.
- the flux is preferably rosins, and more preferably abietic acid. By using this preferable flux, the conduction reliability between the electrodes is further enhanced.
- the active temperature (melting point) of the flux is preferably 50 ° C. or higher, more preferably 70 ° C. or higher, further preferably 80 ° C. or higher, preferably 200 ° C. or lower, more preferably 190 ° C. or lower, even more preferably 160 ° C. or lower. More preferably, it is 150 ° C. or less, and still more preferably 140 ° C. or less.
- the activation temperature of the flux is preferably 80 ° C. or higher and 190 ° C. or lower.
- the activation temperature of the flux is particularly preferably 80 ° C. or higher and 140 ° C. or lower.
- Examples of the flux having a melting point of 80 ° C. or higher and 190 ° C. or lower include succinic acid (melting point 186 ° C.), glutaric acid (melting point 96 ° C.), adipic acid (melting point 152 ° C.), pimelic acid (melting point 104 ° C.), suberic acid
- Examples thereof include dicarboxylic acids such as (melting point 142 ° C.), benzoic acid (melting point 122 ° C.), and malic acid (melting point 130 ° C.).
- the boiling point of the flux is preferably 200 ° C. or lower.
- the melting point of the flux is preferably higher than the melting point of the solder in the solder particles, preferably 5 ° C or higher, more preferably 10 ° C or higher. Is more preferable.
- the melting point of the flux is preferably higher than the reaction start temperature of the thermosetting agent, more preferably 5 ° C or higher, more preferably 10 ° C or higher. More preferably.
- the flux may be dispersed in the conductive paste or may be adhered on the surface of the solder particles.
- the solder particles can be efficiently aggregated on the electrode portion. This is because, when heated at the time of joining, when the electrode formed on the connection target member is compared with the part of the connection target member around the electrode, the thermal conductivity of the electrode part is the heat conduction of the connection target member part around the electrode. When the rate is higher than the rate, the temperature rise of the electrode portion is caused quickly. At the stage where the melting point of the solder particles is exceeded, the inside of the solder particles dissolves, but the oxide film formed on the surface does not reach the melting point (activation temperature) of the flux and is not removed.
- the flux is preferably a flux that releases cations by heating.
- a flux that releases cations upon heating the solder particles can be arranged more efficiently on the electrode.
- thermal cation initiator is an example of the flux that releases cations by heating.
- the content of the flux is preferably 0.5% by weight or more, preferably 30% by weight or less, more preferably 25% by weight or less.
- the conductive paste may not contain a flux.
- the flux content is not less than the above lower limit and not more than the above upper limit, it becomes more difficult to form an oxide film on the surface of the solder and the electrode, and the oxide film formed on the surface of the solder and the electrode is more effective. Can be removed.
- the conductive paste is, for example, a filler, an extender, a softener, a plasticizer, a polymerization catalyst, a curing catalyst, a colorant, an antioxidant, a heat stabilizer, a light stabilizer, an ultraviolet absorber, and a lubricant.
- various additives such as an antistatic agent and a flame retardant may be included.
- Polymer A Synthesis of reaction product (polymer A) of bisphenol F with 1,6-hexanediol diglycidyl ether and bisphenol F type epoxy resin: 72 parts by weight of bisphenol F (containing 4,4′-methylene bisphenol, 2,4′-methylene bisphenol and 2,2′-methylene bisphenol in a weight ratio of 2: 3: 1), 1,6-hexanediol 70 parts by weight of glycidyl ether and 30 parts by weight of bisphenol F type epoxy resin (“EPICLON EXA-830CRP” manufactured by DIC) were placed in a three-necked flask and dissolved at 150 ° C. under a nitrogen flow.
- bisphenol F type epoxy resin (“EPICLON EXA-830CRP” manufactured by DIC)
- the reaction product (Polymer A) is a hydroxyl group derived from bisphenol F type epoxy resin, 1,6-hexanediol diglycidyl ether, and bisphenol F type epoxy resin. It was confirmed that the main chain has a structural unit bonded to an epoxy group and has an epoxy group at both ends.
- the weight average molecular weight of the reaction product (polymer A) obtained by GPC was 10,000, and the number average molecular weight was 3,500.
- Polymer B both ends epoxy group rigid skeleton phenoxy resin, “YX6900BH45” manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, weight average molecular weight 16000
- Thermosetting compound 1 Resorcinol type epoxy compound, “EX-201” manufactured by Nagase ChemteX Corporation
- Thermosetting compound 2 bisphenol F type epoxy resin, “EPICLON EXA-830CRP” manufactured by DIC
- Thermosetting agent 1 pentaerythritol tetrakis (3-mercaptobutyrate), “Karenz MT PE1” manufactured by Showa Denko KK
- Latent epoxy thermosetting agent 1 “Fujicure 7000” manufactured by T & K TOKA Flux 1: Adipic acid, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., melting point (activation temperature) 152 ° C.
- Flux 2 Succinic acid, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., melting point (active temperature) 186 ° C.
- Method for producing solder particles 1 to 3 Solder particles having anionic polymer 1: 200 g of solder particle main body, 40 g of adipic acid, and 70 g of acetone are weighed in a three-necked flask, and then dehydration condensation between the hydroxyl group on the surface of the solder particle main body and the carboxyl group of adipic acid 0.3 g of dibutyltin oxide as a catalyst was added and reacted at 60 ° C. for 4 hours. Thereafter, the solder particles were collected by filtration.
- the collected solder particles, 50 g of adipic acid, 200 g of toluene, and 0.3 g of paratoluenesulfonic acid were weighed in a three-necked flask and reacted at 120 ° C. for 3 hours while evacuating and refluxing. . At this time, the reaction was carried out while removing water produced by dehydration condensation using a Dean-Stark extraction device.
- solder particles were collected by filtration, washed with hexane, and dried. Thereafter, the obtained solder particles were crushed with a ball mill, and then a sieve was selected so as to obtain a predetermined CV value.
- solder particles having the anion polymer 1 were put in 10 g of methanol and the resulting solder particles were uniformly dispersed by ultrasonic treatment to obtain a dispersion.
- the zeta potential was measured by electrophoretic measurement using this dispersion and “Delsamax PRO” manufactured by Beckman Coulter.
- the weight average molecular weight of the anionic polymer 1 on the surface of the solder particles was obtained by dissolving the solder using 0.1N hydrochloric acid, collecting the polymer by filtration, and determining by GPC.
- CV value of solder particles The CV value was measured with a laser diffraction particle size distribution analyzer (“LA-920” manufactured by Horiba, Ltd.).
- Solder particle 3 (SnBi solder particle, melting point 139 ° C., solder particle body selected from “10-25” manufactured by Mitsui Kinzoku Co., Ltd., surface-treated solder particle having anion polymer 1, average particle diameter
- conductive particles 1 Production method of conductive particles 1: Divinylbenzene resin particles having an average particle diameter of 10 ⁇ m (“Micropearl SP-210” manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd.) were subjected to electroless nickel plating to form a base nickel plating layer having a thickness of 0.1 ⁇ m on the surface of the resin particles. Next, the resin particles on which the base nickel plating layer was formed were subjected to electrolytic copper plating to form a 1 ⁇ m thick copper layer. Furthermore, electrolytic plating was performed using an electrolytic plating solution containing tin and bismuth to form a solder layer having a thickness of 3 ⁇ m.
- Conductive particles 1 were prepared. Phenoxy resin (“YP-50S” manufactured by Nippon Steel & Sumikin Chemical Co., Ltd.)
- L / S 50 ⁇ m / 50 ⁇ m
- L / S has a copper electrode pattern (copper electrode thickness 12 ⁇ m) of 50 ⁇ m / 50 ⁇ m and an electrode length of 3 mm on the upper surface
- a glass epoxy substrate (FR-4 substrate) (first connection target member) having a solder resist film (solder resist film thickness 35 ⁇ m) on the upper surface of a region where no electrode is provided was prepared.
- the solder resist film has a pattern shape as a whole, and the electrodes and the solder resist film are continuous.
- the distance D protruding from the outer surface of the first electrode (copper electrode) on the outer surface of the solder resist film was 23 ⁇ m.
- the side surface of the solder resist film is inclined inwardly toward the outer surface of the solder resist film in a portion protruding from the outer surface of the electrode of the solder resist film.
- a flexible printed circuit board (second connection target member) having a copper electrode pattern (copper electrode thickness 12 ⁇ m) having an L / S of 50 ⁇ m / 50 ⁇ m and an electrode length of 3 mm on the lower surface was prepared.
- the overlapping area of the glass epoxy substrate and the flexible printed circuit board was 1.5 cm ⁇ 3 mm, and the number of connected electrodes was 75 pairs.
- the anisotropic conductive paste immediately after production is applied by screen printing using a metal mask so that the thickness is 100 ⁇ m on the electrode of the glass epoxy substrate, and anisotropic conductive A paste layer was formed.
- the flexible printed circuit board was laminated on the upper surface of the anisotropic conductive paste layer so that the electrodes face each other. At this time, no pressure was applied. The weight of the flexible printed board is added to the anisotropic conductive paste layer. Thereafter, while heating the anisotropic conductive paste layer to 190 ° C., the solder is melted, and the anisotropic conductive paste layer is cured at 190 ° C. for 10 seconds. Obtained.
- electrode length is 3 mm
- electrode length is 3 mm
- copper electrode pattern copper electrode thickness: 12 ⁇ m
- electrode A glass epoxy substrate (FR-4 substrate) (first connection target member) having a solder resist film (solder resist film thickness of 35 ⁇ m) on the upper surface of the region where no is provided is prepared.
- the solder resist film has a pattern shape as a whole, and the electrodes and the solder resist film are continuous.
- the distance D protruding from the outer surface of the first electrode (copper electrode) on the outer surface of the solder resist film was 23 ⁇ m.
- the side surface of the solder resist film is inclined inwardly toward the outer surface of the solder resist film in a portion protruding from the outer surface of the electrode of the solder resist film.
- a flexible printed circuit board (second connection target member) having a copper electrode pattern (copper electrode thickness 12 ⁇ m) having an L / S of 75 ⁇ m / 75 ⁇ m and an electrode length of 3 mm on the lower surface was prepared.
- 2nd connection structure was obtained like manufacture of the 1st connection structure except having used the above-mentioned glass epoxy board and flexible printed circuit board from which L / S differs.
- L / S 100 ⁇ m / 100 ⁇ m
- L / S has a copper electrode pattern (copper electrode thickness 12 ⁇ m) of 100 ⁇ m / 100 ⁇ m and an electrode length of 3 mm on the upper surface, and an electrode
- a glass epoxy substrate (FR-4 substrate) (first connection target member) having a solder resist film (solder resist film thickness of 35 ⁇ m) on the upper surface of the region where no is provided is prepared.
- the solder resist film has a pattern shape as a whole, and the electrodes and the solder resist film are continuous.
- the distance D protruding from the outer surface of the first electrode (copper electrode) on the outer surface of the solder resist film was 23 ⁇ m.
- the side surface of the solder resist film is inclined inwardly toward the outer surface of the solder resist film in a portion protruding from the outer surface of the electrode of the solder resist film.
- a flexible printed circuit board (second connection target member) having a copper electrode pattern (copper electrode thickness 12 ⁇ m) having an L / S of 100 ⁇ m / 100 ⁇ m and an electrode length of 3 mm on the lower surface was prepared.
- 3rd connection structure was obtained like manufacture of the 1st connection structure except having used the above-mentioned glass epoxy board and flexible printed circuit board from which L / S differs.
- Example 5 In the first connection target member used for the first, second, and third connection structures, the composition of the anisotropic conductive paste was changed as shown in Table 1 below, and the thickness of the solder resist film was 20 ⁇ m. Except for having been changed to, the first, second, and third connection structures were obtained in the same manner as in Example 1. The distance D was 8 ⁇ m.
- Example 6 In the first connection target member used for the first, second, and third connection structures, the first, second, and second members are the same as in Example 1 except that the thickness of the solder resist film is changed to 25 ⁇ m. 3 connection structures were obtained. The distance D was 13 ⁇ m.
- Example 7 In the first connection target member used for the first, second, and third connection structures, the composition of the anisotropic conductive paste was changed as shown in Table 1 below, and the thickness of the solder resist film was 50 ⁇ m. Except for having been changed to, the first, second, and third connection structures were obtained in the same manner as in Example 1. The distance D was 38 ⁇ m.
- Example 8 In the first connection object member used for the first, second, and third connection structures, the first, second, and second members are the same as in Example 1 except that the thickness of the solder resist film is changed to 50 ⁇ m. 3 connection structures were obtained. The distance D was 38 ⁇ m.
- Example 9 The composition of the anisotropic conductive paste was changed as shown in Table 2 below, and in the first connection target member used for the first, second, and third connection structures, the thickness of the solder resist film was 35 ⁇ m. Except for having been changed to, the first, second, and third connection structures were obtained in the same manner as in Example 1. The distance D was 23 ⁇ m.
- Example 10 First, second, and third connection structures were obtained in the same manner as in Example 1 except that a pressure of 1 MPa was applied during heating of the first conductive paste layer.
- Example 11 First, second, and third connection structures were obtained in the same manner as in Example 1 except that a pressure of 0.8 MPa was applied during heating of the first conductive paste layer.
- Example 12 First, second, and third connection structures were obtained in the same manner as in Example 1 except that a pressure of 2 MPa was applied during heating of the first conductive paste layer.
- Example 13 Solder resist film (solder resist film) on the lower surface of the region having the same L / S as in Example 1 and having a copper electrode pattern (copper electrode thickness 12 ⁇ m) having an electrode length of 3 mm on the lower surface and no electrode provided A flexible printed circuit board (second connection target member) having a thickness of 5 ⁇ m was prepared. Except having changed the 2nd connection object member, it carried out similarly to Example 1, and obtained the 1st, 2nd, 3rd connection structure.
- Example 14 Solder resist film (solder resist film) on the lower surface of the region having the same L / S as in Example 1 and having a copper electrode pattern (copper electrode thickness 12 ⁇ m) having an electrode length of 3 mm on the lower surface and no electrode provided A flexible printed circuit board (second connection target member) having a film thickness of 15 ⁇ m was prepared. Except having changed the 2nd connection object member, it carried out similarly to Example 1, and obtained the 1st, 2nd, 3rd connection structure.
- Example 15 With respect to the glass epoxy substrate (FR-4 substrate) (first connection target member) used in Example 1, the side surface of the solder resist film protrudes from the outer surface of the electrode of the solder resist film. First connection target members that differ only in that they are not inclined inward toward the outer surface of the solder resist film were prepared. Except having changed the 1st connection object member, it carried out similarly to Example 1, and obtained the 1st, 2nd, 3rd connection structure.
- Example 1 In the first connection object member used for the first, second, and third connection structures, the first, second, and third members are the same as in Example 1 except that the solder resist film is not formed. A connection structure was obtained.
- Example 2 In the first connection object member used for the first, second, and third connection structures, the first, second, and second members are the same as in Example 1 except that the thickness of the solder resist film is changed to 12 ⁇ m. 3 connection structures were obtained. The distance D was 0 ⁇ m (no protrusion).
- the 1st, 2nd, 3rd connection structure was obtained like Example 1 except having used an anisotropic conductive film.
- Viscosity The viscosity ⁇ at 25 ° C. of the anisotropic conductive paste was measured using an E-type viscometer (manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd.) at 25 ° C. and 5 rpm.
- the minimum melt viscosity of the anisotropic conductive paste in the temperature range from 25 ° C. to the melting point of the solder particles or the melting point of the solder on the surface of the conductive particles was measured using STRESSTECH (manufactured by EOLOGICA). The minimum melt viscosity was determined according to the following criteria.
- solder placement accuracy on electrodes In the cross section (cross section in the direction shown in FIG. 1) of the obtained connection structure, the cured product is separated from the solder portion disposed between the electrodes in 100% of the total area of the solder. The area (%) of the solder remaining inside was evaluated. In addition, the average of the area in five cross sections was computed. The placement accuracy of the solder on the electrode was determined according to the following criteria.
- ⁇ Average value of connection resistance is 10 7 ⁇ or more ⁇ : Average value of connection resistance is 10 6 ⁇ or more, less than 10 7 ⁇ ⁇ : Average value of connection resistance is 10 5 ⁇ or more, less than 10 6 ⁇ ⁇ : Connection The average resistance is less than 10 5 ⁇
- connection structure when the first electrode and the second electrode face each other in the stacking direction of the first electrode, the connection portion, and the second electrode, in addition, the solder portion in the connection portion is arranged in 50% or more of the area of 100% of the portion where the first electrode and the second electrode face each other. In any of the connection structures obtained in the examples, the solder wetted area on the electrode surface (the area where the solder in the exposed area of 100% of the electrode is in contact) was 50% or more.
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Abstract
ソルダーレジスト膜が電極よりも突出していても、導通性を確保でき、更にはんだ粒子を電極間に効率的に配置することができ、電極間の導通信頼性を高めることができる接続構造体の製造方法を提供する。 本発明に係る接続構造体の製造方法は、第1の接続対象部材の表面上に、導電ペーストを配置する工程と、前記導電ペーストの表面上に、第2の接続対象部材を配置する工程と、はんだ粒子の融点以上かつ熱硬化性成分の硬化温度以上に前記導電ペーストを加熱することで、接続部を形成する工程とを備え、前記第1の接続対象部材として、前記第1の電極側の表面の前記第1の電極が設けられていない領域にソルダーレジスト膜を有し、かつ前記ソルダーレジスト膜の外表面が、前記第1の電極の外表面よりも突出している第1の接続対象部材を用いる。
Description
本発明は、はんだ粒子を含む導電ペーストを用いる接続構造体の製造方法に関する。
異方性導電ペースト及び異方性導電フィルム等の異方性導電材料が広く知られている。上記異方性導電材料では、バインダー樹脂中に導電性粒子が分散されている。
上記異方性導電材料は、各種の接続構造体を得るために、例えば、フレキシブルプリント基板とガラス基板との接続(FOG(Film on Glass))、半導体チップとフレキシブルプリント基板との接続(COF(Chip on Film))、半導体チップとガラス基板との接続(COG(Chip on Glass))、並びにフレキシブルプリント基板とガラスエポキシ基板との接続(FOB(Film on Board))等に使用されている。
上記異方性導電材料により、例えば、フレキシブルプリント基板の電極とガラスエポキシ基板の電極とを電気的に接続する際には、ガラスエポキシ基板上に、導電性粒子を含む異方性導電材料を配置する。次に、フレキシブルプリント基板を積層して、加熱及び加圧する。これにより、異方性導電材料を硬化させて、導電性粒子を介して電極間を電気的に接続して、接続構造体を得る。
上記異方性導電材料の一例として、下記の特許文献1には、熱硬化性樹脂を含む樹脂層と、はんだ粉と、硬化剤とを含み、上記はんだ粉と上記硬化剤とが上記樹脂層中に存在する接着テープが開示されている。この接着テープは、フィルム状であり、ペースト状ではない。
また、特許文献1では、上記接着テープを用いた接着方法が開示されている。具体的には、第一基板、接着テープ、第二基板、接着テープ、及び第三基板を下からこの順に積層して、積層体を得る。このとき、第一基板の表面に設けられた第一電極と、第二基板の表面に設けられた第二電極とを対向させる。また、第二基板の表面に設けられた第二電極と第三基板の表面に設けられた第三電極とを対向させる。そして、積層体を所定の温度で加熱して接着する。これにより、接続構造体を得る。
また、下記の特許文献2には、硬化性樹脂成分及びフラックスを含有する硬化性樹脂組成物と、導電性粒子とを含む導電接続材料を用いる端子間の接続方法が開示されている。上記硬化性樹脂組成物に関しては、160℃で90秒間加熱した後の160℃における溶融粘度が0.01~10Pa・sであり、160℃における絶縁抵抗値が1×107Ω未満であり、かつ160℃で300秒間加熱した後の160℃における溶融粘度が100Pa・s以上であり、160℃における絶縁抵抗値が1×107Ω以上である。特許文献2では、常温で液状、固形状のいずれの形態の導電接続材料も使用することができることが記載されている。
また、特許文献2に記載の端子間の接続方法は、具体的には、上記導電接続材料を、対向する端子間に配置する配置工程と、上記導電性粒子の融点以上かつ上記硬化性樹脂成分の硬化が完了しない温度で上記導電接続材料を加熱する加熱工程と、各端子に電圧を印加して上記対向する端子間に電位差を発生させる印加工程と、上記硬化性樹脂成分を硬化させる硬化工程とを含む。
また、特許文献2では、基材と、基材上及び回路層上にソルダーレジストを用いて形成された絶縁層を備える基板を用いてもよいことが記載されている。
特許文献1に記載の接着テープは、フィルム状であり、ペースト状ではない。このため、はんだ粉を電極(ライン)上に効率的に配置することは困難である。例えば、特許文献1に記載の接着テープでは、はんだ粉の一部が、電極が形成されていない領域(スペース)にも配置されやすい。電極が形成されていない領域に配置されたはんだ粉は、電極間の導通に寄与しない。
また、はんだ粉を含む異方性導電ペーストであっても、はんだ粉が電極(ライン)上に効率的に配置されないことがある。
また、特許文献2では、端子間に導電性粒子を集めるために、各端子に電圧を印加して上記対向する端子間に電位差を発生させている。しかし、このような電圧の印加を行うと、接続構造体の製造効率が低くなる。また、特許文献2に記載の導電接続材料は、固形状(フィルム状)であってもよい。しかし、固形状の導電接続材料を用いると、上記対向する端子間に電位差を発生させても、導電性粒子を電極(ライン)上に効率的に配置することは困難である。
本発明の目的は、ソルダーレジスト膜が電極よりも突出していても、導通性を確保でき、更にはんだ粒子を電極間に効率的に配置することができ、電極間の導通信頼性を高めることができる接続構造体の製造方法を提供することである。
本発明の広い局面によれば、熱硬化性成分と複数のはんだ粒子とを含む導電ペーストと、少なくとも1つの第1の電極を表面に有する第1の接続対象部材と、少なくとも1つの第2の電極を表面に有する第2の接続対象部材とを用いて、前記第1の接続対象部材の表面上に、前記導電ペーストを配置する工程と、前記導電ペーストの前記第1の接続対象部材側とは反対の表面上に、前記第2の接続対象部材を、前記第1の電極と前記第2の電極とが対向するように配置する工程と、前記はんだ粒子の融点以上かつ前記熱硬化性成分の硬化温度以上に前記導電ペーストを加熱することで、前記第1の接続対象部材と前記第2の接続対象部材とを接続している接続部を、前記導電ペーストにより形成し、かつ、前記第1の電極と前記第2の電極とを、前記接続部中のはんだ部により電気的に接続する工程とを備え、前記第1の接続対象部材として、前記第1の電極側の表面の前記第1の電極が設けられていない領域に、ソルダーレジスト膜を有し、かつ前記ソルダーレジスト膜の外表面が、前記第1の電極の外表面よりも突出している第1の接続対象部材を用い、得られる接続構造体において、前記第1の接続対象部材と前記第2の接続対象部材との間に、前記ソルダーレジスト膜を位置させる、接続構造体の製造方法が提供される。
本発明に係る接続構造体の製造方法のある特定の局面では、前記第1の接続対象部材において、前記ソルダーレジスト膜の外表面が、前記第1の電極の外表面よりも5μm以上突出している。
本発明に係る接続構造体の製造方法のある特定の局面では、前記第1の接続対象部材における前記ソルダーレジスト膜の外表面の前記第1の電極の外表面よりも突出している距離が、前記導電ペーストに含まれる前記はんだ粒子の平均粒子径の0.15倍以上、6倍以下である。
本発明に係る接続構造体の製造方法のある特定の局面では、前記ソルダーレジスト膜の厚みが15μm以上、75μm以下である。
本発明に係る接続構造体の製造方法のある特定の局面では、得られる接続構造体において前記第1の電極と前記第2の電極との間に位置している前記はんだ部の厚みを、100μm以下にする。
本発明に係る接続構造体の製造方法のある特定の局面では、前記第2の接続対象部材を配置する工程及び前記接続部を形成する工程において、加圧を行わず、前記導電ペーストには、前記第2の接続対象部材の重量が加わるか、又は、前記第2の接続対象部材を配置する工程及び前記接続部を形成する工程の内の少なくとも一方において、加圧を行い、かつ、前記第2の接続対象部材を配置する工程及び前記接続部を形成する工程の双方において、加圧の圧力が2MPa未満である。前記第2の接続対象部材を配置する工程及び前記接続部を形成する工程において、加圧を行わず、前記導電ペーストには、前記第2の接続対象部材の重量が加わってもよい。前記第2の接続対象部材を配置する工程及び前記接続部を形成する工程の内の少なくとも一方において、加圧を行い、かつ、前記第2の接続対象部材を配置する工程及び前記接続部を形成する工程の双方において、加圧の圧力が2MPa未満であってもよい。
本発明に係る接続構造体の製造方法のある特定の局面では、前記はんだ粒子の平均粒子径が0.5μm以上、100μm以下である。
本発明に係る接続構造体の製造方法のある特定の局面では、前記導電ペースト中の前記はんだ粒子の含有量が10重量%以上、80重量%以下である。
本発明に係る接続構造体の製造方法のある特定の局面では、前記第2の接続対象部材が、樹脂フィルム、フレキシブルプリント基板、リジッドフレキシブル基板又はフレキシブルフラットケーブルである。
本発明に係る接続構造体の製造方法のある特定の局面では、前記第1の電極の電極幅が、50μm以上、1000μm以下であり、前記第2の電極の電極幅が、50μm以上、1000μm以下であり、前記第1の電極の電極間幅が、50μm以上、1000μm以下であり、前記第2の電極の電極間幅が、50μm以上、1000μm以下である。
本発明に係る接続構造体の製造方法のある特定の局面では、前記ソルダーレジスト膜の前記第1の電極の外表面よりも突出している部分において、前記ソルダーレジスト膜の側面が、前記ソルダーレジスト膜の外表面に向かうに従って内側に傾斜している。
本発明に係る接続構造体の製造方法のある特定の局面では、前記第2の接続対象部材として、前記第2の電極側の表面の前記第2の電極が設けられていない領域に、ソルダーレジスト膜を有し、かつ前記ソルダーレジスト膜の外表面が、前記第2の電極の外表面よりも突出していない第2の接続対象部材を用いるか、又は、前記第2の電極側の表面の前記第2の電極が設けられていない領域に、ソルダーレジスト膜を有さない第2の接続対象部材を用いる。
本発明に係る接続構造体の製造方法のある特定の局面では、前記熱硬化性成分を硬化させる前に、前記第1の電極と前記第2の電極とに電圧を印加しない。
本発明に係る接続構造体の製造方法は、熱硬化性成分と複数のはんだ粒子とを含む導電ペーストと、少なくとも1つの第1の電極を表面に有する第1の接続対象部材と、少なくとも1つの第2の電極を表面に有する第2の接続対象部材とを用いて、上記第1の接続対象部材の表面上に、上記導電ペーストを配置する工程と、上記導電ペーストの上記第1の接続対象部材側とは反対の表面上に、上記第2の接続対象部材を、上記第1の電極と上記第2の電極とが対向するように配置する工程と、上記はんだ粒子の融点以上かつ上記熱硬化性成分の硬化温度以上に上記導電ペーストを加熱することで、上記第1の接続対象部材と上記第2の接続対象部材とを接続している接続部を、上記導電ペーストにより形成し、かつ、上記第1の電極と上記第2の電極とを、上記接続部中のはんだ部により電気的に接続する工程とを備えており、更に上記第1の接続対象部材として、上記第1の電極側の表面の上記第1の電極が設けられていない領域に、ソルダーレジスト膜を有し、かつ上記ソルダーレジスト膜の外表面が、上記第1の電極の外表面よりも突出している第1の接続対象部材を用いるので、得られる接続構造体において、上記第1の接続対象部材と上記第2の接続対象部材との間に、上記ソルダーレジスト膜を位置させても、かつ、ソルダーレジスト膜が電極よりも突出していても、導通性を確保でき、更にはんだ粒子を電極間に効率的に配置することができ、電極間の導通信頼性を高めることができる。
以下、本発明の詳細を説明する。
本発明に係る接続構造体の製造方法では、熱硬化性成分と複数のはんだ粒子とを含む導電ペーストと、少なくとも1つの第1の電極を表面に有する第1の接続対象部材と、少なくとも1つの第2の電極を表面に有する第2の接続対象部材とを用いる。
本発明に係る接続構造体の製造方法では、上記第1の接続対象部材の表面上に、上記導電ペーストを配置する工程と、上記導電ペーストの上記第1の接続対象部材側とは反対の表面上に、上記第2の接続対象部材を、上記第1の電極と上記第2の電極とが対向するように配置する工程と、上記はんだ粒子の融点以上かつ上記熱硬化性成分の硬化温度以上に上記導電ペーストを加熱することで、上記第1の接続対象部材と上記第2の接続対象部材とを接続している接続部を、上記導電ペーストにより形成し、かつ、上記第1の電極と上記第2の電極とを、上記接続部中のはんだ部により電気的に接続する工程とを備える。
本発明に係る接続構造体の製造方法では、上記第1の接続対象部材として、上記第1の電極側の表面の上記第1の電極が設けられていない領域にソルダーレジスト膜を有し、かつ上記ソルダーレジスト膜の外表面が、上記第1の電極の外表面よりも突出している第1の接続対象部材を用いる。本発明に係る接続構造体の製造方法では、得られる接続構造体において、上記第1の接続対象部材と上記第2の接続対象部材との間に、上記ソルダーレジスト膜を位置させる。
本発明に係る接続構造体の製造方法では、上記の構成が採用されているので、複数のはんだ粒子が各電極間に多く集まり、複数のはんだ粒子を電極(ライン)上に効率的に配置することができる。また、複数のはんだ粒子の一部が、電極が形成されていない領域(スペース)に配置され難く、電極が形成されていない領域に配置されるはんだ粒子の量をかなり少なくすることができる。従って、電極間の導通信頼性を高めることができる。しかも、接続されてはならない横方向に隣接する電極間の電気的な接続を防ぐことができ、絶縁信頼性を高めることができる。導電フィルムを用いた場合には、複数のはんだ粒子が各電極間に多く集まり難いが、本発明では、導電ペーストを用いているために、複数のはんだ粒子が各電極間に多く集まる。これは、加熱時の比較的早い段階で、はんだ粒子の移動が開始するためである。
また、本発明では、はんだ粒子が電極間に効率的に集まるために、はんだ部の厚みを厚くすることができ、ソルダーレジスト膜が電極よりも突出していても、導通性を確保することができる。また、ソルダーレジスト膜を突出させることによって、ソルダーレジスト膜上のはんだ粒子が、凹部である第1の電極上に移動しやすくなり、はんだ粒子を電極間に効率的に集めることができる。また、ソルダーレジスト膜を形成することによって、絶縁信頼性をより一層高めることができる。
上下の電極間にはんだ粒子を効果的に集める観点からは、上記第2の接続対象部材として、上記第2の電極側の表面の上記第2の電極が設けられていない領域に、ソルダーレジスト膜を有し、かつ上記ソルダーレジスト膜の外表面が、上記第2の電極の外表面よりも突出していない第2の接続対象部材を用いるか、又は、上記第2の電極側の表面の上記第2の電極が設けられていない領域に、ソルダーレジスト膜を有さない第2の接続対象部材を用いることが好ましく、上記第2の電極側の表面の上記第2の電極が設けられていない領域に、ソルダーレジスト膜を有さない第2の接続対象部材を用いることがより好ましい。この場合には、第1の接続対象部材のソルダーレジスト膜が設けられている領域において、はんだ粒子が移動するスペースがより一層広くなる。上記ソルダーレジスト膜の外表面が、上記第2の電極の外表面よりも突出していない第2の接続対象部材を用いる場合に、上記ソルダーレジスト膜の外表面が、上記第2の電極の外表面よりも凹んでいることが好ましく、上記第2の電極の外表面よりも好ましくは5μm以上凹んでいることがより好ましく、10μm以上凹んでいることが更に好ましい。
なお、本発明では、複数のはんだ粒子を電極間に効率的に集める他の方法を更に採用してもよい。複数のはんだ粒子を電極間に効率的に集める方法としては、第1の接続対象部材と、第2の接続対象部材との間の導電ペーストに、熱を付与した際、熱により導電ペーストの粘度が低下することで、第1の接続対象部材と、第2の接続対象部材との間の導電ペーストの対流を発生させる方法等が挙げられる。この方法において、接続対象部材の表面の電極とそれ以外の表面部材との熱容量の差異により対流を発生させる方法、接続対象部材の水分を、熱により水蒸気として対流を発生させる方法、並びに第1の接続対象部材と第2の接続対象部材との温度差により対流を発生させる方法等が挙げられる。これにより、導電ペースト中のはんだ粒子を、電極の表面に効率的に移動させることができる。
なお、本発明では、電極の表面に選択的にはんだ粒子を凝集させる方法を更に採用してもよい。電極の表面に選択的にはんだ粒子を凝集させる方法としては、溶融したはんだ粒子の濡れ性がよい電極材質と、溶融したはんだ粒子の濡れ性の悪いその他の表面材質とにより形成された接続対象部材を選択し、電極の表面に到達した溶融したはんだ粒子を選択的に電極に付着させ、その溶融したはんだ粒子に対し、別のはんだ粒子を溶融させて付着させる方法、熱伝導性がよい電極材質と、熱伝導性が悪いその他の表面材質とにより形成された接続対象部材を選択し、熱を付与した際に、電極の温度を他の表面部材に対し高くすることで、選択的に電極上ではんだを溶融させる方法、金属により形成された電極上に存在するマイナスの電荷に対して、プラスの電荷を持つように処理されたはんだ粒子を用いて、電極に選択的にはんだ粒子を凝集させる方法、並びに、親水性の金属表面を有する電極に対して、導電ペースト中のはんだ粒子以外の樹脂を疎水性とすることで、電極に選択的にはんだ粒子を凝集させる方法等が挙げられる。
上記熱硬化性成分を硬化させる前に、上記第1の電極と上記第2の電極とに電圧を印加しないことが好ましい。電圧を印加する場合には、接続構造体の製造効率がかなり低くなる。電圧を印加しないことで、接続構造体の製造効率を大幅に高めることができる。本発明では、電圧を印加しなくても、はんだ粒子を上下の電極間に移動させることができる。
接続構造体の薄型化に対応することができ、導通信頼性をより一層高める観点からは、電極間でのはんだ部の厚みは、好ましくは10μm以上、より好ましくは20μm以上、好ましくは100μm以下、より好ましくは80μm以下、更に好ましくは70μm以下、特に好ましくは60μm以下、最も好ましくは50μm以下である。電極の表面上のはんだ濡れ面積(電極の露出した面積100%中のはんだが接している面積)は、好ましくは50%以上、より好ましくは70%以上、好ましくは100%以下である。
本発明に係る接続構造体の製造方法では、上記第2の接続対象部材を配置する工程及び上記接続部を形成する工程において、加圧を行わず、上記導電ペーストには、上記第2の接続対象部材の重量が加わるか、又は、上記第2の接続対象部材を配置する工程及び上記接続部を形成する工程の内の少なくとも一方において、2MPa未満で加圧を行い、かつ、上記第2の接続対象部材を配置する工程及び上記接続部を形成する工程の双方において、加圧の圧力が2MPa未満であることが好ましい。2MPa以上の加圧の圧力を加えないことで、はんだ粒子の凝集がかなり促進される。接続対象部材の反りを抑える観点からは、本発明に係る接続構造体の製造方法では、上記第2の接続対象部材を配置する工程及び上記接続部を形成する工程の内の少なくとも一方において、加圧を行い、かつ、上記第2の接続対象部材を配置する工程及び上記接続部を形成する工程の双方において、加圧の圧力が2MPa未満であってもよい。加圧を行う場合に、上記第2の接続対象部材を配置する工程のみにおいて、加圧を行ってもよく、上記接続部を形成する工程のみにおいて、加圧を行ってもよく、上記第2の接続対象部材を配置する工程と上記接続部を形成する工程との双方において、加圧を行ってもよい。加圧の圧力が2MPa未満には、加圧していない場合が含まれる。加圧を行う場合に、加圧の圧力は、好ましくは1.9MPa以下、より好ましくは1.5MPa以下、更に好ましくは1MPa以下、特に好ましくは0.8MPa以下である。特に、加圧の圧力が1MPa以下である場合に、加圧の圧力が1MPaを超える場合と比べて、はんだ粒子の凝集が顕著に促進される。加圧の圧力が0.8MPa以下である場合に、加圧の圧力が0.8MPaを超える場合と比べて、はんだ粒子の凝集がより一層顕著に促進される。
本発明に係る接続構造体の製造方法では、上記第2の接続対象部材を配置する工程及び上記接続部を形成する工程において、加圧を行わず、上記導電ペーストには、上記第2の接続対象部材の重量が加わることが好ましく、上記第2の接続対象部材を配置する工程及び上記接続部を形成する工程において、上記導電ペーストには、上記第2の接続対象部材の重量の力を超える加圧圧力は加わらないことが好ましい。これらの場合には、複数のはんだ部において、はんだ量の均一性をより一層高めることができる。さらに、はんだ部の厚みをより一層効果的に厚くすることができ、複数のはんだ粒子が電極間に多く集まりやすくなり、複数のはんだ粒子を電極(ライン)上により一層効率的に配置することができる。また、複数のはんだ粒子の一部が、電極が形成されていない領域(スペース)に配置され難く、電極が形成されていない領域に配置されるはんだ粒子の量をより一層少なくすることができる。従って、電極間の導通信頼性をより一層高めることができる。しかも、接続されてはならない横方向に隣接する電極間の電気的な接続をより一層防ぐことができ、絶縁信頼性をより一層高めることができる。
このように、複数のはんだ粒子を電極上に効率的に配置し、かつ電極が形成されていない領域に配置されるはんだ粒子の量をかなり少なくするためには、導電フィルムではなく、導電ペーストを用いる必要があることを、本発明者らは見出した。
さらに、上記第2の接続対象部材を配置する工程及び上記接続部を形成する工程において、加圧を行わず、上記導電ペーストに、上記第2の接続対象部材の重量が加われば、接続部が形成される前に電極が形成されていない領域(スペース)に配置されていたはんだ粒子が第1の電極と第2の電極との間により一層集まりやすくなり、複数のはんだ粒子を電極(ライン)上により一層効率的に配置することができることも、本発明者らは見出した。本発明では、導電フィルムではなく、導電ペーストを用いるという構成と、加圧を行わず、上記導電ペーストには、上記第2の接続対象部材の重量が加わるようにするという構成とを組み合わせて採用することには、本発明の効果をより一層高いレベルで得るために大きな意味がある。
なお、WO2008/023452A1では、はんだ粉を電極表面に押し流して効率よく移動させる観点からは、接着時に所定の圧力で加圧するとよいことが記載されており、加圧圧力は、はんだ領域をさらに確実に形成する観点では、例えば、0MPa以上、好ましくは1MPa以上とすることが記載されており、更に、接着テープに意図的に加える圧力が0MPaであっても、接着テープ上に配置された部材の自重により、接着テープに所定の圧力が加わってもよいことが記載されている。WO2008/023452A1では、接着テープに意図的に加える圧力が0MPaであってもよいことは記載されているが、0MPaを超える圧力を付与した場合と0MPaとした場合との効果の差異については、何ら記載されていない。また、WO2008/023452A1では、フィルム状ではなく、ペースト状の導電ペーストを用いることの重要性についても何ら認識されていない。
また、導電フィルムではなく、導電ペーストを用いれば、導電ペーストの塗布量によって、接続部及びはんだ部の厚みを調整することが容易になる。一方で、導電フィルムでは、接続部の厚みを変更したり、調整したりするためには、異なる厚みの導電フィルムを用意したり、所定の厚みの導電フィルムを用意したりしなければならないという問題がある。また、導電フィルムでは、はんだの溶融温度で、導電フィルムの溶融粘度を十分に下げることができず、はんだ粒子の凝集が阻害されるという問題がある。
以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態及び実施例を説明することにより、本発明を明らかにする。
先ず、図1に、本発明の一実施形態に係る接続構造体の製造方法により得られる接続構造体を模式的に部分切欠正面断面図で示す。
図1に示す接続構造体1は、第1の接続対象部材2と、第2の接続対象部材3と、第1の接続対象部材2と第2の接続対象部材3とを接続している接続部4とを備える。接続部4は、熱硬化性成分と、複数のはんだ粒子とを含む導電ペーストにより形成されており、導電ペーストの硬化物である。
接続部4は、複数のはんだ粒子が集まり互いに接合したはんだ部4Aと、熱硬化性成分が熱硬化された硬化物部4Bとを有する。
第1の接続対象部材2は表面(上面)に、複数の第1の電極2aを有する。第1の接続対象部材2は、第1の電極2a側の表面(上面)の第1の電極2aが設けられていない領域にソルダーレジスト膜2bを有する。ソルダーレジスト膜2bの厚みは、第1の電極2aの厚みよりも厚い。このため、ソルダーレジスト膜2bの外表面(上面)が第1の電極2aの外表面(上面)よりも突出している。第1の接続対象部材2では、ソルダーレジスト膜2bの外表面が、第1の電極2aの外表面よりも突出している。第2の接続対象部材3は表面(下面)に、複数の第2の電極3aを有する。第1の電極2aと第2の電極3aとが、はんだ部4Aにより電気的に接続されている。従って、第1の接続対象部材2と第2の接続対象部材3とが、はんだ部4Aにより電気的に接続されている。なお、接続部4において、第1の電極2aと第2の電極3aとの間に集まったはんだ部4Aとは異なる領域(硬化物部4B部分)では、はんだは存在しない。はんだ部4Aとは異なる領域(硬化物部4B部分)では、はんだ部4Aと離れたはんだは存在しない。なお、少量であれば、第1の電極2aと第2の電極3aとの間に集まったはんだ部4Aとは異なる領域(硬化物部4B部分)に、はんだが存在していてもよい。
図1に示すように、接続構造体1では、第1の電極2aと第2の電極3aとの間に、複数のはんだ粒子が集まり、複数のはんだ粒子が溶融した後、はんだ粒子の溶融物が電極の表面を濡れ拡がった後に固化して、はんだ部4Aが形成されている。本実施形態では、接続構造体1において第1の電極2aと第2の電極3aとの間に位置しているはんだ部4Aの厚みは、上記導電ペーストに含まれる複数の上記はんだ粒子の平均粒子径よりも大きい。このため、ソルダーレジスト膜2bが第1の電極2aよりも突出していても、導通性が充分に確保されている。また、第1,第2の電極2a,3a間のはんだ部4Aの厚みが、上記導電ペーストに含まれる複数の上記はんだ粒子の平均粒子径よりも大きいことで、はんだ部4Aと第1の電極2a、並びにはんだ部4Aと第2の電極3aとの接続面積が大きくなる。はんだ粒子を用いることにより、導電性の外表面がニッケル、金又は銅等の金属である導電性粒子を用いた場合と比較して、はんだ部4Aと第1の電極2a、並びにはんだ部4Aと第2の電極3aとの接触面積が大きくなる。このことによっても、接続構造体1における導通信頼性及び接続信頼性が高くなる。なお、導電ペーストは、フラックスを含んでいてもよい。導電ペーストにフラックスが含まれる場合に、フラックスは、一般に、加熱により次第に失活する。
上記ソルダーレジスト膜は、上記第1の接続対象部材と上記第2の接続対象部材との間に位置している。上記第1の接続対象部材は、複数の第1の電極を表面に有し、複数の第1の電極間に、上記ソルダーレジスト膜を有することが好ましい。
上記第1の接続対象部材における上記ソルダーレジスト膜の外表面(上面)の上記第1の電極の外表面(上面)よりも突出している距離Dは、好ましくは0μmを超え、より好ましくは1μm以上、更に好ましくは5μm以上、特に好ましは10μm以上、好ましくは50μm以下、より好ましくは40μm以下、更に好ましくは25μm以下である。上記距離Dが上記下限以上及び上記上限以下であると、電極間にはんだ粒子がより一層効果的に集まり、電極間の導通信頼性がより一層高くなる。
上記ソルダーレジスト膜の厚みは、好ましくは15μm以上、より好ましくは20μm以上、更に好ましくは25μm以上、好ましくは75μm以下、より好ましくは65μm以下、更に好ましくは50μm以下である。上記ソルダーレジスト膜の厚みが上記下限以上及び上記上限以下であると、電極間にはんだ粒子がより一層効果的に集まり、電極間の導通信頼性がより一層高くなり、絶縁信頼性もより一層高くなる。
上記第1の接続対象部材における上記ソルダーレジスト膜の外表面の上記第1の電極の外表面よりも突出している距離Dは、上記導電ペーストに含まれる上記はんだ粒子の平均粒子径の好ましくは0.15倍以上、より好ましくは0.5倍以上、より一層好ましくは1倍以上、更に好ましくは1.5倍以上、特に好ましくは2倍以上、好ましくは6倍以下、より好ましくは5倍以下、更に好ましくは4倍以下である。上記距離Dと上記はんだ粒子の平均粒子径とが上記の関係を満足すると、電極間にはんだ粒子がより一層効果的に集まり、電極間の導通信頼性がより一層高くなる。上記距離Dが、上記はんだ粒子の平均粒子径の0.5倍以上であれば、電極間にはんだ粒子が顕著に集まりやすくなり、上記距離Dが、上記はんだ粒子の平均粒子径の1倍以上であれば、電極間にはんだ粒子がより一層顕著に集まりやすくなる。
なお、図1に示す接続構造体1では、はんだ部4Aの全てが、第1,第2の電極2a,3a間の対向している領域に位置している。図3に示す変形例の接続構造体1Xは、接続部4Xのみが、図1に示す接続構造体1と異なる。接続部4Xは、はんだ部4XAと硬化物部4XBとを有する。接続構造体1Xのように、はんだ部4XAの多くが、第1,第2の電極2a,3aの対向している領域に位置しており、はんだ部4XAの一部が第1,第2の電極2a,3aの対向している領域から側方にはみ出していてもよい。第1,第2の電極2a,3aの対向している領域から側方にはみ出しているはんだ部4XAは、はんだ部4XAの一部であり、はんだ部4XAから離れたはんだではない。なお、本実施形態では、はんだ部から離れたはんだの量を少なくすることができるが、はんだ部から離れたはんだが硬化物部中に存在していてもよい。
はんだ粒子の使用量を少なくすれば、接続構造体1を得ることが容易になる。はんだ粒子の使用量を多くすれば、接続構造体1Xを得ることが容易になる。はんだ粒子の使用量が多いと、接続構造体において第1の電極と第2の電極との間に位置しているはんだ部の厚みを、上記導電ペーストに含まれる複数の上記はんだ粒子の平均粒子径よりも大きくすることが容易である。
次に、本発明の一実施形態に係る導電ペーストを用いて、接続構造体1を製造する方法の一例を説明する。
先ず、第1の電極2aを表面(上面)に有する第1の接続対象部材2を用意する。第1の接続対象部材2は、第1の電極2a側の表面(上面)の第1の電極2aが設けられていない領域にソルダーレジスト膜2bを有する。次に、図2(a)に示すように、第1の接続対象部材2の表面上に、熱硬化性成分11Bと、複数のはんだ粒子11Aとを含む導電ペースト11を配置する(第1の工程)。第1の接続対象部材2の第1の電極2aが設けられた表面上に、導電ペースト11を配置する。導電ペースト11の配置の後に、はんだ粒子11Aは、第1の電極2a(ライン)上と、第1の電極2aが形成されていない領域(スペース、ソルダーレジスト膜2b)上との双方に配置されている。
導電ペースト11の配置方法としては、特に限定されないが、ディスペンサーによる塗布、スクリーン印刷、及びインクジェット装置による吐出等が挙げられる。
また、第2の電極3aを表面(下面)に有する第2の接続対象部材3を用意する。次に、図2(b)に示すように、第1の接続対象部材2の表面上の導電ペースト11において、導電ペースト11の第1の接続対象部材2側とは反対側の表面上に、第2の接続対象部材3を配置する(第2の工程)。導電ペースト11の表面上に、第2の電極3a側から、第2の接続対象部材3を配置する。このとき、第1の電極2aと第2の電極3aとを対向させる。
次に、はんだ粒子11Aの融点以上及び熱硬化性成分11Bの硬化温度以上に導電ペースト11を加熱する(第3の工程)。すなわち、はんだ粒子11Aの融点及び熱硬化性成分11Bの硬化温度の内のより低い温度以上に、導電ペースト11を加熱する。この加熱時には、電極が形成されていない領域に存在していたはんだ粒子11Aは、第1の電極2aと第2の電極3aとの間に集まる(自己凝集効果)。また、本実施形態では、導電フィルムではなく、導電ペーストを用いているために、はんだ粒子11Aが、第1の電極2aと第2の電極3aとの間に効果的に集まる。また、はんだ粒子11Aは溶融し、互いに接合する。また、熱硬化性成分11Bは熱硬化する。この結果、図2(c)に示すように、第1の接続対象部材2と第2の接続対象部材3とを接続している接続部4を、導電ペースト11により形成する。導電ペースト11により接続部4が形成され、複数のはんだ粒子11Aが接合することによってはんだ部4Aが形成され、熱硬化性成分11Bが熱硬化することによって硬化物部4Bが形成される。はんだ粒子3が速やかに移動すれば、第1の電極2aと第2の電極3aとの間に位置していないはんだ粒子3の移動が開始してから、第1の電極2aと第2の電極3aとの間にはんだ粒子3の移動が完了するまでに、温度を一定に保持しなくてもよい。
仮に、第1の接続対象部材102が、ソルダーレジスト膜を表面に有さない場合には、図5に示すような接続構造体101が得られやすい。接続構造体101は、第1の接続対象部材102と、第2の接続対象部材103と、接続部104とを備える。第1の接続対象部材102は表面に、複数の第1の電極102aを有する。第2の接続対象部材103は表面に、複数の第2の電極103aを有する。第1の接続部104は、はんだ部104Aと、硬化物部104Bとを有する。図5に示す接続構造体101では、はんだ部104Aにはんだ粒子が充分に集まらないことによって、はんだ部104Aにより第1の電極102aと第2の電極103aとが電気的に接続されていない箇所がある。
本実施形態では、上記第2の工程及び上記第3の工程において、加圧を行っていない。本実施形態では、導電ペースト11には、第2の接続対象部材3の重量が加わる。また、本実施形態では、導電フィルムではなく、導電ペーストを用いている。このため、接続部4の形成時に、はんだ粒子11Aが、第1の電極2aと第2の電極3aとの間に効果的に集まる。結果として、第1の電極2aと第2の電極3aとの間のはんだ部4Aの厚みが厚くなりやすい。このため、ソルダーレジスト膜2bが第1の電極2aよりも突出していても、導通性を充分に確保できる。なお、上記第2の工程及び上記第3の工程の内の少なくとも一方において、加圧を行えば、はんだ粒子が第1の電極と第2の電極との間に集まろうとする作用が阻害される傾向が高くなる。このことは、本発明者らによって見出された。
また、本実施形態では、加圧を行っていないため、導電ペーストを塗布した第1の接続対象部材に、第2の接続対象部材を重ね合わせた際に、第1の接続対象部材の電極と第2の接続対象部材の電極のアライメントがずれた状態で、第1の接続対象部材と第2の接続対象部材とが重ね合わされた場合でも、そのずれを補正して、第1の接続対象部材の電極と第2の接続対象部材の電極とを接続させることができる(セルフアライメント効果)。これは、第1の接続対象部材の電極と第2の接続対象部材の電極間に自己凝集した溶融したはんだが、第1の接続対象部材の電極と第2の接続対象部材の電極との間のはんだと導電ペーストのその他の成分とが接する面積が最小となる方がエネルギー的に安定になるため、その最小の面積となる接続構造であるアライメントのあった接続構造にする力が働くためである。この際、導電ペーストが硬化していないこと、及び、その温度、時間にて、導電ペーストのはんだ粒子以外の成分の粘度が十分低いことが望ましい。
はんだの融点温度での導電ペーストの粘度は、好ましくは50Pa・s以下、より好ましくは10Pa・s以下、更に好ましくは1Pa・s以下、好ましくは0.1Pa以上、より好ましくは0.2Pa・s以上である。所定の粘度以下であれば、はんだ粒子を効率的に凝集させることができ、所定の粘度以上であれば、接続部でのボイドを抑制し、接続部以外への導電ペーストのはみだしを抑制することができる。
このようにして、図1に示す接続構造体1が得られる。なお、上記第2の工程と上記第3の工程とは連続して行われてもよい。また、上記第2の工程を行った後に、得られる第1の接続対象部材2と導電ペースト11と第2の接続対象部材3との積層体を、加熱部材に移動させて、上記第3の工程を行ってもよい。上記加熱を行うために、加熱部材上に上記積層体を配置してもよく、加熱された空間内に上記積層体を配置してもよい。
上記第3の工程における加熱温度は、はんだ粒子の融点以上及び熱硬化性成分の硬化温度以上であれば特に限定されない。上記加熱温度は、好ましくは140℃以上、より好ましくは160℃以上、好ましくは450℃以下、より好ましくは250℃以下、更に好ましくは200℃以下である。
なお、上記第3の工程の後に、位置の修正や製造のやり直しを目的として、第1の接続対象部材又は第2の接続対象部材を、接続部から剥離することができる。この剥離を行うための加熱温度は、好ましくははんだ粒子の融点以上、より好ましくははんだ粒子の融点(℃)+10℃以上である。この剥離を行うための加熱温度は、はんだ粒子の融点(℃)+100℃以下であってもよい。
上記第3の工程における加熱方法としては、はんだ粒子の融点以上及び熱硬化性成分の硬化温度以上に、接続構造体全体を、リフロー炉を用いて又はオーブンを用いて加熱する方法や、接続構造体の接続部のみを局所的に加熱する方法が挙げられる。
局所的に加熱する方法に用いる器具としては、ホットプレート、熱風を付与するヒートガン、はんだゴテ、及び赤外線ヒーター等が挙げられる。
また、ホットプレートにて局所的に加熱する際、接続部直下は、熱伝導性の高い金属にて、その他の加熱することが好ましくない個所は、フッ素樹脂等の熱伝導性の低い材質にて、ホットプレート上面を形成することが好ましい。
導通信頼性をより一層高める観点からは、第1の電極と接続部と第2の電極との積層方向に第1の電極と第2の電極との対向し合う部分をみたときに、第1の電極と第2の電極との対向し合う部分の面積100%中の50%以上に、接続部中のはんだ部が配置されている接続構造体を得ることが好ましい。
なお、上記第1の接続対象部材は、少なくとも1つの第1の電極を有していればよい。上記第1の接続対象部材は複数の第1の電極を有することが好ましい。上記第2の接続対象部材は、少なくとも1つの第2の電極を有していればよい。上記第2の接続対象部材は複数の第2の電極を有することが好ましい。
図4に示すように、ソルダーレジスト膜2Abの第1の電極2Aaの外表面よりも突出している部分において、ソルダーレジスト膜2Abの側面が、ソルダーレジスト膜2Abの外表面に向かうに従って内側に傾斜している第1の接続対象部材2Aを用いることが好ましい。この場合には、はんだ粒子の移動時に、ソルダーレジスト膜の側面が、はんだ粒子の移動を妨げにくく、むしろソルダーレジスト膜の側面をはんだ粒子が通過しやすくなる。結果として、上下の電極間にはんだがより一層効果的に配置され、電極間の導通信頼性がより一層高くなる。上下の電極間にはんだをより一層効率的に配置する観点からは、ソルダーレジスト膜の側面の内側への傾斜角度θは、好ましくは0度を超え、より好ましくは3度以上、更に好ましくは5度以上、特に好ましくは10度以上、最も好ましくは20度以上である。
上記第1,第2の接続対象部材は、特に限定されない。上記第1,第2の接続対象部材としては、具体的には、半導体チップ、半導体パッケージ、LEDチップ、LEDパッケージ、コンデンサ及びダイオード等の電子部品、並びに樹脂フィルム、プリント基板、フレキシブルプリント基板、フレキシブルフラットケーブル、リジッドフレキシブル基板、ガラスエポキシ基板及びガラス基板等の回路基板などの電子部品等が挙げられる。上記第1,第2の接続対象部材は、電子部品であることが好ましい。
上記第1の接続対象部材及び上記第2の接続対象部材の内の少なくとも一方が、樹脂フィルム、フレキシブルプリント基板、フレキシブルフラットケーブル又はリジッドフレキシブル基板であることが好ましい。上記第2の接続対象部材が、樹脂フィルム、フレキシブルプリント基板、フレキシブルフラットケーブル又はリジッドフレキシブル基板であることが好ましい。樹脂フィルム、フレキシブルプリント基板、フレキシブルフラットケーブル及びリジッドフレキシブル基板は、柔軟性が高く、比較的軽量であるという性質を有する。このような接続対象部材の接続に導電フィルムを用いた場合には、はんだ粒子が電極上に集まりにくい傾向がある。これに対して、樹脂フィルム、フレキシブルプリント基板、フレキシブルフラットケーブル又はリジッドフレキシブル基板を用いたとしても、はんだ粒子を電極上に効率的に集めることで、電極間の導通信頼性を充分に高めることができる。樹脂フィルム、フレキシブルプリント基板、フレキシブルフラットケーブル又はリジッドフレキシブル基板を用いる場合に、半導体チップなどの他の接続対象部材を用いた場合と比べて、加圧を行わないことによる電極間の導通信頼性の向上効果がより一層効果的に得られる。
上記接続対象部材に設けられている電極としては、金電極、ニッケル電極、錫電極、アルミニウム電極、銅電極、モリブデン電極、銀電極及びタングステン電極等の金属電極が挙げられる。上記接続対象部材がフレキシブルプリント基板である場合には、上記電極は金電極、ニッケル電極、錫電極、銀電極又は銅電極であることが好ましい。上記接続対象部材がガラス基板である場合には、上記電極はアルミニウム電極、銅電極、モリブデン電極、銀電極又はタングステン電極であることが好ましい。なお、上記電極がアルミニウム電極である場合には、アルミニウムのみで形成された電極であってもよく、金属酸化物層の表面にアルミニウム層が積層された電極であってもよい。上記金属酸化物層の材料としては、3価の金属元素がドープされた酸化インジウム及び3価の金属元素がドープされた酸化亜鉛等が挙げられる。上記3価の金属元素としては、Sn、Al及びGa等が挙げられる。
はんだ粒子を電極上により一層効率的に配置するために、上記導電ペーストの25℃での粘度ηは好ましくは10Pa・s以上、より好ましくは50Pa・s以上、更に好ましくは100Pa・s以上、好ましくは800Pa・s以下、より好ましくは600Pa・s以下、更に好ましくは500Pa・s以下である。
上記粘度は、配合成分の種類及び配合量に適宜調整可能である。また、フィラーの使用により、粘度を比較的高くすることができる。
上記粘度は、例えば、E型粘度計(東機産業社製)等を用いて、25℃及び5rpmの条件で測定可能である。
25℃以上、上記はんだ粒子(はんだ)の融点℃以下の温度領域での、上記導電ペーストの粘度の最低値(最低溶融粘度の値)は、好ましくは0.1Pa・s以上、より好ましくは0.2Pa・s以上、好ましくは10Pa・s以下、より好ましくは1Pa・s以下である。上記粘度の最低値が上記下限以上及び上記上限以下であると、はんだ粒子を電極上により一層効率的に配置することができる。
上記粘度の最低値は、STRESSTECH(EOLOGICA社製)等を用いて、歪制御1rad、周波数1Hz、昇温速度20℃/分、測定温度範囲40~200℃(但し、はんだ粒子の融点が200℃を超える場合には温度上限をはんだ粒子の融点とする)の条件の条件で測定可能である。測定結果から、はんだ粒子の融点℃以下の温度領域での粘度の最低値が評価される。
複数のはんだ部において、はんだ量の均一性を高める観点からは、上記第1の電極の電極幅及び上記第2の電極の電極幅は、好ましくは50μm以上、より好ましくは75μm以上、好ましくは1000μm以下、より好ましくは500μm以下、更に好ましくは250μm以下である。上記電極幅は、L/Sにおけるライン(L)の幅である。導通信頼性をより一層高める観点からは、上記第1の電極の電極間幅及び上記第2の電極の電極間幅は、好ましくは50μm以上、より好ましくは75μm以上、好ましくは1000μm以下、より好ましくは500μm以下、更に好ましくは250μm以下である。上記電極間幅は、L/Sにおけるスペース(S)の幅である。電極幅及び電極間幅が100μm以下、85μm以下、70μm以下の順で小さくなるほど、本発明の効果がより一層効果的に発揮される。
上記導電ペーストは、熱硬化性成分と複数のはんだ粒子とを含む。上記熱硬化性成分は、加熱により硬化可能な硬化性化合物(熱硬化性化合物)と、熱硬化剤とを含むことが好ましい。はんだ粒子の表面及び電極の表面の酸化膜を効果的に除去し、接続抵抗をより一層低くする観点からは、上記導電ペーストはフラックスを含むことが好ましい。
以下、本発明の他の詳細を説明する。
(はんだ粒子)
上記はんだ粒子は、はんだを導電性の外表面に有する。上記はんだ粒子は、中心部分及び導電性の外表面とのいずれもがはんだにより形成されている。
上記はんだ粒子は、はんだを導電性の外表面に有する。上記はんだ粒子は、中心部分及び導電性の外表面とのいずれもがはんだにより形成されている。
電極上にはんだ粒子を効率的に集める観点からは、上記はんだ粒子の表面のゼータ電位がプラスであることが好ましい。但し、本発明では、上記はんだ粒子の表面のゼータ電位がプラスでなくてもよい。
ゼータ電位は以下のようにして測定される。
ゼータ電位の測定方法:
はんだ粒子0.05gを、メタノール10gに入れ、超音波処理等をすることで、均一に分散させて、分散液を得る。この分散液を用いて、かつBeckman Coulter社製「Delsamax PRO」を用いて、電気泳動測定法にて、ゼータ電位を測定することができる。
はんだ粒子0.05gを、メタノール10gに入れ、超音波処理等をすることで、均一に分散させて、分散液を得る。この分散液を用いて、かつBeckman Coulter社製「Delsamax PRO」を用いて、電気泳動測定法にて、ゼータ電位を測定することができる。
はんだ粒子のゼータ電位は好ましくは0mVを超え、好ましくは1mV以下、より好ましくは0.7mV以下、更に好ましくは0.5mV以下である。ゼータ電位が上記上限以下であると、使用前の導電ペースト中にて、はんだ粒子が凝集しにくくなる。ゼータ電位が0mV以上であると、実装時に電極上にはんだ粒子が効率的に凝集する。
表面のゼータ電位をプラスにすることが容易であることから、上記はんだ粒子は、はんだ粒子本体と、上記はんだ粒子本体の表面上に配置されたアニオンポリマーとを有することが好ましい。上記はんだ粒子は、はんだ粒子本体をアニオンポリマー又はアニオンポリマーとなる化合物で表面処理することにより得られることが好ましい。上記アニオンポリマー及び上記アニオンポリマーとなる化合物はそれぞれ、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
はんだ粒子本体をアニオンポリマーで表面処理する方法としては、アニオンポリマーとして、例えば(メタ)アクリル酸を共重合した(メタ)アクリルポリマー、ジカルボン酸とジオールとから合成されかつ両末端にカルボキシル基を有するポリエステルポリマー、ジカルボン酸の分子間脱水縮合反応により得られかつ両末端にカルボキシル基を有するポリマー、ジカルボン酸とジアミンから合成されかつ両末端にカルボキシル基を有するポリエステルポリマー、並びにカルボキシル基を有する変性ポバール(日本合成化学社製「ゴーセネックスT」)等を用いて、アニオンポリマーのカルボキシル基と、はんだ粒子本体の表面の水酸基とを反応させる方法が挙げられる。
上記アニオンポリマーのアニオン部分としては、上記カルボキシル基が挙げられ、それ以外には、トシル基(p-H3CC6H4S(=O)2-)、スルホン酸イオン基(-SO3-)及びリン酸イオン基(-PO4
-)等が挙げられる。
また、他の方法としては、はんだ粒子本体の表面の水酸基と反応する官能基を有し、さらに、付加、縮合反応により重合可能な官能基を有する化合物を用いて、この化合物をはんだ粒子本体の表面上にてポリマー化する方法が挙げられる。はんだ粒子本体の表面の水酸基と反応する官能基としては、カルボキシル基及びイソシアネート基等が挙げられ、付加、縮合反応により重合する官能基としては、水酸基、カルボキシル基、アミノ基及び(メタ)アクリロイル基が挙げられる。
上記アニオンポリマーの重量平均分子量は好ましくは2000以上、より好ましくは3000以上、好ましくは10000以下、より好ましくは8000以下である。
上記重量平均分子量が上記下限以上及び上記上限以下であると、はんだ粒子本体の表面上にアニオンポリマーを配置することが容易であり、はんだ粒子の表面のゼータ電位をプラスにすることが容易であり、電極上にはんだ粒子をより一層効率的に配置することができる。
上記重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定されたポリスチレン換算での重量平均分子量を示す。
はんだ粒子本体をアニオンポリマーとなる化合物で表面処理することにより得られたポリマーの重量平均分子量は、はんだ粒子中のはんだを溶解し、ポリマーの分解を起こさない希塩酸等により、はんだ粒子を除去した後、残存しているポリマーの重量平均分子量を測定することで求めることができる。
上記はんだは、融点が450℃以下である金属(低融点金属)であることが好ましい。上記はんだ粒子は、融点が450℃以下である低融点金属粒子であることが好ましい。上記低融点金属粒子は、低融点金属を含む粒子である。該低融点金属とは、融点が450℃以下の金属を示す。低融点金属の融点は好ましくは300℃以下、より好ましくは160℃以下である。また、上記はんだ粒子は錫を含む。上記はんだ粒子に含まれる金属100重量%中、錫の含有量は好ましくは30重量%以上、より好ましくは40重量%以上、更に好ましくは70重量%以上、特に好ましくは90重量%以上である。上記はんだ粒子における錫の含有量が上記下限以上であると、はんだ部と電極との接続信頼性がより一層高くなる。
なお、上記錫の含有量は、高周波誘導結合プラズマ発光分光分析装置(堀場製作所社製「ICP-AES」)、又は蛍光X線分析装置(島津製作所社製「EDX-800HS」)等を用いて測定可能である。
上記はんだ粒子を用いることで、はんだが溶融して電極に接合し、はんだ部が電極間を導通させる。例えば、はんだ部と電極とが点接触ではなく面接触しやすいため、接続抵抗が低くなる。また、はんだ粒子の使用により、はんだ部と電極との接合強度が高くなる結果、はんだ部と電極との剥離がより一層生じ難くなり、導通信頼性及び接続信頼性が効果的に高くなる。
上記はんだ粒子を構成する低融点金属は特に限定されない。該低融点金属は、錫、又は錫を含む合金であることが好ましい。該合金は、錫-銀合金、錫-銅合金、錫-銀-銅合金、錫-ビスマス合金、錫-亜鉛合金、錫-インジウム合金等が挙げられる。なかでも、電極に対する濡れ性に優れることから、上記低融点金属は、錫、錫-銀合金、錫-銀-銅合金、錫-ビスマス合金、錫-インジウム合金であることが好ましい。錫-ビスマス合金、錫-インジウム合金であることがより好ましい。
上記はんだ粒子は、JIS Z3001:溶接用語に基づき、液相線が450℃以下である溶加材であることが好ましい。上記はんだ粒子の組成としては、例えば亜鉛、金、銀、鉛、銅、錫、ビスマス、インジウムなどを含む金属組成が挙げられる。なかでも低融点で鉛フリーである錫-インジウム系(117℃共晶)、又は錫-ビスマス系(139℃共晶)が好ましい。すなわち、上記はんだ粒子は、鉛を含まないことが好ましく、錫とインジウムとを含むか、又は錫とビスマスとを含むことが好ましい。
上記はんだ部と電極との接合強度をより一層高めるために、上記はんだ粒子は、ニッケル、銅、アンチモン、アルミニウム、亜鉛、鉄、金、チタン、リン、ゲルマニウム、テルル、コバルト、ビスマス、マンガン、クロム、モリブデン、パラジウム等の金属を含んでいてもよい。また、はんだ部と電極との接合強度をさらに一層高める観点からは、上記はんだ粒子は、ニッケル、銅、アンチモン、アルミニウム又は亜鉛を含むことが好ましい。はんだ部と電極との接合強度をより一層高める観点からは、接合強度を高めるためのこれらの金属の含有量は、はんだ粒子100重量%中、好ましくは0.0001重量%以上、好ましくは1重量%以下である。
上記はんだ粒子の平均粒子径は、好ましくは0.5μm以上、より好ましくは1μm以上、更に好ましくは3μm以上、特に好ましくは5μm以上、好ましくは100μm以下、より好ましくは80μm未満、より一層好ましくは75μm以下、より一層好ましくは40μm以下、より一層好ましくは30μm以下、更に好ましくは20μm以下、特に好ましくは15μm以下、最も好ましくは10μm以下である。上記はんだ粒子の平均粒子径が上記下限以上及び上記上限以下であると、はんだ粒子を電極上により一層効率的に配置することができる。上記はんだ粒子の平均粒子径は、3μm以上、30μm以下であることが特に好ましい。
上記はんだ粒子の「平均粒子径」は、数平均粒子径を示す。はんだ粒子の平均粒子径は、例えば、任意のはんだ粒子50個を電子顕微鏡又は光学顕微鏡にて観察し、平均値を算出することにより求められる。
上記はんだ粒子の粒子径の変動係数は、好ましくは5%以上、より好ましくは10%以上、好ましくは40%以下、より好ましくは30%以下である。上記粒子径の変動係数が上記下限以上及び上記上限以下であると、電極上にはんだ粒子をより一層効率的に配置することができる。但し、上記はんだ粒子の粒子径の変動係数は、5%未満であってもよい。
上記変動係数(CV値)は下記式で表される。
CV値(%)=(ρ/Dn)×100
ρ:はんだ粒子の粒子径の標準偏差
Dn:はんだ粒子の粒子径の平均値
ρ:はんだ粒子の粒子径の標準偏差
Dn:はんだ粒子の粒子径の平均値
上記はんだ粒子の形状は特に限定されない。上記はんだ粒子の形状は、球状であってもよく、扁平状などの球形状以外の形状であってもよい。
上記導電ペースト100重量%中、上記はんだ粒子の含有量は好ましくは1重量%以上、より好ましくは2重量%以上、更に好ましくは10重量%以上、特に好ましくは20重量%以上、最も好ましくは30重量%以上、好ましくは80重量%以下、より好ましくは60重量%以下、更に好ましくは50重量%以下である。上記はんだ粒子の含有量が上記下限以上及び上記上限以下であると、電極上にはんだ粒子をより一層効率的に配置することができ、電極間にはんだ粒子を多く配置することが容易であり、導通信頼性がより一層高くなる。導通信頼性をより一層高める観点からは、上記はんだ粒子の含有量は多い方が好ましい。
特に、上記導電ペースト100重量%中、上記はんだ粒子の含有量は好ましくは1重量%以上、好ましくは80重量%以下である。この場合には、電極上にはんだ粒子が効率的に集まり、導通信頼性がより一層高くなる。
(加熱により硬化可能な化合物:熱硬化性成分)
上記熱硬化性化合物としては、オキセタン化合物、エポキシ化合物、エピスルフィド化合物、(メタ)アクリル化合物、フェノール化合物、アミノ化合物、不飽和ポリエステル化合物、ポリウレタン化合物、シリコーン化合物及びポリイミド化合物等が挙げられる。なかでも、導電ペーストの硬化性及び粘度をより一層良好にし、接続信頼性をより一層高める観点から、エポキシ化合物が好ましい。
上記熱硬化性化合物としては、オキセタン化合物、エポキシ化合物、エピスルフィド化合物、(メタ)アクリル化合物、フェノール化合物、アミノ化合物、不飽和ポリエステル化合物、ポリウレタン化合物、シリコーン化合物及びポリイミド化合物等が挙げられる。なかでも、導電ペーストの硬化性及び粘度をより一層良好にし、接続信頼性をより一層高める観点から、エポキシ化合物が好ましい。
上記エポキシ化合物としては、芳香族エポキシ化合物が挙げられる。中でも、レゾルシノール型エポキシ化合物、ナフタレン型エポキシ化合物、ビフェニル型エポキシ化合物、ベンゾフェノン型エポキシ化合物等の結晶性エポキシ化合物が好ましい。常温(23℃)で固体であり、かつ溶融温度がはんだの融点以下であるエポキシ化合物が好ましい。溶融温度は好ましくは100℃以下、より好ましくは80℃以下、好ましくは40℃以上である。上記の好ましいエポキシ化合物を用いることで、接続対象部材を貼り合わせた段階では、粘度が高く、搬送等の衝撃が、加速度が付与された際に、第1の接続対象部材と、第2の接続対象部材との位置ずれを抑制することができ、なおかつ、硬化時の熱により、導電ペーストの粘度を大きく低下させることができ、はんだ粒子の凝集を効率よく進行させることができる。
上記導電ペースト100重量%中、上記熱硬化性化合物の含有量は、好ましくは20重量%以上、より好ましくは40重量%以上、更に好ましくは50重量%以上、好ましくは99重量%以下、より好ましくは98重量%以下、更に好ましくは90重量%以下、特に好ましくは80重量%以下である。耐衝撃性をより一層高める観点からは、上記熱硬化性成分の含有量は多い方が好ましい。
(熱硬化剤:熱硬化性成分)
上記熱硬化剤は、上記熱硬化性化合物を熱硬化させる。上記熱硬化剤としては、イミダゾール硬化剤、アミン硬化剤、フェノール硬化剤、ポリチオール硬化剤などのチオール硬化剤、酸無水物、熱カチオン開始剤及び熱ラジカル発生剤等が挙げられる。上記熱硬化剤は、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
上記熱硬化剤は、上記熱硬化性化合物を熱硬化させる。上記熱硬化剤としては、イミダゾール硬化剤、アミン硬化剤、フェノール硬化剤、ポリチオール硬化剤などのチオール硬化剤、酸無水物、熱カチオン開始剤及び熱ラジカル発生剤等が挙げられる。上記熱硬化剤は、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
なかでも、導電ペーストを低温でより一層速やかに硬化可能であるので、イミダゾール硬化剤、チオール硬化剤又はアミン硬化剤が好ましい。また、加熱により硬化可能な硬化性化合物と上記熱硬化剤とを混合したときに保存安定性が高くなるので、潜在性の硬化剤が好ましい。潜在性の硬化剤は、潜在性イミダゾール硬化剤、潜在性チオール硬化剤又は潜在性アミン硬化剤であることが好ましい。なお、上記熱硬化剤は、ポリウレタン樹脂又はポリエステル樹脂等の高分子物質で被覆されていてもよい。
上記イミダゾール硬化剤としては、特に限定されず、2-メチルイミダゾール、2-エチル-4-メチルイミダゾール、1-シアノエチル-2-フェニルイミダゾール、1-シアノエチル-2-フェニルイミダゾリウムトリメリテート、2,4-ジアミノ-6-[2’-メチルイミダゾリル-(1’)]-エチル-s-トリアジン及び2,4-ジアミノ-6-[2’-メチルイミダゾリル-(1’)]-エチル-s-トリアジンイソシアヌル酸付加物等が挙げられる。
上記チオール硬化剤としては、特に限定されず、トリメチロールプロパントリス-3-メルカプトプロピオネート、ペンタエリスリトールテトラキス-3-メルカプトプロピオネート及びジペンタエリスリトールヘキサ-3-メルカプトプロピオネート等が挙げられる。
上記アミン硬化剤としては、特に限定されず、ヘキサメチレンジアミン、オクタメチレンジアミン、デカメチレンジアミン、3,9-ビス(3-アミノプロピル)-2,4,8,10-テトラスピロ[5.5]ウンデカン、ビス(4-アミノシクロヘキシル)メタン、メタフェニレンジアミン及びジアミノジフェニルスルホン等が挙げられる。
上記熱カチオン開始剤としては、ヨードニウム系カチオン硬化剤、オキソニウム系カチオン硬化剤及びスルホニウム系カチオン硬化剤等が挙げられる。上記ヨードニウム系カチオン硬化剤としては、ビス(4-tert-ブチルフェニル)ヨードニウムヘキサフルオロホスファート等が挙げられる。上記オキソニウム系カチオン硬化剤としては、トリメチルオキソニウムテトラフルオロボラート等が挙げられる。上記スルホニウム系カチオン硬化剤としては、トリ-p-トリルスルホニウムヘキサフルオロホスファート等が挙げられる。
上記熱ラジカル発生剤としては、特に限定されず、アゾ化合物及び有機過酸化物等が挙げられる。上記アゾ化合物としては、アゾビスイゾブチロニトリル(AIBN)等が挙げられる。上記有機過酸化物としては、ジ-tert-ブチルペルオキシド及びメチルエチルケトンペルオキシド等が挙げられる。
上記熱硬化剤の反応開始温度は、好ましくは50℃以上、より好ましくは70℃以上、更に好ましくは80℃以上、好ましくは250℃以下、より好ましくは200℃以下、更に好ましくは150℃以下、特に好ましくは140℃以下である。上記熱硬化剤の反応開始温度が上記下限以上及び上記上限以下であると、はんだ粒子が電極上により一層効率的に配置される。上記熱硬化剤の反応開始温度は80℃以上、140℃以下であることが特に好ましい。
はんだを電極上により一層効率的に配置する観点からは、上記熱硬化剤の反応開始温度は、上記はんだ粒子におけるはんだの融点よりも、高いことが好ましく、5℃以上高いことがより好ましく、10℃以上高いことが更に好ましい。
上記熱硬化剤の反応開始温度は、DSCでの発熱ピークの立ち上がり開始の温度を意味する。
上記熱硬化剤の含有量は特に限定されない。上記熱硬化性化合物100重量部に対して、上記熱硬化剤の含有量は、好ましくは0.01重量部以上、より好ましくは1重量部以上、好ましくは200重量部以下、より好ましくは100重量部以下、更に好ましくは75重量部以下である。熱硬化剤の含有量が上記下限以上であると、導電ペーストを充分に硬化させることが容易である。熱硬化剤の含有量が上記上限以下であると、硬化後に硬化に関与しなかった余剰の熱硬化剤が残存し難くなり、かつ硬化物の耐熱性がより一層高くなる。
(フラックス)
上記導電ペーストは、フラックスを含むことが好ましい。フラックスの使用により、はんだを電極上により一層効果的に配置することができる。該フラックスは特に限定されない。フラックスとして、はんだ接合等に一般的に用いられているフラックスを使用できる。上記フラックスとしては、例えば、塩化亜鉛、塩化亜鉛と無機ハロゲン化物との混合物、塩化亜鉛と無機酸との混合物、溶融塩、リン酸、リン酸の誘導体、有機ハロゲン化物、ヒドラジン、有機酸及び松脂等が挙げられる。上記フラックスは1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
上記導電ペーストは、フラックスを含むことが好ましい。フラックスの使用により、はんだを電極上により一層効果的に配置することができる。該フラックスは特に限定されない。フラックスとして、はんだ接合等に一般的に用いられているフラックスを使用できる。上記フラックスとしては、例えば、塩化亜鉛、塩化亜鉛と無機ハロゲン化物との混合物、塩化亜鉛と無機酸との混合物、溶融塩、リン酸、リン酸の誘導体、有機ハロゲン化物、ヒドラジン、有機酸及び松脂等が挙げられる。上記フラックスは1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
上記溶融塩としては、塩化アンモニウム等が挙げられる。上記有機酸としては、乳酸、クエン酸、ステアリン酸、グルタミン酸及びグルタル酸等が挙げられる。上記松脂としては、活性化松脂及び非活性化松脂等が挙げられる。上記フラックスは、カルボキシル基を2個以上有する有機酸、松脂であることが好ましい。上記フラックスは、カルボキシル基を2個以上有する有機酸であってもよく、松脂であってもよい。カルボキシル基を2個以上有する有機酸、松脂の使用により、電極間の導通信頼性がより一層高くなる。
上記松脂はアビエチン酸を主成分とするロジン類である。フラックスは、ロジン類であることが好ましく、アビエチン酸であることがより好ましい。この好ましいフラックスの使用により、電極間の導通信頼性がより一層高くなる。
上記フラックスの活性温度(融点)は、好ましくは50℃以上、より好ましくは70℃以上、更に好ましくは80℃以上、好ましくは200℃以下、より好ましくは190℃以下、より一層好ましくは160℃以下、更に好ましくは150℃以下、更に一層好ましくは140℃以下である。上記フラックスの活性温度が上記下限以上及び上記上限以下であると、フラックス効果がより一層効果的に発揮され、はんだ粒子が電極上により一層効率的に配置される。上記フラックスの活性温度は80℃以上、190℃以下であることが好ましい。上記フラックスの活性温度は80℃以上、かつ140℃以下であることが特に好ましい。
融点が80℃以上、190℃以下である上記フラックスとしては、コハク酸(融点186℃)、グルタル酸(融点96℃)、アジピン酸(融点152℃)、ピメリン酸(融点104℃)、スベリン酸(融点142℃)等のジカルボン酸、安息香酸(融点122℃)、リンゴ酸(融点130℃)等が挙げられる。
また、上記フラックスの沸点は200℃以下であることが好ましい。
はんだを電極上により一層効率的に配置する観点からは、上記フラックスの融点は、上記はんだ粒子におけるはんだの融点よりも、高いことが好ましく、5℃以上高いことがより好ましく、10℃以上高いことが更に好ましい。
はんだを電極上により一層効率的に配置する観点からは、上記フラックスの融点は、上記熱硬化剤の反応開始温度よりも、高いことが好ましく、5℃以上高いことがより好ましく、10℃以上高いことが更に好ましい。
上記フラックスは、導電ペースト中に分散されていてもよく、はんだ粒子の表面上に付着していてもよい。
フラックスの融点が、はんだの融点より高いことにより、電極部分にはんだ粒子を効率的に凝集させることができる。これは、接合時に加熱した場合、接続対象部材上に形成された電極と、電極周辺の接続対象部材の部分とを比較すると、電極部分の熱伝導率が電極周辺の接続対象部材部分の熱伝導率よりも高いことにより、電極部分の昇温が早いことに起因する。はんだ粒子の融点を超えた段階では、はんだ粒子の内部は溶解するが、表面に形成された酸化被膜は、フラックスの融点(活性温度)に達していないので、除去されない。この状態で、電極部分の温度が先に、フラックスの融点(活性温度)に達するため、優先的に電極上に来たはんだ粒子の表面の酸化被膜が除去され、はんだ粒子が電極の表面上に濡れ拡がることができる。これにより、電極上に効率的にはんだ粒子を凝集させることができる。
上記フラックスは、加熱によりカチオンを放出するフラックスであることが好ましい。加熱によりカチオンを放出するフラックスの使用により、はんだ粒子を電極上により一層効率的に配置することができる。
上記加熱によりカチオンを放出するフラックスとしては、上記熱カチオン開始剤が挙げられる。
上記導電ペースト100重量%中、上記フラックスの含有量は好ましくは0.5重量%以上、好ましくは30重量%以下、より好ましくは25重量%以下である。上記導電ペーストは、フラックスを含んでいなくてもよい。フラックスの含有量が上記下限以上及び上記上限以下であると、はんだ及び電極の表面に酸化被膜がより一層形成され難くなり、さらに、はんだ及び電極の表面に形成された酸化被膜をより一層効果的に除去できる。
(他の成分)
上記導電ペーストは、必要に応じて、例えば、充填剤、増量剤、軟化剤、可塑剤、重合触媒、硬化触媒、着色剤、酸化防止剤、熱安定剤、光安定剤、紫外線吸収剤、滑剤、帯電防止剤及び難燃剤等の各種添加剤を含んでいてもよい。
上記導電ペーストは、必要に応じて、例えば、充填剤、増量剤、軟化剤、可塑剤、重合触媒、硬化触媒、着色剤、酸化防止剤、熱安定剤、光安定剤、紫外線吸収剤、滑剤、帯電防止剤及び難燃剤等の各種添加剤を含んでいてもよい。
以下、実施例及び比較例を挙げて、本発明を具体的に説明する。本発明は、以下の実施例のみに限定されない。
ポリマーA:
ビスフェノールFと1,6-ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、及びビスフェノールF型エポキシ樹脂との反応物(ポリマーA)の合成:
ビスフェノールF(4,4’-メチレンビスフェノールと2,4’-メチレンビスフェノールと2,2’-メチレンビスフェノールとを重量比で2:3:1で含む)72重量部、1,6-ヘキサンジオールジグリシジルエーテル70重量部、及びビスフェノールF型エポキシ樹脂(DIC社製「EPICLON EXA-830CRP」)30重量部を、3つ口フラスコに入れ、窒素フロー下にて、150℃で溶解させた。その後、水酸基とエポキシ基の付加反応触媒であるテトラーn-ブチルスルホニウムブロミド0.1重量部を添加し、窒素フロー下にて、150℃で6時間、付加重合反応させることにより、反応物(ポリマーA)を得た。
ビスフェノールFと1,6-ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、及びビスフェノールF型エポキシ樹脂との反応物(ポリマーA)の合成:
ビスフェノールF(4,4’-メチレンビスフェノールと2,4’-メチレンビスフェノールと2,2’-メチレンビスフェノールとを重量比で2:3:1で含む)72重量部、1,6-ヘキサンジオールジグリシジルエーテル70重量部、及びビスフェノールF型エポキシ樹脂(DIC社製「EPICLON EXA-830CRP」)30重量部を、3つ口フラスコに入れ、窒素フロー下にて、150℃で溶解させた。その後、水酸基とエポキシ基の付加反応触媒であるテトラーn-ブチルスルホニウムブロミド0.1重量部を添加し、窒素フロー下にて、150℃で6時間、付加重合反応させることにより、反応物(ポリマーA)を得た。
NMRにより、付加重合反応が進行したことを確認して、反応物(ポリマーA)が、ビスフェノールF型エポキシ樹脂に由来する水酸基と1,6-ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、及びビスフェノールF型エポキシ樹脂のエポキシ基とが結合した構造単位を主鎖に有し、かつエポキシ基を両末端に有することを確認した。
GPCにより得られた反応物(ポリマーA)の重量平均分子量は10000、数平均分子量は3500であった。
ポリマーB:両末端エポキシ基剛直骨格フェノキシ樹脂、三菱化学社製「YX6900BH45」、重量平均分子量16000
熱硬化性化合物1:レゾルシノール型エポキシ化合物、ナガセケムテックス社製「EX-201」
熱硬化性化合物2:ビスフェノールF型エポキシ樹脂、DIC社製「EPICLON EXA-830CRP」
熱硬化剤1:ペンタエリスリトールテトラキス(3-メルカプトブチレート)、昭和電工社製「カレンズMT PE1」
潜在性エポキシ熱硬化剤1:T&K TOKA社製「フジキュア7000」
フラックス1:アジピン酸、和光純薬工業社製、融点(活性温度)152℃
フラックス2:コハク酸、和光純薬工業社製、融点(活性温度)186℃
はんだ粒子1~3の作製方法:
アニオンポリマー1を有するはんだ粒子:はんだ粒子本体200gと、アジピン酸40gと、アセトン70gとを3つ口フラスコに秤量し、次にはんだ粒子本体の表面の水酸基とアジピン酸のカルボキシル基との脱水縮合触媒であるジブチル錫オキサイド0.3gを添加し、60℃で4時間反応させた。その後、はんだ粒子をろ過することで回収した。
熱硬化性化合物2:ビスフェノールF型エポキシ樹脂、DIC社製「EPICLON EXA-830CRP」
熱硬化剤1:ペンタエリスリトールテトラキス(3-メルカプトブチレート)、昭和電工社製「カレンズMT PE1」
潜在性エポキシ熱硬化剤1:T&K TOKA社製「フジキュア7000」
フラックス1:アジピン酸、和光純薬工業社製、融点(活性温度)152℃
フラックス2:コハク酸、和光純薬工業社製、融点(活性温度)186℃
はんだ粒子1~3の作製方法:
アニオンポリマー1を有するはんだ粒子:はんだ粒子本体200gと、アジピン酸40gと、アセトン70gとを3つ口フラスコに秤量し、次にはんだ粒子本体の表面の水酸基とアジピン酸のカルボキシル基との脱水縮合触媒であるジブチル錫オキサイド0.3gを添加し、60℃で4時間反応させた。その後、はんだ粒子をろ過することで回収した。
回収したはんだ粒子と、アジピン酸50gと、トルエン200gと、パラトルエンスルホン酸0.3gとを3つ口フラスコに秤量し、真空引き、及び還流を行いながら、120℃で、3時間反応させた。この際、ディーンスターク抽出装置を用いて、脱水縮合により生成した水を除去しながら反応させた。
その後、ろ過によりはんだ粒子を回収し、ヘキサンにて洗浄し、乾燥した。その後、得られたはんだ粒子をボールミルで解砕した後、所定のCV値となるように篩を選択した。
(ゼータ電位測定)
また、得られたはんだ粒子を、アニオンポリマー1を有するはんだ粒子0.05gを、メタノール10gに入れ、超音波処理をすることで、均一に分散させて、分散液を得た。この分散液を用いて、かつBeckman Coulter社製「Delsamax PRO」を用いて、電気泳動測定法にて、ゼータ電位を測定した。
また、得られたはんだ粒子を、アニオンポリマー1を有するはんだ粒子0.05gを、メタノール10gに入れ、超音波処理をすることで、均一に分散させて、分散液を得た。この分散液を用いて、かつBeckman Coulter社製「Delsamax PRO」を用いて、電気泳動測定法にて、ゼータ電位を測定した。
(アニオンポリマーの重量平均分子量)
はんだ粒子の表面のアニオンポリマー1の重量平均分子量は、0.1Nの塩酸を用い、はんだを溶解した後、ポリマーをろ過により回収し、GPCにより求めた。
はんだ粒子の表面のアニオンポリマー1の重量平均分子量は、0.1Nの塩酸を用い、はんだを溶解した後、ポリマーをろ過により回収し、GPCにより求めた。
(はんだ粒子のCV値)
CV値を、レーザー回折式粒度分布測定装置(堀場製作所社製「LA-920」)にて、測定した。
CV値を、レーザー回折式粒度分布測定装置(堀場製作所社製「LA-920」)にて、測定した。
はんだ粒子1(SnBiはんだ粒子、融点139℃、三井金属社製「ST-3」を選別したはんだ粒子本体を用い、表面処理を行ったアニオンポリマー1を有するはんだ粒子、平均粒子径4μm、CV値7%、表面のゼータ電位:+0.65mV、ポリマー分子量Mw=6500)
はんだ粒子2(SnBiはんだ粒子、融点139℃、三井金属社製「DS10」を選別したはんだ粒子本体を用い、表面処理を行ったアニオンポリマー1を有するはんだ粒子、平均粒子径13μm、CV値20%、表面のゼータ電位:+0.48mV、ポリマー分子量Mw=7000)
はんだ粒子3(SnBiはんだ粒子、融点139℃、三井金属社製「10-25」を選別したはんだ粒子本体を用い、表面処理を行ったアニオンポリマー1を有するはんだ粒子、平均粒子径25μm、CV値15%、表面のゼータ電位:+0.4mV、ポリマー分子量Mw=8000)
はんだ粒子2(SnBiはんだ粒子、融点139℃、三井金属社製「DS10」を選別したはんだ粒子本体を用い、表面処理を行ったアニオンポリマー1を有するはんだ粒子、平均粒子径13μm、CV値20%、表面のゼータ電位:+0.48mV、ポリマー分子量Mw=7000)
はんだ粒子3(SnBiはんだ粒子、融点139℃、三井金属社製「10-25」を選別したはんだ粒子本体を用い、表面処理を行ったアニオンポリマー1を有するはんだ粒子、平均粒子径25μm、CV値15%、表面のゼータ電位:+0.4mV、ポリマー分子量Mw=8000)
はんだ粒子4(SnBiはんだ粒子、融点139℃、はんだ粒子本体を用い、表面処理を行ったアニオンポリマー1を有するはんだ粒子、平均粒子径45μm、CV値7%、表面のゼータ電位:+0.65mV、ポリマー分子量Mw=6500)
はんだ粒子5(SnBiはんだ粒子、融点139℃、はんだ粒子本体を用い、表面処理を行ったアニオンポリマー1を有するはんだ粒子、平均粒子径55μm、CV値7%、表面のゼータ電位:+0.65mV、ポリマー分子量Mw=6500)
導電性粒子1:樹脂粒子の表面上に厚み1μmの銅層が形成されており、該銅層の表面に厚み3μmのはんだ層(錫:ビスマス=42重量%:58重量%)が形成されている導電性粒子
導電性粒子1の作製方法:
平均粒子径10μmのジビニルベンゼン樹脂粒子(積水化学工業社製「ミクロパールSP-210」)を無電解ニッケルめっきし、樹脂粒子の表面上に厚さ0.1μmの下地ニッケルめっき層を形成した。次いで、下地ニッケルめっき層が形成された樹脂粒子を電解銅めっきし、厚さ1μmの銅層を形成した。更に、錫及びビスマスを含有する電解めっき液を用いて、電解めっきし、厚さ3μmのはんだ層を形成した。このようにして、樹脂粒子の表面上に厚み1μmの銅層が形成されており、該銅層の表面に厚み3μmのはんだ層(錫:ビスマス=42重量%:58重量%)が形成されている導電性粒子1を作製した。
フェノキシ樹脂(新日鉄住金化学社製「YP-50S」)
平均粒子径10μmのジビニルベンゼン樹脂粒子(積水化学工業社製「ミクロパールSP-210」)を無電解ニッケルめっきし、樹脂粒子の表面上に厚さ0.1μmの下地ニッケルめっき層を形成した。次いで、下地ニッケルめっき層が形成された樹脂粒子を電解銅めっきし、厚さ1μmの銅層を形成した。更に、錫及びビスマスを含有する電解めっき液を用いて、電解めっきし、厚さ3μmのはんだ層を形成した。このようにして、樹脂粒子の表面上に厚み1μmの銅層が形成されており、該銅層の表面に厚み3μmのはんだ層(錫:ビスマス=42重量%:58重量%)が形成されている導電性粒子1を作製した。
フェノキシ樹脂(新日鉄住金化学社製「YP-50S」)
(実施例1~4,16~18及び比較例4)
(1)異方性導電ペーストの作製
下記の表1~3に示す成分を下記の表1~3に示す配合量で配合して、異方性導電ペーストを得た。
(1)異方性導電ペーストの作製
下記の表1~3に示す成分を下記の表1~3に示す配合量で配合して、異方性導電ペーストを得た。
(2)第1の接続構造体(L/S=50μm/50μm)の作製
L/Sが50μm/50μm、電極長さ3mmの銅電極パターン(銅電極の厚み12μm)を上面に有し、かつ電極が設けられていない領域の上面にソルダーレジスト膜(ソルダーレジスト膜の厚み35μm)を有するガラスエポキシ基板(FR-4基板)(第1の接続対象部材)を用意した。このガラスエポキシ基板では、ソルダーレジスト膜は全体としてパターン状であり、電極とソルダーレジスト膜とは連なっている。ソルダーレジスト膜の外表面の第1の電極(銅電極)の外表面から突出している距離Dは、23μmであった。ガラスエポキシ基板では、ソルダーレジスト膜の電極の外表面よりも突出している部分において、ソルダーレジスト膜の側面が、ソルダーレジスト膜の外表面に向かうに従って内側に傾斜していた。
L/Sが50μm/50μm、電極長さ3mmの銅電極パターン(銅電極の厚み12μm)を上面に有し、かつ電極が設けられていない領域の上面にソルダーレジスト膜(ソルダーレジスト膜の厚み35μm)を有するガラスエポキシ基板(FR-4基板)(第1の接続対象部材)を用意した。このガラスエポキシ基板では、ソルダーレジスト膜は全体としてパターン状であり、電極とソルダーレジスト膜とは連なっている。ソルダーレジスト膜の外表面の第1の電極(銅電極)の外表面から突出している距離Dは、23μmであった。ガラスエポキシ基板では、ソルダーレジスト膜の電極の外表面よりも突出している部分において、ソルダーレジスト膜の側面が、ソルダーレジスト膜の外表面に向かうに従って内側に傾斜していた。
また、L/Sが50μm/50μm、電極長さ3mmの銅電極パターン(銅電極厚み12μm)を下面に有するフレキシブルプリント基板(第2の接続対象部材)を用意した。
ガラスエポキシ基板とフレキシブルプリント基板との重ね合わせ面積は、1.5cm×3mmとし、接続した電極数は75対とした。
上記ガラスエポキシ基板の上面に、作製直後の異方性導電ペーストを、ガラスエポキシ基板の電極上で厚さ100μmとなるように、メタルマスクを用い、スクリーン印刷にて塗工し、異方性導電ペースト層を形成した。次に、異方性導電ペースト層の上面に上記フレキシブルプリント基板を、電極同士が対向するように積層した。このとき、加圧を行わなかった。異方性導電ペースト層には、上記フレキシブルプリント基板の重量は加わる。その後、異方性導電ペースト層の温度が190℃となるように加熱しながら、はんだを溶融させ、かつ異方性導電ペースト層を190℃で10秒で硬化させ、第1の接続構造体を得た。
(3)第2の接続構造体(L/S=75μm/75μm)の作製
L/Sが75μm/75μm、電極長さ3mmの銅電極パターン(銅電極厚み12μm)を上面に有し、かつ電極が設けられていない領域の上面にソルダーレジスト膜(ソルダーレジスト膜の厚み35μm)を有するガラスエポキシ基板(FR-4基板)(第1の接続対象部材)を用意した。このガラスエポキシ基板では、ソルダーレジスト膜は全体としてパターン状であり、電極とソルダーレジスト膜とは連なっている。ソルダーレジスト膜の外表面の第1の電極(銅電極)の外表面から突出している距離Dは、23μmであった。ガラスエポキシ基板では、ソルダーレジスト膜の電極の外表面よりも突出している部分において、ソルダーレジスト膜の側面が、ソルダーレジスト膜の外表面に向かうに従って内側に傾斜していた。
L/Sが75μm/75μm、電極長さ3mmの銅電極パターン(銅電極厚み12μm)を上面に有し、かつ電極が設けられていない領域の上面にソルダーレジスト膜(ソルダーレジスト膜の厚み35μm)を有するガラスエポキシ基板(FR-4基板)(第1の接続対象部材)を用意した。このガラスエポキシ基板では、ソルダーレジスト膜は全体としてパターン状であり、電極とソルダーレジスト膜とは連なっている。ソルダーレジスト膜の外表面の第1の電極(銅電極)の外表面から突出している距離Dは、23μmであった。ガラスエポキシ基板では、ソルダーレジスト膜の電極の外表面よりも突出している部分において、ソルダーレジスト膜の側面が、ソルダーレジスト膜の外表面に向かうに従って内側に傾斜していた。
また、L/Sが75μm/75μm、電極長さ3mmの銅電極パターン(銅電極厚み12μm)を下面に有するフレキシブルプリント基板(第2の接続対象部材)を用意した。
L/Sが異なる上記ガラスエポキシ基板及びフレキシブルプリント基板を用いたこと以外は第1の接続構造体の作製と同様にして、第2の接続構造体を得た。
(4)第3の接続構造体(L/S=100μm/100μm)の作製
L/Sが100μm/100μm、電極長さ3mmの銅電極パターン(銅電極厚み12μm)を上面に有し、かつ電極が設けられていない領域の上面にソルダーレジスト膜(ソルダーレジスト膜の厚み35μm)を有するガラスエポキシ基板(FR-4基板)(第1の接続対象部材)を用意した。このガラスエポキシ基板では、ソルダーレジスト膜は全体としてパターン状であり、電極とソルダーレジスト膜とは連なっている。ソルダーレジスト膜の外表面の第1の電極(銅電極)の外表面から突出している距離Dは、23μmであった。ガラスエポキシ基板では、ソルダーレジスト膜の電極の外表面よりも突出している部分において、ソルダーレジスト膜の側面が、ソルダーレジスト膜の外表面に向かうに従って内側に傾斜していた。
L/Sが100μm/100μm、電極長さ3mmの銅電極パターン(銅電極厚み12μm)を上面に有し、かつ電極が設けられていない領域の上面にソルダーレジスト膜(ソルダーレジスト膜の厚み35μm)を有するガラスエポキシ基板(FR-4基板)(第1の接続対象部材)を用意した。このガラスエポキシ基板では、ソルダーレジスト膜は全体としてパターン状であり、電極とソルダーレジスト膜とは連なっている。ソルダーレジスト膜の外表面の第1の電極(銅電極)の外表面から突出している距離Dは、23μmであった。ガラスエポキシ基板では、ソルダーレジスト膜の電極の外表面よりも突出している部分において、ソルダーレジスト膜の側面が、ソルダーレジスト膜の外表面に向かうに従って内側に傾斜していた。
また、L/Sが100μm/100μm、電極長さ3mmの銅電極パターン(銅電極厚み12μm)を下面に有するフレキシブルプリント基板(第2の接続対象部材)を用意した。
L/Sが異なる上記ガラスエポキシ基板及びフレキシブルプリント基板を用いたこと以外は第1の接続構造体の作製と同様にして、第3の接続構造体を得た。
(実施例5)
異方性導電ペーストの組成を下記の表1に示すように変更したこと、並びに第1,第2,第3の接続構造体に用いる第1の接続対象部材において、ソルダーレジスト膜の厚みを20μmに変更したこと以外は実施例1と同様にして、第1,第2,第3の接続構造体を得た。距離Dは、8μmであった。
異方性導電ペーストの組成を下記の表1に示すように変更したこと、並びに第1,第2,第3の接続構造体に用いる第1の接続対象部材において、ソルダーレジスト膜の厚みを20μmに変更したこと以外は実施例1と同様にして、第1,第2,第3の接続構造体を得た。距離Dは、8μmであった。
(実施例6)
第1,第2,第3の接続構造体に用いる第1の接続対象部材において、ソルダーレジスト膜の厚みを25μmに変更したこと以外は実施例1と同様にして、第1,第2,第3の接続構造体を得た。距離Dは、13μmであった。
第1,第2,第3の接続構造体に用いる第1の接続対象部材において、ソルダーレジスト膜の厚みを25μmに変更したこと以外は実施例1と同様にして、第1,第2,第3の接続構造体を得た。距離Dは、13μmであった。
(実施例7)
異方性導電ペーストの組成を下記の表1に示すように変更したこと、並びに第1,第2,第3の接続構造体に用いる第1の接続対象部材において、ソルダーレジスト膜の厚みを50μmに変更したこと以外は実施例1と同様にして、第1,第2,第3の接続構造体を得た。距離Dは、38μmであった。
異方性導電ペーストの組成を下記の表1に示すように変更したこと、並びに第1,第2,第3の接続構造体に用いる第1の接続対象部材において、ソルダーレジスト膜の厚みを50μmに変更したこと以外は実施例1と同様にして、第1,第2,第3の接続構造体を得た。距離Dは、38μmであった。
(実施例8)
第1,第2,第3の接続構造体に用いる第1の接続対象部材において、ソルダーレジスト膜の厚みを50μmに変更したこと以外は実施例1と同様にして、第1,第2,第3の接続構造体を得た。距離Dは、38μmであった。
第1,第2,第3の接続構造体に用いる第1の接続対象部材において、ソルダーレジスト膜の厚みを50μmに変更したこと以外は実施例1と同様にして、第1,第2,第3の接続構造体を得た。距離Dは、38μmであった。
(実施例9)
異方性導電ペーストの組成を下記の表2に示すように変更したこと、並びに第1,第2,第3の接続構造体に用いる第1の接続対象部材において、ソルダーレジスト膜の厚みを35μmに変更したこと以外は実施例1と同様にして、第1,第2,第3の接続構造体を得た。距離Dは、23μmであった。
異方性導電ペーストの組成を下記の表2に示すように変更したこと、並びに第1,第2,第3の接続構造体に用いる第1の接続対象部材において、ソルダーレジスト膜の厚みを35μmに変更したこと以外は実施例1と同様にして、第1,第2,第3の接続構造体を得た。距離Dは、23μmであった。
(実施例10)
第1の導電ペースト層の加熱時に1MPaの圧力を加えたこと以外は実施例1と同様にして、第1,第2,第3の接続構造体を得た。
第1の導電ペースト層の加熱時に1MPaの圧力を加えたこと以外は実施例1と同様にして、第1,第2,第3の接続構造体を得た。
(実施例11)
第1の導電ペースト層の加熱時に0.8MPaの圧力を加えたこと以外は実施例1と同様にして、第1,第2,第3の接続構造体を得た。
第1の導電ペースト層の加熱時に0.8MPaの圧力を加えたこと以外は実施例1と同様にして、第1,第2,第3の接続構造体を得た。
(実施例12)
第1の導電ペースト層の加熱時に2MPaの圧力を加えたこと以外は実施例1と同様にして、第1,第2,第3の接続構造体を得た。
第1の導電ペースト層の加熱時に2MPaの圧力を加えたこと以外は実施例1と同様にして、第1,第2,第3の接続構造体を得た。
(実施例13)
実施例1と同様のL/Sを有し、電極長さ3mmの銅電極パターン(銅電極厚み12μm)を下面に有し、かつ電極が設けられていない領域の下面にソルダーレジスト膜(ソルダーレジスト膜の厚み5μm)を有するフレキシブルプリント基板(第2の接続対象部材)を用意した。第2の接続対象部材を変更したこと以外は実施例1と同様にして、第1,第2,第3の接続構造体を得た。
実施例1と同様のL/Sを有し、電極長さ3mmの銅電極パターン(銅電極厚み12μm)を下面に有し、かつ電極が設けられていない領域の下面にソルダーレジスト膜(ソルダーレジスト膜の厚み5μm)を有するフレキシブルプリント基板(第2の接続対象部材)を用意した。第2の接続対象部材を変更したこと以外は実施例1と同様にして、第1,第2,第3の接続構造体を得た。
(実施例14)
実施例1と同様のL/Sを有し、電極長さ3mmの銅電極パターン(銅電極厚み12μm)を下面に有し、かつ電極が設けられていない領域の下面にソルダーレジスト膜(ソルダーレジスト膜の厚み15μm)を有するフレキシブルプリント基板(第2の接続対象部材)を用意した。第2の接続対象部材を変更したこと以外は実施例1と同様にして、第1,第2,第3の接続構造体を得た。
実施例1と同様のL/Sを有し、電極長さ3mmの銅電極パターン(銅電極厚み12μm)を下面に有し、かつ電極が設けられていない領域の下面にソルダーレジスト膜(ソルダーレジスト膜の厚み15μm)を有するフレキシブルプリント基板(第2の接続対象部材)を用意した。第2の接続対象部材を変更したこと以外は実施例1と同様にして、第1,第2,第3の接続構造体を得た。
(実施例15)
実施例1で用いたガラスエポキシ基板(FR-4基板)(第1の接続対象部材)に対して、ソルダーレジスト膜の電極の外表面よりも突出している部分において、ソルダーレジスト膜の側面が、ソルダーレジスト膜の外表面に向かうに従って内側に傾斜していないことのみが異なる第1の接続対象部材を用意した。第1の接続対象部材を変更したこと以外は実施例1と同様にして、第1,第2,第3の接続構造体を得た。
実施例1で用いたガラスエポキシ基板(FR-4基板)(第1の接続対象部材)に対して、ソルダーレジスト膜の電極の外表面よりも突出している部分において、ソルダーレジスト膜の側面が、ソルダーレジスト膜の外表面に向かうに従って内側に傾斜していないことのみが異なる第1の接続対象部材を用意した。第1の接続対象部材を変更したこと以外は実施例1と同様にして、第1,第2,第3の接続構造体を得た。
(比較例1)
第1,第2,第3の接続構造体に用いる第1の接続対象部材において、ソルダーレジスト膜を形成しなかったこと以外は実施例1と同様にして、第1,第2,第3の接続構造体を得た。
第1,第2,第3の接続構造体に用いる第1の接続対象部材において、ソルダーレジスト膜を形成しなかったこと以外は実施例1と同様にして、第1,第2,第3の接続構造体を得た。
(比較例2)
第1,第2,第3の接続構造体に用いる第1の接続対象部材において、ソルダーレジスト膜の厚みを12μmに変更したこと以外は実施例1と同様にして、第1,第2,第3の接続構造体を得た。距離Dは、0μmであった(突出なし)。
第1,第2,第3の接続構造体に用いる第1の接続対象部材において、ソルダーレジスト膜の厚みを12μmに変更したこと以外は実施例1と同様にして、第1,第2,第3の接続構造体を得た。距離Dは、0μmであった(突出なし)。
(比較例3)
フェノキシ樹脂(新日鉄住金化学社製「YP-50S」)10重量部をメチルエチルケトン(MEK)に固形分が50重量%となるように溶解させて、溶解液を得た。下記の表3に示すフェノキシ樹脂を除く成分を下記の表3に示す配合量と、上記溶解液の全量とを配合して、遊星式攪拌機を用いて2000rpmで5分間攪拌した後、バーコーターを用いて乾燥後の厚みが30μmになるよう離型PET(ポリエチレンテレフタレート)フィルム上に塗工した。室温で真空乾燥することで、MEKを除去することにより、異方性導電フィルムを得た。
フェノキシ樹脂(新日鉄住金化学社製「YP-50S」)10重量部をメチルエチルケトン(MEK)に固形分が50重量%となるように溶解させて、溶解液を得た。下記の表3に示すフェノキシ樹脂を除く成分を下記の表3に示す配合量と、上記溶解液の全量とを配合して、遊星式攪拌機を用いて2000rpmで5分間攪拌した後、バーコーターを用いて乾燥後の厚みが30μmになるよう離型PET(ポリエチレンテレフタレート)フィルム上に塗工した。室温で真空乾燥することで、MEKを除去することにより、異方性導電フィルムを得た。
異方性導電フィルムを用いたこと以外は実施例1と同様にして、第1,第2,第3の接続構造体を得た。
(評価)
(1)粘度
異方性導電ペーストの25℃での粘度ηを、E型粘度計(東機産業社製)を用いて、25℃及び5rpmの条件で測定した。
(1)粘度
異方性導電ペーストの25℃での粘度ηを、E型粘度計(東機産業社製)を用いて、25℃及び5rpmの条件で測定した。
また、STRESSTECH(EOLOGICA社製)を用いて、25℃からはんだ粒子の融点又は導電性粒子の表面のはんだの融点までの温度領域での、異方性導電ペーストの最低溶融粘度を測定した。最低溶融粘度を以下の基準で判定した。
[最低溶融粘度の判定基準]
A:0.2Pa・s以上、10Pa・s以下
B:Aの基準に相当しない
A:0.2Pa・s以上、10Pa・s以下
B:Aの基準に相当しない
(2)はんだ部の厚み
得られた接続構造体を断面観察することにより、上下の電極の間に位置しているはんだ部の厚みを評価した。
得られた接続構造体を断面観察することにより、上下の電極の間に位置しているはんだ部の厚みを評価した。
(3)電極上のはんだの配置精度
得られた接続構造体の断面(図1に示す方向の断面)において、はんだの全面積100%中、電極間に配置されたはんだ部から離れて硬化物中に残存しているはんだの面積(%)を評価した。なお、5つの断面における面積の平均を算出した。電極上のはんだの配置精度を下記の基準で判定した。
得られた接続構造体の断面(図1に示す方向の断面)において、はんだの全面積100%中、電極間に配置されたはんだ部から離れて硬化物中に残存しているはんだの面積(%)を評価した。なお、5つの断面における面積の平均を算出した。電極上のはんだの配置精度を下記の基準で判定した。
[電極上の導電性粒子の配置精度の判定基準]
○○:断面に現われているはんだの全面積100%中、電極間に配置されたはんだ部から離れて硬化物中に残存しているはんだ(はんだ粒子)の面積が0%以上、1%以下
○:断面に現われているはんだの全面積100%中、電極間に配置されたはんだ部から離れて硬化物中に残存しているはんだ(はんだ粒子)の面積が1%を超え、10%以下
△:断面に現われているはんだの全面積100%中、電極間に配置されたはんだ部から離れて硬化物中に残存しているはんだ(はんだ粒子)の面積が10%を超え、30%以下
×:断面に現われているはんだの全面積100%中、電極間に配置されたはんだ部から離れて硬化物中に残存しているはんだ(はんだ粒子)の面積が30%を超える
○○:断面に現われているはんだの全面積100%中、電極間に配置されたはんだ部から離れて硬化物中に残存しているはんだ(はんだ粒子)の面積が0%以上、1%以下
○:断面に現われているはんだの全面積100%中、電極間に配置されたはんだ部から離れて硬化物中に残存しているはんだ(はんだ粒子)の面積が1%を超え、10%以下
△:断面に現われているはんだの全面積100%中、電極間に配置されたはんだ部から離れて硬化物中に残存しているはんだ(はんだ粒子)の面積が10%を超え、30%以下
×:断面に現われているはんだの全面積100%中、電極間に配置されたはんだ部から離れて硬化物中に残存しているはんだ(はんだ粒子)の面積が30%を超える
(4)上下の電極間の導通信頼性
得られた第1,第2,第3の接続構造体(n=15個)において、上下の電極間の1接続箇所当たりの接続抵抗をそれぞれ、4端子法により、測定した。接続抵抗の平均値を算出した。なお、電圧=電流×抵抗の関係から、一定の電流を流した時の電圧を測定することにより接続抵抗を求めることができる。導通信頼性を下記の基準で判定した。
得られた第1,第2,第3の接続構造体(n=15個)において、上下の電極間の1接続箇所当たりの接続抵抗をそれぞれ、4端子法により、測定した。接続抵抗の平均値を算出した。なお、電圧=電流×抵抗の関係から、一定の電流を流した時の電圧を測定することにより接続抵抗を求めることができる。導通信頼性を下記の基準で判定した。
[導通信頼性の判定基準]
○○:接続抵抗の平均値が50mΩ以下
○:接続抵抗の平均値が50mΩを超え、70mΩ以下
△:接続抵抗の平均値が70mΩを超え、100mΩ以下
×:接続抵抗の平均値が100mΩを超える、又は接続不良が生じている
○○:接続抵抗の平均値が50mΩ以下
○:接続抵抗の平均値が50mΩを超え、70mΩ以下
△:接続抵抗の平均値が70mΩを超え、100mΩ以下
×:接続抵抗の平均値が100mΩを超える、又は接続不良が生じている
(5)隣接する電極間の絶縁信頼性
得られた第1,第2,第3の接続構造体(n=15個)において、85℃、湿度85%の雰囲気中に100時間放置後、隣接する電極間に、5Vを印加し、抵抗値を25箇所で測定した。絶縁信頼性を下記の基準で判定した。
得られた第1,第2,第3の接続構造体(n=15個)において、85℃、湿度85%の雰囲気中に100時間放置後、隣接する電極間に、5Vを印加し、抵抗値を25箇所で測定した。絶縁信頼性を下記の基準で判定した。
[絶縁信頼性の判定基準]
○○:接続抵抗の平均値が107Ω以上
○:接続抵抗の平均値が106Ω以上、107Ω未満
△:接続抵抗の平均値が105Ω以上、106Ω未満
×:接続抵抗の平均値が105Ω未満
○○:接続抵抗の平均値が107Ω以上
○:接続抵抗の平均値が106Ω以上、107Ω未満
△:接続抵抗の平均値が105Ω以上、106Ω未満
×:接続抵抗の平均値が105Ω未満
結果を下記の表1~3に示す。
フレキシブルプリント基板にかえて、樹脂フィルム、フレキシブルフラットケーブル及びリジッドフレキシブル基板を用いた場合でも、同様の傾向が見られた。また、実施例で得られた接続構造体ではいずれも、第1の電極と接続部と第2の電極との積層方向に第1の電極と第2の電極との対向し合う部分をみたときに、第1の電極と第2の電極との対向し合う部分の面積100%中の50%以上に、接続部中のはんだ部が配置されていた。また、実施例で得られた接続構造体ではいずれも、電極の表面上のはんだ濡れ面積(電極の露出した面積100%中のはんだが接している面積)は、50%以上であった。
1,1X…接続構造体
2,2A…第1の接続対象部材
2a,2Aa…第1の電極
2b,2Ab…ソルダーレジスト膜
3…第2の接続対象部材
3a…第2の電極
4,4X…接続部
4A,4XA…はんだ部
4B,4XB…硬化物部
11…導電ペースト
11A…はんだ粒子
11B…熱硬化性成分
2,2A…第1の接続対象部材
2a,2Aa…第1の電極
2b,2Ab…ソルダーレジスト膜
3…第2の接続対象部材
3a…第2の電極
4,4X…接続部
4A,4XA…はんだ部
4B,4XB…硬化物部
11…導電ペースト
11A…はんだ粒子
11B…熱硬化性成分
Claims (15)
- 熱硬化性成分と複数のはんだ粒子とを含む導電ペーストと、少なくとも1つの第1の電極を表面に有する第1の接続対象部材と、少なくとも1つの第2の電極を表面に有する第2の接続対象部材とを用いて、
前記第1の接続対象部材の表面上に、前記導電ペーストを配置する工程と、
前記導電ペーストの前記第1の接続対象部材側とは反対の表面上に、前記第2の接続対象部材を、前記第1の電極と前記第2の電極とが対向するように配置する工程と、
前記はんだ粒子の融点以上かつ前記熱硬化性成分の硬化温度以上に前記導電ペーストを加熱することで、前記第1の接続対象部材と前記第2の接続対象部材とを接続している接続部を、前記導電ペーストにより形成し、かつ、前記第1の電極と前記第2の電極とを、前記接続部中のはんだ部により電気的に接続する工程とを備え、
前記第1の接続対象部材として、前記第1の電極側の表面の前記第1の電極が設けられていない領域に、ソルダーレジスト膜を有し、かつ前記ソルダーレジスト膜の外表面が、前記第1の電極の外表面よりも突出している第1の接続対象部材を用い、
得られる接続構造体において、前記第1の接続対象部材と前記第2の接続対象部材との間に、前記ソルダーレジスト膜を位置させる、接続構造体の製造方法。 - 前記第1の接続対象部材において、前記ソルダーレジスト膜の外表面が、前記第1の電極の外表面よりも5μm以上突出している、請求項1に記載の接続構造体の製造方法。
- 前記第1の接続対象部材における前記ソルダーレジスト膜の外表面の前記第1の電極の外表面よりも突出している距離が、前記導電ペーストに含まれる前記はんだ粒子の平均粒子径の0.15倍以上、6倍以下である、請求項1又は2に記載の接続構造体の製造方法。
- 前記ソルダーレジスト膜の厚みが15μm以上、75μm以下である、請求項1~3のいずれか1項に記載の接続構造体の製造方法。
- 得られる接続構造体において前記第1の電極と前記第2の電極との間に位置している前記はんだ部の厚みを、100μm以下にする、請求項1~4のいずれか1項に記載の接続構造体の製造方法。
- 前記第2の接続対象部材を配置する工程及び前記接続部を形成する工程において、加圧を行わず、前記導電ペーストには、前記第2の接続対象部材の重量が加わるか、又は、
前記第2の接続対象部材を配置する工程及び前記接続部を形成する工程の内の少なくとも一方において、加圧を行い、かつ、前記第2の接続対象部材を配置する工程及び前記接続部を形成する工程の双方において、加圧の圧力が2MPa未満である、請求項1~5のいずれか1項に記載の接続構造体の製造方法。 - 前記第2の接続対象部材を配置する工程及び前記接続部を形成する工程において、加圧を行わず、前記導電ペーストには、前記第2の接続対象部材の重量が加わる、請求項6に記載の接続構造体の製造方法。
- 前記第2の接続対象部材を配置する工程及び前記接続部を形成する工程の内の少なくとも一方において、加圧を行い、かつ、前記第2の接続対象部材を配置する工程及び前記接続部を形成する工程の双方において、加圧の圧力が2MPa未満である、請求項6に記載の接続構造体の製造方法。
- 前記はんだ粒子の平均粒子径が0.5μm以上、100μm以下である、請求項1~8のいずれか1項に記載の接続構造体の製造方法。
- 前記導電ペースト中の前記はんだ粒子の含有量が10重量%以上、80重量%以下である、請求項1~9のいずれか1項に記載の接続構造体の製造方法。
- 前記第2の接続対象部材が、樹脂フィルム、フレキシブルプリント基板、リジッドフレキシブル基板又はフレキシブルフラットケーブルである、請求項1~10のいずれか1項に記載の接続構造体の製造方法。
- 前記第1の電極の電極幅が、50μm以上、1000μm以下であり、
前記第2の電極の電極幅が、50μm以上、1000μm以下であり、
前記第1の電極の電極間幅が、50μm以上、1000μm以下であり、
前記第2の電極の電極間幅が、50μm以上、1000μm以下である、請求項1~11のいずれか1項に記載の接続構造体の製造方法。 - 前記ソルダーレジスト膜の前記第1の電極の外表面よりも突出している部分において、前記ソルダーレジスト膜の側面が、前記ソルダーレジスト膜の外表面に向かうに従って内側に傾斜している、請求項1~12のいずれか1項に記載の接続構造体の製造方法。
- 前記第2の接続対象部材として、前記第2の電極側の表面の前記第2の電極が設けられていない領域に、ソルダーレジスト膜を有し、かつ前記ソルダーレジスト膜の外表面が、前記第2の電極の外表面よりも突出していない第2の接続対象部材を用いるか、又は、前記第2の電極側の表面の前記第2の電極が設けられていない領域に、ソルダーレジスト膜を有さない第2の接続対象部材を用いる、請求項1~13のいずれか1項に記載の接続構造体の製造方法。
- 前記熱硬化性成分を硬化させる前に、前記第1の電極と前記第2の電極とに電圧を印加しない、請求項1~14のいずれか1項に記載の接続構造体の製造方法。
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