WO2016104275A1 - 導電ペースト、接続構造体及び接続構造体の製造方法 - Google Patents

導電ペースト、接続構造体及び接続構造体の製造方法 Download PDF

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WO2016104275A1
WO2016104275A1 PCT/JP2015/085194 JP2015085194W WO2016104275A1 WO 2016104275 A1 WO2016104275 A1 WO 2016104275A1 JP 2015085194 W JP2015085194 W JP 2015085194W WO 2016104275 A1 WO2016104275 A1 WO 2016104275A1
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solder
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石澤 英亮
伸也 上野山
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積水化学工業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a conductive paste containing solder particles.
  • the present invention also relates to a connection structure using the conductive paste and a method for manufacturing the connection structure.
  • 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
  • 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).
  • An object of the present invention is to provide a conductive paste that can efficiently arrange solder particles on electrodes and can improve conduction reliability between the electrodes. Moreover, this invention is providing the manufacturing method of the connection structure and connection structure using the said electrically conductive paste.
  • the thermosetting component includes a thermosetting compound and a thermosetting agent, and a plurality of solder particles, and the thermosetting agent is an amine curing agent, a thiol curing agent, or a hydrazide curing agent.
  • a conductive paste is provided.
  • the average particle diameter of the solder particles is 1 ⁇ m or more and 60 ⁇ m or less.
  • the content of the solder particles is 10% by weight or more and 90% by weight or less.
  • thermosetting agent is a thiol curing agent.
  • the viscosity of the conductive paste at 25 ° C. is 10 Pa ⁇ s or more and 800 Pa ⁇ s or less.
  • the viscosity of the conductive paste at the melting point of the solder in the solder particles is 0.1 Pa ⁇ s or more and 50 Pa ⁇ s or less.
  • the viscosity of the conductive paste at 25 ° C. is 10 Pa ⁇ s or more and 800 Pa ⁇ s or less, and the viscosity of the conductive paste at the melting point of the solder in the solder particles. Is 0.1 Pa ⁇ s or more and 50 Pa ⁇ s or less.
  • a first connection target member having at least one first electrode on the surface
  • a second connection target member having at least one second electrode on the surface
  • the first connection target member and the connection part connecting the second connection target member, and the material of the connection part is the conductive paste described above, and the first electrode and the second electrode Are connected electrically by a solder portion in the connection portion.
  • the first connection target member and the second connection target member are disposed so as to face each other, and by heating the conductive paste to a temperature equal to or higher than the melting point of the solder particles and equal to or higher than the curing temperature of the thermosetting component.
  • a step of electrically connecting the first electrode and the second electrode with a solder portion in the connection portion How to manufacture connection structures There is provided.
  • 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 1 MPa in both the step of disposing the connection target member 2 and the step of forming the connection portion.
  • the second connection target member is a semiconductor chip, a resin film, a flexible printed board, a flexible flat cable, or a rigid flexible board.
  • connection structure when a portion where 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 is viewed, it is preferable that 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 the connection structure, when a portion where the first electrode and the second electrode face each other in a direction orthogonal to the stacking direction of the first electrode, the connection portion, and the second electrode is viewed In addition, it is preferable that 70% or more of the solder portion in the connection portion is disposed in a portion where the first electrode and the second electrode face each other.
  • the conductive paste according to the present invention includes a thermosetting compound and a thermosetting agent as a thermosetting component, and a plurality of solder particles, and the thermosetting agent includes an amine curing agent, a thiol curing agent, or a hydrazide curing agent. Therefore, when the electrodes are electrically connected, the solder particles can be efficiently arranged on the electrodes, and the conduction reliability between the electrodes can be improved.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a connection structure obtained using a conductive paste according to an embodiment of the present invention.
  • 2A to 2C are cross-sectional views for explaining each step of an example of a method for manufacturing a connection structure using the conductive paste according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a modification of the connection structure.
  • the conductive paste according to the present invention includes a thermosetting compound and a thermosetting agent as a thermosetting component, and a plurality of solder particles.
  • the said thermosetting agent contained in the electrically conductive paste which concerns on this invention contains an amine hardening
  • the conductive paste according to the present invention since the above-described configuration is adopted, when the electrodes are electrically connected, the plurality of solder particles are likely to gather between the upper and lower electrodes, and the plurality of solder particles are collected. It can arrange
  • the conductive particles used as a conductive paste, the conductive particles used together with the thermosetting compound and the thermosetting agent are solder particles, and the heat used together with the thermosetting compound and the solder particles. It greatly contributes that the curing agent contains an amine curing agent, a thiol curing agent or a hydrazide curing agent.
  • 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. However, in order to make the viscosity at 25 ° C. of the conductive paste not more than the above upper limit, the conductive paste preferably has a small filler content. In order to make the viscosity at 25 ° C. of the conductive paste not more than the above upper limit, the conductive paste does not contain a filler or preferably contains a filler at 30% by weight or less, and does not contain a filler. preferable.
  • 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 conductive paste according to the present invention can be suitably used for a connection structure according to the present invention described later and a method for manufacturing the connection structure.
  • the conductive paste is preferably an anisotropic conductive paste.
  • the conductive paste is preferably used for electrical connection of electrodes.
  • the conductive paste is preferably a circuit connection material.
  • 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 solder particles are particles in which both the central portion and the outer surface of the conductive (conductive portion) are 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. Using this dispersion and using “Delsamax PRO” manufactured by Beckman Coulter, the zeta potential can be measured at 23 ° C. by electrophoretic measurement.
  • the zeta potential of the solder particles is preferably 0 mV or more, more preferably more than 0 mV, preferably 10 mV or less, more preferably 5 mV or less, even more preferably 1 mV or less, still more preferably 0.7 mV or less, particularly preferably 0.5 mV. It is as follows. When the zeta potential is less than or equal to the above upper limit, the solder particles hardly aggregate in the conductive paste before use. When 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 solder particles are preferably a surface treated product of an anion polymer or a compound that becomes an anion 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.
  • the functional group that polymerizes by addition and condensation reactions include a hydroxyl group, a carboxyl group, an amino group, and (meth).
  • An 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 metal particles (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, tin-silver alloy, tin-silver-copper alloy, tin-bismuth alloy, or tin-indium alloy because of its excellent wettability 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.
  • 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 diameter of the solder particles is preferably 0.5 ⁇ m or more, more preferably 1 ⁇ m or more, further preferably 3 ⁇ m or more, particularly preferably 5 ⁇ m or more, preferably 100 ⁇ m or less, more preferably 60 ⁇ m or less, and even more preferably 40 ⁇ m.
  • it is more preferably 30 ⁇ m or less, still more 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 90% by weight or less, more preferably 80% by weight or less, still more preferably 60% by weight or less, and particularly 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 100% by weight of the conductive paste from the viewpoint of further improving the conduction reliability. Is 20% by weight or more, more preferably 30% by weight or more, preferably 55% by weight or less, more preferably 45% by weight or less.
  • the content of the solder particles is preferably 100% by weight of the conductive paste. Is 30% by weight or more, more preferably 40% by weight or more, preferably 70% by weight or less, more preferably 60% by weight or less.
  • the content of the solder particles is preferably 100% by weight of the conductive paste from the viewpoint of further improving the conduction reliability. Is 30% by weight or more, more preferably 40% by weight or more, preferably 70% by weight or less, more preferably 60% by weight or less.
  • the content of the solder particles is preferably 100% by weight of the conductive paste. Is 30% by weight or more, more preferably 40% by weight or more, preferably 70% by weight or less, more preferably 60% by weight or less.
  • thermosetting compound thermosetting component
  • the thermosetting compound is a compound that can be cured by heating.
  • examples of the thermosetting compound 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.
  • the said thermosetting compound only 1 type may be used and 2 or more types may be used together.
  • 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 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 agent, amine curing agent, phenol curing agent, thiol curing agent, hydrazide curing agent, acid anhydride, thermal cation initiator (thermal cation curing agent), and thermal radical generator.
  • 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.
  • a latent curing agent is preferable from the viewpoint of increasing storage stability when a curable compound curable by heating and the thermosetting agent are mixed.
  • the latent curing agent is preferably a latent imidazole curing agent, a latent polythiol 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.
  • Examples of the thiol curing agent include polythiol curing agents.
  • the polythiol 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.
  • the hydrazide curing agent is a compound having a hydrazide group.
  • curing agent carboxylic acid hydrazide is mentioned, for example.
  • examples of the compound in which the carboxylic acid is an aliphatic carboxylic acid include adipic acid dihydrazide, sebacic acid dihydrazide, dodecanediohydrazide, and 7,11-octadecadiene-1,18-dicarbohydrazide.
  • examples of the compound in which the carboxylic acid is an aromatic carboxylic acid include isophthalic acid dihydrazide and salicylic acid hydrazide.
  • thermosetting agent Commercially available products of the thermosetting agent include, for example, Ajinomoto Fine Techno's Amicure VDH, Amicure VDH-J, Amicure UDH, and Amicure UHD-J; MAI, ADH, SDH, DDH, IDH, Otsuka Chemical Co., Ltd. And DICY.
  • 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 conductive paste may contain the above-described various thermosetting agents, but from the viewpoint of efficiently arranging solder particles on the electrodes and improving the conduction reliability between the electrodes, the conductive paste is amine-cured. Agent, thiol curing agent or hydrazide curing agent.
  • the conductive paste may contain only an amine curing agent, a thiol curing agent and a hydrazide curing agent, or may contain an amine curing agent, a thiol curing agent or a hydrazide curing agent, and a thermal curing agent other than these.
  • the thermosetting agent preferably includes an amine curing agent, preferably includes a thiol curing agent, and preferably includes a hydrazide curing agent.
  • the dielectric constant of the resin component of the conductive paste can be increased, and the surface charge of the solder particles can be reduced in the conductive paste. Can be easily aggregated.
  • thermosetting agent is preferably a thiol curing agent.
  • the upper thiol curing agent is preferably a primary thiol curing agent from the viewpoint of further efficiently arranging the solder particles on the electrodes and further enhancing the conduction reliability between the electrodes.
  • the thermosetting agent is more preferably a thermosetting agent having a plurality of thiol groups, and more preferably a polythiol curing agent.
  • the polythiol curing agent preferably has a polyether skeleton.
  • the thiol curing agent is preferably a thiol curing agent having four or more thiol groups.
  • 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 total content of the amine curing agent, the thiol curing agent and the hydrazide curing agent is preferably 0.01 parts by weight or more, more preferably 1 part by weight or more, and still more preferably with respect to 100 parts by weight of the thermosetting compound.
  • each content of amine curing agent, thiol curing agent, and hydrazide curing agent with respect to 100 parts by weight of the thermosetting compound (if the conductive paste contains an amine curing agent, the content of the amine curing agent, the conductive paste is thiol)
  • the content of the thiol curing agent, and when the conductive paste includes the hydrazide curing agent the content of the hydrazide curing agent is preferably 0.01 parts by weight or more, more preferably 1 part by weight or more.
  • thermosetting agent More preferably 5 parts by weight or more, particularly preferably 10 parts by weight or more, particularly preferably 30 parts by weight or more, most preferably 50 parts by weight or more, preferably 200 parts by weight or less, more preferably 150 parts by weight or less, still more preferably. Is 100 parts by weight or less, more preferably 75 parts by weight or less, still more preferably 40 parts by weight or less, and particularly preferably 30 parts by weight or less. . It is easy to fully harden an electrically conductive paste as content of said thermosetting agent is more than the said minimum. When the content of the thermosetting agent is not more than the above upper limit, an excessive thermosetting agent that is not involved in the curing after the curing hardly remains, and the heat resistance of the cured product is further increased.
  • the solder particles can be arranged more efficiently on the electrodes, and between the electrodes.
  • the conduction reliability and the insulation reliability can be further improved.
  • the total content of amine curing agent, thiol curing agent and hydrazide curing agent is preferably 10% by weight or more, more preferably 30% by weight or more, and still more preferably 50% in the total 100% by weight of the thermosetting agent. % By weight or more, particularly preferably 70% by weight or more, and preferably 100% by weight or less.
  • the content of the thiol curing agent is preferably 30 parts by weight or more, more preferably 50 parts by weight or more with respect to 100 parts by weight of the thermosetting compound. , Preferably 150 parts by weight or less, more preferably 100 parts by weight or less.
  • 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.
  • the flux is preferably solid at 25 ° C.
  • 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 active 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 solder particles can be efficiently aggregated on the electrode portion. This is because, when heat is applied at the time of joining, when the electrode formed on the connection target member is compared with the portion of the connection target member around the electrode, the thermal conductivity of the electrode portion is that of the connection target member portion around the electrode. Due to the fact that it is higher than the thermal conductivity, the temperature rise of the electrode part is quick. 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 may be dispersed in the conductive paste or may be adhered on the surface of the solder particles.
  • 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.
  • 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.
  • a filler may be added to the conductive paste.
  • the filler may be an organic filler or an inorganic filler. By adding the filler, the distance at which the solder particles aggregate can be suppressed, and the solder particles can be uniformly aggregated on all the electrodes of the substrate.
  • the filler content is preferably 0% by weight or more, preferably 5% by weight or less, more preferably 2% by weight or less, and further preferably 1% by weight or less.
  • the content of the filler 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 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.
  • connection structure includes a first connection target member having at least one first electrode on the surface, a second connection target member having at least one second electrode on the surface, and the first The connection object member and the connection part which has connected the said 2nd connection object member are provided.
  • the material of the connection portion is the conductive paste described above.
  • the connection part is formed of the conductive paste described above.
  • the connection part is a cured product of the conductive paste.
  • the first electrode and the second electrode are electrically connected by a solder portion in the connection portion.
  • the manufacturing method of the connection structure according to the present invention includes the step of disposing the conductive paste on the surface of the first connection target member having at least one first electrode on the surface using the conductive paste described above.
  • the second connection target member having at least one second electrode on the surface of the conductive paste opposite to the first connection target member side is provided with the first electrode and the second connection target.
  • connection structure according to the present invention since a specific conductive paste is used, a plurality of solder particles are likely to gather between the first electrode and the second electrode.
  • a plurality of solder particles can be efficiently arranged on the electrode (line).
  • another method for 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 thickness of the solder part between the electrodes is preferably 10 ⁇ m or more, more preferably 20 ⁇ m or more, preferably 100 ⁇ m or less, more preferably 80 ⁇ m or less.
  • the solder wetted area on the surface of the electrode is preferably 50% or more, more preferably 60% or more, still more preferably 70% or more, preferably 100. % Or less.
  • 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 pressure is applied in at least one of the step of arranging the second connection target member and the step of forming the connection portion, and the second connection target member It is preferable that the pressure of pressurization is less than 1 MPa in both the step of disposing and the step of forming the connecting portion. By not applying a pressure of 1 MPa or more, the aggregation of solder particles is considerably promoted.
  • the pressure of pressurization may be less than 1 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 1 MPa includes the case where no pressure is applied.
  • the pressure of pressurization is preferably 0.9 MPa or less, more preferably 0.8 MPa or less.
  • 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.
  • 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 inventor has also found that the arrangement can be made more efficient.
  • 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 is a cross-sectional view schematically showing a connection structure obtained using a conductive paste according to an embodiment of the present invention.
  • 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 includes a thermosetting compound, a thermosetting agent, and a plurality of solder particles, and is formed of a conductive paste including an amine curing agent, a thiol curing agent, or a hydrazide curing agent.
  • the thermosetting compound and the thermosetting agent are thermosetting components.
  • 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 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.
  • 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.
  • 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. For this reason, the connection area of 4 A of solder parts and the 1st electrode 2a, and 4 A of solder parts, and the 2nd electrode 3a becomes large. That is, by using the solder particles, the solder portion 4A, the first electrode 2a, and the solder portion are compared with the case where the conductive outer surface is made of a metal such as nickel, gold or copper. The contact area between 4A and the second electrode 3a increases. For this reason, the conduction
  • the conductive paste may contain a flux. When the flux is used, the flux is generally deactivated gradually by heating.
  • 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.
  • the portion where 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 is seen.
  • the solder portion in the connection portion is preferably disposed.
  • the first electrode and the second electrode are opposed to each other in a direction orthogonal to the stacking direction of the first electrode, the connection portion, and the second electrode.
  • the portion where the first electrode and the second electrode face each other is 70% or more (more preferably 80% or more, more preferably 90%) of the solder portion in the connection portion. In particular, it is preferable that 95% or more, most preferably 99% or more) is disposed.
  • 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.
  • 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 disposed both on the first electrode 2a (line) and on a region (space) where the first electrode 2a is not formed.
  • 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 higher 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-alignment effect).
  • the conductive paste since the conductive paste is used instead of the conductive film, the conductive paste further has a specific composition, so that the solder particles 11A are disposed between the first electrode 2a and the second electrode 3a. To gather effectively. Also, the solder particles 11A are melted and joined together.
  • thermosetting component 11B is thermoset.
  • the 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 11A are sufficiently moved, the first electrode 2a and the second electrode are moved after the movement of the solder particles 11A not located 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 11A is completed.
  • 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 the electrode of the first connection target member and the electrode of the second connection target member.
  • the area where the solder and the other components of the conductive paste are in contact with each other is minimized, the area becomes more stable in terms of energy. Because. At this time, it is desirable that the conductive paste is not cured and that the viscosity of components other than the solder particles of the conductive paste is sufficiently low at that temperature and time.
  • the viscosity of the conductive paste at the melting point temperature of the solder in the solder particles 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 or more. If the viscosity is below the above upper limit, the solder particles can be efficiently aggregated, and if the viscosity is above the above lower limit, voids at the connection part are suppressed, and the protrusion of the conductive paste to other than the connection part is suppressed. can do.
  • the viscosity of the conductive paste at the melting point of the solder is measured as follows.
  • the viscosity of the conductive paste at the melting point of the above solder is STRESSTECH (manufactured by EOLOGICA), etc. When the melting point exceeds 200 ° C., the upper limit of the temperature is taken as the melting point of the solder). From the measurement results, the viscosity at the melting point (° C.) of the solder is evaluated.
  • the conductive paste In order to keep the viscosity at the melting point of the solder of the conductive paste below the upper limit, the conductive paste should have a small filler content. In order to make the viscosity at the melting point of the solder of the conductive paste not more than the above upper limit, the conductive paste preferably contains no filler or preferably contains no more than 30% by weight of filler and does not contain a filler. More preferred.
  • the viscosity of the conductive paste at 25 ° C. at 25 ° C. is 10 Pa ⁇ s or more and 800 Pa ⁇ s.
  • the viscosity of the conductive paste at the melting point of the solder in the solder particles is preferably 0.1 Pa ⁇ s or more and 50 Pa ⁇ s or less.
  • 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.
  • 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 object member and the second connection object member is a semiconductor chip, a resin film, or a flexible printed circuit board.
  • a flexible flat cable or a rigid flexible substrate is preferable.
  • the second connection target member is preferably a semiconductor chip, a resin film, a flexible printed board, a flexible flat cable, or a rigid flexible board. .
  • 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.
  • connection target member Peripherals, area arrays, etc. exist in the form of the connection target member.
  • the electrodes are present only on the outer peripheral portion of the substrate.
  • the area array substrate there are electrodes in the plane.
  • 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, a SUS 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 reaction product (Polymer A) is a hydroxyl group derived from bisphenol F, 1,6-hexanediol diglycidyl ether, bisphenol F type epoxy resin, and resorcinol type epoxy compound. It was confirmed that the structural unit bonded to the epoxy group in the main chain has an epoxy group at both ends.
  • the weight average molecular weight of the reaction product (polymer A) obtained by GPC was 28,000, and the number average molecular weight was 8,000.
  • 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 Epoxy compound, “EXA-4850-150” manufactured by DIC
  • Thermal curing agent 1 Thiol curing agent (trimethylolpropane tris-3-mercaptopropionate, “TMMP” manufactured by SC Organic Chemical Co., Ltd.)
  • Thermal curing agent 2 Amine curing agent ("Fujicure 7000" manufactured by T & K TOKA)
  • Thermosetting agent 3 Hydrazide curing agent (“MAI” manufactured by Otsuka Chemical Co., Ltd.)
  • Thermal curing agent 4 Acid anhydride curing agent (“Ricacid DDSA” manufactured by Shin Nippon Rika Co., Ltd.)
  • Flux 1 Adipic acid, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., melting point (activation temperature) 152 ° C.
  • 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 pulverized with a ball mill and then sieved to 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 particle diameter of solder particles The CV value was measured with a laser diffraction particle size distribution analyzer (“LA-920” manufactured by Horiba, Ltd.).
  • 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.
  • Glass epoxy substrate 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 upper surface ( FR-4 substrate) (first connection target member) was prepared.
  • the flexible printed circuit board (2nd connection object member) which has a copper electrode pattern (copper electrode thickness 12 micrometers) of L / S 50 micrometers / 50 micrometers and electrode length 3mm 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.
  • 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.
  • Glass epoxy substrate 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 upper surface ( FR-4 substrate) (first connection target member) was prepared.
  • the flexible printed circuit board (2nd connection object member) which has a copper electrode pattern (copper electrode thickness 12 micrometers) of L / S of 100 micrometers / 100 micrometers 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.
  • 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.
  • Viscosity at the melting point of the solder Using the STRESSTECH (manufactured by EOLOGICA), etc., the viscosity of the conductive material at the melting point of the solder is 1 rad, frequency 1 Hz, heating rate 20 ° C./min, measurement temperature range The measurement was performed under conditions of 25 to 200 ° C. (however, when the melting point of the solder exceeds 200 ° C., the upper temperature limit is the melting point of the solder).
  • solder placement accuracy 1 In the obtained connection structure, when the portion where 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 is viewed, The ratio X of the area where the solder part in the connection part is arranged in the area of 100% of the part facing the second electrode was evaluated.
  • the solder placement accuracy 1 on the electrode was determined according to the following criteria.
  • Ratio X is 70% or more ⁇ : Ratio X is 60% or more and less than 70% ⁇ : Ratio X is 50% or more and less than 60% X: Ratio X is less than 50%
  • solder placement accuracy on electrode 2 In the obtained connection structure, when the portion where the first electrode and the second electrode face each other in the direction orthogonal to the stacking direction of the first electrode, the connection portion, and the second electrode is seen, The ratio Y of the solder part in the connection part arrange
  • the solder placement accuracy 2 on the electrode was determined according to the following criteria.
  • Ratio Y is 99% or more ⁇ : Ratio Y is 90% or more and less than 99% ⁇ : Ratio Y is 70% or more and less than 90% X: Ratio Y is less than 70%
  • 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 ⁇

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Abstract

 はんだ粒子を電極上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導電ペーストを提供する。 本発明に係る導電ペーストは、熱硬化性成分として熱硬化性化合物及び熱硬化剤と、複数のはんだ粒子とを含み、前記熱硬化剤が、アミン硬化剤、チオール硬化剤又はヒドラジド硬化剤を含む。

Description

導電ペースト、接続構造体及び接続構造体の製造方法
 本発明は、はんだ粒子を含む導電ペーストに関する。また、本発明は、上記導電ペーストを用いた接続構造体及び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。
WO2008/023452A1
 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。
 本発明の目的は、はんだ粒子を電極上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導電ペーストを提供することである。また、本発明は、上記導電ペーストを用いた接続構造体及び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、熱硬化性成分として熱硬化性化合物及び熱硬化剤と、複数のはんだ粒子とを含み、前記熱硬化剤が、アミン硬化剤、チオール硬化剤又はヒドラジド硬化剤を含む、導電ペーストが提供される。
 本発明に係る導電ペーストのある特定の局面では、前記はんだ粒子の平均粒子径が1μm以上、60μm以下である。
 本発明に係る導電ペーストのある特定の局面では、前記はんだ粒子の含有量が10重量%以上、90重量%以下である。
 本発明に係る導電ペーストのある特定の局面では、前記熱硬化剤が、チオール硬化剤である。
 本発明に係る導電ペーストのある特定の局面では、25℃での導電ペーストの粘度が、10Pa・s以上、800Pa・s以下である。
 本発明に係る導電ペーストのある特定の局面では、前記はんだ粒子におけるはんだの融点での導電ペーストの粘度が、0.1Pa・s以上、50Pa・s以下である。
 本発明に係る導電ペーストのある特定の局面では、25℃での導電ペーストの粘度が、10Pa・s以上、800Pa・s以下であり、かつ、前記はんだ粒子におけるはんだの融点での導電ペーストの粘度が、0.1Pa・s以上、50Pa・s以下である。
 本発明の広い局面によれば、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、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とを備え、前記接続部の材料が、上述した導電ペーストであり、前記第1の電極と前記第2の電極とが、前記接続部中のはんだ部により電気的に接続されている、接続構造体が提供される。
 本発明の広い局面によれば、上述した導電ペーストを用いて、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、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1MPa未満である。
 前記第2の接続対象部材が、半導体チップ、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。
 前記接続構造体において、前記第1の電極と前記接続部と前記第2の電極との積層方向に前記第1の電極と前記第2の電極との対向し合う部分をみたときに、前記第1の電極と前記第2の電極との対向し合う部分の面積100%中の50%以上に、前記接続部中のはんだ部が配置されていることが好ましい。前記接続構造体において、前記第1の電極と前記接続部と前記第2の電極との積層方向と直交する方向に前記第1の電極と前記第2の電極との対向し合う部分をみたときに、前記第1の電極と前記第2の電極との対向し合う部分に、前記接続部中のはんだ部の70%以上が配置されていることが好ましい。
 本発明に係る導電ペーストは、熱硬化性成分として熱硬化性化合物及び熱硬化剤と、複数のはんだ粒子とを含み、上記熱硬化剤が、アミン硬化剤、チオール硬化剤又はヒドラジド硬化剤を含むので、電極間を電気的に接続した場合に、はんだ粒子を電極上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。
図1は、本発明の一実施形態に係る導電ペーストを用いて得られる接続構造体を模式的に示す断面図である。 図2(a)~(c)は、本発明の一実施形態に係る導電ペーストを用いて、接続構造体を製造する方法の一例の各工程を説明するための断面図である。 図3は、接続構造体の変形例を示す断面図である。
 以下、本発明の詳細を説明する。
 (導電ペースト)
 本発明に係る導電ペーストは、熱硬化性成分として熱硬化性化合物及び熱硬化剤と、複数のはんだ粒子とを含む。本発明に係る導電ペーストに含まれる上記熱硬化剤は、アミン硬化剤、チオール硬化剤又はヒドラジド硬化剤を含む。
 本発明に係る導電ペーストでは、上記の構成が採用されているので、電極間を電気的に接続した場合に、複数のはんだ粒子が、上下の対向した電極間に集まりやすく、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。このような効果を得るために、導電ペーストであること、熱硬化性化合物及び熱硬化剤とともに用いられる導電性粒子が、はんだ粒子であること、並びに、熱硬化性化合物及びはんだ粒子とともに用いられる熱硬化剤が、アミン硬化剤、チオール硬化剤又はヒドラジド硬化剤を含むことは大きく寄与する。
 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。但し、上記導電ペーストの25℃での粘度を上記上限以下とするためには、上記導電ペーストは、フィラーの含有量は少ない方がよい。上記導電ペーストの25℃での粘度を上記上限以下とするためには、上記導電ペーストは、フィラーを含まないか、又はフィラーを30重量%以下で含むことが好ましく、フィラーを含まないことがより好ましい。
 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。
 本発明に係る導電ペーストは、後述する本発明に係る接続構造体及び接続構造体の製造方法に好適に用いることができる。
 上記導電ペーストは、異方性導電ペーストであることが好ましい。上記導電ペーストは、電極の電気的な接続に好適に用いられる。上記導電ペーストは、回路接続材料であることが好ましい。
 以下、上記導電ペーストに含まれる各成分を説明する。
 (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、中心部分及び導電性(導電性部分)の外表面のいずれもがはんだである粒子である。
 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、23℃で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以上、より好ましくは0mVを超え、好ましくは10mV以下、より好ましくは5mV以下、より一層好ましくは1mV以下、更に好ましくは0.7mV以下、特に好ましくは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。上記はんだ粒子は、アニオンポリマー又はアニオンポリマーとなる化合物による表面処理物であることが好ましい。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-HCCS(=O)-)、スルホン酸イオン基(-SO )、及びリン酸イオン基(-PO )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℃以下である金属粒子(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。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。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60μm以下、より一層好ましくは40μm以下、更に好ましくは30μm以下、更に一層好ましくは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
 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90重量%以下、より好ましくは80重量%以下、更に好ましくは60重量%以下、特に好ましくは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。
 電極が形成されている部分のライン(L)が50μm以上、150μm未満である場合に、導通信頼性をより一層高める観点からは、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20重量%以上、より好ましくは30重量%以上、好ましくは55重量%以下、より好ましくは45重量%以下である。
 電極が形成されていない部分のスペース(S)が50μm以上、150μm未満である場合に、導通信頼性をより一層高める観点からは、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30重量%以上、より好ましくは40重量%以上、好ましくは70重量%以下、より好ましくは60重量%以下である。
 電極が形成されている部分のライン(L)が150μm以上、1000μm未満である場合に、導通信頼性をより一層高める観点からは、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30重量%以上、より好ましくは40重量%以上、好ましくは70重量%以下、より好ましくは60重量%以下である。
 電極が形成されていない部分のスペース(S)が150μm以上、1000μm未満である場合に、導通信頼性をより一層高める観点からは、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30重量%以上、より好ましくは40重量%以上、好ましくは70重量%以下、より好ましくは60重量%以下である。
 (熱硬化性化合物:熱硬化性成分)
 上記熱硬化性化合物は、加熱により硬化可能な化合物である。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。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、搬送等の衝撃により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、チオール硬化剤、ヒドラジド硬化剤、酸無水物、熱カチオン開始剤(熱カチオン硬化剤)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。
 導電ペーストを低温でより一層速やかに硬化可能させる観点からは、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を高くする観点からは、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、潜在性ポリ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ポリチオール硬化剤が挙げられる。上記ポリ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。
 上記ヒドラジド硬化剤は、ヒドラジド基を有する化合物である。上記ヒドラジド硬化剤としては、例えば、カルボン酸ヒドラジドが挙げられる。
 上記カルボン酸ヒドラジドに関しては、カルボン酸が脂肪族カルボン酸である化合物として、アジピン酸ジヒドラジド、セバシン酸ジヒドラジド、ドデカンジオヒドラジド、及び7,11-オクタデカジエン-1,18-ジカルボヒドラジドが挙げられ;カルボン酸が芳香カルボン酸であるである化合物として、イソフタル酸ジヒドラジド、及びサリチル酸ヒドラジド等が挙げられる。
 上記熱硬化剤の市販品としては、例えば、味の素ファインテクノ社製のアミキュア VDH、アミキュア VDH-J、アミキュア UDH、及びアミキュア UHD-J;大塚化学社製のMAI、ADH、SDH、DDH、IDH、及びDICY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、アゾビスイソブチロニトリル(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。
 上記導電ペーストは、上述した各種の熱硬化剤を含んでいてもよいが、はんだ粒子を電極上に効率的に配置し、電極間の導通信頼性を高める観点から、上記導電ペーストは、アミン硬化剤、チオール硬化剤又はヒドラジド硬化剤を少なくとも含む。上記導電ペーストは、アミン硬化剤、チオール硬化剤及びヒドラジド硬化剤のみを含んでいてもよく、アミン硬化剤、チオール硬化剤又はヒドラジド硬化剤と、これら以外の熱硬化剤とを含んでいてもよい。上記熱硬化剤は、アミン硬化剤を含むことが好ましく、チオール硬化剤を含むことも好ましく、ヒドラジド硬化剤を含むことも好ましい。アミン硬化剤、チオール硬化剤又はヒドラジド硬化剤を用いることで、導電ペーストの樹脂成分の誘電率が高くすることができ、はんだ粒子の表面電荷を、導電ペースト中で小さくすることができ、はんだ粒子を凝集させやすくすることができる。
 はんだ粒子を電極上により一層効率的に配置し、電極間の導通信頼性をより一層高める観点からは、上記熱硬化剤は、チオール硬化剤であることが好ましい。
 はんだ粒子を電極上に更に一層効率的に配置し、電極間の導通信頼性を更に一層高める観点からは、上位チオール硬化剤は、1級チオール硬化剤であることが好ましい。
 電極間の導通信頼性をより一層高める観点からは、上記熱硬化剤は、チオール基を複数有する熱硬化剤であることがより好ましく、ポリチオール硬化剤であることがより好ましい。はんだ粒子を電極上により一層効率的に配置し、電極間の導通信頼性及び絶縁信頼性をより一層高める観点からは、上記ポリチオール硬化剤は、ポリエーテル骨格を有することが好ましい。はんだ粒子を電極上により一層効率的に配置し、電極間の導通信頼性をより一層高める観点からは、上記チオール硬化剤は、チオール基を4つ以上有するチオール硬化剤であることが好ましい。
 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。上記熱硬化性化合物100重量部に対して、アミン硬化剤、チオール硬化剤とヒドラジド硬化剤との合計の含有量は、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、更に好ましくは5重量部以上、特に好ましくは10重量部以上、特に好ましくは30重量部以上、最も好ましくは50重量部以上、好ましくは200重量部以下、より好ましくは150重量部以下、更に好ましくは100重量部以下、より一層好ましくは75重量部以下、更に好ましくは40重量部以下、特に好ましくは30重量部以下である。上記熱硬化性化合物100重量部に対して、アミン硬化剤、チオール硬化剤及びヒドラジド硬化剤の各含有量(導電ペーストがアミン硬化剤を含む場合にはアミン硬化剤の含有量、導電ペーストがチオール硬化剤を含む場合にはチオール硬化剤の含有量、導電ペーストがヒドラジド硬化剤を含む場合にはヒドラジド硬化剤の含有量)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、更に好ましくは5重量部以上、特に好ましくは10重量部以上、特に好ましくは30重量部以上、最も好ましくは50重量部以上、好ましくは200重量部以下、より好ましくは150重量部以下、更に好ましくは100重量部以下、より一層好ましくは75重量部以下、更に好ましくは40重量部以下、特に好ましくは30重量部以下である。上記の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。上記の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。
 また、アミン硬化剤、チオール硬化剤とヒドラジド硬化剤との合計の含有量が上記下限以上及び上記上限以下であると、はんだ粒子を電極上により一層効率的に配置することができ、電極間の導通信頼性及び絶縁信頼性をより一層高めることができる。また、熱硬化剤の全体100重量%中、アミン硬化剤、チオール硬化剤とヒドラジド硬化剤との合計の含有量は、好ましくは10重量%以上、より好ましくは30重量%以上、更に好ましくは50重量%以上、特に好ましくは70重量%以上、好ましくは100重量%以下である。
 また、上記熱硬化剤がチオール硬化剤である場合に、上記熱硬化性化合物100重量部に対して、上記チオール硬化剤の含有量は、好ましくは30重量部以上、より好ましくは50重量部以上、好ましくは150重量部以下、より好ましくは100重量部以下である。
 (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。
 導電ペーストの保存安定性を効果的に高くし、電極間の接続時にはんだ粒子を除く成分をより一層流れ難くする観点からは、上記フラックスは、25℃で固体であることが好ましい。
 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、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。
 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、接合時に熱を付与した場合、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、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。
 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。
 (フィラー)
 上記導電ペーストには、フィラーを添加してもよい。フィラーは、有機フィラーであってもよく、無機フィラーであってもよい。フィラーの添加により、はんだ粒子の凝集する距離を抑制し、基板の全電極上に対して、はんだ粒子を均一に凝集させることができる。
 上記導電ペースト100重量%中、上記フィラーの含有量は好ましくは0重量%以上、好ましくは5重量%以下、より好ましくは2重量%以下、更に好ましくは1重量%以下である。上記フィラーの含有量が上記下限以上及び上記上限以下であると、はんだ粒子が電極上により一層効率的に配置される。
 (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。
 (接続構造体及び接続構造体の製造方法)
 本発明に係る接続構造体は、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、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とを備える。本発明に係る接続構造体では、上記接続部の材料が、上述した導電ペーストである。上記接続部が、上述した導電ペーストにより形成されている。上記接続部は、上記導電ペーストの硬化物である。本発明に係る接続構造体では、上記第1の電極と上記第2の電極とが、上記接続部中のはんだ部により電気的に接続されている。
 本発明に係る接続構造体の製造方法は、上述した導電ペーストを用いて、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、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及び本発明に係る接続構造体の製造方法では、特定の導電ペーストを用いているので、複数のはんだ粒子が第1の電極と第2の電極との間に集まりやすく、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、第1の電極と第2の電極との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。
 また、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、本発明者は見出した。
 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。
 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。
 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60%以上、更に好ましくは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、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1MPa未満であることが好ましい。1MPa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1MPa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1MPa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0.9MPa以下、より好ましくは0.8MPa以下である。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。
 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を説明する。
 図1は、本発明の一実施形態に係る導電ペーストを用いて得られる接続構造体を模式的に示す断面図である。
 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、熱硬化性化合物と、熱硬化剤と、複数のはんだ粒子とを含み、アミン硬化剤、チオール硬化剤又はヒドラジド硬化剤を含む導電ペーストにより形成されている。上記熱硬化性化合物と上記熱硬化剤とは、熱硬化性成分である。
 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。このため、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。すなわち、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。このため、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。フラックスを用いた場合には、加熱により、一般にフラックスは次第に失活する。
 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。
 導通信頼性をより一層高める観点からは、上記第1の電極と上記接続部と上記第2の電極との積層方向に上記第1の電極と上記第2の電極との対向し合う部分をみたときに、上記第1の電極と上記第2の電極との対向し合う部分の面積100%中の50%以上(より好ましくは60%以上、更に好ましくは70%以上、特に好ましくは80%以上、最も好ましくは90%以上)に、上記接続部中のはんだ部が配置されていることが好ましい。
 導通信頼性をより一層高める観点からは、上記第1の電極と上記接続部と上記第2の電極との積層方向と直交する方向に上記第1の電極と上記第2の電極との対向し合う部分をみたときに、上記第1の電極と上記第2の電極との対向し合う部分に、上記接続部中のはんだ部の70%以上(より好ましくは80%以上、更に好ましくは90%以上、特に好ましくは95%以上、最も好ましくは99%以上)が配置されていることが好ましい。
 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。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)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高い温度以上に、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(セルフアライメント効果)。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、更に導電ペーストが特定の組成を有するために、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11Aが十分に移動すれば、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11A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11A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。
 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。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。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との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。
 上記はんだ粒子における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。粘度が上記上限以下であれば、はんだ粒子を効率的に凝集させることができ、粘度が上記下限以上であれば、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。
 はんだの融点での導電ペーストの粘度は以下のようにして測定される。
 上記はんだの融点での導電ペーストの粘度は、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25~200℃(但し、はんだの融点が200℃を超える場合には温度上限をはんだの融点とする)の条件で測定可能である。測定結果から、はんだの融点(℃)での粘度が評価される。
 上記導電ペーストのはんだの融点での粘度を上記上限以下とするためには、上記導電ペーストは、フィラーの含有量は少ない方がよい。上記導電ペーストのはんだの融点での粘度を上記上限以下とするためには、上記導電ペーストは、フィラーを含まないか、又はフィラーを30重量%以下で含むことが好ましく、フィラーを含まないことがより好ましい。
 はんだ粒子を電極上により一層効率的に配置し、電極間の導通信頼性をより一層高める観点からは、25℃での上記導電ペーストの25℃での粘度が、10Pa・s以上、800Pa・s以下であり、かつ、上記はんだ粒子におけるはんだの融点での上記導電ペーストの粘度が、0.1Pa・s以上、50Pa・s以下であることが好ましい。
 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。
 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。
 本発明によって電極間の導通信頼性を効果的に高めることができるので、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、半導体チップ、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。本発明によって電極間の導通信頼性を効果的に高めることができるので、上記第2の接続対象部材が、半導体チップ、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、導電ペーストを用いることで、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。
 上記接続対象部材の形態にはペリフェラルやエリアアレイ等が存在する。各部材の特徴として、ペリフェラル基板では、電極が基板の外周部のみに存在する。エリアアレイ基板では、面内に電極が存在する。
 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、SUS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。
 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)100重量部、1,6-ヘキサンジオールジグリシジルエーテル130重量部、ビスフェノールF型エポキシ樹脂(DIC社製「EPICLON EXA-830CRP」)5重量部、及び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」)10重量部を、3つ口フラスコに入れ、窒素フロー下にて、100℃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トリフェニルブチルホスホニウムブロミド0.15重量部を添加し、窒素フロー下にて、140℃で4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、ビスフェノールF型エポキシ樹脂及びレゾルシノール型エポキシ化合物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28000、数平均分子量は8000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:エポキシ化合物、DIC社製「EXA-4850-150」
 熱硬化剤1:チオール硬化剤(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、SC有機化学社製「TMMP」)
 熱硬化剤2:アミン硬化剤(T&K TOKA社製「フジキュア7000」)
 熱硬化剤3:ヒドラジド硬化剤(大塚化学社製「MAI」)
 熱硬化剤4:酸無水物硬化剤(新日本理化社製「リカシッド DDSA)
 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℃
 はんだ粒子1,2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値となるように篩にかけた。
 (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。
 (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。
 (はんだ粒子の粒子径の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。
 はんだ粒子1(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2(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)
 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。
 (実施例1~6及び比較例1,2)
 (1)異方性導電ペーストの作製
 下記の表1に示す成分を下記の表1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(銅電極厚み12μm)を上面に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。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℃及び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。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。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。
 (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。
 (2)はんだの融点での粘度
 上記はんだの融点での導電材料の粘度を、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25~200℃(但し、はんだの融点が200℃を超える場合には温度上限をはんだの融点とする)の条件で測定した。
 (3)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。
 (4)電極上のはんだの配置精度1
 得られた接続構造体において、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、接続部中のはんだ部が配置されている面積の割合Xを評価した。電極上のはんだの配置精度1を下記の基準で判定した。
 [電極上のはんだの配置精度1の判定基準]
 ○○:割合Xが70%以上
 ○:割合Xが60%以上、70%未満
 △:割合Xが50%以上、60%未満
 ×:割合Xが50%未満
 (5)電極上のはんだの配置精度2
 得られた接続構造体において、第1の電極と接続部と第2の電極との積層方向と直交する方向に第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、接続部中のはんだ部100%中、第1の電極と第2の電極との対向し合う部分に配置されている接続部中のはんだ部の割合Yを評価した。電極上のはんだの配置精度2を下記の基準で判定した。
 [電極上のはんだの配置精度2の判定基準]
 ○○:割合Yが99%以上
 ○:割合Yが90%以上、99%未満
 △:割合Yが70%以上、90%未満
 ×:割合Yが70%未満
 (6)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。
 [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
 (7)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。
 [絶縁信頼性の判定基準]
 ○○:接続抵抗の平均値が10Ω以上
 ○:接続抵抗の平均値が10Ω以上、10Ω未満
 △:接続抵抗の平均値が10Ω以上、10Ω未満
 ×:接続抵抗の平均値が10Ω未満
 結果を下記の表1に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 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。
 1,1X…接続構造体
 2…第1の接続対象部材
 2a…第1の電極
 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 (16)

  1.  熱硬化性成分として熱硬化性化合物及び熱硬化剤と、複数のはんだ粒子とを含み、
     前記熱硬化剤が、アミン硬化剤、チオール硬化剤又はヒドラジド硬化剤を含む、導電ペースト。
  2.  前記はんだ粒子の平均粒子径が1μm以上、60μm以下である、請求項1に記載の導電ペースト。
  3.  前記はんだ粒子の含有量が10重量%以上、90重量%以下である、請求項1又は2に記載の導電ペースト。
  4.  前記熱硬化剤が、チオール硬化剤である、請求項1~3のいずれか1項に記載の導電ペースト。
  5.  25℃での導電ペーストの粘度が、10Pa・s以上、800Pa・s以下である、請求項1~4のいずれか1項に記載の導電ペースト。
  6.  前記はんだ粒子におけるはんだの融点での導電ペーストの粘度が、0.1Pa・s以上、50Pa・s以下である、請求項1~4のいずれか1項に記載の導電ペースト。
  7.  25℃での導電ペーストの粘度が、10Pa・s以上、800Pa・s以下であり、かつ、前記はんだ粒子におけるはんだの融点での導電ペーストの粘度が、0.1Pa・s以上、50Pa・s以下である、請求項1~4のいずれか1項に記載の導電ペースト。
  8.  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、
     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とを備え、
     前記接続部の材料が、請求項1~7のいずれか1項に記載の導電ペーストであり、
     前記第1の電極と前記第2の電極とが、前記接続部中のはんだ部により電気的に接続されている、接続構造体。
  9.  前記第2の接続対象部材が、半導体チップ、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、請求項8に記載の接続構造体。
  10.  前記第1の電極と前記接続部と前記第2の電極との積層方向に前記第1の電極と前記第2の電極との対向し合う部分をみたときに、前記第1の電極と前記第2の電極との対向し合う部分の面積100%中の50%以上に、前記接続部中のはんだ部が配置されている、請求項8又は9に記載の接続構造体。
  11.  前記第1の電極と前記接続部と前記第2の電極との積層方向と直交する方向に前記第1の電極と前記第2の電極との対向し合う部分をみたときに、前記第1の電極と前記第2の電極との対向し合う部分に、前記接続部中のはんだ部の70%以上が配置されている、請求項8~10のいずれか1項に記載の接続構造体。
  12.  請求項1~7のいずれか1項に記載の導電ペーストを用いて、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、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る、接続構造体の製造方法。
  13.  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1MPa未満である、請求項12に記載の接続構造体の製造方法。
  14.  前記第2の接続対象部材が、半導体チップ、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、請求項12又は13に記載の接続構造体の製造方法。
  15.  前記第1の電極と前記接続部と前記第2の電極との積層方向に前記第1の電極と前記第2の電極との対向し合う部分をみたときに、前記第1の電極と前記第2の電極との対向し合う部分の面積100%中の50%以上に、前記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、請求項12~14のいずれか1項に記載の接続構造体の製造方法。
  16.  前記第1の電極と前記接続部と前記第2の電極との積層方向と直交する方向に前記第1の電極と前記第2の電極との対向し合う部分をみたときに、前記第1の電極と前記第2の電極との対向し合う部分に、前記接続部中のはんだ部の70%以上が配置されている接続構造体を得る、請求項12~15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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