WO2021199756A1 - 接着剤組成物及び接続構造体 - Google Patents

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WO2021199756A1
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conductive particles
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智樹 森尻
研吾 篠原
礼欧 松川
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昭和電工マテリアルズ株式会社
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    • H01R4/58Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation characterised by the form or material of the contacting members
    • H01R4/62Connections between conductors of different materials; Connections between or with aluminium or steel-core aluminium conductors
    • H01R4/625Soldered or welded connections

Definitions

  • the present invention relates to an adhesive composition and a connecting structure.
  • connection method using an anisotropically conductive adhesive having excellent resolution and a film thereof is often used.
  • FPC Flexible Print Circuit
  • LiquidCristalDisplay liquid crystal display
  • Patent Document 1 describes the conductive particles in which a metal layer is formed on the surface of the particles to be formed, and the Vickers of the metal layer.
  • Conductive particles having a hardness (Hv) of 35 or more and 400 or less and a metal layer thickness of 5 nm or more and 250 nm or less are disclosed.
  • the metal layer formed on the surface of the conductive particles is at least one metal selected from the group consisting of copper (Cu), aluminum (Al), nickel (Ni), titanium (Ti), and ruthenium (Ru). It consists of materials.
  • an object of the present invention is to provide a more reliable electrical connection when a circuit member having a layer whose electrodes are formed of Cu or Ag on the outermost surface is connected by an adhesive containing conductive particles. To get.
  • a connecting portion that electrically connects the first electrode and the second electrode to each other, and at least one of the first electrode and the second electrode has a layer formed of Cu or Ag on the outermost surface. It is a connecting structure containing conductive particles having a layer formed of Pd or Au on the outermost surface.
  • Another aspect of the present invention contains an adhesive component and conductive particles, and adheres a first circuit member having a first electrode and a second circuit member having a second electrode to each other.
  • at least one of the first electrode and the second electrode is an adhesive composition having a layer formed of Cu or Ag on the outermost surface.
  • the conductive particles may have a layer formed of Pd on the outermost surface.
  • a more reliable electrical connection can be obtained when a circuit member having a layer in which an electrode is formed of Cu or Ag on the outermost surface is connected by an adhesive containing conductive particles. Can be done.
  • the adhesive composition according to one embodiment is an adhesive film formed in the form of a film.
  • the adhesive composition may be in a state other than film-like (for example, paste-like).
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a film-like adhesive composition (adhesive film) according to an embodiment.
  • the adhesive film 1 includes an adhesive component 2 and conductive particles 3 dispersed in the adhesive component 2.
  • the thickness of the adhesive film 1 may be, for example, 10 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less.
  • Adhesive component 2 contains, in one embodiment, a curable component that has insulating properties and is cured by heat or light.
  • the adhesive component 2 is defined as a component other than the conductive particles in the adhesive composition.
  • the curable component may contain a polymerizable compound and a polymerization initiator, may contain a thermosetting resin, and may contain a polymerizable compound, a polymerization initiator and a thermosetting resin.
  • the polymerizable compound may be, for example, a radically polymerizable compound.
  • a radically polymerizable compound is a compound having a functional group that is polymerized by radicals.
  • examples of the radically polymerizable compound include (meth) acrylate compounds and maleimide compounds.
  • the polymerizable compound may be used alone or in combination of two or more.
  • the content of the polymerizable compound may be, for example, 50% by mass or more and 80% by mass or less based on the total amount of the adhesive component.
  • Examples of the (meth) acrylate compound include urethane (meth) acrylate, methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, isopropyl (meth) acrylate, isobutyl (meth) acrylate, ethylene glycol di (meth) acrylate, and diethylene glycol di.
  • the viscosity of the polymerizable compound at 25 ° C. may be 100,000 mPa ⁇ s or more, and may be 1,000,000 mPa ⁇ s or less or 500,000 mPa ⁇ s or less.
  • the viscosity of the polymerizable compound can be measured using a commercially available E-type viscometer.
  • the polymerization initiator may be, for example, a radical polymerization initiator.
  • the radical polymerization initiator is a compound that is decomposed by heating or light to generate free radicals, and is, for example, a peroxide compound or an azo compound.
  • the polymerization initiator is appropriately selected according to the target connection temperature, connection time, pot life, and the like.
  • the content of the polymerization initiator may be, for example, 0.05% by mass or more and 15% by mass or less based on the total amount of the adhesive components.
  • the radical polymerization initiator may be, for example, one or more selected from benzoyl peroxide, diacyl peroxide, peroxydicarbonate, peroxyester, peroxyketal, dialkyl peroxide and hydroperoxide. From the viewpoint of high reactivity and pot life, the radical polymerization initiator may be an organic peroxide having a half-life of 10 hours of 40 ° C. or higher and a half-life of 1 minute of 180 ° C. or lower. good.
  • the radical polymerization initiator may be used in combination with a decomposition accelerator, an inhibitor and the like.
  • the polymerization initiator may be used alone or in combination of two or more.
  • thermosetting resin examples include epoxy resin, cyanate ester resin, maleimide resin, allylnadiimide resin, phenol resin, urea resin, melamine resin, alkyd resin, acrylic resin, unsaturated polyester resin, diallylphthalate resin, and silicone resin. , Resolsinol formaldehyde resin, xylene resin, furan resin, polyurethane resin, ketone resin, triallyl cyanurate resin, polyisocyanate resin, tris (2-hydroxyethyl) isocyanurate-containing resin, and triallyl trimeritato.
  • examples thereof include a resin, a thermosetting resin synthesized from cyclopentadiene, and a thermosetting resin obtained by quantifying aromatic disianamide.
  • the thermosetting resin is used alone or in combination of two or more.
  • the content of the thermosetting resin may be, for example, 20% by mass or more and 50% by mass or less based on the total amount of the adhesive component.
  • the adhesive component may further contain a curing agent.
  • the curing agent may be melamine and its derivatives, a hydrazide-based curing agent, a boron trifluoride-amine complex, a sulfonium salt, an amineimide, a diaminomaleonitrile, a polyamine salt, a dicyandiamide, or a modified product thereof.
  • the curing agent may be a heavy addition type curing agent such as polyamine, polymercaptan, polyphenol, acid anhydride, etc., or may be a combination of a heavy addition type curing agent and a catalytic type curing agent.
  • the curing agent may be used alone or in combination of two or more.
  • the content of the curing agent may be, for example, 0.5% by mass or more and 15% by mass or less based on the total amount of the adhesive component.
  • the adhesive component may further contain a polymerization inhibitor.
  • the polymerization inhibitor may be hydroquinone, methyl ether hydroquinone, or the like.
  • the content of the polymerization inhibitor may be, for example, 0.05% by mass or more and 5% by mass or less based on the total amount of the adhesive component.
  • the adhesive component may further contain a filler such as silica particles, a softening agent, an accelerator, an antiaging agent, a coloring agent, a flame retardant, a thixotropic agent, a coupling agent and the like.
  • a filler such as silica particles, a softening agent, an accelerator, an antiaging agent, a coloring agent, a flame retardant, a thixotropic agent, a coupling agent and the like.
  • the adhesive component may further contain a thermoplastic resin in order to enhance the film-forming property.
  • Thermoplastic resins include polystyrene, polyethylene, polyvinyl butyral, polyvinylformal, polyimide, polyamide, polyester, polyvinyl chloride, polyphenylene oxide, urea resin, melamine resin, phenol resin, xylene resin, epoxy resin, polyisocyanate resin, and phenoxy resin. , Polygon resin, polyester urethane resin, polyurethane resin and the like.
  • the thermoplastic resin is preferably an epoxy resin or a phenoxy resin, and from the viewpoint of further enhancing connection reliability, an epoxy resin or a phenoxy resin having a weight average molecular weight of 10,000 or more obtained by high performance liquid chromatography (HPLC). good.
  • the adhesive component may contain a resin in which these resins are modified with a radically polymerizable functional group.
  • the adhesive component may contain a styrene resin or an acrylic resin in addition to these resins for the purpose of adjusting the melt viscosity and the like.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing an embodiment of the conductive particles 3 contained in the adhesive film 1.
  • the conductive particles 3A according to the embodiment include a substantially spherical polymer particle 31, a first metal layer 32A provided on the polymer particle 31, and a first metal layer. It has a second metal layer 33A provided on 32A.
  • the conductive particles 3A may be substantially spherical. It is preferable that substantially the entire surface of the polymer particles 31 is covered with the first metal layer 32A and the second metal layer 33A, as long as the function of electrically connecting the circuit members is maintained. , A part of the surface of the polymer particles 31 may be exposed without being covered with the first metal layer 32A and the second metal layer 33A.
  • the polymer particles 31 may be particles containing a polymer containing at least one monomer selected from styrene and divinylbenzene as a monomer unit, for example.
  • the polymer may further contain (meth) acrylate as a monomer unit.
  • the average particle size (diameter) of the polymer particles 31 is preferably 1 ⁇ m or more, and may be 40 ⁇ m or less. From the viewpoint of high-density mounting, the average particle size (diameter) of the polymer particles 31 may be more preferably 1 ⁇ m or more, or 30 ⁇ m or less. From the viewpoint of maintaining a stable connection state when the surface unevenness of the electrode is uneven, the average particle size (diameter) of the polymer particles 31 is more preferably 2 ⁇ m or more, and 20 ⁇ m or less. You may.
  • the first metal layer 32A is made of, for example, Ni, Cu, NiB, Ag or Ru, and is preferably made of Ni.
  • the thickness of the first metal layer 32A may be, for example, 50 nm or more and 300 nm or less.
  • the second metal layer 33A is formed of Pd or Au, and is preferably formed of Pd from the viewpoint of further improving the connection reliability. That is, the conductive particles 3A have a layer formed of Au or Pd on the outermost surface of the conductive particles 3A, and preferably have a layer formed of Pd from the viewpoint of further improving reliability. doing.
  • the thickness of the second metal layer 33A may be, for example, 2 nm or more, 5 nm or more, or 10 nm or more, and may be 200 nm or less, 100 nm or less, or 50 nm or less.
  • the average particle size (diameter) of the conductive particles 3A is preferably 1 ⁇ m or more, and may be 100 ⁇ m or less. From the viewpoint of high-density mounting, the average particle size (diameter) of the conductive particles 3A may be more preferably 50 ⁇ m or less. From the viewpoint of maintaining a stable connection state when the surface unevenness of the electrode is uneven, the average particle size (diameter) of the conductive particles 3A may be more preferably 2 ⁇ m or more or 3 ⁇ m or more. It may be 30 ⁇ m or less or 20 ⁇ m or less.
  • the average particle size of the polymer particles and the average particle size of the conductive particles are observed using a scanning electron microscope (SEM) for 300 polymer particles and 300 conductive particles in the adhesive composition, respectively.
  • SEM scanning electron microscope
  • the particle size (diameter) is measured by the above, and it is defined as the average value of the obtained particle size.
  • the thickness of the first metal layer 32A and the thickness of the second metal layer 33A means the thickness in the portion of the metal layer in which the protrusions, which will be described later, are not formed, respectively.
  • the thickness of the first metal layer 32A and the thickness of the second metal layer 33A was determined by observing 300 conductive particles in the adhesive composition using a scanning electron microscope (SEM). The thickness of the layer and the second metal layer is measured and defined as the average value of the obtained thickness.
  • protrusions may be formed on the surface of the conductive particles 3.
  • the conductive particles 3B include the substantially spherical polymer particles 31, the first metal layer 32B provided on the polymer particles 31, and the first one. It has a second metal layer 33B provided on the metal layer 32B, and a plurality of protrusions 34 are formed on the surface of the conductive particles 3B.
  • the conductive particles 3B will be described, but since the conductive particles 3B are common to the conductive particles 3A shown in FIG. 2A except that the conductive particles 3B have protrusions 34, they have a common configuration. The description of the above will be omitted.
  • the protrusion 34 is composed of a first metal layer 32B and a second metal layer 33B.
  • the height of the protrusion 34 is preferably 60 nm or more, 90 nm or more, or 100 nm or more, and preferably 1200 nm or less, 600 nm or less, 400 nm or less, or 200 nm or less from the viewpoint of further improving the connection reliability. ..
  • the height of the protrusion 34 is determined by analyzing a two-dimensional image including a projected image of the conductive particles.
  • the analysis of the two-dimensional image can be performed according to the method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2016-61722.
  • a step of detecting a particle edge which is a boundary between a projected image of each conductive particle and another region in a two-dimensional image in which a plurality of conductive particles are captured, and two based on the particle edge.
  • a process of calculating the difference between the maximum value and the minimum value of the distance between the center coordinate and the particle edge and calculating the average value of the difference as the height of the protrusion, and a plurality of conductive particles for example, 5 to 100 particles. It can be determined by a method including a step of calculating the average value of the heights of the protrusions calculated for (arbitrary number of the particles).
  • the particle edge substantially corresponds to the outer periphery of the two-dimensional projected image of the conductive particle including the unevenness derived from the protrusion.
  • the brightness frequency distribution obtained from a two-dimensional image generally shows a minimum value that reflects the portion of the particle edge.
  • a two-dimensional image is binarized with the brightness corresponding to this minimum value as the first threshold value to generate a binarized image.
  • the edge formed in the obtained binarized image is detected as a particle edge.
  • the center coordinates of the conductive particles on the two-dimensional image are calculated based on the particle edges.
  • the circle fitting to the particle edge is obtained by the least squares method, and the center of the circle is the center coordinate of the conductive particle.
  • the area ratio of the protrusions 34 (area ratio of the protrusions 34) to the entire projected image of the surface of the conductive particles 3 is preferably 8% or more, 9% or more, and 10 from the viewpoint of further improving the connection reliability. % Or more, or 20% or more, preferably 60% or less or 50% or less.
  • the area ratio of the protrusions can also be determined by analyzing a two-dimensional image of the conductive particles according to the method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2016-61722.
  • the area ratio of the protrusion is determined by, for example, a step of calculating a second threshold value corresponding to the boundary between the protrusion and the other portion from the frequency distribution of brightness in the region inside the particle edge, and the obtained second threshold value.
  • the process of binarizing the area inside the particle edge to generate a binarized image and the ratio of the area corresponding to the protrusion to the area inside the particle edge in the obtained binarized image. It can be determined by a method including a step of calculating as the area ratio of the protrusion.
  • the conductive particles 3 as described above can be obtained, for example, by forming a first metal layer 32 and a second metal layer 33 on the surface of the polymer particles 31 by metal plating. More specifically, for example, the second metal layer 33 is formed by forming a first metal layer 32 on the surface of the polymer particles 31 by metal plating and then forming a layer of Au or Pd by substitution plating. Can be obtained.
  • the plating conditions are changed at the time of metal plating to change the thicknesses of the first metal layer 32 and the second metal layer 33. Therefore, the protrusion 34 can be formed. More specifically, for example, the protrusion 34 can be formed by gradually increasing the concentration of the plating solution in the process of metal plating.
  • the conductive particles 3 described above have a second metal layer 33 formed of Pd or Au on the outermost surface of the conductive particles 3, so that the adhesive composition containing the conductive particles 3 is contained.
  • Adhesive film 1 is used to connect a circuit member (details will be described later) having a layer formed of Cu or Ag on the outermost surface of the electrode to be connected, and more reliable electrical connection. Can be obtained.
  • the content of the conductive particles 3 contained in the adhesive film 1 is determined according to the fineness of the electrodes to be connected and the like.
  • the content of the conductive particles 3 may be, for example, 1 part by mass or more and 200 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the adhesive component, which is preferable from the viewpoint of insulation and manufacturing cost. May be 100 parts by mass or less, and may be 50 parts by mass or less.
  • the adhesive composition may contain only the above-mentioned conductive particles 3 as the conductive particles, and further includes conductive particles other than the above-mentioned conductive particles 3 (hereinafter, also referred to as “other conductive particles”). It may be contained.
  • the other conductive particles may be, for example, dendrite-like (also called dendritic) conductive particles.
  • the dendrite-like conductive particles include one main shaft and a plurality of branches that branch two-dimensionally or three-dimensionally from the main shaft.
  • the dendrite-like conductive particles may be formed of a metal such as copper or silver, and may be, for example, silver-coated copper particles in which the copper particles are coated with silver.
  • the dendrite-like conductive particles are, for example, ACBY-2 (Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd.), CE-1110 (Fukuda Metal Foil Powder Industry Co., Ltd.), # FSP (JX Nippon Mining & Metals Co., Ltd.), # 51- It is available as R (JX Nippon Mining & Metals Co., Ltd.).
  • the dendrite-like conductive particles can be produced by a known method (for example, the method described in International Publication No. 2014/021037).
  • conductive particles include needle-shaped conductive particles (for example, needle-shaped conductive particles obtained by coating potassium titanate fiber with silver (YTA-1575 (YCC Yokosawa Metal Industry Co., Ltd.)) in addition to dendrite-like conductive particles. (Available as Co., Ltd.))), amorphous conductive particles (for example, amorphous conductive particles obtained by coating graphite with copper (available as CC-13D (YCC Yokozawa Metal Industry Co., Ltd.))), etc. You may.
  • needle-shaped conductive particles for example, needle-shaped conductive particles obtained by coating potassium titanate fiber with silver (YTA-1575 (YCC Yokosawa Metal Industry Co., Ltd.)) in addition to dendrite-like conductive particles. (Available as Co., Ltd.)
  • amorphous conductive particles for example, amorphous conductive particles obtained by coating graphite with copper (available as CC-13D (YCC Yokozawa Metal Industry Co., Ltd.))
  • the content of other conductive particles may be, for example, 5 parts by mass or more and 100 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the adhesive component.
  • the adhesive composition may be in the form of a multi-layer film (multi-layer adhesive film).
  • the multilayer adhesive film may have, for example, a two-layer structure composed of a layer containing conductive particles and a layer not containing conductive particles, and is provided on both sides of the layer containing the conductive particles. It may have a three-layer structure composed of a layer containing no conductive particles.
  • the multilayer adhesive film may include a plurality of layers containing conductive particles.
  • the multilayer adhesive film may be provided with an adhesive layer that exhibits high adhesiveness to the circuit members to be connected in consideration of adhesiveness to the circuit members. When these multilayer adhesive films are used, conductive particles can be efficiently captured on the connection electrodes, which is advantageous for connecting circuit members with a narrow pitch.
  • the adhesive composition (adhesive film) described above is suitably used as a material (circuit connection material) for connecting circuit members to each other, and more specifically, a different method for connecting circuit members to each other. It is particularly preferably used as a conductive adhesive composition (isotropic conductive adhesive film) or an isotropic conductive adhesive composition (isotropic conductive adhesive film).
  • FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a method of manufacturing a connection structure according to an embodiment.
  • the first circuit member 4, the second circuit member 5, and the adhesive film 1 are prepared.
  • the first circuit member 4 has a first substrate 6 and a first electrode 7 provided on one surface 6a of the first substrate 6.
  • the second circuit member 5 has a second substrate 8 and a second electrode 9 provided on one surface 8a of the second substrate 8.
  • first circuit member 4 and the second circuit member 5 are arranged so that the first electrode 7 and the second electrode 9 face each other, and the first circuit member 4 and the second circuit are arranged.
  • An adhesive film 1 is arranged between the member 5 and the member 5 to prepare a laminated body.
  • the adhesive film 1 is cured while pressing the entire laminate in the direction indicated by the arrow in FIG. 3A.
  • the pressure during pressurization may be, for example, 1 to 10 MPa per total connection area.
  • the method of curing the adhesive film 1 may be a method of heating, or a method of using light irradiation in combination with heating.
  • the heating may be performed at, for example, 100 to 170 ° C.
  • Pressurization and heating (irradiation with light if necessary) may be performed, for example, for 1 to 160 seconds.
  • the first circuit member 4 and the second circuit member 5 are pressure-bonded via the cured product of the adhesive composition constituting the adhesive film 1.
  • the adhesive film 1 is arranged between the first circuit member 4 and the second circuit member 5, but as another embodiment, a paste-like adhesive composition is used instead of the adhesive film.
  • the material may be applied to one or both of the first circuit member 4 and the second circuit member 5.
  • connection structure 10 As shown in FIG. 3B, the connection structure 10 according to the embodiment thus obtained has a first substrate 6 and a first electrode 7 provided on the first substrate 6.
  • a connecting portion 11 provided between the members 5 and electrically connecting the first circuit member 4 (first electrode 7) and the second circuit member 5 (second electrode 9) to each other.
  • the connecting portion 11 is composed of a cured product of the adhesive composition, and is composed of a cured product 12 of the adhesive component 2 and conductive particles 3 dispersed in the cured product 12.
  • the conductive particles 3 are interposed between the first electrode 7 and the second electrode 9, so that the first electrode 7 and the second electrode 9 are electrically connected to each other. ing.
  • the first substrate 6 may be, for example, an IC chip or a flexible substrate.
  • the second substrate 8 may be, for example, a flexible substrate, a glass substrate, or a composite substrate having a glass substrate and an insulating film provided on the glass substrate.
  • the first substrate 6 may be an IC chip or a flexible substrate
  • the second substrate 8 may be a flexible substrate.
  • the first substrate 6 may be an IC chip or a flexible substrate
  • the second substrate 8 may be a glass substrate or a composite substrate.
  • the first substrate 6 may be an IC chip or a flexible substrate.
  • the above-mentioned adhesive film 1 is used for COP (Chip on Plastic substrate) connection.
  • the above-mentioned adhesive film 1 is used for FOP (Film on Plastic substrate) connection.
  • the flexible substrate contains, for example, at least one thermoplastic resin selected from the group consisting of polyimide (PI), polyethylene terephthalate (PET), polycarbonate (PC) and polyethylene naphthalate (PEN).
  • PI polyimide
  • PET polyethylene terephthalate
  • PC polycarbonate
  • PEN polyethylene naphthalate
  • the flexible substrate may further have a modified film such as a hard coat and / or a protective film formed on the surface of the organic substrate to improve optical and mechanical properties.
  • a reinforcing material selected from a glass substrate and SUS or the like may be attached to the organic substrate.
  • the thickness of the flexible substrate may be 10 ⁇ m or more, and may be 200 ⁇ m or less or 125 ⁇ m or less from the viewpoint of ensuring the strength and bendability of the substrate alone.
  • the glass substrate may be made of soda glass, quartz glass, or the like, and from the viewpoint of preventing damage due to external stress, the glass substrate may be chemically strengthened.
  • the composite substrate may have a glass substrate and an insulating film provided on the surface of the glass substrate and composed of polyimide or a colored organic or inorganic material for decoration.
  • the electrode is the electrode. It may be formed on the insulating film.
  • the first substrate 6 is a semiconductor chip, a transistor, a die, an active element such as a thyristor, an electronic component such as a capacitor, a resistor, a passive element such as a coil, and a printed circuit board. It may be a substrate or the like.
  • the first substrate 6 is an IC chip, a bump formed by plating or the tip of a gold wire is melted by a torch or the like to form a gold ball, the ball is crimped onto an electrode pad, and then the wire is cut.
  • a protruding electrode (first electrode 7) such as a wire bump thus obtained can be provided, and this can be used as the first circuit member 4.
  • the first electrode 7 and the second electrode 9 may be formed of, for example, a metal such as Ag, Ni, Al, Au, Cu, Sn, Ti, Mo, or a metal oxide such as ITO or IZO.
  • the first electrode 7 and the second electrode 9 may be made of the same material or different materials.
  • the first circuit member 4 and the second circuit member 5 may be provided with one first electrode 7 or one second electrode 9, but preferably a large number thereof are formed at predetermined intervals. It is provided.
  • At least one of the first electrode 7 and the second electrode 9 has a layer formed of Cu or Ag on the outermost surface of the electrode, preferably the first electrode 7 and the second electrode 9. Only one has a layer formed of Cu or Ag on the outermost surface of the electrode.
  • the first electrode 7 has a layer formed of Sn on the outermost surface of the electrode
  • the second electrode 9 has a layer formed of Cu on the outermost surface of the electrode.
  • the first electrode 7 may have a layer formed of Cu on the outermost surface of the electrode
  • the second electrode 9 may have a layer formed of ITO on the outermost surface of the electrode.
  • One electrode 7 may have a layer formed of Sn or Au on the outermost surface of the electrode
  • a second electrode 9 may have a layer formed of Ag on the outermost surface of the electrode.
  • circuit connection material adheresive film
  • at least one of the first electrode 7 and the second electrode 9 has a layer formed of Cu or Ag on the outermost surface of the electrode. Even if there is, a more reliable electrical connection can be obtained.
  • Example 1 ⁇ Synthesis of polyurethane acrylate (UA1)> Poly (1,6-hexanediol carbonate) (trade name: Duranol T5652, manufactured by Asahi Kasei Chemicals Co., Ltd.) in a reaction vessel equipped with a stirrer, a thermometer, a reflux condenser having a calcium chloride drying tube, and a nitrogen gas introduction tube. , 2500 parts by mass (2.50 mol) of number average molecular weight 1000) and 666 parts by mass (3.00 mol) of isophorone diisocyanate (manufactured by Sigma Aldrich) were uniformly added dropwise over 3 hours.
  • Poly (1,6-hexanediol carbonate) (trade name: Duranol T5652, manufactured by Asahi Kasei Chemicals Co., Ltd.) in a reaction vessel equipped with a stirrer, a thermometer, a reflux condenser having a calcium chloride drying tube, and
  • polyurethane acrylate (UA1) was obtained.
  • the weight average molecular weight (Mw) of the polyurethane acrylate (UA1) was 15,000.
  • the weight average molecular weight was measured by gel permeation chromatography (GPC) using a standard polystyrene calibration curve according to the following conditions.
  • a layer made of nickel (Ni) is formed on the surface of polystyrene particles having an average particle size of 5 ⁇ m so that the layer thickness is 100 nm, and the layer thickness is 20 nm as a second metal layer on the surface.
  • a layer made of palladium (Pd) was further formed so as to be. In this way, conductive particles 1 having an average particle size of 5.2 ⁇ m and a specific gravity of 2.2 (g / cm 3) were obtained.
  • Example 2 An adhesive film was prepared in the same manner as in Example 1 except that the conductive particles 2 prepared as described below were used as the conductive particles.
  • the conductive particles 2 are similar to the conductive particles 1 except that a layer made of gold (Au) is formed so that the thickness of the layer is 20 nm instead of the layer made of Pd. Was produced.
  • Au gold
  • Example 3 An adhesive film was prepared in the same manner as in Example 1 except that the conductive particles 3 prepared as described below were used as the conductive particles.
  • conductive particles 3 A layer made of Ni is formed on the surface of polystyrene particles having an average particle size of 3 ⁇ m so that the layer thickness is 100 nm, and the layer thickness is 20 nm as a second metal layer on the surface. A layer made of Pd was further formed. In this way, conductive particles 3 having an average particle size of 3.2 ⁇ m and a specific gravity of 2.5 (g / cm 3) were obtained.
  • Example 4 An adhesive film was prepared in the same manner as in Example 1 except that the conductive particles 4 prepared as described below were used as the conductive particles.
  • the conductive particles 4 were produced in the same manner as the conductive particles 3 except that a layer made of Au was formed so that the thickness of the layer was 20 nm instead of the layer made of Pd. ..
  • the conductive particles 5 were produced in the same manner as the conductive particles 1 except that the second metal layer was not provided.
  • the conductive particles 6 were produced in the same manner as the conductive particles 3 except that the second metal layer was not provided.
  • connection structure 1 to 5 were produced using the adhesive films of Examples and Comparative Examples.
  • the flexible circuit member B1 (FPC, electrode outermost surface: Sn) having 150 tin-plated copper circuits having a pitch of 200 ⁇ m and a thickness of 8 ⁇ m is provided on the polyimide substrate with respect to the adhesive film exposed by peeling off the PET film.
  • the conditions for temporary fixing were 24 ° C. and 0.5 MPa for 1 second.
  • the temporarily fixed structure was installed in this crimping device, a silicone rubber sheet having a thickness of 200 ⁇ m was used as a cushioning material, and heat and pressure was applied from the FPC side at 140 ° C. and 2 MPa for 10 seconds from the FPC side. Connected over a width of 1 mm. As a result, a connection structure was obtained.
  • connection structure 2 (electrode surface: Cu / ITO)
  • a circuit member A2 (the outermost surface of the electrode: ITO) provided with an ITO (thickness 100 nm) electrode on a glass substrate is used, and instead of the flexible circuit member B1, the pitch is placed on the polyimide substrate.
  • a connection structure 2 was obtained in the same manner as the connection structure 1 except that a flexible circuit member B2 (FPC, the outermost surface of the electrode: Cu) having 150 copper circuits having a thickness of 200 ⁇ m and a thickness of 8 ⁇ m was used.
  • connection structure 3 (electrode surface: Au / Cu)
  • a circuit member A3 (the outermost surface of the electrode: Cu) provided with a Cu (thickness 500 nm) electrode on the PET substrate is used, and instead of the flexible circuit member B1, the pitch is placed on the polyimide substrate.
  • a connection structure 3 was obtained in the same manner as the connection structure 1 except that a flexible circuit member B3 (FPC, electrode outermost surface: Au) having 150 gold-plated copper circuits having a thickness of 200 ⁇ m and a thickness of 12 ⁇ m was used.
  • connection structure 4 (outermost surface of electrode: Au / Ag)
  • a circuit member A4 (the outermost surface of the electrode: Ag) provided with an electrode (thickness 10 ⁇ m) formed from Ag paste on a PET substrate is used, and a flexible circuit member is used instead of the flexible circuit member B1.
  • a connection structure 4 was obtained in the same manner as the connection structure 1 except that B3 (FPC, the outermost surface of the electrode: Au) was used.
  • connection structure 5 (electrode surface: Sn / ITO)
  • a connection structure 5 was obtained in the same manner as the connection structure 1 except that the circuit member A2 (the outermost surface of the electrode: ITO) was used instead of the circuit member A1.
  • connection reliability ⁇ Evaluation of connection reliability>
  • Each of the obtained connection structures was subjected to a reliability test at 85 ° C., 85% RH, and 500 hours.
  • the connection resistance ( ⁇ ) between the opposing circuit members was measured. The results are shown in Table 1.
  • connection structures 1 to 4 When the outermost surface of the electrode in at least one circuit member is formed of Cu or Ag (connection structures 1 to 4), adhesion containing conductive particles 1 to 4 whose outermost surface is formed of Pd or Au.
  • agent films Examples 1 to 4
  • more than when the adhesive films Comparative Examples 1 and 2) containing the conductive particles 5 and 6 whose outermost surface is formed of Ni are used.
  • a reliable electrical connection was obtained.
  • the outermost surface of the electrode in the circuit member is made of a metal other than Cu and Ag (connection structure 5)
  • no difference in connection resistance is observed depending on the type of the outermost surface of the conductive particles as described above. rice field.
  • Adhesive film 1 ... Adhesive film, 2 ... Adhesive component, 3 ... Conductive particles, 4 ... First circuit member, 5 ... Second circuit member, 6 ... First substrate, 7 ... First electrode, 8 ... Second substrate, 9 ... second electrode, 10 ... connection structure, 11 ... connection part, 31 ... polymer particles, 32, 32A, 32B ... first metal layer, 33, 33A, 33B ... second metal Layers, 34 ... protrusions.

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Abstract

本発明の一側面は、第一の電極を有する第一の回路部材と、第二の電極を有する第二の回路部材と、第一の回路部材と第二の回路部材との間に設けられ、第一の電極と第二の電極とを互いに電気的に接続する接続部と、を備え、第一の電極及び第二の電極の少なくとも一方が、Cu又はAgで形成された層を最表面に有し、接続部が、Pd又はAuで形成された層を最表面に有する導電性粒子を含有する、接続構造体である。

Description

接着剤組成物及び接続構造体
 本発明は、接着剤組成物及び接続構造体に関する。
 近年、電子部品の小型化、薄型化及び高性能化が進んでおり、それと共に高密度実装技術の開発が活発に行われている。このような高密度実装において、微細回路電極を有する回路部材同士を従来のハンダ及びゴムコネクターによって対応することは困難である。そこで、分解能に優れた異方導電性の接着剤及びそのフィルムを用いる接続方法が多用されている。この接続方法では、例えば、液晶ディスプレイ(Liquid Cristal Display)のガラス基板に、フレキシブル回路基板(FPC;Flexible Print Circuit)を接続する際に、導電性粒子を含有する異方導電性接着フィルムを対向する電極間に挟み、加熱及び加圧することによって、回路部材同士を接着固定すると共に、同一回路部材上の隣接する電極同士の絶縁性を維持しながら、両回路部材の電極同士を電気的に接続する。
 上述したような異方導電性の接着剤に用いられる導電性粒子として、例えば特許文献1には、成膜対象粒子の表面に金属層が形成された導電性粒子であって、金属層のビッカース硬さ(Hv)が35以上400以下であり、金属層の厚さが5nm以上250nm以下である導電性粒子が開示されている。この導電性粒子の表面に形成された金属層は、銅(Cu)、アルミニウム(Al)、ニッケル(Ni)、チタン(Ti)、ルテニウム(Ru)からなる群から選択される少なくとも1種の金属材料からなっている。
特開2016-181511号公報
 しかし、本発明者らの検討によれば、接続対象である電極の最表面がCu又はAgで形成された層で構成されている場合、特許文献1に開示されているような導電性粒子を含有する接着剤を用いても、接続当初は良好な接続が得られるものの、長期間にわたってその接続を維持できない(接続信頼性が不充分となる)ことが判明した。
 そこで、本発明の目的は、電極がCu又はAgで形成された層を最表面に有する回路部材を、導電性粒子を含有する接着剤によって接続する場合において、より信頼性の高い電気的接続を得ることにある。
 本発明の一側面は、第一の電極を有する第一の回路部材と、第二の電極を有する第二の回路部材と、第一の回路部材と第二の回路部材との間に設けられ、第一の電極と第二の電極とを互いに電気的に接続する接続部と、を備え、第一の電極及び第二の電極の少なくとも一方が、Cu又はAgで形成された層を最表面に有し、接続部が、Pd又はAuで形成された層を最表面に有する導電性粒子を含有する、接続構造体である。
 本発明の他の一側面は、接着剤成分と、導電性粒子とを含有し、第一の電極を有する第一の回路部材と、第二の電極を有する第二の回路部材とを互いに接着させて、第一の電極と第二の電極とを互いに電気的に接続させるために用いられる接着剤組成物であって、導電性粒子が、Pd又はAuで形成された層を最表面に有し、第一の電極及び第二の電極の少なくとも一方が、Cu又はAgで形成された層を最表面に有する、接着剤組成物である。
 上記の各側面において、導電性粒子は、Pdで形成された層を最表面に有していてよい。
 本発明によれば、電極がCu又はAgで形成された層を最表面に有する回路部材を、導電性粒子を含有する接着剤によって接続する場合において、より信頼性の高い電気的接続を得ることができる。
接着剤組成物の一実施形態を模式的に示す断面図である。 導電性粒子の一実施形態を模式的に示す断面図である。 接続構造体の製造方法の一実施形態を模式的に示す断面図である。
 以下、場合により図面を参照しつつ本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、本明細書中、「~」を用いて示された数値範囲は、「~」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を示す。また、個別に記載した上限値及び下限値は任意に組み合わせ可能である。また、本明細書中、「(メタ)アクリレート」とは、アクリレート、及び、それに対応するメタクリレートの少なくとも一方を意味する。「(メタ)アクリロイル」等の他の類似の表現においても同様である。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
 一実施形態に係る接着剤組成物は、フィルム状に形成された接着剤フィルムである。他の一実施形態では、接着剤組成物は、フィルム状以外の状態(例えばペースト状)であってもよい。
 図1は、一実施形態に係るフィルム状の接着剤組成物(接着剤フィルム)を模式的に示す断面図である。図1に示すように、接着剤フィルム1は、一実施形態において、接着剤成分2と、接着剤成分2中に分散された導電性粒子3とを備えている。接着剤フィルム1の厚さは、例えば、10μm以上であってよく、50μm以下であってよい。
 接着剤成分2は、一実施形態において、絶縁性を有し、熱又は光によって硬化する硬化性成分を含有する。接着剤成分2は、接着剤組成物中の導電性粒子以外の成分として定義される。
 硬化性成分は、重合性化合物及び重合開始剤を含んでいてよく、熱硬化性樹脂を含んでいてよく、重合性化合物、重合開始剤及び熱硬化性樹脂を含んでいてよい。
 重合性化合物は、例えばラジカル重合性化合物であってよい。ラジカル重合性化合物は、ラジカルにより重合する官能基を有する化合物である。ラジカル重合性化合物としては、例えば、(メタ)アクリレート化合物及びマレイミド化合物が挙げられる。重合性化合物は、1種単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。重合性化合物の含有量は、接着剤成分全量を基準として、例えば、50質量%以上であってよく、80質量%以下であってよい。
 (メタ)アクリレート化合物としては、例えば、ウレタン(メタ)アクリレート、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジメチロールトリシクロデカンジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、テトラメチロールメタンテトラ(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシ-1,3-ジ(メタ)アクリロキシプロパン、2,2-ビス〔4-((メタ)アクリロキシメトキシ)フェニル〕プロパン、2,2-ビス〔4-((メタ)アクリロキシポリエトキシ)フェニル〕プロパン、ジシクロペンテニル(メタ)アクリレート、トリシクロデカニル(メタ)アクリレート、ビス((メタ)アクリロキシエチル)イソシアヌレート、ε-カプロラクトン変性トリス((メタ)アクリロキシエチル)イソシアヌレート、トリス((メタ)アクリロキシエチル)イソシアヌレート、2-(メタ)アクリロイルオキシエチルアシッドフォスフェート等が挙げられる。ラジカル重合性化合物は、接着性の観点からは、ウレタン(メタ)アクリレートを含んでよい。
 重合性化合物の25℃における粘度は、100000mPa・s以上であってよく、1000000mPa・s以下又は500000mPa・s以下であってよい。重合性化合物の粘度は、市販のE型粘度計を用いて測定できる。
 重合開始剤は、例えばラジカル重合開始剤であってよい。ラジカル重合開始剤は、加熱又は光により分解して遊離ラジカルを発生する化合物であり、例えば過酸化化合物又はアゾ系化合物である。重合開始剤は、目的とする接続温度、接続時間、ポットライフ等により適宜選定される。重合開始剤の含有量は、接着剤成分全量を基準として、例えば、0.05質量%以上であってよく、15質量%以下であってよい。
 ラジカル重合開始剤は、例えば、ベンゾイルパーオキサイド、ジアシルパーオキサイド、パーオキシジカーボネート、パーオキシエステル、パーオキシケタール、ジアルキルパーオキサイド及びハイドロパーオキサイドから選ばれる1種以上であってよい。ラジカル重合開始剤は、高反応性とポットライフの観点からは、半減期10時間の温度が40℃以上で、且つ、半減期1分の温度が180℃以下の有機過酸化物であってもよい。ラジカル重合開始剤は、分解促進剤、抑制剤等を組み合わせて用いられてもよい。重合開始剤は、1種単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。
 熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、シアネートエステル樹脂、マレイミド樹脂、アリルナジイミド樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、アルキド樹脂、アクリル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、シリコーン樹脂、レゾルシノールホルムアルデヒド樹脂、キシレン樹脂、フラン樹脂、ポリウレタン樹脂、ケトン樹脂、トリアリルシアヌレート樹脂、ポリイソシアネート樹脂、トリス(2-ヒドロキシエチル)イソシアヌラートを含有する樹脂、トリアリルトリメリタートを含有する樹脂、シクロペンタジエンから合成された熱硬化性樹脂、芳香族ジシアナミドの三量化による熱硬化性樹脂等が挙げられる。熱硬化性樹脂は、1種単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。熱硬化性樹脂の含有量は、接着剤成分全量を基準として、例えば、20質量%以上であってよく、50質量%以下であってよい。
 接着剤成分が熱硬化性樹脂を含有する場合、接着剤成分は、硬化剤を更に含有してもよい。硬化剤は、メラミン及びその誘導体、ヒドラジド系硬化剤、三フッ化ホウ素-アミン錯体、スルホニウム塩、アミンイミド、ジアミノマレオニトリル、ポリアミン塩、ジシアンジアミド等、又はこれらの変性物であってよい。硬化剤は、ポリアミン、ポリメルカプタン、ポリフェノール、酸無水物等の重付加型の硬化剤であってもよく、重付加型の硬化剤と触媒型硬化剤との併用であってもよい。硬化剤は、1種単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。硬化剤の含有量は、接着剤成分全量を基準として、例えば、0.5質量%以上であってよく、15質量%以下であってよい。
 接着剤成分は、重合禁止剤を更に含んでいてもよい。重合禁止剤は、ハイドロキノン、メチルエーテルハイドロキノン等であってよい。重合禁止剤の含有量は、接着剤成分全量を基準として、例えば、0.05質量%以上であってよく、5質量%以下であってよい。
 接着剤成分は、シリカ粒子等の充填材、軟化剤、促進剤、老化防止剤、着色剤、難燃化剤、チキソトロピック剤、カップリング剤などを更に含有してもよい。
 接着剤組成物をフィルム状に形成させる場合、フィルム形成性を高めるために、接着剤成分は、熱可塑性樹脂を更に含んでいてよい。熱可塑性樹脂としては、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリビニルブチラール、ポリビニルホルマール、ポリイミド、ポリアミド、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、ポリフェニレンオキサイド、尿素樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、キシレン樹脂、エポキシ樹脂、ポリイソシアネート樹脂、フェノキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエステルウレタン樹脂、ポリウレタン樹脂等が挙げられる。
 熱可塑性樹脂は、好ましくはエポキシ樹脂又はフェノキシ樹脂であり、接続信頼性を更に高める観点からは、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)から求められる重量平均分子量が10000以上のエポキシ樹脂又はフェノキシ樹脂であってよい。接着剤成分は、これらの樹脂がラジカル重合性の官能基で変性された樹脂を含有してもよい。接着剤成分は、溶融粘度の調整等を目的として、これらの樹脂に加えて、スチレン系樹脂又はアクリル樹脂を含有してもよい。
 図2は、接着剤フィルム1に含まれる導電性粒子3の一実施形態を模式的に示す断面図である。図2(a)に示すように、一実施形態に係る導電性粒子3Aは、略球状のポリマー粒子31と、ポリマー粒子31上に設けられた第一の金属層32Aと、第一の金属層32A上に設けられた第二の金属層33Aとを有する。導電性粒子3Aは、略球状であってよい。ポリマー粒子31の表面の実質的に全体が第一の金属層32A及び第二の金属層33Aで被覆されていることが好ましいが、回路部材同士を電気的に接続する機能が維持される範囲で、ポリマー粒子31の表面の一部が第一の金属層32A及び第二の金属層33Aで被覆されずに露出していてもよい。
 ポリマー粒子31は、例えば、スチレン及びジビニルベンゼンから選ばれる少なくとも1種のモノマーをモノマー単位として含むポリマーを含む粒子であってよい。当該ポリマーは、モノマー単位として、(メタ)アクリレートを更に含んでいてもよい。
 ポリマー粒子31の平均粒径(直径)は、好ましくは、1μm以上であってよく、40μm以下であってよい。高密度実装の観点から、ポリマー粒子31の平均粒径(直径)は、より好ましくは、1μm以上であってもよく、30μm以下であってもよい。電極の表面凹凸のばらつきのある場合により安定して接続状態を維持する観点からは、ポリマー粒子31の平均粒径(直径)は、更に好ましくは、2μm以上であってもよく、20μm以下であってもよい。
 第一の金属層32Aは、例えば、Ni、Cu、NiB、Ag又はRuで形成されており、好ましくはNiで形成されている。第一の金属層32Aの厚さは、例えば、50nm以上であってよく、300nm以下であってよい。
 第二の金属層33Aは、Pd又はAuで形成されており、接続信頼性を更に向上させる観点から、好ましくはPdで形成されている。つまり、導電性粒子3Aは、導電性粒子3Aの最表面に、Au又はPdで形成された層を有しており、信頼性を更に向上させる観点から、好ましくはPdで形成された層を有している。第二の金属層33Aの厚さは、例えば、2nm以上、5nm以上、又は10nm以上であってよく、200nm以下、100nm以下、又は50nm以下であってよい。
 導電性粒子3Aの平均粒径(直径)は、好ましくは、1μm以上であってよく、100μm以下であってよい。高密度実装の観点から、導電性粒子3Aの平均粒径(直径)は、より好ましくは、50μm以下であってもよい。電極の表面凹凸のばらつきのある場合により安定して接続状態を維持する観点からは、導電性粒子3Aの平均粒径(直径)は、更に好ましくは、2μm以上又は3μm以上であってもよく、30μm以下又は20μm以下であってもよい。
 本明細書では、ポリマー粒子の平均粒径及び導電性粒子の平均粒径は、それぞれ、接着剤組成物中のポリマー粒子及び導電性粒子300個について、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いた観察により粒径(直径)の測定を行い、得られた粒径の平均値として定義される。
 第一の金属層32A及び第二の金属層33Aの厚さは、それぞれ、後述する突起部が形成されていない金属層の部分における厚さを意味する。第一の金属層32A及び第二の金属層33Aの厚さは、それぞれ、接着剤組成物中の導電性粒子300個について、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いた観察により、第一の金属層及び第二の金属層の厚さの測定を行い、得られた厚さの平均値として定義される。
 他の一実施形態では、導電性粒子3の表面に突起部が形成されていてもよい。図2(b)に示すように、他の一実施形態に係る導電性粒子3Bは、略球状のポリマー粒子31と、ポリマー粒子31上に設けられた第一の金属層32Bと、第一の金属層32B上に設けられた第二の金属層33Bとを有し、導電性粒子3Bの表面には複数の突起部34が形成されている。以下、この導電性粒子3Bについて説明するが、この導電性粒子3Bが突起部34を有している点以外は図2(a)に示される導電性粒子3Aと共通であるため、共通の構成については説明を省略する。
 導電性粒子3Bでは、突起部34は、第一の金属層32B及び第二の金属層33Bで構成されている。突起部34の高さは、接続信頼性を更に向上させる観点から、好ましくは、60nm以上、90nm以上、又は100nm以上であり、好ましくは、1200nm以下、600nm以下、400nm以下、又は200nm以下である。
 ここで、突起部34の高さは、導電性粒子の投影像を含む二次元画像を分析することによって決定される。二次元画像の分析は、特開2016-61722号公報に記載された方法に従って行うことができる。
 具体的には、例えば、複数の導電性粒子が撮像された二次元画像における各導電性粒子の投影像とその他の領域との境界である粒子エッジを検出する工程と、粒子エッジを基に二次元画像上の導電性粒子の中心座標を算出する工程と、中心座標の周りの所定の角度毎に、粒子エッジを複数の粒子エッジ部分(例えば12個)に分割し、複数の粒子エッジ部分ごとに、中心座標と粒子エッジとの距離の最大値と最小値の差分を算出し、それらの差分の平均値を突起の高さとして算出する工程と、複数の導電性粒子(例えば5~100個の任意の個数)について算出された突起の高さの平均値を算出する工程と、を備える方法によって、決定することができる。
 上記の二次元画像の分析において、粒子エッジは、導電性粒子の二次元投影像の、突起部に由来する凹凸を含む外周に実質的に相当する。二次元画像から得られる輝度の度数分布は、一般に、粒子エッジの部分を反映した極小値を示す。この極小値に対応する輝度を第一閾値として二次元画像を二値化して、二値化画像を生成する。得られた二値化画像において形成されたエッジが、粒子エッジとして検出される。粒子エッジを基に、二次元画像上の導電性粒子の中心座標が算出される。粒子エッジにフィッティングする円を最小二乗法で求め、その円の中心が導電性粒子の中心座標とされる。
 導電性粒子3の表面の投影像の全体に対する突起部34の面積割合(突起部34の面積率)は、接続信頼性を更に向上させる観点から、好ましくは、8%以上、9%以上、10%以上、又は20%以上であり、好ましくは、60%以下又は50%以下である。
 突起部の面積率も、特開2016-61722号公報に記載された方法に従って、導電性粒子の二次元画像を分析することによって決定することができる。突起部の面積率は、例えば、粒子エッジの内側の領域における輝度の度数分布から、突起部とそれ以外の部分との境界に対応する第二閾値を算出する工程と、得られた第二閾値によって粒子エッジの内側の領域を二値化して二値化画像を生成する工程と、得られた二値化画像において、粒子エッジの内側の面積に対する、突起部に対応する領域の面積の割合を、突起部の面積率として算出する工程とを備える方法によって、決定することができる。
 上述のような導電性粒子3は、例えば、ポリマー粒子31の表面上に金属メッキによって第一の金属層32及び第二の金属層33を形成することによって、得ることができる。より具体的には、例えば、ポリマー粒子31の表面上に金属メッキによって第一の金属層32を形成した後、置換メッキによって、Au又はPdの層を形成することで、第二の金属層33を得ることができる。
 図2(b)に示される導電性粒子3Bを作製する場合は、金属メッキの際、メッキ条件を変更して、第一の金属層32及び第二の金属層33の厚さを変化させることで、突起部34を形成することができる。より具体的には、例えば、金属メッキの過程で、メッキ液の濃度を段階的に高めていくことで、突起部34を形成することができる。
 以上説明した導電性粒子3が、Pd又はAuで形成された第二の金属層33を導電性粒子3の最表面に有していることにより、この導電性粒子3を含有する接着剤組成物(接着剤フィルム1)を用いて、接続対象である電極がCu又はAgで形成された層を最表面に有する回路部材(詳細は後述)を接続する場合において、より信頼性の高い電気的接続を得ることが可能となる。
 接着剤フィルム1に含まれる導電性粒子3の含有量は、接続する電極の精細度等に応じて決められる。導電性粒子3の含有量は、例えば、接着剤成分100質量部に対して、1質量部以上であってよく、200質量部以下であってもよく、絶縁性及び製造コストの観点から、好ましくは、100質量部以下であってもよく、50質量部以下であってもよい。
 接着剤組成物は、導電性粒子として、上述した導電性粒子3のみを含有してもよく、上述した導電性粒子3以外の導電性粒子(以下「その他の導電性粒子」ともいう)を更に含有してもよい。その他の導電性粒子は、例えば、デンドライト状(樹枝状ともよばれる)の導電性粒子であってよい。デンドライト状の導電性粒子は、一本の主軸と、該主軸から二次元的又は三次元的に分岐する複数の枝とを備えている。デンドライト状の導電性粒子は、銅、銀等の金属で形成されていてよく、例えば、銅粒子が銀で被覆されてなる銀被覆銅粒子であってよい。
 デンドライト状の導電性粒子は、具体的には、例えばACBY-2(三井金属鉱業株式会社)、CE-1110(福田金属箔粉工業株式会社)、#FSP(JX金属株式会社)、#51-R(JX金属株式会社)として入手可能である。あるいは、デンドライト状の導電性粒子は、公知の方法(例えば国際公開第2014/021037号に記載の方法)により製造することも可能である。
 その他の導電性粒子は、デンドライト状の導電性粒子以外にも、針状の導電性粒子(例えば、チタン酸カリ繊維に銀をコーティングした針状の導電性粒子(YTA-1575(YCC 横沢金属工業株式会社)として入手可能))、不定形の導電性粒子(例えば、黒鉛に銅をコーティングした不定形の導電性粒子(CC-13D(YCC 横沢金属工業株式会社)として入手可能))等であってもよい。
 その他の導電性粒子の含有量は、接着剤成分100質量部に対して、例えば、5質量部以上であってよく、100質量部以下であってよい。
 接着剤組成物は、多層のフィルム状(多層接着剤フィルム)であってもよい。多層接着剤フィルムは、例えば、導電性粒子を含む層と、導電性粒子を含まない層とから構成される二層構成であってよく、導電性粒子を含む層と、その両側に設けられた導電性粒子を含まない層とから構成される三層構成であってもよい。多層接着剤フィルムは、導電性粒子を含む層を複数備えていてもよい。多層接着剤フィルムは、回路部材との接着性を考慮して、接続される回路部材に対して高い接着性を示す接着層を備えていてもよい。これらの多層接着剤フィルムを用いた場合、接続電極上に効率良く導電性粒子を捕獲できるため、狭ピッチの回路部材の接続に有利である。
 以上説明した接着剤組成物(接着剤フィルム)は、回路部材同士を接続するための材料(回路接続材料)として好適に用いられ、より具体的には、回路部材同士を接続するための異方導電性接着剤組成物(異方導電性接着剤フィルム)又は等方導電性接着剤組成物(等方導電性接着剤フィルム)として特に好適に用いられる。
 次に、接着剤フィルム1を用いた、接続構造体の製造方法を説明する。図3は、一実施形態に係る接続構造体の製造方法を模式的に示す断面図である。まず、図3(a)に示すように、第一の回路部材4、第二の回路部材5及び接着剤フィルム1(回路接続材料)を用意する。第一の回路部材4は、第一の基板6、及び第一の基板6の一面6a上に設けられた第一の電極7を有する。第二の回路部材5は、第二の基板8、及び第二の基板8の一面8a上に設けられた第二の電極9を有する。
 次に、第一の回路部材4と第二の回路部材5とを、第一の電極7と第二の電極9とが対向するように配置し、第一の回路部材4と第二の回路部材5との間に接着剤フィルム1を配置して積層体を作製する。
 そして、図3(a)において矢印で示した方向に積層体全体を加圧しながら、接着剤フィルム1を硬化させる。加圧時の圧力は、例えば総接続面積あたり1~10MPaであってよい。接着剤フィルム1を硬化させる方法は、加熱による方法であってよく、加熱に加えて光照射を併用する方法であってもよい。加熱は、例えば100~170℃で行われてよい。加圧及び加熱(必要に応じて光照射)は、例えば1~160秒間行われてよい。これにより、第一の回路部材4と第二の回路部材5とが、接着剤フィルム1を構成する接着剤組成物の硬化物を介して圧着される。
 上記実施形態では、第一の回路部材4と第二の回路部材5との間に接着剤フィルム1を配置したが、他の実施形態として、接着剤フィルムに代えて、ペースト状の接着剤組成物を、第一の回路部材4上及び第二の回路部材5上の一方又は両方に塗布してもよい。
 このようにして得られる一実施形態に係る接続構造体10は、図3(b)に示すように、第一の基板6及び第一の基板6上に設けられた第一の電極7を有する第一の回路部材4と、第二の基板8及び第二の基板8上に設けられた第二の電極9を有する第二の回路部材5と、第一の回路部材4と第二の回路部材5との間に設けられ、第一の回路部材4(第一の電極7)と第二の回路部材5(第二の電極9)とを互いに電気的に接続する接続部11と、を備えている。接続部11は、接着剤組成物の硬化物により構成されており、接着剤成分2の硬化物12と、該硬化物12中に分散された導電性粒子3とからなっている。接続構造体10では、導電性粒子3が第一の電極7と第二の電極9との間に介在することにより、第一の電極7と第二の電極9とが互いに電気的に接続されている。
 第一の基板6は、例えば、ICチップ又はフレキシブル基板であってよい。第二の基板8は、例えば、フレキシブル基板、ガラス基板、又は、ガラス基板及び該ガラス基板上に設けられた絶縁膜を有する複合基板であってよい。
 第一の基板6及び第二の基板8の組み合わせとして、より具体的には、第一の基板6がICチップ又はフレキシブル基板で、第二の基板8がフレキシブル基板であってもよい。あるいは、第一の基板6がICチップ又はフレキシブル基板で、第二の基板8がガラス基板又は複合基板であってもよい。言い換えると、第二の基板8がフレキシブル基板であるとき、第一の基板6はICチップであってもよいし、フレキシブル基板であってもよい。第一の基板6がICチップで、第二の基板8がフレキシブル基板であるとき、COP(Chip on Plastic substrate)接続のために上述の接着剤フィルム1が用いられる。第一の基板6及び第二の基板8がフレキシブル基板であるとき、FOP(Film on Plastic substrate)接続のために上述の接着剤フィルム1が用いられる。
 フレキシブル基板は、例えば、ポリイミド(PI)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリカーボネート(PC)及びポリエチレンナフタレート(PEN)からなる群より選ばれる少なくとも1種の熱可塑性樹脂を含む。
 フレキシブル基板は、有機基材の表面上に形成された、光学及び機械的特性を向上するためのハードコート等の改質処理膜及び/又は保護膜等を更に有していてもよい。フレキシブル基板の取り扱い、及び搬送を容易にするため、ガラス基材及びSUS等から選ばれる補強材が有機基材に貼り合わせられていてもよい。
 フレキシブル基板の厚さは、基板単体でフィルムとしての強度、及び曲げやすさを確保する点から、10μm以上であってよく、200μm以下又は125μm以下であってよい。
 ガラス基板は、ソーダガラス、石英硝子等で形成されていてよく、外部からの応力による破損防止の観点からは、これらに化学強化処理が施された基板であってもよい。複合基板は、ガラス基板と、ガラス基板の表面に設けられた、ポリイミド又は装飾のための加色の有機材料若しくは無機材料から構成される絶縁膜を有してよく、複合基板において、電極はその絶縁膜の上に形成されてよい。
 第二の基板8がフレキシブル基板である場合、第一の基板6は、半導体チップ、トランジスタ、ダイオ-ド、サイリスタ等の能動素子、コンデンサ、抵抗体、コイル等の受動素子等の電子部品、プリント基板等であってもよい。第一の基板6がICチップである場合、めっきで形成されるバンプ又は金ワイヤの先端をトーチ等により溶融させ、金ボールを形成し、このボールを電極パッド上に圧着した後、ワイヤを切断して得られるワイヤバンプなどの突起電極(第一の電極7)を設け、これを第一の回路部材4として用いることができる。
 第一の電極7及び第二の電極9は、例えば、Ag、Ni、Al、Au、Cu、Sn、Ti、Mo等の金属、ITO、IZO等の金属酸化物などで形成されていてよい。第一の電極7及び第二の電極9は、互いに同一の素材で形成されていても異なる素材で形成されていてもよい。第一の回路部材4及び第二の回路部材5には、第一の電極7又は第二の電極9がそれぞれ1つずつ設けられていてもよいが、好ましくは所定の間隔を形成して多数設けられている。
 第一の電極7及び第二の電極9の少なくとも一方は、Cu又はAgで形成された層を当該電極の最表面に有しており、好ましくは、第一の電極7及び第二の電極9の一方のみが、Cu又はAgで形成された層を当該電極の最表面に有している。一実施形態において、第一の電極7がSnで形成された層を当該電極の最表面に有し、第二の電極9がCuで形成された層を当該電極の最表面に有していてよく、第一の電極7がCuで形成された層を当該電極の最表面に有し、第二の電極9がITOで形成された層を当該電極の最表面に有していてよく、第一の電極7がSn又はAuで形成された層を当該電極の最表面に有し、第二の電極9がAgで形成された層を当該電極の最表面に有していてよい。
 上記の回路接続材料(接着剤フィルム)を用いると、第一の電極7及び第二の電極9の少なくとも一方がCu又はAgで形成された層を当該電極の最表面に有している場合であっても、より高い信頼性の電気的接続を得ることができる。
 以下、本発明について実施例を挙げてより具体的に説明する。ただし、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
[実施例1]
<ポリウレタンアクリレート(UA1)の合成>
 撹拌機、温度計、塩化カルシウム乾燥管を有する還流冷却管、及び窒素ガス導入管を備えた反応容器に、ポリ(1,6-ヘキサンジオールカーボネート)(商品名:デュラノール T5652、旭化成ケミカルズ株式会社製、数平均分子量1000)2500質量部(2.50mol)と、イソホロンジイソシアネート(シグマアルドリッチ社製)666質量部(3.00mol)とを3時間かけて均一に滴下した。次いで、反応容器に充分に窒素ガスを導入した後、反応容器内を70~75℃に加熱して反応させた。次に、反応容器に、ハイドロキノンモノメチルエーテル(シグマアルドリッチ社製)0.53質量部(4.3mmol)と、ジブチルスズジラウレート(シグマアルドリッチ社製)5.53質量部(8.8mmol)とを添加した後、2-ヒドロキシエチルアクリレート(シグマアルドリッチ社製)238質量部(2.05mol)を加え、空気雰囲気下70℃で6時間反応させた。これにより、ポリウレタンアクリレート(UA1)を得た。ポリウレタンアクリレート(UA1)の重量平均分子量(Mw)は15000であった。なお、重量平均分子量は、下記の条件に従って、ゲル浸透クロマトグラフ(GPC)より標準ポリスチレンによる検量線を用いて測定した。
(測定条件)
 装置:東ソー株式会社製 GPC-8020
 検出器:東ソー株式会社製 RI-8020
 カラム:日立化成株式会社製 Gelpack GLA160S+GLA150S
 試料濃度:120mg/3mL
 溶媒:テトラヒドロフラン
 注入量:60μL
 圧力:2.94×10Pa(30kgf/cm
 流量:1.00mL/min
<導電性粒子1の作製>
 平均粒径5μmのポリスチレン粒子の表面上に、層の厚さが100nmとなるようにニッケル(Ni)からなる層を形成し、その表面上に第二の金属層として層の厚さが20nmとなるようにパラジウム(Pd)からなる層を更に形成した。このようにして、平均粒径5.2μm、比重2.2(g/cm)の導電性粒子1を得た。
<フィルム状の接着剤組成物(接着剤フィルム)の作製>
 下記の各成分を下記配合量(質量部)で混合した後、上述の導電性粒子1を、接着剤組成物の導電性粒子以外の固形分(接着剤成分)全質量100質量部に対して、5質量部となるように配合して、接着剤組成物のワニスを得た。続いて、接着剤組成物のワニスを、それぞれ厚さ50μmのPETフィルム上に塗工装置を用いて塗布した。次いで、70℃、3分間の熱風乾燥を行い、厚さが14μmの接着剤フィルムをPETフィルム上に作製した。
(ラジカル重合性化合物)
・ビス(アクリロキシエチル)イソシアヌレート(製品名:M-215、東亞合成株式会社製):15質量部
・上述のとおり合成したポリウレタンアクリレート(UA1):32.5質量部
・2-メタクリロイルオキシエチルアシッドフォスフェート(商品名:ライトエステルP-2M、共栄社化学株式会社製):1.5質量部
(ラジカル重合開始剤)
・ベンゾイルパーオキサイド(商品名:ナイパーBMT-K40、日油株式会社製):2.5質量部
(熱可塑性樹脂)
・ビスフェノールA型フェノキシ樹脂(商品名:PKHC、ユニオンカーバイド社製):42.5質量部
(カップリング剤)
・3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(商品名:KBM503、信越化学工業株式会社製):1質量部
(充填材)
・シリカ粒子(商品名:R104、日本アエロジル株式会社製、平均粒径(一次粒径):12nm):5質量部
(溶剤)
・メチルエチルケトン:150質量部
[実施例2]
 導電性粒子として、以下のように作製した導電性粒子2を用いた以外は、実施例1と同様にして接着剤フィルムを作製した。
<導電性粒子2の作製>
 第二の金属層として、Pdからなる層の代わりに、層の厚さが20nmとなるように金(Au)からなる層を形成した以外は、導電性粒子1と同様にして導電性粒子2を作製した。
[実施例3]
 導電性粒子として、以下のように作製した導電性粒子3を用いた以外は、実施例1と同様にして接着剤フィルムを作製した。
<導電性粒子3の作製>
 平均粒径3μmのポリスチレン粒子の表面上に、層の厚さが100nmとなるようにNiからなる層を形成し、その表面上に第二の金属層として層の厚さが20nmとなるようにPdからなる層を更に形成した。このようにして、平均粒径3.2μm、比重2.5(g/cm)の導電性粒子3を得た。
[実施例4]
 導電性粒子として、以下のように作製した導電性粒子4を用いた以外は、実施例1と同様にして接着剤フィルムを作製した。
<導電性粒子4の作製>
 第二の金属層として、Pdからなる層の代わりに、層の厚さが20nmとなるようにAuからなる層を形成した以外は、導電性粒子3と同様にして導電性粒子4を作製した。
[比較例1]
 導電性粒子として、以下のように作製した導電性粒子5を用いた以外は、実施例1と同様にして接着剤フィルムを作製した。
<導電性粒子5の作製>
 第二の金属層を設けなかった以外は、導電性粒子1と同様にして導電性粒子5を作製した。
[比較例2]
 導電性粒子として、以下のように作製した導電性粒子6を用いた以外は、実施例1と同様にして接着剤フィルムを作製した。
<導電性粒子6の作製>
 第二の金属層を設けなかった以外は、導電性粒子3と同様にして導電性粒子6を作製した。
<接続構造体の作製>
 実施例及び比較例の各接着剤フィルムを用いて、以下の接続構造体1~5を作製した。
(接続構造体1(電極最表面:Sn/Cu))
 実施例及び比較例の各接着剤フィルム(PETフィルム付き)を幅1mm×長さ4cmの大きさに裁断した。また、ガラス基板上に、チタン(膜厚50nm)及び銅(膜厚500nm)の順で電極が設けられた回路部材A1(電極最表面:Cu)を用意した。次いで、この回路部材上に(電極を覆うように)、PETフィルム上の接着剤フィルムを転写した。転写の条件は、70℃、1MPaで2秒間とした。その後、PETフィルムを剥離して露出させた接着剤フィルムに対して、ポリイミド基板上に、ピッチ200μm、厚さ8μmのすずめっき銅回路を150本有するフレキシブル回路部材B1(FPC、電極最表面:Sn)を仮固定し、仮固定された構造体を得た。仮固定の条件は、24℃、0.5MPaで1秒間とした。次いで、仮固定された構造体を本圧着装置に設置し、厚さ200μmのシリコーンゴムシートをクッション材とし、FPC側から、ヒートツールによって140℃、2MPaで10秒間の条件で加熱加圧して、幅1mmにわたり接続した。これにより、接続構造体を得た。
(接続構造体2(電極最表面:Cu/ITO))
 回路部材A1の代わりに、ガラス基板上にITO(膜厚100nm)の電極が設けられた回路部材A2(電極最表面:ITO)を用い、フレキシブル回路部材B1の代わりに、ポリイミド基板上に、ピッチ200μm、厚さ8μmの銅回路を150本有するフレキシブル回路部材B2(FPC、電極最表面:Cu)を用いた以外は、接続構造体1と同様にして接続構造体2を得た。
(接続構造体3(電極最表面:Au/Cu))
 回路部材A1の代わりに、PET基板上にCu(膜厚500nm)の電極が設けられた回路部材A3(電極最表面:Cu)を用い、フレキシブル回路部材B1の代わりに、ポリイミド基板上に、ピッチ200μm、厚さ12μmの金めっき銅回路を150本有するフレキシブル回路部材B3(FPC、電極最表面:Au)を用いた以外は、接続構造体1と同様にして接続構造体3を得た。
(接続構造体4(電極最表面:Au/Ag))
 回路部材A1の代わりに、PET基板上にAgペーストから形成された電極(膜厚10μm)が設けられた回路部材A4(電極最表面:Ag)を用い、フレキシブル回路部材B1の代わりにフレキシブル回路部材B3(FPC、電極最表面:Au)を用いた以外は、接続構造体1と同様にして接続構造体4を得た。
(接続構造体5(電極最表面:Sn/ITO))
 回路部材A1の代わりに回路部材A2(電極最表面:ITO)を用いた以外は、接続構造体1と同様にして接続構造体5を得た。
<接続信頼性の評価>
 得られた各接続構造体を、85℃、85%RH、500時間の信頼性試験に供した。試験前後の接続構造体について、対向する回路部材間の接続抵抗(Ω)を測定した。結果を表1に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 少なくとも一方の回路部材における電極の最表面がCu又はAgで形成されている場合(接続構造体1~4)、最表面がPd又はAuで形成されている導電性粒子1~4を含有する接着剤フィルム(実施例1~4)を用いると、最表面がNiで形成されている導電性粒子5,6を含有する接着剤フィルム(比較例1,2)を用いたときに比べて、より信頼性の高い電気的接続が得られた。一方、回路部材における電極の最表面がCu及びAg以外の金属で形成されている場合(接続構造体5)、上述したような導電性粒子の最表面の種類による接続抵抗の違いは見られなかった。
 1…接着剤フィルム、2…接着剤成分、3…導電性粒子、4…第一の回路部材、5…第二の回路部材、6…第一の基板、7…第一の電極、8…第二の基板、9…第二の電極、10…接続構造体、11…接続部、31…ポリマー粒子、32,32A,32B…第一の金属層、33,33A,33B…第二の金属層、34…突起部。

Claims (4)

  1.  第一の電極を有する第一の回路部材と、
     第二の電極を有する第二の回路部材と、
     前記第一の回路部材と前記第二の回路部材との間に設けられ、前記第一の電極と前記第二の電極とを互いに電気的に接続する接続部と、を備え、
     前記第一の電極及び前記第二の電極の少なくとも一方が、Cu又はAgで形成された層を最表面に有し、
     前記接続部が、Pd又はAuで形成された層を最表面に有する導電性粒子を含有する、接続構造体。
  2.  前記導電性粒子が、Pdで形成された層を最表面に有する、請求項1に記載の接続構造体。
  3.  接着剤成分と、導電性粒子とを含有し、
     第一の電極を有する第一の回路部材と、第二の電極を有する第二の回路部材とを互いに接着させて、前記第一の電極と前記第二の電極とを互いに電気的に接続させるために用いられる接着剤組成物であって、
     前記導電性粒子が、Pd又はAuで形成された層を最表面に有し、
     前記第一の電極及び前記第二の電極の少なくとも一方が、Cu又はAgで形成された層を最表面に有する、接着剤組成物。
  4.  前記導電性粒子が、Pdで形成された層を最表面に有する、請求項3に記載の接着剤組成物。
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