WO2023189000A1 - 接続構造体及びその製造方法 - Google Patents

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WO2023189000A1
WO2023189000A1 PCT/JP2023/006002 JP2023006002W WO2023189000A1 WO 2023189000 A1 WO2023189000 A1 WO 2023189000A1 JP 2023006002 W JP2023006002 W JP 2023006002W WO 2023189000 A1 WO2023189000 A1 WO 2023189000A1
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conductive particles
electronic component
less
connected structure
electrode
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PCT/JP2023/006002
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大樹 野田
亮太 相崎
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デクセリアルズ株式会社
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
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    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R11/00—Individual connecting elements providing two or more spaced connecting locations for conductive members which are, or may be, thereby interconnected, e.g. end pieces for wires or cables supported by the wire or cable and having means for facilitating electrical connection to some other wire, terminal, or conductive member, blocks of binding posts
    • H01R11/01—Individual connecting elements providing two or more spaced connecting locations for conductive members which are, or may be, thereby interconnected, e.g. end pieces for wires or cables supported by the wire or cable and having means for facilitating electrical connection to some other wire, terminal, or conductive member, blocks of binding posts characterised by the form or arrangement of the conductive interconnection between the connecting locations
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R43/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining, or repairing of line connectors or current collectors or for joining electric conductors

Definitions

  • the present invention relates to a connection structure and a method for manufacturing the same.
  • the average particle diameter of the conductive particles to be contained in the anisotropic conductive film or the conductive film is reduced from the conventional 3 to 10 ⁇ m to less than 3 ⁇ m, the average particle diameter will decrease even if the compressive hardness inherent to the conductive particles does not change.
  • the absolute value of the amount of deformation in the pressing direction when thermocompression bonding is applied is smaller than before the reduction, the cushioning properties (in other words, the ease of crushing) of the conductive particles are reduced, and the springback effect is also reduced. It becomes difficult to obtain.
  • the conductive particles located between the pair of electrodes it becomes difficult for the conductive particles located between the pair of electrodes to receive the pressing force without being displaced, and they tend to move in the surface direction of the electrodes (bumps).
  • the conductive particles 30 held by the insulating adhesive 33 near the ends of the pair of electrodes 31 and 32 facing each other at the start of thermocompression bonding are as shown in FIG. 3B after the thermocompression bonding process.
  • the electrodes moved from the ends of the pair of electrodes 31 and 32 to the adjacent interelectrode space S.
  • the purpose of the present invention is to solve the conventional problems, and the present invention aims to solve the problems of the prior art.
  • the connection structure in which the first electronic component and the second electronic component are connected via an insulating adhesive and conductive particles in order to apply it to high-density packaging, the conductive particles have an average particle diameter of 3 ⁇ m.
  • the object of the present invention is to suppress the occurrence of short circuits without reducing the initial conduction reliability even when using a material with less than
  • the present inventors have found that when relatively soft conductive particles are used when manufacturing a connected structure using conductive particles with an average particle diameter of less than 3 ⁇ m, conductive particles as shown in FIG. 3B occur during thermocompression bonding. We discovered that unintended movement tends to be less likely to occur, and on the other hand, if the conductive particles are too soft, sufficient springback effect cannot be obtained from the conductive particles to ensure continuity. Based on these findings, the present invention has been completed.
  • the present invention provides a connection between the first electronic component and the second electronic component through the conductive particles and the insulating adhesive arranged between the electrode of the first electronic component and the electrode of the second electronic component.
  • a connection structure that is The average particle diameter of the conductive particles is less than 3 ⁇ m, Provided is a connected structure in which the compressive hardness (20% K value) of conductive particles at 20% deformation is 1500 N/mm 2 or more and 8000 N/mm 2 or less.
  • the present invention provides a method for connecting the first electronic component to the first electronic component via the aforementioned connection structure, that is, the conductive particles and the insulating adhesive disposed between the electrode of the first electronic component and the electrode of the second electronic component. and the second electronic component are connected, the average particle diameter of the conductive particles is less than 3 ⁇ m, and the compression hardness (20% K value) at 20% deformation of the conductive particles is 1500 N/mm 2 or more 8000 N/mm 2 or less, the method includes: Conductive particles and an insulating adhesive are arranged between the electrodes of the first electronic component and the electrode of the second electronic component, and the conductive particles and the insulating adhesive are arranged from either side of the first electronic component or the second electronic component.
  • connection structure that connects a first electronic component and a second electronic component by heating and pressurizing an adhesive.
  • the conductive particles and an insulating adhesive are preferably disposed between the electrodes of the first electronic component and the electrodes of the second electronic component.
  • the connected structure of the present invention connects the first electronic component and the second electronic component via conductive particles and an insulating adhesive disposed between the electrode of the first electronic component and the electrode of the second electronic component.
  • conductive particles Characteristically, very fine conductive particles with an average particle diameter of less than 3 ⁇ m are used as the conductive particles. Therefore, the connection structure of the present invention is suitable for high-density packaging.
  • the conductive particles used have a compressive hardness (20% K value) of 1500 N/mm 2 or more and 8000 N/mm 2 or less at 20% deformation. Therefore, during thermocompression bonding, the problem of movement of conductive particles as shown in FIG. 3B is less likely to occur, and not only a decrease in initial continuity reliability but also occurrence of short circuit can be suppressed. Moreover, a springback effect can also be obtained, and it is possible to suppress the indentation caused by the conductive particles at the connection portion from becoming difficult to observe.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of the connection structure of the present invention.
  • FIG. 2A is an explanatory diagram of the manufacturing process of the connected structure of the present invention.
  • FIG. 2B is an explanatory diagram of the manufacturing process of the connected structure of the present invention.
  • FIG. 3A is an explanatory diagram immediately before thermocompression bonding during manufacturing of a conventional connection structure.
  • FIG. 3B is an explanatory diagram immediately after thermocompression bonding during manufacturing of a conventional connected structure.
  • a bonded structure 100 of the present invention includes conductive particles 3 and an insulating adhesive 4 disposed between an electrode 1a of a first electronic component 1 and an electrode 2a of a second electronic component 2. It has a structure in which the first electronic component 1 and the second electronic component 2 are connected via.
  • FIG. 1 illustrates a case in which there is one pair of electrodes, a large number of pairs of electrodes may exist in the plane direction.
  • Examples of the first electronic component 1 include an IC chip, an LED chip, an IC module, an LED module, and an FPC
  • examples of the second electronic component 2 include an FPC, a glass wiring board, a plastic wiring board, a rigid wiring board, and a ceramic wiring. Examples include, but are not limited to, substrates.
  • the electrode 1a of the first electronic component 1 its material, size, shape, arrangement pattern, etc. can be selected as appropriate depending on the type and use of the first electronic component 1. Furthermore, the material, size, shape, arrangement pattern, etc. of the electrode 2a of the second electronic component 2 can be selected as appropriate depending on the type and use of the second electronic component 2.
  • the electrode (bump) width and the interelectrode space are each 5 ⁇ m or more. , preferably 10 ⁇ m or more and 25 ⁇ m or less.
  • the electrode width is preferably at least twice the conductive particle diameter. Further, from the viewpoint of high definition such as micro LED displays, the upper limit of the required electrode width is also small, so the electrode width is preferably 10 times or less the conductive particle diameter.
  • the average particle diameter of the conductive particles 3 is less than 3 ⁇ m, preferably less than 2.8 ⁇ m, and more preferably less than 2.5 ⁇ m from the viewpoint of high-density packaging. Further, from the viewpoint of producing conductive particles with a uniform particle size, obtaining good spring bag properties, and realizing clear impressions during thermocompression bonding, the diameter is preferably larger than 1 ⁇ m, more preferably 1.1 ⁇ m or larger. .
  • the average particle size range of such conductive particles is a range that is shifted in a direction below the particle size range disclosed in Patent Document 1, and is a very narrow range, making it difficult to actually apply it in the conventional technology. This is understood to be an unexpected range.
  • the average particle size of the conductive particles can be measured using a general particle size distribution measuring device, for example, a wet flow particle size/shape analysis specified by the product name: FPIA-3000 (manufactured by Malvern Panalytical). It can be measured with a device. During measurement, it is desirable that the number of samples whose particle diameter is measured is 200 or more, preferably 1000 or more, more preferably 5000 or more. In this case, the average particle diameter determined on a volume basis may be used, but it is preferable to use an average particle diameter determined on a number basis since it makes the compressed state uniform.
  • a general particle size distribution measuring device for example, a wet flow particle size/shape analysis specified by the product name: FPIA-3000 (manufactured by Malvern Panalytical). It can be measured with a device. During measurement, it is desirable that the number of samples whose particle diameter is measured is 200 or more, preferably 1000 or more, more preferably 5000 or more. In this case, the
  • the average particle diameter of the conductive particles can be measured by using a sample in which conductive particles are scattered on a flat plate such as a glass plate, or by kneading them into a curable resin composition and making them monodisperse, without using a general particle size distribution measuring device. It can also be determined by arithmetic averaging the particle diameters of a plurality of conductive particles obtained by observing the sample using a metallurgical microscope or a scanning electron microscope.
  • the variation in the particle diameter of the conductive particles is preferably 30% or less in terms of CV value (standard deviation/average), and more preferably 20% or less.
  • CV value standard deviation/average
  • the CV value it becomes easier to press the conductive particles evenly during the crimping process during the manufacture of the connected structure, and especially when the conductive particles are arranged, the pressing force is locally concentrated. This can contribute to the stability of the connection. Further, after connection, the connection state can be accurately evaluated based on the impression.
  • the hardness of the conductive particles is defined by “compression hardness at 20% deformation” (20% K value), which will be explained below.
  • the reason why the hardness of the conductive particles is defined by the 20% K value is that the conductive particles are actually compressed and deformed during thermocompression bonding.
  • the degree of deformation of the conductive particles is set at 20% because the conductive particles used in the present invention are assumed to have a small average particle diameter of less than 3 ⁇ m, and the amount of deformation would greatly exceed 20%. This is because it is difficult to imagine.
  • the compression hardness at 20% deformation means that by compressing the conductive particles by applying a load in one direction, the particle diameter of the conductive particles becomes 20% shorter than the original particle diameter. It is a numerical value calculated from the following formula from the load when the 20% K value becomes smaller, the softer the particles become.
  • F is the "load at 20% compressive deformation of the conductive particles”
  • S is the “compressive displacement (mm)
  • R is the “radius of the conductive particles (mm).”
  • the 20% K value can be measured using a micro compression tester (for example, Fisherscope H-100 manufactured by Fisher Instruments).
  • the 20% K value of the conductive particles is 1500 N/mm 2 or more, preferably 2000 N/mm 2 or more and 8000 N/mm 2 or less, preferably 7000 N/mm 2 or less. If the 20% K value of the conductive particles is less than 1500 N/ mm2 , there is a risk that it will be difficult to break through if there is oxide on the wiring surface, and if it exceeds 8000 N/ mm2 , the particle size will become small. This is because the thrust required for compression may become excessively large.
  • the shape of the conductive particles is appropriately determined depending on the type of the first electronic component and the second electronic component that are the constituent elements of the connected structure, the average particle diameter of the conductive particles, the 20% K value, etc. Preferably, it is a sphere.
  • the conductive particles roll smoothly on the transfer mold, so the conductive particles are It is possible to fill a predetermined position with high precision, and therefore, the conductive particles can be accurately transferred and arranged on the binder resin layer (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 2014-60150). Note that a large number of microprotrusions may be formed on the surface of the conductive particles in order to make it easier to break through the oxide film on the surface of the electrode (see Japanese Patent Laid-Open No. 2017-59471).
  • the number density of conductive particles between the opposing electrodes of the first electronic component and the electrode of the second electronic component is determined by It is determined as appropriate depending on the type of component, average particle diameter of conductive particles, 20% K value, etc., but if the number density of conductive particles is too low, it may be difficult to support anisotropic conductive connection of fine pitch electronic components. If it is too high, it may lead to a short circuit, so there is no particular restriction on the lower limit, but preferably 3000 pieces/ mm2 or more, more preferably 12000 pieces/ mm2 or more, and particularly preferably 150000 pieces/mm2 or more.
  • the number density of conductive particles can be calculated based on electron microscope observation data of the connection portion of the connection structure. Alternatively, it may be determined by measuring an observed image using image analysis software (for example, WinROOF, manufactured by Mitani Shoji Co., Ltd.). Note that, when an anisotropic conductive film or a conductive film is used in manufacturing the connected structure, the number density of the conductive particles in the connected structure approximately reflects the number density of the conductive particles.
  • the area occupation rate of the conductive particles between the opposing electrodes of the first electronic component and the electrode of the second electronic component that is, the area occupation rate of the electrodes in a plan view
  • the area occupation rate of the connected structure "Number density of conductive particles between opposing electrodes” ⁇ "average area of conductive particles” ⁇ 100)
  • the lower limit is preferably 0.2% or more, more preferably 1.0% or more, and the upper limit is preferably 40%.
  • the area occupancy rate of the conductive particles can be calculated from the average particle diameter D and number density of the conductive particles. Note that, when an anisotropic conductive film or a conductive film is used in manufacturing the connected structure, the area occupancy of the conductive particles in the connected structure approximately reflects the area occupancy of the conductive particles.
  • the connected structure of the present invention there is no particular restriction on the arrangement of the conductive particles between the opposing electrodes of the first electronic component and the electrodes of the second electronic component, and they may be randomly dispersed or non-randomly distributed.
  • the conductive particles may be arranged in contact with each other, it is preferable that the conductive particles are held in a non-contact manner by the insulating adhesive in order to suppress the deterioration of conduction reliability and the occurrence of short circuits. is more preferably arranged in a lattice pattern). In particular, it is preferable that they be regularly arranged in a single layer. Note that the arrangement of the conductive particles in the connected structure substantially reflects the arrangement of the conductive particles when an anisotropic conductive film or a conductive film is used in manufacturing the connected structure.
  • the lattice arrangement examples include hexagonal lattice, rectangular lattice, rhombic lattice, square lattice, other rectangular lattices, and houndstooth lattice.
  • a hexagonal lattice, a square lattice, or an orthorhombic lattice i.e., a rhombic lattice
  • the lattice-like arrangement also includes an embodiment in which a group of conductive particles is arranged in a lattice-like arrangement.
  • the conductive particles forming this group preferably have regularity within the group. It also includes an arrangement in which some conductive particles are regularly extracted from conductive particles arranged in a lattice pattern.
  • the proportion of conductive particles existing without contacting each other between the opposing electrodes of the first electronic component and the electrode of the second electronic component is independent of the arrangement format of the conductive particles. Preferably it is 95% or more, more preferably 98% or more, and still more preferably 99.5% or more. Thereby, minute positional deviations of the conductive particles can be suppressed. Note that the proportion of this non-contact presence can be calculated by observing the connection portion of the connection structure with an electron microscope.
  • a mold is used in which the areas where conductive particles are to be placed are predefined. This can be achieved by preparing a , arranging conductive particles at the site, and transferring the conductive particles to a binder resin layer.
  • conductive particles include metal particles such as nickel, cobalt, silver, copper, gold, and palladium, alloy particles such as solder, metal-coated resin particles with a metal layer formed on the surface of a resin core, and insulating fine particles on the surface. Examples include attached metal-coated resin particles. Two or more types can also be used in combination. Among these, metal-coated resin particles are preferable because the resin particles repel after being connected, making it easier to maintain contact with the terminal and stabilizing conduction performance. Furthermore, protrusions may be formed on the surface of the conductive particles in order to make it easier to break through the oxide film on the surface of the object to be connected. For example, conductive particles described in JP-A No.
  • the protrusions are formed evenly on the surface of the conductive particles.
  • the surface of the conductive particles such as the metal-coated resin particles may be subjected to an insulation treatment using a known technique so as not to impede the conduction characteristics. The occurrence of short circuits can be suppressed.
  • an insulation coating may be further formed on the surface of the metal layer of the metal-coated resin particles, or the surface of the conductive particles may be coated with insulation particles.
  • the particle size of the conductive particles is a size that does not include the insulation treatment (insulating particles).
  • insulating particles When such conductive particles with insulating particles are used, defects may occur in some of the insulating particles during the process of filling the mold with conductive particles in order to arrange the conductive particles in the manufacturing process of the anisotropic conductive film. Good too.
  • the conductive particles 3 are held by the insulating adhesive 4.
  • the insulating adhesive 4 has a function of not only holding the conductive particles 3 but also suppressing contact between the conductive particles 3 in the planar direction of the connected structure 100.
  • the minimum melt viscosity of the insulating adhesive is appropriately determined depending on the type of the first electronic component and the second electronic component that are the constituent elements of the connected structure of the present invention, the average particle diameter of the conductive particles, the 20% K value, etc. However, if the minimum melt viscosity is too low, there is a risk that excessive pressure will be applied to the particles, causing unintentional movement of the conductive particles, and if it is too high, thrust force will be required to push the resin, so there is a risk of insufficient spring pressure.
  • the pressure is preferably 2,000 Pa ⁇ s or more, more preferably 3,000 Pa ⁇ s or more, and preferably 15,000 Pa ⁇ s or less, more preferably 10,000 Pa ⁇ s or less.
  • the 20% K value is in the range of 5000 to 8000 N/mm 2 and the particle size is less than 2.8 ⁇ m, the influence of resin flow on the terminal will be lower than when the particle size is about 3 ⁇ m.
  • the minimum melt viscosity is preferably 8000 Pa ⁇ s or more and 12000 Pa ⁇ s or less.
  • the minimum melt viscosity can be measured by a known method, for example, by using a rotary rheometer (manufactured by TA Instruments), holding the measurement pressure constant at 5 g, and using a measurement plate with a diameter of 8 mm. More specifically, it can be determined by setting a temperature increase rate of 10° C./min, a measurement frequency of 10 Hz, and a load variation of 5 g on the measurement plate in a temperature range of 30 to 200° C.
  • the insulating adhesive 4 may be plastic or curable, and can preferably be formed from a curable composition.
  • a curable composition For example, it can be formed from a thermally polymerizable composition containing a thermally polymerizable compound and a thermal polymerization initiator.
  • the thermally polymerizable composition may contain a photopolymerization initiator if necessary.
  • a photopolymerizable composition containing a photopolymerizable compound and a photopolymerization initiator (or photocuring agent).
  • the photopolymerizable composition may contain a thermal polymerization initiator if necessary.
  • known polymerizable compositions and polymerization initiators (curing agents) can be used.
  • the insulating adhesive 4 may be formed from a cured product of a curable composition.
  • a compound that also functions as a photopolymerizable compound may be used as the thermally polymerizable compound, and a photopolymerization initiator may be used separately from the thermally polymerizable compound.
  • a polymerizable compound may also be included.
  • a photopolymerizable compound is contained separately from the thermally polymerizable compound.
  • thermal cationic polymerization initiator is used as a thermal polymerization initiator
  • an epoxy compound is used as a thermally polymerizable compound
  • a photoradical polymerization initiator is used as a photopolymerization initiator
  • a (meth)acrylate compound is used as a photopolymerizable compound. I can do it.
  • a photopolymerization initiator As a photopolymerization initiator, multiple types that react to light with different wavelengths can be used in combination. As a result, during photo-curing of the resin constituting the insulating adhesive when creating the anisotropic conductive film and conductive film used when manufacturing the connected structure, and when manufacturing the connected structure using these films. It is possible to use different wavelengths depending on when the resin is photocured to bond electronic components together. In addition, in photocuring at the time of forming an anisotropic conductive film or a conductive film, all or part of the photopolymerizable compound contained in the insulating adhesive can be photocured. By this photocuring, the arrangement of the conductive particles 3 can be maintained or fixed by the insulating adhesive 4. Further, by this photocuring, the viscosity of the insulating adhesive can be adjusted as appropriate.
  • the amount of the photopolymerizable compound in the insulating adhesive 4 is preferably 30% by mass or less, more preferably 10% by mass or less, and even more preferably less than 2% by mass. This is because if the amount of the photopolymerizable compound is too large, the thrust required for pushing increases during the thermocompression bonding process during the production of the connected structure.
  • thermally polymerizable composition in the insulating adhesive 4 examples include a thermally radically polymerizable acrylate composition containing a (meth)acrylate compound and a thermal radical polymerization initiator, and a thermally radically polymerizable acrylate composition containing an epoxy compound and a thermal cationic polymerization initiator.
  • thermally cationically polymerizable epoxy compositions examples include thermally cationically polymerizable epoxy compositions.
  • a thermally anionically polymerizable epoxy composition containing a thermally anionic polymerization initiator may be used instead of a thermally cationically polymerizable epoxy composition containing a thermally anionic polymerization initiator.
  • a plurality of types of polymerizable compositions may be used in combination as long as no particular problem is caused. Examples of combined use include combinations of cationically polymerizable compositions and radically polymerizable compositions.
  • the (meth)acrylate compound a conventionally known thermally polymerizable (meth)acrylate monomer can be used.
  • monofunctional (meth)acrylate monomers and polyfunctional (meth)acrylate monomers having more than two functionalities can be used.
  • thermal radical polymerization initiator examples include organic peroxides and azo compounds.
  • organic peroxides that do not generate nitrogen, which causes bubbles, can be preferably used.
  • the amount of thermal radical polymerization initiator used is preferably 2 to 60 parts by mass, more preferably 2 to 60 parts by mass, based on 100 parts by mass of the (meth)acrylate compound, since too little will result in poor curing, and too much will shorten the product life. It is 5 to 40 parts by mass.
  • epoxy compound examples include bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, novolac type epoxy resin, modified epoxy resins thereof, alicyclic epoxy resin, etc. Two or more of these types can be used in combination. can. Further, in addition to the epoxy compound, an oxetane compound may be used in combination.
  • thermal cationic polymerization initiator those known as thermal cationic polymerization initiators for epoxy compounds can be used.
  • thermal cationic polymerization initiators for epoxy compounds.
  • iodonium salts, sulfonium salts, phosphonium salts, ferrocenes, etc. that generate acid when heated can be used.
  • aromatic sulfonium salts that exhibit good temperature-dependent latency can be preferably used.
  • the amount of thermal cationic polymerization initiator used is preferably 2 to 60 parts by mass per 100 parts by mass of the epoxy compound, since too little tends to result in poor curing, and too much tends to shorten the product life. parts, more preferably 5 to 40 parts by weight.
  • the thermally polymerizable composition in the insulating adhesive 4 preferably contains a film-forming resin and a silane coupling agent.
  • the film-forming resin include phenoxy resin, epoxy resin, unsaturated polyester resin, saturated polyester resin, urethane resin, butadiene resin, polyimide resin, polyamide resin, and polyolefin resin, and two or more of these resins are used in combination. be able to.
  • phenoxy resin can be preferably used from the viewpoint of film formability, processability, and connection reliability.
  • the weight average molecular weight is preferably 10,000 or more.
  • examples of the silane coupling agent include epoxy-based silane coupling agents, acrylic-based silane coupling agents, and the like. These silane coupling agents mainly include alkoxysilane derivatives.
  • the thermally polymerizable composition may contain an insulating filler in addition to the above-mentioned conductive particles 3 in order to adjust the melt viscosity.
  • an insulating filler in addition to the above-mentioned conductive particles 3 in order to adjust the melt viscosity. Examples of this include silica powder and alumina powder.
  • Insulating filler A fine filler with a particle size of 20 to 1000 nm is preferable, and the blending amount is preferably 5 to 50 parts by mass per 100 parts by mass of a thermally polymerizable compound (photopolymerizable composition) such as an epoxy compound. preferable.
  • the insulating adhesive 4 may contain fillers, softeners, accelerators, anti-aging agents, colorants (pigments, dyes), organic solvents, ion catcher agents, and the like.
  • the insulating adhesive 4 may have a single layer structure or a multilayer structure of two or more layers. In the case of a multilayer structure, the compositions may be the same or different.
  • the connection structure of the present invention has a first electronic component 21 and a second electronic component 22 facing each other between a stage 25 and a thermopressure head 26, and further includes a first electronic component 21 and a second electronic component 22 facing each other.
  • Conductive particles 23 and an insulating adhesive 24 are arranged between the electrode 21a of the second electronic component 22 and the electrode 22a of the second electronic component 22, (From the first electronic component 21 side)
  • the connection structure 200 shown can be manufactured.
  • the conductive particles and an insulating adhesive are preferably disposed between the electrodes of the first electronic component and the electrodes of the second electronic component.
  • anisotropic conductive film or conductive film used for manufacturing the connected structure a single layer containing conductive particles in which conductive particles are contained in an insulating adhesive can be used, or, It is also possible to use a material in which a layer of an insulating adhesive having the same or different composition is laminated on at least one side thereof.
  • the average particle diameter of the conductive particles used in the Examples and Comparative Examples is a value obtained by measurement using a wet flow particle size/shape analyzer (FPIA-3000 (manufactured by Malvern Panalytical)).
  • FPIA-3000 wet flow particle size/shape analyzer
  • the compressive hardness (20% K value) of the conductive particles at 20% deformation was obtained by measuring using a micro compression tester (Fisherscope H-100, manufactured by Fisher Instruments). It is a numerical value.
  • Examples 1 to 4 Comparative Examples 1 to 3
  • An insulating adhesive composition for holding conductive particles was prepared with the formulation shown in Table 1.
  • the minimum melt viscosity of this composition was 3000 to 5000 Pa ⁇ s (measuring device: rotary rheometer (manufactured by TA Instruments), measuring conditions: constant measuring pressure of 5 g, measuring plate diameter of 8 mm, temperature range of 30 to 200°C, (Temperature increase rate: 10°C/min, measurement frequency: 10Hz, load variation on the measurement plate: 5g).
  • This composition was coated on a PET (polyethylene terephthalate) film with a film thickness of 50 ⁇ m using a bar coater, dried in an oven at 80°C for 5 minutes, and an insulating adhesive with a layer thickness of 4 ⁇ m was applied on the PET (polyethylene terephthalate) film.
  • a coating layer A was formed.
  • the convex portions corresponding to the concave portions for accommodating conductive particles having the average particle diameter and compression hardness at 20% deformation (20% K value) shown in Table 2 have a number density of 56,000 particles/mm 2 and are hexagonal.
  • a mold was prepared in which the films were arranged in a grid pattern (the angle of the arrangement axis with respect to the longitudinal direction of the film was 30°). Pellets of a known transparent polycarbonate resin were poured into the mold in a molten state, and then cooled and solidified to form a transfer mold with recesses arranged in a hexagonal lattice pattern.
  • One conductive particle is filled in each concave part of the transfer mold, the above-mentioned insulating adhesive layer A is placed on top of the concave part, and the conductive particles are bonded with the insulating adhesive by pressing at 60°C and 0.5 MPa. Layer A was adhered and transferred. Then, the insulating adhesive layer A to which the conductive particles have been attached and transferred is peeled off from the PET film, and the conductive particles on the insulating adhesive layer A are pressed (pressing conditions: 60 to 70°C, 0.5 MPa) to insulate the insulating material. The conductive particles were pressed into the adhesive layer A to form conductive particle-containing layers (Examples 1 to 4, Comparative Examples 1 to 3).
  • conductive particles trade name Micropearl (manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd.) used in Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 3 had the 20% K value shown in Table 2.
  • the insulating adhesive composition shown in Table 1 was applied to the surface of the conductive particle-containing layer on the side where the conductive particles were pressed using a bar coater, and dried in an oven at 80°C for 5 minutes until the layer thickness was 4 ⁇ m.
  • An anisotropic conductive film was prepared by forming an insulating adhesive layer B.
  • Glass substrate Glass material: Corning 1737F Outer diameter: 30x50mm Thickness: 0.5mm
  • Electrode AL/Mo/ITO wiring (line width 150 ⁇ m)
  • thermopressure head Manufacture of connected structure B for short circuit evaluation ) and a glass substrate, and heated and pressurized with a thermopressure head through a 50 ⁇ m thick Teflon (registered trademark) sheet cushioning material under the conditions of 170°C, 6 MPa, and 5 seconds to establish a connection for short-circuit evaluation. Structure B was obtained. At this time, the thrust force required for the thermopressure head was 240N.
  • Glass substrate Glass material: Corning 1737F
  • Electrode Ti pattern line TEG; 0.7 mm width (10 spaces per channel: A gap (distance between terminals) of 10 spaces per channel is formed between a 5-branch comb-shaped electrode and a 6-branch comb-shaped electrode. (At that time, the shortest distance between the terminals was 1 ⁇ m, 2 ⁇ m, 3 ⁇ m, 4 ⁇ m, or 5 ⁇ m.)
  • the connected structure of the present invention connects the first electronic component and the second electronic component via conductive particles and an insulating adhesive disposed between the electrode of the first electronic component and the electrode of the second electronic component.
  • conductive particles Characteristically, very fine conductive particles with an average particle diameter of less than 3 ⁇ m are used as the conductive particles. Therefore, the connection structure of the present invention is suitable for high-density packaging.
  • the conductive particles used have a compressive hardness of 1500 N/mm 2 or more and 8000 N/mm 2 or less at 20% deformation. Therefore, the problem of movement of conductive particles during thermocompression bonding becomes less likely to occur, and not only a decrease in initial continuity reliability but also occurrence of short circuits can be suppressed. Moreover, deterioration of springback characteristics can also be suppressed.

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Abstract

第１電子部品の電極と第２電子部品の電極との間に配置された絶縁性接着剤及び導電粒子を介して、当該第１電子部品と第２電子部品とが接続されている高密度実装に適した接続構造体は、導電粒子として平均粒子径が３μｍ未満であって、２０％変形時の圧縮硬さ（２０％Ｋ値）が１５００Ｎ／ｍｍ２以上８０００Ｎ／ｍｍ２以下であるものを使用する。

Description

接続構造体及びその製造方法
　本発明は、接続構造体及びその製造方法に関する。
　従来より、電子機器に搭載するＩＣチップについてはファインピッチ化することが求められており、ＬＥＤチップについても同様にファインピッチ化することが求められている。これらのＩＣチップやＬＥＤチップ等のファインピッチの電子部品を配線基板に実装して接続構造体を製造する場合、一般に、電子部品の電極と配線基板の電極との間に、導電粒子を含有する異方性導電フィルムや導電フィルムを挟持させて熱圧着することで接続構造体を製造している。このような異方性導電フィルムや導電フィルムに対しては、高密度実装（例えば、電極（バンプ）間スペースが約１０μｍ程度に設計されている電子部品の配線基板への実装）に対応するために、平均粒子径が約３～１０μｍの導電粒子を用いることが提案されていた（例えば、特許文献１）。
　ところが近年、異方性導電フィルムや導電フィルムに対して、より高レベルの高密度実装に対応できることが求められるようになっており、そのため、異方性導電フィルムや導電フィルムに使用すべき導電粒子をより小さくすることが求められてきており、平均粒子径が３μｍ未満の導電粒子を使用することが試みられるようになっている。
特開２００３－６４３２４号公報
　ところで、異方性導電フィルムや導電フィルムに含有させるべき導電粒子の平均粒子径を従来の３～１０μｍから３μｍ未満に小さくすると、導電粒子固有の圧縮硬さに変動がなくても、平均粒子径を小さくする前に比べ、熱圧着処理を施した際の押圧方向の変形量の絶対値が小さくなり、導電粒子のクッション性（換言すれば、潰れ易さ性）が低下し、スプリングバック効果も得られ難くなる。このため、熱圧着時に、一対の電極間に位置している導電粒子が位置ズレすることなく押圧力を受け止めることができ難くなり、電極（バンプ）の面方向に移動する傾向がある。特に、図３Ａに示すように、熱圧着開始時に対向する一対の電極３１、３２の端部付近に絶縁性接着剤３３により保持されている導電粒子３０が、熱圧着処理後には、図３Ｂに示すように、一対の電極３１、３２の端部から隣接する電極間スペースＳへ移動するという問題があった。このため、導電粒子の捕捉の挙動を把握することが困難になり、電極面積が小さい場合には導電粒子の捕捉数が不足して初期導通信頼性が低下することが懸念され、電極間距離が近すぎる場合にはショートリスクの増加が懸念される。
　本発明の目的は、従来の問題を解決しようとすることであり、ＩＣチップやＬＥＤチップ等の第１電子部品の電極と、配線基板等の第２電子部品の電極との間に配置された絶縁性接着剤及び導電粒子を介して、当該第１電子部品と第２電子部品とが接続されている接続構造体について、高密度実装に適用するために、導電粒子として、平均粒子径が３μｍ未満のものを使用した場合であっても、初期導通信頼性を低下させず、ショートの発生も抑制することを目的とする。
　本発明者らは、平均粒子径が３μｍ未満の導電粒子を使用して接続構造体を製造する際に、比較的柔らかい導電粒子を使用すると、熱圧着時に図３Ｂに示したような導電粒子の意図しない移動が発生し難くなる傾向があること、その一方で、導電粒子が柔らかすぎると導電粒子から導通を満足させるのに十分なスプリングバック効果が得られないこと、を知見し、この知見に基づいて本発明を完成させるに至った。
　即ち、本発明は、第１電子部品の電極と第２電子部品の電極との間に配置された導電粒子及び絶縁性接着剤を介して、当該第１電子部品と第２電子部品とが接続されている接続構造体であって、
　導電粒子の平均粒子径が３μｍ未満であり、
　導電粒子の２０％変形時の圧縮硬さ（２０％Ｋ値）が１５００Ｎ／ｍｍ２以上８０００Ｎ／ｍｍ２以下である接続構造体を提供する。
　また、本発明は、前述の接続構造体、即ち、第１電子部品の電極と第２電子部品の電極との間に配置された導電粒子及び絶縁性接着剤を介して、当該第１電子部品と第２電子部品とが接続されており、導電粒子の平均粒子径が３μｍ未満であり、導電粒子の２０％変形時の圧縮硬さ（２０％Ｋ値）が１５００Ｎ／ｍｍ２以上８０００Ｎ／ｍｍ２以下である接続構造体の製造方法であって、
　第１電子部品の電極と第２電子部品の電極との間に、導電粒子と絶縁性接着剤とを配置し、第１電子部品または第２電子部品のいずれか側から、導電粒子と絶縁性接着剤とを加熱加圧することにより第１電子部品と第２電子部品とを接続する接続構造体の製造方法を提供する。この場合、フィルム状の絶縁性接着剤に導電粒子を保持させた異方性導電フィルム又は導電フィルムを第１電子部品の電極と第２電子部品の電極との間に挟持させることで、導電粒子と絶縁性接着剤とを第１電子部品の電極と第２電子部品の電極との間に配置することが好ましい。
　本発明の接続構造体は、第１電子部品の電極と第２電子部品の電極との間に配置された導電粒子及び絶縁性接着剤を介して、当該第１電子部品と第２電子部品とが接続されている構造を有しており、特徴的には、導電粒子として、平均粒子径が３μｍ未満の非常に微細なものを使用する。このため、本発明の接続構造体は高密度実装に適したものとなる。しかも、その導電粒子として、２０％変形時の圧縮硬さ（２０％Ｋ値）が１５００Ｎ／ｍｍ２以上８０００Ｎ／ｍｍ２以下のものを使用する。このため、熱圧着時に、図３Ｂに示したような導電粒子の移動の問題が発生し難くなり、初期導通信頼性の低下だけでなく、ショートの発生も抑制することができる。しかも、スプリングバック効果も得られることができ、接続部における導電粒子による圧痕が観察されにくくなることを抑制することができる。
図１は本発明の接続構造体の概略断面図である。 図２Ａは本発明の接続構造体の製造工程説明図である。 図２Ｂは本発明の接続構造体の製造工程説明図である。 図３Ａは従来の接続構造体の製造の際の熱圧着直前の説明図である。 図３Ｂは従来の接続構造体の製造の際の熱圧着直後の説明図である。
　以下、本発明の接続構造体について図面を参照しつつ詳細に説明する。
＜接続構造体の全体構成＞
　図１に示すように、本発明の接続構造体１００は、第１電子部品１の電極１ａと第２電子部品２の電極２ａとの間に配置された導電粒子３及び絶縁性接着剤４を介して、当該第１電子部品１と第２電子部品２とが接続されている構造を有している。図１では、一対の電極が一組の場合を例示しているが、一対の電極が平面方向に多数存在していてもよい。
（電子部品）
　第１電子部品１としては、ＩＣチップ、ＬＥＤチップ、ＩＣモジュール、ＬＥＤモジュール、ＦＰＣ等が挙げられ、第２電子部品２としては、ＦＰＣ、ガラス配線基板、プラスチック配線基板、リジッド配線基板、セラミック配線基板等が挙げられるが、これらに限定されるわけではない。
（電子部品の電極）
　第１電子部品１の電極１ａについて、第１電子部品１の種類や用途等に応じて、適宜、その材質、サイズ、形状、配列パターン等を選択することができる。また、第２電子部品２の電極２ａについても、第２電子部品２の種類や用途等に応じて、適宜、その材質、サイズ、形状、配列パターン等を選択することができる。特に高密度実装に適用するという観点と導電粒子の平均粒子径が３μｍ未満であるという観点、更には安定した導通特性を得るという観点から、電極（バンプ）幅と電極間スペースとがそれぞれ５μｍ以上、好ましくは１０μｍ以上２５μｍ以下であることが好ましい。電極幅と導電粒子径との関係では、導電粒子の捕捉の観点から、電極幅は導電粒子径の２倍以上が好ましい。また、マイクロＬＥＤディスプレイといった高精細化の観点から、求められる電極幅の上限も小さくなるため、電極幅は導電粒子径の１０倍以下が好ましい。
＜導電粒子＞
（導電粒子の平均粒子径）
　本発明において、導電粒子３の平均粒子径は、高密度実装の観点から、３μｍ未満、好ましくは２．８μｍ未満、より好ましくは２．５μｍ以下である。また、均一な粒径の導電粒子を製造する観点、良好なスプリングバッグ性を得る観点、熱圧着時に明確な圧痕を実現する観点から、好ましくは１μｍより大、より好ましくは１．１μｍ以上である。このような導電粒子の平均粒子径範囲は、特許文献１で開示された粒子径範囲を下回る方向にシフトした範囲となっており、しかも非常に狭い範囲であり、従来技術においては実際の適用が想定されていなかった範囲と解される。
　導電粒子の平均粒子径は、一般的な粒度分布測定装置により測定することができ、例えば、商品名：ＦＰＩＡ－３０００（マルバーン・パナリティカル社製）で特定される湿式フロー式粒子径・形状分析装置で測定することができる。測定の際、粒子径を測定するサンプル数を２００以上、好ましくは１０００以上、より好ましくは５０００以上とすることが望ましい。この場合、体積基準でもよいが、個数基準で求めた平均粒子径の方が圧着状態を均一にする点で好ましい。また、導電粒子の平均粒子径は、一般的な粒度分布測定装置を用いずに、導電粒子をガラス板などの平板上に散布したサンプルや、硬化性樹脂組成物に混練し単分散させて塗布したサンプルを、金属顕微鏡や走査型電子顕微鏡により観察して得た複数の導電粒子の粒子径を算術平均することで求めることもできる。
　なお、導電粒子の粒子径のバラツキは、ＣＶ値（標準偏差/平均）で３０％以下とすることが好ましく、２０％以下にすることがより好ましい。ＣＶ値を２０％以下とすることにより、接続構造体の製造の際の圧着処理時に導電粒子が均等に押圧され易くなり、特に導電粒子が配列している場合には押圧力が局所的に集中することを防止でき、接続の安定性に寄与できる。また接続後に圧痕による接続状態の評価を精確に行うことができる。
（導電粒子の２０％変形時の圧縮硬さ（２０％Ｋ値））
　本発明においては、導電粒子の硬さは、以下に説明する“２０％変形時の圧縮硬さ”（２０％Ｋ値）で定義される。導電粒子の硬さを２０％Ｋ値で定義した理由は、実際に、熱圧着時に導電粒子が圧縮されて変形するからである。また、導電粒子の変形の程度を２０％としたのは、本発明では使用する導電粒子として平均粒子径が３μｍ未満の小さいものを想定しており、変形量が２０％を大きく超えてしまうことを想定し難いからである。
　ここで、２０％変形時の圧縮硬さ（２０％Ｋ値）とは、導電粒子を一方向に荷重して圧縮することにより、導電粒子の粒子径が元の粒子径に比べて２０％短くなるときの荷重から次式により算出される数値であり、２０％Ｋ値が小さいほど柔らかい粒子となる。以下式中、“Ｆ”は「導電粒子の２０％圧縮変形時における荷重」であり、“Ｓ”は、「圧縮変位（ｍｍ）」であり、“Ｒ”は「導電粒子の半径（ｍｍ）」である。なお、２０％Ｋ値は、微小圧縮試験機（例えば、フィッシャー・インストルメンツ社製、フィッシャースコープＨ－１００）を用いて測定することができる。
　Ｋ＝（３/√２）Ｆ・Ｓ-3/2・Ｒ-1/2
　本発明において、導電粒子の２０％Ｋ値は、１５００Ｎ／ｍｍ２以上、好ましくは２０００Ｎ／ｍｍ２以上、８０００Ｎ／ｍｍ２以下、好ましくは７０００Ｎ／ｍｍ２以下である。導電粒子の２０％Ｋ値が１５００Ｎ／ｍｍ２未満であると、配線表面に酸化物がある場合に突き破り難くなる虞が生じるためであり、８０００Ｎ／ｍｍ２を超えると、粒子径が小さくなることから圧縮に必要な推力が過大になりすぎる場合があるからである。
（導電粒子の形状）
　導電粒子の形状は、接続構造体の構成要素である第１電子部品や第２電子部品の種類や導電粒子の平均粒子径や２０％Ｋ値等に応じて適宜定められるが、球形もしくは略真球であることが好ましい。接続構造体を製造する際に利用できる異方性導電フィルムを転写型を用いて導電粒子を配列させて製造するにあたり、転写型上で導電粒子が滑らかに転がるので、導電粒子を転写型上の所定の位置へ高精度に充填することができ、したがって、導電粒子をバインダー樹脂層に精確に転写配置することができる（特開２０１４－６０１５０号公報参照）。なお、導電粒子として、電極表面の酸化膜を突き破りやすくするために、その表面に多数の微小突起が形成されていてもよい(特開２０１７－５９４７１号公報参照)。
（導電粒子の個数密度）
　本発明の接続構造体において、対向する第１電子部品の電極と第２電子部品の電極との間における導電粒子の個数密度は、接続構造体の構成要素である第１電子部品や第２電子部品の種類や導電粒子の平均粒子径や２０％Ｋ値等に応じて適宜定められるが、導電粒子の個数密度が低すぎるとファインピッチの電子部品の異方性導電接続に対応し難くなる場合があり、高すぎるとショートを招きかねない場合があるので、下限については、特に制限はないが、好ましくは３０００個／ｍｍ２以上、より好ましくは１２０００個／ｍｍ２以上、特に好ましくは１５００００個／ｍｍ２以上であり、上限については、好ましくは５０００００個／ｍｍ２以下、より好ましくは３５００００個／ｍｍ２以下、特に好ましくは３０００００個／ｍｍ２以下である。導電粒子の個数密度の算出は、接続構造体の接続部の電子顕微鏡観察データに基づいて行うことができる。また、画像解析ソフト（例えば、ＷｉｎＲＯＯＦ、三谷商事株式会社製）により観察画像を計測して求めてもよい。なお、接続構造体における導電粒子の個数密度は、接続構造体の製造時に異方性導電フィルムや導電フィルムを使用した場合には、それらの導電粒子の個数密度をほぼ反映している。
（導電粒子の面積占有率）
　本発明の接続構造体において、対向する第１電子部品の電極と第２電子部品の電極との間における導電粒子の面積占有率、即ち、電極の平面視における面積占有率（「接続構造体の対向電極間における導電粒子の個数密度」×「導電粒子の平均面積」×１００）も、接続構造体の構成要素である第１電子部品や第２電子部品の種類や導電粒子の平均粒子径や２０％Ｋ値等に応じて適宜定められるが、個数密度と同様の理由から、下限については、好ましくは０．２％以上、より好ましくは１．０％以上、上限については、好ましくは４０％以下、より好ましくは２５％以下である。導電粒子の面積占有率算出は、導電粒子の平均粒子径Ｄと個数密度とから算出することができる。なお、接続構造体における導電粒子の面積占有率は、接続構造体の製造時に異方性導電フィルムや導電フィルムを使用した場合には、それらの導電粒子の面積占有率をほぼ反映している。
（導電粒子の配列）
　本発明の接続構造体において、対向する第１電子部品の電極と第２電子部品の電極との間における導電粒子の配置には特に制限はなく、ランダムに分散していてもよく、ランダムに非接触で配置されていてもよいが、導通信頼性の低下やショートの発生をそれぞれ抑制する点から、絶縁性接着剤に導電粒子が互いに非接触に保持されていることが好ましく、規則配列（好ましくは格子状配列）されていることがより好ましい。特に単層で規則配列されていることが好ましい。なお、接続構造体における導電粒子の配列は、接続構造体の製造時に異方性導電フィルムや導電フィルムを使用した場合には、それらの導電粒子の配列をほぼ反映している。
　ここで、格子状配列の態様としては、六方格子の他、長方格子、斜方格子、正方格子、その他の矩形格子、千鳥格子等の格子配列を挙げることができる。中でも、六方格子、正方格子又は斜方格子（即ち、菱形格子）とすると、各導電粒子の配置を均等な配置にすることができるので好ましい。なお、本発明において格子状の配列には、導電粒子の群が格子状に配列されている態様も含まれる。この群を形成する導電粒子は、群内で規則性を持つことが好ましい。また、格子状に配列している導電粒子から、一部の導電粒子を規則的に抜き取った配列も含まれる。
（導電粒子の非接触の割合）
　本発明の接続構造体において、対向する第１電子部品の電極と第２電子部品の電極との間における導電粒子同士が互いに非接触で存在する割合は、導電粒子の配置の形式によらず、好ましくは９５％以上、より好ましくは９８％以上、更に好ましくは９９．５％以上である。これにより、導電粒子の微小な位置ずれを抑制することができる。なお、この非接触で存在する割合は、接続構造体の接続部の電子顕微鏡観察により算出することができる。
　なお、導電粒子同士を非接触とする方法としては、接続構造体を製造する際に利用する異方性導電フィルムや導電フィルムの作成にあたり、予め導電粒子が配置されるべき部位が規定された型を作製し、その部位に導電粒子を配置し、その導電粒子をバインダー樹脂層に転写させることで実現することができる。
（導電粒子の構成材料）
　導電粒子としては、ニッケル、コバルト、銀、銅、金、パラジウムなどの金属粒子、ハンダなどの合金粒子、樹脂コアの表面に金属層が形成されている金属被覆樹脂粒子、表面に絶縁性微粒子が付着している金属被覆樹脂粒子などが挙げられる。２種以上を併用することもできる。中でも、金属被覆樹脂粒子が、接続された後に樹脂粒子が反発することで端子との接触が維持され易くなり、導通性能が安定する点から好ましい。また、導電粒子の表面には、接続対象物の表面の酸化膜を突き破り易くするために、突起が形成されていてもよい。例えば、特開２０１５－８１２９号公報等に記載の導電粒子を使用することができる。このような突起が形成されることで、異方性接続時に端子に設けられている保護膜を突き破ることができる。突起の形成は導電粒子の表面に均等に存在することが好ましい。なお、金属被覆樹脂粒子などの導電粒子の表面には、公知の技術によって、導通特性に支障を来さない絶縁処理を施してもよい。ショートの発生を抑制することができる。絶縁処理としては、例えば、金属被覆樹脂粒子の金属層の表面に更に絶縁被膜を形成してもよく、絶縁粒子で導電粒子の表面を被覆していてもよい。このような場合、導電粒子の粒子径は絶縁処理（絶縁粒子）を含まない大きさである。このような絶縁粒子付導電粒子を用いた場合、異方性導電フィルムの製造工程のうち導電粒子を配列させるために導電粒子を型に充填する工程において、絶縁粒子の一部に欠損が生じてもよい。
＜絶縁性接着剤＞
　図１に示すように、発明の接続構造体１００においては、導電粒子３は絶縁性接着剤４に保持されている。ここで、絶縁性接着剤４は、導電粒子３を保持するだけでなく、導電粒子３同士の接続構造体１００の平面方向での接触を抑制する機能を有する。
（絶縁性接着剤の最低溶融粘度）
　絶縁性接着剤の最低溶融粘度は、本発明の接続構造体の構成要素である第１電子部品や第２電子部品の種類や導電粒子の平均粒子径や２０％Ｋ値等に応じて適宜定められるが、最低溶融粘度が低すぎると粒子に過度に圧力がかかってしまい導電粒子の意図しない移動が発生する虞があり、高すぎると樹脂の押込みにも推力が必要になるために十分なスプリングバック効果を得られないという虞があるので、好ましくは２０００Ｐａ・ｓ以上、より好ましくは３０００Ｐａ・ｓ以上、好ましくは１５０００Ｐａ・ｓ以下、より好ましくは１００００Ｐａ・ｓ以下である。また、２０％Ｋ値が５０００～８０００Ｎ／ｍｍ２の範囲にあり、更に粒子径が２．８μｍ未満である場合、端子上での樹脂流動の影響が３μｍ程度の場合よりも低下するため、比較的高粘度の範囲で発明の効果を発現し易くなる。そのため、最低溶融粘度が８０００Ｐａ・ｓ以上１２０００Ｐａ・ｓ以下が好ましい。なお、最低溶融粘度は、公知の手法により測定することができる、例えば、回転式レオメータ（ＴＡ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製）を用い、測定圧力５ｇで一定に保持し、直径８ｍｍの測定プレートを使用し求めることができ、より具体的には、温度範囲３０～２００℃において、昇温速度１０℃／分、測定周波数１０Ｈｚ、前記測定プレートに対する荷重変動５ｇとすることにより求めることができる。
（絶縁性接着剤の構成材料）
　絶縁性接着剤４は、可塑性でも硬化性であってもよく、好ましくは硬化性組成物から形成することができる。例えば、熱重合性化合物と熱重合開始剤とを含有する熱重合性組成物から形成することができる。熱重合性組成物には必要に応じて光重合開始剤を含有させてもよい。また、光重合性化合物と光重合開始剤（もしくは光硬化剤）とを含有する光重合性組成物から形成することもできる。光重合性組成物には必要に応じて熱重合開始剤を含有させてもよい。これらは公知の重合性組成物、重合開始剤（硬化剤）を用いることができる。なお、絶縁性接着剤４は、硬化性組成物の硬化物から形成してもよい。
　絶縁性接着剤４において熱重合開始剤と光重合開始剤を併用する場合に、熱重合性化合物として光重合性化合物としても機能するものを使用してもよく、熱重合性化合物とは別に光重合性化合物を含有させてもよい。好ましくは、熱重合性化合物とは別に光重合性化合物を含有させる。例えば、熱重合開始剤として熱カチオン系重合開始剤、熱重合性化合物としてエポキシ化合物を使用し、光重合開始剤として光ラジカル重合開始剤、光重合性化合物として（メタ）アクリレート化合物を使用することができる。
　光重合開始剤として、波長の異なる光に反応する複数種類を併用することができる。これにより、接続構造体の製造時に利用する異方性導電フィルムや導電フィルムの作成時において絶縁性接着剤を構成する樹脂の光硬化処理時と、それらのフィルムを用いて接続構造体を製造する際に電子部品同士を接着するための樹脂の光硬化処理時とで使用する波長を使い分けることができる。なお、異方性導電フィルムや導電フィルムの形成時の光硬化では、絶縁性接着剤に含まれる光重合性化合物の全部又は一部を光硬化させることができる。この光硬化により、絶縁性接着剤４により導電粒子３の配置を保持ないし固定化することができる。また、この光硬化により、絶縁性接着剤の粘度を適宜調整することができる。
　絶縁性接着剤４における光重合性化合物の配合量は３０質量％以下が好ましく、１０質量％以下がより好ましく、２質量％未満がより好ましい。光重合性化合物が多すぎると、接続構造体の製造の際の熱圧着処理において、押し込みにかかる推力が増加するためである。
　絶縁性接着剤４における熱重合性組成物の例としては、（メタ）アクリレート化合物と熱ラジカル重合開始剤とを含む熱ラジカル重合性アクリレート系組成物、エポキシ化合物と熱カチオン重合開始剤とを含む熱カチオン重合性エポキシ系組成物等が挙げられる。熱カチオン重合開始剤を含む熱カチオン重合性エポキシ系組成物に代えて、熱アニオン重合開始剤を含む熱アニオン重合性エポキシ系組成物を使用してもよい。また、特に支障を来さなければ、複数種の重合性組成物を併用してもよい。併用例としては、カチオン重合性組成物とラジカル重合性組成物の併用などが挙げられる。
　ここで、（メタ）アクリレート化合物としては、従来公知の熱重合型（メタ）アクリレートモノマーを使用することができる。例えば、単官能（メタ）アクリレート系モノマー、二官能以上の多官能（メタ）アクリレート系モノマーを使用することができる。
　熱ラジカル重合開始剤としては、例えば、有機過酸化物、アゾ系化合物等を挙げることができる。特に、気泡の原因となる窒素を発生しない有機過酸化物を好ましく使用することができる。
　熱ラジカル重合開始剤の使用量は、少なすぎると硬化不良となり、多すぎると製品ライフの低下となるので、（メタ）アクリレート化合物１００質量部に対し、好ましくは２～６０質量部、より好ましくは５～４０質量部である。
　エポキシ化合物としては、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、それらの変性エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂などを挙げることができ、これらの２種以上を併用することができる。また、エポキシ化合物に加えてオキセタン化合物を併用してもよい。
　熱カチオン重合開始剤としては、エポキシ化合物の熱カチオン重合開始剤として公知のものを採用することができ、例えば、熱により酸を発生するヨードニウム塩、スルホニウム塩、ホスホニウム塩、フェロセン類等を用いることができ、特に、温度に対して良好な潜在性を示す芳香族スルホニウム塩を好ましく使用することができる。
　熱カチオン重合開始剤の使用量は、少なすぎても硬化不良となる傾向があり、多すぎても製品ライフが低下する傾向があるので、エポキシ化合物１００質量部に対し、好ましくは２～６０質量部、より好ましくは５～４０質量部である。
　絶縁性接着剤４における熱重合性組成物は、膜形成樹脂やシランカップリング剤を含有することが好ましい。膜形成樹脂としては、フェノキシ樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、飽和ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、ブタジエン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリオレフィン樹脂等を挙げることができ、これらの２種以上を併用することができる。これらの中でも、製膜性、加工性、接続信頼性の観点から、フェノキシ樹脂を好ましく使用することができる。重量平均分子量は１００００以上であることが好ましい。また、シランカップリング剤としては、エポキシ系シランカップリング剤、アクリル系シランカップリング剤等を挙げることができる。これらのシランカップリング剤としては、主としてアルコキシシラン誘導体が挙げられる。
　熱重合性組成物には、溶融粘度調整のために、上述の導電粒子３とは別に絶縁性フィラーを含有させてもよい。これはシリカ粉やアルミナ粉などが挙げられる。絶縁性フィラー粒径２０～１０００ｎｍの微小なフィラーが好ましく、また、配合量はエポキシ化合物等の熱重合性化合物（光重合性組成物）１００質量部に対して５～５０質量部とすることが好ましい。
　なお、絶縁性接着剤４には、充填剤、軟化剤、促進剤、老化防止、着色剤（顔料、染料）、有機溶剤、イオンキャッチャー剤などを含有させてもよい。
　絶縁性接着剤４は、単層構造としてもよく、２層以上の多層構造としてもよい。多層構造とする場合には、同じ組成としてもよく、異なる組成としてもよい。
＜接続構造体の製造方法＞
　本発明の接続構造体は、図２Ａに示すように、ステージ２５と熱圧ヘッド２６との間に、第１電子部品２１と第２電子部品２２とを対向させ、更に、第１電子部品２１の電極２１ａと第２電子部品２２の電極２２ａとの間に、導電粒子２３と絶縁性接着剤２４とを配置し、第１電子部品２１または第２電子部品２２のいずれか側から（図２Ａでは第１電子部品２１側から）導電粒子２３と絶縁性接着剤２４とを熱圧ヘッド２６で加熱加圧することにより第１電子部品２１と第２電子部品２２とを接続することで図２Ｂに示す接続構造体２００を製造することができる。この場合、フィルム状の絶縁性接着剤に導電粒子を保持させた異方性導電フィルムまたは導電フィルムを第１電子部品の電極と第２電子部品の電極との間に挟持させることで、導電粒子と絶縁性接着剤とを第１電子部品の電極と第２電子部品の電極との間に配置することが好ましい。
　なお、接続構造体の製造に用いる異方性導電フィルムまたは導電フィルムとしては、絶縁性接着剤に導電粒子を含有させた単層の導電粒子含有層からなるものを使用することができ、あるいは、その少なくとも片面に、同じ又は異なる組成の絶縁性接着剤の層を積層させたものを使用することもできる。
　以下、本発明の接続構造体について、実施例により具体的に説明する。
　なお、実施例及び比較例で使用した導電粒子の平均粒子径は、湿式フロー式粒子径・形状分析装置（ＦＰＩＡ－３０００（マルバーン・パナリティカル社製）を用いて測定して得られた数値である。また、導電粒子の２０％変形時の圧縮硬さ（２０％Ｋ値）は、微小圧縮試験機（フィッシャースコープＨ－１００、フィッシャー・インストルメンツ社製）を用いて測定して得られた数値である。
実施例１～４、比較例１～３
（１）異方性導電フィルムの製造
　表１に示した配合で、導電粒子を保持するための絶縁性接着剤組成物を調製した。この組成物の最低溶融粘度は３０００～５０００Ｐａ・ｓであった（測定装置：回転式レオメータ（ＴＡ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製）、測定条件：測定圧力５ｇ一定、測定プレート直径８ｍｍ、温度範囲３０～２００℃、昇温速度１０℃／分、測定周波数１０Ｈｚ、測定プレートに対する荷重変動５ｇ）。この組成物をバーコーターでフィルム厚さ５０μｍのＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルム上に塗布し、８０℃のオーブンにて５分間乾燥させ、ＰＥＴ(ポリエチレンテレフタレート)フィルム上に層厚が４μｍの絶縁性接着剤層Ａを形成した。
　表２に示す平均粒子径と２０％変形時の圧縮硬さ（２０％Ｋ値）とを有する導電粒子を収容するための凹部に対応する凸部が、個数密度：５６０００個／ｍｍ２で六方格子状に配列（フィルム長手方向となす配列軸の角度が３０°）された金型を作製した。この金型に、公知の透明性ポリカーボネート系樹脂のペレットを溶融させた状態で流し込み、冷やして固めることで、凹部が六方格子状の配列パターンで設けられた転写型を形成した。
　この転写型の凹部１カ所に対し１個の導電粒子を充填し、その上に前述の絶縁性接着剤層Ａを被せ、６０℃、０．５ＭＰａで押圧することで導電粒子を絶縁性接着剤層Ａに貼着転写させた。そして、導電粒子が貼着転写された絶縁性接着剤層ＡをＰＥＴフィルムから剥離し、絶縁性接着剤層Ａ上の導電粒子を（押圧条件：６０～７０℃、０．５ＭＰａ）で当該絶縁性接着剤層Ａに押し込み、導電粒子含有層を形成した（実施例１～４、比較例１～３）。
　なお、実施例１～４及び比較例１～３で使用した導電粒子（商品名ミクロパール（積水化学工業株式会社製））は、表２に示した２０％Ｋ値を有していた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　次に、導電粒子含有層の導電粒子が押し込まれた側の表面に、表１の絶縁性接着剤組成物をバーコーターで塗布し、８０℃のオーブンにて５分間乾燥させ、層厚が４μｍの絶縁性接着剤層Ｂを形成することにより異方性導電フィルムを作成した。
（２）初期導通信頼性評価用の接続構造体Ａの製造
　（１）で作成した異方性導電フィルムを、接続に十分な面積で裁断し、以下に示す初期導通抵抗評価用ＦＰＣ（可撓性印刷回路）とガラス基板との間に挟持させ、１７０℃、６ＭＰａ、５秒という条件で、５０μｍ厚のテフロン（登録商標）シート緩衝材を介して熱圧ヘッドで加熱加圧し、初期導通信頼性評価用の接続構造体Ａを得た。このとき、熱圧ヘッドに必要な推力は２４０Ｎであった。
（初期導通抵抗評価用ＦＰＣ）
　Ｓｎメッキ配線：　Ｌ／Ｓ＝８[μｍ]／１２[μｍ]
（ガラス基板）
　ガラス材質：　コーニング社製１７３７Ｆ
　外径：　３０×５０ｍｍ
　厚み：　０．５ｍｍ
　電極：　ＡＬ／Ｍｏ／ＩＴＯ配線（ライン幅１５０μｍ）
（初期導通信頼性評価試験）
　接続構造体Ａの初期導通抵抗を４端子法で測定し、得られた測定結果を表２に示す。導通抵抗値が４．０Ω未満の場合を初期導通信頼性が良好と評価し、４．０Ω以上を不良と評価した。
（３）ショート発生評価用の接続構造体Ｂの製造
　（１）で作成した異方性導電フィルムを、接続に十分な面積で裁断し、以下に示すショート発生評価用ＦＰＣ（可撓性印刷回路）とガラス基板との間に挟持させ、１７０℃、６ＭＰａ、５秒という条件で、５０μｍ厚のテフロン（登録商標）シート緩衝材を介して熱圧ヘッドで加熱加圧し、ショート発生評価用の接続構造体Ｂを得た。このとき、熱圧ヘッドに必要な推力は２４０Ｎであった。
（ショート発生評価用ＦＰＣ）
　Ｓｎメッキ配線：　パンプ幅；８μｍ、バンプピッチ；１２μｍ
（ガラス基板）
　ガラス材質：　コーニング社製１７３７Ｆ
　電極：　ＴｉパターンラインＴＥＧ；０．７ｍｍ幅
　（１チャンネルあたり１０スペース：５本分岐の櫛形電極と６本分岐の櫛形電極とを、１チャンネルあたり１０スペースの間隙（端子間距離）が形成されるように組み合わせ、その際、最短端子間距離が１μｍ、２μｍ、３μｍ、４μｍ又は５μｍとなるように組み合わせた。）
（ショート発生評価試験）
　ショート発生評価用の接続構造体Ｂの組み合わせた櫛形電極間に３０Ｖの電圧を印加し、導通が得られたとき（即ち、ショートが発生したとき）の最短端子間距離を調べた。得られた結果を表２に示す。ショートが発生したときの最短端子間距離が短いほど、ショートし難いことを意味し、高密度実装に適していると評価でき、実用的にはその距離が４μｍ以下であることが望まれる。
（４）スプリングバッグ特性評価
　初期導通信頼性評価用の接続構造体Ａのガラス基板側から接合された電極部を光学顕微鏡で観察し、導電粒子による圧痕の有無を調べた。圧痕が明確に観察できた場合をスプリングバッグ特性が良好と評価し、圧痕が明確に観察できなかった場合を不良と評価し、表２にその結果を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　表２から、使用した導電粒子の平均粒子径が３μｍ未満であり、導電粒子の２０％変形時の圧縮硬さ（２０％Ｋ値）が１５００Ｎ／ｍｍ２以上８０００Ｎ／ｍｍ２以下である実施例１～４の接続構造体は、初期導通抵抗値が４Ω未満を示し、良好な初期導通特性を示した。また、スプリングバッグ特性も良好であった。特に、導電粒子の２０％変形時の圧縮硬さ（２０％Ｋ値）が６３００Ｎ／ｍｍ２である実施例３の接続構造体の場合、初期導通抵抗が２．０Ωであり、他の実施例の接続構造体よりも初期導通特性が良好であった。
　一方、比較例１の接続構造体の場合、１５００Ｎ／ｍｍ２以上８０００Ｎ／ｍｍ２以下の範囲内の２０％Ｋ値を有していたが、３μｍを超える平均粒子径を有する導電粒子を使用したので、ショート発生最短端子間距離が５μｍとなっており、実施例の接続構造体に比べてショートし易いものであった。比較例２の接続構造体の場合、３μｍ未満の平均粒子径を有していたが、８０００Ｎ／ｍｍ２を超える２０％Ｋ値を有する導電粒子を使用したので、初期導通抵抗が４Ωを大きく超えてしまい、初期導通特性が不良であった。スプリングバッグ特性も不良であった。比較例３の接続構造体の場合、３μｍ未満の平均粒子径を有していたが、１５００Ｎ／ｍｍ２未満の２０％Ｋ値を有する導電粒子を使用したので、初期導通抵抗が４Ωを大きく超えてしまい、初期導通特性が不良であった。スプリングバッグ特性も不良であった。
　本発明の接続構造体は、第１電子部品の電極と第２電子部品の電極との間に配置された導電粒子及び絶縁性接着剤を介して、当該第１電子部品と第２電子部品とが接続されている構造を有しており、特徴的には、導電粒子として、平均粒子径が３μｍ未満の非常に微細なものを使用する。このため、本発明の接続構造体は高密度実装に適したものとなる。しかも、その導電粒子として、２０％変形時の圧縮硬さが１５００Ｎ／ｍｍ２以上８０００Ｎ／ｍｍ２以下のものを使用する。このため、熱圧着時に導電粒子の移動の問題が発生し難くなり、初期導通信頼性の低下だけでなく、ショートの発生も抑制することができる。しかも、スプリングバック特性の劣化も抑制することができる。
　１、２１　　第１電子部品
　１ａ、２１ａ　第１電子部品の電極
　２、２２　　第２電子部品
　２ａ、２２ａ　第２電子部品の電極
　３、２３　　導電粒子
　４、２４　　絶縁性接着剤
　２５　　ステージ
　２６　　熱圧ヘッド
　３０　　導電粒子
　３１、３２　一対の電極
　３３　　絶縁性接着剤
　１００、２００　　接続構造体
　Ｓ　　電極間スペース

Claims (10)

  1. 　第１電子部品の電極と第２電子部品の電極との間に配置された導電粒子及び絶縁性接着剤を介して、当該第１電子部品と第２電子部品とが接続されている接続構造体であって、
    　導電粒子の平均粒子径が３μｍ未満であり、
    　導電粒子の２０％変形時の圧縮硬さ（２０％Ｋ値）が１５００Ｎ／ｍｍ２以上８０００Ｎ／ｍｍ２以下である接続構造体。
  2. 　導電粒子の平均粒子径が１μｍより大で２．８μｍ未満である請求項１記載の接続構造体。
  3. 　導電粒子の平均粒子径が１．１μｍ以上２．５μｍ以下である請求項１記載の接続構造体。
  4. 　導電粒子の２０％変形時の圧縮硬さ（２０％Ｋ値）が２０００Ｎ／ｍｍ２以上７０００Ｎ／ｍｍ２以下である請求項１～３のいずれかに記載の接続構造体。
  5. 　導電粒子が、樹脂コアの表面に金属層が形成されている金属被覆樹脂粒子である請求項１～４のいずれかに記載の接続構造体。
  6. 　金属被覆樹脂粒子の金属層の表面に更に絶縁被膜が形成されている請求項５記載の接続構造体。
  7. 　導電粒子が表面に突起を有する請求項１～６のいずれかに記載の接続構造体。
  8. 　絶縁性接着剤の最低溶融粘度が、２０００Ｐａ・ｓ以上１５０００Ｐａ・ｓ以下である請求項１～６のいずれかに記載の接続構造体。
  9. 　請求項１記載の接続構造体の製造方法であって、
    　第１電子部品の電極と第２電子部品の電極との間に、導電粒子と絶縁性接着剤とを配置し、第１電子部品または第２電子部品のいずれか側から、導電粒子と絶縁性接着剤とを加熱加圧することにより第１電子部品と第２電子部品とを接続する接続構造体の製造方法。
  10. 　フィルム状の絶縁性接着剤に導電粒子を保持させた異方性導電フィルム又は導電フィルムを第１電子部品の電極と第２電子部品の電極との間に挟持させることで、導電粒子と絶縁性接着剤とを第１電子部品の電極と第２電子部品の電極との間に配置する、請求項９記載の製造方法。
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