TW201903787A - 導電材料及連接構造體 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種導電材料,其可有效地提高導電材料之保存穩定性,可有效地提高導電連接時之焊料之凝集性,進而,可有效地提高硬化物之耐熱性。 本發明之導電材料包含於導電部之外表面部分具有焊料之複數個導電性粒子、熱硬化性化合物及助焊劑,且具備第1構成「不存在具有上述助焊劑之平均粒徑之2倍以上之粒徑的助焊劑,或者於上述助焊劑之總個數100%中,具有上述助焊劑之平均粒徑之2倍以上之粒徑的助焊劑以未達10%之個數存在」、及第2構成「自上述導電材料去除上述導電性粒子後之組合物為膠體,上述助焊劑以膠體粒子之形式存在」中之任一者以上。
Description
本發明係關於一種包含於導電部之外表面部分具有焊料之導電性粒子之導電材料。又,本發明係關於一種使用上述導電材料之連接構造體。
眾所周知有各向異性導電膏及各向異性導電膜等各向異性導電材料。於上述各向異性導電材料中,導電性粒子分散於黏合劑中。
上述各向異性導電材料係用於獲得各種連接構造體。作為藉由上述各向異性導電材料之連接,例如可列舉:軟性印刷基板與玻璃基板之連接(FOG(Film on Glass,鍍膜玻璃))、半導體晶片與軟性印刷基板之連接(COF(Chip on Film,薄膜覆晶))、半導體晶片與玻璃基板之連接(COG(Chip on Glass,玻璃覆晶))、以及軟性印刷基板與玻璃環氧基板之連接(FOB(Film on Board,鍍膜板))等。
於藉由上述各向異性導電材料,例如將軟性印刷基板之電極與玻璃環氧基板之電極電性連接時,於玻璃環氧基板上配置包含導電性粒子之各向異性導電材料。其次,積層軟性印刷基板,進行加熱及加壓。藉此,使各向異性導電材料硬化,經由導電性粒子將電極間電性連接,獲得連接構造體。
作為上述各向異性導電材料之一例,於下述專利文獻1中揭示有一種包含導電性粒子、及於該導電性粒子之熔點下未完成硬化之樹脂成分之各向異性導電材料。作為上述導電性粒子,具體而言,可列舉:錫(Sn)、銦(In)、鉍(Bi)、銅(Cu)、鋅(Zn)、鉛(Pb)、鎘(Cd)、鎵(Ga)、銀(Ag)及鉈(Tl)等金屬、或該等金屬之合金。
於專利文獻1中記載有經過將各向異性導電材料加熱至高於上述導電性粒子之熔點且未完成上述樹脂成分之硬化之溫度的樹脂加熱步驟、及使上述樹脂成分硬化之樹脂成分硬化步驟,將電極間電性連接。又,於專利文獻1中記載有以專利文獻1之圖8所示之溫度分佈進行安裝。於專利文獻1中,於在加熱各向異性導電材料之溫度下未完成硬化之樹脂成分中,導電性粒子熔融。
又,於下述專利文獻2中揭示有一種包含助焊劑、及錫為主成分之合金粉末之焊料膏(導電材料)。上述助焊劑係於溶劑中添加活性劑,使之分散而成之助焊劑。上述溶劑係具有2~4個羥基之多元醇。上述活性劑係具有4~6個羥基之糖類。上述活性劑之平均粒徑為100 μm以下。
又,於下述專利文獻3中揭示有一種包含無鉛SnZn系合金及焊接用助焊劑之焊料組合物(導電材料)。上述焊接用助焊劑包含環氧樹脂及有機羧酸。上述有機羧酸係於室溫(25℃)下以固體分散於上述焊料組合物中。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2004-260131號公報 [專利文獻2]日本專利特開2007-216296號公報 [專利文獻3]WO2003/002290A1
[發明所欲解決之問題]
於如專利文獻1~3中所記載之先前之導電材料中,有導電性粒子或焊料粒子於電極(線)上之移動速度較慢,難以使焊料有效率地凝集於應連接之上下之電極間之情形。結果為電極間之導通可靠性及絕緣可靠性容易變低。
作為使焊料有效率地凝集於電極上之方法,可列舉增加導電材料中之助焊劑之調配量之方法等。
然而,若增加導電材料中之助焊劑之含量,則有助焊劑與導電材料中之熱硬化性化合物進行反應,導電材料之保存穩定性降低之情況。又,若增加導電材料中之助焊劑之含量,則有導電材料之硬化物之耐熱性降低之情況。
於如專利文獻1~3中所記載之先前之導電材料中,難以滿足提高導電材料之保存穩定性,提高導電連接時之焊料之凝集性,提高硬化物之耐熱性該等所有要求。
本發明之目的在於提供一種導電材料,其可有效地提高導電材料之保存穩定性,可有效地提高導電連接時之焊料之凝集性,進而,可有效地提高硬化物之耐熱性。又,本發明之目的在於提供一種使用上述導電材料之連接構造體。 [解決問題之技術手段]
根據本發明之廣泛之態樣,提供一種導電材料,其包含於導電部之外表面部分具有焊料之複數個導電性粒子、熱硬化性化合物及助焊劑,且具備以下之第1構成及第2構成中之任一者以上。
第1構成:不存在具有上述助焊劑之平均粒徑之2倍以上之粒徑的助焊劑,或者於上述助焊劑之總個數100%中,具有上述助焊劑之平均粒徑之2倍以上之粒徑的助焊劑以未達10%之個數存在。
第2構成:自上述導電材料去除上述導電性粒子後之組合物為膠體,上述助焊劑以膠體粒子之形式存在。
於本發明之導電材料之某一特定之態樣中,不存在具有上述助焊劑之平均粒徑之1.5倍以上之粒徑的助焊劑,或者於上述助焊劑之總個數100%中,具有上述助焊劑之平均粒徑之1.5倍以上之粒徑的助焊劑以未達20%之個數存在。
於本發明之導電材料之某一特定之態樣中,上述助焊劑之平均粒徑為1 μm以下。
於本發明之導電材料之某一特定之態樣中,相對於上述熱硬化性化合物100重量份,上述助焊劑之含量為1重量份以上且20重量份以下。
於本發明之導電材料之某一特定之態樣中,於導電材料100重量%中,上述助焊劑之含量為0.05重量%以上且20重量%以下。
於本發明之導電材料之某一特定之態樣中,上述導電材料為導電膏。
根據本發明之廣泛之態樣,提供一種連接構造體,其具備:第1連接對象構件,其係於表面具有第1電極;第2連接對象構件,其係於表面具有第2電極;及連接部,其係將上述第1連接對象構件與上述第2連接對象構件連接;且上述連接部之材料為上述導電材料,上述第1電極與上述第2電極藉由上述連接部中之焊料部電性連接。
於本發明之連接構造體之某一特定之態樣中,於在上述第1電極、上述連接部及上述第2電極之積層方向上觀察上述第1電極與上述第2電極相互對向之部分時,於上述第1電極與上述第2電極相互對向之部分之面積100%中之50%以上配置有上述連接部中之焊料部。 [發明之效果]
本發明之導電材料包含於導電部之外表面部分具有焊料之複數個導電性粒子、熱硬化性化合物及助焊劑,且具備上述第1構成及上述第2構成中之任一者以上。本發明之導電材料由於具備上述構成,故而可有效地提高導電材料之保存穩定性,可有效地提高導電連接時之焊料之凝集性,進而,可有效地提高硬化物之耐熱性。
以下,說明本發明之詳細內容。
(導電材料) 本發明之導電材料包含於導電部之外表面部分具有焊料之複數個導電性粒子、熱硬化性化合物及助焊劑。本發明之導電材料具備以下之第1構成及第2構成中之任一者以上。本發明之導電材料可僅具備以下之第1構成,可僅具備以下之第2構成,亦可具備以下之第1構成及以下之第2構成兩者之構成。
第1構成:不存在具有上述助焊劑之平均粒徑之2倍以上之粒徑的助焊劑,或者於上述助焊劑之總個數100%中,具有上述助焊劑之平均粒徑之2倍以上之粒徑的助焊劑以未達10%之個數存在
第2構成:自上述導電材料去除上述導電性粒子後之組合物為膠體,上述助焊劑以膠體粒子之形式存在
本發明之導電材料亦可具備不存在具有上述助焊劑之平均粒徑之2倍以上之粒徑之助焊劑的構成(第1a構成)作為上述第1構成。本發明之導電材料亦可具備於上述助焊劑之總個數100%中,具有上述助焊劑之平均粒徑之2倍以上之粒徑之助焊劑以未達10%之個數存在的構成(第1b構成)。
本發明之導電材料可僅具備上述第1a構成,可僅具備上述第1b構成,可僅具備上述第2構成,可具備上述第1a構成及上述第2構成,亦可具備上述第1b構成及上述第2構成。
本發明由於具備上述構成,故而可提高導電材料之保存穩定性,可有效地提高導電連接時之焊料之凝集性,進而,可有效地提高硬化物之耐熱性。
本發明由於具備上述構成,故而於將電極間電性連接之情形時,可將複數個導電性粒子有效率地配置於電極(線)上,可使焊料有效率地凝集於應連接之上下之電極間。又,複數個導電性粒子之一部分不易配置於未形成電極之區域(間隙),可使配置於未形成電極之區域之導電性粒子之量相當少。因此,可提高電極間之導通可靠性。而且,可防止不應連接之橫向鄰接之電極間之電性連接,可提高絕緣可靠性。
助焊劑主要為了去除導電性粒子中之焊料之表面及電極之表面等存在之氧化物,或者防止該氧化物之形成而調配於導電材料中。於本發明中,助焊劑相對不易凝集,助焊劑之粒徑相對較小。進而,於本發明中,助焊劑相對良好地分散。因此,於本發明中,即便導電材料中之助焊劑之含量相對少量,亦可去除導電性粒子中之焊料之表面及電極之表面等存在之氧化物,並可防止該氧化物之形成。於本發明中,即便導電材料中之助焊劑之含量相對少量,亦可有效地提高導電連接時之焊料之凝集性。於本發明中,可使導電材料中之助焊劑之含量相對少量。
於助焊劑為相同之含量之比對中,於為本發明中之助焊劑之存在狀態之情形時,與不為本發明中之助焊劑之存在狀態之情形相比,可有效地提高導電連接時之焊料之凝集性。
於本發明中,亦可不將導電材料中之助焊劑之含量設為多量,可設為相對少量,故而可有效地抑制導電材料中之熱硬化性化合物與助焊劑之反應。結果為可有效地提高導電材料之保存穩定性。
又,導電材料中之助焊劑之熔點(活性溫度)多數情況下低於導電材料中之熱硬化性化合物之Tg,導電材料中之助焊劑之含量越多,則有導電材料之硬化物之耐熱性越降低之傾向。於本發明中,可不將導電材料中之助焊劑之含量設為多量,可設為相對少量,故而可有效地提高導電材料之硬化物之耐熱性。
本發明由於具備上述構成,故而可滿足提高導電材料之保存穩定性,提高導電連接時之焊料之凝集性,提高硬化物之耐熱性該等所有要求。
進而,於本發明中,可防止電極間之位置偏移。於導電連接時,於將導電材料配置於上表面之第1連接對象構件重疊第2連接對象構件。此時,即便於在第1連接對象構件之電極與第2連接對象構件之電極之對準偏移之狀態下,重疊第1連接對象構件與第2連接對象構件之情形時,於本發明中,亦可修正偏移。結果為可使第1連接對象構件之電極與第2連接對象構件之電極連接(自對準效果)。
就進一步提高焊料之凝集性之觀點而言,上述導電材料較佳為於25℃下為液狀,較佳為導電膏。
就進一步提高焊料之凝集性之觀點而言,上述導電材料於25℃下之黏度(η25)較佳為20 Pa・s以上,更佳為30 Pa・s以上,且較佳為500 Pa・s以下,更佳為300 Pa・s以下。上述黏度(η25)可根據調配成分之種類及調配量適當調整。
上述黏度(η25)例如可使用E型黏度計(東機產業公司製造之「TVE22L」)等,於25℃及5 rpm之條件下進行測定。
上述導電材料可以導電膏及導電膜等之形式使用。上述導電膏較佳為各向異性導電膏,上述導電膜較佳為各向異性導電膜。就進一步提高焊料之凝集性之觀點而言,上述導電材料較佳為導電膏。上述導電材料係較佳地用於電極之電性連接。上述導電材料較佳為電路連接材料。
以下,說明導電材料中所包含之各成分。再者,於本說明書中,「(甲基)丙烯酸」意指「丙烯酸」及「甲基丙烯酸」之一者或兩者,「(甲基)丙烯酸酯」意指「丙烯酸酯」及「甲基丙烯酸酯」之一者或兩者。
(導電性粒子) 上述導電性粒子係將連接對象構件之電極間電性連接。上述導電性粒子係於導電部之外表面部分具有焊料。上述導電性粒子可為由焊料形成之焊料粒子。上述焊料粒子係於導電部之外表面部分具有焊料。上述焊料粒子係中心部分及導電部之外表面部分均由焊料形成。上述焊料粒子係中心部分及導電性之外表面均為焊料之粒子。上述導電性粒子可具有基材粒子、及配置於該基材粒子之表面上之導電部。於此情形時,上述導電性粒子係於導電部之外表面部分具有焊料。
上述導電性粒子係於導電部之外表面部分具有焊料。上述基材粒子可為由焊料形成之焊料粒子。上述導電性粒子亦可為基材粒子及導電部之外表面部分均為焊料之焊料粒子。
再者,與使用上述焊料粒子之情形相比,於使用具備未由焊料形成之基材粒子、及配置於該基材粒子之表面上之焊料部之導電性粒子的情形時,導電性粒子難以聚集於電極上。進而,由於導電性粒子彼此之焊接性較低,故而有移動至電極上之導電性粒子容易向電極外移動之傾向,有電極間之位置偏移之抑制效果亦變低之傾向。因此,上述導電性粒子較佳為由焊料形成之焊料粒子。
其次,一面參照圖式,一面說明導電性粒子之具體例。
圖4係表示可用於導電材料之導電性粒子之第1例之剖視圖。
圖4所示之導電性粒子21為焊料粒子。導電性粒子21整體由焊料形成。導電性粒子21係於核不具有基材粒子,不為核殼粒子。導電性粒子21係中心部分及導電部之外表面部分均由焊料形成。
圖5係表示可用於導電材料之導電性粒子之第2例之剖視圖。
圖5所示之導電性粒子31具備基材粒子32、及配置於基材粒子32之表面上之導電部33。導電部33係被覆基材粒子32之表面。導電性粒子31係基材粒子32之表面經導電部33被覆之被覆粒子。
導電部33具有第2導電部33A及焊料部33B(第1導電部)。導電性粒子31係於基材粒子32與焊料部33B之間具備第2導電部33A。因此,導電性粒子31具備基材粒子32、配置於基材粒子32之表面上之第2導電部33A、及配置於第2導電部33A之外表面上之焊料部33B。
圖6係表示可用於導電材料之導電性粒子之第3例之剖視圖。
圖5中之導電性粒子31之導電部33具有2層構造。圖6所示之導電性粒子41具有焊料部42作為單層之導電部。導電性粒子41具備基材粒子32、及配置於基材粒子32之表面上之焊料部42。
以下,對導電性粒子之其他詳細內容進行說明。
(基材粒子) 作為上述基材粒子,可列舉:樹脂粒子、除金屬粒子以外之無機粒子、有機無機混合粒子及金屬粒子等。上述基材粒子較佳為除金屬粒子以外之基材粒子,更佳為樹脂粒子、除金屬粒子以外之無機粒子或有機無機混合粒子。上述基材粒子可為具備核、及配置於該核之表面上之殼之核殼粒子。上述核可為有機核,上述殼可為無機殼。
上述基材粒子進而較佳為樹脂粒子或有機無機混合粒子,可為樹脂粒子,亦可為有機無機混合粒子。藉由使用該等較佳之基材粒子,更有效地發揮本發明之效果,可獲得更適於電極間之電性連接之導電性粒子。
於使用上述導電性粒子將電極間連接時,將上述導電性粒子配置於電極間後,進行壓接,藉此使上述導電性粒子壓縮。若基材粒子為樹脂粒子或有機無機混合粒子,則於上述壓接時上述導電性粒子容易變形,導電性粒子與電極之接觸面積變大。因此,電極間之導通可靠性變得更高。
作為上述樹脂粒子之材料,較佳地使用各種樹脂。作為上述樹脂粒子之材料,例如可列舉:聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚異丁烯、聚丁二烯等聚烯烴樹脂;聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸甲酯等丙烯酸系樹脂;聚對苯二甲酸烷二酯、聚碳酸酯、聚醯胺、苯酚甲醛樹脂、三聚氰胺甲醛樹脂、苯并胍胺甲醛樹脂、脲甲醛樹脂、酚樹脂、三聚氰胺樹脂、苯并胍胺樹脂、脲樹脂、環氧樹脂、不飽和聚酯樹脂、飽和聚酯樹脂、聚碸、聚苯醚、聚縮醛、聚醯亞胺、聚醯胺醯亞胺、聚醚醚酮、聚醚碸、及使1種或2種以上之具有乙烯性不飽和基之各種聚合性單體進行聚合所獲得之聚合物等。
可設計及合成適於導電材料之任意之具有壓縮特性之樹脂粒子,且可將樹脂粒子之硬度容易地控制為較佳之範圍,故而上述樹脂粒子之材料較佳為使1種或2種以上之具有複數個乙烯性不飽和基之聚合性單體進行聚合而成的聚合物。
於使具有乙烯性不飽和基之聚合性單體進行聚合而獲得上述樹脂粒子之情形時,作為上述具有乙烯性不飽和基之聚合性單體,可列舉非交聯性之單體及交聯性之單體。
作為上述非交聯性之單體,例如可列舉:苯乙烯、α-甲基苯乙烯等苯乙烯系單體;(甲基)丙烯酸、順丁烯二酸、順丁烯二酸酐等含羧基單體;(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸月桂酯、(甲基)丙烯酸鯨蠟酯、(甲基)丙烯酸硬脂酯、(甲基)丙烯酸環己酯、(甲基)丙烯酸異基酯等(甲基)丙烯酸烷基酯化合物;(甲基)丙烯酸2-羥基乙酯、甘油(甲基)丙烯酸酯、聚氧乙烯(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸縮水甘油酯等含氧原子(甲基)丙烯酸酯化合物;(甲基)丙烯腈等含腈單體;乙酸乙烯酯、丁酸乙烯酯、月桂酸乙烯酯、硬脂酸乙烯酯等酸乙烯酯化合物;乙烯、丙烯、異戊二烯、丁二烯等不飽和烴;三氟甲基(甲基)丙烯酸酯、五氟乙基(甲基)丙烯酸酯、氯乙烯、氟乙烯、氯苯乙烯等含鹵素單體等。
作為上述交聯性之單體,例如可列舉:四羥甲基甲烷四(甲基)丙烯酸酯、四羥甲基甲烷三(甲基)丙烯酸酯、四羥甲基甲烷二(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、甘油三(甲基)丙烯酸酯、甘油二(甲基)丙烯酸酯、(聚)乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、(聚)丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、(聚)四亞甲基二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,4-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯等多官能(甲基)丙烯酸酯化合物;(異)氰尿酸三烯丙酯、偏苯三酸三烯丙酯、二乙烯基苯、鄰苯二甲酸二烯丙酯、二烯丙基丙烯醯胺、二烯丙醚、γ-(甲基)丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、三甲氧基矽烷基苯乙烯、乙烯基三甲氧基矽烷等含矽烷單體等。
可藉由利用公知之方法使上述具有乙烯性不飽和基之聚合性單體進行聚合而獲得上述樹脂粒子。作為該方法,例如可列舉:於自由基聚合起始劑之存在下進行懸浮聚合之方法;以及使用非交聯之種粒使單體與自由基聚合起始劑一起膨潤而進行聚合之方法等。
於上述基材粒子為除金屬粒子以外之無機粒子或有機無機混合粒子之情形時,作為成為上述基材粒子之材料之無機物,可列舉:二氧化矽、氧化鋁、鈦酸鋇、氧化鋯及碳黑等。上述無機物較佳為不為金屬。作為由上述二氧化矽形成之粒子,並無特別限定,例如可列舉藉由將具有2個以上之水解性之烷氧基矽烷基之矽化合物進行水解而形成交聯聚合物粒子後,視需要進行焙燒所獲得之粒子。作為上述有機無機混合粒子,例如可列舉由交聯之烷氧基矽烷基聚合物及丙烯酸系樹脂形成之有機無機混合粒子等。
上述有機無機混合粒子較佳為具有核、及配置於該核之表面上之殼之核殼型有機無機混合粒子。上述核較佳為有機核。上述殼較佳為無機殼。就更有效地降低電極間之連接電阻之觀點而言,上述基材粒子較佳為具有有機核、及配置於上述有機核之表面上之無機殼之有機無機混合粒子。
作為上述有機核之材料,可列舉上述樹脂粒子之材料等。
作為上述無機殼之材料,可列舉作為上述基材粒子之材料所列舉之無機物。上述無機殼之材料較佳為二氧化矽。上述無機殼較佳為藉由於上述核之表面上,利用溶膠凝膠法將金屬烷氧化物製成殼狀物後,將該殼狀物進行焙燒而形成。上述金屬烷氧化物較佳為矽烷烷氧化物。上述無機殼較佳為由矽烷烷氧化物形成。
於上述基材粒子為金屬粒子之情形時,作為成為該金屬粒子之材料之金屬,可列舉:銀、銅、鎳、矽、金及鈦等。但是,上述基材粒子較佳為不為金屬粒子。
上述基材粒子之粒徑較佳為0.5 μm以上,更佳為1 μm以上,進而較佳為3 μm以上,且較佳為100 μm以下,更佳為60 μm以下,進而較佳為50 μm以下。若上述基材粒子之粒徑為上述下限以上,則導電性粒子與電極之接觸面積變大,故而電極間之導通可靠性變得更高,可更有效地降低經由導電性粒子連接之電極間之連接電阻。進而,於在基材粒子之表面形成導電部時不易凝集,不易形成凝集之導電性粒子。若上述基材粒子之粒徑為上述上限以下,則容易充分地壓縮導電性粒子,可更有效地降低經由導電性粒子連接之電極間之連接電阻。
上述基材粒子之粒徑尤佳為5 μm以上且40 μm以下。若上述基材粒子之粒徑為5 μm以上且40 μm以下之範圍內,則可進一步縮小電極間之間隔,且即便增厚導電部之厚度,亦可獲得較小之導電性粒子。
關於上述基材粒子之粒徑,於基材粒子為真球狀之情形時,表示直徑,於基材粒子不為真球狀之情形時,表示最大直徑。
上述基材粒子之粒徑表示數量平均粒徑。上述基材粒子之粒徑係使用粒度分佈測定裝置等求出。基材粒子之粒徑較佳為藉由利用電子顯微鏡或光學顯微鏡觀察50個任意之基材粒子,算出平均值而求出。於導電性粒子中,於測定上述基材粒子之粒徑之情形時,例如可以如下方式進行測定。
以導電性粒子之含量成為30重量%之方式,添加於Kulzer公司製造之「Technovit 4000」,使之分散,製作導電性粒子檢查用嵌入樹脂。以通過分散於檢查用嵌入樹脂中之導電性粒子之中心附近之方式,使用離子研磨裝置(Hitachi High-Technologies公司製造之「IM4000」),切割導電性粒子之剖面。然後,使用電場發射型掃描式電子顯微鏡(FE-SEM),將圖像倍率設定為25000倍,隨機選擇50個導電性粒子,觀察各導電性粒子之基材粒子。測量各導電性粒子中之基材粒子之粒徑,對該等進行算術平均而設為基材粒子之粒徑。
(導電部) 於上述基材粒子之表面上形成導電部之方法、以及於上述基材粒子之表面上或上述第2導電部之表面上形成焊料部之方法並無特別限定。作為形成上述導電部及上述焊料部之方法,例如可列舉:藉由無電解鍍覆之方法;藉由電鍍之方法;藉由物理碰撞之方法;藉由機械化學反應之方法;藉由物理蒸鍍或物理吸附之方法;以及將金屬粉末、或包含金屬粉末及黏合劑之膏塗覆於基材粒子之表面之方法等。形成上述導電部及上述焊料部之方法較佳為藉由無電解鍍覆、電鍍或物理碰撞之方法。作為上述利用物理蒸鍍之方法,可列舉:真空蒸鍍、離子鍍覆及離子濺鍍等方法。又,於上述藉由物理碰撞之方法中,例如使用Theta Composer(德壽工作所公司製造)等。
上述基材粒子之熔點較佳為高於上述導電部及上述焊料部之熔點。上述基材粒子之熔點較佳為超過160℃,更佳為超過300℃,進而較佳為超過400℃,尤佳為超過450℃。再者,上述基材粒子之熔點亦可未達400℃。上述基材粒子之熔點亦可為160℃以下。上述基材粒子之軟化點較佳為260℃以上。上述基材粒子之軟化點亦可未達260℃。
上述導電性粒子可具有單層之焊料部。上述導電性粒子可具有複數層之導電部(焊料部、第2導電部)。即,於上述導電性粒子中,亦可將導電部積層2層以上。於上述導電部為2層以上之情形時,上述導電性粒子較佳為於導電部之外表面部分具有焊料。
上述焊料較佳為熔點為450℃以下之金屬(低熔點金屬)。上述焊料部較佳為熔點為450℃以下之金屬層(低熔點金屬層)。上述低熔點金屬層係包含低熔點金屬之層。上述導電性粒子中之焊料較佳為熔點為450℃以下之金屬粒子(低熔點金屬粒子)。上述低熔點金屬粒子係包含低熔點金屬之粒子。上述低熔點金屬表示熔點為450℃以下之金屬。上述低熔點金屬之熔點較佳為300℃以下,更佳為160℃以下。又,上述導電性粒子中之焊料較佳為包含錫。於上述焊料部中所包含之金屬100重量%中、及上述導電性粒子中之焊料中所包含之金屬100重量%中,錫之含量較佳為30重量%以上,更佳為40重量%以上,進而較佳為70重量%以上,尤佳為90重量%以上。若上述焊料部及上述導電性粒子中之焊料中所包含之錫之含量為上述下限以上,則導電性粒子與電極之導通可靠性變得更高。
再者,上述錫之含量可使用高頻感應耦合電漿發射光譜分析裝置(堀場製作所公司製造之「ICP-AES」)或螢光X射線分析裝置(島津製作所公司製造之「EDX-800HS」)等進行測定。
藉由使用於導電部之外表面部分具有上述焊料之導電性粒子,焊料發生熔融而與電極接合,焊料使電極間導通。例如,焊料與電極容易進行面接觸而非點接觸,故而連接電阻變低。又,藉由使用於導電部之外表面部分具有焊料之導電性粒子,焊料與電極之接合強度變高,結果更不易產生焊料與電極之剝離,導通可靠性有效地變高。
構成上述焊料部及上述焊料之低熔點金屬並無特別限定。該低熔點金屬較佳為錫、或包含錫之合金。作為該合金,可列舉:錫-銀合金、錫-銅合金、錫-銀-銅合金、錫-鉍合金、錫-鋅合金、錫-銦合金等。就對電極之潤濕性優異之方面而言,上述低熔點金屬較佳為錫、錫-銀合金、錫-銀-銅合金、錫-鉍合金、錫-銦合金。更佳為錫-鉍合金、錫-銦合金。
構成上述焊料(焊料部)之材料較佳為基於JIS Z3001:焊接用語,液相線為450℃以下之熔填材料。作為上述焊料之組成,例如可列舉包含鋅、金、銀、鉛、銅、錫、鉍、銦等之金屬組成。較佳為低熔點且無鉛之錫-銦系(117℃共晶)或錫-鉍系(139℃共晶)。即,上述焊料較佳為不包含鉛,較佳為包含錫及銦之焊料、或包含錫及鉍之焊料。
為了進一步提高焊料部或導電性粒子中之焊料與電極之接合強度,上述導電性粒子中之焊料亦可包含鎳、銅、銻、鋁、鋅、鐵、金、鈦、磷、鍺、碲、鈷、鉍、錳、鉻、鉬、鈀等金屬。又,就進一步提高焊料部或導電性粒子中之焊料與電極之接合強度之觀點而言,上述導電性粒子中之焊料較佳為包含鎳、銅、銻、鋁或鋅。就進一步提高焊料部或導電性粒子中之焊料與電極之接合強度之觀點而言,用以提高接合強度之該等金屬之含量於上述導電性粒子中之焊料100重量%中,較佳為0.0001重量%以上,且較佳為1重量%以下。
上述第2導電部之熔點較佳為高於上述焊料部之熔點。上述第2導電部之熔點較佳為超過160℃,更佳為超過300℃,進而較佳為超過400℃,進而更佳為超過450℃,尤佳為超過500℃,最佳為超過600℃。上述焊料部由於熔點較低,故而於導電連接時熔融。較佳為上述第2導電部於導電連接時不熔融。上述導電性粒子較佳為使焊料熔融而使用,較佳為使上述焊料部熔融而使用,較佳為使上述焊料部熔融且不使上述第2導電部熔融而使用。藉由上述第2導電部之熔點高於上述焊料部之熔點,於導電連接時,可不使上述第2導電部熔融,僅使上述焊料部熔融。
上述焊料部之熔點與上述第2導電部之熔點之差的絕對值超過0℃,較佳為5℃以上,更佳為10℃以上,進而較佳為30℃以上,尤佳為50℃以上,最佳為100℃以上。
上述第2導電部較佳為包含金屬。構成上述第2導電部之金屬並無特別限定。作為該金屬,例如可列舉:金、銀、銅、鉑、鈀、鋅、鉛、鋁、鈷、銦、鎳、鉻、鈦、銻、鉍、鍺及鎘、以及該等之合金等。又,作為上述金屬,亦可使用摻錫氧化銦(ITO)。上述金屬可僅使用1種,亦可併用2種以上。
上述第2導電部較佳為鎳層、鈀層、銅層或金層,更佳為鎳層、金層或銅層,進而較佳為銅層。導電性粒子較佳為具有鎳層、鈀層、銅層或金層,更佳為具有鎳層、金層或銅層,進而較佳為具有銅層。藉由將具有該等較佳之導電部之導電性粒子用於電極間之連接,電極間之連接電阻變得更低。又,於該等較佳之導電部之表面,可更容易地形成焊料部。
上述焊料部之厚度較佳為0.005 μm以上,更佳為0.01 μm以上,且較佳為10 μm以下,更佳為1 μm以下,進而較佳為0.3 μm以下。若焊料部之厚度為上述下限以上及上述上限以下,則可獲得充分之導電性,且導電性粒子不會變得過硬,於電極間之連接時導電性粒子充分地變形。
上述導電性粒子之粒徑較佳為0.5 μm以上,更佳為1 μm以上,進而較佳為3 μm以上,且較佳為100 μm以下,更佳為60 μm以下,進而較佳為50 μm以下,尤佳為40 μm以下。若上述導電性粒子之粒徑為上述下限以上及上述上限以下,則可於電極上更有效率地配置導電性粒子中之焊料,容易於電極間配置較多之導電性粒子中之焊料,導通可靠性變得更高。
上述導電性粒子之粒徑較佳為平均粒徑,更佳為數量平均粒徑。導電性粒子之平均粒徑例如藉由利用電子顯微鏡或光學顯微鏡觀察50個任意之導電性粒子,算出平均值,或者進行雷射繞射式粒度分佈測定而求出。
上述導電性粒子之粒徑之CV值較佳為5%以上,更佳為10%以上,且較佳為40%以下,更佳為30%以下。若上述粒徑之CV值為上述下限以上及上述上限以下,則可於電極上更有效率地配置焊料。但是,上述導電性粒子之粒徑之CV值亦可未達5%。
上述導電性粒子之粒徑之CV值(變異係數)可以如下方式進行測定。
CV值(%)=(ρ/Dn)×100 ρ:導電性粒子之粒徑之標準偏差 Dn:導電性粒子之粒徑之平均值
上述導電性粒子之形狀並無特別限定。上述導電性粒子之形狀可為球狀,亦可為扁平狀等球狀以外之形狀。
於上述導電材料100重量%中,上述導電性粒子之含量較佳為1重量%以上,更佳為2重量%以上,進而較佳為10重量%以上,尤佳為20重量%以上,最佳為30重量%以上,且較佳為95重量%以下,更佳為90重量%以下,進而較佳為85重量%以下。於上述導電材料100重量%中,上述導電性粒子之含量亦可未達80重量%。若上述導電性粒子之含量為上述下限以上及上述上限以下,則可於電極上更有效率地配置導電性粒子中之焊料,容易於電極間配置較多之導電性粒子中之焊料,導通可靠性變得更高。就進一步提高導通可靠性之觀點而言,較佳為上述導電性粒子之含量較多。
(熱硬化性化合物) 本發明之導電材料包含熱硬化性化合物。上述熱硬化性化合物係可藉由加熱而硬化之化合物。作為上述熱硬化性化合物,可列舉:氧雜環丁烷化合物、環氧化合物、環硫化合物、(甲基)丙烯酸系化合物、酚化合物、胺基化合物、不飽和聚酯化合物、聚胺基甲酸酯化合物、聚矽氧化合物及聚醯亞胺化合物等。就使導電材料之硬化性及黏度更良好,進一步提高導通可靠性之觀點而言,較佳為環氧化合物或環硫化合物,更佳為環氧化合物。上述導電材料較佳為包含環氧化合物。上述熱硬化性化合物可僅使用1種,亦可併用2種以上。
作為上述環氧化合物,較佳為間苯二酚型環氧化合物、萘型環氧化合物、聯苯型環氧化合物、二苯甲酮型環氧化合物、酚系酚醛清漆型環氧化合物等芳香族環氧化合物。上述環氧化合物之熔融溫度較佳為焊料之熔點以下。上述環氧化合物之熔融溫度較佳為100℃以下,更佳為80℃以下,進而較佳為40℃以下。藉由使用上述較佳之環氧化合物,於貼合連接對象構件之階段,於黏度較高,藉由搬送等之衝擊而賦予加速度時,可抑制第1連接對象構件與第2連接對象構件之位置偏移。進而,藉由硬化時之熱,可大幅降低黏度,可高效率地進行導電性粒子中之焊料之凝集。
於上述導電材料100重量%中,上述熱硬化性化合物之含量較佳為5重量%以上,更佳為8重量%以上,進而較佳為10重量%以上,且較佳為60重量%以下,更佳為55重量%以下,進而較佳為50重量%以下,尤佳為40重量%以下。若上述熱硬化性化合物之含量為上述下限以上及上述上限以下,則可將導電性粒子中之焊料更有效率地配置於電極上,進一步抑制電極間之位置偏移,進一步提高電極間之導通可靠性。
(熱硬化劑) 上述導電材料較佳為包含熱硬化劑。上述導電材料較佳為與上述熱硬化性化合物一起包含熱硬化劑。上述熱硬化劑係使上述熱硬化性化合物熱硬化。作為上述熱硬化劑,有咪唑硬化劑、酚硬化劑、硫醇硬化劑、胺硬化劑、酸酐硬化劑、熱陽離子硬化劑及熱自由基產生劑等。上述熱硬化劑可僅使用1種,亦可併用2種以上。
就可使導電材料於低溫下更快速地硬化之觀點而言,上述熱硬化劑較佳為咪唑硬化劑、硫醇硬化劑或胺硬化劑。又,就提高混合上述熱硬化性化合物與上述熱硬化劑時之保存穩定性之觀點而言,上述熱硬化劑較佳為潛伏性之硬化劑。潛伏性之硬化劑較佳為潛伏性咪唑硬化劑、潛伏性硫醇硬化劑或潛伏性胺硬化劑。再者,上述熱硬化劑可經聚胺基甲酸酯樹脂或聚酯樹脂等高分子物質被覆。
上述咪唑硬化劑並無特別限定。作為上述咪唑硬化劑,可列舉:2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、1-氰基乙基-2-苯基咪唑、1-氰基乙基-2-苯基咪唑鎓偏苯三酸鹽、2,4-二胺基-6-[2'-甲基咪唑基-(1')]-乙基-s-三及2,4-二胺基-6-[2'-甲基咪唑基-(1')]-乙基-s-三異三聚氰酸加成物等。
上述硫醇硬化劑並無特別限定。作為上述硫醇硬化劑,可列舉:三羥甲基丙烷三-3-巰基丙酸酯、季戊四醇四-3-巰基丙酸酯及二季戊四醇六-3-巰基丙酸酯等。
上述胺硬化劑並無特別限定。作為上述胺硬化劑,可列舉:三氟化硼-胺錯合物、六亞甲基二胺、八亞甲基二胺、十亞甲基二胺、3,9-雙(3-胺基丙基)-2,4,8,10-四螺[5.5]十一烷、雙(4-胺基環己基)甲烷、間苯二胺及二胺基二苯基碸等。
上述熱陽離子硬化劑並無特別限定。作為上述熱陽離子硬化劑,可列舉:錪系陽離子硬化劑、氧鎓系陽離子硬化劑及鋶系陽離子硬化劑等。作為上述錪系陽離子硬化劑,可列舉雙(4-第三丁基苯基)錪六氟磷酸鹽等。作為上述氧鎓系陽離子硬化劑,可列舉三甲基氧鎓四氟硼酸鹽等。作為上述鋶系陽離子硬化劑,可列舉三-對甲苯基鋶六氟磷酸鹽等。
上述熱自由基產生劑並無特別限定。作為上述熱自由基產生劑,可列舉偶氮化合物及有機過氧化物等。作為上述偶氮化合物,可列舉偶氮二異丁腈(AIBN)等。作為上述有機過氧化物,可列舉過氧化二-第三丁基及過氧化甲基乙基酮等。
上述熱硬化劑之反應開始溫度較佳為50℃以上,更佳為60℃以上,進而較佳為70℃以上,且較佳為250℃以下,更佳為200℃以下,進而較佳為190℃以下,尤佳為180℃以下。若上述熱硬化劑之反應開始溫度為上述下限以上及上述上限以下,則焊料更有效率地配置於電極上。
上述熱硬化劑之含量並無特別限定。相對於上述熱硬化性化合物100重量份,上述熱硬化劑之含量較佳為0.01重量份以上,更佳為1重量份以上,且較佳為200重量份以下,更佳為100重量份以下,進而較佳為75重量份以下。若上述熱硬化劑之含量為上述下限以上,則容易使熱硬化性化合物充分地硬化。若上述熱硬化劑之含量為上述上限以下,則於硬化後不易殘存未參與硬化之剩餘之熱硬化劑,且硬化物之耐熱性變得更高。
(助焊劑) 本發明之導電材料包含助焊劑。本發明之導電材料較佳為可具備不存在具有上述助焊劑之平均粒徑之2倍以上之粒徑之助焊劑的構成(第1a構成)。本發明之導電材料較佳為可具備於上述助焊劑之總個數100%中,具有上述助焊劑之平均粒徑之2倍以上之粒徑之助焊劑以未達10%之個數存在的構成(第1b構成)。本發明之導電材料較佳為具備自上述導電材料去除上述導電性粒子後之組合物為膠體,上述助焊劑以膠體粒子之形式存在的構成(第2構成)。
於上述導電材料具備上述第1a構成之情形時,較佳為不存在具有上述助焊劑之平均粒徑之1.8倍以上之粒徑的助焊劑,更佳為不存在具有上述助焊劑之平均粒徑之1.5倍以上之粒徑的助焊劑。若上述助焊劑之平均粒徑滿足上述較佳之條件,則可進一步提高保存穩定性,可進一步提高焊料之凝集性,進而,可進一步提高硬化物之耐熱性。
於上述導電材料具備上述第1b構成之情形時,較佳為於上述助焊劑之總個數100%中,具有上述助焊劑之平均粒徑之2倍以上之粒徑的助焊劑以8%以下之個數存在。更佳為於上述助焊劑之總個數100%中,具有上述助焊劑之平均粒徑之2倍以上之粒徑的助焊劑以6%以下之個數存在。若具有上述助焊劑之平均粒徑之2倍以上之粒徑之助焊劑之個數的比率為上述上限以下,則可進一步提高保存穩定性,可進一步提高焊料之凝集性,進而,可進一步提高硬化物之耐熱性。
較佳為不存在具有上述助焊劑之平均粒徑之1.5倍以上之粒徑的助焊劑,或者於上述助焊劑之總個數100%中,具有上述助焊劑之平均粒徑之1.5倍以上之粒徑的助焊劑以未達20%之個數存在。較佳為於上述助焊劑之總個數100%中,具有上述助焊劑之平均粒徑之1.5倍以上之粒徑的助焊劑以未達20%之個數存在。更佳為於上述助焊劑之總個數100%中,具有上述助焊劑之平均粒徑之1.5倍以上之粒徑的助焊劑以10%以下之個數存在。進而較佳為於上述助焊劑之總個數100%中,具有上述助焊劑之平均粒徑之1.5倍以上之粒徑的助焊劑以5%以下之個數存在。若具有上述助焊劑之平均粒徑之1.5倍以上之粒徑之助焊劑之個數的比率未達上述上限且為上述上限以下,則可進一步提高保存穩定性,可進一步提高焊料之凝集性,進而,可進一步提高硬化物之耐熱性。
就更有效地提高保存穩定性之觀點、更有效地提高焊料之凝集性之觀點、及更有效地提高硬化物之耐熱性之觀點而言,上述助焊劑之平均粒徑較佳為1 μm以下,更佳為未達1 μm,進而較佳為0.8 μm以下。上述助焊劑之平均粒徑之下限並無特別限定。上述助焊劑之平均粒徑亦可為0.1 μm以上。
關於上述助焊劑之粒徑,於助焊劑為真球狀之情形時,表示直徑,於助焊劑不為真球狀之情形時,表示最大直徑。
上述助焊劑之平均粒徑表示數量平均粒徑。上述助焊劑之粒徑較佳為藉由利用電子顯微鏡觀察50個任意之助焊劑,算出平均值而求出。
就更有效地提高保存穩定性之觀點、更有效地提高焊料之凝集性之觀點、及更有效地提高硬化物之耐熱性之觀點而言,上述助焊劑之粒徑之CV值(變異係數)較佳為40%以下,更佳為20%以下。上述助焊劑之粒徑之CV值之下限並無特別限定。上述助焊劑之粒徑之CV值可為0.01%以上。
上述助焊劑之粒徑之CV值(變異係數)可以如下方式進行測定。
CV值(%)=(ρ/Dn)×100 ρ:助焊劑之粒徑之標準偏差 Dn:助焊劑之粒徑之平均值
上述助焊劑之形狀並無特別限定。上述助焊劑之形狀可為球狀,亦可為扁平狀等球狀以外之形狀。
於上述導電材料具備上述第2構成之情形時,自上述導電材料去除上述導電性粒子後之組合物為膠體。就更有效地提高保存穩定性之觀點、更有效地提高焊料之凝集性之觀點、及更有效地提高硬化物之耐熱性之觀點而言,上述組合物較佳為組合物之整體為膠體。上述組合物只要包含為膠體之部分即可,亦可並非組合物之整體為膠體。
於上述導電材料具備上述第2構成之情形時,上述助焊劑係以膠體粒子之形式存在。就更有效地提高保存穩定性之觀點、更有效地提高焊料之凝集性之觀點、及更有效地提高硬化物之耐熱性之觀點而言,上述助焊劑較佳為膠體粒子,上述助焊劑更佳為於上述組合物中具有上述平均粒徑之膠體粒子。就更有效地提高保存穩定性之觀點、更有效地提高焊料之凝集性之觀點、及更有效地提高硬化物之耐熱性之觀點而言,上述助焊劑較佳為分散於上述組合物中,上述助焊劑更佳為均勻地分散於上述組合物中。於上述導電材料中,較佳為助焊劑之總個數之20%以上為膠體粒子。於上述導電材料中,只要助焊劑之一部分為膠體粒子即可,亦可並非所有助焊劑為膠體粒子。
作為確認上述組合物為膠體之方法,可列舉使用上述組合物、或上述組合物與不溶解上述助焊劑之溶劑之混合物,觀察廷得耳現象之方法等。
作為上述助焊劑,例如可列舉:氯化鋅、氯化鋅與無機鹵化物之混合物、氯化鋅與無機酸之混合物、熔融鹽、磷酸、磷酸之衍生物、有機鹵化物、肼、有機酸及松脂等。上述助焊劑可僅使用1種,亦可併用2種以上。
作為上述熔融鹽,可列舉氯化銨等。作為上述有機酸,可列舉:乳酸、檸檬酸、硬脂酸、麩胺酸、蘋果酸及戊二酸等。作為上述松脂,可列舉活化松脂及非活化松脂等。上述助焊劑較佳為具有2個以上之羧基之有機酸、或松脂。上述助焊劑可為具有2個以上之羧基之有機酸,亦可為松脂。藉由使用具有2個以上之羧基之有機酸、或松脂,電極間之導通可靠性變得更高。
上述松脂係以松香酸作為主成分之松脂類。上述助焊劑較佳為松脂類,更佳為松香酸。藉由使用該較佳之助焊劑,電極間之導通可靠性變得更高。
上述助焊劑之熔點(活性溫度)較佳為50℃以上,更佳為70℃以上,進而較佳為80℃以上,且較佳為200℃以下,更佳為190℃以下,進一步較佳為160℃以下,進而較佳為150℃以下,進而更佳為140℃以下。若上述助焊劑之熔點(活性溫度)為上述下限以上及上述上限以下,則更有效地發揮助焊劑效果,導電性粒子中之焊料更有效率地配置於電極上。上述助焊劑之熔點(活性溫度)較佳為60℃以上且190℃以下。上述助焊劑之熔點(活性溫度)尤佳為80℃以上且140℃以下。
作為助焊劑之活性溫度(熔點)為60℃以上且190℃以下之上述助焊劑,可列舉:丁二酸(熔點186℃)、戊二酸(熔點96℃)、己二酸(熔點152℃)、庚二酸(熔點104℃)、辛二酸(熔點142℃)等二羧酸、苯甲酸(熔點122℃)及蘋果酸(熔點130℃)等。
又,上述助焊劑之沸點較佳為200℃以下。
上述助焊劑較佳為藉由加熱而釋出陽離子之助焊劑。藉由使用藉由加熱而釋出陽離子之助焊劑,可將導電性粒子中之焊料更有效率地配置於電極上。
作為上述藉由加熱而釋出陽離子之助焊劑,可列舉上述熱陽離子硬化劑。
上述助焊劑進而較佳為酸化合物與鹼化合物之鹽。上述酸化合物較佳為具有清洗金屬之表面之效果,上述鹼化合物較佳為具有中和上述酸化合物之作用。上述助焊劑較佳為上述酸化合物與上述鹼化合物之中和反應物。上述助焊劑可僅使用1種,亦可併用2種以上。
就於電極上更有效率地配置導電性粒子中之焊料之觀點而言,上述助焊劑之熔點較佳為低於上述導電性粒子中之焊料之熔點,更佳為低5℃以上,進而較佳為低10℃以上。但是,上述助焊劑之熔點亦可高於上述導電性粒子中之焊料之熔點。通常,上述導電材料之使用溫度為上述導電性粒子中之焊料之熔點以上,若上述助焊劑之熔點為上述導電材料之使用溫度以下,則即便上述助焊劑之熔點高於上述導電性粒子中之焊料之熔點,上述助焊劑亦可充分地發揮作為助焊劑之性能。例如於導電材料之使用溫度為150℃以上,包含導電性粒子中之焊料(Sn42
Bi58
:熔點139℃)、及作為蘋果酸與苄基胺之鹽之助焊劑(熔點146℃)之導電材料中,上述作為蘋果酸與苄基胺之鹽之助焊劑充分地表現出助焊劑作用。
就將導電性粒子中之焊料更有效率地配置於電極上之觀點而言,上述助焊劑之熔點較佳為低於上述熱硬化劑之反應開始溫度,更佳為低5℃以上,進而較佳為低10℃以上。
上述酸化合物較佳為具有羧基之有機化合物。作為上述酸化合物,可列舉:作為脂肪族系羧酸之丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、檸檬酸、蘋果酸;作為環狀脂肪族羧酸之環己基羧酸、1,4-環己基二羧酸;作為芳香族羧酸之間苯二甲酸、對苯二甲酸、偏苯三甲酸及乙二胺四乙酸等。上述酸化合物較佳為戊二酸、壬二酸或蘋果酸。
上述鹼化合物較佳為具有胺基之有機化合物。作為上述鹼化合物,可列舉:二乙醇胺、三乙醇胺、甲基二乙醇胺、乙基二乙醇胺、環己基胺、二環己基胺、苄基胺、二苯甲基胺、2-甲基苄基胺、3-甲基苄基胺、4-第三丁基苄基胺、N-甲基苄基胺、N-乙基苄基胺、N-苯基苄基胺、N-第三丁基苄基胺、N-異丙基苄基胺、N,N-二甲基苄基胺、咪唑化合物及三唑化合物。上述鹼化合物較佳為苄基胺、2-甲基苄基胺或3-甲基苄基胺。
上述助焊劑可分散於導電材料中,亦可附著於導電性粒子之表面上。就更有效地提高助焊劑效果之觀點而言,上述助焊劑較佳為附著於導電性粒子之表面上。
滿足上述第1a構成、上述第1b構成及上述第2構成之助焊劑例如可藉由使固體助焊劑熔融,其後使之再析出而獲得。較佳為平穩地進行再析出。獲得上述助焊劑之方法較佳為將固體助焊劑加熱至熔點以上,使助焊劑完全熔融之方法。獲得上述助焊劑之方法較佳為使熔融之助焊劑緩慢再析出之方法。藉由上述方法,可簡便地獲得具有上述平均粒徑之均一之助焊劑。
作為獲得平均粒徑相對較小之助焊劑之其他方法,例如可列舉將固體助焊劑粉碎之方法。然而,於將固體助焊劑粉碎之方法中,減小助焊劑之平均粒徑有極限,難以獲得具有上述平均粒徑之助焊劑。進而,於將助焊劑粉碎後助焊劑彼此凝集,容易成為不均一之助焊劑。不均一之助焊劑(粉碎之助焊劑)難以均勻地分散於導電材料中,於使用不均一之助焊劑之情形時,為了提高焊料之凝集性,導電材料中之助焊劑之含量容易變得相對較多。結果為導電材料之保存穩定性降低,導電材料之硬化物之耐熱性降低,難以獲得本發明之效果。因此,上述助焊劑較佳為藉由將固體助焊劑粉碎之方法以外之方法獲得,較佳為藉由使再析出速度相對較慢之固體助焊劑熔融,其後使之再析出而獲得。
就更有效地提高保存穩定性,更有效地提高焊料之凝集性之觀點、及更有效地提高硬化物之耐熱性之觀點而言,相對於上述熱硬化性化合物100重量份,上述助焊劑之含量較佳為1重量份以上,更佳為2重量份以上,且較佳為20重量份以下,更佳為15重量份以下。
就更有效地提高保存穩定性之觀點、更有效地提高焊料之凝集性之觀點、及更有效地提高硬化物之耐熱性之觀點而言,於上述導電材料100重量%中,上述助焊劑之含量較佳為0.05重量%以上,更佳為2重量%以上,且較佳為20重量%以下,更佳為15重量%以下。又,若上述助焊劑之含量為上述下限以上及上述上限以下,則更不易於導電性粒子中之焊料及電極之表面形成氧化被膜,進而,可更有效地去除形成於導電性粒子中之焊料及電極之表面之氧化被膜。
(填料) 於上述導電材料中,亦可添加填料。填料可為有機填料,亦可為無機填料。藉由添加填料,可使導電性粒子均勻地凝集於基板之所有電極上。
上述導電材料較佳為不包含上述填料,或者以5重量%以下包含上述填料。於使用結晶性熱硬化性化合物之情形時,填料之含量越少,則焊料越容易移動至電極上。
於上述導電材料100重量%中,上述填料之含量較佳為0重量%(不含有)以上,且較佳為5重量%以下,更佳為2重量%以下,進而較佳為1重量%以下。若上述填料之含量為上述下限以上及上述上限以下,則導電性粒子更有效率地配置於電極上。
(其他成分) 上述導電材料亦可視需要,例如包含填充劑、增量劑、軟化劑、塑化劑、聚合觸媒、硬化觸媒、著色劑、抗氧化劑、熱穩定劑、光穩定劑、紫外線吸收劑、潤滑劑、防靜電劑及阻燃劑等各種添加劑。
(連接構造體) 本發明之連接構造體具備:第1連接對象構件,其係於表面具有第1電極;第2連接對象構件,其係於表面具有第2電極;及連接部,其係將上述第1連接對象構件與上述第2連接對象構件連接。於本發明之連接構造體中,上述連接部之材料為上述導電材料。於本發明之連接構造體中,上述連接部為上述導電材料之硬化物。於本發明之連接構造體中,上述連接部由上述導電材料形成。於本發明之連接構造體中,上述第1電極與上述第2電極藉由上述連接部中之焊料部電性連接。
於本發明之連接構造體中,使用特定之導電材料,故而導電性粒子中之焊料容易聚集於第1電極與第2電極之間,可將焊料有效率地配置於電極(線)上。又,焊料之一部分不易配置於未形成電極之區域(間隙),可使配置於未形成電極之區域之焊料之量相當少。因此,可提高第1電極與第2電極之間之導通可靠性。而且,可防止不應連接之橫向鄰接之電極間之電性連接,可提高絕緣可靠性。
又,為了將導電性粒子中之焊料有效率地配置於電極上,且使配置於未形成電極之區域之焊料之量相當少,上述導電材料較佳為使用導電膏而非導電膜。
電極間之焊料部之厚度較佳為10 μm以上,更佳為20 μm以上,且較佳為100 μm以下,更佳為80 μm以下。電極之表面上之焊料潤濕面積(露出電極之面積100%中之焊料接觸之面積)較佳為50%以上,更佳為60%以上,進而較佳為70%以上,且較佳為100%以下。
以下,一面參照圖式,一面說明本發明之具體之實施形態。
圖1係模式性地表示使用本發明之一實施形態之導電材料所獲得之連接構造體的剖視圖。
圖1所示之連接構造體1具備第1連接對象構件2、第2連接對象構件3、及將第1連接對象構件2與第2連接對象構件3連接之連接部4。連接部4係由上述導電材料形成。於本實施形態中,導電材料包含導電性粒子、熱硬化性化合物及助焊劑。於本實施形態中,包含焊料粒子作為上述導電性粒子。將上述熱硬化性化合物、上述熱硬化劑及上述助焊劑稱為熱硬化性成分。
連接部4具有:焊料部4A,其係複數個焊料粒子聚集並相互接合而成;及硬化物部4B,其係熱硬化性成分進行熱硬化而成。
第1連接對象構件2係於表面(上表面)具有複數個第1電極2a。第2連接對象構件3係於表面(下表面)具有複數個第2電極3a。第1電極2a與第2電極3a係藉由焊料部4A電性連接。因此,第1連接對象構件2與第2連接對象構件3係藉由焊料部4A電性連接。再者,於連接部4中,於與聚集於第1電極2a與第2電極3a之間之焊料部4A不同之區域(硬化物部4B部分)不存在焊料。於與焊料部4A不同之區域(硬化物部4B部分)不存在與焊料部4A分離之焊料。再者,若為少量,則亦可於與聚集於第1電極2a與第2電極3a之間之焊料部4A不同之區域(硬化物部4B部分)存在焊料。
如圖1所示,於連接構造體1中,複數個焊料粒子聚集於第1電極2a與第2電極3a之間,複數個焊料粒子熔融後,焊料粒子之熔融物於電極之表面潤濕擴散後固化,形成焊料部4A。因此,焊料部4A與第1電極2a、以及焊料部4A與第2電極3a之連接面積變大。即,藉由使用焊料粒子,與使用導電部之外表面部分為鎳、金或銅等金屬之導電性粒子之情形相比,焊料部4A與第1電極2a、以及焊料部4A與第2電極3a之接觸面積變大。因此,連接構造體1中之導通可靠性及連接可靠性變高。再者,導電材料中所包含之助焊劑一般藉由加熱逐漸失活。
再者,於圖1所示之連接構造體1中,焊料部4A之全部位於第1、第2電極2a、3a間對向之區域。圖3所示之變化例之連接構造體1X僅連接部4X與圖1所示之連接構造體1不同。連接部4X具有焊料部4XA及硬化物部4XB。亦可如連接構造體1X般,焊料部4XA之大部分位於第1、第2電極2a、3a對向之區域,焊料部4XA之一部分自第1、第2電極2a、3a對向之區域向側方溢出。自第1、第2電極2a、3a對向之區域向側方溢出之焊料部4XA係焊料部4XA之一部分,並非自焊料部4XA分離之焊料。再者,於本實施形態中,可減少自焊料部分離之焊料之量,但亦可於硬化物部中存在自焊料部分離之焊料。
若減少焊料粒子之使用量,則容易獲得連接構造體1。若增多焊料粒子之使用量,則容易獲得連接構造體1X。
於上述第1電極、上述連接部及上述第2電極之積層方向上觀察上述第1電極與上述第2電極相互對向之部分。於此情形時,就進一步提高導通可靠性之觀點而言,較佳為於上述第1電極與上述第2電極相互對向之部分之面積100%中之50%以上(更佳為60%以上,進而較佳為70%以上,尤佳為80%以上,最佳為90%以上)配置有上述連接部中之焊料部。
其次,說明使用本發明之一實施形態之導電材料製造連接構造體1之方法的一例。
首先,準備於表面(上表面)具有第1電極2a之第1連接對象構件2。其次,如圖2(a)所示,於第1連接對象構件2之表面上配置包含熱硬化性成分11B及複數個焊料粒子11A之導電材料11(第1步驟)。導電材料11包含熱硬化性化合物、熱硬化劑及助焊劑作為熱硬化性成分11B。
於第1連接對象構件2之設置有第1電極2a之表面上配置導電材料11。於配置導電材料11後,焊料粒子11A配置於第1電極2a(線)上、及未形成第1電極2a之區域(間隙)上兩者。
作為導電材料11之配置方法,並無特別限定,可列舉:藉由點膠機之塗佈、網版印刷、及藉由噴墨裝置之噴出等。
又,準備於表面(下表面)具有第2電極3a之第2連接對象構件3。其次,如圖2(b)所示,於第1連接對象構件2之表面上之導電材料11中,於導電材料11之與第1連接對象構件2側相反之一側之表面上配置第2連接對象構件3(第2步驟)。於導電材料11之表面上,自第2電極3a側配置第2連接對象構件3。此時,使第1電極2a與第2電極3a對向。
其次,將導電材料11加熱至焊料粒子11A之熔點以上(第3步驟)。較佳為將導電材料11加熱至熱硬化性成分11B(熱硬化性化合物)之硬化溫度以上。於該加熱時,存在於未形成電極之區域之焊料粒子11A聚集於第1電極2a與第2電極3a之間(自凝集效果)。於使用導電膏而非導電膜之情形時,焊料粒子11A更有效地聚集於第1電極2a與第2電極3a之間。又,焊料粒子11A進行熔融,相互接合。又,熱硬化性成分11B進行熱硬化。其結果為如圖2(c)所示,將第1連接對象構件2與第2連接對象構件3連接之連接部4由導電材料11形成。由導電材料11形成連接部4,藉由複數個焊料粒子11A接合而形成焊料部4A,藉由熱硬化性成分11B進行熱硬化而形成硬化物部4B。若焊料粒子11A充分地移動,則亦可自開始進行未位於第1電極2a與第2電極3a之間之焊料粒子11A之移動起至於第1電極2a與第2電極3a之間完成焊料粒子11A之移動之前,不將溫度保持為一定。
於本實施形態中,較佳為於上述第2步驟及上述第3步驟中不進行加壓。於此情形時,第2連接對象構件3之重量施加至導電材料11。因此,於形成連接部4時,焊料粒子11A更有效地聚集於第1電極2a與第2電極3a之間。再者,若於上述第2步驟及上述第3步驟中之至少一者中進行加壓,則阻礙焊料粒子11A欲聚集於第1電極2a與第2電極3a之間之作用之傾向變高。
於將第2連接對象構件重疊於塗佈有導電材料之第1連接對象構件時,有於第1連接對象構件之電極與第2連接對象構件之電極之對準偏移之狀態下,重疊第1連接對象構件與第2連接對象構件之情形。於本實施形態中,不進行加壓,故而可修正該偏移,使第1連接對象構件之電極與第2連接對象構件之電極連接(自對準效果)。其原因在於自凝集於第1連接對象構件之電極與第2連接對象構件之電極之間之熔融之焊料係於第1連接對象構件之電極與第2連接對象構件之電極之間之焊料與導電材料之其他成分接觸之面積成為最小的情形時能量變得穩定。而且,其原因在於施加至作為成為該最小之面積之連接構造之對準之連接構造的力發揮作用。此時,較理想為導電材料未硬化,且於該溫度、時間下,導電材料之導電性粒子以外之成分之黏度足夠低。
焊料之熔點下之導電材料之黏度較佳為50 Pa・s以下,更佳為10 Pa・s以下,進而較佳為1 Pa・s以下,且較佳為0.1 Pa・s以上,更佳為0.2 Pa・s以上。若上述黏度為上述上限以下,則可使導電性粒子中之焊料有效率地凝集。若上述黏度為上述下限以上,則可抑制連接部之孔隙,抑制導電材料向連接部以外之溢出。
焊料之熔點下之導電材料之黏度係以如下方式進行測定。
上述焊料之熔點下之導電材料之黏度可使用STRESSTECH (REOLOGICA公司製造)等,於應變控制1 rad、頻率1 Hz、升溫速度20℃/分鐘、測定溫度範圍25~200℃(但是,於焊料之熔點超過200℃之情形時,將溫度上限設為焊料之熔點)之條件下進行測定。根據測定結果,評價焊料之熔點(℃)下之黏度。
如此,獲得圖1所示之連接構造體1。再者,可連續進行上述第2步驟及上述第3步驟。又,亦可於進行上述第2步驟後,使所獲得之第1連接對象構件2、導電材料11及第2連接對象構件3之積層體向加熱部移動,進行上述第3步驟。為了進行上述加熱,可於加熱構件上配置上述積層體,亦可於經加熱之空間內配置上述積層體。
上述第3步驟中之上述加熱溫度較佳為140℃以上,更佳為160℃以上,且較佳為450℃以下,更佳為250℃以下,進而較佳為200℃以下。
作為上述第3步驟中之加熱方法,可列舉如下方法:使用回焊爐或使用烘箱將連接構造體整體加熱至導電性粒子中之焊料之熔點以上及熱硬化性成分之硬化溫度以上;或者僅局部地加熱連接構造體之連接部。
作為局部地進行加熱之方法中所使用之器具,可列舉:加熱板、賦予熱風之熱風槍、烙鐵及紅外線加熱器等。
又,於藉由加熱板局部地進行加熱時,較佳為連接部正下方藉由導熱性較高之金屬形成加熱板上表面,其他較佳為不進行加熱之部位藉由氟樹脂等導熱性較低之材質形成加熱板上表面。
上述第1、第2連接對象構件並無特別限定。作為上述第1、第2連接對象構件,具體而言,可列舉:半導體晶片、半導體封裝體、LED晶片、LED封裝體、電容器及二極體等電子零件;以及樹脂膜、印刷基板、軟性印刷基板、軟性扁平電纜、剛性軟性基板、玻璃環氧基板及玻璃基板等電路基板等電子零件等。上述第1、第2連接對象構件較佳為電子零件。
較佳為上述第1連接對象構件及上述第2連接對象構件中之至少一者為樹脂膜、軟性印刷基板、軟性扁平電纜或剛性軟性基板。較佳為上述第1連接對象構件及上述第2連接對象構件中之至少一者為樹脂膜、軟性印刷基板、軟性扁平電纜或剛性軟性基板。樹脂膜、軟性印刷基板、軟性扁平電纜及剛性軟性基板具有柔軟性較高且相對輕量之性質。於在此種連接對象構件之連接中使用導電膜之情形時,有焊料難以聚集於電極上之傾向。相對於此,藉由使用導電膏,即便使用樹脂膜、軟性印刷基板、軟性扁平電纜或剛性軟性基板,亦可將焊料有效率地聚集於電極上,藉此可充分地提高電極間之導通可靠性。於使用樹脂膜、軟性印刷基板、軟性扁平電纜或剛性軟性基板之情形時,與使用半導體晶片等其他連接對象構件之情形相比,更有效地獲得由不進行加壓所帶來之電極間之導通可靠性之提昇效果。
作為設置於上述連接對象構件之電極,可列舉:金電極、鎳電極、錫電極、鋁電極、銅電極、鉬電極、銀電極、SUS電極及鎢電極等金屬電極。於上述連接對象構件為軟性印刷基板之情形時,上述電極較佳為金電極、鎳電極、錫電極、銀電極或銅電極。於上述連接對象構件為玻璃基板之情形時,上述電極較佳為鋁電極、銅電極、鉬電極、銀電極或鎢電極。再者,於上述電極為鋁電極之情形時,可為僅由鋁形成之電極,亦可為於金屬氧化物層之表面積層有鋁層之電極。作為上述金屬氧化物層之材料,可列舉:摻雜有三價金屬元素之氧化銦;及摻雜有三價金屬元素之氧化鋅等。作為上述三價金屬元素,可列舉:Sn、Al及Ga等。
以下,列舉實施例及比較例,具體地說明本發明。本發明並不僅限定於以下之實施例。
熱硬化性化合物: Mitsubishi Chemical公司製造之「jER 152」,環氧樹脂
熱硬化劑(熱硬化促進劑(觸媒)): Stella Chemifa公司製造之「BF3-MEA」,三氟化硼-單乙基胺錯合物
導電性粒子: 三井金屬礦業公司製造之「Sn42
Bi58
(DS-10)」
助焊劑: (1)助焊劑1 助焊劑1之製作方法: 於玻璃瓶中放入作為反應溶劑之水24 g及戊二酸(和光純藥工業公司製造)13.212 g,於室溫下使該等溶解直至變得均勻。其後,放入苄基胺(和光純藥工業公司製造)10.715 g,攪拌約5分鐘,獲得混合液。將所獲得之混合液放入至5~10℃之冰箱中,放置一晚。藉由過濾而分取析出之結晶,藉由水進行清洗,進行真空乾燥。將乾燥之結晶於140℃下加熱15分鐘使之完全熔融,於25℃下歷時30分鐘緩慢使之再析出,藉此獲得助焊劑1。
(2)助焊劑2 助焊劑2之製作方法: 於玻璃瓶中放入作為反應溶劑之水24 g及戊二酸(和光純藥工業公司製造)13.212 g,於室溫下使該等溶解直至變得均勻。其後,放入苄基胺(和光純藥工業公司製造)10.715 g,攪拌約5分鐘,獲得混合液。將所獲得之混合液放入至5~10℃之冰箱中,放置一晚。藉由過濾而分取析出之結晶,藉由水進行清洗,進行真空乾燥。將乾燥之結晶於160℃下加熱5分鐘使之完全熔融,於25℃下歷時30分鐘緩慢使之再析出,藉此獲得助焊劑2。
(3)助焊劑3 助焊劑3之製作方法: 於玻璃瓶中放入作為反應溶劑之水24 g及戊二酸(和光純藥工業公司製造)13.212 g,於室溫下使該等溶解直至變得均勻。其後,放入苄基胺(和光純藥工業公司製造)10.715 g,攪拌約5分鐘,獲得混合液。將所獲得之混合液放入至5~10℃之冰箱中,放置一晚。藉由過濾而分取析出之結晶,藉由水進行清洗,進行真空乾燥。藉由研缽將乾燥之結晶粉碎,藉此獲得助焊劑3。
(4)助焊劑4 助焊劑4之製作方法: 於玻璃瓶中放入作為反應溶劑之水24 g及戊二酸(和光純藥工業公司製造)13.212 g,於室溫下使該等溶解直至變得均勻。其後,放入苄基胺(和光純藥工業公司製造)10.715 g,攪拌約5分鐘,獲得混合液。將所獲得之混合液放入至5~10℃之冰箱中,放置一晚。藉由過濾而分取析出之結晶,藉由水進行清洗,進行真空乾燥。藉由Nisshin Engineering公司製造之噴射磨機粉碎機將乾燥之結晶粉碎,藉此獲得助焊劑4。
(實施例1~2及比較例1~3) (1)導電材料(各向異性導電膏)之製作 以下述表1所示之調配量調配下述表1所示之成分,獲得導電材料(各向異性導電膏)。
(2)第1連接構造體(L/S=50 μm/50 μm)之製作 使用剛製作後之導電材料(各向異性導電膏),以如下方式製作第1連接構造體。
準備L/S為50 μm/50 μm,於上表面具有電極長度3 mm之銅電極圖案(銅電極之厚度12 μm)之玻璃環氧基板(FR-4基板)(第1連接對象構件)。又,準備L/S為50 μm/50 μm,於下表面具有電極長度3 mm之銅電極圖案(銅電極之厚度12 μm)之軟性印刷基板(第2連接對象構件)。
上述玻璃環氧基板與上述軟性印刷基板之重疊面積設為1.5 cm×3 mm,所連接之電極數設為75對。
於上述玻璃環氧基板之上表面,於玻璃環氧基板之電極上以成為厚度100 μm之方式,使用金屬遮罩,藉由網版印刷而塗敷剛製作後之導電材料(各向異性導電膏),形成導電材料(各向異性導電膏)層。其次,以電極彼此對向之方式將上述軟性印刷基板積層於導電材料(各向異性導電膏)層之上表面。此時,不進行加壓。上述軟性印刷基板之重量施加至導電材料(各向異性導電膏)層。自該狀態,以導電材料(各向異性導電膏)層之溫度自升溫開始起5秒後成為139℃(焊料之熔點)之方式進行加熱。進而,以自升溫開始起15秒後,導電材料(各向異性導電膏)層之溫度成為160℃之方式進行加熱,使導電材料(各向異性導電膏)層硬化,獲得連接構造體。於加熱時,不進行加壓。
(3)第2連接構造體(L/S=75 μm/75 μm)之製作 準備L/S為75 μm/75 μm,於上表面具有電極長度3 mm之銅電極圖案(銅電極之厚度12 μm)之玻璃環氧基板(FR-4基板)(第1連接對象構件)。又,準備L/S為75 μm/75 μm,於下表面具有電極長度3 mm之銅電極圖案(銅電極之厚度12 μm)之軟性印刷基板(第2連接對象構件)。
使用L/S不同之上述玻璃環氧基板及軟性印刷基板,除此以外,以與第1連接構造體之製作相同之方式獲得第2連接構造體。
(4)第3連接構造體(L/S=100 μm/100 μm)之製作 準備L/S為100 μm/100 μm,於上表面具有電極長度3 mm之銅電極圖案(銅電極之厚度12 μm)之玻璃環氧基板(FR-4基板)(第1連接對象構件)。又,準備L/S為100 μm/100 μm,於下表面具有電極長度3 mm之銅電極圖案(銅電極之厚度12 μm)之軟性印刷基板(第2連接對象構件)。
使用L/S不同之上述玻璃環氧基板及軟性印刷基板,除此以外,以與第1連接構造體之製作相同之方式獲得第3連接構造體。
(評價) (1)助焊劑之存在狀態 使用雷射顯微鏡(Olympus公司製造之「OLS4100」),測定50個任意之助焊劑之粒徑,根據其平均值算出所獲得之助焊劑之平均粒徑。
根據所獲得之助焊劑之平均粒徑,算出於助焊劑總個數100%中具有助焊劑之平均粒徑之2倍以上之粒徑之助焊劑之個數的比率、及於助焊劑總個數100%中具有助焊劑之平均粒徑之1.5倍以上之粒徑之助焊劑之個數的比率。
(2)膠體 藉由將所獲得之導電材料(各向異性導電膏)進行過濾,自導電材料(各向異性導電膏)去除導電性粒子。將去除導電性粒子後之組合物放入至10 mL螺旋管中,自螺旋管之橫向照射雷射指示筆,藉此確認是否觀察到由助焊劑所引起之廷得耳現象。按照以下之基準判定膠體。再者,確認到熱硬化性化合物及熱硬化劑溶解。
[膠體之判定基準] ○:觀察到由助焊劑所引起之廷得耳現象 ×:未觀察到由助焊劑所引起之廷得耳現象
(3)保存穩定性 測定剛製作後之導電材料(各向異性導電膏)於25℃下之黏度(η1)。又,將剛製作後之導電材料(各向異性導電膏)於常溫下放置24小時,測定放置後之導電材料(各向異性導電膏)於25℃下之黏度(η2)。上述黏度係使用E型黏度計(東機產業公司製造之「TVE22L」),於25℃及5 rpm之條件下進行測定。根據黏度之測定值算出黏度上升率(η2/η1)。按照以下之基準判定保存穩定性。
[保存穩定性之判定基準] ○:黏度上升率(η2/η1)為1.5以下 △:黏度上升率(η2/η1)超過1.5且為2.0以下 ×:黏度上升率(η2/η1)超過2.0
(4)硬化物之耐熱性 將所獲得之導電材料(各向異性導電膏)於150℃下加熱2小時,藉此獲得硬化物。使用動態黏彈性測定裝置(UBM公司製造之「Rheogel-E」),於升溫速度10℃/分鐘之條件下測定所獲得之硬化物之玻璃轉移溫度(Tg)。按照以下之基準判定硬化物之耐熱性。
[硬化物之耐熱性之判定基準] ○:硬化物之Tg為100℃以上 △:硬化物之Tg為90℃以上且未達100℃ ×:硬化物之Tg未達90℃
(5)電極上之焊料之配置精度(焊料之凝集性) 於所獲得之第1、第2及第3連接構造體中,評價於在第1電極、連接部及第2電極之積層方向上觀察第1電極與第2電極相互對向之部分時,第1電極與第2電極相互對向之部分之面積100%中之配置有連接部中之焊料部之面積的比率X。按照下述基準判定電極上之焊料之配置精度(焊料之凝集性)。
[電極上之焊料之配置精度(焊料之凝集性)之判定基準] ○○:比率X為70%以上 ○:比率X為60%以上且未達70% △:比率X為50%以上且未達60% ×:比率X未達50%
(6)上下之電極間之導通可靠性 於所獲得之第1、第2及第3連接構造體(n=15個)中,分別藉由四端子法測定上下之電極間之每一連接部位之連接電阻。算出連接電阻之平均值。再者,可根據電壓=電流×電阻之關係,測定流通一定之電流時之電壓,藉此求出連接電阻。按照下述基準判定導通可靠性。
[導通可靠性之判定基準] ○○:連接電阻之平均值為50 mΩ以下 ○:連接電阻之平均值超過50 mΩ且為70 mΩ以下 △:連接電阻之平均值超過70 mΩ且為100 mΩ以下 ×:連接電阻之平均值超過100 mΩ,或者產生連接不良
(7)橫向鄰接之電極間之絕緣可靠性 於所獲得之第1、第2及第3連接構造體(n=15個)中,於85℃、濕度85%之環境中放置100小時後,對橫向鄰接之電極間施加5 V,於25處測定電阻值。按照下述基準判定絕緣可靠性。
[絕緣可靠性之判定基準] ○○:連接電阻之平均值為107
Ω以上 ○:連接電阻之平均值為106
Ω以上且未達107
Ω △:連接電阻之平均值為105
Ω以上且未達106
Ω ×:連接電阻之平均值未達105
Ω
將結果示於下述表1。
[表1]
即便於使用樹脂膜、軟性扁平電纜及剛性軟性基板代替軟性印刷基板之情形時,亦可見相同之傾向。
1‧‧‧連接構造體
1X‧‧‧連接構造體
2‧‧‧第1連接對象構件
2a‧‧‧第1電極
3‧‧‧第2連接對象構件
3a‧‧‧第2電極
4‧‧‧連接部
4X‧‧‧連接部
4A‧‧‧焊料部
4XA‧‧‧焊料部
4B‧‧‧硬化物部
4XB‧‧‧硬化物部
11‧‧‧導電材料
11A‧‧‧焊料粒子(導電性粒子)
11B‧‧‧熱硬化性成分
21‧‧‧導電性粒子(焊料粒子)
31‧‧‧導電性粒子
32‧‧‧基材粒子
33‧‧‧導電部(具有焊料之導電部)
33A‧‧‧第2導電部
33B‧‧‧焊料部
41‧‧‧導電性粒子
42‧‧‧焊料部
圖1係模式性地表示使用本發明之一實施形態之導電材料所獲得之連接構造體的剖視圖。 圖2(a)~(c)係用以說明使用本發明之一實施形態之導電材料製造連接構造體之方法之一例之各步驟的剖視圖。 圖3係表示連接構造體之變化例之剖視圖。 圖4係表示可用於導電材料之導電性粒子之第1例之剖視圖。 圖5係表示可用於導電材料之導電性粒子之第2例之剖視圖。 圖6係表示可用於導電材料之導電性粒子之第3例之剖視圖。
Claims (8)
- 一種導電材料,其包含於導電部之外表面部分具有焊料之複數個導電性粒子、熱硬化性化合物及助焊劑,且 具備以下之第1構成及第2構成中之任一者以上: 第1構成:不存在具有上述助焊劑之平均粒徑之2倍以上之粒徑的助焊劑,或者於上述助焊劑之總個數100%中,具有上述助焊劑之平均粒徑之2倍以上之粒徑的助焊劑以未達10%之個數存在; 第2構成:自上述導電材料去除上述導電性粒子後之組合物為膠體,上述助焊劑以膠體粒子之形式存在。
- 如請求項1之導電材料,其中不存在具有上述助焊劑之平均粒徑之1.5倍以上之粒徑的助焊劑,或者於上述助焊劑之總個數100%中,具有上述助焊劑之平均粒徑之1.5倍以上之粒徑的助焊劑以未達20%之個數存在。
- 如請求項1或2之導電材料,其中上述助焊劑之平均粒徑為1 μm以下。
- 如請求項1或2之導電材料,其中相對於上述熱硬化性化合物100重量份,上述助焊劑之含量為1重量份以上且20重量份以下。
- 如請求項1或2之導電材料,其中於導電材料100重量%中,上述助焊劑之含量為0.05重量%以上且20重量%以下。
- 如請求項1或2之導電材料,其係導電膏。
- 一種連接構造體,其具備: 第1連接對象構件,其係於表面具有第1電極; 第2連接對象構件,其係於表面具有第2電極;及 連接部,其係將上述第1連接對象構件與上述第2連接對象構件連接;且 上述連接部之材料係如請求項1至6中任一項之導電材料, 上述第1電極與上述第2電極藉由上述連接部中之焊料部電性連接。
- 如請求項7之連接構造體,其中於在上述第1電極、上述連接部及上述第2電極之積層方向上觀察上述第1電極與上述第2電極相互對向之部分時,於上述第1電極與上述第2電極相互對向之部分之面積100%中之50%以上配置有上述連接部中之焊料部。
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