JP6457743B2 - 接続構造体 - Google Patents
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Description
F:導電性粒子が5%圧縮変形したときの荷重値(N)
S:導電性粒子が5%圧縮変形したときの圧縮変位(mm)
R:導電性粒子の半径(mm)
上記基材粒子としては、樹脂粒子、金属粒子を除く無機粒子、有機無機ハイブリッド粒子及び金属粒子等が挙げられる。上記基材粒子は、金属粒子を除く基材粒子であることが好ましく、樹脂粒子、金属粒子を除く無機粒子又は有機無機ハイブリッド粒子であることがより好ましい。上記基材粒子は、コアシェル粒子であってもよい。
上記導電部の材料である金属は特に限定されない。該金属としては、例えば、金、銀、パラジウム、銅、白金、亜鉛、鉄、錫、鉛、アルミニウム、コバルト、インジウム、ニッケル、クロム、チタン、アンチモン、ビスマス、タリウム、ゲルマニウム、カドミウム、ケイ素、タングステン、モリブデン及びこれらの合金等が挙げられる。また、上記金属としては、錫ドープ酸化インジウム(ITO)及びはんだ等が挙げられる。なかでも、電極間の接続抵抗をより一層低くすることができるので、錫を含む合金、ニッケル、パラジウム、銅又は金が好ましく、ニッケル又はパラジウムがより好ましい。
上記導電材料は、導電性粒子と、バインダー樹脂とを含む。上記導電材料は、異方性導電材料であることが好ましい。
上記接続構造体の製造方法は特に限定されない。接続構造体の製造方法の一例としては、第1の接続対象部材と第2の接続対象部材との間に上記導電材料を配置し、積層体を得た後、該積層体を加熱及び加圧する方法等が挙げられる。上記加圧の圧力は9.8×104〜4.9×106Pa程度である。上記加熱の温度は、120〜220℃程度である。
(1)導電性粒子の作製
粒子径が3.0μmであるジビニルベンゼン共重合体樹脂粒子(積水化学工業社製「ミクロパールSP−203」、表1において、この有機コア粒子のタイプを「A」と記載する)の表面を、ゾルゲル反応による縮合反応を用いて無機シェル(厚み250nm)により被覆したコアシェル型の有機無機ハイブリッド粒子(基材粒子)を用意した。
得られた導電性粒子7重量部と、ビスフェノールA型フェノキシ樹脂25重量部と、フルオレン型エポキシ樹脂4重量部と、フェノールノボラック型エポキシ樹脂30重量部と、SI−60L(三新化学工業社製)とを配合して、3分間脱泡攪拌することで、異方性導電ペーストを得た。
L/Sが10μm/20μmであるIZO電極パターン(第1の電極、電極表面の金属のビッカース硬度100Hv)が上面に形成された透明ガラス基板を用意した。また、L/Sが10μm/20μmであるAu電極パターン(第2の電極、電極表面の金属のビッカース硬度50Hv)が下面に形成された半導体チップを用意した。
ニッケル−ボロン導電層におけるボロンの含有量を0.5重量%から3重量%に変更したこと以外は実施例1と同様にして、接続構造体を得た。
粒子径が3.0μmであるジビニルベンゼン共重合体樹脂粒子(積水化学工業社製「ミクロパールSP−203」)の表面を、ゾルゲル反応による縮合反応を用いて無機シェル(厚み250nm)により被覆したコアシェル型の有機無機ハイブリッド粒子(基材粒子)を用意した。
金属ニッケル粒子スラリー(平均粒子径100nm)をアルミナ粒子スラリーに変更した以外は実施例3と同様にして、接続構造体を得た。
粒子径が1.5μmであるジビニルベンゼン共重合体樹脂粒子(表1において、この有機コア粒子のタイプを「B」と記載する)を用意した。この樹脂粒子を有機コア粒子として用いたこと以外は実施例1と同様にして、接続構造体を得た。
接続構造体の作製時に使用する第1の電極であるIZO電極パターンをAL−Ti合金電極パターン(電極表面の金属のビッカース硬度200Hv)に変更したこと以外は実施例1と同様にして、接続構造体を得た。
無機シェルの厚みを175nmに変更したこと以外は実施例1と同様にして、接続構造体を得た。
無機シェルの厚みを130nmに変更したこと以外は実施例1と同様にして、接続構造体を得た。
セパラブルフラスコにイオン交換水2500g、スチレン250g、オクチルメルカプタン50g、及び塩化ナトリウム0.5gを入れ、窒素雰囲気下で攪拌した。その後、70℃に加熱し、過酸化カリウム2.5gを添加し、24時間反応を行うことにより、重合体シード粒子を得た。
芯物質を付着させる前の有機無機ハイブリッド粒子を、粒子径が3.5μmであるジビニルベンゼン共重合体樹脂粒子(積水化学工業社製「ミクロパールSP−2035」)に変更したこと以外は実施例1と同様にして、接続構造体を得た。
無機シェルの厚みを30nmに変更したこと以外は実施例1と同様にして、接続構造体を得た。
無機シェルの厚みを750nmに変更したこと以外は実施例1と同様にして、接続構造体を得た。
実施例9で得られた重合体粒子を使用し、かつ無機シェルの厚みを50nmに変更したこと以外は実施例1と同様とした。
(1)導電性粒子の圧縮弾性率(5%K値)
導電性粒子の5%K値を、23℃の条件で、上述した方法により、微小圧縮試験機(フィッシャー社製「フィッシャースコープH−100」)を用いて測定した。
得られた接続構造体を切断して、第1の電極と上記導電性粒子と上記第2の電極との接続方向における上記導電性粒子の断面を露出させた。なお、露出部分は、導電性粒子の中心を含む。以下の評価を行った。
得られた接続構造体の上下の電極間の接続抵抗をそれぞれ、4端子法により測定した。2つの接続抵抗の平均値を算出した。なお、電圧=電流×抵抗の関係から、一定の電流を流した時の電圧を測定することにより接続抵抗を求めることができる。接続抵抗から導通信頼性を下記の基準で判定した。
○○○:接続抵抗が2.0Ω以下
○○:接続抵抗が2.0Ωを超え、3.0Ω以下
○:接続抵抗が3.0Ωを超え、5.0Ω以下
△:接続抵抗が5.0Ωを超え、10Ω以下
×:接続抵抗が10Ωを超える
得られた接続構造体を85℃及び湿度85%の環境下で500時間放置した。放置後、対向する電極間の接続抵抗を4端子法により測定した。また、信頼性試験後の抵抗を下記の基準で判定した。
○○○:接続抵抗が2.5Ω以下
○○:接続抵抗が2.5Ωを超え、3.0Ω以下
○:接続抵抗が3.0Ωを超え、5.0Ω以下
△:接続抵抗が5.0Ωを超え、10.0Ω以下
×:接続抵抗が10.0Ωを超える
接続構造体において、導電層に割れが生じているか否かを観察した。めっき割れを下記の基準で判定した。
○:めっき膜が割れない
△:めっき膜が縦割れする
×:めっき膜が横割れする
2…第1の接続対象部材
2a…第1の電極
3…第2の接続対象部材
3a…第2の電極
4…接続部
11…導電性粒子
11a…突起
12…基材粒子
13…導電部(導電層)
13a…突起
14…芯物質
15…バインダー樹脂
21…導電性粒子
21a…突起
22…第1の導電部(第1の導電層)
23…第2の導電部(第2の導電層)
23a…突起
24…絶縁物質
31…導電性粒子
32…導電部
Claims (7)
- 第1の電極を表面に有する第1の接続対象部材と、
第2の電極を表面に有する第2の接続対象部材と、
前記第1の接続対象部材と前記第2の接続対象部材とを接続している接続部とを備え、
前記接続部が、導電性粒子とバインダー樹脂とを含む導電材料により形成されており、
前記第1の電極と前記第2の電極とが、前記導電性粒子により電気的に接続されており、
前記導電性粒子に接触している部分の前記第1の電極の表面の金属のビッカース硬度が、前記導電性粒子に接触している部分の前記第2の電極の表面の金属のビッカース硬度よりも大きく、
前記導電性粒子に接触している部分の前記第1の電極の表面の金属のビッカース硬度と前記導電性粒子に接触している部分の前記第2の電極の表面の金属のビッカース硬度との差の絶対値が50Hv以上、450Hv以下であり、
前記導電性粒子が前記第2の電極に埋め込まれていないか、又は、前記導電性粒子の一部分が、前記第2の電極に埋め込まれており、前記導電性粒子の前記第2の電極内に埋め込まれている深さの最大値が1000nm以下であり、
前記導電材料に含まれる前記導電性粒子を5%圧縮したときの圧縮弾性率が1000N/mm2以上、20000N/mm2以下である、接続構造体。 - 前記導電性粒子が、基材粒子と、前記基材粒子の表面上に配置された導電部とを有する、請求項1に記載の接続構造体。
- 前記基材粒子が、有機コアと、前記有機コアの表面上に配置された無機シェルとを有するコアシェル粒子である、請求項2に記載の接続構造体。
- 前記導電材料に含まれる前記基材粒子の粒子径が1μm以上、5μm以下である、請求項2又は3に記載の接続構造体。
- 前記導電性粒子の一部分が前記第2の電極に埋め込まれており、前記導電性粒子の前記第2の電極内に埋め込まれている深さの最大値が1000nm以下であり、
前記第1の電極と前記導電性粒子と前記第2の電極との接続方向における断面において、前記導電性粒子と前記第1の電極との接続距離が0.5μm以上、5.0μm以下である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の接続構造体。 - 前記第1の電極と前記導電性粒子と前記第2の電極との接続方向における断面において、前記導電性粒子と前記第2の電極との接続距離が0.5μm以上、5.0μm以下である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の接続構造体。
- 前記導電性粒子が導電性の表面に、複数の突起を有する、請求項1〜6のいずれか1項に記載の接続構造体。
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