特開2020-123634(P2020-123634A)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

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  • 特開2020123634-導電性バンプ形成用組成物 図000004
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2020-123634(P2020-123634A)
(43)【公開日】2020年8月13日
(54)【発明の名称】導電性バンプ形成用組成物
(51)【国際特許分類】
   H01L 21/60 20060101AFI20200717BHJP
   H05K 3/32 20060101ALI20200717BHJP
   H01B 1/22 20060101ALI20200717BHJP
【FI】
   H01L21/92 603C
   H05K3/32 C
   H01B1/22 A
   H01L21/92 603B
   H01L21/92 604H
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】OL
【全頁数】13
(21)【出願番号】特願2019-13619(P2019-13619)
(22)【出願日】2019年1月29日
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】(出願人による申告)平成28年度国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構「次世代プリンテッドエレクトロニクス材料・プロセス基盤技術開発/次世代プリンテッドエレクトロニクス材料・プロセス基盤技術開発」委託研究、産業技術力強化法第19条の適用を受ける特許出願
(71)【出願人】
【識別番号】000002886
【氏名又は名称】DIC株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100106909
【弁理士】
【氏名又は名称】棚井 澄雄
(74)【代理人】
【識別番号】100126882
【弁理士】
【氏名又は名称】五十嵐 光永
(72)【発明者】
【氏名】岡本 朋子
【テーマコード(参考)】
5E319
5G301
【Fターム(参考)】
5E319AA03
5E319AC03
5E319BB05
5E319BB07
5E319BB08
5E319BB09
5E319BB10
5E319CC12
5E319CD27
5E319GG20
5G301DA02
5G301DA03
5G301DA05
5G301DA06
5G301DA10
5G301DA13
5G301DA55
5G301DA57
5G301DD01
5G301DE01
(57)【要約】
【課題】底面の直径Lに対する高さHのアスペクト比(H/L)が大きく、尖端部の縦断面の曲率半径Rが小さな導電性バンプを、ディスペンサーを用いて1回の吐出で容易に形成可能な、導電性バンプ形成用組成物の提供。
【解決手段】導電性粒子と、バインダー樹脂と、溶剤と、を含有し、回転式レオメーターを用いて25℃で測定される、せん断速度が10s−1のときの粘度S10が、80〜200Pa・sであり、回転式レオメーターを用いて25℃で測定される、せん断速度が100s−1のときの粘度S100が、5〜50Pa・sである導電性バンプ形成用組成物。
【選択図】図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
導電性粒子と、バインダー樹脂と、溶剤と、を含有し、
回転式レオメーターを用いて25℃で測定される、せん断速度が10s−1のときの粘度S10が、80〜200Pa・sであり、
回転式レオメーターを用いて25℃で測定される、せん断速度が100s−1のときの粘度S100が、5〜30Pa・sである導電性バンプ形成用組成物。
【請求項2】
前記粘度S10に対する、前記粘度S100の比(S100/S10)が、0.050〜0.095である、請求項1に記載の導電性バンプ形成用組成物。
【請求項3】
ディスペンサーを用いて、ノズル内径40μm、吐出時間を0.1sの条件で、前記導電性バンプ形成用組成物を吐出させ、乾燥させて導電性バンプを形成したときの、前記導電性バンプの尖端部の縦断面の曲率半径が、1μm〜40μmである、請求項1又は2に記載の導電性バンプ形成用組成物。
【請求項4】
ディスペンサーを用いて、ノズル内径40μm、吐出時間を0.1sの条件で、前記導電性バンプ形成用組成物を吐出させ、乾燥させて導電性バンプを形成したときの、前記導電性バンプの底面の直径Lに対する、前記導電性バンプの高さHのアスペクト比(H/L)が、0.4〜0.8である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の導電性バンプ形成用組成物。
【請求項5】
前記導電性粒子の平均粒子径(D50)が、2.0μm以下である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の導電性バンプ形成用組成物。
【請求項6】
前記導電性粒子が、Ag、Cu、Au、Ni、Sn、Pb,Sb、Bi、In、Si若しくはGe、それらの少なくとも1種以上を含む合金、又は、それらの1種以上を含む化合物を含有する、請求項1〜5のいずれか一項に記載の導電性バンプ形成用組成物。
【請求項7】
前記バインダー樹脂が熱硬化性樹脂である、請求項1〜6のいずれか一項に記載の導電性バンプ形成用組成物。
【請求項8】
前記熱硬化性樹脂が、エポキシ樹脂又はフェノール樹脂を含有する、請求項7に記載の導電性バンプ形成用組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、導電性バンプ形成用組成物に関する。
【背景技術】
【0002】
フレキシブル配線基板と回路部材とを接続する方法として、半田バンプ、ワイヤーボンディングバンプ、銅めっきバンプ、及び導電性ペーストを用いて形成したバンプ等によるバンプ法が知られている。
【0003】
例えば、特許文献1は、フォトリソグラフィー技術により金属バンプを作製する方法を開示している。金属バンプは、接着剤層を介して被接続体の接続パットに圧着されている。特許文献2は、開口を有する印刷製版を用い、導電性ペーストを基板上に印刷してバンプを形成することを開示している。導電性ペーストを用いて形成した導電性バンプを用いた回路部材の接続方法は、めっきやフォトリソグラフィーを使用しないため製造コストが低い点で有利であり、さらに基板のそりや導電層の高さのばらつきが大きくても電気的接続性を得られ易い点で有利である。
【0004】
回路部材の接続のための導電性バンプは、底面の直径が微細で、高いアスペクト比(高さ/底面の直径)が求められる。特許文献3及び4では、支持基板上に、複数回、マスクの形状を変化させて導電性ペーストを用いて繰り返し印刷を行うことで、所定の形状、所定の高さの導電性バンプを形成することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特許第3770794号公報
【特許文献2】特許第5513417号公報
【特許文献3】特開2009−212098号公報
【特許文献4】特開2009−212101号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、特許文献2に開示された方法では、開口を有する印刷製版上にバンプが形成されるので、回路部材の接続部の微細化には適していない。また、特許文献3及び4で開示された、繰り返し印刷を行うことで形成された導電性バンプの頭頂部は丸みがあり、回路部材の接続部を微細化した場合、接続信頼性が損なわれるおそれがある。
【0007】
そこで、本発明は、底面の直径Lに対する高さHのアスペクト比(H/L)が大きく、尖端部の縦断面の曲率半径Rが小さな導電性バンプを、ディスペンサーを用いて1回の吐出で容易に形成可能な、導電性バンプ形成用組成物の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明は、以下の態様を包含するものである。
[1] 導電性粒子と、バインダー樹脂と、溶剤と、を含有し、
回転式レオメーターを用いて25℃で測定される、せん断速度が10s−1のときの粘度S10が、80〜200Pa・sであり、
回転式レオメーターを用いて25℃で測定される、せん断速度が100s−1のときの粘度S100が、5〜30Pa・sである導電性バンプ形成用組成物。
[2] 前記粘度S10に対する、前記粘度S100の比(S100/S10)が、0.050〜0.095である、前記[1]に記載の導電性バンプ形成用組成物。
【0009】
[3] ディスペンサーを用いて、ノズル内径40μm、吐出時間を0.1sの条件で、前記導電性バンプ形成用組成物を吐出させ、乾燥させて導電性バンプを形成したときの、前記導電性バンプの尖端部の縦断面の曲率半径が、1μm〜40μmである、前記[1]又は[2]に記載の導電性バンプ形成用組成物。
[4] ディスペンサーを用いて、ノズル内径40μm、吐出時間を0.1sの条件で、前記導電性バンプ形成用組成物を吐出させ、乾燥させて導電性バンプを形成したときの、前記導電性バンプの底面の直径Lに対する、前記導電性バンプの高さHのアスペクト比(H/L)が、0.4〜0.8である、前記[1]〜[3]のいずれか一項に記載の導電性バンプ形成用組成物。
【0010】
[5] 前記導電性粒子の平均粒子径(D50)が、2.0μm以下である、前記[1]〜[4]のいずれか一項に記載の導電性バンプ形成用組成物。
[6] 前記導電性粒子が、Ag、Cu、Au、Ni、Sn、Pb,Sb、Bi、In、Si若しくはGe、それらの少なくとも1種以上を含む合金、又は、それらの1種以上を含む化合物を含有する、前記[1]〜[5]のいずれか一項に記載の導電性バンプ形成用組成物。
[7] 前記バインダー樹脂が熱硬化性樹脂である、前記[1]〜[6]のいずれか一項に記載の導電性バンプ形成用組成物。
[8] 前記熱硬化性樹脂が、エポキシ樹脂又はフェノール樹脂を含有する、前記[7]に記載の導電性バンプ形成用組成物。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、底面の直径Lに対する高さHのアスペクト比(H/L)が大きく、尖端部の縦断面の曲率半径Rが小さな導電性バンプを、ディスペンサーを用いて1回の吐出で容易に形成可能な、導電性バンプ形成用組成物を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
図1】導電性バンプ10の縦断面の形状を示す模式図である。
図2】実施例2の導電性バンプ形成用組成物をディスペンサーのノズルから吐出させてバンプ前駆体を形成している様子を示す写真である。
図3】比較例6の導電性バンプ形成用組成物をディスペンサーのノズルから吐出させてバンプ前駆体を形成している様子を示す写真である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
実施形態の導電性バンプ形成用組成物は、導電性粒子と、バインダー樹脂と、溶剤と、を含有する。本発明の導電性バンプ形成用組成物は、ディスペンサーを用いて吐出することで、基板上に略円錐形状のバンプ前駆体を形成することができ、乾燥させて溶剤を蒸発させることで導電性粒子及びバインダー樹脂を含む導電性バンプを形成することができる。
【0014】
実施形態の導電性バンプ形成用組成物は、回転式レオメーターを用いて25℃で測定される、せん断速度が10s−1のときの粘度S10が、80〜200Pa・sであることが好ましい。粘度S10が、80〜200Pa・sであることで、底面の直径Lに対する高さHのアスペクト比(H/L)が大きく、尖端部の縦断面の曲率半径Rが小さな、略円錐形状の導電性バンプを、形成することができる。
【0015】
前記粘度S10は、80〜200Pa・sであり、85〜180Pa・sであることが好ましく、90〜170Pa・sであることがより好ましく、100〜160Pa・sであることが特に好ましい。前記下限値以上であることで、バンプ前駆体が導電性バンプに変化する間に、液だれを防止して、アスペクト比(H/L)が大きい形状を保ちやすくなり、尖端部の縦断面の曲率半径Rが小さなまま、尖端部の形状を尖塔状に保ちやすくなる。前記上限値以下であることで、ディスペンサーを用いて吐出し易い粘性を確保し易くなる。
【0016】
実施形態の導電性バンプ形成用組成物は、回転式レオメーターを用いて25℃で測定される、せん断速度が100s−1のときの粘度S100が、5〜30Pa・sであることで、ディスペンサーを用いて吐出し易くすることができる。
【0017】
前記粘度S100は、5〜30Pa・sであり、6〜25Pa・sであることが好ましく、7〜20Pa・sであることがより好ましく、8〜15Pa・sであることが特に好ましい。前記下限値以上であることで、アスペクト比(H/L)が大きく、尖端部の縦断面の曲率半径Rが小さな導電性バンプを形成できる粘性を調整し易くなる。ディスペンサーを用いて吐出し易くなる。前記上限値以下であることで、ディスペンサーを用いて吐出し易くなる。
【0018】
実施形態の導電性バンプ形成用組成物は、前記粘度S10に対する、前記粘度S100の比(S100/S10)が、0.050〜0.095であることが好ましく、0.060〜0.090であることがより好ましく、0.065〜0.085であることが特に好ましい。前記上限値以下であることで、ディスペンサーを用いて吐出し易く、かつ、アスペクト比(H/L)が大きく、尖端部の縦断面の曲率半径Rが小さな導電性バンプを形成できる粘性を調整し易くなる。本発明の導電性バンプ形成用組成物は、前記下限値以上の粘性に調整することができる。
【0019】
実施形態の導電性バンプ形成用組成物は、2箇所以上の空圧制御部を有するディスペンサーを用いて、ノズル内径20〜100μm、1箇所目の空圧制御部であるシリンジ背圧(空圧)を0.05Pa〜0.4Pa、2箇所目の空圧制御部である吐出ユニット(R−unit)の空圧を0.05Pa〜0.4Paの条件で、前記導電性バンプ形成用組成物を吐出させ、乾燥させて導電性バンプを形成したとき、底面の直径Lに対する高さHのアスペクト比(H/L)が大きく、尖端部の縦断面の曲率半径Rが小さな導電性バンプを、ディスペンサーを用いて1回の吐出で容易に形成可能である。
2箇所以上の空圧制御部を有するディスペンサーとしては、エンジニアリングシステム社製、R−jet(登録商標)、ツインエアー方式のディスペンサーを挙げることができる。
【0020】
実施形態の導電性バンプ形成用組成物は、ディスペンサーを用いて、ノズル内径40μm、吐出時間を0.1sの条件で、前記導電性バンプ形成用組成物を吐出させ、乾燥させて導電性バンプを形成したときの、前記導電性バンプの尖端部の縦断面の曲率半径が、1μm〜40μmであることが好ましく、2μm〜30μmであることがより好ましく、5μm〜20μmμmであることが特に好ましい。
【0021】
実施形態の導電性バンプ形成用組成物は、ディスペンサーを用いて、ノズル内径40μm、吐出時間を0.1sの条件で、前記導電性バンプ形成用組成物を吐出させ、乾燥させて導電性バンプを形成したときの、前記導電性バンプの底面の直径Lに対する、前記導電性バンプの高さHのアスペクト比(H/L)が、0.4〜0.8であることが好ましく、0.4〜0.7であることがより好ましく、0.4〜0.6であることが特に好ましい。
【0022】
図1は、実施形態の導電性バンプ形成用組成物をディスペンサーのノズルから吐出させ乾燥させて得られる導電性バンプ10の縦断面の形状を示す模式図である。アスペクト比(H/L)が大きく、尖端部の縦断面の曲率半径Rが小さな導電性バンプは、被接続体との圧着時に高い接点圧力を確保しやすいため、例えばIC電極の酸化アルミ層を効率的に破壊することで、信頼性の高い接続が実現できる。さらに、接続時の荷重が低くても接点圧力を確保でき、接続部材が壊れやすい場合や、フレキシブル配線基板などの柔軟性の基材を使用した場合でも、比較的低温で、低い接点圧力の条件で圧着が可能で、信頼性の高い安定した接続が確保できる。接続時に発生するバンプつぶれが発生しにくいため、隣り合うバンプと接触し難く、短絡欠陥が発生し難い。言い換えれば、実施形態の導電性バンプ形成用組成物から得られる円錐状の導電性バンプは回路部材の接続部を微細化できる点で有利である。
【0023】
(導電性粒子)
実施形態の導電性バンプ形成用組成物が含有する導電性粒子としては、Ag、Cu、Au、Ni、Sn、Pb,Sb、Bi、In、Si若しくはGe、それらの少なくとも1種以上を含む合金、又は、それらの1種以上を含む化合物などが挙げられる。
導電性粒子の形状としては、球状、フレーク状などが挙げられ、球状であることが好ましい。導電性粒子の平均粒子径D50は、2.4μm以下であることが好ましく、2.2μm以下であることがより好ましく、2.0μm以下であることが特に好ましい。導電性粒子の平均粒子径D50は、レーザー回折散乱粒度分布測定装置を用いて測定されたメジアン径の値である。
【0024】
実施形態の導電性バンプ形成用組成物で用いる導電性粒子としては、例えば、METALOR社、AMES社、DOWAエレクトロニクス社などから、種々の強熱減量(ig−loss値)の導電粉が市販されている。それらの導電粉をそのまま使用するか、又は、それらの導電粉の表面処理剤の量を調整して使用することができる。一般の導電粉には、粉体の凝集を防ぎ、ペースト化時の分散性や流動性を向上させるために、脂肪酸などの有機物を含む表面処理剤が付着している。表面処理剤が多いと、導電性バンプ形成用組成物の流動性が良く、ディスペンサーによる吐出性能が良好となるが、バンプ前駆体を形状する際に液だれが生じて、導電性バンプが椀状になり易い。導電粉の表面処理剤の量は、表面処理剤と相溶する市販の溶剤で洗浄することで調整することができ、導電粉の表面処理剤の量は、強熱減量試験で求められる強熱減量(ig−loss値)を目安とすることができる。市販の洗浄溶剤の例としては、ヘキサン等の炭化水素系溶剤、エタノール等のアルコール系溶剤、メチルエチルケトン等のケトン系溶剤、酢酸エチル等のエステル系溶剤、プロピレングリコールモノメチルエーテル等のグリコール系溶剤、テトラヒドロフラン等のエーテル系溶剤を使用することができる。導電性粒子の、538℃、30分間の強熱減量試験で求められる強熱減量は、前記導電性粒子の100%に対して、0.40質量%以下であることが好ましく、0.38質量%以下であることがより好ましく、0.36質量%以下であることが特に好ましい。導電性粒子の、538℃、30分間の強熱減量試験で求められる強熱減量は、前記導電性粒子の100%に対して、0.16質量%以上であることが好ましく、0.20質量%以上であることがより好ましく、0.24質量%以上であることが特に好ましい。
【0025】
(バインダー樹脂)
実施形態の導電性バンプ形成用組成物が含有するバインダー樹脂としては、フェノール樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、ウレタン樹脂、塩ビ酢ビ共重合樹脂、ポリアミド樹脂等が挙げられる。中でも、フェノール樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂などの熱硬化性樹脂が好ましく、エポキシ樹脂及びフェノール樹脂を含有することが特に好ましい。
【0026】
エポキシ樹脂としては、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビフェノール等のビスフェノール化合物又はこれらの誘導体、またはトリヒドロキシフェニルメタン骨格、アミノフェノール骨格を有する3官能のもの、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、フェノールアラルキル樹脂、ビフェニルアラルキル樹脂、ナフトールアラルキル樹脂等をエポキシ化したエポキシ樹脂等が挙げられる。また、多機能型のエポキシ樹脂として、ナフタレン型、ジシクロペンタジエン型、ナフタレン骨格変性多官能型、アルキルジフェノール型などのエポキシ樹脂、高分子量型、低温速硬化型等のエポキシ樹脂が、DIC社からEPICLON(登録商標)の商品名で入手可能である。
エポキシ樹脂のエポキシ当量として、220〜2900g/eqのものが特に好ましく、450〜560g/eqのものが特に好ましく、750〜850g/eqのものが特に好ましい。
【0027】
フェノール樹脂としては、アルキルフェノール、多価フェノール、ナフトール等のフェノール類とアルデヒド類との縮合物などが特に制限されることなく用いられる。具体的には、ポリパラビニルフェノール、パラビニルフェノール及び(メタ)アクリル酸系モノマーの共重合体、パラビニルフェノール及びスチレン系モノマーの共重合体、フェノールノボラック樹脂、o−クレゾールノボラック樹脂、p−クレゾールノボラック樹脂、t−ブチルフェノールノボラック樹脂、ジシクロペンタジエンクレゾール樹脂、ポリパラビニルフェノール樹脂、ビスフェノールA型ノボラック樹脂、あるいはこれらの変性物等が挙げられる。
【0028】
実施形態の導電性バンプ形成用組成物中のバインダー樹脂量は、導電性粒子100質量部に対して、2.0〜10.0質量部が好ましく、3.0〜8.0質量部がより好ましく、3.0〜6.0質量部が特に好ましい。
【0029】
(硬化剤)
実施形態の導電性バンプ形成用組成物中に、エポキシ樹脂が含まれる場合には、エポキシ樹脂硬化剤を併用することが好ましい。エポキシ樹脂硬化剤としては、例えば、脂肪族アミン、芳香族アミン、ジシアンジアミド、ジカルボン酸ジヒドラジド化合物、酸無水物、ポリアミドアミン、イミダゾール系エポキシ樹脂硬化剤等が挙げられる。
【0030】
(溶剤)
実施形態の導電性バンプ形成用組成物が含有する溶剤としては、有機溶剤であってよく、導電性粒子及びバインダー樹脂などを分散させて、所定の粘度S10及び粘度S100に調整することが可能なものであれば任意の溶剤系を使用することができる。例えば、各種脂肪族炭化水素系溶剤系、各種芳香族炭化水素系溶剤系、エステル系溶剤系、ケトン系溶剤系、各種アルキレングリコール系溶剤、各種エーテル系溶剤、各種アミド系溶剤等の一種類または二種類以上含んでいてよい。
【0031】
好適に使用できる揮発性有機溶剤としては、例えば、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカン、イソヘキサン、イソオクタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、などの脂肪族炭化水素系揮発性有機溶剤、トルエン、o-キシレン、m-キシレン、p-キシレン、エチルベンゼン、メシチレン、ジクロロベンゼン、クロロナフタレン、ジエチルベンゼンなどの芳香族炭化水素系揮発性溶剤、酢酸エチル、酢酸イソプロピル、酢酸n-プロピル、酢酸イソブチル、酢酸n−ブチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチルなどのエステル系揮発性溶剤、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、sec-ブタノール、tert-ブタノール、シクロヘキサノール、α-テルピネオールなどのアルコール系揮発性溶剤、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、2-ヘキサノン、2-ヘプタノン、2-オクタノンなどのケトン系揮発性溶剤、ジエチレングリコールエチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールメチルエーテルアセテートなどのアルキレングリコール系揮発性溶剤、ジプロピルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテル、ブチルビニルエーテル、アニソール、メトキシトルエン、ベンジルエチルエーテル、ジオキサン、テトラヒドロフランなどのエーテル系揮発性溶剤、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセタミド、などのアミド系揮発性溶媒などがあるが、特に限定するものではない。また、これらは単独または二種類以上を併用してもよい。
【0032】
実施形態の導電性バンプ形成用組成物中の溶剤量は、全導電性バンプ形成用組成物100質量部に対して、0.1〜15質量部が好ましく、1〜10質量部がより好ましく、2〜8質量部が特に好ましい。
【実施例】
【0033】
以下、実施例を示して本発明を詳細に説明するが、本発明は以下の記載によって限定されるものではない。
【0034】
(導電性粒子)
導電性バンプ形成用組成物の製造に用いた導電性粒子として、表1の銀粉A〜銀粉Iを用いた。
銀粉A及び銀粉C〜銀粉Iは、市販の銀粉である。
銀粉Bは、銀粉Aを洗浄したものである。
銀粉A〜銀粉Iの、強熱減量の値、及び平均粒子径は、表1に示すとおりである。
【0035】
<強熱減量試験(Ignition Loss Test)>
導電性粒子である銀粉の強熱減量(ig−loss値)の測定は、JIS0067−1992に従い、秤量した銀粉をマッフル炉(アズワン社製、型式HPM−2N)により538℃で1時間加熱した後、冷却し、再度秤量することにより測定した。
【0036】
<平均粒子径D50の測定>
導電性粒子である銀粉の平均粒子径D50は、レーザー回折散乱粒度分布測定装置を用いて測定されたメジアン径の値であると定義する。具体的には、レーザー回折粒度分布計(_マイクロトラック・ベル社製、型式MT3000)を用い、測定対象物である銀粉0.5gを、エタノール溶液10mlに投入し、測定対象物を分散させた分散液を得る。得られた分散液について粒度分布を測定し、体積基準の累積粒度分布曲線を得る。得られた累積粒度分布曲線において、50%累積時の微小粒子側から見た粒子径(すなわち、D50)の値を、平均粒子径とした。
【0037】
<導電性バンプ形成用組成物の粘度測定>
回転式レオメーター(Anton Paar社製、型式MCR)を用いて、25℃における、各導電性バンプ形成用組成物の10s-1、及び、100s-1のせん断速度での粘度を測定した。
【0038】
[実施例1]
(導電性バンプ形成用組成物の製造)
銀粉A(DOWAエレクトロニクス社製、強熱減量:0.35%、平均粒子径D50:1.0μm)100g、エポキシ樹脂(DIC社製、EPICLON(登録商標)5800)3.0g、フェノール樹脂(丸善石油化学社製、マルカリンカー(登録商標)CST)0.8g、硬化剤(四国化成社製、イミダゾール2E4MZ)40mg、溶剤であるジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート5.2g、をプラネタリーミキサーで十分に混合した後に、三本ロールで錬肉して、実施例1の導電性ペースト(すなわち、導電性バンプ形成用組成物)を調製した。
【0039】
25℃で、回転式レオメーターを用いて測定された、せん断速度が10s−1のときの粘度S10は、130Pa・sであり、同じく、25℃で、回転式レオメーターを用いて測定された、せん断速度が100s−1のときの粘度S100は、10Pa・sであった。
【0040】
[実施例2]
実施例1の銀粉Aを、銀粉B(DOWAエレクトロニクス社製、強熱減量:0.25%、平均粒子径D50:1.0μm)に換えて用いた以外は、実施例1と同様にして、実施例2の導電性ペースト(すなわち、導電性バンプ形成用組成物)を調製した。粘度S10、及び粘度S100の測定結果を表1に示した。
【0041】
[比較例1]
銀粉C(METALOR社製、強熱減量:0.21%、平均粒子径D50:6.2μm)100g、エポキシ樹脂(DIC社製、EPICLON(登録商標)5800)2.6g、フェノール樹脂(丸善石油化学社製、マルカリンカー(登録商標)CST)0.7g、硬化剤(四国化成社製、イミダゾール2E4MZ)40mg、溶剤であるジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート9.3g、をプラネタリーミキサーで十分に混合した後に、三本ロールで錬肉して、比較例1の導電性ペースト(すなわち、導電性バンプ形成用組成物)を調製した。粘度S10、及び粘度S100の測定結果を表1に示した。
【0042】
[比較例2]
比較例1の銀粉Cを、銀粉D(METALOR社製、強熱減量:0.41%、平均粒子径D50:0.9μm)に換えて用いた以外は、比較例1と同様にして、比較例2の導電性ペースト(すなわち、導電性バンプ形成用組成物)を調製した。粘度S10、及び粘度S100の測定結果を表1に示した。
【0043】
[比較例3]
比較例1の銀粉Cを、銀粉E(DOWAエレクトロニクス社製、強熱減量:0.8%、平均粒子径D50:1.8μm)に換えて用いた以外は、比較例1と同様にして、比較例3の導電性ペースト(すなわち、導電性バンプ形成用組成物)を調製した。粘度S10、及び粘度S100の測定結果を表1に示した。
【0044】
[比較例4]
比較例1の銀粉Cを、銀粉F(DOWAエレクトロニクス社製、強熱減量:0.5%、平均粒子径D50:1.9μm)に換えて用いた以外は、比較例1と同様にして、比較例4の導電性ペースト(すなわち、導電性バンプ形成用組成物)を調製した。粘度S10、及び粘度S100の測定結果を表1に示した。
【0045】
[実施例3]
実施例1の銀粉Aを、銀粉G(METALOR社製、強熱減量:0.28%、平均粒子径D50:1.3μm)に換えて用いた以外は、実施例1と同様にして、実施例3の導電性ペースト(すなわち、導電性バンプ形成用組成物)を調製した。粘度S10、及び粘度S100の測定結果を表1に示した。
【0046】
[実施例4]
実施例1の銀粉Aを、銀粉H(METALOR社製、強熱減量:0.28%、平均粒子径D50:1.8μm)に換えて用いた以外は、実施例1と同様にして、実施例4の導電性ペースト(すなわち、導電性バンプ形成用組成物)を調製した。粘度S10、及び粘度S100の測定結果を表1に示した。
【0047】
[比較例5]
比較例1の銀粉Cを、銀粉I(METALOR社製、強熱減量:1.0%、平均粒子径D50:2.0μm)に換えて用いた以外は、比較例1と同様にして、比較例5の導電性ペースト(すなわち、導電性バンプ形成用組成物)を調製した。粘度S10、及び粘度S100の測定結果を表1に示した。
【0048】
[比較例6]
実施例2の溶剤であるジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート5.2gを、同じジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート10.6gに換えて用いた以外は、実施例2と同様にして、比較例6の導電性ペースト(すなわち、導電性バンプ形成用組成物)を調製した。粘度S10、及び粘度S100の測定結果を表1に示した。
【0049】
[比較例7]
比較例7として、藤倉化成社製導電ペースト(FA−353N)を準備した。粘度S10、及び粘度S100の測定結果を表1に示した。
【0050】
(導電性バンプの形成)
導電性バンプ形成用組成物をディスペンサー(エンジニアリングシステム社製、R−jet(登録商標)、ツインエアー方式)で塗布して、フレキシブルプリント回路基板(FPC)の電極上にバンプ前駆体を形成した。塗布条件は、シリンジ背圧(空圧)を0.2Pa、サックバック機能を有する吐出ユニット(R−unit)の空圧を0.2Pa、ディスペンサーのノズル内径を40μm、吐出時間0.1sとした。
バンプ前駆体を形成したフィルム基材を、ホットプレート上で100℃30分乾燥させて、導電性バンプを形成した。
【0051】
(導電性バンプの観察)
乾燥後の導電性バンプの形状を、白色干渉顕微鏡(日立ハイテクノロジーズ社製、型番:VS1330)を用いて観察した。導電性バンプの高さHと底面の直径Lを測定し、アスペクト比(H/L)を算出した。さらに白色干渉顕微鏡の断面のプロファイルから、導電性バンプの尖端部の曲率半径Rを算出した。
【0052】
【表1】
【0053】
図2は、実施例2の導電性バンプ形成用組成物をディスペンサーのノズルから吐出させてバンプ前駆体を形成している様子を示す写真である。また、図3は、比較例6の導電性バンプ形成用組成物をディスペンサーのノズルから吐出させてバンプ前駆体を形成している様子を示す写真である。
【0054】
実施例1〜4の導電性バンプ形成用組成物は、粘度S10が、80〜200Pa・sであり、粘度S100が、5〜30Pa・sであり、ディスペンサーによる吐出性能が良好であった。また、これらにより作製した導電性バンプは、円錐状かつ尖塔状の形状であり、底面の直径Lに対する高さHのアスペクト比(H/L)が大きく、尖端部の縦断面の曲率半径Rが小さな導電性バンプを、ディスペンサーを用いて1回の吐出で容易に形成することができた。一方、比較例1及び5の導電性バンプ形成用組成物は、ディスペンサーによる吐出で詰まりやすく、また、比較例1〜7の導電性バンプ形成用組成物で作製した導電性バンプは椀状であった。
【0055】
更に、比較例の導電性バンプ形成用組成物に対して、実施例の導電性バンプ形成用組成物は、粘度S10に対する粘度S100の比(S100/S10)が、より小さい結果であった。この点も、アスペクト比(H/L)が大きく、曲率半径Rが小さな導電性バンプを、ディスペンサーを用いて1回の吐出で容易に形成することができたことに寄与したものと推察できる。
【産業上の利用可能性】
【0056】
本発明に係る導電性バンプ形成用組成物は、アスペクト比(H/L)が大きく、尖端部の縦断面の曲率半径Rが小さな導電性バンプを、ディスペンサーを用いて1回の吐出で容易に形成可能であるので、回路部材の接続部の微細化、製造工程の低コスト化、低耐熱性の基材に対応するための接続圧着温度の低温化などに、適用が期待できる。
【符号の説明】
【0057】
10・・・導電性バンプ、H・・・導電性バンプの高さ、L・・・導電性バンプの底面の直径、R・・・導電性バンプの尖端部の縦断面の曲率半径
図1
図2
図3