特開 2021-103609 異方性導電フィルム

(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2021-103609(P2021-103609A)

(43)【公開日】2021年7月15日

(54)【発明の名称】異方性導電フィルム

(51)【国際特許分類】

   H01R 11/01 20060101AFI20210618BHJP

   H01R 43/00 20060101ALI20210618BHJP

   H05K 3/32 20060101ALI20210618BHJP

   C09J 7/30 20180101ALI20210618BHJP

   C09J 9/02 20060101ALI20210618BHJP

   C09J 127/18 20060101ALI20210618BHJP

   C09J 11/08 20060101ALI20210618BHJP

   C09J 11/04 20060101ALI20210618BHJP

   C09J 127/12 20060101ALI20210618BHJP

   H01B 1/22 20060101ALI20210618BHJP

   H01B 5/16 20060101ALI20210618BHJP

【ＦＩ】

   H01R11/01 501C

   H01R43/00 H

   H05K3/32 B

   C09J7/30

   C09J9/02

   C09J127/18

   C09J11/08

   C09J11/04

   C09J127/12

   H01B1/22 B

   H01B5/16

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2019-233251(P2019-233251)

(22)【出願日】2019年12月24日

(71)【出願人】

【識別番号】000108410

【氏名又は名称】デクセリアルズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100113424

【弁理士】

【氏名又は名称】野口 信博

(74)【代理人】

【識別番号】100185845

【弁理士】

【氏名又は名称】穂谷野 聡

(72)【発明者】

【氏名】青木 正治

【テーマコード（参考）】

4J004

4J040

5E051

5E319

5G301

5G307

【Ｆターム（参考）】

4J004AA07

4J004FA05

4J040BA192

4J040BA202

4J040DC071

4J040DC091

4J040DN032

4J040HA076

4J040JA09

4J040JB10

4J040KA26

4J040NA19

5E051CA03

5E319AA03

5E319AB06

5E319BB16

5E319CC61

5E319CD26

5E319GG20

5G301DA13

5G301DA42

5G301DA47

5G301DD08

5G301DE01

5G307HA02

5G307HB03

5G307HC01

(57)【要約】

【課題】高い光エネルギーに対して、優れた耐性が得られる異方性導電フィルムを提供する。
【解決手段】異方性導電フィルムは、フッ素樹脂と、フッ素樹脂に分散された半田粒子１１とを有する。また、異方性導電フィルムには、必要に応じて、第１の面に第１のフィルム１３が貼付され、第２の面に第２のフィルム１４が貼付される。熱によりフッ素樹脂が溶融するとともに半田粒子１１が電極間に挟持された状態で溶融し、接合される。これにより、高い光エネルギーに対して、優れた耐性が得られる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

フッ素樹脂と、前記フッ素樹脂に分散された半田粒子とを有する異方性導電フィルム。

【請求項2】

前記フッ素樹脂の溶融温度が、前記半田粒子の溶融温度よりも低い請求項１記載の異方性導電フィルム。

【請求項3】

粘着付与剤をさらに有する請求項１又は２記載の異方性導電フィルム。

【請求項4】

前記フッ素樹脂が、フルオロオレフィンに基づく単位を有するフルオロオレフィン共重合体である請求項１乃至３のいずれか１項に記載の異方性導電フィルム。

【請求項5】

前記フッ素樹脂が、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−ビニリデンフルオリド共重合体である請求項１乃至３のいずれか１項に記載の異方性導電フィルム。

【請求項6】

前記粘着付与剤が、ロジン樹脂である請求項３項に記載の異方性導電フィルム。

【請求項7】

前記粘着付与剤の配合量が、前記フッ素樹脂１００質量部に対し質量部である請求項６記載の異方性導電フィルム。

【請求項8】

第１の電子部品と、
第２の電子部品と、
フッ素樹脂と半田粒子とを有し、前記第１の電子部品の電極と前記第２の電子部品の電極とを接続してなる異方性導電膜とを備え、
前記第１の電子部品の電極と前記第２の電子部品の電極とが、前記半田粒子によって接合されてなり、
前記フッ素樹脂が、前記第１の電子部品と前記第２の電子部品との間に充填されてなる接続構造体。

【請求項9】

前記第１の電子部品が、ＬＥＤ素子であり、
前記第２の電子部品が、基板である請求項８記載の接続構造体。

【請求項10】

フッ素樹脂と、前記フッ素樹脂に分散された半田粒子とを有する異方性導電フィルムを、第１の電子部品の電極と第２の電子部品の電極との間に挟み、熱圧着により前記第１の電子部品の電極と前記第２の電子部品の電極とを接続させる接続構造体の製造方法。

【請求項11】

フッ素樹脂と、前記フッ素樹脂に分散された半田粒子とを有する異方性導電フィルムを、第１の電子部品の電極と第２の電子部品の電極との間に挟み、リフロー炉により前記第１の電子部品の電極と前記第２の電子部品の電極とを接続させる接続構造体の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等のチップ（素子）を実装するための異方性導電フィルムに関する。

【背景技術】

【0002】

一般照明用の高圧水銀ランプは、２０２０年１２月３１日以降、日本では製造・輸出入が禁止となる。紫外線ランプなど一般照明用以外の特殊用途用ランプは規制対象外であるが、紫外線ランプの代替技術として、紫外線を発光するＬＥＤが開発されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１０−０２４３０１号公報

【特許文献2】特開２０１２−１８６３２２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従来、ＬＥＤを基板に実装する方法として、ワイヤーボンド接合が知られている。しかしながら、ワイヤーボンド接合は、ワイヤーが切れやすく、電気的接続不良が発生する場合があり、加えて、基板の汎用性がない、小型化が困難、フレキシブルにならない等の不都合がある。

【0005】

特許文献１、２には、エポキシ系接着剤に導電性粒子を分散させ、フィルム状に成形した異方性導電フィルムを使用し、ＬＥＤを基板にフリップチップ実装する方法が提案されている。

【0006】

しかしながら、特許文献１、２の技術では、青色ＬＥＤや紫外線ＬＥＤを実装した場合、青色光や紫外線の高い光エネルギーにより異方性導電フィルムの樹脂劣化が起こり、長期の接続信頼性を得ることができない。

【0007】

本技術は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、高い光エネルギーに対して、優れた耐性が得られる異方性導電フィルムを提供する。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本件発明者は、鋭意検討を行った結果、フッ素樹脂を用いることにより、上述の目的を達成できることを見出し、本発明を完成させるに至った。

【0009】

すなわち、本発明に係る異方性導電フィルムは、フッ素樹脂と、前記フッ素樹脂に分散された半田粒子とを有する。

【0010】

また、本発明に係る接続構造体は、第１の電子部品と、第２の電子部品と、フッ素樹脂と半田粒子とを有し、前記第１の電子部品の電極と前記第２の電子部品の電極とを接続してなる異方性導電膜とを備え、前記第１の電子部品の電極と前記第２の電子部品の電極とが、前記半田粒子によって接合されてなり、前記フッ素樹脂が、前記第１の電子部品と前記第２の電子部品との間に充填されてなる。

【0011】

また、本発明に係る接続構造体の製造方法は、フッ素樹脂と、前記フッ素樹脂に分散された半田粒子とを有する異方性導電フィルムを、第１の電子部品の電極と第２の電子部品の電極との間に挟み、熱圧着により前記第１の電子部品の電極と前記第２の電子部品の電極とを接続させる。

【0012】

また、本発明に係る接続構造体の製造方法は、フッ素樹脂と、前記フッ素樹脂に分散された半田粒子とを有する異方性導電フィルムを、第１の電子部品の電極と第２の電子部品の電極との間に挟み、リフロー炉により前記第１の電子部品の電極と前記第２の電子部品の電極とを接続させる。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、フッ素樹脂に半田粒子が分散された異方性導電フィルムを用いているため、高い光エネルギーに対して、優れた耐性を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】図１は、本技術を適用させた異方性導電フィルムの一部を模式的に示す断面図である。

【図2】図２は、ＬＥＤ実装体の構成例を示す断面図である。

【図3】図３は、第１の実施の形態における仮貼工程の一部を示す断面図である。

【図4】図４は、第１の実施の形態における搭載工程の一部を示す断面図である。

【図5】図５は、第２の実施の形態におけるリフロー工程の一部を示す断面図である。

【図6】図６は、ダイシェア強度試験の概要を示す断面図である。

【図7】図７は、比較例２の実装初期のＬＥＤ実装サンプルの接続部の断面写真であり

【図8】図８は、比較例２の高温高湿連続点灯試験後のＬＥＤ実装サンプルの接続部の断面写真である。

【図9】図９は、実施例１１の高温高湿連続点灯試験後のＬＥＤ実装サンプルの接続部の断面写真である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら下記順序にて詳細に説明する。
１．異方性導電フィルム
２．接続構造体
３．接続構造体の製造方法
４．実施例

【0016】

＜１．異方性導電フィルム＞
図１は、本技術を適用させた異方性導電フィルムの一部を模式的に示す断面図である。図１に示すように、異方性導電フィルム１０は、フッ素樹脂と、フッ素樹脂に分散された半田粒子１１とを有する。また、異方性導電フィルム１０には、必要に応じて、第１の面に第１のフィルム１２が貼付され、第２の面に第２のフィルム１３が貼付される。

【0017】

異方性導電フィルム１０の厚さは、好ましくは５μｍ以上５０μｍ以下、より好ましくは１０μｍ以上４０μｍ以下、さらに好ましくは２０μｍ以上４０μｍ以下である。

【0018】

［フッ素樹脂］
フッ素樹脂は、異方性導電フィルムのバインダーの主成分であり、バインダー中に好ましくは８０ｗｔ％以上含有し、より好ましくは９０ｗｔ％以上含有し、さらに好ましくは９５ｗｔ％以上含有する。フッ素樹脂は、熱可塑性であり、フッ素樹脂自体の接着力は小さいため、異方性導電フィルムの接着強度は半田粒子による金属接合により発現される。

【0019】

表１に、主な化学結合の結合エネルギーを光エネルギーに換算した値を示す。結合エネルギーＥ（ｋｃａｌ／ｍｏｌ）は、下記式を用いて光エネルギーλ（ｎｍ）に換算した。
Ｅ＝１／４．２・Ｎ・ｈ・ｃ／λ
ｈ：プランク定数（６．６２６×１０^−２７ｅｒｇ・ｓｅｃ）、ｃ：光速度（２．９９８×１０^１０ｃｍ／ｓｅｃ）、λ：波長（ｎｍ）、Ｎ：アボガドロ定数（６．０２×１０^２３／ｍｏｌ）

【0020】

【表1】

【0021】

上記光エネルギー式：Ｅ＝ｈｃ／λによる計算では、青色ＬＥＤ（波長λ＝４６０ｍｍ）＝２．８ｅＶ、紫外線ＬＥＤ（波長λ＝２００〜３００ｎｍ）＝４．１〜６．２ｅＶとなり、紫外線ＬＥＤの光エネルギーは、青色ＬＥＤに比べ約２〜３倍の強さとなる。

【0022】

これに対し、表１に示すように、フッ素樹脂が有するＣ−Ｆ結合は、エポキシ樹脂、アクリル樹脂等が有するＣ−Ｈ結合、シリコーン樹脂が有するＳｉ−Ｏ結合よりも、結合エネルギーが高く、理論的には２４８ｎｍの紫外光まで耐えることができる。

【0023】

フッ素樹脂の溶融温度（融点）は、半田粒子の溶融温度（融点）よりも低いことが好ましい。これにより、フッ素樹脂が溶融し、半田粒子が第１の電子部品の端子と第２の電子部品の端子との間に挟持された状態で接合することができるため、高い接合強度を得ることができる。

【0024】

フッ素樹脂の具体的な溶融温度は、好ましくは８０℃以上２２０℃以下、より好ましくは９０℃以上１８０℃以下、さらに好ましくは１００℃以上１４０℃以下である。これにより、接合時の電子部品への熱影響を低減させることができる。また、例えば、使用時のＬＥＤの熱によるフッ素樹脂の溶融を防ぐことができる。

【0025】

また、フッ素樹脂のメルトフローレート（ＭＦＲ）は、ＡＳＴＭ Ｄ１２３８に準じ、温度２６５℃、荷重５ｋｇの条件で測定された値が、好ましくは１ｇ／１０ｍｉｎ以上５０ｇ／１０ｍｉｎ以下、より好ましくは５ｇ／１０ｍｉｎ以上４０ｇ／１０ｍｉｎ以下、さらに好ましくは１０ｇ／１０ｍｉｎ以上３０ｇ／１０ｍｉｎ以下である。これにより、フッ素樹脂を溶融させ、半田粒子を第１の電子部品の端子と第２の電子部品の端子との間に挟持させることが可能となる。

【0026】

フッ素樹脂としては、フルオロオレフィンに基づく単位を有するフルオロオレフィン共重合体であることが好ましい。フルオロオレフィンとしては、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）、フッ化ビニル（ＶＤＦ）、フッ化ビニリデン（ビニリデンフルオライド、ＶｄＦ）、トリフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、クロロトリフルオロエチレン（ＣＴＦＥ）等が挙げられる。フルオロオレフィンは、１種を単独で用いてもよく、２種類以上併用してもよい。

【0027】

フルオロオレフィン共重合体としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、エチレン−クロロトリフルオロエチレン共重合体（ＥＣＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレン−ペルフルオロ（アルキルビニルエーテル）共重合体（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−ビニリデンフルオリド共重合体（ＴＨＶ）等が挙げられる。フルオロオレフィン共重合体は、１種を単独で用いてもよく、２種類以上を併用してもよい。

【0028】

これらのフルオロオレフィン共重合体の中でも、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−ビニリデンフルオリド共重合体（ＴＨＶ）を用いることが好ましい。ＴＨＶは、フルオロオレフィン共重合体の中でも比較的溶融温度が低く、優れた柔軟性を有するため、異方性導電フィルムのバインダーとして最適である。また、ＴＨＶは、透明性の高い樹脂であるため、光学的透明性に優れ、可視光域だけでなく、赤外域、紫外域までの範囲の光を透過させることができるため、ＬＥＤ素子の実装に最適である。また、ＴＨＶは、低級ケトン系溶剤、エステル系溶剤などに溶解させることが可能であるため、異方性導電フィルムの製造が容易である。市場で入手可能なＴＨＶの具体例としては、３Ｍジャパン（株）の商品名「ＴＨＶ２２１ＧＺ」などを挙げることができる。

【0029】

［半田粒子］
半田粒子は、フッ素樹脂に分散されており、異方性導電フィルムの平面視における半田粒子全体の配置は、規則的配置でもランダム配置でもよい。規則的配置の態様としては、正方格子、六方格子、斜方格子、長方格子等の格子配列を挙げることができる。また、ランダム配置の態様としては、フィルムの平面視にて各半田粒子が互いに接触することなく存在し、フィルム厚方向にも半田粒子が互いに重なることなく存在していることが好ましい。

【0030】

半田粒子の平均粒径は、好ましくはフィルム厚みの１０％以上１００％以下であり、好ましくはフィルム厚みの３０％以上１００％以下であり、好ましくはフィルム厚みの８０％以上１００％以下である。半田粒子の平均粒径のフィルム厚みに対する割合が大きくなると、高い接合強度が得られる傾向にある。また、リフロー実装する場合は、半田粒子の平均粒径のフィルム厚みに対する割合が大きいことが好ましい。半田粒子の平均粒径がフィルム厚みよりも大きい場合は導通信頼性が低下する傾向にある。

【0031】

本明細書において、平均粒子径とは、レーザー回折・散乱法によって求めた粒度分布における積算値５０％での粒径（Ｄ５０）を意味する。また、画像型粒度分布測定装置（例として、ＦＰＩＡ−３０００（マルバーン社））によりＮ＝１０００以上で測定して求めたものであってもよい。

【0032】

半田粒子は、例えばＪＩＳ Ｚ ３２８２−１９９９に規定されている、Ｓｎ−Ｐｂ系、Ｐｂ−Ｓｎ−Ｓｂ系、Ｓｎ−Ｓｂ系、Ｓｎ−Ｐｂ−Ｂｉ系、Ｂｉ−Ｓｎ系、Ｓｎ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ｐｂ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ｉｎ系、Ｓｎ−Ａｇ系、Ｓｎ−Ｐｂ−Ａｇ系、Ｐｂ−Ａｇ系などから、電極材料や接続条件などに応じて適宜選択することができる。

【0033】

半田粒子の溶融温度は、フッ素樹脂の溶融温度よりも高く、その差は好ましくは１０℃以上１２０℃以下、より好ましくは４０℃以上１２０℃以下、さらに好ましくは８０℃以上１２０℃以下である。半田粒子の溶融温度のフッ素樹脂の溶融温度との差が小さいと、高い接合強度が得られない傾向にある。

【0034】

半田粒子の配合量は、フッ素樹脂１００質量部に対して１質量部以上１５０質量部以下であることが好ましい。半田粒子の配合量が少なすぎると優れた導通性、放熱性、及び接着性が得られなくなり、配合量が多すぎると異方性が損なわれ、優れた導通信頼性が得られなくなる。

【0035】

［添加剤］
異方性導電フィルムには、上述したフッ素樹脂及び半田粒子に加えて、本発明の効果を損なわない範囲で種々の添加剤を配合することができる。例えば、仮貼り性の向上のため、異方性導電フィルムは、粘着付与剤（タッキファイア）をさらに有することが好ましい。

【0036】

粘着付与剤としては、例えば、テルペン樹脂、テルペンフェノール樹脂、水素添加テルペン樹脂等のテルペン系樹脂、天然ロジン、重合ロジン、ロジンエステル、水素添加ロジン等のロジン樹脂、ポリブタジエン、ポリイソプレン等の石油樹脂などを使用することができる。これらの中でも、異方性導電フィルム表面のタック性を向上させるとともに、半田のフラックスとして機能するロジン樹脂を用いることが好ましい。市場で入手可能なロジン樹脂の具体例としては、荒川化学工業（株）の商品名「ＫＥ３１１」などを挙げることができる。

【0037】

粘着付与剤の配合量は、フッ素樹脂１００質量部に対して１質量部以上１０質量部以下であることが好ましい。粘着付与剤の配合量が少なすぎると優れたタック性が得られなくなり、配合量が多すぎるとフッ素樹脂の流動性が損なわれ、優れた導通信頼性が得られなくなる。

【0038】

このような構成の異方性導電フィルムは、フッ素樹脂に半田粒子が分散された異方性導電フィルムを用いているため、高い光エネルギーに対して、優れた耐性を得ることができる。また、異方性導電フィルムは、熱硬化、光硬化、湿度硬化などの反応性がないため、長期の保存安定性を有する。

【0039】

また、上述の異方性導電フィルムは、例えば、フッ素樹脂、半田粒子、及び粘着付与剤を溶剤中で混合し、この混合物を、バーコーターにより、剥離処理フィルム上に塗布した後、乾燥させて溶媒を揮発させることにより得ることができる。

【0040】

＜２．接続構造体＞
次に、前述した異方性導電フィルムを用いた接続構造体について説明する。本実施の形態における接続構造体は、第１の電子部品と、第２の電子部品と、フッ素樹脂と半田粒子とを有し、第１の電子部品の電極と第２の電子部品の電極とを接続してなる異方性導電膜とを備え、第１の電子部品の電極と第２の電子部品の電極とが、半田粒子によって接合されてなり、フッ素樹脂が、第１の電子部品と第２の電子部品との間に充填されてなるものである。このような接続構造体によれば、例えば太陽光のように高い光エネルギーの照射に対して、優れた耐性を得ることができる

【0041】

本実施の形態における第１の電子部品としては、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）、ＩＣ（Integrated Circuit）等のチップ（素子）が好適であり、第２の電子部品としては、チップを搭載する基板が好適である。

【0042】

図２は、ＬＥＤ実装体の構成例を示す断面図である。このＬＥＤ実装体は、ＬＥＤ素子２０と基板３０とを、前述したフッ素樹脂に半田粒子が分散された異方性導電フィルムを用いて接続されたものである。すなわち、ＬＥＤ実装体は、ＬＥＤ素子２０と、基板３０と、フッ素樹脂と半田粒子４１とを有し、ＬＥＤ素子２０の電極２１，２２と基板３０の電極３１，３２とを接続してなる異方性導電膜４０とを備え、ＬＥＤ素子２０の電極２１，２２と基板３０の電極３１，３２とが、半田粒子４１によって接合されてなり、フッ素樹脂が、ＬＥＤ素子２０と基板３０との間に充填されてなるものである。

【0043】

ＬＥＤ素子２０は、第１導電型電極２１及び第２導電型電極２２を備え、第１導電型電極２１と第２導電型電極２２との間に電圧を印加すると、素子内の活性層にキャリアが集中し、再結合することにより発光が生じる。ＬＥＤ素子２０としては、特に限定されないが、例えば、光エネルギーが高い４００ｎｍ−５００ｎｍのピーク波長を有する青色ＬＥＤ、２００ｎｍ−４００ｎｍのピーク波長を有する紫外線ＬＥＤなどを好適に用いることができる。

【0044】

基板３０は、基材上にＬＥＤ素子２０の第１導電型電極２１及び第２導電型電極２２に対応する位置にそれぞれ第１の電極３１及び第２の電極３２を有する。

【0045】

図２に示すように、ＬＥＤ実装体は、ＬＥＤ素子２０の端子（電極２１，２２）と、基板３０の端子（電極３１，３２）とが半田粒子４１によるはんだ接合により金属結合しており、ＬＥＤ素子２０と基板３０との間にフッ素樹脂が充填されてなる。これにより、ＬＥＤ素子２０と基板３０との接合強度を増大させることができるとともに、フッ素樹脂により水分などの侵入を防止することができる。また、フッ素樹脂の光エネルギーに対する優れた耐性により優れた導通信頼性を得ることができる。
＜３．接続構造体の製造方法＞

【0046】

［第１の実施の形態］
第１の実施の形態における接続構造体の製造方法は、フッ素樹脂と、フッ素樹脂に分散された半田粒子とを有する異方性導電フィルムを、第１の電子部品の電極と第２の電子部品の電極との間に挟み、熱圧着により第１の電子部品の電極と第２の電子部品の電極とを接続させるものである。異方性導電フィルムは、前述と同様のため、ここでは説明を省略する。

【0047】

以下、接続構造体の製造方法の具体例として、ＬＥＤ実装体の製造方法について説明する。ＬＥＤ実装体の製造方法は、異方性導電フィルムを基板上に仮貼りする仮貼工程と、ＬＥＤ素子を異方性導電フィルム上に搭載する搭載工程と、異方性導電フィルムを介してＬＥＤ素子と基板とを加熱圧着する加熱圧着工程とを有する。

【0048】

図３は、第１の実施の形態における仮貼工程の一部を示す断面図であり、図４は、第１の実施の形態における搭載工程の一部を示す断面図である。ＬＥＤ素子２０及び基板３０は、前述と同様のため、同一符号を付し、ここでは説明を省略する。また、異方性導電フィルム５０は、フッ素樹脂に半田粒子５１が分散されてなり、加熱圧着条件に最適に構成される。

【0049】

仮貼工程では、図３に示すように、第１のフィルムが剥がされた異方性導電フィルム５０の第１の面を基板側にして仮貼りし、第２のフィルム５４を異方性導電フィルム５０から引き剥がす。搭載工程では、図４に示すように、第２のフィルム５３が引き剥がされた異方性導電フィルム５０の第２の面上にＬＥＤ素子２０を配置し、搭載する。

【0050】

加熱圧着工程では、熱圧着ツールによりＬＥＤ素子２０を基板３０に熱圧着させる。加熱圧着工程では、一例として好ましくは１ＭＰａ以上４０ＭＰａ以下の圧力、より好ましくは１ＭＰａ以上３０ＭＰａ以下の圧力、さらに好ましくは１ＭＰａ以上２０ＭＰａ以下の圧力で押圧する。また、加熱圧着工程では、一例として好ましくは１５０℃以上２６０℃以下の温度、より好ましくは１５０℃以上２３０℃以下の温度、さらに好ましくは１５０℃以上２００℃以下の温度で押圧する。これにより、熱圧着ツールの熱によりフッ素樹脂が溶融するとともに半田粒子５１が電極間に挟持された状態で溶融し、接合されるため、優れた導通性、放熱性、及び接着性を得ることができる。

【0051】

［第２の実施の形態］
第２の実施の形態における接続構造体の製造方法は、フッ素樹脂と、前記フッ素樹脂に分散された半田粒子とを有する異方性導電フィルムを、第１の電子部品の電極と第２の電子部品の電極との間に挟み、リフロー炉により第１の電子部品の電極と第２の電子部品の電極とを接続させるものである。

【0052】

以下、接続構造体の製造方法の具体例として、ＬＥＤ実装体の製造方法について説明する。ＬＥＤ実装体の製造方法は、異方性導電フィルムを基板上に仮貼りする仮貼工程と、ＬＥＤ素子を異方性導電フィルム上に搭載する搭載工程と、リフロー炉によりＬＥＤ素子の電極と基板の電極とを接続させるリフロー工程とを有する。

【0053】

図５は、第２の実施の形態におけるリフロー工程の一部を示す断面図である。ＬＥＤ素子２０及び基板３０は、前述と同様のため、同一符号を付し、ここでは説明を省略する。また、異方性導電フィルム６０は、フッ素樹脂に半田粒子６１が分散されてなり、リフロー条件に最適に構成される。

【0054】

仮貼工程では、第１のフィルムが剥がされた異方性導電フィルム６０の第１の面を基板側にして仮貼りし、第２のフィルムを異方性導電フィルム６０から引き剥がす。搭載工程では、第２のフィルムが引き剥がされた異方性導電フィルム６０の第２の面上にＬＥＤ素子２０を配置し、搭載する。

【0055】

リフロー工程では、リフロー炉によりＬＥＤ素子２０の電極と基板３０の電極とを接続させる。リフロー炉の温度上昇によりフッ素樹脂が溶融し、ＬＥＤ素子２０の自重により半田粒子６１が電極間に挟持され、リフロー炉の温度が半田粒子６１の半田溶融温度以上であり本加熱により半田粒子６１が溶融し、冷却によりＬＥＤ素子２０の電極と基板３０の電極とが接合される。リフロー工程では、一例として好ましくは２００℃以上２８０℃以下の温度、より好ましくは２１０℃以上２６０℃以下の温度、さらに好ましくは２２０℃以上２５０℃以下の温度で本加熱する。これにより、ＬＥＤ素子２０の電極と基板３０の電極とが接合されるため、優れた導通性、放熱性、及び接着性を得ることができる。

【実施例】

【0056】

＜４．実施例＞
以下、本技術の実施例について詳細に説明する。本実施例では、下記接続材料Ａ−Ｉを用いてＬＥＤ実装体を作製し、接合強度、導通信頼性、及び耐劣化性ついて評価した。なお、本技術は、これらの実施例に限定されるものではない。なお、接続材料に用いられる半田粒子の溶融温度（融点）は、カタログ値を用いても、ＤＳＣ測定（昇温スピード、１０℃／ｍｉｎ）による測定値を用いてもよい。

【0057】

［異方性導電フィルムＡ］
フッ素樹脂（品名：ダイニオンＴＨＶ２２１ＧＺ、スリーエムジャパン株式会社製、溶融温度１２０℃）１００質量部、平均粒子径が１０μｍ、溶融温度が１４０℃の半田粒子（品名：Ｌ２３、千住金属工業株式会社）５０質量部、及びロジン（品名：ＫＥ３１１、荒川化学工業株式会社）５質量部をメチルエチルケトン（ＭＥＫ）中で混合した。この混合物を、バーコーターにより、剥離処理を施したＰＥＴフィルム上に塗布した後、８０℃のオーブンで５分間乾燥させてＭＥＫを揮発させ、厚み３０μｍの異方性導電フィルムＡを作製した。

【0058】

［異方性導電フィルムＢ］
半田粒子として、平均粒子径が５μｍ、溶融温度が１８０℃の半田粒子（品名：ＭＰ６０７６、千住金属株式会社）のものを用いた以外は、実施例１と同様にして、異方性導電フィルムＢを作製した。

【0059】

［異方性導電フィルムＣ］
半田粒子として、平均粒子径が１０μｍ、溶融温度が１８０℃の半田粒子（品名：ＭＰ６０７６、千住金属株式会社）のものを用いた以外は、実施例１と同様にして、異方性導電フィルムＣを作製した。

【0060】

［異方性導電フィルムＤ］
半田粒子として、平均粒子径が２５μｍ、溶融温度が１８０℃の半田粒子（品名：ＭＰ６０７６、千住金属株式会社）のものを用いた以外は、実施例１と同様にして、異方性導電フィルムＤを作製した。

【0061】

［異方性導電フィルムＥ］
半田粒子として、平均粒子径が１０μｍ、溶融温度が２１９℃の半田粒子（品名：Ｍ７０５、千住金属工業株式会社）のものを用いた以外は、実施例１と同様にして、異方性導電フィルムＥを作製した。

【0062】

［フィルムＦ］
半田粒子及びロジンを配合しなかった以外は、実施例１と同様にして、フィルムＦを製造した。
［異方性導電フィルムＧ］
エポキシ樹脂中に樹脂コア導電粒子が分散された異方性導電フィルム（品名：ＣＰ３６９、デクセリアルズ株式会社）
［異方性導電ペーストＨ］
エポキシ樹脂中にニッケル粒子が分散された異方性導電ペースト（品名：ＢＰ５１３、デクセリアルズ株式会社）
［半田ペーストＩ］
半田ペースト（品名：Ｍ７０５−ＧＲＮ３６０−Ｋ２Ｖ、千住金属株式会社）

【0063】

＜４．１ 接合強度について＞
接続材料Ａ−Ｉを用いて青色ＬＥＤ実装体を作製し、ダイシェア強度を測定した。

【0064】

［ダイシェア強度の測定］
図６は、ダイシェア強度試験の概要を示す断面図である。図６に示すように、ＬＥＤ素子７１と基板７２とが接続材料７３で接合されたＬＥＤ実装サンプルについて、ダイシェアテスターを用いてダイシェア強度を測定した。各ＬＥＤ実装サンプルについて、ツール７４のせん断速度２０μｍ／ｓｅｃ、温度２５℃の条件で初期、及び高温高湿連続点灯試験後のダイシェア強度を測定した。高温高湿連続点灯試験は、温度８５℃−湿度９０％−１０００時間の条件で連続点灯させた。

【0065】

＜実施例１＞
異方性導電フィルムＡを用いて、金配線−セラミック基板に、青色ＬＥＤ（ＩＦ＝３５０ｍＡ、サイズ４５ｍｍ角、ピーク波長４６０ｎｍ）を実装した。具体的には、異方性導電フィルムＡを金配線−セラミック基板に仮貼り後、ＬＥＤチップをアライメン卜して搭載し、１８０℃−６０秒の条件で加熱圧着を行い、ＬＥＤ実装サンプルを作製した。表２に示すように、ダイシェア強度は、初期が２８Ｎ／ｃｈｉｐ、高温高湿連続点灯試験後が３０Ｎ／ｃｈｉｐであった。

【0066】

＜実施例２＞
異方性導電フィルムＡの代わりに異方性導電フィルムＢを用いた以外は、実施例１と同様に、ＬＥＤ実装サンプルを作製した。表２に示すように、ダイシェア強度は、初期が３６Ｎ／ｃｈｉｐ、高温高湿連続点灯試験が３３Ｎ／ｃｈｉｐであった。

【0067】

＜実施例３＞
異方性導電フィルムＡの代わりに異方性導電フィルムＣを用いた以外は、実施例１と同様に、ＬＥＤ実装サンプルを作製した。表２に示すように、ダイシェア強度は、初期が３９Ｎ／ｃｈｉｐ、高温高湿連続点灯試験後が４１Ｎ／ｃｈｉｐであった。

【0068】

＜実施例４＞
異方性導電フィルムＡの代わりに異方性導電フィルムＤを用いた以外は、実施例１と同様に、ＬＥＤ実装サンプルを作製した。表２に示すように、ダイシェア強度は、初期が４６Ｎ／ｃｈｉｐ、高温高湿連続点灯試験後が４２Ｎ／ｃｈｉｐであった。

【0069】

＜実施例５＞
異方性導電フィルムＡの代わりに異方性導電フィルムＥを用いた以外は、実施例１と同様に、ＬＥＤ実装サンプルを作製した。表２に示すように、ダイシェア強度は、初期が３８Ｎ／ｃｈｉｐ、高温高湿連続点灯試験後が３７Ｎ／ｃｈｉｐであった。

【0070】

＜比較例１＞
異方性導電フィルムＡの代わりに異方性導電フィルムＦを用いた以外は、実施例１と同様に、ＬＥＤ実装サンプルを作製した。表２に示すように、ダイシェア強度は、初期が０．５Ｎ／ｃｈｉｐであった。高温高湿連続点灯試験は、ＬＥＤの電極と基板の電極とが接続されていないため行わなかった。

【0071】

＜比較例２＞
異方性導電フィルムＡの代わりに異方性導電フィルムＧを用いた以外は、実施例１と同様に、ＬＥＤ実装サンプルを作製した。表２に示すように、ダイシェア強度は、初期が８Ｎ／ｃｈｉｐであった。また、高温高湿連続点灯試験では、試験中に自然にＬＥＤが剥がれ落ちた。

【0072】

＜比較例３＞
異方性導電フィルムＡの代わりに異方性導電ペーストＨを用いた。異方性導電ペーストＨを金配線−セラミック基板に塗布後、ＬＥＤチップをアライメン卜して搭載し、１８０℃−６０秒の条件で加熱圧着を行い、ＬＥＤ実装サンプルを作製した。表２に示すように、ダイシェア強度は、初期が１１Ｎ／ｃｈｉｐであった。また、高温高湿連続点灯試験では、試験中に自然にＬＥＤが剥がれ落ちた。

【0073】

＜参考例＞
異方性導電フィルムＡの代わりに半田ペーストＩを用いた。半田ペーストＩを金配線−セラミック基板に塗布後、ＬＥＤチップをアライメン卜して搭載し、２６０℃−３０秒の条件でリフローを行い、ＬＥＤ実装サンプルを作製した。表２に示すように、ダイシェア強度は、初期が４５Ｎ／ｃｈｉｐ、高温高湿連続点灯試験後が４６Ｎ／ｃｈｉｐであった。

【0074】

【表2】

【0075】

比較例１のようにフッ素樹脂だけではＬＥＤチップと基板との間で接着力が得られない。また、比較例２、３のように接着剤成分によりＬＥＤチップと基板とを接着させた場合、接着強度が初期段階から小さく、また、高温高湿連続点灯試験中に接着剤成分の光劣化により自然にＬＥＤチップが剥がれ落ちた。

【0076】

一方、実施例１−５のようにフッ素樹脂にハンダ粒子が分散された異方性導電フィルムＡ−Ｅを用いることにより、高い接合強度が得られた。また、実施例１と実施例５とを比較すると分かるように、フッ素樹脂の溶融温度と半田粒子の溶融温度との差が大きい方が高い接合強度が得られた。また、実施例３−４を比較すると分かるように、半田粒子の平均粒径のフィルム厚みに対する割合が大きい方が高い接合強度が得られた。

【0077】

＜４．２．１ 紫外線ＬＥＤ実装体の導通信頼性について＞
接続材料Ａ−Ｅ、Ｇ、Ｈを用いて紫外線ＬＥＤ実装体を作製し、順電圧を測定した。

【0078】

［順電圧の測定］
各ＬＥＤ実装サンプルの初期、及び温度サイクル試験（ＴＣＴ：Temperature Cycling Test）後の順電圧を測定した。温度サイクル試験は、ＬＥＤ実装サンプルを、−４０℃および１００℃の雰囲気に各３０分間曝し、これを１サイクルとする冷熱サイクルを１０００サイクル行い、ＬＥＤ実装サンプルのＩｆ＝２０ｍＡ時のＶｆ値を測定した。

【0079】

また、各ＬＥＤ実装サンプルの初期、及び高温高湿連続点灯試験後の順電圧を測定した。高温高湿連続点灯試験は、温度８５℃−湿度９０％−１０００時間の条件で連続点灯させ、ＬＥＤ実装サンプルのＩｆ＝２０ｍＡ時のＶｆ値を測定した。一般的なＬＥＤメーカーの評価基準から、初期Ｖｆ値からの変動は０．１Ｖ未満であることが望ましい。

【0080】

＜実施例６＞
異方性導電フィルムＡを用いて、金配線−セラミック基板に、紫外線ＬＥＤチップ（商品名：ＮＳ３５５Ｃ−２ＳＡＡ、ナイトライドセミコンダクター社製、ＩＦ＝２０ｍＡ、ピーク波長３５５ｎｍ）を搭載した。具体的には、異方性導電フィルムＡを金配線−セラミック基板に仮貼り後、ＬＥＤチップをアライメン卜して搭載し、１８０℃−６０秒の条件で加熱圧着を行い、ＬＥＤ実装サンプルを作製した。表３に示すように、Ｖｆ値は、初期が３．５９Ｖ、温度サイクル試験後が３．５８Ｖ、高温高湿連続点灯試験後が３．６１Ｖであった。

【0081】

＜実施例７＞
異方性導電フィルムＡの代わりに異方性導電フィルムＢを用いた以外は、実施例６と同様に、ＬＥＤ実装サンプルを作製した。表３に示すように、Ｖｆ値は、初期が３．６１Ｖ、温度サイクル試験後が３．６１Ｖ、高温高湿連続点灯試験後が３．５９Ｖであった。

【0082】

＜実施例８＞
異方性導電フィルムＡの代わりに異方性導電フィルムＣを用いた以外は、実施例６と同様に、ＬＥＤ実装サンプルを作製した。表３に示すように、Ｖｆ値は、初期が３．６０Ｖ、温度サイクル試験後が３．５９Ｖ、高温高湿連続点灯試験後が３．６２Ｖであった。

【0083】

＜実施例９＞
異方性導電フィルムＡの代わりに異方性導電フィルムＤを用いた以外は、実施例６と同様に、ＬＥＤ実装サンプルを作製した。Ｖｆ値は、初期が３．５８Ｖ、温度サイクル試験後が３．６３Ｖ、高温高湿連続点灯試験後が３．６２Ｖであった。

【0084】

＜実施例１０＞
異方性導電フィルムＡの代わりに異方性導電フィルムＥを用いた以外は、実施例６と同様に、ＬＥＤ実装サンプルを作製した。Ｖｆ値は、初期が３．５９Ｖ、温度サイクル試験後が３．６１Ｖ、高温高湿連続点灯試験後が３．５８Ｖであった。

【0085】

＜比較例４＞
異方性導電フィルムＡの代わりに異方性導電フィルムＧを用いた以外は、実施例６と同様に、ＬＥＤ実装サンプルを作製した。Ｖｆ値は、初期が３．６１Ｖであった。温度サイクル試験では５００時間で不点灯となった。また、高温高湿連続点灯試験では、試験中に自然にＬＥＤが剥がれ落ちた。

【0086】

＜比較例５＞
異方性導電フィルムＡの代わりに異方性導電ペーストＨを用いた。異方性導電ペーストＨを金配線−セラミック基板に塗布後、ＬＥＤチップをアライメン卜して搭載し、１８０℃−６０秒の条件で加熱圧着を行い、ＬＥＤ実装サンプルを作製した。Ｖｆ値は、初期が３．６１Ｖ、温度サイクル試験後が４．６３Ｖであった。また、高温高湿連続点灯試験では、試験中に自然にＬＥＤが剥がれ落ちた。

【0087】

【表3】

【0088】

比較例４のようにエポキシ樹脂系の異方性導電フィルムＧを用いて紫外線ＬＥＤチップと基板とを接着させた場合、樹脂の光劣化により温度サイクル試験において５００時間で不点灯となった。また、高温高湿連続点灯試験では、自然に紫外線ＬＥＤチップが剥がれ落ちた。また、比較例５のようにエポキシ樹脂系の異方性導電ペーストＨを用いて紫外線ＬＥＤチップと基板とを接着させた場合、温度サイクル試験後の初期Ｖｆ値からの変動が大きかった。また、高温高湿連続点灯試験では、自然に紫外線ＬＥＤチップが剥がれ落ちた。

【0089】

一方、実施例６−１０のようにフッ素樹脂にハンダ粒子が分散された異方性導電フィルムＡ−Ｅを用いて紫外線ＬＥＤチップと基板とを接合させた場合、優れた導通信頼性が得られた。

【0090】

＜４．２．２ ＵＶ−ＣＬＥＤ実装体の導通信頼性について＞
接続材料Ｃを用いてＵＶ−ＣＬＥＤ実装体を作製し、順電圧を測定した。

【0091】

［順電圧の測定］
各ＬＥＤ実装サンプルの初期、及び高温高湿連続点灯試験後の順電圧を測定した。高温高湿連続点灯試験は、温度８５℃−湿度９０％−７５０時間の条件で連続点灯させ、ＬＥＤ実装サンプルのＩｆ＝２０ｍＡ時のＶｆ値を測定した。一般的なＬＥＤメーカーの評価基準から、初期Ｖｆ値からの変動は０．１Ｖ未満であることが望ましい。

【0092】

＜実施例１１＞
異方性導電フィルムＣを用いて、金配線−セラミック基板に、ＵＶ−ＣＬＥＤチップ（ＤＯＷＡ社製、ＩＦ＝２０ｍＡ、ピーク波長２６５ｎｍ）を搭載した。具体的には、異方性導電フィルムＣを金配線−セラミック基板に仮貼り後、ＬＥＤチップをアライメン卜して搭載し、１８０℃−６０秒の条件で加熱圧着を行い、ＬＥＤ実装サンプルを作製した。表４に示すように、Ｖｆ値は、初期が５．９２Ｖ、高温高湿連続点灯試験後が５．９７Ｖであった。

【0093】

【表4】

【0094】

実施例１１のようにフッ素樹脂にハンダ粒子が分散された異方性導電フィルムを用いて紫外線ＬＥＤチップと基板とを接合させた場合、ＵＶ−Ｃと呼ばれる短波長の紫外線に対しても、優れた導通信頼性が得られた。

【0095】

＜４．３ 耐劣化性について＞
高温高湿連続点灯試験後のＬＥＤ実装サンプルを基板に対して垂直に切断し、断面をＳＥＭ（Scanning Electron Microscope）で観察し、樹脂状態を評価した。

【0096】

図７は、比較例２の実装初期のＬＥＤ実装サンプルの接続部の断面写真であり、図８は、比較例２の高温高湿連続点灯試験後のＬＥＤ実装サンプルの接続部の断面写真である。また、図９は、実施例１１の高温高湿連続点灯試験後のＬＥＤ実装サンプルの接続部の断面写真である。

【0097】

図７−図９に示す断面写真において、下部分が基板の電極であり、右部分がＬＥＤの電極であり、左部分が接続材料である。図７と図８とを比較すると分かるように、エポキシ系の異方性導電フィルムを用いた比較例２では、４６０ｎｍの青色光によって樹脂劣化が生じた。

【0098】

一方、図９に示す断面写真のように、フッ素樹脂にハンダ粒子が分散された異方性導電フィルムを用いた実施例１１では、２６５ｎｍのＵＶ−Ｃによっても樹脂劣化が生じておらず、優れた耐劣化性が得られた。

【符号の説明】

【0099】

１０ 異方性導電フィルム、１１ 半田粒子、１２ 第１のフィルム、１３ 第２のフィルム、２０ ＬＥＤ素子、２１ 第１導電型電極、２２ 第２導電型電極、３０ 基板、３１ 第１の電極、３２ 第２の電極、４０ 異方性導電膜、４１ 半田粒子、５０ 異方性導電膜、５１ 半田粒子、５３ 第２のフィルム、６０ 異方性導電膜、６１ 半田粒子、７１ ＬＥＤ素子、７２ 基板、７３ 接続材料、７４ ツール

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】