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特開2022-74048導電性接着剤、異方性導電フィルム、接続構造体、及び接続構造体の製造方法
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  • 特開-導電性接着剤、異方性導電フィルム、接続構造体、及び接続構造体の製造方法 図1
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  • 特開-導電性接着剤、異方性導電フィルム、接続構造体、及び接続構造体の製造方法 図13
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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】P2022074048
(43)【公開日】2022-05-17
(54)【発明の名称】導電性接着剤、異方性導電フィルム、接続構造体、及び接続構造体の製造方法
(51)【国際特許分類】
   B23K 35/26 20060101AFI20220510BHJP
   C22C 12/00 20060101ALI20220510BHJP
   C22C 13/02 20060101ALI20220510BHJP
   H01B 1/22 20060101ALI20220510BHJP
   H01B 5/16 20060101ALI20220510BHJP
   H01R 11/01 20060101ALI20220510BHJP
   H01R 43/00 20060101ALI20220510BHJP
   C09J 9/02 20060101ALI20220510BHJP
   C09J 201/00 20060101ALI20220510BHJP
   C09J 7/30 20180101ALI20220510BHJP
   H05K 3/32 20060101ALI20220510BHJP
【FI】
B23K35/26 310A
B23K35/26 310C
C22C12/00
C22C13/02
H01B1/22 D
H01B1/22 B
H01B5/16
H01R11/01 501C
H01R43/00 H
C09J9/02
C09J201/00
C09J7/30
H05K3/32 B
【審査請求】未請求
【請求項の数】20
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2021174092
(22)【出願日】2021-10-25
(31)【優先権主張番号】P 2020181589
(32)【優先日】2020-10-29
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(31)【優先権主張番号】P 2020200282
(32)【優先日】2020-12-02
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(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】熊倉 博之
(72)【発明者】
【氏名】佐藤 大祐
(72)【発明者】
【氏名】柄木田 充宏
(72)【発明者】
【氏名】宮内 幸一
(72)【発明者】
【氏名】青木 和久
(72)【発明者】
【氏名】林 直樹
(72)【発明者】
【氏名】奥宮 秀昭
【テーマコード(参考)】
4J004
4J040
5E051
5E319
5G301
5G307
【Fターム(参考)】
4J004AA10
4J004AA13
4J004BA02
4J004FA05
4J040BA202
4J040DF001
4J040EC001
4J040FA131
4J040HA076
4J040HB22
4J040JB10
4J040KA32
4J040LA09
4J040NA19
5E051CA03
5E319AA03
5E319AA07
5E319AB05
5E319AC01
5E319BB16
5E319CC33
5E319GG03
5E319GG05
5G301DA13
5G301DA42
5G301DD03
5G301DD08
5G301DE01
5G307HA02
5G307HB03
5G307HC01
(57)【要約】
【課題】良好なはんだ濡れ性、及び導通性を得ることができる導電性接着剤を提供する。また、良好なはんだ濡れ性、導通性、及び絶縁性を得ることができる異方性導電フィルム、接続構造体、及び接続構造体の製造方法を提供する。
【解決手段】異方性導電フィルムは、熱硬化性バインダーと、はんだ粒子と、ジカルボン酸とを含有し、はんだ粒子が、50~80wt%のSnと、20~50wt%のBiとを含み、ジカルボン酸の配合量が、熱硬化性バインダー100質量部に対して1~15質量部であり、はんだ粒子の平均粒径40~5μmに対するはんだ粒子の配合量が、熱硬化性バインダー100質量部に対して100~1200質量部であり、異方性導電フィルムの厚みが、はんだ粒子の平均粒径の110%超700%以下である。これにより、良好なはんだ濡れ性、導通性、及び絶縁性を得ることができる。
【選択図】図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
熱硬化性バインダーと、はんだ粒子と、ジカルボン酸とを含有し、
前記はんだ粒子が、50~80wt%のSnと、20~50wt%のBiとを含み、
前記はんだ粒子の配合量が、前記熱硬化性バインダー100質量部に対して100質量部以上である導電性接着剤。
【請求項2】
前記ジカルボン酸が、下記式(1)で示される化合物(n=1~8)である請求項1記載の導電性接着剤。
【化1】
【請求項3】
前記ジカルボン酸が、下記式(1)で示される化合物(n=1~3)である請求項1記載の導電性接着剤。
【化2】
【請求項4】
当該導電性接着剤の最低溶融粘度が、300Pa・s以下である請求項1乃至3のいずれか1項に記載の導電性接着剤。
【請求項5】
前記はんだ粒子が、59.9Sn-40Bi-0.1Cu、又は69.5Sn-30Bi-0.5Cuである請求項1乃至4のいずれか1項に記載の導電性接着剤。
【請求項6】
熱硬化性バインダーと、はんだ粒子と、ジカルボン酸とを含有し、
前記はんだ粒子が、50~80wt%のSnと、20~50wt%のBiとを含み、
前記はんだ粒子の平均粒径40~5μmに対する前記はんだ粒子の配合量が、前記熱硬化性バインダー100質量部に対して100~1200質量部であり、
当該異方性導電フィルムの厚みが、前記はんだ粒子の平均粒径の110%超700%以下である異方性導電フィルム。
【請求項7】
前記ジカルボン酸が、下記式(1)で示される化合物(n=1~8)である請求項6記載の異方性導電フィルム。
【化3】
【請求項8】
前記ジカルボン酸が、下記式(1)で示される化合物(n=1~3)である請求項6記載の異方性導電フィルム。
【化4】
【請求項9】
当該異方性導電フィルムの最低溶融粘度が、300Pa・s以下である請求項6乃至8のいずれか1項に記載の異方性導電フィルム。
【請求項10】
前記はんだ粒子が、59.9Sn-40Bi-0.1Cu、又は69.5Sn-30Bi-0.5Cuである請求項6乃至9のいずれか1項に記載の異方性導電フィルム。
【請求項11】
前記はんだ粒子の平均粒径30~10μmに対する前記はんだ粒子の配合量が、前記熱硬化性バインダー100質量部に対して100~1200質量部である請求項6乃至10のいずれか1項に記載の異方性導電フィルム。
【請求項12】
前記はんだ粒子の平均粒径30~20μmに対する前記はんだ粒子の配合量が、前記熱硬化性バインダー100質量部に対して100~900質量部である請求項6乃至10のいずれか1項に記載の異方性導電フィルム。
【請求項13】
前記はんだ粒子の平均粒径20~10μmに対する前記はんだ粒子の配合量が、前記熱硬化性バインダー100質量部に対して100~1200質量部である請求項6乃至10のいずれか1項に記載の異方性導電フィルム。
【請求項14】
前記ジカルボン酸の配合量が、前記熱硬化性バインダー100質量部に対して1~15質量部である請求項6乃至13のいずれか1項に記載の異方性導電フィルム。
【請求項15】
前記ジカルボン酸の配合量が、前記熱硬化性バインダー100質量部に対して6~10質量部である請求項6乃至13のいずれか1項に記載の異方性導電フィルム。
【請求項16】
前記ジカルボン酸の代わりにロジン系のカルボン酸を含有する、又は、ロジン系カルボン酸をさらに含有する請求項6乃至15のいずれか1項に記載の異方性導電フィルム。
【請求項17】
当該異方性導電フィルムの厚みが、前記はんだ粒子の平均粒径よりも5μm以上大きい請求項6乃至16のいずれか1項に記載の異方性導電フィルム。
【請求項18】
第1の電子部品と、第2の電子部品と、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の間に介在し、前記請求項1乃至5のいずれか1項に記載の導電性接着剤、又は前記請求項6乃至17のいずれか1項に記載の異方性導電フィルムが硬化した硬化膜とを備え、
前記第1の電子部品の電極又は前記第2の電子部品の電極面積に対する前記はんだ粒子によるはんだ面積が50%以上である接続構造体。
【請求項19】
前記請求項1乃至5のいずれか1項に記載の導電性接着剤、又は前記請求項6乃至17のいずれか1項に記載の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介在させ、
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リフロー炉を用いて無荷重で接合させる接続構造体の製造方法。
【請求項20】
熱硬化性バインダーと、はんだ粒子と、ジカルボン酸とを含有し、
前記はんだ粒子が、50~80wt%のSnと、20~50wt%のBiとを含み、
前記はんだ粒子の配合量が、前記熱硬化性バインダー100質量部に対して100~300質量部であり、
当該異方性導電フィルムの厚みが、前記はんだ粒子の平均粒径の110%超500%以下である異方性導電フィルム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本技術は、第1の電子部品と第2の電子部品とを接続させる導電性接着剤、異方性導電フィルム、接続構造体、及び接続構造体の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、携帯電話、PC(Personal Computer)等の情報機器の多機能化または小型軽量化に伴い、基板に実装される電子部品の高密度化が進んでいる。このため、電子部品の電極は狭ピッチ化し、基板の電極と電子部品の電極とを接合するための高密度実装技術の向上が求められている。
【0003】
電子部品の実装は、例えば、下記の工程(1)~(5)を経て行われる(例えば、特許文献1参照)。
(1)はんだマスクを用いたスクリーン印刷によって基板の電極上にはんだペーストを塗布する工程。
(2)はんだペースト上に電子部品を配置する工程。
(3)電子部品が配置された基板をリフロー炉に通し、基板の電極と電子部品の電極とを間をはんだ付けで電気的に接合する工程。
(4)はんだ付け部分の保護および補強を目的に、基板と電子部品の隙間にアンダーフィルを注入する工程。
(5)アンダーフィル樹脂を硬化する事により、樹脂による封止および接合を行う工程。
【0004】
しかし、このような従来の電子部品の実装方法では、はんだ付け後の工程数が多いという問題がある。
【0005】
特許文献2には、はんだによる電気的接合と樹脂による封止および接合を一括で行うことができる電子部品の実装方法として、下記の工程(1)~(3)を有する方法が提案されている。
(1)熱硬化性樹脂、はんだ粉および還元剤を含むはんだ粉含有熱硬化性樹脂層と、熱可塑性樹脂を含む熱可塑性樹脂層とを有する接合用材料層を、基板の電極側の表面に設ける工程。
(2)接合用材料層上に電子部品を配置する工程。
(3)接合用材料層を溶融させる事により、基板の電極と電子部品の電極との間にはんだ粉を集合、融着させてはんだ接合部で電極間を電気的に接合すると同時に、はんだ接合部の周囲に流れた熱硬化性樹脂および熱可塑性樹脂を含むハイブリッド樹脂を硬化させて樹脂接合部による封止および接合を行う工程。
【0006】
このような実装方法であれば、BGA(Ball Grid Array)、LGA(Land Grid Array)等の多電極電子部品に適用可能であり、工程の簡略化が可能となる。しかし、特許文献2に記載の実装方法の場合、接合用材料を2層の熱可塑性樹脂層に液状の熱硬化性樹脂をサンドイッチした構造とする必要があるため、接合用材料をフィルム状またはリール状形態にすることが困難であるという問題がある。
【0007】
特許文献3には、導電部の外表面部分にはんだを有する複数の導電性粒子と、熱硬化性化合物と、酸無水物熱硬化剤と、有機リン化合物を含む導電材料によって、電極上に導電性粒子におけるはんだを効率的に配置することができる実装方法が提案されている。
【0008】
しかし、特許文献3の導電材料は、ペースト状であるため、スクリーン印刷等によって電極上に導電材料を配置する必要があり、塗布量のコントロールや位置精度を高める事が難しく、さらに、電極間にはんだ凝集物が発生し易いためショートを起こしやすく、絶縁性と導電性の両立が困難という問題がある。
【0009】
特許文献4には、熱可塑性樹脂、固形ラジカル重合性樹脂、及び固形エポキシ樹脂から選ばれる少なくとも1種の固形樹脂と、はんだ粒子と、フラックス化合物とを含有するフィルム状の異方性接合材料を用いて第1の電子部品の電極と第2の電子部品の電極とを無荷重で加熱接合させる実装方法が提案されている。
【0010】
しかし、特許文献4に記載の方法では、電極数の少ないLED(Light Emitting Diode)チップ等には適用可能であるものの、はんだ粒子の電極上への移動がほとんど起こらず、コネクタ部品等の電極数が多い電子部品では安定した接続が困難という問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0011】
【特許文献1】特開2001-239395号公報
【特許文献2】特開2016-143741号公報
【特許文献3】国際公開2018/066368号
【特許文献4】特開2020-077870号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0012】
従来のはんだ粒子を含む導電材料では、接続時にはんだ粒子を効率的に電極上へ移動させることが困難であり、接続されるべき上下の電極間にはんだ粒子を配置することが困難である。例えばペースト状の導電材料の場合では、接続時のはんだ粒子の凝集速度が速すぎることが多く、電極上にはんだ粒子の巨大凝集物が発生し、隣接する電極間にブリッジが形成され、隣接する電極間の絶縁性が低下することがあった。また、例えばフィルム状の導電材料の場合では、接続時のはんだ粒子の凝集速度が遅すぎることが多く、電極上にはんだ粒子が配置されず、上下の電極間の導通性が低下することがあった。
【0013】
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、良好なはんだ濡れ性、及び導通性を得ることができる導電性接着剤を提供する。また、良好なはんだ濡れ性、導通性、及び絶縁性を得ることができる異方性導電フィルム、接続構造体、及び接続構造体の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0014】
本件発明者は、鋭意検討を行った結果、所定成分のはんだ粒子と、ジカルボン酸と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。
【0015】
すなわち、本技術に係る導電性接着剤は、熱硬化性バインダーと、はんだ粒子と、ジカルボン酸とを含有し、前記はんだ粒子が、50~80wt%のSnと、20~50wt%のBiとを含み、前記はんだ粒子の配合量が、前記熱硬化性バインダー100質量部に対して100質量部以上である。
【0016】
また、本技術に係る異方性導電フィルムは、熱硬化性バインダーと、はんだ粒子と、ジカルボン酸とを含有し、前記はんだ粒子が、50~80wt%のSnと、20~50wt%のBiとを含み、前記はんだ粒子の平均粒径40~5μmに対する前記はんだ粒子の配合量が、前記熱硬化性バインダー100質量部に対して100~1200質量部であり、当該異方性導電フィルムの厚みが、前記はんだ粒子の平均粒径の110%超700%以下である。
【0017】
本技術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、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の間に介在し、前記導電性接着剤、又は前記異方性導電フィルムが硬化した硬化膜とを備え、前記第1の電子部品の電極又は前記第2の電子部品の電極面積に対する前記はんだ粒子によるはんだ面積が50%以上である。
【0018】
本技術に係る接続構造体の製造方法は、前記導電性接着剤、又は前記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介在させ、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リフロー炉を用いて無荷重で接合させる。
【発明の効果】
【0019】
本技術によれば、所定成分のはんだ粒子と、ジカルボン酸とを含有することにより、良好なはんだ濡れ性、及び導通性を得ることができる。また、良好なはんだ濡れ性、導通性、及び絶縁性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0020】
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、第1の電子部品の一例を模式的に示す断面図である。
図3図3は、第1の電子部品の端子上に、異方性導電フィルムを設けた状態を模式的に示す断面図である。
図4図4は、第1の電子部品の端子列と第2の電子部品の端子列との位置合わせを模式的に示す断面図である。
図5図5は、第1の電子部品に第2の電子部品を載置した状態を模式的に示す断面図である。
図6図6は、第1の電子部品及び第2の電子部品をリフロー炉にて加熱した状態を模式的に示す断面図である。
図7図7は、リフロー炉処理の温度プロファイルの一例を示すグラフである。
図8図8は、実施例2の異方性導電フィルムの溶融粘度の測定結果及びDSCの測定結果を示すグラフである。
図9図9は、実施例2のリフロー炉処理後のプリント配線板の端子上の顕微鏡写真である。
図10図10は、実施例3のリフロー炉処理後のプリント配線板の端子上の顕微鏡写真である。
図11図11は、比較例1のリフロー炉処理後のプリント配線板の端子上の顕微鏡写真である。
図12図12は、比較例2のリフロー炉処理後のプリント配線板の端子上の顕微鏡写真である。
図13図13は、比較例7のリフロー炉処理後のプリント配線板の端子上の顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【0021】
以下、本技術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.導電性接着剤、及び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
【0022】
<1.導電性接着剤、及び異方性導電フィルム>
本技術に係る導電性接着剤は、熱硬化性バインダーと、はんだ粒子と、ジカルボン酸とを含有し、はんだ粒子が、50~80wt%のSnと、20~50wt%のBiとを含む。導電性接着剤は、全方向に導通する等方性を有しても、対向電極間に圧縮された方向に導通する異方性を有してもよい。また、導電性接着剤は、フィルム状、又はペースト状のいずれであってもよい。また、ペーストを接続時にフィルム状にしても、部品を搭載することでフィルムに近い形態としてもよい。ペースト状の場合、基板上に所定量を均一に塗布することができればよく、例えば、ディスペンス、スタンピング、スクリーン印刷等の塗布方法を用いることができ、必要に応じて乾燥させてもよい。フィルム状の場合、フィルム厚により導電性接着剤の量を均一化することができるだけでなく、取り扱い易いので作業効率を高くすることができる。
【0023】
はんだ粒子の配合量は、熱硬化性バインダー100質量部に対して100質量部以上、より好ましくは150質量部以上、さらに好ましくは175質量部以上である。これにより、良好な導通性を得ることができる。また、導電性接着剤に異方性を付与する場合、はんだ粒子の配合量の上限は、熱硬化性バインダー100質量部に対して好ましくは1200質量部以下、より好ましくは900質量部以下である。はんだ粒子の配合量が多過ぎると、巨大凝集物が発生し易くなり、隣接端子間にショートを引き起こす傾向がある。
【0024】
導電性接着剤の最低溶融粘度は、300Pa・s以下であり、好ましくは1~250Pa・s以下、より好ましくは1~200Pa・s以下、さらに好ましくは1~150Pa・s以下である。最低溶融粘度が高すぎると、リフローにおいて無荷重では樹脂溶融が進行せず、はんだ粒子と端子間の挟持に支障を来す虞がある。また、導電性接着剤の最低溶融粘度到達温度の下限は、好ましくは120℃以上、より好ましくは130℃以上、さらに好ましくは140℃以上であり、異方性導電フィルムの最低溶融粘度到達温度の上限は、好ましくは200℃以下、より好ましくは190℃以下、さらに好ましくは180℃以下である。これにより、従来の通常のプロファイル条件のリフロー炉処理により、良好なはんだ接合状態を得ることができる。ここで、導電性接着剤の最低溶融粘度到達温度は、例えば、レオメーターMARS3(HAAKE社製)に8mm径センサーとプレートを装着し、ギャップ0.2mm、昇温速度10℃/min、周波数1Hz、測定温度範囲20~250℃の条件にて溶融粘度を測定し、粘度が最低値(最低溶融粘度)となる温度をいう。
【0025】
はんだ粒子の表面には、酸化膜(スズ(Sn)を含んだはんだの場合は通常酸化スズ)が数nmの厚さで存在する。そのため、そのままの状態では、はんだの融点以上に加熱してもはんだ粒子同士を凝集させることはできず、無荷重リフロー処理にて上下電極の導通を得ることはできない。
【0026】
はんだ粒子を凝集させるためには、粒子表面の酸化膜を還元し、酸化膜の量を減少させる必要があるが、本件発明者は、50~80wt%のSnと、20~50wt%のBiとを含むはんだ粒子と、下記式(1)で示されるジカルボン酸とを組み合わせることで、無荷重リフロー処理において良好なはんだ凝集を発生できることを見出した。
【0027】
【化1】
【0028】
また、カルボン酸(nR-COOH)は、下記式(2)で示される還元反応によって金属酸化物(MO)を減少させることが知られている。
【0029】
【化2】
【0030】
還元反応によって表面の酸化膜が減少したはんだ粒子は、マランゴニ効果やバインダーの熱流動によって、はんだ粒子同士の衝突や電極表面の金属へのはんだ粒子の接触によるはんだ凝集が発生することにより、電極間の良好な接続を得ることが可能になる。50~80wt%のSnと、20~50wt%のBiとを含むはんだ粒子は、表面の酸化スズの量が適量であり、表面の酸化スズとカルボン酸とが反応することにより、はんだ粒子が移動する駆動力が得られ易いものと推測される。
【0031】
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、熱硬化性バインダー中にはんだ粒子11が分散されてなる。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のフィルムが貼付され、第2の面に第2のフィルムが貼付されてもよい。
【0032】
異方性導電フィルム10の厚みは、はんだ粒子11の平均粒径の110%超700%以下であり、好ましくははんだ粒子11の平均粒径の110%超500%以下、より好ましくははんだ粒子11の平均粒径の110%超400%以下である。また、異方性導電フィルム10の厚みは、はんだ粒子の平均粒径よりも5μm以上大きいことが好ましい。異方性導電フィルム10の厚みが、はんだ粒子11の平均粒径に対して薄すぎるとはんだ粒子の凝集(移動)が起こり難く、厚すぎると半田の絶対量も増えるため隣接端子間のショートを引き起こし易く、また樹脂の排除不足も発生し易い傾向にある。
【0033】
本明細書において、フィルム厚みは、公知のマイクロメータやデジタルシックネスゲージ(例えば、株式会社ミツトヨ:MDE-25M、最小表示量0.0001mm)を用いて測定することができる。フィルム厚みは、例えば10箇所以上を測定し、平均して求めればよい。また、平均粒径は、金属顕微鏡、光学顕微鏡、SEM(Scanning Electron Microscope)等の電子顕微鏡などを用いた観察画像において、N=50以上、好ましくはN=100以上、さらに好ましくはN=200以上で測定した粒子の長軸径の平均値であり、粒子が球形の場合は、粒子の直径の平均値である。また、観察画像を公知の画像解析ソフト(「WinROOF」:三谷商事(株)、「A像くん(登録商標)」:旭化成エンジニアリング株式会社など)を用いて計測された測定値、画像型粒度分布測定装置(例として、FPIA-3000(マルバーン社))を用いて測定した測定値(N=1000以上)であってもよい。観察画像や画像型粒度分布測定装置から求めた平均粒径は、粒子の最大長の平均値とすることができる。なお、異方性接合材料を作製する際には、簡易的にレーザー回折・散乱法によって求めた粒度分布における頻度の累積が50%になる粒径(D50)、算術平均径(体積基準であることが好ましい)などのメーカー値を用いることができる。
【0034】
前述の導電性接着剤と同様、異方性導電フィルムの最低溶融粘度は、300Pa・s以下であり、好ましくは1~250Pa・s以下、より好ましくは1~200Pa・s以下、さらに好ましくは1~150Pa・s以下である。最低溶融粘度が高すぎると、リフローにおいて無荷重では樹脂溶融が進行せず、はんだ粒子と端子間の挟持に支障を来す虞がある。また、異方性導電フィルムの最低溶融粘度到達温度の下限は、好ましくは120℃以上、より好ましくは130℃以上、さらに好ましくは140℃以上であり、異方性導電フィルムの最低溶融粘度到達温度の上限は、好ましくは200℃以下、より好ましくは190℃以下、さらに好ましくは180℃以下である。これにより、従来の通常のプロファイル条件のリフロー炉処理により、良好なはんだ接合状態を得ることができる。ここで、異方性導電フィルムの最低溶融粘度到達温度は、例えば、レオメーターMARS3(HAAKE社製)に8mm径センサーとプレートを装着し、ギャップ0.2mm、昇温速度10℃/min、周波数1Hz、測定温度範囲20~250℃の条件にて溶融粘度を測定し、粘度が最低値(最低溶融粘度)となる温度をいう。
【0035】
また、はんだ粒子のDSC(示差走査熱量計)で測定した吸熱ピークの温度において、異方性導電フィルムの溶融粘度が300Pa・s以下であることが好ましい。これにより、はんだ粒子同士の衝突や電極表面の金属へのはんだ粒子の接触によるはんだ凝集が発生し易くなり、良好なはんだ接合状態を得ることができる。
【0036】
[熱硬化性バインダー]
熱硬化型バインダーとしては、絶縁性を示すものであれば特に限定されるものではなく、例えば、エポキシ化合物と熱アニオン重合開始剤とを含む熱アニオン重合型樹脂組成物、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型樹脂組成物、(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型樹脂組成物などが挙げられる。なお、(メタ)アクリレート化合物とは、アクリルモノマー(オリゴマー)、及びメタクリルモノマー(オリゴマー)のいずれも含む意味である。
【0037】
以下では、具体例として、膜形成樹脂と、固形エポキシ樹脂と、液状エポキシ樹脂と、エポキシ樹脂硬化剤とを含有する熱アニオン重合型樹脂組成物を例に挙げて説明する。
【0038】
膜形成樹脂としては、例えば平均分子量が10000以上の高分子量樹脂に相当し、フィルム形成性の観点から、10000~80000程度の平均分子量であることが好ましい。膜形成樹脂としては、フェノキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステルウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ブチラール樹脂等の種々の樹脂が挙げられ、これらは単独で用いてもよく、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中でも、膜形成状態、接続信頼性等の観点からフェノキシ樹脂を用いることが好ましい。膜形成樹脂の配合量は、膜形成樹脂、固形エポキシ樹脂、液状エポキシ樹脂、及びエポキシ樹脂硬化剤の合計100質量部に対し、好ましくは20~50質量部、より好ましくは25~45質量部以下、さらに好ましくは30~40質量部である。
【0039】
固形エポキシ樹脂は、常温で固形であり、分子内に1つ以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂であれば、特に限定されるものではなく、例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂等であってもよい。これらの中でも、低溶融粘度である結晶性のビスフェノールA型エポキシ樹脂を用いることが好ましい。市場で入手可能な結晶性のビスフェノールA型エポキシ樹脂の具体例としては、ガードナー・ホルト法の粘度が40~55Pである三菱ケミカル(株)の商品名「YL6810」(結晶性BPA型エポキシ樹脂)等を挙げることができる。固形エポキシ樹脂の配合量は、膜形成樹脂、固形エポキシ樹脂、液状エポキシ樹脂、及びエポキシ樹脂硬化剤の合計100質量部に対し、好ましくは30~60質量部、より好ましくは35~55質量部以下、さらに好ましくは40~50質量部である。なお、常温とは、JIS Z 8703で規定する20℃±15℃(5℃~35℃)の範囲である。
【0040】
液状エポキシ樹脂は、常温で液状であれば、特に限定されるものではなく、例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂等であってもよく、ウレタン変性のエポキシ樹脂であっても構わない。これらの中でも、高純度水添エポキシ樹脂を用いることが好ましい。市場で入手可能な高純度水添エポキシ樹脂の具体例としては、三菱ケミカル(株)の商品名「YX8000」(水添BPA型エポキシ樹脂)等を挙げることができる。液状エポキシ樹脂の配合量は、膜形成樹脂、固形エポキシ樹脂、液状エポキシ樹脂、及びエポキシ樹脂硬化剤の合計100質量部に対し、好ましくは1~25質量部、より好ましくは1~20質量部以下、さらに好ましくは5~15質量部である。
【0041】
エポキシ樹脂硬化剤は、熱で硬化が開始する熱硬化剤であれば、特に限定されるものではなく、例えば、イミダゾール、ジシアンジアミド、イソフタル酸ジヒドラジド等のアニオン系硬化剤が挙げられる。また、エポキシ樹脂硬化剤は、マイクロカプセル化されていてもよい。エポキシ樹脂硬化剤の配合量は、膜形成樹脂、固形エポキシ樹脂、液状エポキシ樹脂、及びエポキシ樹脂硬化剤の合計100質量部に対し、好ましくは1~25質量部、より好ましくは1~20質量部以下、さらに好ましくは5~15質量部である。
【0042】
なお、熱硬化性バインダーに配合する他の添加物として、必要に応じて、シランカップリング剤、アクリルゴム、各種アクリルモノマー等の希釈用モノマー、充填剤、軟化剤、着色剤、難燃化剤、チキソトロピック剤等を配合してもよい。
[はんだ粒子]
【0043】
はんだ粒子は、50~80wt%のSnと、20~50wt%のBiとを含み、より好ましくは45~75wt%のSnと、25~55wt%のBiとを含む。これにより、従来の通常のプロファイル条件のリフロー炉処理により、良好なはんだ接合状態を得ることができる。また、はんだ粒子は、例えばはんだ強度向上の観点から、1Wt%以下のCu、Agなどの他の金属を含んでいてもよい。
【0044】
はんだ粒子の具体例としては、Sn-50Bi、Sn-40Bi-0.1Cu、Sn-30Bi-0.5Cu、Sn-20Biなどが挙げられる。これらの中でも、はんだ濡れ性が特に優れる59.9Sn-40Bi-0.1Cu、又は69.5Sn-30Bi-0.5Cuを用いることが好ましい。
【0045】
はんだ粒子の配合量の下限は、好ましくは熱硬化性バインダー100質量部に対して100質量部以上、より好ましくは150質量部以上、さらに好ましくは175質量部以上であり、はんだ粒子の配合量の上限は、熱硬化性バインダー100質量部に対して1200質量部以下、より好ましくは900質量部以下であり、300質量部以下が好ましい場合がある。はんだ粒子の配合量が多過ぎると、巨大凝集物が発生し易くなり、隣接端子間にショートを引き起こす傾向があり、はんだ粒子の配合量が少な過ぎると、良好なはんだ粒子の凝集が発生しない傾向がある。
【0046】
はんだ粒子の平均粒径の下限は、好ましくは5μm以上、より好ましくは10μm以上、さらに好ましくは15μm以上であり、はんだ粒子の平均粒径の上限は、好ましくは50μm以下、より好ましくは40μm以下、さらに好ましくは35μm以下であり、好ましい範囲は、10~40μmである。はんだ粒子の平均粒径が小さ過ぎると、無荷重リフロー処理時にはんだ粒子同士が結合していない状態のはんだ粒子の凝集が過度に起こることで、隣接端子間のショートを引き起こし易い傾向があり、はんだ粒子の平均粒径が大き過ぎると、はんだ粒子の動きが悪くなり、良好なはんだ粒子の凝集を発生させることが困難となる。
【0047】
はんだ粒子の平均粒径30~10μmに対するはんだ粒子の配合量は、熱硬化性バインダー100質量部に対して100~1200質量部であることが好ましい。また、はんだ粒子の平均粒径30~20μmに対するはんだ粒子の配合量は、熱硬化性バインダー100質量部に対して100~900質量部であることが好ましい。また、はんだ粒子の平均粒径20~10μmに対するはんだ粒子の配合量は、熱硬化性バインダー100質量部に対して100~1200質量部であることが好ましい。はんだ粒子の平均粒径に応じてはんだ粒子を配合することにより、熱良好なはんだ濡れ性、導通性、及び絶縁性を得ることができる。
[ジカルボン酸]
【0048】
ジカルボン酸としては、はんだ粒子表面の酸化膜を還元反応によって減少させることができれば、特に限定されるものではないが、下記式(1)で示される化合物(n=1~8)であることが好ましい。
【0049】
【化3】
【0050】
すなわち、ジカルボン酸として、マロン酸(n=1、炭素数3)、コハク酸(n=2、炭素数4)、グルタル酸(n=3、炭素数5)、アジピン酸(n=4、炭素数6)、ピメリン酸(n=5、炭素数7)、スベリン酸(n=6、炭素数8)、アゼライン酸(n=7、炭素数9)、セバシン酸(n=8、炭素数10)を用いることが好ましい。これらの中でも、はんだ濡れ性が特に優れるマロン酸、コハク酸、又はグルタル酸を用いることが好ましい。また、ジカルボン酸は直鎖だけではなく分岐、飽和、不飽和構造も使用することが出来る。また、ジカルボン酸以外に、ロジン系のカルボン酸も使用することができ、ジカルボン酸とロジン系カルボン酸を組み合わせて使用しても良い。すなわち、ジカルボン酸の代わりにロジン系のカルボン酸を含有する、又は、ロジン系カルボン酸をさらに含有してもよい。
【0051】
ジカルボン酸の配合量は、熱硬化性バインダー100質量部に対し、好ましくは1~15質量部、より好ましくは2~12質量部、さらに好ましくは4~10質量部、よりさらに好ましくは6~10質量部である。ジカルボン酸の配合量が少な過ぎると、はんだ粒子表面の酸化膜の還元が十分に行えず、はんだ凝集を発生させることが困難となり、ジカルボン酸の配合量が多過ぎると、絶縁性が劣化し、ショートを引き起こし易い。
【0052】
前述の異方性導電フィルムは、例えば、熱硬化性バインダー、はんだ粒子、及びジカルボン酸を溶剤中で混合し、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所定厚みとなるように塗布した後、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。また、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、加圧により所定厚みとしてもよい。また、はんだ粒子の分散性を高くするために、溶媒を含んだ状態で高シェアをかけることが好ましい。例えば、公知のバッチ式遊星攪拌装置を用いることができる。真空環境下で行えるものであってもよい。
【0053】
<2.接続構造体>
本技術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、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介在し、前述の異方性導電フィルムが硬化した硬化膜とを備え、第1の電子部品の電極又は第2の電子部品の電極面積に対するはんだ粒子によるはんだ面積が50%以上であるものである。これにより、優れた導通性、及び絶縁性を得ることができる。
【0054】
また、第1の電子部品の電極又は第2の電子部品の電極面積に対するはんだ粒子によるはんだ面積は、70%以上であることが好ましい。これにより、電極にはんだが十分に濡れ広がり、さらに優れた導通性、及び絶縁性を得ることができる。なお、電極上のはんだ面積は、リフロー処理後の電子部品の電極上のはんだ溶融状態を金属顕微鏡にて観察し、電極面積に対するはんだ面積を測定することにより、算出することができる。
【0055】
第1の電子部品及び第2の電子部品は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、プリント配線板(PWB)、プラスチック基板、LCD(Liquid Crystal Display)パネル用途、有機ELディスプレイ(OLED)パネル用途、プラズマディスプレイパネル(PDP)用途などのガラス基板、結晶シリコン系太陽電池(単結晶シリコン、多結晶シリコン、多接合太陽電池、ヘテロ接合太陽電池、HIT太陽電池、ペロブスカイトタンデム太陽電池)、薄膜太陽電池(アモルファスシリコン系、微結晶シリコン系、CIGS系、III-V族多接合系、GaAs系、CdTe、ペロブスカイト系、有機薄膜系、色素増感系)、量子ドット太陽電池などが挙げられる。また、第2の電子部品としては、例えば、汎用コネクタ、IC(Integrated Circuit)、フレキシブルプリント基板(FPC:Flexible Printed Circuits)、テープキャリアパッケージ(TCP)基板、太陽電池の集電用のタブ線などを挙げることができる。なお、本技術は、例えば、半導体装置(ドライバICの他、光学素子や熱電変換素子、光電変換素子など半導体を利用したものは全て含む)、表示装置(モニター、テレビ、ヘッドマウントディスプレイなど)、携帯機器(タブレット端末、スマートフォン、ウェアラブル端末など)、ゲーム機、オーディオ機器、撮像装置(カメラモジュールなどのイメージセンサを用いるもの)、車両(移動装置)用電装実装、医療機器、センサーデバイス(タッチセンサー、指紋認証、虹彩認証など)、屋内外の太陽電池などの電気的接続を用いるあらゆる電子機器に適用することができる。
【0056】
<3.接続構造体の製造方法>
本技術に係る接続構造体の製造方法は、前述の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介在させ、第1の電子部品の電極と第2の電子部品の電極とをリフロー炉を用いて無荷重で接合させる。これにより、良好なはんだ濡れ性、導通性、及び絶縁性を得ることができる。
【0057】
以下、図2図6を参照して、第1の電子部品の第1の端子列上に、異方性導電フィルムを設ける工程(A)、異方性導電フィルム上に第2の電子部品を載置する工程(B)、及び、リフロー炉を用いて、第1の電子部品の第1の端子列と第2の電子部品の第2の端子列とを接合させる工程(C)について説明する。
【0058】
[工程(A)]
図2は、第1の電子部品の一例を模式的に示す断面図であり、図3は、第1の電子部品の端子上に、異方性導電フィルムを設けた状態を模式的に示す断面図である。図2及び図3に示すように、工程(A)では、第1の電子部品20の第1の端子列21上に、半田粒子31を含有する異方性導電フィルム30を設ける。
【0059】
工程(A)は、異方性導電フィルム30を基板上に、低温で貼着する仮貼り工程であってもよく、異方性導電フィルム30を基板上にラミネートするラミネート工程であってもよい。
【0060】
工程(A)が仮貼り工程の場合、公知の使用条件で基板上に異方性導電フィルム30を設けることができる。この場合、従前の装置からツールの設置や変更といった最低限の変更だけですむため、経済的なメリットが得られる。
【0061】
工程(A)がラミネート工程の場合、例えば、加圧式ラミネータを用いて異方性導電フィルム30を第1の電子部品20の第1の端子列21上にラミネートする。ラミネート工程は、真空加圧式であってもよい。仮貼りである場合、フィルムの幅がツール幅の制約を受けるが、ラミネート工程の場合、加熱加圧ツールを用いないため、比較的広い幅を一括で搭載できるようになることが期待できる。
【0062】
[工程(B)]
図4は、第1の電子部品の端子列と第2の電子部品の端子列との位置合わせを模式的に示す断面図である。図4に示すように、工程(B)では、例えば、ツール50を用いて、第1の電子部品20の第1の端子列21と第2の電子部品40の端子列41とを位置合わせし、異方性導電フィルム30上に第2の電子部品40を載置する。ツール50は、第2の電子部品40を吸着する吸着機構を備えることが好ましい。
【0063】
[工程(C)]
図5は、第1の電子部品に第2の電子部品を載置した状態を模式的に示す断面図であり、図6は、第1の電子部品及び第2の電子部品をリフロー炉にて加熱した状態を模式的に示す断面図である。図5及び図6に示すように、工程(C)では、所定のプロファイルに設定されたリフロー炉を用いて、第1の電子部品20の第1の端子列21と第2の電子部品40の第2の端子列41とを接合させる。
【0064】
リフロー炉は、機械的な加圧をせずに無荷重で加熱接合させることができるため、第1の電子部品20及び第2の電子部品40のダメージを抑制することができる。リフロー炉としては、簡便さの点から大気圧リフローが好ましいが、大気圧リフロー、真空リフロー、大気圧オーブン、オートクレーブ(加圧オーブン)などを用いても良い。
【0065】
リフロー炉では、加熱により熱硬化バインダーが溶融し、第1の電子部品40の自重によりはんだ粒子31が電極間に挟持され、はんだ融点以上である本加熱によりはんだ粒子31が溶融し、はんだが電極に濡れ広がり、冷却により第1の電子部品20の第1の端子列21と第2の電子部品40の第2の端子例41とがはんだ32により接合される。
【0066】
図7は、リフロー炉処理の温度プロファイルの一例を示すグラフである。リフロー処理は、昇温工程と、一定温度に維持するキープ工程と、降温工程とを含んでいてもよい。また、最も高温となるピーク工程を含んでいてもよい。昇温工程は、熱硬化性バインダーを溶融させ、はんだ粒子を端子間に挟持させる工程(例えば0~170℃)と、熱硬化性バインダーを硬化させる工程(例えば170~250℃)の2段階となっていてもよい。昇温速度は例えば10~120℃/minでもよく、20~100℃/minでもよい。
【0067】
キープ工程は、はんだを濡れ広がせる工程(例えば170℃)と、熱硬化性バインダーを硬化させる工程(例えば250℃)を含んでいてもよい。はんだを濡れ広がせる工程のキープ温度は例えば150~200℃であり、熱硬化性バインダーを硬化させる工程のキープ温度は例えば200~250℃である。キープ工程の維持時間の下限は、10sec以上、好ましくは30sec以上であり、キープ工程の維持時間の上限は、200sec以下、好ましくは150sec以下である。降温工程は、はんだ粒子の融点以下の温度に冷却することで、はんだ粒子を固相にし、電極間で接合させる。降温速度は、生産性を上げるためには高い方がよく、急冷が望ましくない場合には低い方がよい。
【実施例0068】
<4.実施例>
本実施例では、種々の組成のはんだ粒子を準備し、異方性導電フィルムを作製した。そして、異方性導電フィルムを用いて接続構造体を作製し、はんだ接合状態、導通抵抗値、及び絶縁抵抗値について評価した。なお、本実施例は、これらに限定されるものではない。
【0069】
[はんだ粒子の作製]
金属材料を所定の配合比で加熱中の容器に入れて溶融後に冷却し、はんだ合金を得た。そのはんだ合金から、アトマイズ法にて粉末を作製し、所定の粒子径の範囲となるように分級して、はんだ粒子を得た。
【0070】
表1に、実施例及び比較例で使用するはんだ粒子の溶融特性を示す。
【0071】
【表1】
【0072】
[異方性導電フィルムの作製]
下記材料を準備した。
YP-50(日鉄ケミカル&マテリアル社製、フェノキシ樹脂) →固形分/MEK=40/60にて溶液化
YL6810(三菱ケミカル社製、結晶性BPA型エポキシ)
YX8000(三菱ケミカル社製、水添BPA型エポキシ)
2P4MHZ‐PW(四国化成工業社製、2-フェニル-4-メチル-5-ヒドロキシメチルイミダゾール)
Dicy7(三菱ケミカル社製、ジシアンジアミド)
IDH-S(大塚化学社製、イソフタル酸ジヒドラジド)
【0073】
表2~表4に示すように、これらの材料を所定の配合にて混合及び撹拌し、混合ワニスを得た。続いて、得られた混合ワニスに、はんだ粒子を混合ワニスの固形分に対して所定量となる様に加えて、異方性導電組成物を得た。得られた異方性導電組成物を、50μm厚みのPETフィルム上に、乾燥後に所定の厚みとなる様に塗布し、80℃にて5分間乾燥させ、異方性導電フィルムを作製した。
【0074】
[最低溶融粘度及び最低溶融粘度到達温度の測定]
レオメーターMARS3(HAAKE社製)に8mm径センサーとプレートを装着し、異方性導電フィルムをセットした。そして、ギャップ0.2mm、昇温速度10℃/min、周波数1Hz、測定温度範囲20~250℃の条件にて溶融粘度を測定し、最低溶融粘度及び最低溶融粘度到達温度を読み取った。
【0075】
[接続構造体の作製]
第1の電子部品として、プリント配線板〔0.35mmピッチ(ライン/スペース=0.18/0.17mm)、ガラスエポキシ基材厚み1.5mm、銅パターン厚み18μm、表面OSP処理〕を準備した。
【0076】
第2の電子部品として、市販のコネクタ部品(ヒロセ製 BM23FR0.6-20DP、0.35mmP、ライン/スペース=0.12/0.23mm、端子表面Auメッキ、端子面積/34800μm2、20ピン)を準備した。
【0077】
第1の電子部品の端子上に、異方性導電フィルムを所定の大きさにカットして、45℃、1MPa、1秒間の条件で仮圧着を行った。続いて、異方性導電フィルム上に、第2の電子部品を配置した。この構造体を図7に示す温度プロファイル条件にてリフロー炉処理を行い、接続構造体を作製した。
【0078】
[はんだ接合状態の評価]
リフロー処理後のプリント配線板の端子上のはんだ溶融状態を金属顕微鏡にて観察し、配線面積に対するはんだ面積を測定し、下記評価基準で評価した。
AA:はんだ粒子が配線上で十分に濡れ広がっているもの(はんだ面積が70%以上)
A:はんだ粒子が配線上で濡れ広がっているもの(はんだ面積が50~70%)
B:はんだ粒子が配線上で部分的に濡れ広がっているもの(はんだ面積が30~50%)
C:配線上のはんだ粒子の濡れ広がりがほとんど認められないもの(はんだ面積が30%未満)
【0079】
[導通抵抗値の評価]
デジタルマルチメーターを用いて、4端子法にてDC10mAを流した時の接続構造体の導通抵抗値を測定した。20ピンについて接続構造体の導通抵抗値を測定し、以下の評価基準で評価した。
AA:抵抗値が0.1Ω未満
A:抵抗値が0.1Ω以上、0.2Ω未満
B:抵抗値が0.2Ω以上、0.5Ω未満
C:抵抗値が0.5Ω以上
【0080】
[絶縁抵抗値の評価]
デジタルマルチメーターを用いて、隣接端子間に電圧20Vを印加した時の接続構造体の絶縁抵抗値を測定した。10ピンについて接続構造体の絶縁抵抗値を測定し、以下の評価基準で評価した。
A:抵抗値が10Ω以上
B:抵抗値が10Ω以上、10Ω未満
C:抵抗値が10Ω未満
【0081】
<実施例1~4及び比較例1、2>
表2に、はんだ粒子のSn量に対するはんだ濡れの評価、導通試験の評価及び絶縁試験の評価の結果を示す。また、図8は、実施例2の異方性導電フィルムの溶融粘度の測定結果及びDSCの測定結果を示すグラフである。また、図9~12は、それぞれ実施例2、3、及び比較例1、2のリフロー炉処理後のプリント配線板の端子上の顕微鏡写真である。
【0082】
【表2】

【0083】
比較例1は、はんだ粒子のSn量が多く、使用するはんだ粒子の融点が高すぎるため、図11に示すように良好なはんだ濡れの評価が得られず、導通試験の評価及び絶縁試験の評価がCであった。比較例2は、はんだ粒子のSn量が少なく、凝集によるはんだ粒子の配線上への移動が少ないため、図12に示すように良好なはんだ濡れの評価が得られず、導通試験の評価がCであった。
【0084】
一方、実施例1~4は、はんだ粒子が、50~80wt%のSnと、20~50wt%のBiとを含むため、図7に示す温度プロファイル条件のリフロー炉処理において、良好なはんだ濡れの評価、導通試験の評価及び絶縁試験の評価を得ることができた。特に、実施例2、3は、図9、10に示すように、はんだ粒子の配線上への移動が良好であることが分かった。
【0085】
<実施例5~9及び比較例3~6>
表3に、はんだ粒子の配合量及びはんだ粒子の平均粒径に対するはんだ濡れの評価、導通試験の評価及び絶縁試験の評価の結果を示す。
【0086】
【表3】
【0087】
比較例3は、はんだ粒子の配合量が少なすぎるため、はんだ濡れの評価がBであり、導通試験の評価がCであった。比較例4は、平均粒径30μmのはんだ粒子の配合量が多すぎるため、隣接端子間にショートが発生し、絶縁試験の評価がCであったが、後述するように、粒子径を小さくすることで、更にはんだ粒子を更に高充填させることが可能である。これは、小さい粒子径となることで、バインダー中でのはんだ粒子自体の移動性が上がり、凝集できるはんだ粒子量が増え、配線間に残るはんだ粒子量が減ったためと考える。
【0088】
比較例5は、はんだ粒子の平均粒径が5μmであるため、相対的な表面酸化膜が多く、半田粒子同士が結合していない状態のはんだ粒子の凝集が過度に起こり、隣接端子間に未結合の巨大凝集物が発生したため、絶縁試験の評価がCであったが、後述するように、ジカルボン酸の量を増加させることで、絶縁試験の評価を良好にすることが可能である。比較例6は、はんだ粒子の平均粒径が50μmと大きすぎたため、隣接端子間にショートが発生し、絶縁試験の評価がCとなった。
【0089】
一方、実施例2、5、6は、平均粒径30μmのはんだ粒子の配合量が、熱硬化性バインダー100質量部に対して100~300質量部であるため、凝集によるはんだ粒子の配線上への移動が適度に起こり、良好なはんだ濡れの評価、導通試験の評価及び絶縁試験の評価を得ることができた。特に、実施例2、5は、はんだ粒子の配線上への移動が良好であることが分かった。また、実施例7~9は、はんだ粒子の平均粒径が10~40μmであるため、凝集によるはんだ粒子の配線上への移動が適度に起こり、良好なはんだ濡れの評価、導通試験の評価及び絶縁試験の評価を得ることができた。
【0090】
<実施例10~16及び比較例7、8>
表4に、平均粒径20μm、10μmのはんだ粒子を配合した場合のはんだ濡れの評価、導通試験の評価及び絶縁試験の評価の結果を示す。
【0091】
【表4】
【0092】
比較例7は、平均粒径20μmのはんだ粒子の配合量が多すぎるため、隣接端子間にショートが発生し、絶縁試験の評価がCであり、比較例8も、平均粒径10μmのはんだ粒子の配合量が多すぎるため、隣接端子間にショートが発生し、絶縁試験の評価がCであった。
【0093】
一方、実施例10~13は、平均粒径20μmのはんだ粒子の配合量が、熱硬化性バインダー100質量部に対して400~900質量部であるため、凝集によるはんだ粒子の配線上への移動が適度に起こり、良好なはんだ濡れの評価、導通試験の評価及び絶縁試験の評価を得ることができた。また、実施例14~16は、平均粒径10μmのはんだ粒子の配合量が、熱硬化性バインダー100質量部に対して1000~1200質量部であるため、凝集によるはんだ粒子の配線上への移動が適度に起こり、良好なはんだ濡れの評価、導通試験の評価及び絶縁試験の評価を得ることができた。
【0094】
<実施例17~22>
表5に、ジカルボン酸の配合量を変化させた場合のはんだ濡れの評価、導通試験の評価及び絶縁試験の評価の結果を示す。
【0095】
【表5】
【0096】
実施例17~19は、比較例5に対し、ジカルボン酸を熱硬化性バインダー100質量部に対して6~10質量部に増やすことで、半田粒子同士が結合していない状態のはんだ粒子の凝集が軽減し、良好な接続を得ることができた。また、実施例20~22は、それぞれはんだ粒子の平均粒径を10、20、30μmとし、ジカルボン酸を熱硬化性バインダー100質量部に対して10質量部配合した場合でも、良好なはんだ濡れの評価、導通試験の評価及び絶縁試験の評価を得ることができた。
【0097】
また、実施例17~19(平均粒径5μm、フィルム厚み35μm)、実施例9(平均粒径40μm、フィルム厚み45μm)から、異方性導電フィルムの厚みが、はんだ粒子の平均粒径の110%超700%以下の範囲であれば、凝集によるはんだ粒子の配線上への移動が適度に起こり、良好なはんだ濡れの評価、導通試験の評価及び絶縁試験の評価を得ることができることが分かった。
【0098】
<実施例23~28及び比較例9>
表6に、ジカルボン酸の炭素数に対するはんだ濡れの評価、導通試験の評価及び絶縁試験の評価の結果を示す。また、図13は、比較例9のリフロー炉処理後のプリント配線板の端子上の顕微鏡写真である。
【0099】
【表6】
【0100】
比較例9は、ジカルボン酸を含有していないため、はんだ粒子の表面酸膜を除去できず、図13に示すようにはんだ溶融が見られず、はんだ濡れの評価及び導通試験の評価がCであった。
【0101】
一方、実施例2、23~26は、それぞれジカルボン酸として、グルタル酸、マロン酸、アジピン酸、スベリン酸、セバシン酸を含有しているため、良好なはんだ濡れの評価、導通試験の評価及び絶縁試験の評価を得ることができた。特に、実施例2、23は、はんだ粒子の配線上への移動が良好であることが分かった。また、実施例27、28に示すように、それぞれ硬化剤として、ジシアンジアミド、イソフタル酸ジヒドラジドを用いた場合でも、良好なはんだ濡れの評価、導通試験の評価及び絶縁試験の評価を得ることができた。
【符号の説明】
【0102】
10 異方性導電フィルム、11 はんだ粒子、20 第1の電子部品、21 第1の端子列、30 異方性導電フィルム、31 はんだ粒子、32 はんだ、40 第2の電子部品、41 第2の端子列、50 ツール
図1
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図13