本發(fā)明涉及一種在導(dǎo)電性部分的表面具有焊錫的導(dǎo)電性粒子及導(dǎo)電性粒子的制造方法。另外,本發(fā)明涉及一種使用了上述導(dǎo)電性粒子的導(dǎo)電材料及連接結(jié)構(gòu)體的制造方法。
背景技術(shù):
各向異性導(dǎo)電糊劑及各向異性導(dǎo)電膜等各向異性導(dǎo)電材料已廣為人知。就上述各向異性導(dǎo)電材料而言,導(dǎo)電性粒子分散在粘合劑樹脂中。
為了獲得各種連接結(jié)構(gòu)體,上述各向異性導(dǎo)電材料已被用于例如撓性印刷基板和玻璃基板的連接(FOG(Filmon Glass))、半導(dǎo)體芯片和撓性印刷基板的連接(COF(Chipon Film))、半導(dǎo)體芯片和玻璃基板的連接(COG(Chipon Glass))、以及撓性印刷基板和玻璃環(huán)氧基板的連接(FOB(Filmon Board))等。
在利用上述各向異性導(dǎo)電材料對例如撓性印刷基板的電極和玻璃環(huán)氧基板的電極進(jìn)行電連接時,在玻璃環(huán)氧基板上配置含有導(dǎo)電性粒子的各向異性導(dǎo)電材料。接著,疊層撓性印刷基板,并進(jìn)行加熱及加壓。由此,使各向異性導(dǎo)電材料固化,并經(jīng)由導(dǎo)電性粒子對電極間進(jìn)行電連接,從而得到連接結(jié)構(gòu)體。
作為上述各向異性導(dǎo)電材料的一例,下述的專利文獻(xiàn)1、2中公開了一種各向異性導(dǎo)電材料,其含有熱固化性粘合劑、熔點為180℃以下或160℃以下的焊錫粒子和助熔劑成分。作為上述助熔劑成分,可使用下述式(101)或(102)表示的化合物。另外,專利文獻(xiàn)1中記載的各向異性導(dǎo)電材料作為上述熱固化性粘合劑,必須含有環(huán)氧樹脂和陽離子固化引發(fā)劑。另外,專利文獻(xiàn)1、2中記載有助熔劑成分和焊錫粒子進(jìn)行螯合物配位。
[化學(xué)式1]
[化學(xué)式2]
上述式(101)及上述式(102)中,R1~R4表示氫原子、烷基或羥基,X表示具有金屬可配位的孤立電子對或雙鍵性π電子的原子團(tuán),Y表示形成主鏈骨架的原子或原子團(tuán)。需要說明的是,在專利文獻(xiàn)2中,上述式(101)及上述式(102)中的Y為烷基。
下述的專利文獻(xiàn)3中公開了一種焊錫球,其用碳原子數(shù)為10~25、且具有羧基的至少兩種有機(jī)酸包覆表面。該焊錫球中,上述有機(jī)酸的羧基與上述焊錫球的表面進(jìn)行螯合物配位。
下述的專利文獻(xiàn)4中公開了一種使脂肪酸及二羧酸的至少一這在表面進(jìn)行化學(xué)鍵合而進(jìn)行了包覆的焊錫粉。另外,專利文獻(xiàn)4中公開了一種含有上述焊錫粉、樹脂和固化劑的導(dǎo)電性粘接劑(各向異性導(dǎo)電材料)。
下述的專利文獻(xiàn)5中公開了一種導(dǎo)電性粒子,其在導(dǎo)電性部分的表面具有焊錫,在焊錫的表面以共價鍵鍵合有含有羧基的基團(tuán)。
現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)1:日本特開2011-63727號公報
專利文獻(xiàn)2:WO2009/001448A1
專利文獻(xiàn)3:日本特開2008-272779號公報
專利文獻(xiàn)4:日本特開2010-126719號公報
專利文獻(xiàn)5:WO2013/125517A1
技術(shù)實現(xiàn)要素:
發(fā)明所要解決的技術(shù)問題
專利文獻(xiàn)1、2中,作為具有助熔劑作用的成分,可使用上述式(101)或上述式(102)表示的化合物。但是,專利文獻(xiàn)1、2中,只不過與焊錫粒子不同地使用了上述式(101)或上述式(102)表示的化合物。
在使用專利文獻(xiàn)1、2中所記載的現(xiàn)有的各向異性導(dǎo)電材料得到上述連接結(jié)構(gòu)體的情況下,在得到的連接結(jié)構(gòu)體中,有時在各向異性導(dǎo)電材料的固化物中產(chǎn)生空隙。因此,存在連接結(jié)構(gòu)體中的連接可靠性變低、或電極間的連接電阻升高的問題。
另外,專利文獻(xiàn)1、2中記載有使助熔劑成分與焊錫粒子進(jìn)行螯合物配位。但是,僅以將助熔劑成分和焊錫粒子進(jìn)行螯合物配位的方式進(jìn)行配位鍵合,助熔劑成分容易從焊錫粒子的表面脫落。另外,僅使助熔劑成分和焊錫粒子進(jìn)行配位鍵合,有時電極間的連接電阻升高,或不能充分地抑制空隙的產(chǎn)生。
另外,即使使用專利文獻(xiàn)3中記載的焊錫球,有機(jī)酸也容易從焊錫球的表面脫落,有時電極間的連接電阻升高,或不能充分地抑制空隙的產(chǎn)生。
在專利文獻(xiàn)4中,使脂肪酸及二羧酸的至少一者在表面進(jìn)行化學(xué)鍵合。另外,在專利文獻(xiàn)4中,為了得到焊錫粉,不使用催化劑,在40~60℃下進(jìn)行反應(yīng)。因此,脂肪酸及二羧酸在焊錫粉的表面不進(jìn)行共價鍵合。即使使用這種專利文獻(xiàn)4中記載的焊錫粉,脂肪酸或二羧酸也容易從焊錫粉的表面脫落,有時電極間的連接電阻升高,或不能充分地抑制空隙的產(chǎn)生。
專利文獻(xiàn)5中記載的導(dǎo)電性粒子可以某種程度上降低電極間的連接電阻。另一方面,如果可以通過與專利文獻(xiàn)5中記載的方法不同的方法在焊錫的表面導(dǎo)入羧基,則可以得到新的導(dǎo)電性粒子。
本發(fā)明的目的在于,提供一種導(dǎo)電性粒子及導(dǎo)電性粒子的制造方法,所述導(dǎo)電性粒子在對電極間進(jìn)行電連接的情況下,可以降低電極間的連接電阻。另外,本發(fā)明的目的在于,提供一種使用有上述導(dǎo)電性粒子的導(dǎo)電材料及連接結(jié)構(gòu)體。
用于解決技術(shù)問題的方案
根據(jù)本發(fā)明的寬泛方面,提供一種導(dǎo)電性粒子,其在導(dǎo)電性部分的表面具有焊錫,其中,在焊錫的表面,經(jīng)由含有下述式(X)所示的基團(tuán)的基團(tuán)鍵合有具有至少一個羧基的基團(tuán)。
[化學(xué)式3]
在本發(fā)明的導(dǎo)電性粒子的某種特定方面,所述式(X)表示的基團(tuán)的碳原子直接以共價鍵或經(jīng)由有機(jī)基團(tuán)鍵合在焊錫的表面。
在本發(fā)明的導(dǎo)電性粒子的某種特定方面,在焊錫的表面,所述(X)表示的基團(tuán)的碳原子直接以共價鍵鍵合在焊錫的表面。
在本發(fā)明的導(dǎo)電性粒子的某種特定的方面,所述式(X)表示的基團(tuán)的氮原子直接以共價鍵或經(jīng)由有機(jī)基團(tuán)鍵合于所述具有至少一個羧基的基團(tuán)。
在本發(fā)明的導(dǎo)電性粒子的某種特定方面,所述式(X)表示的基團(tuán)的氮原子直接以共價鍵或經(jīng)由有機(jī)基團(tuán)鍵合于所述具有至少一個羧基的基團(tuán)。
在本發(fā)明的導(dǎo)電性粒子的某種特定的方面,所述具有至少一個羧基的基團(tuán)具有硅原子,所述式(X)表示的基團(tuán)的氮原子直接以共價鍵或經(jīng)由有機(jī)基團(tuán)鍵合于所述具有至少一個羧基的基團(tuán)的硅原子。
在本發(fā)明的導(dǎo)電性粒子的某種特定的方面,所述具有至少一個羧基的基團(tuán)具有多個羧基。
在本發(fā)明的導(dǎo)電性粒子的某種特定的方面,所述具有至少一個羧基的基團(tuán)通過使用了具有羧基的硅烷偶聯(lián)劑的反應(yīng)而被導(dǎo)入、或者在使用了硅烷偶聯(lián)劑的反應(yīng)后使具有至少一個羧基的化合物與源自硅烷偶聯(lián)劑的基團(tuán)反應(yīng)而被導(dǎo)入。
在本發(fā)明的導(dǎo)電性粒子的某種特定的方面,所述導(dǎo)電性粒子如下得到:使用異氰酸酯化合物,使所述異氰酸酯化合物與焊錫表面的羥基反應(yīng),然后使具有至少一個羧基的化合物反應(yīng)。
在本發(fā)明的導(dǎo)電性粒子的某種特定的方面,所述具有至少一個羧基的化合物具有多個羧基。
在本發(fā)明的導(dǎo)電性粒子的某種特定的方面,所述導(dǎo)電性粒子具有:基材粒子、和配置于所述基材粒子表面上的焊錫層,利用所述焊錫層使導(dǎo)電性部分的表面具有所述焊錫。
在本發(fā)明的導(dǎo)電性粒子的某種特定的方面,所述導(dǎo)電性粒子還具有配置于所述基材粒子和所述焊錫層之間的第一導(dǎo)電層,在所述第一導(dǎo)電層的外表面上配置有所述焊錫層。
在本發(fā)明的導(dǎo)電性粒子的某種特定的方面,所述導(dǎo)電性粒子分散于粘合劑樹脂中,作為導(dǎo)電材料使用。
根據(jù)本發(fā)明的寬廣的方面,提供一種導(dǎo)電性粒子的制造方法,其制造上述的導(dǎo)電性粒子,其中,使用導(dǎo)電性部分的表面具有焊錫的導(dǎo)電性粒子,且使用異氰酸酯化合物,使所述異氰酸酯化合物與焊錫表面的羥基反應(yīng),然后使具有至少一個羧基的化合物反應(yīng),得到在焊錫的表面經(jīng)由下述式(X)表示的基團(tuán)鍵合有具有至少一個羧基的基團(tuán)的導(dǎo)電性粒子。
[化學(xué)式4]
根據(jù)本發(fā)明的寬廣的方面,提供一種導(dǎo)電材料,其含有上述的導(dǎo)電性粒子、和粘合劑樹脂。
在本發(fā)明的導(dǎo)電材料的某種特定的方面,所述導(dǎo)電性粒子的含量為1重量%以上、80重量%以下。
根據(jù)本發(fā)明的寬泛的方面,提供一種連接結(jié)構(gòu)體,其包括:表面具有第一電極的第一連接對象部件;表面具有第二電極的第二連接對象部件;將所述第一連接對象部件和所述第二連接對象部件連接起來的連接部;所述連接部的材料為上述的導(dǎo)電性粒子,或為含有所述導(dǎo)電性粒子和粘合劑樹脂的導(dǎo)電材料,所述第一電極和所述第二電極通過所述導(dǎo)電性粒子實現(xiàn)了電連接。
發(fā)明的效果
本發(fā)明的導(dǎo)電性粒子在導(dǎo)電性部分的表面具有焊錫,在焊錫的表面,經(jīng)由含有式(X)表示的基團(tuán)的基團(tuán)鍵合有具有至少一個羧基的基團(tuán),因此,在對電極間進(jìn)行電連接的情況下,可以降低電極間的連接電阻。
附圖說明
圖1是示意性地表示本發(fā)明的第一實施方式的導(dǎo)電性粒子的剖面圖。
圖2是示意性地表示本發(fā)明的第二實施方式的導(dǎo)電性粒子的剖面圖。
圖3是示意性地表示本發(fā)明的第3實施方式的導(dǎo)電性粒子的剖面圖。
圖4是示意性地表示使用有本發(fā)明的第一實施方式的導(dǎo)電性粒子的連接結(jié)構(gòu)體的正面剖面圖。
圖5是將圖4所示的連接結(jié)構(gòu)體中的導(dǎo)電性粒子和電極的連接部分進(jìn)行放大而示意性地表示的正面剖面圖。
標(biāo)記的說明
1…導(dǎo)電性粒子
1a…表面
2…樹脂粒子
2a…表面
3…導(dǎo)電層
4…第一導(dǎo)電層
4a…外表面
5…焊錫層
5a…熔融的焊錫層部分
11…導(dǎo)電性粒子
12…焊錫層
16…導(dǎo)電性粒子
21…連接結(jié)構(gòu)體
22…第一連接對象部件
22a…表面
22b…第一電極
23…第二連接對象部件
23a…表面
23b…第二電極
24…連接部
具體實施方式
以下,對本發(fā)明的詳細(xì)進(jìn)行說明。
本發(fā)明的導(dǎo)電性粒子在導(dǎo)電性部分的表面(外表面)具有焊錫。本發(fā)明的導(dǎo)電性粒子在焊錫的表面,經(jīng)由含有式(X)表示的基團(tuán)的基團(tuán)鍵合有具有至少一個羧基的基團(tuán)。下述式(X)中的右端及左端表示鍵合部位。
[化學(xué)式5]
本發(fā)明的導(dǎo)電性粒子與利用具有羧基的化合物僅對導(dǎo)電性部分的表面具有焊錫的導(dǎo)電性粒子進(jìn)行了包覆處理的粒子不同。本發(fā)明的導(dǎo)電性粒子不僅在焊錫的表面存在羧基,而且在焊錫的表面經(jīng)由含有式(X)表示的基團(tuán)的基團(tuán)鍵合有具有至少一個羧基的基團(tuán)。另外,本發(fā)明的導(dǎo)電性粒子與具有羧基的化合物在焊錫的表面進(jìn)行螯合物配位(配位鍵合)的導(dǎo)電性粒子也不同。
本發(fā)明的導(dǎo)電性粒子在導(dǎo)電性部分的表面具有焊錫,且在焊錫的表面經(jīng)由含有式(X)表示的基團(tuán)的基團(tuán)鍵合有具有至少一個羧基的基團(tuán),因此,在使用本發(fā)明的導(dǎo)電性粒子對電極間進(jìn)行電連接而得到連接結(jié)構(gòu)體的情況下,可以降低電極間的連接電阻。本發(fā)明的導(dǎo)電性粒子在導(dǎo)電性部分的表面具有焊錫,且經(jīng)由含有式(X)表示的基團(tuán)的基團(tuán)鍵合有具有至少一個羧基的基團(tuán),因此,在使用本發(fā)明的導(dǎo)電性粒子對電極間進(jìn)行電連接而得到連接結(jié)構(gòu)體的情況下,也可以抑制得到的連接結(jié)構(gòu)體中的空隙的產(chǎn)生。可以抑制空隙的產(chǎn)生的結(jié)果,連接結(jié)構(gòu)體中的連接可靠性升高。并且,可以抑制起因于空隙的連接結(jié)構(gòu)體中的連接電阻的上升。另外,在焊錫的表面不易形成氧化膜,并且在電極間的連接時可以有效地排除電極的表面的氧化膜。
另外,優(yōu)選在使導(dǎo)電性粒子分散于粘合劑樹脂之前,在上述導(dǎo)電性粒子中的焊錫的表面,經(jīng)由含有式(X)表示的基團(tuán)的基團(tuán)鍵合有具有至少一個羧基的基團(tuán)。優(yōu)選使在焊錫的表面,經(jīng)由含有式(X)表示的基團(tuán)的基團(tuán)鍵合有具有至少一個羧基的基團(tuán)的導(dǎo)電性粒子分散于粘合劑樹脂中,得到導(dǎo)電材料。通過在使導(dǎo)電性粒子分散于粘合劑樹脂中之前,在上述導(dǎo)電性粒子中的焊錫的表面,經(jīng)由含有式(X)表示的基團(tuán)的基團(tuán)鍵合有具有至少一個羧基的基團(tuán),即使在導(dǎo)電材料中不配合助熔劑,或即使添加于導(dǎo)電材料中的助熔劑的量少,也可以有效地排除焊錫的表面及電極的表面的氧化膜。由于不配合助熔劑、或助減少熔劑的使用量,可以更進(jìn)一步抑制連接結(jié)構(gòu)體中的空隙的產(chǎn)生。
本發(fā)明的導(dǎo)電性粒子可以使在焊錫的表面經(jīng)由含有式(X)表示的基團(tuán)的基團(tuán)鍵合有具有至少一個羧基的基團(tuán)的包覆部的厚度變厚。由此,可以有效地排除導(dǎo)電性粒子及電極的表面的氧化膜,可以降低電極間的連接電阻。
本發(fā)明的導(dǎo)電性粒子分散于粘合劑樹脂中,作為導(dǎo)電材料優(yōu)選被使用。上述導(dǎo)電材料可以為通過光的照射和加熱這兩者進(jìn)行固化的導(dǎo)電材料。在該情況下,可以通過光的照射而使導(dǎo)電材料半固化(B階段化),使導(dǎo)電材料的流動性降低之后,通過加熱而使導(dǎo)電材料固化。另外,可以使用反應(yīng)溫度不同的兩種熱固化劑。使用反應(yīng)溫度不同的兩種熱固化劑時,可以通過加熱而使導(dǎo)電材料半固化,并且通過加熱而使半固化的導(dǎo)電材料進(jìn)行正式固化。
另外,就含有現(xiàn)有的導(dǎo)電性粒子和粘合劑樹脂的導(dǎo)電材料而言,有時導(dǎo)電性粒子不會有效地集中于上下的電極間。與此相對,通過使用含有本發(fā)明的導(dǎo)電性粒子和粘合劑樹脂的導(dǎo)電材料,導(dǎo)電性粒子容易有效地集中于上下的電極間。在本發(fā)明中,可以使導(dǎo)電性粒子中的焊錫擇性地配置在電極上選。特別是導(dǎo)電性粒子為焊錫粒子的情況下,可以在電極上更進(jìn)一步選擇性地配置導(dǎo)電性粒子中的焊錫。在對電極間進(jìn)行了電連接的情況下,導(dǎo)電性粒子中的焊錫容易集中于上下對置的電極間,可以使導(dǎo)電性粒子中的焊錫有效地配置于電極(線)上。另外,導(dǎo)電性粒子中的焊錫的一部分不易配置于未形成電極的區(qū)域(間隔),可以使配置于沒有形成電極的區(qū)域的焊錫的量較少。在本發(fā)明中,可以使沒有位于對置的電極間的焊錫有效地移動到對置的電極間。因此,可以提高電極間的導(dǎo)通可靠性。而且可以防止不能進(jìn)行連接的橫方向上的鄰接電極間的電連接,可以提高絕緣可靠性。
以下,首先,對本發(fā)明的導(dǎo)電性粒子詳細(xì)地進(jìn)行說明。并且,對上述導(dǎo)電材料中所含的各成分及優(yōu)選含有的各成分詳細(xì)地進(jìn)行說明。
[導(dǎo)電性粒子]
上述導(dǎo)電性粒子在導(dǎo)電性部分的表面具有焊錫。上述導(dǎo)電性粒子在焊錫的表面經(jīng)由含有式(X)表示的基團(tuán)的基團(tuán)鍵合有具有至少一個羧基的基團(tuán)。從有效地降低連接結(jié)構(gòu)體中的連接電阻、并有效地抑制空隙的產(chǎn)生的觀點出發(fā),優(yōu)選上述式(X)表示的基團(tuán)的碳原子直接以共價鍵或經(jīng)由有機(jī)基團(tuán)鍵合在焊錫的表面,優(yōu)選上述式(X)表示的基團(tuán)的碳原子直接以共價鍵鍵合在焊錫的表面。從有效地降低連接結(jié)構(gòu)體中的連接電阻,并有效地抑制空隙的產(chǎn)生的觀點出發(fā),優(yōu)選上述式(X)表示的基團(tuán)的氮原子直接以共價鍵或經(jīng)由有機(jī)基團(tuán)鍵合于上述具有至少一個羧基的基團(tuán),更優(yōu)選上述式(X)表示的基團(tuán)的氮原子直接以共價鍵鍵合于上述具有至少一個羧基的基團(tuán)。從有效地降低連接結(jié)構(gòu)體中的連接電阻,并有效地抑制空隙的產(chǎn)生的觀點出發(fā),優(yōu)選上述式(X)表示的基團(tuán)的碳原子直接以共價鍵鍵合在焊錫的表面,上述式(X)表示的基團(tuán)的氮原子直接以共價鍵或經(jīng)由有機(jī)基團(tuán)鍵合于上述具有至少一個羧基的基團(tuán)。從有效地降低連接結(jié)構(gòu)體中的連接電阻,并有效地抑制空隙的產(chǎn)生的觀點出發(fā),優(yōu)選上述具有至少一個羧基的基團(tuán)具有硅原子,上述式(X)表示的基團(tuán)的氮原子直接以共價鍵或經(jīng)由有機(jī)基團(tuán)鍵合于上述具有至少一個羧基的基團(tuán)的硅原子。
從有效地降低連接結(jié)構(gòu)體中的連接電阻,并有效地抑制空隙的產(chǎn)生的觀點出發(fā),優(yōu)選上述具有至少一個羧基的基團(tuán)具有多個羧基。
本發(fā)明人著眼于在焊錫的表面存在羥基,發(fā)現(xiàn):通過使該羥基與異氰酸酯化合物鍵合,可以形成與利用其它配位鍵(螯合物配位)等鍵合的情況相比更強(qiáng)的鍵合,因此,得到可以降低電極間的連接電阻、且抑制空隙的產(chǎn)生的導(dǎo)電性粒子。另外,在源自異氰酸酯化合物的基團(tuán)上,利用其反應(yīng)性可以容易地導(dǎo)入羧基,通過將羧基導(dǎo)入于源自異氰酸酯化合物的基團(tuán),可以得到上述導(dǎo)電性粒子。
另外,焊錫的表面的羥基和羧基的反應(yīng)比較慢。對此,焊錫的表面的羥基和異氰酸酯化合物的反應(yīng)比較快。因此,可以有效地得到上述導(dǎo)電性粒子,并且可以使在焊錫的表面,經(jīng)由含有式(X)表示的基團(tuán)的基團(tuán),鍵合有具有至少一個羧基的基團(tuán)的包覆部的厚度有效地變厚。
在本發(fā)明的導(dǎo)電性粒子中,焊錫的表面和具有至少一個羧基的基團(tuán)的鍵合形態(tài)中可以不含有配位鍵,也可以不含有基于螯合物配位的鍵合。
從有效地降低連接結(jié)構(gòu)體中的連接電阻,并有效地抑制空隙的產(chǎn)生的觀點出發(fā),上述導(dǎo)電性粒子優(yōu)選經(jīng)過使用異氰酸酯化合物,使上述異氰酸酯與焊錫的表面的羥基反應(yīng)的工序而得到。通過上述反應(yīng),進(jìn)行共價鍵合。通過使焊錫的表面的羥基和上述異氰酸酯化合物進(jìn)行反應(yīng),可以容易地得到在焊錫的表面以共價鍵鍵合有源自上述式異氰酸酯基的基團(tuán)的氮原子的導(dǎo)電性粒子。通過使上述異氰酸酯化合物與上述焊錫的表面的羥基進(jìn)行反應(yīng),可以使源自上述異氰酸酯基的基團(tuán)以共價鍵的形態(tài)化學(xué)鍵合在焊錫的表面。
另外,可以使硅烷偶聯(lián)劑與源自異氰酸酯基的基團(tuán)容易地進(jìn)行反應(yīng)。由于可以容易地得到上述導(dǎo)電性粒子,因此,優(yōu)選上述具有至少一個羧基的基團(tuán)通過使用了具有羧基的硅烷偶聯(lián)劑的反應(yīng)而被導(dǎo)入、或者在使用了硅烷偶聯(lián)劑的反應(yīng)后使具有至少一個羧基的化合物與源自硅烷偶聯(lián)劑的基團(tuán)反應(yīng)而被導(dǎo)入。優(yōu)選導(dǎo)電性粒子如下得到:使用上述異氰酸酯化合物,使所述異氰酸酯化合物與焊錫表面的羥基反應(yīng),然后使具有至少一個羧基的化合物反應(yīng)。
從有效地降低連接結(jié)構(gòu)體中的連接電阻,并有效地抑制空隙的產(chǎn)生的觀點出發(fā),優(yōu)選上述具有至少一個羧基的化合物具有多個羧基。
作為上述異氰酸酯化合物,可列舉:二苯基甲烷-4,4’-二異氰酸酯(MDI)、六亞甲基二異氰酸酯(HDI)、甲苯二異氰酸酯(TDI)及異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)等??梢允褂眠@些以外的異氰酸酯化合物。使該化合物在焊錫的表面反應(yīng)后,使殘異氰酸酯基和與其殘異氰酸酯基具有反應(yīng)性、且具有羧基的化合物進(jìn)行反應(yīng),由此可以在焊錫表面經(jīng)由含有式(X)表示的基團(tuán)的基團(tuán)而導(dǎo)入羧基。
作為上述異氰酸酯化合物,可以使用具有不飽和雙鍵、且具有異氰酸酯基的化合物??闪信e例如2-丙烯酰氧基乙基異氰酸酯及甲基丙烯酸異氰基乙酯(2-Isocyanatoethylmethacrylate)。使該化合物的異氰酸酯基與焊錫的表面反應(yīng)后,使含有相對于殘留的不飽和雙鍵具有反應(yīng)性的官能團(tuán)、且具有羧基的化合物進(jìn)行反應(yīng),由此可以經(jīng)由含有式(X)表示的基團(tuán)的基團(tuán)導(dǎo)入羧基。
作為上述硅烷偶聯(lián)劑,可列舉:3-異氰酸酯丙基三乙氧基硅烷(信越化學(xué)工業(yè)株式會社制造的“KBE-9007”)、及3-異氰酸酯丙基三甲氧基硅烷(MOMENTIVE公司制造的“Y-5187”)等。上述硅烷偶聯(lián)劑可以使用單獨一種,也可以組合使用兩種以上。
作為上述具有至少一個羧基的化合物,可列舉:乙酰丙酸、戊二酸、琥珀酸、蘋果酸、草酸、丙二酸、己二酸、5-酮己酸、3-羥基丙酸、4-氨基丁酸、3-巰基丙酸、3-巰基異丁酸、3-甲基硫代丙酸、3-苯基丙酸、3-苯基異丁酸、4-苯基丁酸、癸酸、十二烷酸、十四烷酸、十五烷酸、十六烷酸、9-十六烯酸、十七烷酸、硬脂酸、油酸、十八碳烯酸、亞油酸、(9,12,15)-亞麻酸、十九烷酸、花生酸、癸烷二酸及十二烷二酸等。其中,優(yōu)選戊二酸、己二酸或乙醇酸。上述具有至少一個羧基的化合物可以使用單獨一種,也可以組合使用兩種以上。
通過使用上述異氰酸酯化合物,使所述異氰酸酯化合物與焊錫表面的羥基反應(yīng)后,使具有多個羧基的化合物的一部分羧基與焊錫的表面的羥基反應(yīng),與焊錫的表面的羥基進(jìn)行反應(yīng),由此可以使具有至少一個羧基的基團(tuán)殘留。
從有效地降低連接結(jié)構(gòu)體中的連接電阻,并有效地抑制空隙的產(chǎn)生的觀點出發(fā),上述具有至少一個羧基的化合物優(yōu)選為下述式(1)表示的化合物。下述式(1)表示的化合物具有助熔劑作用。另外,下述式(1)表示的化合物以導(dǎo)入至焊錫表面的狀態(tài)具有助熔劑作用。
[化學(xué)式6]
上述式(1)中,X表示能夠與羥基反應(yīng)的官能團(tuán),R表示碳原子數(shù)1~5的2價的有機(jī)基團(tuán)。該有機(jī)基團(tuán)可以含有碳原子、氫原子和氧原子。該有機(jī)基團(tuán)可以為碳原子數(shù)1~5的2價的烴基。上述有機(jī)基團(tuán)的主鏈優(yōu)選為2價的烴基。該有機(jī)基團(tuán)中,可以羧基或羥基鍵合在2價的烴基上。在上述式(1)表示的化合物中含有例如檸檬酸。
上述具有至少一個羧基的化合物優(yōu)選為下述式(1A)或下述式(1B)表示的化合物。上述具有至少一個羧基的化合物優(yōu)選為下述式(1A)表示的化合物,優(yōu)選為下述式(1B)表示的化合物。
[化學(xué)式7]
上述式(1A)中,R表示碳原子數(shù)1~5的2價的有機(jī)基團(tuán)。上述式(1A)中的R與上述式(1)中的R同樣。
[化學(xué)式8]
上述式(1B)中,R表示碳原子數(shù)1~5的2價的有機(jī)基團(tuán)。上述式(1B)中的R與上述式(1)中的R同樣。
優(yōu)選在焊錫的表面鍵合有下述式(2A)或下述式(2B)表示的基團(tuán)。優(yōu)選在焊錫的表面鍵合有下述式(2A)表示的基團(tuán),更優(yōu)選鍵合有下述式(2B)表示的基團(tuán)。下述式(2A)中的左端表示鍵合部位。
[化學(xué)式9]
上述式(2A)中,R表示碳原子數(shù)1~5的2價的有機(jī)基團(tuán)。上述式(2A)中的R與上述式(1)中的R同樣。下述式(2B)中的左端表示鍵合部位。
[化學(xué)式10]
上述式(2B)中,R表示碳原子數(shù)1~5的2價的有機(jī)基團(tuán)。上述式(2B)中的R與上述式(1)中的R同樣。
從提高焊錫表面的潤濕性的觀點出發(fā),上述具有至少一個羧基的化合物的分子量優(yōu)選為10000以下,更優(yōu)選為1000以下,進(jìn)一步優(yōu)選為500以下。
就上述分子量而言,上述具有至少一個羧基的化合物不是聚合物的情況、及上述具有至少一個羧基的化合物的結(jié)構(gòu)式可以確定的情況下,是指可以由該結(jié)構(gòu)式算出的分子量。另外,上述具有至少一個羧基的化合物為聚合物的情況下,是指重均分子量。
在本發(fā)明的導(dǎo)電性粒子的制造方法中,使用導(dǎo)電性部分的表面具有焊錫的導(dǎo)電性粒子,且使用異氰酸酯化合物,使上述異氰酸酯化合物與焊錫表面的羥基反應(yīng)后,使具有至少一個羧基的化合物反應(yīng),得到在焊錫的表面,經(jīng)由上述含有式(X)表示的基團(tuán)的基團(tuán)鍵合有具有至少一個羧基的基團(tuán)的導(dǎo)電性粒子。在本發(fā)明的導(dǎo)電性粒子的制造方法中,通過上述的工序,可以容易地得到在焊錫的表面導(dǎo)入有含有羧基的基團(tuán)的導(dǎo)電性粒子。
作為上述導(dǎo)電性粒子的具體的制造方法,可列舉以下的方法。使導(dǎo)電性粒子分散于有機(jī)溶劑,添加具有異氰酸酯基的硅烷偶聯(lián)劑。其后,使用導(dǎo)電性粒子的焊錫表面的羥基和異氰酸酯基的反應(yīng)催化劑,在焊錫表面使硅烷偶聯(lián)劑以共價鍵鍵合。接著,通過對鍵合于硅烷偶聯(lián)劑的硅原子的烷氧基進(jìn)行水解而生成羥基。使具有至少一個羧基的化合物的羧基與生成的羥基反應(yīng)。
另外,作為上述導(dǎo)電性粒子的具體的制造方法,可列舉以下的方法。使導(dǎo)電性粒子分散于有機(jī)溶劑,添加具有異氰酸酯基和不飽和雙鍵的化合物。其后,使用導(dǎo)電性粒子的焊錫表面的羥基和異氰酸酯基的反應(yīng)催化劑,形成共價鍵。其后,相對于所導(dǎo)入的不飽和雙鍵,使具有不飽和雙鍵及羧基的化合物反應(yīng)。
作為導(dǎo)電性粒子的焊錫表面的羥基和異氰酸酯基的反應(yīng)催化劑,可列舉錫催化劑(二丁基錫二月桂酸酯等)、胺類催化劑(三乙二胺等)、羧酸酯催化劑(環(huán)烷酸鉛、乙酸鉀等)及三烷基膦催化劑(三乙基膦等)等。
上述導(dǎo)電性粒子可以為焊錫粒子,也可以為具有基材粒子和配置于該基材粒子的表面上的焊錫層的導(dǎo)電性粒子。上述焊錫粒子在芯中不具有基材粒子,不是芯-殼粒子。上述焊錫粒子的中心部分及外表面均由焊錫形成。上述焊錫粒子的中心部分及導(dǎo)電性的外表面均為焊錫的粒子。
上述導(dǎo)電性粒子優(yōu)選具有基材粒子和配置于該基材粒子的表面上的焊錫層。上述導(dǎo)電性粒子可以在上述基材粒子和上述焊錫層之間具有焊錫層以外的導(dǎo)電層(第一導(dǎo)電層)。上述焊錫層可以隔著焊錫層以外的導(dǎo)電層而配置于上述基材粒子的表面上。在焊錫層以外的導(dǎo)電層的表面上可以配置上述焊錫層。從更進(jìn)一步提高連接結(jié)構(gòu)體中的耐熱沖擊特性的觀點出發(fā),上述基材粒子優(yōu)選為樹脂粒子。上述基材粒子優(yōu)選為熔點為400℃以上的金屬粒子或軟化點為260℃以上的樹脂粒子。優(yōu)選上述樹脂粒子的軟化點高于焊錫層的軟化點,更優(yōu)選比焊錫層的軟化點高10℃以上。
作為上述基材粒子,可列舉除樹脂粒子、金屬粒子之外的無機(jī)粒子、有機(jī)無機(jī)雜化粒子及金屬粒子等。優(yōu)選上述基材粒子不是金屬粒子,更優(yōu)選為樹脂粒子或有機(jī)無機(jī)雜化粒子,進(jìn)一步優(yōu)選為樹脂粒子。上述樹脂粒子由樹脂所形成。上述基材粒子可以為熔點低于400℃的金屬粒子,也可以為熔點為400℃以上的金屬粒子,可以為軟化點低于260℃的樹脂粒子,也可以為軟化點為260℃以上的樹脂粒子。
圖1中,用剖面圖表示本發(fā)明的第一實施方式的導(dǎo)電性粒子。
圖1所示的導(dǎo)電性粒子1具有:樹脂粒子2(基材粒子)、和配置于樹脂粒子2的表面2a上的導(dǎo)電層3。導(dǎo)電層3包覆樹脂粒子2的表面2a。導(dǎo)電性粒子1為樹脂粒子2的表面2a由導(dǎo)電層3進(jìn)行了包覆而成的包覆粒子。因此,導(dǎo)電性粒子1在表面1a具有導(dǎo)電層3。除樹脂粒子2之外,可以使用金屬粒子等。
導(dǎo)電層3具有配置于樹脂粒子2的表面2a上的第一導(dǎo)電層4、和配置于該第一導(dǎo)電層4的外表面4a上的焊錫層5(第二導(dǎo)電層)。第一導(dǎo)電層4配置于樹脂粒子2(基材粒子)和焊錫層5之間。導(dǎo)電層3的外側(cè)表面層為焊錫層5。導(dǎo)電性粒子1由于焊錫層5在導(dǎo)電層3的表面具有焊錫。因此,導(dǎo)電性粒子1具有作為導(dǎo)電層3的一部分的焊錫層5,并且在樹脂粒子2和焊錫層5之間,與作為導(dǎo)電層3的一部分的焊錫層5不同地,具有第一導(dǎo)電層4。這樣,導(dǎo)電層3可以具有多層結(jié)構(gòu),也可以具有2層以上的疊層結(jié)構(gòu)。
圖2中,用剖面圖表示本發(fā)明的第二實施方式的導(dǎo)電性粒子。
如上所述,圖1所示的導(dǎo)電性粒子1中,導(dǎo)電層3具有兩層結(jié)構(gòu)。如圖2所示,導(dǎo)電性粒子11作為單層的導(dǎo)電層,可以具有焊錫層12。導(dǎo)電性粒子中的導(dǎo)電部(導(dǎo)電層)的至少表面(外側(cè)的表面層)為焊錫(焊錫層)即可。其中,由于導(dǎo)電性粒子的制作容易,因此,在導(dǎo)電性粒子1和導(dǎo)電性粒子11中,優(yōu)選導(dǎo)電性粒子1。
另外,圖3中,用剖面圖表示本發(fā)明的第3實施方式的導(dǎo)電性粒子。
如圖3所示,可以使用作為在芯中不具有基材粒子且不是芯-殼粒子的焊錫粒子的導(dǎo)電性粒子16。
導(dǎo)電性粒子1、導(dǎo)電性粒子11及導(dǎo)電性粒子16為本發(fā)明的導(dǎo)電性粒子,可以用于導(dǎo)電材料。導(dǎo)電性粒子1、導(dǎo)電性粒子11、及導(dǎo)電性粒子16中,優(yōu)選導(dǎo)電性粒子1、導(dǎo)電性粒子11,更優(yōu)選導(dǎo)電性粒子1。
作為用于形成上述樹脂粒子的樹脂,可列舉例如:聚烯烴樹脂、丙烯酸樹脂、酚醛樹脂、三聚氰胺樹脂、苯并胍胺樹脂、尿素樹脂、環(huán)氧樹脂、不飽和聚酯樹脂、飽和聚酯樹脂、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚砜、聚苯醚、聚縮醛、聚酰亞胺、聚酰胺酰亞胺、聚醚醚酮、聚醚砜、二乙烯基苯聚合物、以及二乙烯基苯類共聚物等。作為上述二乙烯基苯類共聚物等,可列舉二乙烯基苯-苯乙烯共聚物及二乙烯基苯-(甲基)丙烯酸酯共聚物等。由于可以將上述樹脂粒子的硬度容易地控制在適合的范圍,因此,用于形成上述樹脂粒子的樹脂優(yōu)選為使具有烯屬不飽和基團(tuán)的聚合性單體一種或兩種以上聚合成的聚合物。
在上述樹脂粒子的表面上形成導(dǎo)電層的方法、以及在上述樹脂粒子的表面上或上述第一導(dǎo)電層的表面上形成焊錫層的方法沒有特別限定。作為形成上述導(dǎo)電層及上述焊錫層的方法,可列舉例如:利用無電解鍍的方法、利用電鍍的方法、利用物理沖突的方法、利用機(jī)械化學(xué)反應(yīng)的方法、利用物理蒸鍍或物理吸附的方法、以及將含有金屬粉末或金屬粉末并含有粘合劑的糊劑涂敷于樹脂粒子的表面的方法等。其中,優(yōu)選利用無電解電鍍、電鍍或物理沖突的方法。作為上述利用物理蒸鍍的方法,可列舉真空蒸鍍、離子噴鍍及離子濺射等方法。另外,在利用上述物理沖突的方法中,可使用例如Theta Composer(株式會社德壽工作所制造)等。
形成上述焊錫層的方法優(yōu)選為利用物理沖突的方法。上述焊錫層優(yōu)選通過物理的沖擊而配置于上述基材粒子的表面上。
構(gòu)成上述焊錫(焊錫層)的材料優(yōu)選為基于JIS Z3001:焊接用語、液相線為450℃以下的填充金屬。作為上述焊錫的組成,可列舉例如含有鋅、金、銀、鉛、銅、錫、鉍、銦等的金屬組成。其中,優(yōu)選為低熔點且無鉛的錫-銦系(117℃共晶)、或錫-鉍系(139℃共晶)。即,上述焊錫優(yōu)選不含有鉛,優(yōu)選為含有錫和銦的焊錫、或含有錫和鉍的焊錫。
上述焊錫(焊錫層)100重量%中,錫的含量優(yōu)選低于90重量%,更優(yōu)選為85重量%以下。另外,上述焊錫100重量%中的錫的含量可考慮焊錫的熔點等而適當(dāng)確定。上述焊錫100重量%中的錫的含量優(yōu)選為5重量%以上,更優(yōu)選為10重量%以上,進(jìn)一步優(yōu)選為20重量%以上。
上述第一導(dǎo)電層及上述焊錫層的厚度分別優(yōu)選為0.5μm以上,更優(yōu)選為1μm以上,進(jìn)一步優(yōu)選為2μm以上,優(yōu)選為20μm以下,更優(yōu)選為10μm以下,進(jìn)一步優(yōu)選為6μm以下。第一導(dǎo)電層及焊錫層的厚度為上述下限以上時,導(dǎo)電性充分地升高。第一導(dǎo)電層及焊錫層的厚度為上述上限以下時,基材粒子和第一導(dǎo)電層及焊錫層的熱膨脹率之差變小,不易產(chǎn)生第一導(dǎo)電層及焊錫層的剝離。
上述導(dǎo)電性粒子的平均粒徑優(yōu)選為0.1μm以上,更優(yōu)選為1μm以上,優(yōu)選為500μm以下,更優(yōu)選為100μm以下,進(jìn)一步優(yōu)選為80μm以下,特別優(yōu)選為50μm以下,最優(yōu)選為40μm以下。導(dǎo)電性粒子的平均粒徑為上述下限以上及上述上限以下時,導(dǎo)電性粒子和電極的接觸面積充分地變大,且在形成導(dǎo)電層時不易形成凝集的導(dǎo)電性粒子。另外,經(jīng)由導(dǎo)電性粒子而連接的電極間的間隔不會變得過大,且導(dǎo)電層不易從基材粒子的表面剝離。
由于為適于導(dǎo)電材料中的導(dǎo)電性粒子的尺寸,且電極間的間隔更進(jìn)一步變小,因此,導(dǎo)電性粒子的平均粒徑優(yōu)選為0.1μm以上,更優(yōu)選為100μm以下,進(jìn)一步優(yōu)選為50μm以下。
上述導(dǎo)電性粒子的“平均粒徑”表示數(shù)均粒徑。導(dǎo)電性粒子的平均粒徑通過用電子顯微鏡或光學(xué)顯微鏡觀察50個任意的導(dǎo)電性粒子而算出平均值的方法、或進(jìn)行激光衍射式粒度分布測定的方法來求出。
上述導(dǎo)電性粒子的形狀沒有特別限定。上述導(dǎo)電性粒子的形狀可以為球狀,也可以為扁平狀等球形狀以外的形狀。
上述導(dǎo)電性粒子中的上述樹脂粒子可以根據(jù)安裝的基板的電極尺寸或焊盤直徑分別使用。
從使上下的電極間更進(jìn)一步可靠地連接,且更進(jìn)一步抑制鄰接于橫方向的電極間的短路的觀點出發(fā),導(dǎo)電性粒子的平均粒徑C與樹脂粒子的平均粒徑A之比(C/A)為超過1.0且優(yōu)選3.0以下。另外,在上述樹脂粒子和上述焊錫層之間存在上述第一導(dǎo)電層的情況下,除焊錫層之外的導(dǎo)電性粒子部分的平均粒徑B與樹脂粒子的平均粒徑A之比(B/A)為超過1.0且優(yōu)選2.0以下。并且,在上述樹脂粒子和上述焊錫層之間存在上述第一導(dǎo)電層的情況下,含有焊錫層的導(dǎo)電性粒子的平均粒徑C與除焊錫層之外的導(dǎo)電性粒子部分的平均粒徑B之比(C/B)為超過1.0且優(yōu)選2.5以下。上述比(B/A)為上述范圍內(nèi)、或上述比(C/B)為上述范圍內(nèi)時,使上下的電極間更進(jìn)一步可靠地連接,且更進(jìn)一步抑制橫方向上的鄰接電極間的短路。
面向FOB及FOF用途的各向異性導(dǎo)電材料:
上述導(dǎo)電性粒子優(yōu)選用于撓性印刷基板和玻璃環(huán)氧基板的連接(FOB(Filmon Board))、或撓性印刷基板和撓性印刷基板的連接(FOF(Filmon Film))。
在FOB及FOF用途中,作為有電極的部分(線)和沒有電極的部分(間隔)的尺寸的L&S一般為100~500μm。在FOB及FOF用途中使用的樹脂粒子的平均粒徑優(yōu)選為3~100μm。樹脂粒子的平均粒徑為3μm以上時,配置于電極間的各向異性導(dǎo)電材料及連接部的厚度充分地變厚,粘接力更進(jìn)一步提高。樹脂粒子的平均粒徑為100μm以下時,在鄰接的電極間更進(jìn)一步不易產(chǎn)生短路。
面向倒裝芯片用途的各向異性導(dǎo)電材料:
上述導(dǎo)電性粒子優(yōu)選用于倒裝芯片用途。
在倒裝芯片用途中,焊盤直徑一般為15~80μm。以倒裝芯片用途使用的樹脂粒子的平均粒徑優(yōu)選為1~15μm。樹脂粒子的平均粒徑為1μm以上時,可以使配置于該樹脂粒子表面上的焊錫層的厚度充分地變厚,可以使電極間更進(jìn)一步可靠地電連接。樹脂粒子的平均粒徑為15μm以下時,在鄰接的電極間更進(jìn)一步不易產(chǎn)生短路。
面向COB及COF的各向異性導(dǎo)電材料:
上述導(dǎo)電性粒子優(yōu)選用于半導(dǎo)體芯片和玻璃環(huán)氧基板的連接(COB(Chipon Board))、或半導(dǎo)體芯片和撓性印刷基板的連接(COF(Chipon Film))。
在COB及COF用途中,作為有電極的部分(線)和沒有電極的部分(間隔)的尺寸的L&S一般為10~50μm。在COB及COF用途中使用的樹脂粒子的平均粒徑優(yōu)選為1~10μm。樹脂粒子的平均粒徑為1μm以上時,可以使配置于該樹脂粒子的表面上的焊錫層的厚度充分地變厚,可以對電極間更進(jìn)一步可靠地進(jìn)行電連接。樹脂粒子的平均粒徑為10μm以下時,在鄰接的電極間更進(jìn)一步不易產(chǎn)生短路。
上述導(dǎo)電性粒子的表面可以利用絕緣性材料、絕緣性粒子、助熔劑等進(jìn)行絕緣處理。絕緣性材料、絕緣性粒子、助熔劑等優(yōu)選通過利用連接時的熱進(jìn)行軟化、流動,從而在導(dǎo)電性部分的表面和連接部中被排除。由此,可抑制電極間的短路。
上述導(dǎo)電材料100重量%中,上述導(dǎo)電性粒子的含量優(yōu)選為1重量%以上,更優(yōu)選為2重量%以上,進(jìn)一步優(yōu)選為3重量%以上,特別優(yōu)選為10重量%以上,優(yōu)選為80重量%以下,更優(yōu)選為60重量%以下,更進(jìn)一步優(yōu)選為50重量%以下,進(jìn)一步優(yōu)選為45重量%以下,特別優(yōu)選低于45重量%,特別優(yōu)選為40重量%以下。上述導(dǎo)電性粒子的含量為上述下限以上及上述上限以下時,可以在應(yīng)該進(jìn)行連接的上下的電極間容易地配置導(dǎo)電性粒子。并且,不能進(jìn)行連接的鄰接的電極間難以經(jīng)由多個導(dǎo)電性粒子而進(jìn)行電連接。即,可以更進(jìn)一步防止相鄰的電極間的短路。
FOB及FOF用途的情況下,上述導(dǎo)電材料100重量%中,上述導(dǎo)電性粒子的含量優(yōu)選為1重量%以上,更優(yōu)選為10重量%以上,優(yōu)選為50重量%以下,更優(yōu)選為45重量%以下。
COB及COF用途的情況下,上述導(dǎo)電材料100重量%中,上述導(dǎo)電性粒子的含量優(yōu)選為1重量%以上,更優(yōu)選為10重量%以上,優(yōu)選為50重量%以下,更優(yōu)選為45重量%以下。
[粘合劑樹脂]
上述粘合劑樹脂優(yōu)選含有熱塑性化合物,或含有通過加熱可固化的固化性化合物和熱固化劑。上述粘合劑樹脂優(yōu)選含有通過加熱可固化的固化性化合物和熱固化劑。
作為上述熱塑性化合物,可列舉:苯氧基樹脂、聚氨酯樹脂、(甲基)丙烯酸樹脂、聚酯樹脂、聚酰亞胺樹脂及聚酰胺樹脂等。
上述通過加熱可固化的固化性化合物可以為不會由于光的照射進(jìn)行固化的固化性化合物(熱固化性化合物),也可以為能夠通過光的照射和加熱這兩者進(jìn)行固化的固化性化合物(光及熱固化性化合物)。
另外,上述導(dǎo)電材料為能夠通過光的照射和加熱這兩者進(jìn)行固化的導(dǎo)電材料,作為上述粘合劑樹脂,優(yōu)選還含有能夠通過光的照射進(jìn)行固化的固化性化合物(光固化性化合物、或光及熱固化性化合物)。上述能夠通過光的照射進(jìn)行固化的固化性化合物可以為不會通過加熱進(jìn)行固化的固化性化合物(光固化性化合物),也可以為能夠通過光的照射和加熱這兩者進(jìn)行固化的固化性化合物(光及熱固化性化合物)。上述導(dǎo)電材料優(yōu)選含有光固化引發(fā)劑。上述導(dǎo)電材料優(yōu)選含有光自由基產(chǎn)生劑作為上述光固化引發(fā)劑。上述導(dǎo)電材料作為上述固化性化合物,優(yōu)選含有熱固化性化合物,還含有光固化性化合物、或光及熱固化性化合物。上述導(dǎo)電材料優(yōu)選含有熱固化性化合物和光固化性化合物作為上述固化性化合物。
另外,上述導(dǎo)電材料優(yōu)選含有反應(yīng)開始溫度不同的兩種以上的熱固化劑。另外,反應(yīng)開始溫度為低溫側(cè)的熱固化劑優(yōu)選為熱自由基產(chǎn)生劑。反應(yīng)開始溫度為高溫側(cè)的熱固化劑優(yōu)選為熱陽離子產(chǎn)生劑。
作為上述固化性化合物,沒有特別限定,可列舉具有不飽和雙鍵的固化性化合物及具有環(huán)氧基或硫雜丙環(huán)基的固化性化合物等。
另外,從提高上述導(dǎo)電材料的固化性,并更進(jìn)一步提高電極間的導(dǎo)通可靠性的觀點出發(fā),上述固化性化合物優(yōu)選含有具有不飽和雙鍵的固化性化合物,優(yōu)選含有具有(甲基)丙烯?;墓袒曰衔铩I鲜霾伙柡碗p鍵優(yōu)選為(甲基)丙烯?;W鳛樯鲜鼍哂胁伙柡碗p鍵的固化性化合物,可列舉不具有環(huán)氧基或硫雜丙環(huán)基、且具有不飽和雙鍵的固化性化合物,及具有環(huán)氧基或硫雜丙環(huán)基、且具有不飽和雙鍵的固化性化合物。
作為上述具有(甲基)丙烯?;墓袒曰衔?,優(yōu)選使用使(甲基)丙烯酸與具有羥基化合物反應(yīng)而得到的酯化合物,使(甲基)丙烯酸與環(huán)氧化合物反應(yīng)而得到的(甲基)丙烯酸環(huán)氧酯,或使具有羥基的(甲基)丙烯酸衍生物與異氰酸酯反應(yīng)而得到的聚氨酯(甲基)丙烯酸酯等。上述“(甲基)丙烯?;北硎颈;图谆;?。上述“(甲基)丙烯基”表示丙烯基和甲基丙烯基。上述“(甲基)丙烯酸酯”表示丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯。
使上述(甲基)丙烯酸和具有羥基的化合物反應(yīng)而得到的酯化合物沒有特別限定。作為該酯化合物,單官能的酯化合物、2官能的酯化合物及3官能以上的酯化合物均可以使用。
從提高上述導(dǎo)電材料的固化性、更進(jìn)一步提高電極間的導(dǎo)通可靠性、并且更進(jìn)一步提高固化物的粘接力的觀點出發(fā),上述導(dǎo)電材料優(yōu)選含有具有不飽和雙鍵和熱固化性官能團(tuán)這兩者的固化性化合物。作為上述熱固化性官能團(tuán),可列舉:環(huán)氧基、硫雜丙環(huán)基及氧雜環(huán)丁烷基等。具有上述不飽和雙鍵和熱固化性官能團(tuán)這兩者的固化性化合物優(yōu)選為具有環(huán)氧基或硫雜丙環(huán)基、且具有不飽和雙鍵的固化性化合物,優(yōu)選為具有熱固化性官能團(tuán)和(甲基)丙烯酰基這兩者的固化性化合物,優(yōu)選為具有環(huán)氧基或硫雜丙環(huán)基、且具有(甲基)丙烯?;墓袒曰衔?。
上述具有環(huán)氧基或硫雜丙環(huán)基、且具有(甲基)丙烯酰基的固化性化合物優(yōu)選為通過將具有2個以上環(huán)氧基或2個以上硫雜丙環(huán)基的固化性化合物的一部分環(huán)氧基或一部分硫雜丙環(huán)基變換為(甲基)丙烯?;玫降墓袒曰衔?。這種固化性化合物為部分(甲基)丙烯酸酯化環(huán)氧化合物或部分(甲基)丙烯酸酯化環(huán)硫化物化合物。
上述固化性化合物優(yōu)選為具有2個以上環(huán)氧基或2個以上硫雜丙環(huán)基的化合物和(甲基)丙烯酸的反應(yīng)物。該反應(yīng)物通過將具有2個以上環(huán)氧基或2個以上硫雜丙環(huán)基的化合物和(甲基)丙烯酸按照常規(guī)方法在堿性催化劑等催化劑的存在下進(jìn)行反應(yīng)而得到。優(yōu)選環(huán)氧基或硫雜丙環(huán)基的20%以上轉(zhuǎn)化為(甲基)丙烯?;?轉(zhuǎn)化率)。該轉(zhuǎn)化率更優(yōu)選為30%以上,優(yōu)選為80%以下,更優(yōu)選為70%以下。最優(yōu)選環(huán)氧基或硫雜丙環(huán)基的40%以上、60%以下轉(zhuǎn)化為(甲基)丙烯?;?。
作為上述部分(甲基)丙烯酸酯化環(huán)氧化合物,可列舉:雙酚型(甲基)丙烯酸環(huán)氧酯、甲酚醛型(甲基)丙烯酸環(huán)氧酯、羧酸酐改性(甲基)丙烯酸環(huán)氧酯、及酚醛型(甲基)丙烯酸環(huán)氧酯等。
作為上述固化性化合物,可以使用將具有2個以上環(huán)氧基或2個以上硫雜丙環(huán)基的苯氧基樹脂的一部分環(huán)氧基或一部分硫雜丙環(huán)基轉(zhuǎn)化為(甲基)丙烯?;母男员窖趸鶚渲?。即,可以使用具有環(huán)氧基或硫雜丙環(huán)基和(甲基)丙烯?;母男员窖趸鶚渲?。
上述“苯氧基樹脂”一般而言為例如使環(huán)氧鹵丙烷和2元的酚化合物反應(yīng)而得到的樹脂,或使2價的環(huán)氧化合物和2元的酚化合物反應(yīng)而得到的樹脂。
另外,上述固化性化合物可以為交聯(lián)性化合物,也可以為非交聯(lián)性化合物。
作為上述交聯(lián)性化合物的具體例,可列舉例如:1,4-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,9-壬二醇二(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、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇二(甲基)丙烯酸酯、甲基丙烯酸甘油酯丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸烯丙酯、(甲基)丙烯酸乙烯酯、二乙烯基苯、聚酯(甲基)丙烯酸酯及聚氨酯(甲基)丙烯酸酯等。
作為上述非交聯(lián)性化合物的具體例,可列舉:(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丙酯、(甲基)丙烯酸異丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸異丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸戊酯、(甲基)丙烯酸己酯、(甲基)丙烯酸庚酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸正辛酯、(甲基)丙烯酸異辛酯、(甲基)丙烯酸壬酯、(甲基)丙烯酸癸酯、(甲基)丙烯酸十一烷基酯、(甲基)丙烯酸十二烷基酯、(甲基)丙烯酸十三烷基酯及(甲基)丙烯酸十四烷基酯等。
并且,作為上述固化性化合物,可列舉:氧雜環(huán)丁烷化合物、環(huán)氧化合物、環(huán)硫化物化合物、(甲基)丙烯酸化合物、酚化合物、氨基化合物、不飽和聚酯化合物、聚氨酯化合物、聚硅氧烷化合物及聚酰亞胺化合物等。
從容易地控制上述導(dǎo)電材料的固化,或更進(jìn)一步提高連接結(jié)構(gòu)體中的導(dǎo)通可靠性的觀點出發(fā),上述固化性化合物優(yōu)選含有具有環(huán)氧基或硫雜丙環(huán)基的固化性化合物。具有環(huán)氧基的固化性化合物為環(huán)氧化合物。具有硫雜丙環(huán)基的固化性化合物為環(huán)硫化物化合物。從提高導(dǎo)電材料的固化性的觀點出發(fā),上述固化性化合物100重量%中,上述具有環(huán)氧基或硫雜丙環(huán)基的化合物的含量優(yōu)選為10重量%以上,更優(yōu)選為20重量%以上、100重量%以下。上述固化性化合物的總量可以為上述具有環(huán)氧基或硫雜丙環(huán)基的固化性化合物。從使適用性良好,且更進(jìn)一步提高連接結(jié)構(gòu)體中的導(dǎo)通可靠性的觀點出發(fā),上述具有環(huán)氧基或硫雜丙環(huán)基的化合物優(yōu)選為環(huán)氧化合物。
另外,上述導(dǎo)電材料優(yōu)選含有具有環(huán)氧基或硫雜丙環(huán)基的固化性化合物和具有不飽和雙鍵的固化性化合物。
上述具有環(huán)氧基或硫雜丙環(huán)基的固化性化合物優(yōu)選具有芳香族環(huán)。作為上述芳香族環(huán),可列舉:苯環(huán)、萘環(huán)、蒽環(huán)、菲環(huán)、丁省環(huán)、環(huán)、三亞苯基環(huán)、丁苯環(huán)、芘環(huán)、戊省環(huán)、苉環(huán)及苝環(huán)等。其中,上述芳香族環(huán)優(yōu)選為苯環(huán)、萘環(huán)或蒽環(huán),更優(yōu)選為苯環(huán)或萘環(huán)。另外,由于萘環(huán)具有平面結(jié)構(gòu),因此,可以更進(jìn)一步迅速地固化,因此優(yōu)選。
在組合使用熱固化性化合物和光固化性化合物的情況下,光固化性化合物和熱固化性化合物的配合比根據(jù)光固化性化合物和熱固化性化合物的種類而適當(dāng)調(diào)整。上述導(dǎo)電材料優(yōu)選以重量比為1:99~90:10含有光固化性化合物和熱固化性化合物,更優(yōu)選以重量比為5:95~60:40含有,進(jìn)一步優(yōu)選以重量比為10:90~40:60含有。
上述導(dǎo)電材料含有熱固化劑。該熱固化劑使上述能夠通過加熱進(jìn)行固化的固化性化合物固化。作為該熱固化劑,可以使用現(xiàn)有公知的熱固化劑。上述熱固化劑可以使用單獨一種,也可以組合使用兩種以上。
作為上述熱固化劑,可列舉:咪唑固化劑、胺固化劑、苯酚固化劑、聚硫醇固化劑等硫醇固化劑、熱陽離子產(chǎn)生劑、酸酐及熱自由基產(chǎn)生劑等。其中,由于可以使導(dǎo)電材料在低溫下更進(jìn)一步迅速地固化,因此優(yōu)選咪唑固化劑、硫醇固化劑或胺固化劑。另外,由于能夠通過加熱進(jìn)行固化的固化性化合物與上述熱固化劑進(jìn)行混合時保存穩(wěn)定性升高,因此優(yōu)選潛伏性的固化劑。潛伏性的固化劑優(yōu)選為潛伏性咪唑固化劑、潛伏性硫醇固化劑或潛伏性胺固化劑。這些熱固化劑可以使用單獨一種,也可以組合使用兩種以上。需要說明的是,上述熱固化劑可以被聚氨酯樹脂或聚酯樹脂等高分子物質(zhì)所包覆。
作為上述咪唑固化劑,沒有特別限定,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酯、2,4-二氨基-6-[2’-甲基咪唑基-(1’)]-乙基-均三嗪及2,4-二氨基-6-[2’-甲基咪唑基-(1’)]-乙基-均三嗪異氰脲酸加成物等。
作為上述硫醇固化劑,沒有特別限定,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。
作為上述胺固化劑,沒有特別限定,可列舉:六亞甲基二胺、八亞甲基二胺、十亞甲基二胺、3,9-雙(3-氨基丙基)-2,4,8,10-四螺[5.5]十一烷、雙(4-氨基環(huán)己基)甲烷、間亞苯基二胺及二氨基二苯基砜等。
作為上述熱陽離子產(chǎn)生劑,可列舉:碘鎓類陽離子固化劑、氧鎓類陽離子固化劑及锍類陽離子固化劑等。作為上述碘鎓類陽離子固化劑,可列舉雙(4-叔丁基苯基)碘鎓六氟磷酸酯等。作為上述氧鎓類陽離子固化劑,可列舉三甲基氧鎓四氟硼酸酯等。作為上述锍類陽離子固化劑,可列舉三對甲苯基锍六氟磷酸酯等。
從容易除去形成于焊錫表面或電極表面的氧化膜,容易形成與上下電極的金屬接合,并更進(jìn)一步提高連接可靠性的觀點出發(fā),上述熱固化劑優(yōu)選含有熱陽離子產(chǎn)生劑。
上述熱固化劑的含量沒有特別限定。相對于上述通過加熱可固化的固化性化合物100重量份,上述熱固化劑的含量優(yōu)選為0.01重量份以上,更優(yōu)選為1重量份以上,優(yōu)選為200重量份以下,更優(yōu)選為100重量份以下,進(jìn)一步優(yōu)選為75重量份以下。熱固化劑的含量為上述下限以上時,容易使導(dǎo)電材料充分地固化。熱固化劑的含量為上述上限以下時,不易殘留固化后未參與固化的剩余熱固化劑,且更進(jìn)一步提高固化物的耐熱性。
在上述熱固化劑含有熱陽離子產(chǎn)生劑的情況下,相對于上述能夠通過加熱進(jìn)行固化的固化性化合物100重量份,上述熱陽離子產(chǎn)生劑的含量優(yōu)選為0.01重量份以上,更優(yōu)選為0.05重量份以上,優(yōu)選為10重量份以下,更優(yōu)選為5重量份以下。上述熱陽離子產(chǎn)生劑的含量為上述下限以上及上述上限以下時,固化性組合物充分地進(jìn)行熱固化。
上述導(dǎo)電材料優(yōu)選含有光固化引發(fā)劑。該光固化引發(fā)劑沒有特別限定。作為上述光固化引發(fā)劑,可以使用現(xiàn)有公知的光固化引發(fā)劑。從更進(jìn)一步提高電極間的導(dǎo)通可靠性及連接結(jié)構(gòu)體的連接可靠性的觀點出發(fā),上述導(dǎo)電材料優(yōu)選含有光自由基產(chǎn)生劑。上述光固化引發(fā)劑可以使用單獨一種,也可以組合使用兩種以上。
作為上述光固化引發(fā)劑,沒有特別限定,可列舉:苯乙酮光固化引發(fā)劑(苯乙酮光自由基產(chǎn)生劑)、二苯甲酮光固化引發(fā)劑(二苯甲酮光自由基產(chǎn)生劑)、噻噸酮、縮酮光固化引發(fā)劑(縮酮光自由基產(chǎn)生劑)、鹵化酮、?;趸⒓磅;姿狨サ?。
作為上述苯乙酮光固化引發(fā)劑的具體例,可列舉:4-(2-羥基乙氧基)苯基(2-羥基-2-丙基)酮、2-羥基-2-甲基-1-苯基丙烷-1-酮、甲氧基苯乙酮、2,2-二甲氧基-1,2-二苯基乙烷-1-酮、及2-羥基-2-環(huán)己基苯乙酮等。作為上述縮酮光固化引發(fā)劑的具體例,可列舉芐基二甲基縮酮等。
上述光固化引發(fā)劑的含量沒有特別限定。相對于能夠通過光的照射進(jìn)行固化的固化性化合物100重量份,上述光固化引發(fā)劑的含量(在光固化引發(fā)劑為光自由基產(chǎn)生劑的情況下為光自由基產(chǎn)生劑的含量)優(yōu)選為0.1重量份以上,更優(yōu)選為0.2重量份以上,優(yōu)選為2重量份以下,更優(yōu)選為1重量份以下。上述光固化引發(fā)劑的含量為上述下限以上及上述上限以下時,可以使導(dǎo)電材料適當(dāng)?shù)毓夤袒?。通過對導(dǎo)電材料照射光并進(jìn)行B階段化,可以抑制導(dǎo)電材料的流動。
上述導(dǎo)電材料優(yōu)選含有熱自由基產(chǎn)生劑。該熱自由基產(chǎn)生劑沒有特別限定。作為上述熱自由基產(chǎn)生劑,可以使用現(xiàn)有公知的熱自由基產(chǎn)生劑。通過熱自由基產(chǎn)生劑的使用,更進(jìn)一步提高電極間的導(dǎo)通可靠性及連接結(jié)構(gòu)體的連接可靠性。上述熱自由基產(chǎn)生劑可以使用單獨一種,也可以組合使用兩種以上。
作為上述熱自由基產(chǎn)生劑,沒有特別限定,可列舉偶氮化合物及有機(jī)過氧化物等。作為上述偶氮化合物,可列舉偶氮雙異丁腈(AIBN)等。作為上述有機(jī)過氧化物,可列舉二叔丁基過氧化物及甲基乙基酮過氧化物等。
相對于通過加熱可固化的固化性化合物100重量份,上述熱自由基產(chǎn)生劑的含量優(yōu)選為0.1重量份以上,更優(yōu)選為0.2重量份以上,優(yōu)選為5重量份以下,更優(yōu)選為3重量份以下。上述熱自由基產(chǎn)生劑的含量為上述下限以上及上述上限以下時,可以使導(dǎo)電材料適當(dāng)?shù)責(zé)峁袒?。通過將導(dǎo)電材料進(jìn)行B階段化,可以抑制導(dǎo)電材料的流動,并且可以抑制接合時的空隙產(chǎn)生。
上述導(dǎo)電材料優(yōu)選含有助熔劑。另外,通過該助熔劑的使用,在焊錫表面不易形成氧化膜,并且,可以有效地除去形成于焊錫表面或電極表面的氧化膜。該結(jié)果,更進(jìn)一步提高連接結(jié)構(gòu)體中的導(dǎo)通可靠性。需要說明的是,上述導(dǎo)電材料未必一定含有助熔劑。
上述助熔劑沒有特別限定。作為該助熔劑,可以使用一般用于焊錫接合等的助熔劑。作為上述助熔劑,可列舉例如:氯化鋅、氯化鋅和無機(jī)鹵化物的混合物、氯化鋅和無機(jī)酸的混合物、熔融鹽、磷酸、磷酸的衍生物、有機(jī)鹵化物、肼、有機(jī)酸及松脂等。上述助熔劑可以單獨使用一種,也可以組合使用兩種以上。
作為上述熔融鹽,可列舉氯化銨等。作為上述有機(jī)酸,可列舉乳酸、檸檬酸、硬脂酸及谷氨酸等。作為上述松脂,可列舉活性化松脂及非活性化松脂等。上述助熔劑優(yōu)選為松脂。通過松脂的使用,更進(jìn)一步降低電極間的連接電阻。
上述松脂為以松香酸為主成分的松香類。上述助熔劑優(yōu)選為松香類,更優(yōu)選為松香酸。通過該優(yōu)選的助熔劑的使用,更進(jìn)一步降低電極間的連接電阻。
上述導(dǎo)電材料100重量%中,上述助熔劑的含量優(yōu)選為0.5重量%以上,優(yōu)選為30重量%以下,更優(yōu)選為25重量%以下。上述助熔劑的含量為上述下限以上及上限以下時,在焊錫表面更進(jìn)一步不易形成氧化膜,并且,可以更進(jìn)一步有效地除去形成于焊錫表面或電極表面的氧化膜。另外,上述助熔劑的含量為上述下限以上時,助熔劑的添加效果更進(jìn)一步有效地顯現(xiàn)。上述助熔劑的含量為上述上限以下時,更進(jìn)一步降低固化物的吸濕性,更進(jìn)一步提高連接結(jié)構(gòu)體的可靠性。
從更進(jìn)一步抑制連接結(jié)構(gòu)體中的空隙的產(chǎn)生的觀點出發(fā),優(yōu)選上述導(dǎo)電材料不含有上述助熔劑,或上述導(dǎo)電材料含有上述助熔劑但上述導(dǎo)電材料100重量%中的上述助熔劑的含量為25重量%以下。從更進(jìn)一步抑制連接結(jié)構(gòu)體中的空隙的產(chǎn)生的觀點出發(fā),上述導(dǎo)電材料中的上述助熔劑的含量越少越好。從更進(jìn)一步抑制連接結(jié)構(gòu)體中的空隙的產(chǎn)生的觀點出發(fā),上述導(dǎo)電材料中的上述助熔劑的含量更優(yōu)選為15重量%以下,進(jìn)一步優(yōu)選為10重量%以下,特別優(yōu)選為5重量%以下,最優(yōu)選為1重量%以下。
上述導(dǎo)電材料優(yōu)選含有填料。通過填料的使用,導(dǎo)電材料的固化物的熱線膨脹率變低。作為上述填料的具體例,可列舉:二氧化硅、氮化鋁、氧化鋁、玻璃、氮化硼、氮化硅、聚硅氧烷、碳、石墨、石墨烯及滑石等。填料可以單獨使用一種,也可以組合使用兩種以上。使用傳熱率高的填料時,正式固化時間縮短。
上述導(dǎo)電材料可以含有溶劑。通過該溶劑的使用,可以容易地調(diào)整導(dǎo)電材料的粘度。作為上述溶劑,可列舉例如:乙酸乙酯、甲基溶纖劑、甲苯、丙酮、甲基乙基酮、環(huán)己烷、正己烷、四氫呋喃及二乙基醚等。
(導(dǎo)電性粒子及導(dǎo)電材料的詳細(xì)及用途)
上述導(dǎo)電材料優(yōu)選為各向異性導(dǎo)電材料。上述導(dǎo)電材料優(yōu)選為糊狀或膜狀的導(dǎo)電材料,更優(yōu)選為糊狀的導(dǎo)電材料。糊狀的導(dǎo)電材料為導(dǎo)電糊劑。膜狀的導(dǎo)電材料為導(dǎo)電膜。導(dǎo)電材料為導(dǎo)電膜的情況下,可以在含有導(dǎo)電性粒子的導(dǎo)電膜上疊層不含有導(dǎo)電性粒子的膜。
上述導(dǎo)電材料優(yōu)選為導(dǎo)電糊劑,且以糊狀的狀態(tài)涂布于連接對象部件上的導(dǎo)電糊劑。上述導(dǎo)電材料優(yōu)選用于電極間的電連接。上述導(dǎo)電材料優(yōu)選為電路連接材料。
上述導(dǎo)電糊劑在25℃下的粘度優(yōu)選為3Pa·s以上,更優(yōu)選為5Pa·s以上,優(yōu)選為500Pa·s以下,更優(yōu)選為300Pa·s以下。上述粘度為上述下限以上時,可以抑制導(dǎo)電糊劑中的導(dǎo)電性粒子的沉淀。上述粘度為上述上限以下時,更進(jìn)一步提高導(dǎo)電性粒子的分散性。如果涂布前的上述導(dǎo)電糊劑的上述粘度為上述范圍內(nèi),則在第一連接對象部件上涂布導(dǎo)電糊劑之后,可以更進(jìn)一步抑制固化前的導(dǎo)電糊劑的流動,并且更進(jìn)一步不易產(chǎn)生空隙。
上述導(dǎo)電性粒子優(yōu)選為用于對具有銅電極的連接對象部件進(jìn)行連接的導(dǎo)電性粒子。上述導(dǎo)電材料優(yōu)選為用于對具有銅電極的連接對象部件進(jìn)行連接的導(dǎo)電材料。在銅電極的表面很容易形成氧化膜。與此相對,在上述導(dǎo)電性粒子的焊錫表面以共價鍵鍵合有含有羧基的基團(tuán),因此,可以有效地除去銅電極表面的氧化膜,可以提高連接結(jié)構(gòu)體的導(dǎo)通可靠性。
上述導(dǎo)電性粒子及上述導(dǎo)電材料可以用于對各種連接對象部件進(jìn)行粘接。為了得到第一連接對象部件、第二連接對象部件實現(xiàn)了電連接的連接結(jié)構(gòu)體而優(yōu)選使用上述導(dǎo)電材料。
圖4中,用示意性地剖面圖表示使用有本發(fā)明的第一實施方式的導(dǎo)電性粒子的連接結(jié)構(gòu)體的一例。
圖4所示的連接結(jié)構(gòu)體21具有:第一連接對象部件22、第二連接對象部件23、和對第一連接對象部件22與第二連接對象部件23進(jìn)行了電連接的連接部24。連接部24的材料為含有導(dǎo)電性粒子1的導(dǎo)電材料(各向異性導(dǎo)電材料等)。連接部24的材料可以為導(dǎo)電性粒子1。連接部24由含有導(dǎo)電性粒子1的導(dǎo)電材料(各向異性導(dǎo)電材料等)而形成。連接部24可以由導(dǎo)電性粒子1而形成。在該情況下,導(dǎo)電性粒子1自身成為連接部。另外,除導(dǎo)電性粒子1之外,可以使用導(dǎo)電性粒子11、導(dǎo)電性粒子16等。
第一連接對象部件22在表面22a具有多個第一電極22b。第二連接對象部件23在表面23a具有多個第二電極23b。第一電極22b和第二電極23b利用一個或多個導(dǎo)電性粒子1而進(jìn)行電連接。因此,第一連接對象部件22、第二連接對象部件23利用導(dǎo)電性粒子1進(jìn)行電連接。
上述連接結(jié)構(gòu)體的制造方法沒有特別限定。作為該連接結(jié)構(gòu)體的制造方法的一個例子,可列舉:在上述第一連接對象部件和上述第二連接對象部件之間配置上述導(dǎo)電材料,得到疊層體,然后,對該疊層體進(jìn)行加熱及加壓的方法等。通過加熱及加壓,導(dǎo)電性粒子1的焊錫層5熔融,利用該導(dǎo)電性粒子1對電極間進(jìn)行電連接。并且,在粘合劑樹脂含有熱固化性化合物的情況下,粘合劑樹脂進(jìn)行固化,利用固化的粘合劑樹脂使第一連接對象部件22、第二連接對象部件23進(jìn)行連接。上述加壓的壓力為9.8×104~4.9×106Pa左右。上述加熱的溫度為120~220℃左右。
圖5中,將圖4所示的連接結(jié)構(gòu)體21中的導(dǎo)電性粒子1和第一電極22b、第二電極23b的連接部分進(jìn)行放大而用正面剖面圖表示。如圖5所示,在連接結(jié)構(gòu)體21中,通過對上述疊層體進(jìn)行加熱及加壓,導(dǎo)電性粒子1的焊錫層5熔融之后,熔融的焊錫層部分5a與第一電極22b、第二電極23b充分地接觸。即,通過使用表面層為焊錫層5的導(dǎo)電性粒子1,與使用了導(dǎo)電層的表面層為鎳、金或銅等金屬的導(dǎo)電性粒子的情況相比,可以使導(dǎo)電性粒子1與電極22b、電極23b的接觸面積增大。因此,可以提高連接結(jié)構(gòu)體21的導(dǎo)通可靠性。需要說明的是,通過加熱,助熔劑一般逐漸失活。另外,可以使第一導(dǎo)電層4與第一電極22b和第二電極23b接觸。
上述第一連接對象部件、第二連接對象部件沒有特別限定。作為上述第一連接對象部件、第二連接對象部件,具體而言,可列舉半導(dǎo)體芯片、電容器及二極管等電子部品、以及印刷基板、撓性印刷基板、玻璃環(huán)氧基板及玻璃基板等電路基板等電子部品等。上述導(dǎo)電材料優(yōu)選為用于電子部品的連接的導(dǎo)電材料。上述導(dǎo)電材料優(yōu)選為液狀,且以液狀的狀態(tài)涂敷于連接對象部件上表面的導(dǎo)電材料。
從更進(jìn)一步提高電極間的導(dǎo)通可靠性的觀點出發(fā),關(guān)于連接結(jié)構(gòu)體中連接部中的焊錫部的配置狀態(tài),在上述第一電極、上述連接部和上述第二電極的疊層方向觀察上述第一電極和上述第二電極的相互對置的部分時,優(yōu)選在上述第一電極和上述第二電極的相互對置的部分的面積100%中的50%以上(優(yōu)選60%以上、更優(yōu)選70%以上、進(jìn)一步優(yōu)選80%以上、特別優(yōu)選90%以上、最優(yōu)選100%)配置上述焊錫部。
從更進(jìn)一步提高電極間的導(dǎo)通可靠性的觀點出發(fā),關(guān)于連接結(jié)構(gòu)體中連接部中的焊錫部的配置狀態(tài),在與上述第一電極和上述連接部和上述第二電極的疊層方向垂直的方向觀察上述第一電極和上述第二電極的相互對置的部分時,上述連接部中的上述焊錫部100%中,配置于上述第一電極和上述第二電極的相互對置的部分的上述連接部中的上述焊錫部的比例優(yōu)選為70%以上,更優(yōu)選為80%以上,進(jìn)一步優(yōu)選為90%以上,特別優(yōu)選為95%以上,最優(yōu)選為99%以上。
作為設(shè)置于上述連接對象部件的電極,可列舉:金電極、鎳電極、錫電極、鋁電極、銅電極、銀電極、SUS電極、鉬電極及鎢電極等金屬電極。在上述連接對象部件為撓性印刷基板的情況下,上述電極優(yōu)選為金電極、鎳電極、錫電極或銅電極。在上述連接對象部件為玻璃基板的情況下,上述電極優(yōu)選為鋁電極、銅電極、鉬電極或鎢電極。需要說明的是,在上述電極為鋁電極的情況下,可以為單獨由鋁形成的電極,也可以為在金屬氧化物層的表面疊層有鋁層的電極。作為上述金屬氧化物層的材料,可列舉摻雜有3價的金屬元素的氧化銦及摻雜有3價的金屬元素的氧化鋅等。作為上述3價的金屬元素,可列舉Sn、Al及Ga等。
上述第一電極或上述第二電極優(yōu)選為銅電極。上述第一電極及上述第二電極這兩者優(yōu)選為銅電極。
以下,列舉實施例及比較例,對本發(fā)明具體地進(jìn)行說明。本發(fā)明并不僅限定于以下的實施例。
在實施例、比較例及參考例中,使用以下的材料。
(粘合劑樹脂)
熱固化性化合物1(雙酚A型環(huán)氧化合物、三菱化學(xué)株式會社制造的“YL980”)
熱固化性化合物2(環(huán)氧樹脂、DIC株式會社制造的“EXA-4850-150”)
熱固化劑A(咪唑化合物、四國化成工業(yè)株式會社制造“2P-4MZ”)
粘接賦予劑:信越化學(xué)工業(yè)株式會社制造的“KBE-403”
助熔劑:和光純藥工業(yè)株式會社制造的“戊二酸”
(導(dǎo)電性粒子)
導(dǎo)電性粒子1:
在三口燒瓶中稱量SnBi焊錫粒子(三井金屬株式會社制造“DS-10”、平均粒徑(中值粒徑)12μm)200g、具有異氰酸酯基的硅烷偶聯(lián)劑(信越化學(xué)工業(yè)株式會社制造“KBE-9007”)10g、丙酮70g。一邊在室溫下進(jìn)行攪拌,一邊添加作為焊錫粒子表面的羥基和異氰酸酯基的反應(yīng)催化劑的二丁基錫月桂酸酯0.25g,在攪拌下、氮氣氛下于60℃下加熱30分鐘。其后,添加甲醇50g,在攪拌下、氮氛圍下于60℃下加熱10分鐘。
其后,冷卻至室溫,用濾紙過濾焊錫粒子,通過真空干燥,在室溫下進(jìn)行1小時脫溶劑。
將上述焊錫粒子放入三口燒瓶中,添加丙酮70g、己二酸單乙酯30g、作為酯交換反應(yīng)催化劑的單丁基錫氧化物0.5g,在攪拌下、氮氛圍下于60℃下反應(yīng)1小時。
由此,相對于源自硅烷偶聯(lián)劑的硅烷醇基,通過酯交換反應(yīng)使己二酸單乙酯的酯基進(jìn)行反應(yīng),進(jìn)行共價鍵合。
其后,追加己二酸10g,在60℃下反應(yīng)1小時,由此,相對于沒有與己二酸單乙酯的硅烷醇基反應(yīng)的殘留乙基酯基,使己二酸加成。
其后,冷卻至室溫,用濾紙過濾焊錫粒子,在濾紙上用己烷清洗焊錫粒子,除去未反應(yīng)及利用非共價鍵附著在焊錫粒子表面的殘留己二酸單乙酯、己二酸,然后,通過真空干燥,在室溫下進(jìn)行1小時脫溶劑。
將得到的焊錫粒子用球磨機(jī)進(jìn)行粉碎之后,選擇篩子,使其為指定的CV值。
就形成于焊錫表面的聚合物的分子量而言,在使用0.1N的鹽酸溶解焊錫,然后,通過過濾回收聚合物,利用GPC求出重均分子量。
另外,通過對得到的焊錫粒子的ξ電位施加超聲波,使以陰離子聚合物包覆的焊錫粒子0.05g均勻地分散于甲醇10g中。使用Beckman Coulter公司制造的“Delsamax PRO”,用電動測定法對其進(jìn)行測定。
另外,用激光衍射式粒度分布測定裝置(株式會社堀場制作所制造的“LA-920”)測定CV值。
由此得到導(dǎo)電性粒子1。在得到的導(dǎo)電性粒子1中,CV值為20%,表面的ξ電位為0.9mV,聚合物的分子量Mw=9800。
導(dǎo)電性粒子2:
在得到上述導(dǎo)電性粒子1的工序中,將己二酸單乙酯變更為戊二酸單乙酯,將己二酸變更為戊二酸,除此之外,同樣地操作,得到導(dǎo)電性粒子2。就得到的導(dǎo)電性粒子2而言,CV值為20%,表面的ξ電位為0.92mV,聚合物的分子量Mw=9600。
導(dǎo)電性粒子3:
在得到上述導(dǎo)電性粒子1的工序中,將己二酸單乙酯變更為癸二酸單乙酯,將己二酸變更為癸二酸,除此之外,同樣地操作,得到導(dǎo)電性粒子3。就得到的導(dǎo)電性粒子3而言,CV值為20%,表面的ξ電位為0.88mV,聚合物的分子量Mw=12000。
導(dǎo)電性粒子4:
在得到上述導(dǎo)電性粒子1的工序中,將己二酸單乙酯變更為辛二酸單乙酯,將己二酸變更為辛二酸,除此之外,同樣地操作,得到導(dǎo)電性粒子4。就得到的導(dǎo)電性粒子4而言,CV值為20%,表面的ξ電位為0.90mV,聚合物的分子量Mw=9600。
導(dǎo)電性粒子5:
使巰基乙酸10g溶解于甲醇400ml制作反應(yīng)液。接著,在上述反應(yīng)液中加入SnBi焊錫粒子(三井金屬株式會社制造的“DS-10”、平均粒徑(中值粒徑)12μm)200g,在25℃下攪拌2小時。用甲醇清洗后,對粒子進(jìn)行過濾,由此得到表面具有(硫)羧基的焊錫粒子。
接著,將重均分子量約70000的30%聚乙烯亞胺P-70溶液(和光純藥工業(yè)株式會社制造)用超純水稀釋,得到0.3重量%聚乙烯亞胺水溶液。在0.3重量%聚乙烯亞胺水溶液中加入上述具有(硫基)羧基的焊錫粒子200g,在25℃下攪拌15分鐘。接著,過濾焊錫粒子,放入純水1000g中,在25℃下攪拌5分鐘。進(jìn)一步過濾焊錫粒子,用1000g的超純水進(jìn)行2次清洗,由此除去沒有吸附的聚乙烯亞胺。其后,將上述焊錫粒子分散于甲醇400ml,添加己二酸10g,在攪拌下、氮氛圍下于60℃下反應(yīng)1小時。
其后,冷卻至室溫,用濾紙過濾焊錫粒子,在濾紙上用己烷清洗焊錫粒子,除去未反應(yīng)及利用非共價鍵附著在焊錫粒子的表面的殘留己二酸,然后,通過真空干燥,在室溫下進(jìn)行1小時脫溶劑。
將得到的焊錫粒子用球磨機(jī)進(jìn)行粉碎之后,選擇篩子,使其為給定的CV值。就得到的導(dǎo)電性粒子5而言,CV值為20%,表面的ξ電位為0.60mV。
導(dǎo)電性粒子6:
使聚丙烯酸(東亞合成株式會社制造的“AC-10P”)150g溶解于甲醇400ml而制作反應(yīng)液。接著,在上述反應(yīng)液中加入SnBi焊錫粒子(三井金屬株式會社制造的“DS-10”、平均粒徑(中位徑)12μm)200g,在25℃下攪拌2小時。用甲醇清洗后,對粒子進(jìn)行過濾,由此得到表面具有聚丙烯酸的焊錫粒子。
接著,將重均分子量約70000的30%聚乙烯亞胺P-70溶液(和光純藥工業(yè)株式會社制造)用超純水稀釋,得到0.3重量%聚乙烯亞胺水溶液。在0.3重量%聚乙烯亞胺水溶液中加入所述具有羧基的焊錫粒子200g,在25℃下攪拌15分鐘。接著,過濾焊錫粒子,放入純水1000g中,在25℃下攪拌5分鐘。進(jìn)一步過濾焊錫粒子,用1000g的超純水進(jìn)行2次清洗,由此除去沒有吸附的聚乙烯亞胺。其后,將上述焊錫粒子分散于甲醇400ml,添加己二酸10g,在攪拌下、氮氛圍下于60℃下反應(yīng)1小時。
其后,冷卻至室溫,用濾紙過濾焊錫粒子,在濾紙上用己烷清洗焊錫粒子,除去未反應(yīng)及利用非共價鍵附著在焊錫粒子的表面的殘留己二酸,然后,通過真空干燥,在室溫下進(jìn)行1小時脫溶劑。
用球磨機(jī)對得到的焊錫粒子進(jìn)行粉碎之后,選擇篩子,使其為指定的CV值。就得到的導(dǎo)電性粒子6而言,CV值為20%,表面的ξ電位為0.70mV。
導(dǎo)電性粒子A:SnBi焊錫粒子(三井金屬株式會社制造的“DS-10”、平均粒徑(中值粒徑)12μm)
導(dǎo)電性粒子B(樹脂芯焊錫包覆粒子、按照下述步驟制作):
對二乙烯基苯樹脂粒子(積水化學(xué)工業(yè)株式會社制造的“Micro Pearl SP-210”、平均粒徑10μm、軟化點330℃、10%K值(23℃)3.8GPa)進(jìn)行無電解鍍鎳,在樹脂粒子的表面上形成厚度0.1μm的基底鎳鍍層。接著,對形成有基底鎳鍍層的樹脂粒子進(jìn)行電解鍍銅,形成厚度1μm的銅層。并且,使用含有錫及鉍的電解電鍍液進(jìn)行電解電鍍,形成厚度2μm的焊錫層。這樣,制作在樹脂粒子的表面上形成有厚度1μm的銅層,在該銅層的表面形成有厚度2μm的焊錫層(錫:鉍=43重量%:57重量%)的處理前導(dǎo)電性粒子(平均粒徑16μm、CV值20%、樹脂芯焊錫包覆粒子)。
接著,使用作為催化劑的對甲苯磺酸,對得到的處理前導(dǎo)電性粒子和戊二酸(具有兩個羧基的化合物、和光純藥工業(yè)株式會社制造的“戊二酸”)在甲苯溶劑中于90℃下一邊進(jìn)行脫水一邊攪拌8小時,由此得到在焊錫表面以共價鍵鍵合有含有羧基的基團(tuán)的導(dǎo)電性粒子。將該導(dǎo)電性粒子稱為導(dǎo)電性粒子B。
(實施例1~9及比較例1,2)
以下述的表1所示的配合量配合下述的表1所示的成分,得到各向異性導(dǎo)電糊劑。
(評價)
(1)連接結(jié)構(gòu)體A的制作
準(zhǔn)備在上表面具有L/S為100μm/100μm的銅電極圖案(銅電極的厚度10μm)的玻璃環(huán)氧基板(FR-4基板)。另外,準(zhǔn)備在下表面具有L/S為100μm/100μm的銅電極圖案(銅電極的厚度10μm)的撓性印刷基板。
玻璃環(huán)氧基板和撓性印刷基板的重疊面積設(shè)為1.5cm×4mm,連接的電極數(shù)設(shè)為75對。
在上述玻璃環(huán)氧基板的上表面,涂敷剛制作后的各向異性導(dǎo)電糊劑,并使其為厚度50μm,形成各向異性導(dǎo)電糊劑層。此時,對于含有溶劑的各向異性導(dǎo)電糊劑,進(jìn)行溶劑干燥。接著,在各向異性導(dǎo)電糊劑層的上表面,疊層上述撓性印刷基板,使得電極彼此對置。其后,一邊調(diào)整模頭的溫度,使各向異性導(dǎo)電糊劑層的溫度為185℃,一邊在半導(dǎo)體芯片的上表面載置加壓加熱模頭,施加2.0MPa的壓力,使焊錫熔融,且使各向異性導(dǎo)電糊劑層在185℃下固化,得到連接結(jié)構(gòu)體A。
(2)連接結(jié)構(gòu)體B的制作
將連接結(jié)構(gòu)體A中準(zhǔn)備的上述玻璃環(huán)氧基板在230℃下暴露40秒以上,使銅電極氧化。使用氧化后的玻璃環(huán)氧基板,除此之外,與連接結(jié)構(gòu)體A同樣地操作,得到連接結(jié)構(gòu)體B。
(3)連接結(jié)構(gòu)體C的制作
在上述連接結(jié)構(gòu)體B的制作中,將玻璃環(huán)氧基板的電極的材質(zhì)從銅變更為鋁,除此之外,同樣地操作,得到連接結(jié)構(gòu)體C。
(4)連接結(jié)構(gòu)體D的制作
在上述連接結(jié)構(gòu)體B的制作中,將玻璃環(huán)氧基板的銅電極變更為用Glicoat-SMD(タフエースF2)(四國化成工業(yè)株式會社制造)進(jìn)行了預(yù)焊劑(OSP:Organic Solderability Preservative)處理的銅電極,除此之外,同樣地操作,得到連接結(jié)構(gòu)體D。
(5)上下的電極間的導(dǎo)通試驗
分別利用4端子法對得到的連接結(jié)構(gòu)體A~D的上下的電極間的連接電阻進(jìn)行測定。算出兩個連接電阻的平均值。需要說明的是,由電壓=電流×電阻的關(guān)系對使恒定的電流流過時的電壓進(jìn)行測定,由此可以求出連接電阻。按照下述的基準(zhǔn)判定導(dǎo)通試驗。需要說明的是,與連接結(jié)構(gòu)體A相比,連接結(jié)構(gòu)體B的電極的氧化物為大量,因此,存在連接電阻容易升高的傾向。
[導(dǎo)通試驗的判定基準(zhǔn)]
○○:連接電阻的平均值為8.0Ω以下
○:連接電阻的平均值超過8.0Ω且為10.0Ω以下
△:連接電阻的平均值超過10.0Ω且為15.0Ω以下
×:連接電阻的平均值超過15.0Ω
(6)有無空隙
在得到的連接結(jié)構(gòu)體A~D中,從透明玻璃基板的下面?zhèn)韧ㄟ^目視觀察是否在由各向異性導(dǎo)電糊劑層所形成的固化物層上產(chǎn)生空隙。根據(jù)下述的基準(zhǔn)判定有無空隙。需要說明的是,與連接結(jié)構(gòu)體A相比,連接結(jié)構(gòu)體B的電極的氧化物為大量,因此,存在容易產(chǎn)生空隙的傾向。
[空隙的有無的判定基準(zhǔn)]
○○:沒有空隙
○:有1處小的空隙
△:有2處以上小的空隙
×:有大的空隙,使用上存在問題
(7)電極上的焊錫的配置精度1
在得到的連接結(jié)構(gòu)體A~D中,在第一電極、連接部和第二電極的疊層方向觀察第一電極和第二電極的相互對置的部分時,評價第一電極和第二電極的相互對置的部分的面積100%中的、配置有連接部中的焊錫部的面積的比例X。按照下述的基準(zhǔn)判定電極上的焊錫的配置精度1。
[電極上的焊錫的配置精度1的判定基準(zhǔn)]
○○:比例X為70%以上
○:比例X為60%以上且低于70%
△:比例X為50%以上且低于60%
×:比例X低于50%
(8)電極上的焊錫的配置精度2
在得到的連接結(jié)構(gòu)體中,在與第一電極、連接部和第二電極的疊層方向垂直的方向觀察第一電極和第二電極的相互對置的部分時,評價連接部中的焊錫部100%中的、配置于第一電極和第二電極的相互對置的部分的連接部中的焊錫部的比例Y。按照下述的基準(zhǔn)判定電極上的焊錫的配置精度2。
[電極上的焊錫的配置精度2的判定基準(zhǔn)]
○○:比例Y為99%以上
○:比例Y為90%以上且低于99%
△:比例Y為70%以上且低于90%
×:比例Y低于70%
將結(jié)果示于下述的表1。
需要說明的是,示出了使用了焊錫粒子的實施例,關(guān)于具有基材粒子、配置于該基材粒子表面上的焊錫層、和配置于該基材粒子和該焊錫層之間的第一導(dǎo)電層、利用上述焊錫層而在上述導(dǎo)電性部分的表面具有焊錫的導(dǎo)電性粒子,也確認(rèn)可發(fā)揮本發(fā)明的效果。但是,就焊錫粒子的實施例而言,上述電極上的焊錫的配置精度1、2的評價結(jié)果更進(jìn)一步優(yōu)異。