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導電性微粒、各向異性導電材料和導電連接結構體的制作方法_2

文檔序號:9221737閱讀:來源:國知局
種子聚合等聚合法的方法。
[0035] 上述導電金屬層具有提高導電性微粒與電極的電連接可靠性的作用。
[0036] 上述導電金屬層可以直接形成于上述芯粒子,也可以在上述導電金屬層與上述芯 粒子之間形成鎳層等基底金屬層。
[0037] 作為形成上述導電金屬層的金屬,例如可列舉出金、銀、銅、鉑、鈀、鈷、鎳等。其中, 從提高導電性微粒與電極的電連接可靠性的效果優(yōu)異的方面出發(fā),上述導電金屬層優(yōu)選含 有銅。
[0038] 上述導電金屬層的厚度沒有特別限定,從導電性、導電性微粒的柔軟性的觀點出 發(fā),優(yōu)選下限為1ym,優(yōu)選上限為70ym。上述導電金屬層的厚度的更優(yōu)選下限為3ym,更 優(yōu)選上限為50ym。
[0039] 需要說明的是,上述導電金屬層的厚度是通過掃描型電子顯微鏡(SEM)觀察并測 定隨機選擇的10個導電性微粒的截面,將測定值進行算術平均而得的厚度。
[0040] 上述阻擋層處于上述導電金屬層與銅層之間,具有防止回流焊時構成上述導電金 屬層的金屬擴散至焊料層中的作用。尤其是在上述導電金屬層中包含銅的情況下,在回流 焊時,該銅由于銅蝕而導致純粹的銅減少,形成大量的金屬間化合物并發(fā)生脆化,因而成為 斷線的原因。另外,由于純粹的銅減少,所以產生損害電特性(導電性)的可能性。
[0041] 作為形成上述阻擋層的材料,例如可列舉出鎳、鈦、鉭、氮化鈦、氧化鋯、氮氧化鋯 等。其中,從易于形成上述阻擋層的角度出發(fā),優(yōu)選上述阻擋層含有鎳。另外,上述阻擋層 優(yōu)選為無定形結構,具體而言,可列舉出鎳-磷層、鎳-硼層等。若上述阻擋層為無定型結 構,則晶界變少,因此,銅不易擴散至焊料層。
[0042] 上述阻擋層的厚度沒有特別限定,從銅等金屬向焊料層中的擴散、防止在焊料層 與導電金屬層的界面形成硬且脆的金屬間化合物的觀點出發(fā),優(yōu)選下限為〇. 2ym,優(yōu)選上 限為5ym。上述阻擋層的厚度的更優(yōu)選下限為0. 5ym,更優(yōu)選上限為3ym。
[0043] 需要說明的是,上述阻擋層的厚度是通過掃描型電子顯微鏡(SEM)觀察并測定隨 機選擇的10個導電性微粒的截面,將測定值進行算術平均而得的厚度。
[0044] 就本發(fā)明的導電性微粒而言,在上述阻擋層的外側,以直接接觸的方式形成有銅 層和焊料層。
[0045] 上述焊料層通過回流焊時的加熱而熔融,具有將基板的電極間進行導電連接的作 用。上述焊料層優(yōu)選形成于導電性微粒的最表面。
[0046] 上述焊料層含有錫。
[0047] 上述焊料層優(yōu)選還含有銀。通過含有銀,從而能夠以比較低的熔點形成高強度的 焊料層。
[0048] 上述焊料層中的銀的含量沒有特別限定,銀相對于錫的比率的優(yōu)選下限為0. 5重 量%,優(yōu)選上限為10重量%。若在該范圍內,則能夠兼顧比較低的熔點和高強度。
[0049] 上述焊料層除了錫和銀以外,也可以進一步含有銻、鉍、銦、鍺、鋁、鋅、鎳、鈷等金 屬。另外,如后所述,上述焊料層也可以以一定的比率含有銅。
[0050] 上述焊料層的厚度沒有特別限定,從與電極的接合性、焊料層形成時的導電性微 粒的分散性的觀點出發(fā),優(yōu)選下限為1ym,優(yōu)選上限為50ym。上述焊料層的厚度的更優(yōu)選 下限為3ym,更優(yōu)選上限為40ym。
[0051] 需要說明的是,上述焊料層的厚度是通過掃描型電子顯微鏡(SEM)觀察并測定隨 機選擇的10個導電性微粒的截面,將測定值進行算術平均而得的厚度。
[0052] 上述銅層以直接接觸上述焊料層的方式形成。通過使銅層直接接觸上述焊料層, 從而在加熱熔融時,首先銅從銅層中擴散至焊料層中,焊料層中的銅濃度達到一定范圍,由 此,抑制"銅蝕",能夠防止殘留電極的純粹的銅而在連接界面形成大量的金屬間化合物這 一情況。
[0053] 與上述焊料層直接接觸的銅層中的銅相對于上述焊料層中包含的錫的比率的下 限為0. 5重量%,上限為5重量%。若銅的比率小于0. 5重量%,則回流焊時,即使銅擴散 至焊料層中,也不會達到充分的銅濃度,因而不能夠充分抑制"銅蝕",無法防止殘留電極的 純粹的銅而在連接界面形成金屬間化合物這一情況。若銅的比率大于5重量%,則回流焊 時擴散至焊料層中的銅的濃度變得過高,焊料的熔點上升,對安裝性產生影響。與上述焊料 層直接接觸的銅層中的銅相對于上述焊料層中包含的錫的比率的優(yōu)選上限為3重量%。
[0054] 需要說明的是,為了充分抑制"銅蝕"且防止焊料的熔點的上升,回流焊時使焊料 層加熱熔融時,將擴散至焊料層中的銅濃度控制在一定的范圍內是重要的。即,于150°C加 熱12小時時,焊料層的任意位置的銅的濃度的優(yōu)選下限為0. 5重量%,優(yōu)選上限為40重 量%,更優(yōu)選下限為〇. 7重量%,更優(yōu)選上限為30重量%。對于與上述焊料層直接接觸的 銅層中的銅的比率來說,其與在回流焊時使焊料層加熱熔融時將擴散至焊料層中的銅濃度 控制在該范圍內這一情況相對應。
[0055] 本發(fā)明的導電性微??梢赃M一步在上述焊料層的表面附著有鎳和/或鈷。通過在 焊料層的表面附著有鎳、鎳和/或鈷,從而使回流焊后形成于導電性微粒與電極的連接界 面的金屬間化合物的結晶組織微細化,由此能夠形成下述的導電性微粒,其是即使施加因 下落等所帶來的沖擊或反復進行熱循環(huán)時,也不易更進一步發(fā)生因連接界面的破壞所導致 的斷線的導電性微粒。
[0056] 需要說明的是,在本申請說明書中所謂附著是指,在上述焊料層的表面存在鎳和/ 或鈷金屬,且未形成完全覆蓋上述焊料層的表面的鎳和/或鈷的金屬層的狀態(tài)。
[0057] 圖1中示出了表示本發(fā)明的導電性微粒的優(yōu)選實施方式的一例的示意圖。
[0058] 圖1中示出的導電性微粒在包含樹脂的芯粒子1的表面依次形成有基底金屬層2、 導電金屬層3、阻擋層4、銅層5和焊料層6。另外,在焊料層6的表面附著有鎳和/或鈷7。
[0059] 本發(fā)明的導電性微粒的制造方法沒有特別限定,可以使用現(xiàn)有公知的方法。例如, 圖1中示出的結構的本發(fā)明的導電性微??梢酝ㄟ^以下的方法制造。
[0060] 首先,在包含樹脂的芯粒子的表面形成導電金屬層時,通過非電解鍍敷法,在芯粒 子的表面形成鎳層(以下也稱為基底鎳鍍敷層)作為基底鍍敷層。
[0061 ] 接著,在基底鎳鍍敷層的表面形成導電金屬層。
[0062] 形成上述導電金屬層的方法沒有特別限定,例如可列舉基于電鍍法、非電解鍍敷 法等的方法。
[0063] 接著,在上述導電金屬層的表面形成例如鎳層作為阻擋層。
[0064] 形成上述鎳層的方法沒有特別限定,例如可列舉基于電鍍法、非電解鍍敷法等的 方法。
[0065] 接著,在上述阻擋層的表面形成銅層。
[0066] 形成上述銅層的方法沒有特別限定,例如可列舉基于電鍍法、非電解鍍敷法等的 方法。
[0067] 接著,在上述銅層的表面形成含有錫的焊料層。
[0068] 形成上述焊料層的方法沒有特別限定,例如可列舉基于電鍍法的方法。
[0069] 接著,在焊料層的表面附著鎳和/或鈷。
[0070] 在上述焊料層的表面附著鎳和/或鈷的方法沒有特別限定,可列舉濺射法、非電 解鍍敷法等。
[0071] 通過使本發(fā)明的導電性微粒分散于粘結劑樹脂,從而能夠制造各向異性導電材 料。這樣的各向異性導電材料也是本發(fā)明之一。
[0072] 本發(fā)明的各向異性導電材料例如可列舉各向異性導電膏劑、各向異性導電墨液、 各向異性導電粘合劑、各向異性導電膜、各向異性導電片等。
[0073] 上述粘結劑樹脂沒有特別限定,可列舉乙烯基樹脂、熱塑性樹脂、固化性樹脂、熱 塑性嵌段共聚物、彈性體等。
[0074] 上述乙烯基樹脂沒有特別限定,可列舉乙酸乙烯酯樹脂、丙烯酸類樹脂、苯乙烯樹 脂等。上述熱塑性樹脂沒有特別限定,可列舉聚烯烴樹脂、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、聚酰 胺樹脂等。上述固化性樹脂沒有特別限定,可列舉環(huán)氧樹脂,聚氨酯樹脂,聚酰亞胺樹脂,不 飽和聚酯樹脂等。上述熱塑性嵌段共聚物沒有特別限定,可列舉苯乙烯-丁二烯-苯乙烯 嵌段共聚物,苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物,苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物 的氫化物,苯乙烯-異戊
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