JP2009088465A - 異方導電性接着剤、異方導電性フィルムおよび回路接続構造体の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】第一の基板21の主面上に第一の回路電極22が形成された第一の回路部材20と、第二の基板31の主面上に第二の回路電極32が形成された第二の回路部材30とを、含有成分のラジカル反応により色相が変化するラジカル硬化型の異方導電性接着剤または異方導電性フィルムを介して、第一の回路電極および第二の回路電極を対向配置させた状態で加圧・加熱し、第一の回路電極と第二の回路電極とを電気的に接続するための異方導電性接着剤であって、含有成分のラジカル反応により色相が変化するラジカル硬化型の異方導電性接着剤。
【選択図】図2
Description
本発明の異方導電性接着剤は、含有成分のラジカル反応により色相が変化するラジカル硬化型の異方導電剤であり、好ましくは、ラジカル重合性物質と、ラジカル重合開始剤と、ラジカル反応により色相が変化する添加剤と、を含有するものである。
次に、本発明の異方導電性接着剤および異方導電性フィルムを用いて得られる回路部材の接続構造の好適な一例について説明する。図1は、当該回路部材の接続構造の一例を示す概略断面図である。図1に示すように、回路部材の接続構造1は、相互に対向する第1の回路部材20および第2の回路部材30を備えており、第1の回路部材20と第2の回路部材30との間には、これらを電気的に接続する回路接続部材10が設けられている。第1の回路部材20は、第1の回路基板21と、回路基板21の主面21a上に形成される第1の回路電極22とを備えている。なお、回路基板21の主面21a上には、場合により絶縁層(図示せず)が形成されていてもよい。
次に、上述した回路部材の接続構造の製造方法について、その工程図である図2を参照にしつつ、説明する。
次に、本発明の半導体装置の実施形態について説明する。図3は、本発明の半導体装置の一実施形態を示す概略断面図である。図3に示すように、本実施形態の半導体装置2は、半導体素子50と、半導体の支持部材となる基板60とを備えており、半導体素子50および基板60の間には、これらを電気的に接続する半導体素子接続部材80が設けられている。また、半導体素子接続部材80は基板60の主面60a上に積層され、半導体素子50は更にその半導体素子接続部材80上に積層されている。
次に、上述した半導体装置の製造方法について説明する。
なわち、得られる半導体装置においては、半導体素子接続部材80は、上記異方導電性接着剤を含む半導体素子接続材料の硬化物により構成されていることから、基板50または半導体素子50に対する半導体素子接続部材80の接着強度が十分に高くなり、かつ、半導体素子50および回路パターン61間の接続抵抗が十分に低減される。また、この半導体装置ではそのような状態が長期間にわたって持続される。したがって、得られる半導体装置は、回路パターン61、半導体素子50間の距離の経時的変化が十分に防止され、回路パターン61、半導体素子50間の電気特性の長期信頼性に優れる。
(実施例1)
フェノキシ樹脂(ユニオンカーバイド株式会社製、商品名PKHC、平均分子量45,000)50gを、トルエン(沸点110.6℃、SP値8.90)/酢酸エチル(沸点77.1℃、SP値9.10)=50/50(重量比)の混合溶剤に溶解して、固形分40重量%の溶液とした。この溶液に、ラジカル重合性物質としてリン酸エステル型アクリレート(商品名:P2M、共栄社油脂株式会社製)およびトリヒドロキシエチルグリコールジメタクリレート(商品名:80MFA、共栄社油脂株式会社製)を、固形分の重量比がフェノキシ樹脂/トリヒドロキシエチルグリコールジメタクリレート/リン酸エステル型アクリレート=50/49/1となるように加えた。さらに、溶液中の樹脂成分100重量部に対し、ラジカル重合開始剤として2,5−ジメチル−2,5ビス(2−エチルヘキサノイルパーオキシ)ヘキサン(商品名:パーヘキサ25O、共栄社油脂株式会社製)を5重量部、ラジカル反応により色相が変化する添加剤として1,1−ジフェニル−2−ピクリルヒドラジルを0.05重量部、導電性粒子としてNi粉(平均粒子径5ミクロン)を5重量部、それぞれ配合して分散させ、塗布液を得た。
(接続体Aの作製)
得られた異方導電性フィルムを用いて、ライン幅100μm、ピッチ200μm、厚み18μmの銅回路に錫めっきしたフレキシブル回路板(FPC)と、ライン幅100μm、ピッチ200μm、厚み35μmの銅回路に金めっきし、一部の回路がスルーホールと連結した回路板(PCB)とを、160℃(スルーホール部は140℃)、3MPaで5秒間加熱・加圧して幅2mmにわたり接続した。このとき、予め一方のPCB上に、異方導電性フィルムの接着面を貼り付けた後、70℃、1MPaで2秒間加熱加圧して仮接続し、その後、PETフィルムを剥離してもう一方のFPCと接続することにより、回路を接続した。
180℃(スルーホール部は160℃)、3MPaで5秒間加熱・加圧したこと以外は接続体Aと同様にして、幅2mmにわたり接続して接続体Bを得た。
ラジカル反応により色相が変化する添加剤として、実施例1における1,1−ジフェニル−2−ピクリルヒドラジルに代えてアントラキノン系レッド(商品名SC−4014、日本ピグメント社製)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、異方導電性フィルムの作製および回路の接続を実施した。
ラジカル反応により色相が変化する添加剤を用いなかったこと以外は、実施例1と同様にして、異方導電性フィルムの作製および回路の接続を実施した。
実施例1、2および比較例3における回路の接続後、上記接続部を含むFPCの隣接回路間の抵抗値をマルチメータで測定した。抵抗値の測定は、初期(すなわち回路接続後であって後述する高温高湿槽中での保持前)と、85℃、85%RHの高温高湿槽中に500時間保持した後にマルチメータで測定した。抵抗値の測定時の温度は23℃とした。その結果、実施例1、2及び比較例1の接続体Aでは、スルーホール部以外の部分の接続抵抗値が初期で0.1Ωであり、高温高湿中での保持後も抵抗値が1Ω以下の良好な接続信頼性を示した。一方、スルーホール部では、接続抵抗値が初期で0.1Ωであったが、高温高湿中の保持後は5Ω以上に抵抗値が上昇した。スルーホール部以外の部分の加熱温度が160℃であったのに対して、スルーホール部の加熱温度は140℃程度であり、反応不足により接続信頼性が悪くなったと考えられる。
また、実施例1、2及び比較例1の接続体Bでは、全部分の接続抵抗値が初期で0.1Ωであり、高温高湿中での保持後も抵抗値が1Ω以下の良好な接続信頼性を示した。
回路の接続後、90度剥離、剥離速度50mm/分で接着力測定を行った。実施例1、2及び比較例1の接続体A及びBにおいて800gf/cm程度の良好な接着力が得られた。
接続体Aでは、実施例1の異方導電性フィルムの接着剤層は、接続前はやや桃色の色相であったが、接続後はスルーホール部はやや桃色の色相を呈したがその他の部分は無色に色相が変化した。また、実施例2の異方導電性フィルムの接着剤層は、接続前はやや赤色の色相であったが、接続後はスルーホール部はやや赤色の色相を呈したがその他の部分は無色に色相が変化した。一方、比較例1の異方導電性接着剤は接続前後ともに無色で色相に変化がなかった。
また、接続体Bでは、実施例1、2の場合は全部分で無色に色相が変化したが、比較例1の異方導電性接着剤は接続前後ともに無色で色相に変化がなかった。
実施例1、2及び比較例1の接続体のスルーホール部とスルーホール部以外の部分の反応率を、FT−IRによるアクリレートの吸収波長域のピーク変化により測定した。接続体Aのスルーホール部以外の部分は、実施例1、2及び比較例1ともに70%以上の反応率であったが、スルーホール部は40〜50%であり、スルーホール部以外の部分よりも低かった。また、接続体Bのスルーホール部以外の部分は、実施例1、比較例1ともに70%以上の反応率であったが、スルーホール部は40〜50%であり、スルーホール部以外の部分よりも低かった。
実施例1及び2において、加熱・加圧する時間を計測せず、異方導電性フィルムの接着剤層の色相の変化に基づき加熱・加圧の停止を目視にて判断し、接続体A、Bを作製した。この操作を10回繰り返したところ、得られた接続体A、Bは全て十分な接続抵抗及び接着力を有するものであることが確認された。
Claims (7)
- 第一の基板の主面上に第一の回路電極が形成された第一の回路部材と、第二の基板の主面上に第二の回路電極が形成された第二の回路部材とを、前記第一の回路電極および前記第二の回路電極を対向配置させた状態で加圧・加熱し、前記第一の回路電極と前記第二の回路電極とを電気的に接続するための異方導電性接着剤であって、
含有成分のラジカル反応により色相が変化するラジカル硬化型の異方導電性接着剤。 - ラジカル重合性物質と、ラジカル重合開始剤と、ラジカル反応により色相が変化する添加剤と、を含有する請求項1に記載の異方導電性接着剤。
- 導電性粒子をさらに含有する請求項1または2に記載の異方導電性接着剤。
- 前記ラジカル反応により色相が変化する添加剤が、芳香族ケトン系化合物、1,1−ジフェニル−2−ピクリルヒドラジル、アゾベンゼン、フルギド類、ジアリールエテン、スピロオキサジン系化合物から選ばれる少なくとも1種である請求項1〜3のいずれか1項に記載の異方導電性接着剤。
- 前記ラジカル反応により色相が変化する添加剤の含有量が、異方導電性接着剤の全重量を基準として、0.05〜5重量%である請求項1〜4のいずれか1項に記載の異方導電性接着剤。
- 請求項1〜5に記載の異方導電性接着剤をフィルム状に形成してなる異方導電性フィルム。
- 第一の基板の主面上に第一の回路電極が形成された第一の回路部材と、第二の基板の主面上に第二の回路電極が形成された第二の回路部材とを、請求項1〜5に記載の異方導電性接着剤または請求項6に記載の異方導電性フィルムを介して、前記第一の回路電極および前記第二の回路電極を対向配置させた状態で加圧・加熱し、前記第一の回路電極と前記第二の回路電極とを電気的に接続する工程を備える回路接続構造体の製造方法。
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