JP2021103609A - 異方性導電フィルム - Google Patents
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Abstract
Description
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
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。
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。
E=1/4.2・N・h・c/λ
h:プランク定数(6.626×10−27erg・sec)、c:光速度(2.998×1010cm/sec)、λ:波長(nm)、N:アボガドロ定数(6.02×1023/mol)
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。
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。
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
<3.接続構造体の製造方法>
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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)
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
Claims (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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。 - 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。 - 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。
- 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。
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