接続構造体の製造方法
【課題】電極間の導通信頼性を高めることができる接続構造体の製造方法を提供する。
【解決手段】接続構造体の製造方法は、電極２ｂを上面２ａに有する第１の接続対象部材２上に、導電性粒子５を含む異方性導電材料を用いた異方性導電材料層を配置する工程と、該異方性導電材料層の上面に、電極４ｂを下面４ａに有する第２の接続対象部材４を積層する工程と、第２の接続対象部材４の上面４ｃに、加熱圧着ヘッド１１を降下させる工程と、第２の接続対象部材４の上面４ｃから、上記加熱圧着ヘッド１１を引き上げる工程とを備える。接続構造体の製造方法では、上記加熱圧着ヘッド１１を降下させる際に、該加熱圧着ヘッド１１が第２の接続対象部材４の上面４ｃに接するまでの上記加熱圧着ヘッド１１の降下速度を５０ｍｍ／ｓ以上にする。
【解決手段】接続構造体の製造方法は、電極２ｂを上面２ａに有する第１の接続対象部材２上に、導電性粒子５を含む異方性導電材料を用いた異方性導電材料層を配置する工程と、該異方性導電材料層の上面に、電極４ｂを下面４ａに有する第２の接続対象部材４を積層する工程と、第２の接続対象部材４の上面４ｃに、加熱圧着ヘッド１１を降下させる工程と、第２の接続対象部材４の上面４ｃから、上記加熱圧着ヘッド１１を引き上げる工程とを備える。接続構造体の製造方法では、上記加熱圧着ヘッド１１を降下させる際に、該加熱圧着ヘッド１１が第２の接続対象部材４の上面４ｃに接するまでの上記加熱圧着ヘッド１１の降下速度を５０ｍｍ／ｓ以上にする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電性粒子を含む異方性導電材料を用いた接続構造体の製造方法に関し、より詳細には、例えば、フレキシブルプリント基板、ガラス基板及び半導体チップなどの様々な接続対象部材の電極間を、導電性粒子を介して電気的に接続する接続構造体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ペースト状又はフィルム状の異方性導電材料が広く知られている。該異方性導電材料では、バインダー樹脂などに複数の導電性粒子が分散されている。
【０００３】
上記異方性導電材料は、例えば、フレキシブルプリント基板とガラス基板との接続（ＦＯＧ（Ｆｉｌｍ ｏｎ Ｇｌａｓｓ））、半導体チップとフレキシブルプリント基板との接続（ＣＯＦ（Ｃｈｉｐ ｏｎ Ｆｉｌｍ））、並びに半導体チップとガラス基板との接続（ＣＯＧ（Ｃｈｉｐ ｏｎ Ｇｌａｓｓ））等に使用されている。
【０００４】
上記異方性導電材料により、例えば、半導体チップの電極とガラス基板の電極とを電気的に接続する際には、半導体チップの電極とガラス基板の電極との間に異方性導電材料を配置した後、加熱及び加圧する。これにより、異方性導電材料を硬化させて、かつ導電性粒子を介して電極間を電気的に接続し、接続構造体を得る。
【０００５】
また、上記接続構造体の製造方法の一例として、下記の特許文献１には、絶縁性接着剤を基材として導電性粒子が分散された異方性導電フィルムを介して、第１及び第２被接続部材を互いに接着する接続構造体の製造方法が開示されている。ここでは、熱圧着によって上記第１及び第２被接着部材を接着する際に、上記第１被接続部材の表面に形成される圧痕の表面粗度値（Ｒａ）を０.１μｍ以上、５.０μｍ以下にしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】ＷＯ２００７／０８３９６３Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載のように、被接続部材に表面粗度値（Ｒａ）が０.１μｍ以上、５.０μｍ以下である圧痕を形成したとしても、得られる接続構造体において、電極間の接続抵抗が高くなったり、電極間が確実に導通されなかったりすることがある。すなわち、得られる接続構造体において、導通信頼性が低いことがある。
【０００８】
本発明の目的は、電極間の導通信頼性を高めることができる接続構造体の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の広い局面によれば、電極を上面に有する第１の接続対象部材上に、導電性粒子を含む異方性導電材料を用いた異方性導電材料層を配置する工程と、該異方性導電材料層の上面に、電極を下面に有する第２の接続対象部材を積層する工程と、該第２の接続対象部材の上面に、加熱圧着ヘッドを降下させる工程と、上記第２の接続対象部材の上面から、上記加熱圧着ヘッドを引き上げる工程とを備え、上記加熱圧着ヘッドを降下させる際に、該加熱圧着ヘッドが上記第２の接続対象部材の上面に接するまでの上記加熱圧着ヘッドの降下速度を５０ｍｍ／ｓ以上にする、接続構造体の製造方法が提供される。
【００１０】
本発明に係る接続構造体の製造方法のある特定の局面では、上記異方性導電材料として、熱硬化性化合物と熱硬化剤と導電性粒子とを含む異方性導電材料が用いられ、上記加熱圧着ヘッドを降下させた後に、上記加熱圧着ヘッドが上記第２の接続対象部材の上面に接した状態で、上記異方性導電材料層を硬化させる工程がさらに備えられ、上記異方性導電材料層を硬化させる工程の後、上記加熱圧着ヘッドが引き上げられる。
【００１１】
本発明に係る接続構造体の製造方法の他の特定の局面では、上記加熱圧着ヘッドを上記第２の接続対象部材の上面から引き上げた直後の上記異方性導電材料層又はその硬化物層中の上記熱硬化性化合物の反応率が８０％以上である。
【００１２】
本発明に係る接続構造体の製造方法の他の特定の局面では、上記異方性導電材料として、上記加熱圧着ヘッドを降下させて、該加熱圧着ヘッドの下面が上記第２の接続対象部材の上面に接した直後に流動する異方性導電材料を用いる。
【００１３】
本発明に係る接続構造体の製造方法のさらに他の特定の局面では、上記加熱圧着ヘッドが上記第２の接続対象部材の上面に接してから、上記加熱圧着ヘッドを上記第２の接続対象部材の上面から引き上げるまでの時間が８秒以下である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る接続構造体の製造方法は、第１の接続対象部材上に配置された異方性導電材料層の上面に第２の接続対象部材を積層した後、該第２の接続対象部材の上面に加熱圧着ヘッドを降下させて、次に、上記第２の接続対象部材の上面から上記加熱圧着ヘッドを引き上げるので、更に上記加熱圧着ヘッドを降下させる際に、該加熱圧着ヘッドが上記第２の接続対象部材の上面に接するまでの上記加熱圧着ヘッドの降下速度を５０ｍｍ／ｓ以上にするので、電極と導電性粒子とを精度よく接触させることができる。従って、電極間の導通信頼性に優れた接続構造体を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る接続構造体の製造方法により得られる接続構造体を模式的に示す正面断面図である。
【図２】図２（ａ）〜（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る接続構造体の製造方法の各工程を説明するための正面断面図である。
【図３】図３（ａ）〜（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る接続構造体の製造方法の各工程を説明するための正面断面図である。
【図４】図４は、電極に形成された凹部を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照しつつ本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。
【００１７】
図１に、本発明の一実施形態に係る接続構造体の製造方法により得られた接続構造体の一例を模式的に部分切欠正面断面図で示す。
【００１８】
図１に示す接続構造体１は、第１の接続対象部材２と、第２の接続対象部材４と、第１，第２の接続対象部材２，４を接続している接続部３とを備える。接続部３は、硬化物層であり、導電性粒子５を含む異方性導電材料を硬化させることにより形成されている。
【００１９】
第１の接続対象部材２の上面２ａには、複数の電極２ｂが設けられている。第２の接続対象部材４の下面４ａには、複数の電極４ｂが設けられている。電極２ｂと電極４ｂとが、１つ又は複数の導電性粒子５により電気的に接続されている。
【００２０】
接続構造体１では、第１の接続対象部材２としてガラス基板が用いられており、第２の接続対象部材４として半導体チップが用いられている。第１，第２の接続対象部材は、特に限定されない。第１，第２の接続対象部材としては、具体的には、半導体チップ、コンデンサ及びダイオード等の電子部品、並びにプリント基板、フレキシブルプリント基板及びガラス基板等の回路基板等が挙げられる。
【００２１】
本実施形態に係る接続構造体の製造方法では、図１に示す接続構造体１は、以下のようにして得られる。
【００２２】
図２（ａ）に示すように、電極２ｂを上面２ａに有する第１の接続対象部材２を用意する。また、導電性粒子５を含む異方性導電材料を用意する。ここでは、該異方性導電材料として、熱硬化性化合物と熱硬化剤と導電性粒子５とを含む異方性導電材料を用いている。
【００２３】
次に、第１の接続対象部材２の上面２ａに、導電性粒子５を含む異方性導電材料を積層して、第１の接続対象部材２の上面２ａに異方性導電材料層３Ａを形成し、配置する。このとき、電極２ｂ上に、１つ又は複数の導電性粒子５が配置されていることが好ましい。異方性導電材料が異方性導電ペーストである場合には、異方性導電ペーストの積層は、異方性導電ペーストの塗布により行われる。
【００２４】
次に、図２（ｂ）に示すように、異方性導電材料層３Ａの上面３ａに、電極４ｂを下面４ａに有する第２の接続対象部材４を積層する。第１の接続対象部材２の上面２ａの電極２ｂと、第２の接続対象部材４の下面４ａの電極４ｂとが対向するように、第２の接続対象部材４を積層する。
【００２５】
なお、第２の接続対象部材４を積層する前に、異方性導電材料層３Ａに光を照射したり、熱を付与したりして、異方性導電材料層３ＡをＢステージ化してもよい。異方性導電材料層３Ａは、Ｂステージ化した異方性導電材料層であってもよい。
【００２６】
次に、図３（ａ）に示すように、第２の接続対象部材４の上面４ｃに、加熱圧着ヘッド１１を降下させる。このとき、加熱圧着ヘッド１１が第２の接続対象部材４の上面４ｃに接するまでの加熱圧着ヘッド１１の降下速度を５０ｍｍ／ｓ以上にする。本実施形態では、加熱圧着ヘッド１１を降下させた後に、加熱圧着ヘッド１１の下面１１ａが第２の接続対象部材４の上面４ｃに接した状態で、異方性導電材料層３Ａを硬化させて、硬化物層である接続部３を形成している。
【００２７】
異方性導電材料層３Ａを硬化させた後、図３（ｂ）に示すように、加熱圧着ヘッド１１を第２の接続対象部材４の上面４ｃから引き上げて、接続構造体１を得る。
【００２８】
また、加熱圧着ヘッド１１を第２の接続対象部材４の上面４ｃから引き上げた後、接続部３をさらに加熱して、硬化させてもよい。
【００２９】
本実施形態では、加熱圧着ヘッド１１が第２の接続対象部材４の上面４ｃに接するまでの加熱圧着ヘッド１１の降下速度Ａを５０ｍｍ／ｓ以上にすることによって、導電性粒子５と電極２ｂとの間及び導電性粒子５と電極４ｂとの間に存在する樹脂成分を効果的に排除することができる。上記樹脂成分は、異方性導電材料中の導電性粒子５を除く成分である。上記導電性粒子を除く成分としては、熱硬化性化合物及び熱硬化剤等が挙げられる。上記樹脂成分を排除することにより、導電性粒子５と電極２ｂ，４ｂとを効果的に接触させることができる。従って、得られる接続構造体１における電極２ｂ，４ｂ間の導通信頼性を高めることができる。また、降下速度Ａが５０ｍｍ／ｓ以上であると、導電性粒子５と電極２ｂ，４ｂとの接触面積をより一層大きくしたり、図４に示すように、電極２ｂに導電性粒子５が押し込まれた凹部２ｃ（圧痕）を形成したり、電極４ｂに導電性粒子５が押し込まれた凹部（圧痕）を形成したりすることができる。このため、得られる接続構造体１における電極２ｂ，４ｂ間の導通信頼性をより一層高めることも可能である。
【００３０】
導電性粒子５と電極２ｂ，４ｂとをより一層精度よく接触させて、電極２ｂ，４ｂ間の導通信頼性をより一層高める観点からは、上記降下速度Ａは、好ましくは６０ｍｍ／ｓ以上、好ましくは１００ｍｍ／ｓ以下、より好ましくは９０ｍｍ／ｓ以下である。
【００３１】
加熱圧着ヘッド１１を第２の接続対象部材４の上面４ｃから引き上げた直後の異方性導電材料層又はその硬化物層中の熱硬化性化合物の反応率Ｒは、好ましくは４０％以上、より好ましくは６０％以上、特に好ましくは８０％以上、最も好ましくは９０％以上、１００％以下である。上記反応率Ｒが高いほど、圧痕が十分に形成できるようになる。特に、上記反応率Ｒが８０％以上であると、圧痕の形成がかなり良好になる。
【００３２】
なお、本明細書において、上記反応率Ｒとは、ＤＳＣ（示差走査熱量測定機）を使用して反応性官能基の反応熱量を測定し下記式より計算される値を意味する。
【００３３】
反応率Ｒ（％）＝（１−（反応後の硬化物の反応熱量／未反応の硬化物の反応熱量））×１００
上記異方性導電材料として、加熱圧着ヘッド１１を降下させて、加熱圧着ヘッド１１の下面１１ａが第２の接続対象部材４の上面４ｃに接した直後に流動する異方性導電材料を用いることが好ましい。この場合には、導電性粒子と電極間の樹脂が十分に排除され、圧痕が十分に形成できるようになる。なお、上記異方性導電材料がＢステージ状態であるときに加熱圧着ヘッド１１を降下させた場合には、加熱圧着ヘッド１１の下面１１ａが第２の接続対象部材４の上面４ｃに接した直後にＢステージ状態の異方性導電材料が溶融して流動することが好ましい。このような溶融状態を経る異方性導電材料とする方法としては、異方性導電材料にＴｇが室温以上圧着温度未満の樹脂を用いる方法等が挙げられる。
【００３４】
加熱圧着ヘッド１１が第２の接続対象部材４の上面４ｃに接してから、加熱圧着ヘッド１１を第２の接続対象部材４の上面４ｃから引き上げるまでの時間Ｈ（圧着保持時間）は、好ましくは５秒以上、より好ましくは６秒以上、好ましくは１０秒以下、より好ましくは８秒以下である。上記時間Ｈが上記下限以上及び上記上限以下であると、圧痕の形成がより一層良好になる。特に、上記時間Ｈが８秒以下であると、圧痕の形成がかなり良好になる。
【００３５】
上記異方性導電材料は、ペースト状又はフィルム状の異方性導電材料であり、ペースト状の異方性導電材料であることが好ましい。ペースト状の異方性導電材料は、異方性導電ペーストである。フィルム状の異方性導電材料は、異方性導電フィルムである。異方性導電材料が異方性導電フィルムである場合、該導電性粒子を含む異方性導電フィルムに、導電性粒子を含まないフィルムが積層されてもよい。
【００３６】
上記異方性導電ペーストの２５℃での粘度は、好ましくは２０Ｐａ・ｓ以上、好ましくは３００Ｐａ・ｓ以下である。上記粘度が上記下限以上であると、異方性導電ペースト中での導電性粒子の沈降を抑制できる。上記粘度が上記上限以下であると、導電性粒子の分散性がより一層高くなる。塗布前の上記異方性導電ペーストの上記粘度が上記範囲内であれば、第１の接続対象部材上に異方性導電ペーストを塗布した後に、硬化前の異方性導電ペーストの流動をより一層抑制できる。
【００３７】
上記異方性導電材料は、熱硬化性化合物と熱硬化剤と導電性粒子を含むことが好ましい。以下、上記異方性導電材料に含まれている各成分の詳細を説明する。
【００３８】
（熱硬化性化合物）
上記熱硬化性化合物としては、エポキシ化合物、エピスルフィド化合物、（メタ）アクリル化合物、フェノール化合物、アミノ化合物、不飽和ポリエステル化合物、ポリウレタン化合物、シリコーン化合物及びポリイミド化合物等が挙げられる。上記熱硬化性化合物は１種のみが用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。
【００３９】
上記異方性導電材料の硬化を容易に制御したり、接続構造体の導通信頼性をより一層高めたりする観点からは、上記熱硬化性化合物は、エポキシ基又はチイラン基を有する熱硬化性化合物であることが好ましい。エポキシ基を有する化合物は、エポキシ化合物である。チイラン基を有する化合物は、エピスルフィド化合物である。熱硬化をより一層速やかに進行させる観点からは、上記熱硬化性化合物は、エピスルフィド化合物であることが好ましい。
【００４０】
エピスルフィド化合物は、エポキシ基ではなくチイラン基を有するので、低温で速やかに硬化させることができる。すなわち、チイラン基を有するエピスルフィド化合物は、エポキシ基を有するエポキシ化合物と比較して、チイラン基に由来してより一層低い温度で硬化可能である。
【００４１】
（熱硬化剤）
上記熱硬化剤は特に限定されない。上記熱硬化剤として、従来公知の熱硬化剤を用いることができる。上記熱硬化剤としては、イミダゾール硬化剤、アミン硬化剤、フェノール硬化剤、ポリチオール硬化剤及び酸無水物等が挙げられる。上記熱硬化剤は、１種のみが用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。
【００４２】
異方性導電材料を低温でより一層速やかに硬化させることができるので、上記熱硬化剤は、イミダゾール硬化剤、ポリチオール硬化剤又はアミン硬化剤であることが好ましい。また、異方性導電材料の保存安定性を高めることができるので、潜在性の硬化剤が好ましい。該潜在性の硬化剤は、潜在性イミダゾール硬化剤、潜在性ポリチオール硬化剤又は潜在性アミン硬化剤であることが好ましい。上記熱硬化剤は、ポリウレタン樹脂又はポリエステル樹脂等の高分子物質で被覆されていてもよい。
【００４３】
上記熱硬化剤の含有量は特に限定されない。上記熱硬化性化合物１００重量部に対して、上記熱硬化剤の含有量は、好ましくは５重量部以上、より好ましくは１０重量部以上、好ましくは３０重量部以下、より好ましくは２０重量部以下である。上記熱硬化剤の含有量が上記下限以上及び上記上限以下であると、異方性導電材料を充分に熱硬化させることができる。
【００４４】
（導電性粒子）
上記異方性導電材料に含まれている導電性粒子は、第１，第２の接続対象部材の電極間を電気的に接続する。上記導電性粒子は、導電性を有する粒子であれば特に限定されない。導電性粒子の導電層の表面が絶縁層により被覆されていてもよい。この場合には、接続対象部材の接続時に、導電層と電極との間の絶縁層が排除される。上記導電性粒子としては、例えば、有機粒子、無機粒子、有機無機ハイブリッド粒子もしくは金属粒子等の表面を金属層で被覆した導電性粒子、又は実質的に金属のみで構成される金属粒子等が挙げられる。上記金属層は特に限定されない。上記金属層としては、金層、銀層、銅層、ニッケル層、パラジウム層又は錫を含有する金属層等が挙げられる。
【００４５】
電極間の導通信頼性をより一層高める観点からは、上記導電性粒子は、樹脂粒子と、該樹脂粒子の表面上に設けられた導電層とを有することが好ましい。
【００４６】
導電性粒子の平均粒子径は、好ましくは０．５μｍ以上、より好ましくは１μｍ以上、好ましくは１００μｍ以下、より好ましくは２０μｍ以下、更に好ましくは１５μｍ以下である。
【００４７】
導電性粒子の「平均粒子径」は、数平均粒子径を示す。導電性粒子の平均粒子径は、任意の導電性粒子５０個を電子顕微鏡又は光学顕微鏡にて観察し、平均値を算出することにより求められる。
【００４８】
上記導電性粒子の含有量は特に限定されない。異方性導電材料１００重量％中、上記導電性粒子の含有量は、好ましくは０．１重量％以上、より好ましくは０．５重量％以上、好ましくは２０重量％以下、より好ましくは１５重量％以下である。上記導電性粒子の含有量が上記下限以上及び上記上限以下であると、接続されるべき上下の電極間に導電性粒子を容易に配置できる。さらに、接続されてはならない隣接する電極間が複数の導電性粒子を介して電気的に接続され難くなる。すなわち、隣り合う電極間の短絡をより一層防止できる。
【００４９】
（他の成分）
上記異方性導電材料は、フィラーを含むことが好ましい。フィラーの使用により、異方性導電材料の硬化物の潜熱膨張を抑制できる。上記フィラーの具体例としては、シリカ、窒化アルミニウム及びアルミナ等が挙げられる。フィラーは１種のみが用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。
【００５０】
上記異方性導電材料は、硬化促進剤をさらに含むことが好ましい。硬化促進剤の使用により、硬化速度をより一層速くすることができる。硬化促進剤は１種のみが用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。
【００５１】
上記硬化促進剤の具体例としては、イミダゾール硬化促進剤及びアミン硬化促進剤等が挙げられる。なかでも、イミダゾール硬化促進剤が好ましい。なお、イミダゾール硬化促進剤又はアミン硬化促進剤は、イミダゾール硬化剤又はアミン硬化剤としても用いることができる。
【００５２】
上記異方性導電材料は、溶剤を含んでいてもよい。該溶剤の使用により、異方性導電材料の粘度を容易に調整できる。上記溶剤としては、例えば、酢酸エチル、メチルセロソルブ、トルエン、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサン、ｎ−ヘキサン、テトラヒドロフラン及びジエチルエーテル等が挙げられる。
【００５３】
また、光の照射によっても硬化可能であるように、上記異方性導電材料は、光硬化性化合物と光重合開始剤とを含んでいてもよい。光の照射によって半硬化した後、熱によって本硬化する２段階反応である場合に、上記異方性導電材料は本硬化時の反応時間を短縮させることができる。
【００５４】
以下、本発明について、実施例および比較例を挙げて具体的に説明する。本発明は、以下の実施例のみに限定されない。
【００５５】
（実施例１）
（１）異方性導電材料の調製
下記式（１Ｂ）で表される構造を有するエピスルフィド化合物を用意した。
【００５６】
【化１】
【００５７】
上記式（１Ｂ）で表される構造を有するエピスルフィド化合物３０重量部と、熱硬化剤であるアミンアダクト（味の素ファインテクノ社製「ＰＮ−２３Ｊ」）５重量部と、硬化促進剤である２−エチル−４−メチルイミダゾール１重量部と、フィラーであるシリカ（平均粒子径０．２５μｍ）２０重量部と、フィラーであるアルミナ（平均粒子径０．５μｍ）２０重量部とを配合し、さらに平均粒子径３μｍの導電性粒子を配合物１００重量％中での含有量が１０重量％となるように添加した後、遊星式攪拌機を用いて２０００ｒｐｍで５分間攪拌することにより、配合物を得た。
【００５８】
なお、用いた上記導電性粒子は、ジビニルベンゼン樹脂粒子の表面にニッケルめっき層が形成されており、かつ該ニッケルめっき層の表面に金めっき層が形成されている金属層を有する導電性粒子である。
【００５９】
得られた配合物を、ナイロン製ろ紙（孔径１０μｍ）を用いてろ過することにより、導電性粒子の含有量が１０重量％である異方性導電ペーストを得た。
【００６０】
（２）接続構造体の作製
Ｌ／Ｓが１５μｍ／１５μｍのＡｌ-４％Ｔｉ電極パターンが上面に形成された透明ガラス基板（第１の接続対象部材）を用意した。また、Ｌ／Ｓが１５μｍ／１５μｍ、１電極あたりの電極面積が１５００μｍ２の銅電極パターンが下面に形成された半導体チップ（第２の接続対象部材）を用意した。
【００６１】
上記透明ガラス基板上に、得られた異方性導電ペーストを厚さ２０μｍとなるように塗工し、異方性導電ペースト層を形成した。次に、異方性導電ペースト層上に上記半導体チップを、電極同士が互いに対向し、接続するように積層した。その後、半導体チップの上面に、加熱圧着ヘッドを降下させて、該加熱圧着ヘッドが半導体チップの上面に接した状態で、上記異方性導電ペースト層を硬化させた。その後、上記加熱圧着ヘッドを半導体チップの上面から引き上げた。このようにして、接続構造体を作製した。
【００６２】
上記加熱圧着ヘッドを降下させる際に、該加熱圧着ヘッドが上記半導体チップの上面に接するまでの上記加熱圧着ヘッドの降下速度Ａを５０ｍｍ／ｓ以上とした。また、上記加熱圧着ヘッドが上記半導体チップの上面に接してから、上記加熱圧着ヘッドを半導体チップの上面から引き上げるまでの時間Ｈは８秒とした。
【００６３】
また、加熱圧着ヘッドを引き上げる直前の異方性導電ペースト層の温度Ｔは１８０℃であった。
【００６４】
（実施例２）
下記式（２Ｂ）で表される構造を有するエピスルフィド化合物を用意した。
【００６５】
【化２】
【００６６】
上記式（１Ｂ）で表される構造を有するエピスルフィド化合物を、上記式（２Ｂ）で表されるエピスルフィド化合物に変更したこと以外は実施例１と同様にして、異方性導電ペーストを得た。得られた異方性導電ペーストを用いたこと以外は実施例１と同様にして、接続構造体を作製した。
【００６７】
（実施例３）
上記式（１Ｂ）で表される構造を有するエピスルフィド化合物を、エピスルフィド化合物（三菱化学社製「ＹＬ７００７」）に変更したこと以外は実施例１と同様にして、異方性導電ペーストを得た。得られた異方性導電ペーストを用いたこと以外は実施例１と同様にして、接続構造体を作製した。
【００６８】
（実施例４）
上記式（１Ｂ）で表される構造を有するエピスルフィド化合物を、レゾルシノールグリシジルエーテル（ナガセケムテックス社製「ＥＸ−２０１」）に変更したこと以外は実施例１と同様にして、異方性導電ペーストを得た。得られた異方性導電ペーストを用いたこと以外は実施例１と同様にして、接続構造体を作製した。
【００６９】
（実施例５）
上記導電性粒子を、３μｍのニッケル金属粒子に変更したこと以外は実施例１と同様にして、異方性導電ペーストを得た。得られた異方性導電ペーストを用いたこと以外は実施例１と同様にして、接続構造体を作製した。
【００７０】
（実施例６）
上記半導体チップ（第２の接続対象部材）をフレキシブルプリント基板に変更したこと以外は実施例１と同様にして、接続構造体を作製した。
【００７１】
（実施例７〜１２及び比較例１〜３）
上記温度Ｔ、上記降下速度Ａ及び上記時間Ｈを下記の表１に示すように変更したこと以外は実施例１と同様にして、接続構造体を作製した。
【００７２】
（評価）
（１）導通信頼性（上下の電極間の導通試験）
得られた接続構造体の上下の電極間の接続抵抗をそれぞれ、４端子法により測定した。１００ヶ所の接続抵抗の平均値を算出した。なお、電圧＝電流×抵抗の関係から、一定の電流を流した時の電圧を測定することにより接続抵抗を求めることができる。
【００７３】
（２）圧痕状態
得られた接続構造体における１００箇所の導電性粒子と電極との接続部分について、電極に形成された圧痕の状態を観察した。
【００７４】
偏光顕微鏡を使用し、１電極あたり（１５００μｍ２あたり）に明らかな球状の圧痕が平均２５個以上確認できる場合を、良好な圧痕が形成されていると判断した。また、１電極あたり（１５００μｍ２あたり）明らかな球状の圧痕が平均５個未満確認できる場合を、圧痕の形成が不十分と判断した。圧痕状態を下記の判定基準で判定した。
【００７５】
［圧痕状態の判定基準］
○○：１００箇所の接続部分中、明らかな球状の圧痕が平均２５個以上確認できる
○：１００箇所の接続部分中、明らかな球状の圧痕が平均５個以上２５個未満確認できる
×：１００箇所の接続部分中、明らかな球状の圧痕が平均５個未満しか確認できない
【００７６】
（３）反応率Ｒ
加熱圧着ヘッドを半導体チップの上面から引き上げた直後の上記異方性導電ペースト層又はその硬化物層中の上記熱硬化性化合物の反応率Ｒを評価した。
【００７７】
（４）異方性導電材料の流動状態
上記接続構造体の作製時において、上記加熱圧着ヘッドを降下させて、該加熱圧着ヘッドの下面が第２の接続対象部材の上面に接した直後に、異方性導電ペースト層が流動するか否かを、接続構造体の下部からカメラで観察することにより評価した。異方性導電ペースト層が流動しているか否かは、導電性粒子の流動により判断した。
【００７８】
［流動状態の判定基準］
○：導電性粒子の流動が観察される
×：導電性粒子の流動が観察されない
【００７９】
結果を下記の表１に示す。
【００８０】
【表１】
【符号の説明】
【００８１】
１…接続構造体
２…第１の接続対象部材
２ａ…上面
２ｂ…電極
２ｃ…凹部
３…接続部
３ａ…上面
３Ａ…異方性導電材料層
４…第２の接続対象部材
４ａ…下面
４ｂ…電極
４ｃ…上面
５…導電性粒子
１１…加熱圧着ヘッド
１１ａ…下面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電性粒子を含む異方性導電材料を用いた接続構造体の製造方法に関し、より詳細には、例えば、フレキシブルプリント基板、ガラス基板及び半導体チップなどの様々な接続対象部材の電極間を、導電性粒子を介して電気的に接続する接続構造体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ペースト状又はフィルム状の異方性導電材料が広く知られている。該異方性導電材料では、バインダー樹脂などに複数の導電性粒子が分散されている。
【０００３】
上記異方性導電材料は、例えば、フレキシブルプリント基板とガラス基板との接続（ＦＯＧ（Ｆｉｌｍ ｏｎ Ｇｌａｓｓ））、半導体チップとフレキシブルプリント基板との接続（ＣＯＦ（Ｃｈｉｐ ｏｎ Ｆｉｌｍ））、並びに半導体チップとガラス基板との接続（ＣＯＧ（Ｃｈｉｐ ｏｎ Ｇｌａｓｓ））等に使用されている。
【０００４】
上記異方性導電材料により、例えば、半導体チップの電極とガラス基板の電極とを電気的に接続する際には、半導体チップの電極とガラス基板の電極との間に異方性導電材料を配置した後、加熱及び加圧する。これにより、異方性導電材料を硬化させて、かつ導電性粒子を介して電極間を電気的に接続し、接続構造体を得る。
【０００５】
また、上記接続構造体の製造方法の一例として、下記の特許文献１には、絶縁性接着剤を基材として導電性粒子が分散された異方性導電フィルムを介して、第１及び第２被接続部材を互いに接着する接続構造体の製造方法が開示されている。ここでは、熱圧着によって上記第１及び第２被接着部材を接着する際に、上記第１被接続部材の表面に形成される圧痕の表面粗度値（Ｒａ）を０.１μｍ以上、５.０μｍ以下にしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】ＷＯ２００７／０８３９６３Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載のように、被接続部材に表面粗度値（Ｒａ）が０.１μｍ以上、５.０μｍ以下である圧痕を形成したとしても、得られる接続構造体において、電極間の接続抵抗が高くなったり、電極間が確実に導通されなかったりすることがある。すなわち、得られる接続構造体において、導通信頼性が低いことがある。
【０００８】
本発明の目的は、電極間の導通信頼性を高めることができる接続構造体の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の広い局面によれば、電極を上面に有する第１の接続対象部材上に、導電性粒子を含む異方性導電材料を用いた異方性導電材料層を配置する工程と、該異方性導電材料層の上面に、電極を下面に有する第２の接続対象部材を積層する工程と、該第２の接続対象部材の上面に、加熱圧着ヘッドを降下させる工程と、上記第２の接続対象部材の上面から、上記加熱圧着ヘッドを引き上げる工程とを備え、上記加熱圧着ヘッドを降下させる際に、該加熱圧着ヘッドが上記第２の接続対象部材の上面に接するまでの上記加熱圧着ヘッドの降下速度を５０ｍｍ／ｓ以上にする、接続構造体の製造方法が提供される。
【００１０】
本発明に係る接続構造体の製造方法のある特定の局面では、上記異方性導電材料として、熱硬化性化合物と熱硬化剤と導電性粒子とを含む異方性導電材料が用いられ、上記加熱圧着ヘッドを降下させた後に、上記加熱圧着ヘッドが上記第２の接続対象部材の上面に接した状態で、上記異方性導電材料層を硬化させる工程がさらに備えられ、上記異方性導電材料層を硬化させる工程の後、上記加熱圧着ヘッドが引き上げられる。
【００１１】
本発明に係る接続構造体の製造方法の他の特定の局面では、上記加熱圧着ヘッドを上記第２の接続対象部材の上面から引き上げた直後の上記異方性導電材料層又はその硬化物層中の上記熱硬化性化合物の反応率が８０％以上である。
【００１２】
本発明に係る接続構造体の製造方法の他の特定の局面では、上記異方性導電材料として、上記加熱圧着ヘッドを降下させて、該加熱圧着ヘッドの下面が上記第２の接続対象部材の上面に接した直後に流動する異方性導電材料を用いる。
【００１３】
本発明に係る接続構造体の製造方法のさらに他の特定の局面では、上記加熱圧着ヘッドが上記第２の接続対象部材の上面に接してから、上記加熱圧着ヘッドを上記第２の接続対象部材の上面から引き上げるまでの時間が８秒以下である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る接続構造体の製造方法は、第１の接続対象部材上に配置された異方性導電材料層の上面に第２の接続対象部材を積層した後、該第２の接続対象部材の上面に加熱圧着ヘッドを降下させて、次に、上記第２の接続対象部材の上面から上記加熱圧着ヘッドを引き上げるので、更に上記加熱圧着ヘッドを降下させる際に、該加熱圧着ヘッドが上記第２の接続対象部材の上面に接するまでの上記加熱圧着ヘッドの降下速度を５０ｍｍ／ｓ以上にするので、電極と導電性粒子とを精度よく接触させることができる。従って、電極間の導通信頼性に優れた接続構造体を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る接続構造体の製造方法により得られる接続構造体を模式的に示す正面断面図である。
【図２】図２（ａ）〜（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る接続構造体の製造方法の各工程を説明するための正面断面図である。
【図３】図３（ａ）〜（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る接続構造体の製造方法の各工程を説明するための正面断面図である。
【図４】図４は、電極に形成された凹部を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照しつつ本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。
【００１７】
図１に、本発明の一実施形態に係る接続構造体の製造方法により得られた接続構造体の一例を模式的に部分切欠正面断面図で示す。
【００１８】
図１に示す接続構造体１は、第１の接続対象部材２と、第２の接続対象部材４と、第１，第２の接続対象部材２，４を接続している接続部３とを備える。接続部３は、硬化物層であり、導電性粒子５を含む異方性導電材料を硬化させることにより形成されている。
【００１９】
第１の接続対象部材２の上面２ａには、複数の電極２ｂが設けられている。第２の接続対象部材４の下面４ａには、複数の電極４ｂが設けられている。電極２ｂと電極４ｂとが、１つ又は複数の導電性粒子５により電気的に接続されている。
【００２０】
接続構造体１では、第１の接続対象部材２としてガラス基板が用いられており、第２の接続対象部材４として半導体チップが用いられている。第１，第２の接続対象部材は、特に限定されない。第１，第２の接続対象部材としては、具体的には、半導体チップ、コンデンサ及びダイオード等の電子部品、並びにプリント基板、フレキシブルプリント基板及びガラス基板等の回路基板等が挙げられる。
【００２１】
本実施形態に係る接続構造体の製造方法では、図１に示す接続構造体１は、以下のようにして得られる。
【００２２】
図２（ａ）に示すように、電極２ｂを上面２ａに有する第１の接続対象部材２を用意する。また、導電性粒子５を含む異方性導電材料を用意する。ここでは、該異方性導電材料として、熱硬化性化合物と熱硬化剤と導電性粒子５とを含む異方性導電材料を用いている。
【００２３】
次に、第１の接続対象部材２の上面２ａに、導電性粒子５を含む異方性導電材料を積層して、第１の接続対象部材２の上面２ａに異方性導電材料層３Ａを形成し、配置する。このとき、電極２ｂ上に、１つ又は複数の導電性粒子５が配置されていることが好ましい。異方性導電材料が異方性導電ペーストである場合には、異方性導電ペーストの積層は、異方性導電ペーストの塗布により行われる。
【００２４】
次に、図２（ｂ）に示すように、異方性導電材料層３Ａの上面３ａに、電極４ｂを下面４ａに有する第２の接続対象部材４を積層する。第１の接続対象部材２の上面２ａの電極２ｂと、第２の接続対象部材４の下面４ａの電極４ｂとが対向するように、第２の接続対象部材４を積層する。
【００２５】
なお、第２の接続対象部材４を積層する前に、異方性導電材料層３Ａに光を照射したり、熱を付与したりして、異方性導電材料層３ＡをＢステージ化してもよい。異方性導電材料層３Ａは、Ｂステージ化した異方性導電材料層であってもよい。
【００２６】
次に、図３（ａ）に示すように、第２の接続対象部材４の上面４ｃに、加熱圧着ヘッド１１を降下させる。このとき、加熱圧着ヘッド１１が第２の接続対象部材４の上面４ｃに接するまでの加熱圧着ヘッド１１の降下速度を５０ｍｍ／ｓ以上にする。本実施形態では、加熱圧着ヘッド１１を降下させた後に、加熱圧着ヘッド１１の下面１１ａが第２の接続対象部材４の上面４ｃに接した状態で、異方性導電材料層３Ａを硬化させて、硬化物層である接続部３を形成している。
【００２７】
異方性導電材料層３Ａを硬化させた後、図３（ｂ）に示すように、加熱圧着ヘッド１１を第２の接続対象部材４の上面４ｃから引き上げて、接続構造体１を得る。
【００２８】
また、加熱圧着ヘッド１１を第２の接続対象部材４の上面４ｃから引き上げた後、接続部３をさらに加熱して、硬化させてもよい。
【００２９】
本実施形態では、加熱圧着ヘッド１１が第２の接続対象部材４の上面４ｃに接するまでの加熱圧着ヘッド１１の降下速度Ａを５０ｍｍ／ｓ以上にすることによって、導電性粒子５と電極２ｂとの間及び導電性粒子５と電極４ｂとの間に存在する樹脂成分を効果的に排除することができる。上記樹脂成分は、異方性導電材料中の導電性粒子５を除く成分である。上記導電性粒子を除く成分としては、熱硬化性化合物及び熱硬化剤等が挙げられる。上記樹脂成分を排除することにより、導電性粒子５と電極２ｂ，４ｂとを効果的に接触させることができる。従って、得られる接続構造体１における電極２ｂ，４ｂ間の導通信頼性を高めることができる。また、降下速度Ａが５０ｍｍ／ｓ以上であると、導電性粒子５と電極２ｂ，４ｂとの接触面積をより一層大きくしたり、図４に示すように、電極２ｂに導電性粒子５が押し込まれた凹部２ｃ（圧痕）を形成したり、電極４ｂに導電性粒子５が押し込まれた凹部（圧痕）を形成したりすることができる。このため、得られる接続構造体１における電極２ｂ，４ｂ間の導通信頼性をより一層高めることも可能である。
【００３０】
導電性粒子５と電極２ｂ，４ｂとをより一層精度よく接触させて、電極２ｂ，４ｂ間の導通信頼性をより一層高める観点からは、上記降下速度Ａは、好ましくは６０ｍｍ／ｓ以上、好ましくは１００ｍｍ／ｓ以下、より好ましくは９０ｍｍ／ｓ以下である。
【００３１】
加熱圧着ヘッド１１を第２の接続対象部材４の上面４ｃから引き上げた直後の異方性導電材料層又はその硬化物層中の熱硬化性化合物の反応率Ｒは、好ましくは４０％以上、より好ましくは６０％以上、特に好ましくは８０％以上、最も好ましくは９０％以上、１００％以下である。上記反応率Ｒが高いほど、圧痕が十分に形成できるようになる。特に、上記反応率Ｒが８０％以上であると、圧痕の形成がかなり良好になる。
【００３２】
なお、本明細書において、上記反応率Ｒとは、ＤＳＣ（示差走査熱量測定機）を使用して反応性官能基の反応熱量を測定し下記式より計算される値を意味する。
【００３３】
反応率Ｒ（％）＝（１−（反応後の硬化物の反応熱量／未反応の硬化物の反応熱量））×１００
上記異方性導電材料として、加熱圧着ヘッド１１を降下させて、加熱圧着ヘッド１１の下面１１ａが第２の接続対象部材４の上面４ｃに接した直後に流動する異方性導電材料を用いることが好ましい。この場合には、導電性粒子と電極間の樹脂が十分に排除され、圧痕が十分に形成できるようになる。なお、上記異方性導電材料がＢステージ状態であるときに加熱圧着ヘッド１１を降下させた場合には、加熱圧着ヘッド１１の下面１１ａが第２の接続対象部材４の上面４ｃに接した直後にＢステージ状態の異方性導電材料が溶融して流動することが好ましい。このような溶融状態を経る異方性導電材料とする方法としては、異方性導電材料にＴｇが室温以上圧着温度未満の樹脂を用いる方法等が挙げられる。
【００３４】
加熱圧着ヘッド１１が第２の接続対象部材４の上面４ｃに接してから、加熱圧着ヘッド１１を第２の接続対象部材４の上面４ｃから引き上げるまでの時間Ｈ（圧着保持時間）は、好ましくは５秒以上、より好ましくは６秒以上、好ましくは１０秒以下、より好ましくは８秒以下である。上記時間Ｈが上記下限以上及び上記上限以下であると、圧痕の形成がより一層良好になる。特に、上記時間Ｈが８秒以下であると、圧痕の形成がかなり良好になる。
【００３５】
上記異方性導電材料は、ペースト状又はフィルム状の異方性導電材料であり、ペースト状の異方性導電材料であることが好ましい。ペースト状の異方性導電材料は、異方性導電ペーストである。フィルム状の異方性導電材料は、異方性導電フィルムである。異方性導電材料が異方性導電フィルムである場合、該導電性粒子を含む異方性導電フィルムに、導電性粒子を含まないフィルムが積層されてもよい。
【００３６】
上記異方性導電ペーストの２５℃での粘度は、好ましくは２０Ｐａ・ｓ以上、好ましくは３００Ｐａ・ｓ以下である。上記粘度が上記下限以上であると、異方性導電ペースト中での導電性粒子の沈降を抑制できる。上記粘度が上記上限以下であると、導電性粒子の分散性がより一層高くなる。塗布前の上記異方性導電ペーストの上記粘度が上記範囲内であれば、第１の接続対象部材上に異方性導電ペーストを塗布した後に、硬化前の異方性導電ペーストの流動をより一層抑制できる。
【００３７】
上記異方性導電材料は、熱硬化性化合物と熱硬化剤と導電性粒子を含むことが好ましい。以下、上記異方性導電材料に含まれている各成分の詳細を説明する。
【００３８】
（熱硬化性化合物）
上記熱硬化性化合物としては、エポキシ化合物、エピスルフィド化合物、（メタ）アクリル化合物、フェノール化合物、アミノ化合物、不飽和ポリエステル化合物、ポリウレタン化合物、シリコーン化合物及びポリイミド化合物等が挙げられる。上記熱硬化性化合物は１種のみが用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。
【００３９】
上記異方性導電材料の硬化を容易に制御したり、接続構造体の導通信頼性をより一層高めたりする観点からは、上記熱硬化性化合物は、エポキシ基又はチイラン基を有する熱硬化性化合物であることが好ましい。エポキシ基を有する化合物は、エポキシ化合物である。チイラン基を有する化合物は、エピスルフィド化合物である。熱硬化をより一層速やかに進行させる観点からは、上記熱硬化性化合物は、エピスルフィド化合物であることが好ましい。
【００４０】
エピスルフィド化合物は、エポキシ基ではなくチイラン基を有するので、低温で速やかに硬化させることができる。すなわち、チイラン基を有するエピスルフィド化合物は、エポキシ基を有するエポキシ化合物と比較して、チイラン基に由来してより一層低い温度で硬化可能である。
【００４１】
（熱硬化剤）
上記熱硬化剤は特に限定されない。上記熱硬化剤として、従来公知の熱硬化剤を用いることができる。上記熱硬化剤としては、イミダゾール硬化剤、アミン硬化剤、フェノール硬化剤、ポリチオール硬化剤及び酸無水物等が挙げられる。上記熱硬化剤は、１種のみが用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。
【００４２】
異方性導電材料を低温でより一層速やかに硬化させることができるので、上記熱硬化剤は、イミダゾール硬化剤、ポリチオール硬化剤又はアミン硬化剤であることが好ましい。また、異方性導電材料の保存安定性を高めることができるので、潜在性の硬化剤が好ましい。該潜在性の硬化剤は、潜在性イミダゾール硬化剤、潜在性ポリチオール硬化剤又は潜在性アミン硬化剤であることが好ましい。上記熱硬化剤は、ポリウレタン樹脂又はポリエステル樹脂等の高分子物質で被覆されていてもよい。
【００４３】
上記熱硬化剤の含有量は特に限定されない。上記熱硬化性化合物１００重量部に対して、上記熱硬化剤の含有量は、好ましくは５重量部以上、より好ましくは１０重量部以上、好ましくは３０重量部以下、より好ましくは２０重量部以下である。上記熱硬化剤の含有量が上記下限以上及び上記上限以下であると、異方性導電材料を充分に熱硬化させることができる。
【００４４】
（導電性粒子）
上記異方性導電材料に含まれている導電性粒子は、第１，第２の接続対象部材の電極間を電気的に接続する。上記導電性粒子は、導電性を有する粒子であれば特に限定されない。導電性粒子の導電層の表面が絶縁層により被覆されていてもよい。この場合には、接続対象部材の接続時に、導電層と電極との間の絶縁層が排除される。上記導電性粒子としては、例えば、有機粒子、無機粒子、有機無機ハイブリッド粒子もしくは金属粒子等の表面を金属層で被覆した導電性粒子、又は実質的に金属のみで構成される金属粒子等が挙げられる。上記金属層は特に限定されない。上記金属層としては、金層、銀層、銅層、ニッケル層、パラジウム層又は錫を含有する金属層等が挙げられる。
【００４５】
電極間の導通信頼性をより一層高める観点からは、上記導電性粒子は、樹脂粒子と、該樹脂粒子の表面上に設けられた導電層とを有することが好ましい。
【００４６】
導電性粒子の平均粒子径は、好ましくは０．５μｍ以上、より好ましくは１μｍ以上、好ましくは１００μｍ以下、より好ましくは２０μｍ以下、更に好ましくは１５μｍ以下である。
【００４７】
導電性粒子の「平均粒子径」は、数平均粒子径を示す。導電性粒子の平均粒子径は、任意の導電性粒子５０個を電子顕微鏡又は光学顕微鏡にて観察し、平均値を算出することにより求められる。
【００４８】
上記導電性粒子の含有量は特に限定されない。異方性導電材料１００重量％中、上記導電性粒子の含有量は、好ましくは０．１重量％以上、より好ましくは０．５重量％以上、好ましくは２０重量％以下、より好ましくは１５重量％以下である。上記導電性粒子の含有量が上記下限以上及び上記上限以下であると、接続されるべき上下の電極間に導電性粒子を容易に配置できる。さらに、接続されてはならない隣接する電極間が複数の導電性粒子を介して電気的に接続され難くなる。すなわち、隣り合う電極間の短絡をより一層防止できる。
【００４９】
（他の成分）
上記異方性導電材料は、フィラーを含むことが好ましい。フィラーの使用により、異方性導電材料の硬化物の潜熱膨張を抑制できる。上記フィラーの具体例としては、シリカ、窒化アルミニウム及びアルミナ等が挙げられる。フィラーは１種のみが用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。
【００５０】
上記異方性導電材料は、硬化促進剤をさらに含むことが好ましい。硬化促進剤の使用により、硬化速度をより一層速くすることができる。硬化促進剤は１種のみが用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。
【００５１】
上記硬化促進剤の具体例としては、イミダゾール硬化促進剤及びアミン硬化促進剤等が挙げられる。なかでも、イミダゾール硬化促進剤が好ましい。なお、イミダゾール硬化促進剤又はアミン硬化促進剤は、イミダゾール硬化剤又はアミン硬化剤としても用いることができる。
【００５２】
上記異方性導電材料は、溶剤を含んでいてもよい。該溶剤の使用により、異方性導電材料の粘度を容易に調整できる。上記溶剤としては、例えば、酢酸エチル、メチルセロソルブ、トルエン、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサン、ｎ−ヘキサン、テトラヒドロフラン及びジエチルエーテル等が挙げられる。
【００５３】
また、光の照射によっても硬化可能であるように、上記異方性導電材料は、光硬化性化合物と光重合開始剤とを含んでいてもよい。光の照射によって半硬化した後、熱によって本硬化する２段階反応である場合に、上記異方性導電材料は本硬化時の反応時間を短縮させることができる。
【００５４】
以下、本発明について、実施例および比較例を挙げて具体的に説明する。本発明は、以下の実施例のみに限定されない。
【００５５】
（実施例１）
（１）異方性導電材料の調製
下記式（１Ｂ）で表される構造を有するエピスルフィド化合物を用意した。
【００５６】
【化１】
【００５７】
上記式（１Ｂ）で表される構造を有するエピスルフィド化合物３０重量部と、熱硬化剤であるアミンアダクト（味の素ファインテクノ社製「ＰＮ−２３Ｊ」）５重量部と、硬化促進剤である２−エチル−４−メチルイミダゾール１重量部と、フィラーであるシリカ（平均粒子径０．２５μｍ）２０重量部と、フィラーであるアルミナ（平均粒子径０．５μｍ）２０重量部とを配合し、さらに平均粒子径３μｍの導電性粒子を配合物１００重量％中での含有量が１０重量％となるように添加した後、遊星式攪拌機を用いて２０００ｒｐｍで５分間攪拌することにより、配合物を得た。
【００５８】
なお、用いた上記導電性粒子は、ジビニルベンゼン樹脂粒子の表面にニッケルめっき層が形成されており、かつ該ニッケルめっき層の表面に金めっき層が形成されている金属層を有する導電性粒子である。
【００５９】
得られた配合物を、ナイロン製ろ紙（孔径１０μｍ）を用いてろ過することにより、導電性粒子の含有量が１０重量％である異方性導電ペーストを得た。
【００６０】
（２）接続構造体の作製
Ｌ／Ｓが１５μｍ／１５μｍのＡｌ-４％Ｔｉ電極パターンが上面に形成された透明ガラス基板（第１の接続対象部材）を用意した。また、Ｌ／Ｓが１５μｍ／１５μｍ、１電極あたりの電極面積が１５００μｍ２の銅電極パターンが下面に形成された半導体チップ（第２の接続対象部材）を用意した。
【００６１】
上記透明ガラス基板上に、得られた異方性導電ペーストを厚さ２０μｍとなるように塗工し、異方性導電ペースト層を形成した。次に、異方性導電ペースト層上に上記半導体チップを、電極同士が互いに対向し、接続するように積層した。その後、半導体チップの上面に、加熱圧着ヘッドを降下させて、該加熱圧着ヘッドが半導体チップの上面に接した状態で、上記異方性導電ペースト層を硬化させた。その後、上記加熱圧着ヘッドを半導体チップの上面から引き上げた。このようにして、接続構造体を作製した。
【００６２】
上記加熱圧着ヘッドを降下させる際に、該加熱圧着ヘッドが上記半導体チップの上面に接するまでの上記加熱圧着ヘッドの降下速度Ａを５０ｍｍ／ｓ以上とした。また、上記加熱圧着ヘッドが上記半導体チップの上面に接してから、上記加熱圧着ヘッドを半導体チップの上面から引き上げるまでの時間Ｈは８秒とした。
【００６３】
また、加熱圧着ヘッドを引き上げる直前の異方性導電ペースト層の温度Ｔは１８０℃であった。
【００６４】
（実施例２）
下記式（２Ｂ）で表される構造を有するエピスルフィド化合物を用意した。
【００６５】
【化２】
【００６６】
上記式（１Ｂ）で表される構造を有するエピスルフィド化合物を、上記式（２Ｂ）で表されるエピスルフィド化合物に変更したこと以外は実施例１と同様にして、異方性導電ペーストを得た。得られた異方性導電ペーストを用いたこと以外は実施例１と同様にして、接続構造体を作製した。
【００６７】
（実施例３）
上記式（１Ｂ）で表される構造を有するエピスルフィド化合物を、エピスルフィド化合物（三菱化学社製「ＹＬ７００７」）に変更したこと以外は実施例１と同様にして、異方性導電ペーストを得た。得られた異方性導電ペーストを用いたこと以外は実施例１と同様にして、接続構造体を作製した。
【００６８】
（実施例４）
上記式（１Ｂ）で表される構造を有するエピスルフィド化合物を、レゾルシノールグリシジルエーテル（ナガセケムテックス社製「ＥＸ−２０１」）に変更したこと以外は実施例１と同様にして、異方性導電ペーストを得た。得られた異方性導電ペーストを用いたこと以外は実施例１と同様にして、接続構造体を作製した。
【００６９】
（実施例５）
上記導電性粒子を、３μｍのニッケル金属粒子に変更したこと以外は実施例１と同様にして、異方性導電ペーストを得た。得られた異方性導電ペーストを用いたこと以外は実施例１と同様にして、接続構造体を作製した。
【００７０】
（実施例６）
上記半導体チップ（第２の接続対象部材）をフレキシブルプリント基板に変更したこと以外は実施例１と同様にして、接続構造体を作製した。
【００７１】
（実施例７〜１２及び比較例１〜３）
上記温度Ｔ、上記降下速度Ａ及び上記時間Ｈを下記の表１に示すように変更したこと以外は実施例１と同様にして、接続構造体を作製した。
【００７２】
（評価）
（１）導通信頼性（上下の電極間の導通試験）
得られた接続構造体の上下の電極間の接続抵抗をそれぞれ、４端子法により測定した。１００ヶ所の接続抵抗の平均値を算出した。なお、電圧＝電流×抵抗の関係から、一定の電流を流した時の電圧を測定することにより接続抵抗を求めることができる。
【００７３】
（２）圧痕状態
得られた接続構造体における１００箇所の導電性粒子と電極との接続部分について、電極に形成された圧痕の状態を観察した。
【００７４】
偏光顕微鏡を使用し、１電極あたり（１５００μｍ２あたり）に明らかな球状の圧痕が平均２５個以上確認できる場合を、良好な圧痕が形成されていると判断した。また、１電極あたり（１５００μｍ２あたり）明らかな球状の圧痕が平均５個未満確認できる場合を、圧痕の形成が不十分と判断した。圧痕状態を下記の判定基準で判定した。
【００７５】
［圧痕状態の判定基準］
○○：１００箇所の接続部分中、明らかな球状の圧痕が平均２５個以上確認できる
○：１００箇所の接続部分中、明らかな球状の圧痕が平均５個以上２５個未満確認できる
×：１００箇所の接続部分中、明らかな球状の圧痕が平均５個未満しか確認できない
【００７６】
（３）反応率Ｒ
加熱圧着ヘッドを半導体チップの上面から引き上げた直後の上記異方性導電ペースト層又はその硬化物層中の上記熱硬化性化合物の反応率Ｒを評価した。
【００７７】
（４）異方性導電材料の流動状態
上記接続構造体の作製時において、上記加熱圧着ヘッドを降下させて、該加熱圧着ヘッドの下面が第２の接続対象部材の上面に接した直後に、異方性導電ペースト層が流動するか否かを、接続構造体の下部からカメラで観察することにより評価した。異方性導電ペースト層が流動しているか否かは、導電性粒子の流動により判断した。
【００７８】
［流動状態の判定基準］
○：導電性粒子の流動が観察される
×：導電性粒子の流動が観察されない
【００７９】
結果を下記の表１に示す。
【００８０】
【表１】
【符号の説明】
【００８１】
１…接続構造体
２…第１の接続対象部材
２ａ…上面
２ｂ…電極
２ｃ…凹部
３…接続部
３ａ…上面
３Ａ…異方性導電材料層
４…第２の接続対象部材
４ａ…下面
４ｂ…電極
４ｃ…上面
５…導電性粒子
１１…加熱圧着ヘッド
１１ａ…下面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極を上面に有する第１の接続対象部材上に、導電性粒子を含む異方性導電材料を用いた異方性導電材料層を配置する工程と、
前記異方性導電材料層の上面に、電極を下面に有する第２の接続対象部材を積層する工程と、
前記第２の接続対象部材の上面に、加熱圧着ヘッドを降下させる工程と、
前記第２の接続対象部材の上面から、前記加熱圧着ヘッドを引き上げる工程とを備え、
前記加熱圧着ヘッドを降下させる際に、該加熱圧着ヘッドが上記第２の接続対象部材の上面に接するまでの前記加熱圧着ヘッドの降下速度を５０ｍｍ／ｓ以上にする、接続構造体の製造方法。
【請求項２】
前記異方性導電材料として、熱硬化性化合物と熱硬化剤と導電性粒子とを含む異方性導電材料を用いて、
前記加熱圧着ヘッドを降下させた後に、前記加熱圧着ヘッドが前記第２の接続対象部材の上面に接した状態で、前記異方性導電材料層を硬化させる工程をさらに備え、
前記異方性導電材料層を硬化させる工程の後、前記加熱圧着ヘッドを引き上げる、請求項１に記載の接続構造体の製造方法。
【請求項３】
前記加熱圧着ヘッドを前記第２の接続対象部材の上面から引き上げた直後の前記異方性導電材料層又はその硬化物層中の前記熱硬化性化合物の反応率が８０％以上である、請求項２に記載の接続構造体の製造方法。
【請求項４】
前記異方性導電材料として、前記加熱圧着ヘッドを降下させて、該加熱圧着ヘッドの下面が前記第２の接続対象部材の上面に接した直後に流動する異方性導電材料を用いる、請求項１〜３のいずれか１項に記載の接続構造体の製造方法。
【請求項５】
前記加熱圧着ヘッドが前記第２の接続対象部材の上面に接してから、前記加熱圧着ヘッドを前記第２の接続対象部材の上面から引き上げるまでの時間が８秒以下である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の接続構造体の製造方法。
【請求項１】
電極を上面に有する第１の接続対象部材上に、導電性粒子を含む異方性導電材料を用いた異方性導電材料層を配置する工程と、
前記異方性導電材料層の上面に、電極を下面に有する第２の接続対象部材を積層する工程と、
前記第２の接続対象部材の上面に、加熱圧着ヘッドを降下させる工程と、
前記第２の接続対象部材の上面から、前記加熱圧着ヘッドを引き上げる工程とを備え、
前記加熱圧着ヘッドを降下させる際に、該加熱圧着ヘッドが上記第２の接続対象部材の上面に接するまでの前記加熱圧着ヘッドの降下速度を５０ｍｍ／ｓ以上にする、接続構造体の製造方法。
【請求項２】
前記異方性導電材料として、熱硬化性化合物と熱硬化剤と導電性粒子とを含む異方性導電材料を用いて、
前記加熱圧着ヘッドを降下させた後に、前記加熱圧着ヘッドが前記第２の接続対象部材の上面に接した状態で、前記異方性導電材料層を硬化させる工程をさらに備え、
前記異方性導電材料層を硬化させる工程の後、前記加熱圧着ヘッドを引き上げる、請求項１に記載の接続構造体の製造方法。
【請求項３】
前記加熱圧着ヘッドを前記第２の接続対象部材の上面から引き上げた直後の前記異方性導電材料層又はその硬化物層中の前記熱硬化性化合物の反応率が８０％以上である、請求項２に記載の接続構造体の製造方法。
【請求項４】
前記異方性導電材料として、前記加熱圧着ヘッドを降下させて、該加熱圧着ヘッドの下面が前記第２の接続対象部材の上面に接した直後に流動する異方性導電材料を用いる、請求項１〜３のいずれか１項に記載の接続構造体の製造方法。
【請求項５】
前記加熱圧着ヘッドが前記第２の接続対象部材の上面に接してから、前記加熱圧着ヘッドを前記第２の接続対象部材の上面から引き上げるまでの時間が８秒以下である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の接続構造体の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−１６０６１５（Ｐ２０１２−１６０６１５Ａ）
【公開日】平成２４年８月２３日（２０１２．８．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２００１５（Ｐ２０１１−２００１５）
【出願日】平成２３年２月１日（２０１１．２．１）
【出願人】（０００００２１７４）積水化学工業株式会社 (5,781)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月２３日（２０１２．８．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月１日（２０１１．２．１）
【出願人】（０００００２１７４）積水化学工業株式会社 (5,781)
【Ｆターム（参考）】
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