異方性導電材料及び接続構造体
【課題】電極間の接続に用いた場合に、電極間の接続が容易であり、導通信頼性を高めることができる異方性導電材料、並びに該異方性導電材料を用いた接続構造体を提供する。
【解決手段】本発明に係る異方性導電材料は、導電性粒子１と、バインダー樹脂とを含む。導電性粒子１は、樹脂粒子２と、該樹脂粒子２の表面２ａを被覆している導電層３とを有する。導電層３の少なくとも外側の表面層が、はんだ層５である。本発明に係る異方性導電材料は、液状であり、２５℃及び５ｒｐｍにおける粘度が１〜３００Ｐａ・ｓである。本発明に係る接続構造体は、第１の接続対象部材と、第２の接続対象部材と、該第１，第２の接続対象部材を接続している接続部とを備える。上記接続部が、上記異方性導電材料により形成されている。
【解決手段】本発明に係る異方性導電材料は、導電性粒子１と、バインダー樹脂とを含む。導電性粒子１は、樹脂粒子２と、該樹脂粒子２の表面２ａを被覆している導電層３とを有する。導電層３の少なくとも外側の表面層が、はんだ層５である。本発明に係る異方性導電材料は、液状であり、２５℃及び５ｒｐｍにおける粘度が１〜３００Ｐａ・ｓである。本発明に係る接続構造体は、第１の接続対象部材と、第２の接続対象部材と、該第１，第２の接続対象部材を接続している接続部とを備える。上記接続部が、上記異方性導電材料により形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、はんだ層を有する導電性粒子を含む異方性導電材料に関し、より詳細には、例えば、電極間の電気的な接続に用いることができる異方性導電材料、並びに該異方性導電材料を用いた接続構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣチップとフレキシブルプリント回路基板との接続、液晶駆動用ＩＣチップ間の接続、及びＩＣチップとＩＴＯ電極を有する回路基板との接続等に、導電性粒子が用いられている。例えば、ＩＣチップの電極と回路基板の電極との間に導電性粒子を配置した後、加熱及び加圧により導電性粒子を電極に接触させて、上記電極同士を電気的に接続できる。
【０００３】
また、上記導電性粒子は、バインダー樹脂中に分散され、異方性導電材料としても用いられている。
【０００４】
上記導電性粒子の一例として、下記の特許文献１には、ニッケル又はガラスにより形成された基材粒子と、該基材粒子の表面を被覆しているはんだ層とを有する導電性粒子が開示されている。この導電性粒子は、ポリマーマトリックスと混合され、異方性導電材料として用いられている。
【０００５】
下記の特許文献２には、樹脂粒子と、該樹脂粒子の表面を被覆しているニッケルめっき層と、該ニッケルめっき層の表面を被覆しているはんだ層とを有する導電性粒子が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第２７６９４９１号公報
【特許文献２】特開平９−３０６２３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載の導電性粒子では、導電性粒子における基材粒子の材料がガラス又はニッケルであるため、異方性導電材料において、導電性粒子が沈降することがある。このため、導電接続の際に、異方性導電材料を均一に塗工できず、上下の電極間に導電性粒子が配置されないことがある。さらに、凝集した導電性粒子によって、横方向に隣り合う電極間の短絡が生じることがある。
【０００８】
なお、特許文献１では、導電性粒子における基材粒子の材料がガラス又はニッケルである構成が記載されているにすぎず、具体的には、基材粒子をニッケルのような強磁性金属により形成することが記載されているにすぎない。
【０００９】
特許文献２に記載の導電性粒子は、バインダー樹脂に分散されて用いられていない。この導電性粒子の粒子径は大きいので、該導電性粒子は、バインダー樹脂に分散された異方性導電材料として用いるには好ましくないためである。特許文献２の実施例では、粒子径が６５０μｍの樹脂粒子の表面を導電層で被覆しており、粒子径が数百μｍの導電性粒子を得ており、この導電性粒子は、バインダー樹脂と混合された異方性導電材料として用いられていない。
【００１０】
特許文献２では、導電性粒子を用いて接続対象部材の電極間を接続する際には、１つの電極上に１つの導電性粒子を置き、次に導電性粒子上に電極を置いた後、加熱している。加熱により、はんだ層は、溶融して電極と接合する。しかしながら、このように、電極上に導電性粒子を置く作業は煩雑である。また、接続対象部材間には、樹脂層が存在しないため、接続信頼性が低い。
【００１１】
本発明の目的は、電極間の接続に用いた場合に、電極間の接続が容易であり、導通信頼性を高めることができる異方性導電材料、並びに該異方性導電材料を用いた接続構造体を提供することである。
【００１２】
本発明の限定的な目的は、導電性粒子が沈降し難く、該導電性粒子の分散性を高めることができる異方性導電材料、並びに該異方性導電材料を用いた接続構造体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の広い局面によれば、樹脂粒子と該樹脂粒子の表面を被覆している導電層とを有する導電性粒子と、バインダー樹脂とを含み、上記導電層の少なくとも外側の表面層が、はんだ層である、異方性導電材料が提供される。
【００１４】
本発明に係る異方性導電材料のある特定の局面では、上記導電性粒子の比重と上記バインダー樹脂の比重との差が、６．０以下である。
【００１５】
本発明に係る異方性導電材料の他の特定の局面では、上記導電性粒子の比重が１．０〜７．０であり、かつ上記バインダー樹脂の比重が０．８〜２．０である。
本発明に係る異方性導電材料のさらに他の特定の局面では、上記導電性粒子の平均粒子径は、１〜１００μｍである。
【００１６】
本発明に係る異方性導電材料の別の特定の局面では、フラックスがさらに含まれている。
【００１７】
本発明に係る異方性導電材料の他の特定の局面では、上記導電性粒子は、上記樹脂粒子と上記はんだ層との間に、上記導電層の一部として上記はんだ層とは別に第１の導電層を有する。
【００１８】
本発明に係る異方性導電材料のさらに他の特定の局面では、上記第１の導電層は銅層である。
【００１９】
本発明に係る異方性導電材料１００重量％中、上記導電性粒子の含有量は１〜５０重量％であることが好ましい。
【００２０】
本発明に係る異方性導電材料の別の特定の局面では、該異方性導電材料は液状であり、２５℃及び５ｒｐｍにおける粘度は１〜３００Ｐａ・ｓである。
【００２１】
本発明に係る異方性導電材料のさらに別の特定の局面では、該異方性導電材料は液状であり、２５℃及び０．５ｒｐｍでの粘度の２５℃及び５ｒｐｍでの粘度に対する粘度比が１．１〜３．０である。
【００２２】
本発明に係る接続構造体は、第１の接続対象部材と、第２の接続対象部材と、該第１，第２の接続対象部材を接続している接続部とを備えており、該接続部が、本発明に従って構成された異方性導電材料により形成されている。
【００２３】
本発明に係る接続構造体のある特定の局面では、上記第１の接続対象部材が複数の第１の電極を有し、上記第２の接続対象部材が複数の第２の電極を有し、上記第１の電極と上記第２の電極とが上記異方性導電材料に含まれている導電性粒子により電気的に接続されている。
【００２４】
本発明に係る接続構造体の他の特定の局面では、隣接する複数の上記第１の電極の電極間距離が２００μｍ以下であり、隣接する複数の上記第２の電極の電極間距離が２００μｍ以下であり、上記導電性粒子の平均粒子径が、隣接する複数の上記第１の電極の電極間距離の１／４以下であり、かつ隣接する複数の上記第２の電極の電極間距離の１／４以下である。
【発明の効果】
【００２５】
本発明に係る異方性導電材料では、特定の上記導電性粒子とバインダー樹脂とを含むので、電極間の接続に用いた場合に、電極間を容易に接続できる。さらに、上記導電性粒子が樹脂粒子と該樹脂粒子の表面を被覆している導電層とを有し、かつ該導電層の少なくとも外側の表面層がはんだ層であるので、導通信頼性を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る異方性導電材料に含まれている導電性粒子を示す断面図である。
【図２】図２は、導電性粒子の変形例を示す断面図である。
【図３】図３は、本発明の一実施形態に係る異方性導電材料を用いた接続構造体を模式的に示す正面断面図である。
【図４】図４は、図３に示す接続構造体の導電性粒子と電極との接続部分を拡大して示す正面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の詳細を説明する。
【００２８】
本発明に係る異方性導電材料は、導電性粒子とバインダー樹脂とを含む。該導電性粒子は、樹脂粒子と、該樹脂粒子の表面を被覆している導電層とを有する。導電性粒子における導電層の少なくとも外側の表面層は、はんだ層である。
【００２９】
本発明に係る異方性導電材料は、上記構成を備えているので、電極間の接続に用いた場合に、電極間の接続が容易である。例えば、接続対象部材上に設けられた電極上に導電性粒子を１個ずつ配置せずに、接続対象部材上に異方性導電材料を塗工するだけで、電極上に導電性粒子を配置できる。さらに、接続対象部材上に異方性導電材料層を形成した後、該異方性導電材料層に他の接続対象部材を電極が対向するように積層するだけで、電極間を電気的に接続できる。従って、接続対象部材の電極間が接続された接続構造体の製造効率を高めることができる。さらに、接続対象部材間には、導電性粒子だけでなくバインダー樹脂も存在するので、接続対象部材を強固に接着させることができ、接続信頼性を高めることができる。
【００３０】
さらに、本発明に係る異方性導電材料を電極間の接続に用いた場合に、導通信頼性を高くすることができる。導電性粒子における導電層の外側の表面層がはんだ層であるので、例えば、加熱によりはんだ層を溶融させることにより、はんだ層と電極との接触面積を大きくすることができる。従って、本発明に係る異方性導電材料では、導電層の外側の表面層が金層又はニッケル層等のはんだ層以外の金属である導電性粒子を含む異方性導電材料と比較して、導通信頼性を高めることができる。
【００３１】
加えて、導電性粒子における基材粒子が、ニッケルなどの金属又はガラスにより形成された粒子ではなく、樹脂により形成された樹脂粒子であるので、導電性粒子の柔軟性を高めることができる。このため、導電性粒子に接触した電極の損傷を抑制できる。さらに、樹脂粒子を有する導電性粒子を用いることにより、ニッケルなどの金属又はガラスにより形成された粒子を有する導電性粒子を用いた場合と比較して、該導電性粒子を介して接続された接続構造体の耐衝撃性を高めることができる。
【００３２】
また、導電性粒子の比重とバインダー樹脂の比重との差が６．０以下である場合、及び導電性粒子の比重が１．０〜７．０であり、かつバインダー樹脂の比重が０．８〜２．０である場合には、異方性導電材料における導電性粒子の沈降を顕著に抑制できる。このため、接続対象部材上に異方性導電材料を均一に塗工でき、上下の電極間に導電性粒子をより一層確実に配置できる。さらに、凝集した導電性粒子によって、接続されてはならない横方向に隣り合う電極間が接続され難く、隣り合う電極間の短絡が生じるのを抑制できる。このため、電極間の導通信頼性を高めることができる。
【００３３】
（導電性粒子）
図１に、本発明の一実施形態に係る異方性導電材料に含まれている導電性粒子を断面図で示す。
【００３４】
図１に示すように、導電性粒子１は、樹脂粒子２と、該樹脂粒子２の表面２ａを被覆している導電層３とを有する。導電性粒子１は、樹脂粒子２の表面２ａが導電層３により被覆された被覆粒子である。従って、導電性粒子１は導電層３を表面１ａに有する。
【００３５】
導電層３は、樹脂粒子２の表面２ａを被覆している第１の導電層４と、該第１の導電層４の表面４ａを被覆しているはんだ層５（第２の導電層）とを有する。導電層３の外側の表面層が、はんだ層５である。従って、導電性粒子１は、導電層３の一部としてはんだ層５を有し、更に樹脂粒子２とはんだ層５との間に、導電層３の一部としてはんだ層５とは別に第１の導電層４を有する。このように、導電層３は、多層構造を有していてもよく、２層又は３層以上の多層構造を有していてもよい。
【００３６】
上記のように、導電層３は２層構造を有する。図２に示す変形例のように、導電性粒子１１は、単層の導電層として、はんだ層１２を有していてもよい。導電性粒子における導電層の少なくとも外側の表面層が、はんだ層であればよい。ただし、導電性粒子の作製が容易であるので、導電性粒子１と導電性粒子１１とのうち、導電性粒子１が好ましい。
【００３７】
樹脂粒子２の表面２ａに導電層３を形成する方法、並びに樹脂粒子２の表面２ａ又は導電層の表面にはんだ層を形成する方法は特に限定されない。導電層３及びはんだ層５，１２を形成する方法としては、例えば、無電解めっきによる方法、電気めっきによる方法、物理的蒸着による方法、並びに金属粉末もしくは金属粉末とバインダーとを含むペーストを樹脂粒子の表面にコーティングする方法等が挙げられる。なかでも、無電解めっき又は電気めっきが好適である。上記物理的蒸着による方法としては、真空蒸着、イオンプレーティング及びイオンスパッタリング等の方法が挙げられる。
【００３８】
はんだ層５，１２を容易に形成できるので、はんだ層５，１２を形成する方法は、電気めっきによる方法が好ましい。はんだ層５，１２は、電気めっきにより形成されていることが好ましい。
【００３９】
はんだ層５，１２を形成する方法として物理的な衝突による方法も、生産性を高める観点で有効である。物理的な衝突により形成する方法としては、例えばシータコンポーザ（徳寿工作所社製）を用いてコーティングする方法がある。
【００４０】
はんだ層を構成する材料は、ＪＩＳ Ｚ３００１：溶剤用語に基づき、液相線が４５０℃以下である溶可材であれば特に限定されない。はんだ層の組成としては、例えば亜鉛、金、鉛、銅、錫、ビスマス、インジウムなどを含む金属組成が挙げられる。なかでも低融点で鉛フリーである錫−インジウム系（１１７℃共晶）、又は錫−ビスマス系（１３９℃共晶）が好ましい。すなわち、はんだ層は、鉛を含まないことが好ましく、錫とインジウムとを含むはんだ層、又は錫とビスマスとを含むはんだ層であることが好ましい。
【００４１】
従来、導電層の外側の表面層にはんだ層を有する導電性粒子の粒子径は、数百μｍ程度であった。これは、粒子径が数十μｍであり、かつ導電層の外側の表面層にはんだ層を有する導電性粒子を得ようとしても、はんだ層を均一に形成できなかったためである。これに対して、無電解めっき時に分散条件を最適化することによりはんだ層を形成した場合には、導電性粒子の粒子径が数十μｍ、特に粒子径が１〜１００μｍの導電性粒子を得る場合であっても、樹脂粒子の表面又は導電層の表面にはんだ層を均一に形成できる。
【００４２】
導電層３のうち、はんだ層とは別の第１の導電層４は、金属により形成されていることが好ましい。はんだ層とは別の第１の導電層を構成する金属は、特に限定されない。該金属としては、例えば、金、銀、銅、白金、パラジウム、亜鉛、鉛、アルミニウム、コバルト、インジウム、ニッケル、クロム、チタン、アンチモン、ビスマス、ゲルマニウム及びカドミウム、並びにこれらの合金等が挙げられる。また、上記金属として、錫ドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）も用いることができる。上記金属は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。
【００４３】
第１の導電層４は、ニッケル層、パラジウム層、銅層又は金層であることが好ましく、ニッケル層又は金層であることがより好ましく、銅層であることが更に好ましい。導電性粒子は、ニッケル層、パラジウム層、銅層又は金層を有することが好ましく、ニッケル層又は金層を有することがより好ましく、銅層を有することが更に好ましい。これらの好ましい導電層を有する導電性粒子を電極間の接続に用いることにより、電極間の接続抵抗をより一層低くすることができる。また、これらの好ましい導電層の表面には、はんだ層をより一層容易に形成できる。なお、第１の導電層４は、はんだ層であってもよい。導電性粒子は、複数層のはんだ層を有していてもよい。
【００４４】
はんだ層５，１２の厚みは、５ｎｍ〜４０，０００ｎｍの範囲内であることが好ましい。はんだ層５，１２の厚みのより好ましい下限は１０ｎｍ、更に好ましい下限は２０ｎｍ、より好ましい上限は３０，０００ｎｍ、更に好ましい上限は２０，０００ｎｍ、特に好ましい上限は１０，０００ｎｍである。はんだ層５，１２の厚みが上記下限を満たすと、導電性を十分に高くすることができる。導電層の厚みが上記上限を満たすと、樹脂粒子２とはんだ層５，１２との熱膨張率の差が小さくなり、はんだ層５，１２の剥離が生じ難くなる。
【００４５】
導電層が多層構造を有する場合には、導電層の合計厚み（導電層３の厚み；第１の導電層４とはんだ層５との合計の厚み）は、１０ｎｍ〜４０，０００ｎｍの範囲内であることが好ましい。導電層が多層構造を有する場合の上記導電層の合計厚みは、更に好ましい上限は３０，０００ｎｍ、更に一層好ましい上限は２０，０００ｎｍ、特に好ましい上限は１０，０００ｎｍである。導電層が多層構造を有する場合には、導電層の合計厚み（導電層３の厚み；第１の導電層４とはんだ層５との合計の厚み）は、１０ｎｍ〜１０，０００ｎｍの範囲内であることがより好ましい。導電層が多層構造を有する場合の上記導電層の合計厚みの更に好ましい下限は２０ｎｍ、特に好ましい下限は３０ｎｍ、より好ましい上限は８，０００ｎｍ、特に好ましい上限は７，０００ｎｍ、特に好ましい上限は６，０００ｎｍ、最も好ましい上限は５，０００ｎｍである。
【００４６】
樹脂粒子２を形成するための樹脂としては、例えば、ポリオレフィン樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、尿素樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、飽和ポリエステル樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリスルホン、ポリフェニレンオキサイド、ポリアセタール、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルエーテルケトン及びポリエーテルスルホン等が挙げられる。樹脂粒子２の硬度を好適な範囲に容易に制御できるので、樹脂粒子２を形成するための樹脂は、エチレン性不飽和基を有する重合性単量体を１種又は２種以上重合させた重合体であることが好ましい。
【００４７】
導電性粒子１，１１の平均粒子径は、１μｍ〜１００μｍの範囲内であることが好ましい。導電性粒子１，１１の平均粒子径のより好ましい下限は１．５μｍ、より好ましい上限は８０μｍ、更に好ましい上限は５０μｍ、特に好ましい上限は４０μｍである。導電性粒子１，１１の平均粒子径が上記下限及び上限を満たすと、導電性粒子１，１１と電極との接触面積を充分に大きくすることができ、かつ導電層を形成する際に凝集した導電性粒子１，１１が形成されにくくなる。また、導電性粒子１，１１を介して接続された電極間の間隔が大きくなりすぎず、かつ導電層が樹脂粒子２の表面２ａから剥離し難くなる。
【００４８】
異方性導電材料における導電性粒子に適した大きさであり、かつ電極間の間隔をより一層小さくすることができるので、導電性粒子１，１１の平均粒子径は、１μｍ〜１００μｍの範囲内であることが特に好ましい。
【００４９】
上記樹脂粒子は、実装する基板の電極サイズ又はランド経によって使い分けることができる。
【００５０】
上下の電極間をより一層確実に接続し、かつ横方向に隣接する電極間の短絡をより一層抑制する観点からは、導電性粒子の平均粒子径Ｃの樹脂粒子の平均粒子径Ａに対する比（Ｃ／Ａ）は、１．０を超え、好ましくは２．０以下である。また、上記樹脂粒子と上記はんだ層との間に上記第１の導電層がある場合に、はんだ層を除く導電性粒子部分の平均粒子径Ｂに対する樹脂粒子の平均粒子径Ａに対する比（Ｂ／Ａ）は、１．０を超え、好ましくは１．５以下である。さらに、上記樹脂粒子と上記はんだ層との間に上記第１の導電層がある場合に、はんだ層を含む導電性粒子の平均粒子径Ｃのはんだ層を除く導電性粒子部分の平均粒子径Ｂに対する比（Ｃ／Ｂ）は、１．０を超え、好ましくは２．０以下である。上記比（Ｂ／Ａ）が上記範囲内であったり、上記比（Ｃ／Ｂ）が上記範囲内であったりすると、上下の電極間をより一層確実に接続し、かつ横方向に隣接する電極間の短絡をより一層抑制できる。
【００５１】
ＦＯＢ及びＦＯＦ用途向け異方性導電材料：
本発明に係る異方性導電材料は、フレキシブルプリント基板とガラスエポキシ基板との接続（ＦＯＢ（Ｆｉｌｍ ｏｎ Ｂｏａｒｄ））との接続、又はフレキシブルプリント基板とフレキシブルプリント基板との接続（ＦＯＦ（Ｆｉｌｍ ｏｎ Ｆｉｌｍ））に好適に用いられる。
【００５２】
ＦＯＢ及びＦＯＦ用途では、電極がある部分（ライン）と電極がない部分（スペース）との寸法であるＬ＆Ｓは、一般に１００〜５００μｍである。ＦＯＢ及びＦＯＦ用途で用いる樹脂粒子の平均粒子径は１０〜１００μｍであることが好ましい。樹脂粒子の平均粒子径が１０μｍ以上であると、電極間に配置される異方性導電材料及び接続部の厚みが十分に厚くなり、接着力がより一層高くなる。樹脂粒子の平均粒子径が１００μｍ以下であると、隣接する電極間で短絡がより一層生じ難くなる。
【００５３】
フリップチップ用途向け異方性導電材料：
本発明に係る異方性導電材料は、フリップチップ用途に好適に用いられる。
【００５４】
フリップチップ用途では、一般にランド径が１５〜８０μｍである。フリップチップ用途で用いる樹脂粒子の平均粒子径は１〜１５μｍであることが好ましい。樹脂粒子の平均粒子径が１μｍ以上であると、該樹脂粒子の表面上に配置されるはんだ層の厚みを十分に厚くすることができ、電極間をより一層確実に電気的に接続することができる。樹脂粒子の平均粒子径が１０μｍ以下であると、隣接する電極間で短絡がより一層生じ難くなる。
【００５５】
ＣＯＦ向け異方性導電材料：
本発明に係る異方性導電材料は、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））に好適に用いられる。
【００５６】
ＣＯＦ用途では、電極がある部分（ライン）と電極がない部分（スペース）との寸法であるＬ＆Ｓは、一般に１０〜５０μｍである。ＣＯＦ用途で用いる樹脂粒子の平均粒子径は１〜１０μｍであることが好ましい。樹脂粒子の平均粒子径が１μｍ以上であると、該樹脂粒子の表面上に配置されるはんだ層の厚みを十分に厚くすることができ、電極間をより一層確実に電気的に接続することができる。樹脂粒子の平均粒子径が１０μｍ以下であると、隣接する電極間で短絡がより一層生じ難くなる。
【００５７】
樹脂粒子２及び導電性粒子１，１１の「平均粒子径」は、数平均粒子径を示す。樹脂粒子２及び導電性粒子１，１１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。
【００５８】
（異方性導電材料）
本発明に係る異方性導電材料は、上述した導電性粒子と、バインダー樹脂とを含む。すなわち、本発明に係る異方性導電材料に含まれている導電性粒子は、樹脂粒子と、該樹脂粒子の表面を被覆している導電層とを有し、かつ導電層の少なくとも外側の表面層が、はんだ層である。本発明に係る異方性導電材料は、液状であることが好ましく、異方性導電ペーストであることが好ましい。
【００５９】
本発明に係る異方性導電材料が液状である場合、２５℃及び５ｒｐｍにおける粘度η５が１〜３００Ｐａ・ｓであることが好ましい。また、２５℃及び０．５ｒｐｍでの粘度η０．５（Ｐａ・ｓ）の２５℃及び５ｒｐｍでの粘度η５（Ｐａ・ｓ）に対する粘度比（η０．５／η５）は、１．１〜３．０であることが好ましい。上記粘度η５及び上記粘度比（η０．５／η５）が上記範囲内であれば、異方性導電材料のディスペンサー等による塗布性がより一層良好になる。なお、上記粘度η５及び粘度η０．５は、Ｅ型粘度計を用いて測定された値である。
【００６０】
上記バインダー樹脂は特に限定されない。上記バインダー樹脂として、例えば、絶縁性の樹脂が用いられる。上記バインダー樹脂としては、例えば、ビニル樹脂、熱可塑性樹脂、硬化性樹脂、熱可塑性ブロック共重合体及びエラストマー等が挙げられる。上記バインダー樹脂は、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。
【００６１】
上記ビニル樹脂の具体例としては、酢酸ビニル樹脂、アクリル樹脂及びスチレン樹脂等が挙げられる。上記熱可塑性樹脂の具体例としては、ポリオレフィン樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体及びポリアミド樹脂等が挙げられる。上記硬化性樹脂の具体例としては、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ポリイミド樹脂及び不飽和ポリエステル樹脂等が挙げられる。なお、上記硬化性樹脂は、常温硬化型樹脂、熱硬化型樹脂、光硬化型樹脂又は湿気硬化型樹脂であってもよい。上記熱可塑性ブロック共重合体の具体例としては、スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体、スチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体、スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体の水素添加物、及びスチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体の水素添加物等が挙げられる。上記エラストマーの具体例としては、スチレン−ブタジエン共重合ゴム、及びアクリロニトリル−スチレンブロック共重合ゴム等が挙げられる。
【００６２】
上記バインダー樹脂は、熱硬化性樹脂であることが好ましい。この場合には、電極間を電気的に接続する際の加熱により、導電性粒子のはんだ層を溶融させるとともに、バインダー樹脂を硬化させることができる。このため、はんだ層による電極間の接続と、バインダー樹脂による接続対象部材の接続とを同時に行うことができる。
【００６３】
上記バインダー樹脂は、エポキシ樹脂であることが好ましい。この場合には、接続構造体における接続信頼性がより一層良好になる。また、フレキシブル基板等の柔軟性を有する接続対象部材を接続する場合に、ピール強度を向上させるためには硬化後の樹脂は低弾性領域に設計した方がよい。この観点から、異方性導電材料に用いるバインダー樹脂の２５℃での弾性率は３０００ＭＰａ以下であることが好ましい。上記弾性率が上記上限以下であると、剥離応力が加わった際に端部における応力が分散して、接着力が高くなる。異方性導電材料に用いるバインダー樹脂の２５℃での弾性率は、より好ましくは２５００ＭＰａ以下、更に好ましくは２０００ＭＰａ以下である。また、ピール強度を向上させるために、異方性導電材料に用いるバインダー樹脂のガラス転移温度（Ｔｇ）は好ましくは１０℃以上、好ましくは７０℃以下である。
【００６４】
上記弾性率を適切な範囲にすることが可能なエポキシ樹脂としては特に限定されないが、柔軟性を有するエポキシ樹脂が挙げられる。柔軟性を有するエポキシ樹脂は、例えば脂肪族ポリエーテル骨格を有すエポキシ樹脂であることが好ましく、脂肪族ポリエーテル骨格とグリシジルエーテル基とを有するエポキシ樹脂であることがより好ましい。
【００６５】
上記脂肪族ポリエーテル骨格は、アルキレングリコール骨格であることが好ましい。該アルキレングリコール骨格としては、ポリプロピレングリコール骨格及びポリテトラメチレングリコール骨格等が挙げられる。このような骨格を有するエポキシ樹脂としては、例えば、ポリテトラメチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル及びポリヘキサメチレングリコールジグリシジルエーテル等が挙げられる。
【００６６】
上記柔軟性を有するエポキシ樹脂の市販品としては、例えば、エポゴーセーＰＴ（四日市合成製）、ＥＸ−８４１（ナガセケムテックス社製）、ＹＬ７１７５−５００（三菱化学社製）、ＹＬ７１７５−１０００（三菱化学社製）、ＥＰ−４０００Ｓ（アデカ社製）、ＥＰ−４０００Ｌ（アデカ社製）、ＥＰ−４００３Ｓ（アデカ社製）、ＥＰ−４０１０Ｓ（アデカ社製）、ＥＸＡ−４８５０−１５０（ＤＩＣ社製）、及びＥＸＡ−４８５０−１０００（ＤＩＣ社製）等が挙げられる。
【００６７】
本発明に係る異方性導電材料は、バインダー樹脂を硬化させるために、硬化剤を含むことが好ましい。
【００６８】
上記硬化剤は特に限定されない。上記硬化剤としては、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硬化剤等が挙げられる。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。
【００６９】
また、異方導電性材料が液状である場合などに、接続時に液状の異方性導電材料がはみ出して、意図しない領域に配置されるのを抑制する観点から、必要に応じて異方性導電材料に光を照射又は熱を付与することでＢステージ状態にした方が有効な場合がある。例えば（メタ）アクリロイル基を有する樹脂と、光又は熱によってラジカルを発生させる化合物とを異方性導電材料中に配合することで、異方性導電材料をＢステージ状態にすることが可能となる。
【００７０】
本発明に係る異方性導電材料は、フラックスをさらに含むことが好ましい。フラックスの使用により、はんだ層の表面に酸化被膜が形成され難くなり、さらに、はんだ層又は電極表面に形成された酸化被膜を効果的に除去できる。
【００７１】
上記フラックスは特に限定されない。フラックスとして、はんだ接合等に一般的に用いられているフラックスを使用できる。フラックスとしては、例えば、塩化亜鉛、塩化亜鉛と無機ハロゲン化物との混合物、塩化亜鉛と無機酸との混合物、溶融塩、リン酸、リン酸の誘導体、有機ハロゲン化物、ヒドラジン、有機酸及び松脂等が挙げられる。フラックスは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。
【００７２】
上記溶融塩としては、塩化アンモニウム等が挙げられる。上記有機酸としては、乳酸、クエン酸、ステアリン酸、グルタミン酸及びヒドラジン等が挙げられる。上記松脂としては、活性化松脂及び非活性化松脂等が挙げられる。上記フラックスは、松脂であることが好ましい。松脂の使用により、電極間の接続抵抗を低くすることができる。
【００７３】
上記松脂はアビエチン酸を主成分とするロジン類である。フラックスは、ロジン類であることが好ましく、アビエチン酸であることがより好ましい。この好ましいフラックスの使用により、電極間の接続抵抗をより一層低くすることができる。
【００７４】
上記フラックスは、バインダー樹脂中に分散されていてもよく、導電性粒子の表面上に付着していてもよい。
【００７５】
本発明に係る異方性導電材料は、フラックスの活性度を調整するために、塩基性有機化合物を含んでいてもよい。上記塩基性有機化合物としては、塩酸アニリン及び塩酸ヒドラジン等が挙げられる。
【００７６】
上記導電性粒子の比重と上記バインダー樹脂の比重との差は、６．０以下であることが好ましい。この場合には、異方性導電材料の保管時に、導電性粒子が沈降するのを抑制できる。従って、接続対象部材上に異方性導電材料を均一に塗工でき、上下の電極間に導電性粒子をより一層確実に配置させることができ、かつ凝集した導電性粒子による横方向に隣り合う電極間の短絡の発生を抑制できる。さらに、電極間の導通信頼性を高めることができる。
【００７７】
上記導電性粒子の比重が１．０〜７．０であり、かつ上記バインダー樹脂の比重が０．８〜２．０であることが好ましい。この場合にも、異方性導電材料の保管時に、導電性粒子が沈降するのを抑制できる。このため、上下の電極間に導電性粒子をより一層確実に配置できる。さらに、凝集した導電性粒子によって、横方向に隣り合う電極間の短絡が生じるのを抑制できる。従って、電極間の導通信頼性を高めることができる。
【００７８】
上記導電性粒子の比重と上記バインダー樹脂の比重との差が６．０以下であり、上記導電性粒子の比重が１．０〜７．０であり、かつ上記バインダー樹脂の比重が０．８〜２．０であることが特に好ましい。
【００７９】
異方性導電材料の保管時に、導電性粒子が沈降するのをより一層抑制する観点からは、異方性導電材料１００重量％中、上記バインダー樹脂の含有量は３０〜９９．９９重量％の範囲内であることが好ましい。上記バインダー樹脂の含有量のより好ましい下限は５０重量％、更に好ましい下限は８０重量％、より好ましい上限は９９重量％である。上記バインダー樹脂の含有量が上記下限及び上限を満たすと、導電性粒子の沈降がより一層生じ難くなり、かつ異方性導電材料により接続された接続対象部材の接続信頼性をより一層高めることができる。
【００８０】
硬化剤を用いる場合には、上記バインダー樹脂（硬化性成分）１００重量部に対して、上記硬化剤の含有量は０．０１〜１００重量部の範囲内であることが好ましい。上記硬化剤の含有量のより好ましい下限は０．１重量部、より好ましい上限は５０重量部、更に好ましい上限は２０重量部である。上記硬化剤の含有量が上記下限及び上限を満たすと、上記バインダー樹脂を十分に硬化させることができ、更に硬化後に硬化剤に由来する残渣が生じ難くなる。
【００８１】
また、上記硬化剤が当量反応する硬化剤である場合、上記バインダー樹脂（硬化性成分）の硬化性官能基１００当量に対して、上記硬化剤の官能基当量は好ましくは３０当量以上、好ましくは１１０当量以下である。
【００８２】
異方性導電材料１００重量％中、上記導電性粒子の含有量は１〜５０重量％の範囲内であることが好ましい。上記導電性粒子の含有量のより好ましい下限は２重量％、より好ましい上限は４５重量％である。上記導電性粒子の含有量が上記下限及び上限を満たすと、導電性粒子の沈降がより一層生じ難くなり、かつ電極間の導通信頼性をより一層高めることができる。
【００８３】
異方性導電材料１００重量％中、フラックスの含有量は０〜３０重量％の範囲内であることが好ましい。異方性導電材料は、フラックスを含んでいなくてもよい。フラックスの含有量のより好ましい下限は０．５重量％、より好ましい上限は２５重量％である。フラックスの含有量が上記下限及び上限を満たすと、はんだ層の表面に酸化被膜がより一層形成され難くなり、さらに、はんだ層又は電極表面に形成された酸化被膜をより一層効果的に除去できる。また、上記フラックスの含有量が上記下限以上であると、フラックスの添加効果がより一層効果的に発現する。上記フラックスの含有量が上記上限以下であると、硬化物の吸湿性がより一層低くなり、接続構造体の信頼性がより一層高くなる。
【００８４】
本発明に係る異方性導電材料は、例えば、充填剤、増量剤、軟化剤、可塑剤、重合触媒、硬化触媒、着色剤、酸化防止剤、熱安定剤、光安定剤、紫外線吸収剤、滑剤、帯電防止剤又は難燃剤等の各種添加剤をさらに含んでいてもよい。
【００８５】
上記充填剤としては、無機粒子等が挙げられる。本発明に係る異方性導電材料は、無機粒子を含むことが好ましく、表面処理された無機粒子を含むことが好ましい。この場合には、上記粘度η０．５及び上記粘度比（η０．５／η５）を上述した好ましい値に容易に制御可能である。
【００８６】
上記表面処理された無機粒子としては、ＤＭ−１０、ＤＭ−３０、ＭＴ−１０、ＺＤ−３０ＳＴ、ＨＭ−２０Ｌ、ＰＭ−２０Ｌ、ＱＳ−４０及びＫＳ−２０Ｓ（トクヤマ社製）、Ｒ−９７２、ＲＸ−２００、Ｒ２０２及びＲ−９７６（Ｄｅｇｕｓｓａ社製）、フェニルシランカップリング剤表面処理シリカ及びフェニルシランカップリング剤処理微粒子シリカ（アドマテックス社製）、並びにＵＦＰ−８０（電気化学社製）等が挙げられる。
【００８７】
上記粘度η０．５及び上記粘度比（η０．５／η５）を上述した好ましい値に容易に制御する観点からは、上記バインダー樹脂１００重量部に対して、上記無機粒子の含有量は好ましくは１重量部以上、好ましくは１０重量部以下である。
【００８８】
上記バインダー樹脂中に導電性粒子を分散させる方法は、従来公知の分散方法を用いることができ特に限定されない。上記バインダー樹脂中に導電性粒子を分散させる方法としては、例えば、バインダー樹脂中に導電性粒子を添加した後、プラネタリーミキサー等で混練して分散させる方法、導電性粒子を水又は有機溶剤中にホモジナイザー等を用いて均一に分散させた後、バインダー樹脂中へ添加し、プラネタリーミキサー等で混練して分散させる方法、並びにバインダー樹脂を水又は有機溶剤等で希釈した後、導電性粒子を添加し、プラネタリーミキサー等で混練して分散させる方法等が挙げられる。
【００８９】
本発明に係る異方性導電材料は、異方性導電ペースト又は異方性導電フィルム等として使用できる。上記異方性導電ペーストは、異方性導電インク又は異方性導電粘接着剤であってもよい。また、上記異方性導電フィルムには、異方性導電シートが含まれる。本発明の導電性粒子を含む異方性導電材料が、異方性導電フィルム等のフィルム状の接着剤として使用される場合には、該導電性粒子を含むフィルム状の接着剤に、導電性粒子を含まないフィルム状の接着剤が積層されていてもよい。ただし、上述のように、本発明に係る異方性導電材料は、液状であることが好ましく、異方性導電ペーストであることが好ましい。
【００９０】
（接続構造体）
本発明に係る異方性導電材料を用いて、接続対象部材を接続することにより、接続構造体を得ることができる。
【００９１】
上記接続構造体は、第１の接続対象部材と、第２の接続対象部材と、第１，第２の接続対象部材を電気的に接続している接続部とを備え、該接続部が本発明に係る異方性導電材料により形成されていることが好ましい。
【００９２】
上記第１の接続対象部材が複数の第１の電極を有し、上記第２の接続対象部材が複数の第２の電極を有し、上記第１の電極と上記第２の電極とが上記異方性導電材料に含まれている導電性粒子により電気的に接続されていることが好ましい。
【００９３】
隣接する複数の上記第１の電極の電極間距離が２００μｍ以下であり、隣接する複数の上記第２の電極の電極間距離が２００μｍ以下であり、上記導電性粒子の平均粒子径が、隣接する複数の上記第１の電極の電極間距離の１／４以下であり、かつ隣接する複数の上記第２の電極の電極間距離の１／４以下であることが好ましい。この場合には、横方向に隣接する電極間の短絡をより一層抑制できる。なお、上記電極間距離とは、電極がない部分（スペース）の寸法である。
【００９４】
図３に、本発明の一実施形態に係る異方性導電材料を用いた接続構造体を模式的に正面断面図で示す。
【００９５】
図３に示す接続構造体２１は、第１の接続対象部材２２と、第２の接続対象部材２３と、第１，第２の接続対象部材２２，２３を接続している接続部２４とを備える。接続部２４は、導電性粒子１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。なお、図３では、導電性粒子１は、図示の便宜上、略図的に示されている。
【００９６】
第１の接続対象部材２２は上面２２ａに、複数の第１の電極２２ｂを有する。第２の接続対象部材２３は下面２３ａに、複数の第２の電極２３ｂを有する。第１の電極２２ｂと第２の電極２３ｂとが、１つ又は複数の導電性粒子１により電気的に接続されている。従って、第１，第２の接続対象部材２２，２３が導電性粒子１により電気的に接続されている。
【００９７】
上記接続構造体の製造方法は特に限定されない。接続構造体の製造方法の一例としては、第１の接続対象部材と第２の接続対象部材との間に上記異方性導電材料を配置し、積層体を得た後、該積層体を加熱及び加圧する方法等が挙げられる。加熱及び加圧により、導電性粒子１のはんだ層５が溶融して、該導電性粒子１により電極間が電気的に接続される。さらに、バインダー樹脂が熱硬化性樹脂である場合には、バインダー樹脂が硬化して、硬化したバインダー樹脂により第１，第２の接続対象部材２２，２３が接続される。
【００９８】
上記加圧の圧力は９．８×１０４〜４．９×１０６Ｐａ程度である。上記加熱の温度は、１２０〜２２０℃程度である。
【００９９】
図４に、図３に示す接続構造体２１における導電性粒子１と第１，第２の電極２２ｂ，２３ｂとの接続部分を拡大して正面断面図で示す。図４に示すように、接続構造体２１では、上記積層体を加熱及び加圧することにより、導電性粒子１のはんだ層５が溶融した後、溶融したはんだ層部分５ａが第１，第２の電極２２ｂ，２３ｂと十分に接触する。すなわち、表面層がはんだ層５である導電性粒子を用いることにより、導電層の表面層がニッケル、金又は銅等の金属である導電性粒子を用いた場合と比較して、導電性粒子１と電極２２ｂ，２３ｂとの接触面積を大きくすることができる。このため、接続構造体２１の導通信頼性を高めることができる。なお、加熱により、一般にフラックスは次第に失活する。
【０１００】
上記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である電子部品が挙げられる。上記異方性導電材料は、電子部品を接続するための異方性導電材料であることが好ましい。上記異方性導電材料は、液状であって、かつ液状の状態で接続対象部材の上面に塗工される異方性導電材料であることが好ましい。
【０１０１】
上記接続対象部材に設けられている電極としては、金電極、ニッケル電極、錫電極、アルミニウム電極、銅電極、モリブデン電極及びタングステン電極等の金属電極が挙げられる。上記接続対象部材がフレキシブルプリント基板である場合には、上記電極は金電極、ニッケル電極、錫電極又は銅電極であることが好ましい。上記接続対象部材がガラス基板である場合には、上記電極はアルミニウム電極、銅電極、モリブデン電極又はタングステン電極であることが好ましい。なお、上記電極がアルミニウム電極である場合には、アルミニウムのみで形成された電極であってもよく、金属酸化物層の表面にアルミニウム層が積層された電極であってもよい。上記金属酸化物としては、３価の金属元素がドープされた酸化インジウム及び３価の金属元素がドープされた酸化亜鉛等が挙げられる。上記３価の金属元素としては、Ｓｎ、Ａｌ及びＧａ等が挙げられる。
【０１０２】
以下、実施例及び比較例を挙げて、本発明を具体的に説明する。本発明は、以下の実施例のみに限定されない。
【０１０３】
（実施例１）
（１）導電性粒子の作製
平均粒子径２０μｍのジビニルベンゼン樹脂粒子（積水化学工業社製、ミクロパールＳＰ−２２０）を無電解ニッケルめっきし、樹脂粒子の表面上に厚さ０．１μｍの下地ニッケルめっき層を形成した。次いで、下地ニッケルめっき層が形成された樹脂粒子を電解銅めっきし、厚さ１μｍの銅層を形成した。更に、錫及びビスマスを含有する電解めっき液を用いて、電解めっきし、厚さ１μｍのはんだ層を形成した。このようにして、樹脂粒子の表面上に厚み１μｍの銅層が形成されており、該銅層の表面に厚み１μｍのはんだ層（錫：ビスマス＝４３重量％：５７重量％）が形成されている導電性粒子Ａを作製した。
【０１０４】
（２）異方性導電材料の作製
バインダー樹脂としてＴＥＰＩＣ−ＰＡＳ Ｂ２２（日産化学工業社製、比重１．２）１００重量部、硬化剤としてＴＥＰ−２Ｅ４ＭＺ（日本曹達社製）１５重量部と、ロジン５重量部とを配合し、さらに得られた導電性粒子Ａ１０重量部を添加した後、遊星式攪拌機を用いて２０００ｒｐｍで５分間攪拌することにより、異方性導電ペーストである異方性導電材料を得た。
【０１０５】
（実施例２）
錫及びビスマスを含有する電解めっき液を用いて、電解めっきし、はんだ層の厚みを３μｍに変更したこと以外は実施例１と同様にして、導電性粒子及び異方性導電材料を得た。
【０１０６】
（実施例３）
錫及びビスマスを含有する電解めっき液を用いて、電解めっきし、はんだ層の厚みを５μｍに変更したこと以外は実施例１と同様にして、導電性粒子及び異方性導電材料を得た。
【０１０７】
（実施例４）
樹脂粒子を、平均粒子径３０μｍのジビニルベンゼン樹脂粒子（積水化学工業社製、ミクロパール−ＳＰ２３０）に変更したこと以外は実施例１と同様にして、導電性粒子及び異方性導電材料を得た。
【０１０８】
（実施例５）
樹脂粒子を、平均粒子径３０μｍのジビニルベンゼン樹脂粒子（積水化学工業社製、ミクロパールＳＰ−２３０）に変更したこと以外は実施例２と同様にして、導電性粒子及び異方性導電材料を得た。
【０１０９】
（実施例６）
樹脂粒子を、平均粒子径３０μｍのジビニルベンゼン樹脂粒子（積水化学工業社製、ミクロパールＳＰ−２３０）に変更したこと以外は実施例３と同様にして、導電性粒子及び異方性導電材料を得た。
【０１１０】
（実施例７）
錫及びビスマスを含有する電解めっき液を用いて、電解めっきし、はんだ層の厚みを７μｍに変更したこと以外は実施例１と同様にして、導電性粒子及び異方性導電材料を得た。
【０１１１】
（実施例８）
（１）導電性粒子の作製
錫及びビスマスを含有する電解めっき液を用いて、平均粒子径２０μｍのジビニルベンゼン樹脂粒子（積水化学工業社製、ミクロパールＳＰ−２２０）を電解めっきし、樹脂粒子の表面上に厚さ１μｍのはんだ層を形成した。このようにして、樹脂粒子の表面上に厚み１μｍのはんだ層（錫：ビスマス＝４３重量％：５７重量％）が形成されている導電性粒子Ｂを作製した。
【０１１２】
（２）異方性導電材料の作製
導電性粒子Ａを導電性粒子Ｂに変更したこと以外は実施例１と同様にして、導電性粒子及び異方性導電材料を得た。
【０１１３】
（実施例９）
導電性粒子Ａの配合量を１０重量部から１重量部に変更したこと以外は実施例１と同様にして、導電性粒子及び異方性導電材料を得た。
【０１１４】
（実施例１０）
導電性粒子Ａの配合量を１０重量部から３０重量部に変更したこと以外は実施例１と同様にして、導電性粒子及び異方性導電材料を得た。
【０１１５】
（実施例１１）
導電性粒子Ａの配合量を１０重量部から８０重量部に変更したこと以外は実施例１と同様にして、導電性粒子及び異方性導電材料を得た。
【０１１６】
（実施例１２）
導電性粒子Ａの配合量を１０重量部から１５０重量部に変更したこと以外は実施例１と同様にして、導電性粒子及び異方性導電材料を得た。
【０１１７】
（実施例１３）
ロジンを添加しなかったこと以外は実施例１と同様にして、導電性粒子及び異方性導電材料を得た。
【０１１８】
（実施例１４）
樹脂粒子を、平均粒子径４０μｍのジビニルベンゼン樹脂粒子に変更したこと以外は実施例１と同様にして、導電性粒子及び異方性導電材料を得た。
【０１１９】
（実施例１５）
樹脂粒子を、平均粒子径１０μｍのジビニルベンゼン樹脂粒子に変更したこと以外は実施例１と同様にして、導電性粒子及び異方性導電材料を得た。
【０１２０】
（実施例１６）
バインダー樹脂をＴＥＰＩＣ−ＰＡＳ Ｂ２２（日産化学工業社製、比重１．２）からＥＸＡ−４８５０−１５０（ＤＩＣ社製、比重１．２）に変更したこと以外は実施例１と同様にして、導電性粒子及び異方性導電材料を得た。
【０１２１】
（実施例１７）
ヒュームドシリカとしてＰＭ−２０Ｌ（トクヤマ社製）０．５重量部を加えたこと以外は実施例１６と同様にして、導電性粒子及び異方性導電材料を得た。
【０１２２】
（実施例１８）
ヒュームドシリカとしてＰＭ−２０Ｌ（トクヤマ社製）２重量部を加えたこと以外は実施例１６と同様にして、導電性粒子及び異方性導電材料を得た。
【０１２３】
（実施例１９）
ヒュームドシリカとしてＰＭ−２０Ｌ（トクヤマ社製）４重量部を加えたこと以外は実施例１６と同様にして、導電性粒子及び異方性導電材料を得た。
【０１２４】
（実施例２０）
（１）導電性粒子の作製
平均粒子径２０μｍのジビニルベンゼン樹脂粒子（積水化学工業社製、ミクロパールＳＰ−２２０）を無電解ニッケルめっきし、樹脂粒子の表面上に厚さ０．１μｍの下地ニッケルめっき層を形成した。更に、錫及びビスマスを含有する電解めっき液を用いて、電解めっきし、厚さ１μｍのはんだ層を形成した。このようにして、樹脂粒子の表面上に厚み１μｍのはんだ層（錫：ビスマス＝４３重量％：５７重量％）が形成されている導電性粒子Ｃを作製した。
【０１２５】
（２）異方性導電材料の作製
導電性粒子Ａを導電性粒子Ｃに変更したこと以外は実施例１と同様にして、導電性粒子及び異方性導電材料を得た。
【０１２６】
（比較例１）
はんだ粒子（錫：ビスマス＝４３重量％：５７重量％、平均粒子径１５μｍ）を用意して、上記はんだ粒子を用いたこと以外は実施例１と同様にして、異方性導電材料を得た。
【０１２７】
（評価）
（１）異方性導電材料の粘度
異方性導電材料を作製した後、２５℃で７２時間保管した。保管後に異方性導電材料を撹拌して、導電性粒子が沈降していない状態で、異方性導電材料の粘度を測定した。
【０１２８】
Ｅ型粘度測定装置（ＴＯＫＩ ＳＡＮＧＹＯ ＣＯ．ＬＴＤ社製、商品名：ＶＩＳＣＯＭＥＴＥＲ ＴＶ−２２、使用ローター：φ１５ｍｍ、温度：２５℃）を用いて、２５℃及び５ｒｐｍにおける粘度η５を測定した。また、同様に、２５℃及び０．５ｒｐｍにおける粘度η０．５を測定し、粘度比（η０．５／η５）を求めた。
【０１２９】
（２）貯蔵安定性
異方性導電材料を作製した後、２５℃で７２時間保管した。保管後に、異方性導電材料において、導電性粒子が沈降しているか否かを目視で観察した。導電性粒子が沈降していない場合を「○」、沈降している場合を「×」として結果を下記の表１，２に示した。
【０１３０】
（３）接続構造体の作製
Ｌ／Ｓが２００μｍ／２００μｍの金電極パターンが上面に形成されたＦＲ４基板を用意した。また、Ｌ／Ｓが２００μｍ／２００μｍの金電極パターンが下面に形成されたポリイミド基板（フレキシブル基板）を用意した。また、異方性導電材料を作製した後、２５℃で７２時間保管した。
【０１３１】
上記ＦＲ４基板の上面に、２５℃で７２時間保管した後の異方性導電材料を撹拌せずに、厚さ５０μｍとなるように塗工し、異方性導電材料層を形成した。
【０１３２】
次に、異方性導電材料層の上面にポリイミド基板（フレキシブル基板）を、電極同士が対向するように積層した。その後、異方性導電材料層の温度が２００℃となるようにヘッドの温度を調整しながら、半導体チップの上面に加圧加熱ヘッドを載せ、２．０ＭＰａの圧力をかけて、はんだを溶融させ、かつ異方性導電材料層を１８５℃で硬化させ、接続構造体（撹拌前の異方性導電材料を用いた接続構造体）を得た。
【０１３３】
また、２５℃で７２時間保管した後の異方性導電材料を撹拌して、導電性粒子を再度分散させた異方性導電材料を用いて、上記のようにして接続構造体（撹拌後の異方性導電材料を用いた接続構造体）を得た。
【０１３４】
（４）横方向に隣接する電極間の絶縁性試験
得られた接続構造体において、隣接する電極間のリークの有無を、テスターで抵抗を測定することにより評価した。抵抗が５００ＭΩ以下である場合を「×」とし、抵抗が５００ＭΩを超えて１０００ＭΩ未満である場合を「△」とし、抵抗が１０００ＭΩを超える場合を「○」として下記の表１，２に示した。
【０１３５】
（５）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。２つ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。接続抵抗の平均値が１．２Ω以下である場合を「○」、１．２を超えて２Ω未満である場合を「△」、接続抵抗の平均値が２Ωを超える場合を「×」として結果を下記の表１，２に示した。
【０１３６】
（６）耐衝撃試験
Ｌ／Ｓが１００μｍ／１００μｍの金電極パターンが上面に形成されたＦＲ４基板を用意した。また、Ｌ／Ｓが１００μｍ／１００μｍの金電極パターンが下面に形成された半導体チップを用意した。また、異方性導電材料を作製した後、２５℃で７２時間保管した。
【０１３７】
上記ＦＲ４基板の上面に、２５℃で７２時間保管した後の異方性導電材料を撹拌せずに、厚さ５０μｍとなるように塗工し、異方性導電材料層を形成した。
【０１３８】
次に、異方性導電材料層の上面に半導体チップを、電極同士が対向するように積層した。その後、異方性導電材料層の温度が２００℃となるようにヘッドの温度を調整しながら、半導体チップの上面に加圧加熱ヘッドを載せ、２．０ＭＰａの圧力をかけて、はんだを溶融させ、かつ異方性導電材料層を１８５℃で硬化させ、接続構造体（撹拌前の異方性導電材料を用いた接続構造体）を得た。
【０１３９】
また、２５℃で７２時間保管した後の異方性導電材料を撹拌して、導電性粒子を再度分散させた異方性導電材料を用いて、上記のようにして接続構造体（撹拌後の異方性導電材料を用いた接続構造体）を得た。
【０１４０】
さらに、この基板を高さ７０ｃｍの位置から落下させて各半田接合部の導通を確認することにより耐衝撃性の評価を行った。初期抵抗値からの抵抗値の上昇率が３０％以下である場合を「○」、初期抵抗値からの抵抗値の上昇率が３０％を超えて５０％以下である場合を「△」、初期抵抗値からの抵抗値の上昇率が５０％を超える場合を「×」として結果を下記の表１，２に示した。
【０１４１】
【表１】
【０１４２】
【表２】
【０１４３】
表１，２に示すように、実施例１〜２０の導電性粒子を再度分散させた異方性導電材料を用いた接続構造体では、横方向に隣接する電極間のリークが無く、上下の電極間が十分に接続されていることがわかる。さらに、実施例１〜２０の異方性導電材料では、長期間保管されても導電性粒子が沈降し難く、貯蔵安定性に優れていることがわかる。なお、実施例１〜２０の樹脂粒子を有する導電性粒子を含む異方性導電材料を用いた接続構造体では、比較例１のはんだ粒子を含む異方性導電材料を用いた接続構造体と比較して、導電性粒子がコアに柔軟性が高い樹脂粒子を有するため、導電性粒子に接触した電極が損傷し難く、かつ耐衝撃性に優れている。
【符号の説明】
【０１４４】
１…導電性粒子
１ａ…表面
２…樹脂粒子
２ａ…表面
３…導電層
４…第１の導電層
４ａ…表面
５…はんだ層
５ａ…溶融したはんだ層部分
１１…導電性粒子
１２…はんだ層
２１…接続構造体
２２…第１の接続対象部材
２２ａ…上面
２２ｂ…第１の電極
２３…第２の接続対象部材
２３ａ…下面
２３ｂ…第２の電極
２４…接続部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、はんだ層を有する導電性粒子を含む異方性導電材料に関し、より詳細には、例えば、電極間の電気的な接続に用いることができる異方性導電材料、並びに該異方性導電材料を用いた接続構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣチップとフレキシブルプリント回路基板との接続、液晶駆動用ＩＣチップ間の接続、及びＩＣチップとＩＴＯ電極を有する回路基板との接続等に、導電性粒子が用いられている。例えば、ＩＣチップの電極と回路基板の電極との間に導電性粒子を配置した後、加熱及び加圧により導電性粒子を電極に接触させて、上記電極同士を電気的に接続できる。
【０００３】
また、上記導電性粒子は、バインダー樹脂中に分散され、異方性導電材料としても用いられている。
【０００４】
上記導電性粒子の一例として、下記の特許文献１には、ニッケル又はガラスにより形成された基材粒子と、該基材粒子の表面を被覆しているはんだ層とを有する導電性粒子が開示されている。この導電性粒子は、ポリマーマトリックスと混合され、異方性導電材料として用いられている。
【０００５】
下記の特許文献２には、樹脂粒子と、該樹脂粒子の表面を被覆しているニッケルめっき層と、該ニッケルめっき層の表面を被覆しているはんだ層とを有する導電性粒子が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第２７６９４９１号公報
【特許文献２】特開平９−３０６２３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載の導電性粒子では、導電性粒子における基材粒子の材料がガラス又はニッケルであるため、異方性導電材料において、導電性粒子が沈降することがある。このため、導電接続の際に、異方性導電材料を均一に塗工できず、上下の電極間に導電性粒子が配置されないことがある。さらに、凝集した導電性粒子によって、横方向に隣り合う電極間の短絡が生じることがある。
【０００８】
なお、特許文献１では、導電性粒子における基材粒子の材料がガラス又はニッケルである構成が記載されているにすぎず、具体的には、基材粒子をニッケルのような強磁性金属により形成することが記載されているにすぎない。
【０００９】
特許文献２に記載の導電性粒子は、バインダー樹脂に分散されて用いられていない。この導電性粒子の粒子径は大きいので、該導電性粒子は、バインダー樹脂に分散された異方性導電材料として用いるには好ましくないためである。特許文献２の実施例では、粒子径が６５０μｍの樹脂粒子の表面を導電層で被覆しており、粒子径が数百μｍの導電性粒子を得ており、この導電性粒子は、バインダー樹脂と混合された異方性導電材料として用いられていない。
【００１０】
特許文献２では、導電性粒子を用いて接続対象部材の電極間を接続する際には、１つの電極上に１つの導電性粒子を置き、次に導電性粒子上に電極を置いた後、加熱している。加熱により、はんだ層は、溶融して電極と接合する。しかしながら、このように、電極上に導電性粒子を置く作業は煩雑である。また、接続対象部材間には、樹脂層が存在しないため、接続信頼性が低い。
【００１１】
本発明の目的は、電極間の接続に用いた場合に、電極間の接続が容易であり、導通信頼性を高めることができる異方性導電材料、並びに該異方性導電材料を用いた接続構造体を提供することである。
【００１２】
本発明の限定的な目的は、導電性粒子が沈降し難く、該導電性粒子の分散性を高めることができる異方性導電材料、並びに該異方性導電材料を用いた接続構造体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の広い局面によれば、樹脂粒子と該樹脂粒子の表面を被覆している導電層とを有する導電性粒子と、バインダー樹脂とを含み、上記導電層の少なくとも外側の表面層が、はんだ層である、異方性導電材料が提供される。
【００１４】
本発明に係る異方性導電材料のある特定の局面では、上記導電性粒子の比重と上記バインダー樹脂の比重との差が、６．０以下である。
【００１５】
本発明に係る異方性導電材料の他の特定の局面では、上記導電性粒子の比重が１．０〜７．０であり、かつ上記バインダー樹脂の比重が０．８〜２．０である。
本発明に係る異方性導電材料のさらに他の特定の局面では、上記導電性粒子の平均粒子径は、１〜１００μｍである。
【００１６】
本発明に係る異方性導電材料の別の特定の局面では、フラックスがさらに含まれている。
【００１７】
本発明に係る異方性導電材料の他の特定の局面では、上記導電性粒子は、上記樹脂粒子と上記はんだ層との間に、上記導電層の一部として上記はんだ層とは別に第１の導電層を有する。
【００１８】
本発明に係る異方性導電材料のさらに他の特定の局面では、上記第１の導電層は銅層である。
【００１９】
本発明に係る異方性導電材料１００重量％中、上記導電性粒子の含有量は１〜５０重量％であることが好ましい。
【００２０】
本発明に係る異方性導電材料の別の特定の局面では、該異方性導電材料は液状であり、２５℃及び５ｒｐｍにおける粘度は１〜３００Ｐａ・ｓである。
【００２１】
本発明に係る異方性導電材料のさらに別の特定の局面では、該異方性導電材料は液状であり、２５℃及び０．５ｒｐｍでの粘度の２５℃及び５ｒｐｍでの粘度に対する粘度比が１．１〜３．０である。
【００２２】
本発明に係る接続構造体は、第１の接続対象部材と、第２の接続対象部材と、該第１，第２の接続対象部材を接続している接続部とを備えており、該接続部が、本発明に従って構成された異方性導電材料により形成されている。
【００２３】
本発明に係る接続構造体のある特定の局面では、上記第１の接続対象部材が複数の第１の電極を有し、上記第２の接続対象部材が複数の第２の電極を有し、上記第１の電極と上記第２の電極とが上記異方性導電材料に含まれている導電性粒子により電気的に接続されている。
【００２４】
本発明に係る接続構造体の他の特定の局面では、隣接する複数の上記第１の電極の電極間距離が２００μｍ以下であり、隣接する複数の上記第２の電極の電極間距離が２００μｍ以下であり、上記導電性粒子の平均粒子径が、隣接する複数の上記第１の電極の電極間距離の１／４以下であり、かつ隣接する複数の上記第２の電極の電極間距離の１／４以下である。
【発明の効果】
【００２５】
本発明に係る異方性導電材料では、特定の上記導電性粒子とバインダー樹脂とを含むので、電極間の接続に用いた場合に、電極間を容易に接続できる。さらに、上記導電性粒子が樹脂粒子と該樹脂粒子の表面を被覆している導電層とを有し、かつ該導電層の少なくとも外側の表面層がはんだ層であるので、導通信頼性を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る異方性導電材料に含まれている導電性粒子を示す断面図である。
【図２】図２は、導電性粒子の変形例を示す断面図である。
【図３】図３は、本発明の一実施形態に係る異方性導電材料を用いた接続構造体を模式的に示す正面断面図である。
【図４】図４は、図３に示す接続構造体の導電性粒子と電極との接続部分を拡大して示す正面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の詳細を説明する。
【００２８】
本発明に係る異方性導電材料は、導電性粒子とバインダー樹脂とを含む。該導電性粒子は、樹脂粒子と、該樹脂粒子の表面を被覆している導電層とを有する。導電性粒子における導電層の少なくとも外側の表面層は、はんだ層である。
【００２９】
本発明に係る異方性導電材料は、上記構成を備えているので、電極間の接続に用いた場合に、電極間の接続が容易である。例えば、接続対象部材上に設けられた電極上に導電性粒子を１個ずつ配置せずに、接続対象部材上に異方性導電材料を塗工するだけで、電極上に導電性粒子を配置できる。さらに、接続対象部材上に異方性導電材料層を形成した後、該異方性導電材料層に他の接続対象部材を電極が対向するように積層するだけで、電極間を電気的に接続できる。従って、接続対象部材の電極間が接続された接続構造体の製造効率を高めることができる。さらに、接続対象部材間には、導電性粒子だけでなくバインダー樹脂も存在するので、接続対象部材を強固に接着させることができ、接続信頼性を高めることができる。
【００３０】
さらに、本発明に係る異方性導電材料を電極間の接続に用いた場合に、導通信頼性を高くすることができる。導電性粒子における導電層の外側の表面層がはんだ層であるので、例えば、加熱によりはんだ層を溶融させることにより、はんだ層と電極との接触面積を大きくすることができる。従って、本発明に係る異方性導電材料では、導電層の外側の表面層が金層又はニッケル層等のはんだ層以外の金属である導電性粒子を含む異方性導電材料と比較して、導通信頼性を高めることができる。
【００３１】
加えて、導電性粒子における基材粒子が、ニッケルなどの金属又はガラスにより形成された粒子ではなく、樹脂により形成された樹脂粒子であるので、導電性粒子の柔軟性を高めることができる。このため、導電性粒子に接触した電極の損傷を抑制できる。さらに、樹脂粒子を有する導電性粒子を用いることにより、ニッケルなどの金属又はガラスにより形成された粒子を有する導電性粒子を用いた場合と比較して、該導電性粒子を介して接続された接続構造体の耐衝撃性を高めることができる。
【００３２】
また、導電性粒子の比重とバインダー樹脂の比重との差が６．０以下である場合、及び導電性粒子の比重が１．０〜７．０であり、かつバインダー樹脂の比重が０．８〜２．０である場合には、異方性導電材料における導電性粒子の沈降を顕著に抑制できる。このため、接続対象部材上に異方性導電材料を均一に塗工でき、上下の電極間に導電性粒子をより一層確実に配置できる。さらに、凝集した導電性粒子によって、接続されてはならない横方向に隣り合う電極間が接続され難く、隣り合う電極間の短絡が生じるのを抑制できる。このため、電極間の導通信頼性を高めることができる。
【００３３】
（導電性粒子）
図１に、本発明の一実施形態に係る異方性導電材料に含まれている導電性粒子を断面図で示す。
【００３４】
図１に示すように、導電性粒子１は、樹脂粒子２と、該樹脂粒子２の表面２ａを被覆している導電層３とを有する。導電性粒子１は、樹脂粒子２の表面２ａが導電層３により被覆された被覆粒子である。従って、導電性粒子１は導電層３を表面１ａに有する。
【００３５】
導電層３は、樹脂粒子２の表面２ａを被覆している第１の導電層４と、該第１の導電層４の表面４ａを被覆しているはんだ層５（第２の導電層）とを有する。導電層３の外側の表面層が、はんだ層５である。従って、導電性粒子１は、導電層３の一部としてはんだ層５を有し、更に樹脂粒子２とはんだ層５との間に、導電層３の一部としてはんだ層５とは別に第１の導電層４を有する。このように、導電層３は、多層構造を有していてもよく、２層又は３層以上の多層構造を有していてもよい。
【００３６】
上記のように、導電層３は２層構造を有する。図２に示す変形例のように、導電性粒子１１は、単層の導電層として、はんだ層１２を有していてもよい。導電性粒子における導電層の少なくとも外側の表面層が、はんだ層であればよい。ただし、導電性粒子の作製が容易であるので、導電性粒子１と導電性粒子１１とのうち、導電性粒子１が好ましい。
【００３７】
樹脂粒子２の表面２ａに導電層３を形成する方法、並びに樹脂粒子２の表面２ａ又は導電層の表面にはんだ層を形成する方法は特に限定されない。導電層３及びはんだ層５，１２を形成する方法としては、例えば、無電解めっきによる方法、電気めっきによる方法、物理的蒸着による方法、並びに金属粉末もしくは金属粉末とバインダーとを含むペーストを樹脂粒子の表面にコーティングする方法等が挙げられる。なかでも、無電解めっき又は電気めっきが好適である。上記物理的蒸着による方法としては、真空蒸着、イオンプレーティング及びイオンスパッタリング等の方法が挙げられる。
【００３８】
はんだ層５，１２を容易に形成できるので、はんだ層５，１２を形成する方法は、電気めっきによる方法が好ましい。はんだ層５，１２は、電気めっきにより形成されていることが好ましい。
【００３９】
はんだ層５，１２を形成する方法として物理的な衝突による方法も、生産性を高める観点で有効である。物理的な衝突により形成する方法としては、例えばシータコンポーザ（徳寿工作所社製）を用いてコーティングする方法がある。
【００４０】
はんだ層を構成する材料は、ＪＩＳ Ｚ３００１：溶剤用語に基づき、液相線が４５０℃以下である溶可材であれば特に限定されない。はんだ層の組成としては、例えば亜鉛、金、鉛、銅、錫、ビスマス、インジウムなどを含む金属組成が挙げられる。なかでも低融点で鉛フリーである錫−インジウム系（１１７℃共晶）、又は錫−ビスマス系（１３９℃共晶）が好ましい。すなわち、はんだ層は、鉛を含まないことが好ましく、錫とインジウムとを含むはんだ層、又は錫とビスマスとを含むはんだ層であることが好ましい。
【００４１】
従来、導電層の外側の表面層にはんだ層を有する導電性粒子の粒子径は、数百μｍ程度であった。これは、粒子径が数十μｍであり、かつ導電層の外側の表面層にはんだ層を有する導電性粒子を得ようとしても、はんだ層を均一に形成できなかったためである。これに対して、無電解めっき時に分散条件を最適化することによりはんだ層を形成した場合には、導電性粒子の粒子径が数十μｍ、特に粒子径が１〜１００μｍの導電性粒子を得る場合であっても、樹脂粒子の表面又は導電層の表面にはんだ層を均一に形成できる。
【００４２】
導電層３のうち、はんだ層とは別の第１の導電層４は、金属により形成されていることが好ましい。はんだ層とは別の第１の導電層を構成する金属は、特に限定されない。該金属としては、例えば、金、銀、銅、白金、パラジウム、亜鉛、鉛、アルミニウム、コバルト、インジウム、ニッケル、クロム、チタン、アンチモン、ビスマス、ゲルマニウム及びカドミウム、並びにこれらの合金等が挙げられる。また、上記金属として、錫ドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）も用いることができる。上記金属は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。
【００４３】
第１の導電層４は、ニッケル層、パラジウム層、銅層又は金層であることが好ましく、ニッケル層又は金層であることがより好ましく、銅層であることが更に好ましい。導電性粒子は、ニッケル層、パラジウム層、銅層又は金層を有することが好ましく、ニッケル層又は金層を有することがより好ましく、銅層を有することが更に好ましい。これらの好ましい導電層を有する導電性粒子を電極間の接続に用いることにより、電極間の接続抵抗をより一層低くすることができる。また、これらの好ましい導電層の表面には、はんだ層をより一層容易に形成できる。なお、第１の導電層４は、はんだ層であってもよい。導電性粒子は、複数層のはんだ層を有していてもよい。
【００４４】
はんだ層５，１２の厚みは、５ｎｍ〜４０，０００ｎｍの範囲内であることが好ましい。はんだ層５，１２の厚みのより好ましい下限は１０ｎｍ、更に好ましい下限は２０ｎｍ、より好ましい上限は３０，０００ｎｍ、更に好ましい上限は２０，０００ｎｍ、特に好ましい上限は１０，０００ｎｍである。はんだ層５，１２の厚みが上記下限を満たすと、導電性を十分に高くすることができる。導電層の厚みが上記上限を満たすと、樹脂粒子２とはんだ層５，１２との熱膨張率の差が小さくなり、はんだ層５，１２の剥離が生じ難くなる。
【００４５】
導電層が多層構造を有する場合には、導電層の合計厚み（導電層３の厚み；第１の導電層４とはんだ層５との合計の厚み）は、１０ｎｍ〜４０，０００ｎｍの範囲内であることが好ましい。導電層が多層構造を有する場合の上記導電層の合計厚みは、更に好ましい上限は３０，０００ｎｍ、更に一層好ましい上限は２０，０００ｎｍ、特に好ましい上限は１０，０００ｎｍである。導電層が多層構造を有する場合には、導電層の合計厚み（導電層３の厚み；第１の導電層４とはんだ層５との合計の厚み）は、１０ｎｍ〜１０，０００ｎｍの範囲内であることがより好ましい。導電層が多層構造を有する場合の上記導電層の合計厚みの更に好ましい下限は２０ｎｍ、特に好ましい下限は３０ｎｍ、より好ましい上限は８，０００ｎｍ、特に好ましい上限は７，０００ｎｍ、特に好ましい上限は６，０００ｎｍ、最も好ましい上限は５，０００ｎｍである。
【００４６】
樹脂粒子２を形成するための樹脂としては、例えば、ポリオレフィン樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、尿素樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、飽和ポリエステル樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリスルホン、ポリフェニレンオキサイド、ポリアセタール、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルエーテルケトン及びポリエーテルスルホン等が挙げられる。樹脂粒子２の硬度を好適な範囲に容易に制御できるので、樹脂粒子２を形成するための樹脂は、エチレン性不飽和基を有する重合性単量体を１種又は２種以上重合させた重合体であることが好ましい。
【００４７】
導電性粒子１，１１の平均粒子径は、１μｍ〜１００μｍの範囲内であることが好ましい。導電性粒子１，１１の平均粒子径のより好ましい下限は１．５μｍ、より好ましい上限は８０μｍ、更に好ましい上限は５０μｍ、特に好ましい上限は４０μｍである。導電性粒子１，１１の平均粒子径が上記下限及び上限を満たすと、導電性粒子１，１１と電極との接触面積を充分に大きくすることができ、かつ導電層を形成する際に凝集した導電性粒子１，１１が形成されにくくなる。また、導電性粒子１，１１を介して接続された電極間の間隔が大きくなりすぎず、かつ導電層が樹脂粒子２の表面２ａから剥離し難くなる。
【００４８】
異方性導電材料における導電性粒子に適した大きさであり、かつ電極間の間隔をより一層小さくすることができるので、導電性粒子１，１１の平均粒子径は、１μｍ〜１００μｍの範囲内であることが特に好ましい。
【００４９】
上記樹脂粒子は、実装する基板の電極サイズ又はランド経によって使い分けることができる。
【００５０】
上下の電極間をより一層確実に接続し、かつ横方向に隣接する電極間の短絡をより一層抑制する観点からは、導電性粒子の平均粒子径Ｃの樹脂粒子の平均粒子径Ａに対する比（Ｃ／Ａ）は、１．０を超え、好ましくは２．０以下である。また、上記樹脂粒子と上記はんだ層との間に上記第１の導電層がある場合に、はんだ層を除く導電性粒子部分の平均粒子径Ｂに対する樹脂粒子の平均粒子径Ａに対する比（Ｂ／Ａ）は、１．０を超え、好ましくは１．５以下である。さらに、上記樹脂粒子と上記はんだ層との間に上記第１の導電層がある場合に、はんだ層を含む導電性粒子の平均粒子径Ｃのはんだ層を除く導電性粒子部分の平均粒子径Ｂに対する比（Ｃ／Ｂ）は、１．０を超え、好ましくは２．０以下である。上記比（Ｂ／Ａ）が上記範囲内であったり、上記比（Ｃ／Ｂ）が上記範囲内であったりすると、上下の電極間をより一層確実に接続し、かつ横方向に隣接する電極間の短絡をより一層抑制できる。
【００５１】
ＦＯＢ及びＦＯＦ用途向け異方性導電材料：
本発明に係る異方性導電材料は、フレキシブルプリント基板とガラスエポキシ基板との接続（ＦＯＢ（Ｆｉｌｍ ｏｎ Ｂｏａｒｄ））との接続、又はフレキシブルプリント基板とフレキシブルプリント基板との接続（ＦＯＦ（Ｆｉｌｍ ｏｎ Ｆｉｌｍ））に好適に用いられる。
【００５２】
ＦＯＢ及びＦＯＦ用途では、電極がある部分（ライン）と電極がない部分（スペース）との寸法であるＬ＆Ｓは、一般に１００〜５００μｍである。ＦＯＢ及びＦＯＦ用途で用いる樹脂粒子の平均粒子径は１０〜１００μｍであることが好ましい。樹脂粒子の平均粒子径が１０μｍ以上であると、電極間に配置される異方性導電材料及び接続部の厚みが十分に厚くなり、接着力がより一層高くなる。樹脂粒子の平均粒子径が１００μｍ以下であると、隣接する電極間で短絡がより一層生じ難くなる。
【００５３】
フリップチップ用途向け異方性導電材料：
本発明に係る異方性導電材料は、フリップチップ用途に好適に用いられる。
【００５４】
フリップチップ用途では、一般にランド径が１５〜８０μｍである。フリップチップ用途で用いる樹脂粒子の平均粒子径は１〜１５μｍであることが好ましい。樹脂粒子の平均粒子径が１μｍ以上であると、該樹脂粒子の表面上に配置されるはんだ層の厚みを十分に厚くすることができ、電極間をより一層確実に電気的に接続することができる。樹脂粒子の平均粒子径が１０μｍ以下であると、隣接する電極間で短絡がより一層生じ難くなる。
【００５５】
ＣＯＦ向け異方性導電材料：
本発明に係る異方性導電材料は、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））に好適に用いられる。
【００５６】
ＣＯＦ用途では、電極がある部分（ライン）と電極がない部分（スペース）との寸法であるＬ＆Ｓは、一般に１０〜５０μｍである。ＣＯＦ用途で用いる樹脂粒子の平均粒子径は１〜１０μｍであることが好ましい。樹脂粒子の平均粒子径が１μｍ以上であると、該樹脂粒子の表面上に配置されるはんだ層の厚みを十分に厚くすることができ、電極間をより一層確実に電気的に接続することができる。樹脂粒子の平均粒子径が１０μｍ以下であると、隣接する電極間で短絡がより一層生じ難くなる。
【００５７】
樹脂粒子２及び導電性粒子１，１１の「平均粒子径」は、数平均粒子径を示す。樹脂粒子２及び導電性粒子１，１１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。
【００５８】
（異方性導電材料）
本発明に係る異方性導電材料は、上述した導電性粒子と、バインダー樹脂とを含む。すなわち、本発明に係る異方性導電材料に含まれている導電性粒子は、樹脂粒子と、該樹脂粒子の表面を被覆している導電層とを有し、かつ導電層の少なくとも外側の表面層が、はんだ層である。本発明に係る異方性導電材料は、液状であることが好ましく、異方性導電ペーストであることが好ましい。
【００５９】
本発明に係る異方性導電材料が液状である場合、２５℃及び５ｒｐｍにおける粘度η５が１〜３００Ｐａ・ｓであることが好ましい。また、２５℃及び０．５ｒｐｍでの粘度η０．５（Ｐａ・ｓ）の２５℃及び５ｒｐｍでの粘度η５（Ｐａ・ｓ）に対する粘度比（η０．５／η５）は、１．１〜３．０であることが好ましい。上記粘度η５及び上記粘度比（η０．５／η５）が上記範囲内であれば、異方性導電材料のディスペンサー等による塗布性がより一層良好になる。なお、上記粘度η５及び粘度η０．５は、Ｅ型粘度計を用いて測定された値である。
【００６０】
上記バインダー樹脂は特に限定されない。上記バインダー樹脂として、例えば、絶縁性の樹脂が用いられる。上記バインダー樹脂としては、例えば、ビニル樹脂、熱可塑性樹脂、硬化性樹脂、熱可塑性ブロック共重合体及びエラストマー等が挙げられる。上記バインダー樹脂は、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。
【００６１】
上記ビニル樹脂の具体例としては、酢酸ビニル樹脂、アクリル樹脂及びスチレン樹脂等が挙げられる。上記熱可塑性樹脂の具体例としては、ポリオレフィン樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体及びポリアミド樹脂等が挙げられる。上記硬化性樹脂の具体例としては、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ポリイミド樹脂及び不飽和ポリエステル樹脂等が挙げられる。なお、上記硬化性樹脂は、常温硬化型樹脂、熱硬化型樹脂、光硬化型樹脂又は湿気硬化型樹脂であってもよい。上記熱可塑性ブロック共重合体の具体例としては、スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体、スチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体、スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体の水素添加物、及びスチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体の水素添加物等が挙げられる。上記エラストマーの具体例としては、スチレン−ブタジエン共重合ゴム、及びアクリロニトリル−スチレンブロック共重合ゴム等が挙げられる。
【００６２】
上記バインダー樹脂は、熱硬化性樹脂であることが好ましい。この場合には、電極間を電気的に接続する際の加熱により、導電性粒子のはんだ層を溶融させるとともに、バインダー樹脂を硬化させることができる。このため、はんだ層による電極間の接続と、バインダー樹脂による接続対象部材の接続とを同時に行うことができる。
【００６３】
上記バインダー樹脂は、エポキシ樹脂であることが好ましい。この場合には、接続構造体における接続信頼性がより一層良好になる。また、フレキシブル基板等の柔軟性を有する接続対象部材を接続する場合に、ピール強度を向上させるためには硬化後の樹脂は低弾性領域に設計した方がよい。この観点から、異方性導電材料に用いるバインダー樹脂の２５℃での弾性率は３０００ＭＰａ以下であることが好ましい。上記弾性率が上記上限以下であると、剥離応力が加わった際に端部における応力が分散して、接着力が高くなる。異方性導電材料に用いるバインダー樹脂の２５℃での弾性率は、より好ましくは２５００ＭＰａ以下、更に好ましくは２０００ＭＰａ以下である。また、ピール強度を向上させるために、異方性導電材料に用いるバインダー樹脂のガラス転移温度（Ｔｇ）は好ましくは１０℃以上、好ましくは７０℃以下である。
【００６４】
上記弾性率を適切な範囲にすることが可能なエポキシ樹脂としては特に限定されないが、柔軟性を有するエポキシ樹脂が挙げられる。柔軟性を有するエポキシ樹脂は、例えば脂肪族ポリエーテル骨格を有すエポキシ樹脂であることが好ましく、脂肪族ポリエーテル骨格とグリシジルエーテル基とを有するエポキシ樹脂であることがより好ましい。
【００６５】
上記脂肪族ポリエーテル骨格は、アルキレングリコール骨格であることが好ましい。該アルキレングリコール骨格としては、ポリプロピレングリコール骨格及びポリテトラメチレングリコール骨格等が挙げられる。このような骨格を有するエポキシ樹脂としては、例えば、ポリテトラメチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル及びポリヘキサメチレングリコールジグリシジルエーテル等が挙げられる。
【００６６】
上記柔軟性を有するエポキシ樹脂の市販品としては、例えば、エポゴーセーＰＴ（四日市合成製）、ＥＸ−８４１（ナガセケムテックス社製）、ＹＬ７１７５−５００（三菱化学社製）、ＹＬ７１７５−１０００（三菱化学社製）、ＥＰ−４０００Ｓ（アデカ社製）、ＥＰ−４０００Ｌ（アデカ社製）、ＥＰ−４００３Ｓ（アデカ社製）、ＥＰ−４０１０Ｓ（アデカ社製）、ＥＸＡ−４８５０−１５０（ＤＩＣ社製）、及びＥＸＡ−４８５０−１０００（ＤＩＣ社製）等が挙げられる。
【００６７】
本発明に係る異方性導電材料は、バインダー樹脂を硬化させるために、硬化剤を含むことが好ましい。
【００６８】
上記硬化剤は特に限定されない。上記硬化剤としては、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硬化剤等が挙げられる。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。
【００６９】
また、異方導電性材料が液状である場合などに、接続時に液状の異方性導電材料がはみ出して、意図しない領域に配置されるのを抑制する観点から、必要に応じて異方性導電材料に光を照射又は熱を付与することでＢステージ状態にした方が有効な場合がある。例えば（メタ）アクリロイル基を有する樹脂と、光又は熱によってラジカルを発生させる化合物とを異方性導電材料中に配合することで、異方性導電材料をＢステージ状態にすることが可能となる。
【００７０】
本発明に係る異方性導電材料は、フラックスをさらに含むことが好ましい。フラックスの使用により、はんだ層の表面に酸化被膜が形成され難くなり、さらに、はんだ層又は電極表面に形成された酸化被膜を効果的に除去できる。
【００７１】
上記フラックスは特に限定されない。フラックスとして、はんだ接合等に一般的に用いられているフラックスを使用できる。フラックスとしては、例えば、塩化亜鉛、塩化亜鉛と無機ハロゲン化物との混合物、塩化亜鉛と無機酸との混合物、溶融塩、リン酸、リン酸の誘導体、有機ハロゲン化物、ヒドラジン、有機酸及び松脂等が挙げられる。フラックスは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。
【００７２】
上記溶融塩としては、塩化アンモニウム等が挙げられる。上記有機酸としては、乳酸、クエン酸、ステアリン酸、グルタミン酸及びヒドラジン等が挙げられる。上記松脂としては、活性化松脂及び非活性化松脂等が挙げられる。上記フラックスは、松脂であることが好ましい。松脂の使用により、電極間の接続抵抗を低くすることができる。
【００７３】
上記松脂はアビエチン酸を主成分とするロジン類である。フラックスは、ロジン類であることが好ましく、アビエチン酸であることがより好ましい。この好ましいフラックスの使用により、電極間の接続抵抗をより一層低くすることができる。
【００７４】
上記フラックスは、バインダー樹脂中に分散されていてもよく、導電性粒子の表面上に付着していてもよい。
【００７５】
本発明に係る異方性導電材料は、フラックスの活性度を調整するために、塩基性有機化合物を含んでいてもよい。上記塩基性有機化合物としては、塩酸アニリン及び塩酸ヒドラジン等が挙げられる。
【００７６】
上記導電性粒子の比重と上記バインダー樹脂の比重との差は、６．０以下であることが好ましい。この場合には、異方性導電材料の保管時に、導電性粒子が沈降するのを抑制できる。従って、接続対象部材上に異方性導電材料を均一に塗工でき、上下の電極間に導電性粒子をより一層確実に配置させることができ、かつ凝集した導電性粒子による横方向に隣り合う電極間の短絡の発生を抑制できる。さらに、電極間の導通信頼性を高めることができる。
【００７７】
上記導電性粒子の比重が１．０〜７．０であり、かつ上記バインダー樹脂の比重が０．８〜２．０であることが好ましい。この場合にも、異方性導電材料の保管時に、導電性粒子が沈降するのを抑制できる。このため、上下の電極間に導電性粒子をより一層確実に配置できる。さらに、凝集した導電性粒子によって、横方向に隣り合う電極間の短絡が生じるのを抑制できる。従って、電極間の導通信頼性を高めることができる。
【００７８】
上記導電性粒子の比重と上記バインダー樹脂の比重との差が６．０以下であり、上記導電性粒子の比重が１．０〜７．０であり、かつ上記バインダー樹脂の比重が０．８〜２．０であることが特に好ましい。
【００７９】
異方性導電材料の保管時に、導電性粒子が沈降するのをより一層抑制する観点からは、異方性導電材料１００重量％中、上記バインダー樹脂の含有量は３０〜９９．９９重量％の範囲内であることが好ましい。上記バインダー樹脂の含有量のより好ましい下限は５０重量％、更に好ましい下限は８０重量％、より好ましい上限は９９重量％である。上記バインダー樹脂の含有量が上記下限及び上限を満たすと、導電性粒子の沈降がより一層生じ難くなり、かつ異方性導電材料により接続された接続対象部材の接続信頼性をより一層高めることができる。
【００８０】
硬化剤を用いる場合には、上記バインダー樹脂（硬化性成分）１００重量部に対して、上記硬化剤の含有量は０．０１〜１００重量部の範囲内であることが好ましい。上記硬化剤の含有量のより好ましい下限は０．１重量部、より好ましい上限は５０重量部、更に好ましい上限は２０重量部である。上記硬化剤の含有量が上記下限及び上限を満たすと、上記バインダー樹脂を十分に硬化させることができ、更に硬化後に硬化剤に由来する残渣が生じ難くなる。
【００８１】
また、上記硬化剤が当量反応する硬化剤である場合、上記バインダー樹脂（硬化性成分）の硬化性官能基１００当量に対して、上記硬化剤の官能基当量は好ましくは３０当量以上、好ましくは１１０当量以下である。
【００８２】
異方性導電材料１００重量％中、上記導電性粒子の含有量は１〜５０重量％の範囲内であることが好ましい。上記導電性粒子の含有量のより好ましい下限は２重量％、より好ましい上限は４５重量％である。上記導電性粒子の含有量が上記下限及び上限を満たすと、導電性粒子の沈降がより一層生じ難くなり、かつ電極間の導通信頼性をより一層高めることができる。
【００８３】
異方性導電材料１００重量％中、フラックスの含有量は０〜３０重量％の範囲内であることが好ましい。異方性導電材料は、フラックスを含んでいなくてもよい。フラックスの含有量のより好ましい下限は０．５重量％、より好ましい上限は２５重量％である。フラックスの含有量が上記下限及び上限を満たすと、はんだ層の表面に酸化被膜がより一層形成され難くなり、さらに、はんだ層又は電極表面に形成された酸化被膜をより一層効果的に除去できる。また、上記フラックスの含有量が上記下限以上であると、フラックスの添加効果がより一層効果的に発現する。上記フラックスの含有量が上記上限以下であると、硬化物の吸湿性がより一層低くなり、接続構造体の信頼性がより一層高くなる。
【００８４】
本発明に係る異方性導電材料は、例えば、充填剤、増量剤、軟化剤、可塑剤、重合触媒、硬化触媒、着色剤、酸化防止剤、熱安定剤、光安定剤、紫外線吸収剤、滑剤、帯電防止剤又は難燃剤等の各種添加剤をさらに含んでいてもよい。
【００８５】
上記充填剤としては、無機粒子等が挙げられる。本発明に係る異方性導電材料は、無機粒子を含むことが好ましく、表面処理された無機粒子を含むことが好ましい。この場合には、上記粘度η０．５及び上記粘度比（η０．５／η５）を上述した好ましい値に容易に制御可能である。
【００８６】
上記表面処理された無機粒子としては、ＤＭ−１０、ＤＭ−３０、ＭＴ−１０、ＺＤ−３０ＳＴ、ＨＭ−２０Ｌ、ＰＭ−２０Ｌ、ＱＳ−４０及びＫＳ−２０Ｓ（トクヤマ社製）、Ｒ−９７２、ＲＸ−２００、Ｒ２０２及びＲ−９７６（Ｄｅｇｕｓｓａ社製）、フェニルシランカップリング剤表面処理シリカ及びフェニルシランカップリング剤処理微粒子シリカ（アドマテックス社製）、並びにＵＦＰ−８０（電気化学社製）等が挙げられる。
【００８７】
上記粘度η０．５及び上記粘度比（η０．５／η５）を上述した好ましい値に容易に制御する観点からは、上記バインダー樹脂１００重量部に対して、上記無機粒子の含有量は好ましくは１重量部以上、好ましくは１０重量部以下である。
【００８８】
上記バインダー樹脂中に導電性粒子を分散させる方法は、従来公知の分散方法を用いることができ特に限定されない。上記バインダー樹脂中に導電性粒子を分散させる方法としては、例えば、バインダー樹脂中に導電性粒子を添加した後、プラネタリーミキサー等で混練して分散させる方法、導電性粒子を水又は有機溶剤中にホモジナイザー等を用いて均一に分散させた後、バインダー樹脂中へ添加し、プラネタリーミキサー等で混練して分散させる方法、並びにバインダー樹脂を水又は有機溶剤等で希釈した後、導電性粒子を添加し、プラネタリーミキサー等で混練して分散させる方法等が挙げられる。
【００８９】
本発明に係る異方性導電材料は、異方性導電ペースト又は異方性導電フィルム等として使用できる。上記異方性導電ペーストは、異方性導電インク又は異方性導電粘接着剤であってもよい。また、上記異方性導電フィルムには、異方性導電シートが含まれる。本発明の導電性粒子を含む異方性導電材料が、異方性導電フィルム等のフィルム状の接着剤として使用される場合には、該導電性粒子を含むフィルム状の接着剤に、導電性粒子を含まないフィルム状の接着剤が積層されていてもよい。ただし、上述のように、本発明に係る異方性導電材料は、液状であることが好ましく、異方性導電ペーストであることが好ましい。
【００９０】
（接続構造体）
本発明に係る異方性導電材料を用いて、接続対象部材を接続することにより、接続構造体を得ることができる。
【００９１】
上記接続構造体は、第１の接続対象部材と、第２の接続対象部材と、第１，第２の接続対象部材を電気的に接続している接続部とを備え、該接続部が本発明に係る異方性導電材料により形成されていることが好ましい。
【００９２】
上記第１の接続対象部材が複数の第１の電極を有し、上記第２の接続対象部材が複数の第２の電極を有し、上記第１の電極と上記第２の電極とが上記異方性導電材料に含まれている導電性粒子により電気的に接続されていることが好ましい。
【００９３】
隣接する複数の上記第１の電極の電極間距離が２００μｍ以下であり、隣接する複数の上記第２の電極の電極間距離が２００μｍ以下であり、上記導電性粒子の平均粒子径が、隣接する複数の上記第１の電極の電極間距離の１／４以下であり、かつ隣接する複数の上記第２の電極の電極間距離の１／４以下であることが好ましい。この場合には、横方向に隣接する電極間の短絡をより一層抑制できる。なお、上記電極間距離とは、電極がない部分（スペース）の寸法である。
【００９４】
図３に、本発明の一実施形態に係る異方性導電材料を用いた接続構造体を模式的に正面断面図で示す。
【００９５】
図３に示す接続構造体２１は、第１の接続対象部材２２と、第２の接続対象部材２３と、第１，第２の接続対象部材２２，２３を接続している接続部２４とを備える。接続部２４は、導電性粒子１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。なお、図３では、導電性粒子１は、図示の便宜上、略図的に示されている。
【００９６】
第１の接続対象部材２２は上面２２ａに、複数の第１の電極２２ｂを有する。第２の接続対象部材２３は下面２３ａに、複数の第２の電極２３ｂを有する。第１の電極２２ｂと第２の電極２３ｂとが、１つ又は複数の導電性粒子１により電気的に接続されている。従って、第１，第２の接続対象部材２２，２３が導電性粒子１により電気的に接続されている。
【００９７】
上記接続構造体の製造方法は特に限定されない。接続構造体の製造方法の一例としては、第１の接続対象部材と第２の接続対象部材との間に上記異方性導電材料を配置し、積層体を得た後、該積層体を加熱及び加圧する方法等が挙げられる。加熱及び加圧により、導電性粒子１のはんだ層５が溶融して、該導電性粒子１により電極間が電気的に接続される。さらに、バインダー樹脂が熱硬化性樹脂である場合には、バインダー樹脂が硬化して、硬化したバインダー樹脂により第１，第２の接続対象部材２２，２３が接続される。
【００９８】
上記加圧の圧力は９．８×１０４〜４．９×１０６Ｐａ程度である。上記加熱の温度は、１２０〜２２０℃程度である。
【００９９】
図４に、図３に示す接続構造体２１における導電性粒子１と第１，第２の電極２２ｂ，２３ｂとの接続部分を拡大して正面断面図で示す。図４に示すように、接続構造体２１では、上記積層体を加熱及び加圧することにより、導電性粒子１のはんだ層５が溶融した後、溶融したはんだ層部分５ａが第１，第２の電極２２ｂ，２３ｂと十分に接触する。すなわち、表面層がはんだ層５である導電性粒子を用いることにより、導電層の表面層がニッケル、金又は銅等の金属である導電性粒子を用いた場合と比較して、導電性粒子１と電極２２ｂ，２３ｂとの接触面積を大きくすることができる。このため、接続構造体２１の導通信頼性を高めることができる。なお、加熱により、一般にフラックスは次第に失活する。
【０１００】
上記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である電子部品が挙げられる。上記異方性導電材料は、電子部品を接続するための異方性導電材料であることが好ましい。上記異方性導電材料は、液状であって、かつ液状の状態で接続対象部材の上面に塗工される異方性導電材料であることが好ましい。
【０１０１】
上記接続対象部材に設けられている電極としては、金電極、ニッケル電極、錫電極、アルミニウム電極、銅電極、モリブデン電極及びタングステン電極等の金属電極が挙げられる。上記接続対象部材がフレキシブルプリント基板である場合には、上記電極は金電極、ニッケル電極、錫電極又は銅電極であることが好ましい。上記接続対象部材がガラス基板である場合には、上記電極はアルミニウム電極、銅電極、モリブデン電極又はタングステン電極であることが好ましい。なお、上記電極がアルミニウム電極である場合には、アルミニウムのみで形成された電極であってもよく、金属酸化物層の表面にアルミニウム層が積層された電極であってもよい。上記金属酸化物としては、３価の金属元素がドープされた酸化インジウム及び３価の金属元素がドープされた酸化亜鉛等が挙げられる。上記３価の金属元素としては、Ｓｎ、Ａｌ及びＧａ等が挙げられる。
【０１０２】
以下、実施例及び比較例を挙げて、本発明を具体的に説明する。本発明は、以下の実施例のみに限定されない。
【０１０３】
（実施例１）
（１）導電性粒子の作製
平均粒子径２０μｍのジビニルベンゼン樹脂粒子（積水化学工業社製、ミクロパールＳＰ−２２０）を無電解ニッケルめっきし、樹脂粒子の表面上に厚さ０．１μｍの下地ニッケルめっき層を形成した。次いで、下地ニッケルめっき層が形成された樹脂粒子を電解銅めっきし、厚さ１μｍの銅層を形成した。更に、錫及びビスマスを含有する電解めっき液を用いて、電解めっきし、厚さ１μｍのはんだ層を形成した。このようにして、樹脂粒子の表面上に厚み１μｍの銅層が形成されており、該銅層の表面に厚み１μｍのはんだ層（錫：ビスマス＝４３重量％：５７重量％）が形成されている導電性粒子Ａを作製した。
【０１０４】
（２）異方性導電材料の作製
バインダー樹脂としてＴＥＰＩＣ−ＰＡＳ Ｂ２２（日産化学工業社製、比重１．２）１００重量部、硬化剤としてＴＥＰ−２Ｅ４ＭＺ（日本曹達社製）１５重量部と、ロジン５重量部とを配合し、さらに得られた導電性粒子Ａ１０重量部を添加した後、遊星式攪拌機を用いて２０００ｒｐｍで５分間攪拌することにより、異方性導電ペーストである異方性導電材料を得た。
【０１０５】
（実施例２）
錫及びビスマスを含有する電解めっき液を用いて、電解めっきし、はんだ層の厚みを３μｍに変更したこと以外は実施例１と同様にして、導電性粒子及び異方性導電材料を得た。
【０１０６】
（実施例３）
錫及びビスマスを含有する電解めっき液を用いて、電解めっきし、はんだ層の厚みを５μｍに変更したこと以外は実施例１と同様にして、導電性粒子及び異方性導電材料を得た。
【０１０７】
（実施例４）
樹脂粒子を、平均粒子径３０μｍのジビニルベンゼン樹脂粒子（積水化学工業社製、ミクロパール−ＳＰ２３０）に変更したこと以外は実施例１と同様にして、導電性粒子及び異方性導電材料を得た。
【０１０８】
（実施例５）
樹脂粒子を、平均粒子径３０μｍのジビニルベンゼン樹脂粒子（積水化学工業社製、ミクロパールＳＰ−２３０）に変更したこと以外は実施例２と同様にして、導電性粒子及び異方性導電材料を得た。
【０１０９】
（実施例６）
樹脂粒子を、平均粒子径３０μｍのジビニルベンゼン樹脂粒子（積水化学工業社製、ミクロパールＳＰ−２３０）に変更したこと以外は実施例３と同様にして、導電性粒子及び異方性導電材料を得た。
【０１１０】
（実施例７）
錫及びビスマスを含有する電解めっき液を用いて、電解めっきし、はんだ層の厚みを７μｍに変更したこと以外は実施例１と同様にして、導電性粒子及び異方性導電材料を得た。
【０１１１】
（実施例８）
（１）導電性粒子の作製
錫及びビスマスを含有する電解めっき液を用いて、平均粒子径２０μｍのジビニルベンゼン樹脂粒子（積水化学工業社製、ミクロパールＳＰ−２２０）を電解めっきし、樹脂粒子の表面上に厚さ１μｍのはんだ層を形成した。このようにして、樹脂粒子の表面上に厚み１μｍのはんだ層（錫：ビスマス＝４３重量％：５７重量％）が形成されている導電性粒子Ｂを作製した。
【０１１２】
（２）異方性導電材料の作製
導電性粒子Ａを導電性粒子Ｂに変更したこと以外は実施例１と同様にして、導電性粒子及び異方性導電材料を得た。
【０１１３】
（実施例９）
導電性粒子Ａの配合量を１０重量部から１重量部に変更したこと以外は実施例１と同様にして、導電性粒子及び異方性導電材料を得た。
【０１１４】
（実施例１０）
導電性粒子Ａの配合量を１０重量部から３０重量部に変更したこと以外は実施例１と同様にして、導電性粒子及び異方性導電材料を得た。
【０１１５】
（実施例１１）
導電性粒子Ａの配合量を１０重量部から８０重量部に変更したこと以外は実施例１と同様にして、導電性粒子及び異方性導電材料を得た。
【０１１６】
（実施例１２）
導電性粒子Ａの配合量を１０重量部から１５０重量部に変更したこと以外は実施例１と同様にして、導電性粒子及び異方性導電材料を得た。
【０１１７】
（実施例１３）
ロジンを添加しなかったこと以外は実施例１と同様にして、導電性粒子及び異方性導電材料を得た。
【０１１８】
（実施例１４）
樹脂粒子を、平均粒子径４０μｍのジビニルベンゼン樹脂粒子に変更したこと以外は実施例１と同様にして、導電性粒子及び異方性導電材料を得た。
【０１１９】
（実施例１５）
樹脂粒子を、平均粒子径１０μｍのジビニルベンゼン樹脂粒子に変更したこと以外は実施例１と同様にして、導電性粒子及び異方性導電材料を得た。
【０１２０】
（実施例１６）
バインダー樹脂をＴＥＰＩＣ−ＰＡＳ Ｂ２２（日産化学工業社製、比重１．２）からＥＸＡ−４８５０−１５０（ＤＩＣ社製、比重１．２）に変更したこと以外は実施例１と同様にして、導電性粒子及び異方性導電材料を得た。
【０１２１】
（実施例１７）
ヒュームドシリカとしてＰＭ−２０Ｌ（トクヤマ社製）０．５重量部を加えたこと以外は実施例１６と同様にして、導電性粒子及び異方性導電材料を得た。
【０１２２】
（実施例１８）
ヒュームドシリカとしてＰＭ−２０Ｌ（トクヤマ社製）２重量部を加えたこと以外は実施例１６と同様にして、導電性粒子及び異方性導電材料を得た。
【０１２３】
（実施例１９）
ヒュームドシリカとしてＰＭ−２０Ｌ（トクヤマ社製）４重量部を加えたこと以外は実施例１６と同様にして、導電性粒子及び異方性導電材料を得た。
【０１２４】
（実施例２０）
（１）導電性粒子の作製
平均粒子径２０μｍのジビニルベンゼン樹脂粒子（積水化学工業社製、ミクロパールＳＰ−２２０）を無電解ニッケルめっきし、樹脂粒子の表面上に厚さ０．１μｍの下地ニッケルめっき層を形成した。更に、錫及びビスマスを含有する電解めっき液を用いて、電解めっきし、厚さ１μｍのはんだ層を形成した。このようにして、樹脂粒子の表面上に厚み１μｍのはんだ層（錫：ビスマス＝４３重量％：５７重量％）が形成されている導電性粒子Ｃを作製した。
【０１２５】
（２）異方性導電材料の作製
導電性粒子Ａを導電性粒子Ｃに変更したこと以外は実施例１と同様にして、導電性粒子及び異方性導電材料を得た。
【０１２６】
（比較例１）
はんだ粒子（錫：ビスマス＝４３重量％：５７重量％、平均粒子径１５μｍ）を用意して、上記はんだ粒子を用いたこと以外は実施例１と同様にして、異方性導電材料を得た。
【０１２７】
（評価）
（１）異方性導電材料の粘度
異方性導電材料を作製した後、２５℃で７２時間保管した。保管後に異方性導電材料を撹拌して、導電性粒子が沈降していない状態で、異方性導電材料の粘度を測定した。
【０１２８】
Ｅ型粘度測定装置（ＴＯＫＩ ＳＡＮＧＹＯ ＣＯ．ＬＴＤ社製、商品名：ＶＩＳＣＯＭＥＴＥＲ ＴＶ−２２、使用ローター：φ１５ｍｍ、温度：２５℃）を用いて、２５℃及び５ｒｐｍにおける粘度η５を測定した。また、同様に、２５℃及び０．５ｒｐｍにおける粘度η０．５を測定し、粘度比（η０．５／η５）を求めた。
【０１２９】
（２）貯蔵安定性
異方性導電材料を作製した後、２５℃で７２時間保管した。保管後に、異方性導電材料において、導電性粒子が沈降しているか否かを目視で観察した。導電性粒子が沈降していない場合を「○」、沈降している場合を「×」として結果を下記の表１，２に示した。
【０１３０】
（３）接続構造体の作製
Ｌ／Ｓが２００μｍ／２００μｍの金電極パターンが上面に形成されたＦＲ４基板を用意した。また、Ｌ／Ｓが２００μｍ／２００μｍの金電極パターンが下面に形成されたポリイミド基板（フレキシブル基板）を用意した。また、異方性導電材料を作製した後、２５℃で７２時間保管した。
【０１３１】
上記ＦＲ４基板の上面に、２５℃で７２時間保管した後の異方性導電材料を撹拌せずに、厚さ５０μｍとなるように塗工し、異方性導電材料層を形成した。
【０１３２】
次に、異方性導電材料層の上面にポリイミド基板（フレキシブル基板）を、電極同士が対向するように積層した。その後、異方性導電材料層の温度が２００℃となるようにヘッドの温度を調整しながら、半導体チップの上面に加圧加熱ヘッドを載せ、２．０ＭＰａの圧力をかけて、はんだを溶融させ、かつ異方性導電材料層を１８５℃で硬化させ、接続構造体（撹拌前の異方性導電材料を用いた接続構造体）を得た。
【０１３３】
また、２５℃で７２時間保管した後の異方性導電材料を撹拌して、導電性粒子を再度分散させた異方性導電材料を用いて、上記のようにして接続構造体（撹拌後の異方性導電材料を用いた接続構造体）を得た。
【０１３４】
（４）横方向に隣接する電極間の絶縁性試験
得られた接続構造体において、隣接する電極間のリークの有無を、テスターで抵抗を測定することにより評価した。抵抗が５００ＭΩ以下である場合を「×」とし、抵抗が５００ＭΩを超えて１０００ＭΩ未満である場合を「△」とし、抵抗が１０００ＭΩを超える場合を「○」として下記の表１，２に示した。
【０１３５】
（５）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。２つ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。接続抵抗の平均値が１．２Ω以下である場合を「○」、１．２を超えて２Ω未満である場合を「△」、接続抵抗の平均値が２Ωを超える場合を「×」として結果を下記の表１，２に示した。
【０１３６】
（６）耐衝撃試験
Ｌ／Ｓが１００μｍ／１００μｍの金電極パターンが上面に形成されたＦＲ４基板を用意した。また、Ｌ／Ｓが１００μｍ／１００μｍの金電極パターンが下面に形成された半導体チップを用意した。また、異方性導電材料を作製した後、２５℃で７２時間保管した。
【０１３７】
上記ＦＲ４基板の上面に、２５℃で７２時間保管した後の異方性導電材料を撹拌せずに、厚さ５０μｍとなるように塗工し、異方性導電材料層を形成した。
【０１３８】
次に、異方性導電材料層の上面に半導体チップを、電極同士が対向するように積層した。その後、異方性導電材料層の温度が２００℃となるようにヘッドの温度を調整しながら、半導体チップの上面に加圧加熱ヘッドを載せ、２．０ＭＰａの圧力をかけて、はんだを溶融させ、かつ異方性導電材料層を１８５℃で硬化させ、接続構造体（撹拌前の異方性導電材料を用いた接続構造体）を得た。
【０１３９】
また、２５℃で７２時間保管した後の異方性導電材料を撹拌して、導電性粒子を再度分散させた異方性導電材料を用いて、上記のようにして接続構造体（撹拌後の異方性導電材料を用いた接続構造体）を得た。
【０１４０】
さらに、この基板を高さ７０ｃｍの位置から落下させて各半田接合部の導通を確認することにより耐衝撃性の評価を行った。初期抵抗値からの抵抗値の上昇率が３０％以下である場合を「○」、初期抵抗値からの抵抗値の上昇率が３０％を超えて５０％以下である場合を「△」、初期抵抗値からの抵抗値の上昇率が５０％を超える場合を「×」として結果を下記の表１，２に示した。
【０１４１】
【表１】
【０１４２】
【表２】
【０１４３】
表１，２に示すように、実施例１〜２０の導電性粒子を再度分散させた異方性導電材料を用いた接続構造体では、横方向に隣接する電極間のリークが無く、上下の電極間が十分に接続されていることがわかる。さらに、実施例１〜２０の異方性導電材料では、長期間保管されても導電性粒子が沈降し難く、貯蔵安定性に優れていることがわかる。なお、実施例１〜２０の樹脂粒子を有する導電性粒子を含む異方性導電材料を用いた接続構造体では、比較例１のはんだ粒子を含む異方性導電材料を用いた接続構造体と比較して、導電性粒子がコアに柔軟性が高い樹脂粒子を有するため、導電性粒子に接触した電極が損傷し難く、かつ耐衝撃性に優れている。
【符号の説明】
【０１４４】
１…導電性粒子
１ａ…表面
２…樹脂粒子
２ａ…表面
３…導電層
４…第１の導電層
４ａ…表面
５…はんだ層
５ａ…溶融したはんだ層部分
１１…導電性粒子
１２…はんだ層
２１…接続構造体
２２…第１の接続対象部材
２２ａ…上面
２２ｂ…第１の電極
２３…第２の接続対象部材
２３ａ…下面
２３ｂ…第２の電極
２４…接続部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂粒子と、該樹脂粒子の表面を被覆している導電層とを有する導電性粒子と、
バインダー樹脂とを含み、
前記導電層の少なくとも外側の表面層が、はんだ層であり、
液状であり、２５℃及び５ｒｐｍにおける粘度が１〜３００Ｐａ・ｓである、異方性導電材料。
【請求項２】
前記導電性粒子の比重が１．０〜７．０であり、かつ前記バインダー樹脂の比重が０．８〜２．０である、請求項１に記載の異方性導電材料。
【請求項３】
前記導電性粒子の平均粒子径が、１〜１００μｍである、請求項１又は２に記載の異方性導電材料。
【請求項４】
フラックスをさらに含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の異方性導電材料。
【請求項５】
前記導電性粒子が、前記樹脂粒子と前記はんだ層との間に、前記導電層の一部として前記はんだ層とは別の第１の導電層を有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の異方性導電材料。
【請求項６】
前記第１の導電層が銅層である、請求項５に記載の異方性導電材料。
【請求項７】
異方性導電材料１００重量％中、前記導電性粒子の含有量は１〜５０重量％である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の異方性導電材料。
【請求項８】
液状であり、２５℃及び０．５ｒｐｍでの粘度の２５℃及び５ｒｐｍでの粘度に対する粘度比が１．１〜３．０である、請求項１〜７のいずれか１項に記載の異方性導電材料。
【請求項９】
第１の接続対象部材と、第２の接続対象部材と、該第１，第２の接続対象部材を接続している接続部とを備え、
前記接続部が、請求項１〜８のいずれか１項に記載の異方性導電材料により形成されている、接続構造体。
【請求項１０】
前記第１の接続対象部材が複数の第１の電極を有し、前記第２の接続対象部材が複数の第２の電極を有し、
前記第１の電極と前記第２の電極とが前記異方性導電材料に含まれている導電性粒子により電気的に接続されている、請求項９に記載の接続構造体。
【請求項１１】
隣接する複数の前記第１の電極の電極間距離が２００μｍ以下であり、隣接する複数の前記第２の電極の電極間距離が２００μｍ以下であり、
前記導電性粒子の平均粒子径が、隣接する複数の前記第１の電極の電極間距離の１／４以下であり、かつ隣接する複数の前記第２の電極の電極間距離の１／４以下である、請求項１０に記載の接続構造体。
【請求項１】
樹脂粒子と、該樹脂粒子の表面を被覆している導電層とを有する導電性粒子と、
バインダー樹脂とを含み、
前記導電層の少なくとも外側の表面層が、はんだ層であり、
液状であり、２５℃及び５ｒｐｍにおける粘度が１〜３００Ｐａ・ｓである、異方性導電材料。
【請求項２】
前記導電性粒子の比重が１．０〜７．０であり、かつ前記バインダー樹脂の比重が０．８〜２．０である、請求項１に記載の異方性導電材料。
【請求項３】
前記導電性粒子の平均粒子径が、１〜１００μｍである、請求項１又は２に記載の異方性導電材料。
【請求項４】
フラックスをさらに含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の異方性導電材料。
【請求項５】
前記導電性粒子が、前記樹脂粒子と前記はんだ層との間に、前記導電層の一部として前記はんだ層とは別の第１の導電層を有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の異方性導電材料。
【請求項６】
前記第１の導電層が銅層である、請求項５に記載の異方性導電材料。
【請求項７】
異方性導電材料１００重量％中、前記導電性粒子の含有量は１〜５０重量％である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の異方性導電材料。
【請求項８】
液状であり、２５℃及び０．５ｒｐｍでの粘度の２５℃及び５ｒｐｍでの粘度に対する粘度比が１．１〜３．０である、請求項１〜７のいずれか１項に記載の異方性導電材料。
【請求項９】
第１の接続対象部材と、第２の接続対象部材と、該第１，第２の接続対象部材を接続している接続部とを備え、
前記接続部が、請求項１〜８のいずれか１項に記載の異方性導電材料により形成されている、接続構造体。
【請求項１０】
前記第１の接続対象部材が複数の第１の電極を有し、前記第２の接続対象部材が複数の第２の電極を有し、
前記第１の電極と前記第２の電極とが前記異方性導電材料に含まれている導電性粒子により電気的に接続されている、請求項９に記載の接続構造体。
【請求項１１】
隣接する複数の前記第１の電極の電極間距離が２００μｍ以下であり、隣接する複数の前記第２の電極の電極間距離が２００μｍ以下であり、
前記導電性粒子の平均粒子径が、隣接する複数の前記第１の電極の電極間距離の１／４以下であり、かつ隣接する複数の前記第２の電極の電極間距離の１／４以下である、請求項１０に記載の接続構造体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−１９５２９４（Ｐ２０１２−１９５２９４Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−９６７５４（Ｐ２０１２−９６７５４）
【出願日】平成２４年４月２０日（２０１２．４．２０）
【分割の表示】特願２０１１−５２４０８７（Ｐ２０１１−５２４０８７）の分割
【原出願日】平成２３年４月１９日（２０１１．４．１９）
【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１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年４月２０日（２０１２．４．２０）
【分割の表示】特願２０１１−５２４０８７（Ｐ２０１１−５２４０８７）の分割
【原出願日】平成２３年４月１９日（２０１１．４．１９）
【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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