电路部件的连接结构.pdf

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摘要
申请专利号:

CN200880022959.8

申请日:

2008.07.23

公开号:

CN101690425A

公开日:

2010.03.31

当前法律状态:

撤回

有效性:

无权

法律详情:

发明专利申请公布后的视为撤回IPC(主分类):H05K 1/14公开日:20100331|||实质审查的生效IPC(主分类):H05K 1/14申请日:20080723|||公开

IPC分类号:

H05K1/14; H05K3/32; C09J9/02; H01B5/00; H01R11/01

主分类号:

H05K1/14

申请人:

日立化成工业株式会社

发明人:

小岛和良; 小林宏治; 有福征宏; 望月日臣

地址:

日本东京都

优先权:

2007.7.27 JP 195764/2007; 2008.6.2 JP 144852/2008

专利代理机构:

北京银龙知识产权代理有限公司

代理人:

雒纯丹

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内容摘要

本发明提供一种电路部件的连接结构1,其特征在于:含有多个导电粒子12的电路连接材料介于具有第1电路电极32的第1电路部件30和与第1电路部件30相对的具有第2电路电极42的第2电路部件40之间,第1电路电极32和第2电路电极42电导通;其中在该连接结构中第1电路电极32和第2电路电极42通过2个导电粒子导通的连接处至少具备1处,导电粒子12的最外层22的一部分凸出于外侧,形成多个突起部14,最外层22由维氏硬度为300Hv以上的金属构成。

权利要求书

1.  一种电路部件的连接结构,其特征在于:将电路连接材料介于具有第1电路电极的第1电路部件和与前述第1电路部件相对的具有第2电路电极的第2电路部件之间,使前述第1电路电极和前述第2电路电极电导通,该电路连接材料含有多个导电粒子;
其中在该电路部件的连接结构中,前述第1电路电极和前述第2电路电极通过2个前述导电粒子导通的连接处至少具备1处,
前述导电粒子的最外层的一部分凸出于外侧,形成多个突起部,
前述最外层由维氏硬度为300Hv以上的金属构成。

2.
  根据权利要求1所记载的电路部件的连接结构,其特征在于:前述导电粒子的粒径为1~4μm。

3.
  根据权利要求1所记载的电路部件的连接结构,其特征在于:前述最外层由Ni形成。

4.
  根据权利要求1所记载的电路部件的连接结构,其特征在于:前述最外层的厚度为65~125nm。

5.
  根据权利要求1所记载的电路部件的连接结构,其特征在于:前述突起部的高度为50~500nm。

6.
  根据权利要求1所记载的电路部件的连接结构,其特征在于:邻接的前述突起部之间的距离为1000nm以下。

7.
  根据权利要求1所记载的电路部件的连接结构,其特征在于:前述第1或第2电路电极为铟-锡氧化物。

8.
  根据权利要求1所记载的电路部件的连接结构,其特征在于:前述第1或第2电路电极是铟-锌氧化物。

说明书

电路部件的连接结构
技术领域
本发明涉及电路部件的连接结构。
背景技术
液晶显示器和载带封装(Tape Carrier Package:TCP)的连接、挠性电路基板(Flexible Printed Circuit:FPC)和TCP的连接、或者FPC和印刷电路板的连接这样的电路部件之间连接时,使用在粘接剂中分散导电粒子形成的电路连接材料(例如,异向导电性粘接剂)。另外,近来在基板上封装半导体硅芯片时,为了将电路部件之间连接起来,进行所谓倒装片(flip chip)封装,该倒装片封装不使用引线连接,而是将半导体硅芯片正面朝下直接封装在基板上。在该倒装片封装时,电路部件之间的连接使用异向导电性粘接剂等电路连接材料(例如,参照专利文献1~5)。
专利文献1:日本特开昭59-120436号公报
专利文献2:日本特开昭60-191228号公报
专利文献3:日本特开平1-251787号公报
专利文献4:日本特开平7-90237号公报
专利文献5:日本特开2001-189171号公报
专利文献6:日本特许第2794009号公报
发明内容
可是近年来,随着电子仪器的小型化、薄型化,在电路部件上形成的电路向高密度化发展,邻接的电路电极之间的间隔以及电路电极的宽度有变得非常狭窄的趋势,而且电路电极的表面积有减少的趋势。如果电路电极的表面积减少,则在相对的电路电极间捕捉到的导电粒子的个数也减少,所以具有电路电极间的连接电阻增加,发生电路电极间连接不良的问题。
作为解决上述电路电极间的连接不良的方法,考虑了增加电路连接材料中的导电粒子的混合量,来增加电路电极间捕捉到的导电粒子的个数。但是,如果增加导电粒子的混合量,则对电路电极间的导通不利的导电粒子和邻接的其它电路电极间捕捉到的导电粒子接触,从而可能产生短路。
作为消除上述短路产生的方法,开发出了用电绝缘性覆膜覆盖导电粒子表面的方法(例如,参照上述专利文献6)。但是,使用表面具有绝缘性覆膜的导电粒子的情形,与使用没有覆膜的导电粒子的情形相比,电路电极间的连接电阻值有变高的趋势。因此,为了得到稳定的连接电阻,必须增加相对的电路电极间捕捉到的导电粒子的个数,从而导致电路连接材料中的导电粒子的混合量过量,电路连接材料的制造成本升高。
本发明是基于上述问题完成的,目的在于提供一种电路部件的连接结构,该连接结构可以使相对的电路电极间实现良好的电连接,而且可以充分提高电路电极间的电气特性的长期可靠性。
本发明人为了解决上述问题,进行了认真的研究,结果发现导电粒子的表面形状和最外层的材料对电路电极间的电连接以及电性质的长期可靠性有影响。
也就是,本发明人发现,由于目前的电路连接材料中含有的导电粒子的表面是平坦的,所以电路连接时,导电粒子表面对粘接剂组合物的压力小,无法充分排除导电粒子和电极间的粘接剂组合物,导电粒子和电路电极无法充分接触,因此电路电极间的电连接不足。另外,本发明人还发现目前的电路连接材料中含有的导电粒子的最外层是比较软的金属Au的膜,所以导电粒子的最外层相对电路电极会产生变形,最外层难以嵌入电路电极。
而且,本发明人发现在导电粒子表面(最外层)设置突起部,限定最外层的硬度,进而使最低限度的必要数量的导电粒子介于电路电极间,从而在电路电极间实现良好的电连接,同时可以充分提高电路电极间的电性质的长期可靠性,由此完成本发明。
本发明的电路部件的连接结构(连接结构体)的特征在于:将含有多个导电粒子的电路连接材料介于具有第1电路电极的第1电路部件和与第1电路部件相对的具有第2电路电极的第2电路部件之间,第1电路电极和第2电路电极电导通,在这种电路部件的连接结构中,第1电路电极和第2电路电极通过2个导电粒子导通的连接处至少具备1处,导电粒子的最外层的一部分凸出于外侧,形成多个突起部,最外层含有维氏硬度为300Hv以上的金属。
在本发明中,由于导电粒子对电路连接材料中的粘接剂组合物的压力集中在突起部,所以比缺少突起部的导电粒子对粘接剂组合物的压力更大。因此,突起部可以容易地贯通粘接剂组合物,接触第1和第2电路电极。另外,通过使导电粒子的最外层的材料为维氏硬度是300Hv以上的金属,从而突起部容易嵌入电路电极,导电粒子确实地和电路电极接触,导电粒子和电路电极的接触面积变大。结果是,在第1和第2电极间的连接处,即使接触两电路电极的导电粒子的数量为2个,也可以在电路电极间实现良好的电连接,而且可以提高电路电极间的电性质的长期可靠性。
在上述本发明的电路部件的连接结构中,导电粒子的粒径优选为1~4μm。
本发明人发现不仅导电粒子的表面形状,而且导电粒子的粒径也会影响电路电极间的电连接。也就是,本发明人发现电路连接材料中含有的导电粒子的粒径比较大时,导电粒子的表面积变大,导电粒子和电路电极间夹住的粘接剂组合物的量变多,所以在连接电路电极间时,无法充分排除导电粒子和电路电极间的粘接剂组合物。
因此,在本发明中,通过将导电粒子的粒径限定为1~4μm,导电粒子的表面积变小,导电粒子和电路电极间夹着的粘接剂组合物的量也变少。因此,电路连接材料在电路部件间加压固化,将电路电极之间连接起来时,容易充分排除导电粒子和电路电极间的粘接剂组合物,因而容易降低电路电极间的连接电阻。
在上述本发明的电路部件的连接结构中,最外层优选含有Ni。通过使用维氏硬度为300Hv以上的金属Ni构成最外层,容易得到本发明的效果。
在上述本发明的电路部件的连接结构中,最外层的厚度优选为65~125nm。通过使最外层的厚度为这种范围,容易降低电路电极间的连接电阻。
在上述本发明的电路部件的连接结构中,突起部的高度优选为50~500nm。突起部的高度小于50nm时,高温高湿处理后,连接电阻值有升高的趋势,大于500nm时,导电粒子和电路电极的接触面积变小,所以连接电阻值有变高的趋势。
在上述本发明的电路部件的连接结构中,优选邻接的突起部间的距离为1000nm以下。由此,导电粒子和电路电极间难以嵌入粘接剂组合物,连接电阻值容易变大。
在上述本发明的电路部件的连接结构中,第1或第2电路电极优选为铟-锡氧化物(IrO)或铟-锌氧化物(IZO)。电路电极由ITO或IZO形成时,提高电路电极间的电连接和电性质的长期可靠性的效果明显。
根据本发明,可以提供一种电路部件的连接结构,该连接结构能在相对的电路电极间实现良好的电连接,而且可以充分提高电路电极间的电性质的长期可靠性。
附图说明
图1是表示本发明的电路部件的连接结构的一个合适的实施方案的截面示意图。
图2图2(a)、图2(b)分别是本发明的电路连接材料的一个合适的实施方案中的导电粒子的截面示意图。
图3是表示在实施例1的各电极上的粒子个数下的从初期开始的电阻变化率图。
图4是表示在实施例2的各电极上的粒子个数下的从初期起的电阻变化率图。
图5是表示在比较例1的各电极上的粒子个数下的从初期起的电阻变化率图。
图6是表示在比较例2的各电极上的粒子个数下的从初期起的电阻变化率图。
图7是表示在比较例3的各电极上的粒子个数下的从初期起的电阻变化率图。
符号说明
1…电路部件的连接结构,10…电路连接部件(固化后的粘接剂组合物),11…绝缘性物质,12…导电粒子,14…突起部,21…核体,21a…中核部,21b…核侧的突起部,22…最外层(金属层),30…第1电路部件,31…第1电路基板,31a…主面,32…第1电路电极,40…第2电路部件,41…第2电路基板,41a…主面,42…第2电路电极,H…导电粒子的突起部的高度,S…邻接的突起部间的距离,H…导电粒子的突起部的高度,…含有突起部的导电粒子整体的粒径。
具体实施方式
在下文中,参照附图对本发明优选的实施方案进行详细地说明。另外,在附图说明中,相同的部分使用相同的符号,省略了重复的说明。另外,图示为了方便起见,附图的尺寸比例不一定和说明的一致。
[电路部件的连接结构]
对本发明的电路部件的连接结构的一个实施方案进行详细地说明。如图1所示,本实施方案的电路部件的连接结构1包括相互相对的第1电路部件30和第2电路部件40、以及电路连接部件10。
第1电路部件30包括第1电路基板31和在电路基板31的主面31a上形成的第1电路电极32。第2电路部件40包括电路基板41和在第2电路基板41的主面41a上形成的第2电路电极42。第1电路基板31的主面31a上形成的第1电路电极32和在第2电路基板41的主面41a上形成的第2电路电极42相互相对。在电路基板31、41中,电路电极32、42的表面各自是平坦的。另外,在本发明中,所述的“电路电极的表面是平坦的”是指电路电极表面的凹凸为20nm以下。
在第1电路部件30的主面31a和第2电路部件40的主面41a之间,设置连接它们的电路连接部件10。电路连接部件10是通过将后述的薄膜状的电路连接材料进行固化处理形成的。电路连接部件10包含绝缘性物质11和导电粒子12。导电粒子12的最外层(金属层22)的一部分凸出于外侧,形成多个突起部14(参照图1、2)。
电路部件的连接结构1具有相对的第1电路电极32和第2电路电极42通过电路连接部件10中含有的2个导电粒子12导通的连接处。也就是说,在连接处,2个导电粒子12分别直接接触第1电路电极32和第2电路电极42这两个电极。
具体地,各导电粒子12的金属层22上形成的突起部14贯通绝缘性物质11,确实地接触第1电路电极32和第2电路电极42这两个电极。这是因为电路部件30、40连接时,导电粒子12对粘接剂组合物(固化前的绝缘性物质11)的压力集中到突起部14,该压力比以往的导电粒子(缺少突起部14的导电粒子)对粘接剂组合物的压力更大。因此,电路电极32、42间的连接电阻充分降低,电路电极32、42间可以形成良好的电连接。因此,能够使电路电极32、42间的电流流动平滑地进行,可以充分发挥出电路所具有的功能。另外,在第1电路电极32和第2电路电极42的连接处,导通所需要的导电粒子12的个数为2个,因此电路连接部件10中的导电粒子12的混合量以必须的最低限度完成,可以减少电路连接材料和电路部件的连接结构的制造成本。
另外,在本实施方案中,所述的“第1电路电极32和第2电路电极42通过电路连接部件10中含有的2个导电粒子12导通”是指使用万用表,在温度23±1℃、温度60±10%的环境下,以1mA的测定电流测定第1电路电极32和第2电路电极42间的连接电阻值,具体分别测定初期状态的连接电阻值和500小时的高温高湿处理(85℃、85%RH)后的连接电阻值,从初期状态到高温高湿处理后的连接电阻值的变化率为20%以下的情形。
对以往的电路部件的连接结构来说,假设通过电路连接部件中含有的2个导电粒子电连接电路电极之间,则难以使连接电阻值的变化率为20%以下,难以得到电路电极间电性质的长期可靠性,而在本实施方案中,连接电阻值的变化率可以为20%以下,可以得到电路电极间的电性质长期的可靠性。
第1电路电极32或第2电路电极42的厚度优选为50nm以上。厚度小于50nm时,担心电路连接材料中含有的导电粒子表面的突起部14在电路部件之间压粘时,会贯通电路电极32、42,和电路基板31、41接触,因而可能有电路电极32、42和导电粒子12的接触面积减少、连接电阻升高的倾向。
作为电路电极32、42的材料可以列举出Au、Ag、Sn、Pt族的金属或铟-锡氧化物(ITO)、铟-锌氧化物(IZO)、Al、Cr,优选ITO或IZO。电路电极32、42由ITO或IZO形成时,提高电路电极间的电连接和电性质的长期可靠性的效果明显。另外,电路电极32、42可以全部用上述物质构成,也可以只是电路电极表面用上述物质构成。
电路基板31、41的材料没有特别的限定,通常是有机绝缘性物质、玻璃或硅。
作为第1电路部件30和第2电路部件40的具体例子,可以列举出半导体芯片、电阻器芯片、电容器芯片等芯片部件,印刷基板等基板。在这些电路部件中,通常大多设置电路电极(电路端子)。另外,根据情况,也可以在电路部件中设置单数的电路电极。
作为电路部件的连接结构1的形态,可以列举出IC芯片和搭载芯片的基板的连接结构、电路相互连接的结构的形态。
第1电路电极32或第2电路电极42中的至少1个的表面积为15000μm2以下,而且电路部件的连接结构1可以进一步具备第1电路电极32和第2电路电极42间的平均导电粒子数为3个以上的连接处。其中,所述的平均导电粒子数是指每1个电路电极的导电粒子12的数量的平均值。在本实施方案中,可以在连接处,通过2个导电粒子稳定地导通第1电路电极32和第2电路电极42,电路部件的连接结构1由于进一步具有平均导电粒子数为3个以上的连接处,所以电路电极间的连接电阻更充分地减低。另外,电路电极32、42间的平均导电粒子数为1个时,连接电阻过高,电路可能无法正常运作。
[电路连接材料]
薄膜状的电路连接材料(固化前的电路连接部件10)是将电路连接材料成型为薄膜状的物质,例如,可以使用涂覆装置,将电路连接材料涂覆在支持体(PET(聚对苯二甲酸乙二酯)薄膜等)上,热风干燥规定时间来制造。
薄膜状的电路连接材料包含导电粒子12和粘接剂组合物,粘接剂组合物具有粘结性,通过固化处理固化(参照图1、2)。使薄膜状的电路连接材料介于第1和第2电路部件30、40间而固化,从而将第1电路部件30具有的第1电路电极32和第2电路部件40具有的第2电路电极42电导通。
(导电粒子)
薄膜状电路连接材料含有的导电粒子12如图2(a)所示,由核体21和在核体21的表面上形成的最外层(金属层22)构成,其中核体21由有机高分子化合物形成。核体21由中核部21a和在中核部21a的表面上形成的核侧突起部21b构成。核体21通过在中核部21a的表面吸附多个核侧突起部21b形成,该核侧突起部21b具有比中核部21a更小的直径。金属层22的一部分凸出到外侧,形成多个突起部14。
含有突起部14的导电粒子12整体的粒径优选为1~4μm,更优选为3μm。粒径如上述范围那样小时,导电粒子的表面积也变小,导电粒子12和电路电极32、42间夹住的粘接剂组合物的量也变少。因此,将电路连接材料在电路部件30、40间加压固化,连接电路电极32、42之间时,容易排除导电粒子12和电路电极32、42间的粘接剂组合物,容易降低电路电极32、42间的连接电阻。粒径小于1μm时,如果在第1电路电极32和第2电路电极42连接后,将电路电极32、42间的连接处加热,则电路连接材料的膨胀范围超过粒径所以电路电极间的连接可靠性可能变差。另外,导电粒子12的粒径超过4μm时,导电粒子12的表面积变大,导电粒子12和电路电极32、42间夹住的粘接剂组合物的量增多,所以在电路电极32、42间连接时,无法充分排除导电粒子12和电路电极32、42间的粘接剂组合物,电路电极32、42间的电连接可能不充分。
金属层22(最外层)具有导电性,由维氏硬度为300Hv以上的金属形成。
由维氏硬度为300Hv以上的金属形成的金属层22比以往的那种由Au形成的最外层更硬,所以从金属层22凸出的突起部14与以往的相比,容易更深地嵌入电路电极32、42中,导电粒子12和电路电极32、42的接触面积增加。而且,通过将电路连接材料进行固化处理,充分确保导电粒子12和电路电极32、42的接触面积的状态可以长时间地保持。因此。第1电极和第2电极容易通过2个导电粒子稳定地导通。
作为构成核体21的中核部21a的有机高分子化合物,可以列举出例如丙烯酸树脂、苯乙烯树脂、苯并胍胺树脂、有机硅树脂、聚丁二烯树脂或它们的共聚物,也可以使用它们交联形成的交联物。另外,优选核体21的中核部21a的平均粒径为1~4μm。作为构成核体21的核侧突起部21b的有机高分子化合物,可以列举出丙烯酸树脂、苯乙烯树脂、苯并胍胺树脂、有机硅树脂、聚丁二烯树脂或它们的共聚物,也可以使用它们交联形成的交联物。构成核侧突起部21b的有机高分子化合物可以和构成中核部21a的有机高分子化合物相同,也可以不同。另外,核侧突起部21b的平均粒径优选为50~500nm。
导电粒子12的硬度大致由导电粒子12的核体21的硬度控制。导电粒子12的硬度依赖于构成核体21的分子结构及其交联点间距离以及交联度。苯并胍胺等由于在分子中具有刚直结构,其交联点间距离也短,所以苯并胍胺等在构成核体21的全部分子中占据的比例越高,就可以得到越硬的导电粒子12。另外,通过提高导电粒子12的核体21的交联度,可以得到硬的导电粒子12。丙烯酸酯、邻苯二甲酸二烯丙基酯等由于交联点间距离很长,所以丙烯酸酯、邻苯二甲酸二烯丙基酯占据构成核体21的全部分子的比例越高,可以得到越软的导电粒子12,另外,通过降低交联度,可以得到柔软的导电粒子12。
金属层22由维氏硬度为300Hv以上的金属,例如Cu、Ni或Ni合金、Ag或Ag合金等形成,特别优选由Ni形成。金属层22例如可以使用无电解镀覆法,对核体21进行镀覆维氏硬度为300Hv以上的金属形成。
金属层22的厚度(镀覆厚度)优选为65~125nm,更优选为75~100nm,特别优选为80~100nm。通过使金属层22的厚度为这种范围,容易进一步降低电路电极32、42间的连接电阻。在金属层22的厚度小于65nm时,由于层厚很小,镀覆可能产生缺损等,连接电阻有可能变大;如果超过125nm,则在导电粒子间产生凝结,邻接的电路电极间可能产生短路。其中,本说明书中的导电粒子12的金属层22的厚度是指不含突起部14的金属层22的平均厚度,可以通过电子显微镜观察导电粒子12的截面进行测定。
突起部14的高度H优选为50~500nm,更优选为100~300nm。突起部的高度小于50nm时,将电路部件的连接结构高温高湿处理后,连接电阻值可能升高;在大于500nm时,由于导电粒子12和电路电极32、42的接触面积变小,所以连接电阻值可能升高。
邻接的突起部14间的距离S优选为1000nm以下,更优选为500nm以下。另外,为了使导电粒子12和电路电极32、42间没有嵌入粘接剂组合物,使导电粒子12和电路电极32、42充分接触,邻接的突起部14间的距离S优选至少为50nm以上。
另外,导电粒子12的突起部14的高度H以及邻接的突起部14间的距离S可以通过电子显微镜测定。
相对于100体积份粘接剂组合物,在薄膜状电路连接材料中,导电粒子12的混合量优选为0.1~30体积份,其混合量可以根据用途区分。从防止过量的导电粒子12导致电路电极32、42短路等观点出发,导电粒子12的混合量更优选为0.1~10体积份。
另外,导电粒子12如图2(b)所示,核体21可以只由中核部21a构成。该导电粒子12可以通过对核体21表面进行金属镀覆,在核体21的表面上形成金属层22得到。另外,突起部14可以在金属镀覆时,改变镀覆条件来改变金属层22的厚度形成。另外,镀覆条件的改变例如,可以通过在最初使用的镀覆液中,追加比该镀覆液浓度比其更高的镀覆液,使镀覆液的浓度不均匀来改变的。
相对于全部的导电粒子(25万个左右),金属层22从核体21完全剥离的粒子的混入比例,优选小于5%,更优选小于1%,进一步优选小于0.1%。通过使金属层22从核体21完全剥离的粒子的混入比例为上述范围,可以真正地实现电路电极32、42间的导通。金属层22从核体21完全剥离的粒子的混入比例为5%以上时,与导电无关的粒子存在于电路电极32、42上,连接电阻可能增大。
金属层22对核体21的覆盖率优选为70%以上,更优选为80~100%。通过使金属层22的覆盖率为该范围,可以使电路电极32、42间的连接电阻更好。金属层22的覆盖率小于70%时,导电粒子表面的导通面积变小,所以连接电阻可能增大。
(粘接剂组合物)
作为薄膜状电路连接材料含有的粘接剂组合物,优选为含有环氧树脂和环氧树脂的潜在性固化剂的组合物(以下,称作“第1组合物”)、含有自由基聚合性物质和加热产生游离自由基的固化剂的组合物(以下,称作“第2组合物”)、或第1组合物和第2组合物的混合物。
作为第1组合物含有的环氧树脂,可以列举出双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双酚S型环氧树脂、苯酚酚醛清漆型环氧树脂、甲酚酚醛清漆型环氧树脂、双酚A酚醛清漆型环氧树脂、双酚F酚醛清漆型环氧树脂、脂环式环氧树脂、缩水甘油酯型环氧树脂、缩水甘油基胺型环氧树脂、乙内酰脲型环氧树脂、异氰尿酸酯型环氧树脂、脂肪族链状环氧树脂等。这些环氧树脂可以被卤代,还可以被氢化。这些环氧树脂可以将2种以上一起使用。
作为第1组合物含有的潜在性固化剂,只要是可以使环氧树脂固化的固化剂即可,作为这种潜在性固化剂,可以列举出阴离子聚合性的催化型固化剂、阳离子聚合性的催化型固化剂、加聚型固化剂等。它们可以单独使用,也可以作为2种以上的混合物使用。它们之中,从快速固化性优异、不需要考虑化学当量方面出发,优选阴离子或阳离子聚合性的催化型固化剂。
作为阴离子或阳离子聚合性的催化型固化剂,可以列举出咪唑系、酰肼系、三氟化硼-胺络合物、锍盐、胺酰亚胺、二氨基顺丁烯二腈、三聚氰胺及其衍生物、多胺的盐、双氰胺等,还可以使用它们的转化物。作为加聚型的固化剂,可以列举出多胺类、多硫醇、多酚、酸酐等。
作为阴离子聚合性的催化型固化剂,在混合叔胺类或咪唑类时,环氧树脂在160~200℃左右的中温下加热几十秒~几小时左右进行固化。因此,可使用时间(适用期)比较长,所以优选。作为阳离子聚合性的催化型固化剂优选为例如通过照射能量线使环氧树脂固化的感光性鎓盐(主要使用芳香族重氮鎓盐、芳香族锍盐等)。另外,除了照射能量线以外,作为加热活化使环氧树脂固化的固化剂,有脂肪族锍盐等。这种固化剂由于具有快速固化这样的特征,所以优选。
用聚氨酯系或聚酯系等高分子物质或镍、铜等金属薄膜和硅酸钙等无机物覆盖这些潜在性固化剂,形成微胶囊的固化剂,可以延长可使用时间,所以合适。
第2组合物含有的自由基聚合性物质是具有通过自由基聚合的官能团的物质。作为这种自由基聚合性物质,可以列举出丙烯酸酯(还包含相应的甲基丙烯酸酯。下同)化合物、丙烯酰氧基(还包含相应的甲基丙烯酰氧基。下同)化合物、马来酰亚胺化合物、柠康酰亚胺树脂、降冰片烯酰亚胺(nadimide)树脂等。自由基聚合性物质可以以单体或低聚物的状态使用,也可以将单体和低聚物一起使用。作为上述丙烯酸酯化合物的具体例子,可以列举出丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸异丙基酯、丙烯酸异丁基酯、乙二醇二丙烯酸酯、二甘醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、四羟甲基甲烷四丙烯酸酯、2-羟基-1,3-二丙烯酰氧基丙烷、2,2-二[4-(丙烯酰氧基甲氧基)苯基]丙烷、2,2-二[4-(丙烯酰氧基聚乙氧基)苯基]丙烷、二环戊烯基丙烯酸酯、三环癸烷基丙烯酸酯、三(丙烯酰氧基乙基)异氰尿酸酯、氨酯丙烯酸酯等。它们可以单独或混合2种以上使用。另外,作为自由基聚合性物质,根据需要还可以适宜使用氢醌、甲基醚氢醌类等聚合抑制剂。另外,进一步从提高耐热性的观点出发,丙烯酸酯化合物优选具有选自二环戊烯基、三环癸基以及三嗪环中的至少1种取代基。
上述马来酰亚胺化合物是在分子中含有至少2个以上的马来酰亚胺基的化合物。作为这种马来酰亚胺化合物,可以列举出例如1-甲基-2,4-二马来酰亚胺苯、N,N’-间-亚苯基二马来酰亚胺、N,N’-对-亚苯基二马来酰亚胺、N,N’-间-甲代亚苯基二马来酰亚胺、N,N’-4,4-亚联苯基二马来酰亚胺、N,N’-4,4-(3,3’-二甲基亚联苯基)二马来酰亚胺、N,N’-4,4-(3,3’-二甲基二苯基甲烷)二马来酰亚胺、N,N’-4,4-(3,3’-二乙基二苯基甲烷)二马来酰亚胺、N,N’-4,4-二苯基甲烷二马来酰亚胺、N,N’-4,4-二苯基丙烷二马来酰亚胺、N,N’-3,3’-二苯基砜二马来酰亚胺、N,N’-4,4-二苯基醚二马来酰亚胺、2,2-二(4-(4-马来酰亚胺苯氧基)苯基)丙烷、2,2-二(3-仲丁基-4,8-(4-马来酰亚胺苯氧基)苯基)丙烷、1,1-二(4-(4-马来酰亚胺苯氧基)苯基)癸烷、4,4’-亚环己基(cyclohexylidene)-二(1-(4-马来酰亚胺苯氧基)-2-环己基苯、2,2-二(4-(4-马来酰亚胺苯氧基)苯基)六氟丙烷等。它们可以单独或混合2种以上使用。
上述柠康酰亚胺树脂是将分子中具有至少1个柠康酰亚胺基的柠康酰亚胺化合物聚合形成的树脂。作为柠康酰亚胺化合物,可以列举出例如苯基柠康酰亚胺、1-甲基-2,4-二柠康酰亚胺苯、N,N’-间-亚苯基二柠康酰亚胺、N,N’-对-亚苯基二柠康酰亚胺、N,N’-4,4-亚联苯基二柠康酰亚胺、N,N’-4,4-(3,3-二甲基亚联苯基)二柠康酰亚胺、N,N’-4,4-(3,3-二甲基二苯基甲烷)二柠康酰亚胺、N,N’-4,4-(3,3-二乙基二苯基甲烷)二柠康酰亚胺、N,N’-4,4-二苯基甲烷二柠康酰亚胺、N,N’-4,4-二苯基丙烷二柠康酰亚胺、N,N’-4,4-二苯基醚二柠康酰亚胺、N,N’-4,4-二苯基砜二柠康酰亚胺、2,2-二(4-(4-柠康酰亚胺苯氧基)苯基)丙烷、2,2-二(3-仲丁基-3,4-(4-柠康酰亚胺苯氧基)苯基)丙烷、1,1-二(4-(4-柠康酰亚胺苯氧基)苯基)癸烷、4,4’-亚环己基-二(1-(4-柠康酰亚胺苯氧基)苯氧基)-2-环己基苯、2,2-二(4-(4-柠康酰亚胺苯氧基)苯基)六氟丙烷等。它们可以单独或混合2种以上使用。
上述降冰片烯酰亚胺树脂是将在分子中具有至少1个降冰片烯酰亚胺基的降冰片烯酰亚胺化合物聚合而得到的树脂。作为降冰片烯酰亚胺化合物,可以列举出例如苯基降冰片烯酰亚胺、1-甲基-2,4-二降冰片烯酰亚胺苯、N,N’-间-亚苯基二降冰片烯酰亚胺、N,N’-对-亚苯基二降冰片烯酰亚胺、N,N’-4,4-亚联苯基二降冰片烯酰亚胺、N,N’-4,4-(3,3-二甲基亚联苯基)二降冰片烯酰亚胺、N,N’-4,4-(3,3-二甲基二苯基甲烷)二降冰片烯酰亚胺、N,N’-4,4-(3,3-二乙基二苯基甲烷)二降冰片烯酰亚胺、N,N’-4,4-二苯基甲烷二降冰片烯酰亚胺、N,N’-4,4-二苯基丙烷二降冰片烯酰亚胺、N,N’-4,4-二苯基醚二降冰片烯酰亚胺、N,N’-4,4-二苯基砜二降冰片烯酰亚胺、2,2-二(4-(4-降冰片烯酰亚胺苯氧基)苯基)丙烷、2,2-二(3-仲丁基-3,4-(4-降冰片烯酰亚胺苯氧基)苯基)丙烷、1,1-二(4-(4-降冰片烯酰亚胺苯氧基)苯基)癸烷、4,4’-亚环己基-二(1-(4-降冰片烯酰亚胺苯氧基)苯氧基)-2-环己基苯、2,2-二(4-(4-降冰片烯酰亚胺苯氧基)苯基)六氟丙烷。它们可以单独或混合2种以上使用。
另外,上述自由基聚合性物质还优选和下述通式(I)所示的具有磷酸酯结构的自由基聚合性物质一起使用。在这种情况下,由于提高了金属等对无机物表面的粘结强度,所以对电路电极32、42之间的粘结是合适的。
[化1]

[上述式中,n表示1~3的整数。]
具有磷酸酯结构的自由基聚合性物质通过将磷酸酐和(甲基)丙烯酸-2-羟乙基酯反应得到。作为具有磷酸酯结构的自由基聚合性物质,具体地是单(2-甲基丙烯酰氧基乙基)酸式磷酸酯、二(2-甲基丙烯酰氧基乙基)酸式磷酸酯等。它们可以单独或混合2种以上使用。
上述通式(I)所示的具有磷酸酯结构的自由基聚合性物质的混合量,相对于自由基聚合性物质和根据需要混合的薄膜形成材料的总计100质量份,优选为0.01~50质量份,更优选为0.5~5质量份。
上述自由基聚合性物质还可以和丙烯酸烯丙基酯一起使用。在这种情况下,丙烯酸烯丙基酯的混合量,相对于自由基聚合性物质和根据需要混合的薄膜形成材料的总计100质量份,优选为0.1~10质量份,更优选为0.5~5质量份。
第2组合物含有的加热产生游离自由基的固化剂是加热分解产生游离自由基的固化剂。作为这种固化剂,可以列举出过氧化化合物、偶氮类化合物等。这种固化剂可以根据目标连接温度、连接时间、适用期等适当选择。从高反应性和提高适用期的观点出发,优选半衰期10小时的温度为40℃以上,而且半衰期1分钟的温度为180℃以下的有机过氧化物;更优选半衰期10小时的温度为60℃以上,且半衰期1分钟的温度为170℃以下的有机过氧化物。
在连接时间为25秒以下时,上述固化剂的混合量相对于自由基聚合性物质和根据需要混合的薄膜形成材料的总计100质量份,优选为2~10质量份,更优选为4~8质量份。由此,可以得到足够的反应率。另外,在不限定连接时间时,固化剂的混合量相对于自由基聚合性物质和根据需要混合的薄膜形成材料总计100质量份,优选为0.05~20质量份,更优选为0.1~10质量份。
作为第2组合物含有的加热产生游离自由基的固化剂的具体例子,可以列举出二酰基过氧化物、过氧化二碳酸酯、过氧化酯过氧化缩酮、二烷基过氧化物、氢过氧化物、甲硅烷基过氧化物等。另外,从抑制电路电极32、42的腐蚀的观点出发,优选含有的氯离子和有机酸的浓度为5000ppm以下的固化剂,更优选加热分解后产生的有机酸少的固化剂。作为这种固化剂的具体例子,可以列举出过氧化酯、二烷基过氧化物、氢过氧化物、甲硅烷基过氧化物等,更优选为选自能得到高反应性的过氧化酯的固化剂。另外,上述固化剂可以适当混合使用。
作为过氧化酯,可以列举出枯基过氧化新癸酸酯、1,1,3,3-四甲基丁基过氧化新癸酸酯、1-环己基-1-甲基乙基过氧化新癸酸酯、叔己基过氧化新癸酸酯、叔丁基过氧化新戊酸酯、1,1,3,3-四甲基丁基过氧化2-乙基己酸酯、2,5-二甲基-2,5-二(2-乙基己酰基过氧化)己烷、1-环己基-1-甲基乙基过氧化-2-乙基己酸酯、叔己基过氧化-2-乙基己酸酯、叔丁基过氧化-2-乙基己酸酯、叔丁基过氧化异丁酸酯、1,1-二(叔丁基过氧化)环己烷、叔己基过氧化异丙基单碳酸酯、叔丁基过氧化-3,5,5-三甲基己酸酯、叔丁基过氧化月桂酸酯、2,5-二甲基-2,5-二(间甲代苯基过氧化)己烷、叔丁基过氧化异丙基单碳酸酯、叔丁基过氧化-2-乙基己基单碳酸酯、叔己基过氧化苯甲酸酯、叔丁基过氧化乙酸酯等。
作为二烷基过氧化物,可以列举出α,α’-二(叔丁基过氧化)二异丙基苯、二枯基过氧化物、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧化)己烷、叔丁基枯基过氧化物等。
作为氢过氧化物,可以列举出二异丙基苯氢过氧化物、枯基氢过氧化物等。
作为二酰基过氧化物,可以列举出异丁基过氧化物、2,4-二氯代苯甲酰基过氧化物、3,5,5-三甲基己酰基过氧化物、辛酰基过氧化物、月桂酰基过氧化物、硬脂酰基过氧化物、琥珀酰过氧化物、苯甲酰基过氧化甲苯、过氧化苯甲酰等。
作为过氧化二碳酸酯可以列举出二-正丙基过氧化二碳酸酯、二异丙基过氧化二碳酸酯、二(4-叔丁基环己基)过氧化二碳酸酯、二-2-乙氧基甲氧基过氧化二碳酸酯、二(2-乙基己基过氧化)二碳酸酯、二甲氧基丁基过氧化二碳酸酯、二(3-甲基-3-甲氧基丁基过氧化)二碳酸酯等。
作为过氧化缩酮,1,1-二(叔己基过氧化)-3,3,5-三甲基环己烷、1,1-二(叔己基过氧化)环己烷、1,1-二(叔丁基过氧化)-3,3,5-三甲基环己烷、1,1-(叔丁基过氧化)环十二烷、2,2-二(叔丁基过氧化)癸烷等。
作为甲硅烷基过氧化物,可以列举出叔丁基三甲基甲硅烷基过氧化物、二(叔丁基)二甲基甲硅烷基过氧化物、叔丁基三乙烯基甲硅烷基过氧化物、二(叔丁基)二乙烯基甲硅烷基过氧化物、三(叔丁基)乙烯基甲硅烷基过氧化物、叔丁基三烯丙基甲硅烷基过氧化物、二(叔丁基)二烯丙基甲硅烷基过氧化物、三(叔丁基)烯丙基甲硅烷基过氧化物等。
这些固化剂可以单独或混合2种以上使用,也可以混合分解促进剂、抑制剂等使用。另外,也可以用聚氨酯系、聚酯系高分子物质等覆盖这些固化剂形成微胶囊。形成微胶囊的固化剂可以延长可使用时间,因此优选。
本实施方案的薄膜状电路连接材料根据需要可以添加薄膜形成材料使用。所述的薄膜形成材料是在对液状物进行固化将构成组合物形成薄膜形状时,能够使该薄膜操作容易,产生不容易裂开或破裂或发粘的机械性质等的薄膜形成材料,其在普通状态(常温常压)下,可以作为薄膜进行处理。作为薄膜形成材料,可以列举出苯氧基树脂、聚乙烯醇缩甲醛树脂、聚苯乙烯树脂、聚乙烯醇缩丁醛树脂、聚酯树脂、聚酰胺树脂、二甲苯树脂、聚氨酯树脂等。它们之中,从粘结性、相容性、耐热性、机械强度优异出发,优选苯氧基树脂。
苯氧基树脂是通过使2官能酚类和环氧氯丙烷反应形成高分子,或者使2官能环氧树脂和2官能酚类加聚而得到的树脂。苯氧基树脂例如可以将1mol的2官能酚类和0.985~1.015mol环氧氯丙烷,在碱金属氢氧化物等催化剂的存在下,在非反应性溶剂中,在40~120℃的温度下反应得到。另外,作为苯氧基树脂,从树脂的机械性质和热性质的观点出发,特别优选如下得到:使2官能性环氧树脂和2官能性分类的混合当量比为环氧基/酚羟基=1/0.9~1/1.1,在碱金属化合物、有机磷类化合物、环状胺类化合物等催化剂的存在下,在沸点为120℃以上酰胺类、醚类、酮类、内酯类、醇类等有机溶剂中,在反应固体成分为50质量%以下的条件下,加热到50~200℃,进行加聚反应而得到。
作为上述2官能环氧树脂,可以列举出双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双酚AD型环氧树脂、双酚S型环氧树脂、联苯基二缩水甘油醚、甲基取代的联苯基二缩水甘油醚等。2官能酚类是具有2个酚羟基的酚类。作为2官能酚类,可以列举出例如氢醌类、双酚A、双酚F、双酚AD、双酚S、双酚芴、甲基取代的双酚芴、二羟基联苯、甲基取代的二羟基联苯等双酚类等。苯氧基树脂可以通过自由基聚合性官能团或其它反应性化合物改性(例如,环氧基改性)。苯氧基树脂可以单独或将2种以上混合使用。
本实施方案的薄膜状电路连接材料可以进一步含有以丙烯酸、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯和丙烯腈中的至少一种作为单体成分的聚合物或共聚物。其中,从缓和应力的效果优异出发,优选和共聚物系的丙烯酸橡胶一起使用,该共聚物系的丙烯酸橡胶包含含有缩水甘油醚基的丙烯酸缩水甘油酯或甲基丙烯酸缩水甘油酯。从提高粘接剂的凝聚力方面出发,这些丙烯酸橡胶的重均分子量优选为20万以上。
本实施方案的薄膜状电路连接材料还可以进一步含有橡胶微粒、填充剂、软化剂、促进剂、防老化剂、着色剂、阻燃剂、触变剂、偶联剂、酚树脂、三聚氰胺树脂、异氰酸酯类。
橡胶微粒,只要平均粒径是混合的导电粒子12的平均粒径的2倍以下,而且室温(25℃)下的储能模量是导电粒子12和粘接剂组合物的室温下的储能模量的1/2以下即可。特别是,橡胶微粒的材料合适的是,有机硅、丙烯酸乳液、SBR、NBR、聚丁二烯橡胶微粒的单独或混合2种以上使用。3维交联的这些橡胶微粒耐溶剂性优异,容易分散到粘接剂组合物中。
另外,可以在电路连接材料中含有填充剂。由此,可以提高电路电极32、42间的电性质的连接可靠性等。填充剂可以使用最大粒径为导电粒子12的粒径的1/2以下的填充剂。另外,在和没有导电性的粒子一起使用时,可以使用直径为没有导电性的粒子的直径以下的填充剂。填充剂的混合量相对于100体积份粘接剂组合物,优选为5~60体积份。混合量如果超过60体积份,则提高连接可靠性的效果可能饱和;另一方面,在小于5体积份时,添加填充剂的效果可能不足。
作为上述偶联剂优选含有乙烯基、丙烯酰基、环氧基或异氰酸酯基的化合物,因为它们可以提高粘接性。
[电路部件的连接结构的制造方法]
接着,对上述电路部件的连接结构1的制造方法进行说明。首先,准备第1电路部件30、第2电路部件40和电路连接材料。
准备薄膜状电路连接材料作为电路连接材料。薄膜状电路连接材料的厚度优选为10~50μm。
接着,在第1电路部件30上,搭载薄膜状电路连接材料。然后,将第2电路部件40搭载在薄膜状电路连接材料上,以使第1电路部件30的电路电极32和第2电路部件40的电路电极42重叠。这样,使薄膜状电路连接材料介于第1电路部件30和第2电路部件40间。此时,薄膜状电路连接材料是薄膜状的,容易使用,因此在连接第1电路部件30和第2电路部件40时,可以容易地介入到它们之间,可以容易地进行第1电路部件30和第2电路部件40的连接作业。
接着,隔着第1电路部件30和第2电路部件40,边加热薄膜状电路连接材料,边加压进行固化处理,在第1电路部件30和第2电路部件40间形成电路连接部件10。固化处理可以通过一般的方法进行,该方法可以根据粘接剂组合物适当选择。
在本实施方案中,薄膜状电路连接材料固化处理时,从导电粒子12的金属层22凸出的突起部14贯通粘接剂组合物,深深地嵌入第1或第2电路电极32、42的最外层(电极表面),因此,导电粒子12与电路电极32、42确实地接触,同时导电粒子12和电路电极32、42的接触面积变大。在这种状态下,如果粘接剂组合物固化,则不仅可以获得第1电路部件30和第2电路部件40的很高的粘接强度,而且与电路电极32、42的表面有无凹凸无关,都可以充分降低相对的电路电极32、42间的连接电阻,可以长时间将电路电极32、42间的电性质的可靠性保持在很高的状态。
在上文中,对本发明的电介质瓷器组合物的合适的实施方案进行了说明,但是本发明并不一定限于上述的实施方案。
例如,在上述实施方案中,使用薄膜状电路连接材料制作电路部件的连接结构,但是也可以使用非薄膜状的电路连接材料。例如,将电路连接材料溶解到溶剂中形成的溶液,涂覆到第1电路部件30或第2电路部件40的一个上面干燥,在干燥后的涂覆物上,搭载另一个电路部件,由此可以使电路连接材料介于第1和第2电路部件30、40间。
另外,也可以不在电路部件的连接结构1中设置绝缘层,而在第1电路部件30中,邻接第1电路电极32形成第1绝缘层,或可以在第2电路部件40中,邻接第2电路电极42形成第2绝缘层。绝缘层只要由绝缘材料构成,就没有特别的限定,通常由有机绝缘性物质、二氧化硅或氮化硅构成。
实施例
(导电粒子No.1的制造)
改变四羟甲基甲烷四丙烯酸酯、二乙烯基苯和苯乙烯单体的混合比,使用过氧化苯甲酰作为聚合引发剂,悬浮聚合,将所得的聚合物分级,从而得到具有约3μm的粒径的核体。在所得的核体表面进行无电解Ni镀覆处理,形成厚度均匀的100nm的Ni层(金属层),进一步取代镀覆25nm的Au,从而得到导电粒子No.1。
(导电粒子No.2的制造)
对和导电粒子No.1同样的核体,进行无电解Ni镀覆处理。适当调整无电解Ni镀覆处理时的镀覆液的加入量、处理温度和处理时间,将镀覆厚度设定为规定值,从而得到在核体表面具有形成了Ni镀覆突起部的最外层的导电粒子No.2。另外,不含突起部的Ni镀覆的金属层的目标膜厚为80~90nm。
(导电粒子No.3的制造)
在导电粒子No.2中取代镀覆25nm的Au,从而得到形成有突起部的具有由Au构成的最外层的导电粒子No.3。
(导电粒子No.4的制造)
改变四羟甲基甲烷四丙烯酸酯、二乙烯基苯和苯乙烯单体的混合比,使用过氧化苯甲酰作为聚合引发剂进行悬浮聚合,将所得的聚合物分级,从而得到具有约5μm的粒径的核体。在所得的核体表面进行无电解Ni镀覆处理,形成厚度均匀的100nm的Ni层(金属层),进一步取代镀覆25nm的Au,从而得到导电粒子No.4。
使用电子显微镜(日立制作所制造,S-800)观察上述各导电粒子No.1~4,计测导电粒子的粒径金属层的厚度、突起的高度(突起部的高度H)和邻接的突起间的距离(突起部间的距离S)。结果如表1所示。
[表1]

(电路连接材料A的制造)
将100g苯氧基树脂(Union Carbide Corporation制造,商品名PKHC)溶解到甲苯/乙酸乙酯=50/50(质量比)的混合溶剂中,形成固体成分40质量%的苯氧基树脂溶液。将100g丙烯酸橡胶(40质量份丙烯酸丁酯-30质量份丙烯酸乙酯-30质量份丙烯腈-3质量份甲基丙烯酸缩水甘油酯的共聚物,分子量:85万)溶解到甲苯/乙酸乙酯=50/50(质量比)的混合溶剂中,形成固体成分15质量%的丙烯酸橡胶树脂溶液。接着,将300g含有微胶囊型潜在性固化剂的液态环氧化物(旭化成公司制造,商品名“NovacureHX-3941HP”)加入该溶液中,搅拌,形成含粘接剂组合物的溶液。然后,对100体积份前述含粘接剂组合物的溶液分散0.5体积份导电粒子No.2,得到薄膜涂覆用溶液。然后,使用涂覆装置,将该含有电路连接材料的溶液(薄膜涂覆用溶液),涂覆到一面进行了表面处理的厚度50μm的PET薄膜上,在80℃热风干燥3分钟,在PET薄膜上得到厚度为18μm的薄膜状电路连接材料A。
(电路连接材料B的制造)
和前述电路连接材料A同样地制造含粘接剂组合物的溶液,相对100体积份该含粘接剂组合物的溶液分散0.5体积份导电粒子No.1,制备含电路连接材料的溶液。然后,和前述电路连接材料A同样地,涂覆该含电路连接材料的溶液,干燥,在PET薄膜上得到厚度18μm的薄膜状电路连接材料B。
(电路连接材料C的制造)
和前述电路连接材料A同样地制造含粘接剂组合物的溶液,相对100体积份该含粘接剂组合物的溶液分散0.5体积份导电粒子No.3,制备含电路连接材料的溶液。然后,和前述电路连接材料A同样地,涂覆该含电路连接材料的溶液,干燥,在PET薄膜上得到厚度18μm的薄膜状电路连接材料C。
(电路连接材料D的制造)
和前述电路连接材料A同样地制造含粘接剂组合物的溶液,相对100体积份该含粘接剂组合物的溶液,分散0.5体积份导电粒子No.4,制备含电路连接材料的溶液。然后,和前述电路连接材料A同样地,涂覆该含电路连接材料的溶液,干燥,在PET薄膜上得到厚度18μm的薄膜状电路连接材料D。
(实施例1)
作为第1电路部件,准备具有由聚酰亚胺薄膜(厚度38μm)和Sn镀覆Cu箔(Sn镀覆厚度:2μm,Cu箔厚度:6μm)构成的2层结构的挠性电路板(在下文中称作FPC)。该FPC电路的线宽是18μm,间距是50μm。接着,作为第2电路部件,准备在表面上具有ITO(最外层,膜厚:50nm)/Cr(膜厚:200nm)2层结构的电路电极(表面电阻<20Ω)的玻璃基板(厚度1.1mm)。该第2电路部件的电路的线宽是25μm,间距为50μm。然后,在第2电路部件上黏贴切断为规定大小(1.0×30mm)的电路连接材料A,在70℃、1.0MPa下加热3秒钟,加压假连接。接着,剥离PET薄膜后,以在FPC和第2电路部件中夹住薄膜状电路连接材料的方式配置FPC,将FPC的电路和第2电路部件的电路的位置重合。另外,通过错开此时希望的电路位置,可以减少第1和第2电路电极连接面积,增减电极上捕捉到的导电粒子的个数。接着,在180℃、(相对电路连接材料的面积)3MPa、15秒的条件下,从FPC上方使用压接工具,加热、加压,使FPC和第2电路部件正式连接。这样,得到实施例1的电路部件的连接结构。
(实施例2)
作为第1电路部件,准备和实施例1同样的FPC。接着,作为第2电路部件,准备在表面上具有IZO电路电极(膜厚:50nm,表面电阻<20Ω)的玻璃基板(厚度1.1mm)。该第2电路部件的电路的线宽为25μm,间距为50μm。然后,通过和实施例1相同的连接方法,进行使用电路连接材料A的第1和第2电路部件的假连接、正式连接,得到实施例2的电路部件的连接结构。
(比较例1)
作为第1电路部件准备和实施例1同样的FPC。接着,作为第2电路部件准备和实施例1同样的具有ITO/Cr电路电极的玻璃基板。然后,通过和实施例1相同的连接方法,进行使用电路连接材料B的第1和第2电路部件的假连接、正式连接,得到比较例1的电路部件的连接结构。
(比较例2)
作为第1电路部件准备和实施例1同样的FPC。接着,作为第2电路部件准备和实施例1同样的具有ITO/Cr电路电极的玻璃基板。然后,通过和实施例1相同的连接方法,进行使用电路连接材料C的第1和第2电路部件的假连接、正式连接,得到比较例2的电路部件的连接结构。
(比较例3)
作为第1电路部件准备和实施例1同样的FPC。接着,作为第2电路部件准备和实施例1同样的具有ITO/Cr电路电极的玻璃基板。然后,通过和实施例1相同的连接方法,进行使用电路连接材料D的第1和第2电路部件的假连接、正式连接,得到比较例3的电路部件的连接结构。
(电路电极上存在的导电粒子数)
使用微分干涉显微镜,目视计测实施例1、2和比较例1~3的各电路部件的连接结构中,成为测定连接电阻的位置的电极上存在的(电路电极间的每1个连接处捕捉到的)导电粒子数量(电极上的粒子个数)(n=38)。
(连接电阻的测定)
对实施例1、2和比较例1~3的电路部件的连接结构,通过万用表(株式会社ADC制造,商品名“Digital multimeter7461A”)测定FPC的电路电极和第2电路部件的电路电极间的连接电阻值。测定环境是温度23±1℃,湿度为60±10%,测定电流为1mA。作为连接电阻值,分别测定连接后即刻的电阻值(初期电阻值)和在80℃、95%RH的高温高湿槽中保持250小时和500小时后(高温高湿处理后)的电阻值(处理后的电阻值)。另外,高温高湿处理后的连接电阻是从实验槽取出电路部件的连接结构后,在上述测定环境下放置30分钟后测定的。另外,测定的电阻值是对各电极上的粒子个数,以n=3,平均求得的。
接着,求得初期开始的电阻变化率。初期开始的电阻变化率是以百分率表示从初期电阻值到处理后电阻值的增加量除以初期电阻值的值,通过式(处理后电阻值-初期电阻值)/初期电阻值×100算出。该电阻变化率越小,表示相对的电路电极相互之间的电连接越好,电路电极间的电性质的长期可靠性越高。
在图3~7中,表示实施例1、2和比较例1~3的各电极上的粒子个数下,从初期开始的电阻变化率(%)。也就是,在图3~7中,表示电路电极间的连接处1处存在的导电粒子数量和该连接处的电阻变化率。将高温高湿处理500h后,电阻变化率显示为20%以下的最少的电极上的粒子个数,作为能够导通电路电极间的电极上的粒子个数。
如图3、5~7所示,如果将电路电极的最外层由ITO构成的电路部件用电路连接材料A连接的实施例1的连接结构,和用电路连接材料B~D连接相同的电路部件的比较例1~3的连接结构进行比较,则可以确认,在高温高湿处理500h后,电阻变化率显示为20%以下的电极上的粒子个数,在比较例1中最少要4个,在比较例2(参照图6)最少要3个,在比较例3(参照图7)中最少要5个,相对于此,实施例1(参照图3)中最少是2个,以比比较例1~3更少的导电粒子数,稳定地导通电极之间。另外,如图4所示,还可以确认在使用电路连接材料A连接电路电极由IZO构成的连接部件的实施例2的连接结构中,即使电极上的粒子个数最少是2个,也可以稳定地将电极之间导通。
如上所述,可以知道,在将电路电极整体或最外层由ITO和IZO构成的电路部件,用含有导电粒子的电路连接材料连接,导电粒子是粒径为1~4μm的范围,导电粒子的表面(最外层)具有多个突起部,且最外层材料是Ni的导电粒子的情况下,只要在电极上(每1处的电路电极的连接处)上存在2个导电 粒子,就可以将电路电极间导通。也就是,通过实施例1、2的连接结构,即使在高温高湿环境下或热冲击试验等下,也可以以必须的最低限度的电极上的导电粒子个数稳定地获得连接可靠性。
工业实用性
如上所述,根据本发明可以提供一种电路部件的连接结构,该连接结构可以在相对的电路电极间实现良好的电连接,同时可以充分提高电路电极间的电性质的长期可靠性。

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资源描述

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本发明提供一种电路部件的连接结构1,其特征在于:含有多个导电粒子12的电路连接材料介于具有第1电路电极32的第1电路部件30和与第1电路部件30相对的具有第2电路电极42的第2电路部件40之间,第1电路电极32和第2电路电极42电导通;其中在该连接结构中第1电路电极32和第2电路电极42通过2个导电粒子导通的连接处至少具备1处,导电粒子12的最外层22的一部分凸出于外侧,形成多个突起部14,最外层。

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