(57)【要約】【課題】高い放熱性が得られる異方性導電接着剤を提供する。【解決手段】導電性粒子３１と、はんだ粒子３２とをバインダーに分散させる。この異方性導電接着剤を用いて熱圧着したＬＥＤ実装体は、ＬＥＤ素子の端子（電極１２ａ、１４ａ）と、基板の端子（電極２２ａ、２３ａ）とが導電性粒子３１を介して電気的に接続されるとともに、ＬＥＤ素子の端子と基板の端子との間がはんだ接合される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂粒子の表面に導電性金属層が形成された導電性粒子と、はんだ粒子とが接着剤成分に分散されてなる異方性導電接着剤。
【請求項２】
前記導電性粒子の配合量が、１〜３０体積％であり、
前記はんだ粒子の配合量が、１〜３０体積％である請求項１記載の異方性導電接着剤。
【請求項３】
前記はんだ粒子の配合量が、５体積％以上である請求項２記載の異方性導電接着剤。
【請求項４】
前記はんだ粒子の平均粒径が、前記導電性粒子の平均粒径の２５〜４００％である請求項１乃至３のいずれか１項に記載の異方性導電接着剤。
【請求項５】
第１の電子部品の端子と、第２の電子部品の端子とが、樹脂粒子の表面に導電性金属層が形成された導電性粒子を介して電気的に接続されてなる接続構造体において、
前記第１の電子部品の端子と前記第２の電子部品の端子との間が、はんだ接合されてなる接続構造体。
【請求項６】
第１の電子部品が、ＬＥＤ素子であり、
第２の電子部品が、基板である請求項５記載の接続構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電性粒子が分散された異方性導電接着剤に関し、特に、ドライバーＩＣ（Integrated Circuit）、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等のチップ（素子）が発する熱を放熱することが可能な異方性導電接着剤に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＬＥＤ素子を基板に実装する工法として、ワイヤーボンド工法が用いられている。ワイヤーボンド工法は、図６に示すように、ＬＥＤ素子の電極（第１導電型電極１０４ａ及び第２導電型電極１０２ａ）面を上に向け（フェイスアップ）、そのＬＥＤ素子と基板の電気的接合をワイヤーボンド（ＷＢ）３０１ａ、３０１ｂで行い、ＬＥＤ素子と基板との接着には、ダイボンド材３０２を用いる。
【０００３】
しかし、このようなワイヤーボンドで電気的接続を得る方法では、電極（第１導電型電極１０４ａ及び第２導電型電極１０２ａ）からのワイヤーボンドの物理的破断・剥離のリスクがあるため、より信頼性の高い技術が求められている。さらに、ダイボンド材３０２の硬化プロセスは、オーブン硬化で行われるため、生産に時間が掛かる。
【０００４】
ワイヤーボンドを用いない工法として、図７に示すように、ＬＥＤ素子の電極（第１導電型電極１０４ａ及び第２導電型電極１０２ａ）面を基板側に向け(フェイスダウン、フリップチップ)、そのＬＥＤ素子と基板との電気的接続に、銀ペーストに代表される導電性ベースト３０３ａ、３０３ｂを用いる方法がある。
【０００５】
しかし、導電性ペースト３０３ａ、３０３ｂは、接着力が弱いため、封止樹脂３０４による補強が必要である。さらに、封止樹脂３０４の硬化プロセスは、オーブン硬化で行われるため、生産に時間が掛かる。
【０００６】
導電性ペーストを用いない工法として、図８に示すように、ＬＥＤ素子の電極面を基板側に向け(フェイスダウン、フリップチップ)、そのＬＥＤ素子と基板との電気的接続及び接着に、絶縁性の接着剤バインダー３０５中に導電性粒子３０６を分散させた異方性導電接着剤を用いる方法がある。異方性導電接着剤は、接着プロセスが短いため、生産効率が良い。また、異方性導電接着剤は、安価であり、透明性、接着性、耐熱性、機械的強度、電気絶縁性等に優れている。
【０００７】
また、近年、フリップチップ実装するためのＬＥＤ素子が開発されている。このＦＣ実装用ＬＥＤ素子は、パッシベーション１０５により、電極面積を大きく取る設計が可能であるため、バンプレス実装が可能となる。また、発光層の下に反射膜を設けることによって光取り出し効率が良くなる。
【０００８】
ＦＣ実装用ＬＥＤ素子を基板に実装する工法としては、図９に示すように、金スズ共晶接合が用いられている。金スズ共晶接合は、チップ電極を金とスズの合金３０７で形成し、フラックスを基板に塗布し、チップを搭載、加熱することで基板電極と、共晶接合させる工法である。しかし、このようなはんだ接続工法は、加熱中のチップズレや洗浄しきれなかったフラックスによる信頼性への悪影響があるため歩留まりが悪い。また、高度な実装技術が必要である。
【０００９】
金スズ共晶を用いない工法として、図１０に示すように、ＬＥＤ素子の電極面と基板との電気的接続に、はんだペーストを用いるはんだ接続工法がある。しかし、このようなはんだ接続工法は、ペーストが等方性の導電性を有するため、ｐｎ電極間がショートしてしまい歩留まりが悪い。
【００１０】
はんだペーストを用いない工法として、図１１に示すように、ＬＥＤ素子と基板との電気的接続及び接着に、図８と同様、絶縁性のバインダー中に導電性粒子を分散させたＡＣＦなどの異方性導電接着剤を用いる方法がある。異方性導電接着剤は、ｐｎ電極間に絶縁性のバインダーが充填される。よって、ショートが発生しにくいため歩留まりが良い。また、接着プロセスが短いため、生産効率が良い。
【００１１】
ところで、ＬＥＤ素子の活性層（ジャンクション）１０３は、光の他に多くの熱を発生し、発光層温度（Ｔｊ＝ジャンクション温度）が１００℃以上になると、ＬＥＤの発光効率が低下し、ＬＥＤの寿命が短くなる。このため、活性層１０３の熱を効率良く逃がすための構造が必要である。
【００１２】
図６に示すようなＷＢ実装では、活性層１０３がＬＥＤ素子の上側に位置するため、発生した熱が基板側に効率良く伝わらないため放熱性が悪い。
【００１３】
また、図７、９、１０に示すようなフリップチップ実装を行うと、活性層１０３が基板側に位置するため、熱が基板側に効率良く伝わる。図７、１０に示すように、電極間を導電性ペースト３０３ａ、３０３ｂで接合した場合、高効率で放熱することができるが、導電性ペースト３０３ａ、３０３ｂによる接続は、上記で述べたように接続信頼性が悪い。また、図９に示すように、金スズ共晶接合を行った場合も、上記で述べたのと同様に接続信頼性が悪い。
【００１４】
また、図８、１１に示すように、導電性ペースト３０３ａ、３０３ｂを用いずにＡＣＦ（Anisotropic conductive film）やＡＣＰ（Anisotropic Conductive Paste）等の異方性導電接着剤でフリップチップ実装することで、活性層１０３が基板側近く配置され、熱が基板側に効率良く伝わる。また、接着力が高いため、高い接続信頼性が得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開平１１−４０６４号公報
【特許文献２】特開昭６０−１７８６９０号公報
【特許文献３】特開平１１−１７６８７９号公報
【特許文献４】特開平８−１８６１５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、従来の異方性導電接着剤の硬化物の熱伝導率は、０．２Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度であるため、ＬＥＤ素子から発生する熱を基板側に十分に逃がすことができない。また、異方性導電接着剤を用いたフリップチップ実装では、電気接続部分の導電性粒子のみが放熱路となるため、放熱性が悪い。
【００１７】
本発明は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、高い放熱性が得られる異方性導電接着剤を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本件発明者は、鋭意検討を行った結果、樹脂粒子の表面に導電性金属層が形成された導電性粒子と、はんだ粒子とを配合することにより、上述の目的を達成できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【００１９】
すなわち、本発明に係る異方性導電接着剤は、樹脂粒子の表面に導電性金属層が形成された導電性粒子と、はんだ粒子とが接着剤成分に分散されなることを特徴としている。
【００２０】
また、本発明に係る接続構造体は、第１の電子部品の端子と、第２の電子部品の端子とが、樹脂粒子の表面に導電性金属層が形成された導電性粒子を介して電気的に接続されてなる接続構造体において、前記第１の電子部品の端子と前記第２の電子部品の端子との間が、はんだ接合されてなることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、圧着時に導電性粒子が押圧により扁平変形するとともに、はんだ粒子が潰れてはんだ接合されるため、対向する端子間のとの接触面積が増加し、高い放熱性が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】圧着前における対向する端子間を模式的に示す断面図である。
【図２】圧着後における対向する端子間を模式的に示す断面図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係るＬＥＤ実装体の一例を示す断面図である。
【図４】本発明の他の一実施の形態に係るＬＥＤ実装体の一例を示す断面図である。
【図５】はんだ粒子の配合量に対する熱抵抗値を示すグラフである。
【図６】ワイヤーボンド工法によるＬＥＤ実装体の一例を示す断面図である。
【図７】導電性ペーストを用いたＬＥＤ実装体の一例を示す断面図である。
【図８】異方性導電接着剤を用いたＬＥＤ実装体の一例を示す断面図である。
【図９】ＦＣ実装用ＬＥＤを金スズ共晶接合により実装したＬＥＤ実装体の一例を示す断面図である。
【図１０】ＦＣ実装用ＬＥＤを導電性ペーストにより実装したＬＥＤ実装体の一例を示す断面図である。
【図１１】ＦＣ実装用ＬＥＤを異方性導電接着剤により実装したＬＥＤ実装体の一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら下記順序にて詳細に説明する。
１．異方性導電接着剤及びその製造方法
２．接続構造体及びその製造方法
３．実施例
【００２４】
＜１．異方性導電接着剤及びその製造方法＞
本実施の形態における異方性導電接着剤は、樹脂粒子の表面に導電性金属層が形成された導電性粒子と、はんだ粒子とがバインダー（接着剤成分）中に分散されたものであり、その形状は、ペースト、フィルムなどであり、目的に応じて適宜選択することができる。
【００２５】
図１及び図２は、それぞれ圧着前及び圧着後における対向する端子間を模式的に示す断面図である。本実施の形態では、異方性導電接着剤を後述する構成とすることにより、圧着前において導電性粒子３１とはんだ粒子３２とを端子間に存在させることができる。そして、圧着時、芯材に樹脂粒子を使用した導電性粒子３１が押圧により扁平変形し、変形に対する弾性反発が生じるため、電気的な接続状態を維持することができる。また、圧着時、はんだ粒子３２が導電性粒子の扁平変形に追従して潰れ、加熱によるはんだ接合により金属結合するため、端子と接触する面積が増大し、放熱性及び電気特性を向上させることができる。また、樹脂コアの導電性粒子が、基板と素子の熱膨張の違いにより発生する応力を緩和するため、はんだ接合部にクラックが発生するのを防ぎ、接続信頼性を向上させることができる。
【００２６】
導電性粒子は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、アクリロニトリル・スチレン（ＡＳ）樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ジビニルベンゼン系樹脂、スチレン系樹脂等の樹脂粒子の表面をＡｕ、Ｎｉ、Ｚｎ等の金属で被覆した金属被覆樹脂粒子である。金属被覆樹脂粒子は、圧縮時に潰れやすく、変形し易いため、配線パターンとの接触面積を大きくでき、また、配線パターンの高さのバラツキを吸収することができる。
【００２７】
また、導電性粒子の配合量は、接続信頼性及び絶縁信頼性の観点から、バインダーに対して１〜３０体積％であることが好ましい。また、導電性粒子の平均粒径（Ｄ５０）は、１〜１０μｍであることが好ましく、より好ましくは２〜６μｍである。
【００２８】
はんだ粒子は、例えばＪＩＳ Ｚ ３２８２−１９９９に規定されている、Ｓｎ−Ｐｂ系、Ｐｂ−Ｓｎ−Ｓｂ系、Ｓｎ−Ｓｂ系、Ｓｎ−Ｐｂ−Ｂｉ系、Ｂｉ−Ｓｎ系、Ｓｎ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ｐｂ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ｉｎ系、Ｓｎ−Ａｇ系、Ｓｎ−Ｐｂ−Ａｇ系、Ｐｂ−Ａｇ系などから、電極材料や接続条件などに応じて適宜選択することができる。また、はんだ粒子の形状は、粒状、燐片状などから適宜選択することができる。なお、はんだ粒子は、異方性を向上させるために絶縁層で被覆されていても構わない。
【００２９】
はんだ粒子の配合量は、１〜３０体積％であることが好ましい。はんだ粒子の配合量が少なすぎると優れた放熱性が得られなくなり、配合量が多すぎると異方性が損なわれ、接続信頼性を得ることができない。
【００３０】
また、はんだ粒子の平均粒径（Ｄ５０）は、導電性粒子の平均粒径の２５〜４００％であることが好ましい。はんだ粒子が導電性粒子に対して小さすぎると、圧着時にはんだ粒子が対向する端子間に捕捉されず、良好なはんだ接合が行われず、優れた放熱性を得ることができない。一方、はんだ粒子が導電性粒子に対して大きすぎると、異方性が損なわれ、接続信頼性を得ることができない。
【００３１】
バインダーとしては、従来の異方性導電接着剤や異方性導電フィルムにおいて使用されている接着剤組成物を利用することができる。接着剤組成物としては、脂環式エポキシ化合物や複素環系エポキシ化合物や水素添加エポキシ化合物等を主成分としたエポキシ硬化系接着剤が好ましく挙げられる。
【００３２】
脂環式エポキシ化合物としては、分子内に２つ以上のエポキシ基を有するものが好ましく挙げられる。これらは、液状であっても固体状であってもよい。具体的には、グリシジルヘキサヒドロビスフェノールＡ、３，４−エポキシシクロヘキセニルメチル−３’，４’−エポキシシクロヘキセンカルボキシレート等を挙げることができる。中でも、硬化物にＬＥＤ素子の実装等に適した光透過性を確保でき、速硬化性にも優れている点から、３，４−エポキシシクロヘキセニルメチル−３’，４’−エポキシシクロヘキセンカルボキシレートを好ましく使用することができる。
【００３３】
複素環状エポキシ化合物としては、トリアジン環を有するエポキシ化合物を挙げることができ、特に好ましくは１，３，５−トリス（２，３−エポキシプロピル）−１，３，５−トリアジン−２，４，６−（１Ｈ，３Ｈ，５Ｈ）−トリオンを挙げることができる。
【００３４】
水添加エポキシ化合物としては、先述の脂環式エポキシ化合物や複素環系エポキシ化合物の水素添加物や、その他公知の水素添加エポキシ樹脂を使用することができる。
【００３５】
脂環式エポキシ化合物や複素環系エポキシ化合物や水素添加エポキシ化合物は、単独で使用してもよいが、２種以上を併用することができる。また、これらのエポキシ化合物に加えて本発明の効果を損なわない限り、他のエポキシ化合物を併用してもよい。例えば、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、ビスフェノールＳ、テトラメチルビスフェノールＡ、ジアリールビスフェノールＡ、ハイドロキノン、カテコール、レゾルシン、クレゾール、テトラブロモビスフェノールＡ、トリヒドロキシビフェニル、ベンゾフェノン、ビスレゾルシノール、ビスフェノールヘキサフルオロアセトン、テトラメチルビスフェノールＡ、テトラメチルビスフェノールＦ、トリス（ヒドロキシフェニル）メタン、ビキシレノール、フェノールノボラック、クレゾールノボラック等の多価フェノールとエピクロルヒドリンとを反応させて得られるグリシジルエーテル；グリセリン、ネオペンチルグリコール、エチレングリコール、プロピレングリコール、ヘキシレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等の脂肪族多価アルコールとエピクロルヒドリンとを反応させて得られるポリグリシジルエーテル；ｐ−オキシ安息香酸、β−オキシナフトエ酸のようなヒドロキシカルボン酸とエピクロルヒドリンとを反応させて得られるグリシジルエーテルエステル；フタル酸、メチルフタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、テトラハイドロフタル酸、エンドメチレンテトラハイドロフタル酸、エンドメチレンヘキサハイドロフタル酸、トリメット酸、重合脂肪酸のようなポリカルボン酸から得られるポリグリシジルエステル；アミノフェノール、アミノアルキルフェノールから得られるグリシジルアミノグリシジルエーテル；アミノ安息香酸から得られるグリシジルアミノグリシジルエステル；アニリン、トルイジン、トリブロムアニリン、キシリレンジアミン、ジアミノシクロヘキサン、ビスアミノメチルシクロヘキサン、４，４’−ジアミノジフェニルメタン、４，４’−ジアミノジフェニルスルホン等から得られるグリシジルアミン；エポキシ化ポリオレフィン等の公知のエポキシ樹脂類が挙げられる。
【００３６】
硬化剤としては、酸無水物、イミダゾール化合物、ジシアン等を挙げることができる。中でも、硬化物を変色させ難い酸無水物、特に脂環式酸無水物系硬化剤を好ましく使用できる。具体的には、メチルヘキサヒドロフタル酸無水物等を好ましく挙げることができる。
【００３７】
接着剤組成物において、脂環式エポキシ化合物と脂環式酸無水物系硬化剤とを使用する場合、それぞれの使用量は、脂環式酸無水物系硬化剤が少なすぎると未硬化エポキシ化合物が多くなり、多すぎると余剰の硬化剤の影響で被着体材料の腐食が促進される傾向があるので、脂環式エポキシ化合物１００質量部に対し、脂環式酸無水物系硬化剤を、好ましくは８０〜１２０質量部、より好ましくは９５〜１０５質量部の割合で使用する。
【００３８】
このような構成からなる異方性導電接着剤は、圧着時に導電性粒子が押圧により扁平変形するとともに、はんだ粒子が潰れ、加熱によるはんだ接合により金属結合するため、高い放熱性及び高い接続信頼性を得ることができる。
【００３９】
また、本実施の形態における異方性導電接着剤は、接着剤組成物と、導電性粒子と、はんだ粒子とを均一に混合することにより製造することができる。
【００４０】
＜２．接続構造体及びその製造方法＞
次に、前述した異方性導電接着剤を用いた接続構造体について説明する。本実施の形態における接続構造体は、第１の電子部品の端子と、第２の電子部品の端子とが、樹脂粒子の表面に導電性金属層が形成された導電性粒子を介して電気的に接続されてなる接続構造体において、第１の電子部品の端子と前記第２の電子部品の端子との間に、導電性粒子よりも平均粒径が小さいはんだ粒子が捕捉されている。
【００４１】
本実施の形態における電子部品としては、熱を発するドライバーＩＣ（Integrated Circuit）、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等のチップ（素子）が好適である。
【００４２】
図３は、ＬＥＤ実装体の構成例を示す断面図である。このＬＥＤ実装体は、ＬＥＤ素子と基板とを、前述した導電性粒子と、はんだ粒子とが接着剤成分中に分散された異方性導電接着剤を用いて接続したものである。
【００４３】
ＬＥＤ素子は、例えばサファイヤからなる素子基板１１上に、例えばｎ−ＧａＮからなる第１導電型クラッド層１２と、例えばＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ層からなる活性層１３と、例えばｐ−ＧａＮからなる第２導電型クラッド層１４とを備え、いわゆるダブルヘテロ構造を有する。また、第１導電型クラッド層１２上の一部に第１導電型電極１２ａを備え、第２導電型クラッド層１４上の一部に第２導電型電極１４ａを備える。ＬＥＤ素子の第１導電型電極１２ａと第２導電型電極１４ａとの間に電圧を印加すると、活性層１３にキャリアが集中し、再結合することにより発光が生じる。
【００４４】
基板は、基材２１上に第１導電型用回路パターン２２と、第２導電型用回路パターン２３とを備え、ＬＥＤ素子の第１導電型電極１２ａ及び第２導電型電極１４ａに対応する位置にそれぞれ電極２２ａ及び電極２３ａを有する。
【００４５】
異方性導電接着剤は、前述と同様、導電性粒子３１と、はんだ粒子３２とがバインダー３３に分散されている。
【００４６】
図３に示すように、ＬＥＤ実装体は、ＬＥＤ素子の端子（電極１２ａ、１４ａ）と、基板の端子（電極２２ａ、２３ａ）とが導電性粒子３１を介して電気的に接続され、ＬＥＤ素子の端子と基板の端子との間がはんだ接合されている。
【００４７】
これにより、ＬＥＤ素子の活性層１３で発生した熱を効率良く基板側に逃がすことができ、発光効率の低下を防ぐとともにＬＥＤ実装体を長寿命化させることができる。また、はんだ粒子３２が、白又は灰色の無彩色であることにより、活性層１３からの光を反射し、高い輝度を得ることができる。
【００４８】
また、フリップチップ実装するためのＬＥＤ素子は、図４に示すように、パッシベーション１０５により、ＬＥＤ素子の端子（電極１２ａ、１４ａ）が大きく設計されているため、ＬＥＤ素子の端子（電極１２ａ、１４ａ）と基板の端子（回路パターン２２、２３）との間に導電性粒子３１及びはんだ粒子３２がより多く捕捉される。これにより、ＬＥＤ素子の活性層１３で発生した熱をさらに効率良く基板側に逃がすことができる。
【００４９】
次に、上述した接続構造体の製造方法について説明する。本実施の形態における実装体の製造方法は、前述した導電性粒子と、導電性粒子よりも平均粒径が小さいはんだ粒子とが接着剤成分中に分散された異方性導電接着剤を、第１の電子部品の端子と第２の電子部品の端子との間に挟み、第１の電子部品と第２の電子部品とを熱圧着する。
【００５０】
これにより、第１の電子部品の端子と、第２の電子部品の端子とが導電性粒子を介して電気的に接続され、第１の電子部品の端子と第２の電子部品の端子との間がはんだ接合されてなる接続構造体を得ることができる。
【００５１】
本実施の形態における接続構造体の製造方法は、圧着時に導電性粒子が押圧により扁平変形するとともに、はんだ粒子が潰れ、加熱によるはんだ接合により金属結合するため、対向する端子間のとの接触面積が増大し、高い放熱性及び高い接続信頼性を得ることができる。また、樹脂コアの導電性粒子が、基板と素子の熱膨張の違いにより発生する応力を緩和するため、はんだ接合部にクラックが発生するのを防ぐことができる。
【実施例】
【００５２】
＜３．実施例＞
以下、本発明の実施例について詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００５３】
本実験では、はんだ粒子を配合した異方性導電接着剤（ＡＣＰ）を作製し、ＬＥＤ実装体を作製し、放熱特性、接着特性、及び電気特性について評価した。
【００５４】
異方性導電接着剤の作製、ＬＥＤ実装体の作製、ＬＥＤ実装体の放熱特性の評価、接着特性の評価、及び電気特性の評価は、次のように行った。
【００５５】
［異方性導電接着剤の作製］
エポキシ硬化系接着剤（エポキシ樹脂（商品名：ＣＥＬ２０２１Ｐ、（株）ダイセル化学製）及び酸無水物（ＭｅＨＨＰＡ、商品名：ＭＨ７００、新日本理化（株）製）を主成分としたバインダー）中に、架橋ポリスチレン樹脂粒子の表面にＡｕが被覆された平均粒径（Ｄ５０）５μｍの導電性粒子（品名：ＡＵＬ７０５、積水化学工業社製）と、平均粒径（Ｄ５０）５μｍのはんだ粒子（商品名：Ｍ７０７、千住金属工業社製）とを配合し、熱伝導性を有する異方性導電接着剤を作製した。
【００５６】
［ＬＥＤ実装体の作製］
異方性導電接着剤を用いてＦＣ実装用ＬＥＤチップ（商品名：ＤＡ７００、ＣＲＥＥ社製、Ｖｆ＝３．２Ｖ（Ｉｆ＝３５０ｍＡ））をＡｕ電極基板（セラミック基板、導体スペース＝１００μｍＰ、Ｎｉ／Ａｕメッキ＝５．０／０．３μｍ）に搭載した。異方性導電接着剤をＡｕ電極基板に塗布した後、ＬＥＤチップをアライメントして搭載し、１５０℃／１０秒→２３０℃−３０秒、荷重１０００ｇ／ｃｈｉｐの条件で加熱圧着を行った。
【００５７】
［放熱性の評価］
過渡熱抵抗測定装置（ＣＡＴＳ電子設計社製）を用いて、ＬＥＤ実装体の熱抵抗値（℃／Ｗ）を測定した。測定条件はＩｆ＝３５０ｍＡ（定電流制御）で行った。
【００５８】
［接着特性の評価］
ＬＥＤ実装体の接着強度をダイショア強度測定器（ＰＴＲ−１１００：ＲＨＥＳＣＡ社製）を用いて測定した。
【００５９】
［電気特性の評価］
初期Ｖｆ値として、Ｉｆ＝３５０ｍＡ時のＶｆ値を測定した。また、８５℃、８５％ＲＨ環境下でＬＥＤ実装体をＩｆ＝３５０ｍＡで５００時間点灯させ（高温高湿試験）、Ｉｆ＝３５０ｍＡ時のＶｆ値を測定した。また、−４０℃／３０ｍｉｎ＜＞１００℃／３０ｍｉｎ、３０００サイクルの熱衝撃試験に投入し、Ｉｆ＝３５０ｍＡ時のＶｆ値を測定した。
【００６０】
高温高湿試験及び熱衝撃試験の初期の評価は、導通の破断を確認した場合（ＯＰＥＮ）を「×」と評価し、それ以外を「○」と評価した。また、高温高湿試験後及び熱衝撃試験の評価は、導通の破断を確認した場合（ＯＰＥＮ）を「×」と評価し、初期Ｖｆ値よりも５％以上低下した場合（ショート）を「△」と評価し、初期Ｖｆ値からの変動が５％未満の場合を「○」と評価した。
【００６１】
［実施例１］
前述の樹脂組成物に導電性粒子を８体積％及びはんだ粒子を２体積％配合し、熱伝導性を有する異方性導電接着剤を作製した。この異方性導電接着剤を用いて作製したＬＥＤ実装体の熱抵抗の測定結果は２１．０℃／Ｗ、ダイシェア強度は２６Ｎ／ｃｈｉｐであった。また、電気特性の高温高湿試験の評価結果は、初期で○、試験後で○であり、電気特性の熱衝撃試験の評価結果は、初期で○、試験後で○であった。
【００６２】
［実施例２］
前述の樹脂組成物に導電性粒子を５体積％及びはんだ粒子を５体積％配合し、熱伝導性を有する異方性導電接着剤を作製した。この異方性導電接着剤を用いて作製したＬＥＤ実装体の熱抵抗の測定結果は１３．２℃／Ｗ、ダイシェア強度は３７Ｎ／ｃｈｉｐであった。また、電気特性の高温高湿試験の評価結果は、初期で○、試験後で○であり、電気特性の熱衝撃試験の評価結果は、初期で○、試験後で○であった。
【００６３】
［実施例３］
前述の樹脂組成物に導電性粒子を２体積％及びはんだ粒子を８体積％配合し、熱伝導性を有する異方性導電接着剤を作製した。この異方性導電接着剤を用いて作製したＬＥＤ実装体の熱抵抗の測定結果は１２．２℃／Ｗ、ダイシェア強度は４５Ｎ／ｃｈｉｐであった。また、電気特性の高温高湿試験の評価結果は、初期で○、試験後で○であり、電気特性の熱衝撃試験の評価結果は、初期で○、試験後で○であった。
【００６４】
［実施例４］
前述の樹脂組成物に導電性粒子を２体積％及びはんだ粒子を２０体積％配合し、熱伝導性を有する異方性導電接着剤を作製した。この異方性導電接着剤を用いて作製したＬＥＤ実装体の熱抵抗の測定結果は１０．４℃／Ｗ、ダイシェア強度は５２Ｎ／ｃｈｉｐであった。また、電気特性の高温高湿試験の評価結果は、初期で○、試験後で○であり、電気特性の熱衝撃試験の評価結果は、初期で○、試験後で○であった。
【００６５】
［実施例５］
前述の樹脂組成物に導電性粒子を１体積％及びはんだ粒子を３０体積％配合し、熱伝導性を有する異方性導電接着剤を作製した。この異方性導電接着剤を用いて作製したＬＥＤ実装体の熱抵抗の測定結果は１０．０℃／Ｗ、ダイシェア強度は５４Ｎ／ｃｈｉｐであった。また、電気特性の高温高湿試験の評価結果は、初期で○、試験後で○であり、電気特性の熱衝撃試験の評価結果は、初期で○、試験後で○であった。
【００６６】
［実施例６］
前述の樹脂組成物に導電性粒子を３０体積％及びはんだ粒子を１体積％配合し、熱伝導性を有する異方性導電接着剤を作製した。この異方性導電接着剤を用いて作製したＬＥＤ実装体の熱抵抗の測定結果は３１．９℃／Ｗ、ダイシェア強度は２１Ｎ／ｃｈｉｐであった。また、電気特性の高温高湿試験の評価結果は、初期で○、試験後で○であり、電気特性の熱衝撃試験の評価結果は、初期で○、試験後で○であった。
【００６７】
［比較例１］
前述の樹脂組成物に導電性粒子を配合せずに、はんだ粒子を１０体積％配合して熱伝導性を有する異方性導電接着剤を作製した。この異方性導電接着剤を用いて作製したＬＥＤ実装体の熱抵抗の測定結果は１１．８℃／Ｗ、ダイシェア強度は４８Ｎ／ｃｈｉｐであった。また、電気特性の高温高湿試験の評価結果は、初期で○、試験後で○であり、電気特性の熱衝撃試験の評価結果は、初期で○、試験後で×であった。
【００６８】
［比較例２］
前述の樹脂組成物に導電性粒子を５体積％配合し、はんだ粒子を配合せずに熱伝導性を有する異方性導電接着剤を作製した。この異方性導電接着剤を用いて作製したＬＥＤ実装体の熱抵抗の測定結果は４０．０℃／Ｗ、ダイシェア強度は１５Ｎ／ｃｈｉｐであった。また、電気特性の高温高湿試験の評価結果は、初期で○、試験後で○であり、電気特性の熱衝撃試験の評価結果は、初期で○、試験後で○であった。
【００６９】
［比較例３］
前述の樹脂組成物に導電性粒子を配合せずに、はんだ粒子を４０体積％配合して熱伝導性を有する異方性導電接着剤を作製した。この異方性導電接着剤を用いて作製したＬＥＤ実装体のダイシェア強度は５５Ｎ／ｃｈｉｐであった。また、電気特性の高温高湿試験の評価結果は、初期で△であり、電気特性の熱衝撃試験の評価結果は、初期で△であった。
【００７０】
［比較例４］
前述の樹脂組成物に導電性粒子を４０体積％配合し、はんだ粒子を配合せずに熱伝導性を有する異方性導電接着剤を作製した。この異方性導電接着剤を用いて作製したＬＥＤ実装体のダイシェア強度は１５Ｎ／ｃｈｉｐであった。また、電気特性の高温高湿試験の評価結果は、初期で△であり、電気特性の熱衝撃試験の評価結果は、初期で△であった。
【００７１】
表１に実施例１〜６、及び表２に比較例１〜４の評価結果を示す。また、図５にはんだ粒子の配合量に対する熱抵抗値を示す。この図５は、実施例１〜６、比較例１、２のはんだ粒子の配合量に対する熱抵抗値をプロットしたものである。
【００７２】
【表１】
2014065766.tif 000003
【００７３】
【表２】
2014065766.tif 000004
【００７４】
実施例１から分かるように、バインダー樹脂に対して導電性粒子を８体積％、はんだ粒子を２体積％添加したＡＣＰを用いたＬＥＤ実装体の熱抵抗値は、２１．０（℃／Ｗ）であり、はんだ粒子を添加していない比較例２よりも熱抵抗値を下げることができ、ＬＥＤパッケージの放熱特性が向上した。また、ダイシェア強度は、２６Ｎ／ｃｈｉｐであり、比較例２よりも向上した。さらに、８５℃８５％ＲＨ環境下での点灯保存試験では、試験５００ｈにおいて電気接続信頼性が良好であった。また、熱衝撃試験３０００ｃｙｃｌｅ経過後においても電気接続信頼性が良好であった。
【００７５】
実施例２から分かるように、バインダー樹脂に対して導電性粒子を５体積％、はんだ粒子を５体積％添加したＡＣＰを用いたＬＥＤ実装体の熱抵抗値は、１３．２（℃／Ｗ）であり、はんだ粒子を添加していない比較例２よりも熱抵抗値を下げることができ、ＬＥＤパッケージの放熱特性が向上した。また、ダイシェア強度は、３７Ｎ／ｃｈｉｐであり、比較例２よりも向上した。さらに、８５℃８５％ＲＨ環境下での点灯保存試験では、試験５００ｈにおいて電気接続信頼性が良好であった。また、熱衝撃試験３０００ｃｙｃｌｅ経過後においても電気接続信頼性が良好であった。
【００７６】
実施例３から分かるように、バインダー樹脂に対して導電性粒子を２体積％、はんだ粒子を８体積％添加したＡＣＰを用いたＬＥＤ実装体の熱抵抗値は、１２．２（℃／Ｗ）であり、はんだ粒子を添加していない比較例２よりも熱抵抗値を下げることができ、ＬＥＤパッケージの放熱特性が向上した。また、ダイシェア強度は、４５Ｎ／ｃｈｉｐであり、比較例２よりも向上した。さらに、８５℃８５％ＲＨ環境下での点灯保存試験では、試験５００ｈにおいて電気接続信頼性が良好であった。また、熱衝撃試験３０００ｃｙｃｌｅ経過後においても電気接続信頼性が良好であった。
【００７７】
実施例４から分かるように、バインダー樹脂に対して導電性粒子を２体積％、はんだ粒子を２０体積％添加したＡＣＰを用いたＬＥＤ実装体の熱抵抗値は、１０．４（℃／Ｗ）であり、はんだ粒子を添加していない比較例２よりも熱抵抗値を下げることができ、ＬＥＤパッケージの放熱特性が向上した。また、ダイシェア強度は、５２Ｎ／ｃｈｉｐであり、比較例２よりも向上した。さらに、８５℃８５％ＲＨ環境下での点灯保存試験では、試験５００ｈにおいて電気接続信頼性が良好であった。また、熱衝撃試験３０００ｃｙｃｌｅ経過後においても電気接続信頼性が良好であった。
【００７８】
実施例５から分かるように、バインダー樹脂に対して導電性粒子を１体積％、はんだ粒子を３０体積％添加したＡＣＰを用いたＬＥＤ実装体の熱抵抗値は、１０．０（℃／Ｗ）であり、はんだ粒子を添加していない比較例２よりも熱抵抗値を下げることができ、ＬＥＤパッケージの放熱特性が向上した。また、ダイシェア強度は、５４Ｎ／ｃｈｉｐであり、比較例２よりも向上した。さらに、８５℃８５％ＲＨ環境下での点灯保存試験では、試験５００ｈにおいて電気接続信頼性が良好であった。また、熱衝撃試験３０００ｃｙｃｌｅ経過後においても電気接続信頼性が良好であった。
【００７９】
実施例６から分かるように、バインダー樹脂に対して導電性粒子を３０体積％、はんだ粒子を１体積％添加したＡＣＰを用いたＬＥＤ実装体の熱抵抗値は、３１．９（℃／Ｗ）であり、はんだ粒子を添加していない比較例２よりも熱抵抗値を下げることができ、ＬＥＤパッケージの放熱特性が向上した。また、ダイシェア強度は、２１Ｎ／ｃｈｉｐであり、比較例２よりも向上した。さらに、８５℃８５％ＲＨ環境下での点灯保存試験では、試験５００ｈにおいて電気接続信頼性が良好であった。また、熱衝撃試験３０００ｃｙｃｌｅ経過後においても電気接続信頼性が良好であった。
【００８０】
比較例１から分かるように、バインダー樹脂に対して導電性粒子を添加せず、はんだ粒子を１０体積％添加したＡＣＰを用いたＬＥＤ実装サンプルの熱抵抗値は、１１．８（℃／Ｗ）であり、はんだ粒子を添加していない比較例２よりも熱抵抗値を下げることができ、ＬＥＤパッケージの放熱特性が向上した、また、ダイシェア強度は４８Ｎ／ｃｈｉｐで比較例２よりも向上した。さらに、８５℃８５％ＲＨ環境下での点灯保存試験では、試験５００ｈにおいて電気接続信頼性も良好であった。しかしながら、熱衝撃試験３０００ｃｙｃｌｅ経過後では、はんだ接合部分にクラックが入り、ＯＰＥＮが発生し、良好な電気接続信頼性が得られなかった。
【００８１】
比較例２から分かるように、バインダー樹脂に対して導電性粒子を８体積％添加し、はんだ粒子を添加しなかったＡＣＰを用いたＬＥＤ実装サンプルは、８５℃８５％ＲＨ環境下での点灯保存試験の５００ｈにおいて、電気接続信頼性が良好であった。また、熱衝撃試験３０００ｃｙｃｌｅ経過後においても電気接続信頼性が良好であった。しかしながら、ダイシェア強度は、１５Ｎ／ｃｈｉｐと低かった。また、熱抵抗値は、４０．０（℃／Ｗ）であり、良好な放熱性を得ることができなかった。
【００８２】
比較例３から分かるように、バインダー樹脂に対して導電性粒子を添加せず、はんだ粒子を４０体積％添加したＡＣＰを用いたＬＥＤ実装サンプルは、ダイシェア強度が５５Ｎ／ｃｈｉｐであったが、はんだ粒子の添加量が過剰であったため、異方性が失われた。そのため、初期の電気測定において、ショートが発生した。
【００８３】
比較例２から分かるように、バインダー樹脂に対して導電性粒子を４０体積％添加し、はんだ粒子を添加しなかったＡＣＰを用いたＬＥＤ実装サンプルは、ダイシェア強度が１５Ｎ／ｃｈｉｐと低かった。また、導電性粒子の添加量が過剰であったため、異方性が失われた。そのため、初期の電気測定において、ショートが発生した。
【００８４】
以上のように、異方性導電接着剤にはんだ粒子と導電性粒子とを併用することにより、ＬＥＤパッケージに高い放熱性を付与することができるとともに、高い接続信頼性を有する異方性導電接着剤を得ることができた。
【符号の説明】
【００８５】
１１  素子基板、１２  第１導電型クラッド層、１３  活性層、１４  第２導電型クラッド層、２１  基材、２２  第１導電型用回路パターン、２３  第２導電型用回路パターン、１５  パッシベーション、３１  導電性粒子、３２  はんだ粒子、３３  バインダー、１０１  素子基板、１０２  第１導電型クラッド層、１０３  活性層、１０４  第２導電型クラッド層、１０５  パッシベーション、２０１  基材、２０２  第１導電型用回路パターン、２０３  第２導電型用回路パターン、３０１  ワイヤーボンド、３０２  ダイボンド材、３０３  導電性ペースト、３０４  封止樹脂、３０５  バインダー、３０６  導電性粒子、３０７  金スズ合金
【図１】
2014065766.tif 000005
【図２】
2014065766.tif 000006
【図３】
2014065766.tif 000007
【図４】
2014065766.tif 000008
【図５】
2014065766.tif 000009
【図６】
2014065766.tif 000010
【図７】
2014065766.tif 000011
【図８】
2014065766.tif 000012
【図９】
2014065766.tif 000013
【図１０】
2014065766.tif 000014
【図１１】
2014065766.tif 000015