(57)【要約】      （修正有）【課題】高い接続信頼性を有する発光装置を提供する。【解決手段】配線パターン１１を有する基板１０と、配線パターン１１の基板電極１２上に配置された異方性導電接着剤２３と、異方性導電接着剤２３上に実装された発光素子３０とを備え、基板電極１２又は素子電極３１の少なくともいずれか一方が、ＡｕＳｎ合金層でメッキされている。異方性導電接着剤２３は、エポキシ化合物と、酸無水物と、白色無機粒子と、樹脂粒子がＡｕ被覆層で被覆された導電性粒子８とを含有し、共晶接合部にクラックが発生しても、導電性粒子のＡｕ被覆層によって基板電極１２と素子電極３１との間の電気的接続を維持することができる。【選択図】図１
2015088744.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線パターンが設けられた基板と、
前記基板に設けられ、前記配線パターンに接続された基板電極と、
通電されると発光する発光素子と、
前記発光素子に設けられ、前記発光素子内部の半導体領域に接続された素子電極と、
を有し、前記基板電極と前記素子電極とが電気的に接続され、前記基板電極に電圧が印加されると前記発光素子が通電されて発光する発光装置であって、
前記基板電極と前記素子電極との間に位置するＡｕＳｎ合金層が溶融されたＡｕＳｎ溶融物が、前記基板電極と前記素子電極の両方に接触した状態で固化されて形成されたＡｕＳｎ溶融固化層と、
前記ＡｕＳｎ溶融物の内部に含有され、前記ＡｕＳｎ溶融物が固化された間に、前記基板電極と前記素子電極とに接触されていた複数の導電性粒子と、
を有し、
前記ＡｕＳｎ溶融固化層と前記素子電極との間と、前記ＡｕＳｎ溶融固化層と前記基板電極との間は、互いに接触する部分に形成された共晶接合部によって接合された発光装置。
【請求項２】
前記基板電極と前記素子電極とのうち、いずれか一方の電極には、前記ＡｕＳｎ合金層がメッキ形成され、他方の電極にはＡｕメッキ層が形成され、
前記ＡｕＳｎ溶融物は前記Ａｕメッキ層と接触した状態で固化された請求項１記載の発光装置。
【請求項３】
前記導電性粒子は、樹脂粒子と、前記樹脂粒子を被覆するＡｕ被覆層とを有し、
前記ＡｕＳｎ溶融物は、前記Ａｕ被覆層と接触して固化されて前記ＡｕＳｎ溶融固化層が形成され、
前記ＡｕＳｎ溶融固化層と前記Ａｕ被覆層との間は、互いに接触する部分に形成された共晶接合部によって接合された請求項１又は請求項２のいずれか１項記載の発光装置。
【請求項４】
前記基板電極と前記素子電極との間の外側は、白色無機粒子と、前記導電性粒子とが含有された異方性導電接着剤の硬化物によって、互いに接着された請求項１記載の発光装置。
【請求項５】
前記硬化物はエポキシ樹脂であり、前記エポキシ樹脂は、脂環式エポキシ化合物又は水素添加エポキシ化合物を含有する請求項４記載の発光装置。
【請求項６】
前記導電性粒子の平均粒径は、２μｍ以上３０μｍ以下である請求項１記載の発光装置。
【請求項７】
配線パターンが設けられた基板と、
前記基板に設けられ、前記配線パターンに接続された基板電極と、
通電されると発光する発光素子と、
前記発光素子に設けられ、前記発光素子内部の半導体領域に接続された素子電極と、
を有し、前記基板電極と前記素子電極とが電気的に接続され、前記基板電極に電圧が印加されると前記発光素子が通電されて発光する発光装置であって、
前記基板電極と前記素子電極とのうちいずれか一方の電極に設けられ、はんだバンプ又は表面にＡｕが露出するＡｕバンプのいずれか一方から成る接続バンプと、
他方の電極と前記接続バンプの間に位置するＡｕＳｎ合金層が溶融されたＡｕＳｎ溶融物が、前記他方の電極と前記接続バンプの両方に接触した状態で固化されて形成されたＡｕＳｎ溶融固化層と、
前記ＡｕＳｎ溶融物の内部に含有され、前記ＡｕＳｎ溶融物が固化された間に、前記他方の電極と前記接続バンプとに接触されていた複数の導電性粒子と、
を有し、
前記ＡｕＳｎ溶融固化層と前記他方の電極との間と、前記ＡｕＳｎ溶融固化層と前記接続バンプとの間は、互いに接触する部分に形成された共晶接合部によって接合された発光装置。
【請求項８】
前記ＡｕＳｎ合金層は前記他方の電極にメッキ形成された請求項７記載の発光装置。
【請求項９】
前記他方の電極の表面には、メッキ形成されたＡｕメッキ層が配置された請求項８記載の発光装置。
【請求項１０】
前記導電性粒子は、樹脂粒子と、前記樹脂粒子を被覆するＡｕ被覆層とを有し、
前記ＡｕＳｎ溶融物は、前記Ａｕ被覆層と接触して固化されて前記ＡｕＳｎ溶融固化層が形成され、
前記ＡｕＳｎ溶融固化層と前記Ａｕ被覆層との間は、互いに接触する部分に形成された共晶接合部によって接合された請求項７乃至請求項９のいずれか１項記載の発光装置。
【請求項１１】
基板と発光素子とを有し、前記基板に設けられた基板電極と、前記発光素子に設けられた素子電極のうち、少なくともいずれか一方の電極にＡｕＳｎ合金層が設けられ、
前記ＡｕＳｎ合金層と他方の電極との間にＡｕＳｎ共晶接合層が形成された発光装置の、前記基板に前記発光素子を固定し、前記基板電極と前記素子電極とを電気的に接続させる異方性導電接着剤において、
エポキシ化合物と、酸無水物と、白色無機粒子と、樹脂粒子にＡｕ被覆層が設けられた導電性粒子とを含有する異方性導電接着剤。
【請求項１２】
基板と発光素子とを有し、前記基板に設けられた基板電極と、前記発光素子に設けられた素子電極のうち、少なくともいずれか一方の電極に、はんだバンプ又は表面にＡが露出されたＡｕバンプのいずれか一方から成る接続バンプが設けられ、他方の電極にＡｕＳｎ合金層が設けられ、
前記接続バンプと前記ＡｕＳｎ合金層との間にＡｕＳｎ共晶接合層が形成された発光装置の、前記基板に前記発光素子を固定し、前記基板電極と前記素子電極とを電気的に接続させる異方性導電接着剤において、
エポキシ化合物と、酸無水物と、白色無機粒子と、樹脂粒子にＡｕ被覆層が設けられた導電性粒子とを含有する異方性導電接着剤。
【請求項１３】
配線パターンが設けられた基板と、
前記基板に設けられ、前記配線パターンに接続された基板電極と、
通電されると発光する発光素子と、
前記発光素子に設けられ、前記発光素子内部の半導体領域に接続された素子電極と、
を有し、前記基板電極と前記素子電極とが電気的に接続され、前記基板電極に電圧が印加されると前記発光素子が通電されて発光する発光装置を製造する発光装置製造方法であって、
前記基板電極と前記素子電極のうち、少なくともいずれか一方の電極にＡｕＳｎ合金層をメッキによって形成した後、
前記他方の電極と前記ＡｕＳｎ合金層との間に、熱硬化性樹脂と導電性粒子とを含有する異方性導電接着剤が配置された状態で、前記他方の電極と前記ＡｕＳｎ合金層とが向かい合うように、前記発光素子と前記基板とを配置し、
前記発光素子と前記基板とを加熱しながら一方を他方に押圧させ、前記ＡｕＳｎ合金層と前記他方の電極とを前記異方性導電接着剤に接触させて前記異方性導電接着剤と前記ＡｕＳｎ合金層とを昇温させながら押圧して前記ＡｕＳｎ合金層が溶融されたＡｕＳｎ溶融物を生成し、前記導電性粒子を前記素子電極と前記基板電極とに接触させながら、前記異方性導電接着剤を前記素子電極と前記基板電極の間から流出させると共に前記熱硬化性樹脂を硬化させ、
前記ＡｕＳｎ溶融物を前記素子電極と、前記基板電極と、前記導電性粒子に接触させ、前記導電性粒子を前記素子電極と前記基板電極とに接触させながら、前記ＡｕＳｎ溶融物を冷却して固化させて、前記ＡｕＳｎ溶融固化層を形成し、
前記ＡｕＳｎ溶融固化層と前記素子電極との間と、前記ＡｕＳｎ溶融固化層と前記基板電極との間は、互いに接触する部分に形成された共晶接合部によって接合させる発光装置製造方法。
【請求項１４】
前記異方性導電接着剤には酸無水物を含有させ、前記異方性導電接着剤に接触する前記ＡｕＳｎ合金層の表面と前記他方の電極の表面とに形成された酸化物を溶融除去する請求項１３記載の発光装置製造方法。
【請求項１５】
前記他方の電極には予めＡｕメッキ層を形成しておき、
前記ＡｕＳｎ溶融物を前記Ａｕメッキ層に接触させ、固化させる請求項１３記載の発光装置製造方法。
【請求項１６】
前記導電性粒子は、樹脂粒子と、前記樹脂粒子を被覆するＡｕ被覆層とを有し、
前記ＡｕＳｎ溶融物は、前記Ａｕ被覆層と接触して固化させて前記ＡｕＳｎ溶融固化層を形成し、
前記ＡｕＳｎ溶融固化層と前記Ａｕ被覆層との間は、互いに接触する部分に共晶接合部を形成して接合させる請求項１３乃至請求項１５のいずれか１項記載の発光装置製造方法。
【請求項１７】
前記熱硬化性樹脂にはエポキシ基含有化合物を用い、前記エポキシ基含有化合物には、脂環式エポキシ化合物又は水素添加エポキシ化合物を含有させる請求項１３記載の発光装置製造方法。
【請求項１８】
前記導電性粒子の平均粒径は、２μｍ以上３０μｍ以下にする請求項１３記載の発光装置製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の発光素子と配線基板とが接続された発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤ等のチップ部品を回路基板に実装する手法として、エポキシ系接着剤に導電性粒子を分散させた異方性導電接着剤（ＡＣＰ：Anisortropic Conductive Paste）を使用し、フリップチップ実装する方法が広く採用されている（例えば、特許文献１、２参照。）。この方法によれば、チップ部品と回路基板との間の電気的接続が、異方性導電フィルムの導電性粒子で達成されるため、接続プロセスを短くすることができ、生産効率を向上させることができる。
【０００３】
また、チップ部品と回路基板との電気的接合に、ＡｕＳｎ、はんだに代表される金属共晶接合を使用する方法も採用されている（例えば、特許文献３参照。）。
【０００４】
しかしながら、チップ部品と回路基板とは、線膨張係数が異なるため、応力により金属共晶接合にクラックが生じ、接続不良が発生することがある。また、ＡｕＳｎ、はんだ等は、表面の酸化膜の除去のためにフラックスの塗布が必要であり、生産効率が低下してしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２４３０１号公報
【特許文献２】特開２０１２−１８６３２２号公報
【特許文献３】特開２００３−２３４４２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上述した従来技術における課題を解決するものであり、高い接続信頼性を有する発光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決するために、本発明は配線パターンが設けられた基板と、前記基板に設けられ、前記配線パターンに接続された基板電極と、通電されると発光する発光素子と、前記発光素子に設けられ、前記発光素子内部の半導体領域に接続された素子電極と、を有し、前記基板電極と前記素子電極とが電気的に接続され、前記基板電極に電圧が印加されると前記発光素子が通電されて発光する発光装置であって、前記基板電極と前記素子電極との間に位置するＡｕＳｎ合金層が溶融されたＡｕＳｎ溶融物が、前記基板電極と前記素子電極の両方に接触した状態で固化されて形成されたＡｕＳｎ溶融固化層と、前記ＡｕＳｎ溶融物の内部に含有され、前記ＡｕＳｎ溶融物が固化された間に、前記基板電極と前記素子電極とに接触されていた複数の導電性粒子と、を有し、前記ＡｕＳｎ溶融固化層と前記素子電極との間と、前記ＡｕＳｎ溶融固化層と前記基板電極との間は、互いに接触する部分に形成された共晶接合部によって接合された発光装置である。
本発明は、前記基板電極と前記素子電極とのうち、いずれか一方の電極には、前記ＡｕＳｎ合金層がメッキ形成され、他方の電極にはＡｕメッキ層が形成され、前記ＡｕＳｎ溶融物は前記Ａｕメッキ層と接触した状態で固化された発光装置である。
本発明は、前記導電性粒子は、樹脂粒子と、前記樹脂粒子を被覆するＡｕ被覆層とを有し、前記ＡｕＳｎ溶融物は、前記Ａｕ被覆層と接触して固化されて前記ＡｕＳｎ溶融固化層が形成され、前記ＡｕＳｎ溶融固化層と前記Ａｕ被覆層との間は、互いに接触する部分に形成された共晶接合部によって接合された発光装置である。
本発明は、前記基板電極と前記素子電極との間の外側は、白色無機粒子と、前記導電性粒子とが含有された異方性導電接着剤の硬化物によって、互いに接着された発光装置である。
本発明は、前記硬化物はエポキシ樹脂であり、前記エポキシ樹脂は、脂環式エポキシ化合物又は水素添加エポキシ化合物を含有する発光装置である。
本発明は、前記導電性粒子の平均粒径は、２μｍ以上３０μｍ以下である発光装置である。
本発明は、配線パターンが設けられた基板と、前記基板に設けられ、前記配線パターンに接続された基板電極と、通電されると発光する発光素子と、前記発光素子に設けられ、前記発光素子内部の半導体領域に接続された素子電極と、を有し、前記基板電極と前記素子電極とが電気的に接続され、前記基板電極に電圧が印加されると前記発光素子が通電されて発光する発光装置であって、前記基板電極と前記素子電極とのうちいずれか一方の電極に設けられ、はんだバンプ又は表面にＡｕが露出するＡｕバンプのいずれか一方から成る接続バンプと、他方の電極と前記接続バンプの間に位置するＡｕＳｎ合金層が溶融されたＡｕＳｎ溶融物が、前記他方の電極と前記接続バンプの両方に接触した状態で固化されて形成されたＡｕＳｎ溶融固化層と、前記ＡｕＳｎ溶融物の内部に含有され、前記ＡｕＳｎ溶融物が固化された間に、前記他方の電極と前記接続バンプとに接触されていた複数の導電性粒子と、を有し、前記ＡｕＳｎ溶融固化層と前記他方の電極との間と、前記ＡｕＳｎ溶融固化層と前記接続バンプとの間は、互いに接触する部分に形成された共晶接合部によって接合された発光装置である。
本発明は、前記ＡｕＳｎ合金層は前記他方の電極にメッキ形成された発光装置である。
本発明は、前記他方の電極の表面には、メッキ形成されたＡｕメッキ層が配置された発光装置である。
本発明は、前記導電性粒子は、樹脂粒子と、前記樹脂粒子を被覆するＡｕ被覆層とを有し、前記ＡｕＳｎ溶融物は、前記Ａｕ被覆層と接触して固化されて前記ＡｕＳｎ溶融固化層が形成され、前記ＡｕＳｎ溶融固化層と前記Ａｕ被覆層との間は、互いに接触する部分に形成された共晶接合部によって接合された発光装置である。
本発明は、基板と発光素子とを有し、前記基板に設けられた基板電極と、前記発光素子に設けられた素子電極のうち、少なくともいずれか一方の電極にＡｕＳｎ合金層が設けられ、前記ＡｕＳｎ合金層と他方の電極との間にＡｕＳｎ共晶接合層が形成された発光装置の、前記基板に前記発光素子を固定し、前記基板電極と前記素子電極とを電気的に接続させる異方性導電接着剤において、エポキシ化合物と、酸無水物と、白色無機粒子と、樹脂粒子にＡｕ被覆層が設けられた導電性粒子とを含有する異方性導電接着剤である。
本発明は、基板と発光素子とを有し、前記基板に設けられた基板電極と、前記発光素子に設けられた素子電極のうち、少なくともいずれか一方の電極に、はんだバンプ又は表面にＡが露出されたＡｕバンプのいずれか一方から成る接続バンプが設けられ、他方の電極にＡｕＳｎ合金層が設けられ、前記接続バンプと前記ＡｕＳｎ合金層との間にＡｕＳｎ共晶接合層が形成された発光装置の、前記基板に前記発光素子を固定し、前記基板電極と前記素子電極とを電気的に接続させる異方性導電接着剤において、エポキシ化合物と、酸無水物と、白色無機粒子と、樹脂粒子にＡｕ被覆層が設けられた導電性粒子とを含有する異方性導電接着剤である。
本発明は、配線パターンが設けられた基板と、前記基板に設けられ、前記配線パターンに接続された基板電極と、通電されると発光する発光素子と、前記発光素子に設けられ、前記発光素子内部の半導体領域に接続された素子電極と、を有し、前記基板電極と前記素子電極とが電気的に接続され、前記基板電極に電圧が印加されると前記発光素子が通電されて発光する発光装置を製造する発光装置製造方法であって、前記基板電極と前記素子電極のうち、少なくともいずれか一方の電極にＡｕＳｎ合金層をメッキによって形成した後、前記他方の電極と前記ＡｕＳｎ合金層との間に、熱硬化性樹脂と導電性粒子とを含有する異方性導電接着剤が配置された状態で、前記他方の電極と前記ＡｕＳｎ合金層とが向かい合うように、前記発光素子と前記基板とを配置し、前記発光素子と前記基板とを加熱しながら一方を他方に押圧させ、前記ＡｕＳｎ合金層と前記他方の電極とを前記異方性導電接着剤に接触させて前記異方性導電接着剤と前記ＡｕＳｎ合金層とを昇温させながら押圧して前記ＡｕＳｎ合金層が溶融されたＡｕＳｎ溶融物を生成し、前記導電性粒子を前記素子電極と前記基板電極とに接触させながら、前記異方性導電接着剤を前記素子電極と前記基板電極の間から流出させると共に前記熱硬化性樹脂を硬化させ、前記ＡｕＳｎ溶融物を前記素子電極と、前記基板電極と、前記導電性粒子に接触させ、前記導電性粒子を前記素子電極と前記基板電極とに接触させながら、前記ＡｕＳｎ溶融物を冷却して固化させて、前記ＡｕＳｎ溶融固化層を形成し、前記ＡｕＳｎ溶融固化層と前記素子電極との間と、前記ＡｕＳｎ溶融固化層と前記基板電極との間は、互いに接触する部分に形成された共晶接合部によって接合させる発光装置製造方法である。
また、本発明は、前記異方性導電接着剤には酸無水物を含有させ、前記異方性導電接着剤に接触する前記ＡｕＳｎ合金層の表面と前記他方の電極の表面とに形成された酸化物を溶融除去する発光装置製造方法である。
さらに、本発明は、前記他方の電極には予めＡｕメッキ層を形成しておき、
前記ＡｕＳｎ溶融物を前記Ａｕメッキ層に接触させ、固化させる発光装置製造方法である。
本発明は、前記導電性粒子は、樹脂粒子と、前記樹脂粒子を被覆するＡｕ被覆層とを有し、前記ＡｕＳｎ溶融物は、前記Ａｕ被覆層と接触して固化させて前記ＡｕＳｎ溶融固化層を形成し、前記ＡｕＳｎ溶融固化層と前記Ａｕ被覆層との間は、互いに接触する部分に共晶接合部を形成して接合させる発光装置製造方法である。
本発明は、前記熱硬化性樹脂にはエポキシ基含有化合物を用い、前記エポキシ基含有化合物には、脂環式エポキシ化合物又は水素添加エポキシ化合物を含有させる発光装置製造方法である。
本発明は、前記導電性粒子の平均粒径は、２μｍ以上３０μｍ以下にする発光装置製造方法である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ＡｕＳｎ共晶接合にクラックが発生しても、導電性粒子によって電気的接続を維持することができ、高い接続信頼性を得ることができる。
ＡｕＳｎ合金層や電極表面の酸化膜を除去するためのフラックスの塗布が不要となり、生産効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】発光装置の一例を示す断面図
【図２】（Ａ）：熱圧着前の素子電極と基板電極と間の一例を模式的に示す断面図    （Ｂ）：熱圧着後の素子電極と基板電極との間の接続状態の一例を模式的に示す断面図
【図３】素子電極にＡｕバンプを形成した例を示す断面図
【図４】（Ａ）熱圧着前のＡｕバンプと基板電極との間の一例を模式的に示す断面図    （Ｂ）：熱圧着後のＡｕバンプと基板電極との間の一例を模式的に示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明について、図面を参照しながらその実施形態を説明する。なお、本発明は、以下の実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更が可能である。
また、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なっている。具体的な寸法等は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。
説明順序は下記の通りである。
１．発光装置
２．発光装置製造方法
３．異方性導電接着剤
４．実施例
【００１１】
＜１．発光装置＞
図１は、本発明の発光装置２の一例を示す断面図である。図１を参照し、本発明の第一例の発光装置２は、基板１０を有している。基板１０は、基板本体１６と、基板本体１６上に形成された配線パターン１１と、基板本体１６上に設けられ、配線パターン１１に接続された基板電極１２とを有している。基板電極１２は、配線パターン１１と一緒に形成された配線膜を含んでいてもよい。
【００１２】
基板１０上には、通電されると発光する発光素子３０が配置されている。
発光素子３０には、素子電極３１が設けられており、素子電極３１は、基板電極１２を介して配線パターン１１に電気的に接続されている。
【００１３】
発光素子３０は、ここではＬＥＤ（Light Emitting Diode）チップであり、その内部には、ｐ型の半導体領域とｎ型の半導体領域が設けられている。
ｐ型の半導体領域とｎ型の半導体領域とは、発光素子３０上で部分的に露出され、露出された部分に素子電極３１が接続されている。
ｐ型の半導体領域と、ｎ型の半導体領域とは接触し、接触した界面には、ｐｎ接合が形成されている。
【００１４】
ここで、素子電極３１には、発光素子３０上の露出部分でｐ型の半導体領域に接続されたｐ型素子電極３１ｐと、ｎ型の半導体領域に接続されたｎ型素子電極３１ｎとが含まれており、ｐ型素子電極３１ｐとｎ型素子電極３１ｎとは電気的に分離されている。
【００１５】
ｐ型素子電極３１ｐとｎ型素子電極３１ｎとは、互いに絶縁された別々の基板電極１２，１２に接続されており、配線パターン１１を介して、ｐ型素子電極３１ｐに接続された基板電極１２ｐと、ｎ型素子電極３１ｎに接続された基板電極１２ｎとの間に電圧を印加すると、ｐ型素子電極３１ｐとｎ型素子電極３１ｎとを介して、ｐｎ接合に電圧が印加される。
ｐｎ接合が順バイアスされるとｐｎ接合に電流が流れ、発光素子３０はｐｎ接合の部分で発光する。
【００１６】
ここで、基板本体１６としては、セラミック基板や、ポリイミド、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンテレフタレートなどの樹脂基板を用いることができる。本実施の形態では、耐熱性の優れるセラミック基板を用いることができる。
【００１７】
配線パターン１１の材料としては、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕなどの金属やＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の酸化物導電性材料を用いることができる。
基板電極１２には、配線パターン１１と一緒に形成された金属膜を用い、配線パターン１１の一部を含むようにしてもよいし、更に、配線パターン１１とは別に、別の金属の膜を製造してもよい。
【００１８】
この発光装置２では、発光素子３０を基板１０上に搭載する際に、熱硬化性樹脂２５を含有する異方性導電接着剤２３が用いられており、発光素子３０の表面と、基板１０の表面又は配線パターン１１の表面とが向かい合った隙間部分には、熱硬化性樹脂２５が硬化された異方性導電接着剤２３が配置され、発光素子３０と基板１０とは硬化された異方性導電接着剤２３によって互いに機械的に固定されている。
【００１９】
また、発光素子３０と基板１０とは、電気的にも接続されている。図２(Ｂ)は、発光装置２の発光素子３０と基板１０とが電気的に接続された部分の拡大図である。図２(Ｂ)の基板電極１２は、配線パターン１１の一部の上に、下地層１６が接触して形成され、下地層１６の上に、Ａｕメッキ層１３がメッキ法によって、下地層１６の上に接触して形成されている。下地層１６は、Ｎｉ層である。下地層１６は、Ａｕメッキ層１３と配線パターン１１との間の接着強度を向上させ、また、配線パターン１１が銅パターンの場合には、銅拡散のバリア層となる。
【００２０】
＜２．発光装置製造方法＞
発光装置２を製造する発光装置製造方法の一例を説明する。
この製造方法では、基板本体１６には、ガラス基板や樹脂基板等の平板が用いられており、先ず、図２(Ａ)に示すように、基板１０は、基板電極１２のＡｕメッキ層１３が上方を向けられて台(不図示)上に配置され、その基板１０の上にフィルム状に成形された異方性導電接着剤２３が配置され、更に、その異方性導電接着剤２３の上に、素子電極３１が下方に位置する異方性導電接着剤２３に向けられて発光素子３０が配置される。発光素子３０は、未だ基板１０に対して固定されていない。
【００２１】
素子電極３１の表面には、メッキ法によりＡｕＳｎ合金層３４が素子電極３１と接触して形成されており、異方性導電接着剤２３は、片面が基板電極１２のＡｕメッキ層１３に接触され、反対側の面が素子電極３１のＡｕＳｎ合金層３４に接触されている。
【００２２】
この状態で、発光素子３０の上方を向く面に、加熱押圧治具(不図示)を押し当て、発光素子３０と基板１０とを加熱しながら、発光素子３０を基板１０に押圧する。基板１０を発光素子３０に押圧させてもよく、要するに、発光素子３０と基板１０とは、基板１０と発光素子３０との間の距離が短くなる方向に押圧する。
【００２３】
異方性導電接着剤２３は、熱硬化性樹脂(ここではエポキシ基含有化合物)２５に、酸無水物と、白色無機粒子２４と、導電性粒子８とから成る成分が含有されており、発光素子３０と基板１０とが加熱されて昇温する際には、異方性導電接着剤２３とＡｕＳｎ合金層３４とも昇温する。
【００２４】
昇温された異方性導電接着剤２３中の酸無水物は、異方性導電接着剤２３と接触している金属層表面に生成されて酸化物を溶解・除去する性質を有しており、素子電極３１や基板電極１２などの電極の表面や、ＡｕＳｎ合金層３４の表面を覆った酸化物は酸無水物によって溶解・除去され、金属の表面が露出される(フラックス効果)。
露出された金属の表面は反応性が高く、後述するＡｕＳｎ合金層３４との間の共晶接合が形成されやすくなる。
【００２５】
ＡｕＳｎ合金層３４には、Ａｕ単金属層やＳｎ単金属層よりも低温で溶融するが、発光素子３０が基板１０に押圧されると、先ず、溶融前の固体状であるＡｕＳｎ合金層３４によって異方性導電接着剤２３が押圧される。
【００２６】
発光素子３０と基板１０との間の距離のうち、基板電極１２と素子電極３１とが対面している部分の距離は、それ以外の部分の距離よりも短くなっている。異方性導電接着剤２３は、硬化しておらず、軟質であり、異方性導電接着剤２３は、表面が固体である基板電極１２と素子電極３１とによって押圧され、基板電極１２と素子電極３１との間から押し出される。
【００２７】
ＡｕＳｎ合金層は、基板電極１２上にも形成することもでき、その場合は、異方性導電接着剤は、ＡｕＳｎ合金層と素子電極の間に配置され、異方性導電接着剤は、ＡｕＳｎ合金層と素子電極とによって押圧され、基板電極と素子電極との間から押し出される。ＡｕＳｎ合金層が形成されていない素子電極の表面には、Ａｕメッキ層を設けておくとよい。
【００２８】
異方性導電接着剤２３が基板電極１２と素子電極３１との間から押し出されたときには、基板電極１２と素子電極３１との間には、押し出された異方性導電接着剤２３の薄い層が残る。
【００２９】
発光素子３０と基板１０とが更に加熱され、昇温すると、ＡｕＳｎ合金層３４が溶融温度以上に温度上昇したときに溶融し、ＡｕＳｎ溶融物が生成される。
このとき、異方性導電接着剤２３の残渣物は流動可能な状態にあり、ＡｕＳｎ溶融物が基板電極１２と素子電極３１によって押圧されると、ＡｕＳｎ溶融物は、基板電極１２と素子電極３１との間の外部に向けて流動し、基板電極１２と素子電極３１の間の異方性導電接着剤２３の残渣物を押し流す。
【００３０】
異方性導電接着剤２３には、導電性粒子８が含有されており、異方性導電接着剤２３の残渣物が、ＡｕＳｎ溶融物の流動によって押し流されるときには、基板電極１２と素子電極３１の間には、複数の導電性粒子８が残される。
導電性粒子８が基板電極１２と素子電極３１とに接触して押圧されると、導電性粒子８は潰され、潰された状態で、基板電極１２と素子電極３１とで挟まれる。
【００３１】
発光素子３０と基板１０とは、継続して加熱押圧され、基板電極１２の表面と、素子電極３１の表面と、導電性粒子８の表面とは、異方性導電接着剤２３が残存しない部分でＡｕＳｎ溶融物に接触しており、その状態が所定時間維持されると、基板電極１２の表面と、素子電極３１の表面と、導電性粒子８の表面とのうち、ＡｕＳｎ溶融物に接触した部分に、ＡｕＳｎ溶融物中のＡｕとＳｎとが拡散して生成された共晶を含む共晶部分５が形成される。
【００３２】
他方、異方性導電接着剤２３中の熱硬化性樹脂２５は、発光素子３０と基板１０との昇温により、所定の反応時間の経過後、硬化されており、特に、熱硬化性樹脂２５がエポキシ基含有化合物の場合は、熱硬化性樹脂２５は、異方性導電接着剤２３中の酸無水物と反応して硬化する。
【００３３】
発光素子３０と基板１０とは、素子電極３１と基板電極１２とが対面する部分を除き、硬化された異方性導電接着剤２３中の熱硬化性樹脂２５が配置され、発光素子３０と基板１０とは、硬化された熱硬化性樹脂によって機械的に接続されている(固定)。
加熱が停止され、発光素子３０と基板１０とが冷却されると、ＡｕＳｎ溶融物は固化する。
【００３４】
図２(Ｂ)は、ＡｕＳｎ溶融物の固化後の状態であり、符号３５は、ＡｕＳｎ溶融物が固化して形成されたＡｕＳｎ溶融固化層を示している。
基板電極１２の表面と、素子電極３１の表面と、導電性粒子８の表面とのうち、ＡｕＳｎ溶融物と接触する部分は金属層であり、ＡｕＳｎ溶融物と接触した金属層中にはＡｕとＳｎとが拡散され、共晶を含む共晶部分５が形成される。他方、ＡｕＳｎ溶融物中にも、ＡｕＳｎ溶融物が接触した金属層中の金属が拡散され共晶部分５が形成される。
【００３５】
従って、ＡｕＳｎ溶融物が固化されたＡｕＳｎ溶融固化層３５と金属層とは共晶接合によって機械的・電気的に接合されることになるから、基板電極１２の表面と、素子電極３１の表面と、導電性粒子８の表面とは、共晶接合によって、ＡｕＳｎ溶融固化層３５に接合される。
【００３６】
基板電極１２の表面には、Ａｕメッキ層１３が形成されており、導電性粒子８の表面には、Ａｕ被覆層２２が形成されている。従って、基板電極１２とＡｕＳｎ溶融固化層３５とは、Ａｕメッキ層１３とＡｕＳｎ溶融物とが接触した部分に形成された共晶部分５によって、共晶接合され、また、導電性粒子８とＡｕＳｎ溶融固化層３５とは、Ａｕ被膜層２２とＡｕＳｎ溶融物とが接触した部分に形成された共晶接合によって共晶接合されている。
【００３７】
樹脂粒子２１は変形しやすい材料であり、発光素子３０と基板１０との間が押圧された際の応力は、樹脂粒子２１の変形によって緩和されている。
【００３８】
また、導電性粒子８は、Ａｕ被膜層２２が基板電極１２と素子電極３１とに接触し、基板電極１２と素子電極３１とを電気的に接続しており、冷却後、潰された樹脂粒子２１の変形の復元力によってＡｕ被覆層２２が互いに固定された基板電極１２と素子電極３１とに押圧される状態が維持され、共晶接合が破壊されても、基板電極１２と素子電極３１との間の電気的接続が確実になるようにされている。
【００３９】
この発光素子３０は、配線パターン１１に電圧が印加されることで素子電極３１間に電圧が印加されると、発光し、発光素子３０の外部に発光光が放出される。
【００４０】
異方性導電接着剤２３に含有される白色無機粒子２４は、発光素子３０から放出された発光光がＡｕや他の光吸収体に照射され、それによって光吸収されることを防止しており、発光素子３０の発光光は、光吸収体で吸収される前に白色無機粒子２４に照射され、反射されて、発光装置２の外部に放出される。従って、発光装置２は、白色無機粒子２４によって光取り出し効率が向上されている。
【００４１】
上記例では、ＡｕＳｎ合金層３４は素子電極３１と接触して配置されていたが、基板電極１２と素子電極３１とのうち、少なくともいずれか一方の電極の表面に接触して配置されていればよく、両方に接触して配置されている場合も本発明に含まれる。
【００４２】
ＡｕＳｎ合金層３４の組成は、ＡｕとＳｎとの合計を１００ｗｔ％としたときに、Ａｕが６６ｗｔ％以上８７ｗｔ％以下の範囲に含まれる。
また、基板電極１２又は素子電極３１のうち、ＡｕＳｎ合金層３４が密着して配置されている方とは異なる方の電極には、Ａｕメッキ層を設けることが好ましい。
【００４３】
Ａｕメッキ層を配置する電極と、Ａｕメッキ層との間には、Ｎｉ層を配置して電極を構成させておくと、Ａｕメッキ層が剥離しにくくなる(電極／Ｎｉ層／Ａｕメッキ層)。更に、Ｎｉ層とＡｕメッキ層の間に、Ｐｄ層を配置することでも、Ａｕメッキ層が更に剥離しにくくなる(電極／Ｎｉ層／Ｐｄ層／Ａｕメッキ層)。
また、基板電極１２と素子電極３１のうちいずれか一方の電極に、表面にＡが露出するＡｕバンプ又は、表面にはんだが露出するはんだバンプが形成されていてもよい。
はんだバンプの材料には、Ｐｂ−Ｓｎ、Ｓｎ−Ａｇ、Ａｕ−Ｓｎなどを用いることができるが、それらのうち、Ｓｎ−Ａｇ、Ａｕ−Ｓｎが好ましい。
【００４４】
図３は、基板電極１５と素子電極３１のうち、いずれか一方の電極(ここでは素子電極３１である)にＡｕバンプ４が形成され、他方の電極(ここでは基板電極１５である)にＡｕＳｎ合金層３４が設けられた本発明の第二例の発光装置３である。
【００４５】
この発光装置３は、発光素子４０と基板１８とを有しており、発光素子４０の素子電極３１には、ｎ型素子電極３１ｎとｐ型素子電極３１ｐが含まれておりｎ型素子電極３１ｎとｐ型素子電極３１ｐの間に電圧が印加され、発光素子４０内のｐｎ接合が順バイアスされると発光する。
【００４６】
ｎ型素子電極３１ｎとｐ型素子電極３１ｐには、それぞれにＡｕバンプ４が設けられている。この発光装置３を製造する際には、まず、図４(Ａ)に示すように、基板１８を台上に配置し、基板１８上にフィルム状の上述の異方性導電接着剤２３を配置し、その上に、発光素子４０のＡｕバンプ４を乗せる。
【００４７】
基板１８は、基板本体１６と、基板本体１６上に配置された配線パターン１１とを有しており、基板本体１６には、基板電極１５が設けられている。
基板電極１５は、配線パターン１１の一部と、その表面に形成された下地層(Ｎｉ層)１６と、下地層１６の表面に形成されたＡｕメッキ層１３とを有しており、Ａｕメッキ層１３の表面には、Ａｕメッキ層１３と接触して、メッキ法によって、ＡｕＳｎ合金層３４が設けられている。
【００４８】
発光素子４０と、基板１８とを加熱しながら押圧すると、基板電極１５と素子電極３１のうち、Ａｕバンプ４と、Ａｕバンプ４が設けられていない方の電極とによって、異方性導電接着剤２３が押圧され、Ａｕバンプ４は異方性導電接着剤２３の中に押し込まれ、ＡｕＳｎ合金層３４と接触する。
【００４９】
このとき、一個のＡｕバンプ４とＡｕＳｎ合金層３４との間には複数の導電性粒子８が挟まれる。その状態で、ＡｕＳｎ合金層３４が更に昇温すると溶融し、生成されたＡｕＳｎ溶融物は、Ａｕバンプ４と、Ａｕバンプ４が設けられていない方の電極に設けられたＡｕメッキ層１３とに接触する。
【００５０】
そして、上述したように、ＡｕＳｎ溶融物とＡｕバンプ４とが接触する部分と、ＡｕＳｎ溶融物とＡｕメッキ層１３とが接触する部分とに共晶部分５が生成され、ＡｕＳｎ溶融物が固化されて、図４(Ｂ)に示すように、ＡｕＳｎ溶融固化層３５が形成されると、ＡｕＳｎ溶融固化層３５とＡｕバンプ４との間と、ＡｕＳｎ溶融固化層３５とＡｕメッキ層１３との間は、共晶接合によって接合される。
【００５１】
導電性粒子８は、導電粒子８の表面のＡｕ被覆層２２が、Ａｕバンプ４の表面と、Ａｕバンプ４が形成されていない電極の表面(ここでは、Ａｕメッキ層１３)とに接触した状態で、ＡｕＳｎ溶融物の中に含有されており、導電性粒子８の表面のＡｕ被覆層２２はＡｕＳｎ溶融物に接触し、その表面に共晶部分５が形成され、ＡｕＳｎ溶融物が冷却され、固化されてＡｕＳｎ溶融固化層３５が形成されると、ＡｕＳｎ溶融固化層３５と導電性粒子８との間も、共晶接合によって接合される。
【００５２】
導電性粒子８は、Ａｕバンプ４と、Ａｕバンプ４が形成されていない方の電極とによって押圧されていたため、導電性粒子８のＡｕ被覆層２２は、ＡｕＳｎ溶融固化層３５内では、Ａｕバンプ４と、Ａｕバンプ４が形成されていない方の電極(ここでは基板電極１５)に接触している。
【００５３】
樹脂粒子２１は、発光素子４０と基板１８とを固定する熱硬化性樹脂２５によって変形された状態が維持され、Ａｕ被覆層２２は、樹脂粒子２１の復元力によって、Ａｕバンプ４と、基板電極１５又は素子電極３１に押圧されている。
【００５４】
上述の第一例の発光装置２では、基板電極１２と素子電極３１とは導電性粒子８のＡｕ被覆層２２によって電気的に接続されており、本例の発光装置３では、基板電極１５と素子電極３１のうち、Ａｕバンプ４が形成されていない方の電極と、Ａｕバンプ４とは、導電性粒子８のＡｕ被覆層２２によって電気的に接続されている。
【００５５】
従って、基板電極１２と素子電極３１とを機械的に接続するＡｕＳｎ溶融固化層３５や、基板電極１５と素子電極３１とのうち、Ａｕバンプ４が設けられていない方の電極とＡｕバンプ４とを機械的に接続するＡｕＳｎ溶融固化層３５にクラックが生じても、基板電極１２、１５と素子電極３１との間の電気的接続は維持される。
【００５６】
Ａｕバンプ４が基板電極１５に設けられた場合は、導電性粒子８は、Ａｕバンプ４と素子電極３１とに接触して電気的接続が維持される。
なお、Ａｕバンプ４は、電極上にバンプボンダーにて形成した後、フラットニング処理を行うことにより形成することができる。
上記例では、Ａｕバンプ４を、基板電極１５と素子電極３１とを接続するための接続バンプとして用いたが、Ａｕバンプ４に替え、はんだバンプを接続バンプとして用いることもできる。
【００５７】
本実施の形態に係る発光装置は、必要に応じて、発光装置２、３の全体を覆うように透明モールド樹脂で封止されていてもよい。また、発光素子３０、４０に光反射層を設けてもよい。また、発光素子３０、４０としては、ＬＥＤ素子の他、本発明の効果を損なわない範囲で公知の発光素子を使用することができる。
これにより、従来のように、ＡｕＳｎ、はんだ等の表面の酸化膜の除去のためのフラックスの塗布が不要となり、生産効率を向上させることができる。
【００５８】
＜３．異方性導電接着剤＞
次に、前述した異方性導電接着剤２３について詳細に説明する。本実施の形態に係る異方性導電接着剤２３は、基板電極又は発光素子の電極の少なくともいずれか一方に、ＡｕＳｎ合金層３４が接触して設けられている発光装置２、３の製造に用いられ、熱硬化性樹脂２５と、酸無水物と、白色無機粒子２４と、樹脂粒子２１がＡｕ被覆層２２で被覆された導電性粒子８とを含有する。
【００５９】
熱硬化性樹脂２５として用いられるエポキシ化合物としては、脂環式エポキシ化合物又は水素添加エポキシ化合物を用いることが好ましい。これにより、ＬＥＤ素子の実装等に適した光透過性を確保することができる。
【００６０】
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、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、グリシジルヘキサヒドロビスフェノールＡ等を挙げることができる。これらの中でも、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が好ましく使用される。
【００６１】
水素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の水素添加物や、ビスフェノールＡ型、ビスフェノールＦ型等の公知の水素添加エポキシ化合物を使用することができる。
【００６２】
脂環式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など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、チレングリコール、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など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、トリメリット酸、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など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。
【００６３】
酸無水物としては、具体的には、メチルヘキサヒドロフタル酸無水物、２，４−ジエチル−１，５−ペンタン二酸無水物等を挙げることができる。中でも、硬化物のＬＥＤ素子の実装等に適した光透過性を確保でき、脂環式エポキシ化合物に対して良好な相溶性を示すメチルヘキサヒドロフタル酸無水物を好ましく使用することができる。酸無水物は、フラックス効果を有するため、金属共晶接合をフラックスレスで行うことができる。
【００６４】
酸無水物の配合量は、エポキシ化合物１．０当量に対して０．７〜１．３当量であることが好ましい。酸無水物の配合量が少なすぎると接着力が低下し、多すぎると耐腐食性が低下する傾向がある。
【００６５】
白色無機粒子としては、ＴｉＯ2、ＢＮ、ＺｎＯ、Ａｌ2Ｏ3などの非金属粒子が挙げられ、その組成は単一組成でも複合組成でもよい。また、白色無機粒子の屈折率は、高いことが好ましく、少なくともバインダーの屈折率よりも高いことが好ましい。また、白色無機粒子の平均粒径は、反射させる光の波長の１／２以上であることが好ましい。また、白色無機粒子の平均粒径は、ＬＥＤチップと基板電極の間に設けるバンプの高さよりも小さいことが好ましい。また、白色無機粒子の配合量は、バインダー成分に対して１〜５０ｖｏｌ％、好ましくは５〜２５ｖｏｌ％であることが好ましい。
【００６６】
このように白色無機粒子を配合することにより、ＬＥＤからの出射光を反射し、高い光取り出し効率を得ることができる。特に、耐腐食性の強いＡｕメッキが施された基板を用いた場合、ＡｕＳｎ共晶接合のみの接続では、ＬＥＤからの出射光がＡｕメッキに吸収されて光束量が低下するのに対し、白色無機粒子を配合することにより高い光束量を得ることができる。
【００６７】
導電性粒子としては、例えば、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にＡｕ被覆層が露出していればよく、樹脂粒子表面にＡｕメッキをした導電性粒子、Ｎｉ／Ａｕメッキをした導電性粒子、又はＮｉ／Ｐｄ／Ａｕメッキをした導電性粒子を用いることができる。
【００６８】
導電性粒子の配合量は、バインダー１００質量部に対して１〜１００質量部であることが好ましい。
【００６９】
また、導電性粒子の平均粒径は、チップ電極と基板電極との間でＡｕＳｎ共晶接合が行われ、且つＡｕＳｎ共晶内でも導電性粒子の弾性による反発効果が得られるように、２μｍ以上３０μｍ以下であることが好ましい。
【００７０】
また、本実施の形態における異方性導電接着剤は、他の成分として、無機材料との界面における接着性を向上させるため、シランカップリング剤をさらに含有してもよい。シランカップリング剤としては、エポキシ系、メタクリロキシ系、アミノ系、ビニル系、メルカプト・スルフィド系、ウレイド系等が挙げられ、これらは単独で用いてもよいし、２種類以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中でも、本実施の形態では、エポキシ系シランカップリング剤が好ましく用いられる。
【００７１】
また、接着剤は、流動性を制御し、粒子捕捉率を向上させるため、無機フィラーを含有してもよい。無機フィラーとしては、特に限定されないが、シリカ、タルク、酸化チタン、炭酸カルシウム、酸化マグネシウム等を用いることができる。このような無機フィラーは、接着剤によって接続される接続構造体の応力を緩和させる目的によって適宜用いることができる。また、熱可塑性樹脂、ゴム成分等の柔軟剤等を配合してもよい。
【００７２】
＜４．実施例＞
【実施例】
【００７３】
以下、本発明の実施例について説明する。本実施例では、各種の異方性導電接着剤を作製し、色、全反射率について評価した。また、異方性導電接着剤を用いて基板上にＬＥＤチップを搭載させてＬＥＤ実装サンプルを作製し、全光束量、熱抵抗値、及び導通信頼性について評価した。なお、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。
【００７４】
［色の評価］
異方性導電接着剤をセラミックからなる白色板上に厚さ１００μｍとなるように塗布し、２００℃で１分間加熱して硬化させた。得られた硬化物について、色度計を用いて白色度（JIS P 8148）を測定した。白色度が７０％以上のものを「白色」と評価し、白色度が７０％未満の場合、目視により色を評価した。
【００７５】
［全反射率の測定］
異方性導電接着剤をセラミックからなる白色板上に厚さ１００μｍとなるように塗布し、２００℃で１分間加熱して硬化させた。得られた硬化物について、分光光度計（（株）島津製作所製  ＵＶ３１００）を用いて硫酸バリウムを標準とした波長４５０ｎｍの光に対する全反射率（鏡面反射及び拡散反射）を測定した。
【００７６】
［ＬＥＤ実装サンプルの作製］
ＬＥＤ実装用基板（セラミック基板、導体スペース：１００μｍＰ、電極メッキ：Ｎｉ５．０μｍ／Ａｕ０．３μｍ）、及びＬＥＤチップ（青色ＬＥＤ、電極厚み：３μｍ、電極メッキ：ＡｕＳｎメッキ５μｍ、Ｖｆ：３．１Ｖ（Ｉｆ：５０ｍＡ））を準備した。また、実施例４では、ＬＥＤ実装用基板として、電極がＡｕＳｎメッキされたＬＥＤ実装用基板（セラミック基板、導体スペース：１００μｍＰ、ＡｕＳｎメッキ：５μｍ）を用い、ＬＥＤチップとして、電極がＡｕメッキされたＬＥＤチップ（青色ＬＥＤ、電極厚み：３μｍ、電極メッキ：Ｎｉ５．０μｍ／Ａｕ０．３μｍ、Ｖｆ：３．１Ｖ（Ｉｆ：５０ｍＡ））を準備した。
【００７７】
そして、異方性導電接着剤をＬＥＤ実装用基板に塗布した後、ＬＥＤチップをアライメントして搭載し、加熱圧着により、ＬＥＤ実装サンプルを作製した。ＬＥＤ実装サンプルの作製における圧着条件は、３０５℃−３０ｓｅｃ−５００ｇ／ｃｈｉｐとした。
【００７８】
［全光束量の測定］
全光束量の測定は、積分球による全光束量測定装置（大塚電子株式会社製（積分全球）全光束測定システムＬＥ−２１００）を用いた。測定条件は、Ｉｆ＝２０ｍＡ（定電流制御）で行った。
【００７９】
［熱抵抗の測定］
熱抵抗の測定は、ダイナミック方式の過渡熱抵抗測定装置（コペル電子社製）を用いた。測定条件は、Ｉｆ＝５０ｍＡ、Ｉｍ＝１ｍＡで行い、０．１秒間点灯したときの熱抵抗値を読み取った。
【００８０】
［導通信頼性試験の評価］
各ＬＥＤ実装サンプルについて、冷熱サイクル試験（ＴＣＴ）を行い、３０００サイクル後に取り出し、Ｉｆ＝２０ｍＡ次のＶｆ値を測定した。ＬＥＤチップの試験成績表のＶｆ値からのＶｆ値の上昇分が５％未満である場合を「○」とし、５％以上である場合を「×」とした。
【００８１】
冷熱サイクル試験は、低温の雰囲気と高温の雰囲気にそれぞれ３０分間曝す試験工程を１サイクルとし、その試験工程を複数サイクル行う試験であり、先ず、低温を−４０℃、高温を１００℃とした冷熱サイクル試験と、低温を−５５℃、高温を１２５℃とした冷熱サイクル試験とを行った。低温を−４０℃、高温を１００℃とした冷熱サイクル試験を“−４０℃：１００℃”と表し、低温を−５５℃、高温を１２５℃とした冷熱サイクル試験を“−５５℃：１２５℃”と表す。
【００８２】
下記各実施例と比較例の条件及び測定結果は、下記表１に示す。
【００８３】
【表１】
2015088744.tif 000003
【００８４】
［実施例１］
脂環式エポキシ化合物（品名：セロキサイド２０２１Ｐ、ダイセル化学社製）５５質量部と、酸無水物（品名：ＭＨ７００、新日本理化社製）４５質量部を主成分とするバインダー（屈折率ｎ：１．４５）に、平均粒径５μｍの導電性粒子（樹脂コア、Ａｕメッキ）３０質量部と、平均粒径０．５μｍの白色無機粒子（ＴｉＯ2（Ｓｉ，Ａｌコート）、屈折率：２．７１）４ｖｏｌ％とを分散させ、異方性導電接着剤を得た。
【００８５】
表１に、実施例１の各評価結果を示す。異方性導電膜の色は白色、初期の全反射率は７０％であった。また、ＬＥＤ実装サンプルの全光束量は９８０ｍｌｍであり、熱抵抗値は３０Ｋ／Ｗであった。また、ＬＥＤ実装サンプルの初期の導通性評価は○、“−４０℃：１００℃”の冷熱サイクル試験後の導通性評価は○、“−５５℃：１２５℃”の冷熱サイクル試験後の導通性評価は○であった。また、ＬＥＤ実装サンプルの電気接続部分の断面観察の結果、ＬＥＤチップ側電極と基板側電極とがＡｕＳｎ共晶接合しており、その電極間には導電性粒子が適切に潰され、保持されていることを確認した。
【００８６】
［実施例２］
Ａｕメッキが施された導電性粒子として平均粒径が２μｍのものを用いた以外は、実施例１と同様にして、異方性導電接着剤を作製した。
【００８７】
表１に、実施例２の各評価結果を示す。異方性導電膜の色は白色、初期の全反射率は６８％であった。また、ＬＥＤ実装サンプルの全光束量は９７０ｍｌｍであり、熱抵抗値は３０Ｋ／Ｗであった。また、ＬＥＤ実装サンプルの初期の導通性評価は○、“−４０℃：１００℃”の冷熱サイクル試験後の導通性評価は○、“−５５℃：１２５℃”の冷熱サイクル試験後の導通性評価は○であった。また、ＬＥＤ実装サンプルの電気接続部分の断面観察の結果、ＬＥＤチップ側電極と基板側電極とがＡｕＳｎ共晶接合しており、その電極間には導電性粒子が適切に潰され、保持されていることを確認した。
【００８８】
［実施例３］
Ａｕメッキが施された導電性粒子として平均粒径が３０μｍのものを用いた以外は、実施例１と同様にして、異方性導電接着剤を作製した。
【００８９】
表１に、実施例３の各評価結果を示す。異方性導電膜の色は白色、初期の全反射率は７３％であった。また、ＬＥＤ実装サンプルの全光束量は１０００ｍｌｍであり、熱抵抗値は３１Ｋ／Ｗであった。また、ＬＥＤ実装サンプルの初期の導通性評価は○、“−４０℃：１００℃”の冷熱サイクル試験後の導通性評価は○、“−５５℃：１２５℃”の冷熱サイクル試験後の導通性評価は○であった。また、ＬＥＤ実装サンプルの電気接続部分の断面観察の結果、ＬＥＤチップ側電極と基板側電極とがＡｕＳｎ共晶接合しており、その電極間には導電性粒子が適切に潰され、保持されていることを確認した。
【００９０】
［実施例４］
ＬＥＤ実装用基板として、電極がＡｕＳｎメッキされたＬＥＤ実装用基板（セラミック基板、導体スペース：１００μｍＰ、ＡｕＳｎメッキ：５μｍ）を用い、ＬＥＤチップとして、電極がＡｕメッキされたＬＥＤチップ（青色ＬＥＤ、電極厚み：３μｍ、電極メッキ：Ｎｉ５．０μｍ／Ａｕ０．３μｍ、Ｖｆ：３．１Ｖ（Ｉｆ：５０ｍＡ））を用いた以外は、実施例１と同様にして、異方性導電接着剤を作製した。
【００９１】
表１に、実施例４の各評価結果を示す。異方性導電膜の色は白色、初期の全反射率は７０％であった。また、ＬＥＤ実装サンプルの全光束量は９８０ｍｌｍであり、熱抵抗値は３０Ｋ／Ｗであった。また、ＬＥＤ実装サンプルの初期の導通性評価は○、“−４０℃：１００℃”の冷熱サイクル試験後の導通性評価は○、“−５５℃：１２５℃”の冷熱サイクル試験後の導通性評価は○であった。また、ＬＥＤ実装サンプルの電気接続部分の断面観察の結果、ＬＥＤチップ側電極と基板側電極とがＡｕＳｎ共晶接合しており、その電極間には導電性粒子が適切に潰され、保持されていることを確認した。
【００９２】
［比較例１］
異方性導電接着剤の代わりに、フラックスを使用した以外は、実施例１と同様にして、異方性導電接着剤を作製した。
【００９３】
表１に、比較例１の各評価結果を示す。ＬＥＤ実装サンプルの全光束量は９００ｍｌｍであり、熱抵抗値は３０Ｋ／Ｗであった。また、ＬＥＤ実装サンプルの初期の導通性評価は○、“−４０℃：１００℃”の冷熱サイクル試験後の導通性評価は○、“−５５℃：１２５℃”の冷熱サイクル試験後の導通性評価は×であった。また、ＬＥＤ実装サンプルの電気接続部分の断面観察の結果、ＬＥＤチップ側電極と基板側電極とがＡｕＳｎ共晶接合していることが確認できたがＡｕＳｎ共晶接合にクラックが発生していた。また、全光束量の減少は、チップ周辺のＡｕメッキにより出射光が吸収されたものと考えられる。
【００９４】
［比較例２］
ＬＥＤチップとして、電極がＡｕメッキされたＬＥＤチップ（青色ＬＥＤ、電極厚み：３μｍ、電極メッキ：Ｎｉ５．０μｍ／Ａｕ０．３μｍ、Ｖｆ：３．１Ｖ（Ｉｆ：５０ｍＡ））を用いた以外は、実施例１と同様にして、異方性導電接着剤を作製した。
【００９５】
表１に、比較例２の各評価結果を示す。異方性導電膜の色は白色、初期の全反射率は７０％であった。また、ＬＥＤ実装サンプルの全光束量は９８０ｍｌｍであり、熱抵抗値は３６Ｋ／Ｗであった。また、ＬＥＤ実装サンプルの初期の導通性評価は○、“−４０℃：１００℃”の冷熱サイクル試験後の導通性評価は○、“−５５℃：１２５℃”の冷熱サイクル試験後の導通性評価は○であった。また、ＬＥＤ実装サンプルの電気接続部分の断面観察の結果、ＬＥＤチップ側電極と基板側電極との間には、導電性粒子が適切に潰され、保持されていることが確認できたが、ＬＥＤチップ側電極と基板側電極との界面に薄い樹脂層が存在していた。熱抵抗値の上昇は、ＡｕＳｎ共晶接合がなく、また、界面に樹脂層が存在しているためであると考えられる。
【００９６】
［比較例３］
脂環式エポキシ化合物（品名：セロキサイド２０２１Ｐ、ダイセル化学社製）９５質量部と、カチオン硬化剤（アルミニウムキレート系潜在性硬化剤）５質量部を主成分とするバインダー（屈折率ｎ：１．４５）を用いた以外は、実施例１と同様にして、異方性導電接着剤を作製した。
【００９７】
表１に、比較例３の各評価結果を示す。異方性導電膜の色は白色、初期の全反射率は７０％であった。また、ＬＥＤ実装サンプルの全光束量は９８０ｍｌｍであり、熱抵抗値は３６Ｋ／Ｗであった。また、ＬＥＤ実装サンプルの初期の導通性評価は○、“−４０℃：１００℃”の冷熱サイクル試験後の導通性評価は○、“−５５℃：１２５℃”の冷熱サイクル試験後の導通性評価は○であった。また、ＬＥＤ実装サンプルの電気接続部分の断面観察の結果、ＬＥＤチップ側電極と基板側電極との間には、導電性粒子が適切に潰され、保持されていることが確認できたが、ＬＥＤチップ側電極と基板側電極とがＡｕＳｎ共晶接合しておらず、ＬＥＤチップ側電極と基板側電極との界面に薄い樹脂層が存在していた。熱抵抗値の上昇は、酸無水物によるフラックス効果がなく、また、界面に樹脂層が存在しているためであると考えられる。
【００９８】
［比較例４］
白色無機粒子を配合しないこと以外は、実施例１と同様にして、異方性導電接着剤を作製した。
【００９９】
表１に、比較例４の各評価結果を示す。異方性導電膜の色は茶色、初期の全反射率は８％であった。また、ＬＥＤ実装サンプルの全光束量は８５０ｍｌｍであり、熱抵抗値は３０Ｋ／Ｗであった。また、ＬＥＤ実装サンプルの初期の導通性評価は○、“−４０℃：１００℃”の冷熱サイクル試験後の導通性評価は○、“−５５℃：１２５℃”の冷熱サイクル試験後の導通性評価は○であった。また、ＬＥＤ実装サンプルの電気接続部分の断面観察の結果、ＬＥＤチップ側電極と基板側電極とがＡｕＳｎ共晶接合しており、その電極間には導電性粒子が適切に潰され、保持されていることを確認した。また、全光束量の減少は、チップ周辺のＡｕメッキにより出射光が吸収されたものと考えられる。
【０１００】
以上のように、ＬＥＤ素子電極と基板電極とを電気的に接合する方法として、ＡｕＳｎ共晶接合と異方性導電接着剤とを併用することにより、耐リフロー試験、及び耐熱衝撃試験に対応した高い接続信頼性を得ることができるとともに、金属結合により高い放熱特性を得ることができる。また、本実装方法によれば、１度の加熱圧着によりＡｕＳｎ共晶による接合と異方性導電接着剤の硬化とを同時に行うことができるため、生産効率を向上させることができる。
【符号の説明】
【０１０１】
２，３……発光装置
４……Ａｕバンプ
５……共晶部分
８……導電性粒子
１０、１８……基板
１１……配線パターン
１２、１５……基板電極
１３……Ａｕメッキ層
２１……樹脂粒子
２２……Ａｕ被覆層
２３……異方性導電接着剤
２４……白色無機粒子
３０、４０……発光素子
３４……ＡｕＳｎ合金層
３５……ＡｕＳｎ溶融固化層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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