(57)【要約】【課題】本発明は、アルミニウム等の表面酸化膜が形成され易い配線に用いた場合でも、接続抵抗が低く、高い接続信頼性を得ることができる導電性粒子、異方性導電接着剤及び接続構造体を提供する。【解決手段】本発明は、成膜対象粒子１１の表面に金属層１２が形成された導電性粒子１０である。金属層１２のビッカース硬さ（Ｈｖ）は３５以上４００以下であり、金属層１２の厚さは５ｎｍ以上２５０ｎｍ以下である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
成膜対象粒子の表面に金属層が形成された導電性粒子であって、
前記金属層のビッカース硬さ（Ｈｖ）が３５以上４００以下であり、前記金属層の厚さが５ｎｍ以上２５０ｎｍ以下である導電性粒子。
【請求項２】
前記成膜対象粒子は、はんだ粒子である請求項１に記載の導電性粒子。
【請求項３】
前記金属層は、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）、ルテニウム（Ｒｕ）からなる群から選択される少なくとも１種の金属材料からなる請求項１又は２に記載の導電性粒子。
【請求項４】
前記成膜対象粒子の粒径が１μｍ以上２０μｍ以下である請求項１乃至３のいずれか１項に記載の導電性粒子。
【請求項５】
前記金属層の表面に、さらに絶縁性の金属酸化物層を有する請求項１乃至４のいずれか１項に記載の導電性粒子。
【請求項６】
接着剤成分と、
前記接着剤成分中に分散された導電性粒子とを有し、
前記導電性粒子は、成膜対象粒子の表面に金属層が形成され、前記金属層のビッカース硬さ（Ｈｖ）が３５以上４００以下であり、前記金属層の厚さが５ｎｍ以上２５０ｎｍ以下である異方性導電接着剤。
【請求項７】
第１の電子部品と第２の電子部品とが、異方性導電接着剤を用いて電気的に接続され、前記異方性導電接着剤は、接着剤成分と、前記接着剤成分中に分散された導電性粒子とを有し、前記導電性粒子は、成膜対象粒子の表面に金属層が形成され、前記金属層のビッカース硬さ（Ｈｖ）が３５以上４００以下であり、前記金属層の厚さが５ｎｍ以上２５０ｎｍ以下である接続構造体。
【請求項８】
前記第１の電子部品及び／又は前記第２の電子部品はアルミニウム配線を有する請求項７に記載の接続構造体。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電性粒子、導電性粒子を用いた異方性導電接着剤、異方性導電接着剤により接続された接続構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
多数の電極を有する電子部品を、基板等に接続するための接続材料として、異方性導電接着剤（ＡＣＡ：anisotropic conductive adhesive）が使用されている。異方性導電接着剤（ＡＣＡ）は、プリント配線基板、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）用ガラス基板、フレキシブルプリント基板等の基板や、ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体素子やパッケージ等の被接続部材を接続する際、相対する電極同士の導通状態を保ち、隣接する電極同士の絶縁を保つように電気的接続と機械的固着を行う接続材料である。
【０００３】
異方性導電接着剤（ＡＣＡ）に配合される導電性粒子については、接続信頼性の向上及び接続箇所の低抵抗化の観点から、様々な粒子が提案され、使用されている。例えば、錫（Ｓｎ）、鉛（Ｐｂ）、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）等の金属粒子やはんだ合金粒子、ガラス、セラミックス等の無機微粒子や熱硬化性樹脂等の樹脂粒子に金属薄膜を被覆した粒子が開示されている。特に、はんだ接合により高信頼性が得られやすいことから、はんだ合金粒子を用いた異方性導電接着剤（ＡＣＡ）の検討が多くなされている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、錫（Ｓｎ）−亜鉛（Ｚｎ）系はんだ粒子の表面上に錫（Ｓｎ）や金（Ａｕ）等の保護膜が形成されているはんだ材料が記載されている。
【０００５】
また、特許文献２には、はんだ合金粉末粒子の表面に当該はんだ合金の構成成分のうちの１種以上によるコーティングを１層以上設け、かつ、当該はんだ合金粉末粒子全体の平均組成が当該はんだ合金の所定の合金組成に等しい無鉛はんだ合金粉末が記載されている。
【０００６】
さらに、特許文献３には、内核とそれを被覆する金属被膜からなる異方性導電接着剤用導電粒子において、内核の融点または分解点が金属被膜の融点よりも高い導電粒子が記載されている。
【０００７】
しかしながら、はんだ合金粒子はその表面がビッカース硬さ（Ｈｖ）で２０前後と柔らかい。このため、はんだ合金粒子を異方性導電接着剤（ＡＣＡ）の導電性粒子として用いた場合、アルミニウム等の表面酸化膜が形成され易い配線の被着体では、はんだ合金粒子がその表面皮膜を突き破ることができず、はんだ接合の形成が阻害されてしまい、接続体の導電性が低下するという問題点があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−３３１３８５号公報
【特許文献２】特開２００４−９００１１号公報
【特許文献３】特開平１１−２１９９８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
アルミニウム配線のような酸化皮膜が形成され易い配線を導電性粒子により導電接続する場合には、導電性粒子に酸化皮膜を突き破ることができる程度の硬度が必要となる。
【００１０】
特許文献１のはんだ材料や特許文献２の無鉛はんだ粉末は、はんだ粒子の表面に形成された保護膜は、いずれも内部のはんだ粒子を空気中の水分や酸素による変質から守るためのものであるが、導電性粒子の硬度については記載されていない。
【００１１】
特許文献３の導電粒子は、熱圧着時に表面の金属皮膜が先に溶融することにより導通信頼性を向上させるものであるが、導電性粒子の硬度については記載されていない。
【００１２】
本発明は、このような実情に鑑みて提案されたものであり、アルミニウム等の表面酸化膜が形成され易い配線に用いた場合でも、接続抵抗が低く、高い接続信頼性を得ることができる導電性粒子、異方性導電接着剤及び接続構造体を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、成膜対象粒子の表面に金属層が形成された導電性粒子であって、金属層のビッカース硬さ（Ｈｖ）が３５以上４００以下であり、金属層の厚さが５ｎｍ以上２５０ｎｍ以下であるものである。
このような本発明によれば、金属層のビッカース硬さ（Ｈｖ）と金属層の厚さを所定の範囲に調整することで、アルミニウム等の表面酸化膜が形成され易い配線に用いた場合でも、導電性粒子が表面酸化膜を確実に突き破ることができるだけの硬度を有し、高い接続信頼性を得ることができる。
また、本発明では、成膜対象粒子は、はんだ粒子である場合にも効果的である。
はんだ粒子は接続時に高信頼性が得られやすいことから異方性導電接着剤に好適に用いることのできる導電性粒子となる。
また、本発明では、金属層は、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）、ルテニウム（Ｒｕ）からなる群から選択される少なくとも１種の金属材料である場合にも効果的である。
これらの金属層を成膜対象粒子の表面に形成させることで、導電性粒子の硬度を上げることができる。これにより、アルミニウム等の表面酸化膜が形成され易い配線の圧着時においても導電性粒子により表面酸化膜を確実に突き破ることができ、接続体の導電性を確保することができる。
また、本発明では、成膜対象粒子の粒径が１μｍ以上２０μｍ以下である場合にも効果的である。
異方性導電接着剤として、このような小粒径の粒子を用いることにより、ファインピッチの電気的接続を行うことができる。
また、本発明では、上述した金属層の表面に、さらに絶縁性の金属酸化物層を有する場合にも効果的である。
絶縁性の金属酸化物層を最外層に形成することで、導電性粒子間のショートを防止することができる。
また、本発明は、接着剤成分中に、上記導電性粒子を分散してなる異方性導電接着剤である。
本発明によれば、表面酸化膜が形成されているような配線の圧着時においても十分な接続性を得ることができるだけの硬度を有する異方性導電接着剤とすることができる。
また、本発明は、第１の電子部品と第２の電子部品とを、上記異方性導電接着剤を用いて電気的に接続してなる接続構造体である。
上述した硬度を有する導電性粒子が含まれた異方性導電接着剤を用いて接続することにより、高い接続信頼性を有する接続構造体とすることができる。
また、このとき、本発明では、第１の電子部品及び／又は第２の電子部品はアルミニウム配線を有する接続構造体である場合にも効果的である。
アルミニウム等の表面酸化膜が形成され易い配線を有する接続構造体の接続の場合でも、上述した本発明に係る導電性粒子は、表面酸化皮膜を確実に突き破り、高い接続信頼性を得ることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、アルミニウム等の表面酸化膜が形成され易い配線に導電性粒子を有する異方性導電接着剤を用いた場合に、接続抵抗が低く、高い接続信頼性を有する接続構造体とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係る導電性粒子の断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る導電性粒子を製造する際に用いられるスパッタリング装置の一例の概略図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る金属酸化物層を有する場合の導電性粒子の断面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る接続構造体を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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。なお、以下に説明する本実施形態は、請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。
１．導電性粒子
２．異方性導電接着剤
３．接続構造体
【００１７】
＜１．導電性粒子＞
本発明の一実施形態に係る導電性粒子は、図１に示すように、成膜対象粒子１１の表面に金属層１２が形成された導電性粒子１０であって、金属層１２のビッカース硬さ（Ｈｖ）が３５以上４００以下であり、金属層１２の厚さが５ｎｍ以上２５０ｎｍ以下であるものである。
【００１８】
成膜対象粒子１１としては、錫（Ｓｎ）、鉛（Ｐｂ）、銀（Ａｇ）等の金属粒子やはんだ粒子、ガラス、セラミックス等の無機微粒子や熱硬化性樹脂等の樹脂粒子等が挙げられるが、特に接続信頼性を向上させる観点からは、はんだ粒子を用いることが好ましい。
はんだ粒子としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ、Ｓｎ−Ｉｎ系はんだ、Ｓｎ−Ｚｎ系はんだ、Ｓｎ−Ａｇ系はんだ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだ等が挙げられる。はんだ粒子は、例えば、溶融したはんだをノズルから雰囲気中に噴霧して、一定の粒径の粒子を得るアトマイズ法等で作成される。成膜対象粒子１１の平均粒径としては、１μｍ以上２０μｍ以下のものが好適に用いられる。
【００１９】
成膜対象粒子１１の表面に形成する金属層１２は、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）、ルテニウム（Ｒｕ）からなる群から選択される少なくとも１種の金属材料からなる。
後述するように、本実施の形態の導電性粒子１０の金属層１２は、スパッタリングによって形成することが好ましいことから、上述した金属からなるスパッタリングターゲットとして用いることが好ましい。これらの金属をスパッタリングにより成膜対象粒子１１の表面に堆積させることで、導電性粒子１０の硬度を上げることができ、アルミニウム等の表面酸化膜が形成され易い材料からなる配線の圧着の際においても導電性粒子１０により表面酸化膜を確実に突き破ることができ、接続体の導電性を確保することができる。
【００２０】
本発明の一実施形態に係る導電性粒子１０は、金属層１２のビッカース硬さ（Ｈｖ）が３５以上４００以下であり、金属層１２の厚さが５ｎｍ以上２５０ｎｍ以下であることを特徴とする。金属層１２のビッカース硬さ及び金属層１２の厚さを上記所定の範囲内とすることで、表面酸化膜が形成されているような配線の圧着時においても、表面の酸化膜を確実に突き破って高い接続信頼性を有する導電性粒子１０とすることができる。
【００２１】
なお、ビッカース硬さとは、材料の硬さを表す尺度の一つであり、押込み硬さの一種である。ビッカース硬さは、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４４で規定されるビッカース硬さ試験法により測定することができる。
ここで、ビッカース硬さ試験法は、ダイヤモンド製の四角錘の圧子を試験片の表面に押し付けて圧痕を形成し、この圧痕の対角線の長さを測定して表面積を求め、押し付けた力を当該表面積で割ることにより試験片の硬さを算出するものである。
【００２２】
導電性粒子１０の製造方法としては、成膜対象粒子１１の変形を抑制し、成膜対象粒子１１の表面に金属層１２を形成することができれば特に限定されないが、例えば、物理蒸着法（PVD：physical vapor deposition）等を適用することができる。
物理蒸着法としては、スパッタリング(sputtering)法、パルスレーザーデポジション法（PLD：pulsed laser deposition）、イオンプレーティング（ion plating）法、イオンビームデポジション法（IBD：ion beam deposition）等が挙げられ、これらの中では、容易に生産することが可能で、生産性が高く、また成膜性も良好であることから、スパッタリング法が好適に利用される。
【００２３】
本発明の一実施形態に係る導電性粒子１０は、例えば図２に示すようなスパッタリング装置４を用いて製造される。
このスパッタリング装置４は、真空槽３を有し、真空槽３の内部の天井側には、スパッタ電源２０に接続された、カソード電極であるバッキングプレート２１が配置されている。
バッキングプレート２１には、金属又は絶縁物質からなるスパッタリングターゲット２２が配置されている。スパッタリングターゲット２２に用いる金属としては、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）、ルテニウム（Ｒｕ）があげられる。
【００２４】
真空槽３の外部には、振動装置２３が配置され、この振動装置２３に接続された振動軸２４が、真空槽３の底面に気密に挿通され、振動軸２４の上端が真空槽３の内部に位置するように構成されている。なお、振動装置２３は真空槽３の内部に配置してもよい。
【００２５】
振動軸２４の上端には、成膜対象粒子１１が配置される振動容器２５が設けられている。振動容器２５は、スパッタリングターゲット２２の下方に位置し、振動容器２５の開口２６は上方に向けられており、振動容器２５の底面が、振動容器２５の開口２６を介してスパッタリングターゲット２２と対面するように配置されている。
【００２６】
真空槽３には、真空排気装置２７が接続され、真空排気装置２７の動作によって真空槽３の内部が真空排気され、真空槽３の内部に真空雰囲気が形成されるように構成されている。
【００２７】
また、真空槽３にはガス導入装置２８が接続されており、真空雰囲気にされた真空槽３の内部に、ガス導入装置２８に配置されたガスを導入できるようにされている。ここではガス導入装置２８から、アルゴン（Ａｒ）ガス等の不活性ガスや窒素（Ｎ2）ガス等のスパッタリングガスや、アルゴンガス等に、酸素（Ｏ2）ガス等の金属と反応して絶縁物を生成する反応性ガスが添加されたスパッタリングガスを導入できるようにされている。
【００２８】
このようなスパッタリング装置４を用い、成膜対象粒子１１の表面に金属層１２を形成するには、まず、真空槽３の内部の振動容器２５内に、所定量の成膜対象粒子１１を配置し、真空槽３の内部を大気から遮断した後、真空排気装置２７を動作させ、真空排気装置２７によって真空槽３の内部を真空排気して真空雰囲気にした後、振動装置２３を動作させて振動を発生させる。この振動は基本的には上下方向のものであり、上下方向の振動は、真空槽３内に大気が侵入することなく振動軸２４によって振動容器２５に伝達され、振動容器２５が振動し、振動容器２５中の成膜対象粒子１１の振動が開始される。
【００２９】
ここで、振動の周波数は１５Ｈｚ以上６５Ｈｚ以下が好ましく、振幅は０．５ｍｍ以上１０ｍｍ以下が好ましい。振動は、上述したように基本的には上下方向の振動であるが、上下方向の振動成分に加え、横方向の振動成分を有する振動を加えてもよい。
【００３０】
振動容器２５の底面上では、複数の成膜対象粒子１１が、単一層又は複数層を形成する量が配置されており、成膜対象粒子１１と成膜対象粒子１１の間や、成膜対象粒子１１と振動容器２５の底面や壁面との間には吸着力はなく、各成膜対象粒子１１は、振動容器２５の内部で互いに独立して回転や移動が可能になっており、振動容器２５が振動されることにより、成膜対象粒子１１は振動して上下方向や左右方向に移動するとともに回転する。
【００３１】
上述した真空排気により、真空槽３内部の圧力が、所定圧力まで低下した後、真空槽３の内部を真空排気しながらスパッタリングガスの導入を開始することにより、真空槽３の内部の圧力は上昇する。
【００３２】
スパッタリングガスは、流量制御された状態で導入され、真空槽３の内部の圧力が所定値で安定し、真空槽３の内部に一定圧力のスパッタリングガス雰囲気が形成された後、スパッタ電源２０を起動し、バッキングプレート２１（スパッタリングターゲット２２）に電圧を印加すると、スパッタリングターゲット２２のスパッタリングが開始される。
【００３３】
このスパッタリングによって、スパッタリングターゲット２２の表面から叩き出されたスパッタリング粒子のうち、振動容器２５の開口２６を通過したスパッタリング粒子は、成膜対象粒子１１の、スパッタリングターゲット２２から見て影となっていない場所に到達し、到達した場所に薄膜が形成される。
【００３４】
各成膜対象粒子１１は、振動による上下方向と左右方向の移動と回転により、振動毎に、影となっていた部分がスパッタリングターゲット２２に向き、薄膜が形成されていなかった部分にスパッタリング粒子が到達して薄膜が形成され、所定回数振動することで、各成膜対象粒子１１の全表面にスパッタリング粒子が到達してその全表面に薄膜が均一に形成される。これにより各成膜対象粒子１１の表面に金属層１２が設けられた導電性粒子１０を得る。
【００３５】
本実施の形態では、上述したスパッタリングを間欠的に行うと効果的である。
ここで、スパッタリングを間欠的に行うとは、バッキングプレート２１に対する電圧の印加を所定時間ＯＮにした状態（スパッタ出力ＯＮ）と、バッキングプレート２１に対する電圧の印加を所定時間ＯＦＦにした状態（スパッタ出力ＯＦＦ）とをそれぞれ少なくとも１回以上交互に繰り返すことを意味する。
また、バッキングプレート２１に対する電圧の印加をＯＦＦにする代わりに、バッキングプレート２１に対する印加電圧の値を通常の印加電圧の値より低くしてもよい。
【００３６】
本実施の形態では、スパッタリングを間欠的に行うことで粒子の凝集の生成や変形を生じさせることなく、良好な導電性粒子１０を得ることができる。
すなわち、バッキングプレート２１に対する電圧の印加をＯＦＦにしている間は、スパッタリングターゲット２２からのスパッタリング粒子の堆積がない状態で成膜対象粒子１１に振動が加えられることで、大きな解砕効果が加わり、導電性粒子１０の凝集を防止することができる。
【００３７】
また、本発明の一実施形態に係る導電性粒子１０Ａは、図３に示すように、成膜対象粒子１１の表面に形成された金属層１２の表面、すなわち最外層に絶縁性の金属酸化物層１３を形成するような構成としてもよい。最外層に絶縁性の金属酸化物層１３を形成することにより、回路間のスペースが狭いファインピッチ配線に導電性粒子１０を用いた場合でも、接続の際のショート発生を防止することができる。なお、金属酸化物層１３は、接続時の圧力により、金属層１２から剥離する程度のビッカース硬さ及び厚さとしておく必要がある。すなわち、圧着後には金属酸化物層１３は導電性粒子１０Ａから剥離し、金属層１２又は成膜対象粒子１１により導電性が確保される。
【００３８】
この金属酸化物層１３は、例えば、前述したスパッタリング装置４において、スパッタリングガスに酸素（Ｏ2）ガス等の反応性ガスを導入することにより形成することができる。すなわち、スパッタリングの際、スパッタリング粒子の飛行中や成膜対象粒子１１の表面上でスパッタリング粒子と反応性ガスとが反応し、金属層１２の表面に金属酸化物層１３が形成される。
なお、金属層１２と金属酸化物層１３で用いられる金属種は同じであっても異なっていてもよい。
【００３９】
＜２．異方性導電接着剤＞
上述したような条件で製造された導電性粒子１０、１０Ａは、接着剤成分中に分散させることで異方性導電接着剤（ＡＣＡ）として好適に用いることができる。
【００４０】
接着剤成分は、従来の異方性導電材料において用いられているものを適宜選択して使用することができる。例えば、接着剤成分は、フェノキシ樹脂等の成膜性樹脂、液状又は固体エポキシ樹脂等の硬化性樹脂、アミン系硬化剤、イミダゾール系硬化剤等の硬化剤、シランカップリング剤、必要に応じてトルエン等の有機溶剤等、更に顔料、防錆剤等の各種添加剤を適宜含有することができる。
【００４１】
成膜性樹脂は、従来の異方性導電材料において用いられているものを適宜選択して使用することができる。成膜性樹脂としては、フェノキシ樹脂、ポリエステルウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ブチラール樹脂等の種々の樹脂が挙げられ、これらは単独で用いても、２種類以上を組み合わせて用いても良い。これらの中でも膜形成状態、接続信頼性等の観点からフェノキシ樹脂が好適に用いられる。
【００４２】
硬化性樹脂としては、例えばエポキシ樹脂であり、エポキシ樹脂としては、ビスフェノール型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、複素環型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、ハロゲン化エポキシ樹脂等を単独又は２種類以上を組み合わせて用いることができる。
【００４３】
硬化剤は、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、加熱により活性化する潜在性硬化剤、加熱により遊離ラジカルを発生させる潜在性硬化剤等を用いることができる。
加熱により活性化する潜在性硬化剤としては、例えば、ポリアミン、イミダゾール等のアニオン系硬化剤やスルホニウム塩等のカチオン系硬化剤等が挙げられる。
【００４４】
その他、必要に応じてシランカップリング剤、又はトルエン等の有機溶剤等、更に顔料、防錆剤等の各種添加剤を適宜含有することができる。
【００４５】
＜３．接続構造体＞
上述したような条件で製造された異方性導電接着剤は、第１の電子部品の接続端子と第２の電子部品の接続端子とを異方性導電接着剤を用いて電気的に接続する際に、好ましく適用することができる。すなわち、第１の電子部品と第２の電子部品とが異方性導電接続されてなる接続構造体が得られる。
【００４６】
第１の電子部品及び第２の電子部品としては、発光素子、半導体チップ、半導体モジュール等の公知の電気素子、フレキシブルプリント配線基板、ガラス配線基板、ガラスエポキシ基板等を適用することができる。また、接続端子は、銅、金、アルミニウム、ＩＴＯ等の公知の材料から形成された配線や電極パッドあるいはバンプであってもよく、そのサイズにも特に制限はない。
【００４７】
本発明の一実施形態に係る導電性粒子を含む異方性導電接着剤は、特に、第１の電子部品及び／又は第２の電子部品がアルミニウム配線を有するような接続構造体に好適に用いることができる。
【００４８】
アルミニウム等の表面酸化膜が形成され易い配線を有する接続構造体の接続の場合でも、本発明の一態様に係る導電性粒子は、表面酸化皮膜を確実に突き破るだけの硬度を有するため、高い接続信頼性を得ることができる。
【００４９】
接続構造体の具体例としては、ＣＯＧ（ｃｈｉｐ ｏｎ ｇｌａｓｓ）、ＣＯＦ（ｃｈｉｐ ｏｎ ｆｉｌｍ）、ＦＯＧ（ｆｉｌｍ ｏｎ ｇｌａｓｓ）、ＦＯＢ（Ｆｉｌｍ ｏｎ Ｂｏａｒｄ）等の各実装方式を用いたものが挙げられる。
【００５０】
図４は、本発明の一実施形態に係る接続構造体を示す断面図である。
図４に示すように、この接続構造体３０は、第１の電子部品であるＩＣチップ３１と、第２の電子部品である配線基板３２とを有し、これらＩＣチップ３１と配線基板３２とが、上述した導電性粒子１０を含む硬化された異方性導電接着剤１５によって固着されるとともに電気的に接続されている。
【００５１】
配線基板３２上には、例えばアルミニウムからなる複数の配線（接続端子）３４が設けられ、ＩＣチップ３１には、配線基板３２の各配線３４に対応する接続端子３３が設けられている。
【００５２】
そして、配線基板３２上の配線３４と、ＩＣチップ３１の接続端子３３とが、異方性導電接着剤１５中の導電性粒子１０によってそれぞれ電気的に接続されるとともに、これら接続された隣接する接続端子間については絶縁性が保たれるように構成されている。
【実施例】
【００５３】
以下、本発明の実施例について説明する。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。
【００５４】
（導電性粒子の作製）
図２に示した装置を用い、成膜対象粒子である、はんだ合金粒子の表面に、スパッタリングによって金属層を形成した。
はんだ合金粒子は、平均粒子径が５μｍのＳｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕはんだ粒子を用いた。スパッタリングターゲット材については、実施例１では銅（Ｃｕ）、実施例２乃至４ではアルミニウム（Ａｌ）、実施例５ではニッケル（Ｎｉ）、実施例６ではチタン（Ｔｉ）、実施例７ではルテニウム（Ｒｕ）、比較例２では銀（Ａｇ）を用いた。
比較例１では、スパッタリングによって金属層を形成せず、はんだ合金粒子のままで以降の評価を行った。
【００５５】
開口径φ１２ｃｍのステンレスからなる容器を振動テーブル上に設置し、この容器中にはんだ合金粒子を配置し、真空槽の密閉後、ロータリーポンプとクライオポンプにて２×１０-4Ｐａになるまで真空排気を行った。
振動装置にて振幅２ｍｍ、振動数３０Ｈｚの振動を発生させ、容器に連続振動を加えながら、ガスとしてＡｒ（ガス圧２Ｐａ）を導入し、ターゲットに３００Ｗの直流を印加し、はんだ粒子表面に所定の厚さの金属層が形成されるようにスパッタリングを行った。なお、スパッタリングにおいては、スパッタ出力ＯＮを１５分間、スパッタ出力ＯＦＦを５分間のサイクルを繰り返し行った。
【００５６】
（粒子の凝集）
スパッタリング後の各導電性粒子について、倍率１０００倍のＳＥＭ（キーエンス社製、ＶＥ−８８００）観察を１０視野行った。いずれの導電性粒子中にも２０μｍ以上の凝集体は見られなかった。
【００５７】
（粒子の変形）
スパッタリング後の各粒子について、倍率１０００倍のＳＥＭ観察を１０視野行った。粒子の変形はいずれの導電性粒子も１０個未満であった。
【００５８】
（導電性粒子の評価）
次に、実施例１〜７、比較例１、２で得られた導電性粒子について、金属層の厚さと硬さを測定した。また、実施例１〜７、比較例１、２で得られた導電性粒子を用いて異方性導電接着剤を作製し、この異方性導電接着剤によりＩＣチップを基板上に接合した実装体について評価した。
【００５９】
（金属層の厚さ測定）
エポキシ接着剤に、実施例１〜７、比較例２で得られた導電性粒子を分散させて硬化させ、研磨機（丸本ストルアス社製）にて粒子表面を削り出した。この粒子断面をＳＥＭ（キーエンス社製、ＶＥ−８８００）にて観察し、金属層の厚さを測定した。測定された実施例１〜７、比較例２に係る導電性粒子の金属層の厚さを表１に示す。
【００６０】
（金属層の硬さ測定）
金属からなるスパッタリングターゲットを用い、ＤＣマグネトロンスパッタリング法によりガラス基板上に金属層を成膜した。スパッタリングターゲットは、実施例１では銅（Ｃｕ）、実施例２乃至４ではアルミニウム（Ａｌ）、実施例５ではニッケル（Ｎｉ）、実施例６ではチタン（Ｔｉ）、実施例７ではルテニウム（Ｒｕ）、比較例２では銀（Ａｇ）を用いた。この金属層をビッカース硬さ試験機により、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４４に準拠して測定し、これを金属層のビッカース硬さ（Ｈｖ）とした。測定された実施例１〜７、比較例２に係る金属層の硬さを表１に示す。
【００６１】
（異方性導電接着剤の作製）
熱硬化性樹脂として、ナフタレン型２官能エポキシ樹脂（ＨＰ−４０３２Ｄ、ＤＩＣ社製）を２０重量部、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂（ＥＸＡ８３０ＣＲＰ、ＤＩＣ社製）を２５重量部、マスターバッチ型イミダゾール系硬化剤（ＨＸ−３７２１、旭化成イーマテリアルズ社製）を５５重量部、エポキシ系シランカップリング剤（ＫＢＭ−４０３、信越化学社製）を１重量部、微粒子シリカ（Ｒ２０２、日本アロエジル社）を２重量部、及び実施例１〜７、比較例１、２で得られた導電性粒子１０重量部を配合し、自転公転ミキサーにて均一に撹拌し、異方性導電接着剤を作製した。
【００６２】
（実装体の作製）
上述の工程によって作成した各異方性導電接着剤を用いて、ＩＣチップ（１．５ｍｍ×１．５ｍｍ、ｔ＝０．１５ｍｍ、Ａｕメッキバンプ［１５０μｍ×１３０μｍ、ｈ＝１５μｍ］）と、ＰＥＴ基板（ｔ＝３８μｍ）上にアルミ配線（ｔ＝３０μｍ）がパターニングされたＦＰＣ基板との接合を行った。
この場合、異方性導電接着剤をＦＰＣ基板上に塗布し、その上にＩＣチップを位置合わせして載せた後、コンスタントヒートツールを用いて接合条件２００℃、３Ｎ／ｃｈｉｐ、１０秒にて接合を行い、実装体を完成させた。得られた実装体について、接続抵抗を測定することで評価した。
【００６３】
（接続抵抗の測定）
各実装体について、初期の抵抗と、ヒートサイクルテスト（１００℃３０分、−４０℃３０分、５００cycle）後の抵抗を測定した。測定はデジタルマルチメータ（アドバンテスト社製）を用いて、２端子法にて接続抵抗を測定した。実施例１〜７、比較例１、２で得られた導電性粒子を分散させた異方性導電接着剤による実装体における、初期の抵抗値、及び、エージング後（ヒートサイクルテスト後）の抵抗値を表１に示す。
【００６４】
【表１】
2016181511.tif 000003
【００６５】
表１から分かるように、実施例１〜７のように、金属層のビッカース硬さ（Ｈｖ）が３５〜４００であり、金属層の厚さが５〜２５０ｎｍである導電性粒子を用いた場合、初期の抵抗値が０．２〜０．３Ωであるのに対して、エージング後の抵抗値も０．３〜０．５Ωであり、抵抗値の大きな変化は見られなかった。すなわち、良好な接続信頼性が得られることが確認できた。
【００６６】
これに対して、比較例１では、表面に金属層を形成せず、はんだ粒子をそのまま用いており、この場合、初期の抵抗値０．５Ωであるのに対してエージング後の抵抗値は１０．５Ωであり、接続信頼性が損なわれていることが分かる。
また、比較例２では、比較的柔らかい金属である銀（Ａｇ）を用いており、ビッカース硬さ（Ｈｖ）は２５〜３５と、本発明の一実施形態に係る導電性粒子よりも低いビッカース硬さとなった。
その結果、比較例２では、初期の抵抗値が０．４Ωであるのに対して、エージング後の抵抗値が５．５Ωであり、やはり接続信頼性が損なわれていることが分かる。
【００６７】
このように、本発明の一実施形態に係る導電性粒子を分散させた異方性導電接着剤を用いて電気的に接続した接続構造体は、高い接続信頼性を得ることができることが確認された。
【符号の説明】
【００６８】
４…スパッタリング装置、１０，１０Ａ…導電性粒子、１１…成膜対象粒子、１２…金属層、１３…金属酸化物層、２２…スパッタリングターゲット、２３…振動装置、２５…振動容器、３０…接続構造体 
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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