(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性接着剤中に導電粒子が分散している異方性導電接着剤であって、
該導電粒子が２〜３．５の比重と２〜６μｍの平均粒子径とを有し、且つ１〜１１容量％含有されており、
７番ローターを備えたＢ型粘度計を用いて、２５℃で２．５r.p.m.の条件で測定した粘度η１及び２５℃で２０r.p.m.の条件で測定した粘度η２が以下の関係式（１）及び（２）
【数１】
0004178774.tif 000005
を満足することを特徴とする異方性導電接着剤。
【請求項２】
増粘効果が異なる２種以上のシリカゲルを含有する請求項１記載の異方性導電接着剤。
【請求項３】
粘度η２とη１／η２で表されるチクソ比を増大させ得るシリカゲル０．５〜５重量部と、η１／η２で表されるチクソ比を増大させるが該シリカゲルより粘度η２を増大させない別のシリカゲル１〜２重量部とを含有する請求項１記載の異方性導電接着剤。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、導電粒子が絶縁性接着剤中に分散しているペースト状の異方性導電接着剤に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体素子をフィルム基材やガラスエポキシ基板にフリップチップ実装する場合、それらの間に、導電粒子を絶縁接着剤に分散させフィルム化した異方性導電フィルムを挟持させ、熱圧着することが従来より行われている。
【０００３】
しかし、最近では、異方性導電フィルムに比べて、原材料コスト、製造設備コスト、実装コスト等が低く、しかもタクトタイムの短縮が可能となる異方性導電ペーストを、異方性導電フィルムに代えて使用することが検討されるようになっている。この場合、異方性導電接合は、異方性導電ペーストをペーストディスペンサーからフィルム基材やガラスエポキシ基板の所定の場所へディスペンスし、そこへ半導体素子等の被接続部品を位置決めしながら載置し、両者を熱圧着することにより行われている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、異方性導電ペーストの導電粒子として、異方性導電フィルム用の導電粒子として最も一般的に用いられている金メッキ樹脂粒子を使用した場合、その比重が絶縁性接着剤の比重に比べて大きいために、異方性導電ぺースト中で沈降し易く、その結果、異方性導電ペースト中に導電粒子の濃度分布に偏りが生ずるという問題がある。このため、導電粒子濃度が高くなった異方性導電ペーストを使用すると、異方性導電ペースト用ディスペンサーのノズルが目詰まりし、異方性導電接続操作が中断し、逆に導電粒子濃度が低くなった異方性導電ペーストを使用すると、熱圧着時に異方性導電接続すべき端子間に捕捉される導電粒子数が減少し、接続信頼性が低下する。
【０００５】
本発明は、上述した従来の技術の課題を解決しようとするものであり、液状〜ペースト状の異方性導電接着剤の導電粒子として、異方性導電フィルム用の導電粒子として最も一般的に用いられている金メッキ樹脂粒子を使用した場合であっても、導電粒子が沈降しない異方性導電接着剤を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、異方性導電接着剤のある測定条件下で得られる粘度と、その粘度と異なる測定条件下で得られる粘度との比（チクソ比）とに着目し、それらの数値を所定の数値範囲に収めるようにすると、異方性導電ぺースト中で導電粒子を沈降させないようにできることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【０００７】
即ち、本発明は、絶縁性接着剤中に導電粒子が分散している異方性導電接着剤であって、該導電粒子が２〜３．５の比重と２〜６μｍの平均粒子径とを有し、且つ１〜１１容量％含有されており、７番ローターを備えたＢ型粘度計を用いて、２５℃で２．５r.p.m.の条件で測定した粘度η１及び２５℃で２０r.p.m.の条件で測定した粘度η２が以下の関係式（１）及び（２）
【０００８】
【数２】
0004178774.tif 000002
を満足することを特徴とする異方性導電接着剤を提供する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００１０】
本発明の異方性導電接着剤は、絶縁性接着剤中に導電粒子が分散している、いわゆる異方性導電ペーストであって、７番ローターを備えたＢ型粘度計を用いて、２５℃（異方性導電接着剤温度）で２．５r.p.m.の条件で測定した粘度η１及び２５℃（異方性導電接着剤温度）で２０r.p.m.の条件で測定した粘度η２が前述の関係式（１）及び（２）を満足するものである。
【００１１】
ここで、式（１）のη２に関し、Ｂ型粘度計の粘度測定条件として、「２５℃で２０r.p.m.」という条件を採用した理由は、この測定条件が異方性導電接着剤をペーストディスペンサーからディスペンスする際の相対的に高い剪断条件に相当すると考えられるからである。また、式（２）のη１に関し、Ｂ型粘度計の粘度測定条件として、「２５℃で２．５r.p.m.」という条件を採用した理由は、この測定条件が異方性導電接着剤をペーストディスペンサー中でそのオリフィスへ押し入れる際の相対的に低い剪断条件に相当すると考えられるからである。また、η１／η２としてチクソ比を定義した理由は、異方性導電接着剤のディスペンス時にはディスペンスし易くなるようにある程度良好な流動性が求められ、それと同時に、ディスペンスされた後には接続部位で流れ出さないようにある程度低い流動性が求められており、従って、ディスペンス時の粘度とディスペンス後の粘度との間の関係をバランス良く規定する必要が生まれたからである。
【００１２】
本発明の異方性導電接着剤において、粘度η２は５０Ｐａ・Ｓ以上２００Ｐａ・Ｓ以下であるが、これは５０Ｐａ・Ｓ未満であると、粘度が低すぎてペーストディスペンサーから安定且つ均一にディスペンスすることができず、逆に２００Ｐａ・Ｓを超えるとペーストディスペンサーのオリフィスに安定的に供給できないからである。
【００１３】
また、チクソ比（η１／η２）は１．５以上４．３以下であるが、これは１．５未満であると、相対的にディスペンス後の異方性導電接着剤の流動性がディスペンス時のその流動性と大差がなくなるので、ペーストが基板上に保持されずに流れてしまい、逆に４．３を超えると、相対的にディスペンス後の異方性導電接着剤の流動性がディスペンス時のその流動性よりも非常に小さくなるので、圧着時にＩＣ下部からペーストが流れ出ず、十分な接続が得られないからである。
【００１４】
本発明の異方性導電接着剤で使用する導電粒子としては、従来の異方性導電接着剤において用いられているものと同じ構成のものを使用することができる。例えば、半田粒子、ニッケル粒子、金属（ニッケル、金等）メッキ被覆樹脂粒子、これらを絶縁被覆した粒子等を挙げることができる。中でも、接続信頼性の良好な金メッキ被覆樹脂粒子を好ましく使用することができる。必要に応じて、絶縁被膜を形成してもよい。
【００１５】
本発明で使用する導電粒子の平均粒子径は、小さすぎると導通信頼性が低下し、大きすぎると絶縁信頼性が低下するので、好ましくは２〜６μｍである。
【００１６】
本発明の異方性導電接着剤中の導電粒子の配合量は、少なすぎると接続信頼性が低下し、多すぎると絶縁信頼性が低下するので、好ましくは１〜１０容量％である。
【００１７】
本発明の異方性導電接着剤で使用する絶縁性接着剤としては、公知の絶縁性接着剤を使用することができ、例えば、液状のエポキシ樹脂等の重合成分とイミダゾール系硬化剤や変性アミン系硬化剤等の硬化剤成分とからなる熱硬化型の液状絶縁性接着剤、重合性二重結合を有するアクリレート系樹脂と硬化触媒から成る液状絶縁性接着剤、アクリル、ＳＢＲ、ＳＩＳ、ポリウレタン等の熱可塑性樹脂、ゴム系樹脂等からなる液状ゴム系接着剤等を使用することができる。
【００１８】
本発明の異方性導電接着剤には、必要に応じて種々の添加物、例えば、シリカゲルなどの増粘剤、界面活性剤等を配合することができる。
【００１９】
本発明の異方性導電接着剤は、絶縁性接着剤中に導電粒子を常法により均一に分散することにより製造することができる。
【００２０】
なお、本発明の異方性導電接着剤において、粘度η２とチクソ比（η１／η２）とが、式（１）及び式（２）を満足するようにする方法としては、増粘効果の異なる２種以上のシリカゲルを配合することが挙げられる。あるいは、絶縁性接着剤を構成する樹脂成分として、異なる粘度特性を示す２種以上の樹脂を併用することが挙げられる。また、反応性希釈剤やカップリング剤等の添加剤を加えることなども挙げられる。
【００２１】
【実施例】
以下、本発明を実験例に基づき説明する。
【００２２】
実験例１〜１６
絶縁性接着剤として、エポキシ樹脂（ＨＰ４０３２、大日本インキ社製）３０重量部、エポキシ樹脂（ＥＰ６３０、油化シェルエポキシ社製）３０重量部、潜在性硬化剤（ＨＸ３９２１、旭化成社製）４０重量部及びシランカップリング剤（Ａ１８７、日本ユニカー社製）３重量部からなる混合物（粘度約２０Ｐａ・Ｓ（２５℃／７番ローターを備えたＢ型粘度計／２０r.p.m.）、比重約１．２）に、粘度調整剤と導電粒子とを添加して均一に混合することによりペースト状の異方性導電接着剤を調製した。
【００２３】
なお、粘度調整剤としては、粘度η２とチクソ比（η１／η２）とを同時に増大させ得るアエロジル＃２００（シリカゲル、アエロジル社製）と、粘度η２をあまり増大させないがチクソ比（η１／η２）を増大させ得るアエロジルＲＹ２００（シリカゲル、アエロジル社製）とを、表１に示す粘度η２とチクソ比（η１／η２）とになるように、樹脂１００重量部に対しそれぞれ表１の重量部で使用した。また、導電粒子としては、表１の特性（粒子径（平均）、比重）の金メッキ樹脂粒子を表１に示す量（粒子量（Ｖ％））で使用した。
【００２４】
なお、粘度η１は、７番ローターを備えたＢ型粘度計により、接着剤温度２５℃、２．５r.p.m.という条件で測定した値であり、粘度η２は、７番ローターを備えたＢ型粘度計により、接着剤温度２５℃、２０r.p.m.という条件で測定した値である。
【００２５】
【表１】
0004178774.tif 000003
【００２６】
（評価試験）
得られた実験例１〜１６の異方性導電接着剤について、以下に説明するように、ディスペンス性、導通信頼性及び絶縁信頼性について試験評価した。
【００２７】
ディスペンス性
異方性導電接着剤をノズル径１．１ｍｍのシリンジに充填し、室温下、垂直に１時間保持した。その後、最大吐出圧力０．７Ｍｐａで接着剤を２０回吐出させ、吐出毎の接着剤重量を測定し、その平均接着剤重量を求めた。各回の吐出量が平均接着剤重量の０．８〜１．２倍であるとき、ディスペンス性が良好であると判断し、表２中に○で示した。それ以外の場合を×で示した。
【００２８】
導通信頼性及び絶縁信頼性
異方性導電接着剤を、ノズル径１．１ｍｍのシリンジに充填し、室温下、垂直に１時間保持した後に、フレキシブル配線基板（Ｈｙｐｅｒ  Ｆｌｅｘ、ソニーケミカル社；１００μｍピッチ）に吐出させ、そこへＩＣチップ（ソニーケミカル社、ＴＥＧ）を位置決めしながら載置し、１９０℃で０．６Ｎ／バンプの圧力で１０秒間、熱圧着してチップオンフレキ（ＣＯＦ）装置を得た。
【００２９】
このＣＯＦ装置を、８５℃／８５％ＲＨの恒温・恒湿チャンバーに１０００時間投入した後、導通抵抗値を測定した。導通抵抗値の最大値が１００ｍΩ未満であるとき、導通抵抗性が良好であると判断し、表２中に○で示した。それ以外の場合を×で示した。また、導通抵抗値の測定の際に、併せて絶縁抵抗値を測定した。絶縁抵抗値の平均値が１０８Ω以上であるとき、絶縁抵抗性が良好であると判断し、表２中に○で示した。それ以外の場合を×で示した。
【００３０】
なお、実験例１〜７は、異方性導電接着剤における粘度η２とチクソ比（η１／η２）の重要性を特に評価するための実験であり、実験例８〜１２は、導電粒子径と粒子比重が異方性導電接着剤の特性に与える影響を評価するための実験であり、実験例１３〜１６は、導電粒子の配合量が異方性導電接着剤の特性に与える影響を評価するための実験である。
【００３１】
【表２】
0004178774.tif 000004
【００３２】
（評価結果）
実験例１の異方性導電接着剤の場合、粘度η２が５０Ｐａ・Ｓ未満であるために、流動性が過度に高く、ディスペンサーのオリフィスから必要以上に吐出してしまい、また、実験例２の異方性導電接着剤の場合、チクソ比（η１／η２）が１．５を下回っているので、ペーストが基板上で保持されずに流れてしまい、ディペンス性に問題あった。実験例６の異方性導電接着剤の場合、粘度η２が２００Ｐａ・Ｓを超えているために、流動性に乏しく、ディスペンサーのオリフィスに十分に供給されず、また、実験例７の異方性導電接着剤の場合には、チクソ比（η１／η２）が４．３を上回っているので、流動性に乏しく、ディスペンサーのオリフィスに十分に供給されなかった。
【００３３】
一方、前述した式（１）及び（２）を満足する実験例３〜５の異方性導電接着剤の場合には、ディスペンス性、導電信頼性、絶縁信頼性のいずれの評価項目ついても、良好な結果が得られた。
【００３４】
実験例８〜１２の結果から、導電粒子の好ましい平均粒径が２〜６μｍであり、また、好ましい粒子比重が２〜３．５であることが分かった。
【００３５】
実験例１３〜１６の結果から、導電粒子の好ましい配合量が１〜１０Ｖ％であることが分かった。
【００３６】
【発明の効果】
本発明の異方性導電接着剤は、ペースト状の異方性導電接着剤の導電粒子として、異方性導電フィルム用の導電粒子として最も一般的に用いられている金メッキ樹脂粒子を使用した場合であっても、導電粒子が沈降せず、良好なシェルフライフ特性を示す。従って、ディスペンス性、導通信頼性及び絶縁信頼性にも優れている。