导电性微粒、各向异性导电材料及连接结构体制造技术

本发明专利技术的目的在于，提供一种可以降低连接电阻值、可以实现高连接可靠性的导电性微粒。另外，本发明专利技术的目的在于，提供使用该导电性微粒制成的各向异性导电材料及连接结构体。本发明专利技术的导电性微粒是在树脂微粒的表面依次层叠有含有镍或钯的金属层、和含有低熔点金属和选自铊、铟及镓中的至少一种第１３族元素的低熔点金属层的导电性微粒，其特征在于，所述第１３族元素在所述低熔点金属层中所含的金属的总量中所占的含量为０．０１～６重量％。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种可以降低连接电阻值、可以实现高连接可靠性的导电 性微粒。另外，本专利技术还涉及使用该导电性微粒制成的各向异性导电材料 及连接结构体。
技术介绍
以往，在电子电路基板中，IC或LSI通过将IC或LSI的电极软钎焊在印制电路板上而被连接。但是，在使用软钎焊的情况下，印制电路板与 IC或LSI的连接不够有效，此外，还有难以提高IC或LSI的安装密度的问题。为了解决该问题，开发出了使用将焊料制成球状的"焊料球"将IC 或LSI与基板连接的BGA (球栅阵列)。如果使用BGA，则通过使安装 于芯片或基板上的焊料球在高温下熔融，就可以将基板与芯片连接。因而， 电子电路基板的生产效率得到改善，可以制造提高了芯片的安装密度的电 子电路基板。近年来，由于要求电子部件的小型化，因此电子电路基板的多层化正 在推进。多层基板由于容易受到使用环境的影响，因此会有在基板中产生 变形或伸缩的情况。其结果是，产生基板间的连接部断线这样的问题。例 如，如果使用焊料球将半导体与基板连接，则由于半导体与基板的线膨胀 系数不同，因此会对焊料球施加应力。如果对焊料球施加应力，则会在焊 料球中产生龟裂，从而会有基板间的连接部断线的情况。专利文献1或专利文献2中，公开了在树脂微粒的表面利用非电解镀 敷或电镀设置了金属层的导电性微粒。如果使用在树脂微粒的表面设置了 金属层的导电性微粒，则柔软的树脂微粒会缓解施加在导电性微粒上的应 力。所以，即使在半导体与基板的连接部中产生应力，也可以维持半导体 与基板的连接部的导通。专利文献1或专利文献2中公开的使用了导电性微粒的连接方法中， 由于导电性微粒与电极进行点接触，因此存在无法获得充分的导通的问 题。针对该问题，专利文献3中，公开了在铜等金属层上又设置了焊料层 的导电性微粒。设置了焊料层的导电性微粒经过回流工序而焊料层熔融， 在导电性微粒与电极进行面接触的状态下接合。所以，通过使用专利文献3中公幵的导电性微粒，可以获得高导通性能。实际上，在使用粒子直径 超过100 um的大的导电性微粒进行连接的情况下，无法获得充分的导 通。而且，上述回流工序是指"向基板上连接电子部件的部位供给预先设 置了焊料层的导电性微粒、加热的软钎焊的工序"。但是，近年的电子部件的小型化正在推进。为了将电子部件小型化， 要求电子部件的相邻的电极间的距离小于100ym。但是，例如基于专利 文献3的记载，在制作粒子直径小于100um的导电性微粒，将相邻的电 极间的距离小于100um的电子部件连接的情况下，无法获得充分的导 通。此外，由于在制作粒子直径小于100 y m的导电性微粒的阶段中2个 以上的导电性微粒会凝聚，因此就有在夹隔着凝聚了的导电性微粒相邻的 电极间发生短路的问题。专利文献1:日本特开平5 — 036306号公报专利文献2:日本特开平9一306231号公报专利文献3:日本特开2001—220691号公报
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种可以降低连接电阻值、可以实现高连接 可靠性的导电性微粒。另外，本专利技术的目的在于，提供使用该导电性微粒 制成的各向异性导电材料及连接结构体。本专利技术提供一种导电性微粒，是在树脂微粒的表面依次层叠有含有镍 或钯的金属层、和含有低熔点金属和选自铊、铟及镓中的至少一种第13 族元素的低熔点金属层的导电性微粒，其特征在于，上述第13族元素在 上述低熔点金属层中所含的金属的总量中所占的含量为0.01 6重量％。下面对本专利技术进行详述。已知在金属层上设置了含有锡等的低熔点金属层的导电性微粒一旦被加热，就会在金属层与低熔点金属层之间引起金属的相互扩散。特别是 平均粒子直径小于100 11 m的导电性微粒由于金属层及低熔点金属层的 厚度薄，因此容易引起各金属层间的金属的相互扩散。其结果是，成为导 电性微粒与电极的导通性能大幅度降低的原因。所以，本专利技术人等发现，通过在树脂微粒的表面依次层叠含有镍等特 定的金属的金属层和低熔点金属层，就可以获得能够防止各金属层间的金 属的相互扩散的导电性微粒。另外发现，即使该导电性微粒是平均粒子直径小于100um的导电性微粒，也可以用于电子部件的安装中。但是，如果在金属层的表面形成低熔点金属层，则低熔点金属层的表 面就会变为凹凸形状，从而有低熔点金属层的厚度变得不均匀的情况。其 结果是，产生导电性微粒与电极的连接电阻值变高这样的新的问题。所以，本专利技术人等发现，通过使低熔点金属层中含有规定量的选自铊、 铟及镓中的至少一种第13族元素，在低熔点金属层的表面就没有凹凸， 可以获得低熔点金属层的厚度变得均匀的导电性微粒，从而完成了本发 明。如果使用本专利技术的导电性微粒进行导电连接，则可以降低电极间的连 接电阻值，可以使连接可靠性大幅度提高。本专利技术的导电性微粒具有在树脂微粒的表面依次层叠了含有镍或钯 的金属层和低熔点金属层的结构。构成上述树脂微粒的树脂没有特别限定，例如可以举出聚乙烯、聚丙 烯、聚苯乙烯、聚异丁烯、聚丁二烯等聚烯烃、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙 烯酸甲酯等丙烯酸树脂、聚垸撑二醇对苯二甲酸酯、聚砜、聚碳酸酯、聚 酰胺、酚醛树脂等酚树脂、三聚氰胺一甲醛树脂等三聚氰胺树脂、苯胍胺 一甲醛树脂等苯胍胺树脂、尿素甲醛树脂、环氧树脂、(不)饱和聚酯树 脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚砜、聚苯醚、聚縮醛、聚酰亚胺、聚酰胺 酰亚胺、聚醚酮、聚醚砜等。尤其是，从容易获得合适的硬度的树脂微粒 的方面出发，优选使具有烯键式不饱和基团的聚合性单体聚合1种或2 种以上的树脂。上述树脂微粒的平均粒子直径没有特别限定，然而优选的下限为 m，优选的上限为90u m。如果上述树脂微粒的平均粒子直径小于1 P m， 则树脂微粒容易凝聚，从而会有使用凝聚了的树脂微粒得到的导电性微粒5引起相邻的电极间的短路的情况。如果上述树脂微粒的平均粒子直径超过90ixm，则会有无法制造粒子直径为100um以下的导电性微粒的情况。 上述树脂微粒的平均粒子直径的更优选的下限为m，更优选的上限为 50um。而且，本说明书中所说的树脂微粒的平均粒子直径是指使用光学显微 镜或电子显微镜观察随机地选择的50个粒子而得的直径的平均值。上述树脂微粒的平均粒子直径的变动系数没有特别限定，然而优选的 上限为10%。如果上述变动系数超过10%，则会有无法均匀地控制所得 的导电性微粒相面对的电极间隔的情况。而且，上述变动系数是将由粒子直径分布得到的标准偏差用平均粒子 直径除而得的数值。上述树脂微粒的10%K值没有特别限定，然而优选的下限为 lOOOMPa，优选的上限为15000MPa。如果上述10%K值小于lOOOMPa， 则所得的树脂微粒的强度不够充分，在使之压縮变形时会有产生粒子的破 损的情况。其结果是，会有无法均匀地控制相面对的电极间隔的情况。如 果上述10XK值超过15000MPa，则会有电极被导电性微粒损伤的情况。 上述10XK值的更优选的下限为2000MPa，更优选的上限为lOOOOMPa。而且，上 述10%K值可以使用微小压縮试验器(例如岛津制作所公 司制"PCT—200")，测定将粒子用直径50um的金刚石制圆柱的平滑压 头端面在压縮速度2.6mN/秒、最大试验载荷10g的条件下压缩时的压縮 位移(mm)，利用下述式子求本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种导电性微粒，其是在树脂微粒的表面依次层叠有含有镍或钯的金属层、和含有低熔点金属和选自铊、铟及镓中的至少一种第１３族元素的低熔点金属层的导电性微粒，　其中所述第１３族元素在所述低熔点金属层中所含的金属的总量中所占的含量为０．０１～６ 重量％。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：上野山伸也，佐佐木拓，孙仁德，久保田敬士，
申请(专利权)人：积水化学工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]