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JP7722181B2 - Electronic component mounting boards and displays - Google Patents
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JP7722181B2 - Electronic component mounting boards and displays - Google Patents

Electronic component mounting boards and displays

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JP7722181B2 JP2021213666A JP2021213666A JP7722181B2 JP 7722181 B2 JP7722181 B2 JP 7722181B2 JP 2021213666 A JP2021213666 A JP 2021213666A JP 2021213666 A JP2021213666 A JP 2021213666A JP 7722181 B2 JP7722181 B2 JP 7722181B2
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Description

本発明は、電子部品実装基板およびディスプレイに関する。 The present invention relates to an electronic component mounting board and a display.

近年、電子部品及びそれらが実装された電子部品実装基板は市場の要求による高集積化のために小型化・低背化が進んでいる。現在、半導体を用いたプロセッサーやメモリといったロジック系ICチップの実装においては、電子部品の集積度を高めるために、従来のワイヤボンディング工法に換わって、チップ下に電極を配置して基板の電極と直接接続するフリップチップ実装工法が広く用いられている。 In recent years, electronic components and the electronic component mounting boards on which they are mounted have become increasingly smaller and thinner in order to meet market demands for higher integration. Currently, in the mounting of logic IC chips such as semiconductor processors and memory, the flip-chip mounting method, in which electrodes are placed under the chip and directly connected to the electrodes on the substrate, is widely used instead of the conventional wire bonding method in order to increase the degree of integration of electronic components.

一方で、ディスプレイ分野においては、μLEDと呼ばれる各辺が100μm以下のLEDチップを用いた構造が盛んに検討されており、これらは特にフリップチップ実装工法に好適であるが、前記ロジック系ICチップとはチップサイズ・厚さ、電極サイズが大きく異なることから従来のはんだ接続を用いる工法では、隣接する電極へはんだが流出することで電極間がショートする課題が有るため、はんだに限らず多くの接続構造・工法が検討されている。具体的なμLEDの実装方法としては、例えば、プリント配線板表面に、接着剤層中に前記接着剤層の厚さにほぼ等しい粒径の導電性粒子が一定パターンで配列された、一般的にACFと呼ばれるシート材料を用いる工法が知られている(例えば、特許文献1参照)。 Meanwhile, in the display field, there has been active research into structures using LED chips with sides of 100 μm or less, known as μLEDs. These are particularly well suited to flip-chip mounting methods, but because the chip size, thickness, and electrode size are significantly different from those of logic IC chips, conventional methods using solder connections pose the problem of solder leaking to adjacent electrodes, causing short circuits between the electrodes. Therefore, many connection structures and methods, not just solder, are being considered. One specific method for mounting μLEDs is known, for example, of using a sheet material commonly known as ACF, which is formed on the surface of a printed wiring board and contains conductive particles with a particle size roughly equal to the thickness of the adhesive layer arranged in a fixed pattern within the adhesive layer (see, for example, Patent Document 1).

国際公開第2019/74058号WO 2019/74058

しかしながら、特許文献1に記載されるような前記ACFを用いた工法では、電子部品の微細化に伴い下記のような信頼性の課題が顕在化すると考えられる。すなわち、図2に示す通り、電子部品の電極間がショートしないようにするために、ACFに用いられる導電性粒子の粒径は、前記電極間の距離よりも小さくする必要があるが、それに伴って接着剤層の膜厚も、導電性粒子の粒径とほぼ等しくなるよう、薄くする必要がある。このような薄い接着剤層の膜内では、回路の駆動時に生じる熱によって、接着剤層と導電性粒子の熱膨張率に起因する応力が生じ(以下、熱衝撃と呼ぶ。)、電気的接続が損なわれることがある。 However, with the ACF-based construction method described in Patent Document 1, the following reliability issues are likely to become apparent as electronic components become smaller. Specifically, as shown in Figure 2, to prevent short circuits between the electrodes of electronic components, the particle size of the conductive particles used in the ACF must be smaller than the distance between the electrodes. Consequently, the thickness of the adhesive layer must also be thin, so that it is roughly equal to the particle size of the conductive particles. Within such a thin adhesive layer, heat generated when the circuit is running can cause stress due to the thermal expansion coefficient of the adhesive layer and the conductive particles (hereinafter referred to as thermal shock), which can impair electrical connection.

そこで、本発明は、電子部品が小型化・低背化した構造においても駆動時の熱衝撃に十分な耐性を有する、信頼性の高い電子部品実装基板を提供することを目的とする。 The present invention aims to provide a highly reliable electronic component mounting board that is sufficiently resistant to thermal shock during operation, even in a structure in which electronic components are miniaturized and low-profile.

本発明は、前記課題を解決するため、主として以下の構成を有する。
基板上に電子部品を有し、
前記基板の電極と前記電子部品の電極間に、樹脂および導電性材料を含む導電性複合材料を有し、
前記電子部品と前記基板の間の前記導電性複合材料を有しない部分に絶縁樹脂を有する電子部品実装基板であって、
前記導電性複合材料の厚さ(μm)をT、前記導電性材料の平均径(μm)をRとしたとき、3.0<T/R<20.0を満たし、
前記絶縁樹脂に含まれる無機粒子の含有量が、前記絶縁樹脂を100重量部としたときに40重量部以下である電子部品実装基板。
In order to solve the above problems, the present invention mainly has the following configuration.
The substrate has electronic components thereon,
a conductive composite material containing a resin and a conductive material is disposed between the electrode of the substrate and the electrode of the electronic component;
an electronic component mounting substrate having an insulating resin in a portion between the electronic component and the substrate that does not have the conductive composite material,
When the thickness (μm) of the conductive composite material is T E and the average diameter (μm) of the conductive material is R M , the relationship 3.0<T E /R M <20.0 is satisfied;
The electronic component mounting substrate has an insulating resin containing inorganic particles in an amount of 40 parts by weight or less, based on 100 parts by weight of the insulating resin.

本発明の電子部品実装基板は十分な熱衝撃耐性を有する。 The electronic component mounting board of the present invention has sufficient thermal shock resistance.

本発明の電子部品実装基板の一例を示す断面模式図である。1 is a cross-sectional view schematically illustrating an example of an electronic component mounting board according to the present invention. ACFを用いた電子部品実装基板の接合部の状態の一例を示す断面模式図である。1 is a cross-sectional view showing an example of a state of a joint of an electronic component mounting board using an ACF;

以下、図面を用いて本発明に係る電子部品実装基板の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面は模式的なものである。また、本発明は、以下に説明する実施の形態によって限定されるものではない。 The following describes in detail an embodiment of an electronic component mounting board according to the present invention, using the drawings. Note that the drawings are schematic. Furthermore, the present invention is not limited to the embodiment described below.

図1は、本発明の実施の形態に係る電子部品実装基板8の一例を模式的に表した概略図である。電子部品実装基板8は、基板1上に電子部品2を有し、前記基板1の電極5aと前記電子部品2の電極5b間に、樹脂および導電性材料を含む導電性複合材料3を有し、前記電子部品2と前記基板1の間の前記導電性複合材料3を有しない部分に絶縁樹脂4を有する。以下、それぞれについて説明する。 Figure 1 is a schematic diagram illustrating an example of an electronic component mounting substrate 8 according to an embodiment of the present invention. The electronic component mounting substrate 8 has an electronic component 2 on a substrate 1, a conductive composite material 3 containing a resin and a conductive material between an electrode 5a of the substrate 1 and an electrode 5b of the electronic component 2, and an insulating resin 4 in the portion between the electronic component 2 and the substrate 1 that does not have the conductive composite material 3. Each of these components will be described below.

<基板>
基板は、その上に電子部品が実装され、一般的に前記電子部品の配線の形成に用いられるものである。材質としては、プリント基板等の有機材料や、ガラスやシリコン等の無機材料によって構成されたもの等が挙げられる。また、機能の観点からは、トランジスター等の素子が含まれるもの、自身より大きな基板に再接続するインターポーザーとしての機能を有するもの等が挙げられるが、特に限定されない。フリップチップ実装によって低背の電子部品を実装する観点では、実装後の残留応力の基板面内バラつきを抑えられるため、基板面内の平坦性の高い無機基板が好ましい。また、電極毎の抵抗値のバラつきを補償できるため、基板内にトランジスターによって構成される駆動回路を内蔵するTFT基板またはシリコン基板を用いることがより好ましい。加工工程内で基板が加熱された際、基板厚さ方向に生じる温度勾配によって基板が反り、熱衝撃が増大するため、これを抑制する目的で、基板の厚さは1.0mm以下が好ましく、ハンドリングの観点から0.1mm以上が好ましい。
<Substrate>
Substrates are typically used to form the wiring of electronic components mounted on them. Materials include organic materials such as printed circuit boards and inorganic materials such as glass and silicon. Functionality includes, but is not limited to, those containing elements such as transistors and those functioning as interposers for reconnecting to larger substrates. From the perspective of mounting low-profile electronic components using flip-chip mounting, inorganic substrates with high in-plane flatness are preferred because they can reduce in-plane variations in residual stress after mounting. Furthermore, TFT substrates or silicon substrates incorporating transistor-based driving circuits within the substrate are more preferred because they can compensate for variations in resistance values between electrodes. When a substrate is heated during processing, a temperature gradient generated in the thickness direction of the substrate can warp the substrate and increase thermal shock. To prevent this, the substrate thickness is preferably 1.0 mm or less, and from the perspective of handling, 0.1 mm or more is preferred.

<電子部品>
本発明の電子部品実装基板は基板上に電子部品を有する。ここで、電子部品は、基板上に電気的接続を伴って実装され、電気信号の入力もしくは出力、またはその両方に基づいて機能する素子全般を呼び、具体的には半導体チップやインターポーザーが挙げられるが、特に限定されない。本発明の電子部品実装基板は基板の上に複数の電子部品が実装されていてもよい。
<Electronic Components>
The electronic component mounting board of the present invention has electronic components mounted on a substrate. Here, the term "electronic component" refers to any element mounted on a substrate with electrical connections and functioning based on the input or output of electrical signals, or both. Specific examples include, but are not limited to, semiconductor chips and interposers. The electronic component mounting board of the present invention may have multiple electronic components mounted on the substrate.

好適な電子部品のひとつとして、光学素子が挙げられる。光学素子には、LED、フォトレジスタ、フォトトランジスタ、フォトダイオード、マイクロミラー、太陽電池等が含まれるが、特に各辺が100μm以下のμLEDは、本発明の構造を用いることで特に高い信頼性を得られるため、好ましい。 One suitable electronic component is an optical element. Optical elements include LEDs, photoresistors, phototransistors, photodiodes, micromirrors, solar cells, etc., but μLEDs with sides of 100 μm or less are particularly preferred because they can achieve particularly high reliability when using the structure of the present invention.

電子部品の電極を有する面の面積全体に対する電子部品の電極が占める面積の比率(以下、「電極面積の比率」と呼ぶことがある。)は、0.3~0.9であることが好ましい。電極と導電性複合材料の接着面積を広げることで熱衝撃によって電極と導電性複合材料の界面で剥離することを防止するため、電極の面積が広いことが好ましく、具体的には電子部品の電極面積の比率は、0.3以上であることが好ましい。電子部品の電極面積の比率は、より好ましくは0.5以上である。一方、電子部品の電極面積の比率を0.9以下とすることで、電極間のショートを抑制しやすくなる。電子部品の電極面積の比率は、より好ましくは0.8以下である。電子部品の電極を有する面の面積とその電極の面積は、電子部品実装基板から電子部品を剥離や研磨によって基板から分離した後、光学顕微鏡または走査型電子顕微鏡(SEM)を用いてそれぞれ観察することで計測できる。 The ratio of the area occupied by the electrodes of an electronic component to the total area of the surface of the electronic component bearing the electrodes (hereinafter sometimes referred to as the "electrode area ratio") is preferably 0.3 to 0.9. Increasing the bonding area between the electrodes and the conductive composite material prevents delamination at the interface between the electrodes and the conductive composite material due to thermal shock, so a large electrode area is preferred; specifically, the electrode area ratio of an electronic component is preferably 0.3 or greater. The electrode area ratio of an electronic component is more preferably 0.5 or greater. On the other hand, setting the electrode area ratio of an electronic component to 0.9 or less makes it easier to prevent short circuits between electrodes. The electrode area ratio of an electronic component is more preferably 0.8 or less. The area of the surface of an electronic component bearing the electrodes and the area of the electrodes can be measured by separating the electronic component from the substrate by peeling or polishing, and then observing the electronic component using an optical microscope or a scanning electron microscope (SEM), respectively.

<導電性複合材料>
本発明の電子部品実装基板は、基板の電極と電子部品の電極間に、樹脂および導電性材料を含む導電性複合材料を有する。
<Conductive composite material>
The electronic component mounting board of the present invention has a conductive composite material containing a resin and a conductive material between an electrode of the board and an electrode of the electronic component.

<樹脂>
樹脂は、アクリル共重合体、エポキシ樹脂、シリコーン系樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂などを主成分としたものが挙げられるが、カルボキシル基を有するアクリル共重合体およびエポキシ樹脂を含むことが好ましい。
<Resin>
The resin may be one whose main component is an acrylic copolymer, an epoxy resin, a silicone resin, a polyimide resin, a phenolic resin, or the like, and preferably contains an acrylic copolymer and an epoxy resin having a carboxyl group.

<導電性材料>
導電性材料は導電性複合材料に接する電極間を電気的に接続する機能を有する。導電性材料としては、導電性を有する粒子(以下、導電性粒子と呼ぶ。)を用いて、前記導電性粒子を樹脂中に分散させ、複数個の導電性粒子を接触させることで電気的な接続を得るものであってもよい。また、前記導電性粒子が焼結により連結することで、電気的な接続を得るものであってもよい。
<Conductive materials>
The conductive material has the function of electrically connecting electrodes in contact with the conductive composite material. The conductive material may be a material that uses conductive particles (hereinafter referred to as conductive particles) and that achieves electrical connection by dispersing the conductive particles in a resin and bringing multiple conductive particles into contact with each other. Alternatively, the conductive particles may be sintered to achieve electrical connection.

導電性粒子としては、例えば、銀、金、銅、白金、鉛、スズ、ニッケル、アルミニウム、タングステン、モリブデン、クロム、チタン、インジウム、マグネシウム、亜鉛、鉄やこれらの合金などの粒子が挙げられる。これらを2種以上含有してもよい。これらの中でも、導電性の観点から、銀、金および銅から選ばれる金属の粒子が好ましく、コストおよび安定性の観点から銀粒子がより好ましい。また、導電性粒子は、樹脂や無機酸化物等の表面を被覆したものでもよい。樹脂粒子や無機酸化物粒子の表面を金属で被覆した導電性粒子は実装時に樹脂粒子による弾性反発があるため、金属粒子が好ましい。 Conductive particles include, for example, particles of silver, gold, copper, platinum, lead, tin, nickel, aluminum, tungsten, molybdenum, chromium, titanium, indium, magnesium, zinc, iron, and alloys of these. Two or more of these may be contained. Of these, from the viewpoint of conductivity, particles of a metal selected from silver, gold, and copper are preferred, and from the viewpoint of cost and stability, silver particles are more preferred. Conductive particles may also be those coated with a resin, inorganic oxide, or the like. Metal particles are preferred because conductive particles in which the surface of resin particles or inorganic oxide particles is coated with a metal will experience elastic repulsion due to the resin particles during mounting.

導電性粒子の平均粒子径は、0.01~1.0μmが好ましい。導電性粒子の平均粒子径が0.01μm以上であることにより、粒子間の相互作用を適度に抑制し、樹脂中における導電性粒子の分散性を向上させることができる。導電性粒子の平均粒子径は、0.1μm以上がより好ましい。一方、導電性粒子の平均粒子径が1.0μm以下であることにより、得られる導電パターンの表面平滑度、パターン精度および寸法精度を向上させることができる。 The average particle diameter of the conductive particles is preferably 0.01 to 1.0 μm. By having an average particle diameter of 0.01 μm or more, interactions between particles can be appropriately suppressed, improving the dispersibility of the conductive particles in the resin. The average particle diameter of the conductive particles is more preferably 0.1 μm or more. On the other hand, by having an average particle diameter of 1.0 μm or less, the surface smoothness, pattern accuracy, and dimensional accuracy of the resulting conductive pattern can be improved.

導電性複合材料の厚さは、十分なダイシェア強度を得るため2.0μm以上であることが好ましく、電子部品実装基板の低背化の観点から6.0μm以下が好ましい。 The thickness of the conductive composite material is preferably 2.0 μm or more to obtain sufficient die shear strength, and is preferably 6.0 μm or less to reduce the height of the electronic component mounting board.

本発明の電子部品実装基板は、前記導電性複合材料の厚さ(μm)をT、前記導電性材料の平均径(μm)をRとしたとき、3.0<T/R<20.0を満たすことが重要である。T/Rが3.0以下であると、導電性材料により形成された電気的な接続経路が前記導電性複合材料内で分岐しにくく、電極との接続箇所が減少するため熱衝撃により断線し易くなる。T/Rは、5.0以上がより好ましい。一方、T/Rが20.0以上であると、導電性材料の径が小さくなりすぎるため熱衝撃により断線し易くなる。T/Rは15.0以下がより好ましい。TとRは、電子部品実装基板内で基板の電極と電子部品の電極間に導電性複合材料を有する部位において、基板に垂直な断面を観察することで測定することができる。Rは無作為に選定した50個の導電性材料の断面径を測定し、面積と偏差で重みづけした平均値を表す下記の式1と式2により求められる。ここで断面径とは、導電性材料の断面の輪郭のうち、最も離れた2点間の距離であり、Rはn番目に測定した断面径を表し、Σはnが1~50に対応するσ×R またはσ×Rを合計することを意味する。RAVEはnが1~50に対応するRの相加平均を意味する。
=Σ(σ×R )/Σ(σ×R) (式1)
σ=10-|RAVE-Rn| (式2)。
It is important that the electronic component mounting board of the present invention satisfies the relationship 3.0 < TE / RM < 20.0, where TE is the thickness (μm) of the conductive composite material and RM is the average diameter ( μm ) of the conductive material. If TE / RM is 3.0 or less, the electrical connection path formed by the conductive material is less likely to branch within the conductive composite material, reducing the number of connection points with the electrodes and making the board more susceptible to disconnection due to thermal shock. TE / RM is more preferably 5.0 or more. On the other hand, if TE / RM is 20.0 or more, the diameter of the conductive material becomes too small and therefore more susceptible to disconnection due to thermal shock. TE / RM is more preferably 15.0 or less. TE and RM can be measured by observing a cross section perpendicular to the board at a portion of the electronic component mounting board where the conductive composite material is located between an electrode of the board and an electrode of the electronic component. R M is calculated by the following formulas 1 and 2, which represent the average value weighted by the area and deviation of the cross-sectional diameters of 50 randomly selected conductive materials. Here, the cross-sectional diameter is the distance between the two most distant points on the outline of the cross section of the conductive material, R n represents the nth measured cross-sectional diameter, and Σ means the sum of σ V ×R n 2 or σ V ×R n , where n corresponds to 1 to 50. R AVE means the arithmetic mean of R n , where n corresponds to 1 to 50.
R M =Σ(σ V ×R n 2 )/Σ(σ V ×R n ) (Formula 1)
σ V =10 −|RAVE−Rn| (Formula 2).

<絶縁樹脂>
本発明の電子部品実装基板は、前記電子部品と前記基板の間の前記導電性複合材料を有しない部分に絶縁樹脂を有する。
<Insulating resin>
The electronic component mounting board of the present invention has an insulating resin in the portion between the electronic component and the board that does not have the conductive composite material.

前記絶縁樹脂は、アンダーフィル材料として一般的に用いられる樹脂を用いることができる前記絶縁樹脂は、シート状に加工したものを基板上にラミネートすることで電子部品の実装前に供給してもよく、電子部品に不良を生じた際の再実装を可能とするために液状樹脂を用いて電子部品の実装後に充填してもよい。 The insulating resin can be a resin commonly used as an underfill material. The insulating resin can be supplied before mounting electronic components by laminating a sheet of the insulating resin onto the substrate, or it can be filled in liquid form after mounting electronic components to allow for remounting in the event of a defect in the electronic components.

前記絶縁樹脂は例えば、アクリルポリマー、エポキシ樹脂、硬化促進剤によって構成することができる。 The insulating resin can be composed of, for example, acrylic polymer, epoxy resin, and curing accelerator.

アクリルポリマーは平均分子量が3000以上であるポリマーが好適に用いられる。 Acrylic polymers with an average molecular weight of 3000 or more are preferably used.

エポキシ樹脂としては、ビスフェノールA型、クレゾールノボラック型、フェノールノボラック型、ビスフェノールAノボラック型、ジシクロペンタジエン型、ナフタレン型などが挙げられる。硬化促進剤としては、イミダゾール類、ジシアンジアミド誘導体、4級アンモニウム塩、トリフェニルフォスフィン、テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボレートなどが挙げられる。 Epoxy resins include bisphenol A, cresol novolac, phenol novolac, bisphenol A novolac, dicyclopentadiene, and naphthalene types. Curing accelerators include imidazoles, dicyandiamide derivatives, quaternary ammonium salts, triphenylphosphine, and tetraphenylphosphonium tetraphenylborate.

また、前記絶縁樹脂は無機粒子を含んでいてもよい。無機粒子は、マイカ、ガラス等のケイ酸塩、酸化チタン、アルミナ、シリカ等の酸化物、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム等の炭酸塩、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム等の水酸化物、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、亜硫酸カルシウム等の硫酸塩または亜硫酸塩、ホウ酸亜鉛、メタホウ酸バリウム、ホウ酸アルミニウム、ホウ酸カルシウム、ホウ酸ナトリウム等のホウ酸塩、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素等の窒化物等を挙げることができる。中でも、コストと分散性の観点からシリカが好ましい。 The insulating resin may also contain inorganic particles. Examples of inorganic particles include silicates such as mica and glass; oxides such as titanium oxide, alumina, and silica; carbonates such as calcium carbonate and magnesium carbonate; hydroxides such as aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, and calcium hydroxide; sulfates or sulfites such as barium sulfate, calcium sulfate, and calcium sulfite; borates such as zinc borate, barium metaborate, aluminum borate, calcium borate, and sodium borate; and nitrides such as aluminum nitride, boron nitride, and silicon nitride. Among these, silica is preferred from the standpoints of cost and dispersibility.

本発明の電子部品実装基板において、前記絶縁樹脂に含まれる無機粒子の含有量は、絶縁樹脂全体を100重量部としたときに40重量部以下とすることが重要である。無機粒子の含有量が40重量部より大きいと、熱衝撃による変位を生じた際に絶縁樹脂内に発生する応力が増加し、熱衝撃に対する耐性が不十分となる。無機粒子の含有量は、30重量部以下がより好ましい。一方、無機粒子の含有量は少ないほど耐熱衝撃性が向上するが、耐熱性を向上させる観点から、10重量部以上が好ましい。無機粒子の含有量は、電子部品実装基板から電子部品を機械的に剥離し、基板上に残った絶縁樹脂に対して熱重量分析装置を用いた灰分測定を行うことで算出することができる。ここで、耐熱性は、得られ電子部品実装基板の初期電流値を測定した後、230℃で1時間加熱した後、再度電流値を測定し、初期電流値に対する比率を求めることで評価することができる。 In the electronic component mounting substrate of the present invention, it is important that the content of inorganic particles contained in the insulating resin be 40 parts by weight or less, based on 100 parts by weight of the entire insulating resin. If the inorganic particle content is greater than 40 parts by weight, increased stress occurs within the insulating resin when displacement occurs due to thermal shock, resulting in insufficient resistance to thermal shock. A content of inorganic particles of 30 parts by weight or less is more preferable. On the other hand, while a lower content of inorganic particles improves thermal shock resistance, a content of 10 parts by weight or more is preferable from the perspective of improving heat resistance. The content of inorganic particles can be calculated by mechanically peeling the electronic components from the electronic component mounting substrate and measuring the ash content of the insulating resin remaining on the substrate using a thermogravimetric analyzer. Here, heat resistance can be evaluated by measuring the initial current value of the obtained electronic component mounting substrate, heating it at 230°C for 1 hour, and then measuring the current value again to determine the ratio to the initial current value.

前記絶縁樹脂は電子部品の下の導電性複合材料を除く空間を充填するが、前記絶縁樹脂の面積は、前記基板の面積に対して0.5以下が好ましく、0.4以下がより好ましい。絶縁樹脂の面積を基板の面積に対して0.5以下とすることにより、回路の動作に伴う発熱時に基板と絶縁樹脂の線膨張係数のミスマッチによる反りが低減されるため、耐熱衝撃性がより高くなる。ここで、「絶縁樹脂の面積」とは、前記基板上のすべての絶縁樹脂の合計面積であり、図1に示すように他の電子部品の下に充填された絶縁樹脂と連結してもよく、任意の大きさで分割されていてもよい。 The insulating resin fills the space below the electronic components excluding the conductive composite material, and the area of the insulating resin is preferably 0.5 or less, more preferably 0.4 or less, relative to the area of the substrate. By making the area of the insulating resin 0.5 or less relative to the area of the substrate, warping due to a mismatch in the linear expansion coefficients of the substrate and the insulating resin when heat is generated during circuit operation is reduced, resulting in higher thermal shock resistance. Here, the "area of insulating resin" refers to the total area of all insulating resin on the substrate, and it may be connected to the insulating resin filled below other electronic components as shown in Figure 1, or it may be divided into pieces of any size.

本発明の電子部品実装基板の用途は特に限定されないが、中でも大面積で、かつ、多数の素子に対する高い信頼性が要求されるディスプレイに好適に用いることができる。 The electronic component mounting substrate of the present invention can be used for any purpose, but it can be particularly well suited for use in displays that require high reliability for a large number of elements and large areas.

<電子部品実装基板の製造方法>
以下、本発明の電子部品実装基板の製造方法を例示する。本発明は、以下に説明する例示によって限定されるものではない。
<Method of manufacturing an electronic component mounting substrate>
The method for manufacturing an electronic component mounting substrate of the present invention will be exemplified below, but the present invention is not limited to the examples described below.

本発明の電子部品実装基板を構成する導電性複合材料は、例えば、原料を混錬したペーストを基板上に塗布することで形成できるが、特に限定されない。 The conductive composite material that constitutes the electronic component mounting substrate of the present invention can be formed, for example, by applying a paste made by kneading raw materials onto the substrate, but there is no particular limitation to this.

前記ペーストは熱硬化性樹脂、硬化剤、硬化触媒、光重合開始剤、不飽和二重結合を有する化合物、溶剤、添加剤を適宜混合した有機物中に導電性粒子を混ぜ合わせることにより製造することができる。 The paste can be produced by mixing conductive particles into an organic material that is an appropriate mixture of thermosetting resin, curing agent, curing catalyst, photopolymerization initiator, compound with unsaturated double bonds, solvent, and additives.

導電性粒子の含有量は、前記ペースト中30~90重量%が好ましい。導電性粒子の含有量が30重量%以上であると、加熱焼結時の導電性粒子同士の接触確率が向上し、導電性を向上させることができる。導電性粒子の含有量は50重量%以上がより好ましい。一方、導電性粒子の含有量が90重量%以下であると、露光工程における塗膜の透光性が向上し、微細加工性を向上させることができる。 The conductive particle content in the paste is preferably 30 to 90% by weight. If the conductive particle content is 30% by weight or more, the probability of contact between conductive particles during heat sintering increases, improving conductivity. A conductive particle content of 50% by weight or more is more preferable. On the other hand, if the conductive particle content is 90% by weight or less, the light transmittance of the coating film during the exposure process improves, improving fine processability.

前記ペーストは、フリップチップ実装に適した突起電極に成形する際に、位置及び寸法精度を高められるため、感光性を有していることが好ましい。感光性を有する成分としては、例えば、光重合開始剤、不飽和二重結合を有する化合物、光重合性基を有するカルボキシル基含有樹脂等が挙げられる。 The paste is preferably photosensitive, as this improves positional and dimensional accuracy when it is molded into protruding electrodes suitable for flip-chip mounting. Examples of photosensitive components include photopolymerization initiators, compounds with unsaturated double bonds, and carboxyl group-containing resins with photopolymerizable groups.

光重合開始剤としては、ベンゾフェノン誘導体、アセトフェノン誘導体、チオキサントン誘導体、ベンジル誘導体、ベンゾイン誘導体、オキシム系化合物、α-ヒドロキシケトン系化合物、α-アミノアルキルフェノン系化合物、ホスフィンオキサイド系化合物、アントロン化合物、アントラキノン化合物等が挙げられる。 Examples of photopolymerization initiators include benzophenone derivatives, acetophenone derivatives, thioxanthone derivatives, benzil derivatives, benzoin derivatives, oxime compounds, α-hydroxyketone compounds, α-aminoalkylphenone compounds, phosphine oxide compounds, anthrone compounds, and anthraquinone compounds.

「不飽和二重結合を有する化合物」とは不飽和二重結合を有するモノマー及びオリゴマーを意味する。不飽和二重結合を有する化合物としては、例えば、エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、1.4-ブタンジオールジメタクリレート、グリセリンジメタクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、エトキシ化(4)ビスフェノールAジアクリレート、エトキシ化(10)ビスフェノールAジアクリレート、エチレングリコールジグリシジルエーテルのアクリル酸付加物、などの2官能モノマー;ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールプロパンエトキシトリアクリレート、グリセリンプロポキシトリアクリレートなどの3官能モノマー;ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ペンタエリスリトールエトキシテトラアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレートなどの4官能モノマーが挙げられる。これらを2種以上含有してもよい。 "Compounds having an unsaturated double bond" refers to monomers and oligomers having an unsaturated double bond. Examples of compounds having an unsaturated double bond include bifunctional monomers such as ethylene glycol dimethacrylate, diethylene glycol dimethacrylate, triethylene glycol dimethacrylate, 1,4-butanediol dimethacrylate, glycerin dimethacrylate, tripropylene glycol diacrylate, ethoxylated (4) bisphenol A diacrylate, ethoxylated (10) bisphenol A diacrylate, and acrylic acid adduct of ethylene glycol diglycidyl ether; trifunctional monomers such as pentaerythritol triacrylate, pentaerythritol triacrylate, trimethylolpropane triacrylate, trimethylolpropane ethoxy triacrylate, and glycerin propoxy triacrylate; and tetrafunctional monomers such as dipentaerythritol hexaacrylate, pentaerythritol tetraacrylate, pentaerythritol ethoxy tetraacrylate, and ditrimethylolpropane tetraacrylate. Two or more of these may be contained.

光重合性基を有するカルボキシル基含有樹脂としては、例えば、カルボキシル基含有アクリル系共重合体、カルボン酸変性エポキシ樹脂、カルボン酸変性フェノール樹脂、ポリアミック酸、カルボン酸変性シロキサンポリマーなどが挙げられる。これらを2種以上含有してもよい。 Examples of carboxyl group-containing resins with photopolymerizable groups include carboxyl group-containing acrylic copolymers, carboxylic acid-modified epoxy resins, carboxylic acid-modified phenolic resins, polyamic acids, and carboxylic acid-modified siloxane polymers. Two or more of these may be used.

また、前記ペーストは熱圧着により軟化した状態で実装し、その後硬化することで高い信頼性を得られるため、熱硬化性を有していることが好ましい。熱硬化性を有する成分としては導電性複合材料と接続する電極との接着力を高められるためエポキシ樹脂が好ましく、硬化剤及び硬化触媒のいずれか、もしくは両方が含まれていることが好ましい。電子部品と導電性複合材料との接着強度は、例えば、ダイシェア強度により評価することができる。ここで「ダイシェア強度」とは、被接合部材に接着された接着部材に水平方向の力(剪断方向の力)を加えたときの接合強度を表す指標である。ダイシェア強度は、一般的なダイシェア強度測定装置を用いて測定することができる。前記ペーストの混合装置としては、例えば、三本ローラーミル、ボールミル、遊星式ボールミル等の分散機や混練機などが挙げられる。 The paste is preferably thermosetting, since it can be mounted in a softened state by thermocompression bonding and then cured to achieve high reliability. The thermosetting component is preferably an epoxy resin, which enhances the adhesive strength between the conductive composite material and the electrodes to be connected, and preferably contains either a curing agent or a curing catalyst, or both. The adhesive strength between an electronic component and a conductive composite material can be evaluated, for example, by die shear strength. Here, "die shear strength" is an index representing the bonding strength when a horizontal force (shear force) is applied to an adhesive member adhered to a member to be joined. Die shear strength can be measured using a general die shear strength measuring device. Examples of equipment for mixing the paste include dispersers and kneaders such as a three-roller mill, ball mill, and planetary ball mill.

本発明の電子部品実装基板の製造方法の一つは、基板上に前記ペーストの乾燥膜を形成する工程と、前記乾燥膜を露光および現像し、前記基板の電極上に導電性複合材料を形成する工程と、少なくとも前記電極上に絶縁樹脂を形成する工程と、前記導電性複合材料上に電極を有する電子部品を加熱圧着する工程と、を有する。 One method for manufacturing an electronic component mounting substrate of the present invention includes the steps of forming a dry film of the paste on a substrate, exposing and developing the dry film to form a conductive composite material on the electrodes of the substrate, forming an insulating resin on at least the electrodes, and heat-pressing an electronic component having an electrode onto the conductive composite material.

基板上に、前記ペーストの乾燥膜を形成する工程において、塗布方法としては、例えば、スピナーを用いた回転塗布、スプレー塗布、ロールコーティング、スクリーン印刷、ブレードコーター、ダイコーター、カレンダーコーター、メニスカスコーターまたはバーコーターを用いた塗布などが挙げられる。 In the process of forming a dried film of the paste on a substrate, examples of application methods include spin coating using a spinner, spray coating, roll coating, screen printing, and application using a blade coater, die coater, calendar coater, meniscus coater, or bar coater.

前記ペーストの乾燥膜の膜厚は、1~5μmが好ましい。乾燥膜の膜厚が1μm以上であると、導電性複合材料の抵抗値ばらつきの抑制や、基板と電子部品との接合強度を向上させることができる。一方、乾燥膜の膜厚が5μm以下であれば、露光時に光が乾燥膜の膜深部まで到達しやすくなり現像マージンを広げることができ、また実装時の導電性複合材料の濡れ広がりによるショートも抑制できる。乾燥膜の膜厚は2~5μmがより好ましい。なお、前記ペーストの乾燥膜の膜厚は、例えば、“サーフコム(登録商標)”1400((株)東京精密製)などの触針式段差計を用いて測定することができる。より具体的には、ランダムな3つの位置の膜厚を触針式段差計(測長:1mm、走査速度:0.3mm/sec)でそれぞれ測定し、その平均値を膜厚とする。 The thickness of the dried paste film is preferably 1 to 5 μm. A dry film thickness of 1 μm or more can suppress variations in the resistance value of the conductive composite material and improve the bonding strength between the substrate and electronic components. On the other hand, a dry film thickness of 5 μm or less allows light to more easily penetrate deep into the dried film during exposure, widening the development margin and suppressing short circuits caused by the spreading of the conductive composite material during mounting. A dry film thickness of 2 to 5 μm is more preferable. The thickness of the dried paste film can be measured using a stylus-type step profiler such as the "Surfcom (registered trademark)" 1400 (manufactured by Tokyo Seimitsu Co., Ltd.). More specifically, the film thickness at three random positions is measured using a stylus-type step profiler (measurement length: 1 mm, scanning speed: 0.3 mm/sec), and the average value is used as the film thickness.

乾燥方法としては、例えば、オーブン、ホットプレート、赤外線等による加熱乾燥や、真空乾燥などが挙げられる。乾燥温度は50~180℃が好ましく、乾燥時間は1分間~数時間が好ましい。 Drying methods include, for example, heat drying using an oven, hot plate, infrared rays, etc., and vacuum drying. The drying temperature is preferably 50 to 180°C, and the drying time is preferably 1 minute to several hours.

次に、前記乾燥膜を露光および現像し、前記基板上の電極上に導電性複合材料を形成する。 The dried film is then exposed and developed to form a conductive composite material on the electrode on the substrate.

露光方法としては、高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプ、LEDなどのi線(波長365nm)、h線(波長405nm)又はg線(波長436nm)を発する光源を使用し、真空吸着露光、プロキシ露光、プロジェクション露光、直描露光などの各種露光方法が挙げられる。 Exposure methods include vacuum suction exposure, proxy exposure, projection exposure, and direct writing exposure, using light sources that emit i-lines (wavelength 365 nm), h-lines (wavelength 405 nm), or g-lines (wavelength 436 nm), such as high-pressure mercury lamps, ultra-high-pressure mercury lamps, and LEDs.

現像方法としては、例えば、露光した感光性導電ペーストの乾燥膜を有する基板を静置または回転させながら現像液を乾燥膜面にスプレーする方法、露光した感光性導電ペーストの乾燥膜を有する基板を現像液中に浸漬する方法、露光した感光性導電ペーストの乾燥膜を有する基板を現像液中に浸漬しながら超音波をかける方法などが挙げられる。 Developing methods include, for example, spraying a developer onto the surface of the dried film of exposed photosensitive conductive paste while the substrate bearing the dried film is left stationary or rotated, immersing a substrate bearing the dried film of exposed photosensitive conductive paste in a developer, or applying ultrasound to a substrate bearing the dried film of exposed photosensitive conductive paste while immersing it in a developer.

現像液としては、アルカリ性の水溶液が好ましく、現像後、リンス液によるリンス処理を施してもよい。リンス液としては、例えば、水、あるいは、水にエタノール、イソプロピルアルコール等のアルコール類または乳酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等のエステル類を添加した水溶液などが挙げられる。 An alkaline aqueous solution is preferred as the developer, and after development, a rinse treatment with a rinse solution may be performed. Examples of rinse solutions include water, or aqueous solutions of water to which alcohols such as ethanol or isopropyl alcohol or esters such as ethyl lactate or propylene glycol monomethyl ether acetate have been added.

次に、基板上にシート状に成型した絶縁樹脂をラミネートする。絶縁樹脂の成型方法としては原料を有機溶媒に溶解した塗料を離形フィルム上に塗布して乾燥する方法が挙げられる。絶縁樹脂のラミネートには、ダイヤフラムラミネーター、ロールラミネーター等を用いることができる。 Next, the insulating resin molded into a sheet is laminated onto the substrate. One method for molding the insulating resin is to apply a paint made by dissolving the raw material in an organic solvent onto a release film and then dry it. A diaphragm laminator, roll laminator, etc. can be used to laminate the insulating resin.

この後、導電性複合材料上に電極を有する電子部品を熱圧着する。 After this, electronic components with electrodes are thermocompression bonded onto the conductive composite material.

導電性複合材料上に電極を有する電子部品を加熱圧着する工程において、加熱温度は、60℃以上250℃以下が好ましい。加熱温度を60℃以上にすることで導電性バンプの貯蔵弾性率が低下し電子部品の電極への接着性が向上する。また、加熱温度を250℃以下にすることで、基板および電子部品の熱膨張や熱収縮を小さくすることができるため、実装の位置精度をより高めることができる。 In the process of thermocompression bonding electronic components having electrodes onto a conductive composite material, the heating temperature is preferably 60°C or higher and 250°C or lower. A heating temperature of 60°C or higher reduces the storage modulus of the conductive bumps, improving adhesion to the electrodes of the electronic components. Furthermore, a heating temperature of 250°C or lower reduces thermal expansion and contraction of the substrate and electronic components, thereby further improving the positional accuracy of mounting.

加熱圧着の方法としては、フリップチップボンダー用の加熱圧着ツールや真空ダイアフラム式ラミネータなどを使用することができる。 For heat and pressure bonding, a heat and pressure bonding tool for a flip chip bonder or a vacuum diaphragm laminator can be used.

以下に本発明を実施例および比較例を挙げて詳細に説明するが、本発明の態様はこれらに限定されるものではない。 The present invention will be described in detail below with reference to examples and comparative examples, but the present invention is not limited to these examples.

実施例、比較例で用いた材料は以下の通りである。 The materials used in the examples and comparative examples are as follows:

[感光性成分]
(合成例)不飽和二重結合を有するカルボキシル基含有アクリル系共重合体(A)
窒素雰囲気の反応容器中に、150gのジエチレングリコールモノブチルエーテル(以下、「DGME」)を仕込み、オイルバスを用いて80℃まで昇温した。これに、20gのエチルアクリレート(以下、「EA」)、40gのメタクリル酸2-エチルヘキシル(以下、「2-EHMA」)、20gのn-ブチルアクリレート(以下、「BA」)、15gのN-メチロールアクリルアミド(以下、「MAA」)、0.8gの2,2’-アゾビスイソブチロニトリルおよび10gのDGMEからなる混合物を、1時間かけて滴下した。滴下終了後、さらに80℃で6時間加熱して重合反応を行った。その後、1gのハイドロキノンモノメチルエーテルを添加して、重合反応を停止した。引き続き、5gのグリシジルメタクリレート(以下、「GMA」)、1gのトリエチルベンジルアンモニウムクロライドおよび10gのDGMEからなる混合物を、0.5時間かけて滴下した。滴下終了後、さらに2時間加熱して付加反応を行った。得られた反応溶液をメタノールで精製することにより未反応不純物を除去し、さらに24時間真空乾燥することにより、共重合比率(質量基準):EA/2-EHMA/BA/GMA/AA=20/40/20/5/15の、不飽和二重結合を有するカルボキシル基含有アクリル系共重合体(A)を得た。
[Photosensitive component]
(Synthesis Example) Carboxyl-containing acrylic copolymer (A) having unsaturated double bonds
A reaction vessel under a nitrogen atmosphere was charged with 150 g of diethylene glycol monobutyl ether (hereinafter, "DGME") and heated to 80°C using an oil bath. A mixture consisting of 20 g of ethyl acrylate (hereinafter, "EA"), 40 g of 2-ethylhexyl methacrylate (hereinafter, "2-EHMA"), 20 g of n-butyl acrylate (hereinafter, "BA"), 15 g of N-methylolacrylamide (hereinafter, "MAA"), 0.8 g of 2,2'-azobisisobutyronitrile, and 10 g of DGME was added dropwise over 1 hour. After completion of the dropwise addition, the mixture was heated at 80°C for an additional 6 hours to carry out the polymerization reaction. Subsequently, 1 g of hydroquinone monomethyl ether was added to terminate the polymerization reaction. Subsequently, a mixture consisting of 5 g of glycidyl methacrylate (hereinafter, "GMA"), 1 g of triethylbenzylammonium chloride, and 10 g of DGME was added dropwise over 0.5 hours. After the dropwise addition was completed, the mixture was heated for an additional 2 hours to carry out the addition reaction. The resulting reaction solution was purified with methanol to remove unreacted impurities, and then vacuum dried for 24 hours to obtain a carboxyl group-containing acrylic copolymer (A) having an unsaturated double bond with a copolymerization ratio (by mass): EA/2-EHMA/BA/GMA/AA=20/40/20/5/15.

[光重合開始剤]
・“IRGACURE”OXE04(BASFジャパン(株)製)(以下、OXE04と称す)。
[Photopolymerization initiator]
"IRGACURE" OXE04 (manufactured by BASF Japan Ltd.) (hereinafter referred to as OXE04).

[不飽和二重結合を有する化合物]
・“ライトアクリレート”BP-4EA(共栄社化学(株)製)(以下、BP-4EAと称す)。
[Compounds having unsaturated double bonds]
"Light Acrylate" BP-4EA (manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.) (hereinafter referred to as BP-4EA).

[導電性材料]
・粒子径(D50)0.3μmの銀粒子
・粒子径(D50)0.5μmの銀粒子
・粒子径(D50)1.0μmの銀粒子
・粒子径(D50)2.0μmの銀粒子。
[Conductive materials]
- Silver particles with a particle diameter (D50) of 0.3 μm - Silver particles with a particle diameter (D50) of 0.5 μm - Silver particles with a particle diameter (D50) of 1.0 μm - Silver particles with a particle diameter (D50) of 2.0 μm.

[エポキシ樹脂]
・“EPICLON”HP-7200L(DIC(株)製)(以下、HP-7200Lと称す)
・“EPICLON”N-865(DIC(株)製)(以下、N-865と称す)
・“jER”YL-980(三菱ケミカル(株)製)(以下、YL-980と称す)。
[Epoxy resin]
"EPICLON" HP-7200L (manufactured by DIC Corporation) (hereinafter referred to as HP-7200L)
"EPICLON" N-865 (manufactured by DIC Corporation) (hereinafter referred to as N-865)
"jER" YL-980 (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) (hereinafter referred to as YL-980).

[ノボラック型フェノール樹脂]
・MEH-7600-4H(明和化成(株)製)(以下、MEH-7600と称す)。
[Novolac-type phenolic resin]
MEH-7600-4H (manufactured by Meiwa Kasei Co., Ltd.) (hereinafter referred to as MEH-7600).

[硬化促進剤]
・“キュアゾール”C11Z-A(四国化成(株)製)(以下、C11Z-Aと称す)
・“キュアゾール”C11Z-CN(四国化成(株)製)(以下、C11Z-CNと称す)。
[Curing accelerator]
"Curezol" C11Z-A (manufactured by Shikoku Kasei Co., Ltd.) (hereinafter referred to as C11Z-A)
"Curezol" C11Z-CN (manufactured by Shikoku Kasei Co., Ltd.) (hereinafter referred to as C11Z-CN).

[絶縁樹脂]
・XER-32C(JSR(株)製)。
[Insulating resin]
・XER-32C (manufactured by JSR Corporation).

[無機粒子]
・“アドマナノ”Y50-SP-AL1((株)アドマテックス製)(以下Y50-SP-AL1と称す)。
[Inorganic particles]
"Admanano" Y50-SP-AL1 (manufactured by Admatechs Co., Ltd.) (hereinafter referred to as Y50-SP-AL1).

<絶縁樹脂シートの作製>
XER-32C:5重量部、N-865:15重量部、YL-980:20重量部、C11Z-CN:2重量部をPGMEAに溶解し混合した溶液に、絶縁樹脂中の無機粒子の含有量が、表1中の各実施例及び比較例に記載の値となるようにY50SP-AL1を混合し、絶縁樹脂溶液を得た。ここで、「絶縁樹脂中の無機粒子の含有量」とは、各実施例及び比較例にて得られる電子部品実装基板の絶縁樹脂において、絶縁樹脂の重量を100重量部としたときの無機粒子の重量の比率である。前期絶縁樹脂溶液を、乾燥後の膜厚が5μmとなるようにコンマコーターを用いて離型フィルムPET25AL-5(商品名、PETフィルム、厚さ25μm、(株)リンテック製)上に塗布し、100℃、5分間乾燥して表1中の各実施例及び比較例に対応する絶縁樹脂シートを得た。
<Preparation of insulating resin sheet>
An insulating resin solution was obtained by dissolving 5 parts by weight of XER-32C, 15 parts by weight of N-865, 20 parts by weight of YL-980, and 2 parts by weight of C11Z-CN in PGMEA and mixing them with Y50SP-AL1 so that the content of inorganic particles in the insulating resin was the value listed for each Example and Comparative Example in Table 1. Here, the "content of inorganic particles in the insulating resin" refers to the weight ratio of inorganic particles in the insulating resin of the electronic component mounting board obtained in each Example and Comparative Example when the weight of the insulating resin is 100 parts by weight. The insulating resin solution was applied to a release film PET25AL-5 (trade name, PET film, thickness 25 μm, manufactured by Lintec Corporation) using a comma coater so that the film thickness after drying was 5 μm, and then dried at 100°C for 5 minutes to obtain an insulating resin sheet corresponding to each Example and Comparative Example in Table 1.

<導電性複合材料ペーストの作製>
前記アクリル共重合体(A):30重量部、BP-4EA:20重量部、OXE04:3重量部、HP-7200L:15重量部、MEH-7600:5重量部、C11Z-A:0.2重量部を混合した樹脂ペーストに、導電性複合材料中の導電性材料の含有量が、表1中の各実施例及び比較例に記載の値となるように混合し、導電性複合材料ペーストを得た。ここで、「導電性複合材料中の導電性材料の含有量」とは、前記導電性複合材料ペーストを乾燥させて得た導電性複合材料の重量を100重量部としたときの導電性材料の重量の比率である。
<Preparation of conductive composite material paste>
A conductive composite material paste was obtained by mixing 30 parts by weight of the acrylic copolymer (A), 20 parts by weight of BP-4EA, 3 parts by weight of OXE04, 15 parts by weight of HP-7200L, 5 parts by weight of MEH-7600, and 0.2 parts by weight of C11Z-A into a resin paste so that the content of the conductive material in the conductive composite material would be the value shown in each Example and Comparative Example in Table 1. Here, the "content of the conductive material in the conductive composite material" refers to the ratio by weight of the conductive material when the weight of the conductive composite material obtained by drying the conductive composite material paste is taken as 100 parts by weight.

各実施例における評価方法は、以下の通りである。 The evaluation methods used in each example are as follows:

<ダイシェア強度>
ガラス基板上に、導電性複合材料ペーストをスクリーン印刷で塗布し、塗布膜を100℃の乾燥オーブン内で10分間乾燥し、ガラス基板上に乾燥膜を形成した。その後、超高圧水銀ランプを有する露光装置(PEM-6M;ユニオン光学(株)製)を用いて、MAM基板上の乾燥膜全面にi線(波長365nm)の露光量2000mJ/cmで露光を行った。
<Die shear strength>
The conductive composite material paste was applied to a glass substrate by screen printing, and the applied film was dried for 10 minutes in a drying oven at 100°C to form a dry film on the glass substrate. Then, using an exposure device (PEM-6M; manufactured by Union Optical Co., Ltd.) equipped with an ultra-high pressure mercury lamp, the entire surface of the dried film on the MAM substrate was exposed to i-line light (wavelength 365 nm) at an exposure dose of 2000 mJ/ cm2 .

その後、0.525mm厚のシリコンウェハを2mm角にカットしたSiチップを乾燥膜上に載せ、真空ダイアフラム式ラミネータ(MVLP500/600;(株)名機試作所製)を用いて熱圧着した後、140℃の温度の乾燥オーブン内で60分間加熱しダイシェア強度測定用サンプルを得た。実装条件は、温度100℃、加圧圧力0.5MPa、加圧時間30秒間とした。そして、ダイシェア強度測定装置(Dageシリーズ4000;Dage社製)を用いてダイシェア強度を測定した。測定は25℃にて、剪断速度200μm/秒で行った。この時ダイシェア強度が20MPa以上のものをA、20MPa未満のものをBと判定した。ここで得られたダイシェア強度は、実施例および比較例において作製した電子部品実装基板と同等のダイシェア強度を示すものと考えられる。 Next, a 0.525 mm thick silicon wafer cut into 2 mm squares was placed on the dried film and thermocompressed using a vacuum diaphragm laminator (MVLP500/600; manufactured by Meiki Shiseisho Co., Ltd.). The resulting chip was then heated in a drying oven at 140°C for 60 minutes to obtain a sample for die shear strength measurement. The mounting conditions were a temperature of 100°C, a pressure of 0.5 MPa, and a compression time of 30 seconds. The die shear strength was then measured using a die shear strength measuring device (Dage Series 4000; manufactured by Dage Corporation). Measurements were performed at 25°C and a shear rate of 200 μm/s. A die shear strength of 20 MPa or greater was rated A, and a die shear strength of less than 20 MPa was rated B. The die shear strength obtained here is considered to be equivalent to that of the electronic component mounting substrates produced in the examples and comparative examples.

<耐熱衝撃性>
下記実施例及び比較例に記載の方法で作製した電子部品実装基板に3.0Vを印加した際の電流値を初期電流値とした。初期電流値の測定後、冷熱衝撃試験機を用いて-40℃と85℃の槽間を30分毎に移動する条件で300サイクル経過させた後、同様に測定した電流値をサーマルサイクル後電流値とした。この時、初期電流値に対するサーマルサイクル後電流値の比が0.95以上のものをA、0.95未満0.90以上のものをB、0.90未満0.85以上のものをC、0.85未満のものをDと判定した。
<Thermal shock resistance>
The current value when 3.0 V was applied to an electronic component mounting board prepared by the method described in the following Examples and Comparative Examples was defined as the initial current value. After measuring the initial current value, 300 cycles were performed using a thermal shock tester, with the tester moving between chambers at -40°C and 85°C every 30 minutes, and the current value measured in the same manner was defined as the post-thermal cycle current value. At this time, a ratio of the post-thermal cycle current value to the initial current value was rated as A when it was 0.95 or more, B when it was less than 0.95 and 0.90 or more, C when it was less than 0.90 and 0.85 or more, and D when it was less than 0.85.

<導電性複合材料の膜厚>
実施例および比較例において得られた電子部品実装基板について、μLEDチップの中心部をとおる平面で割断した後、断面をSEMにより観察し、μLEDチップとの電極と配線基板上の電極間にある導電性複合材料の厚さTを測長した。
<Film thickness of conductive composite material>
The electronic component mounting substrates obtained in the examples and comparative examples were cleaved along a plane passing through the center of the μLED chip, and the cross section was observed using an SEM to measure the thickness T E of the conductive composite material between the electrode on the μLED chip and the electrode on the wiring substrate.

<絶縁樹脂の面積比率>
基板の面積に対する絶縁樹脂の面積の比率を算出した。実施例10と11では絶縁樹脂シートをラミネートした領域から導電性複合材料の総面積を除した値を絶縁樹脂の面積とした。導電性複合材料の総面積は無作為に抽出した30個の導電性複合材料の面積の平均に導電性複合材料の総数を乗じた。前記以外の実施例と比較例では、無作為に抽出した30個のμLEDチップの下にある絶縁樹脂の面積の平均にμLEDチップの総数を乗じた値を絶縁樹脂の面積とした。
<Area ratio of insulating resin>
The ratio of the area of the insulating resin to the area of the substrate was calculated. In Examples 10 and 11, the area of the insulating resin was determined by dividing the total area of the conductive composite material by the area where the insulating resin sheet was laminated. The total area of the conductive composite material was determined by multiplying the average area of 30 randomly selected conductive composite materials by the total number of conductive composite materials. In Examples and Comparative Examples other than those described above, the area of the insulating resin was determined by multiplying the average area of the insulating resin below 30 randomly selected μLED chips by the total number of μLED chips.

<電子部品の電極面積比率>
μLEDチップの電極を有する面の面積全体に対する前記チップ上に形成された電極の総面積の比率をSEMを用いた測長により算出した。μLEDチップとその電極の面積は、それぞれ無作為に抽出した30個のμLEDチップを用いて測定した平均値を用いた。
<Electrode area ratio of electronic components>
The ratio of the total area of the electrodes formed on the μLED chip to the total area of the electrode-bearing surface of the μLED chip was calculated by SEM measurement. The area of the μLED chip and its electrodes was calculated using the average value measured using 30 randomly selected μLED chips.

<耐熱性>
下記実施例及び比較例に記載の方法で作製した電子部品実装基板に3.0Vを印加した際の電流値を初期電流値とした。前記サンプルを230℃で1時間加熱した後に前記と同様に電流値を測定した。初期電流値に対する加熱後の電流値の比が0.9以上のものをA、0.90未満のものをBと判定した。
<Heat resistance>
The current value when 3.0 V was applied to an electronic component mounting substrate produced by the method described in the following Examples and Comparative Examples was defined as the initial current value. The sample was heated at 230°C for 1 hour and then the current value was measured in the same manner as above. A ratio of the current value after heating to the initial current value of 0.9 or more was rated as A, and a ratio of less than 0.90 was rated as B.

(実施例1)
<絶縁樹脂シートの作製>に示す方法で絶縁樹脂シートを、導電性複合材料ペーストの作製方法に示す方法で導電性複合材料ペーストをそれぞれ作製し、ガラス基板上にクロム0.05μm、金0.2μmがこの順にスパッタリングによって積層された配線を有する0.73mm厚の配線基板を用いて、ダイシェア強度の測定方法に記載の方法と同様にして、前記導電性複合材料ペーストを乾燥した乾燥膜を配線基板表面に作製した。
Example 1
An insulating resin sheet was prepared by the method shown in <Preparation of insulating resin sheet>, and a conductive composite material paste was prepared by the method shown in Method for preparing conductive composite material paste. Using a 0.73 mm thick wiring board having wiring in which 0.05 μm of chromium and 0.2 μm of gold were laminated in this order on a glass substrate by sputtering, the conductive composite material paste was dried to form a dry film on the surface of the wiring board in the same manner as described in Method for measuring die shear strength.

その後、超高圧水銀ランプを有する露光装置(PEM-6M;ユニオン光学(株)製)を用いて、配線基板上の乾燥膜全面にi線(波長365nm)の露光量2000mJ/cmで露光を行い、露光後、0.1重量%のNaCO水溶液を用いて、50秒間シャワー現像し、超純水によりリンス処理を行い、配線基板上に後に実装されるμLEDの電極に対応する位置に20μm□の導電性複合材料による導電性バンプ配列を形成した。導電性バンプ配列はμLEDのアノード/カソード電極に対応する2本を1組として、120μmピッチの繰り返しからなる125行×60列のパターンとした。 The entire surface of the dried film on the wiring substrate was then exposed to i-line light (wavelength 365 nm) at a dose of 2000 mJ/ cm² using an exposure device (PEM-6M; manufactured by Union Optical Co., Ltd.) equipped with an ultra-high pressure mercury lamp. After exposure, the film was shower-developed for 50 seconds using a 0.1 wt% Na2CO3 aqueous solution and rinsed with ultrapure water to form a 20 µm square conductive bump array made of the conductive composite material in positions corresponding to the electrodes of the μLEDs that would be mounted on the wiring substrate later. The conductive bump array consisted of pairs of bumps corresponding to the anode/cathode electrodes of the μLEDs, forming a 125 row x 60 column pattern with a 120 µm pitch.

次に、配線基板の導電性バンプ配列を有する面に真空ダイアフラム式ラミネータ(MVLP500/600;(株)名機試作所製)を用いて、前記絶縁樹脂シートを80℃、0.6MPaでラミネートし、絶縁樹脂を形成した。さらに、前期絶縁樹脂がラミネートされた導電性バンプ上に、μLEDチップ(短辺30μm、長辺60μm、電極間距離18μm)をフリップチップボンダー(東レエンジニアリング(株)製、FC-3000WS)を用いて、ステージ温度40度、ヘッド温度150℃、荷重24N、10秒の押圧後、ヘッド温度が40℃となるまで20秒間の冷却を行って荷重リリースする条件で実装した。さらに、μLEDチップの外にある絶縁樹脂をプラズマ処理によって除去した。 Next, the insulating resin sheet was laminated at 80°C and 0.6 MPa on the surface of the wiring board bearing the conductive bump array using a vacuum diaphragm laminator (MVLP500/600; manufactured by Meiki Shiseisho Co., Ltd.) to form an insulating resin. A μLED chip (short side 30 μm, long side 60 μm, electrode spacing 18 μm) was then mounted on the conductive bumps laminated with the insulating resin using a flip-chip bonder (manufactured by Toray Engineering Co., Ltd., FC-3000WS) under the following conditions: stage temperature 40°C, head temperature 150°C, load 24 N, pressure applied for 10 seconds, cooling for 20 seconds until the head temperature reached 40°C, and then the load was released. The insulating resin outside the μLED chip was then removed using plasma treatment.

その後、140℃の乾燥オーブン内で60分キュアすることで電子部品実装基板を得た。得られた電子部品実装基板について、上述した評価を行った。結果を表1、2に示す。 Then, the substrate was cured for 60 minutes in a drying oven at 140°C to obtain an electronic component mounting substrate. The obtained electronic component mounting substrate was evaluated as described above. The results are shown in Tables 1 and 2.

(実施例2~9及び比較例1~6)
導電性複合材料、絶縁樹脂を表1~2に示すとおりに変更した以外は実施例1と同様にして電子部品実装基板を作製した。
(Examples 2 to 9 and Comparative Examples 1 to 6)
Electronic component mounting substrates were produced in the same manner as in Example 1, except that the conductive composite material and insulating resin were changed as shown in Tables 1 and 2.

(実施例10)
μLEDチップの実装後にプラズマ処理を実施しないことで絶縁樹脂の面積比率を0.67とした以外は実施例1と同様にして電子部品実装基板を作製した。
Example 10
An electronic component mounting substrate was produced in the same manner as in Example 1, except that the area ratio of the insulating resin was set to 0.67 by not performing plasma treatment after mounting the μLED chip.

(実施例11)
μLEDチップの電極間距離を45μmとすることで電子部品の電極面積比率を0.25とした以外は実施例1と同様にして電子部品実装基板を作製した。
Example 11
An electronic component mounting substrate was produced in the same manner as in Example 1, except that the electrode area ratio of the electronic component was set to 0.25 by setting the inter-electrode distance of the μLED chip to 45 μm.

実施例1~11は、いずれも3.0<T/R<20.0を満たし、前記絶縁樹脂に含まれる無機粒子の含有量が、前記絶縁樹脂を100重量部としたときに40重量部以下であることから、高い耐熱衝撃性を示した。一方、比較例1~2は、絶縁樹脂中の無機粒子含有量が50重量部であり、耐熱衝撃性が低かった。比較例3~5は、いずれもT/Rが3.0以下であり、比較例6は、T/R20.0を超えており、これらは耐熱衝撃性が低かった。 All of Examples 1 to 11 satisfied the condition 3.0<T E /R M <20.0, and the content of inorganic particles contained in the insulating resin was 40 parts by weight or less per 100 parts by weight of the insulating resin, and therefore exhibited high thermal shock resistance. On the other hand, Comparative Examples 1 and 2 had a content of inorganic particles in the insulating resin of 50 parts by weight, and therefore exhibited low thermal shock resistance. All of Comparative Examples 3 to 5 had a T E /R M of 3.0 or less, and Comparative Example 6 had a T E /R M exceeding 20.0, and therefore exhibited low thermal shock resistance.

1:基板
2:電子部品
3:導電性複合材料
4:絶縁樹脂
5b:電子部品上の電極
5a:基板上の電極
6:ACFにおける導電性粒子
7:隣接する電極間でのショート不良個所
8:電子部品実装基板
1: Substrate 2: Electronic component 3: Conductive composite material 4: Insulating resin 5b: Electrode on electronic component 5a: Electrode on substrate 6: Conductive particles in ACF 7: Short circuit defect between adjacent electrodes 8: Electronic component mounting substrate

Claims (6)

基板上に電子部品を有し、
前記基板の電極と前記電子部品の電極間に、樹脂および導電性材料を含む導電性複合材料を有し、
前記電子部品と前記基板の間の前記導電性複合材料を有しない部分に絶縁樹脂を有する電子部品実装基板であって、
前記導電性複合材料の厚さ(μm)をT、前記導電性材料の平均径(μm)をRとしたとき、3.0<T/R<20.0を満たし、
前記絶縁樹脂に含まれる無機粒子の含有量が、前記絶縁樹脂を100重量部としたときに40重量部以下である電子部品実装基板。
The substrate has electronic components thereon,
a conductive composite material containing a resin and a conductive material is disposed between the electrode of the substrate and the electrode of the electronic component;
an electronic component mounting substrate having an insulating resin in a portion between the electronic component and the substrate that does not have the conductive composite material,
When the thickness (μm) of the conductive composite material is T E and the average diameter (μm) of the conductive material is R M , the relationship 3.0<T E /R M <20.0 is satisfied;
The electronic component mounting substrate has an insulating resin containing inorganic particles in an amount of 40 parts by weight or less, based on 100 parts by weight of the insulating resin.
前記電子部品の電極を有する面の面積全体に対する前記電子部品の電極が占める面積の比率が0.3~0.9である請求項1に記載の電子部品実装基板。 The electronic component mounting board according to claim 1, wherein the ratio of the area occupied by the electrodes of the electronic component to the total area of the surface having the electrodes of the electronic component is 0.3 to 0.9. 前記絶縁樹脂の面積が、前記基板の面積に対して0.5以下である請求項1または2に記載の電子部品実装基板。 An electronic component mounting board according to claim 1 or 2, wherein the area of the insulating resin is 0.5 or less relative to the area of the board. 前記電子部品が光学素子である請求項1~3のいずれかに記載の電子部品実装基板。 The electronic component mounting board according to any one of claims 1 to 3, wherein the electronic component is an optical element. 前記光学素子がμLEDである請求項4に記載の電子部品実装基板。 The electronic component mounting board according to claim 4, wherein the optical element is a μLED. 請求項1~5のいずれかに記載の電子部品実装基板を有するディスプレイ。 A display having an electronic component mounting substrate according to any one of claims 1 to 5.
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