CN115004481A - 各向异性导电膜 - Google Patents
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Abstract
提供各向异性导电膜,无论端子列的各端子的轴沿相同方向并排的情况下,还是放射状的扇出型的情况下,都在各端子处夹有足够的导电粒子而确保良好的导通状态,并且使各端子处的导电粒子的捕获状态均匀,即便连接微细间距化的端子也防止短路的发生。这种各向异性导电膜(10A)具有配置在绝缘性树脂层(3)的导电粒子(2)。在俯视观察各向异性导电膜(10A)的xy平面中,导电粒子(2)以正斜率排列的排列Rb和导电粒子(2)以负斜率排列的排列Rc在y方向上隔着既定间隔重复设置的之字形状排列R,一边周期性地改变y方向的位置一边在x方向上以既定间距排列。由此导电粒子成为伪随机型规律配置(1A)。
Description
技术领域
本发明涉及各向异性导电膜。
背景技术
由于安装IC芯片等电子部件的基板被要求轻量化和弯曲性,因此多使用塑料基板或FPC(柔性印刷电路:Flexible Printed Circuits)。另外,在IC芯片等电子部件中,推进着端子的微细间距化,在安装电子部件时,存在塑料基板或FPC的热膨胀成为问题的情况。因此,为了即便端子的位置因安装电子部件时的温度变动而偏离也能可靠地进行电子部件的连接,对于构成电子部件的端子列的各端子,代替以往的在相同方向上并排而以放射状并排(所谓扇出布线)(专利文献1)。
另外,除了扇出排列以外,也在LED元件(所谓微LED(Micro LED)、次毫米LED(MiniLED))等中要求与以往不同的独特的电极排列。
另一方面,在电子部件的安装上广泛使用在绝缘性树脂层中分散有导电粒子的各向异性导电膜。为了在使用各向异性导电膜的电子部件的连接中,即便进行电子部件的端子的微细间距化,也在电子部件的端子稳定地捕获到各向异性导电膜的导电粒子,所以提出了在各向异性导电膜中以六边形格子等格子状配置导电粒子,并使其排列轴相对于端子的长边方向倾斜的方案(专利文献2)。另外,作为各向异性导电膜的粒子配置,也提出将导电粒子沿相对于膜的长边方向倾斜的第1方向排列,并沿与该排列方向不同的第2方向并排多个该第1方向的粒子列,使第1方向的粒子列不成为一条直线状,而使粒子列具有小于导电粒子的2.5倍粒径的宽度的方案(专利文献3);或者重复配置以既定间隔排列导电粒子的单元的方案(专利文献4、5)等。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2015-232660号公报
专利文献2:日本特开平9-320345号公报
专利文献3:日本特开2017-168465号公报
专利文献4:日本特开2017-204462号公报
专利文献5:日本特开2017-204463号公报。
发明内容
(发明要解决的课题)
然而,当使用各向异性导电膜进行例如FOG(玻璃上薄膜:Film On Glass)连接时,如图11A所示,连接的各端子20沿相同方向并排,即便各向异性导电膜的导电粒子2以六边形格子配置并且其排列轴相对于端子20的长边方向(与排列方向x垂直的方向)以角度δ倾斜,也因连接时的热压接而在端子间发生箭头方向的树脂流动,因此根据条件,如图11B所示,在连接后端子间产生导电粒子2的密集区域A,将成为短路原因。
另外,如图12A所示,当想要将导电粒子2以六边形格子配置的各向异性导电膜、以六边形格子的排列轴对于膜的长边方向倾斜(倾斜角γ)的方式使用来连接扇出型的端子列时,整体上扇出角β(即,端子20的长边方向相对于端子的排列方向x的角度)按每个端子略有不同,所以在扇出型的端子列的右侧和左侧被一个端子捕获的导电粒子2的数量或分布状态会有所不同,连接后的压痕外观也不同。进而,在同图所示的导电粒子的配置中,在端子列的热压接前的临时粘贴状态下,纸面左侧的端子20a上导电粒子2仅在端子的边缘部被捕获,因此连接后可能会引起导通不良。
另外,当使用导电粒子以六边形格子配置的各向异性导电膜来连接端子列时,对于有几列(的量)的与端子的排列方向x垂直的排列轴的导电粒子涉及捕获,按每个端子有所不同,由一个端子捕获的导电粒子的捕获数上偏差较多,捕获数的分布也存在成为两个峰值的情况。这不限于六边形格子,在方形格子或斜方格子中也有可能产生。例如,如图12B所示,由端子20b捕获的导电粒子2属于与端子的排列方向x垂直的一个排列轴y1,但在端子20c中捕获属于两个排列轴y2、y3的导电粒子2。如图12C所示,在端子列不是扇出型且各端子的轴为相同方向的端子列中,这种现象变得更加显著,分别存在相当数量的一个排列轴y1涉及连接的端子20b和两个排列轴y2、y3涉及连接的端子20c,并且由一个端子捕获的导电粒子数量的偏差变大。因此,当绘制一个端子处的导电粒子的捕获数和该捕获数的端子的出现频率的图表时,有时会成为多个峰值。即,由于端子宽度和端子间间隔、以及粒径和粒子间距离等多种主要因素,例如存在发现两个峰值的情况。为两个峰值不会立即产生实际使用上的问题,但一个峰值一方容易控制导电粒子的捕获数。
另外,由于连接时的热压接,端子上导电粒子的间隔与端子的长边方向相比在短边方向上大幅扩展,端子上的导电粒子被挤出到端子间,也包括被挤出的导电粒子在内存在于端子间的导电粒子因热压接时的树脂流动而移动。因此,在端子列的右侧和左侧,导电粒子相对于端子的分布不同,如果在端子间形成有导电粒子的密集部分,则存在该部分中容易引起短路的问题。
无论端子列为放射状的扇出型的情况下,还是笔直的端子沿相同方向笔直并排的情况下(笔直的平行排列),都会产生因热压接时的树脂流动而引起端子间的导电粒子短路的现象。相对于此,可考虑在各向异性导电膜的绝缘性树脂层中使用光固化性树脂来减少导电粒子的树脂流动导致的移动。然而,若通过使用光固化性树脂,使得设为在连接时固化的树脂层混合有光固化的树脂的状态,从而抑制导电粒子的树脂流动,则在热压接时容易成为对导电粒子的加压不足,有可能在端子与导电粒子产生连接不良。因此,如日本特许6187665号公报中记载那样,还可以考虑通过在绝缘性树脂层中包含填料等来提升绝缘性树脂层的熔融粘度,在热压接时充分加压的同时抑制树脂流动。然而,无论是对笔直的平行排列型的端子列,还是对扇出型的端子列,都引起更加难以发生短路。这是因为仅通过保持导电粒子的绝缘性树脂的固化性或粘度难以完全防止导电粒子的短路。特别是在负责连接工序的生产线等上连续制造许多连接构造体的情况下,当产生不规则的树脂流动或对准偏离时存在无法完全防止短路发生的问题。进而,若端子布局或电子部件的材质多样化,则在任意端子布局或电子部件的材质中兼顾确保导通和防止短路变得更加困难。
为了使各端子处的导电粒子的捕获数稳定且抑制树脂流动造成的短路,如专利文献3记载那样,不使导电粒子的第1粒子列为直线状而使粒子列具有粒径以上的宽度,则无法严格控制粒子配置,因此难以将各端子处的导电粒子的捕获数收敛到既定范围,在这种情况下,如果在连续制造连接构造体的生产线等中也产生不规则的树脂流动或对准偏离,则将导电粒子的捕获数收敛到既定范围内变得更加困难。连续制造的连接构造体的数量越多而该难度越高。
另外,关于粒子配置,即便如专利文献4、5记载那样重复配置导电粒子的单元,也难以在扇出侧的端子列的右侧和左侧使导电粒子的分布相等,特别是当端子长度变短时该倾向变强,难以减小各端子处的导电粒子的捕获数的偏差。
针对上述问题,本发明的课题为:无论连接的端子列的各端子的轴沿相同方向并排并且端子列为笔直,还是放射状的扇出型,都不依赖于电子部件的材质,能够通过压痕等来确认的连接后的端子处的导电粒子的捕获状态成为一样,并且在各端子上夹持足够的导电粒子而能够确保良好的导通状态,另外,在连接微细间距化的端子时也能防止短路的发生。
(用于解决课题的方案)
关于各向异性导电膜中的导电粒子的配置,当在xy平面中一边周期性地改变y方向的位置一边在x方向上以既定间距排列沿着y方向延伸的导电粒子的之字形状排列R时,导电粒子成为伪随机型规律配置,由此本发明人想到能够解决上述课题,并完成了本发明。
即,本发明提供导电粒子配置在绝缘性树脂层的各向异性导电膜,在俯视观察各向异性导电膜的xy平面中,导电粒子以正斜率排列的排列Rb和导电粒子以负斜率排列的排列Rc在y方向上隔着既定间隔,重复设置的之字形状排列R一边周期性地改变y方向的位置一边在x方向上以既定间距排列。
另外,本发明提供连接构造体的制造方法,其使用上述各向异性导电膜来各向异性导电连接第1电子部件的端子和第2电子部件的端子。
进而,本发明提供连接构造体,经由上述各向异性导电膜,各向异性导电连接了第1电子部件和第2电子部件。
此外,在本发明中,各向异性导电膜是指能够形成各向异性导电连接的膜。另外,各向异性导电连接状态是指具备多个端子的电子部件彼此的对置的端子彼此电连接,但邻接的端子彼此不电连接的状态。
(发明效果)
在本发明的各向异性导电膜中,俯视观察下的导电粒子的配置成为伪随机型规律配置。在此,伪随机型规律配置是指导电粒子的配置看似没有规律性或再现性的随机的均匀配置,但实际上是有再现性或规律性的配置。依据本发明的各向异性导电膜,由于导电粒子的配置成为伪随机型规律配置,并且导电粒子均匀分布到即便在显微镜下观察也无法识别不均匀的程度,因此,无论是在连接的端子列的各端子的轴沿相同方向并排并且端子列为笔直的情况下,还是在放射状的扇出型的情况下,不管在横向较长的端子还是异形布线凸点都能均匀捕获足够的导电粒子,从而得到良好的导通状态。
另外,无论将各向异性导电膜向哪个方向贴附在端子上,都能获得良好的导通状态。
进而,由于导电粒子均匀地分散,即便连接了微细间距化的端子,也能抑制短路的发生。
而且,由于伪随机型规律配置具有既定周期性,因此在各向异性导电膜的产品检查中,能够容易检查导电粒子是否以既定伪随机型规律配置进行配置。
附图说明
图1A-1是实施例的各向异性导电膜10A所具有的导电粒子的伪随机型规律配置1A。
图1A-2是图1A-1的放大图。
图1B是实施例的各向异性导电膜10A所具有的导电粒子的伪随机型规律配置1A的作成方法的说明图。
图2是实施例的各向异性导电膜10A的截面图。
图3A是实施例的各向异性导电膜10B的截面图。
图3B是实施例的各向异性导电膜10C的截面图。
图4A是实施例的各向异性导电膜所具有的导电粒子的伪随机型规律配置1B。
图4B是实施例的各向异性导电膜所具有的导电粒子的伪随机型规律配置1B的作成方法的说明图。
图5A是实施例的各向异性导电膜所具有的导电粒子的伪随机型规律配置1C。
图5B是实施例的各向异性导电膜所具有的导电粒子的伪随机型规律配置1C的作成方法的说明图。
图6是实施例的各向异性导电膜所具有的导电粒子的伪随机型规律配置1D。
图7是实施例的各向异性导电膜所具有的导电粒子的伪随机型规律配置1E。
图8A是实施例的各向异性导电膜所具有的导电粒子的伪随机型规律配置1F。
图8B是实施例的各向异性导电膜所具有的导电粒子的伪随机型规律配置1F。
图9是实施例的各向异性导电膜所具有的导电粒子的图案1B1。
图10是比较例的各向异性导电膜所具有的导电粒子的图案1X。
图11A是导电粒子以六边形格子配置的粒子配置的说明图。
图11B是使用导电粒子以六边形格子配置的各向异性导电膜来连接端子列后的状态的说明图。
图12A是对扇出型的端子列重叠了导电粒子以六边形格子(倾斜角γ)配置的各向异性导电膜的状态的平面图。
图12B是对扇出型的端子列重叠了导电粒子以六边形格子(倾斜角γ=0°)配置的各向异性导电膜的状态的平面图。
图12C是对各端子的端子轴为相同方向的端子列重叠了导电粒子以六边形格子(倾斜角γ=0°)配置的各向异性导电膜的状态的平面图。
具体实施方式
以下,边参照附图,边对本发明的一实施例的各向异性导电膜详细进行说明。此外,在各图中,相同的标号表示相同或同等的构成要素。
<各向异性导电膜的整体构成>
图1A-1是示出实施例的各向异性导电膜10A的导电粒子的配置的平面图,并且表示该各向异性导电膜所具有的伪随机型规律配置1A。图1A-2是图1A-1的放大图。图2是沿厚度方向切断该各向异性导电膜10A的截面图。
各向异性导电膜10A具有导电粒子2以单层配置在绝缘性树脂层3的表面或其附近,其上层叠有低粘度树脂层4的层结构。此外,在本发明中,也可以根据需要设置低粘度树脂层4,如图3A所示的各向异性导电膜10B的截面图那样,设为省略了低粘度树脂层4的层结构。该各向异性导电膜10B的导电粒子2的平面配置可以设为与具有低粘度树脂层4的各向异性导电膜10A相同。作为各向异性导电膜的层结构,如图3B所示的各向异性导电膜10C那样,也可以在具有贯通孔3h的绝缘性膜3的贯通孔3h中保持导电粒子2,并在其上表面和下表面层叠低粘度树脂层4A、4B。在这种情况下,绝缘性膜3是与低粘度树脂层4A、4B相比难以因加热加压而变形的树脂层。
<导电粒子>
・粒子材料
作为导电粒子2,可举出镍、钴、银、铜、金、钯等金属粒子、焊锡等合金粒子以及金属包覆树脂粒子等。也可以一起使用两种以上。其中,金属包覆树脂粒子在连接后因树脂粒子排斥而容易维持与端子的接触,导通性能稳定,从这一点来说是优选的。另外,也可以对导电粒子的表面实施不对导通特性带来妨碍的绝缘处理。例如,可以通过公知的技术附着绝缘性微粒子,也可以通过绝缘性树脂进行绝缘涂敷。
・粒径
根据用途适当选择导电粒子2的粒径。通常,为了抑制导通电阻的上升,且抑制短路的发生,优选为1μm以上且30μm以下,如果为微细间距用途,则可以优选为2μm以上且小于10μm,在进一步要求微细间距的情况下,粒径也可以小于2μm。关于向绝缘性树脂层分散之前的导电粒子的粒径,能够通过一般的粒度分布测定装置来测定,另外,平均粒径也能使用粒度分布测定装置来求得。作为测定装置,作为一个例子可举出图像型FPIA-3000(Malvern Panalytical公司)。在该情况下,希望测定导电粒径的样本数为1000以上,优选为2000以上。各向异性导电膜中的导电粒子的粒径可以从SEM等电子显微镜观察而求得。在该情况下,希望测定导电粒径的样本数为200以上,优选为1000以上。
另外,关于粒径的偏差,粒径的CV值(变动系数=标准偏差/平均)优选为20%以下。由于粒径的偏差较小,所以热压接时的加热加压条件可以取较大的余量。
也可以将微粒子的集合视作为一个导电粒子的配置。在该情况下,该集合的直径满足20%以下的CV值即可。
此外,作为导电粒子使用对其表面实施了上述绝缘处理的导电粒子的情况下,本发明中的导电粒子的粒径是指不包括绝缘处理的部分的粒径。
<导电粒子的平面配置>
图1A-1是各向异性导电膜10A所具有的导电粒子2的伪随机型规律配置1A,图1B是其作成方法的说明图,示出周期性地改变之字形排列R的y方向的位置之前的状态。
该伪随机型规律配置1A可以如下作成。首先,考虑在xy平面中,导电粒子2以正斜率排列的排列Rb和导电粒子2以负斜率排列的排列Rc在y方向隔着既定间隔并且重复设置的之字形状排列R(图1B),接着一边周期性地改变该之字形状排列R的y方向的位置一边在x方向上以既定间距进行排列(图1A-1)。在该情况下,也可以预先考虑将之字形状排列R在x方向上以既定间距排列的导电粒子的图案,并且周期性地改变构成该导电粒子的图案的之字形状排列R的y方向的位置。
更具体而言,例如为了作成图1A-1所示的伪随机型规律配置1A,首先考虑3个导电粒子2相对于x方向以角度α排列的排列Rb和沿将该排列方向相对于x方向反转后的方向排列3个导电粒子的排列Rc。该排列Rc中的导电粒子的排列方向相对于x方向而言成为角度-α的方向(图1B)。排列Rb中的导电粒子的y方向的间距L1和排列Rc中的导电粒子的y方向的间距L2可以相同也可以不同。
接着,考虑在y方向上隔着既定间隔L31、L32重复配置排列Rb和排列Rc的之字形状排列R(图1B)。在本发明中,之字形状排列R重复配置排列Rb和排列Rc即可,不必一定将它们交替配置,但在本实施例中,排列Rb和排列Rc是交替配置的。
另外,在之字形状排列R中,可以适当设定相邻的排列Rb、排列Rc的最接近导电粒子彼此的x方向的偏移量Ld1、Ld2(图1B)。在本实施例中,由于在y方向上重复设置的排列Rb彼此的x方向的偏移量或排列Rc彼此的x方向的偏移量为零,因此Ld1=Ld2=Ld。
接着,设想将之字形状排列R在x方向上以既定间距pa排列(图1B),在该情况下,如图1A-1中双点划线的弯曲线F所示,将之字形状排列R的y方向的位置周期性(一个周期:R1、R2、R3、R4、R5、R6)改变,得到伪随机型规律配置1A。
在本发明中,构成排列Rb的导电粒子数量和构成排列Rc的导电粒子数量没有特别限制,但为了便于设计粒子配置,排列Rb优选由2~10个、更优选由2~6个、进一步优选由2~4个、特别由2~3个导电粒子形成,排列Rc也优选由2~10个、更优选由2~6个、进一步优选由2~4个、特别由2~3个导电粒子形成。
在本实施例中,由于排列Rb与x方向所成的角度为α,且排列Rc与x方向所成的角度为-α,因此排列Rb的排列方向和排列Rc的排列方向相对于x轴对称。在本发明中,关于排列Rb与x方向所成的角度和排列Rc与x方向所成的角度,它们的绝对值可以无需严格一致,但为了便于设计,优选排列Rb与x方向所成的角度和排列Rc与x方向所成的角度的绝对值彼此之差,与排列Rb与x方向所成的角度的绝对值的比例为20%以下。由此容易作成导电粒子彼此没有重叠且导电粒子的分布均匀的伪随机型规律配置。另一方面,通过设定间距L1、间距L2、间距pa、间隔L3等,即便上述比例超过20%,也能作成导电粒子的分布均匀的伪随机型规律配置。另外,为了确保外观的不规律性,角度α的绝对值优选为5~85°,更优选为10~80°,更进一步优选为15~75°。
另外,在本实施例中,在设沿x方向排列的之字形状排列R的y方向的位置固定时的该之字形状排列R的x方向的间距pa(图1B)固定,但是在本发明中该间距pa只要有规律性即可,不必一定是固定的。例如,也可以使间距pa1和间距pa2以既定周期出现。但是,为了便于设计伪随机型规律配置,如图1B所示,优选使沿x方向排列的之字形状排列R的y方向的位置固定时的该之字形状排列R的x方向的间距pa固定。
在本发明中,在将形成包含相邻的排列Rb和排列Rc的、之字形状排列R的最小重复单位Ru(图1A-2)的弯曲线的x方向的振幅设为Lx的情况下,优选为pa>Lx。由此,当作成伪随机型规律配置时,即便周期性地变化之字形状排列R的y方向的位置,也能防止导电粒子彼此重叠。另一方面,例如,当希望使导电粒子在x方向上密集时,也可以使pa≤Lx。
排列Rb的导电粒子的y方向的间距L1、排列Rc的导电粒子的y方向的间距L2以及如图1B所示之字形状排列R的y方向的位置为固定时的该之字形状排列R的x方向的间距pa,也可以彼此不同。从使导电粒子的偏差均匀的观点及容易设计伪随机型规律配置的观点出发,优选这些实质上相等。在此,这些实质上相等是指最终得到的伪随机型规律配置的不规律性或均匀性实质上相等。
关于在y方向上交替配置排列Rb和排列Rc时的这些y方向上的间隔L3,无论在排列Rb上有排列Rc时的间隔L31与在排列Rc上有排列Rb时的间隔L32相同还是不同,都能形成伪随机型规律配置。从导电粒子的偏差均匀的观点及容易设计伪随机型规律配置的观点出发,优选这些间隔L31、L32也具有规律性,特别更加优选这些固定且相等。另外,间隔L31、L32和上述间距L1、L2或间距pa可以相同,也可以不同,但更加优选的是间隔L31、L32固定且相等,并且该间隔L3(L31、L32)与上述间距L1、L2、pa相等。
在周期性地变化之字形状排列R的y方向的位置时,周期性变化的图案没有特别限定,但是优选对于形成包含相邻的排列Rb和排列Rc的、之字形状排列R的最小重复单位Ru的弯曲线,形成与此对于y=x对称的弯曲线,并将其作为与之字形状排列R的x方向的一个周期的量对应的弯曲线F0,使之字形状排列R的y方向的位置沿着该弯曲线F0变化(图1A-2)。由此,使伪随机型规律配置中的重复单元中的导电粒子的配置接近相对于y=x对称的粒子配置,能够提高导电粒子的配置的均匀性。此外,在将之字形状排列R的y方向的位置进行周期性地变化时的沿x轴方向延伸的周期性弯曲线,如后述那样不限于F。作为沿x轴方向延伸的周期性弯曲线的重复单位,在使用与形成之字形状排列R的最小重复单位Ru的弯曲线对称的弯曲线或使其变形的弯曲线时,也可以使对称轴为y≠x。
另外,在设弯曲线F的y方向的变化宽度为Ly的情况下,优选Ly<L3(L31、L32)。由此,伪随机型规律配置的最小重复单位Ru可以设为包括在x方向为之字形状排列R的一个周期的量的长度L0x且y方向为之字形状排列R的y方向的最小重复单位Ru的y方向的长度L0y的矩形U的导电粒子的图案(图1A-1、图1A-2中以深色涂满导电粒子的图案)。因而,在制造伪随机型规律配置的各向异性导电膜的情况下,将容易检查该膜的导电粒子是否以伪随机型规律配置进行配置。特别是,优选包含相邻的排列Rb和排列Rc的、之字形状排列R的最小重复单位Ru的导电粒子数量与之字形状排列R的x方向的一个周期的量的排列数相等。在该情况下,若间距L1=间距L2=间隔L3=间距pa,则可以将成为伪随机型规律配置的最小重复单位的导电粒子的图案作为对于y=x对称的图案。由此,容易检查出在各向异性导电膜中导电粒子是否以伪随机型规律配置进行配置,因此是优选的。
(随机型规律配置的变形方式)
图4A所示的伪随机型规律配置1B中,排列Rb、排列Rc分别由2个导电粒子构成,间距L1=间距L2=间隔L3=间距pa、偏移量Ld/间距pa=0.25、角度α=60°。
作为该伪随机型规律配置1B的作成方法,首先考虑如图4B所示以间距pa在x方向上排列之字形状排列R,接着考虑形成之字形状排列R的最小重复单位Ru的弯曲线和对于y=x对称的弯曲线F0,使以间距pa排列的之字形状排列R依次沿着弯曲线F0在y方向上移动,如此重复,从而得到图4A所示的导电粒子的图案。
这样,通过使间距L1=间距L2=间隔L3=间距pa,并使形成之字形状排列R的最小重复单位Ru的导电粒子数量与之字形状排列R的x方向的一个周期的量的排列数相等,能够极为容易地形成导电粒子的伪随机型规律配置。
图5A所示的伪随机型规律配置1C中,排列Rb、排列Rc分别由2个导电粒子构成,设为间距L1=间距L2=间隔L3=间距pa、偏移量Ld/间距pa=0.5、角度α=60°。
在该伪随机型规律配置1C的作成方法中,首先也考虑如图5B所示以间距pa在x方向上排列之字形状排列R,使该之字形状排列R的y方向的位置,一边沿着与形成之字形状排列R的最小重复单位Ru的弯曲线相对于y=x对称的弯曲线F0改变,一边沿y方向依次移动,如此重复。
此外,图5B所示的导电粒子的图案是这样的图案:排列Rb在x方向上以间距pa排列的第1区域和排列Rc在x方向上以间距pa排列的第2区域在y方向上交替重复,并且第1区域的排列Rb的轴的延长线还成为第2区域的排列轴的延长线(即,第2区域的导电粒子位于第1区域的排列轴的延长线上)。然而,本实施例的图5A所示的伪随机型规律配置一边改变之字形状排列R的y方向的位置一边在x方向上以间距pa排列之字形状排列R,因此,在本实施例中,排列Rb在x方向上以间距pa排列的第1区域的排列轴的延长线,不会成为排列Rc在x方向上以间距pa排列的第2区域的排列轴的延长线。
在本发明中,当变化之字形状排列R的y方向的位置时,作为基准的弯曲线F0并不限于相对于y=x与形成之字形状排列R的最小重复单位Ru的弯曲线对称。例如,图6所示的伪随机型规律配置1D是使图5B所示的将之字形状排列R在x方向上以间距pa排列的图案,一边沿着与图4A相同形状的弯曲线F0进行改变一边沿y方向移动。
图7所示的伪随机型规律配置1E为:在图4A所示的伪随机型规律配置1B中,对以之字形状排列R重复的排列Rb1、Rb2彼此或排列Rc1、Rc2彼此设置了x方向的偏移量Le。在该配置中,相邻的排列Rb1、排列Rc1的最接近导电粒子彼此的x方向的偏移量为Ld,与之相对相邻的排列Rc1、排列Rb2的最接近导电粒子彼此的x方向的偏移量为零。
图8A所示的伪随机型规律配置1F为:对图7所示的伪随机型规律配置1E进一步加大了排列Rb1和排列Rb2的x方向的偏移量Le。这样可以根据偏移量Le的大小使之字形状排列R延伸的方向相对于y轴倾斜。
此外,在本发明中,xy坐标不限于正交坐标。例如,图8B中以x方向和y方向不正交的非正交坐标示出了上述图8A所示的伪随机型规律配置1F。为了方便设计,优选使用正交坐标。
<导电粒子的个数密度>
本发明的各向异性导电膜中导电粒子的个数密度可以根据通过各向异性导电膜连接的电子部件的端子的形状、大小、排列间距等来决定。通常,导电粒子的个数密度根据所连接的电子部件的组合或用途而优选条件有所改变,因此没有特别限制,但在实际使用上下限是30个/mm2以上即可,也可以是150个/mm2以上,还可以是1000个/mm2以上。如果个数密度较低,则可以预期成本削减效果。另外,上限在实际使用上为500000个/mm2以下、350000个/mm2以下、优选70000个/mm2以下,更优选为42000个/mm2以下。在微细间距用途的情况下,根据该微细间距的程度,例如可以是6000~35000个/mm2,也可以是120000个/mm2以上且350000个/mm2以下、特别是150000个/mm2以上且300000个/mm2以下。另外,在导电粒子的平均粒径为10μm以上的情况下,优选处于50~2000个/mm2的范围。
作为测定个数密度时的测定区域,优选任意设定多个位置一边为100μm以上的矩形区域(优选为5个位置以上,更优选为10个位置以上),并且使测定区域的合计面积为2mm2以上。矩形区域的边长或合计面积根据平均粒径进行调整即可。各个测定区域的大小或数量根据个数密度的状态适当调整即可。例如,一个矩形区域中有数十个以上的导电粒子即可。作为更具体的例子,在微细间距用途中导电粒子的个数密度比较大的各向异性导电膜的情况下,可以使用金相显微镜、电子显微镜等(例如SEM或TEM)等的观察图像来对面积100μm×100μm的区域的200个位置(2mm2)的个数密度进行测定,并对其进行平均来求得。个数密度既可以使用三维表面测定装置来计测,也可以通过图像解析软件(例如,三谷商事株式会社制WinROOF,旭化成ENGINEERING株式会社制“A像KUN”(注册商标)等)来计测观察图像而求得。
另外,关于导电粒子的个数密度,从降低导通电阻的观点出发,优选通过下式算出的导电粒子的面积占用率为0.3%以上。另一方面,从抑制连接时按压夹具所需要的推力的观点出发,该面积占用率可以为40%以下,优选为35%以下,更优选为30%以下。
导电粒子的面积占用率(%)=[俯视观察下的导电粒子的个数密度]×[两个导电粒子的俯视观察面积的平均]×100
<导电粒子的膜厚方向的位置>
优选导电粒子2的膜厚方向的位置是一致的。例如,如图2所示,能够使导电粒子2的膜厚方向的埋入量Lb一致。由此,端子处的导电粒子2的捕获性容易稳定。另一方面,在本发明中,导电粒子2既可以从绝缘性树脂层3露出,也可以完全埋入。
在此,埋入量Lb是指导电粒子2埋入的绝缘性树脂层3的表面(绝缘性树脂层3的表面和背面之中,导电粒子2露出侧的表面,或者在导电粒子2完全埋入绝缘性树脂层3的情况下与导电粒子2的距离较近的表面)中,邻接导电粒子间的中央部的切平面与导电粒子2的最深部分的距离。
此外,埋入量Lb可以通过SEM图像观察各向异性导电膜的膜截面的一部分来求得。在该情况下,可以从各向异性导电膜任意抽取10个位置以上的面积为30mm2以上的区域,优选计测合计50个以上、更优选200个以上的导电粒子的埋入量,求得其平均。
<埋入率>
在将埋入量Lb相对于导电粒子2的平均粒径D的比例设为埋入率(Lb/D)的情况下,埋入率优选为30%以上且105%以下。通过使埋入率(Lb/D)为30%以上,导电粒子2被绝缘性树脂层3维持在既定位置,另外,通过使埋入率(Lb/D)为105%以下,能够减少各向异性导电连接时以使端子间的导电粒子不必要地流动的方式作用的绝缘性树脂层的树脂量。
<绝缘性树脂层>
在本发明的各向异性导电膜中,绝缘性树脂层3与日本特许第6187665号公报中记载的各向异性导电膜的绝缘性树脂层同样,可以使用由聚合性化合物和聚合引发剂形成的固化性树脂组合物形成。在这种情况下,作为聚合引发剂,既可以使用热聚合引发剂,也可以使用光聚合引发剂,也可以一并使用它们。例如,作为热聚合引发剂使用阳离子类聚合引发剂,作为热聚合性化合物使用环氧树脂,作为光聚合引发剂使用光自由基聚合引发剂,作为光聚合性化合物使用丙烯酸酯化合物。作为热聚合引发剂,也可以使用热阴离子聚合引发剂。作为热阴离子聚合引发剂,优选使用以咪唑改性物为核并在其表面包覆聚氨酯而成的微胶囊型潜伏性固化剂。
<绝缘性树脂层的最低熔融粘度>
绝缘性树脂层3的最低熔融粘度没有特别限定,但可以为1000Pa・s以上,能够与日本特许第6187665号公报中记载的各向异性导电膜的绝缘性树脂层的最低熔融粘度同样,优选为1500Pa・s以上,更优选为2000Pa・s以上,进一步优选为3000~15000Pa・s,特别优选为3000~10000Pa・s。作为一个例子,该最低熔融粘度能够使用旋转式流变仪(TAInstruments公司制),在测定压力5g下保持固定,并使用直径8mm的测定板而求得,更具体而言,在30~200℃的温度范围中,能够通过使升温速度为10℃/分钟、测定频率为10Hz、相对于所述测定板的负荷变动为5g来求得。此外,最低熔融粘度可以通过改变作为熔融粘度调节剂而含有的微小固形物的种类或配合量、树脂组合物的调整条件等来调整。
<低粘度树脂层>
低粘度树脂层4是30~200℃的范围的最低熔融粘度比绝缘性树脂层3低的树脂层。在本发明中,根据需要设置低粘度树脂层4,但通过在绝缘性树脂层3层叠低粘度树脂层4,在热压接隔着各向异性导电膜10A对置的电子部件的情况下,由低粘度树脂层4填充通过电子部件的电极或凸点形成的空间,能够提高电子部件彼此的粘接性。
另外,绝缘性树脂层3的最低熔融粘度与低粘度树脂层4的最低熔融粘度之差越大,隔着各向异性导电膜10A连接的电子部件间的空间越被低粘度树脂层4填充,容易提高电子部件彼此的粘接性。另外,该差越大,保持导电粒子2的绝缘性树脂层3热压接时的移动量比低粘度树脂层4相对越小,因此容易提高端子处的导电粒子2的捕获性。
绝缘性树脂层3与低粘度树脂层4的最低熔融粘度比取决于绝缘性树脂层3与低粘度树脂层4的层厚比例,但优选为2以上,更优选为5以上,进一步优选为8以上。另一方面,如果该比例过大,则在将长条的各向异性导电膜作成卷绕体时可能会发生树脂挤出或阻塞(blocking),因此在实际使用上优选为15以下。更具体而言,低粘度树脂层4的优选最低熔融粘度满足上述绝缘性树脂层的最低熔融粘度比,且优选为3000Pa・s以下,更优选为2000Pa・s以下,进一步优选为100~2000Pa・s。
此外,低粘度树脂层4可以通过在与绝缘性树脂层3同样的树脂组合物中调整粘度来形成。另外,也可以由其他树脂组合物形成。
<绝缘性树脂层和低粘度树脂层的层厚>
绝缘性树脂层3的层厚对于导电粒子2的平均粒径D优选为0.3倍以上、更优选为0.6倍以上、进一步优选为0.8倍以上、特别优选为1倍以上,以便在后述的各向异性导电膜的制造工序中向绝缘性树脂层3稳定地压入导电粒子2。另外,绝缘性树脂层3的层厚的上限可以根据连接的电子部件的端子形状、端子厚度、排列间距等来决定,但如果层厚过厚,则在连接时导电粒子2容易受不必要的树脂流动的影响,因此优选为导电粒子2的平均粒径D的20倍以下、更优选为15倍以下。
在本发明中,根据需要设置低粘度树脂层4,但是在设置低粘度树脂层4的情况下,作为其层厚的下限,优选为导电粒子2的平均粒径D的0.2倍以上、更优选为1倍以上。另外,关于低粘度树脂层4的层厚的上限,如果过厚,则增加与绝缘性树脂层3的层叠难度,因此优选为导电粒子2的平均粒径D的50倍以下、更优选为15倍以下、进一步优选为8倍以下。
另外,从抑制导电粒子2在电子部件连接时的不必要的流动的观点、抑制将各向异性导电膜作成卷绕体时的树脂的挤出或阻塞的观点、加长各向异性导电膜的每单位重量的膜长度等观点发出,绝缘性树脂层3与低粘度树脂层4的总厚度优选较薄。然而,如果过薄,则各向异性导电膜的加工性变差。另外,难以将各向异性导电膜贴附到电子部件上,有可能无法获得连接电子部件时的临时压接中所需要的粘合力,并且有可能在正式压接中因树脂量的不足也得不到所需要的粘接力。因此,总厚度优选为导电粒子2的平均粒径D的0.6倍以上、更优选为0.8倍以上、进一步优选为1倍以上、特别优选为1.2倍以上。
关于绝缘性树脂层3与低粘度树脂层4的厚度比例,可以根据连接所使用的电子部件的组合或所要求性能等的关系适当调整。这些层厚可以用市售的数字测厚仪等测定。数字测厚仪的分辨率优选为0.1μm以下。
在绝缘性树脂层及低粘度树脂层的至少一个为多层的情况下(例如,如图3B所示,当各向异性导电膜通过将绝缘性树脂层3夹在低粘度树脂层4A、4B之间而成为3层结构时),低粘度树脂层与绝缘性树脂层的总厚度的关系优选满足上述关系。
<各向异性导电膜的卷绕体>
关于本发明的各向异性导电膜,在其产品形态上可以设为卷绕体。对于卷绕体的长度没有特别限制,但是从出货品的加工性的观点发出,优选为5000m以下,更优选为1000m以下,进一步优选为500m以下。另一方面,从卷绕体的量产性的观点出发,优选为5m以上。作为膜宽度,没有特别限制,但是从安装物的小型化的观点出发,要求较窄。另一方面,从成批地各向异性导电连接多个部件,或者以某种程度大小的尺寸成批地各向异性导电连接后切削这一使用方法的观点来看,要求是大面积的,因此在宽度较宽的卷绕体上也有需求。
<各向异性导电膜的制造方法>
对于本发明的各向异性导电膜的制造方法本身没有特别限定,例如,制造用于将导电粒子配置成既定排列的转印模,向转印模的凹部填充导电粒子,其上覆盖形成在剥离膜上的绝缘性树脂层并施加压力,向绝缘性树脂层中压入导电粒子,从而使导电粒子转贴到绝缘性树脂层上,或者进一步在该导电粒子上或在与转贴导电粒子的表面相反的表面层叠低粘度树脂层,从而制造各向异性导电膜。
另外,也可以在向转印模的凹部填充导电粒子后,其上覆盖绝缘性树脂层,在转印模中不向绝缘性树脂层压入导电粒子,而使导电粒子从转印模转印到绝缘性树脂层的表面,在转印后将绝缘性树脂层上的导电粒子压入绝缘性树脂层内,从而制造各向异性导电膜。
此外,作为转印模,除了向凹部填充导电粒子的转印模之外,也可以向凸部的顶面赋予微粘着剂而使导电粒子附着于该顶面。这些转印模可以使用机械加工、光刻、印刷法等公知技术来制造。
另外,作为将导电粒子以既定排列配置的方法,也可以取代使用转印模的方法,而采用向以既定配置设置的贯通孔中填充导电粒子的方法(向贯通孔填充导电粒子,并在其两面层叠绝缘性树脂膜的方法)、直接在膜上散布导电粒子的方法、将密集配置导电粒子的膜拉伸的方法等。
<使用各向异性导电膜的电子部件的连接方法>
作为使用本发明的各向异性导电膜来连接电子部件的方法,例如,在载物台承载一个电子部件,其上隔着各向异性导电膜而承载另一个电子部件,通过用压接工具进行加热按压来使电子部件双方的端子彼此各向异性导电连接,从而制造连接构造体。在该情况下,使承载于载物台的电子部件是IC芯片、IC模块、FPC、玻璃基板、塑料基板、刚性基板、陶瓷基板等第2电子部件,用压接工具进行加热加压的电子部件是FPC、半导体元件(IC芯片、IC模块、LED元件(次毫米LED或微LED等))、传感器部件、电池元件等第1电子部件。作为更详细的方法,向各种基板等的第2电子部件临时粘贴各向异性导电膜并进行临时压接,向临时压接的各向异性导电膜贴合IC芯片等的第1电子部件,并进行热压接而各向异性导电连接,从而制造连接构造体。此外,也可以通过将各向异性导电膜临时粘贴到第1电子部件而不是第2电子部件来制造连接构造体。另外,连接方法并不局限于热压接,也可以进行利用光固化的压接或同时利用热和光的压接等。近年来,这些电子部件的种类已经多样化,并且不限于这些压接方法。另外,关于连接构造体的制造方法,也不限于这些方法,因为优先根据电子部件选择最佳的方法。
本发明的各向异性导电膜在第1电子部件及第2电子部件的至少一个由FPC或塑料基板等容易热膨胀的材质构成的情况下有重要意义。在端子列为扇出型的情况下,尤其有效。另外,即便是端子的长边方向相对于端子的排列方向不倾斜的端子列的连接,或者如外围(peripheral)配置的端子那样在部件的各边上端子的排列方向不同时的连接,进而无论端子形状是矩形还是圆形,由于导电粒子对各端子都是均匀配置,所以能够将它们可靠地连接,且能够抑制短路的发生,并且压痕检查也变得容易。因而,本发明的各向异性导电膜无论连接的端子列的形状或配置如何,都可以通用地使用。本发明包括使用本发明的各向异性导电膜来各向异性导电连接第1电子部件的端子和第2电子部件的端子的连接构造体的制造方法、或隔着本发明的各向异性导电膜而各向异性导电连接第1电子部件和第2电子部件的连接构造体。
(实施例)
以下,通过实施例来具体说明本发明。
(实施例1)
作为各向异性导电膜中的导电粒子的配置,模拟了图4A所示的伪随机型规律配置。在该情况下,导电粒子2的直径为3μm,L1=L2=L3=pa=8μm,导电粒子2的个数密度为16000个/mm2。
在图9示出这种情况下的导电粒子图案。
(比较例1)
作为各向异性导电膜中的导电粒子的配置,模拟了图4B所示的规律配置。在该情况下,导电粒子2的直径为3μm,L1=L2=L3=pa=8μm,导电粒子2的个数密度为16000个/mm2。
在图10示出这种情况下的导电粒子图案。
(比较例2)
模拟了各向异性导电膜中的导电粒子的配置为六边形格子,且格子轴与x方向所成的角度γ为15°,个数密度为16000个/mm2的图案。
(比较例3)
模拟了各向异性导电膜中的导电粒子的配置为六边形格子,且格子轴与x方向所成的角度γ为0°,个数密度为16000个/mm2的图案。
(评价)
通过模拟调查了将实施例1、比较例1~3的各向异性导电膜与表1的Case1~4的端子列连接的情况下的(i)各个端子处的导电粒子的最低捕获数及(ii)端子列中被捕获的导电粒子的上下或左右的均匀性。
在此,在评价伪随机性的基础上,根据以下基准评价了(i)最低捕获数和(ii)端子列中被捕获的导电粒子的上下或左右的均匀性。
(i)最低捕获数
OK:4个以上
NG:3个以下
(ii)均匀性
均匀:在端子列中处于上下或左右对称的距离的端子上捕获的导电粒子的分布图案彼此看起来相同的情况;
不均匀:在端子列中处于上下或左右对称的距离的端子上捕获的导电粒子的分布图案彼此看起来不一样的情况。
在表2中示出结果。
[表1]
Case | 1 | 2 | 3 | 4 |
形状 | 笔直 | 笔直 | 笔直 | 笔直 |
布线长度(μm) | 100 | 4 | 100 | 4 |
布线宽度(μm) | 4 | 100 | 4 | 100 |
扇出角(°) | 0 | 0 | -10~10 | -10~10 |
布线间间隔(μm) | 20 | 20 | 20 | 20 |
[表2]
由表2可以确认,依据实施例的各向异性导电膜,即便相对于端子的朝向相差90°,也能获得捕获性,对于扇出端子,捕获的粒子也是上下左右均匀。
另外,通过比较图9及图10,可以看出实施例的图案在外观不规律性上是优异的。
(标号说明)
1A、1B、1C、1D、1E、1F、1B1 伪随机型规律配置;2 导电粒子;3 绝缘性树脂层、绝缘性膜;3h 贯通孔;4、4A、4B 低粘度树脂层;10A、10B、10C 各向异性导电膜;20 端子;F 弯曲线;F0 与形成之字形状排列R的最小重复单位Ru的弯曲线对于y=x对称的弯曲线;pa 在之字形状排列R的y方向的位置固定时的该之字形状排列R的x方向的间距;R 之字形状排列;Rb、Rc 排列;Ru 之字形状排列R的最小重复单位;U 伪随机型规律配置的最小重复单位;α排列Rb与x方向所成的角度。
Claims (12)
1.一种各向异性导电膜,其中导电粒子配置在绝缘性树脂层中,在俯视观察各向异性导电膜的xy平面中,导电粒子以正斜率排列的排列Rb和导电粒子以负斜率排列的排列Rc在y方向上隔着既定间隔、重复设置的之字形状排列R,一边周期性地改变y方向的位置一边在x方向上以既定间距排列。
2.如权利要求1所述的各向异性导电膜,其中,
排列Rc沿着使排列Rb的排列方向相对于x方向反转后的方向排列。
3.如权利要求1所述的各向异性导电膜,其中,
在沿x方向排列的之字形状排列R的y方向的位置固定时,该之字形状排列R的x方向的间距pa固定。
4.如权利要求1至3的任一项所述的各向异性导电膜,其中,
排列Rb和排列Rc的y方向的间隔L3固定。
5.如权利要求4所述的各向异性导电膜,其中,
排列Rb中的导电粒子的y方向的间距L1与排列Rc中的导电粒子的y方向的间距L2及所述间隔L3相等。
6.如权利要求4所述的各向异性导电膜,其中,
所述间距pa、排列Rb中的导电粒子的y方向的间距L1、排列Rc中的导电粒子的y方向的间距L2以及所述间隔L3相等。
7.如权利要求4至6的任一项所述的各向异性导电膜,其中,
之字形状排列R的y方向的位置的变化宽度Ly小于所述间隔L3。
8.如权利要求1至7的任一项所述的各向异性导电膜,其中,
之字形状排列R中构成最小重复单位的导电粒子数量,与跟之字形状排列R的y方向的位置变化的一个周期的量对应的该之字形状排列的x方向的排列数相等。
9.如权利要求1至8的任一项所述的各向异性导电膜,其中,
关于字形状排列R中构成最小重复单位的导电粒子,一边改变一个周期的量的y方向的位置一边沿x方向排列的导电粒子配置相对于y=x对称。
10.如权利要求3至9的任一项所述的各向异性导电膜,其中,
之字形状排列R的x方向的振幅Lx小于所述间距pa。
11.一种连接构造体的制造方法,使用权利要求1至10的任一项所述的各向异性导电膜,将第1电子部件的端子和第2电子部件的端子进行各向异性导电连接。
12.一种连接构造体,其中,第1电子部件和第2电子部件隔着权利要求1至10的任一项所述的各向异性导电膜而各向异性导电连接。
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