JP2000207943A - 異方性導電膜及び異方性導電膜を用いた電気的接続装置 - Google Patents

異方性導電膜及び異方性導電膜を用いた電気的接続装置

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JP2000207943A
JP2000207943A JP11004657A JP465799A JP2000207943A JP 2000207943 A JP2000207943 A JP 2000207943A JP 11004657 A JP11004657 A JP 11004657A JP 465799 A JP465799 A JP 465799A JP 2000207943 A JP2000207943 A JP 2000207943A
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JP
Japan
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thickness
electrical connection
resin
conductive film
metal layer
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English (en)
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Yasuhiro Suga
保博 須賀
Noriyuki Honda
位行 本多
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Dexerials Corp
Sony Corp
Original Assignee
Sony Chemicals Corp
Sony Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電気的接続を行う場合の接続抵抗値の低減を
行い、電気的接続を確実に行うことができる異方性導電
膜及び異方性導電膜を用いた電気的接続装置を提供する
こと。 【解決手段】 絶縁性接着剤８中に、樹脂４０を核材と
した金属被覆粒子を分散させた異方性導電膜において、
前記金属被覆粒子の前記樹脂４０には、１０００オング
ストローム〜３０００オングストロームの厚さを有する
金属層７０が被覆されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、異方性導電膜及び
異方性導電膜を用いた電気的接続装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】電子部品の小型薄型化に伴い、これらに
用いる回路は高密度化、高精度化しており、このような
電子部品と微細電極との接続は、従来のはんだやゴムコ
ネクタ等では対応が困難であることから、ファインピッ
チ化に対応して優れた異方性でかつ導電性の接着剤や膜
状物（以下、接続部材）が多用されている。この接続部
材は、導電性粒子等の導電材料を所定量含有した接着剤
からなるもので、この接続部材を電子部品の突起電極と
プリント配線板の導電パターンとの間に設け、加圧また
は加圧して加熱することによって、両者の電極同士が電
気的に接続されると共に、電極に隣接して形成されてい
る電極同士には絶縁性を付与して、電子部品の突起電極
とプリント配線板の導電パターンとが接着固定されるも
のである。
【０００３】異方性導電膜は、液晶パネルの周辺におけ
る接着フィルムとして主に使用されているが、近年では
マザーボード等の樹脂基板上に直接ＬＳＩ（大規模集積
回路）チップを搭載するような半導体実装の分野でも使
用されるようになってきている。異方性導電膜は、導通
させたい電極間に導電性粒子をはさみ込むことにより、
電気的接続を得ているが、従来の液晶パネル周辺におけ
る電気的接続では、電極の面積が大きいことから、導通
に寄与する粒子数を多く確保できる為、接続抵抗が問題
になることがほとんどなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、最近特に注
目されているフリップチップ実装では、部品の小型化な
どから電極のファインピッチ化と小面積化を図ってお
り、異方性導電膜を使用した接続では、この電極の小面
積化に伴い、はさみ込む粒子数も減少するため、１電極
当りの抵抗値が上昇してしまう傾向がある。従来では、
電極間に数十〜数百個の粒子が確保できたのに対し、最
近の実装形態では、数個になるレベルにまでなってきて
いる。
【０００５】このように、最近の実装形態では、電気的
接続を図るために異方性導電膜の数個の粒子が係わって
いるに過ぎないので、数個の粒子による接続抵抗値の低
減を図り、電気的な接続効率を上げる必要がある。そこ
で本発明は上記課題を解消し、電気的接続を行う場合の
接続抵抗値の低減を行い、電気的接続を確実に行うこと
ができる異方性導電膜及び異方性導電膜を用いた電気的
接続装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、絶縁
性接着剤中に、樹脂を核材とした金属被覆粒子を分散さ
せた異方性導電膜において、前記金属被覆粒子の前記樹
脂は、１０００オングストローム〜３０００オングスト
ロームの厚さを有する金属層が被覆されていることを特
徴とする異方性導電膜である。樹脂に対して金属層が１
０００オングストローム〜３０００オングストロームの
厚さで被覆されており、従来に比べて厚くなっているの
で、接続抵抗値の低減を図り電気的な接続をより確実に
行うことができる。金属層が１０００オングストローム
より薄いと、接続抵抗値が高くなり、実装部品の動作不
能又は不良の原因となるので好ましくなく、３０００オ
ングストロームより厚いと、粒子のコストアップにつな
がり、商品化が難しい。又、樹脂粒子としての機能がな
くなるので好ましくない。
【０００７】請求項２の発明は、請求項１に記載の異方
性導電膜において、前記金属層はＡｕメッキ膜を有し、
前記Ａｕメッキ膜は４００オングストローム〜１０００
オングストロームの厚さを有する。Ａｕメッキ膜が４０
０オングストロームより薄いと、接続抵抗値が高くな
り、従来のＡＣＦ中に含まれている粒子と同等になり、
半導体パッケージ分野で使えないレベルのものも出てく
る点で好ましくなく、１０００オングストロームより厚
いと、粒子のコストアップになり好ましくない。
【０００８】請求項３の発明は、請求項２に記載の異方
性導電膜において、前記金属層は前記Ａｕメッキ膜とＮ
ｉ層から成る。
【０００９】請求項４の発明は、第１対象物と第２対象
物とを電気的に接続するために、絶縁性接着剤中に樹脂
を核材とした金属被覆粒子を分散させた異方性導電膜を
用いる電気的接続装置において、前記金属被覆粒子の前
記樹脂は、１０００オングストローム〜３０００オング
ストロームの厚さを有する金属層が被覆されていること
を特徴とする異方性導電膜を用いた電気的接続装置であ
る。これにより、第１対象物と第２対象物とを電気的に
接続する場合に、樹脂には金属層が１０００オングスト
ローム〜３０００オングストロームの厚さで被覆されて
いるので、接続抵抗値の低減を図り、電気的な接続をよ
り確実に行うことができる。
【００１０】請求項５の発明は、請求項４に記載の異方
性導電膜を用いた電気的接続装置において、前記金属層
はＡｕメッキ膜を有し、前記Ａｕメッキ膜は４００オン
グストローム〜１０００オングストロームの厚さを有す
る。
【００１１】請求項６の発明は、請求項５に記載の異方
性導電膜を用いた電気的接続装置において、前記金属層
は前記Ａｕメッキ膜とＮｉ層から成る。
【００１２】請求項７の発明は、請求項４に記載の異方
性導電膜を用いた電気的接続装置において、前記第１対
象物はプリント配線板であり、前記第２対象物は集積回
路であり、前記プリント配線板と前記集積回路が前記異
方性導電膜により電気的に接続される。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に述
べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、
技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明
の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨
の記載がない限り、これらの形態に限られるものではな
い。
【００１４】図１は、本発明の異方性導電膜が電気的接
続装置として用いられている好ましい実施の形態を示し
ており、異方性導電膜１００により電気的に接続されて
いる電子装置１５０の一例を示している。この電子装置
１５０は、プリント配線板４と、電子部品の一例として
ＩＣ（集積回路）２を備えている。プリント配線板４の
一方の面４Ａには、所定のパターンの形状で配線パター
ン５が形成されている。この配線パターン５は、たとえ
ばアルミニウムや銅で作られた電気配線パターンであ
る。
【００１５】ＩＣ２は、たとえば一方の面２Ａに複数の
突起電極３が設けられている。これらの突起電極３はバ
ンプとも呼ばれており、突起電極３はたとえばプリント
配線板４の配線パターン５に対応して突出して配置され
ている。プリント配線板４は、第１対象物に相当し、プ
リント配線板４の配線パターン５は、回路基板の配線パ
ターンに相当する。一方、ＩＣ２は、第２対象物に相当
する電子部品である。電気的接続装置１００は、プリン
ト配線板４の配線パターン５とＩＣ２の突起電極３を電
気的に接続しかつプリント配線板４とＩＣ２を機械的に
確実に接着する機能を有している。
【００１６】次に、電気的接続装置として用いられる異
方性導電膜１００について説明する。異方性導電膜１０
０は、図１に示すように、導電粒子を含有するフィルム
状の接着層６とを有している。導電粒子を含有するフィ
ルム状の接着層６は、プリント配線板４の一方の面４Ａ
に配置されるフィルム状のものであり、導電粒子を含有
するフィルム状の接着層６は配線パターン５を覆うよう
に一方の面４Ａに貼り付けられる。導電粒子を含有する
フィルム状の接着層６は、導電粒子７とバインダ８を備
えている。導電粒子７は、金属被覆粒子であり、バイン
ダ８の中に多数もしくは複数含まれている。バインダ８
は導電粒子７をサポートする絶縁性接着剤の機能を有す
る。導電粒子７は、たとえばプラスチック樹脂粒子４０
の外周面に、Ｎｉをメッキし、その上にＡｕをメッキし
た球状の粒子である。
【００１７】バインダ８は、複数もしくは多数の導電粒
子７を含有し、しかも移動しないように保持するための
ものである。バインダ８は、電気的絶縁性を有する、た
とえば熱硬化型のエポキシ樹脂により作られている。こ
のバインダ８の厚みＤは、導電粒子７の直径ｄよりもや
や大きいかあるいは同じに設定するのが望ましい。これ
により、導電粒子７は電気的絶縁層であるバインダ８か
ら突出することなく完全に含有されて保持されている。
導電粒子７は、図１に示すようにバインダ８の中に好ま
しくは均一に整列されている。ＩＣ２がプリント配線板
４の一方の面４Ａ側に、電気的接続装置１００を介して
押し付けられた時に、導電粒子を含有するフィルム状の
接着層６の導電粒子７が配線パターン５と突起電極３を
電気的に接続する。
【００１８】図２は、上述した導電粒子７の構造例を詳
しく示している。導電粒子７は、上述したようにプラス
チック樹脂粒子４０が核材として用いられており、この
プラスチック樹脂粒子４０の外周囲には、Ｎｉ金属層５
０及びＡｕメッキ層６０が積層されている。従ってプラ
スチック樹脂粒子４０の全周囲面は、Ｎｉ金属層５０と
Ａｕメッキ層６０からなる金属層７０により被覆されて
いる。異方性導電膜に使用される導電粒子としては、上
述したように主に金属（Ｎｉ）粒子と、樹脂メッキ粒子
（樹脂を核材としてその表面にＮｉ−Ａｕをコートした
もの）があるが、最近では、図２に示すような樹脂メッ
キ粒子が多く使用されている。この理由としては、粒子
径（粒度分布がシャープになる）が均一であり、接続信
頼性が良いためである。樹脂メッキ粒子である導電粒子
７の直径ｄは、たとえば３μｍ〜５μｍである。
【００１９】図１に示すようなプリント配線板４の配線
パターン５とＩＣ２の突起電極３の電極間にはさみ込め
る導電粒子の数の上限は、上述した配線パターン５及び
突起電極３の面積でほぼ決まってしまうために、電気的
な接続抵抗を減少させるためには、導電粒子の電気特性
を向上させることが最適であると考えられる。その形態
としては、金属層（金属コート層）７０の厚みを大きく
設定することが最良である。
【００２０】そこで、図２に示すような導電粒子７の形
態において、金属層７０の厚みを変えた導電粒子を幾つ
か作成して、それらの電気特性の比較評価を行った。実施例 〔評価項目１〕初期接続抵抗値の測定 評価基材：ＩＣのサイズ：９．６ｍｍ×９．６ｍｍ（ス
タットバンプ φ６０μｍ、ｈ＝２０μｍ、２５６ｐｉ
ｎ）評価基材のＩＣのスタットバンプの直径が６０μｍ
で、高さｈが２０μｍで、２５６ピンのものである。 基板：ビルドアップ基板（パターン Ｃａ／Ａｕメッ
キ） 測定方法：デイジーチェーンによる抵抗測定 このデイジーチェーンとは、１つの実装サンプル中の１
周分の抵抗を測定する 抵抗値＝接続抵抗ｒ×（２５６ｐｉｎ）＋基板配線抵抗
＋ＩＣ配線抵抗をいう。 〔評価項目２〕導通信頼性測定 評価項目１で測定に使用したサンプルを、環境試験槽に
投入して連続的に初期接続抵抗値を測定する。 環境条件：８５℃−８５％ 上記条件で１０００時間後に測定した抵抗値が５０Ω未
満を○、５０Ω以上１００Ω未満を△、１００Ω以上又
は、導通しないものを×と評価した。（測定サンプル数
はＮ＝３）
【００２１】〔この実験に使用した材料〕 １．異方性導電接着剤組成 ビスフェノールＡ型エポキシ ５０部 潜在性硬化剤 ５０部 シランカップリング剤 ０．５部 ２．導電粒子
【表１】 〔サンプル作成条件〕 実装条件 温度：１６０℃ 時間：２０ｓｅｃ 圧力：５ｋｇｆ（尚、導電粒子Ａの場合のみ６ｋｇｆ）
【表２】
【００２２】表１における導電粒子Ａは、その核材とし
てＮｉ金属粉を用いており、導電粒子ＡはＮｉの球であ
ってその粒径は５μｍ以下である。従ってＮｉ層の厚み
とＡｕ層の厚みのところには該当値はない。導電粒子
Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇは、プラスチック樹脂粒子（核
材）４０として、樹脂を用いている。この樹脂として
は、ポリスチレン系、アクリル系、ベンゾグアナミン系
を採用している。導電粒子Ｂ〜Ｅでは、Ｎｉ層の厚みが
６００オングストロームに設定されているが、導電粒子
ＦのＮｉ層の厚みは８００オングストロームに設定され
ている。導電粒子ＧのＮｉ層の厚みは２２００オングス
トロームに設定されている。導電粒子Ｂ〜ＧのＡｕ層の
厚みはそれぞれ違った値が設定されている。導電粒子Ｂ
〜Ｇの粒径は５±０．１μｍに設定されている。このよ
うな導電粒子のサンプルを作成する条件としては、温度
が１６０℃であり、その時間は２０℃で圧力が５ｋｇｆ
である。なお、導電粒子Ａの場合についてのみ圧力は６
ｋｇｆに設定されている。
【００２３】表２には、上述した導電粒子Ａ〜Ｇが、本
発明の実施例と比較用の比較例とに区分けされて示され
ている。導電粒子Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆは、本発明の好ましい
実施例であり、これに対して導電粒子Ａ，Ｂ，Ｇ及び導
電粒子が存在しない場合Ｒは、実施例との比較を出すた
めの比較例に過ぎない。そしてこの各実施例と各比較例
に関して、上述した評価項目１と評価項目２についての
値及び信頼性判定結果が表２に記載されている。
【００２４】表２において、初期抵抗値は導電粒子のＡ
ｕメッキ層の厚みにより差がある。従来の導電粒子のＡ
ｕメッキ層の厚みは２００〜３００オングストロームで
あるのに対して、本発明の実施例Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆでは、
その２倍（４００オングストローム）以上の厚みのＡｕ
層の厚みを設定している。これにより、導電粒子Ｃ，
Ｄ，Ｅ，Ｆのように初期抵抗値は、比較例のＡ，Ｂ，
Ｒ，Ｇの初期抵抗値に比べて低減することができる。Ｎ
ｉ粒子である導電粒子Ａと、導電粒子のない比較例Ｒ
（すなわち電極同士を直接接触させて絶縁性接着剤で接
着させている）は、初期抵抗値が低いが、電気的接続信
頼性に期待が持てない。
【００２５】そこで、本発明では、図２の金属層７０の
厚みとしては、１０００オングストローム〜３０００オ
ングストロームであるのが望ましい。もし金属層７０が
１０００オングストロームよりも小さいと、接続抵抗が
高くなるので好ましくない。また、金属層７０が３００
０オングストロームよりも大きいと、核材であるプラス
チック樹脂粒子４０の物性が失われてしまう。すなわ
ち、樹脂の弾性力が失なわれ、信頼性が維持できなくな
る（金属粒子に近い物性、信頼性になる）。Ａｕメッキ
層（Ａｕメッキ膜）６０は、４００オングストローム〜
１０００オングストロームの厚さを有するのが望まし
い。Ａｕメッキ層６０の厚みが４００オングストローム
よりも小さいと、接続抵抗が高くなるので好ましくな
い。Ａｕメッキ層６０の厚みが１０００オングストロー
ムよりも大きいと、粒子のコストアップになるので好ま
しくない。
【００２６】以上のようにして、本発明の異方性導電膜
及び異方性導電膜を用いた電気的接続装置では、絶縁性
接着剤中に導電性粒子を分散させて成膜された接着フィ
ルムにおいて、導電粒子が樹脂を核材とした金属被膜を
有し、この被膜の厚みが従来のものよりも厚く設定され
ている。このようにすることで、評価用の基材における
デイジーチェーン測定の初期抵抗値を従来の値よりも３
０〜５０％を低減することができた。
【００２７】ところで本発明は上記実施の形態に限定さ
れるものではない。上述した実施の形態では、電気的接
続装置がプリント配線板４とＩＣ２の間に適用されてい
るが、これに限らず、他の種類のものでも用いることが
できる。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電気的接続を行う場合の接続抵抗値の低減を行い、電気
的接続を確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の異方性導電膜の好ましい実施の形態を
備える電子装置の一例を示す図。
【図２】図１に示すフィルム状の接着層に含まれる導電
粒子の構造例を示す図。
【符号の説明】
２・・・ＩＣ（第２対象物）、３・・・突起電極、４・
・・プリント配線板（第１対象物）、５・・・配線パタ
ーン、６・・・フィルム状の接着層、７・・・導電粒子
（金属被覆粒子）、８・・・バインダ（絶縁性接着
剤）、４０・・・プラスチック樹脂粒子（核材）、５０
・・・Ｎｉ金属層（Ｎｉ金属膜）、６０・・・Ａｕメッ
キ層（Ａｕメッキ膜）、７０・・・金属層（金属被覆
層）、１００・・・異方性導電膜（電気的接続装置）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０５Ｋ 3/32 Ｈ０５Ｋ 3/32 Ｂ (72)発明者 本多 位行 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 Ｆターム(参考） 4J040 DB032 DF042 EB142 EC061 HA066 HD30 JA09 JB10 KA03 KA07 KA16 KA32 LA09 NA20 5E319 AA03 AB05 BB16 CC61 5G301 DA05 DA10 DA29 DA57 DD03 5G307 AA02 AA08

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 絶縁性接着剤中に、樹脂を核材とした金
    属被覆粒子を分散させた異方性導電膜において、 前記金属被覆粒子の前記樹脂には、１０００オングスト
    ローム〜３０００オングストロームの厚さを有する金属
    層が被覆されていることを特徴とする異方性導電膜。
  2. 【請求項２】 前記金属層はＡｕメッキ膜を有し、前記
    Ａｕメッキ膜は４００オングストローム〜１０００オン
    グストロームの厚さを有する請求項１に記載の異方性導
    電膜。
  3. 【請求項３】 前記金属層は前記Ａｕメッキ膜とＮｉ層
    から成る請求項２に記載の異方性導電膜。
  4. 【請求項４】 第１対象物と第２対象物とを電気的に接
    続するために、絶縁性接着剤中に樹脂を核材とした金属
    被覆粒子を分散させた異方性導電膜を用いる電気的接続
    装置において、 前記金属被覆粒子の前記樹脂には、１０００オングスト
    ローム〜３０００オングストロームの厚さを有する金属
    層が被覆されていることを特徴とする異方性導電膜を用
    いた電気的接続装置。
  5. 【請求項５】 前記金属層はＡｕメッキ膜を有し、前記
    Ａｕメッキ膜は４００オングストローム〜１０００オン
    グストロームの厚さを有する請求項４に記載の異方性導
    電膜を用いた電気的接続装置。
  6. 【請求項６】 前記金属層は前記Ａｕメッキ膜とＮｉ層
    から成る請求項５に記載の異方性導電膜を用いた電気的
    接続装置。
  7. 【請求項７】 前記第１対象物はプリント配線板であ
    り、前記第２対象物は集積回路であり、前記プリント配
    線板と前記集積回路が前記異方性導電膜により電気的に
    接続される請求項４に記載の異方性導電膜を用いた電気
    的接続装置。
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