JP2001052778A

JP2001052778A - 異方導電性接着フィルムおよびその製造方法

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Publication number: JP2001052778A
Application number: JP22380899A
Authority: JP
Inventors: Junji Shirogane; 淳司白金; Hideji Kanota; 秀司叶多; Yukihisa Hirozawa; 幸寿広沢
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd
Current assignee: Showa Denko Materials Co Ltd
Priority date: 1999-08-06
Filing date: 1999-08-06
Publication date: 2001-02-23

Abstract

(57)【要約】【課題】導電性粒子の捕捉率が高く接続信頼性に優れた
異方導電性接着フィルムを提供すること。【解決手段】導電粒子が単層に分散配置されその厚みを
導電粒子径と同等以下とした絶縁性のバインダで固定し
た異方導電層の片面又は両面に絶縁性の接着剤層を形成
してなる異方導電性接着フィルムを用いて回路の接続を
行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＩＣチップ等の電
子部品と回路基板や、回路基板同士を接着固定すると共
に、両者の電極同士を電気的に接続する接続部材である
異方導電性接着フィルムに関する。

【０００２】

【従来の技術】電子機器の小型化に対応してＩＣチップ
を直接回路に表面実装するベアチップ実装が広まってき
た。この接続材料として現在は導電性粒子を絶縁性接着
剤中に分散させてフイルム状に製膜した異方導電性接着
フィルムが広く採用されている。これらの実装に供され
るＩＣチップの接続部であるバンプはＩＣチップの小型
化・高機能化に伴ってその面積が小さくなると共に隣接
バンプ間の距離(以下バンプ間スペースという)が小さく
なり、かつバンプ密度も高くなっている。一方、接続信
頼性を確実にするためには接続後にバンプ上に載ってい
る導電粒子数を一定個数以上にしなければならない。し
たがってバンプの矮小化に対応して異方導電性接着フィ
ルムに含有する導電粒子数を増大させなければならなか
った。また、従来の異方導電性接着フィルムによる接続
では、接続後にバンプ上に載っている導電性粒子数は、
異方導電性接着フィルムのバンプ投影面積相当分に含ま
れる導電粒子数(以下この割合を粒子捕捉率という)の１
乃至２割程度である。接続時の熱や圧力により接着剤と
ともに流動した導電粒子の大部分はチップの周辺に移動
するが、バンプ間スペースにも流入し、隣接バンプ間を
短絡する危険が増大する。従って、接続信頼性を確保
し、かつ隣接バンプの短絡の危険をさけるためは、接続
時の導電粒子の移動を抑制しバンプにのる導電粒子の割
合である粒子捕捉率を向上することが必要である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる状況に
鑑みなされたもので、粒子捕捉率が高く接続信頼性に優
れた異方導電性接着フィルムを提供することを目的とす
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】かかる目的は本発明によ
れば、導電粒子が単層に分散配置されその厚みが導電粒
子径と同等以下とした絶縁性のバインダで固定した異方
導電層の片面又は両面に絶縁性の接着剤層を積層した異
方導電性接着フィルムを用いることにより達成される。
接着剤層は接続部品、回路の段差を充填して異方導電層
と接続部品、回路との接着を確実にする厚みと接着強度
が必要である。また、異方導電層は接着剤層と接着する
絶縁性のバインダ中に導電粒子を単層に分散・配置した
ものであり、このバインダは接続時の加熱・加圧操作で
導電粒子の面方向の流動を抑制する機能を担うものであ
る。異方導電性接着フィルムは加熱・加圧により接続部
品と回路の物理的接着と同時に、両者の電極間を電気的
に接続するものであり、接続抵抗値をできるだけ低くす
ることが望ましい。このために、加熱・加圧接続した導
電粒子と接続部品および回路の電極は直接接触すること
が必要である。従って接着剤層は加熱・加圧により導電
粒子と接続部品および回路の電極間からできるだけ排除
されることが理想である。これを実現するために、異方
導電層の厚みを粒子径より薄くして導電粒子が露出する
状態にすること、および接着剤層の溶融粘度を極力低く
することで達成される。

【０００５】

【発明の実施の形態】以下本発明を実施例を示した図面
を参照しながら説明する。図１は汚染防止、取扱い性向
上を目的としたセパレータ４の上に絶縁性の接着剤層
３、導電粒子を単層に配置し絶縁性のバインダ６で固定
した異方導電層２、更にその上に絶縁性の接着剤層１を
重ねた３層構造の異方導電性接着フィルムを示し、図２
は異方導電層２の断面を示す。バインダ６は電極接続時
には殆ど流動することなく導電粒子を面方向に固定する
役目をはたすものであり、接着剤層１，３と接着できる
樹脂からなる。また、接着剤層１，３は電子部品と、回
路の段差・空隙部を充填して物理的に接着する役目をに
なうものである。また、接着剤層１，３は、接続時の加
熱・加圧により導電粒子が電子部品と回路の相対時する
電極と直接接触できるように充分な流動性が必要であ
る。この材料としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、
光硬化性樹脂等が広く利用される。この中で接続後の耐
熱性、耐湿性に優れた熱硬化性樹脂が望ましく、エポキ
シ樹脂系接着剤は短時間硬化が可能で接続作業性に優
れ、分子構造上接着性に優れるなどの特徴から好ましく
適用できる。

【０００６】バインダ６の厚みは導電粒子が両面に頭を
露出させた状態にすることが望ましく、導電粒子径より
薄いものとする。また、バインダ６は接続時の加圧・加
熱で変形はしても、流動しない樹脂であることが望まし
い。さらに、バインダ６は電気的に絶縁物であることが
必須であり、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、光硬化性樹
脂等が広く利用でき、多孔質な樹脂や繊維状物を含んだ
樹脂であってもよい。導電粒子径は実用上５μｍ以下の
もの用いられるが、この場合、バインダ６の厚みは５μ
ｍ未満となるので、ピンホールが発生することがある
が、これらピンホールはあってもかまわない。むしろ、
ピンホールがあったほうが接着剤層１，３がバインダを
貫通して流動することや、層間の接着強度を増す意味で
好ましい。導電粒子５としては、一般的にはビーズ状ポ
リスチレン等のプラスチック粒子の表面を金属メッキし
たものが使用されるが金属粒子でもよい。製造のし易さ
からは、球状で粒子径が揃ったものが望ましい。また、
その表面を絶縁性の薄膜でコーティングした導電粒子で
も本発明に適用可能である。

【０００７】本発明の異方導電性接着フイルム製法の一
例としては、セパレータフイルム上に接着剤層３をロー
ルコータ等で形成し、その上にバインダ６を同様に形成
する。さらに、この上に散布法等で導電粒子を単層に散
布し、ロールラミネータ等でこの導電粒子をバインダ６
に押込み固定する。さらに、この上に接着剤層１をロー
ルコータ等で形成する方法が採用できる。バインダ６と
して光硬化性樹脂を採用することにより、単層に散布し
た導電粒子をバインダに押込み固定する作業が容易で、
かつ、光硬化させることにより流動を抑制することがで
き好ましい。バインダ６に押込まれた導電粒子の上下頭
部がバインダ６から露出することを確実にする方法とし
て次の方法は効果的である。図７に示すように、セパレ
ータ４に光硬化性樹脂３１を形成した後、この上に導電
粒子５を単層に散布し、ロールラミネータ等でこの導電
粒子を光硬化性樹脂３１（バインダ６１）に押込み、こ
の上面から紫外線を照射してバインダ６１を硬化させ
る。さらにこの上に、別のセパレータ４１上に絶縁性接
着剤層３を形成したものをラミネートする。この操作で
は導電粒子５の直下部は紫外線が照射されないために未
硬化状態なので、先のセパレータ４を剥がした後に化学
エッチイングすることにより、導電粒子直下部の樹脂を
除去し導電粒子を露出させることが確実にできる。ま
た、一般的に硬化前の光硬化性樹脂は流動性が高いため
に、粒子直下の未硬化樹脂を除去しなくとも、接続時の
加熱・加圧により導電粒子頭部と電極間から除去される
ので、エッチング工程を省ける場合も多い。

【０００８】本発明の異方導電性接着フイルムによる接
続時の作用を図３〜図６によりチップと回路基板の接続
について説明する。図３は本発明の異方導電性接着フィ
ルムによる接続前、図４は同接続後の状態を示す。ま
た、図５、図６は従来の異方導電性接着フィルムによる
接続前、同接続後の状態を示す。本発明の異方導電性接
着フィルムでは加圧・加熱後も導電粒子５は相対的に殆
ど移動しない。すなわち、本発明の異方導電性接着フィ
ルムの場合、加熱・加圧すると接着剤層１，３が流動し
てＩＣチップのバンプ間や回路基板の電極間の空隙を充
填するが、導電粒子５はバインダ６により固定されてい
るために加熱・加圧の前後で殆ど流動しない。従来の異
方導電性接着フイルムでは接着剤層の流動に伴って導電
粒子５が流動し、バンプに載る導電粒子の数はバンプ投
影面積相当分の面積中にある導電粒子より減少する。こ
の割合は粒子捕捉率として表現され、従来の異方導電性
接着フィルムでは１ないし２割程度である。一方、本発
明の異方導電性接着フィルムの場合、粒子捕捉率は９割
以上が期待できる。この捕捉率が大きいことは次の２つ
の効果がある。その１は異方導電性接着フィルムに添加
すべき導電粒子５の数を少なくできることである。この
ことは異方導電性接着フイルムの材料費の内、導電粒子
は９割程度を占めており、製品の製造コストを下げる効
果が大きい。その２は従来の異方導電性接着フィルムで
は図６に示すように、バンプの空隙や電極間に流動した
導電粒子５は隣接バンプ間や隣接電極間を短絡する危険
があるが、本発明ではこの危険を防止できる効果があ
る。

【０００９】

【実施例】以下本発明を実施例に基づき更に説明する
が、本発明はこれに限定されるものではない。なお、以
下に部とあるものは特に断りのない限り重量部である。実施例１ (異方導電性接着フィルムの作成)アクリルゴム(ガラス
転移点−１０℃、分子量５０万、官能基としてカルボキ
シル基１％含有)と熱活性型潜在性硬化剤含有の液状エ
ポキシ樹脂(エポキシ当量１８５)の比率を１０/９０と
し、酢酸エチルに溶解し固形分３０重量％の溶液を得
た。この溶液をセパレータフイルム(シリコン離形処理
した１００μｍＰＥＴフィルム)上に、アプリケータで
塗布・乾燥して厚み１５μｍの接着剤層を形成しシート
Ａを得た。（図８参照）このシートＡに光硬化性エポキシ樹脂（重量比でフェノ
キシ樹脂(ユニオンカーバイト社製、商品名ＰＫＨＡ)５
０部、光硬化性樹脂(エポキシアクリルオリゴマ及びア
クリレートモノマを３：１の重量比で混合したもの)５
０部、光開始剤(ベンゾフェノン)５部、増感剤(ミヒラ
ーケトン)１部、ビニルシランカップリング剤５部をト
ルエン/酢酸エチルに溶解した固形分７０重量％溶液を
アプリケータで塗布・乾燥して厚み４μｍの膜（バイン
ダ）を形成しシートＢを得た。さらにこのシートＢの上
に、粒径５±0.２μｍのポリスチレン系粒子にＮｉ/Ａ
ｕの厚み０．２/０．０２μｍの金属被覆を形成した導
電粒子をエアー吹き付けにより４０００ケ/ｍｍ²の割合
で散布しシ−トＣを得た。シートＣに離型処理した透明
なＰＥＴフィルムを被せて、ロールラミネータを通して
導電粒子をバインダ層に圧入した後上部ＰＥＴフイルム
を剥離してシートＤを得た。ついで別に作成したシート
ＡをシートＤに膜面同士を向かい合わせて重ねてロール
ラミネータを通してラミネートした後片面のセパレータ
を剥離し、その後、紫外線を照射して、バインダ層を硬
化して異方導電性接着フィルムを得た。(評価用試料の
作成) ポリイミドフィルム上に高さ１８μｍの銅の回路を有す
る２層ＦＰＣ回路(回路ピッチ１００μｍ、電極幅５０
μｍの平行電極)に５０μｍ角、高さ１５μｍのバンプ
サイズのテスト用ＩＣチップを接続した。まず、回路板
の端部電極に、前記異方導電性接着フィルムを１.５ｍ
ｍ幅で載置し、貼り付けた後にセパレータを剥離した。
次いで、ＩＣチップを位置合わせして１５０℃、２０ｋ
ｇｆ/ｍｍ²、１５秒で加熱・加圧接続した。 (評価)この接続体の回路板の回路を研磨して取り除きＩ
Ｃチップのバンプ上の導電粒子数を数えた結果、その数
は７〜１０個、平均９個であり、粒子捕捉率９０％の結
果を得た。また、バンプとの接続抵抗は１００ｍΩ以下
であり、８５℃、８５％ＲＨ,１０００時間処理後も変
化は殆ど無く良好な長期接続信頼性を得た。

【００１０】

【発明の効果】以上記述したように、本発明によれば、
粒子捕捉率が高く接続信頼性に優れる異方導電性接着フ
ィルムが得られる。これにより、高価な導電粒子の添加
量を大幅に低減でき、その製造コストを大幅にさげる効
果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の異方導電性接着フィルムの一例を示す
断面図。

【図２】異方導電層２の拡大断面図。

【図３】本発明の異方導電性接着フィルムによる回路基
板上へのＩＣチップ実装前を示す断面図。

【図４】本発明の異方導電性接着フィルムによる回路基
板上へのＩＣチップ実装後を示す断面図。

【図５】従来の異方導電性凄着フィルムによる回路基板
上へのＩＣチップ実装前を示す断面図。

【図６】従来の異方導電性接着フィルムによる回路基板
上へのＩＣチップ実装後を示す断面図。

【図７】異方導電層から導電粒子頭部を露出させる一方
法を説明する要部工程図。

【図８】本発明にかかる異方導電性接着フィルムの製造
工程の断面図。

【符号の説明】

１接着剤層２異方導電層３接着剤層４セパレータ５導電粒子６バインダ１１接着剤２１ＩＣチップ２２バンプ２３回路基板２４回路電極３１光硬化性樹
脂

フロントページの続き (72)発明者広沢幸寿茨城県下館市大字五所宮1150番地日立化成工業株式会社五所宮事業所内Ｆターム(参考） 5E051 CA03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】導電粒子が単層に分散配置されその厚みを
導電粒子径と同等以下とした絶縁性のバインダで固定し
た異方導電層の片面又は両面に絶縁性の接着剤層を形成
してなる異方導電性接着フィルム。
【請求項２】バインダが回路接続時の熱圧では流動しな
い材料でなる請求項１記載の異方導電性接着フィルム。
【請求項３】バインダが光硬化性樹脂からなる請求項１
または２記載の異方導電性接着フィルム。
【請求項４】セパレータフイルム上に第１の接着剤層を
形成する工程、その上にバインダ層を形成するととも
に、その上に導電粒子を単層に散布する工程、前記導電
粒子をバインダ層に圧入する工程、さらにその上に第２
の接着剤層を形成する工程を含んでなる異方導電性接着
フィルムの製造方法。