JP2001240816A - 異方導電性接着フィルム - Google Patents

異方導電性接着フィルム

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JP2001240816A
JP2001240816A JP2000050180A JP2000050180A JP2001240816A JP 2001240816 A JP2001240816 A JP 2001240816A JP 2000050180 A JP2000050180 A JP 2000050180A JP 2000050180 A JP2000050180 A JP 2000050180A JP 2001240816 A JP2001240816 A JP 2001240816A
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博之 熊倉
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 異方導電性接着フィルムを用いて、ポリエス
テルベースのフレキシブル回路基板にＩＣチップ等の電
子部品を実装する場合に、接着性や導通信頼性を向上さ
せる。 【解決手段】 異方導電性接着フィルム１Ａが、第１の
絶縁性接着剤層２と、硬化後の弾性率が第１の絶縁性接
着剤層２の硬化後の弾性率よりも低い第２の絶縁性接着
剤層３と、第１の絶縁性接着剤層２又は第２の絶縁性接
着剤層３の少なくとも一方に分散している導電粒子４か
らなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体チップ等の
電子部品と回路基板との電気的機械的接続に使用する異
方導電性接着フィルムに関し、特に、ポリエステルベー
スのフレキシブル回路基板に半導体チップをフリップチ
ップ実装する場合に好適な異方導電性接着フィルムに関
する。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体チップ等の電子部品と回路
基板、あるいは回路基板同士を電気的機械的に接続する
ために異方導電性接着フィルム（ＡＣＦ）が使用されて
いるが、近年では特に携帯電話やＩＣカード等の分野に
おいて、フレキシブル回路基板（ＦＰＣ）上にＩＣチッ
プをフリップチップ実装（ＣＯＦ）するために異方導電
性接着フィルムが広く使用されている。
【０００３】異方導電性接着フィルムとしては、一般
に、エポキシ樹脂系の単層の絶縁性接着剤層中に導電粒
子を分散させた単層構造のものが使用されている。ま
た、同一組成の絶縁性接着剤で導電粒子を分散させた層
と分散させない層との二層構造としたものや、導電粒子
を分散させた絶縁性接着剤層と、その絶縁性接着剤と組
成の一部を変えた絶縁性接着剤からなる層との二層構造
のものも知られている。
【０００４】一方、携帯電話やＩＣカード等の分野で
は、価格競争のためにコスト低減の要求が強い。そのた
め、これらの分野で使用するフレキシブル回路基板とし
ては、従前のポリイミドベースのものに対して、ポリエ
ステルベースのものが多用されるようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ポリエ
ステルベースのフレキシブル回路基板はその表面性の影
響でポリイミドベースのものに比して接着性が低く、一
方、従来のエポキシ樹脂系の絶縁性接着剤を用いた異方
導電性接着フィルムは弾性率が高いため、電子部品を実
装するフレキシブル回路基板をポリイミドベースのもの
からポリエステルベースのものに変更すると電子部品と
回路基板との接着性が低下するという問題があった。
【０００６】これに対しては、異方導電性接着フィルム
の絶縁性接着剤として、接着性が高く弾性率の低いアク
リレート系のものを使用することが試みられたが、その
場合には、接着性は向上しても導通信頼性が劣るという
問題が生じた。
【０００７】このため、ポリエステルベースのフレキシ
ブル回路基板にＩＣチップ等の電子部品を実装する場合
に従来の異方導電性接着フィルムを用いると、接着性や
導通信頼性に関して、所定のスペックを満足させること
ができないという問題が生じた。
【０００８】本発明は、このような従来技術の問題点を
解決しようとするものであり、異方導電性接着フィルム
を用いて、ポリエステルベースのフレキシブル回路基板
にＩＣチップ等の電子部品を実装する場合でも、高い接
着性や導通信頼性を得られるようにすることを目的とす
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、異方導電
性接着フィルムを用いて、ポリエステルベースのフレキ
シブル回路基板にＩＣチップ等の電子部品を実装する場
合に、異方導電性接着フィルムを構成する絶縁性接着剤
層を、電子部品側の層とフレキシブル回路基板側の層と
を有する複層構成とし、フレキシブル回路基板側の絶縁
性接着剤層の硬化後の弾性率を、電子部品側の絶縁性接
着剤層の硬化後の弾性率よりも低くすることにより、接
着性と導通信頼性を共に向上させられることを見出し、
本発明を完成させるに至った。
【００１０】すなわち、本発明は、第１の絶縁性接着剤
層と、硬化後の弾性率が第１の絶縁性接着剤層の硬化後
の弾性率よりも低い第２の絶縁性接着剤層と、第１の絶
縁性接着剤層又は第２の絶縁性接着剤層の少なくとも一
方に分散している導電粒子からなる異方導電性接着フィ
ルムを提供する。
【００１１】また、本発明は、上述の異方導電性接着フ
ィルムを用いて半導体チップと回路基板とを電気的機械
的に接続する方法であって、異方導電性接着フィルムの
第１の絶縁性接着剤層を半導体チップ側に配し、第２の
絶縁性接着剤層を回路基板側に配する接続方法を提供す
る。
【００１２】さらに、本発明は、上述の異方導電性接着
フィルムを用いて半導体チップと回路基板とを電気的機
械的に接続した接続構造体であって、異方導電性接着フ
ィルムの第１の絶縁性接着剤層の硬化物が半導体チップ
と接着し、第２の絶縁性接着剤層の硬化物が回路基板と
接着している接続構造体を提供する。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明を
詳細に説明する。なお、各図中、同一符号は同一又は同
等の構成要素を表している。
【００１４】図１は、本発明の異方導電性接着フィルム
１Ａを用いて、ＩＣチップ１０と回路基板２０とを接続
する方法の説明図である。
【００１５】異方導電性接着フィルム１Ａは、第１の絶
縁性接着剤層２と、第２の絶縁性接着剤層３との二層構
造となっており、これら双方の絶縁性接着剤層２、３に
はそれぞれ導電粒子４が分散している。
【００１６】本発明の異方導電性接着フィルム１Ａで
は、第１の絶縁性接着剤層２の硬化後の弾性率ｃ1が、
第２の絶縁性接着剤層３の硬化後の弾性率ｃ2よりも大
きいことを特徴としている。絶縁性接着剤層２、３の硬
化後の弾性率の比ｃ1／ｃ2は、好ましくは１０以上であ
る。これにより、ＩＣチップ１０と回路基板２０とを異
方導電性接着フィルム１Ａを用いて接続する場合に、回
路基板２０がポリエステルベースの基材フィルム２１に
配線回路２２を設けたものであっても、第１の絶縁性接
着剤層２側をＩＣチップ１０側に配し、第２の絶縁性接
着剤層３を回路基板２０側に配して接続することによ
り、回路基板がポリイミドベースである場合と同等以上
に接着性と導通信頼性の双方を向上させることができ
る。
【００１７】このように絶縁性接着剤層２、３の硬化後
の弾性率を異ならせる方法としては、特に制限はない
が、同種の絶縁性樹脂を用いると硬化剤の種類や添加量
等を調整しても硬化後の弾性率を十分に異ならせること
が難しいので、異種の絶縁性樹脂を用いることが好まし
い。例えば、第１の絶縁性接着剤層２を熱硬化性エポキ
シ系接着剤等から形成し、第２の絶縁性接着剤層３を熱
硬化性アクリレート系接着剤等から形成する。特に、保
存性と速硬化性等の特性面から、第１の絶縁性接着剤層
２をイミダゾール系潜在性硬化剤を用いた熱硬化性エポ
キシ系接着剤から形成し、第２の絶縁性接着剤層３をパ
ーオキサイド系硬化剤を用いた熱硬化性アクリレート系
接着剤から形成することが好ましい。この場合、熱硬化
性エポキシ系接着剤は、ビスフェノールＡ型エポキシ樹
脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、テトラブロモビ
スフェノールＡ型エポキシ樹脂等の一般的なエポキシ樹
脂から構成することができる。また、熱硬化性アクリレ
ート系接着剤は、反応性二重結合を有するウレタンアク
リレート、ポリエステルアクリレート、エポキシアクリ
レート等から構成することができる。
【００１８】第１の絶縁性接着剤層２の厚みｔ1と第２
の絶縁性接着剤層３の厚みｔ2との比ｔ1／ｔ2は、０．
１５以上７以下とすることが好ましい。この比ｔ1／ｔ2
が０．１５未満であると第１の絶縁性接着剤層２の形成
効果が十分に現れず、導通信頼性が低下する。反対に、
比ｔ1／ｔ2が７を超えると第２の絶縁性接着剤層３の形
成効果が十分に現れず、接着性が低下する。
【００１９】第１の絶縁性接着剤層２の厚みｔ1と第２
の絶縁性接着剤層３の厚みｔ2との合計の厚みは、従来
の単層の異方導電性接着フィルムと同様とすることがで
き、通常、１０〜１００μｍとすることが好ましい。
【００２０】一方、導電粒子４としては、例えば、Ｎ
ｉ、Ａｇ、Ｃｕ又はこれらの合金等からなる金属粉、球
状樹脂粒子の表面に金属メッキを施したもの、これら電
気的良導体からなる粒子の表面に絶縁性樹脂被膜を設け
たものなど、従来より異方導電性接着剤に用いられてい
る種々の導電性粒子を使用することができる。導電性粒
子の粒径は、０．２〜２０μｍとすることが好ましい。
また、第１の絶縁性接着剤層２に分散させる導電粒子４
と、第２の絶縁性接着剤層３に分散させる導電粒子４と
は、同一のものを使用してもよく、異なるものを使用し
てもよい。
【００２１】異方導電性接着フィルム１Ａの製造方法と
しては、第１の絶縁性接着剤層形成用組成物と第２の絶
縁性接着剤層形成用組成物中にそれぞれ導電粒子４を常
法により分散させ、フィルム化し、得られた２枚のフィ
ルムを重ね合わせて圧着することにより製造できる。ま
た、導電粒子４を分散させた第１の絶縁性接着剤層２又
は第２の絶縁性接着剤層３の一方を形成した後、その上
にもう一方の導電粒子４を分散させた絶縁性接着剤形成
用組成物を塗布し、フィルム化することにより形成して
もよい。生産性の点からは、各々のフィルムを重ね合わ
せる方法が好ましい。
【００２２】本発明の異方導電性接着フィルムは、硬化
後の弾性率の異なる２層の絶縁性接着剤層を設ける限り
種々の態様をとることができる。例えば、上述の図１の
異方導電性接着フィルム１Ａでは導電粒子４が第１の絶
縁性接着剤層２と第２の絶縁性接着剤層３の双方に分散
されているが、図２の異方導電性接着フィルム１Ｂのよ
うに、導電粒子４を第１の絶縁性接着剤層２には分散さ
せず、第２の絶縁性接着剤層３のみに分散させてもよ
い。これにより、バンプ面積の小さいファインパターン
の場合に、パターンがより多くの導電粒子を捕捉できる
ようになるので好ましい。
【００２３】また、図３に示すように、導電粒子４を第
２の絶縁性接着剤層３には分散させず、第１の絶縁性接
着剤層２のみに分散させてもよい。
【００２４】また、本発明の異方導電性接着フィルムに
おいては、硬化後の弾性率の異なる２層の絶縁性接着剤
層の他に、必要に応じて他の絶縁性接着剤層を第１の絶
縁性接着剤層２と第２の絶縁性接着剤層３との間に設け
た三層以上の多層構造としてもよい。
【００２５】本発明の異方導電性接着フィルムは、種々
の電子部品と回路基板との接続や、回路基板同士の接続
等に使用することができる。この場合、接続対象とする
回路基板としては、ポリエステルベースの回路基板、ポ
リイミドベースの回路基板、等をあげることができる。
【００２６】特に、ＩＣチップ等の半導体チップをポリ
エステルベースの回路基板にフリップチップ実装する場
合に、本発明の異方導電性接着フィルムの第１の絶縁性
接着剤層を半導体チップ側に配し、第２の絶縁性接着剤
層を回路基板側に配して接続することにより、従来の異
方導電性接着フィルムを使用した場合に比して、接着性
や導通信頼性を顕著に向上させることができる。したが
って、本発明は、かかる接続方法やかかる接続方法によ
り接続された接続構造体も包含する。
【００２７】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説
明する。
【００２８】実施例１〜１０、比較例１〜３ 表１の配合組成のフィルム１〜フィルム５を表２又は表
３に示した厚さで作製し、得られたフィルムを表２又は
表３に示した組み合わせで重ね合わせ、圧着することに
より二層構造の異方導電性接着フィルムを作製した。ま
た、各フィルム１〜５を熱プレスにより５０μｍ厚のフ
ィルム状に硬化させ、硬化後の弾性率（３０℃）を動的
粘弾性測定装置（オリエンテック社）により求めた。結
果を表１に示す。
【００２９】評価 ＰＥＴベースの基材フィルム上に粘着剤層を介してアル
ミニウムの配線パターンが形成されているフレキシブル
回路基板と、ＩＣチップ（４×４ｍｍ□、ＩＣチップの
厚みｔ＝０．１５ｍｍ）とを、各実施例及び比較例の異
方導電性接着フィルムを介して加熱加圧（２００℃、１
Ｎ／バンプ、１０秒）することにより接続した。
【００３０】得られた接続構造体の(1)接着強度、(2)導
通信頼性、(3)耐衝撃性を、次のように評価した。結果
を表２及び表３に示す。
【００３１】(1)接着強度 ＩＣチップをガラス上に固定し、フレキシブル回路基板
を９０゜方向に５０ｍｍ／ｍｉｎの引っ張り速度で剥離
し、このときの剥離強度を測定した。なお、剥離強度が
４Ｎ／ｃｍ以上であれば十分な接続信頼性が得られ、２
Ｎ／ｃｍ以上であれば若干信頼性は低下するが十分に実
用性があり、２Ｎ／ｃｍ未満であればＮＧである。
【００３２】(2)導通信頼性 ６０℃、９５％ＲＨ、５００時間のエージング後の抵抗
値が、エージング前の初期抵抗値の２倍未満の場合を
○、２倍以上５倍未満の場合を△、５倍以上の場合を×
と評価した。
【００３３】(3)耐衝撃性 接続構造体のＩＣチップ周辺に、プラスチック製の棒で
１Ｎ程度の軽衝撃を与えた後の抵抗値が、軽衝撃を与え
る前の初期抵抗値の２倍未満の場合を○、２倍以上５倍
未満の場合を△、５倍以上の場合を×と評価した。
【００３４】
【表１】 （単位：重量部） 成分 フィルム１ フィルム２ フィルム３ フィルム４ フィルム５ 固形エポキシ樹脂(*1) ３５ 熱潜在性硬化剤(*2) ６５ アクリルゴム(*3) ５５ ← ← ← ウレタンアクリレート(*4) ３０ ４０ １５ 多官能アクリレート(*5) １０ ２５ ４０ パーオキサイド化合物(*6) ５ ← ← ← 導電粒子(*7) １５ ← ← ← ← 硬化後の弾性率(30℃)[GPa] 2 2×10-2 5×10-2 1×10-1 3×10-1 注 (*1)油化シェルエポキシ社、ＥＰ１００９ (*2)旭チバ社、ＨＸ３９４１ＨＰ (*3)帝国化学社、ＷＳ−０２３ (*4)荒川化学工業社、ビームセット５０４Ｈ (*5)東亜合成社、アロニックスＭ３１５ (*6)日本油脂社、パーキュアＷＯ (*7)Ｎｉ粒子、粒径５μｍ以下
【００３５】
【表２】 実施例1 実施例2 実施例3 実施例4 実施例5 実施例6 実施例7 フィルム １ チッフ゜側 チッフ゜側 チッフ゜側 チッフ゜側 チッフ゜側 チッフ゜側 チッフ゜側 25μｍ 20μｍ 15μｍ 10μｍ 5μｍ 15μｍ 15μｍ フィルム ２ 基板側 基板側 基板側 基板側 基板側 基板側 基板側 5μｍ 10μｍ 15μｍ 20μｍ 25μｍ フィルム ３ 基板側 15μｍ フィルム ４ 基板側 15μｍ フィルム ５ フィルム 厚の比(チッフ゜側/基板側) ５ ２ １ ０．５ ０．２ １ １フィルム 硬化物弾性率比(チッフ゜側/基板側) １００ １００ １００ １００ １００ ４０ ２０ 接着強度(N/cm) 4.2 5.8 8.0 8.2 8.5 8.9 8.4 導通信頼性 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 耐衝撃性 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○
【００３６】
【表３】 実施例8 実施例9 実施例10 比較例1 比較例2 比較例3フィルム １ チッフ゜側 チッフ゜側 チッフ゜側 基板側 27μｍ 3μｍ 15μｍ 15μｍ 30μｍ フィルム ２ 基板側 基板側 チッフ゜側 3μｍ 27μｍ 15 μｍ 30μｍ フィルム３ フィルム４ フィルム ５ 基板側 15μｍ フィルム 厚の比(チッフ゜側/基板側) ９ ０．１１ １ １ − −フィルム 硬化物弾性率比(チッフ゜側/基板側) １００ １００ ６．７ ０．０１ − − 接着強度(N/cm) 3.2 8.7 2.9 2.5 1.2 7.8 導通信頼性 ○ △ ○ × ○ × 耐衝撃性 ○ △ ○ × ○ ×
【００３７】表２、表３の結果から、エポキシ系のフィ
ルム１（弾性率：2 GPa）を単層で用いた比較例２で
は、接着性が低く、アクリレート系のフィルム２（弾性
率：2×10-2 GPa）を単層で用いた比較例３では、導通
信頼性と耐衝撃性が劣っていることがわかる。また、こ
れらフィルム１とフィルム２の二層構造にした場合で
も、フィルム１を基板側に配し、フィルム２をチップ側
に配して接続した比較例１では接着強度が比較的低く、
導通信頼性や耐衝撃性も劣っていることがわかる。
【００３８】これに対し、エポキシ系のフィルム１（弾
性率：2 GPa）をチップ側に配し、アクリレート系のフ
ィルム２〜５（弾性率：2×10-2〜3×10-1 GPa）を基板
側に配して接続した実施例１〜１０では、接着強度、導
通信頼性、耐衝撃性のいずれも優れており、特に、フィ
ルム１とフィルム２〜５との弾性率の比が１０以上で、
厚さの比が０．１５以上７以下である実施例１〜７にお
いては、接着強度、導通信頼性、耐衝撃性がさらに優れ
ていることがわかる。
【００３９】
【発明の効果】本発明の異方導電性接着フィルムによれ
ば、ポリエステルベースのフレキシブル回路基板にＩＣ
チップ等の電子部品を実装する場合でも、高い接着性や
導通信頼性を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の接続方法の説明図である。
【図２】 本発明の接続方法の説明図である。
【図３】 本発明の接続方法の説明図である。
【符号の説明】
１Ａ、１Ｂ、１Ｃ 異方導電性接着フィルム ２ 第１の絶縁性接着剤層 ３ 第２の絶縁性接着剤層 ４ 導電粒子 １０ ＩＣチップ ２０ 回路基板 ２１ 基材フィルム ２２ 配線回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4J004 AA10 AA13 AA17 AA19 BA03 CE01 FA05 5E319 AA03 AA07 AB05 AC03 BB16 CC61 5G307 HA02 HB03 HC01

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 第１の絶縁性接着剤層と、硬化後の弾性
    率が第１の絶縁性接着剤層の硬化後の弾性率よりも低い
    第２の絶縁性接着剤層と、第１の絶縁性接着剤層又は第
    ２の絶縁性接着剤層の少なくとも一方に分散している導
    電粒子からなる異方導電性接着フィルム。
  2. 【請求項２】 第１の絶縁性接着剤層の硬化後の弾性率
    ｃ1と第２の絶縁性接着剤層の硬化後の弾性率ｃ2の比ｃ
    1／ｃ2が１０以上である請求項１記載の異方導電性接着
    フィルム。
  3. 【請求項３】 第１の絶縁性接着剤層の厚みｔ1と第２
    の絶縁性接着剤層の厚みｔ2との比ｔ1／ｔ2が０．１５
    以上７以下である請求項２記載の異方導電性接着フィル
    ム。
  4. 【請求項４】 第１の絶縁性接着剤層がイミダゾール系
    潜在性硬化剤を用いた熱硬化性エポキシ系接着剤からな
    り、第２の絶縁性接着剤層がパーオキサイド系硬化剤を
    用いた熱硬化性アクリレート系接着剤からなる請求項１
    〜３のいずれかに記載の異方導電性接着フィルム。
  5. 【請求項５】 導電粒子が第２の絶縁性接着剤層に分散
    している請求項１〜４のいずれかに記載の異方導電性接
    着フィルム。
  6. 【請求項６】 半導体チップと回路基板とを請求項１〜
    ５のいずれかに記載の異方導電性接着フィルムを用いて
    電気的機械的に接続する方法であって、異方導電性接着
    フィルムの第１の絶縁性接着剤層を半導体チップ側に配
    し、第２の絶縁性接着剤層を回路基板側に配する接続方
    法。
  7. 【請求項７】 回路基板がポリエステルベースの回路基
    板である請求項６記載の接続方法。
  8. 【請求項８】 半導体チップと回路基板とを請求項１〜
    ５のいずれかに記載の異方導電性接着フィルムを用いて
    電気的機械的に接続した接続構造体であって、異方導電
    性接着フィルムの第１の絶縁性接着剤層の硬化物が半導
    体チップと接着し、第２の絶縁性接着剤層の硬化物が回
    路基板と接着している接続構造体。
  9. 【請求項９】 回路基板がポリエステルベースの回路基
    板である請求項８記載の接続構造体。
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