JP2002270641A

JP2002270641A - ベアチップ用異方導電性フィルム

Info

Publication number: JP2002270641A
Application number: JP2001068081A
Authority: JP
Inventors: Kouya Matsuura; 航也松浦; Akinori Yokoyama; 明典横山
Original assignee: Asahi Kasei Corp
Current assignee: Asahi Kasei Corp
Priority date: 2001-03-12
Filing date: 2001-03-12
Publication date: 2002-09-20

Abstract

(57)【要約】【課題】ベアチップ用異方導電性フィルムを用いて、
ベアチップ実装を行う場合において、荷重が大きかった
り、圧接ヘッドの水平が十分にとれていないと導電粒子
が必要以上に潰れ、接続不良が発生する。この問題を解
決するベアチップ用異方導電性フィルムを提供する。【解決手段】非破壊性の球状金属導電粒子を用い、接
続されたＬＳＩチップバンプと基板上電極との間に圧接
された金属導電粒子の接触面の形状が略円状あるいは略
楕円状であるベアチップ用異方導電性フィルムである。
また、本発明の球状金属導電粒子は、銅合金導電粒子で
あることを特徴とする。銅合金導電粒子は、一般式Ｍ_ｘ
Ｃｕ_１−ｘ（ＭはＡｇ及びＡｕより選ばれた１種以上、
ｘは原子比で０．０１≦ｘ≦０．６）で表され、且つ粒
子表面の銀あるいは金濃度が平均の銀あるいは金濃度よ
り高く、平均粒子径２〜１５μｍであることを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はベアチップ用異方導
電性フィルムを用いたＬＳＩチップ、素子、部品と基板
との接続、あるいは接続構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば特開平９−１９６９などに開示さ
れているように、ＬＳＩチップの接続面と基板上電極と
を接続するのに、異方導電性フィルムを用いた方法が知
られている。異方導電性フィルムは、これをＬＳＩチッ
プと基板上電極の間に挟み、圧接することによって両者
を導通させるが、そのためにフィルム中には導電粒子が
分散されている。導電粒子としては、従来プラスチック
に金メッキを施したものや、アトマイズ粉、還元粉等の
金属粉が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来のプラスチックに
金メッキを施した導電粒子（以下「金メッキプラスチッ
ク粒子」という。）を用いた異方導電性フィルムでは、
ＬＳＩチップバンプと基板上端子との間に挟まれ、変形
する導電粒子の変形後の厚さによって決まる所定の間隔
となるように、接続時の荷重を設定しなければならな
い。しかし、この荷重が大きい場合には、導電粒子が必
要以上に潰れ、接続不良が発生する。このため、この荷
重を得る加圧力は接続面積や加圧ヘッドの面積によって
設定しなおさなければならなかった。その上、圧接ヘッ
ドと基板との平行度にずれが発生した場合、ＬＳＩチッ
プ端部に必要以上の荷重がかかり、図１に示したように
導電粒子が必要以上に潰れたＬＳＩチップバンプにおい
て、接続不良が発生するという問題があった。また、バ
ンプ高さにばらつきのあるＬＳＩチップを用いて接続す
る場合、高さの高いバンプに所定の荷重より大きい荷重
がかかり接続不良が発生しやすい。このため、ＬＳＩチ
ップバンプの高さばらつきの管理が必要である。

【０００４】また、液晶表示用チップ（ドライバーＩ
Ｃ）をガラス基板に接続する場合などのファインピッチ
接続を行う場合には、ＬＳＩチップバンプ上の圧接され
た導電粒子数が数個から数十個という接続になる。異方
導電性フィルムによる接続において、ある一箇所のＬＳ
Ｉチップバンプによって圧接される導電粒子の数は確率
によって決まり、ばらつきが発生する。圧接された導電
粒子の数は電気伝導性の信頼性に大きく関わり、圧接さ
れた導電粒子数が数個の場合では、接続不良が発生する
という問題がある。このため、接続を行った後に、ＬＳ
Ｉチップバンプ上の圧接された導電粒子の数を検査する
必要がある。加えて、これまでの導電粒子（金メッキプ
ラスチック粒子、金属粉）は、個々の導電粒子同士の接
続信頼性が悪く、良好な導通を得るには、一箇所のＬＳ
Ｉチップバンプに最低５個以上の圧接された導電粒子が
必要であった。このため、やはり圧接後の導電粒子数の
検査が必要であった。

【０００５】特に、従来の金メッキプラスチック粒子の
場合、必要以上の荷重がかかったり、圧接ヘッドと基板
との平行がずれていたりすると導電粒子が破壊され、画
像認識による導電粒子の認識が困難になるという問題が
あった。さらには、信頼性向上の目的でＬＳＩチップバ
ンプ上の圧接された導電粒子数を多くするためには、異
方導電性フィルム中に多くの導電粒子を分散させる必要
があり、このためベアチップ用異方導電性フィルムが高
価になるという問題があった。

【０００６】また、導電粒子として金属粉を用いると、
金属粉に通常に混入している不均一粒子が検査において
圧接された導電粒子として認識されにくいため不良と判
断されがちであった。また、圧接された金属導電粒子と
圧接されていない金属導電粒子とのコントラストの差が
少なく、かつバンプとのコントラストの差が少ないた
め、検査が困難であるという問題があった。

【０００７】本発明は、以上述べたように、加圧力が大
きくなったり、圧接ヘッドと基板との平行がずれている
場合に、導電粒子が必要以上に潰れたり、導電粒子が破
壊されて接続不良が発生するという問題点を解決するこ
とを目的とする。また、本発明は接続後の圧接された導
電粒子の形状が一定でなく検査が困難であるという問題
点を解決し、良好な異方導電接続が可能な異方導電性フ
ィルムを提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、圧接荷重により変形する球状金属導電粒
子と有機バインダーとからなるベアチップ用異方導電性
フィルムを構成としている。また、本発明は、前記フィ
ルムを用いてＬＳＩチップバンプと基板上電極とが接続
された場合において、両者の間で圧接された金属導電粒
子のうち９０％以上が、電気的な接触面の形状が略円状
あるいは略楕円状であることを特徴とする。すなわち、
本発明の異方導電性フィルム中の球状金属導電粒子は、
どのような荷重によっても接触面が図２のように略円状
あるいは略楕円状に変形し、この時の圧接された金属導
電粒子には、われ、ひびなどの金属導電粒子の破壊はな
いという特徴をもつ。この略円状あるいは略楕円状と
は、圧接された金属導電粒子と基板上電極との接触面を
基板に対して垂直に見たときの形状をいう。

【０００９】本発明の異方導電性フィルムに用いる球状
金属導電粒子は、基板に圧接された時に変形して基板と
の接触面が略円状あるいは略楕円状となるものであり、
このため、圧接前の金属導電粒子は、あらゆる方向から
粒子を観察しても突起物や凸凹がなく、かつ球状あるい
は略球状（楕円球を含む）の形状を有している。本願明
細書でいう球状金属導電粒子とは、上記したように突起
物や凸凹のない球状または略球状の金属導電粒子を意味
する。このような粒子は製造された粒子群から突起物や
凸凹を有するものを分別することによって得ることがで
きる。

【００１０】圧接前の金属導電粒子に突起物や凸凹があ
ると、圧接した場合に導電粒子と基板上電極との接触面
の形状が略円状あるいは略楕円状とならず、凹凸が発生
し不規則なものとなるため、圧接された導電粒子の画像
認識に適さない。

【００１１】本発明の球状金属導電粒子は、これまで知
られていた金属粉より球状に近いものであるため、圧接
後の形状が安定して略円状あるいは略楕円状となり、圧
接後の検査が容易となるものである。球状導電粒子の中
でも、固く変形しにくいもの、変形時に割れるという問
題があるもの、バンプとのコントラストが悪くバンプ上
の圧接された導電粒子として認識されにくいものは本発
明に適さない。本発明は、上記したように金属導電粒子
として、圧接時の荷重によって変形し基板との接触面が
略円状あるいは略楕円状を呈する球状金属導電粒子を用
いることで、従来の導電粒子の問題を解決できた。

【００１２】さらに、本発明のベアチップ用異方導電性
フィルムは、これを用いてＬＳＩチップバンプと基板と
を接続した時に、圧接された金属導電粒子と基板上電極
との接触面において、基板に対して垂直方向から見たと
きの圧接された金属導電粒子の一粒子内最大径（Ｒ）と
最小径（ｒ）との比（ｒ／Ｒ）が、０．５≦ｒ／Ｒ≦１
であることを特徴とする。この時の最大径（Ｒ）と最小
径（ｒ）の測定法を以下に示す。図２に示すように、圧
接された金属導電粒子の基板との接触面を、光学顕微鏡
を用いて基板に対して垂直方向に観察し、２本の平行な
直線でその接触面を挟みこんだ時の距離が最大の場合を
最大径（Ｒ）、円の内側から２本の平行な直線の距離を
広げていき、外周部に接したときの距離が最小の場合を
最小径（ｒ）としている。圧接された導電粒子にわれが
生じた場合には、われを考慮して図１のようにして最大
径（Ｒ）と最小径（ｒ）を求める。

【００１３】圧接された金属導電粒子のうち基板との接
触面が略円状あるいは略楕円状であるものの割合が９０
％未満である場合、ＬＳＩチップバンプ上の圧接された
導電粒子数検査における画像認識結果と実際に圧接され
た金属導電粒子数との違いが大きくなる。そのため、所
定の導電粒子数よりも少ない個数として認識され、不良
と判断されてしまう。圧接された金属導電粒子のうち基
板との接触面が略円状あるいは略楕円状であるものの割
合は好ましくは９０％以上であり、より好ましくは９５
％以上であることが望ましい。

【００１４】かつ、圧接された金属導電粒子の一粒子内
最大径（Ｒ）と最小径（ｒ）との比（ｒ／Ｒ）が０．５
≦ｒ／Ｒ≦１であることが好ましい。最大径と最小径と
の比が０．５未満であると、画像認識において圧接され
た粒子として認識されにくい。圧接された金属導電粒子
の一粒子内最大径（Ｒ）と最小径（ｒ）との比（ｒ／
Ｒ）は０．５≦ｒ／Ｒ≦１が好ましく、より好ましくは
０．８≦ｒ／Ｒ≦１である。

【００１５】本発明に用いる金属導電粒子の成分として
は、Ｃｕ、Ａｇ、Ｓｎ、Ａｕ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｐｂ、Ｔｉ
を含むものが好ましい。Ｎｉを９０％以上含む球状金属
導電粒子は固く、変形性に乏しく、また、接続の際、基
板電極にダメージを与えるため本発明には適さない。ま
た、表面にスパイク状の突起や凹凸のあるＮｉを主成分
とする導電粒子も変形性に乏しく、基板電極にダメージ
を与えるため、本発明に適さない。本発明の金属導電粒
子としては、上記の中でも銅合金導電粒子が好ましい。
なかでも銅合金導電粒子として好ましいものは、一般式
Ｍ_ｘＣｕ_１−ｘ（ＭはＡｇ及びＡｕより選ばれた１種以
上であり、ｘは原子比であって０．０１≦ｘ≦０．６）
で表され、且つ粒子表面の銀あるいは金濃度が平均の銀
あるいは金濃度より高く、平均粒子径２〜１５μｍの銅
合金導電粒子であることを特徴とする。この銅合金導電
粒子は、銅と銀及び金の両者の高導電性を有する導電粒
子であるため、接続時の高導電性が維持できる他、ファ
インピッチ接続において圧接された粒子数が減少しても
なお高導電性が維持でき、かつ変形しやすいという特徴
を持つ。

【００１６】ここで、銅合金導電粒子の一般式Ａ_ｘＣｕ
_１−ｘにおけるｘが０．６を超える場合には、銀成分が
多いため隣接電極間でのマイグレーションの問題が起こ
り短絡につながる。ｘが０．０１未満の場合には、耐酸
化性が不足して導通抵抗が著しく上がる。好ましくは、
ｘが０．０４〜０．４である。

【００１７】また、金属粒子表面の銀あるいは金濃度は
平均の銀あるいは金濃度より高いことが好ましい。銅を
主成分とした金属粒子表面の銀及び金濃度が平均の銀及
び金濃度より高いことで電極との接続点での金属粒子の
酸化劣化が防止でき、且つ銀のマイグレーション性を防
止できる。銅合金導電粒子の表面の銀あるいは金濃度
は、平均の銀あるいは金濃度の１．５倍以上が好まし
く、さらに２倍以上が好ましい。この場合の粒子表面の
銀、金濃度とは、ＸＰＳ（Ｘ線光電子分光分析計、例え
ばＫＲＡＴＯＳ社製、ＸＳＡＭ８００）で測定した、Ａ
ｇ３ｄ、Ａｕ４ｆの面積値から装置内補正係数を用いて
算出した値（Ａｇ＋Ａｕ／（Ｃｕ＋Ａｇ＋Ａｕ））を用
いることができる。銅合金導電粒子の例えば平均銀濃
度、平均銅濃度、平均金濃度は、銅合金導電粒子を濃硝
酸溶液中あるいは王水に溶解してＩＣＰ（高周波誘導結
合型プラズマ分析計、例えばセイコー電子工業製、ＪＹ
３８Ｐ２）を用いて測定することができる。

【００１８】また、銅合金導電粒子の平均粒子径は２〜
１５μｍが好ましい。２μｍ未満であると、加圧時にＬ
ＳＩチップバンプと電極間に挟まれる導電粒子が電極面
の粗さ程度の大きさになり、接続した製品の導電性、耐
環境性が悪くなる。１５μｍを超える場合には、ファイ
ンピッチ接続での隣接電極間において短絡が発生しやす
くなる。好ましくは平均粒子径が２〜１０μｍである。
本発明における平均粒子径としては、レーザー回折型測
定装置（例えばＳＹＭＰＡＴＥＣＨＥＲＯＳ＆ＲＯＤ
ＯＳ社製、ＲＯＤＯＳＳＲ型）を用いて測定した体積
積算平均粒子径を用いることができる。

【００１９】また、本発明で用いる球状金属導電粒子と
しての銅合金導電粒子は、例えば高温プラズマ法や不活
性ガスアトマイズ法を用いて作製されるのが好ましい。
不活性ガスアトマイズ法は窒素、ヘリウム、水素、アル
ゴン及びこれらの混合ガスを用いるのが好ましく、例え
ば、かかる組成の銀、銅の融液を高速の不活性ガスに衝
突させて微粉化急冷凝固するものである。ただし、不定
形粒子が混入しているため、所定の平均粒子径に調整さ
れた後、次のプロセスを実施するのが好ましい。銅合金
導電粒子を１００個の皿に薄く広げ、顕微鏡で銅合金導
電粒子を観察する。銅合金導電粒子表面に突起、凹凸の
ある粒子が１つでも観察された皿の銅合金導電粒子を除
去する。同一サンプルにおいて、上記操作を１００回繰
り返し、不定形金属導電粒子を除去し、球状金属導電粒
子からなる銅合金導電粒子を得るのが好ましい。上記方
法で得られる銅合金導電粒子は球状であり、バインダー
樹脂との濡れ性に優れ、金属粒子の分散性を向上でき、
ファインピッチ接続における隣接端子間の絶縁性確保に
優れる。

【００２０】本発明のベアチップ用異方導電性フィルム
に含まれる球状金属導電粒子は、従来の導電粒子に比
べ、導電粒子個々の接続信頼性に優れ、従来の導電粒子
よりも少ない数で良好な接続信頼性が得られる。従来の
導電粒子はＬＳＩチップバンプと基板上電極とを接続す
る際、ＬＳＩチップバンプ上に圧接された導電粒子数が
５個以上必要であったが、本発明の球状金属導電粒子は
少なくとも１個の圧接された導電粒子で十分な接続信頼
性を有する。これは、本発明の球状金属導電粒子が、変
形性に優れ、ＬＳＩチップバンプと基板上電極との接触
面が略円状あるいは略楕円状になり、十分な接続面積を
得られると共に金属粒子の耐酸化性に優れるためであ
る。

【００２１】また、検査装置として、ＬＳＩチップバン
プを撮像する２次元カメラと、ＣＰＵを用いた画像処理
装置から構成される装置が知られている。この画像処理
装置では、カメラを通じて画像データは画像処理装置に
送られ、画像処理装置によって、前記画像データ及び予
め記憶されているＬＳＩチップバンプの形状、圧接され
た導電粒子の形状などのデータに基づいて、ＬＳＩチッ
プバンプの検査が行われている。カメラから入力された
画像は、例えば各画素が２５６階調の輝度データからな
る画像データとして出力され、メモリに記憶される。画
像処理部は、周知のＣＰＵ及びプログラム格納用並びに
データ処理用のメモリ等から構成され、メモリに記憶さ
れた画像データを入力し、各画素の輝度レベルからＬＳ
Ｉチップバンプ上の圧接された導電粒子を検出し、圧接
された導電粒子数の検査を行う。

【００２２】前述の検査装置を用いてＬＳＩチップバン
プを検査する場合、従来の金メッキプラスチック粒子の
場合には、荷重のばらつき、圧接ヘッドの傾きなどによ
って、導電粒子の破壊が発生し、導電粒子の圧接された
後の形状が一定でないため圧接された導電粒子を粒子と
して認識することが困難であった。また、球状金属導電
粒子を用いた場合であっても、それが固く変形しにくく
配線にダメージを与えるものであると略円状または略楕
円状に変形しないため基板との接触面が小さくなってバ
ンプとのコントラストが悪くなり、検査において圧接さ
れた導電粒子として認識されにくくなる。

【００２３】これに対して、本発明の球状金属導電粒子
は、変形性に優れ、かつ変形後に基板上電極との接触面
が略円状、略楕円状となるため、形状が安定しており、
しかもバンプとのコントラストに優れ、基板との接触面
が大きく、光反射率が高いため、検査において高輝度な
画像となる。また、バンプ外の圧接されていない球状金
属導電粒子は、球状のまま保持されるため、光の反射面
が小さく、検査画面において低輝度となる。本発明は、
圧接された導電粒子の検査が容易になるだけでなく、バ
ンプ外の導電粒子輝度と比較することで、圧接の程度ま
で検査することが出来る。

【００２４】本発明のベアチップ用異方導電性フィルム
は、前記したような組成の球状金属導電粒子１重量部に
対し有機バインダーを０．１〜１２０重量部有するのが
好ましい。有機バインダー量としては、より好ましくは
０．１〜８０、さらに好ましくは０．３〜６０重量部が
よい。有機バインダーとしては、エポキシ樹脂、フェノ
ール樹脂、ポリウレタン樹脂、フェノキシ樹脂、アクリ
ル樹脂、シリコーン樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、
ポリエステル樹脂、シアネートエステル樹脂、ビニルエ
ステル樹脂、ポリアミド、ポリイミド、アクリルゴム、
ＳＢＲ、ＮＢＲ、ポリアセタール樹脂、メラミン樹脂、
グアナミン、シアノアクリレート、カルボキシル基、ヒ
ドロキシル基、ビニル基、アミノ基、エポキシ基等の官
能基含有物のゴムやエラストマー類を用いることができ
る。

【００２５】異方導電性フィルムは、有機バインダーと
して上記から選ばれた１種以上を含有することが好まし
いが、中でもエポキシ樹脂が好ましい。エポキシ樹脂と
しては、グリシジルエーテルタイプ、グリシジルエステ
ルタイプの官能基を有する、ビスフェノールＡ型、ビス
フェノールＦ型、ビスフェノールＳ型、フェノールノボ
ラック型、クレゾールノボラック型、アルキル多価フェ
ノール型、フェニルグリシジルエーテル型、多官能ポリ
エーテル型、臭素化フェノールノボラック型、変性ビス
フェノールＳ型、ジグリシジルアニリン型、ジグリシジ
ルオルソトルイジン型、ナフタレン型、脂環式、ビフェ
ニル型、ジシクロペンタジエン系、ウレタン変性型、脂
肪酸変性型、ゴム変性型、シリコーン変性、鎖状変性タ
イプなどのエポキシ樹脂を用いることができる。特に、
２，３，４官能グリシジルエーテル型を用いるのが望ま
しい。

【００２６】上記より選ばれた１種以上の有機バインダ
ー樹脂と金属粒子とを組み合わせることで、塗工及びフ
ィルム状態にした場合の塗膜粘度を幅広く調整すること
が可能である。有機バインダーとしては、エポキシ樹脂
以外にも、リペアー性能や塗工性、タック性調整のため
にエポキシ以外の熱硬化性、熱可塑性樹脂を加えること
が好ましい。

【００２７】本発明で用いる有機バインダー中のエポキ
シ樹脂を硬化するために、エポキシ樹脂１００重量部に
対して、硬化剤としてマイクロカプセル型のイミダゾー
ル誘導体エポキシ化合物５〜２５０重量部を含有するの
が好ましい。５重量部未満であると硬化不足になる。２
５０重量部を超える場合には、保存安定性が悪くなる。
より好ましくは、５〜１５０重量部である。

【００２８】マイクロカプセル型のイミダゾール誘導体
エポキシ化合物とは、イミダゾール誘導体とエポキシ化
合物との反応生成物を粉砕等により微粒子としたものを
さらにイソシアネート化合物などと反応させて、カプセ
ル化することで常温での安定性を高めたものである。マ
イクロカプセル型のイミダゾール誘導体エポキシ化合物
は、室温度では安定であり、数十度の温度で溶融し、圧
接温度近辺で著しくエポキシの固化を進めるものであ
る。マイクロカプセル型のイミダゾール誘導体エポキシ
化合物を用いることで、異方導電性組成物及びフィルム
の保存時の安定性を向上できる。また、加圧、加熱接合
の数秒から十数秒という僅かな時間での均一な硬化が可
能である。加熱時に徐々に反応が進むのではなく、数秒
の時間で膜内部への拡散が進み、均一な硬化が可能であ
る。また、本発明で用いる金属導電粒子は熱を伝えやす
いために、有機バインダー中に分散しているマイクロカ
プセル型硬化剤への熱を伝えやすく、均一な硬化を促進
できる利点もある。すなわち数秒の短時間でも充分な硬
化性が得られる。

【００２９】このイミダゾール誘導体としては、例えば
イミダゾール、２−メチルイミダゾール、２−エチルイ
ミダゾール、２−エチル４−メチルイミダゾール、２−
フェニルイミダゾール、２−フェニル４−メチルイミダ
ゾール、１−ベンジル２−メチルイミダゾール、１−ベ
ンジル２−エチルイミダゾール、１−ベンジル２−エチ
ル５−メチルイミダゾール、２−フェニル４メチル５−
ヒドロキシメチルイミダゾール、２−フェニル４、５−
ジヒドロキシメチルイミダゾール等が挙げられる。ま
た、エポキシ化合物としては、ビスフェノールＡ、ビス
フェノールＦ、フェノールノボラック、ブロム化ビスフ
ェノールＡ等のグルシジルエーテル型エポキシ樹脂、ダ
イマー酸ジグリシジルエステル、フタル酸ジグリシジル
エステル等が挙げられる。

【００３０】また、マイクロカプセル型硬化剤の粒径と
しては、平均粒子径で１〜１０μｍが好ましい。１０μ
ｍを超えると、異方導電性フィルムにした場合に塗膜厚
みムラを引き起こす。１μｍ未満であると、マイクロカ
プセル型硬化剤の表面積が大きくなりすぎて保存安定性
が悪くなる。また、マイクロカプセル型硬化剤の平均粒
子径が１〜１０μｍであると、金属粒子の粒子径と同等
のため、金属粒子同士が並ぶことによる絶縁性低下を防
止するのに有効である。マイクロカプセル型硬化剤の平
均粒子径は、球状金属導電粒子と同じ測定機で測定する
ことができる。

【００３１】また、硬化剤については、マイクロカプセ
ル型の硬化剤以外にも、必要に応じて脂肪族アミン、芳
香族アミン、カルボン酸無機物、チオール、アルコー
ル、フェノール化合物、ホウソ化合物、無機酸、ヒドラ
ジド、及びイミダゾールを加えてもよい。

【００３２】また、本発明の異方導電性フィルムを作製
する場合には、必要に応じて適当な溶剤を用いることが
できる。この場合には、マイクロカプセル型硬化剤にダ
メージを与えないものが好ましい。例えば、メチルエチ
ルケトン、トルエン、ベンゼン、キシレン、メチルイソ
ブチルケトン、酢酸エチル、酢酸ブチル、エチレングリ
コールモノエチルアセテート、ジオキサンなどの芳香族
炭化水素、エーテル系、ケトン系、エステル系などがよ
い。

【００３３】また、本発明の異方導電性フィルムを作製
するための後述する異方導電性組成物には、金属粒子の
分散性を良くするために、カップリング剤等を加えるこ
とができる。例えば、チタンカップリング剤、シランカ
ップリング剤、アルミカップリング剤などをエポキシ樹
脂１００重量部に対して１０重量部程度まで加えること
ができる。

【００３４】本発明の異方導電性フィルムの製造法とし
ては、先ず金属粒子とエポキシ樹脂及び必要に応じてエ
ポキシ樹脂以外の熱可塑性あるいは熱硬化性樹脂、必要
に応じて溶剤、カップリング剤を所定量計量してプラネ
タリーミキサー、ニーダー、三本ロール、羽根付き攪拌
機、ボールミルなどの公知の混合機にて混合して、銅合
金粒子が均一に分散されている混合物を作製する。こう
して得られた混合物を異方導電性組成物という。異方導
電性組成物の粘度は、１０００ｃｐｓから５万ｃｐｓ程
度の用途に応じた粘度が好ましい。この異方導電性組成
物はこのままで接続基板上の電極や端子上にディスペン
サーやスクリーン印刷等で塗布して用いることもでき
る。また、フィルム状の異方導電性フィルムを作製する
場合には、異方導電性組成物をブレード、ダイコーター
等の公知の塗布方法で絶縁性フィルムなどのベースフィ
ルム上に塗布する。溶剤を含み、乾燥させる必要がある
場合は４０〜８０℃に加熱し、溶剤を蒸発させる。

【００３５】異方導電性組成物を基板電極上にそのまま
用いる場合には、硬化時に溶剤などの揮発があるとボイ
ド発生の原因になるために無溶剤タイプが好ましい。異
方導電性組成物をディスペンサーやスクリーン印刷等で
電極上に塗布した後、塗布された異方導電性組成物を挟
み込むように被接続基板上の電極あるいはＬＳＩチップ
バンプをアライメントしてＬＳＩチップ上からツールで
加熱、加圧してバインダーを硬化させる。この時、ＬＳ
Ｉチップバンプと基板電極間に位置する導電粒子のみが
圧接され、変形をうけて電極間方向のみに導通が得られ
る。隣接電極間同士では絶縁性が維持される。このよう
に異方導電性組成物をそのまま基板上に塗布した場合
も、圧接によって薄膜（フィルム状）の接続部分が形成
され、本発明の異方導電性フィルムに含まれる。

【００３６】異方導電性組成物をフィルム形状に成形し
てから接続に使用する場合には、その厚みは、５〜５０
μｍ程度とし、幅は特に規定されず、接続する場合にス
リッティングして用いることができ、例えば幅０．２〜
２００ｍｍ程度のものでリール巻きしたものがよい。リ
ールはプラスチック製が取り扱い易さに優れ好ましく、
また、リール巻きも長さとしては、数ｍから１０００ｍ
程度までは巻きずれやフィルムの変形が起こらずに作製
できる。リールはガイド付きのものが好ましい。本発明
の異方導電性フィルムは、好ましくはフィルムの少なく
とも一方に絶縁性のフィルム（ここではベースフィルム
と呼ぶ）を有しているのが保存性や接続時の作業性が良
くなり好ましい。

【００３７】この時のベースフィルムとしては、異方導
電性組成物の塗布膜の下地層として用いるものであり、
リール等に巻いて用い場合に機械的な強度が得られるフ
ィルムがよい。ＰＥＴ、テフロン（登録商標）、ポリイ
ミド、ポリエステル、ポリアミド、アルミナや窒化アル
ミニウム等の無機フィルムや、異方導電性組成物との粘
着性のコントロールのためにこれらのベースフィルムに
酸化チタン、シリコーン樹脂処理、アルキッド樹脂処理
などの処理を施したフィルムが好ましい。ベースフィル
ムの厚みとしては、１〜３００μｍ程度のものを用いる
のが好ましい。

【００３８】こうしてベースフィルムに塗布されたもの
は２層の異方導電性フィルムと呼ぶが、必要に応じてカ
バーフィルム（すなわちベースフィルムとは反対側から
異方導電性組成物を挟み込む）を用いることができる。
この場合には、ベースフィルムより粘着性が低いものが
好ましい。これもベースフィルムに用いることができる
ＰＥＴ、テフロン、ポリイミド、ポリエステル、ポリエ
チレン、ポリプロピレン、ポリアミド、無機フィルムや
これらにシリコーン樹脂処理、アルキッド樹脂処理、酸
化チタン処理を施したものの組み合わせで作製すること
ができる。このカバーフィルムを用いる場合を３層構造
という。ベースフィルム、必要に応じてカバーフィルム
を用いてフィルム状に形成された異方導電性組成物を異
方導電性フィルムと呼ぶ。使用する場合には、当然カバ
ーフィルムとベースフィルムを剥がして接続に用いる。

【００３９】異方導電性フィルムを実際の接続に用いる
場合には、ＬＳＩチップよりやや大きめのサイズにカッ
トし、カバーフィルムのあるものは、先ずカバーフィル
ムを剥がしてタック性を利用して貼り合わせる。この
時、貼り合わせ時に、剥がれない程度に適度に加圧、加
熱して仮圧接しておく。さらに、ベースフィルムを剥が
して、異方導電性フィルムのみが基板上に貼りつけられ
ている状態とする。ＬＳＩチップバンプをアライメント
して接続基板上の電極と向かい合わせになるようにして
背面よりツールで押し当てる。この時、加圧、加熱して
バインダーを硬化させ、ＬＳＩチップバンプと基板電極
間に位置する導電粒子のみが圧接され、導電粒子の変形
により向かい合う電極間同士で導通を得る。隣接する電
極間同士は電気的導通を有さない。

【００４０】本発明のベアチップ用異方導電性フィルム
においては、圧力１０〜１０００ｇｆ／バンプという広
い範囲での圧力で接続できる。好ましくは３０〜３００
ｇｆ／バンプである。また、加熱温度は、１００〜２２
０℃の範囲で数秒から十数秒で接続ができるために、フ
レキシブル基板などの熱変形が押さえられる。これは、
本発明で用いる導電粒子の熱伝導性がよいために、組成
物のエポキシ樹脂への熱導体としての役割を果たすから
である。そのため、ＬＳＩチップと基板との接続を短時
間で作製でき、生産性に優れる。こうして、接続基板と
ＬＳＩチップとの電気的接続が異方導電性組成物あるい
はフィルムを介して達成できる。

【００４１】接続基板としては、液晶ディスプレイ、プ
ラズマディスプレイ、エレクトロルミネッサンスディス
プレイ、プリント基板、ビルドアップ基板（絶縁層、導
体回路層を交互に積み上げて得られる多層基板で、感光
性樹脂なども用いることができる）、低温焼成基板など
の電気的配線が施されている基板などを用いることがで
きる。また、ＬＳＩチップ以外の接続する素子として
は、コンデンサー、抵抗器、コイルや、ＬＳＩチップが
既に接続されているフレキシブル基板（ＴＣＰ；テープ
キャリヤーパッケージ）、ＱＦＰ、ＤＩＰ、ＳＯＰなど
のＬＳＩパッケージなどの接続に用いることができる。

【００４２】接続基板の材質は特に制限はなく、例え
ば、ポリイミド、ガラスエポキシ、紙フェノール、ポリ
エステル、ガラス、ポリエーテルイミド、ポリエーテル
ケトン、ポリエチレンテレフタレート、ポリフェニレン
エーテル、熱硬化型ポリフェニレンエーテル、ポリフェ
ニレンサルファイド、ガラスポリイミド、アルミナ、窒
化アルミニウム、テトラフルオロエチレン、ポリフェニ
レンテレフタレート、ＢＴレジン、ポリアミド、感光性
エポキシアクリレート、低温焼成セラミックス、ビルド
アップ基板等を用いることができる。

【００４３】接続基板上に形成されている接続用電極の
導体は特に制限はなく、ＩＴＯ（インジウム−スズ−酸
化物）、ＩＯ（インジウム酸化物）、銅、銀、銀銅合
金、銀パラジウム、金、白金、ニッケル、アルミニウ
ム、銀白金、スズ鉛はんだ、スズ銀半田、すず、クロム
や、これらの導体に金メッキ、スズメッキ、ニッケルメ
ッキ、スズ鉛半田メッキ、クロムなどのメッキを施した
導体や、銀や銀パラジウム、銅などを主体にした導電性
ペーストなどである。

【００４４】接続基板上の接続用電極の形成方法として
は、銅張積層板などから所定の導体パターンをエッチン
グ（除去）して得る方法（サブトラクティブ法）、メッ
キ法等によって必要な部分に導体を形成する方法（アデ
ィティブ法）、導電ペースト硬化、導電ペースト焼結、
導体ボール、電着などにより作製する方法が知られてい
る。本発明のベアチップ用異方導電性フィルムは、上記
のいずれの方法で接続用電極を形成した接続基板にも適
用することができる。

【００４５】ＬＳＩチップあるいは素子の電極として
は、銀、銀パラジウム、アルミニウム、銅、銀銅合金、
白金、金、アルミニウム、銅ニッケル合金などやこれら
に、すず、半田、ニッケル、金などのメッキを施したも
のを用いることができる。特にＬＳＩチップの場合には
バンプを用いて接続するのが好ましい。バンプは、金メ
ッキや金ワイヤーボンデイング、ハンダボール、ニッケ
ルボール、銅ボールなどで形成されているもので構わな
い。

【００４６】ＬＳＩチップを直接ガラス基板やプリント
基板上に実装する場合をＣＯＧ（チップオングラス）、
ＣＯＢ（チップオンボード）、ＣＯＦ（チップオンフィ
ルム）というが、本発明の異方導電性組成物あるいはフ
ィルムを用いて、１０〜１０００μｍピッチの幅広いピ
ッチでの接続が可能である。以上のようにして、基板電
極とＬＳＩチップとの電気的接続がベアチップ用異方導
電性フィルムを介して達成できる。

【００４７】

【発明の実施の形態】本発明のベアチップ用異方導電性
フィルムについて、以下に実施例及び比較例を用いて具
体的に説明する。

【００４８】

【実施例１】はじめに、本発明で用いる球状金属導電粒
子として、銅合金導電粒子の作製例を示す。まず、所定
量の金属ペレットをＢＮ（ボロンナイトライド）るつぼ
に入れ、高周波誘導加熱を用いて不活性ガス雰囲気中で
加熱融解する。融解後、不活性ガス雰囲気中ヘリウムま
たは窒素中へ噴出し、同時に高速の不活性ガスを融液に
対して噴出して急冷凝固して微粒子を作製する。さら
に、気流分級機にて平均粒子径５μｍの大きさにカット
した。カット後、銅合金導電粒子を１００個の皿に薄く
広げ、顕微鏡で銅合金導電粒子表面に突起、凹凸のある
粒子が１つでも観察された皿の銅合金導電粒子を除去し
た。同一サンプルにおいて、上記操作を１００回繰り返
し、球状金属導電粒子を得た。

【００４９】異方導電性フィルムは、上述のように作製
した導電粒子を６ｖｏｌ％ずつエポキシ樹脂に含有さ
せ、分散させた後、フィルム状に形成した。この時の異
方導電性フィルムの厚みは２５μｍであった。

【００５０】このフィルムを用いた接続を以下のように
行った。まず、ＩＴＯ配線により回路を形成したガラス
基板の回路面に異方導電性フィルムを仮圧接する。次に
異方導電性フィルムからベースフィルムを剥がし、ＬＳ
Ｉチップバンプとガラス基板回路とのアライメントを行
った。アライメントはガラス基板回路とＬＳＩチップ回
路の２つの画像をカメラで合成し、位置あわせを行った
後、温度と荷重を制御して接続を行った。荷重は３．５
ｇｆ／バンプ上の圧接された導電粒子、圧接温度は２２
０℃、圧接時間は５秒であった。使用したＬＳＩチップ
は２００本の金メッキバンプからなり、バンプサイズは
５０μｍ角であった。後述する表１に本実施例で作製し
た異方導電性フィルムの接続条件を示す。

【００５１】上記のように接続したサンプルを用いて、
耐環境性試験を実施した。耐環境性試験は８５℃８５％
の恒温恒湿機に接続を行ったサンプルを投入し、１００
０時間経過後の接続抵抗値を測定することによって行っ
た。接続抵抗値は４端子法で測定した。恒温恒湿度試験
１０００時間後において、接続不良が発生したサンプル
を×、全ての端子において良好な抵抗値を示したものを
○とした。

【００５２】

【実施例２〜５】実施例２〜５では、実施例１と同様に
して異方導電性フィルムを作製した。次いで、作製した
フィルムを用いて実施例１と同様の手順でガラス基板上
にＬＳＩチップを接続した。接続条件はそれぞれ後述す
る表１に示した。また、実施例１と同様の耐環境性試験
を実施し、その結果を合わせて表１に示した。表１か
ら、本発明の異方導電性フィルムを用いたサンプルは優
れた耐環境性を有し、接続状態が安定していることが分
かる。

【００５３】

【表１】

【００５４】

【実施例６〜９】実施例６〜９では、それぞれで作製し
た異方導電性フィルムについて、圧接された導電粒子数
の画像認識による測定結果と目視測定による結果を比較
した。実施例６では、実施例１と同様にして平均粒子径
５μｍにカットした銅合金導電粒子を用いて、粒子表面
に突起や凹凸のある非球状粒子の除去を行った銅合金導
電粒子からなる異方導電性フィルムを作製した。実施例
７〜９では、銅合金導電粒子中に非球状の銅合金導電粒
子をそれぞれ５％、１０％、２０％含ませた以外は実施
例１と同様にして異方導電性フィルムを用意した。この
時の異方導電性フィルムはいずれも、導電粒子濃度は６
ｖｏｌ％、膜厚は２５μｍであった。

【００５５】次いで、実施例１で用いたものと同一のＬ
ＳＩチップ及びガラス基板を用いて、圧接温度２２０
℃、圧接時間５秒、圧力は５０ｇｆ／バンプの条件で上
記のように作製した異方導電性フィルムをそれぞれ圧接
し、実施例１と同様にしてサンプルを作製した。圧接し
たサンプルにおいて、圧接された導電粒子を観察したし
たところ、導電粒子中に含まれる球状導電粒子の割合に
対応して、以下の表２に示すような割合で、略円状ある
いは略楕円状の圧接された導電粒子が観察された。略円
状または略楕円状の圧接された導電粒子について、目視
による測定数に対する画像認識による粒子数の割合が９
５％以上のものを◎、８０％以上９５％未満のものを
○、８０％未満のものを×とした。表から明らかなよう
に、本発明の異方伝導性フィルムを接続に用いることに
より画像認識の検査が確実に行えることが分かった。加
えて、球状金属導電粒子が９０％以上の場合は特に良好
な結果が得られることが分かった。

【００５６】

【表２】

【００５７】

【実施例１０〜１４】実施例１０〜１４では、圧接され
た導電粒子の一粒子内最大径（Ｒ）と最小径（ｒ）との
比（ｒ／Ｒ）を変化させて、耐環境性の試験を行った。
圧接されたフィルムの条件と対応する試験結果を後述す
る表３に示す。実施例１０〜１４では、それぞれ金属導
電粒子の圧接前の形状を変化させ、圧接後の一粒子内最
大径（Ｒ）と最小径（ｒ）との比（ｒ／Ｒ）が表３に示
す値となるように異方導電性フィルムを作製した。

【００５８】まず、平均粒子径５μｍにカットした銅合
金導電粒子を用いて、実施例１と同様にして粒子表面に
突起や凹凸のある非球状粒子の除去を行い、球状銅合金
導電粒子を用意した。その後、この球状銅合金導電粒子
を様々な流速で金属板に衝突させ、球状銅合金導電粒子
を変形させた。その変形させた導電粒子を６ｖｏｌ％ず
つエポキシ樹脂に含有させ、分散させた異方導電性フィ
ルムを作製した。この時の異方導電性フィルムの膜厚は
２５μｍであった。

【００５９】次いで、これらの異方導電性フィルムを用
いて、実施例１で使用したものと同一のＬＳＩチップと
ガラス基板を接続し、実施例１と同様にしてサンプルを
作製した。このとき、圧接温度は２２０℃、圧接時間は
５秒、圧力は５０ｇｆ／バンプであった。この圧接条件
にてサンプルを作製し、圧接された金属導電粒子を観察
したところ、圧接された導電粒子と基板との接触面の形
状は略円状または略楕円状になっていた。圧接された導
電粒子の１粒子内最大径（Ｒ）と最小径（ｒ）との比
（ｒ／Ｒ）を測定後、耐環境性試験のために、８５℃８
５％の恒温恒湿機に投入した。８５℃８５％の恒温恒湿
度試験を１０００時間行った後の接続抵抗値を４端子法
で測定し、接続不良端子発生率が１％未満のものを◎、
１％以上５％未満のものを○とした。測定結果を以下の
表３に示すが、本発明の異方伝導性フィルムを接続に用
いることにより、全て良好な接続安定性が得られ、上記
の比の値が０．５≦ｒ／Ｒ≦１の場合には特に良好な結
果が得られた。

【００６０】

【表３】

【００６１】

【実施例１５〜１９】実施例１５〜１９では、様々な銅
合金導電粒子濃度の異方導電性フィルムを作製して圧接
された導電粒子の個数を変化させ、耐環境性試験を行っ
た。まず、実施例１と同様にして、球状銅合金導電粒子
を用意し、４種類の濃度でエポキシ樹脂に分散させ、異
方導電性フィルムを作製した。次いで、これらのフィル
ムをそれぞれ用いて、実施例１と同様にしてＬＳＩチッ
プとガラス基板を接続し、サンプルを作製した。圧接条
件については、圧接温度は２２０℃、圧接時間は５秒、
圧力は５０ｇｆ／バンプであった。

【００６２】上記のように作製したサンプルについて、
実施例１と同様の耐環境性試験を実施した。すなわち、
圧接された導電粒子の数が表４に示す数であるバンプに
おいて、８５℃８５％恒温恒湿度試験１０００時間後の
抵抗値を測定し、接続不良の発生したものを×、接続不
良発生のないものを○とした。以下の表４に圧接された
導電粒子数と耐環境性評価結果を示す。本発明の異方導
電性フィルムは、圧接された粒子数が１個であっても良
好な接続状態を示した。

【００６３】

【表４】

【００６４】

【比較例１及び２】導電粒子として従来の金メッキプラ
スチック粒子を用いた以外は、実施例１と同様にして、
異方導電性フィルム及びこれを用いて接続したサンプル
を作製し、耐環境性試験を実施した。以下の表５に比較
を行った結果を示す。金メッキプラスチック粒子とし
て、ベンゾグアナミン樹脂ボールに金メッキを行った平
均粒子径５μｍの導電粒子を用いた。表から明らかなよ
うに、本発明のフィルムと比較して十分な耐環境性すな
わち接続安定性は得られなかった。

【００６５】

【表５】

【００６６】

【比較例３】比較例３では、平均粒子径５μｍの非球状
銅合金導電粒子を用いた以外は、実施例１と同様にし
て、異方導電性フィルムを作製した。この時の導電粒子
濃度は６ｖｏｌ％、膜厚は２５μｍであった。次いで、
これを用いてＬＳＩチップと基板を接続したサンプルを
作製した。圧接した条件、使用チップ、使用基板は実施
例６〜９で用いたものと同一であった。このサンプルを
用いて、実施例６〜９（表２）との比較のために、圧接
された導電粒子数の検査を目視と画像認識との両方によ
って行った。非球状銅合金導電粒子の場合、目視による
測定結果と画像認識による測定結果の一致の割合は８０
％未満であり、×であった。

【００６７】

【比較例４〜７】比較例４〜７では、導電粒子の種類を
後述する表６のものに変えた以外は実施例１５〜１９と
同様にして、異方導電性フィルム及びサンプルを作製し
た。使用した導電粒子はそれぞれ、金メッキプラスチッ
ク粒子、球状ニッケル粒子、剥片状銅合金導電粒子、不
定形粒子を含む銅合金導電粒子であった。

【００６８】剥片状銅合金導電粒子は、球状銅合金導電
粒子をミネラルスピリット入りのボールミルで３時間粉
砕し、剥片状にしたものである。この剥片状銅合金導電
粒子を用いてＬＳＩチップバンプと基板上電極との接続
を行い、ＬＳＩチップバンプに圧接された剥片状銅合金
導電粒子と基板上電極との接触面形状の観察を行った。
その接触面の形状は不定形であり、略円状あるいは略楕
円状ではなかった。また、不定形粒子を含む銅合金導電
粒子は気流分級機によって分級した銅合金導電粒子を１
００個の皿に薄く広げ、顕微鏡で銅合金導電粒子表面に
突起、凹凸のある粒子が観察された皿の銅合金導電粒子
を使用した。

【００６９】実施例１５〜１９との比較のため、表６に
示す導電粒子において、実施例１５〜１９と同様にして
８５℃８５％恒温恒湿度試験１０００時間後の抵抗値を
測定し、接続不良が発生するＬＳＩチップバンプ上に圧
接された導電粒子数の評価を行った。以下の表６に導電
粒子種と接続不良が発生するＬＳＩチップバンプ上の圧
接された導電粒子数の評価結果を示す。

【００７０】

【表６】

【００７１】

【発明の効果】本発明によれば、圧力により変形する球
状金属導電粒子を用いることにより、必要以上の荷重に
よる接続を行った場合でも、導電粒子の破壊がなく、導
電粒子の接続不良を防止できる。また、広い荷重範囲で
の安定した接続、圧接ヘッドと基板との平行度のずれに
対する接続安定性が得られる。また、どのような荷重に
おいても、導電粒子が変形した際、導電粒子と基板との
接触面の形状は、略円状あるいは略楕円状になっている
ため、ＬＳＩチップバンプ上に圧接された導電粒子数の
画像認識による検査が容易となる。

【００７２】本発明のベアチップ用異方導電性フィルム
は特に以下の４点の効果がある。１、どのような荷重においても安定して接続が可能で
ある。２、圧接ヘッドと基板との平行度がくずれても安定し
て接続が可能である。３、バンプ高さばらつきのあるＬＳＩチップに対し
て、安定して接続が可能である。４、圧接され、変形した導電粒子の形状が安定してお
り、画像認識による検査が容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来粒子の破壊された形状の例を示す模式図で
ある。

【図２】本発明の略円状あるいは略楕円状に圧接された
導電粒子の形状の例を示す模式図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＬＳＩチップバンプと基板上電極との間に
圧接されたベアチップ用異方導電性フィルムであって、
圧接荷重下で変形可能でかつ非破壊性である球状金属導
電粒子と有機バインダーとからなり、圧接された金属導
電粒子の９０%以上の基板上電極との接触面における形
状が略円状あるいは略楕円状であることを特徴とするベ
アチップ用異方導電性フィルム。
【請求項２】金属導電粒子の接触面形状の９０％以上
が略円状あるいは略楕円状であることを特徴とし、かつ
圧接された金属導電粒子の一粒子内最大径（Ｒ）と最小
径（ｒ）との比が、０．５≦ｒ／Ｒ≦１であることを特
徴とする請求項１記載のベアチップ用異方導電性フィル
ム。
【請求項３】金属導電粒子が、一般式ＭｘＣｕ１−ｘ
（ＭはＡｇ、Ａｕより選ばれた１種以上、０．０１≦ｘ
≦０．６、ｘは原子比）で表され、且つ粒子表面の銀あ
るいは金濃度が平均の銀あるいは金濃度より高いことを
特徴とし、平均粒子径２〜１５μｍの金属導電粒子であ
る請求項１または２記載のベアチップ用異方導電性フィ
ルム。
【請求項４】ＬＳＩチップバンプ上に圧接された金属
導電粒子数が１から４個であるバンプを少なくとも１個
以上含むことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載
のベアチップ用異方導電性フィルム。