JP2003020452A - 紫外線活性化型接着フィルムを用いた基材接着方法及び紫外線照射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 紫外線活性化型接着フィルムを用いる基材接
着方法において、紫外線照射による接着フィルムの過熱
を防止する。 【解決手段】 紫外線活性化型接着フィルムに紫外線を
照射して活性化した後、この活性化された接着フィルム
の第１の面を第１の基材と接するように配置し、第２の
基材を前記活性化された接着フィルムの第２の面と接す
るように配置し、次いで熱圧着して上記第１の基材と第
２の基材を接着することからなる２つの基材を接着する
方法において、前記紫外線照射と同時にもしくは直後に
接着フィルムを冷却する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、紫外線活性化型接
着フィルムを用いた基材の接着方法及びこの接着方法に
用いる紫外線照射装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置では、ガラス製の表示パネ
ルの電極部と、その表示パネルを作動させるための駆動
用ＩＣが搭載されたＴＣＰ（Tape Carrier Package)と
よばれるフレキシブル回路とが異方導電性接着フィルム
で接続されている。通常、このような導電性接着フィル
ムは、エポキシ樹脂等の絶縁性接着剤中に導電性粒子を
分散させてフィルム化して形成されており、２つの相対
する回路の間にこの接着フィルムを挟んだ後、加圧しな
がら加熱して接着が完了されている。これにより、向か
い合う２つの回路の接続端子の間で、加圧方向、すなわ
ち接着フィルムの厚み方向に沿って、導電性粒子が互い
に電気的に導通した状態で接着されるので、向かい合う
接続端子間での導通が得られるのである。

【０００３】ところで、近年、液晶パネルの低コスト
化、軽量化を目的として、プラスチック基板の液晶パネ
ルやＰＥＴフィルムを基材として用いてフレキシブル回
路が開発されている。しかしながら、従来の既知の導電
性接着フィルムの圧着温度は150〜200℃と高く、このよ
うな高温において接続を行うと、液晶パネルやフレキシ
ブル回路が熱的損傷を受け、電極部分が変形したり、表
示パネルの電極部分に割れが発生し、接続不良になると
いう問題が発生する。また、表示パネルの電極部とフレ
キシブル回路の接続ピッチは通常100〜200μmである
が、表示部が高精度化されるに従い、その接続ピッチが
微細化し、近年では50μmもしくはそれ以下の接続ピッ
チが求められるようになっている。このように接続ピッ
チが微細化すると、接着フィルムを熱圧着する際の熱に
より、フレキシブル回路の電極部分が変形し、表示パネ
ルの電極パターンとのずれが発生するという問題も発生
する。

【０００４】これらの問題を解決するため、より低温で
の熱圧着が可能な、紫外線活性化型異方導電性接着フィ
ルムが開発され、この接着フィルムを用いて回路を接続
する方法が提案されている。

【０００５】例えば、特開平１１−６０８９９号公報に
は、紫外線活性化型異方導電性接着フィルムを用いて、
回路を接続する際に、まず第１の回路基材にこの紫外線
活性化型異方導電性接着フィルムを配置し、次いで高圧
水銀ランプを用いてこの接着フィルムに紫外線を照射
し、その後第２の回路基材の電極を第１の回路基材の電
極と相対峙するように位置合わせを行い、熱圧着する工
程からなる、導体間の電気的接続方法が記載されてい
る。

【０００６】また、特開平８−１４６４３６号公報に
は、透明基板と透明基板とを光硬化型の接着剤で貼り合
わせる液晶パネルの貼り合わせ方法において、透明基板
の間に紫外線硬化型接着剤を挟み込み、次いで透明基板
側から紫外線を照射することによりこの接着剤を硬化さ
せる方法が記載されている。さらに、光選択フィルタを
用いて、波長300nm 以下の紫外線をカットすることによ
り、透明基板の劣化を防止することが記載されている。

【０００７】また、特開平９−３２０１３１号公報に
は、紫外線透過性基板からなる２枚のディスク同士を紫
外線硬化型接着剤により貼り合わせる方法において、２
枚の基板の間に紫外線硬化型接着剤を挟み込み、この基
板を通して紫外線硬化型接着剤に紫外線を照射し、この
接着剤を硬化させる方法が記載されている。さらに、波
長２〜３μｍ以上の光を吸収する石英ガラスをフィルタ
として用いることにより、基板に照射される赤外線を減
衰し、またこのフィルタと紫外線ランプの間に冷却風を
流すことにより、フィルタからの２次輻射熱の基板への
影響を防止することが記載されている。

【０００８】以上のように、紫外線硬化型接着剤を用い
ることにより、熱圧着工程において低温、短時間での熱
圧着が可能となっている。ところで、紫外線硬化型接着
剤を紫外線により硬化させる場合、照射する紫外線の強
度が高いほど短時間で硬化を完了させることができるた
め、より強力な紫外線を照射することのできる高圧水銀
灯やメタルハライドランプ等が光源として用いられてい
る。しかしながら、従来の方法では、基板に紫外線硬化
型接着剤を配置した後に紫外線を照射しており、このよ
うな高圧水銀灯やメタルハライドランプを用いて接着剤
を硬化させる場合、液晶パネルの透明基板にも紫外線を
照射することになり、この透明基板の材料によっては、
透明基板に色がついたり曇りが発生するといった劣化を
生ずることがある。また樹脂製の基板の場合には材料が
変質し、ひび割れが発生することもある。

【０００９】また、基板に紫外線を照射すると、紫外線
のエネルギーにより基板の温度が上昇するが、基板の材
料によっては熱膨張率が高いため、少しの温度上昇によ
っても熱膨張し、接着、硬化中の２枚の基板の間にずれ
が発生し、接触不良を起こすおそれがある。

【００１０】そこで、本発明者は先に、上記問題点を解
決し、紫外線活性化型接着フィルムを用いて、基材、特
に回路基材に紫外線を照射することなく、従って基材の
劣化を防止する基材の接着方法を提案した。この方法に
よれば、２つの基材を接着する方法において、あらかじ
め紫外線を照射して活性化してから、紫外線活性化型接
着フィルムを基材上に転写して配置し、その後熱圧着す
るため、基材に紫外線を照射することがなく、従って紫
外線による基材の劣化を防ぐことができる。

【００１１】また、特開平１０−２１８４７０号公報に
は、光カチオン重合により硬化が進行する硬化型粘接着
テープに光を照射した後、カッターにより切断して使用
に供するテープ用ディスペンサーが記載されている。こ
のようなディスペンサーを用いれば、屋外の作業現場等
においても紫外線の照射量を制度よく管理することがで
き、光が照射されて硬化反応が進行しているテープを接
着現場において容易に提供することができる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】このような紫外線活性
化型接着フィルムは、紫外線照射量が少なすぎると反応
系が活性化されずに加熱圧着後の接着力が低く、十分に
基材を接着することができず、逆に紫外線強度が高すぎ
ると、紫外線照射時に接着フィルムやセパレータン部で
発生する輻射熱のため、接着フィルムを基材上に配置す
る前にこの接着フィルムが硬化してしまい、やはり十分
に基材を接着することができないことがある。また、紫
外線強度が均一でないと、硬化の程度に差が現れ、十分
な接着が得られないこともある。

【００１３】本発明は、上記問題点を解決し、接着しよ
うとする基材に紫外線を照射することなく基材の劣化を
防ぎ、かつ紫外線の輻射熱による接着フィルムの早期硬
化を防ぐことにより十分な可使時間を確保する基材の接
着方法、及びこの方法に用いる紫外線照射装置を提供す
ることを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明によれば、紫外線活性化型接着フィルムに紫
外線を照射して活性化した後、この活性化された接着フ
ィルムの第１の面を第１の基材と接するように配置し、
第２の基材を前記活性化された接着フィルムの第２の面
と接するように配置し、次いで熱圧着して上記第１の基
材と第２の基材を接着することからなる２つの基材を接
着する方法において、前記紫外線照射と同時にもしくは
直後に接着フィルムを冷却している。

【００１５】さらに本発明によれば、上記の基材の接着
方法に用いる紫外線照射装置において、紫外線照射ヘッ
ドに加え、紫外線照射された接着フィルムを冷却する手
段が設けられている。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の一例
を、図１を参照して説明する。リール１から巻き出され
たセパレータ４付き紫外線活性化型接着フィルム５は、
圧着ヘッド３に向かって搬送される。この紫外線活性化
型接着フィルム５は、圧着ヘッド３に到達する前に、紫
外線照射装置６によって紫外線照射され活性化される。
こうして活性化された紫外線活性化型接着フィルム５
は、圧着ヘッド３により、第１の基材７上に転写され
る。その後、セパレータ４は、リール２によって巻き取
られ、一方接着フィルム５が転写された基材７は圧着ヘ
ッド８に向かって搬送され、そこで第２の基材９が圧着
ヘッド８により基材７に熱圧着される。

【００１７】従来の方法では、紫外線照射装置として高
圧水銀ランプ、メタルハライドランプ又は水銀キセノン
ランプ等を用いて紫外線を照射していた。上記のよう
に、紫外線照射量が少ないと反応系が活性化されず、十
分な接着力が得られないため、この紫外線照射装置にお
いて十分に紫外線を照射する必要があるが、水銀ランプ
等を用いて直接照射する場合、輻射熱が発生し、早期に
硬化が進行してしまうという問題があった。そこで、本
発明では、紫外線照射された接着フィルムを冷却し、輻
射熱の発生による早期硬化を防いでいる。このような接
着フィルムの冷却手段としては、例えば紫外線照射装置
６を図２に示すような構成とする。

【００１８】図２は、本発明において用いる紫外線照射
装置６の一態様を示す平面図であり、４はセパレータ、
５は接着フィルム、１０はガイドロール、１１は紫外線
照射ヘッド、１２は光ファイバー、１３は紫外線源、そ
して１４は背面冷却板を示す。

【００１９】紫外線源１３としては、波長300〜400nmの
紫外線域の発光が強い高圧水銀ランプ、メタルハライド
ランプ又は水銀キセノンランプ等の、従来の紫外線照射
装置に用いられていたものを使用することができる。高
圧水銀ランプと水銀キセノンランプは通常、波長365nm
の発光が強く、またメタルハライドランプは、水銀に加
えガリウムや鉄等の金属にヨウ素や臭素によりハロゲン
化した金属ハロゲン化物（メタルハライド）がランプの
バルブ中に封入されたものであり、高圧水銀ランプより
も広い波長領域で発光効率が高いことを特徴とする。

【００２０】この紫外線源１３からの紫外線は光ファイ
バー１２を介して紫外線照射ヘッド１１に導入される。
この光ファイバーの材質は、紫外線波長域における減衰
を最小限にするため、石英ガラスであることが好まし
い。

【００２１】この光ファイバーによって紫外線源から導
入された紫外線は紫外線照射部の先端である照射口から
接着フィルム５に照射される。この照射口は複数本の光
ファイバーを束ねた構造になっており、その形状は、幅
が通常２mm程度である接着フィルムの長さ方向に均一な
紫外線照射強度を与えるため、長方形であることが好ま
しい。この照射口の長さは、例えばその前面に照射長調
整用シャッター等を配置することにより調整可能にす
る。実用的には、その長さは10cm〜１ｍ程度が適してい
る。照射口の幅は、接着フィルムの幅に応じて異なる
が、通常は光ファイバー１本分（0.2mm）〜５mm程度が
適している。接着フィルムの照射面に紫外線を集光する
ため、照射口先端に集光用の光学レンズを配置してもよ
い。

【００２２】こうして、リールから巻き出されたセパレ
ータ４付き接着フィルム５はガイドロールに導かれて紫
外線照射装置６内に入り、紫外線照射ヘッド１１からの
紫外線に所定時間照射されるが、この際セパレータ４は
背面冷却板１４と接触されている。この背面冷却板１４
は、紫外線照射によって接着フィルム及びセパレータに
発生した輻射熱を吸収し、接着フィルムの加熱を抑制す
るものであり、従ってステンレスやアルミニウム等の金
属のように熱伝導性の高い材料より構成することが好ま
しい。また、背面冷却板の内部もしくは背部に冷却水を
循環させてもよい。

【００２３】さらに、図２には示していないが、この紫
外線照射装置には、紫外線照射強度を測定するための紫
外線センサ（例えば、紫外線減衰フィルタ付きのシリコ
ンフォトダイオード式センサ）、照射装置内部にこもる
熱を放出するための冷却ファン、背面冷却板をセパレー
タにより密着させるための手段（例えば、接着フィルム
に空気を吹き付け、風圧により密着させる）等を設ける
こともできる。

【００２４】さらに、接着フィルムに照射される紫外線
のうち、エネルギーの特に高い波長、すなわち300nm以
下の紫外線は、接着フィルムやセパレータに吸収され熱
に変換されやすいため、この波長300nm以下の紫外線
（いわゆるDeep UV領域）を十分減衰することのできる
光線カットフィルターを照射口に配置することが好まし
い。また、光源から接着フィルムの表面への熱の伝導を
抑制するため、波長450nm〜600nmの可視光を減衰するフ
ィルターや、800nm〜4000nmの赤外線を吸収するフィル
ターを紫外線源又は照射口に配置してもよい。

【００２５】図２では、１つの筐体内で背面冷却板を紫
外線照射と同時に接着フィルムと接触させているが、紫
外線照射と冷却を別個の装置として構成し、紫外線照射
直後に冷却を施すようにしてもよい。また、冷却手段と
しては、必ずしも背面冷却板に限らず、十分な冷却が達
成されるのであれば、他の手段、例えば冷却ファンによ
って冷風を当てることによってもよい。

【００２６】このように、接着フィルムに紫外線を照射
する際、又は照射直後に接着フィルムを冷却することに
より、接着フィルムの過熱が防止され、接着フィルムの
早期硬化を防ぐことができる。

【００２７】図１において、第１の基材及び第２の基材
が共に回路を設けた回路基材である場合、接着フィルム
として導電性粒子を添加した紫外線活性化型異方導電性
接着フィルムを用いることにより、この２つの回路基材
を電気的に接続することができる。「紫外線活性化型異
方導電性接着フィルム」とは、２つの回路基材同士を積
層し、回路基材上の回路同士を導通させるときに、回路
基材同士を互いに接着させることができると共に、回路
基材の互いに向かい合う回路同士を電気的に導通させる
ように基材の厚み方向に導電性を発現するが、回路基材
上にある隣接した回路を短絡することがないように、基
材の平面方向には導電性を発現しない、すなわち、接着
時において導電性を発現する接着剤から形成されたフィ
ルムである。異方導電性は、接着フィルムを用いて熱圧
着により基材同士を接合するときに、導電性粒子を除く
非導電性の接着成分が熱圧着時の熱及び圧力によって流
動して排除され、それにより相対峙する２つの基材上の
回路同士を導通するが、基材の平面方向には、非導電性
の接着成分が存在するために導電性を発現しないことに
より生ずる現象である。

【００２８】例えば上記特開平１１−６０８９９号公報
に記載されている導電性接着剤では、紫外線活性型カチ
オン重合触媒を脂環式エポキシ樹脂の硬化用触媒として
用いており、紫外線照射後の可使時間はきわめて短いと
考えられる。上記公報に記載の方法は、紫外線照射直後
に熱圧着を実施するため、可使時間は短くてもかまわな
いが、本発明の方法では、上記のように、紫外線照射後
に基材を圧着ヘッドに搬送するため、可使時間があまり
に短い接着フィルムは好ましくない。また、実際の製造
時における半導体デバイス装着工程のメンテナンス時
間、あるいは製造ラインの一時的故障等を考慮し、本発
明では、可使時間が好ましくは10分以上である紫外線活
性化型接着フィルムを用いる。さらに、本発明において
用いる紫外線活性化型接着フィルムは、(1)室温での保
存安定性が高いこと、例えば少なくとも30日間、使用可
能な状態を維持することができること、(2)紫外線によ
る活性化前に比較的高い温度にすることができ、このた
めフィルム形成のための乾燥が短時間にできるので効率
よく接着フィルムを形成することができること、(3)紫
外線活性化後の熱圧着時に100〜130℃という低温におい
て急速に硬化することができ、好ましくは１分以内、よ
り好ましくは30秒以内、さらに好ましくは10秒以内に硬
化することができること、(4)基材同士の接続後に優れ
た接続安定性を示すこと、といった特性を同時に備えて
いる接着剤から形成することが好ましい。

【００２９】このような好ましい紫外線活性化型接着剤
は、例えば、(1)脂環式エポキシ樹脂及び(2)グリシジル
基含有エポキシ樹脂を含むエポキシ樹脂、(3)紫外線活
性化カチオン重合触媒、並びに(4)カチオン重合抑制剤
を必須成分として含むことを特徴とする接着剤であるこ
とができ、この接着剤によれば上記の特性バランスを得
ることができる。この好ましい紫外線活性化型接着剤か
らフィルムを形成するために熱可塑性エラストマーもし
くは樹脂を加える。この紫外線活性化型接着材に導電性
粒子を添加することにより異方導電性接着剤とすること
ができる。

【００３０】脂環式エポキシ樹脂は紫外線活性化カチオ
ン重合触媒との組み合わせにより、低温での急速硬化を
可能とする作用を有する。一方、グリシジル基含有エポ
キシ樹脂は、カチオン重合抑制剤とともに、紫外線活性
化後の接着フィルムの可使時間を延ばす作用を有するも
のであり、脂環式エポキシ樹脂よりも反応性が低く、や
や高い温度領域での反応性を持つ。紫外線活性化カチオ
ン重合触媒は、紫外線の照射により、カチオン性活性種
であるルイス酸等を生成し、エポキシの開環反応を触媒
する化合物である。カチオン重合抑制剤は、カチオン重
合触媒の一部の置換、及び、カチオン重合におけるカチ
オン活性種であるルイス酸等の捕捉によりカチオン重合
反応を抑制しまたは阻害するものであり、これにより、
接着フィルムの可使時間を延ばす。

【００３１】導電性粒子を添加した紫外線活性化型接着
フィルムを用いて基材同士の良好な電気接続を得るため
には、熱圧着の際の熱と圧力により、接着剤成分が十分
に流動し、導電性粒子と回路基材上の回路との間におい
て、非導電性の接着剤成分が十分に排除されなければな
らない。熱圧着時の接着剤成分の流動性は、接着剤中の
樹脂の固有の粘度と、徐々に進行する熱硬化反応による
粘度上昇によって変化する。エポキシ樹脂として脂環式
エポキシ樹脂を含み、紫外線活性化カチオン重合触媒を
含む組成物は、紫外線による活性化前には、触媒の作用
がないため、室温での保存性が高く、少なくとも30日
間、使用可能な状態を維持することができるが、紫外線
による活性化後に、低温で短時間のうちに熱硬化が行わ
れるという特徴を有する。しかしながら、活性化後の熱
硬化反応の進行が速く、短時間のうちに熱硬化反応によ
る粘度上昇が起こるので、速やかに加熱圧着を行わねば
ならない。この硬化反応を遅らせるために、カチオン重
合抑制剤を添加することが考えられる。しかしながら、
このような抑制剤を添加した場合においても、紫外線照
射後に、回路基材同士の位置合わせ工程に時間がかかる
などして、熱圧着までの時間が長くなってしまうと、徐
々に進行する熱硬化反応による接着剤成分の粘度上昇の
ために、導電性粒子と回路基材上の回路との間の接着剤
成分が十分に排除されず、電気的接続が不安定になりや
すい。一方、エポキシ樹脂としてグリシジル基含有エポ
キシ樹脂を含む場合には、紫外線照射後の熱硬化反応が
比較的に緩やかであるので、活性化後の可使時間は長く
なるが、良好な電気的接続のために十分な硬化が得られ
るように、圧着温度を高くするか、または、圧着時間を
長くしなければならない。

【００３２】脂環式エポキシ樹脂及びグリシジル基含有
エポキシ樹脂の両方を含むエポキシ樹脂、紫外線活性化
カチオン重合触媒及びカチオン重合抑制剤を同時に含む
異方導電性接着剤から得られる異方導電性接着フィルム
は、グリシジル基含有エポキシ樹脂及びカチオン重合抑
制剤の効果のために、紫外線照射後の粘度上昇が抑制さ
れて、活性化後の可使時間が長くなり、かつ、脂環式エ
ポキシ樹脂と紫外線活性化カチオン重合触媒との組み合
わせによる脂環式エポキシ樹脂の高い反応性のために、
低温でも十分な硬化が得られ、安定した電気的接続が可
能になる。

【００３３】従って、この紫外線活性化型接着フィルム
は、(1)紫外線による活性化までは硬化反応が進行せ
ず、室温での保存安定性が高い、(2)活性化前に比較的
高い温度にすることができ（例えば、80℃にしても硬化
反応が進行しないため）、これにより、塗膜形成のため
の乾燥が短時間にできるので接着フィルムを、従来に比
べて効率よく（短時間に）作製することが可能となる、
(3)紫外線照射による活性化後にも、常温で可使時間が
好ましくは10分以上と長くすることができ、これによ
り、良好な圧着作業を行うことが可能である、(4)ポリ
エステルやポリイミドなどの高分子材料を基礎とするＦ
ＰＣやＴＡＢ、ガラス強化されたエポキシ材を基礎とす
るＰＣＢ、ポリカーボーネート又はポリエーテルスルホ
ン製の回路基板等の、加熱により変形しやすい材料を接
着し、電気的な接続を行う際に、100〜130℃程度の低温
で急速に（好ましくは１分以内、より好ましくは30秒以
内、さらに好ましくは10秒以内で）熱圧着することによ
り、材料の変形量を最小に抑制することができる、(5)
基材同士の接続後に、優れた相互接続性を示す。次に、
以下において、好ましい紫外線活性化型接着フィルムを
構成する各成分についてそれぞれ説明する。

【００３４】脂環式エポキシ樹脂 脂環式エポキシ樹脂は、上記の通り、接着組成物の急速
硬化性及び低温硬化性を向上させるものである。この成
分と紫外線活性化カチオン重合触媒との組み合わせによ
り、低温での急速硬化が可能となる。また、粘度が低い
ために、組成物と基材との密着性を高める作用がある。
この脂環式エポキシ樹脂は分子内に脂環式エポキシ基を
平均で２個以上有するエポキシ樹脂である。脂環式エポ
キシ樹脂の例としては、分子内にエポキシ基を２個有す
るビニルシクロヘキセンジオキサイド、３，４−エポキ
シシクロヘキシルメチル−３，４−エポキシシクロヘキ
サンカルボキシレート、ビス（３，４−エポキシシクロ
ヘキシル）アジペート、２−（３，４−エポキシシクロ
ヘキシル−５，５−スピロ−３，４−エポキシ）シクロ
ヘキサン−メタ−ジオキサン等及びこれらを組み合わせ
たものが挙げられる。さらに、分子内にエポキシ基が３
個または４個以上のいわゆる多官能の脂環式エポキシ
（エポリードＧＴ：ダイセル化学工業株式会社から入手
可能）も用いることができる。

【００３５】この脂環式エポキシ樹脂のエポキシ当量
は、通常、90〜500、好ましくは100〜400、さらに好ま
しくは120〜300、最も好ましくは210〜235の範囲であ
る。エポキシ当量が90より小さいと、熱硬化後の強靱性
が低下し、接着強度が低下して接続信頼性が低下するお
それがある。また、エポキシ当量が500を超えると、系
全体の粘度が高くなり過ぎ、加熱圧着時の流動性が悪く
なったり、または、反応性が低下するなどして、接続信
頼性が低下するおそれがある。

【００３６】グリシジル基含有エポキシ樹脂 グリシジル基含有エポキシ樹脂は、上記の通り、カチオ
ン重合抑制剤とともに、紫外線活性化後の接着フィルム
の可使時間を延ばす作用を有するものであり、脂環式エ
ポキシ樹脂よりも反応性が低く、やや高い温度領域での
反応性を持つ。グリシジル基含有エポキシ樹脂を含ま
ず、脂環式エポキシ樹脂のみを含む接着フィルムを用い
た場合には、室温付近の低温でも硬化反応が進みやす
く、紫外線照射による活性化後の可使時間が短いという
欠点がある。従って、上記の通り、回路基材同士の位置
合わせ工程に時間がかかるなどして、熱圧着までの時間
が長くなると、熱硬化反応による組成物の粘度上昇によ
り、導電性粒子と各回路基材上の回路との間の接着成分
が十分排除されず、電気的接続が不安定になりやすい。
グリシジル基含有エポキシ樹脂はこのような脂環式エポ
キシ樹脂の欠点を補完する。使用されるグリシジル基含
有エポキシ樹脂は分子内にグリシジル基を平均で２個以
上有するエポキシ樹脂である。このグリシジル基含有エ
ポキシ樹脂の例としては、ビスフェノールＡとエピクロ
ロヒドリンから合成されるビスフェノールＡ型エポキシ
樹脂、低粘度型のビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、多
官能型のフェノールノボラック型エポキシ樹脂、オルソ
クレゾール型エポキシ樹脂等及びこれらを組み合わせた
ものが挙げられる。また、ヘキサヒドロフタル酸グリシ
ジルエステルなどのグリシジルエステル型エポキシ樹脂
を用いることもできる。ただし、カチオン重合を阻害す
る基、例えば、アミンまたは硫黄もしくは燐を含有する
基を有しないエポキシ樹脂に限定される。

【００３７】このグリシジル基含有エポキシ樹脂のエポ
キシ当量は、通常、170〜5500、好ましくは170〜1000、
さらに好ましくは170〜500、最も好ましくは175〜210の
範囲である。エポキシ当量が170より小さいと、熱硬化
後の強靱性が低下し、接着強度が低下するおそれがあ
る。また、エポキシ当量が5500を超えると、系全体の粘
度が高くなり過ぎ、熱圧着時の流動性が悪くなり、反応
性が低下するなどして、接続信頼性が低下するおそれが
ある。

【００３８】脂環式エポキシ樹脂とグリシジル基含有エ
ポキシ樹脂の配合比 脂環式エポキシ樹脂とグリシジル基含有エポキシ樹脂と
は、良好な組成物の特性のバランスを提供する。即ち、
脂環式エポキシ樹脂の低温急速硬化性と、グリシジル基
含有エポキシ樹脂の室温での保存安定性との特性を良好
に兼ね備えた接着剤を提供することができる。脂環式エ
ポキシ樹脂／グリシジル基含有エポキシ樹脂の質量比
は、通常、10：90〜98：２であり、好ましくは40：60〜
94：６であり、さらに好ましくは50：50〜90：10であ
り、最も好ましくは50：50〜80：20である。脂環式エポ
キシが脂環式エポキシ樹脂とグリシジル基含有エポキシ
樹脂の総量の10質量％より少量であると、低温での硬化
特性が低下し、十分な接着強度や接続信頼性が低下する
ことがある。また、脂環式エポキシ樹脂が98質量％より
多量であると、室温付近でも硬化反応が進みやすいた
め、紫外線照射後の可使時間が短くなってしまうことが
ある。

【００３９】紫外線活性化カチオン重合触媒 紫外線活性化カチオン重合触媒は、紫外線の照射によ
り、カチオン性活性種であるルイス酸等を生成し、エポ
キシの開環反応を触媒する化合物である。このような重
合触媒の例としては、アリールジアゾニウム塩、ジアリ
ールヨードニウム塩、トリアリールスルホニウム塩、ト
リアリールセレニウム塩、鉄−アレーン錯体などが挙げ
られる。特に、鉄−アレーン錯体は熱的に安定であるの
で好ましく、具体的には、キシレン−シクロペンタジエ
ニル鉄(II)ヘキサフルオロアンチモネート、クメン−シ
クロペンタジエニル鉄(II)ヘキサフルオロホスフェー
ト、キシレン−シクロペンタジエニル鉄(II)−トリス
（トリフルオロメチルスルホニル）メサイドなどが挙げ
られる。

【００４０】この紫外線活性化カチオン重合触媒は、エ
ポキシ樹脂100 質量部に対して、通常、0.05〜10.0質量
部であり、好ましくは0.075〜7.0質量部であり、さらに
好ましくは0.1〜4.0質量部であり、最も好ましくは1.0
〜2.5質量部である。0.05質量部より少量であると、低
温での硬化特性が低下し、十分な接着強度や接続信頼性
が低下することがある。また、10.0質量部より多量であ
ると、室温付近でも硬化反応が進みやすいため、室温で
の保存安定性が低くなってしまうことがある。

【００４１】カチオン重合抑制剤 カチオン重合抑制剤は、カチオン重合触媒の一部の置
換、及び、カチオン重合におけるカチオン活性種である
ルイス酸等の捕捉によりカチオン重合反応を抑制しまた
は阻害するものである。具体的には、１５−クラウン−
５などのクラウンエーテル類、１，１０−フェナンソロ
リン及びその誘導体、Ｎ，Ｎ−ジエチル−メタ−トルイ
ジンなどのトルイジン類、トリフェニルホスフィンなど
のホスフィン類、及びトリアジン類などが挙げられる。

【００４２】このカチオン重合抑制剤は、紫外線活性化
カチオン重合触媒に対して、通常、0.01〜10.0当量であ
り、好ましくは0.05〜5.0当量であり、さらに好ましく
は0.10〜3.0当量であり、最も好ましくは0.4〜2.0当量
である。カチオン重合抑制剤が10.0当量より多量である
と、低温での硬化特性が低下し、十分な接着強度や接続
信頼性が低下することがあり、また、0.05当量より少量
であると、室温でも硬化反応が進みやすいため、室温で
の保存安定性が低くなることがある。

【００４３】導電性粒子 導電性粒子は銀、銅、ニッケル、金、スズ、亜鉛、白
金、パラジウム、鉄、タングステン、モリブデン、ハン
ダなどの金属粒子またはカーボン粒子のような導電性粒
子、または、これらの粒子の表面にさらに金属などの導
電性被覆が施された粒子を使用することができる。ま
た、ポリエチレン、ポリスチレン、フェノール樹脂、エ
ポキシ樹脂、アクリル樹脂、ベンゾグアナミン樹脂など
のポリマー、ガラスビーズ、シリカ、グラファイト或い
はセラミックなどの非導電性粒子の表面に金属などの導
電性被覆が施された粒子も使用することができる。

【００４４】使用される導電性粒子の形状は特に限定さ
れるものではないが、通常はほぼ球体であることが望ま
しく、粒子の表面が多少凹凸やスパイク状になっていて
も適用することができる。またこの形状は楕円形や棒状
であってもよい。この導電性粒子の平均粒径は接続に使
用される電極幅と隣接する電極間の間隔によって変える
ことができる。例えば、電極幅が50μｍであり、隣接す
る電極間の間隔も50μｍである（即ち、電極ピッチが10
0μｍである）場合には、３μｍ〜20μｍ程度の平均粒
径が適当である。この範囲の平均粒径を有する導電性粒
子が分散された異方導電性接着フィルムを用いれば、十
分に良好な導通特性が得られると同時に、隣接電極間の
短絡を十分に防止することができる。通常、回路基材同
士の接続に使用される電極のピッチは、50μｍ〜1000μ
ｍであるので、導電性粒子の平均粒径は２μｍ〜40μｍ
の範囲が望ましい。２μｍより小さいと、電極表面の凹
凸に埋もれてしまい、導電性粒子として機能しなくなる
ことがあり、また、40μｍより大きいと、隣接電極間で
の短絡が発生しやすくなることがある。

【００４５】導電性粒子の添加量は、使用される電極の
面積と導電性粒子の平均粒径に応じて変えることができ
る。１つの電極当たりに数個（例えば、２〜10個）の導
電性粒子が存在すれば、通常、接続は良好である。接続
抵抗をさらに低くしたいときには、10〜300個の導電性
粒子が存在するように接着剤中に配合すればよい。ま
た、加熱圧着時に大きな圧力が課せられるときには、電
極上の導電性粒子の数を300 〜1000個に増やすことによ
り、圧力を分散させて良好な接続を得ることもできる。
導電性粒子の量は、導電性粒子を含む接着剤の全体積に
対して、通常、0.1〜30体積％であり、好ましくは0.5〜
10体積％であり、さらに好ましくは１〜５体積％であ
る。0.1体積％より少量であると、接着時に電極上に導
電性粒子が存在しない確率が高く、接続信頼性が低下す
るおそれがある。また、30体積％より多量であると、隣
接電極間での短絡が発生しやすくなる。

【００４６】熱可塑性エラストマーもしくは樹脂 熱可塑性エラストマーもしくは樹脂は、紫外線活性化型
接着剤を接着フィルムとするときに含ませることが好ま
しい。このような熱可塑性エラストマーもしくは樹脂
は、接着フィルムのフィルム形成性を上げるとともに、
得られる接着フィルムの耐衝撃性を改良し、硬化反応に
よって内部に生じる残留応力を緩和して、接着信頼性を
向上させる。熱可塑性エラストマーはある温度以下では
拘束された相であるハードセグメントとゴム弾性を発現
するソフトセグメントより構成される一般に熱可塑性エ
ラストマーと呼ばれる高分子化合物の１種である。この
ようなエラストマーとしてはスチレン系熱可塑性エラス
トマーが挙げられ、スチレン系エラストマーは、例え
ば、ハードセグメントにスチレン単位、ソフトセグメン
トにポリブタジエン単位、ポリイソプレン単位等を含む
ブロック共重合体である。典型的な例としては、スチレ
ン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体（ＳＢ
Ｓ）、スチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合
体（ＳＩＳ）、さらに、ソフトセグメントのジエン成分
を水素添加したスチレン−（エチレン−ブチレン）−ス
チレンブロック共重合体（ＳＥＢＳ）、スチレン−（エ
チレン−プロピレン）−スチレンブロック共重合体（Ｓ
ＥＰＳ）等及びこれらを組み合わせたものが挙げられ
る。さらに、反応性基を有するスチレン系熱可塑性エラ
ストマーである、グリシジルメタクリレートによるエポ
キシ変性されたタイプのエラストマーや、共役ジエンの
不飽和結合をエポキシ化したタイプのエラストマーを使
用することもできる。これらの反応性基を有するタイプ
のものでは、その反応性基の高い極性のために、エポキ
シ樹脂との相溶性が高められて、エポキシ樹脂との配合
の範囲が広げられ、かつ、エポキシ樹脂との架橋反応に
より架橋構造中に組み込まれるため、硬化後の耐熱耐湿
性によって接着信頼性が向上できる。エポキシ化スチレ
ン系エラストマーとして、例えば、エポフレンドＡ１０
２０（ダイセル化学工業株式会社）を挙げることができ
る。また、本発明において、熱可塑性エラストマーの代
わりに、熱可塑性樹脂を使用することもできる。熱可塑
性樹脂は、接合する基材上の回路同士が良好に電気的に
接続されるように接着フィルムの熱圧着時に流動して排
除される必要がある為、熱圧着温度（例えば、100〜130
℃）以下のＴｇを有する樹脂に限定される。このような
樹脂としては、例えば、ポリスチレン樹脂、フェノキシ
樹脂等及びこれらを組み合わせたものを挙げることがで
きる。

【００４７】この熱可塑性エラストマーもしくは樹脂の
量は、エポキシ樹脂100質量部に対して、通常、10〜900
質量部であり、好ましくは20〜500質量部であり、さら
に好ましくは30〜200質量部であり、最も好ましくは40
〜100質量部である。10質量部よりも少量であると接着
剤のフィルム形成性が低下するおそれがあり、900質量
部より多量であると、低温での接着剤全体の流動性が低
下して、接着時の導電性粒子と回路基材の接触が悪くな
り、結果として、接続抵抗の上昇や接続信頼性が低下す
ることになることがあり、また、接着強度も低くなるこ
とがある。

【００４８】その他の添加剤 本発明に用いる紫外線活性化型接着フィルムには、上記
した成分の他に、カチオン重合反応促進剤を添加するこ
とができる。反応促進剤の添加により、低温硬化性及び
急速硬化性のさらなる改良が可能である。このような反
応促進剤は、例えば、ジ−ｔｅｒｔ−ブチルオキサレー
トである。反応促進剤の添加量は、通常、脂環式エポキ
シ樹脂及びグリシジル基含有エポキシ樹脂100質量部に
対して0.01〜５質量部であり、好ましくは0.05〜３質量
部であり、さらに好ましくは0.1〜２質量部の範囲であ
る。また、回路基材と接着フィルムとの結合性を高める
ために、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン
やβ-(3,4-エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキ
シシランのようなシランカップリング剤等のカップリン
グ剤を含むこともできる。

【００４９】さらに、本発明の効果を損なわないかぎ
り、その他の添加剤、例えば、酸化防止剤（例えば、ヒ
ンダードフェノール系酸化防止剤）、ジオール類（例え
ば、ビス（フェノキシエタノール）フルオレン）、連鎖
移動剤、増感剤（例えばアントラセン）、粘着付与剤、
熱可塑性樹脂（例えばポリビニルアセタール、ポリビニ
ルブチラール、アクリル樹脂やこれらを組み合わせたも
の）、シリカ等の充填剤、流動調整剤、可塑剤、消泡剤
などを添加することができる。

【００５０】セパレータ 以上のような成分を含む紫外線活性化型接着剤組成物を
セパレータに塗布して乾燥することによって接着フィル
ムを形成するのであるが、この紫外線活性化型接着フィ
ルムは、紫外線照射される前にはできるだけ不要な紫外
線の照射を受けないことが望ましい。従って、セパレー
タとしては、ナイロン、ポリエステル、ポリプロピレ
ン、アクリル系樹脂、ポリカーボネート、ビニル樹脂、
ポリエチレン、ポリイミド等の樹脂を成形して得られた
フィルムを用いることができるが、このフィルムに、例
えば紫外線吸収剤を練りこむことにより紫外線透過率を
低くする機能を付与し、その片面もしくは両面にシリコ
ーン系やフッ素系剥離剤で剥離層が形成されたセパレー
タを用いることが好ましい。

【００５１】紫外線透過率は、例えば、300〜400nmの波
長範囲での透過率が10％以下であることが好ましく、セ
パレータの紫外線透過率を低くする方法としては、例え
ば、カーボン等の紫外線吸収成分をフィルム自体に練り
こむ方法や、紫外線吸収成分を含むインクをフィルム表
面に塗布する方法、あるいは、フィルム表面に蒸着等の
方法によってアルミニウムやニッケル等の金属膜を形成
する方法等が挙げられる。このセパレータは接着フィル
ムの片面のみならず、両面に設けてもよい。

【００５２】紫外線活性化型接着フィルムの製造方法 紫外線活性化型接着フィルムは、上記の紫外線活性化型
接着剤組成物を、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）やメチ
ルエチルケトン（ＭＥＫ）のような適切な有機溶剤中に
含む塗布液を用意し、これをナイフコーターなどの適切
な塗布手段を用いてポリマーフィルム等のセパレータの
上に塗布し、この塗膜を乾燥することにより得ることが
できる。乾燥は、溶剤が蒸発する低い温度で行われる。
しかしながら、この接着剤は80℃程度の高温においても
硬化反応が進行せず、安定である。従って、硬化反応が
進行しないかぎり、昇温下に乾燥を行うことができ、こ
れにより、作業効率を上げることができる。形成する接
着フィルムの厚さは、熱圧着して、基材同士を接続する
際に、接続部が隙間なく、必要かつ十分に充填できるよ
うにするために、５μｍ〜100 μｍであることが好まし
い。

【００５３】以上のようにして製造した接着フィルム
を、図２に示すような紫外線照射装置により紫外線を照
射するが、この紫外線の照射量は、紫外線活性化型接着
フィルム中の紫外線活性化カチオン重合触媒を活性化さ
せるに十分な量であり、通常100〜10,000mJ/cm²であ
る。

【００５４】こうして活性化された紫外線活性化型接着
フィルムを、図１に示すように、圧着ヘッドにより、第
１の基材に転写した後、この接着フィルム上に第２の基
材を配置し、圧着ヘッドにより熱圧着を行う。この熱圧
着の際の温度は100 〜130 ℃が好ましく、圧力は、十分
な接着が得られるように適宜設定され、通常１〜５ MPa
の範囲であり、さらに圧着時間は10秒程度で十分である
が、１分以上であっても問題はない。以下に、本発明を
実施例によりさらに説明する。

【００５５】

【実施例】フィルム温度測定 紫外線源としての水銀キセノンランプ（中心波長365n
m）付き紫外線照射装置（浜松ホトニクス社製）を用
い、この紫外線源から石英ファイバーで接続された0.75
mm幅×150mm長の長方形の照射口を有する照射ヘッドか
らなる、図２に示すような紫外線照射装置を用い、照射
口の先端部から10mmの距離に、カーボンが混入された50
μm厚のポリエステルフィルムを配置し、さらにこのフ
ィルムの背部にステンレススチール製の背面冷却板を配
置した場合と配置しない場合の、紫外線照射開始後30秒
の時点でのこのフィルムの表面温度を測定し、その結果
を図３に示す。背面冷却板を配置しない場合は、30秒後
の温度上昇が大きいが、背面冷却板を配置した場合は、
照射強度が200mW/cm²のときにおいても到達温度は30℃
以下であり、温度上昇を抑制することができた。

【００５６】紫外線照射強度の均一性測定 紫外線強度計（波長365nm）を、上記の紫外線照射装置
の照射口から１cmの距離の位置に保ちながら、フィルム
に照射される紫外線の均一性を調べた。この結果は、図
４に示すようにフィルム全体において照射される紫外線
の強度は均一であった。

【００５７】紫外線活性化型異方導電性接着フィルムの
製造 4.1gの脂環式エポキシ樹脂（商品名サイラキュアUVR612
8、ユニオンカーバイド日本株式会社、エポキシ当量＝
２００)、0.5gの脂環式エポキシ樹脂（商品名サイラキ
ュアUVR6105、ユニオンカーバイド日本株式会社、エポ
キシ当量＝１３３)、1.2gのフェノールノボラック型エ
ポキシ樹脂（商品名エピコート154 、油化シェルエポキ
シ株式会社、エポキシ当量＝178)、0.20gのビスフェノ
キシエタノールフルオレン、及び4.0gのフェノキシ樹脂
（商品名ペーフェンPKHC、フェノキシアソシエイツ社)
を10g のテトラヒドロフランと混合し、均一になるまで
攪拌した。これに対して、最終固形分の３体積％となる
ように導電性粒子（ニッケル下地の金メッキアクリル樹
脂、平均粒径＝５μｍ）を加え、この導電性粒子が十分
に分散されるまで攪拌を続け分散液を得た。一方、0.06
0gのキシレン−シクロペンタジエニル鉄(II)(トリス
（トリフルオロメチルスルホニル）メサイド、0.016gの
N,N-ジエチル-m-トルイジン、0.04gのジ-tert-ブチルオ
キサレート、0.2gのシランカップリング剤（商品名A18
7、日本ユニカー株式会社、γ−グリシドキシプロピル
トリメトキシシラン）及び0.6gのメチルエチルケトンを
混合し、均一になるまで攪拌し、これを上記分散液に添
加してさらに攪拌し、紫外線活性化型異方導電性接着剤
を得た。この接着剤をシリコーン処理されたカーボン練
りこみポリエステルフィルム（セパレータ）の上にナイ
フコーターを用いて塗布し、60℃で10分間乾燥し、厚さ
20μｍの紫外線活性化型異方導電性接着フィルムを得
た。

【００５８】回路基材の接続試験片の製造 こうして製造した、幅２mmの紫外線活性化型異方導電性
接着フィルムに、上記と同様の紫外線照射装置を用い
て、強度100mW/cm²又は25mW/cm²の紫外線を30秒間照射
した。次いで、厚さ0.7mmのＩＴＯ（Indium Tin Oxide)
膜付きガラス基板に、先に紫外線を照射した紫外線活性
化型異方導電性接着フィルムを貼り付け、30℃で３秒
間、1.0MPaの圧力で熱圧着し、セパレータを剥離した
（仮圧着）。次に、厚さ25μｍのポリイミドフィルム上
に、導体間ピッチ70μｍ、導体幅35μｍ、厚み12μｍの
金メッキ銅線で構成されたフレキシブル回路を、上記の
ようにして仮圧着された紫外線活性化型異方導電性接着
フィルムの上に位置合わせして固定した。これを、紫外
線活性化型異方導電性接着フィルムの部分が120℃で10
秒間、1.0MPaの圧力で熱圧着し、回路接続試験片を得た
（本圧着）。

【００５９】評価 こうして製造する回路接続試験片において、紫外線照射
直後及び一定時間経過に本圧着したときの、接続抵抗、
90°ピール接着力、及び導電性粒子の変形を調べ、その
結果を以下の表１に示す。尚、表２において、表１にお
ける判定基準を示す。

【００６０】

【表１】

【００６１】

【表２】

【００６２】導電性粒子が偏平に押しつぶされているよ
うに変形しているとき、回路の接続が良好で抵抗値が低
く安定している。紫外線照射装置において背面冷却板を
用いない場合、紫外線強度が25mW/cm²のときは20分の可
使時間が確認されたが、紫外線強度が100mW/cm²のとき
はピール接着力が低くなり、可使時間は20分未満であっ
た。これに対して、背面冷却板を用いた場合、紫外線強
度が25〜100mW/cm²のと広い範囲内において接続抵抗及
びピール接着力が良好で、少なくとも20分の可使時間が
得られた。

【００６３】

【発明の効果】本発明の方法によれば、紫外線照射によ
る接着フィルムやセパレータの過熱を防止することがで
き、結果として照射する紫外線強度の許容幅を広げ、常
に安定した接着力が得られ、さらに接着フィルムの可使
時間を長くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法の工程を示す略図である。

【図２】本発明の紫外線照射装置の構成を示す略図であ
る。

【図３】接着フィルムに紫外線を照射した際の温度変化
を示すグラフである。

【図４】本発明の紫外線照射装置を用いて紫外線を照射
した際の、接着フィルム表面上の紫外線強度を示すグラ
フである。

【符号の説明】

１…リール ２…リール ３…圧着ヘッド ４…セパレータ ５…紫外線活性化型接着フィルム ６…紫外線照射装置 ７…基材 ８…圧着ヘッド ９…基材 １０…ガイドローラ １１…紫外線照射ヘッド １２…光ファイバ １３…紫外線光源 １４…背面冷却板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 北村 哲 神奈川県相模原市南橋本３−８−８ 住友 スリーエム株式会社内 Ｆターム(参考） 4J004 AA02 AA05 AA13 AA17 AA18 AB07 DA02 DA03 DA04 DA05 DB03 FA05 GA01 4J040 EC061 EC071 EC091 EC261 HA026 HA066 HB04 HB43 HC07 HC14 HC25 HD01 HD18 HD22 HD41 JA09 JB08 JB10 KA13 KA14 KA32 LA09 PA32 PA33 PB06 PB07

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２つの基材を接着する方法であって、紫
   外線活性化型接着フィルムに紫外線を照射して活性化し
   た後、この活性化された接着フィルムの第１の面を第１
   の基材と接するように配置し、第２の基材を前記活性化
   された接着フィルムの第２の面と接するように配置し、
   次いで熱圧着して上記第１の基材と第２の基材を接着す
   ることからなり、前記紫外線照射と同時にもしくは直後
   に接着フィルムを冷却することを特徴とする、接着方
   法。
2. 【請求項２】 前記紫外線活性化型接着フィルムが導電
   性粒子を含む紫外線活性化型異方導電性接着フィルムで
   ある、請求項１記載の接着方法。
3. 【請求項３】 請求項１記載の基材接着方法に用いる紫
   外線照射装置であって、紫外線照射ヘッド及び紫外線照
   射された接着フィルムを冷却する手段を備えた紫外線照
   射装置。
4. 【請求項４】 前記紫外線照射された接着フィルムを冷
   却する手段が、前記接着フィルムの紫外線照射される側
   と反対側に配置され、紫外線照射時もしくは紫外線照射
   後にこの接着フィルムと面当接する背面冷却板である、
   請求項３記載の紫外線照射装置。
5. 【請求項５】 前記紫外線照射ヘッドから照射される紫
   外線の強度が、接着フィルム面上において均一である、
   請求項３記載の紫外線照射装置。