JP2003308728A - 異方性導電接着剤用導電性粒子 - Google Patents

異方性導電接着剤用導電性粒子

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 異方性導電接着剤で端子間の接続を行う場合
に、接続すべき端子間の間隔に広狭がある場合でも良好
に接続できるようにする。 【解決手段】 異方性導電接着剤に使用する導電性粒子
１２を、シリカコンポジット粒子１３と、それを被覆す
る金属被膜１４から構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、異方性導電接着剤
用導電性粒子に関する。
【０００２】
【従来の技術】液晶パネルのガラス基板上のＩＴＯ端子
と、フレキシブル配線板の端子やＴＣＰ(tape carrier
package)の端子とを接続する場合、あるいはＩＣチップ
をマザーボード上にフリップチップ接合する場合のよう
に、２つの回路素子を接着すると共にその間の端子を電
気的に接続するための材料の一つとして、異方性導電接
着剤がある。
【０００３】異方性導電接着剤は、導電性粒子を絶縁性
接着剤に分散させたものからなり、フィルム状に成形し
た異方性導電膜（ＡＣＦ）として、あるいは異方性導電
接着剤を液状に調製した異方性導電ペースト（ＡＣＰ）
として用いられる。その使用方法としては、例えば、Ａ
ＣＦの場合、接続すべきＩＣチップと配線基板との間に
ＡＣＦを挟み、熱圧着する。それにより、ＩＣチップと
配線基板とが絶縁性接着剤で接着固定され、かつＩＣチ
ップの端子と配線基板の端子とが電気的に接続される。
【０００４】従来、異方性導電接着剤の導電性粒子とし
ては、大別すると、半田、ニッケル等の金属粒子と、ス
チレン、ベンゾグアナミン、ジビニルベンゼン等のプラ
スチック粒子を核材としてその上に無電解メッキ法で銅
や金等の金属被膜を形成した金属メッキプラスチック粒
子とが使用されている。このうち、金属粒子は金属メッ
キプラスチック粒子に比して硬く、金バンプにくい込ん
でしまうため、基板やバンプの高さのばらつきを吸収で
きず、また、復元性が乏しいために接続信頼性が低いの
に対し、金属メッキプラスチック粒子は、プラスチック
の復元性を利用できるので、基板やバンプの高さにばら
つきがある場合でも端子間を比較的高い信頼性で接続す
ることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、多層基
板へのベアチップの実装に異方性導電接着剤を使用する
場合、従前のガラス基板への実装に比して実装面の平坦
性が劣るため、異方性導電接着剤を介してベアチップを
基板に熱圧着するときの熱圧着条件を従前通りとする
と、図４に示したように、ＩＣチップ１の端子（バン
プ）２と多層基板３の配線端子４とを両者の間隙の狭い
部位では導電性粒子１１によって良好に接続できても、
両者の間隙の広い部位では接続不良が起こる。なお、図
中、符号１０は異方性導電接着剤の絶縁性接着剤であ
る。
【０００６】これに対し、熱圧着時の圧力をあげると、
図５（ａ）に示すように、ＩＣチップ１の端子（バン
プ）２と多層基板３の配線端子４との間隙の広い部位は
良好に接続できるが、狭い部位では導電性粒子１１がつ
ぶれてしまう。このつぶれた導電性粒子１１には反発力
（復元力）が発生しない。そのため、ＩＣチップ１を実
装した多層基板３を種々の環境下においた場合に、ＩＣ
チップ１と多層基板３との間隔が広がる方向に力が加わ
ったとき、図５（ｂ）に示すように、つぶれた導電性粒
子１１の接続部位で接続不良が生じる。
【０００７】一方、ＩＣチップのバンプとしては、メッ
キバンプの他に、簡便に低コストに作製できるスタッド
バンプがあるが、一般に、メッキバンプの高さのばらつ
きが±２μｍであるのに対してスタッドバンプの高さの
ばらつきは±４μｍ程度と大きい。このため、スタッド
バンプ付きのＩＣチップを配線基板に実装する場合にも
上述のような接続不良が生じる。
【０００８】本発明は、以上のような接続不良をおこす
従来の異方性導電接着剤に対し、接続すべき端子間の間
隔に広狭がある場合でも良好に接続できるようにするこ
とを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、本発明は、シリカコンポジット粒子と、それを被覆
する金属被膜からなることを特徴とする異方性導電接着
剤用導電性粒子を提供する。
【００１０】本発明の導電性粒子は、核材がシリカコン
ポジット粒子であるため、ポリスチレンやジビニルベン
ゼン等のプラスチック粒子を核材とした従来の金属メッ
キプラスチック粒子に比して圧力に対してつぶれにく
く、かつ金属粒子やシリカ粒子に比べると軟質である。
このため、本発明の導電性粒子を使用した異方性導電接
着剤は適用可能な圧力範囲が広くなり、端子間の接続を
行う場合に、バンプの種類、バンプの高さのばらつき、
基板の平坦度等に応じて適切な圧力条件を選択すること
が可能となる。したがって、図２に示すように種々の広
狭の端子間を良好に接続することが可能となる。
【００１１】また、本発明の導電性粒子は従来の金属メ
ッキプラスチック粒子に比して耐湿性が向上するので、
接続後の信頼性も向上する。
【００１２】
【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。
【００１３】図１は、本発明の導電性粒子１２の断面図
である。このように、この導電性粒子１２は、核材１３
とそれを被覆する金属被膜１４からなっている。
【００１４】この導電性粒子１２は、核材が、シリカコ
ンポジット粒子１３からなっていることを特徴としてい
る。シリカコンポジット粒子とは、ジビニルベンゼン、
スチレン、アクリル、ベンゾグアナミン等の有機材料あ
るいはこれらの混合物とシリカとを加水分解により縮合
させ、得られた複合物を造粒して得られるものであり、
単に、シリカ粉末とバインダー樹脂とをブレンドして得
られるものとは異なる。
【００１５】シリカコンポジット粒子１３としては、そ
の圧縮反発力が、２０％変位時に０．３５ｇｆ〜３．５
ｇｆであるものが好ましい。圧縮反発力が高すぎると加
圧に対して変形しにくく、反対に低すぎると加圧に対し
てつぶれやすくなるので、いずれの場合にもその粒子を
用いた異方性導電接着剤で端子間の接続を行うときに接
続不良が生じやすくなる。
【００１６】シリカコンポジット粒子１３の圧縮反発力
を上述の範囲に調整する方法としては、例えば、粒子中
のシリカ成分と有機材料成分との体積比率を変えればよ
い。
【００１７】また、シリカコンポジット粒子１３の粒径
は、１〜１３μｍ程度とすることが好ましい。
【００１８】一方、金属被膜１４は、従来の金属メッキ
プラスチック粒子に使用されている金属被膜と同様とす
ることができ、例えば、無電解メッキあるいは電解メッ
キにより、金、ニッケル、半田、コバルト、銅等の金属
層を単層で、又は複数層積層して設けることができる。
【００１９】導電性粒子１２におけるシリカコンポジッ
ト粒子１３上の金属被膜１４の厚みに関しては、圧着変
形時の金属被膜１４の剥離や割れを防止する点から１０
ｎｍ以上とすることが好ましい。
【００２０】本発明の異方性導電接着剤用導電性粒子と
しては、上述の金属被膜１４上にさらに絶縁性樹脂層を
設けたものとしてもよい。異方性導電接着剤中に導電性
粒子の凝集物が生じた場合、異方性導電接着剤で接続す
るパターンがファインピッチであればあるほど、隣接す
るパターン間が導電性粒子の凝集物でショートするおそ
れが生じるが、個々の導電性粒子の金属被膜１４を絶縁
性樹脂層で被覆することにより、このようなパターン間
のショートを防止することができる。なお、個々の導電
性粒子の金属被膜１４を絶縁性樹脂層で被覆しても、接
続すべき端子間はそれ以外の部位に比して間隔が狭いの
で、そこにある導電性粒子には熱圧着時に圧がかかり、
絶縁性樹脂層は破壊される。したがって、導電性粒子の
金属被膜１４を絶縁性樹脂層で被覆しても、接続すべき
端子間は良好に接続することが可能となる。
【００２１】ここで、金属被膜１４を被覆する絶縁性樹
脂層の構成樹脂としては、アクリル樹脂、スチレン樹
脂、アクリル−スチレン共重合体等を使用することがで
き、特に、アクリル−スチレン共重合体を使用すること
が好ましい。また、絶縁性樹脂層の厚さは、薄すぎると
金属被膜１４に十分に被覆されない部位が生じ、隣接す
るファインピッチの端子間のショートを確実に防止でき
ないおそれがあり、反対に厚すぎると、接続すべき端子
間で熱圧着時に絶縁性樹脂層が破壊されず、導通不良の
生じるおそれがあるので、０．０５〜０．５μｍとする
ことが好ましい。
【００２２】本発明の異方性導電接着剤用導電性粒子１
２は、従来の異方性導電接着剤の導電性粒子に代えて使
用することができる。したがって、本発明の導電性粒子
を、公知の絶縁性接着剤、例えば、固形もしくは液状の
エポキシ樹脂等の重合成分とイミダゾール系硬化剤や変
性アミン系硬化剤等の硬化剤成分とからなる絶縁性接着
剤、アクリル、ＳＢＲ、ＳＩＳ、ポリウレタン等の熱可
塑性樹脂、ゴム系樹脂等と常法にしたがって混合分散さ
せることにより異方性導電接着剤を得ることができる。
【００２３】この異方性導電接着剤の使用形態として
は、例えば、剥離処理したフィルム上に塗布してフィル
ム状に成膜することによりＡＣＦとしてもよく、また、
所定の接着部位に塗布するペースト状のＡＣＰとしても
よい。
【００２４】
【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。
【００２５】実施例１ ケイ素原子を直接メタクリル樹脂に化学結合させ、造粒
することによりシリカコンポジット粒子（粒径５μｍ）
を得、この粒子の表面に無電解メッキすることによりＮ
ｉメッキ層（厚さ０．２μｍ）を形成し、さらに電解メ
ッキすることにより金層（厚さ０．０２μｍ）を形成
し、実施例の導電性粒子を作製した。
【００２６】一方、絶縁性接着剤を、固形エポキシ樹
脂、液状エポキシ樹脂、潜在性硬化剤を６０wt％、３０
wt％、１０wt％の比率で混合し、トルエンと混合するこ
とにより調製した。
【００２７】この絶縁性接着剤に上述の導電性粒子を、
導電性粒子が１２wt％となるように分散させ、これをＰ
ＥＴからなる剥離フィルムにコーティングし、乾燥厚４
０μｍのＡＣＦを作製した。
【００２８】比較例１ 核材粒子として、シリカコンポジット粒子に代えてベン
ゾグアナミン粒子を使用する以外は、実施例１と同様に
して、金属メッキプラスチック粒子を作製し、得られた
粒子を用いてＡＣＦを作製した。
【００２９】比較例２ 核材粒子として、シリカコンポジット粒子に代えてスチ
レン粒子を使用する以外は、実施例１と同様にして、金
属メッキプラスチック粒子を作製し、得られた粒子を用
いてＡＣＦを作製した。
【００３０】評価 （１） 実施例及び比較例の各ＡＣＦを用いて、２０μ
ｍ高のメッキバンプあるいは２０μｍ高のスタッドバン
プをもつ１ｃｍ角のＩＣチップを、導体厚１８μｍの配
線基板に表１の加圧条件で１８０℃で２０秒間熱圧着す
ることにより実装した。
【００３１】実装後、接続部を顕微鏡観察し、導電性粒
子の変形の度合いを以下の基準で評価した。
【００３２】 ○：導電性粒子が若干扁平になり、ＩＣチップのバンプ
と配線基板の端子とを良好に接続していた場合 △：粒子のつぶれが大きい場合 ×：完全につぶれていた場合
【００３３】（２） （１）で実装したＩＣチップのう
ち、メッキバンプに２５０ｋｇ／ｃｍ 2で実装したもの
と、スタッドバンプに１０００ｋｇ／ｃｍ2で実装した
ものについて、ヒートショック試験（−５５℃〜１２５
℃）とＰＣＴ試験（１２１℃、２ａｔｍ、湿度１００
％）とを行い、導通が失われるまでのサイクル数又は時
間を計測した。この結果を表１に示す。
【００３４】
【表１】 実施例１ 比較例１ 比較例２ ICチッフ゜のハ゛ンフ゜ メッキ スタット゛ メッキ スタット゛ メッキ スタット゛ 圧力条件 100kg/cm2以下 ○-△ ○ ○ ○ ○ × 250 ○ ○ ○-△ ○ × × 500 ○ ○ × ○-△ × × 1000 ○ ○ × × − − 2000 − ○ − × − − 3000 − × − × − − 信頼性評価 ヒートショック 250kg/cm2 ＞1000cyc − ＞1000cyc − ＜500cyc − 1000kg/cm2 − ＞1000cyc − 750cyc − ＜500cyc ＰＣＴ 250kg/cm2 ＞300hr − 100hr − ＜100hr − 1000kg/cm2 − ＞300hr − 100hr − ＜100r
【００３５】表１から、実施例１の導電性粒子は比較例
１及び２の金属メッキプラスチック粒子に比して加圧力
を高めてもつぶれにくいことがわかる。また、実施例１
の導電性粒子を用いたＡＣＦによると、ＩＣチップを基
板に実装した後の接続信頼性を向上させられることがわ
かる。
【００３６】参考例 表２に示す４種の市販の粒子にＮｉ／Ａｕメッキを施し
た導電性粒子ついて、圧縮ひずみを島津製作所製微少圧
縮試験器により調べた。その結果を図３に示す。また、
圧縮変形量が１０％あるいは２０％となったときの圧縮
荷重を表２に示す。
【００３７】これらの結果から、ポリスチレン粒子が
０．５ｇ以下でつぶれて回復せず、またベンゾグアナミ
ン粒子が２．０ｇ以下でつぶれて回復しないのに対し、
シリカコンポジット粒子は３ｇ程度までつぶれず、これ
らプラスチック粒子に比べると硬質で加圧に耐えること
がわかる。また、シリカ粒子に比べると軟質であること
がわかる。
【００３８】
【表２】 図３中 圧縮荷重(gf) 破壊荷重 の符号 圧縮変形量10% 20% (gf) ○： ホ゜リスチレン粒子(日本セ゛オン,ZFM080) 0.15 0.22 0.3 □： ヘ゛ンソ゛ク゛アナミン粒子(日本触媒,エホ゜スターGP-H) 0.24 0.22 1.9 △： シリカ粒子(触媒化成,真絲球SW) 1.59 4.0 8.6 ◆： シリカコンホ゜シ゛ット粒子(日本触媒,リクリスター) 0.23 0.56 3.5
【００３９】
【発明の効果】本発明の導電性粒子を用いた異方性導電
接着剤で端子間の接続を行うことにより、接続すべき端
子間の間隔に広狭がある場合でも良好に接続することが
可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の異方性導電接着剤用導電性粒子の断面
図である。
【図２】本発明の導電性粒子を用いた異方性導電接着剤
によりＩＣチップを配線基板に実装した実装構造の断面
図である。
【図３】種々の粒子の加圧力と圧縮変形量との関係図で
ある。
【図４】従来の異方性導電接着剤によりＩＣチップを配
線基板に実装した実装構造の断面図である。
【図５】従来の異方性導電接着剤によりＩＣチップを配
線基板に実装した実装構造の断面図である。
【符号の説明】
１ ＩＣチップ ２ 端子（バンプ） ３ 多層基板 ４ 配線端子 １０ 絶縁性接着剤 １１ 従来の導電性粒子 １２ 本発明の導電性粒子 １３ シリカコンポジット粒子（核材） １４ 金属被膜
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） Ｈ０１Ｌ 21/60 ３１１ Ｈ０１Ｌ 21/60 ３１１Ｒ ３１１Ｓ Ｈ０１Ｒ 11/01 ５０１ Ｈ０１Ｒ 11/01 ５０１Ｅ (72)発明者 武市 元秀 栃木県鹿沼市さつき町12−３ ソニーケミ カル株式会社内 Ｆターム(参考） 4J040 HA066 HA306 JB10 KA03 KA08 KA32 MA02 5F044 LL09 NN19 5G301 DA02 DA17 DA28 DD03

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 シリカコンポジット粒子と、それを被覆
    する金属被膜からなることを特徴とする異方性導電接着
    剤用導電性粒子。
  2. 【請求項２】 シリカコンポジット粒子の２０％変位時
    の圧縮反発力が、０．３５ｇｆ〜３．５ｇｆである請求
    項１記載の異方性導電接着剤用導電性粒子。
  3. 【請求項３】 シリカコンポジット粒子が、シリカと、
    ジビニルベンゼン、、スチレン、アクリル又はベンゾグ
    アナミンとを反応させ、造粒した粒子である請求項１又
    は２記載の異方性導電接着剤用導電性粒子。
  4. 【請求項４】 金属被膜上に絶縁性樹脂層が設けられて
    いる請求項１〜３のいずれかに記載の異方性導電接着剤
    用導電性粒子。
JP2003032730A 1998-07-16 2003-02-10 異方性導電接着剤用導電性粒子 Pending JP2003308728A (ja)

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