JP2005216611A

JP2005216611A - 異方導電フィルムの製造方法

Info

Publication number: JP2005216611A
Application number: JP2004020082A
Authority: JP
Inventors: Tatsumi Kawaguchi; 竜巳河口; Yasushi Tominaga; 康富永
Original assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Priority date: 2004-01-28
Filing date: 2004-01-28
Publication date: 2005-08-11

Abstract

【課題】導電粒子が特定の領域にのみ規則的に配置させることにより、安価に接続信頼性と絶縁性とに優れた端子接続が可能となる異方導電フィルムの製造方法を提供する。
【解決手段】その胴体部に所望の配置パターンとなるような孔１２を有する円筒１１の内部に導電粒子を供給し、前記円筒１１を回転させて前記孔１２を通過する導電粒子１７を基材９上に転写させる工程を有する異方導電フィルムの製造方法。導電粒子は液体１８中に分散したペースト１４状とすることが好ましい。
【選択図】図２

Description

本発明は、微細な回路同士の電気的接続、例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）とフレキシブル回路基板の接続や、半導体ＩＣとＩＣ搭載用基板のマイクロ接合等に用いることのできる異方導電フィルムの製造方法に関するものである。

最近の電子機器の小型化・薄型化に伴い、微細な回路同士の接続、微小部分と微細な回路の接続等の必要性が飛躍的に増大してきており、その接続方法として、半田接合技術の進展とともに、新しい材料として、異方性の導電性接着剤やフィルムが使用されている（例えば、特許文献１〜１３参照）。特に、最近、半田付けでは対応できないＬＣＤパネルとドライバＩＣを搭載したＴＣＰ（テープキャリアパッケージ）との接続に適用され、ＬＣＤには必要不可欠の接続材料となっている。

この方法は、図１にその一例を示したように、接続したい部材間に異方導電フィルムを挟み加熱加圧することにより、面方向の隣接端子間では電気的絶縁性を保ち、上下の端子間では電気的に導通させるものである。このような用途に異方導電フィルムが多用されてきたのは、被着体の耐熱性がないことや微細な回路では隣接端子間で電気的にショートしてしまうなど半田付けなどの従来の接続方法が適用できないことが理由である。

特許文献１４等に開示されているとおり、一般に異方導電フィルムは、絶縁性の接着剤中に導電粒子が均一に分散したもので、ＩＣ電極と基板電極とで位置合わせを行い、異方導電フィルムを圧着することにより異方導電フィルム中の導電粒子が圧接されて重なり合う電極間だけが電気的に接続される。

この異方導電フィルムは、導電粒子としてはニッケル、金等にて表面をめっきしたプラスチック粒子等が用いられており、絶縁性接着剤としては熱可塑タイプのものと熱硬化タイプのものに分類されるが、最近では熱可塑タイプのものより、信頼性の優れたエポキシ樹脂系の熱硬化タイプのものが広く用いられつつある。

近年の回路接続ピッチは微細化が進み、従来の異方導電フィルムでは横導通の問題が生じてきた。図1に示したように、絶縁性接着剤3中に導電粒子2を分散させている場合、異
方導電フィルムが圧着されると、絶縁性接着剤の中ほどに位置する導電粒子は端子外に流出しやすく、その結果、隣接端子間に高密度に導電粒子が存在することになり、端子間の絶縁性が不充分になったり、リークやショートを発生する等、絶縁性の保持に問題が生じる。
横導通を防止するためには異方導電フィルム中の導電粒子の混入率を低下させることが考えられるが、導電粒子の混入率を低下させると、導電粒子と端子との接続面積が落ちるので、接続抵抗が高くなるという問題があった。

また、製品品質上の問題のほか、一般的に導電粒子は1グラム当たり数千円と非常に高
価であり、その多くが本来目的とする端子間の接続に使用されないことは、生産コストの増加に繋がっていた。

そのため、導電粒子を規則的に配列させる方式が検討されており、例えば、NEDOのベンチャー企業支援型地域コンソーシアム研究開発（中小企業創造基盤型）ファインピッチ対応異方性導電材の研究開発として、圧着温度で溶融しない樹脂フィルムに孔を開けて、そこに導電粒子を埋め込んだ後、上下を溶融する樹脂で挟み込む方式が提案されている。こ
の方式では、導電粒子を規則的に配列するための格子孔はフォトリソグラフィーとレーザの2つの技術が利用されている。しかし、このような方式では、規則的な孔を開けるため
の特別なメタルマスクの作製やレーザ照射装置が必要であり、微細なものが得られる反面、製造装置が高価であるという問題があった。

特開昭５９−１２０４３６号公報特開昭６０−８４７１８号広報特開昭６０−１９１２２８号広報特開昭６１−５５８０９号広報特開昭６１−２７４３９４号広報特開昭６１−２８７９７４号広報特開昭６２−２４４１４２号広報特開昭６３−１５３５３４号広報特開昭６３−３０５５９１号広報特開昭６４−４７０８４号広報特開昭６４−８１８７８号広報特開平１−４６５４９号広報特開平１−２５１７８７各号公報特開昭６１─７８０６９号公報

本発明は、微細な回路同士の接続、微小部分と微細な回路の接続等であっても、接続信頼性と絶縁性とに優れた端子接続が可能となる異方導電フィルムを安価に製造できる方法を提供することを目的とする。

すなわち本発明は、
（１）その胴体部に所望の配置パターンとなるような孔を有する円筒の内部に導電粒子を供給し、前記円筒を回転させて前記孔を通過する導電粒子を基材上に転写させる工程を有することを特徴とする異方導電フィルムの製造方法。
（２）前記導電粒子が液体中に分散したペースト状である（１）の異方導電フィルムの製造方法。
（３）前記基材に粘着層を有する（１）〜（2）の異方導電フィルムの製造方法。
（４）転写後に絶縁性接着剤で導電粒子を被覆する工程を有する（１）〜（3）の
異方導電フィルムの製造方法。
である。

本発明の製造方法によれば、導電粒子が規則的に配列している異方導電フィルムを得ることができるので、微細な回路同士の接続、微小部分と微細な回路の接続等であっても、接続信頼性と絶縁性とに優れた端子接続が可能となり、高価な導電性粒子を規則的に配列するために、導電粒子同士の接続による横導通を防止でき、少ない導電粒子で効率よく端子間を導通できるため、安価なコストで製造することができる。

本発明の製造方法の一例を、図2〜図3に基づき説明する。基材19上に導電粒子17を規則的に配置するために、その胴体部に所望の配置パターンとなるような孔12を有する円筒11の内部に導電粒子17を含むペースト14を、ポンプ15を介してノズル13より供給し、円筒11をモーター16により回転させながら孔12を通過させて導電粒子17を基材上に連続的に転写
させるものである。本方式は簡便でかつ生産性の高い方式であるとともに、高価な導電性粒子を規則的に配列できるため、導電粒子同士の接続による横導通を防止でき、少ない導電粒子で効率よく端子間を導通でき、材料面からも安価なコストで製造することができる。

円筒11の胴体部に位置する孔12は、導電性粒子１個以上が通過できる孔径でかつ、一箇所に必要とする最大の粒子数が一度に通過できる大きさを上限とする孔径であれば形状について特に制限は無く、円形、四角形、不定形などに加工することができる。また隣接する孔を通過した粒子同士が接触しない間隔を有していれば孔のパターンは、回路設計に合わせても良いし、いずれの回路にも適用できるよう千鳥格子などのように孔を一定間隔に配置したパターンでも良い。一つの孔を通過する導電性粒子の数は、１個でも構わないが２個以上が好ましい。２個以上通過できる孔であれば、導電粒子が１個も通過しない孔の割合が低下すると共に、その後の転写工程において、孔を通過した全ての導電粒子が基材上に転写されなくとも１個以上の導電粒子を転写できる確実性が高まり、導電性に対する信頼性の向上が期待できる。

ペースト14に含まれる導電粒子17が孔12を通過しやすくするために、円筒内にスクレッパー等の排出補助器具を設けたり、円筒内を正圧にするなどしても良い。円筒内を正圧にする場合には、導電粒子を転写させたい基材の箇所に対応する孔以外からの導電粒子の排出を防止するため、導電粒子を転写させたい基材の箇所に対応する孔のみから導電粒子が排出されるための排出補助器具を設けても良い。また、導電粒子17が基材19に転写される条件であれば、円筒11と基材19は離れていても密着していても良い。

上記導電粒子17を基材上に連続的に転写させる方法としては、例えば基材19をコンベヤー20やロール（図示しない）等で搬送する方法、円筒の方を回転させながら動かす方法等が考えられるがこの限りではなく、円筒11自体に搬送手段としての機能を持たせても良い。また、円筒12は、自ら回転しなくても良く、基材の搬送によって、連れ回りするような方法でも良い。
さらに本発明は、基材19に転写した導電粒子17を固定化するために、転写後に絶縁性接着剤で導電粒子を被覆する工程を有しても良い。

導電粒子は孔を通過して基材上に転写できれば、どのような状態でもかまわないが、液体中に導電粒子を分散させたペースト状とすることが好ましい。導電粒子をペースト状とする場合、円筒11の内部に供給するペースト14において、導電粒子17が分散している液体18は、後に用いる絶縁性接着剤を希釈あるいは濃縮したものや導電粒子を溶解しない材料であれば特に制限は無く、水や各種有機溶剤を用いることができる。また、所望のペースト量を円筒の孔から排出できればペーストの粘度等の性状については特に制限無く、使用する装置に適した性状に調整することができる。

上記基材19としては、特に制限は無いが、粘着層を有する基材を使用することができる。上記粘着層を有する基材は、例えば、基材上に粘着性を有する材料を薄く塗布することにより製造することができる。粘着性があると、導電粒子17を転写した後、振動や次工程での外力に対して導電粒子が移動することを防止することができる。

上記粘着性を有する材料としては、例えば後に用いる絶縁性接着剤21が粘着性を持つものであれば、その絶縁性接着剤と同様のものを薄く塗布することにより、粘着性のある材料として用いることができる。また、絶縁性接着剤21が、溶剤等により希釈された場合、完全に乾燥する前で粘着性を示すものであるならば、同様に粘着性を有する材料として用いることができる。上記粘着性を有する材料は、絶縁性接着剤と異なってもよく、更には、基材自体が粘着性を持つものであれば、別途粘着性を有する材料を塗布する必要はない
。

本発明に用いられる導電性粒子17は、導電性を有するものであれば特に制限するものではなく、ニッケル、鉄、銅、アルミニウム、錫、鉛、クロム、コバルト、銀、金など各種金属や金属合金、金属酸化物、カーボン、グラファイト、ガラスやセラミック、高分子粒子の表面に金属をコートしたもの等が適用できるが、接続の信頼性や微細な回路接続への適用を考慮すると高分子核材に金属被覆を施したものが望ましい。

ここで、高分子核材は特に組成などの制限はなく、例えば、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、スチレン樹脂、スチレンブタジエン共重合体等のポリマー中から１種単独あるいは２種以上組み合わせて使用すれば良い。

高分子核材の表面に施す金属被覆には特に制限は無いが、導通の安定性を考慮すると通常適用されるニッケルと金の被覆が望ましい。

被膜の厚さには特に制限はないが、厚すぎると凝集が生じやすくなるなどの問題があるため、０．０１〜０．２μｍ程度が望ましい。また、被覆の形成方法では、この被覆と高分子核材との密着力・導電性などを考慮し、均一に形成されている方が良いことは言うまでもなく、従来から用いられているメッキなどが望ましい。

導電性粒子の粒子径や配合量は、接続したい回路のピッチやパターン、回路端子の厚みや材質等によって適切なものを選ぶことができる。

導電性粒子の粒子径は、特に制限はするものではないが、望ましくは平均２〜１５μｍである方がよい。２μｍより小さい場合では、微細な回路接続で高い接続信頼性を得るために導電性粒子数を多く配合することは可能であるが、凝集することなく高分子核材に均一に金属被覆を施すことは現状の技術では極めて困難であり、実際には微細な回路の接続を安定して行うことは困難である。逆に、１５μｍより大きい場合には、凝集なく均一に金属被覆を施すことは可能であるが、微細な回路を接続する場合には、端子間の電気的絶縁性が保てなくなるため、粒子数はあまり多く配合できず、接続信頼性の向上にも限界がでてくる。例えば、ＬＣＤパネルとＴＣＰやＦＰＣとの接続、特に５０μｍピッチ程度の極ファインピッチ回路の接続においては、平均粒径３〜５μｍ程度が望ましい。もちろん粒度分布がシャープな方が好ましいことは言うまでもなく、平均粒径±１０％以内であればなお好ましい。

基材上に転写された導電粒子を固定化するための絶縁性接着剤21は特に限定されず、例えば、接着性シート等に用いられる熱可塑性材料や、熱や光により硬化性を示す材料等が挙げられる。なかでも、接続後硬化させることにより耐熱性や耐湿性に優れることから、硬化性材料が好ましい。特にエポキシ系接着剤として用いられる材料は短時間で硬化し、接着性に優れる等の点から好適に用いられる。硬化性樹脂を使用する場合には、異方導電性フィルムとして使用する際に、溶融流動する必要があるため、導電粒子を固定化させている状態は半硬化状態が好ましい。

導電粒子を固定化するための絶縁性接着剤を塗布する方法に、特に制限は無く、コーティングやスプレー噴霧、キャストなどの方式を使用することができる。
絶縁性接着剤の厚みは、加熱加圧の本圧着時に導電性粒子以外の端子間を満たすに十分な量に相当していれば特に制限はなく、必然的に導電粒子の直径よりも大きな厚みとなる。例えば、ＬＣＤパネルとＴＣＰやＦＰＣとの接続においては、10〜20μｍの厚みが好ましい。

導電粒子を絶縁性接着剤で固定化した後に、導電粒子が存在する場所は、本方式に則れば、必然的に基材側に偏った分布となる。絶縁性接着剤の中ほどに位置する導電粒子は、加熱加圧の本圧着時に端子外へ流出し易いが、基材側に偏って存在するため、端子外への流出が少なくなり、効率的に端子間を導通させることができる。

上記方式にて製造された異方導電フィルムの使用例を図4に示す。絶縁性接着剤21で導
電粒子17を被服した後、例えば、ＬＣＤパネル4上に加熱加圧により仮圧着し、基材14を
剥離しＴＣＰ5を載せ、加圧により仮止めを行う。更に、加熱加圧により本圧着を行うが
、導電粒子は、絶縁性接着剤の一方に存在しているため、端子外に流出しにくく、効率的に端子間を導通させることができる。

従来の異方導電フィルムとその接続方法の一例を示す断面図本発明の一実施例である製造方法を示す図本発明の一実施例である導電粒子を基材へ転写する様子を示す図本発明の異方導電フィルムとその接続方法の一例を示す断面図

符号の説明

１基材
２導電粒子
３絶縁性接着剤
４ＬＣＤパネル
５ＴＣＰ
６端子
１１円筒
１２孔
１３ノズル
１４ペースト
１５ポンプ
１６モーター
１７導電粒子
１８液体
１９基材
２０コンベヤー
２１絶縁性接着剤

Claims

その胴体部に所望の配置パターンとなるような孔を有する円筒の内部に導電粒子を供給し、前記円筒を回転させて前記孔を通過する導電粒子を基材上に転写させる工程を有することを特徴とする異方導電フィルムの製造方法。
前記導電粒子が液体中に分散したペースト状である請求項１記載の異方導電フィルムの製造方法。
前記基材に粘着層を有する請求項１もしくは2記載の異方導電フィルムの製造方法。
転写後に絶縁性接着剤で導電粒子を被覆する工程を有する請求項１〜3何れか一項記載の
異方導電フィルムの製造方法。