JP2007048687A - 導電性粒子転写シート及び接続構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】低接続抵抗、高絶縁信頼性、かつ微細回路接続性に優れた導電性粒子転写シートの提供。
【解決手段】
接続端子の接続面に導電性粒子を転写するための導電性粒子転写シートであって、
支持体と該支持体の表面に形成した粘着層と該粘着層の表面に付着した導電性粒子とからなり、近接する導電性粒子同士の平均粒子間隔が導電性粒子の平均粒径の０．３〜５倍となるように導電性粒子が配列している導電性粒子転写シートを用いて、電子部品の接続端子の接続面に導電性粒子を転写し、導電性粒子が転写した接続端子の接続面を他の接続端子の接続面に接続して接続構造体を得る。
【選択図】 図１

Description

本発明は、回路接続性に優れた導電性粒子転写シート及び接続構造体に関する。

これまで、電子部品の接続端子同士を接続するための方法に関して、接続性改良、短絡防止のために、種々の接続方式の検討がなされている。例えば、異方導電性フィルムを用いる方法、接続端子表面金属同士の共晶形成による接合方法等が公知である。それらの中でも微細回路接続に関しては、端子間の高さバラツキの影響を低減できる異方導電性フィルムを用いる方法が一般的であるが、近接端子間にある導電性粒子による短絡が発生し易いという問題があった。

そこで、接続端子部分のみに導電性粒子を配置する検討が成されている。例えば、端子上に、対応する開口部を形成したマスクを介して導電性粒子を配列する方法（特許文献１参照）、透明フィルム上に粘着剤層を形成して導電性粒子を付着させ、裏面よりレーザー光を照射することにより選択的に導電性粒子を剥離させ、剥離した導電性粒子を電極上に転写し配列させる方法（特許文献２参照）、あるいは、接続端子と同様のパターンがあるフォトマスクに紫外線硬化粘着剤がコートされた紫外線粘着剤テープの粘着部分を密着させマスクを介して紫外線照射して紫外線粘着剤テープ上に接続端子と同じパターンの粘着部を形成して、そこへ導電性粒子を配置して、導電性粒子転写テープを形成し、導電性粒子を接続端子へ転写する方法（特許文献３参照）、所定のパターンで開口部が形成されたマスクを介して導電性粒子を粘着層が形成された転写板上に転写し配列させる方法（特許文献４、５、６参照）等が公知である。

しかしながら、端子上に導電性粒子を配列させる等の従来技術においては、微細かつ多数の接続端子上に導電性粒子を配列させることは製造プロセス上限界があり、近接端子との短絡と接続の両立を満足できるものではなかった。また、予め転写シート上に導電性粒子をパターン配列させる方法においては、パターンが微細な場合は、微細かつ多数のパターンを形成して導電性粒子を配置することには限界がある。パターンを大きくして、導電性粒子の密集領域を形成させた場合は、接続端子上への導電性粒子の転写数が多すぎる場合があり、近接端子との短絡防止と接続の両立を満足できるものではなかった。

特開平７−６７９９号公報 特開平１０−７０１５１号公報 特開平１０−３２１６７８号公報 特許第３２５６３３１号公報 特開平１１−１３５５５３号公報 特開平１０−２１５０６５号公報

本発明は、微細回路の隣接する回路間の絶縁性を損なうことなく、良好な電気的接続性を実現する導電性粒子転写シート、その製造方法、それを用いた接続構造体の製造方法およびそれを用いた接続構造体を提供することを目的とする。

本発明者は、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、粘着層が形成された支持体上に、導電性粒子が、ある特定の導電性粒子間隔で配列していることを特徴とする導電性粒子転写シートを用いることによって、上記課題を解決できることを見出した。
すなわち、本発明は以下のとおりである。

（１）接続端子の接続面に導電性粒子を転写するための導電性粒子転写シートであって、支持体と該支持体の表面に形成した粘着層と該粘着層の表面に付着した導電性粒子とからなり、近接する導電性粒子同士の平均粒子間隔が導電性粒子の平均粒径の０．３〜５倍となるように導電性粒子が配列していることを特徴とする導電性粒子転写シート。
（２） 粘着層の厚みが導電性粒子の平均粒径の０．０５倍〜０．７倍の範囲であることを特徴とする（１）記載の導電性粒子転写シート。
（３）導電性粒子の平均粒径が１μｍ〜５０μｍであることを特徴とする（１）又は（２）記載の導電性粒子転写シート。
（４）導電性粒子が、金属被覆された樹脂粒子、金属被覆された金属粒子、金属粒子、金属被覆された合金粒子、及び合金粒子からなる群から選ばれる少なくとも１種の導電性粒子であることを特徴とする（１）〜（３）のいずれか１項に記載の導電性粒子転写シート。
（５）導電性粒子転写シートが、支持体としての２軸延伸可能なフィルム上に粘着層を形成し、該粘着層の表面に導電性粒子を付着させて得た導電性粒子付着フィルムを２軸延伸して得られたものであることを特徴とする（１）〜（４）のいずれかに記載の導電性粒子転写シート。
（６）支持体として２軸延伸可能なフィルムを用い、該２軸延伸可能なフィルム上に粘着層を設けて積層体を形成し、該積層体の粘着層の表面に導電性粒子を付着させて導電性粒子付着フィルムを作製し、該導電性粒子付着フィルムを、近接する導電性粒子同士の平均粒子間隔が、導電性粒子の平均粒径の０．３倍〜５倍になるように２軸延伸して保持する工程を含むことを特徴とする（１）〜（５）のいずれかに記載の導電性粒子転写シートの製造方法。
（７）（１）〜（５）のいずれか１項に記載の導電性粒子転写シートを、第１の接続端子の接続面に密着させて導電性粒子を転写し、その後、導電性粒子が転写した第１の接続端子の接続面を第２の接続端子の接続面に接続することを特徴とする接続構造体の製造方法。
（８）導電性粒子転写シートを、第１の接続端子の接続面に密着させて導電性粒子を転写するに際して、該接続面に予め粘着層を形成して、導電性粒子を転写することを特徴とする（７）に記載の接続構造体の製造方法。
（９）導電性粒子が転写した第１の接続端子の接続面を第２の接続端子の接続面に接続するに際して、絶縁性接着シートを介して、接続することを特徴とする（７）は（８）に記載の接続構造体の製造方法。
（１０）（７）〜（９）のいずれかに記載の接続構造体の製造方法により製造された接続構造体。
（１１）第１の接続端子及び第２の接続端子のいずれか一方の接続端子の接続面の面積に対して、導電性粒子の投影面積の和が１％〜７０％の範囲にあり、かつ、転写した導電性粒子個数の単位面積あたりの標準偏差が、該単位面積あたりの転写個数の０．２倍以下であることを特徴とする接続構造体。

本発明の導電性粒子転写シート及び微細接続構造体は、隣接する電極端子間の良好な絶縁特性を有し、かつ接続した接続端子間の良好な電気的接続性を可能にする。すなわち、本発明の導電性粒子転写シートを用いることより、第1の接続端子の接続面のみに導電性粒子を特定の間隔で配置させることができる。次いで、第1の接続端子と対応する第2の接続端子とを、導電性粒子を介して電気的に接続させることにより、近接端子間の絶縁性を確保しつつ、接続面の方向には、導電性粒子数のバラツキが少なく、かつ、均等に配置することにより安定した接続が得られる。

以下、本発明について具体的に説明する。
まず、本発明の導電性粒子転写シートにおける導電性粒子について説明する。
導電性粒子としては、金属被覆された樹脂粒子、金属被覆された金属粒子、金属粒子、金属被覆された合金粒子、及び合金粒子の中から選ばれた１種以上を用いることが好ましい。

金属被覆された樹脂粒子としては、ポリスチレン、ベンゾグアナミン、ポリメチルメタアクリレート等の球状粒子に金属被覆することが好ましい。
電極端子との間で金属の相互拡散による結合形成する場合には、例えば、錫、亜鉛、銀、銅、インジウム、ビスマス等の中から選ばれる１種以上の金属、合金を被覆したものを用いることができる。接触による接続の場合には、貴金属被覆することが好ましく、ニッケル、および金をこの順に被覆したものを用いることが好ましい。
接続する微細接続端子（バンプ）硬度に応じて、より柔軟な樹脂粒子を用いて金属被覆された樹脂粒子を形成することができる。
接続するバンプ硬度がビッカース硬度で５０Ｈｖ未満である場合は、ポリメタアクリレート樹脂等の柔軟な樹脂粒子を用いることが好ましい。また、バンプ硬度が５０Ｈｖ以上である場合は、ベンゾグアナミン樹脂等の硬質樹脂粒子を用いることが好ましい。

金属被覆された金属粒子としては、ニッケル、銅等の金属粒子をコアとして用いることが好ましい。接続端子との間で金属の相互拡散による結合形成する場合には、例えば、錫、亜鉛、銀、銅、インジウム、ビスマス等の中から選ばれる１種以上の金属、合金を被覆したものを用いることができる。接触による接続の場合には、貴金属被覆することが好ましく、金、パラジウム、ロジウム等の貴金属を最外層に被覆したものを用いることが好ましい。被覆する方法としては、蒸着法、スパッタリング法等の薄膜形成法、乾式ブレンド法によるコーティング法、無電解めっき法、電解めっき法等の湿式法を用いることができる。量産性の点から、無電解めっき法が好ましい。

金属粒子としては、銀、銅、ニッケル等の金属から選ばれるものを用いることが好ましい。合金粒子としては、融点が１５０℃以上５００℃以下のものが好ましく、さらには１５０℃以上３５０℃以下の低融点合金粒子を用いることがより好ましい。融点が５００℃以下であると、接続端子間に金属結合を形成することも可能であり、接続信頼性の点から好ましい。また、耐熱接続信頼性の観点から、融点が１５０℃以上であることが好ましい。

金属被覆された合金粒子としては、例えば、金、銀、銅、ニッケル、錫、亜鉛、ビスマス、インジウム等から選ばれた２種以上からなる合金粒子に上記方法等を用いて金属被覆したものを用いることができる。

合金粒子としては、例えば、金、銀、銅、ニッケル、錫、亜鉛、ビスマス、インジウム等から選ばれた２種以上からなる合金粒子が好ましい。融点が１５０℃以上５００℃以下の合金粒子を用いる場合は、予め粒子表面にフラックス等を被覆しておくことが好ましい。いわゆるフラックスを用いることにより、表面の酸化物等を取り除くことができ好ましい。フラックスとしては、アビエチン酸等の脂肪酸等を用いることができる。

導電性粒子の平均粒径は１〜５０μｍであることが好ましく、２〜３０μｍであることがさらに好ましい。絶縁性の観点から５０μｍ以下が好ましく、接続端子等の高さバラツキ等の影響を受けにくく、また、電気的接続性の観点から１μｍ以上が好ましい。
導電性粒子の平均粒径及び粒度分布は、公知の方法、装置を用いて測定することができ、湿式粒度分布計、レーザー式粒度分布計等を用いることができる。あるいは、電子顕微鏡等で粒子を観察し、平均粒径、粒度分布を算出しても構わない。本発明の平均粒径及び粒度分布はレーザー式粒度分布計により求めることが出来る。

導電性粒子の平均粒径と最大粒径の比は２以下であることが好ましく、１．５以下であることがより好ましい。該導電性粒子の粒度分布はより狭いほうが好ましく、該導電性粒子の粒径分布の幾何標準偏差は、１．２〜２．５であることが好ましく、１．２〜１．４であることが特に好ましい。幾何標準偏差が上記値であると粒径のバラツキが小さくなる。通常、接続する２端子間に一定のギャップが存在する場合には、粒径が揃っているほど、導電性粒子が有効に機能すると考えられる。

粒度分布の幾何標準偏差とは、粒度分布のσ値（累積８４．１３％の粒径値）を累積５０％の粒径値で除した値である。粒度分布のグラフの横軸に粒径（対数）を設定し、縦軸に累積値（％、累積個数比、対数）を設定すると粒径分布はほぼ直線になり、粒径分布は対数正規分布に従う。累積値とは全粒子数に対して、ある粒径以下の粒子の個数比を示したもので、％で表す。粒径分布のシャープさはσ（累積８４．１３％の粒径値）と平均粒径（累積５０％の粒径値）の比で表現される。σ値は実測値あるいは、前述グラフのプロット値からの読み取り値である。

次いで本発明の導電性粒子転写シートについて説明する。
本発明の導電性粒子転写シートは、支持体、粘着層及び導電性粒子からなる。導電性粒子転写シートは接続端子接続用である。すなわち、導電性粒子転写シートは、第１の電子部品の接続端子と第2の電子部品の接続端子を接続するために、対応する接続端子同士を導電性粒子を介して電気的に接続する際に使用するシートである。導電性粒子転写シートは、接続端子の接続面に導電性粒子を転写して用いる。

本発明の導電性粒子転写シートに用いられる支持体としては、公知の樹脂フィルムを用いることができる。例えば、ポリプロピレンフィルムなどが挙げられるが、中でも2軸延伸可能なフィルムを用いることが好ましい。2軸延伸可能なフィルムについては、後述する。
支持体の厚みは、１０μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましく、５０μｍ以上１００μｍ以下であることがより好ましい。機械的接続強度の観点から１０μｍ以上が好ましく、導電性粒子転写時の平滑性確保の観点から２００μｍ以下であることが好ましい。

本発明の導電性粒子転写シートにおける粘着層には、非架橋性のアクリル変性天然ゴムなどの粘着剤を用いることができる。支持体を２軸延伸して導電性粒子転写シートを製造する場合の、好ましい粘着剤については、後述する。
本発明の導電性粒子転写シートにおける粘着層の厚みは導電性粒子の平均粒径の０．０５倍から０．７倍の範囲であることが好ましい。導電性粒子保持の観点から０．０５倍以上であることが好ましく、転写の容易性の観点から０．７倍以下であることが好ましい。

本発明の導電性粒子転写シートにおいては、近接する導電性粒子同士の平均粒子間隔が導電性粒子の平均粒径の０．３倍〜５倍となるように配列している。
本発明において、近接する導電性粒子とは、任意の導電性粒子を選定し、該導電性粒子に最も近い６個の導電性粒子を言う。

近接する導電性粒子同士の平均粒子間隔は以下のようにして求められる。
まず、本発明の導電性粒子転写シートを、導電性粒子が存在する面側から光学顕微鏡で拡大した写真を撮影する。次に、任意の２０個の導電性粒子を選定し、そのそれぞれの導電性粒子に最も近い６個の導電性粒子との距離を測定し、全体の平均値を求めて、平均粒子間隔とする。またこのとき同時に粒子間隔の標準偏差を求めることができる。
平均粒子間隔は、導電性粒子の平均粒径の０．３〜５倍とする。好ましくは、０．５倍以上３倍以下であり、更に好ましくは、１倍以上３倍以下である。導電性粒子転写時の粒子はみ出し防止の観点から、平均粒径の０．３倍以上であることが好ましく、導電性粒子転写数確保の観点から平均粒径の５倍以下が好ましい。
また、粒子間隔の標準偏差については、導電性粒子が、導電性粒子の平均粒子間隔の０．３倍以下、更に好ましくは、０．１倍以下の平均粒子間隔の標準偏差で存在することが好ましい。

次に、本発明における導電性粒子転写シートの製造方法について説明する。
本発明の導電性粒子転写シートの製造方法としては、近接する導電性粒子同士の平均粒子間隔が導電性粒子の平均粒径の０．３〜５倍となるように導電性粒子が粘着層上に配列可能であれば、公知の方法を用いることができる。

本発明の導電性粒子転写シートの製造方法としては、支持体として２軸延伸可能なフィルムを用い、該２軸延伸可能なフィルム上に粘着層を設けて積層体を形成し、該積層体の上に導電性粒子を付着させて導電性粒子付着フィルムを作製し、該導電性粒子付着フィルムを、近接する導電性粒子同士の平均粒子間隔が、導電性粒子の平均粒径の０．３倍〜５倍になるように２軸延伸して保持する工程を含むことが好ましい。

上記２軸延伸可能なフィルムとしては、公知の樹脂フィルム等を用いることができるが、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂等の単独あるいは共重合体等、又は、ニトリルゴム、ブタジエンゴム、シリコーンゴム等のゴムシート等の柔軟で延伸可能な樹脂フィルムを用いることが好ましい。ポリプロピレン樹脂、ポリエステル樹脂が特に好ましい。延伸後の収縮率が１０％以下のフィルムが好ましい。

前記粘着層に使用する粘着剤は、公知のものを使用することができるが、加熱しながら２軸延伸する場合は、非熱架橋性の粘着剤を用いることが好ましい。具体的には、天然ゴムラテックス系粘着剤、合成ゴムラテックス系粘着剤、合成樹脂エマルジョン系粘着剤、シリコーン系粘着剤、エチレン−酢酸ビニル共重合体粘着剤、アクリル系粘着剤等を単独で、又は組み合わせて用いることができる。また、紫外線照射により低粘着化可能なアクリル系粘着剤を用いることが好ましい。

前記粘着層の厚みは、使用する導電性粒子の平均粒径の１／５０から１０倍の範囲が好ましく、１／１０から２倍の範囲がより好ましい。導電性粒子付着時及び延伸時に導電性粒子を保持する観点から、粘着層の厚みは該導電性粒子の平均粒径の１／５０以上が好ましく、延伸後の導電性粒子転写シートへの粒子転写の観点から１０倍以下が好ましい。粘着層形成方法としては、溶剤又は水に分散又は溶解したものを、グラビアコーター、ダイコーター、ナイフコーター、バーコーター、スプレーコート等の公知の方法で塗布し、乾燥する方法を用いることができる。ホットメルトタイプの粘着剤を使用する場合は、無溶剤でロールコートすることができる。

該積層体の上に導電性粒子を付着させて導電性粒子付着フィルムを作製するにあたっては、導電性粒子をほぼ隙間無く単層に配置（密集充填）したフィルムを作製するのが好ましい。なお、密集充填とは、充填された粒子間の平均粒子間隔が、平均粒径の１／２以下であるように充填することをいうものとする。より好ましくは、充填された粒子間の平均粒子間隔が、平均粒径の１／５以下である。

導電性粒子を密集充填させる方法としては、公知の方法を用いることができる。例えば、少なくとも熱可塑性樹脂を含む粘着層を該２軸延伸可能なフィルム上に形成し、その上に導電性粒子を接触させて付着させ、ゴムロール等で荷重をかけて単層に配置する方法を採ることができる。この場合、隙間無く充填するためには、付着−ロール操作を数回繰り返す方法が好ましい。球状の導電性粒子の場合、最密充填が最も安定した構造なので比較的容易に充填することができる。あるいは、該２軸延伸可能なフィルム上に粘着剤を塗布して接着層を形成し、その上に導電性粒子を付着させ、必要なら数回付着を繰り返し、単層で分散配置する方法等を用いることができる。

得られた導電性粒子付着フィルムを２軸延伸させる方法としては、公知の方法を用いることができるが、均一分散配列という点から、２軸延伸装置を用いることが好ましい。粒子間隔の点から延伸度合いは、３０％以上、５００％以下であることが好ましく、１００％以上、３００％以下であることがより好ましい。
なお、１００％延伸するとは、延伸方向に沿って延伸した部分の長さが延伸前の長さの１００％であることを言う。延伸方向は、任意であるが、延伸角度が９０°の２軸延伸が好ましく、同時延伸が好ましい。２軸延伸の場合、各方向の延伸度合いは同じであっても異なっていても構わない。

２軸延伸装置としては、同時２軸連続延伸装置が好ましい。
同時２軸連続延伸装置としては、公知のものを使用することができるが、長辺側をチャック金具で固定し、それらの間隔を縦横同時に延伸することにより連続延伸するテンター型延伸機が好ましい。延伸度を調整する方式としては、スクリュー方式、パンタグラフ方式を用いることが可能だが、調整の精度の観点から、パンタグラフ方式がより好ましい。加熱しながら延伸する場合は、延伸部分の手前に予熱ゾーンを設けて、延伸部分の後方に熱固定ゾーンを設けることが好ましい。

導電性粒子間隔が変化しないように、延伸後の導電性粒子転写フィルムを保持することが好ましい。保持する方法としては、導電性粒子転写フィルムを、金属又は樹脂製の枠に接着させ固定する方法、平滑性の良いガラス、金属等の支持板に接着させ、固定する方法等を用いることができる。

次いで、導電性粒子転写シートを、第１の接続端子の接続面に密着させて導電性粒子を転写し、その後、導電性粒子が転写した第１の接続端子の接続面を第２の接続端子の接続面に接続してなる接続構造体の製造方法について説明する。
本発明の導電性粒子転写シートを用いて第１の接続端子の接続面に密着させて導電性粒子を転写する方法としては、平滑な板上に導電性粒子転写シートを固定し、導電性粒子転写シート上の導電性粒子に接続端子を接触させて、転写する方法が好ましい。転写する方法としては、例えば以下の方法が挙げられる。

１．接続端子を導電性粒子転写シート上にプレスして、機械的に食い込ませる方法。この場合、接続端子の接続面に予め粘着層を形成する方法と組み合わせて用いることができる。組み合わせることにより、より低温、低圧で転写することができるため、好ましい。
粘着層としては、熱可塑性、熱硬化性、光硬化性、光熱硬化性の粘着剤、接着剤を用いることができるが、転写の観点から、硬化性の成分からなることが好ましい。
荷重としては、転写する粒子１個に対して、０．１ｇから１０ｇの範囲であることが好ましく、より好ましくは、０．３ｇから５ｇの範囲であることが好ましい。
温度は、３０℃から２００℃の範囲であることが好ましく、より好ましくは、５０℃から１５０℃である。

２．接続端子を導電性粒子上に加圧しながら接触させ、超音波振動を与えて転写する方法。超音波振動印加時間は０．１秒から５秒の範囲が好ましく、より好ましくは０．２秒から１秒の範囲である。

３．電極端子を導電性粒子上に接触させ、接続端子表面の金属と導電性粒子表面の金属同士が相互拡散する温度まで加熱して、金属結合を形成して転写する方法。
この場合は、比較的相互拡散しやすい金属、合金を選択する方が好ましく、導電性粒子表面の金属、合金が５００℃以下好ましくは３００℃以下の融点を有することが好ましい。金属酸化物の影響を低減するために、接続端子上に予めフラックス成分を塗布することが好ましい。フラックス成分を塗布後、導電性粒子を転写する場合は、導電性粒子転写後に、フラックス成分を洗浄することが好ましい。

本発明の導電性粒子転写シートを用いて接続端子に導電性粒子を転写した場合、接続端子の接続面の面積に対して転写された導電性粒子の投影面積の和が１％から７０％の範囲にあることが好ましく、より好ましくは１０％から６０％の範囲である。接続性の観点から投影面積の和は、１％以上であることが好ましく、接続端子を基板に接続する際に、転写粒子のはみ出しなどによる絶縁性低下の観点から、投影面積の和は７０％以下であることが好ましい。転写された導電性粒子の投影面積の和は、レーザー顕微鏡等を用いて粒子転写された接続端子部分を写真撮影し、画像処理することにより測定することができる。

転写された導電性粒子の平均粒子間隔は、導電性粒子の平均粒径の０．３倍から５倍の範囲にあることが好ましい。また、各接続端子に転写された導電性粒子の個数の標準偏差は平均転写粒子個数の０．２倍以下であることが好ましく、０．１倍以下であることがより好ましい。
本発明の接続構造体に用いる接続端子の材料としては、公知のものを用いることができる。例としては、金、金合金、銅等の金属表面にニッケル、金をこの順で被覆したもの等である。

本発明の導電性粒子転写シートを用いて、導電性粒子が転写した第１の接続端子の接続面を第２の接続端子の接続面に接続してなる接続構造体の製造方法としては、公知の方法を用いることができる。例えば、対応する端子と圧着する方法、対応する端子と超音波振動により接続する方法、加熱により、導電性粒子表面の金属、合金と対応する接続端子表面金属との間で金属同士を相互拡散させる方法等を用いることができる。
対応する接続端子が金属系の場合は、超音波振動方式、金属間の相互拡散方式を用いることができ、対応する接続端子が金属酸化物系の場合は、圧着方式を用いることができる。圧着方式、超音波方式を用いて接続する場合は、接続部以外の部分を硬化性の樹脂等で封止することが好ましい。

封止する方法としては、絶縁性接着シート又は接着剤を用いて封止することができる。
導電性粒子が転写した第１の接続端子の接続面と第２の接続端子の接続面を接続するに際して、絶縁性接着シートを介して接続するのは、本件の好ましい実施形態である。この場合は、接続時の加熱により硬化性樹脂を硬化させることもできる。また、接続後に、加熱して熱硬化性樹脂を硬化することもできる。金属間の相互拡散方式の場合は、接続後に、低粘度の液状封止樹脂を用いて封止することができる。

絶縁性接着シート又は接着剤に用いる硬化性の絶縁性樹脂としては、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂、光及び熱硬化性樹脂、電子線硬化性樹脂等を用いることができる。取り扱いの容易さから、熱硬化性の絶縁性樹脂を用いることが好ましい。熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、アクリル樹脂等を用いることができるが、エポキシ樹脂が特に好ましい。

エポキシ樹脂は、１分子中に２個以上のエポキシ基を有する化合物であり、グリシジルエーテル基、グリシジルエステル基、脂環式エポキシ基を有する化合物、分子内の二重結合をエポキシ化した化合物が好ましい。具体的には、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、ナフタレン型エポキシ樹脂、ノボラックフェノール型エポキシ樹脂あるいは、それらの変性エポキシ樹脂を用いることができる。

絶縁性接着シート又は接着剤に用いる硬化剤は、前記硬化性の絶縁性樹脂を硬化できるものであればよい。硬化性の絶縁性樹脂として、熱硬化性樹脂を用いる場合は、１００℃以上で熱硬化性樹脂と反応し、硬化できるものが好ましい。エポキシ樹脂の場合は、保存性の点から、潜在性硬化剤であることが好ましく、例えば、イミダゾール系硬化剤、カプセル型イミダゾール系硬化剤、カチオン系硬化剤、ラジカル系硬化剤、ルイス酸系硬化剤、アミンイミド系硬化剤、ポリアミン塩系硬化剤、ヒドラジド系硬化剤等を用いることができる。保存性、低温反応性の点から、カプセル型のイミダゾール系硬化剤が好ましい。

絶縁性接着シート又は接着剤には、硬化剤及び硬化性の絶縁性樹脂以外に、熱可塑性樹脂等を配合しても構わない。熱可塑性樹脂を配合することにより、容易にシート状に形成することが出来る。この場合の配合量は、硬化剤及び硬化性の絶縁性樹脂を合わせた成分１００質量部に対して２００質量部以下であることが好ましく、１００質量部以下であることが特に好ましい。

絶縁性樹脂に配合できる熱可塑性樹脂は、フェノキシ樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、アルキル化セルロース樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、スチレン樹脂、ウレタン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂等であり、それらから選ばれる１種または２種以上の樹脂を組み合わせても差し支えない。これらの樹脂の中、水酸基、カルボキシル基等の極性基を有する樹脂は、接着強度の点から好ましい。また、熱可塑性樹脂は、ガラス転移温度が８０℃以上である熱可塑性樹脂を１種以上含むことが好ましい。

絶縁性接着シート又は接着剤には、上記構成成分に添加剤を配合しても差し支えない。
異方導電性接着シートと被着物との密着性を向上させるために、添加剤として、カップリング剤を配合することができる。該カップリング剤としては、シランカップリング剤、チタンカップリング剤、アルミカップリング剤等を用いることができるが、シランカップリング剤が好ましい。該シランカップリング剤としては、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−メルカプトトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、β−アミノエチル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−ウレイドプロピルトリメトキシシラン等を用いることができる。
該カップリング剤の配合量は硬化剤および硬化性の絶縁性樹脂を合わせた成分１００質量部に対して、０．０１質量部から１質量部が好ましい。密着性向上の観点から０．０１質量部以上が好ましく、信頼性の観点から１質量部以下が好ましい。

本発明はまた、導電性粒子転写シートにより導電性を転写した接続端子により接続された接続構造体にも関する。
本発明の接続構成体を構成する接続端子を有する基板の材質は、有機基板でも無機基板でも、差し支えない。有機基板としては、ポリイミドフィルム基板、ポリアミドフィルム基板、ポリエーテルスルホンフィルム基板、エポキシ樹脂をガラスクロスに含浸させたリジッド基板、ビスマレイミド−トリアジン樹脂をガラスクロスに含浸させたリジッド基板等を用いることができる。無機基板としては、シリコン基板、ガラス基板、アルミナ基板、窒化アルミ基板等を用いることができる。配線基板の配線材料は、インジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物等の無機配線材料、金メッキ銅、クロム−銅、アルミニウム、金バンプ等の金属配線材料、アルミニウム、クロム等の金属材料でインジウム錫酸化物等の無機配線材料を覆った複合配線材料等を用いることができる。

本発明の導電性粒子転写シートを適用する用途、あるいは本発明の接続構造体を構成する電子回路部品としては、液晶ディスプレイ機器、プラズマディスプレイ機器、エレクトロルミネッセンスディスプレイ機器等の表示機器の配線板接続用途および、それら機器のＬＳＩ等の電子部品実装用途、その他の機器の配線基板接続部分、ＬＳＩ等の電子部品実装用途に使用することができる。上記表示機器の中でも、信頼性を必要とされるプラズマディスプレイ機器、エレクトロルミネッセンスディスプレイ機器に用いるのが好ましい。
次に、実施例および比較例によって本発明を説明する。

[実施例１]
厚さ９０μｍの無延伸ポリプロピレンフィルム上に、粘着層としてニトリルゴムラテックス−メチルメタアクリレートのグラフト共重合体接着剤を４μｍの厚みに塗布したものに、導電性粒子として平均粒径３．０μｍの金めっきプラスチック粒子をほぼ隙間無く単層塗布した。すなわち、該導電性粒子を該フィルム幅より大きい容器内に数層以上の厚みになるよう敷き詰めたものを用意し、該導電性粒子に対して粘着剤の塗布面を下向きにして押し付けて付着させ、その後過剰な粒子を軟質ゴムからなるスクレバーで掻き落とした。
この操作を２回繰り返すことにより、隙間無く単層塗布した導電性粒子付着フィルムを得た。
このフィルムを２軸延伸装置（東洋精機製Ｘ６Ｈ−Ｓ、パンタグラフ方式のコーナーストレッチ型の２軸延伸装置）を用いて縦横にそれぞれ１０個のチャックを用いて固定し１３５℃、１２０秒間予熱し、その後１０％／秒の速度で２００％延伸して固定した。その後、外周１ｃｍに接着剤を塗布した１５ｃｍ角のガラス板（厚み５ｍｍ）を用いて固定し導電性粒子転写シートを得た。
得られた導電性粒子転写シートの導電性粒子のうち、無作為に２０個を選び、レーザー顕微鏡（キーエンス社製、ＶＫ９５００、形状測定分解能０．０１μｍ）を用いて観察した結果、平均粒子間隔は１１．２μｍであり、これは、平均粒径の３．７倍であった。
触針式の膜厚計で粘着層厚みを測定したところ、１μｍであり、これは、導電性粒子の平均粒径の０．３３倍であった。

[実施例２]
厚さ１００μｍの無延伸ポリプロピレンフィルム上に実施例１と同じニトリルゴムラテックス−メチルメタアクリレートのグラフト共重合体接着剤を３μｍの厚みに塗布したものに、導電性粒子として平均粒径５．０μｍの金めっきプラスチック粒子を実施例１と同様の方法によりほぼ隙間無く単層塗布した導電性粒子付着フィルムを得た。
このフィルムを実施例１と同様の方法により２軸延伸装置を用いて縦横にそれぞれ１２０％延伸して固定した。その後、外周１ｃｍに接着剤を塗布し、その内側をくり貫いたプラスチック板（正方形、１５ｃｍ角、厚み５ｍｍ）に固定し、導電性粒子転写シートを得た。
得られた導電性粒子転写シートの導電性粒子のうち、無作為に２０個を選び、レーザー顕微鏡（キーエンス社製、ＶＫ９５００、形状測定分解能０．０１μｍ）を用いて観察した結果、平均粒子間隔は８．４９μｍであり、これは、平均粒径の１．７倍であった。
触針式の膜厚計で粘着層厚みを測定したところ、０．７μｍであり、導電性粒子の平均粒径の０．１４倍であった。

[実施例３]
厚さ１００μｍの無延伸ポリプロピレンフィルム上にエチレン−酢酸ビニル共重合体接着剤を３μｍ塗布したものに、導電性粒子として平均粒径３．２μｍの金めっき銅粒子を実施例１と同様の方法によりほぼ隙間無く単層塗布した導電性粒子付着フィルムを得た。
このフィルムを実施例１と同様の方法により２軸延伸装置を用いて縦横にそれぞれ１５０％延伸して固定した。その後、外周１ｃｍに接着剤を塗布し、その内側をくり貫いたプラスチック板（正方形、１５ｃｍ角、厚み５ｍｍ）に固定し、導電性粒子転写シートを得た。
得られた導電性粒子転写シートの導電性粒子のうち、無作為に２０個を選び、レーザー顕微鏡（キーエンス社製、ＶＫ９５００、形状測定分解能０．０１μｍ）を用いて観察した結果、導電性粒子の平均粒子間隔は６．７２μｍであり、これは、平均粒径の２．１１倍であった。
触針式の膜厚計で粘着層厚みを測定したところ、０．４９μｍであり、導電性粒子の平均粒径の０．１５倍であった。

[比較例１]
厚さ１０μｍの無延伸ポリプロピレンフィルム上に、粘着層としてニトリルゴムラテックス−メチルメタアクリレートのグラフト共重合体接着剤を０．５μｍの厚みを塗布したものに、導電性粒子として平均粒径３．０μｍの金めっきプラスチック粒子をほぼ隙間無く単層塗布した。すなわち、該導電性粒子を該フィルム幅より大きい容器内に数層以上の厚みになるよう敷き詰めたものを用意し、該導電性粒子に対して粘着剤の塗布面を下向きにして押し付けて付着させ、その後過剰な粒子を軟質ゴムからなるスクレバーで掻き落とした後、外周１ｃｍに接着剤を塗布した１５ｃｍ角のガラス板（厚み５ｍｍ）を用いて固定し導電性粒子転写シートを得た。導電性粒子は密集充填されているため、平均粒子間隔の測定は困難であった。
上記実施例及び比較例の導電性粒子転写シートについての導電性粒子の平均粒径、その他の数値をまとめたものを表１に示す。

実施例及び比較例の導電性粒子転写シートを用いて接続端子を接続した試験結果を以下で述べる。まず、試験方法等を以下に示す。
（絶縁性接着シート）
フェノキシ樹脂（ガラス転移温度９８℃、数平均分子量１４０００）３４ｇ、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（エポキシ当量１９０、２５℃粘度、１４０００ｍＰａ・Ｓ）２９ｇ、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン０．４ｇを酢酸エチル−トルエンの混合溶剤（混合比１：１）に溶解し、固形分５０％溶液とする。
マイクロカプセル型潜在性イミダゾール硬化剤を含有する液状エポキシ樹脂（マイクロカプセルの平均粒径５μｍ、活性温度１２５℃）３７ｇ、前記固形分５０％溶液に配合分散させる。その後、厚さ５０μｍのポリエチレンテレフタレートフィルム（ベースフィルム）上に塗布し、６０℃で１５分間送風乾燥し、膜厚１８μｍのフィルム状の絶縁性接着シートを得た。

（接続抵抗値測定方法）
縦横が１．６ｍｍ×１５．１ｍｍのシリコン片（厚み０．５ｍｍ）全面に酸化膜を形成後、外辺部から４０μｍ内側に横７４．５μｍ、縦１２０μｍのアルミ薄膜（１０００Å）をそれぞれが０．１μｍ間隔になるように長辺側に各々１７５個、短辺側に各々１６個形成する。それらアルミ薄膜上に１５μｍ間隔になるように横２５μｍ、縦８０μｍの金バンプ（厚み１５μｍ）をそれぞれ２個ずつ形成するために、それぞれの金バンプ配置個所の外周部から７．５μｍ内側に横１０μｍ、縦８５μｍの開口部を残す以外の部分にポリイミドの保護膜を常法により前記開口部以外の全面に形成する。その後、前記金バンプを形成し、試験チップとする。
厚み０．７ｍｍの無アルカリガラス上に前記アルミ薄膜上の金バンプが隣接するアルミ薄膜上の金バンプと対になる位置関係で接続されるようにインジウム錫酸化物膜（１５００Å）の接続パッド（横６６μｍ、縦１２０μｍ）を形成する。２０個の金バンプが接続される毎に前記接続パッドにインジウム亜鉛酸化物薄膜の引き出し配線を形成し、引出し配線上はアルミニウム−チタン薄膜（チタン１％、３０００Å）を形成し、接続評価基板とする。

ガラス基板上に厚み１μｍで表１記載の粘着剤を塗布したものの上にバンプが接触するように前記試験チップを載せ、０．１ＭＰａ、２秒間荷重をかけてバンプ上に粘着剤を転写した。その後、ガラス基板上に導電性粒子転写シートを載せ、導電性粒子面上に該チップを載せ、４０℃、３秒間、１ＭＰａ加圧してバンプ上に導電性粒子を転写し、導電性粒子転写試験チップとした。前記接続評価基板上に、前記接続パッドがすべて覆われるように、幅２ｍｍ、長さ１７ｍｍの接着シートの該導電性粒子の存在する側を仮張りし、２．５ｍｍ幅の圧着ヘッドを用いて、８０℃、０．３ＭＰａ、３秒間加圧した後、ポリエチレンテレフタレートのベースフィルムを剥離する。そこへ、前記接続パッドと金バンプの位置が合うように導電性粒子転写試験チップを載せ、２１０℃、５秒間２．０ＭＰａ加圧圧着する。圧着後、前記引出し配線間（金バンプ２０個のデイジーチェイン）の抵抗値を四端子法の抵抗計で抵抗測定し、接続抵抗値とする。

（絶縁抵抗試験方法）
厚み０．７ｍｍの無アルカリガラス上に前記アルミ薄膜上の２個の金バンプがそれぞれ接続されるような位置関係にインジウム亜鉛酸化物膜（１５００Å）の接続パッド（横６５μｍ、縦１２０μｍ）を形成する。前記接続パッドを１個おきに５個接続できるようにインジウム亜鉛酸化物薄膜の接続配線を形成し、さらにそれらと対になり、櫛型パターンを形成するように１個おきに５個接続できるようにインジウム亜鉛酸化物薄膜の接続配線を形成する。それぞれの接続配線にインジウム亜鉛酸化物薄膜の引出し配線を形成し、引き出し配線上にアルミニウム−チタン薄膜（チタン１％、３０００Å）を形成して、絶縁性評価基板とする。前記絶縁性評価基板上に、前記接続パッドがすべて覆われるように、幅２ｍｍ、長さ１７ｍｍの接着シートを仮張りし、２．５ｍｍ幅の圧着ヘッドを用いて、８０℃、０．３ＭＰａ、３秒間加圧した後、ポリエチレンテレフタレートのベースフィルムを剥離する。そこへ、前記接続パッドと金バンプの位置が合うように（接続抵抗値測定方法）で作製した導電性粒子転写試験チップを載せ、２００℃、１０秒間１．２ＭＰａ加圧圧着し、絶縁抵抗試験基板とする。
この絶縁抵抗試験基板に定電圧定電流電源を用いて、対になる引き出し配線間に１００Ｖの直流電圧を印加する。この配線間の絶縁抵抗を測定し、絶縁抵抗値が１ＭΩ以下のものを×、１ＭΩ以上の場合を○とする。

以上の結果を表２に示す。表２から明らかなように、本発明の異方導電性接着シートは、非常に優れた絶縁信頼性を示す。
表２において、比較例１は、適当な導電粒子間隔を保持していなかったため、接続面に転写後、パターン面内の接続端子間に導電性粒子が詰まった。

本発明の導電性粒子シートは、低接続抵抗、高絶縁信頼性を示し、微細回路接続が求められるベアチップ接続用材料および、高精細なディスプレイ装置等の接続材料として好適である。

本発明の導電性粒子転写シートの断面の構造を示す概略図である。 本発明の接続構造体の断面の構造を示す概略図である。

符号の説明

１ 導電性粒子
２ 粘着剤
３ 支持体
４ 絶縁性樹脂および硬化剤
５ 接続端子

Claims (11)

1. 接続端子の接続面に導電性粒子を転写するための導電性粒子転写シートであって、支持体と該支持体の表面に形成した粘着層と該粘着層の表面に付着した導電性粒子とからなり、近接する導電性粒子同士の平均粒子間隔が導電性粒子の平均粒径の０．３〜５倍となるように導電性粒子が配列していることを特徴とする導電性粒子転写シート。
2. 粘着層の厚みが導電性粒子の平均粒径の０．０５倍〜０．７倍の範囲であることを特徴とする請求項１記載の導電性粒子転写シート。
3. 導電性粒子の平均粒径が１μｍ〜５０μｍであることを特徴とする請求項１又は２記載の導電性粒子転写シート。
4. 導電性粒子が、金属被覆された樹脂粒子、金属被覆された金属粒子、金属粒子、金属被覆された合金粒子、及び合金粒子からなる群から選ばれる少なくとも１種の導電性粒子であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の導電性粒子転写シート。
5. 導電性粒子転写シートが、支持体としての２軸延伸可能なフィルム上に粘着層を形成し、該粘着層の表面に導電性粒子を付着させて得た導電性粒子付着フィルムを２軸延伸して得られたものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の導電性粒子転写シート。
6. 支持体として２軸延伸可能なフィルムを用い、該２軸延伸可能なフィルム上に粘着層を設けて積層体を形成し、該積層体の粘着層の表面に導電性粒子を付着させて導電性粒子付着フィルムを作製し、該導電性粒子付着フィルムを、近接する導電性粒子同士の平均粒子間隔が、導電性粒子の平均粒径の０．３倍〜５倍になるように２軸延伸して保持する工程を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の導電性粒子転写シートの製造方法。
7. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の導電性粒子転写シートを、第１の接続端子の接続面に密着させて導電性粒子を転写し、その後、導電性粒子が転写した第１の接続端子の接続面を第２の接続端子の接続面に接続することを特徴とする接続構造体の製造方法。
8. 導電性粒子転写シートを、第１の接続端子の接続面に密着させて導電性粒子を転写するに際して、該接続面に予め粘着層を形成して、導電性粒子を転写することを特徴とする請求項７に記載の接続構造体の製造方法。
9. 導電性粒子が転写した第１の接続端子の接続面を第２の接続端子の接続面に接続するに際して、絶縁性接着シートを介して、接続することを特徴とする請求項７又は８に記載の接続構造体の製造方法。
10. 請求項７〜９のいずれか１項に記載の接続構造体の製造方法により製造された接続構造体。
11. 第１の接続端子及び第２の接続端子のいずれか一方の接続端子の接続面の面積に対して、導電性粒子の投影面積の和が１％〜７０％の範囲にあり、かつ、転写した導電性粒子個数の単位面積あたりの標準偏差が、該単位面積あたりの転写個数の０．２倍以下であることを特徴とする接続構造体。

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