JP2009252748A - 接続信頼性に優れる異方性導電フィルム及びこれを用いた回路接続構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】異方性導電フィルムの接続信頼性を左右するパラメーターと、このパラメーターの最適値を提供する。
【解決手段】上記課題を解決するために、硬化反応完了後の弾性モジュラスＭ_２の値と硬化前の弾性モジュラスＭ_１の値との比である弾性モジュラス比［Ｍ_２／Ｍ_１］の値が１０以上であり、硬化挙動指数τ＝ｔ_ａ／ｔ_{ｔｏｔａｌ}（ｔ_ａ：硬化率が５０％に達する時間、ｔ_{ｔｏｔａｌ}：総硬化時間）の値が０．２〜０．５又は０．３〜０．７５であることを特徴とする、硬化挙動と弾性モジュラス比［Ｍ_２／Ｍ_１］とが最適化されたアクリレート系異方性導電フィルムを採用する。
【選択図】図２

Description

本件発明は、回路基板同士又はＩＣチップなどの電子部品と配線基板との接続に使われる異方性導電フィルム、及びこれを用いた回路接続構造体に関し、より詳しくは、硬化挙動と弾性モジュラスが最適化されて接続信頼性に優れる異方性導電フィルムに関する。

回路基板同士又はＩＣチップなどの電子部品と回路基板とを電気的に接続するため、接着剤に導電粒子が分散されている異方性導電フィルムが使われている。この場合、異方性導電フィルムを対向する電極の間に配置し、加熱、加圧によって電極同士を接着すると同時に、加圧方向に導電性を持たせることによって電気的接続を行なう。このような異方性導電フィルムは、例えばＬＣＤモジュールのＬＣＤパネル、プリント回路基板（ＰＣＢ）、ドライバーＩＣのパッケージングなどに用いられる。

近年、ＬＣＤはノートパソコン、モニター、及びテレビ向けの大型パネルから携帯電話、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）、ゲーム機などのモバイル機器向けの中・小型パネルまで多様な用途で適用されており、これらのＬＣＤには異方性導電フィルムを用いたドライバーＩＣの実装が採用されている。ＬＣＤにおけるドライバーＩＣの実装は、ドライバーＩＣをテープキャリアパッケージ（ＴＣＰ：Ｔａｐｅ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｐａｃｋａｇｅ）化するか又はＣＯＦ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｆｉｌｍ）化し、これをＬＣＤパネルに接着させるＯＬＢ（Ｏｕｔｅｒ Ｌｅａｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）方式、あるいは、プリント回路基板（ＰＣＢ：Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ）に接着させるＰＣＢ方式が採用されている。また、携帯電話などの中・小型ＬＣＤにおいては、ドライバーＩＣを異方性導電フィルムを用いて直接ＬＣＤパネルに実装するＣＯＧ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）方式が採用されている。

このように、回路基板同士又はＩＣチップなどの電子部品と回路基板とを異方性導電フィルムを用いて接続する際に、最も問題になるのは接続信頼性である。即ち、異方性導電フィルムにおいては、高い接着性と共に優れた接続信頼性が求められる。

したがって、従来から異方性導電フィルムの接続信頼性を改善するために様々な努力がなされてきた。例えば、異方性導電フィルムを複層に形成するなどの構造の変更や、特許文献１に開示されているように、接着剤の組成物、導電粒子の種類や組成比等の調節がなされていた。

特開２００７‐２９７６３６号公報

上述のように、異方性導電フィルムの接続信頼性は、主に接着剤の組成物、導電粒子の種類や組成比等を調節して保証されているが、異方性導電フィルム自身の特性で接続信頼性を評価することは出来ていなかった。そこで、本件発明は、異方性導電フィルムの接続信頼性を左右するパラメーターと、このパラメーターの最適値を提供することを課題としている。

以下に、本件発明の概要を説明し、実施形態を示してその効果などを明確にする。また、本件発明の目的及び長所は、特許請求の範囲に示した手段及びその組合せによって実現できることが明確である。

本件発明に係る発明者等は、鋭意研究の結果、異方性導電フィルムの接続信頼性を左右できるパラメーター（硬化挙動指数、弾性モジュラス比）とその最適値を見出し、本件発明を完成させた。

異方性導電フィルムは、フィルム形成のための熱可塑性樹脂と、バインダーとして用いる熱硬化性樹脂と、導電粒子と離型フィルムとを含むものであって、対向する回路部材の間に配置した後、加熱、加圧（熱圧着）して対向する回路部材（即ち、被接続部材）同士を接着させて、機械的、且つ、電気的に接続する。また、異方性導電フィルムでは、その構成素材である熱硬化性樹脂が、熱と圧力によって硬化しながら対向する回路部材を接着するため、熱圧着後の特性が熱硬化性樹脂の硬化挙動の影響を大きく受ける。

即ち、異方性導電フィルムの熱硬化性樹脂は、熱を加えると一旦粘度が低下するが、更に熱が加えられて硬化剤の活性温度以上に温度が上昇すると、硬化反応が進行して粘度が上昇する特性を持つ。このように熱硬化性樹脂の粘度が上昇する際に、特定粘度を超えてしまうと、流動性不足のために導電粒子が圧接されなくなる。本件発明では、前記特定粘度は熱硬化性樹脂の硬化率が約５０％に達した時点における粘度としている。

したがって、熱硬化性樹脂の硬化率が５０％に達する時間を調節すれば、異方性導電フィルムの接続信頼性を向上させることが出来る。

ところで、異方性導電フィルムを被接続部材間で熱圧着した後に圧力を除去する。ところが、この時に異方性導電フィルムを構成する樹脂の膨脹が大きければ、接続信頼性が損なわれる。即ち、異方性導電フィルムの硬化後の弾性モジュラスを硬化前の弾性モジュラスに対して適切な値に調節すれば、異方性導電フィルムの接続信頼性を向上させることが出来る。

本件発明に係る異方性導電フィルムを用いれば、回路基板同士又はＩＣチップなどの電子部品と回路基板とを電気的に接続する際に、高い接着性と接続信頼性を発揮できる。

対向する回路部材の間に異方性導電フィルムを配置した状態を示す模式図である。 異方性導電フィルムの温度上昇に伴う粘度の変化を示すグラフである。 異方性導電フィルムの温度上昇に伴う弾性モジュラスの変化を示すグラフである。 異方性導電フィルムを介してチップとガラス基板とをボンディングするＣＯＧ方式を模式的に示す接続工程図である。 異方性導電フィルムを介してＣＯＦ又はＴＣＰをガラス基板にボンディングするＯＬＢ方式を模式的に示す接続工程図である。 異方性導電フィルムを介してＣＯＦ又はＴＣＰをプリント回路基板にボンディングするＰＣＢ方式を模式的に示す接続工程図である。

尚、本明細書に添付した上記図面は、本件発明の好ましい実施形態を例示するものであって、発明の詳細な説明とともに本件発明の技術的な思想を更に理解させる役割を果たすものであり、本件発明は図面に記載された事項だけに限定されて解釈されてはならないことを断っておく。

以下、図面を参照しつつ本件発明を詳細に説明する。各図面において、同一符号は同一又は同等な構成要素を示している。

図１に、本件発明に係る異方性導電フィルム１０を、対向する回路基板２０と３０との間に配置した状態を模式的に示す。

前記異方性導電フィルム１０は、フィルム形成のための熱可塑性樹脂と、バインダーとしての熱硬化性樹脂と、硬化開始剤と、導電粒子と、離型フィルムとその他添加剤とを含むことが好ましい。

前記熱可塑性樹脂としては、ポリビニルブチラール、ポリビニルホルマール、ポリビニルアセタール、ポリアミド、フェノキシ樹脂、ポリスルホン、スチレン‐ブタジエン‐スチレンブロック共重合体、カルボキシル化スチレン‐エチレン‐ブチレン‐スチレンブロック共重合体、ポリアクリレート樹脂などを用い、３０〜６０重量％配合することが好ましい。

前記熱硬化性樹脂を構成するモノマとしては、アクリル系モノマ、メタクリル系モノマのようにラジカルによって重合する官能基を持つラジカル重合性樹脂が使われるが、具体的にはメチルアクリレート、エチルアクリレート、イソアミルアクリレート、ラウリルアクリレート、ステアリルアクリレート、ブトキシエチルアクリレート、エトキシジエチレングリコールアクリレート、メトキシトリエチレングリコールアクリレート、メトキシポリエチレングリコールアクリレート、メトキシジプロピレングリコールアクリレート、フェノキシエチルアクリレート、フェノキシポリエチレングリコールアクリレート、イソボニルアクリレート、２‐ヒドロキシエチルアクリレート、２‐ヒドロキシプロピルアクリレート、メチルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、トリデシルメタクリレート、メトキシジエチレングリコールメタクリレート、メトキシポリエチレングリコールメタクリレート、フルフリルメタクリレート（ｆｕｒｆｕｒｙｌ ｍｅｔａｃｈｒｙｌａｔｅ）、フルフリルアクリレート、イソブチルアクリレート、イソボニルメタクリレート、メトキシトリエチレングリコールメタクリレートなどを単独又は２種以上混合して用い、３０〜７０重量％配合することが好ましい。

前記硬化開始剤としては、アゾ系化合物、有機過酸化物を用いることが好ましい。具体的にはジクミルパーオキサイド（ｄｉｃｕｍｙｌ ｐｅｒｏｘｉｄｅ）、ｔ‐ブチル‐クミルパーオキサイド（ｔ‐ｂｕｔｙｌ‐ｃｕｍｙｌ ｐｅｒｏｘｉｄｅ）、ビス（α‐ｔ‐ブチルパーオキシイソプロピル）ベンゼン、２，５‐ジ（ｔ‐ブチルパーオキシ）‐２，５‐ジメチルヘキサン、２，５‐ジ（ｔ‐ブチルパーオキシ）‐２，５‐ジメチルヘキシン‐３、ジテルブチルパーオキサイド（ｄｉｔｅｒｂｕｔｙｌ ｐｅｒｏｘｉｄｅ）、１，１‐ジ‐テルブチルパーオキシシクロヘキサン、イソプロピルクミルテルブチルパーオキサイド、ビス（α‐テルアミルパーオキシイソプロピル）ベンゼンなどから選択される組成物を単独又は混合して用い、０．１〜１０重量％配合することが好ましい。

前記導電粒子としては、ＯＬＢ方式やＣＯＧ方式の異方性導電フィルムには金‐ニッケルコーティングした樹脂製粒子や金コーティングされたニッケル粒子を使い、ＰＣＢ方式の異方性導電フィルムにはニッケル粒子を使うことが好ましい。

その他、添加剤としてカップリング剤、接着付与剤などを付加的に使うことも好ましい。

上述した構成を備える異方性導電フィルムは、熱可塑性樹脂の種類や含有量、熱硬化性モノマの種類や含有量、硬化開始剤の種類や含有量、及び添加剤の種類などを変更すれば、後述する硬化挙動指数や弾性モジュラス比を多様に調節することが出来るため好ましい。

以下に、アクリレート系異方性導電フィルムの接着性と接続信頼性とを表すパラメーターである硬化挙動指数と弾性モジュラス比を説明する。

図２に、異方性導電フィルムの温度上昇に伴う粘度の変化を示す。図２に示すように、異方性導電フィルムに熱が加えられると、特定温度に至るまでは粘度が低下し、硬化反応が始まると粘度が上昇に転ずる。このとき、異方性導電フィルムの粘度が特定粘度ηを超えると、導電粒子が圧接されるほどの流動性はなくなる。即ち、図２に示す領域Ａでは、異方性導電フィルムは導電粒子が熱圧着によって圧接されうる流動性を備えるが、領域Ｂでは流動性が低下しているため、導電粒子が十分圧接されなくなる。したがって、異方性導電フィルムは導電粒子が十分圧接されるまで、図２の領域Ａの状態を維持しなければならない。

そして、優れた接続信頼性を示す異方性導電フィルムでは、前記特定粘度ηに達する時間を、硬化率が５０％に達するまでの時間と定義することが出来る。よって、異方性導電フィルムの硬化率が５０％に達していないのに特定粘度ηに達していたり、又は硬化率が５０％を超えても特定粘度ηに達しない場合には、接着性や接続信頼性を満足できない。

このような、異方性導電フィルムの硬化挙動は以下の数１で示す硬化挙動指数τで判定することが出来る。

本件発明者らは、この異方性導電フィルムの硬化挙動指数τの値を適切に調節すれば、異方性導電フィルムの接続信頼性を満足できることに想到した。

そして、異方性導電フィルムをチップとガラスとの間に直接配置するＣＯＧ方式の場合、優れた接続信頼性を確保するためには、異方性導電フィルムの硬化挙動指数τの値が０．２以上、０．５以下であることが好ましい（即ち、０．２≦τ≦０．５）。

ＣＯＧ方式で使われる異方性導電フィルムの硬化挙動指数τの値が０．２を下回れば、急激な硬化によって導電粒子が十分圧接される前に硬化が完了するため圧接不良が生じる。一方、硬化挙動指数τの値が０．５を超えると、硬化が不十分な樹脂は膨脹が大きいため接続信頼性が損なわれる。

また、ＣＯＦ又はＴＣＰとガラスとを接着させるために異方性導電フィルムを使うＯＬＢ方式、又はＣＯＦ又はＴＣＰとプリント回路基板（ＰＣＢ）を接着させるために異方性導電フィルムを使うＰＣＢ方式では、異方性導電フィルムの硬化挙動指数τの値が０．３以上、０．７５以下であることが好ましい（即ち、０．３≦τ≦０．７５）。

ＯＬＢ方式やＰＣＢ方式に使われる異方性導電フィルムの硬化挙動指数τの値が０．３を下回れば、急激な硬化によって導電粒子が十分圧接される前に硬化が完了するため圧接不良が生じる。一方、硬化挙動指数τの値が０．７５を超えると、硬化が不十分な樹脂は膨脹が大きいため接続信頼性が損なわれる。

ＣＯＧ方式の場合、緩衝材を使わず、直接チップに熱と圧力を加えるため、ＯＬＢ方式やＰＣＢ方式に比べて異方性導電フィルムに伝えられる熱量が多くなる。そのため、異方性導電フィルムの硬化速度も速くなる。これに比べ、ＯＬＢ方式やＰＣＢ方式の場合、緩衝材を介して熱圧着を行なうため熱伝達が遅く、硬化速度は遅くなる。

図３に、異方性導電フィルムの温度上昇に伴う弾性モジュラスの変化を示す。図３に示すように、加熱初期には温度の上昇に伴って異方性導電フィルムの弾性モジュラスは低下するが、硬化反応が始まると弾性モジュラスは上昇に転ずる。ところが、異方性導電フィルムの硬化反応完了後の弾性モジュラスが相対的に低い場合、高分子樹脂の膨脹が大きいため圧接が不十分となり、接続信頼性を満足できない場合がある。

したがって、優れた接続信頼性を示すためには、異方性導電フィルムの弾性モジュラス比［Ｍ_２／Ｍ_１］の値は１０以上であることが好ましい。

ここで、上記弾性モジュラス比［Ｍ_２／Ｍ_１］の値が１０未満であれば、硬化反応の完了後に圧力を解除した時の高分子樹脂の膨脹が大きく、圧接特性が損なわれる。

上述したように、硬化挙動指数τ及び弾性モジュラス比［Ｍ_２／Ｍ_１］は、異方性導電フィルムを構成する熱可塑性樹脂、熱硬化性モノマ、硬化開始剤、添加剤などの種類と量を変更して調節することが好ましい。

例えば、硬化開始温度が低く硬化速度の速い硬化開始剤を選択して異方性導電フィルムを製造すれば、硬化率５０％に達する時間が短く、硬化挙動指数τが０．２又は０．３以下と低いレベルになる。一方、硬化開始温度が高く硬化速度の遅い硬化開始剤を選択して異方性導電フィルムを製造すれば、硬化率５０％に達する時間が長くなり、硬化挙動指数τが０．５又は０．７５以上と高いレベルになる。

したがって、全ての条件が同一の状態で硬化開始温度が異なる硬化開始剤を使うだけでも、異方性導電フィルムの硬化挙動指数τの値を０．２〜０．５又は０．３〜０．７５に調節することが出来る。

また、同じ硬化剤を用いても、その量を増やせば硬化挙動指数τの値が大きくなり、その量を減らせば硬化挙動指数τの値が小さくなる。

したがって、全ての条件が同一の状態で硬化剤の含有量を調節すれば、異方性導電フィルムの硬化挙動指数τの値を０．２〜０．５又は０．３〜０．７５に調節することが出来る。

また、ラジカル硬化遅延効果を持つ熱可塑性樹脂（例えば、メタクリレート系、マレイミド化合物、不飽和ポリエステル、アクリル酸、ビニルアセテート、アクリロニトリルなどのようなアクリル系多官能性モノマ）を使い、前記硬化挙動指数τと弾性モジュラス比［Ｍ_２／Ｍ_１］を調節することも好ましい。

一般に、熱硬化性モノマに含まれる官能基が多ければ、反応速度が速くなり、架橋密度が増加して硬化挙動指数τの値が小さくなる。そして、硬化反応完了後の弾性モジュラスＭ_２の値は大きくなる。一方、熱硬化性モノマに含まれた官能基が少なければ、硬化挙動指数τの値が大きくなり、硬化反応完了後の弾性モジュラスＭ_２の値は小さくなる。

また、フィルム形成のために添加される熱可塑性樹脂を適切に変更することによって弾性モジュラス比［Ｍ_２／Ｍ_１］の調節を行なうことも好ましい。

また、ラジカル硬化促進剤、チェーントランスファー補助剤、分子量調節剤などを用いて硬化挙動指数τと弾性モジュラス比［Ｍ_２／Ｍ_１］を調節することも好ましく、異方性導電フィルムを構成する熱可塑性樹脂、熱硬化性モノマ、及び硬化開始剤の組成比を調節することによっても硬化挙動指数τと弾性モジュラス比［Ｍ_２／Ｍ_１］を制御することも好ましい。

実施例１では、硬化挙動指数τと弾性モジュラス比［Ｍ_２／Ｍ_１］を変動させた複数の異方性導電フィルムを作成し、その後ＣＯＧ方式で回路接続構造体Ｃを作成して圧接特性と接続抵抗とを評価した。

［異方性導電フィルムの製造］
フィルム形成のための熱可塑性樹脂と、バインダーとしてのアクリレート系熱硬化性モノマと、硬化開始剤とからなる接着剤組成物を有機溶剤に溶解し、導電粒子を更に分散させてフィルム塗工用ワニスを調製した。このとき用いた有機溶剤は、材料の溶解性を向上させるため、芳香族炭化水素系と含酸素系との混合溶剤とした。次いで、この溶液を片面を表面処理した透明ＰＥＴフィルムに塗工装置を用いて塗布し、７０℃、１０分の熱風乾燥によって異方性導電フィルムを得た。

［ＣＯＧ方式の回路接続構造体Ｃ］
図４に、実施例１及び比較例１〜比較例４で採用した、異方性導電フィルムを介してチップとガラスとをボンディングするＣＯＧ方式の接続工程を示す。具体的には、異方性導電フィルム１０をガラス基板３１上に仮圧着し、この異方性導電フィルム上にチップ２１を対向配置した後、ヒーティングバー４１を用いて１８０℃、３ＭＰａの条件で１０秒間加熱、加圧して、実験例１〜実験例３の回路接続構造体Ｃを作成した。そして、回路接続構造体Ｃに対して、圧接特性を評価するために下記圧痕テストを行ない、接続信頼性を評価するために下記接続信頼性テストを実施した。

［圧痕テスト］
ガラス基板の電極がＩＴＯ透明電極の場合は、光学顕微鏡で導電ボールの圧接現象を観察し、クロム電極の場合は微分干渉顕微鏡を用いてＤＩＣ圧痕を観察した。このとき、ＩＴＯ透明電極で導電ボールの変形が観察される場合には良好（○）、導電ボールの変形が観察されない場合には不良（×）と判定し、クロム電極で導電ボールの突出が観察された場合には良好（○）、導電ボールの突出が観察されない場合には不良（×）と判定した。

[接続信頼性テスト]
温度８５℃及び相対湿度８５％で５００時間エイジングした後の抵抗値Ω_ａとエイジング前の初期抵抗値Ω_ｉをマルチメーターを用いてそれぞれ測定した。このとき、エイジングした後の抵抗値Ω_ａとエイジング前の初期抵抗値Ω_ｉが全て５Ω未満である場合は良好（○）、５Ω以上である場合は不良（×）、測定が不可能な場合は「ＯＰＥＮ」と判定した。

実施例１では、実験例１〜実験例３として、以下に示す硬化挙動指数τの値と弾性モジュラス比［Ｍ_２／Ｍ_１］を備える異方性導電フィルムを作成した。

［実験例１］
実験例１では、硬化挙動指数τの値が０．２１、初期弾性モジュラスＭ_１の値が２．０×１０^７［Ｐａ］で、硬化反応完了後の常温における弾性モジュラスＭ_２の値が４．０×１０^９［Ｐａ］の異方性導電フィルム（弾性モジュラス比［Ｍ_２／Ｍ_１］＝２００）を作成した。その後、この異方性導電フィルムを用いて回路接続構造体Ｃを作成した。回路接続構造体Ｃに対する圧痕テストと接続信頼性評価の結果を比較例１〜比較例４の結果と併せて後の表１に示す。

［実験例２］
実験例２では、硬化挙動指数τの値が０．２６、初期弾性モジュラスＭ_１の値が１．０×１０^７［Ｐａ］で、硬化反応完了後の常温における弾性モジュラスＭ_２の値が９．０×１０^８［Ｐａ］の異方性導電フィルム（弾性モジュラス比［Ｍ_２／Ｍ_１］＝９０）を作成した。その後、この異方性導電フィルムを用いて回路接続構造体Ｃを作成した。回路接続構造体Ｃに対する圧痕テストと接続信頼性評価の結果を比較例１〜比較例４の結果と併せて後の表１に示す。

［実験例３］
実験例３では、硬化挙動指数τの値が０．４８、初期弾性モジュラスＭ_１の値が３．０×１０^７［Ｐａ］で、硬化反応完了後の常温における弾性モジュラスＭ_２の値が５．０×１０^８［Ｐａ］である異方性導電フィルム（弾性モジュラス比［Ｍ_２／Ｍ_１］＝１６．７）を作成した。その後、この異方性導電フィルムを用いて回路接続構造体Ｃを作成した。回路接続構造体Ｃに対する圧痕テストと接続信頼性評価の結果を比較例１〜比較例４の結果と併せて後の表１に示す。

実施例２では、ＯＬＢ方式で回路接続構造体Ｏを作成し、実施例１と同様にして圧接特性と接続抵抗とを評価し、判定した。

［ＯＬＢ方式の回路接続構造体Ｏ］
図５に、実施例２及び比較例５〜比較例８で採用した、異方性導電フィルムを介してＣＯＦ又はＴＣＰをガラス基板にボンディングするＣＯＧ方式の接続工程を示す。図に示すように、異方性導電フィルム１０をガラス基板３１上に仮圧着して、該異方性導電フィルム上にＣＯＦ又はＴＣＰ２２を対向配置した。その後、ＣＯＦ又はＴＣＰ２２上に厚さ０．１５ｍｍのフッ素樹脂シートからなる緩衝材４２を介し、ヒーティングバー４１を用いて１８０℃、３ＭＰａの条件で７秒間加熱、加圧して回路接続構造体を作成した。

実施例２では、実験例４〜実験例６として、実施例１と同様にして以下に示す硬化挙動指数τの値と弾性モジュラス比［Ｍ_２／Ｍ_１］を備える異方性導電フィルムを作成した。

［実験例４］
実験例４では、硬化挙動指数τの値が０．３１、初期弾性モジュラスＭ_１の値が１．２×１０^７［Ｐａ］で、硬化反応完了後の常温における弾性モジュラスＭ_２の値が６．８×１０^８［Ｐａ］の異方性導電フィルム（弾性モジュラス比［Ｍ_２／Ｍ_１］＝５６．６）を作成した。その後、この異方性導電フィルムを用いて回路接続構造体Ｏを作成した。回路接続構造体Ｏに対する圧痕テストと接続信頼性評価の結果を比較例５〜比較例８の結果と併せて後の表２に示す。

［実験例５］
実験例では、硬化挙動指数τの値が０．７２、初期弾性モジュラスＭ_１の値が２．３×１０^７［Ｐａ］で、硬化反応完了後の常温における弾性モジュラスＭ_２の値が２．６×１０^８［Ｐａ］の異方性導電フィルム（弾性モジュラス比［Ｍ_２／Ｍ_１］＝１０．４）を作成した。その後、この異方性導電フィルムを用いて回路接続構造体Ｏを作成した。回路接続構造体Ｏに対する圧痕テストと接続信頼性評価の結果を比較例５〜比較例８の結果と併せて後の表２に示す。

［実験例６］
実験例６では、硬化挙動指数τの値が０．４２、初期弾性モジュラスＭ_１の値が８．６×１０^６［Ｐａ］で、硬化反応完了後の常温における弾性モジュラスＭ_２の値が７×１０^８［Ｐａ］の異方性導電フィルム（弾性モジュラス比［Ｍ_２／Ｍ_１］＝８１．３９）を作成した。その後、この異方性導電フィルムを用いて回路接続構造体Ｏを作成した。回路接続構造体Ｏに対する圧痕テストと接続信頼性評価の結果を比較例５〜比較例８の結果と併せて後の表２に示す。

実施例３では、ＰＣＢ方式で回路接続構造体Ｐを作成し、圧痕テストを微分干渉顕微鏡のみを用いてＤＩＣ圧痕を観察した以外は実施例１と同様にして圧接特性と接続抵抗とを評価し、判定した。

［ＰＣＢ方式の回路接続構造体Ｐ］
図６に、実施例３及び比較例９〜比較例１２で採用した、異方性導電フィルムを介してＣＯＦ又はＴＣＰをプリント回路基板にボンディングするＰＣＢ方式の接続工程を示す。図に示すように、異方性導電フィルム１０をプリント回路基板３２上に仮圧着し、この異方性導電フィルム上にＣＯＦ又はＴＣＰ２２を対向配置した。その後、ＣＯＦ又はＴＣＰ２２上に厚さ０．１５ｍｍのフッ素樹脂シートからなる緩衝材４２を介し、ヒーティングバー４１を用いて１８０℃、３ＭＰａの条件で７秒間加熱、加圧して回路接続構造体Ｐを作成した。

実施例３では、実験例７〜実験例９として、実施例１と同様にして以下に示す硬化挙動指数τの値と弾性モジュラス比［Ｍ_２／Ｍ_１］を備える異方性導電フィルムを作成した。

［実験例７］
実験例７では、硬化挙動指数τの値が０．３１、初期弾性モジュラスＭ_１の値が１．２×１０^７［Ｐａ］で、硬化反応完了後の常温における弾性モジュラスＭ_２の値が６．８×１０^８［Ｐａ］の異方性導電フィルム（弾性モジュラス比［Ｍ_２／Ｍ_１］＝５６．６）を作成した。その後、この異方性導電フィルムを用いて回路接続構造体を作成した。回路接続構造体に対する圧痕テストと接続信頼性評価の結果を比較例９〜比較例１２の結果と併せて後の表３に示す。

［実験例８］
実験例８では、硬化挙動指数τの値が０．７２、初期弾性モジュラスＭ_１の値が２．３×１０^７［Ｐａ］で、硬化反応完了後の常温における弾性モジュラスＭ_２の値が２．６×１０^８［Ｐａ］の異方性導電フィルム（弾性モジュラス比［Ｍ_２／Ｍ_１］＝１０．４）を作成した。その後、この異方性導電フィルムを用いて回路接続構造体を作成した。回路接続構造体に対する圧痕テストと接続信頼性評価の結果を比較例９〜比較例１２の結果と併せて後の表３に示す。

［実験例９］
実験例９では、硬化挙動指数τの値が０．４２、初期弾性モジュラスＭ_１の値が８．６×１０^６［Ｐａ］で、硬化反応完了後の常温における弾性モジュラスＭ_２の値が７．０×１０^８［Ｐａ］の異方性導電フィルム（弾性モジュラス比［Ｍ_２／Ｍ_１］＝８１．３９）を作成した。その後、この異方性導電フィルムを用いて回路接続構造体を作成した。回路接続構造体に対する圧痕テストと接続信頼性評価の結果を比較例９〜比較例１２の結果と併せて後の表３に示す。

比較例

比較例では、実施例１と同様にして異方性導電フィルムを作成し、回路接続構造体の作成方式を、実施例１と対比するために比較例１〜比較例４をＣＯＢ方式で、実施例２と対比するために比較例５〜比較例８をＯＬＢ方式で、実施例３と対比するために比較例９〜比較例１２をＰＣＢ方式で実施した。

［比較例１］
比較例１では、硬化挙動指数τの値が０．１１、初期弾性モジュラスＭ_１の値が５．０×１０^７［Ｐａ］で、硬化反応完了後の常温における弾性モジュラスＭ_２の値が７．０×１０^９［Ｐａ］の異方性導電フィルム（弾性モジュラス比［Ｍ_２／Ｍ_１］＝１４０）を作成した。その後、この異方性導電フィルムを用い、実施例１と同様にして回路接続構造体Ｃを作成した。回路接続構造体Ｃに対する圧痕テストと接続信頼性評価の結果を実験例１〜実験例３の結果と併せて後の表１に示す。

［比較例２］
比較例２では、硬化挙動指数τの値が０．６２、初期弾性モジュラスＭ_１の値が１．０×１０^７［Ｐａ］で、硬化反応完了後の常温における弾性モジュラスＭ_２の値が９．０×１０^８［Ｐａ］の異方性導電フィルム（弾性モジュラス比［Ｍ_２／Ｍ_１］＝３７．５）を作成した。その後、この異方性導電フィルムを用い、実施例１と同様にして回路接続構造体Ｃを作成した。回路接続構造体Ｃに対する圧痕テストと接続信頼性評価の結果を実験例１〜実験例３の結果と併せて後の表１に示す。

［比較例３］
比較例３では、硬化挙動指数τの値が０．７４、初期弾性モジュラスＭ_１の値が７．０×１０^６［Ｐａ］で、硬化反応完了後の常温における弾性モジュラスＭ_２の値が６．０×１０^７［Ｐａ］の異方性導電フィルム（弾性モジュラス比［Ｍ_２／Ｍ_１］＝８．５７）を作成した。その後、この異方性導電フィルムを用い、実施例１と同様にして回路接続構造体Ｃを作成した。回路接続構造体Ｃに対する圧痕テストと接続信頼性評価の結果を実験例１〜実験例３の結果と併せて後の表１に示す。

［比較例４］
比較例４では、硬化挙動指数τの値が０．１１、初期弾性モジュラスＭ_１の値が８．０×１０^６［Ｐａ］で、硬化反応完了後の常温における弾性モジュラスＭ_２の値が７．０×１０^７［Ｐａ］の異方性導電フィルム（弾性モジュラス比［Ｍ_２／Ｍ_１］＝８．７５）を作成した。その後、この異方性導電フィルムを用い、実施例１と同様にして回路接続構造体Ｃを作成した。回路接続構造体Ｃに対する圧痕テストと接続信頼性評価の結果を実験例１〜実験例３の結果と併せて以下の表１に示す。

［実施例１と比較例１〜比較例４との対比］
表１から確認できるように、実験例１〜実験例３の異方性導電フィルムは全て優れた圧接特性と接続信頼性を示した。一方、比較例１の異方性導電フィルムは、圧接特性が悪いだけでなく、エイジング後の抵抗値がエイジング前の初期抵抗値に比べて５倍以上となった。また、比較例２〜比較例４の異方性導電フィルムは、エイジング後に導通不良となった。このように、実施例１では、異方性導電フィルムが実験例１〜実験例３のような硬化挙動指数（０．２≦τ≦０．５）と弾性モジュラス比（［Ｍ_２／Ｍ_１］≧１０）を備えると、ＣＯＧ方式で用いる異方性導電フィルムの接着性と接続信頼性が優れていることが確認できた。

［比較例５］
比較例５では、硬化挙動指数τの値が０．１、初期弾性モジュラスＭ_１の値が２．０×１０^７［Ｐａ］で、硬化反応完了後の常温における弾性モジュラスＭ_２の値が６．７×１０^８［Ｐａ］の異方性導電フィルム（弾性モジュラス比［Ｍ_２／Ｍ_１］＝３３．５）を作成した。その後、この異方性導電フィルムを用い、実施例２と同様にして回路接続構造体Ｏを作成した。回路接続構造体Ｏに対する圧痕テストと接続信頼性評価の結果を実験例４〜実験例６の結果と併せて後の表２に示す。

［比較例６］
比較例６では、硬化挙動指数τの値が０．７７、初期弾性モジュラスＭ_１の値が１．１×１０^７［Ｐａ］で、硬化反応完了後の常温における弾性モジュラスＭ_２の値が２．９×１０^８［Ｐａ］の異方性導電フィルム（弾性モジュラス比［Ｍ_２／Ｍ_１］＝２６．３６）を作成した。その後、この異方性導電フィルムを用い、実施例２と同様にして回路接続構造体Ｏを作成した。回路接続構造体Ｏに対する圧痕テストと接続信頼性評価の結果を実験例４〜実験例６の結果と併せて後の表２に示す。

［比較例７］
比較例７では、硬化挙動指数τの値が０．５６、初期弾性モジュラスＭ_１の値が２．５×１０^７［Ｐａ］で、硬化反応完了後の常温における弾性モジュラスＭ_２の値が４×１０^７［Ｐａ］の異方性導電フィルム（弾性モジュラス比［Ｍ_２／Ｍ_１］＝１．６）を作成した。その後、この異方性導電フィルムを用い、実施例２と同様にして回路接続構造体Ｏを作成した。回路接続構造体Ｏに対する圧痕テストと接続信頼性評価の結果を実験例４〜実験例６の結果と併せて後の表２に示す。

［比較例８］
比較例８では、硬化挙動指数τの値が０．１５、初期弾性モジュラスＭ_１の値が２．４×１０^７［Ｐａ］で、硬化反応完了後の常温における弾性モジュラスＭ_２の値が２．２×１０^８［Ｐａ］の異方性導電フィルム（弾性モジュラス比［Ｍ_２／Ｍ_１］＝９．２）を作成した。その後、この異方性導電フィルムを用い、実施例２と同様にして回路接続構造体Ｏを作成した。回路接続構造体Ｏに対する圧痕テストと接続信頼性評価の結果を実験例４〜実験例６の結果と併せて以下の表２に示す。

［実施例２と比較例５〜比較例８との対比］
表２から明らかなように、実験例４〜実験例６の異方性導電フィルムは全て優れた圧接特性と接続信頼性を示した。一方、比較例５及び比較例８の異方性導電フィルムは、圧接特性が悪いだけでなく、エイジング後の抵抗値がエイジング前の初期抵抗値に比べて７倍以上となった。また、比較例６及び比較例７の異方性導電フィルムは、エイジング後に導通不良となった。このように、異方性導電フィルムが実験例４〜実験例６のような硬化挙動指数（０．３≦τ≦０．７５）と弾性モジュラス比（［Ｍ_２／Ｍ_１］≧１０）を備えると、ＯＬＢ方式で異方性導電フィルムの接着性と接続信頼性が優れていることが確認できた。

［比較例９］
比較例９では、硬化挙動指数τの値が０．１、初期弾性モジュラスＭ_１の値が２．０×１０^７［Ｐａ］で、硬化反応完了後の常温における弾性モジュラスＭ_２の値が６．７×１０^８［Ｐａ］の異方性導電フィルム（弾性モジュラス比［Ｍ_２／Ｍ_１］＝３３．５）を作成した。その後、この異方性導電フィルムを用い、実施例３と同様にして回路接続構造体Ｐを作成した。回路接続構造体Ｐに対する圧痕テストと接続信頼性評価の結果を実験例７〜実験例９の結果と併せて後の表３に示す。

［比較例１０］
比較例１０では、硬化挙動指数τの値が０．７７、初期弾性モジュラスＭ_１の値が１．１×１０^７［Ｐａ］で、硬化反応完了後の常温における弾性モジュラスＭ_２の値が２．９×１０^８［Ｐａ］の異方性導電フィルム（弾性モジュラス比［Ｍ_２／Ｍ_１］＝２６．３６）を作成した。その後、この異方性導電フィルムを用い、実施例３と同様にして回路接続構造体Ｐを作成した。回路接続構造体Ｐに対する圧痕テストと接続信頼性評価の結果を実験例７〜実験例９の結果と併せて後の表３に示す。

［比較例１１］
比較例１１では、硬化挙動指数τの値が０．５６、初期弾性モジュラスＭ_１の値が２．５×１０^７［Ｐａ］で、硬化反応完了後の常温における弾性モジュラスＭ_２の値が４×１０^７［Ｐａ］の異方性導電フィルム（弾性モジュラス比［Ｍ_２／Ｍ_１］＝１．６）を作成した。その後、この異方性導電フィルムを用い、実施例３と同様にして回路接続構造体を作成した。回路接続構造体に対する圧痕テストと接続信頼性評価の結果を実験例７〜実験例９の結果と併せて後の表３に示す。

［比較例１２］
比較例１２では、硬化挙動指数τの値が０．１５、初期弾性モジュラスＭ_１の値が２．４×１０^７［Ｐａ］で、硬化反応完了後の常温における弾性モジュラスＭ_２の値が２．２×１０^８［Ｐａ］の異方性導電フィルム（弾性モジュラス比［Ｍ_２／Ｍ_１］＝９．２）を作成した。その後、この異方性導電フィルムを用い、実施例３と同様にして回路接続構造体を作成した。回路接続構造体に対する圧痕テストと接続信頼性評価の結果を実験例７〜実験例９の結果と併せて以下の表３に示す。

［実施例３と比較例９〜比較例１２との対比］
表３から明らかなように、実験例７〜実験例９の異方性導電フィルムは全て優れた圧接特性と接続信頼性を示した。一方、比較例９及び比較例１２の異方性導電フィルムは、圧接特性が悪いだけでなく、エイジング後の抵抗値がエイジング前の初期抵抗値に比べてそれぞれ１０倍、７倍以上となった。また、比較例１０及び比較例１１の異方性導電フィルムは、エイジング後に導通不良となった。このように、実験例７〜実験例９のような硬化挙動指数（０．３≦τ≦０．７５）と弾性モジュラス比（［Ｍ_２／Ｍ_１］≧１０）を備えると、ＰＣＢ方式で異方性導電フィルムの接着性と接続信頼性が優れていることが確認できた。

１０ 異方性導電フィルム
２１ 半導体チップ
２２ ＣＯＦ又はＴＣＰ
３１ ガラス基板
３２ プリント回路基板
４１ ヒーティングバー
４２ 緩衝材

本件発明のパラメーターを用いれば、異方性導電フィルムの接続信頼性を、硬化挙動指数と弾性モジュラス比を用いて判断できる。したがって、従来は主に接着剤の組成物、導電粒子の種類や組成比等で管理している異方性導電フィルムが、管理範囲外のものとなっても、異方性導電フィルム自身の特性で接続信頼性を評価することが出来る。したがって、従来の製造工程では廃棄対象とせざるを得なかった製品も救済することが可能であり、省資源と省エネルギーに貢献できる。

Claims (14)

1. 半導体チップとガラス基板との間に配置して加熱、加圧することで当該半導体チップと当該ガラス基板とを機械的、且つ、電気的に接続する異方性導電フィルムであって、
   前記異方性導電フィルムは、フィルム形成のための熱可塑性樹脂と、バインダーとしてアクリレート系熱硬化性モノマと、硬化開始剤と、導電粒子と離型フィルムとを含み、
   下記の数２で表される硬化挙動指数τの値が０．２〜０．５であることを特徴とする異方性導電フィルム。
   

   
2. 第１回路部材と第２回路部材との間に配置して、緩衝材を介して加熱、加圧することで当該第１回路部材と当該第２回路部材とを機械的、且つ、電気的に接続する異方性導電フィルムであって、
   前記異方性導電フィルムは、フィルム形成のための熱可塑性樹脂と、バインダーとしてアクリレート系熱硬化性モノマと、硬化開始剤と、導電粒子と離型フィルムとを含み、
   下記の数３で表される硬化挙動指数τの値が０．３〜０．７５であることを特徴とする異方性導電フィルム。
   

   
3. 前記第１回路部材はＣＯＦ又はＴＣＰであり、前記第２回路部材はガラス基板であることを特徴とする請求項２に記載の異方性導電フィルム。
4. 前記第１回路部材はＣＯＦ又はＴＣＰであり、前記第２回路部材はプリント回路基板であることを特徴とする請求項２に記載の異方性導電フィルム。
5. 前記異方性導電フィルムの硬化前の弾性モジュラスＭ_１の値と当該異方性導電フィルムが硬化反応を完了した後の弾性モジュラスＭ_２の値との比である弾性モジュラス比［Ｍ_２／Ｍ_１］の値が１０以上であることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の異方性導電フィルム。
6. フィルム形成のための熱可塑性樹脂と、バインダーとしてアクリレート系熱硬化性モノマと、硬化開始剤と、導電粒子と離型フィルムとを含み、第１回路部材と第２回路部材とを機械的、且つ、電気的に接続させる異方性導電フィルムであって、
   硬化完了後の弾性モジュラスＭ_２の値と硬化前の弾性モジュラスＭ_１の値の比である弾性モジュラス比［Ｍ_２／Ｍ_１］の値が１０以上であることを特徴とする異方性導電フィルム。
7. 前記第１回路部材は半導体チップであり、前記第２回路部材はガラス基板であることを特徴とする請求項６に記載の異方性導電フィルム。
8. 下記の数４で表される硬化挙動指数τの値が０．２〜０．５であることを特徴とする請求項７に記載の異方性導電フィルム。
   

   
9. 前記第１回路部材はＣＯＦ又はＴＣＰであり、前記第２回路部材はガラス基板又はプリント回路基板であることを特徴とする請求項６に記載の異方性導電フィルム。
10. 下記の数５で表される硬化挙動指数τの値が０．３〜０．７５であることを特徴とする請求項９に記載の異方性導電フィルム。
    

    
11. 半導体チップとガラス基板との間に請求項１、請求項６、請求項７、及び請求項８のいずれかに記載の異方性導電フィルムを配置して加熱、加圧して、機械的、且つ、電気的に接続した回路接続構造体。
12. 第１回路部材と第２回路部材との間に請求項２、請求項６、及び請求項１０のいずれかに記載の異方性導電フィルムを配置して加熱、加圧して、機械的、且つ、電気的に接続した回路接続構造体。
13. 前記第１回路部材はＣＯＦ又はＴＣＰであり、前記第２回路部材はガラス基板であることを特徴とする請求項１２に記載の回路接続構造体。
14. 前記第１回路部材はＣＯＦ又はＴＣＰであり、前記第２回路部材はプリント回路基板であることを特徴とする請求項１２に記載の回路接続構造体。

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