JP2011018945A - 接合体及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】接合特性が向上し、高温高湿環境下においても接合特性を維持できる接合体及びその製造方法の提供。
【解決手段】第１の回路部材と第２の回路部材とが、異方性導電フィルムを介して電気的に接合されてなる接合体の製造方法であって、前記第１の回路部材が、フレキシブルプリント基板であり、第２の回路部材との接合時において、基材の含水率が１．５質量％〜３．０質量％である前記フレキシブルプリント基板を前記第２の回路部材に接続する接合体の製造方法。
【選択図】なし

Description

本発明は、フレキシブルプリント基板と、ＩＴＯガラス基板などの回路部材とを異方性導電フィルムを介して電気的に接合した接合体及びその製造方法に関する。

従来、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ：Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ）と、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）ガラス基板などの回路部材とを、異方性導電フィルム（ＡＣＦ：Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｆｉｌｍ）を用いて電気的に接合し、接合体を作製する実装方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

前記実装方法において実装材料として使用されるＦＰＣとしては、吸水率が低く、水蒸気透過係数の高い材料が望まれており、そのようなＦＰＣが知られている（例えば、特許文献２参照）。従来、実装材料中に水分が存在すると、電極部分の腐食、接着不良などが発生し、接続不良の原因となることが問題となっており、前記ＦＰＣにおいては、ＦＰＣの防水性を向上させることによりそのような問題を解消することを意図している。

しかしながら、ＦＰＣの種類によって、未だ、高い実装精度で接合させることが困難であるという問題がある。また、ＦＰＣの中でも、２層ＦＰＣは、ファインピッチや柔軟さでは有効であるが、接着性が弱く、品質的に不安定であるという問題がある。さらに、高温高湿環境下において、接着性を維持することができず、接着不良部分に腐食が生じ、接続不良が発生するという問題がある。

特許第３４７７３６７号公報 特開２００７−２６６６１５号公報

本発明は、前記従来における諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、接着特性及び接続特性が向上し、よって優れた接合特性を有し、高温高湿環境下においても接合特性を維持できる接合体及びその製造方法を提供することを目的とする。

前記課題を解決するための手段としては、以下の通りである。即ち、
＜１＞ 第１の回路部材と第２の回路部材とが、異方性導電フィルムを介して電気的に接合されてなる接合体の製造方法であって、
前記第１の回路部材が、フレキシブルプリント基板であり、
前記第２の回路部材との接合時において、基材の含水率が１．５質量％〜３．０質量％である前記フレキシブルプリント基板を前記第２の回路部材に接続することを特徴とする接合体の製造方法である。
＜２＞ フレキシブルプリント基板が、表面に銅配線を有するポリイミド基板である前記＜１＞に記載の接合体の製造方法である。
＜３＞ 第２の回路部材が、ガラス基板、及びプラスチック基板のいずれかである前記＜１＞から＜２＞のいずれかに記載の接合体の製造方法である。
＜４＞ 前記＜１＞から＜３＞のいずれかに記載の接合体の製造方法によって得られたことを特徴とする接合体である。

本発明によれば、従来における前記諸問題を解決し、前記目的を達成することができ、接着特性及び接続特性が向上し、よって優れた接合特性を有し、高温高湿環境下においても接合特性を維持できる接合体及びその製造方法を提供することができる。

（接合体の製造方法）
本発明の接合体の製造方法は、第１の回路部材と第２の回路部材とが、異方性導電フィルムを介して電気的に接合されてなる接合体の製造方法であって、少なくとも接続工程を含み、更に必要に応じて適宜選択したその他の工程を含む。

−接合体−
前記接合体は、少なくとも第１の回路部材と、第２の回路部材と、異方性導電フィルムとを有してなり、更に必要に応じて適宜選択した、その他の部材を有してなる。前記接合体は、第１の回路部材と第２の回路部材とが、異方性導電フィルムを介して電気的に接合されてなる。

＜接続工程＞
前記接続工程は、前記第１の回路部材、前記異方性導電フィルム、及び前記第２の回路部材をこの順で接続する工程である。

前記接続とは、前記第１の回路部材と前記第２の回路部材とが前記異方性導電フィルムを介して電気的に接合されること、即ち、前記異方性導電フィルムにおける導電性粒子が、前記第１及び前記第２の回路部材の接続端子に接する状態であることを意味する。

−−第１の回路部材−−
前記第１の回路部材は、フレキシブルプリント基板であることを必須とする。前記フレキシブルプリント基板としては、特に制限はなく、従来のフレキシブルプリント基板を、目的に応じて適宜選択することができる。

前記フレキシブルプリント基板としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、基材層、接着剤層、及び導体層を含む３層フレキシブルプリント基板であってもよく、導体層と基材層の間に接着剤層を設けない２層フレキシブルプリント基板であってもよい。また、前記フレキシブルプリント基板としては、表面に銅配線を有するポリイミド基板であることが好ましい。

前記基材層の材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリイミド、エポキシ樹脂、ポリフェニレンスルフィド、ポリエステル、ポリテトラフルオロエチレン、ポリアミド、ポリイミドエーテル、ポリアミドイミド、ポリスチレン、アラミド、ポリカーボネートなどが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、ポリイミドが、耐熱性及び耐薬品性の点で好ましい。
前記接着剤層に用いられる接着剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
前記導体層の材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、銅、金、銀、アルミニウム、ニッケル、クロムなどが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、銅が、電気的性能、及び配線加工のし易さの点で好ましい。

本発明の接合体の製造方法においては、前記第２の回路部材との接合時において、基材の含水率が１．５質量％〜３．０質量％である前記フレキシブルプリント基板を前記第２の回路部材に接続することを必須とする。該含水率が１．５質量％〜３．０質量％であるフレキシブルプリント基板は、後述する加湿処理により得ることができる。なお、加湿処理を行わない通常のフレキシブルプリント基板は、含水率が１．０質量％未満である。
ここで、「含水率」とは、前記フレキシブルプリント基板の基材に占める水分量の割合（質量％）をいい、例えば、ＩＧＡ ｓｏｕｐ（ＨＩＤＥＮ社製）を用いて、温度や湿度環境を変化させ、該基材の重量変化を測定することにより吸水率を算出することができる。この場合、含水率とは、〔基材中の水分量〕／〔基材質量〕を意味する。
また、「基材」とは、異方性導電フィルムと接する部分を意味し、具体的には、２層フレキシブルプリント基板においては、基材層を指し、３層フレキシブルプリント基板においては、接着層及び基材層を指す。なお、前記基材には、フレキシブルプリント基板における実装部品、導体、ソルダーレジストなどは含めない。

＜＜加湿処理＞＞
前記加湿処理としては、用いるフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）における前記基材の含水率が１．５質量％〜３．０質量％となるまで行えばよく、該ＦＰＣの吸湿特性などによって異なり一概には規定できないが、そのような条件としては、例えば、２５℃９０％ＲＨ環境に放置する場合は、１時間以上が好ましく、５時間以上がより好ましく、また、４０℃９０％ＲＨ環境に放置する場合は、０．５時間以上が好ましく、２時間以上がより好ましい。また、加湿処理を行った後、直ちに接続（実装）することが好ましい。

−−第２の回路部材−−
前記第２の回路部材としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、配線基板、電子部品、フレキシブルプリント基板が挙げられる。

前記配線基板としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）用基板、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ）用基板、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）用基板などが挙げられる。
前記配線基板の配線材乃至電極としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、銅、金、銀、アルミニウム、ニッケル、クロム、チタン、モリブデン等の金属、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯ等の金属酸化物（透明電極材料）などが挙げられ、１種乃至２種以上の金属、金属酸化物（透明電極材料）を積層させてもよい。
前記配線基板の材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、ガラス、プラスチックなどが好ましい。
前記電子部品としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ＩＣチップ、ＩＣチップを搭載したＴＡＢテープなどが挙げられる。
前記フレキシブルプリント基板としては、特に制限はなく、第１の回路部材として用いるフレキシブルプリント基板と同様のものを目的に応じて適宜選択することができる。

−−異方性導電フィルム−−
前記異方性導電フィルムは、少なくとも導電層を有してなり、更に必要に応じて、その他の層を有する。

−−−導電層−−−
前記導電層は、少なくとも導電性粒子を含み、更に必要に応じて、バインダー樹脂、硬化剤、シランカップリング剤などのその他の成分を含む。

［導電性粒子］
前記導電性粒子としては、特に制限はなく、従来の異方性導電接着剤において用いられているものを目的に応じて適宜選択することができ、例えば、半田、ニッケル、金、銀、銅等の金属粒子；金属（ニッケル、金、銀、パラジウム、アルミニウム、銅等）で被覆（メッキ）された樹脂粒子等の有機フィラー；金属（ニッケル、金、銀、パラジウム、アルミニウム、銅等）で被覆（メッキ）された、ガラス粒子、セラミック粒子等の無機フィラー；更にこれらを絶縁被覆した粒子などが挙げられる。
前記導電性粒子の中でも、金属被覆樹脂粒子、例えば、ニッケル金メッキ被覆樹脂粒子が好ましく、端子間に前記導電性粒子が入り込むことにより生じるショートを防止可能な点で、前記金属被覆樹脂粒子が、絶縁樹脂により被覆されてなる絶縁粒子がより好ましい。
前記導電性粒子の粒径としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、体積平均粒径で、１μｍ〜５０μｍが好ましく、２μｍ〜１０μｍがより好ましく、２μｍ〜４μｍが特に好ましい。
前記体積平均粒径が、１μｍ未満であると、分級処理及び入手が困難であり、５０μｍを超えると、接合端子のファインピッチ化に伴う、該接合端子の狭小化への対応が困難となることがある。

［バインダー樹脂］
前記バインダー樹脂は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。

前記エポキシ樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、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、ノボラック型エポキシ樹脂などが挙げられる。

前記アクリル樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、メチルアクリレート、エチルアクリレート、イソプロピルアクリレート、イソブチルアクリレート、エポキシアクリレート、エチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ジメチロールトリシクロデカンジアクリレート、テトラメチレングリコールテトラアクリレート、２−ヒドロキシ−１，３−ジアクリロキシプロパン、２，２−ビス[４−（アクリロキシメトキシ）フェニル]プロパン、２，２−ビス[４−（アクリロキシエトキシ）フェニル]プロパン、ジシクロペンテニルアクリレート、トリシクロデカニルアクリレート、トリス（アクリロキシエチル）イソシアヌレート、ウレタンアクリレートなどが挙げられる。また、前記アクリル樹脂としては、前記アクリレートをメタクリレートにしたものが挙げられる。

［硬化剤］
前記硬化剤としては、バインダー樹脂を硬化するものであれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、熱硬化剤（熱によって活性化される硬化剤）及び光硬化剤（光によって活性化される硬化剤）の少なくともいずれかを含有するのが好ましい。前記熱硬化剤としては、バインダー樹脂がエポキシ樹脂であれば、例えば、アミン系硬化剤、スルホニウム塩が挙げられ、また、バインダー樹脂がアクリル樹脂であれば、例えば、有機過酸化物が挙げられる。また、前記光硬化剤としては、例えば、オニウム塩、スルホニウム塩が挙げられる。

［シランカップリング剤］
前記導電層は、第１の回路部材と第２の回路部材との接着強度を向上させるために、シランカップリング剤を更に含むことが好ましい。
前記シランカップリング剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、ビニル基及びエポキシ基の少なくともいずれかを有するシラン化合物が好ましく、そのようなシラン化合物としては、例えば、ビニルトリス（２−メトキシエトキシ）シラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、３−スチリルトリメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、３−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、Ｎ−２−（アミノエチル）−３−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−２−（アミノエチル）−３−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、３−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−フェニル−３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、３−クロロプロピルトリメトキシシランなどが挙げられる。前記シランカップリング剤は、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。

前記シランカップリング剤の前記導電層における含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記バインダー樹脂に対し、０．１質量％〜１０質量％が好ましく、０．５質量％〜５質量％がより好ましい。

［その他の成分］
前記その他の成分としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、顔料、無機フィラー、有機フィラーなどが挙げられる。
前記その他の成分の添加量としては、特に制限はなく、前記導電性粒子、前記バインダー樹脂、前記硬化剤などの添加量との関係で、適宜選択することができる。

［顔料］
前記顔料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、二酸化チタン、酸化亜鉛、群青、ベンガラ、リトポン、鉛、カドミウム、鉄、コバルト、アルミニウム、塩酸塩、硫酸塩等の無機顔料；アゾ顔料、銅フタロシアニン顔料等の有機顔料などが挙げられる。

［無機フィラー］
前記無機フィラーとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、シリカ、アルミナ、酸化チタン、硫酸バリウム、タルク、炭酸カルシウム、ガラス粉、石英粉などが挙げられる。

［有機フィラー］
前記有機フィラーとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ウレタンパウダー、アクリルパウダー、シリコーンパウダーなどが挙げられる。

前記異方性導電フィルムは、例えば、導電性粒子、バインダー樹脂、硬化剤、更に必要に応じてその他の成分（有機溶媒等）を含有する塗布液を調製し、この塗布液を基材上に塗布し、乾燥させて有機溶媒を除去することにより形成することができる。
前記異方性導電フィルの厚みは、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、１μｍ〜５０μｍが好ましく、１０μｍ〜４０μｍがより好ましい。

−−−その他の層−−−
前記その他の層としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、剥離層を挙げられる。前記異方性導電フィルムは、剥離フィルム上に塗布し、乾燥することにより、剥離フィルム上に配置される。
前記剥離層としては、その形状、構造、大きさ、厚み、材料（材質）などについては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、剥離性の良好なものや耐熱性が高いものが好ましく、例えば、シリコーン等の剥離剤が塗布された透明な剥離ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）シートなどが好適に挙げられる。また、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）シートを用いてもよい。

前記フレキシブルプリント基板を前記第２の回路部材に接続する方法としては、特に制限なく、適宜選択することができ、例えば、ヒートツール等の押圧部材を用いて、前記フレキシブルプリント基板及び前記第２の回路部材のいずれかを加熱しながら押圧する方法などが挙げられる。前記押圧部材と前記第２の回路部材との間にシリコーンラバー、ポリテトラフルオロエチレンなどによる緩衝材を介装してもよい。前記緩衝材を介装することにより、押圧ばらつきを低減できると共に、ヒートツールが汚れるのを防止することができる。

前記加熱は、トータル熱量により決定され、接続時間１０秒以下で接合を完了する場合には、加熱温度が１２０℃〜２２０℃で行われることが好ましい。
前記押圧は、回路部材の種類によって異なり一概には規定できないが、例えば、ＴＡＢテープの場合には、圧力２ＭＰａ〜６ＭＰａ、ＩＣチップの場合には、圧力２０ＭＰａ〜１２０ＭＰａ、ＣＯＦの場合には、圧力２ＭＰａ〜６ＭＰａで、それぞれ３秒間〜１０秒間行うことが好ましい。

前記押圧部材としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、押圧対象よりも大面積である押圧部材を用いて押圧を１回で行ってもよく、また、押圧対象よりも小面積である押圧部材を用いて押圧を数回に分けて行ってもよい。

前記押圧部材の先端形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、平面状、曲面状などが挙げられる。なお、前記先端形状が曲面状である場合、前記曲面状に沿って押圧してもよい。

前記押圧時における押圧力としては、特に制限はなく、回路部材の種類や、目的に応じて様々であり、押圧力の範囲はその中から適宜選択することができる。

最適な硬化率に達するまで押圧を維持することが好ましい。前記最適な硬化率としては、接続材料及び回路部材の種類によっても異なるが、６０％〜１００％が好ましく、７０％〜１００％がより好ましい。前記硬化率が、６０％未満であると、接続不良が起こる場合がある。

以下、実施例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に制限されるものではない。

（実施例１）
＜異方性導電フィルムの作製＞
エポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン社製、ＥＰ１００９)５０質量部と、エポキシ硬化剤（旭化成社製、ＨＸ３９４１ＨＰ）４８質量部と、シランカップリング剤（信越化学工業社製、ＫＢＥ４０３）２質量部と、導電性粒子（積水化学社製、５μｍ径樹脂粒子、Ｎｉ／Ａｕメッキ品）５質量部と、溶剤としてトルエン／酢酸エチル（１／１）４５質量部とをミキサーで溶解混合させてペーストとした。
次いで、剥離処理を施した厚み５０μｍのＰＥＴフィルム上に、得られたペーストを塗布し、７０℃に設定した電気オーブンで８分間加熱し、乾燥膜厚が２５μｍの異方性導電フィルムを作製した。

＜第１の回路部材の調製（加湿処理）＞
第１の回路部材として、メタライズタイプの２層ＦＰＣ（ポリイミド層の厚み：２５μｍ、銅箔の厚み：８μｍ、３００μｍピッチ、Ｌ／Ｓ＝１４５μｍ／１５５μｍ）を用い、これを２５℃、９０％ＲＨに１２時間放置し、接合部材Ａを調製した。

＜第２の回路部材＞
第２の回路部材として、表面にＩＴＯを製膜したガラス基板（ＩＴＯガラス基板；ガラス厚み：０．５ｍｍ、３００μｍピッチ、Ｌ／Ｓ＝１５０μｍ／１５０μｍ、１０Ω／□）を用いた。

＜実装＞
接合部材Ａ上に異方性導電フィルムを転着させ、ＰＥＴフィルムを除去した後に、ＩＴＯガラス基板に圧着装置により下記圧着条件で実装し、実施例１の接合体Ａを得た。
［圧着条件］
到達温度 ：１８０℃
圧着時間 ：１５秒
緩衝材 ：シリコーンラバー（厚み０．２ｍｍ）

（比較例１）
実施例１において、第１の回路部材を２５℃９０％ＲＨに１２時間放置する代わりに、２５℃、３５％ＲＨに１２時間放置して接合部材Ｂを調製したこと以外は、実施例１と同様にして、比較例１の接合体Ｂを作製した。

（比較例２）
実施例１において、第１の回路部材を２５℃９０％ＲＨに１２時間放置する代わりに、２５℃、６０％ＲＨに１２時間放置して接合部材Ｃを調製したこと以外は、実施例１と同様にして、比較例２の接合体Ｃを作製した。

＜評価＞
＜＜接着力測定＞＞
作製した接合体Ａ〜Ｃについて、以下の通り、接着力を評価した。
引張り試験機（テンシロン、株式会社オリエンテック製）を用い、引張速度３０ｍｍ／ｍｉｎにおいて、ＦＰＣ（第１の回路部材）とガラス基板（第２の回路部材）との剥離強度を測定した。
作製した接合体Ａ〜Ｃを４０℃、９５％ＲＨの高温高湿環境下に１２５時間放置した後、２３℃、３５％ＲＨの環境下にて、５分、乃至６時間経過した時点で接着力を測定した。結果を表１に示す。

＜結果＞
得られた接合体Ａは、接着特性が向上し、高温高湿環境下においても接着特性を維持することができた。また、得られた接合体Ａは、接着特性が向上することにより、接続特性も向上した。よって、得られた接合体Ａは、接合特性が向上し、高温高湿環境下においても接合特性を維持することができた。

Claims (4)

1. 第１の回路部材と第２の回路部材とが、異方性導電フィルムを介して電気的に接合されてなる接合体の製造方法であって、
   前記第１の回路部材が、フレキシブルプリント基板であり、
   前記第２の回路部材との接合時において、基材の含水率が１．５質量％〜３．０質量％である前記フレキシブルプリント基板を前記第２の回路部材に接続することを特徴とする接合体の製造方法。
2. フレキシブルプリント基板が、表面に銅配線を有するポリイミド基板である請求項１に記載の接合体の製造方法。
3. 第２の回路部材が、ガラス基板、及びプラスチック基板のいずれかである請求項１から２のいずれかに記載の接合体の製造方法。
4. 請求項１から３のいずれかに記載の接合体の製造方法によって得られたことを特徴とする接合体。