JP2011198773A - 異方性導電フィルム、接続方法、及び接合体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】基板の端子と電子部品の端子とを異方性導電接続させる接続方法において、前記基板の端子上に異方性導電フィルムを貼り付ける貼付工程と、前記異方性導電フィルム上に電子部品を載置する載置工程と、前記異方性導電フィルムに磁場をかけながら、前記電子部品を加熱押圧部材により加熱及び押圧する加熱押圧工程と、を含み、前記異方性導電フィルムが、導電性粒子及び絶縁性粒子を含有し、前記導電性粒子が、磁性を有し、前記絶縁性粒子が、磁性を有する芯粒子を絶縁層で被覆した粒子である接続方法である。
【選択図】図1
Description
しかし、この提案の技術を用いても、隣接する電極同士間の絶縁抵抗が十分とれないという問題がある。
しかし、この提案の技術を、磁力を利用した異方性導電接続に適用しても、隣接する電極同士間の絶縁抵抗が十分とれないという問題は解消されない。
<1> 基板の端子と電子部品の端子とを異方性導電接続させる接続方法において、
前記基板の端子上に異方性導電フィルムを貼り付ける貼付工程と、
前記異方性導電フィルム上に電子部品を載置する載置工程と、
前記異方性導電フィルムに磁場をかけながら、前記電子部品を加熱押圧部材により加熱及び押圧する加熱押圧工程と、を含み、
前記異方性導電フィルムが、導電性粒子及び絶縁性粒子を含有し、前記導電性粒子が、磁性を有し、前記絶縁性粒子が、磁性を有する芯粒子を絶縁層で被覆した粒子であることを特徴とする接続方法である。
<2> 異方性導電フィルムにおける導電性粒子と絶縁性粒子との質量比率(導電性粒子:絶縁性粒子)が、80:20〜50:50である前記<1>に記載の接続方法である。
<3> 導電性粒子が、ニッケル粒子であり、
絶縁性粒子が、ニッケル粒子を絶縁層で被覆した粒子である前記<1>から<2>のいずれかに記載の接続方法である。
<4> 導電性粒子の平均粒子径が、絶縁性粒子の平均粒子径以上である前記<1>から<3>のいずれかに記載の接続方法である。
<5> 前記<1>から<4>のいずれかに記載の接続方法により製造されることを特徴とする接合体である。
<6> 導電性粒子と絶縁性粒子とを含有し、
前記導電性粒子が、磁性を有し、前記絶縁性粒子が、磁性を有する芯粒子を絶縁層で被覆した粒子であることを特徴とする異方性導電フィルムである。
本発明の異方性導電フィルムは、導電性粒子と絶縁性粒子とを少なくとも含有し、更に必要に応じて、その他の成分を含有する。
前記導電性粒子としては、磁性を有する導電性粒子であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、銅、鉄、ニッケル、金、銀、アルミニウム、亜鉛、ステンレス、ヘマタイト(Fe2O3)、マグネタイト(Fe3O4)、一般式:MFe2O4、MO・nFe2O3(両式中、Mは、2価の金属を表し、例えば、Mn,Co,Ni,Cu,Zn,Ba,Mgなどが挙げられる。nは、正の整数である。そして、前記Mは、繰り返し時において同種であってもよいし、異種であってもよい。)で表される各種フェライト、ケイ素綱粉、パーマロイ、Co基アモルファス合金、センダスト、アルパーム、スーパーマロイ、ミューメタル、パーメンター、パーミンバー等の各種金属粉、その合金粉などが挙げられる。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、接続信頼性の点から、金属粒子が好ましく、ニッケル粒子がより好ましい。
また、前記導電性粒子の平均粒子径は、前記絶縁性粒子の平均粒子径以上であることが、基板の端子と電子部品の端子との導通抵抗値が優れる点で好ましく、前記絶縁性粒子の平均粒径よりも大きいことが、基板の端子と電子部品の端子との導通抵抗値が優れる点、及びショート数が少ない点でより好ましい。
前記平均粒子径は、例えば、粒度分布計、走査型電子顕微鏡(SEM)により測定することができる。
前記絶縁性粒子としては、磁性を有する芯粒子を絶縁層で被覆した粒子であれば、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。
前記磁性を有する芯粒子としては、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、前記導電性粒子の説明で記載した磁性を有する導電性粒子などが挙げられる。
前記絶縁層としては、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、樹脂からなる層などが挙げられる。前記樹脂としては、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、固形エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、アクリル樹脂(ビニル重合体)、ポリエステル樹脂、アルキル化セルロース樹脂、フラックス樹脂などが挙げられる。
前記絶縁性粒子としては、磁性を有する導電性粒子と優先的に引き合うという観点から、金属粒子を絶縁層で被覆した粒子であることが好ましく、ニッケル粒子を絶縁層で被覆した粒子であることがより好ましい。
前記平均粒子径は、例えば、粒度分布計、走査型電子顕微鏡(SEM)により測定することができる。
前記異方性導電フィルムにおける前記導電性粒子と前記絶縁性粒子との質量比率(導電性粒子:絶縁性粒子)は、前記導電性粒子の平均粒子径が前記絶縁性粒子の平均粒子径よりも大きい場合には、80:20〜50:50が好ましい。
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、膜形成樹脂、熱硬化性樹脂、硬化剤、シランカップリング剤などが挙げられる。
前記膜形成樹脂としては、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、フェノキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、飽和ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、ブタジエン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリオレフィン樹脂などが挙げられる。前記膜形成樹脂は、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、製膜性、加工性、接続信頼性の点からフェノキシ樹脂が特に好ましい。
前記フェノキシ樹脂とは、ビスフェノールAとエピクロルヒドリンより合成される樹脂であって、適宜合成したものを使用してもよいし、市販品を使用してもよい。
前記異方性導電フィルムにおける前記膜形成樹脂の含有量としては、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。
前記熱硬化性樹脂としては、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、エポキシ樹脂、アクリル樹脂などが挙げられる。
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、それらの変性エポキシ樹脂等の熱硬化性エポキシ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。
前記異方性導電フィルムにおける前記エポキシ樹脂の含有量としては、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。
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、リン酸基含有アクリレート、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、エポキシアクリレートなどが挙げられる。なお、前記アクリレートをメタクリレートにしたものを用いることもできる。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。
前記異方性導電フィルムにおける前記アクリル樹脂の含有量としては、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。
前記硬化剤としては、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、カチオン系硬化剤、ラジカル系硬化剤などが挙げられる。
前記カチオン系硬化剤としては、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、スルホニウム塩、オニウム塩などが挙げられる。これらの中でも、芳香族スルホニウム塩が好ましい。
前記カチオン系硬化剤は、前記熱硬化性樹脂としてのエポキシ樹脂と併用することが好ましい。
前記異方性導電フィルムにおける前記カチオン系硬化剤の含有量としては、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。
前記ラジカル系硬化剤としては、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、有機過酸化物などが挙げられる。
前記ラジカル系硬化剤は、前記熱硬化性樹脂としてのアクリル樹脂と併用することが好ましい。
前記異方性導電フィルムにおける前記ラジカル系硬化剤の含有量としては、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。
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、例えば、エポキシ系シランカップリング剤、アクリル系シランカップリング剤、チオール系シランカップリング剤、アミン系シランカップリング剤などが挙げられる。
前記異方性導電フィルムにおける前記シランカップリング剤の含有量としては、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。
本発明の接続方法は、貼付工程と、載置工程と、加熱押圧工程とを少なくとも含み、更に必要に応じて、その他の工程を含む。
前記接続方法は、基板の端子と電子部品の端子とを異方性導電接続させる接続方法である。
本発明の接合体は、本発明の前記接続方法により製造される。
前記基板としては、異方性導電性接続の対象となる、端子を有する基板であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ITOガラス基板、フレキシブル基板、リジッド基板などが挙げられる。
前記基板の大きさ、形状、構造としては、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。
前記電子部品としては、異方性導電性接続の対象となる、端子を有する電子部品であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ICチップ、TABテープ、液晶パネルなどが挙げられる。前記ICチップとしては、例えば、フラットパネルディスプレイ(FPD)における液晶画面制御用ICチップなどが挙げられる。
前記貼付工程としては、前記基板の端子上に異方性導電フィルムを貼り付ける工程であれば、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。
前記異方性導電フィルムは、本発明の前記異方性導電フィルムである。即ち、前記異方性導電フィルムは、前記導電性粒子及び前記絶縁性粒子を含有し、前記導電性粒子は、磁性を有し、前記絶縁性粒子は、磁性を有する芯粒子を絶縁層で被覆した粒子である。
前記載置工程としては、前記異方性導電フィルム上に前記電子部品を載置する工程であれば、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。
通常、この際、異方性導電接続は行われていない。
前記加熱押圧工程としては、前記異方性導電フィルムに磁場をかけながら、前記電子部品を加熱押圧部材により加熱及び押圧する工程であれば、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。
前記加熱の温度としては、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、140℃〜200℃が好ましい。
前記押圧の圧力としては、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、0.1MPa〜100MPaが好ましい。
前記加熱及び押圧の時間としては、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、0.5秒間〜120秒間が挙げられる。
図1は、本発明の接続方法により製造された接合体を示す概略図である。図1に示す接合体1は、基板2と、基板の端子3と、電子部品4と、電子部品の端子5と、導電性粒子6及び絶縁性粒子7を含有する異方性導電フィルム8とを有している。
まず、貼付工程により、基板2の端子3上に、異方性導電フィルム8を貼り付ける。続いて、載置工程により、異方性導電フィルム8上に電子部品4を載置する。この際には、端子3と端子5は、異方性導電接続されていない。続いて、加熱押圧工程により、異方性導電フィルム8に磁場をかけながら、電子部品4を加熱押圧部材により加熱及び押圧する。そうすると、端子3と端子5とが異方性導電接続される。また、かけた磁場の影響により、磁性を有する導電性粒子6及び絶縁性粒子7が端子(図1においては端子5)の周辺に集まる。この際に、端子同士の間隔が狭いファインピッチ接続においては、端子同士の間に粒子が凝集して、端子同士が凝集した粒子により繋がる。従来の異方性導電フィルムを用いた接続方法においては、異方性導電フィルムに含有される粒子が導電性粒子のみであるので、導電性粒子のみが凝集して端子同士が繋がることにより、端子同士の絶縁抵抗が保てずにショートする。一方、本発明の接続方法では、図1に示すように、端子5同士が、凝集した粒子により繋がっても、粒子には、導電性粒子6の他に絶縁性粒子7が含まれているため、絶縁抵抗が保たれ、ショートを防止できる。
<異方性導電フィルムの作製>
フェノキシ樹脂(品名:YP50、新日鐵化学社製)20質量部と、エポキシ樹脂(品名:YD019、新日鐵化学社製)20質量部と、エポキシ樹脂(品名:EP828、三菱化学社製)40質量部と、シランカップリング剤(品名:A−187、モメンティブパフォーマンスマテリアルズ社製)2質量部と、カチオン系硬化剤(品名:SI−60L、三新化学社製)5質量部とで構成された接着剤中に、導電性粒子1(品名:バーレ・インコ社製、ニッケルパウダー123、平均粒子径3μm、ニッケル粒子)及び下記方法により製造した絶縁性粒子1を、合計40質量部であり、質量比(導電性粒子:絶縁性粒子)が90:10であり、かつ合計の粒子密度が50,000個/mm2になるよう分散させた。分散後の配合物を剥離処理したPET上に乾燥後の平均厚みが20μmとなるように塗布し、異方性導電フィルムを作製した。
絶縁性粒子1の製造は、特開2007−258141号公報の段落〔0112〕に記載のハイブリダイゼーション法を用いて行った。
ビニル重合体からなる粉体状の樹脂材料と、ニッケル粒子〔バーレ・インコ社製、ニッケルパウダー123、平均粒子径2.2μm(なお、ニッケルパウダー123には平均粒子径の異なるグレードがある)〕とを、ハイブリダイゼーション装置によって混合し、ニッケル粒子の表面に樹脂材料を静電付着させた。その後、この樹脂材料が静電付着した状態のニッケル粒子を攪拌し、樹脂材料を溶融させてニッケル粒子の周りに樹脂層を設け、ニッケル粒子を絶縁層で被覆した絶縁性粒子1(平均粒子径2.5μm)を製造した。
実施例1で作製した異方性導電フィルムをITOコーティングガラス基板上に貼り付け、IC(バンプ:Au、高さ;15μm、バンプ間スペース;7.5μm)を圧着条件170℃、50MPa、5秒間で異方性導電接続を行い、接合体を製造した。
具体的には、前記ITOコーティングガラス基板上に異方性導電フィルムを貼り付けた後、更に、前記異方性導電フィルム上に前記ICを仮固定し、磁石を用いて、磁場の方向が基板と垂直な方向になるように異方性導電フィルムに磁場を印加しながら、ヒートツール1.5mm幅で緩衝材(厚み100μmのテフロン(登録商標))を用いて、圧着条件170℃、50MPa、5秒間(ツールスピード10mm/sec、ステージ温度40℃)で異方性導電接続を行い、接合体を製造した。
以下の評価に供した。結果を表1−1に示す。
各接合体について、16chの端子間の抵抗値(Ω)を2端子法によって測定し、ショート数(個)を評価した。
上記で作製した接合体について、デジタルマルチメータ(品番:デジタルマルチメータ7555、横河電機社製)を用いて16chの端子間の抵抗値(Ω)を測定した。具体的には、4端子法にて電流1mAを流したときの、初期、及び85℃85%RHで500時間経過後の抵抗値(導通抵抗値、Ω)を測定した。
各接合体について、接合後にバンプ上にある導電性粒子の数(接合後の粒子数)を金属顕微鏡にてカウントした。合計100個のバンプについてカウントし、その平均値からバンプ1つ当たりの導電性粒子捕捉数を測定した。
<異方性導電フィルムの作製、及び接合体の製造>
実施例1において、導電性粒子と絶縁性粒子との質量比、並びに導電性粒子及び絶縁性粒子の種類を表1に記載の導電性粒子と絶縁性粒子との質量比、並びに導電性粒子及び絶縁性粒子の種類に代えた以外は、実施例1と同様にして、異方性導電フィルムの作製、及び接合体の製造を行った。
実施例1と同様の評価を行った。結果を表1−1〜表1−3に示す。
<導電性粒子2>
ニッケルパウダー123、バーレ・インコ社製、平均粒子径2.5μm、磁性を有する導電性粒子(ニッケル粒子)
<絶縁性粒子2の製造>
前記絶縁性粒子1の製造において、ニッケル粒子をニッケル粒子(バーレ・インコ社製、ニッケルパウダー123、平均粒子径2.5μm)に代えた以外は、前記絶縁性粒子1の製造と同様にして、絶縁性粒子2(平均粒子径3μm)を製造した。
<絶縁性粒子3の製造>
前記絶縁性粒子1の製造において、ニッケル粒子をニッケル粒子(バーレ・インコ社製、ニッケルパウダー123、平均粒子径3.5μm)に代えた以外は、前記絶縁性粒子1の製造と同様にして、絶縁性粒子3(平均粒子径4μm)を製造した。
<絶縁性粒子4の製造>
ジビニルベンゼン、スチレン、及びブチルメタクリレートを適宜混合した溶液に、重合開始剤としてベンゾイルパーオキサイドを投入して高速で均一攪拌しながら加熱を行い、重合反応を行うことにより微粒子分散液を得た。前記微粒子分散液をろ過し減圧乾燥することにより微粒子の凝集体であるブロック体を得た。更に、前記ブロック体を粉砕することにより、平均粒子径2.5μmのジビニルベンゼン系樹脂粒子(絶縁性粒子4)を得た。
導電性粒子の平均粒子径が、絶縁性粒子の平均粒子径よりも大きい方が、導通抵抗値が優れ、かつショート数も少ない結果となった(実施例2及び5と実施例14及び17参照)。
導電性粒子の平均粒子径が、絶縁性粒子の平均粒子径よりも大きい場合には、異方性導電フィルムにおける導電性粒子と絶縁性粒子の質量比率(導電性粒子:絶縁性粒子)は、80:20〜50:50が好ましい結果となった(実施例1〜実施例9参照)。
2 基板
3 端子
4 電子部品
5 端子
6 導電性粒子
7 絶縁性粒子
8 異方性導電フィルム
Claims (6)
- 基板の端子と電子部品の端子とを異方性導電接続させる接続方法において、
前記基板の端子上に異方性導電フィルムを貼り付ける貼付工程と、
前記異方性導電フィルム上に電子部品を載置する載置工程と、
前記異方性導電フィルムに磁場をかけながら、前記電子部品を加熱押圧部材により加熱及び押圧する加熱押圧工程と、を含み、
前記異方性導電フィルムが、導電性粒子及び絶縁性粒子を含有し、前記導電性粒子が、磁性を有し、前記絶縁性粒子が、磁性を有する芯粒子を絶縁層で被覆した粒子であることを特徴とする接続方法。 - 異方性導電フィルムにおける導電性粒子と絶縁性粒子との質量比率(導電性粒子:絶縁性粒子)が、80:20〜50:50である請求項1に記載の接続方法。
- 導電性粒子が、ニッケル粒子であり、
絶縁性粒子が、ニッケル粒子を絶縁層で被覆した粒子である請求項1から2のいずれかに記載の接続方法。 - 導電性粒子の平均粒子径が、絶縁性粒子の平均粒子径以上である請求項1から3のいずれかに記載の接続方法。
- 請求項1から4のいずれかに記載の接続方法により製造されることを特徴とする接合体。
- 導電性粒子と絶縁性粒子とを含有し、
前記導電性粒子が、磁性を有し、前記絶縁性粒子が、磁性を有する芯粒子を絶縁層で被覆した粒子であることを特徴とする異方性導電フィルム。
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