JP2014212016A - 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
Description
この提案の技術では、前記硬化性エポキシ組成物から形成される膜の硬化収縮が少なく接続対象の回路部材の反りの低減はできるものの、接続信頼性が十分ではないという問題がある。
<1> 第1の回路部材の端子と第2の回路部材の端子とを異方性導電接続させる異方性導電フィルムであって、
膜形成樹脂と、エポキシ樹脂と、カチオン硬化剤と、4員環以上の環状エステル及び4員環以上の環状エーテルの少なくともいずれかを分子内に合計で2つ以上有する化合物と、導電性粒子とを含有することを特徴とする異方性導電フィルムである。
<2> 4員環以上の環状エステル及び4員環以上の環状エーテルの少なくともいずれかを分子内に合計で2つ以上有する化合物が、4〜7員環の環状エステル及び4〜7員環の環状エーテルの少なくともいずれかを分子内に合計で2つ以上有する化合物である前記<1>に記載の異方性導電フィルムである。
<3> エポキシ樹脂(E)と、4員環以上の環状エステル及び4員環以上の環状エーテルの少なくともいずれかを分子内に合計で2つ以上有する化合物(R)との質量比率(E:R)が、1:1〜4:1である前記<1>から<2>のいずれかに記載の異方性導電フィルムである。
<4> 第1の回路部材の端子と第2の回路部材の端子とを異方性導電接続させる接続方法であって、
前記第1の回路部材の端子上に前記<1>から<3>のいずれかに記載の異方性導電フィルムを配置する第1の配置工程と、
前記異方性導電フィルム上に前記第2の回路部材を、前記第2の回路部材の端子が前記異方性導電フィルムと接するように配置する第2の配置工程と、
前記第2の回路部材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むことを特徴とする接続方法である。
<5> 端子を有する第1の回路部材と、端子を有する第2の回路部材と、前記第1の回路部材と前記第2の回路部材との間に介在して前記第1の回路部材の端子と前記第2の回路部材の端子とを電気的に接続する異方性導電フィルムの硬化物とを有し、
前記異方性導電フィルムが、前記<1>から<3>のいずれかに記載の異方性導電フィルムであることを特徴とする接合体である。
本発明の異方性導電フィルムは、膜形成樹脂と、エポキシ樹脂と、カチオン硬化剤と、4員環以上の環状エステル及び4員環以上の環状エーテルの少なくともいずれかを分子内に合計で2つ以上有する化合物と、導電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。
前記異方性導電フィルムは、第1の回路部材の端子と第2の回路部材の端子とを異方性導電接続させる異方性導電フィルムである。
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好ましい。
前記フェノキシ樹脂としては、例えば、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などが挙げられる。
前記フェノキシ樹脂は、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、脂環式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。
前記カチオン硬化剤としては、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、オニウム塩などが挙げられる。前記オニウム塩としては、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、芳香族スルホニウム塩、芳香族ジアゾニウム塩、ヨードニウム塩、ホスホニウム塩、セレノニウム塩などが挙げられる。これらの中でも、低温での反応性に優れ、ポットライフが長い点で、芳香族スルホニウム塩が好ましい。
前記4員環以上の環状エステル及び4員環以上の環状エーテルの少なくともいずれかを分子内に合計で2つ以上有する化合物としては、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、4〜7員環の環状エステル及び4〜7員環の環状エーテルの少なくともいずれかを分子内に合計で2つ以上有する化合物が好ましく、5〜7員環の環状エステル及び5〜7員環の環状エーテルの少なくともいずれかを分子内に合計で2つ以上有する化合物がより好ましい。
また、前記化合物における4員環以上の環状エステル及び4員環以上の環状エーテルの少なくともいずれかの分子内における合計数は、2つ以上であれば、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、2つが好ましい。
前記4員環以上の環状エステル及び4員環以上の環状エーテルの少なくともいずれかを分子内に合計で2つ以上有する化合物が、オリゴマーの場合、その分子量は、1,000〜8,000が好ましく、2,000〜5,000がより好ましい。
前記4員環以上の環状エステル及び4員環以上の環状エーテルの少なくともいずれかを分子内に合計で2つ以上有する化合物が、マクロマーの場合、その分子量は、2,000〜60,000が好ましく、5,000〜40,000がより好ましい。
前記導電性粒子としては、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、金属粒子、金属被覆樹脂粒子などが挙げられる。
これらの中でも、ニッケル、銀、銅が好ましい。これらの金属粒子は、表面酸化を防ぐ目的で、その表面に金、パラジウムを施していてもよい。更に、表面に金属突起や有機物で絶縁皮膜を施したものを用いてもよい。
前記樹脂粒子への金属の被覆方法としては、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、無電解めっき法、スパッタリング法などが挙げられる。
前記樹脂粒子の材質としては、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、スチレン−ジビニルベンゼン共重合体、ベンゾグアナミン樹脂、架橋ポリスチレン樹脂、アクリル樹脂、スチレン−シリカ複合樹脂などが挙げられる。
前記平均粒子径は、任意に10個の導電性粒子について測定した粒子径の平均値である。
前記粒子径は、例えば、走査型電子顕微鏡観察により測定できる。
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、シランカップリング剤などが挙げられる。
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。
前記第1の回路部材、及び前記第2の回路部材としては、端子を有し、前記異方性導電フィルムを用いた異方性導電接続の対象となる回路部材であれば、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、端子を有するガラス基板、端子を有するプラスチック基板、IC(Integrated Circuit)チップ、TAB(Tape Automated Bonding)テープ、液晶パネルなどが挙げられる。
前記端子を有するプラスチック基板の材質、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、例えば、端子を有するリジット基板、端子を有するフレキシブル基板などが挙げられる。
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。
前記第1の回路部材、及び前記第2の回路部材は、同じ回路部材であってもよいし、異なる回路部材であってもよい。
本発明の接続方法は、第1の配置工程と、第2の配置工程と、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、第1の回路部材の端子と第2の回路部材の端子とを異方性導電接続させる方法である。
前記第1の配置工程としては、前記第1の回路部材の端子上に本発明の前記異方性導電フィルムを配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。
前記第2の配置工程としては、前記異方性導電フィルム上に前記第2の回路部材を、前記第2の回路部材の端子が前記異方性導電フィルムと接するように配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。
前記加熱押圧工程としては、前記第2の回路部材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。
前記加熱押圧部材としては、例えば、加熱機構を有する押圧部材などが挙げられる。前記加熱機構を有する押圧部材としては、例えば、ヒートツールなどが挙げられる。
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、120℃〜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、10MPa〜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るが、1秒間〜10秒間が好ましい。
本発明の接合体は、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の硬化物とを少なくとも有し、更に必要に応じて、その他の部材を有する。
前記異方性導電フィルムの硬化物は、前記第1の回路部材と前記第2の回路部材との間に介在して前記第1の回路部材の端子と前記第2の回路部材の端子とを電気的に接続している。
<異方性導電フィルムの作製>
フェノキシ樹脂(品名:YP50、新日鐵化学工業株式会社製)50質量部、液状エポキシ樹脂(品名:EP−828、三菱化学株式会社製)30質量部、1,6−DIOXASPIRO[4.4]NONANE−2,7−DIONE(シグマ・アルドリッチ社製、下記構造式の化合物)15質量部、シランカップリング剤(品名:KBM−403、信越化学工業株式会社製)1質量部、及びカチオン硬化剤(品名:SI−60L、三新化学工業株式会社製)4質量部の混合物に、導電性粒子(品名:AUL704、積水化学工業株式会社製、平均粒子径4μm)を粒子密度が50,000個/mm2(50質量部)となるように分散した。得られた配合物をシリコーン処理したPET(ポリエチレンテレフタレート)上に乾燥後の平均厚みが20μmとなるようにバーコーターで塗布し、70℃で5分間乾燥し、異方性導電フィルムを作製した。
以下の方法により接合体を製造した。
第2の回路部材として、ICチップ(デクセリアルズ株式会社評価用IC、大きさ1.8mm×20.0mm、厚み0.5mm、Auメッキバンプ、バンプ平均高さ15μm、バンプ平均ピッチ50μm)を用いた。
第1の回路部材として、ITOコーティングガラス(デクセリアルズ株式会社評価用基材、全表面ITOコート、ガラス厚み0.5mm)を用いた。
前記第1の回路部材上に、幅2.0mmにスリットした前記異方性導電フィルムを配置した。配置する際、80℃、1MPa、1秒間で貼り付けた。続いて、その異方性導電フィルム上に、前記第2の回路部材を前記異方性導電フィルムからはみ出さないように配置した。続いて、緩衝材(テフロン(登録商標)、厚み50μm)を介して、加熱ツール(幅6mm×長さ22mm、SUS製)により180℃、70MPa、6秒間の条件で加熱及び押圧し、接合体を得た。
作製した接合体について、以下の評価を行った。結果を表1に示す。
接合体の初期の導通抵抗値(Ω)及び環境試験(85℃/85%RH/500時間)後の導通抵抗値(Ω)の測定を以下の方法で行った。
具体的には、上記接合体の製造と同様の方法で、図1に示すような試験体を作製して、デジタルマルチメーター(品番:デジタルマルチメータ7555、横河電機株式会社製)を用いて4端子法にて電流1mAを流したときの抵抗値を測定した。30チャンネルについて抵抗値を測定し、最大の抵抗値を測定値とした。
触針式表面粗度計(商品名:SE−3H、小阪研究所社製)を用いて、ガラス基板の下側から、ICチップが接続された箇所を中心として長さ20mmをスキャンし、ICチップ接続後のITO配線パターンガラス基板面の反り量(μm)を測定した。
硬化収縮率は、密度計(商品名:アキュピック(Accupyc)、株式会社島津製作所製)を用いて密度を測定し、以下の式から算出した。
硬化収縮率(%)=100×〔(硬化後の密度)−(硬化前の密度)〕/(硬化前の密度)
ここで、硬化後とは、200℃×10分間で硬化させた後を意味する。なお、200℃×10分間で硬化はほぼ完了すると考えられる。
<異方性導電フィルムの作製>
実施例1において、液状エポキシ樹脂30質量部を22.5質量部に変え、1,6−DIOXASPIRO[4.4]NONANE−2,7−DIONE 15質量部を22.5質量部に変えた以外は、実施例1と同様にして、異方性導電フィルムを得た。
実施例1と同様にして、評価を行った。結果を表1に示す。
<異方性導電フィルムの作製>
実施例1において、液状エポキシ樹脂30質量部を40質量部に変え、1,6−DIOXASPIRO[4.4]NONANE−2,7−DIONE 15質量部を10質量部に変えた以外は、実施例1と同様にして、異方性導電フィルムを得た。
実施例1と同様にして、評価を行った。結果を表1に示す。
<異方性導電フィルムの作製>
実施例1において、1,6−DIOXASPIRO[4.4]NONANE−2,7−DIONEを1,7−dioxaspiro[5.5]undecane(シグマアルドリッチ社製)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を得た。
実施例1と同様にして、評価を行った。結果を表1に示す。
<異方性導電フィルムの作製>
実施例1において、1,6−DIOXASPIRO[4.4]NONANE−2,7−DIONEを、1,7−DIOXASPIRO[5.5]UNDECAN−2−ONE(シグマアルドリッチ社製)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を得た。
実施例1と同様にして、評価を行った。結果を表1に示す。
<異方性導電フィルムの作製>
実施例1において、液状エポシキ樹脂を液状エポキシ樹脂(品名:EP−827、三菱化学株式会社製)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を得た。
実施例1と同様にして、評価を行った。結果を表1に示す。
<異方性導電フィルムの作製>
実施例1において、導電性粒子を導電性粒子(品名:AUL705、積水化学工業株式会社製、平均粒子径5μm)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を得た。
実施例1と同様にして、評価を行った。結果を表1に示す。
<異方性導電フィルムの作製>
実施例3において、1,6−DIOXASPIRO[4.4]NONANE−2,7−DIONEを3−Isochromanone(シグマ・アルドリッチ社製、下記構造式の化合物)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を得た。
実施例1と同様にして、評価を行った。結果を表1に示す。
<異方性導電フィルムの作製>
実施例3において、1,6−DIOXASPIRO[4.4]NONANE−2,7−DIONEをDIBENZ(C,E)OXEPIN−5(7H)−ONE(シグマ・アルドリッチ社製、下記構造式の化合物)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を得た。
実施例1と同様にして、評価を行った。結果を表1に示す。
<異方性導電フィルムの作製>
実施例1において、液状エポキシ樹脂30質量部を50質量部に変え、1,6−DIOXASPIRO[4.4]NONANE−2,7−DIONEを配合しなかった以外は、実施例1と同様にして、異方性導電フィルムを得た。
実施例1と同様にして、評価を行った。結果を表1に示す。
<異方性導電フィルムの作製>
実施例1において、1,6−DIOXASPIRO[4.4]NONANE−2,7−DIONEをγ−ブチロラクトンに代えた以外は、実施例1と同様にして、異方性導電フィルムを得た。
実施例1と同様にして、評価を行った。結果を表1に示す。
特に、エポキシ樹脂(E)と、4員環以上の環状エステル及び4員環以上の環状エーテルの少なくともいずれかを分子内に合計で2つ以上有する化合物(R)との質量比率(E:R)が、1.5:1〜2.5:1である実施例1、4〜7は、反り量、硬化収縮、及び導通抵抗値の全てが優れていた。
実施例3は、問題はないものの、実施例1に比べ、反り量が多かった。
比較例3は、導通抵抗値は良好なものの、反りが非常に大きく、不十分であった。
比較例4は、反りはやや低減されたものの、環境試験後の導通抵抗はかなり高く、不十分であった。
Claims (5)
- 第1の回路部材の端子と第2の回路部材の端子とを異方性導電接続させる異方性導電フィルムであって、
膜形成樹脂と、エポキシ樹脂と、カチオン硬化剤と、4員環以上の環状エステル及び4員環以上の環状エーテルの少なくともいずれかを分子内に合計で2つ以上有する化合物と、導電性粒子とを含有することを特徴とする異方性導電フィルム。 - 4員環以上の環状エステル及び4員環以上の環状エーテルの少なくともいずれかを分子内に合計で2つ以上有する化合物が、4〜7員環の環状エステル及び4〜7員環の環状エーテルの少なくともいずれかを分子内に合計で2つ以上有する化合物である請求項1に記載の異方性導電フィルム。
- エポキシ樹脂(E)と、4員環以上の環状エステル及び4員環以上の環状エーテルの少なくともいずれかを分子内に合計で2つ以上有する化合物(R)との質量比率(E:R)が、1:1〜4:1である請求項1から2のいずれかに記載の異方性導電フィルム。
- 第1の回路部材の端子と第2の回路部材の端子とを異方性導電接続させる接続方法であって、
前記第1の回路部材の端子上に請求項1から3のいずれかに記載の異方性導電フィルムを配置する第1の配置工程と、
前記異方性導電フィルム上に前記第2の回路部材を、前記第2の回路部材の端子が前記異方性導電フィルムと接するように配置する第2の配置工程と、
前記第2の回路部材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むことを特徴とする接続方法。 - 端子を有する第1の回路部材と、端子を有する第2の回路部材と、前記第1の回路部材と前記第2の回路部材との間に介在して前記第1の回路部材の端子と前記第2の回路部材の端子とを電気的に接続する異方性導電フィルムの硬化物とを有し、
前記異方性導電フィルムが、請求項1から3のいずれかに記載の異方性導電フィルムであることを特徴とする接合体。
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