JP2015185399A - 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】数平均分子量が20,000以下、かつガラス転移温度が60℃未満であるポリエステルウレタン(A)と、数平均分子量が20,000以上30,000以下、かつガラス転移温度が60℃以上100℃以下であるポリエステルウレタン(B)と、ラジカル重合性物質と、有機過酸化物とを含有する異方性導電フィルムである。
【選択図】なし
Description
で接続することを可能にする技術が提案されている(例えば、特許文献3参照)。しかし、この提案の技術では、異方性導電フィルムによる接続を160℃(高温)で行っているため、部材へ熱ダメージを与えてしまうという問題がある。
<1> 数平均分子量が20,000以下、かつガラス転移温度が60℃未満であるポリエステルウレタン(A)と、
数平均分子量が20,000以上30,000以下、かつガラス転移温度が60℃以上100℃以下であるポリエステルウレタン(B)と、
ラジカル重合性物質と、
有機過酸化物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> ポリエステルウレタン(A)と、ポリエステルウレタン(B)との質量比率(A:B)が、30:70〜80:20である前記<1>に記載の異方性導電フィルムである。
<3> ポリエステルウレタン(A)の数平均分子量[Mn(A)]と、ポリエステルウレタン(B)の数平均分子量[Mn(B)]との比率[Mn(B)/Mn(A)]が、2.0以上3.0以下であり、
前記ポリエステルウレタン(A)及び前記ポリエステルウレタン(B)の合計の含有量が、18質量%〜75質量%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> ラジカル重合性物質が、2官能(メタ)アクリレート及び3官能(メタ)アクリレートを含有し、
前記2官能(メタ)アクリレートと、前記3官能(メタ)アクリレートとの質量比率〔2官能(メタ)アクリレート:3官能(メタ)アクリレート〕が、30:70〜80:20であり、
前記2官能(メタ)アクリレート及び前記3官能(メタ)アクリレートの合計の含有量が、18質量%〜75質量%である前記<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。
<5> イミダゾールシランを含有する前記<1>から<4>のいずれかに記載の異方性導電フィルムである。
<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であって、
前記基板の端子上に、前記<1>から<5>のいずれかに記載の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前記電子部品を載置する載置工程と、
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、
前記加熱押圧工程における前記押圧が、1MPa〜3MPaであることを特徴とする接続方法である。
<7> 前記<6>に記載の接続方法を用いて作製された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、ポリエステルウレタン(A)と、ポリエステルウレタン(B)と、ラジカル重合性物質と、有機過酸化物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。
前記ポリエステルウレタン(A)の数平均分子量としては、20,000以下であり、8,000以上20,000以下が好ましく、10,000以上20,000以下がより好ましく、10,000以上15,000以下が特に好ましい。前記ポリエステルウレタン(A)の数平均分子量が、20,000を超えると、導電性粒子を十分に潰すことができず接続が不安定となる。
前記ポリエステルウレタン(A)のガラス転移温度としては、60℃未満であり、40℃以上60℃以下が好ましい。前記ポリエステルウレタン(A)のガラス転移温度が、60℃以上であると、導電性粒子を十分に潰すことができず接続が不安定となる。
本発明において、ポリエステルウレタンとは、エステル結合と、ウレタン結合とを有するポリマーである。
前記ポリエステルウレタン(B)の数平均分子量としては、20,000以上30,000以下であり、22,000以上28,000以下が好ましい。前記ポリエステルウレタン(B)の数平均分子量が、20,000未満であると接続信頼性が優れないことがあり、30,000を超えると、導電性粒子を十分に潰すことができず接続が不安定となる。
前記ポリエステルウレタン(B)のガラス転移温度としては、60℃以上100℃以下であり、65℃以上85℃以下が好ましい。前記ポリエステルウレタン(B)のガラス転移温度が、60℃未満であると接続信頼性が優れず、100℃を超えると、接着性に優れない。
前記異方性導電フィルムから、樹脂成分(前記ポリエステルウレタン(A)及び前記ポリエステルウレタン(B)の混合物)をTHF(テトラヒドロフラン)を用いて抽出する。抽出した樹脂成分を、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)により測定する。
測定結果において、2つのピーク(二峰性)が得られた場合には、そのピークに基づいて、分取し、2つの樹脂成分を得る。得られた2つの樹脂成分それぞれについて、前述の方法により、数平均分子量、及びガラス転移温度を測定する。なお、2つのピークが近く、一方が他方の肩として見られる場合にも、二峰性と判断する。
また、前記ポリエステルウレタン(A)及び前記ポリエステルウレタン(B)の分子量が近く、HPLCの測定結果において、2つのピークが明確に得られない場合には、溶剤溶解性の差による分離を行うこと、比重差を利用して分離を行うこと、GPCチャートの山の前半と後半の裾野部分を分取して分析することなどにより、前記ポリエステルウレタン(A)及び前記ポリエステルウレタン(B)を区別することができる。
前記異方性導電フィルムにおける、前記ポリエステルウレタン(A)と、前記ポリエステルウレタン(B)との質量比率(A:B)は、例えば、配合量から算出する方法、前記ポリエステルウレタン(A)及び前記ポリエステルウレタン(B)が併用されていることの確認方法において分取された前記ポリエステルウレタン(A)及び前記ポリエステルウレタン(B)の質量から求める方法などが挙げられる。
前記ラジカル重合性物質としては、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、単官能(メタ)アクリレート、2官能(メタ)アクリレート、3官能(メタ)アクリレート、4官能(メタ)アクリレート、5官能(メタ)アクリレート、6官能(メタ)アクリレートなどが挙げられる。
本発明における(メタ)アクリレートとは、「アクリレート及びメタクリレートの少なくともいずれか」を意味する。
前記2官能(メタ)アクリレートとしては、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、1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールアジペートジ(メタ)アクリレート、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、イソシアヌル酸エチレンオキサイド変性ジ(メタ)アクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニルジ(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性ジシクロペンテニルジ(メタ)アクリレート、エチレンオキシド変性リン酸ジ(メタ)アクリレート、アリル化シクロヘキシルジ(メタ)アクリレートなどが挙げられる。
前記3官能(メタ)アクリレートとしては、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、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、プロピオン酸変性ジペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、プロピレンオキシド変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリス(アクリロイロキシエチル)イソシアヌレートなどが挙げられる。
前記4官能(メタ)アクリレートとしては、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、ジグリセリンテトラ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレートなどが挙げられる。
前記5官能(メタ)アクリレートとしては、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、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、プロピオン酸変性ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレートなどが挙げられる。
前記6官能(メタ)アクリレートとしては、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、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレートなどが挙げられる。
前記ラジカル重合性物質は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよく、また、適宜合成したものであってもよいし、市販品であってもよい。
前記有機過酸化物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ラウロイルパーオキサイド、ブチルパーオキサイド、ベンジルパーオキサイド、ジラウロイルパーオキサイド、ジブチルパーオキサイド、パーオキシジカーボネート、ベンゾイルパーオキサイドなどが挙げられる。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く、また、適宜合成したものであってもよいし、市販品であってもよい。
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、イミダゾール系、エポキシ系、メタクリロキシ系、アミノ系、ビニル系、メルカプト・スルフィド系、ウレイド系等のシランカップリング剤、シリカ、タルク、酸化チタン、炭酸カルシウム、酸化マグネシウム等の無機フィラー、熱可塑性樹脂、ゴム成分等の柔軟剤等などが挙げられるが、ガラスに対する接着性を向上させる点で、イミダゾールシランが好ましい。
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。
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、ガラス基板、プラスチック基板、セラミック基板、フレキシブルプリント基板などが挙げられる。
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。
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、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。
前記加熱押圧工程としては、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、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、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、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、130℃〜150℃が好ましく、130℃〜140℃がより好ましい。
前記押圧の圧力としては、1MPa〜5MPaであり、1MPa〜3MPa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、2秒間〜5秒間が好ましい。
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。
<異方性導電フィルムの作製>
ポリエステルウレタン(A)(商品名:UR4410、東洋紡株式会社製、数平均分子量;10,000、ガラス転移温度;56℃)を40質量部、ポリエステルウレタン(B)(商品名:UR8200、東洋紡株式会社製、数平均分子量;25,000、ガラス転移温度;73℃)を10質量部、2官能アクリレート(商品名:M−1600、東亞合成株式会社製、ウレタンアクリレート)を25質量部、3官能アクリレート(商品名:M−315、東亞合成株式会社製、イソシアヌル酸EO変性ジ及びトリアクリレート)を25質量部、開始剤(商品名:パーロイルL、日油株式会社製、脂肪族系ジアシルパーオキサイド)を2質量部、開始剤(商品名:ナイパーBW、日油株式会社製、ベンゾイルパーオキサイド)を2質量部、カップリング剤(商品名:IM−1000、JX日鉱日石エネルギー株式会社製、イミダゾールシラン)を1.5質量部、及び導電性粒子(Au−Niめっき樹脂粒子、商品名:ミクロパールAU、平均粒径4μm、積水化学工業株式会社製)を3質量部、を配合した異方性導電組成物を得た。
得られた異方性導電組成物を、離型PET(ポリエチレンテレフタレート、大きさ250mm、平均厚み50μm)上に塗布した後、80℃で乾燥し、離型PET上に平均厚み25μmの異方性導電フィルムを得た。
以下の方法により接合体を製造した。
電子部品として、ITO薄膜を形成したガラス基板を用いた。
基板として、フレキシブルプリント基板(銅配線:ライン/スペース=100μm/100μm)を用いた。
前記基板上に、前記異方性導電フィルム(フィルム幅2.0mm)を配置した。続いて、前記異方性導電フィルム上に、前記電子部品を載置した。続いて、140℃、2MPa、5秒間の条件で、前記電子部品を加熱及び押圧し、接合体を得た。
各接合体について、初期及び信頼性後(温度85℃、湿度85%RH、250hr投入後)の導通抵抗値は、デジタルマルチメータ(34401A、アジレント・テクノロジー株式会社製)を用いて測定した。測定方法としては、4端子法を用い、電流1mAを流して行った。
以下の基準で評価した。結果を表1−1に示す。
○:2Ω未満
△:2Ω以上10Ω未満
×:10Ω以上
ガラス基板とCOF(Chip On Film)の接合体の初期及び信頼性後(温度85℃、湿度85%RH、250hr投入後)の接着強度について、引っ張り試験機(品番:RTC1201、AND社製)を用いて測定した。測定速度を50mm/minとし、COFを90度方向に引き上げた時の接着強度を測定した。
以下の基準で評価した。初期と信頼性後の結果を表1−1に示す。
◎:10N/cm以上
○:5N/cm以上10N/cm未満
△:3N/cm以上5N/cm未満
×:3N/cm未満
異方性導電フィルムに含まれる導電性粒子について、金属顕微鏡(商品名:MX50、オリンパス社製)を用いて、接合体作製後の前記導電性粒子の潰れ具合を観察した。導電性粒子の明らかな変形が認められたとき、導電性粒子が潰れているものと判断した。
以下の基準で評価した。結果を表1−1に示す。
○:導電性粒子が潰れている
×:導電性粒子が潰れていない
金属顕微鏡(商品名:MX50、オリンパス社製)を用いて、初期及び信頼性後(温度85℃、湿度85%RH、250hr投入後)の異方性導電フィルムの基板に対する耐浮き性を観察した。
以下の基準で評価した。初期と信頼性後の結果を表1−1に示す。
○:顕微鏡で浮きが0/10(10サンプル中)
△:顕微鏡で浮きが1/10
×:顕微鏡で浮きが2以上/10
実施例1において、材料の種類、及び配合量を、表1−1〜表1−5のように変更した以外は、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。
また、実施例1と同様の評価を行った。結果を表1−1〜表1−5に示す。
ポリエステルウレタンA’ :UR5537、東洋紡株式会社製(数平均分子量;20,000、ガラス転移温度;34℃)
ポリエステルウレタンB :UR8200、東洋紡株式会社製(数平均分子量;25,000、ガラス転移温度;73℃)
ポリエステルウレタンB’ :UR4125、東洋紡株式会社製(数平均分子量;20,000、ガラス転移温度;67℃)
ポリエステルウレタンC :UR1350、東洋紡株式会社製(数平均分子量;30,000、ガラス転移温度;46℃)
ポリエステルウレタンD :UR8400、東洋紡株式会社製(数平均分子量;25,000、ガラス転移温度;106℃)
ポリエステルウレタンE :UR1700、東洋紡株式会社製(数平均分子量;16,000、ガラス転移温度;92℃)
ポリエステルウレタンF :UR1400、東洋紡株式会社製(数平均分子量;40,000、ガラス転移温度;83℃)
2官能アクリレート :M−1600、東亞合成株式会社製
3官能アクリレート :M−315、東亞合成株式会社製
開始剤1 :パーロイルL、日油株式会社製
開始剤2 :ナイパーBW、日油株式会社製
カップリング剤 :IM−1000、JX日鉱日石エネルギー株式会社製
導電性粒子 :Au−Niめっき樹脂粒子、商品名:ミクロパールAU、平均粒径4μm、積水化学工業株式会社製
前記ポリエステルウレタン(A)の数平均分子量としては、20,000以下であり、8,000以上20,000以下が好ましく、10,000以上20,000以下がより好ましく、10,000以上15,000以下が特に好ましい。前記ポリエステルウレタン(A)の数平均分子量が、20,000を超えると、導電性粒子を十分に潰すことができず接続が不安定となる。
前記ポリエステルウレタン(A)のガラス転移温度としては、60℃未満であり、40℃以上60℃未満が好ましい。前記ポリエステルウレタン(A)のガラス転移温度が、60℃以上であると、導電性粒子を十分に潰すことができず接続が不安定となる。
本発明において、ポリエステルウレタンとは、エステル結合と、ウレタン結合とを有するポリマーである。
<異方性導電フィルムの作製>
ポリエステルウレタン(A)(商品名:UR4410、東洋紡株式会社製、数平均分子量;10,000、ガラス転移温度;56℃)を40質量部、ポリエステルウレタン(B)(商品名:UR8200、東洋紡株式会社製、数平均分子量;25,000、ガラス転移温度;73℃)を10質量部、2官能アクリレート(商品名:M−1600、東亞合成株式会社製、ウレタンアクリレート)を25質量部、3官能アクリレート(商品名:M−315、東亞合成株式会社製、イソシアヌル酸EO変性ジ及びトリアクリレート)を25質量部、開始剤1(商品名:パーロイルL、日油株式会社製、脂肪族系ジアシルパーオキサイド)を2質量部、開始剤2(商品名:ナイパーBW、日油株式会社製、ベンゾイルパーオキサイド)を2質量部、カップリング剤(商品名:IM−1000、JX日鉱日石エネルギー株式会社製、イミダゾールシラン)を1.5質量部、及び導電性粒子(Au−Niめっき樹脂粒子、商品名:ミクロパールAU、平均粒径4μm、積水化学工業株式会社製)を2質量部、を配合した異方性導電組成物を得た。
得られた異方性導電組成物を、離型PET(ポリエチレンテレフタレート、大きさ250mm、平均厚み50μm)上に塗布した後、80℃で乾燥し、離型PET上に平均厚み25μmの異方性導電フィルムを得た。
Claims (7)
- 数平均分子量が20,000以下、かつガラス転移温度が60℃未満であるポリエステルウレタン(A)と、
数平均分子量が20,000以上30,000以下、かつガラス転移温度が60℃以上100℃以下であるポリエステルウレタン(B)と、
ラジカル重合性物質と、
有機過酸化物とを含有することを特徴とする異方性導電フィルム。 - ポリエステルウレタン(A)と、ポリエステルウレタン(B)との質量比率(A:B)が、30:70〜80:20である請求項1に記載の異方性導電フィルム。
- ポリエステルウレタン(A)の数平均分子量[Mn(A)]と、ポリエステルウレタン(B)の数平均分子量[Mn(B)]との比率[Mn(B)/Mn(A)]が、2.0以上3.0以下であり、
前記ポリエステルウレタン(A)及び前記ポリエステルウレタン(B)の合計の含有量が、18質量%〜75質量%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。 - ラジカル重合性物質が、2官能(メタ)アクリレート及び3官能(メタ)アクリレートを含有し、
前記2官能(メタ)アクリレートと、前記3官能(メタ)アクリレートとの質量比率〔2官能(メタ)アクリレート:3官能(メタ)アクリレート〕が、30:70〜80:20であり、
前記2官能(メタ)アクリレート及び前記3官能(メタ)アクリレートの合計の含有量が、18質量%〜75質量%である請求項1から3のいずれかに記載の異方性導電フィルム。 - イミダゾールシランを含有する請求項1から4のいずれかに記載の異方性導電フィルム。
- 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って、
前記基板の端子上に、請求項1から5のいずれかに記載の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前記電子部品を載置する載置工程と、
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、
前記加熱押圧工程における前記押圧が、1MPa〜3MPaであることを特徴とする接続方法。 - 請求項6に記載の接続方法を用いて作製されたことを特徴とする接合体。
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