JP2015187945A - 導電性粒子、導電性粒子の製造方法、導電性接着剤、接続体の製造方法、電子部品の接続方法 - Google Patents

Abstract

【課題】導通性を確保しつつ、ファインピッチ化されたバンプ間スペースにおいても絶縁性を維持する。
【解決手段】絶縁粒子１０を有し、絶縁粒子１０の表面が金属で被覆された導電領域１１と、導電領域１１が設けられていない絶縁領域１２とを有し、導電領域１１が全表面積の４５〜７５％に形成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、２つの導体間を電気的、機械的に接続する導電性接着剤に用いる導電性粒子、導電性粒子の製造方法、この導電性粒子を用いた導電性接着剤、この導電性接着剤を介して電子部品を加圧することにより当該電子部品が回路基板に接続された接続体の製造方法、電子部品の接続方法に関する。

従来から、電子部品を回路基板に接続する接続工程において、異方性導電フィルム（ＡＣＦ：Anisotropic Conductive Film）が用いられている。

異方性導電フィルムは、バインダー樹脂（接着剤）に導電性粒子を混ぜ込んでフィルム状としたもので、２つの導体間で加熱圧着されることにより導電性粒子で導体間の電気的導通がとられ、バインダー樹脂にて導体間の機械的接続が保持される。異方性導電フィルムを構成する接着剤としては、通常、信頼性の高い熱硬化性のバインダー樹脂が用いられるが、光硬化性のバインダー樹脂又は光熱併用型のバインダー樹脂であってもよい。

異方性導電フィルムを用いてＩＣチップをガラス基板へ接続する場合は、先ず、ガラス基板の電極上に異方性導電フィルムを仮圧着手段によって低温低圧で加熱押圧することにより仮貼りする。続いて、異方性導電フィルムを介してガラス基板上にＩＣチップを搭載し仮接続体を形成する。仮接続体は、接続装置のステージに載置された後、熱圧着ヘッド等の熱圧着手段によってＩＣチップが異方性導電フィルムとともにガラス基板側へ加熱押圧される。この熱圧着ヘッドによる加熱によって、異方性導電フィルムのバインダー樹脂は熱硬化反応を起こし、これによりＩＣチップがガラス基板上に接続された接続体が形成される。

特開昭６３−９１９０３号公報

ところで、モバイル用途の電子機器等においては、機器本体の小型化が進み、これに伴い内部に実装される電子部品及びその実装領域も小型化、狭小化されている。一方で、電子機器の高機能化により、限られたスペースに多数の信号配線パターンが設けられ、電子部品のバンプやバンプ間スペースも数μｍ〜数十μｍオーダーで形成されている。

このようなファインピッチ化された電極間を、異方性導電フィルムを用いて接続する場合、導電性粒子の捕捉率を維持するために、より多くの導電性粒子を含有させる必要がある。しかし、導電性粒子を多量に含有させると、各バンプにおける粒子捕捉率を上げることができる一方で、ファインピッチ化されたバンプ間スペースに導電性粒子が連なり、隣り合うバンプ間でのショートが頻発する危険が生じる。

このような問題に対して、導電性粒子の表面を絶縁被覆する方法も提案されている。しかし、導電性粒子の表面を絶縁被覆すると、粒子径が大きくなり、ファインピッチ化されたバンプ間スペースにおいてより凝集しやすくなり、加熱押圧等により導電性粒子の導体部分が露出するなど、却って絶縁性を損なう。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、導通性を確保しつつ、ファインピッチ化されたバンプ間スペースにおいても絶縁性を維持することができる導電性粒子、導電性粒子の製造方法、導電性接着剤、接続体の製造方法、電子部品の接続方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明に係る導電性粒子は、絶縁粒子を有し、上記絶縁粒子の表面が金属で被覆された導電領域と、上記導電領域が設けられていない絶縁領域とを有し、上記導電領域が全表面積の４５〜７５％に形成されているものである。

また、本発明に係る導電性粒子の製造方法は、絶縁粒子の直径よりも深さの浅いマイクロキャビティ内に上記絶縁粒子を配し、上記マイクロキャビティの開口側からスパッタリング処理を施すことにより、上記絶縁粒子の表面に、金属で被覆された導電領域と、上記金属で被覆されていない絶縁領域とを形成し、全表面積の４５〜７５％を上記導電領域とするものである。

また、本発明に係る導電性接着剤は、バインダー樹脂に導電性粒子が含有された導電性接着剤において、上記導電性粒子は、絶縁粒子を有し、上記絶縁粒子の表面が金属で被覆された導電領域と、上記導電領域が設けられていない絶縁領域とを有し、上記導電領域が全表面積の４５〜７５％に形成されているものである。

また、本発明に係る接続体の製造方法は、回路基板上に、導電性粒子が含有されたバインダー樹脂を有する導電性接着剤を介して電子部品を搭載し、上記電子部品の上から圧着ツールによって押圧し、上記回路基板及び上記電子部品の各電極間に上記導電性粒子が挟持された状態で上記バインダー樹脂を硬化させる工程を有し、上記導電性粒子は、絶縁粒子を有し、上記絶縁粒子の表面が金属で被覆された導電領域と、上記導電領域が設けられていない絶縁領域とを有し、上記導電領域が全表面積の４５〜７５％に形成されているものである。

また、本発明に係る電子部品の接続方法は、回路基板上に、導電性粒子が含有されたバインダー樹脂層を有する導電性接着剤を介して電子部品を搭載し、上記電子部品の上から圧着ツールによって押圧し、上記回路基板及び上記電子部品の各電極間に上記導電性粒子が挟持された状態で上記バインダー樹脂を硬化させる工程を有し、上記導電性粒子は、絶縁粒子を有し、上記絶縁粒子の表面が金属で被覆された導電領域と、上記導電領域が設けられていない絶縁領域とを有し、上記導電領域が全表面積の４５〜７５％に形成されているものである。

本発明によれば、導電領域の面積が導電性粒子の全表面積の４５％以上、７５％以下としているため、隣り合うバンプ同士が導電性粒子を介してショートする確率を大幅に減らすことができる。また、回路基板の電極と電子部品のバンプとの間にわたる上下方向の導通性も良好に維持することができる。

図１は、本発明が適用された異方性導電フィルムを示す断面図である。 図２は、導電性粒子を示す図であり、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は断面図である。 図３は、導電性粒子が配置されたマイクロキャビティを示す断面図である。 図４は、導電性粒子が配置されたマイクロキャビティを示す断面図である。 図５は、導電性粒子の導電領域の面積割合を説明するための側面図である。 図６は、導電性粒子の潰れ割合を説明するための側面図である。

以下、本発明が適用された導電性粒子、導電性粒子の製造方法、導電性接着剤、接続体の製造方法、電子部品の接続方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更が可能であることは勿論である。また、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることがある。具体的な寸法等は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

［異方性導電フィルム］
本発明が適用された導電性粒子は、電子部品と回路基板との各電極同士を導通接続させる場合等、２つの導体間の電気的、機械的な接続を行う導電性接着剤に好適に用いられる。以下では、本発明が適用された導電性粒子を含有する導電性接着剤として、異方性導電フィルム（ＡＣＦ：Anisotropic Conductive Film）を例に説明する。

異方性導電フィルム１は、図１に示すように、通常、基材となる剥離フィルム２上に本発明が適用された導電性粒子４を含有するバインダー樹脂層（接着剤層）３が形成されたものである。異方性導電フィルム１は、熱硬化型あるいは紫外線等の光硬化型の接着剤であり、例えば回路基板に形成された基板電極上に貼着されるとともにＩＣチップが搭載され、熱圧着ヘッドにより熱加圧されることにより流動化して導電性粒子４が相対向する基板電極とＩＣチップのバンプとの間で押し潰され、加熱あるいは紫外線照射により、導電性粒子４が押し潰された状態で硬化する。これにより、異方性導電フィルム１は、回路基板とＩＣチップとを接続し、導通させることができる。

異方性導電フィルム１は、膜形成樹脂、硬化性樹脂、潜在性硬化剤、シランカップリング剤等を含有する通常のバインダー樹脂層３に導電性粒子４が分散されている。

バインダー樹脂層３を支持する剥離フィルム２は、例えば、ＰＥＴ（Poly Ethylene Terephthalate）、ＯＰＰ（Oriented Polypropylene）、ＰＭＰ（Poly-4-methylpentene-1）、ＰＴＦＥ（Polytetrafluoroethylene）等にシリコーン等の剥離剤を塗布してなり、異方性導電フィルム１の乾燥を防ぐとともに、異方性導電フィルム１の形状を維持する。

バインダー樹脂層３に含有される膜形成樹脂としては、平均分子量が１００００〜８００００程度の樹脂が好ましい。膜形成樹脂としては、エポキシ樹脂、変形エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、フェノキシ樹脂等の各種の樹脂が挙げられる。中でも、膜形成状態、接続信頼性等の観点からフェノキシ樹脂が特に好ましい。

硬化性樹脂としては、特に限定されず、例えば、市販のエポキシ樹脂、アクリル樹脂等が挙げられる。

エポキシ樹脂としては、特に限定されないが、例えば、ナフタレン型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノール型エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂、トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、ナフトール型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、トリフェニルメタン型エポキシ樹脂等が挙げられる。これらは単独でも、２種以上の組み合わせであってもよい。

アクリル樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じてアクリル化合物、液状アクリレート等を適宜選択することができる。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、エポキシアクリレート等を挙げることができる。なお、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。

潜在性硬化剤としては、特に限定されないが、例えば、加熱硬化型、ＵＶ硬化型等の各種硬化剤が挙げられる。潜在性硬化剤は、通常では反応せず、熱、光、加圧等の用途に応じて選択される各種のトリガにより活性化し、反応を開始する。熱活性型潜在性硬化剤の活性化方法には、加熱による解離反応などで活性種（カチオンやアニオン、ラジカル）を生成する方法、室温付近ではエポキシ樹脂中に安定に分散しており高温でエポキシ樹脂と相溶・溶解し、硬化反応を開始する方法、モレキュラーシーブ封入タイプの硬化剤を高温で溶出して硬化反応を開始する方法、マイクロカプセルによる溶出・硬化方法等が存在する。熱活性型潜在性硬化剤としては、イミダゾール系、ヒドラジド系、三フッ化ホウ素−アミン錯体、スルホニウム塩、アミンイミド、ポリアミン塩、ジシアンジアミド等や、これらの変性物があり、これらは単独でも、２種以上の混合体であってもよい。中でも、マイクロカプセル型イミダゾール系潜在性硬化剤が好適である。

シランカップリング剤としては、特に限定されないが、例えば、エポキシ系、アミノ系、メルカプト・スルフィド系、ウレイド系等を挙げることができる。シランカップリング剤を添加することにより、有機材料と無機材料との界面における接着性が向上される。

バインダー樹脂層３を構成する接着剤組成物は、このように膜形成樹脂、硬化性樹脂、潜在性硬化剤、シランカップリング剤等を含有する場合に限定されず、通常の異方性導電フィルムの接着剤組成物として用いられる何れの材料から構成されるようにしてもよい。

［導電性粒子］
次いで、本発明が適用された導電性粒子４について説明する。図２（Ａ）は導電性粒子４の側面図、図２（Ｂ）は導電性粒子４の断面図である。図２（Ａ）（Ｂ）に示すように、導電性粒子４は、絶縁粒子１０を有し、絶縁粒子１０の表面には、金属で被覆された導電領域１１と、金属で被覆されていない絶縁領域１２とを有する。そして、導電性粒子４は、導電領域１１が全表面積の４５％以上、７５％以下にわたって形成されている。

［絶縁粒子］
絶縁粒子１０は、導電性粒子の基材粒子として用いられている絶縁性を有する各種粒子を用いることができる。なかでも、圧縮によりバンプや基板電極との接触面積が広がり導通性を向上できるとともに、電極端子間距離の変動に追従可能であり導通信頼性にも優れる樹脂粒子が好適に用いられる。

樹脂粒子を形成するための樹脂として、種々の有機物が好適に用いられる。上記樹脂粒子を形成するための樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリイソブチレン、ポリブタジエン等のポリオレフィン樹脂；ポリメチルメタクリレート及びポリメチルアクリレート等のアクリル樹脂；ポリアルキレンテレフタレート、ポリスルホン、ポリカーボネート、ポリアミド、フェノールホルムアルデヒド樹脂、メラミンホルムアルデヒド樹脂、ベンゾグアナミンホルムアルデヒド樹脂、尿素ホルムアルデヒド樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、尿素樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、飽和ポリエステル樹脂、ポリスルホン、ポリフェニレンオキサイド、ポリアセタール、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルスルホン、及び、エチレン性不飽和基を有する種々の重合性単量体を１種もしくは２種以上重合させて得られる重合体等が挙げられる。また、エチレン性不飽和基を有する種々の重合性単量体を１種もしくは２種以上重合させることにより、導電材料に適した任意の圧縮時の物性を有する樹脂粒子を設計及び合成可能である。また、導電材料に適した任意の圧縮時の物性を有する樹脂粒子を設計及び合成することができ、かつ基材粒子の硬度を好適な範囲に容易に制御できるので、上記樹脂粒子を形成するための樹脂は、エチレン性不飽和基を複数有する重合性単量体を１種又は２種以上重合させた重合体であることが好ましい。

上記樹脂粒子を、エチレン性不飽和基を有する単量体を重合させて得る場合には、該エチレン性不飽和基を有する単量体としては、非架橋性の単量体と架橋性の単量体とが挙げられる。

上記非架橋性の単量体としては、例えば、スチレン、α−メチルスチレン等のスチレン系単量体；（メタ）アクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸等のカルボキシル基含有単量体；メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、プロピル（メタ）アクリレート、ブチル（メタ）アクリレート、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート、ラウリル（メタ）アクリレート、セチル（メタ）アクリレート、ステアリル（メタ）アクリレート、シクロヘキシル（メタ）アクリレート、イソボルニル（メタ）アクリレート等のアルキル（メタ）アクリレート類；２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、グリセロール（メタ）アクリレート、ポリオキシエチレン（メタ）アクリレート、グリシジル（メタ）アクリレート等の酸素原子含有（メタ）アクリレート類；（メタ）アクリロニトリル等のニトリル含有単量体；メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、プロピルビニルエーテル等のビニルエーテル類；酢酸ビニル、酪酸ビニル、ラウリン酸ビニル、ステアリン酸ビニル等の酸ビニルエステル類；エチレン、プロピレン、イソプレン、ブタジエン等の不飽和炭化水素；トリフルオロメチル（メタ）アクリレート、ペンタフルオロエチル（メタ）アクリレート、塩化ビニル、フッ化ビニル、クロルスチレン等のハロゲン含有単量体等が挙げられる。

上記架橋性の単量体としては、例えば、テトラメチロールメタンテトラ（メタ）アクリレート、テトラメチロールメタントリ（メタ）アクリレート、テトラメチロールメタンジ（メタ）アクリレート、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ヘキサ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ（メタ）アクリレート、グリセロールトリ（メタ）アクリレート、グリセロールジ（メタ）アクリレート、（ポリ）エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、（ポリ）プロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、（ポリ）テトラメチレンジ（メタ）アクリレート、１，４−ブタンジオールジ（メタ）アクリレート等の多官能（メタ）アクリレート類；トリアリル（イソ）シアヌレート、トリアリルトリメリテート、ジビニルベンゼン、ジアリルフタレート、ジアリルアクリルアミド、ジアリルエーテル、γ−（メタ）アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、トリメトキシシリルスチレン、ビニルトリメトキシシラン等のシラン含有単量体等が挙げられる。

上記エチレン性不飽和基を有する重合性単量体を、公知の方法により重合させることで、上記樹脂粒子を得ることができる。この方法としては、例えば、ラジカル重合開始剤の存在下で懸濁重合する方法、及び非架橋の種粒子を用いてラジカル重合開始剤とともに単量体を膨潤させて重合する方法等が挙げられる。

上記基材粒子が金属を除く無機粒子又は有機無機ハイブリッド粒子である場合には、基材粒子を形成するための無機物としては、シリカ及びカーボンブラック等が挙げられる。上記シリカにより形成された粒子としては特に限定されないが、例えば、加水分解性のアルコキシシル基を２つ以上有するケイ素化合物を加水分解して架橋重合体粒子を形成した後に、必要に応じて焼成を行うことにより得られる粒子が挙げられる。上記有機無機ハイブリッド粒子としては、例えば、架橋したアルコキシシリルポリマーとアクリル樹脂とにより形成された有機無機ハイブリッド粒子等が挙げられる。

［導電領域／絶縁領域］
絶縁粒子１０の表面には、金属で被覆された導電領域１１と、金属で被覆されていない絶縁領域１２とを有する。そして、導電性粒子４は、導電領域１１が全表面積の４５〜７５％にわたって形成されている。

導電性粒子４は、導電領域１１が回路基板の電極と電子部品のバンプとの間に挟持されることにより電気的導通を取ることができる。また、導電性粒子４は、絶縁領域１２を有することにより、ファインピッチ化されたバンプ間スペースにおいて導電性粒子４を介して隣り合うバンプ同士が連続した場合にも、絶縁領域１２によってショートを防止することができる。

ここで、絶縁粒子を全面にわたって導電被覆した場合、ファインピッチ化されたバンプ間スペースにおいて導電性粒子４が並んだ場合に、隣り合うバンプ同士が導電性粒子４を介してショートしてしまう。

一方、絶縁粒子１０の表面に導電被覆されていない絶縁領域１２が存在すると、バンプ間スペースにおいて導電性粒子４が並んだ場合にも、当該絶縁領域１２同士、あるいは導電領域１１と絶縁領域１２とが接触する可能性があり、その部分では導通が生じないため、隣り合うバンプ同士が導電性粒子４を介してショートする確率を減らすことができる。

そして、本発明においては、導電領域１１の面積が導電性粒子４の全表面積の７５％以下としているため、隣り合うバンプ同士が導電性粒子４を介してショートする確率を大幅に減らすことができる。

一方、回路基板の電極と電子部品のバンプとの間にわたる上下方向の導通に関しては、本来的に、導電性粒子が存在することにより導通が生じるため、導電領域１１の面積が減れば、導通性が損なわれる可能性が生じる。特に導電領域１１の面積が導電性粒子４の全表面積の４５％未満であると、十分な導通性が得られない。

また、導電性粒子４は、１つの導電領域１１と１つの絶縁領域１２からなる。すなわち、導電領域１１及び絶縁領域１２は、それぞれ連続した１つの領域から形成され、複数の領域が点在するものではない。導電領域１１及び絶縁領域１２を、複数の領域によって形成すると、回路基板の電極と電子部品のバンプとの間にわたる上下方向の導通性が大きく損なわれる。

［導電性粒子の製造方法］
表面に導電領域１１及び絶縁領域１２が形成された導電性粒子４は、以下のように形成することができる。先ず、図３、図４に示すように、エレクトロフォーミング等により、ニッケル板等の金属板に複数の開口部２１を形成したマイクロキャビティ２０を得る。このマイクロキャビティ２０の開口部２１内に絶縁粒子１０を配置する。次いで、マイクロキャビティ２０の開口部２１が形成された面上からスパッタリングにより導電領域１１を形成する金属で絶縁粒子１０を被覆する。これにより、絶縁粒子１０は、マイクロキャビティ２０の開口部２１から露出している領域が金属被覆され導電領域１１が形成される。また、絶縁粒子１０は、マイクロキャビティ２０の開口部２１内に配置された領域は金属被覆されず、絶縁粒子の表面が露出することにより絶縁領域１２となる。

開口部２１は、絶縁粒子１０の粒径の約１．１倍の直径を有する円形に形成されている。また、マイクロキャビティ２０は、開口部２１の深さによって、絶縁粒子１０の露出面積を調整することができ、これにより、導電領域１１と絶縁領域１２との面積比率を設定することができる。例えば、図３に示すように、開口部２１の深さを浅くすることにより、絶縁粒子１０の開口部２１からの露出面積を増やし、導電領域１１を相対的に広く形成することができる。一方、図４に示すように、開口部２１の深さを深くすることにより、絶縁粒子１０の開口部２１からの露出面積を減らし、導電領域１１を相対的に狭く形成することができる。

また、以上の方法により、絶縁粒子１０の表面に１つの導電領域１１と１つの絶縁領域１２のみが形成された導電性粒子４を形成することができる。すなわち、導電領域１１及び絶縁領域１２は、それぞれ連続した１つの領域から形成され、複数の領域が点在するものではない。

なお、マイクロキャビティ２０は、エレクトロフォーミングによる他、例えば、種々の材質の平板にレーザー加工等を施すことによっても作成することができる。

異方性導電フィルム１は、何れの方法で作製するようにしてもよいが、例えば以下の方法によって作製することができる。膜形成樹脂、硬化性樹脂、潜在性硬化剤、シランカップリング剤、導電性粒子４等を含有する接着剤組成物を調整する。調整した接着剤組成物をバーコーター、塗布装置等を用いて剥離フィルム２上に塗布し、オーブン等によって乾燥させることにより、剥離フィルム２にバインダー樹脂層３が支持された異方性導電フィルム１を得る。

［２層ＡＣＦ］
また、本発明に係る異方性導電フィルム１は、導電性粒子４を含有するバインダー樹脂層３と、導電性粒子が含まれない絶縁性の接着剤組成物からなる絶縁性接着剤層とを積層されてなる２層構造の異方性導電フィルムとしてもよい。

絶縁性接着材層を構成する絶縁性の接着剤組成物は、膜形成樹脂、硬化性樹脂、潜在性硬化剤、シランカップリング剤等を含有する通常のバインダー成分からなり、上述したバインダー樹脂層３の接着剤組成物と同様の材料で構成することができる。

この２層構造の異方性導電フィルム１は、絶縁性接着剤層を構成する接着剤組成物を剥離フィルムに塗布、乾燥させた後、上述した剥離フィルム２に支持されたバインダー樹脂層３と貼り合わせることにより形成することができる。

なお、異方性導電フィルム１の形状は、特に限定されないが、例えば、図１に示すように、巻取リール６に巻回可能な長尺テープ形状とすることにより、所定の長さだけカットして使用することができる。

また、上述の実施の形態では、異方性導電フィルム１として、導電性粒子４を含有した樹脂組成物をフィルム状に成形した接着フィルムを例に説明したが、本発明に係る接着剤は、これに限定されず、例えば導電性粒子４を含有したバインダー樹脂３からなる導電性接着ペーストでもよい。

［接続体の製造工程］
次いで、異方性導電フィルム１を用いた接続工程について、透明基板にＩＣチップを接続する接続工程を例に説明する。接続工程では、先ず、透明基板の電極端子が形成されたＣＯＧ実装部上に異方性導電フィルム１を仮貼りし、次いで、透明基板のＣＯＧ実装部上に異方性導電フィルム１を介してＩＣチップを搭載する。

次いで、バインダー樹脂層３を硬化させる所定の温度に加熱された熱圧着ヘッドによって、所定の圧力、時間でＩＣチップ上から熱加圧する。これにより、異方性導電フィルム１のバインダー樹脂層３は流動性を示し、ＩＣチップと透明基板のＣＯＧ実装部の間から流出するとともに、バインダー樹脂層３中の導電性粒子４は、ＩＣチップのバンプと透明基板の電極端子との間に挟持されて押し潰され、この状態で熱圧着ヘッドによって加熱されたバインダー樹脂が硬化する。

ここで、導電性粒子４は、導電領域１１の面積が導電性粒子４の全表面積の４５％以上としているため、透明基板の電極端子とＩＣチップのバンプとの間にわたる上下方向の導通性も良好に確保することができる。

なお、導電性粒子４は、樹脂粒子からなる絶縁粒子１０を備えた場合、熱圧着ヘッドの押圧力を受けて圧縮することにより、導電領域１１が電極端子やバンプと接触する面積が広がり良好な導通性を有する。また、透明基板とＩＣチップとの接続体が形成された後に、温度や湿度環境の変化に伴ってバインダー樹脂やバインダー樹脂を介して接続されている回路基板及びＩＣチップに膨張や収縮が生じ、電極端子間距離が変動した場合にも、樹脂粒子が伸縮することにより追従可能であり、導通信頼性にも優れる。

電極端子とバンプとの間にない導電性粒子４は、隣接するバンプ間のスペースにおいてバインダー樹脂に分散されており、電気的に絶縁した状態を維持している。このとき、上述したように、導電性粒子４は、導電領域１１の面積が導電性粒子４の全表面積の７５％以下としているため、ファインピッチ化されたバンプ間スペースにおいて導電性粒子４が並んだ場合にも、隣り合うバンプ同士が導電性粒子４を介してショートする事態を高確率で防止することができる。

これにより、ＩＣチップのバンプと透明基板の電極端子との間のみで電気的導通が図られた接続体が形成される。なお、バインダー樹脂として、ラジカル重合反応系の速硬化タイプのものを用いることで、短い加熱時間によってもバインダー樹脂を速硬化させることができる。また、異方性導電フィルム１としては、熱硬化型に限らず、加圧接続を行うものであれば、光硬化型もしくは光熱併用型の接着剤を用いてもよい。

［潰れ割合］
ここで、導電性粒子４は、熱圧着ヘッドによる熱加圧工程において、所定の潰れ割合となるよう押圧されることが好ましい。すなわち、導電性粒子４は、圧縮されることにより電極端子やバンプとの接触面積が広がることから、導電領域１１が電極端子やバンプと接触する確率も増える。したがって、導電性粒子４は、潰れ割合が２５％以上とすることが好ましい。

一方で、導電性粒子４は、潰れ割合が５０％を超えると絶縁粒子の反発によって電極端子やバンプが離間し、あるいは導電性粒子４の破壊を招き、却って導通性が悪化する。したがって、導電性粒子４は、潰れ割合を５０％以下とすることが好ましい。

次いで、本発明の実施例について説明する。本実施例では、絶縁粒子の表面に形成する導電領域の面積割合を変えた複数の導電性粒子を用意し、各導電性粒子を含有した異方性導電フィルムを用いて、評価用ガラス基板に評価用ＩＣを接続した接続体サンプルを作成し、それぞれ信頼性試験後における導通抵抗値、隣接するバンプ間の絶縁性を測定、評価した。

導電領域の面積割合Ｗ（％）は、便宜上図５に示すように、導電性粒子４の側面視において、粒子径ｈに対する導電領域１１の形成高さｎの割合として求めた（Ｗ＝ｎ／ｈ×１００）。

［異方性導電フィルム］
評価用ＩＣの接続に用いる異方性導電フィルムは、フェノキシ樹脂（商品名：ＰＫＨＨ、ユニオンカーバイド社製）４０質量部、エポキシ樹脂（商品名：ＥＰ８２８、ジャパンエポキシレジン社製）２０質量部、イミダゾール系硬化剤（商品名：ＨＰ３９４１、旭化成ケミカルズ社製）３８質量部、エポキシ系シランカップリング剤（商品名：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、及び導電性粒子を溶剤に加えたバインダー樹脂組成物を調整し、このバインダー樹脂組成物を剥離フィルム（ＰＥＴ）上に塗布した後、溶剤を揮発させることにより、厚み２０μｍのバインダー樹脂層を形成した。

導電性粒子は、樹脂１００重量部に対して導電性粒子を３５重量部配合させた。また、導電性粒子は、絶縁粒子として粒子径３μｍのスチレンを用い、絶縁粒子表面をスパッタリングによってＮｉ被覆（厚み０．１μｍ）することにより、所定の面積割合で導電領域を形成した。

各異方性導電フィルムによって接続する評価素子として、幅１．８ｍｍ×長さ２０ｍｍ、厚み０．５ｍｍのＩＣ基板を備え、一方の側縁に沿って複数の金メッキバンプが１列ストレートで配列されることにより、２０チャンネルが形成された評価用ＩＣを用意した。１チャンネル当たりのバンプは１０組あり、各バンプ間スペースは７μｍ、各バンプは３０μｍ×８５μｍ（２５５０μｍ²）、１５μｍ厚である。

評価用ＩＣが接続される評価用ガラス基板として、厚み０．７ｍｍ、評価用ＩＣのバンプと同サイズ同ピッチの電極パターンが形成されたＩＴＯパターングラスを用いた。

この評価用ガラス基板に異方性導電フィルムを仮貼りした後、ＩＣバンプと基板電極とのアライメントを取りながら評価用ＩＣを搭載し、緩衝材（厚さ５０μｍのテフロン（登録商標））を介して熱圧着ヘッドにより熱圧着することにより接続体サンプルを作成した。圧着条件は、２００℃、６０ＭＰａ、５ｓｅｃとした。

作成した各接続体サンプルについて、４端子法にて、信頼性試験後における導通抵抗を測定した。測定電圧は３０Ｖ、信頼性試験の条件は８５℃、８５％ＲＨ、５００ｈｒである。本実施例では、信頼性試験後の導通抵抗値が１．５Ω未満を目標値とした。

また、作成した各接続体サンプルについて、隣接するバンプ間のショート数及びショート発生割合を測定した。ショートは、隣接するバンプ間の抵抗値が１×１０⁶以下と定義し、１チャンネル当たりのバンプ１０組のうち１組以上でショートが発生した場合、当該チャンネルにおいてショートが発生したものとし、２０チャンネルのうち、何チャンネルにおいてショートが発生したかを計測した。ショート発生割合は、２０チャンネル中、ショートが発生したチャンネル数の割合を算出したものである。本実施例では、ショート発生割合が１５％以下を目標値とした。

また、作成した各接続体サンプルを断面観察することにより、粒子潰れ量（μｍ）、及び粒子潰れ割合（％）を求めた。粒子潰れ割合Ｔ（％）は、図６に示すように、接続前の導電性粒子４の粒子径ｈに対する接続後の導電性粒子４の潰れ量ｍ（＝ｈ−ｍ）の割合として求めた（Ｔ＝（ｈ−ｍ）／ｈ×１００）。

［実施例１］
実施例１では、絶縁粒子の表面に形成する導電領域の面積割合を４５％とした導電性粒子を用いた。

［実施例２］
実施例２では、絶縁粒子の表面に形成する導電領域の面積割合を５０％とした導電性粒子を用いた。

［実施例３］
実施例３では、絶縁粒子の表面に形成する導電領域の面積割合を６０％とした導電性粒子を用いた。

［実施例４］
実施例４では、絶縁粒子の表面に形成する導電領域の面積割合を７０％とした導電性粒子を用いた。

［実施例５］
実施例５では、絶縁粒子の表面に形成する導電領域の面積割合を７５％とした導電性粒子を用いた。

［比較例１］
比較例１では、絶縁粒子の表面に形成する導電領域の面積割合を０％、すなわち絶縁性粒子を用いた。

［比較例２］
比較例２では、絶縁粒子の表面に形成する導電領域の面積割合を５％とした導電性粒子を用いた。

［比較例３］
比較例３では、絶縁粒子の表面に形成する導電領域の面積割合を１０％とした導電性粒子を用いた。

［比較例４］
比較例４では、絶縁粒子の表面に形成する導電領域の面積割合を２０％とした導電性粒子を用いた。

［比較例５］
比較例５では、絶縁粒子の表面に形成する導電領域の面積割合を３０％とした導電性粒子を用いた。

［比較例６］
比較例６では、絶縁粒子の表面に形成する導電領域の面積割合を４０％とした導電性粒子を用いた。

［比較例７］
比較例７では、絶縁粒子の表面に形成する導電領域の面積割合を８０％とした導電性粒子を用いた。

［比較例８］
比較例８では、絶縁粒子の表面に形成する導電領域の面積割合を９０％とした導電性粒子を用いた。

［比較例９］
比較例９では、絶縁粒子の表面に形成する導電領域の面積割合を１００％とした導電性粒子を用いた。

表１に示すように、導電領域の面積割合を４５〜７５％とした実施例１〜５では、ショート発生割合を目標値の１５％以内とするとともに、信頼性試験後における導通抵抗も目標値の１．５Ω未満とすることができた。すなわち、実施例１〜５では、評価用基板の電極と評価用ＩＣのバンプとの良好な導通信頼性を確保するとともに、ファインピッチ化されたバンプ間スペースにおいても、隣り合うバンプ間のショートの発生を高確率で防止することができた。

一方、絶縁性粒子を用いた比較例１や、導電領域の面積割合が４５％未満の比較例２〜６では、信頼性試験後の導通抵抗が測定不能か、あるいは目標値である１．５Ω未満とならなかった。また、導電領域の面積割合が７５％超の比較例７〜９では、ファインピッチ化されたバンプ間スペースにおいて隣り合うバンプ間のショート発生割合が目標値の１５％よりも高くなった。

次いで、実施例１、実施例５、比較例６及び比較例９に係る接続体サンプルを用いて、導電性粒子の潰れ割合と導通抵抗について検討した。具体的に、各導電性粒子の潰れ割合を変えた接続体サンプルの信頼性試験後の導通抵抗を測定し、導電性粒子の潰れ割合の最適な範囲を検討した。導通抵抗の測定方法及び目標値、並びに信頼性試験の条件は、上述した実施例１と同じである。

先ず、比較例９に係る絶縁粒子の表面に形成する導電領域の面積割合を１００％とした導電性粒子について、表２に示すように潰れ割合を変えていき、導通抵抗（Ω）を測定した。その結果、潰れ割合を６．２５％から上げていくと徐々に導通抵抗が下がり、５０％を超えると上昇した。これより、導電性粒子の潰れ割合を増やすことにより電極端子やバンプとの接触面積が広がることから導通性が向上するが、５０％を超えると粒子の反発や破壊を招き、却って導通性が悪化する傾向があることが分かる。

実施例１に係る絶縁粒子の表面に形成する導電領域の面積割合を４５％とした導電性粒子について、表３に示すように潰れ割合を変えていき、導通抵抗（Ω）を測定したところ、比較例９と同様の傾向を示した。表３に示すように、実施例１に係る導電性粒子は、潰れ割合を２５％以上とすることにより、導通抵抗を目標値の１．５Ω未満とすることができ、また、５０％以下とすることにより、導通抵抗の上昇を避け良好な導通性を維持することができた。

実施例５に係る絶縁粒子の表面に形成する導電領域の面積割合を７５％とした導電性粒子について、表４に示すように潰れ割合を変えていき、導通抵抗（Ω）を測定したところ、比較例９と同様の傾向を示した。表４に示すように、実施例５に係る導電性粒子は、潰れ割合を２５％以上とすることにより、導通抵抗を目標値の１．５Ω未満とすることができ、また、５０％以下とすることにより、導通抵抗の上昇を避け良好な導通性を維持することができた。

比較例６に係る絶縁粒子の表面に形成する導電領域の面積割合を４０％とした導電性粒子について、表５に示すように潰れ割合を変えていき、導通抵抗（Ω）を測定したところ、比較例９と同様の傾向を示した。表５に示すように、比較例６に係る導電性粒子は、潰れ割合を２５％では、導通抵抗が目標値の１．５Ω未満とはならず、５０％を超えた場合にも、導通抵抗が１．５Ω以上に上昇した。

以上の結果から、本発明が適用された導電性粒子は、潰れ割合を２５〜５０％とすることで、良好な導通信頼性を得るうえで好ましいことが分かる。

１ 異方性導電フィルム、２ 剥離フィルム、３ バインダー樹脂層、４ 導電性粒子、１０ 絶縁粒子、１１ 導電領域、１２ 絶縁領域、２０ マイクロキャビティ、２１ 開口部

Claims (9)

1. 絶縁粒子を有し、
   上記絶縁粒子の表面が金属で被覆された導電領域と、
   上記導電領域が設けられていない絶縁領域とを有し、
   上記導電領域が全表面積の４５〜７５％に形成されている導電性粒子。
2. 上記絶縁粒子は、１つの上記導電領域と１つの上記絶縁領域からなる請求項１記載の導電性粒子。
3. 上記導電領域は、上記絶縁粒子の直径よりも深さの浅いマイクロキャビティ内に上記絶縁粒子を配し、上記マイクロキャビティの開口側からスパッタリング処理を施すことにより形成される請求項２記載の導電性粒子。
4. 絶縁粒子の直径よりも深さの浅いマイクロキャビティ内に上記絶縁粒子を配し、
   上記マイクロキャビティの開口側からスパッタリング処理を施すことにより、上記絶縁粒子の表面に、金属で被覆された導電領域と、上記金属で被覆されていない絶縁領域とを形成し、
   全表面積の４５〜７５％を上記導電領域とする導電性粒子の製造方法。
5. バインダー樹脂に導電性粒子が含有された導電性接着剤において、
   上記導電性粒子は、
   絶縁粒子を有し、
   上記絶縁粒子の表面が金属で被覆された導電領域と、
   上記導電領域が設けられていない絶縁領域とを有し、
   上記導電領域が全表面積の４５〜７５％に形成されている導電性接着剤。
6. 回路基板上に、導電性粒子が含有されたバインダー樹脂を有する導電性接着剤を介して電子部品を搭載し、
   上記電子部品の上から圧着ツールによって押圧し、上記回路基板及び上記電子部品の各電極間に上記導電性粒子が挟持された状態で上記バインダー樹脂を硬化させる工程を有し、
   上記導電性粒子は、
   絶縁粒子を有し、
   上記絶縁粒子の表面が金属で被覆された導電領域と、
   上記導電領域が設けられていない絶縁領域とを有し、
   上記導電領域が全表面積の４５〜７５％に形成されている回路基板に電子部品が接続された接続体の製造方法。
7. 上記圧着ツールの押圧による上記導電性粒子の潰れ割合は、２５〜５０％である請求項６記載の接続体の製造方法。
8. 回路基板上に、導電性粒子が含有されたバインダー樹脂層を有する導電性接着剤を介して電子部品を搭載し、
   上記電子部品の上から圧着ツールによって押圧し、上記回路基板及び上記電子部品の各電極間に上記導電性粒子が挟持された状態で上記バインダー樹脂を硬化させる工程を有し、
   上記導電性粒子は、
   絶縁粒子を有し、
   上記絶縁粒子の表面が金属で被覆された導電領域と、
   上記導電領域が設けられていない絶縁領域とを有し、
   上記導電領域が全表面積の４５〜７５％に形成されている回路基板に電子部品を接続する接続方法。
9. 上記圧着ツールの押圧による上記導電性粒子の潰れ割合は、２５〜５０％である請求項８記載の接続方法。

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