JP2015216073A - 回路接続材料及び回路部材の接続方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】光と光硬化性樹脂を用いた接続であっても、導通を迅速かつ良好に確保し、十分な樹脂の硬化も得られる回路接続材料及び回路部材の接続方法を提供する。【解決手段】導電粒子を含有する粒子層と、導電粒子を含有しない接着剤層とを有し、前記粒子層と前記接着剤層の両方が光硬化性樹脂及び光活性触媒を含有する回路接続材料であり、前記粒子層が光入射面とは反対側に形成されている回路接続材料。【選択図】図3
Description
本発明は回路接続材料及び回路部材の接続方法に関する。
従来、例えば液晶ディスプレイ等の基板とICチップやFCP(フレキシブル印刷配線板)といった回路部材との接続には、接着剤中に導電粒子を分散させた異方導電性接着剤が用いられている(例えば特許文献1,2参照)。回路部材を基板に実装するにあたり、従前のワイヤーボンディングに代えて、電極をフェイスダウンで直接接続する接続方法が採用されてきている。かかる接続方法では、異方導電性接着剤を介して回路部材の電極と基板の電極とを対向させ、回路部材と基板とに圧力を付与しながら熱で異方導電性接着剤を硬化させている。
近年では、電子機器の小型化・薄型化の要求に伴い、回路部材の電極の間隔や電極幅が非常に小さくなってきている。また、液晶の表示品質の向上に対応するため、ガラス基板の厚さが年々薄くなる傾向にある。
表示品質の向上には熱圧着後の基板の反り量を小さくする必要があるが、現在の熱のみを用いる実装方式では、圧着するためのツールと、回路部材を支えるステージとの温度差が大きくなるため、熱膨張差に起因する反りが発生し、反り量を小さく出来ない問題があった。
また、近年では光と光硬化性樹脂を用いた接続方法が提案されているが、この方法は光と熱を同時に併用することで通常の熱のみを用いた場合と比べて低温化が期待できる。しかし、ガラスなどの光を通す基板上に形成された回路や端子が光を透過しない素材の場合、従来の2層構成の異方導電フィルムでは光照射側(光源側)に導電粒子を含んだ層を設けているため、照射されている光が導電粒子によって反射散乱して、異方導電フィルム内部に光が十分到達せず樹脂の硬化が不十分になる問題がある。
本発明は上記課題の解決のためになされたものであり、光と光硬化性樹脂を用いた接続であっても、導通を迅速かつ良好に確保し、十分な樹脂の硬化も得られる回路接続材料及び回路部材の接続方法を提供することを目的とする。
さらには、光を通さない回路が多く接続部材上に存在する場合であっても、ドライバICとの接着を迅速かつ良好に確保でき、遮光部分の反応についても通常構成と比べて向上する回路部材の接続方法を提供することである。
さらには、光を通さない回路が多く接続部材上に存在する場合であっても、ドライバICとの接着を迅速かつ良好に確保でき、遮光部分の反応についても通常構成と比べて向上する回路部材の接続方法を提供することである。
本発明は、導電粒子を含有する粒子層と、導電粒子を含有しない接着剤層とを有し、前記粒子層と前記接着剤層の両方が光硬化性樹脂及び光活性触媒を含有する回路接続材料であり、前記粒子層が光入射面とは反対側に形成されていることを特徴とする回路接続材料に関する。
また、本発明は、相対向する第1の回路部材又は第2の回路部材の少なくとも一方が光透過性を有し、前記相対向する第1の回路部材及び第2の回路部材を、請求項1に記載の回路接続材料を介して接続する回路部材の接続方法であって、前記第1の回路部材と第2の回路部材の回路同士が対向するように前記回路接続材料を挟んで第1の回路部材と第2の回路部材とを積層する際に、前記回路接続材料の導電粒子を含有しない接着剤層を、光透過性を有する回路部材側に配置し、前記回路接続材料の導電粒子を含有する粒子層を他方の回路部材側に配置し、前記光透過性を有する回路部材を介して光を前記回路接続材料に入射させることを特徴とする回路部材の接続方法に関する。
また、本発明は、相対向する第1の回路部材又は第2の回路部材の少なくとも一方が光透過性を有し、前記相対向する第1の回路部材及び第2の回路部材を、請求項1に記載の回路接続材料を介して接続する回路部材の接続方法であって、前記第1の回路部材と第2の回路部材の回路同士が対向するように前記回路接続材料を挟んで第1の回路部材と第2の回路部材とを積層する際に、前記回路接続材料の導電粒子を含有しない接着剤層を、光透過性を有する回路部材側に配置し、前記回路接続材料の導電粒子を含有する粒子層を他方の回路部材側に配置し、前記光透過性を有する回路部材を介して光を前記回路接続材料に入射させることを特徴とする回路部材の接続方法に関する。
この回路部材の構成では、回路接続材料(以下、異方導電性接着剤とも表す)に熱を付与しながら第1の回路部材と第2の回路部材とに積層方向の圧力を付与し、その後に回路接続材料(異方導電性接着剤)に光を照射してもよい。この構成では、光を照射する光源が導電粒子の含まない接着剤層側にあるため、回路接続材料(異方導電性接着剤)に光が入射した際に、導電粒子による光の遮蔽を通常の構成よりも受けづらい。これにより、光硬化性樹脂を含む接着剤を迅速かつ良好に硬化させることができる。
また、第1の回路部材の回路(電極とも表す)と第2の回路部材の回路(電極)との間の間隔が導電粒子の径の1.5倍以下となるように回路(電極)同士を対向させることが好ましい。この場合、圧力の付与によって第1の回路部材の回路(電極)と第2の回路部材の回路(電極)との間で導電粒子が十分に捕捉され、良好な導通を実現できる。
また、第1の回路部材と第2の回路部材との積層方向から見て中央部分に位置する回路接続材料(異方導電性接着剤)が、熱及び圧力の付与によって流動を開始した後に回路接続材料(異方導電性接着剤)に光を照射することが好ましい。この場合、回路接続材料(異方導電性接着剤)を十分に流動させた後に回路接続材料(異方導電性接着剤)が硬化するので、導通を迅速かつ良好に確保できる。
また、熱及び圧力の付与から1秒以上経過した後に回路接続材料(異方導電性接着剤)に光を照射することが好ましい。この場合、回路接続材料(異方導電性接着剤)を十分に流動させた後に回路接続材料(異方導電性接着剤)が硬化するので、導通を迅速かつ良好に確保できる。
また、第1の回路部材及び第2の回路部材の少なくとも一方の基板に光透過性を有する部材を用いることが好ましい。こうすると、部材(基板)を通して回路接続材料(異方導電性接着剤)に光を簡便に照射できる。
また、熱および光を用いて圧着する際に用いるツールは石英やガラスなど光透過性を有する部材を用いることが好ましい。加熱されてもされなくても温度に特に制限はないが25℃以上が好ましく、30℃以上がより好ましく、40℃以上がさらに好ましい。
本発明により、光と光硬化性樹脂を用いた接続であっても、導通を迅速かつ良好に確保し、十分な樹脂の硬化も得られる回路接続材料及び回路部材の接続方法を提供することが可能となった。
また、本発明に係る回路部材の構成によれば、光を通さない回路が多く接続部材上に存在する場合であってもドライバICとの接着を迅速かつ良好に確保でき、遮光部分の反応についても通常構成と比べて向上することができる。
また、本発明に係る回路部材の構成によれば、光を通さない回路が多く接続部材上に存在する場合であってもドライバICとの接着を迅速かつ良好に確保でき、遮光部分の反応についても通常構成と比べて向上することができる。
以下、図面を参照しながら、本発明に係る回路部材の接続方法の好適な実施形態について詳細に説明する。以下、回路接続材料は、異方導電性接着剤とも表す。
図1は、本発明に係る回路部材の接続方法を適用して形成される接続構造体1の一例を示す断面図である。同図に示すように、接続構造体1は、互いに対向する第1の回路部材2と第2の回路部材3とを異方導電性接着剤層4によって接合することによって構成されている。
第1の回路部材2は、例えばICチップ、LSIチップ、抵抗体チップ、コンデンサチップ等といったチップ部品である。第1の回路部材2の本体部の形成材料には例えばシリコン等が用いられる。また、バンプ電極の形成材料には例えばAu等が用いられる。バンプ電極は、異方導電性接着剤層4に含有される導電粒子19よりも変形し易くなっていることが好ましい。
第2の回路部材3は、例えば第1の回路部材2に電気的に接続される回路電極15を有する部材である。第2の回路部材3は、光透過性を有する基板である。基板としては、ガラス基板、ポリイミド基板、ポリエチレンテレフタラート基板、ポリカーボネート基板、ポリエチレンナフタレート基板、ガラス強化エポキシ基板、紙フェノール基板、セラミック基板、積層板が用いられる。これらの中でも、紫外光に対する透過性に優れるガラス基板、ポリエチレンテレフタラート基板、ポリカーボネート基板、ポリエチレンナフタレート基板を用いることが好ましい。
回路部材において、回路電極の表面は、例えば金、銀、錫、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム、白金及びインジウム錫酸化物(ITO)から選ばれる1種或いは2種以上の材料で構成されている。
異方導電性接着剤層4は、例えば光硬化性成分を含有する接着剤成分、及び導電粒子を含んで形成される。光硬化性成分としては、光硬化性を示す樹脂であれば特に限定されないが、例えばアクリレート及びメタクリレート樹脂の光ラジカル発生剤による光ラジカル重合や、エポキシ樹脂及びオキセタンに代表される環状エーテル化合物の光酸発生剤による光カチオン重合、光塩基発生剤による光アニオン重合などを使用できる。また、熱ラジカル発生剤、熱塩基発生剤、熱酸発生剤を、光ラジカル発生剤、光塩基発生剤、光酸発生剤と併用することもできる。
アクリレート及びメタクリレート樹脂としては、例えばエポキシアクリレートオリゴマー、ウレタンアクリレートオリゴマー、ポリエーテルアクリレートオリゴマー、ポリエステルアクリレートオリゴマー等の光重合性オリゴマーや、トリメチロールプロパントリアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、ポリアルキレングリコールジアクリレート、ペンタエリスリトールアクリレート等の光重合性多官能アクリレートモノマー等のアクリル酸エステル、及びこれらと類似したメタクリル酸エステル等に代表される光重合型の樹脂が挙げられる。必要に応じてこれらの樹脂を単独あるいは混合して用いてもよい。接着剤硬化物の硬化収縮を抑制して柔軟性を与えるためには、ウレタンアクリレートオリゴマーを配合することが好ましい。
また、上述した光重合性オリゴマーは高粘度であるため、粘度調整のために低粘度の光重合性多官能アクリレートモノマー等のモノマーを配合することが好ましい。環状エーテル化合物としては、例えばエポキシ系樹脂及びオキセタン化合物が好適に使用できる。エポキシ系樹脂としては、例えばビスフェノールA型、ビスフェノールF型、ノボラック型、脂環式等の液状又は固形のエポキシ樹脂を好適に使用できる。特に、脂環式エポキシ樹脂を使用した場合、紫外線照射で硬化させるときの硬化速度を上げることが可能となる。
オキセタン化合物としては、例えばキシリレンジオキセタン、3−エチル−3−(ヒドロキシメチル)オキセタン、3−エチル−3−(ヘキシルオキシメチル)オキセタン、3−エチル−3−(フェノキシメチル)オキセタンビス{[1−エチル(3−オキセタニル)]メチル}エーテル等を使用できる。
光ラジカル発生剤としては、ベンゾインエチルエーテル、イソプロピルベンゾインエーテル等のベンゾインエーテル、ベンジル、ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン等のベンジルケタール、ベンゾフェノン、アセトフェノン等のケトン類及びその誘導体、チオキサントン類、ビイミダゾール類等が挙げられる。これらの光開始剤に、必要に応じてアミン類、イオウ化合物、リン化合物等の増感剤を任意の比で添加してもよい。この際、用いる光源の波長や所望の硬化特性等に応じて最適な光ラジカル発生剤を選択する必要がある。
光塩基発生剤は、紫外線や可視光などの光照射によって分子構造が変化し、或いは分子内で開裂が起こることによって、速やかに1種類以上の塩基性物質又は塩基性物質に類似する物質を生成する化合物である。ここでいう塩基性物質は、1級アミン類、2級アミン類、3級アミン類、並びにこれらのアミン類が1分子中に2個以上存在するポリアミン類及びその誘導体、イミダゾール類、ピリジン類、モルホリン類及びその誘導体である。また、2種類以上の光照射によって塩基性物質を発生する化合物を併用してもよい。
また、α−アミノアセトフェノン骨格を有する化合物を好適に用いることができる。当該骨格を有する化合物は、分子中にベンゾインエーテル結合を有しているため、光照射によって分子内で容易に開裂し、これが塩基性物質として作用する。α−アミノアセトフェノン骨格を有する化合物の具体例としては、(4−モルホリノベンゾイル)−1−ベンジル−1−ジメチルアミノプロパン(チバスペシャリティケミカルズ社製:イルガキュア369)や、4−(メチルチオベンゾイル)−1−メチル−1−モルホリノエタン(チバスペシャリティケミカルズ社製:イルガキュア907、「イルガキュア」は登録商標)などの市販の化合物、又はその溶液が挙げられる。
本発明で使用する光酸発生剤は、主に180〜750nmの波長成分を含む活性光線の照射によりカチオン種を発生する化合物であれば、特に制限なく公知のものを使用することができる。このようなものとしては、芳香族ジアゾニウム塩、芳香族スルホニウム塩、芳香族ヨードニウム塩、ホスホニウム塩、ピリジニウム塩、セレノニウム塩等のオニウム塩や金属アレーン錯体、シラノール/アルミニウム錯体等の錯体化合物、ベンゾインシレート、o−ニトロベンジルトシレート等を用いることが出来る。この中でも特に、芳香族スルホニウム塩または脂肪族スルホニウム塩等のスルホニウム塩、芳香族ヨードニウム塩に代表されるヨードニウム塩、鉄−アレーン錯体はカチオン種発生効率が高いため、好適である。また、これら光酸発生剤が塩構造である場合には、塩を形成する際の対アニオンとしてはヘキサフルオロアンチモネート、ヘキサフルオロフォスフェネート、テトラフルオロボレート、テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート等が反応性の点で好適に用いられる。
また、トリアリールシリルパーオキサイド誘導体、アシルシラン誘導体、α−スルホニロキシケトン誘導体、α−ヒドロキシメチルベンゾイン誘導体、ニトロベンジルエステル誘導体、α−スルホニルアセトフェノン誘導体など、光照射又は加熱によって有機酸を発生する化合物を使用することができる。特に、光照射又は加熱時の酸発生効率の観点から、サンアプロ株式会社製CPIシリーズ、旭電化工業株式会社アデカオプトマーSPシリーズ、旭電化工業株式会社アデカオプトンCPシリーズ、UnionCArBiDe社製CyrACureUVIシリーズ、チバスペシャリティケミカルズ社製IrgACureシリーズを用いることが好ましい。さらに、必要に応じて、アントラセンやチオキサントン誘導体に代表される公知の一重項増感剤や三重項増感剤を併用できる。
光ラジカル発生剤、光塩基発生剤、光酸発生剤の配合量は、接着剤組成物100質量部中、0.01質量部〜30質量部で配合することが好ましい。0.01質量部未満では硬化不足となり、接着力が低下するおそれがある。また、30質量部を超えると、比較的低分子量物が多くなるため、硬化性成分が表面に染み出して接着力が低下するおそれがある。
その他の成分としては光散乱性微粒子、膜形成成分、シランカップリング剤などが挙げられる。
導電性微粒子含有層および接着剤層の少なくとも一方に光散乱性微粒子を含んでいてもよい。前記光散乱性微粒子は光を散乱させる効果を持つ微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出来る。光散乱性微粒子の例としては金属酸化物などが挙げられる。前記金属酸化物としては特に制限はないが、酸化チタン、酸化亜鉛などを用いるのが好ましい。光散乱性が優れる点では酸化チタンがより好ましい。前記酸化チタンはアナターゼ型、ルチル型、ブルッカイト型のいずれであってもよいが、光散乱性が優れている点でアナターゼ型が好ましい。
導電性微粒子含有層および接着剤層の少なくとも一方に光散乱性微粒子を含んでいてもよい。前記光散乱性微粒子は光を散乱させる効果を持つ微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出来る。光散乱性微粒子の例としては金属酸化物などが挙げられる。前記金属酸化物としては特に制限はないが、酸化チタン、酸化亜鉛などを用いるのが好ましい。光散乱性が優れる点では酸化チタンがより好ましい。前記酸化チタンはアナターゼ型、ルチル型、ブルッカイト型のいずれであってもよいが、光散乱性が優れている点でアナターゼ型が好ましい。
膜形成樹脂としては特に制限はないが、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の樹脂が挙げられる。これらのうち、単独でも複数組み合わせてもよいが、接続信頼性などの観点から少なくとも1種類はフェノキシ樹脂とすることが好ましい。
上記フェノキシ樹脂はビスフェノールAとエピクロルヒドリンから合成されるものであり、合成したものを用いても市販品を用いてもよい。また、配合量は目的に応じて適宜選択することができる。シランカップリング剤としては特に制限はなく、エポキシ系、アクリル系、チオール系、アミン系など目的に応じて適宜選択することが出来る。また、配合量も目的に応じて適宜選択することが出来る。
図1に示すように、接続構造体1において、導電粒子19は、僅かに扁平に変形しつつ、第1の回路部材2のバンプ電極12と第2の回路部材3の回路電極15とに食い込むようにしてバンプ電極12と回路電極15との間に介在している。これにより、第1の回路部材2のバンプ電極12と第2の回路部材3の回路電極15との間の電気的な接続が実現されると同時に、対向バンプ電極間の電気的な絶縁及び隣接回路電極間の電気的な絶縁が実現されている。
導電粒子としては、Au、Ag、Ni、Cu、はんだ等の金属粒子やカーボン、またはガラス、セラミック、プラスチックの非導電粒子にAu、Ag、白金等の貴金属類を被覆した粒子が使用される。金属粒子の場合には表面の酸化を抑えるため、貴金属類で被覆したものが好ましい。かかる粒子のなかで、プラスチックを核体としてAu、Ag等で被覆した粒子や熱溶融金属粒子は、接続時の加熱加圧によって変形し易い。したがって、バンプ電極及び回路電極の高さバラツキが吸収され、接触面積が増加して信頼性が向上するので好ましい。貴金属類の被覆層の厚さは、100Å以上、好ましくは300Å以上であれば、良好な接続が得られる。
また、導電粒子のめっき最外層の表面に、粒径が20nm〜500nm程度の絶縁微粒子が配置されていることが好ましい。絶縁微粒子は、有機化合物、無機酸化物のいずれであってもよく、両方を混合したものであってもよい。絶縁微粒子の粒径は、BET法による比表面積換算法、又はX線小角散乱法によって測定可能である。平均粒径が20nm未満である場合、絶縁性微粒子が絶縁膜として作用せずに隣接回路電極間の一部が短絡するおそれがある。一方、平均粒径が500nmを超えると、対向バンプ電極間で十分な導電性が得られなくなるおそれがある。
導電粒子は、接着剤成分100体積%に対して、例えば0.1〜50体積%、より好ましくは0.1〜20体積%の範囲で用途により適宜配合される。これにより、バンプ電極と回路電極との間に十分な数の導電粒子7を介在させることができる。
上記膜形成成分や導電粒子を含む樹脂組成物をPET樹脂などで形成された離形フィルム上に塗布、乾燥することでフィルム状接着剤を得ることができる。その際に、導電性粒子を含まない層と、導電性粒子を含む層を貼りあわせることで異方導電性フィルムとする。以下、異方導電性接着剤(回路接続材料)は、異方導電性フィルムとも表す。
また、異方導電性フィルムの厚みは、例えば2μm〜50μmであることが好ましく、その中で導電粒子含有層と接着剤層の厚み構成としては特に制限なく適宜選択することができる。しかし、異方導電性フィルムの厚みが2μm未満の場合、第1の回路部材2と第2の回路部材3との間の異方導電性フィルムが充填不足となるおそれがある。一方、異方導電性フィルムの厚みが50μmを超えると、第1の回路部材2と第2の回路部材3との間の導通の確保が困難となるおそれがある。
続いて、上述した接続構造体の形成に用いる回路部材の接続方法について説明する。加熱加圧と同時に光照射工程を備えるが、光の照射方向は異方導電フィルムに対して、光透過性基板側から照射する工程を備えていれば、特に制限はない。
例えば、図2に示すように、回路部材6と、光透過性を有する回路部材8とを、異方導電性接着剤(回路接続材料)7を介し、積層し、光透過性を有する回路部材8側を、光透過性を有する支持ステージ9上に、配置し、加熱押圧部材5により、加熱加圧し、さらに、光照射部10から光を照射し、接続構造体を作製する。
例えば、図2に示すように、回路部材6と、光透過性を有する回路部材8とを、異方導電性接着剤(回路接続材料)7を介し、積層し、光透過性を有する回路部材8側を、光透過性を有する支持ステージ9上に、配置し、加熱押圧部材5により、加熱加圧し、さらに、光照射部10から光を照射し、接続構造体を作製する。
加熱と光照射前に異方導電フィルム上に電子部品(回路部材)を配置するが、このとき異方導電フィルムの導電粒子含有層が電子部品の端子と接している状態となる。異方導電フィルムへの光の照射は光透過性基板側から行われるが、これは光の照射が基板越しに行われることを意味する。通常の構成であれば基板側に導電粒子含有層が配置されるため、導電粒子による光の遮蔽が起こってしまい、電子部品側に配置された接着剤層まで光が十分に供給されず、加熱および光照射によって反応を進行させても反応が不十分になってしまう。
しかし、本発明の構成によれば電子部品側に導電粒子含有層、基板側に接着剤層を設けているため、通常の構成より光を透過させやすく、加熱および光照射した際に反応が進行しやすい。また、接着剤層または導電粒子含有層の少なくともいずれかに光散乱性微粒子を含有させることでさらに優れた硬化性を得ることも出来る。
しかし、本発明の構成によれば電子部品側に導電粒子含有層、基板側に接着剤層を設けているため、通常の構成より光を透過させやすく、加熱および光照射した際に反応が進行しやすい。また、接着剤層または導電粒子含有層の少なくともいずれかに光散乱性微粒子を含有させることでさらに優れた硬化性を得ることも出来る。
光の種類に特に制限はないが、導電粒子含有層および接着剤層に含まれる光硬化性樹脂を硬化させやすい点で紫外線が好ましい。紫外線の波長に特に制限はないが、200〜400nmが好ましく、300〜400nmがさらに好ましい。紫外線を発する光源に特に制限はないが、LEDランプ、YAGレーザー、キセノンランプ、ハロゲンランプ、高圧水銀灯など目的に応じて適宜選択することが出来る。
光を照射する工程と加熱および加圧する工程は、どちらを先に行ってもよいが、加熱および加圧する工程は光の照射を行う前に開始することが好ましい。前記の加熱および加圧する工程を行う処理は、特に制限はないが加熱押圧部材を用いて行うことが好ましい。例えば加熱機構を有する押圧部材などが上げられる。加熱機構を有する押圧部材としてはヒートツールなどが挙げられる。ヒートツールによる加熱温度に特に制限はないが、50℃〜120℃が好ましく、60℃〜100℃であればさらに好ましい。加圧する際の圧力に制限はないが、0.1〜100MPaであることが好ましい。また、加熱および加圧の時間としては特に制限はないが、0.5〜100秒間であることが好ましい。
また、必要に応じて加熱および加圧する際に、光透過性基板を支持するステージを予め加熱しておくことも可能である。加熱する温度としては特に制限はないが、25〜120℃であることが好ましい。ステージの材質はポリカーボネート、石英、石英ガラス、セラミックなど光透過性を有するのであれば特に制限はないが、例えば耐熱性、透明性の観点から石英ガラスを用いることが好ましい。
本発明の接続方法について説明する。図3〜図6は本発明の接続方法を説明するための概略図である。まず光透過性を有する回路部材16側の回路電極15に導電粒子を含まない接着剤層14が接するように異方導電性接着剤(回路接続材料)7を貼り付ける。その貼り付けた異方導電性接着剤(回路接続材料)7の導電粒子19を含む粒子層13に接するようにバンプ電極12を有する回路部材11を配置する。この時点では、まだ光透過性を有する回路部材16側の回路電極15と、回路部材11側のバンプ電極12は接続されていない。そして、前記回路部材11の上から加熱押圧部材(図示しない)を用いて、回路部材11に加熱および加圧し、同時に光透過性を有する回路部材16越しに、光源より異方導電性接着剤(回路接続材料)7へ光を照射することで、回路電極15とバンプ電極12が異方導電接続される。
この際に、通常の構成では回路部材側に導電粒子含有の粒子層があるため、一方の回路部材側の接着剤層まで光が充分に供給されないが、本発明の構成を用いることで一方の回路部材側の異方導電性接着剤(異方導電フィルム)まで光を十分供給することができる。また、接着剤層もしくは導電粒子含有層の少なくとも一方に光散乱性微粒子を含有させることでフィルム内に入射した光を散乱させることができるため、さらに良好な硬化を得ることが出来る。
以下に、本発明に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれに制限されるものではない。また、異方導電性接着(回路接続材料剤)は、異方導電フィルムと表す。
(実施例1)
エポキシ化合物としてビスフェノールA型エポキシ樹脂(三菱化学株式会社製、YL983U、製品名)、光カチオン発生剤としてスルホニウム塩、ポリマとしてフェノキシ樹脂と高分子量エポキシ(三菱化学株式会社製、jER1010、商品名)、無機フィラーとしてシリカ微粒子を用いて混合ワニスを作製した。また導電粒子として、PMMA(ポリメタクリル酸メチル)を核とする粒子の表面に、ニッケル層を設けた導電粒子を作製し、前記ニッケル層の表面にニッケル突起を形成した粒子を作製して樹脂中に前記導電粒子を30体積%配合分散させ、混合ワニスを作製した。前記混合ワニスを厚み50μmのフッ素樹脂フィルムに塗工装置を用いて塗布し、70℃、5分の熱風乾燥によって厚みが8μmの導電粒子を含有する粒子層(A)を得た。
エポキシ化合物としてビスフェノールA型エポキシ樹脂(三菱化学株式会社製、YL983U、製品名)、光カチオン発生剤としてスルホニウム塩、ポリマとしてフェノキシ樹脂と高分子量エポキシ(三菱化学株式会社製、jER1010、商品名)、無機フィラーとしてシリカ微粒子を用いて混合ワニスを作製した。また導電粒子として、PMMA(ポリメタクリル酸メチル)を核とする粒子の表面に、ニッケル層を設けた導電粒子を作製し、前記ニッケル層の表面にニッケル突起を形成した粒子を作製して樹脂中に前記導電粒子を30体積%配合分散させ、混合ワニスを作製した。前記混合ワニスを厚み50μmのフッ素樹脂フィルムに塗工装置を用いて塗布し、70℃、5分の熱風乾燥によって厚みが8μmの導電粒子を含有する粒子層(A)を得た。
エポキシ化合物としてビスフェノールF型エポキシ樹脂(三菱化学株式会社製、YL983U、製品名)、光カチオン発生剤としてスルホニウム塩、ポリマとしてフェノキシ樹脂、無機フィラーとしてシリカ微粒子を用いて混合ワニスを作製した。厚み50μmのフッ素樹脂フィルムに塗工装置を用いて塗布し、70℃、5分の熱風乾燥によって厚みが8μmの導電粒子を含有しない接着剤層(B)を得た。
得られた導電粒子を含有する粒子層(A)と、導電粒子を含有しない接着剤層(B)を50℃に加温しながらラミネーターを通して貼り合わせることで、本発明の、二層構成の異方導電性フィルム(i)を得た。
(比較例1)
比較例として、接着剤層(B)の樹脂組成に導電粒子を含有させた導電粒子を含有する粒子層(C)と、粒子層(A)の樹脂組成から導電粒子を排除した導電粒子を含有しない接着剤層(D)を作製し、前記粒子層(A)と接着剤層(B)を貼りあわせた時と同様の工程で貼り合せ、比較例の、前記(C)と(D)からなる二層構成の異方導電フィルム(ii)を準備した。
比較例として、接着剤層(B)の樹脂組成に導電粒子を含有させた導電粒子を含有する粒子層(C)と、粒子層(A)の樹脂組成から導電粒子を排除した導電粒子を含有しない接着剤層(D)を作製し、前記粒子層(A)と接着剤層(B)を貼りあわせた時と同様の工程で貼り合せ、比較例の、前記(C)と(D)からなる二層構成の異方導電フィルム(ii)を準備した。
(評価方法)
ガラス基板20上に蒸着された金属配線22、23に対して異方導電フィルム21を貼り付け例の模式図を図7、図8に示した。図7の基板(1)は、3×8mmの大きさの金属パッド22を2つ有し、図8の基板(2)は、100μm×2mmの配線23が200μmピッチで並んでいるパターンである。
ガラス基板20上に蒸着された金属配線22、23に対して異方導電フィルム21を貼り付け例の模式図を図7、図8に示した。図7の基板(1)は、3×8mmの大きさの金属パッド22を2つ有し、図8の基板(2)は、100μm×2mmの配線23が200μmピッチで並んでいるパターンである。
上記製法で得られた異方導電性フィルム(i)、(ii)を、図9、図10に示すように、図7の基板(1)では3×25mmの大きさで、図8の基板(2)では2×40mmの大きさで切り出して貼り付けた。なお、異方導電フィルム(i)を貼り付ける場合は導電粒子を含有しない接着剤層(B)側のフッ素樹脂フィルムを剥がしながら、基板の配線(回路)面に、貼り付けた。また、異方導電フィルム(ii)を貼り付ける場合は導電粒子を含有する粒子層(C)側のフッ素樹脂フィルムを剥がしながら、基板の配線(回路)面に、貼り付けた。
この異方導電性フィルム(i)又は(ii)を、貼り付けた基板(1)を、熱圧着装置(テノニーズ株式会社製)を用いてフッ素樹脂フィルムの上から100℃で5秒間の加熱加圧と同時にステージ下方より1000mJ(250mW×4s)の紫外線照射を行い、評価用の基板を作製した。
同様に、この異方導電性フィルム(i)、又は(ii)を、貼り付けた基板(2)を、熱圧着装置(テノニーズ株式会社製)を用いてフッ素樹脂フィルムの上から100℃で5秒間の加熱加圧と同時にステージ下方より1000mJ(250mW×4s)の紫外線照射を行い、評価用の基板を作製した。
同様に、この異方導電性フィルム(i)、又は(ii)を、貼り付けた基板(2)を、熱圧着装置(テノニーズ株式会社製)を用いてフッ素樹脂フィルムの上から100℃で5秒間の加熱加圧と同時にステージ下方より1000mJ(250mW×4s)の紫外線照射を行い、評価用の基板を作製した。
評価用の基板の金属パッド及び金属配線部上の異方導電性フィルム(i)、(ii)には下方より照射された光が直接当たらない状態となる。そのため、前記方法で作製した評価用の基板の金属パッド及び金属配線中央部に存在する硬化物の反応率を測定することで本発明の構成を用いることによる光の当たらない遮光部反応性向上の効果を確認した。
遮光部の反応性を確認するために、それぞれの基板における遮光部分中央の異方導電性フィルム硬化物を、先端が5μm程度の針を用いてサンプリングし、FT−IR(FT−720 HORIBA製作所製)を用いてエポキシの転化率を求めた。サンプリングは3回行い、前記転化率はその平均値とした。サンプリング範囲17,18については、図11、図12に示す。
FT−IRの測定結果より、基板(1)において、比較例の異方導電性フィルム(ii)では遮光部中央の平均のエポキシ転化率が2.4%であったのに対し、本発明の構成による異方導電性フィルム(i)では13%と転化率の向上が見られた。
また、基板(2)においても比較例の構成の異方導電フィルム(ii)では平均のエポキシの転化率が17%であったのに対し、本発明による構成では43%と転化率の向上が見られた。
また、基板(2)においても比較例の構成の異方導電フィルム(ii)では平均のエポキシの転化率が17%であったのに対し、本発明による構成では43%と転化率の向上が見られた。
1:接続構造体、2:第1の回路部材、3:第2の回路部材、4:異方導電性接着剤層(加熱加圧後)、5:加熱押圧部材、6:回路部材、7:異方導電性接着剤(回路接続材料)、8:光透過性を有する回路部材、9:光透過性を有する支持ステージ、10:光照射部、11:回路部材、12:回路(バンプ電極)、13:導電粒子を含む粒子層、14:導電粒子を含まない接着剤層、15:光透過性を有する回路部材上の回路(回路電極)、16:光透過性を有する回路部材、17:サンプリング範囲(50×100μm)、18:サンプリング範囲(100×20μm)、19:導電粒子、20:ガラス基板、21:異方導電フィルム、22:金属配線(金属パッド)、23:金属配線。
Claims (2)
- 導電粒子を含有する粒子層と、導電粒子を含有しない接着剤層とを有し、前記粒子層と前記接着剤層の両方が光硬化性樹脂及び光活性触媒を含有する回路接続材料であり、前記粒子層が光入射面とは反対側に形成されていることを特徴とする回路接続材料。
- 相対向する第1の回路部材又は第2の回路部材の少なくとも一方が光透過性を有し、前記相対向する第1の回路部材及び第2の回路部材を、請求項1に記載の回路接続材料を介して接続する回路部材の接続方法であって、前記第1の回路部材と第2の回路部材の回路同士が対向するように前記回路接続材料を挟んで第1の回路部材と第2の回路部材とを積層する際に、前記回路接続材料の導電粒子を含有しない接着剤層を、光透過性を有する回路部材側に配置し、前記回路接続材料の導電粒子を含有する粒子層を他方の回路部材側に配置し、前記光透過性を有する回路部材を介して光を前記回路接続材料に入射させることを特徴とする回路部材の接続方法。
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JP2011150975A (ja) * | 2010-01-25 | 2011-08-04 | Hitachi Chem Co Ltd | 異方導電性フィルム |
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- 2014-05-13 JP JP2014099534A patent/JP2015216073A/ja active Pending
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