JP2016131152A - 異方導電性フィルム - Google Patents
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Abstract
Description
本発明において、導電粒子2の粒子径(即ち、導電粒子径D)は、接続する基板の表面が平坦である場合だけでなく、セラミック製モジュール基板のように表面にうねりがある場合でも安定した導通がとれるようにする点から、10μm以上、好ましくは15μm以上、より好ましくは20μm以上とする。また、入手容易性の点から、導電粒子2は好ましくは50μm以下、より好ましくは30μm以下とする。
本発明において、導電粒子2は絶縁接着剤層3に平面視で規則配列しており、本実施例の異方導電性フィルム1Aでは平面視で正方格子に配列している。なお、本発明において導電粒子2の規則配列は、導電粒子の平面配置に粗密のばらつきができないように規則的に配列していればよい。例えば、フィルムの長手方向に面積1mm×1mmの領域を10箇所抽出し、各領域における導電粒子の粒子密度を測定した場合の粒子密度の最大値と最小値との差が、各領域の粒子密度の平均に対して20%未満となるようにする。そのために導電粒子を斜方格子、長方格子、6方格子等に格子配列させてもよい。このように規則的に配列させることにより、端子が形成されている接続面にうねりがあっても導電粒子が端子に捕捉されやすくなり、導通不良やショートの発生を顕著に低減させることができる。また、アライメントマークにより電子部品を位置合わせして接続する場合に、基板面のうねりによりアライメントマークがズレても導電粒子が端子で捕捉され、確実に導通をとることができる。
導電粒子2の粒子密度は、導通信頼性の点から20〜2000個/mm2が好ましく、40〜1500個/mm2がより好ましく、150〜850個/mm2が更により好ましい。
導電粒子2自体の構成は、公知の異方導電性フィルムに用いられているものの中から適宜選択して使用することができる。例えば、ニッケル、コバルト、銀、銅、金、パラジウムなどの金属粒子、コア樹脂粒子を金属被覆した金属被覆樹脂粒子などが挙げられる。2種以上を併用することもできる。ここで、金属被覆樹脂粒子の金属被覆は、無電解メッキ法、スパッタリング法等の公知の金属膜形成方法を利用して形成することができる。コア樹脂粒子は、樹脂のみから形成してもよく、導通信頼性の向上のために導電微粒子を分散させたものとしてもよい。
絶縁接着剤層3としては、公知の異方導電性フィルムで使用される絶縁性樹脂層を適宜採用することができる。例えば、アクリレート化合物と光ラジカル重合開始剤とを含む光ラジカル重合型樹脂層、アクリレート化合物と熱ラジカル重合開始剤とを含む熱ラジカル重合型樹脂層、エポキシ化合物と熱カチオン重合開始剤とを含む熱カチオン重合型樹脂層、エポキシ化合物と熱アニオン重合開始剤とを含む熱アニオン重合型樹脂層等を使用することができる。また、これらの樹脂層は、必要に応じて、それぞれ重合したものとすることができる。また、絶縁接着剤層3を、単一の樹脂層から形成しても、複数の樹脂層から形成してもよい。
導電粒子2が平面視で規則配列し、かつフィルム厚方向のばらつき幅が導電粒子径Dの10%未満となるように異方導電性フィルム1Aを製造する方法としては、導電粒子2の配置に対応した凸部を有する金型を平坦な金属プレートに機械加工やレーザー加工、フォトリソグラフィなどの方法で作製し、その金型に硬化性樹脂を充填し、硬化させることにより凹凸が反転した樹脂型を作製し、この樹脂型を導電粒子用マイクロキャビティとし、その凹部に導電粒子を入れ、その上に絶縁接着剤層形成用組成物を充填し、硬化させ、型から取り出せばよい。型から取り出した樹脂層上には、必要に応じて、絶縁接着剤層を形成する樹脂層をさらに積層してもよい。このように型への導電粒子の充填工程と、型への絶縁接着剤層の充填、剥離工程を別個に行うことにより、導電粒子を型の底部に留まらせることができるので、導電粒子のフィルム厚方向のばらつき幅を抑制することができる。
本発明の異方導電性フィルムは、種々の態様をとることができる。
例えば、絶縁接着剤層3を複数の樹脂層から形成するにあたり、図4に示した異方導電性フィルム1Dのように、絶縁接着剤層3を接着層4とUV硬化層5から形成し、各導電粒子2をUV硬化層5の表面に当接するように配置する。そして、UV硬化層5上にタック層6を設ける。
異方導電性フィルム1Aは、フレキシブル基板、ガラス基板などの第1電子部品の接続端子と、カメラモジュール、ICモジュール、ICチップなどの第2電子部品の接続端子との異方導電性接続に使用することができる。この場合、セラミック製モジュール基板のように表面に高さ20〜50μm程度のうねりがあっても、うねりの凸部にある端子も凹部にある端子も、それぞれ対向する端子と良好に導通接続することができる。また、異方導電性接続するのに好適な端子としては、幅20〜1000μm、ピッチ40〜1500μmをあげることができる。
実施例1〜10、比較例1〜6
(1)異方導電性フィルムの製造
表1A及び表1Bに示すように、所定の粒子径の導電粒子(積水化学工業(株)、ミクロパール)を、絶縁接着剤層に格子状又はランダムに配置した異方導電性フィルムを作製した。この場合、絶縁接着剤層を形成するために、フェノキシ樹脂(新日鉄住金化学(株)、YP−50)60質量部、マイクロカプセル型潜在性硬化剤(旭化成イーマテリアルズ(株)、ノバキュアHX3941HP)40質量部、シリカフィラー(日本アエロジル(株)、AEROSIL R200)20質量部からアニオン系エポキシ樹脂組成物を調製し、それをフィルム厚50μmのPETフィルム上に塗布し、80℃のオーブンにて5分間乾燥させ、PETフィルム上に絶縁性樹脂からなる粘着層を形成した。
フレキシブルプリント基板(銅配線:ライン/スペース(L/S)=100μm/100μm、端子高さ:12μm、ポリイミド厚み:25μm)とアルミナ製セラミック基板(金/タングステン配線:ライン/スペース(L/S)=100μm/100μm、配線高さ:10μm、基板厚み:0.4mm)を(1)で製造した異方導電性フィルム(フィルム幅1.2mm)を用いて、加圧ツール幅1mmで、加熱加圧(180℃、1MPa、20秒)し、接続構造体を得た。
接続構造体からフレキシブルプリント基板を除去し、フレキシブルプリント基板とセラミック基板を観察することにより、セラミック基板のうねりの凸部にある端子と凹部にある端子のそれぞれ1000個について、各端子に捕捉されている導電粒子の数から次式により捕捉効率を算出し、その平均値(Ave)と最小値(Min)を求めた。
捕捉効率=(観察された捕捉数/理論捕捉数)×100
理論捕捉数=(粒子密度×端子面積)
接続構造体の導通抵抗を、デジタルマルチメータ(34401A、アジレント・テクノロジー(株)製)を使用し、4端子法にて、電流1mAを流して測定した。測定された抵抗値が2Ω以下をOKとし、2Ωを超えるものをNGとした。
接続構造体を温度85℃、湿度85%RHの恒温槽に500時間おいた後の導通抵抗を、(b)と同様に測定し、その導通抵抗が2Ω以下であり、導通抵抗に上昇がなかったものをOKとし、それ以外をNGとした。
接続構造体の100μmの端子間スペース450箇所について、配線間スペース全体にまたがっている粒子の連なりをカウントした。そのような連なりが1つでもあると絶縁性評価としてはNGとなる。
接続構造体の100μmの端子間スペース450箇所について、導電粒子の50μm以上の連なりをカウントした。
異方導電性フィルムのフィルム厚方向の粒子位置を、フレキシブルプリント基板側に向けたフィルム表面からの距離(FPC側距離)とセラミック基板側に向けたフィルム表面からの距離(セラミック基板側距離)として測定した。この測定は異方導電性フィルムの断面を顕微鏡観察することにより行った。
なお、各実施例及び比較例において、フィルム厚方向の導電粒子の位置のばらつき幅は導電粒子径の10%未満であった。
PETフィルム上に形成されている異方導電性フィルムを、セラミック基板に仮貼り(60℃、1MPa、1秒)後、PETフィルムを剥離したときの異方導電性フィルムのめくれの有無を目視で観察し、めくれの無い場合をOK、めくれのある場合をNGとした。
接続構造体のフレキシブルプリント基板とセラミック基板の接着強度を引っ張り試験機による90度剥離により測定した。この接着強度は、6N以上の場合にOK、6N未満の場合にNGと評価される。
接続構造体のフレキシブルプリント基板とセラミック基板の接合部分からの樹脂のはみ出しが無いか、または1mm未満の場合をOKとし、樹脂のはみ出しが1mm以上をNGとした。
(a)、(b)、(c)、(d)、(g)、(h)、(i)、(j)の評価においてすべてOKの場合をOK、一つでもNGがある場合をNGとした。
また、比較例6からフィルム厚さが導電粒子径の2.5倍を超えると接続構造体から樹脂がはみ出し易いことがわかる。
(1)異方性導電フィルムの製造
導電粒子の粒子密度のばらつきや、フィルム厚方向の導電粒子の位置のばらつきが、端子の有効接続面積を変えた場合の導電粒子の捕捉性やショートの発生に及ぼす影響を調べるため、実施例1に準じて、粒子径20μmの導電粒子(積水化学工業(株)、ミクロパール)を4方格子で平面視の粒子密度(即ち、平均粒子密度)250個/mm2に配列させた異方導電性フィルム(フィルム厚25μm)(実施例11)を作製した。また、比較例2に準じて、粒子径20μmの導電粒子を表2に示す平均粒子密度でランダムに配置した異方導電性フィルム(フィルム厚25μm)(比較例7〜10)を作製した。この場合、絶縁接着剤層は、2官能アクリレート(A−200、新中村化学工業(株))30質量部、フェノキシ樹脂(YP50、東都化成(株))40質量部、ウレタンアクリレート(U−2PPA、新中村化学工業(株))20質量部、リン酸エステル型アクリレート(PM−2、日本化薬(株))5質量部、脂肪族系過酸化物(パーロイルL、日本油脂(株))3質量部、ベンジルパーオキサイド(ナイバーBW、日本油脂(株))2質量部から調製した。
(1)で作製した異方導電性フィルムの平面視における導電粒子の粗密のばらつきを、それぞれのフィルムについて、フィルムの長手方向に、面積1mm×1mmの領域を10箇所抽出し、各領域における導電粒子の平面視の粒子密度を測定し、その最大値と最小値との差Δdを求め、その差Δdの平均粒子密度に対する割合を求めた。結果を表2に示す。
(1)で作製した異方導電性フィルムについて、フィルム厚方向の導電粒子の位置のばらつき幅を評価するために、電子顕微鏡によりフィルム断面を観察し、そのフィルム断面における連続した200個の導電粒子について、フィルム面の一方と導電粒子との距離を測定し、200個の測定値の最大と最小の差を求めた(N=200)。結果を表2に示す。
フレキシブルプリント基板(銅配線、ライン/スペース(L/S)=100μm/100μm、端子数150本)と、セラミック基板(金/タングステン配線、ライン/スペース(L/S)=100μm/100μm、端子数150本)とを、(1)で作製した異方導電性フィルム(フィルム幅1.2mm)を用いてツール幅1mmで加熱加圧し(150℃、2MPa、6秒)、評価用接続構造体を得た。この場合、図10A、図10Bに示すように、フレキシブルプリント基板20の端子21とセラミック基板30の端子31とを所定幅ずらして対向させ、対向する端子毎の有効接続面積(図10Aにおいてドットで塗りつぶした部分の面積)Svを概略次の5通りに異ならせた。
有効接続面積1:45000μm2
有効接続面積2:50000μm2
有効接続面積3:60000μm2
有効接続面積4:80000μm2
有効接続面積5:100000μm2
A:5以上(実用上、好ましい)
B:3〜4個(実用上、問題なし)
C:2個未満(実用上、問題あり)
(4)と同様にして対向する端子をずらし、端子間距離Ls(図10B)が、概略次のように異なる5通りの評価用接続構造体を得た。
端子間距離a:35μm
端子間距離b:50μm
端子間距離c:60μm
端子間距離d:70μm
端子間距離e:80μm
1x、1y 異方導電性フィルムの表面
2、2a、2b 導電粒子
2A 導電粒子の配置領域
3 絶縁接着剤層
4 接着層
5 UV硬化層(絶縁接着剤層)
6 タック層
7 アライメントマーク
8 抜きしろ
10 カメラモジュール
11 セラミック基板
12 レンズ
13 光学フィルタ
14 チップ
15 端子
16 アライメントマーク
D 導電粒子径
L1 配列ピッチ
L2 異方導電性フィルムの厚さ
L3 異方導電性フィルムの一方の表面と導電粒子との距離
L4 異方導電性フィルムの他方の表面と導電粒子との距離
Ls 端子間距離
Sv 有効接続面積
Claims (8)
- 絶縁接着剤層と、該絶縁接着剤層に平面視で規則配列した導電粒子を含む異方導電性フィルムであって、導電粒子径が10μm以上であり、該フィルムの厚さが導電粒子径の等倍以上3.5倍以下であり、該フィルムの厚さ方向の導電粒子の位置のばらつき幅が導電粒子径の10%未満である異方導電性フィルム。
- 異方導電性フィルムの厚さが導電粒子径の等倍以上2.5倍以下である請求項1記載の異方導電性フィルム。
- 異方導電性フィルムの一方の表面と各導電粒子との距離が導電粒子径の10%以上である請求項1又は2記載の異方導電性フィルム。
- 異方導電性フィルムの長手方向に面積1mm×1mmの領域を10個抽出し、各領域の平面視の粒子密度を測定した場合の最大値と最小値との差が、各領域の粒子密度の平均の20%未満である請求項1〜3のいずれかに記載の異方性導電フィルム。
- 導電粒子の粒子密度が20〜2000個/mm2である請求項1〜4のいずれかに記載の異方導電性フィルム。
- アライメントマーク用粒子の配置により、異方導電性接続する電子部品に対するアライメントマークが形成されている請求項1〜5のいずれかに記載の異方導電性フィルム。
- 請求項1〜6のいずれかに記載の異方導電性フィルムで第1電子部品と第2電子部品が異方導電性接続されている接続構造体。
- 第1電子部品が配線基板であり、第2電子部品がカメラモジュールである請求項7記載の接続構造体。
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