JP2016225296A - 異方導電性フィルム及び接続構造体 - Google Patents

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Abstract

【課題】異方導電性フィルムを用いて安定した接続信頼性を得、かつ導電粒子の密度増加に伴う製造コストの上昇を抑制する。【解決手段】異方導電性フィルム１が、絶縁接着剤層２と、該絶縁接着剤層２に配置された導電粒子Ｐを含む。導電粒子Ｐは所定の粒子ピッチＬ1で配列した第１軸Ａ1が所定の軸ピッチＬ3で並列している配列を有する。導電粒子Ｐは略真球であり、導電粒子Ｐの平均粒子径をＤとした場合に、第１軸Ａ1における導電粒子ピッチＬ1が1.5Ｄ以上、第１軸の軸ピッチＬ3が1.5Ｄ以上である。第１軸Ａ1における任意の導電粒子Ｐ0と、該第１軸Ａ1において導電粒子Ｐ0に隣接する導電粒子Ｐ1と、該第１軸Ａ1に隣接する第１軸にあって導電粒子Ｐ0と最近接している導電粒子Ｐ2とで形成される３角形の各辺の方向（格子軸Ａ1、Ａ２、Ａ３）が異方導電性フィルムのフィルム幅方向と斜交している。【選択図】図１

Description

本発明は、異方導電性フィルム及び異方導電性フィルムで接続された接続構造体に関する。
異方導電性フィルムは、ＩＣチップ等の電子部品を基板に実装する際に広く使用されている。近年では、携帯電話、ノートパソコン等の小型電子機器において配線の高密度化が求められており、この高密度化に異方導電性フィルムを対応させる手法として、異方導電性フィルムの絶縁接着剤層に導電粒子を格子状に均等配置する技術が知られている。
しかしながら、導電粒子を均等配置しても接続抵抗がばらつくという問題が生じる。これは、端子の縁辺上に位置した導電粒子が絶縁性接着剤の溶融により端子間のスペースに流れ出て、上下の端子で挟まれにくいためである。この問題に対しては、導電粒子の第１の配列方向を異方導電性フィルムの長手方向とし、第１の配列方向に交差する第２の配列方向を、異方導電性フィルムの長手方向に直交する方向に対して５°以上１５°以下で傾斜させることが提案されている（特許文献１）。
特許４８８７７００号公報
しかしながら、異方導電性フィルムで接続する電子部品の端子サイズがさらに小さくなると、端子で捕捉できる導電粒子の数もさらに少なくなり、特許文献１に記載の異方導電性フィルムでは導通信頼性を十分に得られない場合があった。特に、液晶画面等の制御用ＩＣをガラス基板上の透明電極に接続する、所謂ＣＯＧ（Chip on Glass）接続では、液晶画面の高精細化に伴う多端子化とＩＣチップの小型化により端子サイズが小さくなり、また、テレビのディスプレイ用のガラス基板とフレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ：Flexible Printed Circuits）とを接続するＦＯＧ（Film on Glass）接続を行う場合でも接続端子がファインピッチとなり、接続端子で捕捉できる導電粒子数を増加させて導通信頼性を高めることが課題となっていた。
接続端子で捕捉できる導電粒子数を増加させるためには、異方導電性フィルムにおける導電粒子の密度をさらに高めることが考えられる。しかしながら、異方導電性フィルムにおいて導電粒子の密度を高めると、異方導電性フィルムの製造コストが高くなるという問題が生じる。
そこで、本発明は、ファインピッチのＦＯＧ接続やＣＯＧ接続においても、異方導電性フィルムを用いて安定した導通信頼性を得て、かつ導電粒子の密度増加に伴う製造コストの上昇を抑制することを課題とする。
本発明者は、導電粒子が所定のピッチで配列した軸が所定の軸ピッチで並列している導電粒子の配列を異方導電性フィルムに設けるにあたり、隣接する３つの導電粒子で形成される３角形の各辺の方向を異方導電性フィルムのフィルム幅方向に斜交させると、異方導電性接続する対向する端子間のアライメントにズレが生じて有効実装面積が狭まっても、各端子に導電粒子を十分に捕捉させて導通信頼性を向上させることができ、かつ、導電粒子として略真球の粒子を使用すると、導電粒子が所期の格子状配列に精確に配置した異方導電性フィルムを製造しやすく、また、異方導電性接続後の接続状態の確認を端子における導電粒子の圧痕により正確に判断できること、異方導電性接続する端子の広狭に応じて、格子軸内の導電粒子のピッチと格子軸のピッチを変えることにより、導通信頼性の確保のために必要な導電粒子の密度を低減できることを見出し、本発明を想到した。
即ち、本発明は、絶縁接着剤層と、該絶縁接着剤層に配置された導電粒子を含む異方導電性フィルムであって、導電粒子が所定の粒子ピッチで配列した第１軸が所定の軸ピッチで並列している導電粒子の配列を有し、
導電粒子が略真球であり、
導電粒子の平均粒子径をＤとした場合に、第１軸における導電粒子ピッチＬ1が1.5Ｄ以上、第１軸の軸ピッチＬ3が1.5Ｄ以上であり、
第１軸における任意の導電粒子Ｐ0と、該第１軸において導電粒子Ｐ0に隣接する導電粒子Ｐ1と、該第１軸に隣接する第１軸にあって導電粒子Ｐ0と最近接している導電粒子Ｐ2とで形成される３角形の各辺の方向が異方導電性フィルムのフィルム幅方向と斜交している異方導電性フィルムを提供する。
また、本発明は、上述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を提供する。
本発明の異方導電性フィルムによれば、絶縁接着剤層に導電粒子を規則的に配列させるにあたり、隣接する３つの導電粒子で形成される３角形の各辺の方向が異方導電性フィルムのフィルム幅と斜交しているので、異方導電性接続する対向する端子間で、アライメント時にズレが生じて有効実装面積が狭まっても各端子に導電粒子を十分に捕捉させることができる。また、端子と異方導電性フィルムの貼り合わせにおいて、いずれの方向にズレが生じても、各端子に導電粒子を十分に捕捉させることができる。更に、異方導電性接続する個々の端子が矩形で、該端子が一定方向に一定の間隔で並列している場合、矩形内に存在する導電粒子数のばらつきが低減するので、端子による導電粒子の捕捉数を安定させることができる。
また、第１軸の軸ピッチＬ3を調整することで端子ピッチの広狭に対応させることができ、第１軸の軸ピッチＬ3と、第１軸における導電粒子ピッチＬ1の調整により、第１軸同士における最近接導電粒子間距離Ｌ2も必要な距離を確保することができるため、導電粒子の個数密度を過度に高めることなく、導通信頼性の確保上必要な個数密度に調整することができる。
さらに、導電粒子が略真球であることにより、導電粒子を上述の格子状配列に精確に配置することができる。またその粒径が大凡統一されていると、異方導電性接続後の接続状態の確認を端子における導電粒子の圧痕や圧縮の状態により正確に判断することができ、接続するＩＣチップ等に局所的に過度な押圧力がかかることを防止することができる。
したがって、本発明の異方導電性フィルムによれば、異方導電性フィルムを用いた接続構造体の導通信頼性を向上させ、かつ導電粒子の密度増加に伴う異方導電性フィルムの製造コストの上昇を抑制することができる。
図１は、実施例の異方導電性フィルム１における導電粒子の配置図である。 図２Ａは、略真球の導電粒子で接続した場合の接続状態の説明図である。 図２Ｂは、略真球の導電粒子で接続した場合の接続状態の説明図である。 図２Ｃは、柱状の導電粒子で接続した場合の接続状態の説明図である。 図２Ｄは、粒径のばらついた導電粒子で接続した場合の接続状態の説明図である。 図３Ａは、異方導電性フィルムにおける導電粒子の配置図の変形例である。 図３Ｂは、異方導電性フィルムにおける導電粒子の配置図の変形例である。 図４は、実施例の異方導電性フィルム１Ａにおける導電粒子の配置図である。 図５は、実施例の異方導電性フィルム１Ｂにおける導電粒子の配置図である。 図６は、実施例の異方導電性フィルム１Ｃにおける導電粒子の配置図である。 図７は、実施例の異方導電性フィルム１Ｄにおける導電粒子の配置図である。 図８は、実施例の異方導電性フィルムにおける導電粒子の配置図である。 図９は、実施例の異方導電性フィルムにおける導電粒子の配置図である。 図１０は、実施例の異方導電性フィルムにおける導電粒子の配置図である。 図１１は、実施例の異方導電性フィルム１Ｅにおける導電粒子の配置図である。 図１２は、実施例の異方導電性フィルム１Ｆにおける導電粒子の配置図である。 図１３は、比較例の異方導電性フィルム１Ｇにおける導電粒子の配置図である。 図１４は、比較例の異方導電性フィルムにおける導電粒子の配置図である。 図１５は、比較例の異方導電性フィルムにおける導電粒子の配置図である。 図１６は、比較例の異方導電性フィルムにおける導電粒子の配置図である。 図１７は、比較例の異方導電性フィルムにおける導電粒子の配置図である。
以下、図面を参照しつつ本発明を詳細に説明する。なお、各図中、同一符号は同一又は同等の構成要素を表している。
図１は、本発明の一実施例の異方導電性フィルム１における導電粒子Ｐの配置図である。この異方導電性フィルム１は、絶縁接着剤層２と、絶縁接着剤層２に格子状配列に固定された導電粒子Ｐを有する。本発明において、フィルム幅に対するフィルム長さの比は、通常5000以上である。なお、図１において、破線は異方導電性フィルム１で接続する端子３の配列を表している。
フィルム長さは実用上、5ｍ以上が好ましく、10ｍ以上がより好ましく、30ｍ以上が更により好ましい。また、上限は特にないが、従来の接続装置に過度な改造が必要とされないようにして異方性接続のコストを抑制するため、好ましくは5000ｍ以下、より好ましくは1000ｍ以下、更により好ましくは500ｍ以下である。尚、フィルム幅は特に制限はないが、一般的な電子部品の端子列領域だけでなく狭額縁化した端子列領域に対応させるために0.3ｍｍ以上が好ましく、異方導電性フィルムの製造上は0.5ｍｍ以上が更に好ましく、製造安定性の観点からは0.6ｍｍ以上が更により好ましい。上限は特にないが、一般的に5ｍｍ以下である。ＩＣをスタックするなどの用途においては、ウェーハーより広いことが求められる場合があるため、30ｃｍ程度でもよい。
異方導電性フィルムは、上述のように長尺に形成するために繋ぎテープで繋いでも良く、また、巻き芯に巻かれた巻装体であってもよい。
<<導電粒子の真球度と粒径>>
本発明は、導電粒子Ｐが略真球であることを主要な特徴の一つとしている。ここで、略真球とは、次式で算出される真球度が70〜100であることをいう。
真球度＝｛１−(Ｓo−Ｓi）/Ｓo｝×１００
（式中、Ｓoは導電粒子の平面画像における該導電粒子の外接円の面積、
Ｓiは導電粒子の平面画像における該導電粒子の内接円の面積である）
この算出方法では、導電粒子の平面画像を異方導電性フィルムの面視野および断面で撮り、それぞれの平面画像において任意の導電粒子100個以上（好ましくは200個以上）の外接円の面積と内接円の面積を計測し、外接円の面積の平均値と内接円の面積の平均値を求め、上述のＳo、Ｓiとすることが好ましい。また、面視野及び断面のいずれにおいても、真球度が上記の範囲内であることが好ましい。面視野および断面の真球度の差は20以内であることが好ましく、より好ましくは10以内である。異方導電性フィルムの生産時の検査は主に面視野であり、異方性接続後の詳細な良否判定は面視野と断面の両方で行うため、真球度の差は小さい方が好ましい。
導電粒子Ｐを上述の真球度の球とすることにより、例えば、特開2014-60150号公報に記載のように転写型を用いて導電粒子を配列させた異方導電性フィルムを製造するにあたり、転写型上で導電粒子が滑らかに転がるので、導電粒子を転写型上の所定の位置へ高精度に充填することができる。したがって、所定の格子軸を備える配列に導電粒子を精確に配置することができる。これに対し、導電粒子が柱状であると導電粒子の転がる方向に偏りがでるために導電粒子を転写型に高精度に充填することができず、また球状であっても扁平している場合には、導電粒子が充填される転写型の凹みの径を導電粒子の粒子径に対して相当に大きくすることが必要となるため、導電粒子の配置を精確に制御することが困難となる。
また、導電粒子Ｐを上述の真球度にすると共に粒径のばらつきを抑えることにより、異方導電性フィルムを用いて第１電子部品の端子と第２電子部品の端子とを接続した接続構造体について、端子に形成された導電粒子の圧痕によって接続状態を正確に評価することができる。特に、導電粒子の粒子径のばらつきをＣＶ値（標準偏差/平均）20％以下に抑えることにより、圧痕による接続状態の評価を正確に行うことができる。また、異方導電性接続時に端子間にある導電粒子全体が均等に加圧され、押圧力が局所的に集中することを防止できる。一方、粒子径を過度に均一にする場合には、端子サイズによってはオーバースペックになり、異方導電フィルムのコストの増加要因になる。これに対し、ＣＶ値が20％以内であれば、端子サイズが大きいもの（ＦＯＧなど）にも、小さいもの（ＣＯＧなど）にも圧痕による接続状態の確認を正確に行うことができる。
導電粒子の圧痕により接続状態を正確に評価できることは、どのような異方性接続においても求められるが、特にファインピッチなＣＯＧにおいて好ましい。即ち接続前の導電粒子の真球度が高く粒径も揃っている場合、図２Ａに示すように接続後の断面において対向する端子３Ａ、３Ｂの間で導電粒子Ｐが扁平な円であると、対向する端子３Ａ、３Ｂが導電粒子Ｐを介して十分に圧着し、確実に導通がとれるが、図２Ｂに示すように接続時の押し込みが不十分で導電粒子Ｐが潰されていないと圧着が不十分であり導通不良がきたされることがわかる。このような場合、ＣＯＧにおいてはガラス側（透明基板側）からの圧痕観察によって、異方性接続の良否が判定できる。即ち、図２Ａのように扁平していれば、圧痕が十分にでるが、図２Ｂのように圧着の押し込みが不十分なものでは、十分な圧痕はでにくい。そのため、導電粒子が略真球であると、圧痕の形状が均一になりやすいので、圧痕による圧着の良否の判定が容易になる。特に導電粒子が個々に独立して離間して配置されている本発明の場合、それが顕著になる。このような理由からも、導電粒子は略真球であることが望まれる。
ここで、粒子径のばらつきは画像型粒度分析装置などにより算出することができる。異方導電性フィルムに配置されていない、異方導電性フィルムの原料粒子としての導電粒子の粒子径は、一例として、湿式フロー式粒子径・形状分析装置ＦＰＩＡ−３０００（マルバーン社）を用いて求めることができる。導電粒子が異方導電性フィルムに配置されている場合は、上記真球度と同様に平面画像又は断面画像により求めることができる。
また、導電粒子Ｐの潰れ方による接続状態の評価は、導電粒子Ｐとして、樹脂コアに導電層を設けた金属被覆樹脂粒子の場合に特に良好に行うことができる。
特に、導電粒子Ｐの潰れ方による接続状態の評価は、端子が複数配列している場合は、端子毎に潰れ方を比較できるので、端子毎の接続状態の評価が容易になる。隣接する端子間での接続状態を容易に把握できれば、異方性接続工程における生産性向上にもつながる。これは導電粒子が略真球であると、より顕著に傾向が現れ易いため好ましい。
これに対し、導電粒子が略真球ではない場合には、導電粒子が端子と接触する向きによって潰れ方が異なり、圧痕の出方も異なるため、圧痕によって接続状態を正確に評価することができない。さらに、柱状の場合には図２Ｃに示すように導電粒子Ｐが砕け易く、局所的に押圧力が集中して破砕する粒子が生じ、変形の程度によって接続状態を判断することができない。また、図２Ｄに示すように、粒子径にばらつきが過度にある場合も、変形の程度によって接続状態を判断することができない。さらに、粒子径に大きなばらつきがあると、対向する端子間で導電粒子の挟持が不十分となるものが生じるおそれがあるため、導通信頼性を安定化させる上でも好ましくない。
真球度70〜100の導電粒子としては、入手容易性から樹脂コアに導電層を設けたものが好ましい。樹脂コアは懸濁重合法や乳化重合法、シード重合法などの公知の手法で製造することにより、ある程度の真球度のものを得ることができる。これをさらに篩式分級や解砕などの操作を適宜行うことにより、一定以上の真球度の樹脂コアを得ることができる。
樹脂コアは、圧縮変形に優れるプラスチック材料からなる粒子を用いることが好ましく、例えば(メタ)アクリレート系樹脂，ポリスチレン系樹脂，スチレン−(メタ)アクリル共重合樹脂，ウレタン系樹脂，エポキシ系樹脂，フェノール樹脂、アクリロニトリル・スチレン（ＡＳ）樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ジビニルベンゼン系樹脂、スチレン系樹脂、ポリエステル樹脂等で形成することができる。
例えば(メタ)アクリレート系樹脂で樹脂コアを形成する場合には、この(メタ)アクリル系樹脂は、(メタ)アクリル酸エステルと、さらに必要によりこれと共重合可能な反応性二重結合を有する化合物および二官能あるいは多官能性モノマーとの共重合体であることが好ましい。
樹脂コアは、異方性接続後に70〜80％程度に圧縮される硬さであることが好ましい。そのため、樹脂コアの圧縮変形のし易さとしては、接続する電子部品の組み合わせによって種々選択される。一般的には20％変形時の圧縮硬さ（Ｋ値）が1500〜4000Ｎ／ｍｍ2の比較的柔らかい粒子が好ましく、ＦＰＣとＦＰＣを異方導電性接続する場合（ＦＯＦ）にも20％変形時の圧縮硬さ（Ｋ値）が1500〜4000／ｍｍ2の比較的柔らかい粒子が好ましい。ＩＣチップとガラス基板を異方導電性接続する場合には20％変形時の圧縮硬さ（Ｋ値）が3000〜8000Ｎ／ｍｍ2の比較的硬い粒子が好ましい。また、材質によらず配線表面に酸化膜を形成する電子部品の場合には、２０％変形時の圧縮硬さ（Ｋ値）を8000Ｎ／ｍｍ2以上にしてさらに硬い粒子が好ましい場合もある。硬さの上限は、材質が樹脂であることから限界があるので、特に設ける必要はない。
ここで、20％変形時の圧縮硬さ（Ｋ値）とは、導電粒子を一方向に荷重して圧縮することにより、導電粒子の粒子径が元の粒子径に比べて20％短くなるときの荷重から次式により算出される数値であり、Ｋ値が小さいほど柔らかい粒子となる。
Ｋ＝（３/√２）Ｆ・Ｓ-8/2・Ｒ-1/2
（式中、Ｆ：導電粒子の20％圧縮変形時における荷重
Ｓ：圧縮変位（ｍｍ）
Ｒ：導電粒子の半径（ｍｍ） ）
なお、上述の樹脂コアの製造方法によると、樹脂コアが凝集体（二次粒子）として製造される場合がある。その場合には、凝集した樹脂コアの解砕を行う。解砕では、溶媒の乾燥時に凝集した樹脂コアの凝集体を、粒子形状を変形させずに解きほぐすことが好ましい。このような操作は、気流式微粉砕装置を用いることで行うことができる。このような装置としては、卓上型ラボジェットミルＡ−Ｏ ＪＥＴ ＭＩＬＬやコジェットシステム（どちらも株式会社セイシン企業製）などが挙げられる。サイクロン式の回収機構を組み合わせてもよい。
真球度70〜100の中で、真球度が比較的低い樹脂コアを得る方法としては、粒子径の分布がブロードな樹脂粒子の凝集体を作製し、分級・解砕操作を適宜調整することで、複数の樹脂粒子の凝集体からなるものを得ることができ、これを樹脂コアとすることもできる。突起の高さは、一例として10〜500ｎｍ、又は粒子径の10％以下とすることができる。
また、導電粒子の表面には突起が形成されていてもよい。例えば、特開2015-8129号公報等に記載の導電粒子を使用することができる。このような突起が形成されることで、異方性接続時に端子に設けられている保護膜を突き破ることができる。突起の形成は導電粒子の表面に均等に存在することが好ましいが、異方導電性フィルムの製造工程のうち導電粒子を配列させるために導電粒子を型に充填する工程において、突起の一部に欠損が生じてもよい。
導電粒子Ｐの材質としては、上述の金属被覆樹脂粒子の他に、ニッケル、コバルト、銀、銅、金、パラジウム、ハンダなどの金属粒子などとすることができる。２種以上を併用することもできる。なお、異方導電性フィルムの製造に供する導電粒子は、２次粒子を形成していてもよい。
本発明において、導電粒子Ｐの粒子径Ｄは平均粒子径を意味する。導電粒子Ｐの粒子径Ｄは、ショート防止と、接続する端子間接合の安定性の点から、好ましくは1〜30μｍ、より好ましくは2.5〜15μｍである。異方導電性接続において導電粒子を挟持する端子には保護膜が設けられている場合や端子面が平坦でない場合があるが、導電粒子径を好ましくは2.5μｍ以上、さらに好ましくは3μｍ以上にすると、そのような場合でも導電粒子を端子で安定して挟持させることが可能となる。
<<導電粒子の個数密度>>
本発明において導電粒子Ｐの個数密度は、接続対象の端子幅や端子ピッチに応じて導電粒子Ｐの配列を変えることにより導通信頼性の確保上適切な範囲に調整することができる。通常、ＦＯＧ接続においてもＣＯＧ接続においても、一組の対向する端子に3個以上、好ましくは10個以上の導電粒子が捕捉されれば良好な導通特性を得られる。
例えば、接続対象とする端子の幅が導電粒子径の30倍以上あるＦＯＧ接続の場合、対向する端子同士が重なり合っている部分の面積（有効接続面積）が十分にあるので導電粒子の個数密度を7〜25個／ｍｍ2とすることで接続が可能となる。より具体的には、接続部の端子の幅0.2ｍｍ、端子の長さが2ｍｍ以上、端子間スペース0.2ｍｍ（Ｌ／Ｓ＝1）であり、異方導電性フィルムのフィルム幅が2ｍｍで、そのフィルム幅で接続される場合、導電粒子の密度を7〜8個／ｍｍ2程度まで少なくすることができる。この場合、フィルム幅が全て接続されていなくてもよく、フィルム幅以下の長さのツールで押圧してもよい。このとき押圧された部分が有効接続面積となるので、接続される端子の長さは2ｍｍ以下となる。
また、接続対象の端子が、長さは上述と同様に長いが幅が狭い場合（例えば、端子幅10〜40μｍのＦＰＣ）において、異方性接続工程の生産性を上げるために接続の前工程であるアライメント工程まで含めて迅速な作業性が求められるときには、対向する端子のアライメントのズレによる有効接続面積の減少を許容できるように、導電粒子の個数密度を38〜500個／ｍｍ2とすることが好ましい。アラインメントズレにより端子の有効幅が10μｍ程度に狭まった状態では、より好ましくは150〜500個／ｍｍ2とする。
一方、タッチパネルなどのＦＯＧ接続などでは狭額縁化のために、端子の長さが短くなることもあり、例えば、端子の幅20〜40μｍ、長さが0.7ｍｍ以下、望ましくは0.5ｍｍ以下のＦＰＣの接続が必要とされる。この場合、導電粒子の個数密度を好ましくは108〜2000個／ｍｍ2、より好ましくは500〜2000個／ｍｍ2とする。
以上をまとめると、本発明においては導電粒子の個数密度の下限値については、端子幅や端子長さ、もしくは接続される長さ（ツール幅）によって定まるが、7個／ｍｍ2以上あれば好ましく、38個／ｍｍ2以上あればより好ましく、108個／ｍｍ2以上が更により好ましく、500個／ｍｍ2以上であれば有効接続面積がある程度小さくとも対応できる。
導電粒子の個数密度は、接続対象物毎にできる限り少なくしてもよいが、製造する品種が増加すると大量生産には向かなくなるため、上記の下限値の最大である500個／ｍｍ2以上とした異方導電性フィルムにより、それより下限値が少ない品種をカバーさせてもよい。また大量生産における製造マージンを加味すれば20％程上乗せして、600個／ｍｍ2を下限値とすることもできる。これは後述する導電粒子の個数を削減する効果より、製造する品種を少なくする方がには効果が生じる場合があるためである。特に個数密度が3000個／ｍｍ2以下、好ましくは2500個／ｍｍ2以下、より好ましくは2000個／ｍｍ2以下であれば、端子１個当たり5000μｍ2以上の有効接続面積を有する端子レイアウトにおいて十分な端子間距離（一例として導電粒子径が5μｍ以下であれば20μｍ以上、好ましくは30μｍ以上、より好ましくは30μｍより大きい距離。あるいは導電粒子径の4倍以上、好ましくは6倍以上、より好ましくは6倍より大きい距離）があると考えられる。この場合に本発明では導電粒子を個々に独立して配置しているためショートの発生を限りなく回避できるので、トータルコストの削減効果はより際立つ。後述するように、本発明では便宜上30μｍを境にしてファインピッチとノーマルピッチを区分けしているが、近年の携帯型画像表示装置の多様化によって電子部品も多様化している。本発明における導電粒子の個数密度を、上述のように多品種をカバーできる設定とすることで、本発明が従来多種存在する異方導電性フィルムから、より進化した形態となる。
異方導電性接続ではＦＯＧ接続においてもＣＯＧ接続においても、接続前の電子部品へのフィルム貼り合わせ工程を連続的に行いやすくし、且つ導電粒子を対向した端子間に安定して挟持させるために異方導電性フィルム１のフィルム幅方向を端子３の長手方向に合わせることが好ましい。一方、ＦＯＧ接続においてもＣＯＧ接続においても、導電粒子の個数密度を過度に高めると、異方導電性フィルムの製造コストが増大し、また異方導電性接続において押圧力の上昇を招く。ファインピッチ化によって端子数が増加する場合に各端子が捕捉する導電粒子個数が多くなりすぎると、異方導電性接続に使用する従来の接続圧装置の押圧力では対応できなくなる。これに対し、装置を改造することはコスト増が懸念される。
そこで、ＦＯＧ接続においてもＣＯＧ接続においても、過度な押圧力がかかることを抑制するため、１組の対向する端子に好ましくは50個以下、より好ましくは40個以下、更により好ましくは20個以下の導電粒子が捕捉されるようにする。
ＣＯＧ接続では、種々の端子の寸法が存在するが、一例として端子幅10μｍ、端子長50μｍの場合を想定すると、過度な押圧力がかかることを抑制するため、導電粒子の個数密度は100000個／ｍｍ2以下が好ましく、80000個／ｍｍ2以下がより好ましい。
以上により、端子の寸法や面積に関わらず、１組の対向する端子に好ましくは3〜50個、より好ましくは10〜40個の導電粒子が捕捉されることが好ましい。このような捕捉数となるように導電粒子の個数密度を設定すると、ＦＯＧ接続の一例としては端子幅20〜40μｍ、端子長500〜2000μｍの場合に40〜3000個／ｍｍ2が好ましく、特に50〜2500個／ｍｍ2が好ましい。上述の端子長は、接続された面積としての長さ（即ち、ツール幅）として考えてもよい。また、ＣＯＧ接続の一例としては、端子幅5〜50μｍ、端子長30〜300μｍの場合に4000〜100000個／ｍｍ2が好ましく、特に5000〜80000個／ｍｍ2が好ましい。導電粒子の個数密度をこの範囲とすることにより端子幅や端子長に応じた必要最小限の導電粒子配置のパターンを用意することが可能となる。尚、ＦＯＧおよびＣＯＧは一般的な異方性接続の説明として用いているものであり、必ずしも電子部品がＦＰＣ、ＩＣチップ、ガラス基板に限定されるものではなく、これに類するものであれば置き換えてもよい。
<<導電粒子の配列>>
本発明では導電粒子Ｐの配列が、導電粒子Ｐが所定の導電粒子ピッチＬ1で配列した第１軸Ａ1が所定の軸ピッチＬ3で並列した配列となっており、図１に示した異方導電性フィルム１では、第１軸Ａ1の導電粒子ピッチＬ1、軸ピッチＬ3及び隣接する第１軸Ａ1同士における最近接粒子間距離Ｌ2が、以下に説明するように導電粒子径Ｄに対して特定の大きさを有する格子状配列になっており、さらに、導電粒子Ｐの格子状配列を形成する主要な３方向の格子軸Ａ1、Ａ2、Ａ3が異方導電性フィルムのフィルム幅方向と斜交している。
このように斜交させることで、導電粒子Ｐの端子３への捕捉数が安定する効果が期待できる。導電粒子Ｐの格子軸（配列軸ともいう）が、矩形状の端子３の外形に平行になる、即ちフィルムの長手方向もしくは短手方向に平行になると導電粒子Ｐの配列が端子３の端部に存在する場合、全てが捕捉されるもしくは全てが捕捉されない、といった極端な現象が発生する。これを回避するために、フィルムの貼り合せ時に位置調整を行えば、端子とフィルム内の導電粒子それぞれの位置の特定を随時行うなど接続体の製造コストの増加につながる。これを回避させるためには、フィルム内のいずれの場所であっても端子への捕捉数に極端な差を生じさせないことが肝要になる。そのため、導電粒子Ｐの配列軸Ａ1、Ａ2、Ａ3はフィルム幅方向（一般的な異方性接続における矩形状端子の長手方向）に斜交させることが望まれる。
<導電粒子ピッチＬ1>
導電粒子Ｐの平均粒子径をＤとした場合に、第１軸Ａ1における導電粒子ピッチＬ1は、この異方導電性フィルム１を用いて第１電子部品の端子と第２電子部品の端子とを異方導電性接続したときの、同一部品内の並列する端子間の短絡防止と、第１、第２電子部品の対向する端子間の接合安定性の点から、導電粒子の中心間距離で1.5Ｄ以上とする。
第１軸Ａ1上の導電粒子Ｐは厳密に一直線上になくてもよく、軸ピッチＬ３に対して十分に小さい幅の帯状のライン内でばらついてもよい。このばらつきの帯幅は、導電粒子の中心間距離で導電粒子径Ｄの0.5倍未満が好ましい。これは上述のように、端子端部に対して導電粒子の捕捉数を安定させる効果がある。
前述のように、異方導電性フィルム１のフィルム幅方向を端子３の長手方向に合わせることが好ましいので、ＦＯＧ接続の場合、異方導電性フィルム１における第１軸Ａ1方向導電粒子ピッチＬ1の長さは、最大で概略端子３の長手方向の長さ（以下、端子長という）Ｌrに等しいとおくことができる。端子長Ｌrは通常2000μｍ以下である。また、端子長Ｌr2000μｍに3個の導電粒子が配置されるようにする場合、導電粒子ピッチＬ1を1000Ｄ未満とすることが好ましく、特に、安定した導通性能の点から221Ｄ以下が好ましい。
一方、ＣＯＧ接続の場合、端子長Ｌrは通常200μｍ以下であり、想定される端子幅Ｌqは対向する端子間におけるアライメントのズレを想定して最小で3μｍとする。この場合も第１軸Ａ1の端子３上の長さは最大で略端子長Ｌrに等しいとおくことができ、200μｍ以下となる。また、ここに3個以上の導電粒子を存在させる場合、導電粒子ピッチＬ1を100Ｄ未満とすることが好ましく、特に安定した導通性能の点から22Ｄ以下が好ましく、第１軸Ａ1の識別性の点から10Ｄ以下がより好ましい。
なお、導電粒子の配列軸のうち、最も粒子ピッチが小さい配列軸を第１軸Ａ1とすることにより、後述する図１２、図１３等に示す配列態様において、粒子配列の特徴をわかりやすく定義し、設計することが可能となる。
また、第１軸Ａ1の導電粒子ピッチＬ1は、ファインピッチの場合に厳密に等間隔でなくてもよい。またこの場合、例えば、図３Ａに示すように、第１軸のピッチとして、広狭のピッチＬ1a、Ｌ1bが規則的に繰り返されていることが好ましい。同一の格子軸内においてピッチに規則的な広狭があれば、端子の存在する箇所の導電粒子の個数密度を相対的に高くし、また端子の存在しない箇所（バンプ間スペースなど）の導電粒子の個数密度を相対的に低くすることができるためである。このようにすれば、端子への捕捉数を向上させ、ショートリスクを回避させやすくなる。第２軸Ａ2、第３軸Ａ3における導電粒子ピッチについても同様である。言い換えると、少なくとも一つの格子軸の軸ピッチの間隔に、規則的に広狭を持たせてもよい。
<軸ピッチＬ3>
第１軸Ａ1の軸ピッチＬ3は、１本の第１軸Ａ1内の導電粒子のばらつき幅0.5Ｄを考慮すると、２Ｄより大きいことがより好ましい。また、ＣＯＧ接続の場合、１個の端子が第１軸Ａ1の配列線３本以上と交わることが導電粒子の捕捉数を安定させる上で望ましい。
また、軸ピッチＬ3の上限は、導電粒子ピッチＬ１や接続対象によって適宜選択することができる。ＦＯＧ接続の場合は、端子長が導電粒子径よりも十分に大きいことから、一本の第１軸Ａ1の配列線の一部で導通を確保するに十分な導電粒子を捕捉させることが可能なため端子幅より小さければよく、200Ｄ未満が好ましく、80Ｄ未満がより好ましい。
一方、ＩＣチップがＴＳＶ等でスタックされることを想定すれば、端子は最少でφ30μｍ程度のハンダ接合部に相当するため、ここに第１軸Ａ1の配列線を３本以上交わらせるため、軸ピッチＬ3は10Ｄ未満であることが好ましく、4Ｄ未満がより好ましい。
＜Ｌ１とＬ３の関係＞
導電粒子の配置は、導通が安定するのに十分な導電粒子数が少なくとも端子位置に存在するように設計する。具体的には、得られる異方性接続体として、端子の幅方向で導電粒子が１〜５列、好ましくは１〜３列の、端子長の方向に各列それぞれで数個から２０個程度存在するように導電粒子の配置を設計することが好ましい。また、捕捉された導電粒子の列は、端子長の方向に対して平行にならないことが好ましい。捕捉された導電粒子の列が端子長の方向に対して平行ではないことにより、一つの電子部品の端子列においても、異なる電子部品の端子列においても、端子の長手方向に延びた端部において捕捉数が極端に偏ることがなくなるためである。捕捉された導電粒子の列と端子の長手方向に延びた端部が平行になると、捕捉される場合は列の全ての導電粒子が捕捉され、捕捉されない場合は列の全ての導電粒子が捕捉されなくなるという極端な現象が生じる恐れがある。即ち、異方性接続体を一定品質以上で生産する上では、上記のようにすることが好ましい。
接続する端子幅が30μｍ未満の場合をファインピッチ、30μｍ以上の場合をノーマルピッチとすると、ファインピッチであれば一つの端子幅内に導電粒子配列が１列で存在すればよく、端子幅が十分にあれば３列以下で存在させるようにする。
また、ノーマルピッチであれば、第１軸Ａ1がフィルム幅方向となす角θ1と、第１軸Ａ1における導電粒子の粒子ピッチＬ1の設定により、一つの端子あたり１本の第１軸Ａ1で十分な導電粒子の捕捉を得ることができるため、Ｌ1＜Ｌ3が好ましい。これに対し、ファインピッチの場合は、端子の寸法（長さと幅の比率）や端子間距離、端子の高さや端子表面の平滑性の程度などに応じてＬ3を定める。
<隣接する第１軸Ａ1同士における最近接粒子間距離Ｌ2>
隣接する第１軸Ａ1同士における最近接粒子間距離Ｌ2は、第１軸Ａ1の軸ピッチＬ3以上になる。上述したように、粒子間距離を確保するためにＬ3を1.5Ｄ以上とすれば、Ｌ2も1.5Ｄ以上となり、ショートリスクを回避することができる。Ｌ2の最適な距離はＬ1とＬ3の関係から導かれる。
<３つの格子軸のフィルム幅に対する斜交>
本実施例の異方導電性フィルム１では、第１軸Ａ1における任意の導電粒子Ｐ0と、該第１軸Ａ1において導電粒子Ｐ0に隣接する導電粒子Ｐ1と、該第１軸Ａ1に隣接する第１軸にあって、導電粒子Ｐ0から最近接粒子間距離Ｌ2にある導電粒子Ｐ2とで形成される３角形の各辺の延長が格子軸となっており、これら格子軸について、導電粒子Ｐ0、Ｐ1を通る第１軸Ａ1も、導電粒子Ｐ0、Ｐ2を通る第２軸Ａ2も、導電粒子Ｐ1、Ｐ2を通る第３軸Ａ3も、それぞれ異方導電性フィルム１のフィルム幅方向と斜交している。これにより、異方導電性接続時の異方導電性フィルム１と端子３とのアライメントにおいて、任意の方向にズレが生じても、端子３のエッジ上に導電粒子Ｐが一列に揃い、その導電粒子Ｐが端子３から一気に外れて接続に寄与しなくなるという問題を解消することができる。この効果は、異方導電性フィルムで接続する端子３がファインピッチの場合に大きい。
なお、端子３がノーマルピッチの場合には導電粒子ピッチＬ1に対して軸ピッチＬ3を十分に大きくすることができ、それに伴い導電粒子Ｐの配列を、第1軸Ａ1がフィルム幅方向となす角θ1と、導電粒子ピッチＬ1と、軸ピッチＬ3で表すことができる。このように導電粒子Ｐの配列を第1軸Ａ1の角θ1、導電粒子ピッチＬ1、軸ピッチＬ3で表すことにより、導電粒子の個数密度を最小化する場合の設計が容易になる。
また、上述の３つの格子軸Ａ1、Ａ2、Ａ3がフィルム幅方向に対して斜交することから、いずれの格子軸Ａ1、Ａ2、Ａ3も異方導電性フィルムの長手方向と平行にすることが不要となり、異方性接続の性能と生産性を両立させることができる。
第１軸Ａ1がフィルム幅方向となす角θ1、第２軸Ａ2がフィルム幅方向となす角θ2、第３軸Ａ3がフィルム幅方向となす角θ3の好ましい大きさは、接続する端子３のピッチＬp、幅Ｌq、長さＬrに応じて異なる。
第１軸Ａ1がフィルム幅方向となす角θ1の上限の角θ1aについては、例えば、ＦＯＧ接続において想定される最大の端子ピッチＬpは400μｍ程度であり、導電粒子Ｐの好ましい粒子径Ｄは2.5μｍ以上であるから、Ｌ／Ｓ＝１として１端子幅（200μｍ）で導電粒子径（2.5μｍ）分だけ格子軸がフィルム長手方向に対して傾いたとすると、図１に２点鎖線で示すように、第１軸Ａ1とフィルム幅方向とがなす上限の角θ1aは、ATAN（200/2.5）＝1.558rad=89.29°となる。
ＣＯＧ接続においては、１つのチップに複数のサイズの端子が含まれる。この場合は、最小の端子を基準にして設定する。例えば、接続するチップの端子幅が4.5μｍ、端子長が111μｍのとき、第１軸Ａ1とフィルム幅方向とがなす角θ1の下限の角度はATAN（4.5/111）＝0.405rad=2.3°となる。
またＣＯＧ接続の場合、最小の端子上に第1軸Ａ1が最低3本またがるように、第1軸Ａ1を端子の長手方向に斜交させ、Ｌ1及びＬ2における導電粒子中心間距離が導電粒子径の1.5倍以上を満たす条件になるように設計する。このようにすることで、第1軸上Ａ1の導電粒子Ｐはフィルムの幅方向の直線的配列にならず、端子における導電粒子の捕捉数のばらつきを低減することができる。特にファインピッチの場合、図１に示すように、フィルムの幅方向に隣接する導電粒子Ｐa、Ｐb、Ｐcについて、フィルム幅方向の接線Ｌb1、Ｌb2と導電粒子Ｐａ、Ｐｂが重畳していること、即ち接線Ｌb1、Ｌb2が導電粒子Ｐａ、Ｐｂを貫く状態が好ましい。
第１軸Ａ1とフィルム幅方向とがなす角θ1は、異方導電性フィルムで接続する端子ピッチＬpや端子長などに応じて上述のように定まる角度以下とすることが好ましく、特に接続信頼性の点から導電粒子径を3μｍ以上とする場合に22°以上とすることが好ましい。
また、導電粒子Ｐ0と、該導電粒子Ｐ0と最近接粒子間距離Ｌ2にある導電粒子Ｐ2を通る第２軸Ａ2とフィルム幅方向とがなす角θ2は、異方導電性フィルムと端子とのアラインメントにずれが生じた場合でも導電粒子を十分に捕捉し、また異方導電性フィルムの製造のし易さの点から90°未満とし、3°以上87°以下とすることが好ましい。
なお、上述の角度θ1、θ2、θ3は、接続前の異方導電性フィルムにおけるものであり、異方性接続後に端子に捕捉された導電粒子においてこの角度が維持されるとは限らない。例えば、第１軸Ａ1の配列が端子の長手方向となす角度が接続前にはθ1であっても、接続後に端子で捕捉された導電粒子の配列ではθ1からずれるものがあり、接続前に平行に並列していた第１軸Ａ1が、接続後の端子上では並列している配列が平行であるとは限らない。
<配列の具体例>
本発明の異方導電性フィルムは上述のように第１軸Ａ1、第２軸Ａ2及び第３軸Ａ3がフィルム幅方向と斜交している限り、以下に示すように種々の配列をとることができる。なお、以下の例では、導電粒子Ｐの真球度は90％以上、平均粒子径Ｄは3μｍである。
例えば、図４に示す異方導電性フィルム１Ａは、導電粒子ピッチＬ1を6μｍ、最近接粒子間距離Ｌ2を6μｍ、軸ピッチＬ3を5.2μｍ、第１軸Ａ1がフィルム幅方向となす角θ1を15°、第２軸Ａ2がフィルム幅方向となす角θ2を45°、第３軸Ａ3がフィルム幅方向となす角θ3を75°としたものである。この異方導電性フィルム１Ａは、導電粒子Ｐが６方格子に配列し、３つの格子軸Ａ1、Ａ2、Ａ3がいずれも異方導電性フィルムのフィルム幅方向と斜交している。この異方導電性フィルム１ＡはＣＯＧの異方導電性接続に好ましく使用することができる。
図５に示す異方導電性フィルム１Ｂは、図４に示した異方導電性フィルム１Ａに対し、導電粒子の配列を第１軸Ａ1方向に引き延ばしたものである。この配列において、導電粒子ピッチＬ1は9μｍ、最近接粒子間距離Ｌ2は6.9μｍ、軸ピッチＬ3は5.2μｍ、第１軸Ａ1がフィルム幅方向となす角θ1は15°、第２軸Ａ2がフィルム幅方向となす角θ2は34°、第３軸Ａ3がフィルム幅方向となす角θ3は64°である。
この異方導電性フィルム１Ｂは、ＣＯＧの異方導電性接続に好ましく使用することができる。
図６に示す異方導電性フィルム１Ｃは、図４に示した異方導電性フィルム１Ａに対し、導電粒子の配列を第１軸Ａ1と垂直な方向に引き延ばしたものである。この配列において、導電粒子ピッチＬ1は6μｍ、最近接粒子間距離Ｌ2は8μｍ、軸ピッチＬ3は7.4μｍ、第１軸Ａ1がフィルム幅方向となす角θ1は15°、第２軸Ａ2がフィルム幅方向となす角θ2は53°、第３軸Ａ3がフィルム幅方向となす角θ3は83°である。
この異方導電性フィルム１ＣはＣＯＧの異方導電性接続に好ましく使用することができる。
図７に示す異方導電性フィルム１Ｄは、図４に示した異方導電性フィルム１Ａに対し、第１軸Ａ1がフィルム幅方向となす角θ1を6°としたものである。この配列において、導電粒子ピッチＬ1は6μｍ、最近接粒子間距離Ｌ2は6μｍ、軸ピッチＬ3は5.2μｍ、第１軸Ａ1がフィルム幅方向となす角θ1は6°、第２軸Ａ2がフィルム幅方向となす角θ2は54°、第３軸Ａ3がフィルム幅方向となす角θ3は66°となっている。
この異方導電性フィルム１ＤはＣＯＧの異方導電性接続に好ましく使用することができる。
図１１に示す異方導電性フィルム１Ｅは、上述の異方導電性フィルム１Ａ〜１Ｄに対し、導電粒子ピッチＬ1等を20倍程度に拡大したもので、具体的には、導電粒子ピッチＬ1が140μｍ、最近接粒子間距離Ｌ2が140μｍ、軸ピッチＬ3が121μｍ、第１軸Ａ1がフィルム幅方向となす角θ1が16°、第２軸Ａ2がフィルム幅方向となす角θ2が44°、第３軸Ａ3がフィルム幅方向となす角θ3が76°である。
この異方導電性フィルム１Ｅは、ＦＯＧの異方導電性接続に好ましく使用することができる。
図１２に示す異方導電性フィルム１Ｆは、上述の異方導電性フィルム１Ｅに対して導電粒子ピッチＬ1を約1/5に狭めたもので、具体的には、導電粒子ピッチＬ1が31μｍ、最近接粒子間距離Ｌ2が140μｍ、軸ピッチＬ3が140μｍ、第１軸Ａ1がフィルム幅方向となす角θ1が44°、第２軸Ａ2がフィルム幅方向となす角θ2が46°、第３軸Ａ3がフィルム幅方向となす角θ3が59°である。このように粒子ピッチＬ1に対して軸ピッチＬ3が十分に大きくなる場合、導電粒子の配置の設計上、第２軸がフィルム幅方向となす角θ2と第３軸がフィルム幅方向となす角θ3は等しいものとみなして、第１軸と第３軸における粒子配置を規定すればよい。この場合フィルム幅方向となす角が小さい軸を第１軸とするのが端子における粒子捕捉性の点から好ましい。
この異方導電性フィルム１Ｆは、ＦＯＧの異方導電性接続に好ましく使用することができる。
図１３に示す異方導電性フィルム１Ｇは、上述の異方導電性フィルム１Ｆに対して導電粒子ピッチＬ1を広げたもので、具体的には、導電粒子ピッチＬ1が70μｍ、最近接粒子間距離Ｌ2が140μｍ、軸ピッチＬ3が140μｍ、第１軸Ａ1がフィルム幅方向となす角θ1が44°、第２軸Ａ2がフィルム幅方向となす角θ2が46°、第３軸Ａ3がフィルム幅方向となす角θ3が75°である。
この異方導電性フィルム１Ｇは、ＦＯＧの異方導電性接続に好ましく使用することができる。
上述のように、導電粒子の配置形状は６方格子又はこれを所定の方向に引き伸ばす、もしくは縮めた形状であってもよく（図１、図４等）、また、一つの軸内で導電粒子ピッチが規則的に変わっていても良い（図３Ａ）。さらに、例えば、図３Ｂに示すように、第１軸Ａ1、第２軸Ａ2、第３軸Ａ3に加えて、新たな配列軸として導電粒子ピッチＬ4の第４軸Ａ4を加えても良い。図３Ｂの態様において、第４軸Ａ4は、第１軸Ａ1と平行である。同図における導電粒子の配置は、所定の軸ピッチで並列する第１軸Ａ1のうち、所定間隔にあるもの（第４軸Ａ4）では第１軸Ａ1における所定間隔の導電粒子の配列から導電粒子を規則的に抜き取った配置ともみることができる。即ち、本発明の異方導電性フィルムにおいては、第１軸、第２軸又は第３軸と同一方向の格子軸として第４軸を有し、第４軸は、該第４軸と同一方向の第１軸、第２軸又は第３軸における導電粒子の配列から導電粒子を規則的に抜いた配列であるという粒子配置でもよい。同一方向で粒子ピッチが異なる第４軸と、第１軸、第２軸又は第３軸とはそれぞれ所定の軸ピッチを有する。導電粒子を密に詰めるだけでは、接続に寄与しない位置にも導電粒子が存在し、コストの増加を招くことがあり、また、高密度に導電粒子を敷き詰めるだけでは、端子間距離によってはショート発生の要因にもなるが、第１軸Ａ１、第２軸Ａ2、第３軸Ａ3からなる導電粒子の配列から適度に導電粒子を抜くことでコスト増を抑制し、ショートの発生も低減できる場合がある。
この他、導電粒子の配列態様としては、３角格子状の配列において一つの配列軸方向の導電粒子がジグサグに配列していてもよい。例えば、端子が千鳥格子状に配置されている場合に、端子間に存在する導電粒子の数を比較的少なくすることができる。
<導電粒子の固定方法>
絶縁接着剤層２に導電粒子Ｐを上述の格子状配列に配置して固定する方法としては、導電粒子Ｐの配列に対応した凹みを有する型を機械加工やレーザー加工、フォトリソグラフィなど公知の方法で作製し、その型に導電粒子を入れ、その上に絶縁接着剤層形成用組成物を充填し、型から取り出すことにより絶縁接着剤層に導電粒子を転写すればよい。このような型から、更に剛性の低い材質で型を作成しても良い。
また、絶縁接着剤層２に導電粒子Ｐを上述の格子状配列に配置するために、絶縁接着剤層形成組成物層の上に、貫通孔が所定の配置で形成されている部材を設け、その上から導電粒子Ｐを供給し、貫通孔を通過させるなどの方法でもよい。
また、導電粒子の大きさ程度の突起が配列したシート体を作成し、突起の天面に微粘着層を形成し、これに導電粒子を付着させ、絶縁接着剤層に転写してもよい。このように、本発明の異方導電性フィルムの製法については、特に限定されるものではない。
＜層構成＞
層構成は種々の形態をとることができる。例えば、導電粒子を単層の絶縁接着剤層上に配置し、その導電粒子を絶縁接着剤層内に押し込むことにより、導電粒子を絶縁接着剤層の界面から一定の深さで存在させてもよい。
また、導電粒子を単層の絶縁接着剤層上に配置した後に、別途絶縁接着剤層をラミネートするなど絶縁樹脂層を２層構成にしてもよく、これを繰り返して３層以上の構成にしてもよい。２層目以降の絶縁接着剤層はタック性の向上や、異方性接続時の樹脂および導電粒子の流動を制御する目的で形成する。
導電粒子を固定化するために、絶縁接着剤層形成用組成物に光重合性樹脂および光重合開始剤を含有させ、光照射して導電粒子を固定化してもよい。異方性接続時に寄与しない反応性樹脂を用いて、導電粒子の固定化や、上述の転写に利用してもよい。
<絶縁接着剤層>
絶縁接着剤層２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。これらの樹脂層は、必要に応じて絶縁接着剤層２に導電粒子Ｐを固定するため、それぞれ重合したものとすることができる。層構成で説明したように、絶縁接着剤層１０を、複数の樹脂層から形成してもよい。
また、絶縁接着剤層２に導電粒子Ｐを固定するため、絶縁接着剤層２には、必要に応じてシリカ等の絶縁性フィラーを配合してもよい。
絶縁性フィラーの大きさは10〜2000ｎｍが好ましく、配合量は、絶縁接着剤層２を形成する樹脂100質量部に対して1〜60質量部が好ましい。
絶縁接着剤層２の最低溶融粘度は、単層であれ積層体であれ、全体の最低溶融粘度において10〜10000Ｐａ・ｓであることが好ましい。この範囲であれば導電粒子を任意の位置に精密に固定することができ、且つ異方性接続においても支障をきたすことはない。接続方法や接続される電子部品の多様化に対応することが可能となる。なお、最低溶融粘度は、一例として回転式レオメータ（ＴＡ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ社製）を用い、昇温速度が１０℃／分、測定圧力が５ｇで一定に保持し、直径８ｍｍの測定プレートを使用して求めることができる。
<接続構造体>
本発明の異方導電性フィルムは、ＦＰＣ、ＩＣチップ、ＩＣモジュールなどの第１電子部品と、ＦＰＣ、リジッド基板、セラミック基板、ガラス基板などの第２電子部品とを熱又は光により異方導電性接続する際に好ましく適用することができる。また、ＩＣチップやＩＣモジュールをスタックして第１電子部品同士を異方導電性接続することもできる。尚、本発明の異方導電性フィルムで接続する電子部品はこれらに限定されるものではない。このようにして得られる接続構造体も本発明の一部である。
異方導電性フィルムを用いた電子部品の接続方法としては、例えば、異方導電性フィルムのフィルム厚方向で導電粒子が近くに存在する側の界面を配線基板などの第２電子部品に仮貼りし、仮貼りされた異方導電性フィルムに対し、ＩＣチップなどの第１電子部品を搭載し、第１電子部品側から熱圧着することが、接続信頼性を高める点から好ましい。また、光硬化を利用して接続することもできる。
以下、実施例に基づき、本発明を具体的に説明する。
実施例１、比較例１
１．異方導電性フィルムの製造
導電粒子の真球度が異方導電性フィルムの導通特性に及ぼす影響を調べるため、表１に示す組成の絶縁接着剤層に同表に示す導電粒子を図４に示した配列に配置したＣＯＧ用異方導電性フィルムを製造した。
即ち、実施例１では、真球度90％以上の導電粒子（平均粒子径3μｍ）を使用した。この導電粒子は次の方法で樹脂コアを作製し、それにメッキ層を形成したものを用いた。
（樹脂コアの作製）
ジビニルベンゼン、スチレン、ブチルメタクリレートの混合比を調整した水分散液に、重合開始剤としてベンゾイルパーオキサイドを投入して高速で均一攪拌しながら加熱を行い、重合反応を行うことにより微粒子分散液を得た。前記微粒子分散液をろ過し減圧乾燥することにより微粒子の凝集体であるブロック体を得た。更に、前記ブロック体を粉砕・分級することにより、樹脂コアとして平均粒子径3μｍのジビニルベンゼン系樹脂粒子を得た。粒子の硬さはジビニルベンゼン、スチレン、ブチルメタクリレートの混合比を調整して行った。
（メッキ層の形成）
得られたジビニルベンゼン系樹脂粒子（5ｇ）に、パラジウム触媒を浸漬法により坦持させた。次いで、この樹脂粒子に対し、硫酸ニッケル六水和物、次亜リン酸ナトリウム、クエン酸ナトリウム、トリエタノールアミン及び硝酸タリウムから調製された無電解ニッケルメッキ液（ｐＨ12、メッキ液温50℃）を用いて無電解ニッケルメッキを行い、表面金属層としてニッケルメッキ層を有するニッケル被覆樹脂粒子を作製した。
続いて、このニッケル被覆樹脂粒子（12ｇ）を、塩化金酸ナトリウム10ｇをイオン交換水1000ｍLに溶解させた溶液に混合して水性懸濁液を調整した。得られた水性懸濁液に、チオ硫酸アンモニウム15ｇ、亜硫酸アンモニウム80ｇ、及びリン酸水素アンモニウム40ｇを投入することにより金メッキ浴を調整した。得られた金メッキ浴にヒドロキシルアミン4ｇを投入後、アンモニアを用いて金メッキ浴のｐＨを9に調整し、そして浴温を60℃に15〜20分程度維持することにより、ニッケルメッキ層の表面に金メッキ層が形成された導電粒子を作製した。
比較例１では、円柱状導電性ガラスロッド（平均長軸長4μｍ、平均短軸長3.9μｍ、真球度0.8未満）を使用した。この円柱状導電性ガラスロッドは、導電性円柱状ガラス粒子（PF-39SSSCA、日本電気硝子（株）、平均短軸長3.9μｍ、平均長軸長14μｍ）を加圧して割り、分級して得たものである。真球度は70％未満であった。
一方、表１に示す組成の樹脂組成物をそれぞれ調製し、それを、フィルム厚さ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フィルム上に第１絶縁性樹脂層を厚み15μｍ、第２絶縁性樹脂層を5μｍで形成した。
また、図４に示す粒子配列に対応する凸部の配列パターンを有する金型を作成し、公知の透明性樹脂のペレットを溶融させた状態で該金型に流し込み、冷やして固めることで、凹部が図４に示す配列パターンの樹脂型を形成した。
この樹脂型の凹部に導電粒子を充填し、その上に上述の第２絶縁性樹脂層を被せ、60℃、0.5ＭＰａで押圧することで貼着させた。そして、型から絶縁性樹脂を剥離し、第２絶縁性樹脂層の導電粒子が存在する側の界面に、第１絶縁性樹脂層を60℃、0.5ＭＰａで積層することで実施例１及び比較例１の異方導電性フィルムを製造した。
２．評価
実施例1及び比較例１で製造した異方導電性フィルムを用いてＣＯＧ接続した場合の(ａ)初期導通抵抗、(ｂ)圧痕、(ｃ)導電粒子捕捉性を以下のように評価した。結果を表１に示す。
(ａ)初期導通抵抗
ＣＯＧ接続する電子部品として次の評価用ＩＣとガラス基板を使用した。
評価用ＩＣ
ＩＣ外形：1.8ｍｍ×20ｍｍ×0.2ｍｍ
金バンプ：15μｍ（高）×15μｍ（幅）×100μｍ（長）
（バンプ間ギャップ（スペース）15μｍ）
ガラス基板
ガラス材質 コーニング社製
外形 ３０×５０ｍｍ
厚み ０．５ｍｍ
端子 ＩＴＯ配線
実施例１及び比較例１の異方導電性フィルムを、評価用ＩＣとガラス基板の間に挟み、加熱加圧（180℃、80ＭＰａ、5秒）して各評価用接続物を得た。この場合、異方導電性フィルムの長手方向と端子の短手方向を合わせた。
評価用接続物の導通抵抗をデジタルマルチメータ（３４４０１Ａ、アジレント・テクノロジー株式会社製）を用いて、４端子法（ＪＩＳ Ｋ７１９４）で測定した。２Ω以下であれば実用上問題ない。
(ｂ)圧痕
(ａ)で得た評価用接続物をガラス基板側から金属顕微鏡で観察し、端子に捕捉された導電粒子200個について潰れ、又は破砕の状態を調べ、潰れ率120%以上（導電粒子の面積が接続前の120％以上になったもの）になっている導電粒子個数の導電粒子の全個数に対する割合を算出した。その結果、実施例１では90％以上であった。尚、比較例１の潰れ率は円柱の平均短軸長を平均粒子径として求めたが、分級したものではあっても破砕物であるために状態が確認しにくかったが、40％未満と推定される。
また、端子間で潰れている導電粒子について、次式で算出される圧縮率は、実施例１では導電粒子個数の９０％以上が７０％から８０％の範囲にあったが、比較例１では破砕状態が均一でなかったため圧縮率は特に求めなかった。
圧縮率＝｛（断面観察による挟持されている導電粒子の高さ）／（端子間にある導電粒子の平均粒子径）｝×１００
実施例１では個々の導電粒子の圧痕を容易に識別することができ、比較例１よりも、接続後の圧痕および粒子の断面形状により接続状態を容易に評価することができた。このことから、導電粒子が真球であると接続状態の良否を容易に確認できることがわかる。
(ｃ)粒子捕捉性
評価用ＩＣとして、(ａ)で使用したバンプ幅15μｍ、バンプ間ギャップ15μｍ、バンプ長100μｍのＩＣを用意し、フリップチップボンダーＦＣ１０００（東レエンジニアリング(株)）を用いて、バンプ幅１５μｍが接続される領域になるようにアライメントしながらＩＣを搭載し、評価用接続物を得た（有効バンプ幅１５μｍ）。同様に、バンプ幅５μｍが接続される領域になるように意図的にアライメントをずらしてＩＣを搭載し（有効バンプ幅５μｍ）、評価用接続物を得た。それぞれにおける導電粒子の捕捉数をガラス面からの圧痕の観察により調べ、次の基準で評価した。Ｃ以上であれば実用上問題はない。
Ａ:１０個以上
Ｂ：5個以上、１０個未満
Ｃ：3個以上、5個未満
Ｄ：3個未満
Figure 2016225296
尚、比較例１および実施例１の異方導電性フィルムの製造工程において導電粒子を型に充填するに際し、作業時間は実施例１が比較例１よりも格段に早かった。また、実施例１は比較例１よりも導電粒子の型への充填をスムーズに行うことができ、異方導電性フィルムとして使用可能なフィルム面積が格段に大きかった。即ち、異方導電性フィルムとしての歩留りは、実施例１が格段に良好であった。
実施例２〜７、比較例２〜５
導電粒子の配列が導通特性に及ぼす影響を調べるため、導電粒子の配列を表２に示すように変更する以外は実施例１と同様にして実施例２〜７及び比較例２〜５のＣＯＧ用の異方導電性フィルムを製造した。なお、各実施例及び比較例の導電粒子の配列パターンは図に示した通りである。
得られた異方導電性フィルムを用いて評価用接続物を作製し、その(ａ)初期導通抵抗、(ｂ)圧痕、(ｃ)粒子捕捉性を実施例１と同様に評価した。また、(ｄ)導通信頼性、(ｅ)ショート発生率を以下のように評価した。
これらの結果を、実施例1及び比較例1の結果も合わせて表２に示す。
(ｄ)導通信頼性
実施例１の２(ａ)と同様にして作製した評価用接続物を温度85℃、湿度85％ＲＨの恒温槽に500時間おいた後の導通抵抗を２(ａ)と同様に測定した。この導通抵抗が５Ω以上であると、接続した電子部品の実用的な導通安定性の点から好ましくない。
(ｅ)ショート発生率
ショート発生率の評価用ＩＣとして次のＩＣ（7.5μｍスペースの櫛歯ＴＥＧ(test element group)）を用意した。
外形 1.5×13ｍｍ
厚み 0.5ｍｍ
バンプ仕様 金メッキ、高さ15μｍ、サイズ25×140μｍ、バンプ間距離7.5μｍ
異方導電性フィルムを、ショート発生率の評価用ＩＣと、該評価用ＩＣに対応したパターンのガラス基板との間に挟み、(ａ)と同様の接続条件で加熱加圧して接続物を得、その接続物のショート発生率を求めた。ショート発生率は、「ショートの発生数/7.5μｍスペース総数」で算出される。算出したショート発生率は50ｐｐｍ未満であればよく、50ｐｐｍ以上はＮＧである。

























Figure 2016225296
表２から、導電粒子の配列の第１軸がフィルム幅方向と平行である比較例２では導電粒子の捕捉性が劣っているが、実施例の異方導電性フィルムではいずれも良好な評価が得られた。比較例２、３の有効バンプ幅が５μｍにおける捕捉数の評価において、上記表では実用上問題のないＣ評価ではあったが、Ｎ数を増やすほどＤ評価になる傾向が生じた（他の結果では特に傾向の変化はなかった）。そのため、実用上問題のないＣ評価と判定はしているが、これらは比較例として記載している。比較例２、３における、Ｎ数を増やすほどＤ評価になる傾向は、フィルムの貼り合わせにおいて微小なズレが発生するために生じた傾向と考えら得る。つまり、導電粒子の配列がいずれもフィルムの長手方向や短手（幅）方向において傾斜している方が、性能が安定した異方性接続体を得易いことが推察される。また、実施例では導電粒子の個数密度が16000個/ｍｍ2でも導通特性も粒子捕捉性も良好であるが、比較例では、同数の個数密度では有効バンプ幅が5μｍと狭くなると捕捉性でＮＧであった。
実施例８〜１０
導電粒子の配列が導通特性に及ぼす影響を調べるため、導電粒子の配列を表３に示すように変更する以外は実施例１と同様にして実施例８〜１０のＦＯＧ用の異方導電性フィルムを製造した。
この場合、接続用評価物としては、以下の評価用フレキシブル配線板とガラス基板を有効実装面積率100％又は80％で接続（180℃、80ＭＰａ、5秒）したものを用いた。
ここで、接続用評価物として有効実装面積率100％はフレキシブル配線板とガラス基板のアライメントにズレ幅が無いか又は2％以内のもの、80％はズレ幅が20％のものである。
評価用フレキシブル配線板（ＦＰＣ）
S/R PI系、PI 38μmt-S’perflex基材
配線長さ 2ｍｍ （使用ツール1ｍｍ幅）
配線幅 200μｍ
端子１個の実装面積 0.2ｍｍ2
配線間隔 200μｍ
バンプ高さ 8μｍ（Cu 8μmt-Snメッキ）
ガラス基板 コーニング社製
外形 30×50ｍｍ
厚み 0.5ｍｍ
端子 ＩＴＯ配線
得られた評価用接続物の(ａ)初期導通抵抗、(ｂ)圧痕、を実施例１と同様に評価し、(ｄ)導通信頼性、(ｅ)ショート発生率を実施例２と同様に評価した。また、有効実装面積100％の接続評価物に対し、バンプ100個における導電粒子捕捉数を計測し、バンプ1個における平均粒子捕捉数（導電粒子捕捉数Ave）を求めた。
これらの結果を表３に示す。







Figure 2016225296
次にＦＰＣおよびツール幅を以下のものに変更し、実施例８、９、１０の異方導電性フィルムを用いて接続および評価を行った。結果を表４に示す。
評価用フレキシブル配線板（ＦＰＣ）
S/R PI系、PI 38μｍt-S’perflex基材
配線長さ 2ｍｍ （使用ツール2ｍｍ幅）
配線幅 36μｍ
端子１個の実装面積 0.072ｍｍ2
配線間隔 200μｍ
バンプ高さ 8μｍ（Cu 8μｍt-Snメッキ）
Figure 2016225296
表３及び表４から、ＦＯＧの場合、一つの端子あたり導電粒子の捕捉数が３以上あれば導通特性上問題ないことがわかる。
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、１Ｆ、１Ｇ 異方導電性フィルム
２ 絶縁接着剤層
３ 端子
Ａ1 第１軸
Ａ2 第２軸
Ａ3 第３軸
Ｄ 導電粒子径
Ｌ1 導電粒子ピッチ
Ｌ2 隣接する第１軸同士における最近接粒子間距離
Ｌ3 軸ピッチ
Ｌp 端子ピッチ
Ｌq 端子幅
Ｌr 端子長
Ｐ 導電粒子

Claims (9)

  1. 絶縁接着剤層と、該絶縁接着剤層に配置された導電粒子を含む異方導電性フィルムであって、導電粒子が所定の粒子ピッチで配列した第１軸が所定の軸ピッチで並列している導電粒子の配列を有し、
    導電粒子が略真球であり、
    導電粒子の平均粒子径をＤとした場合に、第１軸における導電粒子ピッチＬ1が1.5Ｄ以上、第１軸の軸ピッチＬ3が1.5Ｄ以上であり、
    第１軸における任意の導電粒子Ｐ0と、該第１軸において導電粒子Ｐ0に隣接する導電粒子Ｐ1と、該第１軸に隣接する第１軸にあって導電粒子Ｐ0と最近接している導電粒子Ｐ2とで形成される３角形の各辺の方向が異方導電性フィルムのフィルム幅方向と斜交している異方導電性フィルム。
  2. 導電粒子の次式で算出される真球度が70〜100である請求項１記載の異方導電性フィルム。
    真球度＝｛１−(Ｓo−Ｓi）/Ｓo｝×１００
    （式中、Ｓoは導電粒子の平面画像における該導電粒子の外接円の面積、
    Ｓiは導電粒子の平面画像における該導電粒子の内接円の面積である）
  3. 異方導電性フィルムのフィルム幅に対するフィルム長さの比が5000以上である請求項１又は２記載の異方導電性フィルム。
  4. 前記３角形の各辺の方向に導電粒子が配列している請求項１〜３のいずれかに記載の異方導電性フィルム。
  5. 粒子ピッチが最も小さい配列軸を第１軸とする請求項１〜４のいずれかに記載の異方導電性フィルム。
  6. ３角形の各辺の方向に導電粒子が配列し、各辺の延長からなる格子軸を第１軸、第２軸、第３軸とした場合に、少なくとも一つの格子軸内の粒子ピッチが広狭のピッチが規則的に繰り返されたピッチからなる請求項１〜４のいずれかに記載の異方導電性フィルム。
  7. ３角形の各辺の方向に導電粒子が配列し、各辺の延長からなる格子軸を第１軸、第２軸、第３軸とした場合に、少なくとも一つの格子軸の軸ピッチが規則的に広狭を有する請求項１〜５のいずれかに記載の異方導電性フィルム。
  8. ３角形の各辺の方向に導電粒子が配列し、各辺の延長からなる格子軸を第１軸、第２軸、第３軸とした場合に、第１軸、第２軸又は第３軸と同一方向の格子軸として第４軸を有し、第４軸は、該第４軸と同一方向の第１軸、第２軸又は第３軸における導電粒子の配列から導電粒子を規則的に抜いた配列を有する請求項１〜７のいずれかに記載の異方導電性フィルム。
  9. 請求項１〜８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。
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