JP2017092106A - 異方性導電接続構造体、および異方性導電接続方法 - Google Patents

Abstract

【課題】接着した基板の変形をより簡易に抑制した異方性導電接続構造体、および異方性導電接続方法を提供する。【解決手段】所定の方向に配列された複数のバンプを有する電子部品と、前記バンプの各々と対向する複数の電極を有する基板と、前記バンプと、前記電極との各々の間に挟持された導電粒子を含み、前記電子部品と前記基板とを接着する異方性導電接着層と、を備え、前記所定の方向の前記異方性導電接着層の長さは、前記所定の方向の前記電子部品の長さよりも大きく、前記異方性導電接着層では、前記電子部品の中央部の直下の中央領域の反応率は、前記電子部品の端部の直下の部品端領域の反応率よりも高く、前記中央領域の反応率と、前記部品端領域の反応率との差は、３０％以下であり、前記部品端領域の反応率と、前記異方性導電接着層の端部の端部領域の反応率との差は３０％以上である、異方性導電接続構造体。【選択図】図３

Description

本発明は、異方性導電接続構造体、および異方性導電接続方法に関する。

近年、樹脂を主剤とし、導電粒子を含む接着剤である異方性導電材料を用いて、電子部品および基板などを接着することが一般的になっている。そのため、異方性導電材料の接着強度、および導通性を向上させるための開発が進められている。

例えば、下記の特許文献１には、液晶パネルとフレキシブル回路基板との配線方向の接続長さが０．２〜２．５ｍｍである場合に、配線方向の長さが該接続長さよりも長く、かつ接続する液晶パネルの厚みよりも０．１〜１．５ｍｍ長い異方性導電材料を使用することが開示されている。

例えば、下記の特許文献２には、配線板と、駆動ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）とを異方性導電材料にて接続する際に用いる加圧ツールの形状を、各隅が切りかかれた（すなわち、面取りされた）形状とすることが開示されている。特許文献２には、各隅において、異方性導電材料に含まれる導電粒子に過剰な圧力が加わることを抑制することにより、配線板と、駆動ＩＣとの間の導通性を改善することができることが開示されている。

一方で、異方性導電材料を用いて電子部品および基板を接着する場合、接着時の加圧によって電子部品または基板のいずれかが変形してしまうことがあった。例えば、加圧および加熱によって異方性導電接続する場合、接着後、電子部品が熱収縮し、基板を変形させてしまうことがあった。また、接着する電子部品または基板のいずれかの剛性が低い場合、加圧によって変形が生じてしまうことがあった。

そのため、電子部品および基板の変形を抑制するために、例えば、下記の特許文献３には、フレキシブル基板において、加圧ツールによって加圧される面にダミーバンプを設けることで、フレキシブル基板の歪みを抑制する技術が開示されている。

特開平５−１００２３８号公報 特開２００８−６０４０３号公報 特開２０１３−２２２８１６号公報

しかし、特許文献３に開示された技術では、基板に新しくダミーバンプを設ける必要があるため、異方性導電接続にかかるコストが増大してしまう。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、より簡易に変形を抑制することが可能な、新規かつ改良された異方性導電接続構造体、および異方性導電接続方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、所定の方向に配列された複数のバンプを有する電子部品と、前記バンプの各々と対向する複数の電極を有する基板と、前記バンプと、前記電極との各々の間に挟持された導電粒子を含み、前記電子部品と前記基板とを接着する異方性導電接着層と、を備え、前記所定の方向の前記異方性導電接着層の長さは、前記所定の方向の前記電子部品の長さよりも大きく、前記異方性導電接着層では、前記電子部品の中央部の直下の中央領域の反応率は、前記電子部品の端部の直下の部品端領域の反応率よりも高く、前記中央領域の反応率と、前記部品端領域の反応率との差は、３０％以下であり、前記部品端領域の反応率と、前記異方性導電接着層の端部の端部領域の反応率との差は３０％以上である、異方性導電接続構造体が提供される。

前記所定の方向の前記異方性導電接着層の長さは、前記所定の方向の前記電子部品の長さの１１０％以上であってもよい。

前記部品端領域の反応率と、前記端部領域の反応率との差は、５０％以上であってもよい。

前記異方性導電接着層は、異方性導電フィルムであってもよい。

前記電子部品は、集積回路チップであってもよい。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、複数の電極を有する基板の上に、所定の方向に配列された複数のバンプを有する電子部品を、前記電極の各々と、前記バンプの各々とが対向するように、導電粒子を含む異方性導電接着層を介して配置するステップと、前記電子部品を前記バンプが存在しない面から加圧ツールによって加圧して、前記電子部品と前記基板とを異方性導電接続するステップと、を含み、前記所定の方向の前記異方性導電接着層の長さは、前記所定の方向の前記電子部品の長さよりも大きく、前記所定の方向の前記加圧ツールの長さは、前記所定の方向の前記電子部品のバンプ列の長さよりも大きく、前記所定の方向の前記電子部品の長さよりも小さい、異方性導電接続方法が提供される。

前記所定の方向の前記加圧ツールの長さは、前記所定の方向の前記電子部品の長さの７０％より大きくてもよい。

以上説明したように本発明によれば、異方性導電接続構造体の変形をより簡易に抑制することが可能である。

異方性導電接続方法を説明する模式図である。 異方性導電接続構造体にて生じる変形を説明する模式図である。 本発明の一実施形態に係る異方性導電接続構造体を電子部品の長手方向に切断した断面図である。 同実施形態に係る異方性導電接続方法を説明する模式図である。 基板の反り量の測定範囲を示す模式図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

＜１．本発明の背景＞
まず、図１および図２を参照して、本発明の背景について説明する。図１は、異方性導電接続方法を説明する説明図である。また、図２は、異方性導電接続構造体にて生じる変形を説明する説明図である。

図１に示すように、異方性導電材料１０を介して基板３０に電子部品２０を異方性導電接続する場合、加圧ツール４０によって、電子部品２０のバンプ２１が形成されていない面を加圧および加熱することで、基板３０と、電子部品２０とを接着する。これにより、基板３０と、電子部品２０とが異方性導電接続された異方性導電接続構造体を作製することができる。

なお、異方性導電材料１０は、例えば、導電粒子１１、および熱またはエネルギー線にて硬化する樹脂を含む接着剤である。電子部品２０は、例えば、集積回路（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ：ＩＣ）チップなどであり、基板３０は、例えば、ガラス基板などである。

加圧ツール４０によって加圧および加熱された場合、電子部品２０のバンプ２１と、基板３０の電極（図示せず）との間で導電粒子１１が押し潰され、かつ加熱によって異方性導電材料１０が硬化される。これにより、電子部品２０と、基板３０とは、異方性導電材料１０によって接着される。また、押し潰された導電粒子によって電子部品２０のバンプ２１と、基板３０の電極との間で導通路が形成される。

ここで、バンプ２１が配列された方向の電子部品２０の両端部では、加圧ツール４０による押し込みが過剰になることがある。例えば、加圧ツール４０が電子部品２０に対して十分に長い場合、長手方向にバンプ２１が配列され、細長い矩形状を有する電子部品２０の両端部では、加圧ツール４０内の領域において、電子部品２０の中央部に対してバンプ２１の数が相対的に少なくなる。したがって、バンプ２１と電極との間の導電粒子１１への押圧力は、中央部よりも両端部の方が相対的に大きくなる。そのため、電子部品２０の両端部では、電子部品２０への押し込みが過剰になってしまう領域が発生することになる。

図２に示すように、異方性導電接続後、常温に戻った電子部品２０が熱収縮した場合、押し込みが過剰である電子部品２０の両端部では、接着された電子部品２０に基板３０が引っ張られる。そのため、基板３０には、内側に収縮する力が強く働くことなる。したがって、電子部品２０の両端部と接着した基板３０の領域は、それぞれ電子部品２０側に凸に撓み、基板３０は電子部品２０に略追随して変形してしまう。

このような基板３０の変形は、例えば、基板３０が液晶ディスプレイ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ：ＬＣＤ）パネルである場合（すなわち、ＣＯＧ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）実装の場合）、ＬＣＤパネルを透過するバックライトの光の屈折等を変化させ、ＬＣＤパネルの表示むらの原因となってしまう。

そこで、異方性導電接続の際に生じる電子部品２０および基板３０の変形を抑制するために、種々の提案がなされている。

例えば、電子部品２０および基板３０の変形を抑制するために、加圧ツール４０にて加える圧力を減少させることが提案されている。しかし、この方法では、電子部品２０のバンプ２１と、基板３０の電極との間での導電粒子１１の押し潰しが弱くなるため、導通の長期信頼性が低下してしまう可能性がある。

例えば、電子部品２０の熱収縮の影響を低減させるために、基板３０を加熱することで、電子部品２０と、基板３０との間の温度勾配を少なくすることが提案されている。しかし、このような方法では、電子部品２０および基板３０の変形を十分に抑制することはできなかった。

例えば、電子部品２０および基板３０の変形を矯正するために、加圧ツール４０等の形状を湾曲させることが提案されている。しかし、この方法では、電子部品２０へ同時かつ均一に加圧および加熱することが困難であるため、電子部品２０と、基板３０との接着にむらが生じてしまう。

そこで、本発明者らは、上記の問題点等を鋭意考察することによって、上述した電子部品２０の変形は、異方性導電材料が端部まで一様に硬化されているために生じるという知見を得、本発明を想到するに至った。

本発明の一実施形態に係る異方性導電接続構造体は、電子部品のバンプが配列された方向において、電子部品よりも長い異方性導電材料を用い、異方性導電材料の端部の反応率を制御するものである。これにより、本実施形態に係る異方性導電接続構造体は、電子部品から基板に加えられる応力を緩やかに減少させることができるため、基板の変形を抑制することができる。

＜２．異方性導電接続構造体＞
以下では、図３を参照して、上記にて概要を説明した本発明の一実施形態に係る異方性導電接続構造体の構成について具体的に説明する。図３は、本実施形態に係る異方性導電接続構造体を電子部品２００の長手方向に切断した断面図である。

図３に示すように、本実施形態に係る異方性導電接続構造体は、電極（図示せず）が設けられた基板３００と、バンプ２１０が設けられた電子部品２００とを異方性導電接着層１００にて接着した接続構造体である。

電子部品２００は、例えば、平面形状が略矩形状の集積回路チップ（ＩＣチップ）等である。電子部品２００には、所定の方向（例えば、電子部品２００の長手方向）に配列された複数のバンプ２１０が設けられ、対向する基板３００に設けられた電極（図示せず）と導電粒子１１０によって電気的に接続される。具体的には、電子部品２００は、フレキシブルプリント基板（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ：ＦＰＣ）、集積回路（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ：ＩＣ）チップ、ＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）テープ、または液晶パネルなどであってもよい。ＩＣチップの具体例としては、ＬＣＤパネル用の液晶画面制御用ＩＣチップなどを例示することができる。

バンプ２１０の配列方向における電子部品２００の長さは、例えば、２０ｍｍ以上５０ｍｍ以下であってもよい。また、電子部品２００の厚みは、例えば、０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であってもよい。

基板３００は、例えば、電極および配線パターン等が形成された基板である。基板３００には、電子部品２００に設けられたバンプ２１０と対向する位置に電極（図示せず）が設けられ、それぞれ導電粒子１１０によってバンプ２１０と電気的に接続される。具体的には、基板３００は、ガラス基板、または樹脂基板などであってもよい。基板３００の具体例としては、ＬＣＤパネル用のガラス基板などを例示することができる。

バンプ２１０の配列方向における基板３００の長さは、電子部品２００よりも十分に大きければ特に制限されないが、例えば、３０ｍｍ以上２００ｍｍ以下であってもよい。また、基板３００の厚みは、例えば、０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であってもよい。

なお、電子部品２００に設けられたバンプ２１０、および基板３００に設けられた電極（図示せず）は、導電性を有する材料で形成される。例えば、バンプ２１０および電極は、ニッケル、鉄、銅、アルミニウム、スズ、鉛、クロム、コバルト、タングステン、モリブデン、銀、金、および白金などの導電性が高い金属を単独または２種以上用いて形成されてもよい。また、バンプ２１０および電極の形状は、特に限定されない。

異方性導電接着層１００は、導電粒子１１０と、ＵＶ（Ｕｌｔｒａ Ｖｉｏｌｅｔ）光などのエネルギー線または熱で硬化する硬化性樹脂とを含む接着剤層である。異方性導電接着層１００は、硬化性樹脂によって電子部品２００と基板３００とを接着し、導電粒子１１０によって電子部品２００のバンプ２１０と、基板３００の電極（図示せず）との間の電気的な接続を形成する。

ＵＶ光などのエネルギー線または熱で硬化する硬化性樹脂としては、特に限定されないが、例えば、エポキシ樹脂またはアクリル樹脂を用いることができる。エポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、または脂環式エポキシ樹脂などを用いることができる。アクリル樹脂としては、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）イソシアネレート、またはウレタンアクリレートなどを用いることができる。また、これらの硬化性樹脂は、１種単独で用いられてもよく、２種以上を混合して用いられてもよい。

硬化性樹脂は、硬化剤と併用されることにより、加圧時に硬化し、電子部品２００と基板３００とを接着する。硬化剤としては、例えば、エポキシ樹脂を硬化させるアニオンまたはカチオン重合型硬化剤、アクリレート樹脂を硬化させるラジカル重合型硬化剤などを適宜選択して用いることができる。また、硬化剤は、通常では反応性が低いものの、熱、光、加圧等のトリガにより活性化されて硬化反応を開始させる硬化剤（いわゆる、潜在性硬化剤）であってもよい。

導電粒子１１０は、例えば、金属粒子、および金属被覆樹脂粒子である。具体的には、導電粒子１１０は、ニッケル、コバルト、銅、銀、金、またはパラジウムなどの金属粒子を用いることができる。また、導電粒子１１０は、スチレン−ジビニルベンゼン共重合体、ベンゾグアナミン樹脂、架橋ポリスチレン樹脂、アクリル樹脂、またはスチレン−シリカ複合樹脂などのコア樹脂粒子の表面をニッケル、銅、金、またはパラジウムなどの金属で被覆した粒子を用いることも可能である。さらに導電粒子１１０の表面には、金もしくはパラジウムの薄膜、または圧着時には破壊される程度に薄い絶縁樹脂の薄膜などが形成されてもよい。

また、導電粒子１１０の平均粒子径（粒子の直径の個数平均値）は、例えば、１μｍ以上２０μｍ以下であってもよく、好ましくは２μｍ以上１０μｍ以下であってもよい。なお、導電粒子１１０の平均粒子径は、例えば、レーザー回折・散乱法などによって測定することが可能である。また、導電粒子１１０の平均粒子径は、画像型の粒度分布測定装置（例えば、ＦＰＩＡ−３０００（マルバーン社製））などによって測定することも可能である。

なお、異方性導電接着層１００は、膜形成樹脂として、平均分子量が１００００〜８００００程度のエポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、フェノキシ樹脂などをさらに含んでもよい。また、異方性導電接着層１００は、その他の添加剤として、シランカップリング剤、無機フィラー、着色剤、酸化防止剤、および防錆剤等をさらに含んでもよい。

さらに、異方性導電接着層１００は、単層で形成されてもよく、複数層にて形成されてもよい。例えば、異方性導電接着層１００は、導電粒子１１０を含む導電粒子含有層と、導電粒子１１０を含まない絶縁性層との二層構造で形成されてもよい。

異方性導電接着層１００は、例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）などのベースフィルム上に導電粒子１１０を含む硬化性樹脂が塗布された異方性導電フィルム（ＡＣＦ：Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｆｉｌｍ）であってもよい。また、異方性導電接着層１００は、導電粒子１１０および硬化性樹脂を含むペースト状の異方性導電ペースト（ＡＣＰ：Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｐａｓｔｅ）であってもよい。

ここで、図３に示すように、本実施形態に係る異方性導電接続構造体において、バンプ２１０の配列方向における異方性導電接着層１００の長さは、同配列方向における電子部品２００の長さよりも大きい。また、異方性導電接着層１００において、電子部品２００の中央部の直下の中央領域Ｓ_１の反応率は、電子部品２００の端部の直下の部品端領域Ｓ_２の反応率よりも高く、中央領域Ｓ_１の反応率と、部品端領域Ｓ_２の反応率との差は、３０％以下である。具体的には、異方性導電接着層１００において、中央領域Ｓ_１の反応率と、部品端領域Ｓ_２との反応率の差は、０％より大きく３０％以下であり、１％以上３０％以下であってもよい。さらに、異方性導電接着層１００の端部の端部領域Ｓ_３の反応率と、部品端領域Ｓ_２の反応率との差は、３０％以上である。

このような場合、異方性導電接着層１００では、電子部品２００の中央部の直下の中央領域Ｓ_１と、電子部品２００の端部の直下の部品端領域Ｓ_２と、異方性導電接着層１００の端部の端部領域Ｓ_３との間で、反応率に適切な勾配を設けることにより、基板３００の変形を緩和することができる。また、中央領域Ｓ_１と部品端領域Ｓ_２との反応率の差よりも、部品端領域Ｓ_２と端部領域Ｓ_３との反応率の差の方を大きくすることにより、基板３００の変形を吸収することができる。

なお、異方性導電接着層１００の反応率は、電子部品２００と基板３００とを接着した後、５日以内に測定した値である。また、異方性導電接着層１００の反応率は、接着前後で異方性導電接着層１００に含まれる硬化性樹脂の架橋基の存在割合をＦＴ−ＩＲ（フーリエ変換赤外分光法）等の分光法によって測定し、該架橋基の存在割合の低下量から算出することができる。なお、異方性導電接着層１００が複数層にて形成される場合、測定した反応率は、異方性導電接着層１００の複数層全体での平均となっていると考えられる。

また、バンプ２１０の配列方向における異方性導電接着層１００の長さは、同配列方向における電子部品２００の長さの１１０％以上であることが好ましく、１１０％よりも大きいことがより好ましく、１１７％以上であることがさらに好ましい。このような場合、異方性導電接着層１００の端部は、電子部品２００の端部よりもさらに外側に突出するようになるため、電子部品２００から基板３００に加えられる応力をさらに緩和し、基板３００の変形を抑制することができる。異方性導電接着層１００の長さの上限は、基板３００の内部での電子部品２００以外の部品による制約、および組み立て工程への悪影響がない限り、特にない。ただし、異方性導電接着層１００の長さは、コストの面から、電子部品２００の長さの１５０％以下であることが好ましく、基板３００の内部のレイアウトへの影響を最小限にするためには、電子部品２００の長さの１３３％以下であることがより好ましい。

また、部品端領域Ｓ_２の反応率と、端部領域Ｓ_３の反応率との差は、５０％以上が好ましい。このような場合、電子部品２００から基板３００への応力をさらに緩和することができるため、基板３００の変形をさらに抑制することができる。

また、電子部品２００のバンプ２１０が存在する領域での異方性導電接着層１００の反応率は、７０％以上であることが好ましく、７５％以上であることがより好ましく、８０％以上であることがさらに好ましい。このような場合、電子部品２００と、基板３００との接着強度を高くすることができるため、導通の長期信頼性を向上させることができる。すなわち、電子部品２００の端部の直下の部品端領域Ｓ_２の反応率は、７０％以上であることが好ましい。また、電子部品２００の中央部の直下の中央領域Ｓ_１の反応率は、Ｓ_２の反応率よりも高いことが求められる。

さらに、異方性導電接着層１００において、電子部品２００の中央部の直下の中央領域Ｓ_１での反応率をＲ_１とし、電子部品２００の端部の直下の部品端領域Ｓ_２での反応率をＲ_２とし、異方性導電接着層１００の端部の端部領域Ｓ_３の反応率をＲ_３とした場合、Ｒ_２／Ｒ_１は、１．０未満が好ましく、またＲ_３／Ｒ_２は、０．５未満が好ましい。異方性導電接着層１００の反応率がこのような割合の勾配を持つ場合、電子部品２００から基板３００への応力をさらに緩和することができるため、基板３００の変形をさらに抑制することができる。

以上にて説明したように、本実施形態に係る異方性導電接続構造体によれば、ダミーバンプ等の追加の構成を設けることなく、接着した基板３００の変形をより簡易に抑制することが可能である。また、本実施形態に係る異方性導電接続構造体によれば、導通の長期信頼性を維持しつつ、基板３００の変形を抑制することが可能である。

＜３．異方性導電接続方法＞
続いて、図４を参照して、本実施形態に係る異方性導電接続構造体を作製する接続方法について説明する。図４は、本実施形態に係る異方性導電接続方法を説明する説明図である。

まず、電極（図示せず）が設けられた基板３００上に導電粒子１１０を含む異方性導電接着層１００が形成される。異方性導電接着層１００の形成方法は、異方性導電フィルムを貼り付ける方法であってもよく、異方性導電ペーストを公知のコーティング法を用いて塗布する方法であってもよい。

次に、電子部品２００のバンプ２１０と、基板３００の電極とが対向するように、異方性導電接着層１００上に電子部品２００が載置され、仮圧着される。仮圧着の方法および条件は、公知の方法および条件を用いることができるが、例えば、異方性導電接着層１００が硬化しない程度に加熱および加圧することで、電子部品２００と、基板３００とを仮圧着してもよい。なお、場合によっては、基板３００上に異方性導電接着層１００を載置した後に、仮圧着を行ってもよい。

次に、図４に示すように、仮圧着された電子部品２００および基板３００を加圧ツール４００によって加圧および加熱することで、電子部品２００と、基板３００とを本圧着する。具体的には、加圧ツール４００によって加圧および加熱することで、異方性導電接着層１００に含まれる硬化性樹脂が硬化し、電子部品２００と、基板３００とが接着される。また、電子部品２００のバンプ２１０と、基板３００の電極との間で導電粒子１１０が押し潰されることによって導通路が形成される。

ここで、図４に示すように、本実施形態に係る異方性導電接続方法において、バンプ２１０の配列方向における加圧ツール４００の長さは、同配列方向における電子部品２００のバンプ２１０の配列の長さよりも大きく、かつ同配列方向における電子部品２００の長さよりも小さい。

バンプ２１０の配列方向における加圧ツール４００の長さが電子部品２００のバンプ２１０の配列の長さよりも大きい場合、電子部品２００のバンプ２１０と、基板３００の電極との間で確実に導電粒子１１０を押し潰し、確実に導通路を形成することができる。また、バンプ２１０の配列方向における加圧ツール４００の長さが電子部品２００の長さよりも小さい場合、異方性導電接着層１００の端部に加えられる圧力および熱量を緩和し、端部に向かって異方性導電接着層１００の反応率を緩やかに減少させることができる。したがって、本実施形態に係る異方性導電接続方法によれば、異方性導電接続構造体の導通の長期信頼性を維持しつつ、基板３００の変形を抑制することができる。

また、バンプ２１０の配列方向における加圧ツール４００の長さは、同配列方向における電子部品２００の長さの７０％より大きいことが好ましい。このような場合、加圧ツール４００は、電子部品２００の全体をより均一に加圧することができるため、電子部品２００と、基板３００との接着強度を高め、導通の長期信頼性を向上させることができる。

本実施形態に係る異方性導電接続方法によれば、より簡易な方法で異方性接続構造体の基板３００の変形を抑制することが可能である。また、本実施形態に係る異方性導電接続方法によれば、異方性接続構造体の導通の長期信頼性を維持しつつ、基板３００の変形を抑制することが可能である。

以下では、実施例および比較例を参照しながら、本実施形態に係る異方性導電接続構造体、および異方性導電接続方法について、より詳細に説明する。なお、以下に示す実施例は、本実施形態の実施可能性および効果を示すための一例であり、本発明が以下の実施例に限定されるものではない。

＜異方性導電接続構造体の作製＞
以下の方法で異方性導電接着フィルムを作製し、作製した異方性導電接着フィルムにて異方性導電接続構造体を作製した。

（異方性導電接着フィルムの作製）
以下の導電粒子含有層と、絶縁性層とが積層された二層構造の異方性導電接着フィルムを作製した。

まず、ビスフェノールＡ型フェノキシ樹脂（ＹＰ５０、新日鐵化学社製）３０質量部、ビスフェノールＡ型液状エポキシ樹脂（ＥＰ８２８、三菱化学社製）３０質量部、イミダゾール系潜在性硬化剤（ＰＨＸ３９４１ＨＰ、旭化成イーマテリアルズ社製）４０質量部、エポキシ系シランカップリング剤（Ａ−１８７、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製）１質量部、および粒子径３．２５μｍの導電粒子（ミクロパールＡＵ、積水化学工業社製）３５質量部をトルエンに加えて混合し、固形分５０％の組成物を調整した。調整した組成物を剥離フィルム（厚さ３８μｍのシリコーン処理ＰＥＴシート、以下同じ）上に塗布した後、オーブンで加熱して乾燥させ、厚み８μｍの導電粒子含有層を作製した。

次に、ビスフェノールＡ型フェノキシ樹脂（ＹＰ５０、新日鐵化学社製）２５質量部、ビスフェノールＡ型液状エポキシ樹脂（ＥＰ８２８、三菱化学社製）３５質量部、イミダゾール系潜在性硬化剤（ＰＨＸ３９４１ＨＰ、旭化成イーマテリアルズ社製）４０質量部、およびエポキシ系シランカップリング剤（Ａ−１８７、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製）１質量部をトルエンに加えて混合し、固形分５０％の組成物を調整した。調整した組成物を剥離フィルム上に塗布した後、オーブンで加熱して乾燥させ、厚み１２μｍの絶縁性層を調整した。

続いて、上記にて作製した導電粒子含有層と、絶縁性層とを貼り合せて、４５℃、０．２ＭＰａにて積層することにより、二層構造の異方性導電接着フィルムを作製した。

（仮圧着工程）
続いて、接着面に複数の配線電極がファインピッチにて形成されているガラス基板を基板支持台上に載置した。まず、基板支持台に載置したガラス基板の接着面上に、導電粒子含有層が接着面と対向するように異方性導電接着フィルムを載置した。すなわち、基板支持台上に、下からガラス基板、導電粒子含有層、絶縁性層、および剥離フィルムが順に積層されるように、ガラス基板と、異方性導電接着フィルムとを載置した。

次に、仮圧着装置である加圧ボンダーのヘッド部を８０℃に加熱し、加熱したヘッド部の加圧面を絶縁性層の上面に押し当てて１ＭＰａで２秒間加圧した。この加圧によって、ガラス基板に異方性導電接着フィルムを仮圧着した。

（本圧着工程）
その後、剥離フィルムを剥がし、ガラス基板の配線電極に対応した位置に、高さ１５μｍ、配列幅２０ｍｍのバンプ列が形成されているＩＣチップ（外形１．２ｍｍ×３０ｍｍ）を、バンプと配線電極とが対向するように異方性導電接着フィルム上に載置した。

続いて、本圧着装置の加熱ステージを３０℃に設定し、加熱ステージ上にガラス基板を固定した。次に、ＩＣチップ内温度が５秒後に４５℃、１０秒後に９０℃となるようにステージ温度を調整しつつ、ＩＣチップ上面を加圧ツールによって６０ＭＰａの圧力で５秒間加圧および加熱し、異方性導電接着フィルムを硬化させてＩＣチップを本圧着した。なお、加熱温度は、異方性導電接着フィルム中の硬化性樹脂が硬化温度（約２００℃）になる温度を選択した。

本圧着後、即座にガラス基板を加熱ステージから取り除き、接着部の温度を常温に戻した。このような本圧着によってＩＣチップとガラス基板とを異方性導電接続させた接続構造体を作製した。

ここで、バンプの配列方向におけるＩＣチップの長さ、異方性導電接着フィルムの長さ、および加圧ツールの長さを変更して、実施例１〜４、および比較例１〜４に係る異方性接続構造体を作製した。なお、それぞれの長さは、以下の表１に示した。

＜異方性導電接続構造体の評価方法＞
上記にて作製した実施例１〜４、および比較例１〜４に係る異方性導電接続構造体を以下の評価方法によって評価した。なお、評価結果は、以下の表１に示した。

（反り量の測定）
触針式表面粗度計（ＳＥ−３Ｈ、小阪研究所社製）を用いて、異方性導電接続構造体のガラス基板を下側からスキャンし、ＩＣチップを圧着した後のガラス基板の反り量（μｍ）を測定した。なお、スキャン範囲Ｗは、図５に示すように、ガラス基板３００に異方性導電接着フィルム１００を介して接着したＩＣチップ２００の長手方向における一端部から他端部までの範囲とした。

なお、比較例１に係る異方性導電接続構造体を基準として、反り量の評価を行った。具体的には、反り量が比較例１より３μｍ以上減少したものを「Ａ」と判定し、反り量が比較例１より３μｍ未満で減少したものを「Ｂ」と判定し、反り量が比較例１と同等のものを「Ｃ」と判定して評価した。ここで、比較例１は、実用上問題がない程度の反り量を有する異方性導電接続構造体である。実施例１〜４に係る異方性導電接続構造体は、比較例１に係る異方性導電接続構造体を基準として、さらにガラス基板の反りを低減することが可能なものである。

（抵抗値の測定）
デジタルマルチメーター（デジタルマルチメーター７５６１、横河電機社製）を用いて、環境試験（８５℃／８５％／５００ｈｒ）前後での異方性導電接続構造体の接続抵抗（Ω）を測定した。

環境試験（８５℃／８５％／５００ｈｒ）前の初期抵抗では、バンプと配線電極との接続部を含む経路での抵抗値が１Ω未満であるものを「Ａ」と判定し、抵抗値が１Ω以上５Ω未満であるものを「Ｂ」と判定し、５Ω以上であるものを「Ｃ」と判定して評価した。

また、環境試験（８５℃／８５％／５００ｈｒ）後の導通信頼性試験では、バンプと配線電極との接続部を含む経路での抵抗値が５Ω未満であるものを「Ａ」と判定し、抵抗値が５Ω以上１０Ω未満であるものを「Ｂ」と判定し、抵抗値が１０Ω以上であるものを「Ｃ」と判定して評価した。

（反応率の測定）
異方性導電接着フィルムの反応率は、ＦＴ−ＩＲ（フーリエ変換赤外分光法）によって硬化性樹脂のエポキシ基の存在割合を測定することで算出した。具体的には、ＦＴ−ＩＲにより、圧着前の硬化性樹脂のメチル基に対するエポキシ基の存在比率と、圧着後の硬化性樹脂のメチル基に対するエポキシ基の存在比率とを測定し、圧着前後でのエポキシ基の存在比率の低下割合を反応率として算出した。また、圧着後の硬化性樹脂のメチル基に対するエポキシ基の存在比率は、圧着後、５日以内に測定した。なお、異方性導電接続構造体の各々は、反応率を測定するまでの間、室温（２３℃）にて略一定の環境下で保管した。

なお、異方性導電接着フィルムの反応率は、ＩＣチップの中央部の直下の中央領域Ｓ_１（反応率Ｒ_１）、ＩＣチップの端部の直下の部品端領域Ｓ_２（反応率Ｒ_２）、および異方性導電接着フィルムの端部領域Ｓ_３（反応率Ｒ_３）の三か所でそれぞれ算出した。表１に示す反応率は、それぞれ３つの異方性導電接続構造体にて算出した反応率の平均値である（Ｎ＝３）。

＜評価結果＞
実施例１〜４、および比較例１〜４に係る異方性導電接続構造体の評価結果を以下の表１に示す。

なお、表１において、「ツール長さ」、「チップ長さ」、および「フィルム長さ」は、バンプの配列方向の長さを表す。また、「ツール長さ」は、加圧ツールの長さを表し、「チップ長さ」は、ＩＣチップの長さを表し、「フィルム長さ」は、異方性導電接着フィルムの長さを表す。

表１の結果を参照すると、実施例１〜４に係る異方性導電接続構造体は、異方性導電フィルムの長さがＩＣチップの長さよりも大きく、かつ異方性導電フィルムの各領域の反応率が本発明の関係を満たすことがわかる。したがって、実施例１〜４に係る異方性導電接続構造体は、ガラス基板の反り量が実用上問題ない値からさらに小さくなっており、かつ初期抵抗および長期抵抗のいずれも小さいことがわかる。

また、実施例１〜４に係る異方性導電接続構造体は、ＩＣチップの長さよりも長い異方性導電フィルムを用い、ＩＣチップのバンプ配列幅よりも長く、ＩＣチップの長さよりも短い加圧ツールにて異方性導電接続されていることがわかる。

なお、バンプが存在する領域での異方性導電接着フィルムの反応率は、ＩＣチップの中央部の直下の中央領域Ｓ_１の反応率Ｒ_１と、ＩＣチップの端部の直下の部品端領域Ｓ_２の反応率Ｒ_２との間の値であると推測される。実施例２では、反応率Ｒ_２が７４％であるため、バンプが存在する領域での異方性導電接着フィルムの反応率は、７５％以上であることが推測される。

一方、比較例３に係る異方性導電接続構造体は、異方性導電フィルムの長さがＩＣチップの長さと同じであるため、ガラス基板の反り量が比較例１と同程度となっていることがわかる。

また、比較例１および４に係る異方性導電接続構造体は、異方性導電フィルムの反応率Ｒ_１と反応率Ｒ_２とが同じであるため、ガラス基板の反り量が比較例１と同程度となっていることがわかる。また、比較例１および４に係る異方性導電接続構造体では、ＩＣチップの長さと同じ長さの加圧ツールにて異方性導電接続しているため、ガラス基板の反り量が比較例１と同程度となっている。

さらに、比較例２に係る異方性導電接続構造体は、異方性導電フィルムの各領域の反応率が本発明の関係を満たさないため、長期抵抗が高くなっていることがわかる。比較例２に係る異方性導電接続構造体では、ＩＣチップの７０％以下の長さの加圧ツールにて異方性導電接続しているため、長期抵抗が高くなっている。

なお、実施例１〜４に係る異方性導電接続構造体を４０℃の環境下に１２時間放置したところ、反応率Ｒ_１、Ｒ_２、およびＲ_３は、いずれも８０％以上になった。このとき、異方性導電接続構造体の反り量は、表１の評価結果よりも悪化することはなかった。

以上にて説明したように、本実施形態に係る異方性導電接続構造体は、接着した基板の変形をより簡易に抑制することが可能である。また、本実施形態に係る異方性導電接続構造体は、導通の長期信頼性を維持しつつ、基板の変形を抑制することが可能である。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１００ 異方性導電接着層
１１０ 導電粒子
２００ 電子部品
２１０ バンプ
３００ 基板
４００ 加圧ツール

Claims (7)

1. 所定の方向に配列された複数のバンプを有する電子部品と、
   前記バンプの各々と対向する複数の電極を有する基板と、
   前記バンプと、前記電極との各々の間に挟持された導電粒子を含み、前記電子部品と前記基板とを接着する異方性導電接着層と、
   を備え、
   前記所定の方向の前記異方性導電接着層の長さは、前記所定の方向の前記電子部品の長さよりも大きく、
   前記異方性導電接着層では、前記電子部品の中央部の直下の中央領域の反応率は、前記電子部品の端部の直下の部品端領域の反応率よりも高く、前記中央領域の反応率と、前記部品端領域の反応率との差は、３０％以下であり、前記部品端領域の反応率と、前記異方性導電接着層の端部の端部領域の反応率との差は３０％以上である、異方性導電接続構造体。
2. 前記所定の方向の前記異方性導電接着層の長さは、前記所定の方向の前記電子部品の長さの１１０％以上である、請求項１に記載の異方性導電接続構造体。
3. 前記部品端領域の反応率と、前記端部領域の反応率との差は、５０％以上である、請求項１または２に記載の異方性導電接続構造体。
4. 前記異方性導電接着層は、異方性導電フィルムである、請求項１〜３のいずれか一項に記載の異方性導電接続構造体。
5. 前記電子部品は、集積回路チップである、請求項１〜４のいずれか一項に記載の異方性導電接続構造体。
6. 複数の電極を有する基板の上に、所定の方向に配列された複数のバンプを有する電子部品を、前記電極の各々と、前記バンプの各々とが対向するように、導電粒子を含む異方性導電接着層を介して配置するステップと、
   前記電子部品を前記バンプが存在しない面から加圧ツールによって加圧して、前記電子部品と前記基板とを異方性導電接続するステップと、
   を含み、
   前記所定の方向の前記異方性導電接着層の長さは、前記所定の方向の前記電子部品の長さよりも大きく、
   前記所定の方向の前記加圧ツールの長さは、前記所定の方向の前記電子部品のバンプ列の長さよりも大きく、前記所定の方向の前記電子部品の長さよりも小さい、異方性導電接続方法。
7. 前記所定の方向の前記加圧ツールの長さは、前記所定の方向の前記電子部品の長さの７０％より大きい、請求項６に記載の異方性導電接続方法。
   
   
   

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