JP2017147211A - 異方導電性フィルム及び接続構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】接続端子がファインピッチであっても導電粒子を十分に捕捉でき、かつショートを抑制することのできる異方導電性フィルムを提供する。【解決手段】異方導電性フィルムが、絶縁接着剤層３に導電粒子２を含有する。導電粒子２のアスペクト比は１．２以上であり、平面視で導電粒子２同士が非接触で分散しており、異方導電性フィルムのフィルム面と導電粒子の長手方向とのなす角度が４０°未満である。【選択図】図１Ａ

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を用いて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チップなどの電子部品の実装に広く使用されている。近年では、高密度実装の観点から、異方導電性フィルムを用いた接続構造体の導電粒子捕捉効率や接続信頼性を向上させ、ショート発生率を低下させるために、異方導電フィルムの絶縁性接着剤層に、複数の導電粒子を接触又は近接して配列させた粒子部位（即ち、導電粒子ユニット）を格子状に配置し、その導電粒子ユニット同士の間隔を電極パターンに応じて変えることが提案されている（特許文献１）。

特表２００２−５１９４７３号公報

しかしながら、特許文献１に記載の異方導電性フィルムでは、移動度の高い球状の導電粒子を型に複数個充填することにより導電粒子ユニットを形成するため、導電粒子の型への充填率や型内における導電粒子の位置が不安定になる。

また、球状の導電粒子は、異方導電性接続において対向する端子間に挟まれるとき、まず、導電粒子と端子面とが点接触するため、導電粒子の中心が対向する対向面内に存在しないと導電粒子が端子間から外れるため、端子における導電粒子の捕捉効率が上がりにくいという問題もある。
そのため、特許文献１に記載の異方導電性フィルムは導通信頼性に問題があった。

これに対し、本発明は、接続端子がファインピッチであっても導電粒子を十分に捕捉でき、かつショートを抑制することのできる異方導電性フィルムの提供を課題とする。

本発明者は、異方導電性フィルムに使用する導電粒子に関し、球状の導電粒子を型に複数個充填して導電粒子ユニットを形成することに代えて、特定値以上のアスペクト比を有する粒子を使用すると、接続する端子での導電粒子の捕捉面積を大きくすることができるので導通信頼性が向上すること、また型を使用して導電粒子を配列させるにあたり、球状の導電粒子に比して粒子の移動度が低くなるので、所期の配列に導電粒子を高精度に配置でき、配置不良の発生率が低減し、異方導電性フィルムの生産効率が向上することを見出し、本発明を想到した。

即ち、本発明は、絶縁接着剤層に導電粒子を含有する異方導電性フィルムであって、導電粒子のアスペクト比が１．２以上であり、平面視で導電粒子同士が非接触で分散しており、異方導電性フィルムのフィルム面と導電粒子の長手方向とのなす角度が４０°未満であ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を用いて第１電子部品の接続端子と第２電子部品の接続端子とを異方導電性接続した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、導電粒子が特定値以上のアスペクト比を有するので、異方導電性接続時に端子と導電粒子の接触面積を大きくすることができ、端子における導電粒子の捕捉性を向上させることができる。

また、異方導電性フィルムの製造工程において、型に導電粒子を充填して導電粒子を配列させる場合に、導電粒子として特定値以上のアスペクト比を有する粒子を使用すると球状粒子に比して粒子が過度に移動することを抑えられるので、導電粒子が型から欠落しにくくなり、導電粒子を所期の配列に精確に配置することができる。

さらに、平面視で導電粒子同士が非接触で分散しているため、導電粒子が特定値以上のアスペクト比を有するにもかかわらず、異方導電性接続した端子におけるショートの発生を低減させることができる。

図１Ａは、実施例の異方導電性フィルム１Ａの導電粒子の平面図である。 図１Ｂは、実施例の異方導電性フィルム１Ａの導電粒子の断面図である。 図１Ｃは、実施例の異方導電性フィルム１Ａの導電粒子の断面図である。 図２Ａは、実施例の異方導電性フィルム１Ｂの導電粒子の平面図である。 図２Ｂは、実施例の異方導電性フィルム１Ｂの導電粒子の断面図である。 図３Ａは、実施例の異方導電性フィルム１Ｃの導電粒子の平面図である。 図３Ｂは、実施例の異方導電性フィルム１Ｃの導電粒子の断面図である。

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１Ａは本発明の一実施例の異方導電性フィルム１Ａにおける導電粒子２の配置を示す平面図であり、図１Ｂ、図１Ｃはその断面図である。また、図２Ａは導電粒子の配置が異なる実施例の異方導電性フィルム１Ｂの平面図であり、図２Ｂはその断面図である。これらの異方性導電フィルム１Ａ、１Ｂではアスペクト比が１．２以上の円柱状の導電粒子２が使用されており、平面視で導電粒子２同士が非接触で絶縁接着剤層３に分散している。

＜導電粒子の形状＞
・アスペクト比
本発明の異方導電性フィルムでは、導電粒子２のアスペクト比（平均長軸長／平均短軸長）が１．２以上、好ましくは１．３以上、より好ましくは３以上であり、また、１５以下、好ましくは１０以下、より好ましくは５以下である。アスペクト比が小さすぎると異方導電性接続時に端子における導電粒子の捕捉性を向上させることができず、反対に大きすぎると端子間スペースの幅によってはショートが発生し易くなる。また導電粒子２の材質によっては取り扱いが困難になるため、異方性導電フィルムの製造コスト上昇の要因になる。

ここで、アスペクト比とは導電粒子２の平均長軸長と平均短軸長の比をいう。導電粒子２が円柱、角柱等の柱状の場合、長軸長Ｌ1は導電粒子２の高さ方向（即ち、長手方向）の長さであり、画像観察型の粒度分布測定装置を用いて最大長として測定することができる。平均長軸長は、例えば任意の５０個の導電粒子の最大長を平均することにより算出する。短軸長Ｌ2は導電粒子２の横断面の径のうち最も幅広い長さであり、金属顕微鏡や電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて測定することができる。平均短軸長は、例えば任意の５０個の短軸長を平均することにより算出する。これも金属顕微鏡や電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて測定することができる。フィルム内に導電粒子が含まれている場合は、平面視観察および断面観察を行えば求められる。また、導電粒子のみを測定する場合は導電粒子を平坦な面に凝集しないように戴置し、平面視観察から平均長軸長を求めることができる。平均短軸長は焦点合わせなどから求めることができる。

なお、柱状の導電粒子は、その縦断面形状が矩形に限定されず、側面が短手方向に膨らんだ形状や、上下の端面が長手方向に膨らんだ形状も含まれる。これらの場合にも上述の方法でアスペクト比を求めることができ、フィルム中の平均長軸長、平均短軸長、アスペクト比も同様に求めることができる。また、測定はレーザースキャン型の三次元形状測定装置ＫＳ−１１００（(株)キーエンス製）によって行うことも可能である。

本発明の異方導電性フィルムでは導電粒子２のアスペクト比を上述の範囲とすることにより、端子と導電粒子２との接触面積を大きくし、端子における導電粒子２の捕捉性を向上させる。これに対し、アスペクト比が高すぎると、異方導電性接続時に導電粒子２の連結が起こりやすくなり、ショートの発生率が高くなる。一方、アスペクト比が低すぎると端子における導電粒子の捕捉率が低下し、導通抵抗が高くなりやすい。

また、導電粒子２のアスペクト比を上述の範囲とすることにより、異方導電性フィルムの製造工程において型に導電粒子２を充填する場合に導電粒子２が過度に移動することを抑えられるので導電粒子２が型から欠落しにくくなり、導電粒子２を所期の配列に精確に配置することができる。またアスペクト比は、全ての導電粒子２で略同一であることが好ましい。具体的には、導電粒子の長軸長と短軸長の比の分布に関し、全導電粒子の平均長軸長と平均短軸長の比であるアスペクト比の±２０％の範囲に全導電粒子の９０％以上が存在することが好ましく、±２０％に全導電粒子の９５％以上が存在することがより好ましく、±１０％に全導電粒子の９５％以上が存在することがさらにより好ましい。このように個々の導電粒子の長軸長と短軸長の比が揃うことで、特にファインピッチのバンプに対して捕捉向上とショート抑制が期待できる。

導電粒子２の平均長軸長は、好ましくは４μｍ以上６０μｍ以下、より好ましくは６μｍ以上２０μｍ以下である。この長さであれば取扱性がよく、また異方導電性接続時の熱押圧ツールによる押圧力を良好に分散させることができるので、熱押圧ツールの圧着面が、接続する基板面に対して傾いてしまう片当たりが生じて相対的に押圧力が強い領域と弱い領域ができても、導通抵抗の上昇を抑制することができる。平均短軸長は、好ましくは１μｍ以上が好ましく、端子間に捕捉される場合に片あたりを防止するため２．５μｍ以上がより好ましく、端子が平面ではなく凹凸が存在する場合に端子にしっかりと挟み込まれるためには３μｍ以上が更により好ましい。

・断面形状
導電粒子２の形状は、上述のアスペクト比を有し、且つその横断面形状が円、楕円等の外形が曲線で形成される形状であることが望ましい。これにより、異方導電性接続時の熱押圧ツールによる押圧力を良好に分散させることができるので、片当たりが生じた場合でも導通抵抗の上昇を抑制することができる。

また、縦断面形状において短手方向の外形と長手方向の外形はそれぞれ直線であっても曲線であってもよい。縦断面形状において短手方向及び長手方向の外形がそれぞれ直線のとき（即ち、縦断面形状が矩形のとき）導電粒子２は円柱、角柱等の柱状となり、縦断面形状において短手方向に略平行な面が半円状の場合や長手方向に略平行な面が円弧状の場合には所謂カプセル型の柱状になる。熱押圧ツールによる押圧力を分散させる点からは横断面が円、楕円等の曲線で形成された形状となる円柱、楕円柱等が好ましい。また、球体が複数塊状になったものであってもよい。この場合、長手方向を側面から見た場合に隆起した形状になる。これにより、端子における導電粒子の圧痕で接続状態を正確に評価することも可能となる。一方、端子における粒子の捕捉性を向上させる点からは、六角柱、五角柱、四角柱、三角柱等の多角柱、五芒星柱、六芒星柱等であってもよい。

・表面形状
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。突起の高さは、一例として１０〜５００ｎｍ、又は粒子短軸長の１０％以下とすることができる。

＜導電粒子の材質＞
導電粒子２の材質としては、例えば、柱状のガラスの表面に無電解メッキ、ＣＶＤ等の手法により導電層を形成したものを使用することができる。導電層としては、金、銀、ニッケル、銅、ＩＴＯ等の薄膜を例示することができる。導電層の厚みは、通常５ｎｍ以上であり、好ましくは１０〜８００ｎｍ、より好ましくは１００〜５００ｎｍである。このような導電性柱状ガラス粒子を使用する場合、異方導電性接続時に導電粒子に過度の押圧力が負荷されても導電性柱状ガラス粒子自体の破砕により応力を緩和することができ、しかも異方性導電接続後にバンプの圧痕を確認する際の検査が容易になる。また、熱による膨張収縮の影響を受けにくく、金属イオンによる腐食や金属イオンのマイグレーションも生じない。更に、紫外線硬化型の絶縁性接着剤を使用した際に、紫外線をある程度透過するため、硬化不足が起こりにくい。

また、樹脂コアに導電層を設けたものを使用してもよい。樹脂コアの製造工程では樹脂コアの凝集体が得られる場合があるが、その場合、樹脂コアの凝集体から、上述のアスペクト比を有するものを分級して使用する。即ち、樹脂コアの製造方法によっては、その中間工程で凝集体（２次粒子）が得られる場合がある。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、解砕され易くなるように配合時に予め分散剤や表面改質剤を添加してもよく、粒子形状が変形しにくい解砕処理を行ってもよい。解砕処理を繰り返してもよく、解砕工程間や前後に、分級してもよい。一例として気流式微粉砕装置を用いることで行うことができる。より具体的には、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。このような樹脂コアとしては、圧縮変形に優れるプラスチック材料から形成したものが好ましく、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。樹脂コアが圧縮変形に優れることにより、異方導電性接続で端子に形成された粒子の圧痕から、接続状態を評価しやすくなる。導電層は、上述のように無電解メッキなど公知の手法で形成することができる。導電層の材質や、厚みも上記と略同様である。

表面に突起を有する導電粒子の場合、突起を有する樹脂コアの凝集体から所定のアスペクト比を有するものを分級し、その表面に導電層を設ければよい。また、所定のアスペクト比を有する樹脂コアを分級した後、その樹脂コアに突起粒子を設けてもよい。

＜導電粒子の配列＞
本発明の異方導電性フィルムでは、平面視で導電粒子２同士が非接触に分散しており、任意の導電粒子２ａと該導電粒子２ａに最近接した導電粒子２ｂとの平面視における距離（即ち、平面視における最近接距離）Ｌ3が、該導電粒子２ａの短軸長Ｌ2の０．５倍以上であることが好ましく（図１Ａ、図２Ａ）、あるいは、任意の導電粒子２ａと該導電粒子２ａに最近接した導電粒子２ｂが、異方導電性フィルムの長手方向には重畳しないことが好ましい（図２Ａ）。これにより異方導電性接続した端子でショートを起こりにくくすることができる。

また、本発明の異方導電性フィルムにおいては、個々の導電粒子２の長軸方向Ａが略同一方向に揃っていてもよく、規則性を持って異なる方向を有してもよい。例えば、図１Ａに示す異方導電性フィルム１Ａのように、導電粒子２の長軸方向Ａが異方導電性フィルム１Ａの長手方向に揃っている場合には、導電粒子のアスペクト比が１．２以上であることにより、異方導電性接続時にフィルムの長手方向にアライメントずれが生じても端子が導電粒子を捕捉し易くなる。

反対に導電粒子２の長軸方向Ａが異方導電性フィルムの短手方向に揃っている場合には、導電粒子の個数密度を高くしても異方導電性接続時にショートが起こりにくくなるので、導電粒子の個数密度を高くすることでアライメントズレが生じても端子が導電粒子を捕捉し易くなる。

また、図２Ａに示す異方導電性フィルム１Ｂのように導電粒子２の長軸方向Ａをフィルム長手方向に斜交する方向に揃えることも好ましい。一般的に、異方性接続されるバンプはフィルムの長手方向と直交する方向に延在するからである。

これらのように導電粒子２の長手方向Ａが略同一方向に揃っていることにより、製品検査における合否の判定が容易になる。

一方、個々の導電粒子２の長軸方向Ａが規則性を持って異なる方向を有していてもよい。これにより、導電粒子２の長軸方向の揃っている方向が異なる異方性導電フィルムのそれぞれの効果（例えば、異方性導電フィルム１Ａの効果と異方性導電フィルム１Ｂの効果）を両立させることができる。このため、導電粒子数の削減効果をより期待できることになる。導電粒子２の長手方向Ａの配列にどのような規則性をもたせるかは、接続対象となるバンプの寸法やバンプ間距離などレイアウトによって適宜選択すればよい。

異方導電性フィルムにおいて、導電粒子２を上述の配列に配置させる手法としては、延伸フィルム上に散布した後に任意の方向に延伸する手法や、後述するように、型を用いて導電粒子を配列させることが好ましい。

また、平面視における導電粒子２の配列態様としては、導電粒子２の中心を縦横に規則配列させることが好ましい。規則配列のより具体的な態様としては、導電粒子２の中心が、正方格子、長方格子、斜方格子、三角格子、六方格子等に格子状に配列した態様をあげることができる。これらを組み合わせてもよい。格子間隔を適宜設定することにより、異方導電性接続時においてショートを抑制しつつ導電粒子の捕捉性を向上させることができる。

導電粒子を規則配列させるにあたり、フィルム短手方向に導電粒子２の中心が配列した配列軸Ｐを形成し、その配列軸Ｐ上の導電粒子について、任意の導電粒子のフィルム短手方向の外接線を、該導電粒子に隣接する導電粒子のフィルム短手方向の外接線と一致させること（図１Ａ）、あるいは任意の導電粒子のフィルム短手方向の外接線が、該導電粒子に隣接する導電粒子を貫くことようにすることが好ましい。これにより、異方導電性接続時に端子における導電粒子の捕捉性を向上させることができる。

また、導電粒子２の短手方向に導電粒子２の中心が配列した配列軸Ｐがある場合（図１Ａ）、あるいは、導電粒子２の長手方向に導電粒子２の中心が配列した配列軸Ｐがある場合（図２Ａ）、配列軸Ｐ内で隣接する導電粒子２が、異方導電性フィルムの短手方向に重畳することが好ましい。これにより、異方導電性接続時に端子における導電粒子の捕捉性を向上させることができる。

一方、異方導電性フィルムのフィルム面Ｓと導電粒子の長軸方向Ａとのなす角度は、図１Ｃに示したように０°とし、導電粒子２の長軸方向Ａをフィルム面Ｓと平行にしてもよく、図２Ｂに示したように、導電粒子２の長軸方向Ａをフィルム面Ｓに対して傾斜させてもよい。傾斜させる場合、異方導電性フィルムのフィルム面Ｓと導電粒子の長軸方向Ａとのなす角度θを４０°未満とし、好ましくは１５°以内とする。これにより、導電粒子２と端子面を略平行にすることができ、捕捉時の導電粒子のズレを最小限に抑えることができる。即ち、異方導電性接続時に熱圧着ツールの押圧面と被押圧面との平行がずれて片当たりが生じることを抑制することができる。

＜導電粒子の密度＞
本発明の異方導電性フィルムにおいて、導電粒子２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、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。実用上、１００個／ｍｍ²以上であれば端子幅が広い（一例として１００〜２００μｍ程度）ものを十分に接続することができ、５００個／ｍｍ²以上あれば好ましく、１０００個／ｍｍ²以上あればより好ましい。また、ファインピッチ（一例として端子幅および端子間スペースがそれぞれ３０μｍ以下）のものは、導電粒子が捕捉されない端子を発生させることなく、またショート発生を防止するために５００００個／ｍｍ²以下が好ましく、３００００個／ｍｍ²以下であることがより好ましい。

＜導電粒子の固定方法＞
導電粒子２を絶縁接着剤層３に所定の配列で固定する方法としては、導電粒子２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２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３に導電粒子２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３に導電粒子２を上述の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。

＜層構成＞
本発明において異方導電性フィルムは、種々の層構成をとることができる。例えば、導電粒子２を単層の絶縁接着剤層３上に配置し、その導電粒子２を絶縁接着剤層の層内に押し込むことにより、前述の異方性導電フィルム１Ａのように導電粒子２を絶縁接着剤層３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。例えば光硬化性樹脂を用いて導電粒子の固定化を行い、異方性接続時には熱硬化性樹脂に接着機能を発揮させるなどすればよい。これは例えば、光硬化性樹脂にアクリル重合性樹脂を用い、熱硬化性樹脂にエポキシ樹脂を使用することができる。

異方性導電フィルム１Ａの全厚みの最低溶融粘度としては、１００〜１００００Ｐａ・ｓが好ましく、５００〜５０００Ｐａ・ｓがより好ましく、特に好ましくは１０００〜３０００Ｐａ・ｓである。この範囲であれば、絶縁接着剤層に導電粒子を精密に配置することができ、且つ異方導電性接続時の押し込みにより樹脂流動が導電粒子の捕捉性に支障を来たすことを防止できる。最低溶融粘度の測定は、レオメータ（ティー・エイ・インスツルメント社製、ＡＲＥＳ）を用いて、昇温速度５℃／ｍｉｎ、測定温度範囲５０〜２００℃、振動周波数１Ｈｚの条件で求めることができる。

＜絶縁接着剤層＞
絶縁接着剤層３は、公知の異方性導電性フィルムで使用される絶縁性接着剤から当該異方導電性フィルムの用途などに応じて適宜選択して形成することができる。好ましい絶縁性接着剤としては、（メタ）アクリレート化合物、エポキシ化合物等の重合性樹脂と熱重合開始剤又は光重合開始剤とを含むペースト状又はフィルム状の樹脂をあげることができる。ここで光重合開始剤としては、光ラジカル重合開始剤、光カチオン重合開始剤、光アニオン重合開始剤をあげることができ、熱重合開始剤としては、熱ラジカル重合開始剤、熱カチオン重合開始剤、熱アニオン重合開始剤をあげることができる。特に、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性樹脂、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性樹脂、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性樹脂、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性樹脂、エポキシ化合物と光カチオン重合開始剤とを含む光カチオン重合性樹脂等をあげることができる。これらの樹脂は併用することができる。またこれらの樹脂は、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。

より具体的には、例えば絶縁性接着剤層のうち熱硬化型エポキシ系接着剤は、膜形成樹脂、液状エポキシ樹脂（硬化成分）、硬化剤、シランカップリング剤等から構成することができる。

膜形成樹脂としては、フェノキシ樹脂、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、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等を挙げることができ、これらの２種以上を併用することができる。これらの中でも、製膜性、加工性、接続信頼性の観点から、フェノキシ樹脂を好ましく使用することができる。

液状エポキシ樹脂としては、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、それらの変性エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂などを挙げることができ、これらの２種以上を併用することができる。

硬化剤としては、ポリアミン、イミダゾール等のアニオン系硬化剤やスルホニウム塩などのカチオン系硬化剤、フェノール系硬化剤等の潜在性硬化剤を挙げることができる。

シランカップリング剤としては、エポキシ系シランカップリング剤、アクリル系シランカップリング剤等を挙げることができる。これらのシランカップリング剤は、主としてアルコキシシラン誘導体である。

熱硬化型エポキシ系接着剤には、必要に応じて充填剤、軟化剤、促進剤、老化防止剤、着色剤（顔料、染料）、有機溶剤、イオンキャッチャー剤などを配合することができる。

絶縁接着剤層３には、必要に応じてシリカ微粒子、アルミナ、水酸化アルミ等の絶縁性フィラーを加えても良い。絶縁性フィラーの大きさは、異方導電性接続に支障をきたさない大きさとし、通常、導電粒子の平均短軸長より小さくすることが好ましい。絶縁性フィラーの配合量は、絶縁接着剤層を形成する樹脂１００質量部に対して３〜４０質量部とすることが好ましい。これにより、異方導電性接続時に絶縁接着剤層３が溶融しても、溶融した樹脂で導電粒子２が不用に移動することを抑制することができる。

＜フィルム厚＞
異方導電性フィルムの厚さ（即ち、絶縁接着剤層３の厚さ）は、好ましくは３μｍ以上５０μｍ以下、より好ましくは５μｍ以上２０μｍ以下である。この範囲であれば、実用上問題なく使用可能である。

なお、絶縁接着剤層３の厚み（即ち、異方導電性フィルムの厚み）は、導電粒子２の長軸長Ｌ1を１００とすると、好ましくは９０以下、より好ましくは２５以下であり、導電粒子２の短軸長Ｌ2を１００とすると、好ましくは１００以上、より好ましくは１２０以上である。これは、導電粒子２の長軸方向Ａと端子面を略平行にして捕捉状態を良好にするために、導電粒子２の長軸方向Ａを異方導電性フィルムのフィルム面Ｓに略平行にするためである。

＜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、プラスチック基板などの第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。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、仮貼りされた異方性導電フィルムに対し、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。なお、この接続では接続作業効率の点から、図１Ａ、図２Ａに示すように、電子部品の端子１０の長手方向を異方導電性フィルム１Ａ、１Ｂの短手方向に合わせることが好ましい。

以下、実施例に基づき、本発明を具体的に説明する。
実施例１〜３、比較例１〜３
（１）異方導電性フィルムの製造
導電粒子Ａとして、表面に０．３μｍ厚のニッケルメッキ（下地）とその表面に０．１μｍ厚の金メッキ（表層）が施された導電性円柱状ガラス粒子（日本電気硝子株式会社、ＰＦ−３９ＳＳＳＣＡ）（平均長軸長１４μｍ、平均短軸長３．９μｍ））を用意した。
また、導電粒子Ａを割り、分級することにより、表１に示したサイズの導電性円柱状ガラス粒子Ｂ（平均長軸長８μｍ、平均短軸長３．９μｍ）及び導電性円柱状ガラス粒子Ｃ（平均長軸長５．２μｍ、平均短軸長３．９μｍ）を得た。また、導電性球状ガラス粒子Ｄ（積水化学工業株式会社、ＡＵＬ７０４、粒径４μｍ）を用意した。

一方、表２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又は１３μｍ、第２絶縁性樹脂層を３μｍ又は５μｍで形成した。

また、平面視では図３Ａに示すように、導電粒子２の長軸方向がフィルムの長手方向に揃い、導電粒子２の中心が４方格子配列となり、フィルム断面においては図３Ｂに示すようにフィルム面Ｓと導電粒子２の長手方向Ａとのなす角度（傾斜角θ）が表１に示す角度と個数密度となる粒子配列に対応する凸部の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３Ａ、図３Ｂに示す配列パターンに対応する樹脂型を形成した(実施例１〜３、比較例１、３)。樹脂型の寸法は、実施例１〜３では導電粒子の平均長軸長および平均短軸長のそれぞれ１．３倍の大きさを開口部の上限とした。比較例３では、平面視における開口部の大きさを実施例１より小さくし、且つ凸型の高さを実施例１より高くした。実施例１〜３と比較例３の凸部間の最近接距離は４μｍ以上とした。

この樹脂型の凹部に表１の導電粒子を充填し、その上に上述の第２絶縁性樹脂層４（３μｍ）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４の導電粒子が存在する側の界面に、第１絶縁性樹脂層５（１５μｍ）を６０℃、０．５ＭＰａで積層することで実施例１〜３及び比較例３の異方導電性フィルム１Ｃを製造した。

また、比較例１の異方導電性フィルムは、樹脂型における凹部形状を変更する以外は実施例１と同様にして製造し、比較例２の異方導電性フィルムは、樹脂型を使用することなく、第２絶縁性樹脂層用の樹脂組成物に導電粒子を分散させて第２絶縁性樹脂層を５μｍの乾燥厚になるように形成し、それに第１絶縁性樹脂層１３μｍを積層することにより製造した。なお、第２絶縁性樹脂層の塗布ギャップは、導電粒子の平均長軸長よりも小さくしたので、導電粒子の長軸長がギャップを通過する際に概ねフィルム面と略平行になり、導電粒子の傾斜角θは１５°以下となった。

なお、表１において個数密度および面積占有率（異方導電性フィルムの平面視における導電粒子の面積割合）は、異方導電性フィルムの異方導電性接続に使用する部分から任意に抽出した５箇所における２００μｍ×２００μｍの平面観察から求めた。

また、フィルムの断面観察を任意の断面とそれに直交する断面（導電粒子の長軸および短軸のそれぞれの断面観察）でそれぞれ行い、連続した導電粒子２００個について長軸方向の長さと短軸方向の長さを計測してアスペクト比を求めた。また、断面から傾斜角度θも計測して求めた。その結果、導電性円柱状ガラス粒子Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの全個数の９０％以上が平均長軸長および平均短軸長から求められるアスペクト比の±２０％以内であった。

なお、表１において第２絶縁性樹脂層の厚みは、フィルム厚み測定器（(株)ミツトヨ製、ライトマチックＶＬ−５０）により計測した数値である。

（２）評価
各実施例及び比較例の異方導電性フィルムに対し、（ａ）初期導通特性、（ｂ）ショート発生率、（ｃ）導電粒子捕捉効率を次のように評価した。結果を表１に示す。

（ａ）初期導通特性
各実施例及び比較例の異方導電性フィルムを、初期導通および導通信頼性の評価用ＩＣとガラス基板との間に挟み、加熱加圧（１８０℃、２０ＭＰａ、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バンプの短手方向を合わせた。そして、評価用接続物の導通抵抗を測定し、５Ω以下をＯＫ、５Ωを超える場合をＮＧとした。

ここで、評価用ＩＣとガラス基板は、それらの端子パターンが対応しており、サイズは次の通りである。

初期導通および導通信頼性の評価用ＩＣ
外形 ０．７×２０ｍｍ
厚み ０．２ｍｍ
バンプ仕様 金メッキ、高さ１２μｍ、サイズ１５×１００μｍ、バンプ間距離１５μｍ 端子数１３００個（ＩＣ外形長辺に、それぞれ６５０個）

ガラス基板
ガラス材質 コーニング社製
外径 ３０×５０ｍｍ
厚み ０．５ｍｍ
電極 ＩＴＯ配線

（ｂ）ショート発生率
ショート発生率は、（ａ）で得た評価用接続物において、任意に抽出したバンプ間スペース２００個の金属顕微鏡による観察から、隣接するバンプ間に連結した導電粒子の凝集もしくは連結体を確認することで求めた。ショート発生率の評価は、このような凝集もしくは連結体がないものをＯＫ、１個以上でも存在するものをＮＧとした。

（ｃ）導電粒子捕捉効率
各実施例及び比較例の（ａ）で得た評価用接続物において、バンプ１００個における粒子捕捉数の計測から、バンプ１個当たりに捕捉された導電粒子の面積の端子面積に対する割合により次の基準で評価した。
Ａ：捕捉された導電粒子の面積の総和が端子面積に対して８％以上
Ｂ：捕捉された導電粒子の面積の総和が端子面積に対して５％以上８％未満
Ｃ：捕捉された導電粒子の面積の総和が端子面積に対して５％未満

表１から、アスペクト比が１．３より大きく、かつ導電粒子が配列している実施例１〜３は初期導通性、ショート発生率、導電粒子捕捉効率のいずれも良好である。これに対し、比較例１では、導電粒子が球状なので導電粒子捕捉効率が劣る。比較例２では、導電粒子のアスペクト比が１．３以上であるが、導電粒子の配置がランダムであり、平面視で重畳している導電粒子が存在するため、ショート発生率が劣っている。比較例３では、傾斜角度が過度に大きいことにより捕捉が低下したため、初期導通特性が劣っている。

次に実施例４〜６として、実施例１〜３で得られた異方性導電フィルムを図２Ａのようにフィルムの長手方向と導電粒子の長軸方向Ａとのなす角度Φを８０°に傾斜させてガラス基板に貼り合せる以外は、同様にして評価した。得られた実施例４〜６の評価結果は、実施例１〜３と略同様に初期導通性、ショート発生率、導電粒子捕捉効率のいずれも良好であった。

１Ａ、１Ｂ、１Ｃ 異方導電性フィルム
２ 導電粒子
３ 絶縁接着剤層
４ 第２絶縁性樹脂層
５ 第１絶縁性樹脂層
１０ 端子
Ａ 導電粒子の長手方向
Ｐ 導電粒子の配列軸
Ｓ フィルム面

Claims (10)

1. 絶縁接着剤層に導電粒子を含有する異方導電性フィルムであって、導電粒子のアスペクト比が１．２以上であり、平面視で導電粒子同士が非接触で分散しており、異方導電性フィルムのフィルム面と導電粒子の長手方向とのなす角度が４０°未満である異方導電性フィルム。
2. 任意の導電粒子と該導電粒子に最近接した導電粒子との平面視における距離が、該導電粒子の短軸長の０．５倍以上である請求項１記載の異方導電性フィルム。
3. 任意の導電粒子と該導電粒子に最近接した導電粒子が、異方導電性フィルムの長手方向で重畳しない請求項１又は２記載の異方導電性フィルム。
4. 異方導電性フィルムのフィルム面と導電粒子の長手方向とのなす角度が１５°以内である請求項１〜３のいずれかに記載の異方導電性フィルム。
5. 導電粒子の長軸方向が、平面視で異方導電性フィルムの長手方向に対して平行又は斜交して揃っている請求項１〜４のいずれかに記載の異方導電性フィルム。
6. 導電粒子が平面視で規則配列している請求項１〜５のいずれかに記載の異方導電性フィルム。
7. 平面視で導電粒子が格子状に配列している、請求項６記載の異方導電性フィルム。
8. フィルム短手方向の配列軸上の導電粒子において、任意の導電粒子のフィルム短手方向の外接線が、該導電粒子に隣接する導電粒子のフィルム短手方向の外接線と一致する請求項７記載の異方導電性フィルム
9. フィルム短手方向の配列軸上の導電粒子において、任意の導電粒子のフィルム短手方向の外接線が、該導電粒子に隣接する導電粒子を貫く請求項７記載の異方導電性フィルム
10. 請求項１〜９のいずれかに記載の異方導電性フィルムを用いて第１電子部品の接続端子と第２電子部品の接続端子とを異方導電性接続した接続構造体。

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