JP2019114510A - 異方性導電フィルム、その硬化物およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
多孔質フィルムの孔部の少なくとも一部の内に充填された導電性粒子と、
を含み、
多孔質フィルムの一方の表面における孔部の平均孔径UL(μm)と、他方の表面における孔部の平均孔径UM(μm)とが、下記式(1)を満たし、
平均孔径UL(μm)と、導電性粒子の平均粒子径d(μm)とが、下記式(2)を満たす、異方性導電層を含む、異方性導電フィルム。
本発明の一形態は、膜厚方向に貫通した多数の孔部を有し、孔部はハニカム状に配列されている、多孔質フィルムと、
多孔質フィルムの孔部の少なくとも一部の内に充填された導電性粒子と、
を含み、
多孔質フィルムの一方の表面における孔部の平均孔径UL(μm)と、他方の表面における孔部の平均孔径UM(μm)とが、下記式(1)を満たし、
平均孔径UL(μm)と、導電性粒子の平均粒子径d(μm)とが、下記式(2)を満たす、異方性導電層を含む、異方性導電フィルムに関する。
異方性導電層の膜厚は、特に制限されないが、1μm以上1mm以下であることが好ましく、1μm以上100μm以下であることがより好ましく、5μm以上50μm以下であることがさらに好ましい。
異方性導電層は、膜厚方向に貫通した多数の孔部を有し、孔部はハニカム状に配列されている、多孔質フィルムを含む。多孔質フィルムは、孔部に後述する導電性粒子を捕捉することで、膜面方向における導電性粒子の接触を妨げ、また導電性粒子の流動を抑制して、導電性粒子による導電パスを膜厚方向に限定する機能を有する。
異方性導電層は、多孔質フィルムの孔部の少なくとも一部の内に充填された導電性粒子を含む。導電性粒子は、異方性導電フィルムの硬化物により導電性部材間が物理的に接合されてなる接合体において、導電性部材間を異方性導電接続させる機能を有する。
本発明の一形態に係る異方性導電フィルムは、異方性導電層の片面または両面に配置される接着剤層をさらに含むことが好ましく、異方性導電層の両面に配置される接着剤層をさらに含むことがより好ましい。また、接着剤層は、異方性導電層の表面上に、すなわち異方性導電層と直接接するように配置されていてもよく、異方性導電層の面上に他の層を介して配置されていてもよい。
硬化性樹脂とは、硬化して高分子の網目状構造を形成することで、接着剤層に硬化性を付与する機能を有する低分子化合物、オリゴマーまたは高分子の重合性化合物である。
接着剤層は、硬化性樹脂としてエポキシ樹脂を含有することが好ましい。これより、接着剤層は、エポキシ樹脂を含む接着剤組成物から形成されることが好ましい。
接着剤層は、硬化性樹脂としてラジカル重合性樹脂(ラジカル重合性化合物)を含有することが好ましい。これより、接着剤層は、ラジカル重合性樹脂を含む接着剤組成物から形成されることもまた好ましい。ラジカル重合性樹脂としては、特に制限されず接着剤分野および異方性導電フィルム分野で使用されうる公知のものが挙げられる。例えば、ビニル基、(メタ)アクリロイル基等のエチレン性不飽和二重結合を有する化合物等が挙げられる。また、接着剤層は、エポキシ樹脂およびラジカル重合性樹脂の硬化物を含むことがより好ましい。これより、接着剤層は、エポキシ樹脂およびラジカル重合性樹脂を含む接着剤組成物から形成されることが好ましい。
接着剤層は、膜形成樹脂を含有することが好ましい。これより、接着剤層は、膜形成樹脂を含む接着剤組成物から形成されることが好ましい。膜形成樹脂は、接着剤層の形成性および自己支持性を向上させるとともに、接着剤層の硬さを向上させ、導電性およびファインピッチへの適用性をより向上させる機能を有する。本明細書において、膜形成樹脂とは、熱可塑性樹脂であって、前記硬化性樹脂とは異なるものである。
接着剤層は、充填剤を含有することが好ましい。これより、接着剤層は、充填剤を含む接着剤組成物から形成されることが好ましい。充填剤は、異方性導電フィルムの硬さをより向上させ、導電性およびファインピッチへの適用性をより向上させる機能を有する。
接着剤層は、カップリング剤を含有することが好ましい。これより、接着剤層は、カップリング剤を含む接着剤組成物から形成されることが好ましい。カップリング剤は、ガラスやプラスチック等を含む導電性部材との接着性をより向上させ、異方性導電フィルムの導電性およびファインピッチへの適用性をより向上させる機能を有する。本明細書において、カップリング剤が重合性官能基を含有する場合であっても、カップリング剤は前記硬化性樹脂とは異なるものとして取り扱う。
接着剤層は、硬化剤を含有することが好ましい。これより、接着剤層は、硬化剤を含む接着剤組成物から形成されることが好ましい。硬化剤とは、硬化性樹脂である重合性化合物の架橋反応をより促進することで、接着剤組成物の硬化を促進する。これより、硬化剤は、接着剤層の接着性をより向上させ、異方性導電フィルムの導電性およびファインピッチへの適用性がより向上させる機能を有する。
接着剤組成物、接着剤層は、本発明の効果を損なわない限り、上記の成分以外にも、導電性粒子、応力緩和剤、絶縁粒子、安定化剤、水分吸収剤、着色剤、軟化剤、難燃化剤等の接着剤分野および異方性導電フィルム分野で使用されうる公知の添加剤を含んでいてもよい。これらの添加量は、目的に応じて適宜選択されうる。
接着剤組成物は、本発明の効果を損なわない限り、溶剤を含有していてもよい。
本発明の一形態に係る異方性導電フィルムは、本発明の効果を損なわない限り、異方性導電フィルムの他にも、異方性導電フィルム分野、粘着フィルム分野、接着フィルム分野に適用されうる公知の他の層をさらに含んでいてもよい。
上記のように、本発明の一形態に係る異方性導電フィルムは、硬化されることで、その硬化物により導電性部材間を物理的に接合させ、これより得られる接合体の導電性部材間を異方性導電接続させる。これより、本発明の他の一形態は、上記の異方性導電フィルムの硬化物である。
本発明の他の一形態は、多孔質フィルムの孔部の少なくとも一部の内に導電性粒子を捕捉させることで異方性導電層を形成することを含む、異方性導電フィルムの製造方法である。
多孔質フィルムの製造方法は、特に制限されず公知の方法を用いることができるが、水滴に由来してハニカム状に配列した多数の孔部を有する多孔質フィルムを製造する方法を用いることが好ましい。かような方法としては、特に制限されないが、例えば、特開2005−285536号公報、国際公開第2005/096442号、特開2008−186760号公報および特開2008−186171号公報をはじめとする公知の文献を参照し、後述する一般式(1)および(2)を満たすよう適宜変更を加えた方法を用いることができる。特に、特開2005−285536号公報の段落「0021」〜「0069」および図1〜6、国際公開第2005/096442号の4頁 17行目〜14頁 2行目、16頁 4行目〜22頁 8行目、24頁 10行目〜29頁目11行目および図1〜図16、特開2008−186760号公報の段落「0015」〜「0057」、「0095」〜「0121」、「0129」〜「0142」、「0149」〜「0209」および図1〜3、ならびに特開2008−186171号公報の段落「0016」〜「0075」および「0126」〜「0130」等の開示を参照することが好ましい。
異方性導電層は、多孔質フィルムの孔部の少なくとも一部の内に導電性粒子を捕捉させることで製造できる。
(i)多孔質フィルムの導電性粒子が配置される表面における孔部の平均孔径UL(μm)と、多孔質フィルムの導電性粒子が配置されない表面における孔部の平均孔径UM(μm)とは、上記式(1)の関係を満たす;
(ii)平均孔径ULと導電性粒子の平均粒子径dとは、上記式(2)の関係を満たす。
接着剤組成物は、上記の接着剤組成物を構成する各成分を常法に従って混合することにより調製することができる。そして、接着剤層は、調製した接着剤組成物を用いて、常法に従って層を形成することで製造することができる。
本発明の他の一形態は、上記の異方性導電フィルムおよび剥離フィルムを含む、積層フィルムである。
本発明の一形態に係る異方性導電フィルムは、一方の導電性部材(例えば、第1の電子部品の端子)と他方の導電性部材(例えば、第2の電子部品の端子)とを、その硬化物によって異方性導電接続する際に、好ましく用いられる。
<異方性導電フィルム1〜9の製造>
(多孔質フィルムの製造)
[多孔質フィルム1の製造]
特開2008−186760号公報の段落「0095」〜「0120」および「0182」〜「0184」、特に段落「0182」〜「0184」の比較例1を参照して、乾燥膜厚が5μm、一方の表面における平均孔径ULが5μm、他方の表面における平均孔径UMが4.5μmとなるように、ポリブタジエン(PB)溶液の濃度、および高分子溶液の塗膜に吹き付ける空気の相対湿度を適宜調整して、ポリブタジエン樹脂フィルムであり、かつ孔部がハニカム状に配列された多孔質フィルム1を製造した。
特開2008−186171号公報の段落「0032」〜「0075」および「0127」〜「0130」、特に段落「0127」〜「0130」の実施例1を参照して、乾燥膜厚が5μm、一方の表面における平均孔径ULが6μm、他方の表面における平均孔径UMが5μmとなるようポリカーボネート(PC)溶液の濃度、および高分子溶液の塗膜に吹き付ける空気の相対湿度を適宜調整して、ポリカーカーボネート樹脂フィルムであり、かつ孔部がハニカム状に配列された多孔質フィルム2を製造した。
前記多孔性フィルム2の製造において、一方の表面における平均孔径ULが5μm、他方の表面における平均孔径UMが4.5μmとなるように、高分子溶液のポリカーボネート(PC)溶液の濃度、および高分子溶液の塗膜に吹き付ける空気の相対湿度を適宜調整したこと以外は同様にして、ポリカーカーボネート樹脂フィルムであり、かつ孔部がハニカム状に配列された多孔質フィルム3とプラスチックパラフィンフィルムとの積層体を製造した。
前記多孔性フィルム2の製造において、一方の表面における平均孔径ULが5μm、他方の表面における平均孔径UMが3μmとなるように、高分子溶液のポリカーボネート(PC)溶液の濃度、および高分子溶液の塗膜に吹き付ける空気の相対湿度を適宜調整したこと以外は同様にして、ポリカーカーボネート樹脂フィルムであり、かつ孔部がハニカム状に配列された多孔質フィルム4とプラスチックパラフィンフィルムとの積層体を製造した。
得られたフィルムが多孔質フィルムであることは、多孔質フィルムの表面をレーザー顕微鏡で観察することにより確認した。平均孔径ULおよび平均孔径UMは、多孔質フィルムの各表面について、任意に選択した孔部10個について測定した各開口部分の直径の平均値を算出して求めた。ここで、平均孔径がより大きい方の面の平均孔径を平均孔径UL(μm)、平均孔径がより小さい方の面の平均孔径を平均孔径UM(μm)とした。両面の平均孔径が等しい場合は、便宜上、一方の面の平均孔径をUL(μm)、他方の面の平均孔径をUM(μm)と決定した。
下記表1に示す種類および配合量で、膜形成樹脂、硬化性樹脂、充填剤、カップリング剤、硬化剤、導電性粒子および溶剤を、遊星攪拌機を用いて均一に混合して熱硬化型接着剤組成物1〜4を得た。なお、下記表1における各成分の詳細を以下に示す;
[膜形成樹脂]
・YP−50(新日鉄住金化学株式会社製、フェノキシ樹脂)、
[硬化性樹脂]
・CEL2021P(セロキサイド(登録商標)2021P)(3’,4’−エポキシシクロヘキシルメチル 3,4−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、脂環式エポキシ樹脂、エポキシ当量128〜145)、
[充填剤]
・AEROSIL(登録商標) R8200(日本アエロジル株式会社製、疎水性ヒュームドシリカ粒子)、
[カップリング剤]
・KBM−403(信越化学工業株式会社製、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン)、
[硬化剤]
・サンエイド(登録商標)SI−60L(三新化学工業株式会社製、カチオン重合開始剤)、
[導電性粒子1]
・ミクロパール(登録商標)AUL703(積水化学工業株式会社製、Au/Niめっき樹脂粒子、平均粒子径3μm)、
[導電性粒子2]
・ミクロパール(登録商標)AUL704(積水化学工業株式会社製、Au/Niめっき樹脂粒子、平均粒子径4μm)、
[溶剤]
・酢酸エチル。
導電性粒子の平均粒子径d(μm)は、粒度分布測定装置(株式会社セイシン企業製、「PITA−1」)にて測定した平均粒子径を採用した。
両面の剥離性が異なるよう剥離処理されたポリエチレンテレフタレートフィルムを剥離フィルムとして準備した。次いで、上記調製した接着剤組成物を、バーコーターを用いて、剥離フィルムの剥離性がより低い方(接着物の剥離力がより大きくなる方)の表面上に、乾燥後の平均厚みが下記表1に記載の値となるよう塗布し、60℃で5分間乾燥した。その後、剥離フィルムと乾燥塗膜との積層体をリールに巻き取ることにより、第一の熱硬化型接着剤層と第一の剥離フィルムとの積層体である積層体1を製造した。積層体1は、製造直後に冷蔵庫に入れ、約5℃で静置した。
下記1〜7の手順に従い、異方性導電フィルムを製造した。
上記製造された積層フィルムを用いて、以下の方法により接合体を製造し、下記の評価を行った。
上記得られた積層フィルムを3mm×200mmにスリットして、積層フィルムから、異方性導電層における多孔質フィルムの平均孔径UMを有する側の第一の熱硬化型接着剤層に貼合された、第一の剥離フィルムを剥離した。次いで、露出した第一の熱硬化型接着剤層の表面を前記ITO配線板に貼り付けた。続いて、積層フィルムから、異方性導電層における多孔質フィルムの平均孔径ULを有する側の第二の熱硬化型接着剤層に貼合された、第二の剥離フィルムを剥離した。そして、ITO配線板と異方性導電フィルムとの積層体における第二の熱硬化型接着剤層の表面にICチップを配置し、緩衝材として平均厚み50μmのテフロン(登録商標)が被覆されたヒートツールを用いて、接合温度60℃、接合圧力1MPa、接合時間1秒の接合条件で接合(仮圧着)することで仮貼りをした。その後、前記ヒートツールを用いて、接合温度140℃、接合圧力60MPa、接合時間5秒の接合条件で接合(本圧着)することで、絶縁性試験用接合体を完成させた。
上記製造された絶縁性試験用接合体のうち、BUMP間距離(隣接する2つのBUMP間の距離、すなわち絶縁部分の幅)が12μmおよび10μmの部分の絶縁抵抗値を測定し、16箇所のうち、接続性評価として導通を行った際のショート発生数を確認した。ショート発生数は、デジタルマルチメータ(品番:デジタルマルチメータ7555、横河電機株式会社製)を用いて2端子法にて値を測定し、以下の基準に従い評価を行った。なお、本試験では、評価△以上が許容されうる結果とした;
[評価基準]
○:16箇所全てにおいて、ショートの発生が確認されなかった、
△:16箇所中1箇所において、ショートの発生が確認された、
×:16箇所中2箇所以上において、ショートの発生が確認された、
絶縁性試験の結果として、BUMP間距離12μmでのショート発生数(以下、12μmショート数とも称する)およびBUMP間距離10μmでのショート発生数(以下、10μmショート数とも称する)をそれぞれ下記表1に示す。下記表1において、カッコ内の数値は接合体中の16箇所においてショートが発生した数(箇所)を示す。
BUMP上の粒子数を、上記製造された絶縁性試験用接合体のITO配線板側から光学顕微鏡を用いて確認した。BUMP表面にピントを合わせ、2000平方μmの面積当たりに存在する粒子数の確認を、BUMP上の100箇所で行った。そして、各測定で確認されたBUMP上2000平方μmの面積当たりに存在する粒子数の平均値を相加平均として算出して、異方性導電フィルムの捕捉数とした。ここで、捕捉数が多いほど、異方性導電フィルムの導電性が良好になる傾向を確認した。なお、本試験では、評価△以上が許容されうる結果とした;
[評価基準]
○:捕捉数が15個/2000平方μm以上である、
△:捕捉数が5個/2000平方μm以上15個/2000平方μm未満である、
×:捕捉数が5個/2000平方μm未満である、
捕捉数の評価結果を下記表1に示す。下記表1において、カッコ内の数値は捕捉数(個/2000平方μm)を示す。
Claims (13)
- 膜厚方向に貫通した多数の孔部を有し、前記孔部はハニカム状に配列されている、多孔質フィルムと、
前記多孔質フィルムの前記孔部の少なくとも一部の内に充填された導電性粒子と、
を含み、
前記多孔質フィルムの一方の表面における前記孔部の平均孔径UL(μm)と、他方の表面における前記孔部の平均孔径UM(μm)とが、下記式(1)を満たし、
前記平均孔径UL(μm)と、前記導電性粒子の平均粒子径d(μm)とが、下記式(2)を満たす、異方性導電層を含む、異方性導電フィルム。
- 前記平均孔径UL(μm)と、前記平均孔径UM(μm)とが、下記式(3)を満たす、請求項1に記載の異方性導電フィルム。
- 前記平均孔径UM(μm)と、前記平均粒子径d(μm)とが、下記式(4)を満たす、請求項1または2に記載の異方性導電フィルム。
- 前記多孔質フィルムは、溶剤可溶性ポリイミドフィルムである、請求項1から3のいずれか1項に記載の異方性導電フィルム。
- 前記多孔質フィルムは、ポリカーボネートフィルムである、請求項1から3のいずれか1項に記載の異方性導電フィルム。
- 前記異方性導電層の片面または両面に配置される接着剤層をさらに含む、請求項1から5のいずれか1項に記載の異方性導電フィルム。
- 前記接着剤層が、接着剤組成物から形成され、前記接着剤組成物は、エポキシ樹脂およびラジカル重合性樹脂からなる群より選択される少なくとも1種を含む、請求項6に記載の異方性導電フィルム。
- 前記接着剤層が熱硬化型接着剤層であり、前記多孔質フィルムのガラス転移温度Tgが、前記熱硬化型接着剤層の熱硬化温度以上である、請求項6または7に記載の異方性導電フィルム。
- 請求項1から8のいずれか1項に記載の異方性導電フィルムおよび剥離フィルムを含む、積層フィルム。
- 請求項1から8のいずれか1項に記載の異方性導電フィルムの硬化物。
- 膜厚方向に貫通した多数の孔部を有し、前記孔部はハニカム状に配列されている多孔質フィルムを準備することと;
前記多孔質フィルムの片面に導電性粒子を配置することと;
前記多孔質フィルムと、前記多孔質フィルム上に配置された前記導電性粒子とに振動処理を行うことで異方性導電層を形成することと;
を含み、かつ、
前記多孔質フィルムと、前記導電性粒子とは、下記(i)および下記(ii)の条件を満たす、異方性導電フィルムの製造方法:
(i)前記多孔質フィルムの前記導電性粒子が配置される表面における前記孔部の平均孔径UL(μm)と、前記多孔質フィルムの前記導電性粒子が配置されない表面における前記孔部の平均孔径UM(μm)とは、下記式(1)の関係を満たす;
(ii)前記平均孔径UL(μm)と前記導電性粒子の平均粒子径d(μm)とは、下記式(2)の関係を満たす。
- 前記多孔質フィルム上への前記導電性微粒子の配置の前に、第一の接着剤層の表面と、前記多孔質フィルムの前記平均孔径UMを有する側の表面とを貼合することと、
前記異方性導電層の形成の後に、第二の接着剤層の表面と、前記異方性導電層における前記多孔質フィルムの前記平均孔径ULを有する側の表面とを貼合することと、
をさらに含む、請求項11に記載の異方性導電フィルムの製造方法。 - 請求項12に記載の異方性導電フィルムの製造方法において、前記第一の接着剤層が、前記第一の粘着剤層と第一の剥離フィルムとが積層された第一の積層体の形態で提供され、前記第二の接着剤層が、前記第二の粘着剤層と第二の剥離フィルムとが積層された第二の積層体の形態で提供される、積層フィルムの製造方法。
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