JP2020041032A - 接続構造体の製造方法および接続フィルム - Google Patents
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Abstract
Description
まず、図1〜図4に基づいて、本実施形態に係る接続フィルム10の構成について説明する。接続フィルム10は、第1の部品と第2の部品とを接続するフィルムである。第1の部品、第2の部品は任意の物品でよい。例えば、第1の部品及び第2の部品はいずれも電子部品であってもよく、他の種類の物品であってもよい。電子部品である場合、電気的に導通される電極等を備えていてもよく、これらが電気的に導通するように接続(例えば導電性粒子を介して異方性接続)されるように、第1の電子部品と第2の電子部品で対向して存在していてもよい。第1の物品及び第2の部品がいずれも電子部品となる場合、接続フィルム10は、これらの電子部品(第1の電子部品30、第2の電子部品40)を、導電性粒子を介して異方性導電接続する異方性導電フィルムであってもよい。以下、接続フィルム10が異方性導電フィルムである場合を一例として本実施形態を説明する。異方性導電フィルムは、導電性接続フィルム(導電性を発現可能なフィルム)の一例である。もちろん、接続フィルム10は異方性導電フィルム等の導電性接続フィルムに限られず、例えば導電性粒子を含まないフィルムであってもよい。接続フィルム10が導電性粒子を含まない場合であっても、第1の部品及び第2の部品は電子部品であってもよく、他の種類の部品であってもよい。例えば、接続フィルム10は、導電性粒子を含まず、第1の電子部品30と第2の電子部品40とを電気的に接続してもよい。また、電気的な接続の用途でなくとも接続フィルムは使用できる。
組成例1では、硬化性樹脂は、重合性化合物と、加熱により重合性化合物の硬化を開始させる熱硬化開始剤と、光照射により重合性化合物の硬化を開始させる光硬化開始剤とを含む。なお、組成例1において、光硬化開始剤は省略されてもよい。すなわち、硬化性樹脂は、重合性化合物と、加熱により重合性化合物の硬化を開始させる熱硬化開始剤と、を含む組成であってもよい。
組成例2では、硬化性樹脂は、重合性化合物と、加熱および光照射のいずれによっても重合性化合物の硬化を開始させる熱光硬化開始剤とを含む。重合性化合物は組成例1と同様である。また、変形例として接続フィルムは熱可塑性樹脂(ゴム、エラストマーを含む)からなるものでもよい。(変形例である熱可塑性樹脂からなるものの一例として、特開2014−060025号公報、特開2015−170581号公報、特開2015−147832号公報が挙げられる)。
組成例3では、硬化性樹脂は、上記組成例1または組成例2の組成の他、さらに光吸収剤を含む。ここで、光吸収剤は、光照射によってわずかに発熱する。したがって、仮貼り時の光照射によって光吸収剤が発熱する。そして、当該発熱によって接続フィルム10はわずかに溶融し、第1の電子部品30に固着する。したがって、硬化性樹脂が光吸収剤を含む場合、接続フィルム10をより強固に第1の電子部品30に仮貼りすることができる。光吸収剤が吸収する光の波長は特に制限されないが、一例として230〜500nm程度であってもよい。
つぎに、図1〜図4に基づいて、本実施形態に係る接続構造体の製造方法について説明する。なお、ここでは接続フィルム10が異方性導電フィルムとなる場合を一例として接続構造体の製造方法を説明するが、接続フィルム10が他の種類の接続フィルムであってもよいことは勿論である。この場合にも、以下と同様の工程により部品上への接続フィルムの仮圧着、部品同士の本圧着を行うことができる。本実施形態に係る接続構造体の製造方法は、接続フィルム搭載工程、仮貼り工程、剥離工程、電子部品搭載工程、および本圧着工程を含む。以下、各工程について説明する。
接続フィルム搭載工程では、図1に示すように、接続フィルム10の他方の面(すなわち、剥離フィルム20が設けられていない露出面)が第1の電子部品30に接触するように、接続フィルム10を第1の電子部品30上に搭載する。具体的には、第1の電極端子群が形成された領域上に接続フィルム10を搭載する。
ついで、第1の電子部品30上に接続フィルム10を仮貼りする。具体的には、図2Aに示すように、第1の電子部品30の裏側に設置した光源600から光を接続フィルム10に照射する。この際、接続フィルム10に光を照射しながら接続フィルム10を加圧してもよい。加圧を行う場合、加圧前に光を照射してもよい。なお、光源600の位置はこれに限定されず、図2Bに示すように、剥離フィルム20の上方であってもよい。剥離フィルム20側から光照射しても、接続フィルム10との剥離強度が低下すれば性能は満足するからである。図2Bで加圧を行う場合は、加圧前に光を照射することになる。どちらの方向から光照射する場合も、光照射と加圧のタイミングは、適宜調整することができる。剥離フィルム20と接続フィルム10において、剥離強度が低下するのであれば特に制限はない。また、加圧の手段は特に制限されず、例えば何らかの加圧ツールを使用すればよい。例えば、ロールによるラミネートを挙げることができる。これにより、接続フィルム10を第1の電子部品30に仮貼りする。このような仮貼りによって、接続フィルム10が第1の電子部品30に固着(仮貼り)される。この際、硬化性樹脂中の光硬化開始剤(または熱光硬化開始剤)が重合性化合物を僅かに硬化させるが、接続フィルム10は実質的に硬化されないか、硬化されたとしても硬化の程度は僅かである。ここで、本接続方法での接続フィルム10は一例として異方性導電フィルムとなっている。そこで、仮貼りがなされたか否かを接続フィルムの特性として評価するため、以下の条件1及び2が満たされる場合に、仮貼りがなされたものとする。物品間の導通性が問題にならない場合、条件1及び2が満たされれば、実用上問題ない仮貼りとなるからである。また、条件3は接続フィルム10が異方性導電フィルム等の導電性接続フィルムであるか、または導電性粒子を含まずに電子部品同士を接続する場合に適用してもよい。本実施形態では、仮貼り時に過度に反応が進行しているかを確認するために条件3を用いているからである。接続フィルム10が異方性導電フィルム等の導電性接続フィルムであるか、または導電性粒子を含まずに電子部品同士を電気的に接続する場合、接続によりフィルム中の導電性粒子または端子間の直接接続により接続物間で導通を得ることが性能になるため、条件3を追加することで、より精密な条件で評価ができる。尚、以下の条件3は異方性導電接続のCOG接続の一例である。接続部品の組み合わせによっては求められる性能(導通抵抗)は異なるため、接続部品の組み合わせが変われば加速度試験後の望ましい導通抵抗値は変更される場合があることは留意されたい。
(条件2)剥離フィルム20を接続フィルム10から引き剥がした際に接続フィルム10が第1の電子部品30から剥がれない。
(条件3)後述する加速試験後の導通抵抗で「A」の評価が得られる。つまり、導通抵抗が低くなる。
ついで、剥離フィルム20を接続フィルム10から剥離する。ここで、接続フィルム10は第1の電子部品30上に仮貼りされているので、接続フィルム10は第1の電子部品30上に保持される。
ついで、図3に示すように、接続フィルム10上に第2の電子部品40を搭載する。具体的には、第2の電極端子群が形成された領域が接続フィルム10に接触するように、接続フィルム10上に第2の電子部品40を搭載する。
ついで、第2の電子部品40を接続フィルム10に本圧着する。具体的には、図3に示すように、緩衝材200aを第2の電子部品40上に設置する。ついで、本圧着用ツールヘッド300を矢印A方向(すなわち、下方向)に移動させ、予め所定温度に設定された(加熱された)本圧着用ツールヘッド300を緩衝材200aに押し当てる。これにより、第2の電子部品40を加圧する。所定時間経過後、加圧は解除する。つまり、接続フィルム10を加熱しながら第2の電子部品40を加圧する。これにより、第2の電子部品40を第1の電子部品30に本圧着する。
まず、以下の工程で実験例1−1〜3−5に係る異方性導電フィルムを作製した。すなわち、フェノキシ樹脂であるYP−70(新日鉄住金化学株式会社製)、液状エポキシ樹脂であるEP828(三菱化学社製)、固形エポキシ樹脂であるYD014(新日鉄住金化学株式会社製)、導電性粒子であるAUL704(積水化学工業社製)、熱カチオン硬化開始剤であるSI−80L、SI−60L(いずれも三新化学社製)、および光吸収剤であるLA−31(ADEKA社製)を表1〜表3に示す組成(各材料に対する数値は質量部を示す)で混合することで、ACF層用の塗布液を作製した。ここで、フェノキシ樹脂は膜形成樹脂の一例であり、液状エポキシ樹脂および固形エポキシ樹脂は重合性化合物の一例である。熱カチオン硬化開始剤は、熱光硬化開始剤の一例である。さらに、ACF層用の塗布液から導電性粒子を除いたNCF層用の塗布液を作製した。一方、剥離フィルムとして、PETフィルム(帝人社製ピューレックス、厚さ50μm)、UV硬化フィルム(積水化学工業社製SELFA−SE、厚さ50μm)を用意した。表1〜表3、及び後述する表4では、PETフィルムを「通常基材」と表記し、UV硬化フィルムを「UV剥離基材」と表記した。
第1の電子部品として、厚さ0.5mmのITOパターンガラスを用意した。このITOパターンガラスには、ITOからなる第1の電極端子群が、第2の電子部品の第2の電極端子群と対向するように形成されている。一方、第2の電子部品は厚さ0.5mm、外形1.8mm×20mmの評価用ICであり、25μm×25μmのバンプがバンプ間距離25μmで評価用ICの長辺側に1辺に300個配列して形成されている。この第2の電極端子群(評価用ICのバンプ)はAuメッキバンプ(高さ:15μm)である。また、ポリイミドフィルムとガラス板を用意した(詳細は後述)。
上述した接続方法により第1の電子部品上に接続フィルムを仮貼りした。具体的には、まず、第1の電子部品上に接続フィルムを搭載した。ここで、第1の電極端子群が形成された領域上に接続フィルムを搭載した。
ついで、上述した接続方法により第1の電子部品と第2の電子部品とを本圧着した。具体的には、第2の電極端子群が形成された領域が接続フィルムに接触するように、接続フィルム上に第2の電子部品を搭載した。ついで、緩衝材を第2の電子部品上に設置した。ついで、本圧着用ツールヘッドを図3に示す矢印A方向(すなわち、下方向)に移動させ、予め所定温度に設定された(加熱された)本圧着用ツールヘッドを緩衝材に押し当てた。これにより、第2の電子部品を加圧した。所定時間経過後、加圧は解除した。つまり、接続フィルムを加熱しながら第2の電子部品を加圧した。ここで、緩衝材は仮貼り時の緩衝材と同様とした。また、本圧着用ツールヘッドは、仮貼り用ツールヘッドと同様とした。接続フィルムの本圧着条件(加熱温度−加圧力−加圧時間)を表1〜表3にまとめて示す。これにより、異方性導電接続構造体を得た。
第2の仮貼り試験では、第1の電子部品を厚さ50μmのポリイミドフィルム(東レデュポン、製品名:カプトン、寸法:4cm×3cm)に代えて上述した第1の仮貼り試験と同様の試験を行った。表4に仮貼り時の加圧条件(加熱温度−加圧力−加圧時間)を示す。
まず、第2の電子部品を厚さ0.5mmのガラス板に代えて上述した本圧着を行った。本圧着条件(加熱温度−加圧力−加圧時間)を表4にまとめて示す。これにより、接続構造体を得た。ついで、接続構造体のピール強度を測定した。ピール強度は、引張試験機(商品名:テンシロン、エーアンドディー社製)を用いて測定した。具体的には、1cm幅にポリイミドフィルムを切断し、ガラス板を水平に載置・固定した後、ポリイミドフィルムを90度の角度で引っ張った際に、ポリイミドフィルムが剥離した引張強度(ピール強度)を測定した。接続強度が7N以上となる場合にA、接続強度が2N以上7N未満となる場合にB、接続強度が2N未満となる場合にCとした。Aが合格レベルである。
実験例1−1〜1−7は、剥離フィルムが「通常基材」となっている。実験例1−1によれば、仮貼りを加熱して行った場合に、信頼性評価試験の結果が不合格となった。仮貼り時に熱硬化が進行してしまい、本圧着時に接続フィルムの流動性が大きく損なわれたためであると推察される。
20 剥離フィルム
30 第1の電子部品
40 第2の電子部品
100 仮貼り用ツールヘッド
200、200a 緩衝材
300 本圧着用ツールヘッド
600 光源
Claims (15)
- 接続フィルムを用いて第1の部品と第2の部品とを接続する接続構造体の製造方法であって、
前記接続フィルムの一方の面には剥離フィルムが設けられ、
前記接続フィルムの他方の面が前記第1の部品に接触するように前記接続フィルムを前記第1の部品上に搭載する工程と、
前記接続フィルムに光を照射することで、前記接続フィルムを前記第1の部品に仮貼りする工程と、
前記剥離フィルムを前記接続フィルムから剥離する工程と、
前記接続フィルム上に第2の部品を搭載する工程と、
前記接続フィルムを加熱しながら前記第2の部品を加圧することで、前記第1の部品と前記第2の部品とを本圧着する工程と、を含むことを特徴とする、接続構造体の製造方法。 - 前記接続フィルムは、加熱及び光照射のいずれかによって硬化可能な樹脂であるか、または熱可塑性樹脂で構成されることを特徴とする、請求項1記載の接続構造体の製造方法。
- 前記接続フィルムは、重合性化合物と、加熱により前記重合性化合物の硬化を開始させる熱硬化開始剤と、光照射により前記重合性化合物の硬化を開始させる光硬化開始剤とを含むことを特徴とする、請求項1または2に記載の接続構造体の製造方法。
- 前記接続フィルムは、重合性化合物と、加熱および光照射のいずれによっても前記重合性化合物の硬化を開始させる熱光硬化開始剤とを含むことを特徴とする、請求項1または2に記載の接続構造体の製造方法。
- 前記接続フィルムは、光照射により前記重合性化合物の硬化を開始させる光硬化開始剤をさらに含むことを特徴とする、請求項4記載の接続構造体の製造方法。
- 前記接続フィルムは、光照射によって発熱する光吸収剤を含むことを特徴とする、請求項1〜5の何れか1項に記載の接続構造体の製造方法。
- 前記剥離フィルムと前記接続フィルムとの剥離強度は、光照射によって低下することを特徴とする、請求項1〜6の何れか1項に記載の接続構造体の製造方法。
- 前記第1の部品および前記第2の部品は電子部品であり、
前記接続フィルムは、導電性粒子を含むことを特徴とする、請求項1〜7の何れか1項に記載の接続構造体の製造方法。 - 第1の部品と第2の部品とを接続するための接続フィルムであって、
前記接続フィルムは、剥離フィルム上に形成され、
前記剥離フィルムと前記接続フィルムとの剥離強度は、光照射によって低下することを特徴とする、接続フィルム。 - 前記接続フィルムは、加熱及び光照射のいずれかによって硬化可能な樹脂であるか、または熱可塑性樹脂で構成されることを特徴とする、請求項9記載の接続フィルム。
- 前記接続フィルムは、重合性化合物と、加熱により前記重合性化合物の硬化を開始させる熱硬化開始剤と、光照射により前記重合性化合物の硬化を開始させる光硬化開始剤とを含むことを特徴とする、請求項9または10に記載の接続フィルム。
- 前記接続フィルムは、重合性化合物と、加熱および光照射のいずれによっても前記重合性化合物の硬化を開始させる熱光硬化開始剤とを含むことを特徴とする、請求項9または10に記載の接続フィルム。
- 前記接続フィルムは、光照射により前記重合性化合物の硬化を開始させる光硬化開始剤をさらに含むことを特徴とする、請求項12記載の接続フィルム。
- 前記接続フィルムは、光照射によって発熱する光吸収剤を含むことを特徴とする、請求項9〜13の何れか1項に記載の接続フィルム。
- 前記第1の部品および前記第2の部品は電子部品であり、
前記接続フィルムは、導電性粒子を含むことを特徴とする、請求項9〜14の何れか1項に記載の接続フィルム。
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