JP2020109763A - 異方性導電フィルム - Google Patents
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Abstract
Description
異方性導電フィルムの基準領域に想定される平面格子パターンの全格子点に対する導電粒子が配置されていない格子点の割合が、20%未満であり、
該平面格子パターンの全格子点に対する複数の導電粒子が凝集して配置されている格子点の割合が、15%以下であり、抜けと凝集の合計が25%未満である異方性導電フィルムを提供する。
異方性導電フィルムの基準領域に想定される平面格子パターンの全格子点に対する導電粒子が配置されていない格子点の割合が、10%未満であり、
該平面格子パターンの全格子点に対する複数の導電粒子が凝集して配置されている格子点の割合が、15%以下であり、
凝集して配置されている少なくとも一部の導電粒子同士が、異方性導電フィルムの厚み方向に斜めにズレて配置されている異方性導電フィルムを提供する。この場合も、抜けと凝集の合計は好ましくは25%未満である。
<工程(イ)>
平面格子パターンの格子点に相当する柱状の凸部が表面に形成された転写体を用意する工程;
<工程(ロ)>
該転写体の凸部の少なくとも天面を微粘着層とする工程;
<工程(ハ)>
該転写体の凸部の微粘着層に導電粒子を付着させる工程;
<工程(ニ)>
該転写体の導電粒子が付着した側の表面に絶縁性接着ベース層を重ねて押圧することにより、絶縁性接着ベース層に導電粒子を転着させる工程;及び
<工程(ホ)>
導電粒子が転着した絶縁性接着ベース層に対し、導電粒子転着面側から絶縁性接着カバー層を積層する工程
を有する製造方法を提供する。
図1(断面図)と図2(平面透視図)に示すように、本発明の異方性導電フィルム10は、絶縁性接着ベース層11と絶縁性接着カバー層12とが積層され、それらの界面近傍に導電粒子13が平面格子パターン(図2の点線)の格子点に配置された構造を有する。図1及び図2では、平面格子パターンは、異方性導電フィルム10の長手方向とそれに直交する方向(短手方向)に沿って想定されているが、長手方向と短手方向とに対し全体が傾斜して想定されてもよい。ここで、矢印Aは、平面格子の格子点に導電粒子が配置されていない位置、いわゆる導電粒子が「抜け」ている位置を示している。なお、矢印Bは、導電粒子同士が非接触で凝集している位置を示している。ここで、「非接触で凝集」するとは、導電粒子同士が導電粒子の平均粒子径の50%を超えない範囲で近接していることを意味する。
本発明の異方性導電フィルムにおいては、異方性導電フィルムの基準領域に想定される平面格子パターンの全格子点に対する「導電粒子が配置されていない格子点」(図2のA)の割合(導電粒子が抜けている格子の割合)を10%未満、好ましくは6%以下に設定する。これにより、本発明の異方性導電フィルムを異方性導電接続に適用した場合に、良好な初期導通抵抗とエージング後の良好な導通信頼性とを実現でき、ショートの発生も抑制できる。
平面格子パターンとしては、斜方格子、六方格子、正方格子、矩形格子、平行体格子が挙げられる。中でも、最密充填可能な六方格子が好ましい。
また、本発明の異方性導電フィルムにおいては、平面格子パターンの全格子点に対する複数の導電粒子が凝集して配置されている格子点(図2のB)の割合は、好ましくは15%以下、より好ましくは11%以下、更により好ましくは9%以下である。凝集配置格子点の割合がこの範囲であれば、本発明の異方性導電フィルムを異方性導電接続に適用した場合にも、より良好な初期導通性とエージング後の導通信頼性とを実現でき、ショートの発生もいっそう抑制できる。ここで、一つの格子点に対する導電粒子の凝集の程度は、ショート抑制の観点から小さい方が好ましく、2個を超えないことが好ましい。
導電粒子は、フィルムの長手方向と垂直な方向に、11個以上連続で配置されていることが好ましく、13個以上連続で配置されていることがより好ましい。これは、バンプの長手方向に対して導電粒子の欠落が生じると、異方性導電接続に支障をきたすおそれが生じるためである。この場合、フィルムの長手方向に沿って連続した3列全てで上の条件を満たすことが好ましく、5列全てで上の条件を満たすことがより好ましい。これにより、バンプに捕捉される導電粒子数を一定以上にすることができ、安定な異方性導電接続を行うことができる。長手方向に沿った列は、長手方向と直行する方向で導電粒子が5個以上重複していれば上記の条件を満たす。
更に、異方性導電フィルムの基準領域の面積に対する、その面積中に存在する全導電粒子の粒子面積占有率は、FOG接続のように、バンプサイズやバンプ間距離が比較的大きいものに対しては、通常0.15%以上、好ましくは0.35%以上、より好ましくは1.4%以上が有効である。この場合の上限は35%以下が好ましく、32%以下がより好ましい。また、バンプサイズやバンプ間距離が比較的小さくなる場合(例えばCOG接続)においても35%以下が好ましく、32%以下がより好ましく、更に好ましくは25%以下、特に好ましくは18〜23%である。この範囲であれば、本発明の異方性導電フィルムを異方性導電接続に適用した場合にも、より良好な初期導通性とエージング後の導通信頼性とを実現でき、ショートの発生もいっそう抑制できる。ここで、粒子面積占有率は、基準領域の面積Sに対する、その基準領域内に存在する全導電粒子が占有する面積の割合である。全導電粒子が占有する面積とは、導電粒子の平均粒子径Rとし、導電粒子の数をnとした時に(R/2)2×π×nで表される。従って、粒子面積占有率(%)=[{(R/2)2×π×n}/S]×100で表される。
導電粒子としては、公知の異方性導電フィルムにおいて使用されているものを適宜選択して使用することができる。例えば、ニッケル、銅、銀、金、パラジウムなどの金属粒子、ポリアミド、ポリベンゾグアナミン等の樹脂粒子の表面をニッケルなどの金属で被覆した金属被覆樹脂粒子等を挙げることができる。また、その平均粒子径は、製造時の取り扱い性の観点から、好ましくは1〜30μm、より好ましくは1〜10μm、更に好ましくは2〜6μmである。平均粒子径は、前述したように、画像型ないしはレーザー式の粒度分布計により測定することができる。
また、異方性導電フィルムに想定される平面格子パターンにおける隣接格子点間距離は、導電粒子の平均粒子径の好ましくは0.5倍より大きく、より好ましくは1倍以上、更に好ましくは1〜20倍である。この範囲であれば、本発明の異方性導電フィルムを異方性導電接続に適用した場合にも、より良好な初期導通性とエージング後の導通信頼性とを実現でき、ショートの発生もいっそう抑制できる。
絶縁性接着ベース層11としては、公知の異方性導電フィルムにおいて絶縁性接着ベース層として使用されているものを適宜選択して使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性樹脂層、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性樹脂層、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性樹脂層、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性樹脂層等、又はそれらの硬化樹脂層を使用することができる。また、これらの樹脂層には、必要に応じてシランカップリング剤、顔料、酸化防止剤、紫外線吸収剤等を適宜選択して含有させることができる。
絶縁性接着カバー層12としては、公知の異方性導電フィルムにおいて絶縁性接着カバー層として使用されているものを適宜選択して使用することができる。また、先に説明した絶縁性接着ベース層11と同じ材料から形成したものも使用することができる。
なお、導電粒子13を挟んで絶縁性接着ベース層11と絶縁性カバー層12とを積層する場合、公知の手法により行うことができる。この場合、導電粒子13は、これらの層の界面近傍に存在する。ここで、「界面近傍に存在」とは、導電粒子の一部が一方の層に食い込み、残部が他方の層に食い込んでいることを示している。また、導電粒子を絶縁性接着ベース層に埋め込んでもよい。この場合、絶縁性接着カバー層を積層しなくとも形成することができる。
次に、絶縁性接着ベース層と絶縁性接着カバー層とが積層され、それらの界面近傍に導電粒子が平面格子パターンの格子点に配置された構造の本発明の異方性導電フィルムの製造方法を説明する。この製造方法は、以下の工程(イ)〜(ホ)を有する。図面を参照しながら、工程毎に詳細に説明する。なお、本発明は特にこの製造方法に限定されるものではない。
まず、図3Aに示すように、平面格子パターンの格子点に相当する柱状の凸部101が表面に形成されている転写体100を用意する。ここで、柱状とは、円柱状もしくは角柱状(三角柱、四角柱、6角柱等)である。この柱状は錐体を含む。好ましくは円柱状である。凸部101の高さは、異方性導電接続すべき端子ピッチ、端子巾、スペース巾、導電粒子の平均粒子径等に応じて決定することができるが、使用する導電粒子の平均粒子径の好ましくは2倍以上4倍未満である。また、凸部101の巾(半分の高さでの巾)は、導電粒子の平均粒子径の好ましくは0.7倍以上1.3倍以下である。この高さと巾がこれらの範囲であれば、脱落と抜けが連続的に発生することが避けられるという効果が得られる。
この工程(イ)で用意すべき転写体は、公知の手法を利用して作成することができ、例えば、金属プレートを加工して原盤を作成し、それに硬化性樹脂を塗布し、硬化させて作成することができる。具体的には、平坦な金属板を切削加工して、凸部に対応した凹部を形成した転写体原盤も作成し、この原盤の凹部形成面に転写体を構成する樹脂組成物を塗布し、硬化させた後、原盤から引き離すことにより転写体が得られる。
次に、図3Bに示すように、表面に複数の凸部101が平面格子パターンで形成された転写体100の凸部101の少なくとも天面を微粘着層102とする。
微粘着層102は、異方性導電フィルムを構成する絶縁性接着ベース層に導電粒子が転着されるまで、導電粒子を一時的に保持できる粘着力を示す層であり、凸部101の少なくとも天面に形成される。従って、凸部101全体が微粘着性であってもよい。微粘着層102の厚みは、微粘着層102の材質、導電粒子の粒子径等に応じて適宜決定することができる。また、“微粘着”とは、絶縁性接着ベース層に導電粒子を転着する際に、絶縁性接着ベース層よりも粘着力が弱いという意味である。
次に、図3Cに示すように、転写体100の凸部101の微粘着層102に導電粒子103を付着させる。具体的には、転写体100の凸部101の上方から導電粒子103を散布し、微粘着層102に付着しなかった導電粒子103をブロアを用いて吹き飛ばせばよい。この場合、一部の凸部101においては、ある程度の頻度で、その側面に静電気等の作用により導電粒子が付着し、しかもブロアで除去できないことが生ずる。
次に、図3Dに示すように、転写体100の導電粒子103が付着した側の表面を、異方性導電フィルムを構成すべき絶縁性接着ベース層104を重ねて押圧することにより、絶縁性接着ベース層104の片面に導電粒子103を転着させる(図3E)。この場合、転写体100を、その凸部101が下向きになるように絶縁性接着ベース層104に重ねて押圧することが好ましい。下向きにしてブロアすることで、凸部の天面に貼着されていない導電粒子を除去し易くさせるためである。
図3Fに示すように、導電粒子103が転着した絶縁性接着ベース層104に対し、導電粒子転着面側から絶縁性接着カバー層105を積層する。これにより本発明の異方性導電フィルム200が得られる。
本発明の異方性導電フィルムは、第1の電子部品(例えば、ICチップ)の端子(例えばバンプ)と、第2の電子部品(例えば配線基板)の端子(例えばバンプ、パッド)との間に配置し、第1又は第2の電子部品側から熱圧着により本硬化させて異方性導電接続することにより、ショートや導通不良が抑制された、いわゆるCOG(chip on glass)やFOG(film on glass)等の接続構造体を与えることができる。
厚さ2mmのニッケルプレートを用意し、四方格子パターンで円柱状の凹部(内径5μm、深さ8μm)を形成し、転写体原盤とした。隣接凹部中心間距離は8μmであった。従って、凹部の密度は16000個/mm2であった。
導電粒子の散布量とブロアー回数とを実施例1の場合に比べてそれぞれ2倍とすること以外、実施例1を繰り返すことにより異方性導電フィルムを得た。
転写体原盤の円柱状の凹部を内径3.8μm、深さ6μmとし、隣接凹部中心間距離を6μmとして凹部の密度を28000個/mm2とし、且つ平均粒子径4μmの導電粒子に代えて平均粒子径3μmの導電粒子(AUL703、積水化学工業(株)))を使用すること以外、実施例1を繰り返すことにより異方性導電フィルムを得た。
導電粒子の散布量とブロア回数とを実施例3の場合に比べてそれぞれ2倍とすること以外、実施例3を繰り返すことにより異方性導電フィルムを得た。
転写体原盤の凹部の深さを4.4μm、凹部の内径を4.8μm、隣接凹部中心間距離を5.6μmとして凹部の密度を32000個/mm2とすること以外、実施例1を繰り返すことにより異方性導電フィルムを得た。
転写体原盤の凹部の深さを3.3μm、凹部の内径を3.6μm、隣接凹部中心間距離を4.2μmとして凹部の密度を57000個/mm2とし、且つ平均粒子径4μmの導電粒子に代えて平均粒子径3μmの導電粒子(AUL703、積水化学工業(株))を使用すること以外、実施例1を繰り返すことにより異方性導電フィルムを得た。
(導電粒子の「抜け」と「凝集」)
実施例1〜4及び比較例1〜2の異方性導電フィルムについて、その透明な絶縁性接着カバー層側から光学顕微鏡(MX50、オリンパス(株))で1cm四方の領域を観察し、想定される平面格子パターンにおいて導電粒子が付着していない格子点の全格子点に対する割合(抜け[%])と、2個以上の導電粒子が凝集している格子点の全格子点に対する割合とを調べた。得られた結果を表1に示す。
導電粒子の平均粒子径と、転写体原盤の凹部密度(=転写体の凸部密度)とから、導電粒子の「抜け」と「凝集」と考慮した上で、粒子面積占有率を計算した。得られた結果を表1に示す。
実施例及び比較例の異方性導電フィルムを用いて、バンプ間スペースが12μmで、高さ15μm、30×50μmの金バンプを有するICチップと、12μmスペースの配線が設けられたガラス基板とを180℃、60MPa、5秒という条件で異方性導電接続し、接続構造体を得た。得られた接続構造体について、抵抗測定器(デジタルマルチメーター7565、横河電気(株))を用いて初期導通抵抗値を測定した。得られた結果を表1に示す。0.5Ω以下であることが望まれる。
初期導通抵抗値の測定に使用した接続構造体を、温度85℃、湿度85%に設定されたエージング試験器中に投入し、500時間放置した後の導通抵抗値を、初期導通抵抗と同様に測定した。得られた結果を表1に示す。5Ω以下であることが望まれる。
初期導通抵抗で使用したものと同じ接続構造体を作成し、隣接する配線間のショートの発生の有無を調べた。得られた結果を表1に示す。ショート発生率が50ppm以下であることが望まれる。
凹部密度が500個/mm2である転写原盤を使用するために隣接凹部中心間距離を調整すること以外、実施例2と同様にして転写体を作成し、更に異方性導電フィルムを作成した。得られた異方性導電フィルムについて、実施例2と同様に導電粒子の「抜け」と「凝集」とを測定し、更に粒子面積占有率を算出した。その結果、導電粒子の「抜け」と「凝集」とは実施例2と同等であった。また、粒子面積占有率は0.7%であった。
凹部密度が2000個/mm2である転写原盤を使用するために隣接凹部中心間距離を調整すること以外、実施例2と同様にして転写体を作成し、更に異方性導電フィルムを作成した。得られた異方性導電フィルムについて、実施例2と同様に導電粒子の「抜け」と「凝集」とを測定し、更に粒子面積占有率を算出した。その結果、導電粒子の「抜け」と「凝集」とは実施例2と同等であった。また、粒子面積占有率は2.7%であった。
11、104 絶縁性接着ベース層
12、105 絶縁性接着カバー層
13、103 導電粒子
100 転写体
101 凸部
102 微粘着層
A 導電粒子が抜けている格子点
B 導電粒子が互いに離間して凝集している格子点
Claims (12)
- 絶縁性接着ベース層に導電粒子が平面格子パターンの格子点に配置された構造の異方性導電フィルムであって、
異方性導電フィルムの基準領域に想定される平面格子パターンの全格子点に対する導電粒子が配置されていない格子点の割合が、20%未満であり、
該平面格子パターンの全格子点に対する複数の導電粒子が凝集して配置されている格子点の割合が、15%以下であり、
抜けと凝集の合計が25%未満である異方性導電フィルム。 - 絶縁性接着ベース層と絶縁性接着カバー層とが積層され、それらの界面近傍に導電粒子が平面格子パターンの格子点に配置された構造の異方性導電フィルムであって、
異方性導電フィルムの基準領域に想定される平面格子パターンの全格子点に対する導電粒子が配置されていない格子点の割合が、10%未満であり、
該平面格子パターンの全格子点に対する複数の導電粒子が凝集して配置されている格子点の割合が15%以下であり、
凝集して配置されている少なくとも一部の導電粒子同士が、異方性導電フィルムの厚み方向に斜めにズレて配置されている異方性導電フィルム。 - 厚み方向にズレて配置された導電粒子間距離(凝集距離)が、導電粒子の平均粒径の25〜50%である請求項1〜4のいずれかに記載の異方性導電フィルム。
- 異方性導電フィルムの基準領域の面積に対する、その面積中に存在する全導電粒子の粒子面積占有率が25%以下である請求項1〜5のいずれかに記載の異方性導電フィルム。
- 導電粒子の平均粒子径が1〜10μmである請求項1〜6のいずれかに記載の異方性導電フィルム。
- 異方性導電フィルムの任意の基準領域の面積に対する、その面積中に存在する全導電粒子の粒子面積占有率が0.15%以上である請求項8記載の異方性導電フィルム。
- 導電粒子の平均粒子径が1〜30μmである請求項8または9記載の異方導電フィルム。
- 第1の電子部品の端子と、第2の電子部品の端子とが、請求項1〜10のいずれかに記載の異方性導電フィルムにより異方性導電接続された接続構造体。
- 第1の電子部品の端子と、第2の電子部品の端子とを、請求項1〜10のいずれかに記載の異方性導電フィルムにより異方性導電接続する、接続構造体の製造方法。
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