JP2022542011A - 導電粒子の隔離距離が制御された異方性導電接着フィルムの製造方法 - Google Patents
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Abstract
異方性導電接着フィルムの製造方法が開示される。本方法は、導電粒子の粒径より小さい粒径を有するバリア粒子が表面に付着した粘着性フィルムを含むモールドを用いて導電粒子が異方性導電接着フィルムに形成される位置を精密に制御できる。特に、モールド上に配置されたバリア粒子のうち導電粒子が付着する位置を位置決定フィルムを用いて精密に形成でき、位置決定フィルムに形成される接着性印刷層は、隣り合う印刷層の中心間の距離が、前記導電粒子の平均粒径Ｄの１．７倍以下であるか、隣り合う印刷層の中心間の距離が、前記導電粒子の平均粒径Ｄの２．３倍以上であることを特徴とする。
【選択図】図４
【選択図】図４
Description
本発明は、異方性導電接着剤を用いた回路接続技術に関し、より詳しくは、互いに対向する２つの回路部材を相互接続するに際して、厚さ方向に対向する２つの電極を電気的に導通させると同時に、面方向には隣り合う電極間に絶縁性を維持できる回路接続用異方性導電接着剤に関する。
電子装置の小型化および薄型化に伴って、回路部材が高密度化および高精密化している。これによって、微細回路の接続のためには、従来の溶接またははんだ付けなどの方式で対応することが困難になった。このような問題を解決するために、異方性導電接着剤が開発されたが（日本国特許公開昭５１－２１１９２号公報）、異方性導電接着剤（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ａｄｈｅｓｉｖｅｓ）は、硬化樹脂を含む接着成分に導電粒子を配合させ、その含有量を調節することによって、厚さ方向には互いに対向する２つの電極を電気的に導通させると同時に、面方向には隣り合う電極間に絶縁性を維持できる回路接続部材をいう。このような異方性導電接着剤は、ディスプレイ素子、半導体素子などの製造時に、様々な回路部材を電気的に接続および接着させる目的で広く使用されている。
なお、近年、電子回路の集積度が増加するのに伴い、電極間ピッチ（Ｐｉｔｃｈ）がますます微細化しており、それによって、回路電極のサイズ（面積）も次第に小型化している。しかも、最近では、身体に付着して使用可能な多様なウェラブルデバイス（Ｗｅａｒａｂｌｅ Ｄｅｖｉｃｅ）の開発および商用化がさらに加速化している。したがって、電極間ピッチが微細な電子回路および／または柔軟性を有する回路基板に適用される場合にも、回路部材間の電気的接続信頼性を維持できる異方性導電接着剤が切実に要求されている。
特に、従来の異方性導電接着フィルムは、接着層を構成する樹脂上に導電粒子が無作為で分散した形態で製造されるが、接続しようとする電極の面積が小さくなり、隣り合う電極間間隔が狭くなるにつれて、電極接続領域に導電粒子の数の少ない領域が存在したり、電極間間隔の間に導電粒子が非常に多く存在するにつれて、隣り合う電極間に電気的導通が発生する問題が引き起こされている。このような問題を解決するために、２次元領域に一定の間隔で導電粒子を配列する必要性が台頭している。
したがって、本発明は、上述した従来技術の問題点を解決するためになされたものであって、電極間ピッチが微細な電子回路に適用されるに際して、回路部材間の電気的接続信頼性に優れた異方性導電接着フィルムを提供することを目的とする。
本発明の目的は、以上で言及した目的に制限されず、言及されていない他の目的は、下記の記載から明確に理解できる。
本発明による異方性導電接着フィルムの製造方法は、互いに対向する回路部材の間に介在され、厚さ方向には互いに対向する回路電極間を電気的に接続すると同時に、面方向には隣り合う回路電極間を電気的に絶縁させる異方性導電接着フィルムの製造方法であって、前記導電粒子の粒径より小さい粒径を有するバリア粒子が表面に緻密に配置された粘着性フィルムを含むモールドを用意する第１段階と、ベース基材上に前記粘着性フィルムの付着力より大きい付着力を有する複数の印刷層が形成された位置決定フィルムを用意する第２段階と、前記位置決定フィルムに形成された前記印刷層を用いて前記モールド上で前記導電粒子が付着する領域に配置された前記バリア粒子を選択的に除去する第３段階と、前記バリア粒子が付着していない前記粘着性フィルムの表面に前記導電粒子を塗布する第４段階と、第１接着層が形成されたフィルムを用意し、前記第１接着層の露出した表面を前記導電粒子が付着した前記モールドの表面に付着する第５段階と、前記フィルムを前記モールドから剥離して、前記導電粒子のみを選択的に分離する第６段階と、前記導電粒子が付着した前記第１接着層上に低流動性樹脂で形成された第２接着層を塗布する第７段階と、前記第２接着層上に充填用第３接着層を塗布する第８段階と、を含み、前記複数の印刷層は、隣り合う印刷層の中心間の距離Ｌが、前記導電粒子の平均粒径Ｄの１．７倍以下であるか、隣り合う印刷層の中心間の距離が、前記導電粒子の平均粒径Ｄの２．３倍以上であることを特徴とする。
ここで、前記第３段階後に、前記バリア粒子が付着した領域を露光部とし、前記バリア粒子が付着していない領域を非露光部とし、前記粘着性フィルムの表面を露光させることができる。
また、前記バリア粒子の粒径は、前記導電粒子の粒径の１０％以上～５０％以下であることが好ましい。
前記第２接着層は、前記異方性導電接着フィルムの回路接続温度範囲内での最低溶融粘度が５００，０００ｃｐｓ以上１，２００，０００ｃｐｓ以下であることが好ましい。
また、前記粘着性フィルムは、前記バリア粒子の表面張力より低い表面張力を有することが好ましい。
他の態様において、本発明は、上述した異方性導電接着フィルムの製造方法によって製造された異方性導電接着フィルムを提供する。
また、本発明による異方性導電接着フィルムは、硬化剤を含む第１および第３接着層と、前記第１および第３接着層の間に介在され、内部に導電粒子が含浸された第２接着層と、を含み、前記導電粒子は、隣り合う導電粒子間の距離Ｌが、前記導電粒子の平均粒径Ｄに対して１．７倍以下、または、２．３倍以上になるように、配列されることを特徴とする。
特に、前記第２接着層は、回路接続温度範囲内での最低溶融粘度が５００，０００ｃｐｓ以上および１，２００，０００ｃｐｓ以下の低流動性樹脂で形成されることが好ましい。
本発明による異方性導電接着フィルムの製造方法を利用すると、導電粒子が個別的に分離した状態を維持しつつ、高密度のレベルまで配列でき、導電粒子が局部領域に凝集するのを効果的に防止でき、また、導電粒子が一定の間隔で規則的に配置されていると共に、高い捕捉率で固定された導電粒子を含む異方性導電接着フィルムを製造できる。また、微細粒径の導電粒子を２次元単一層で精密に制御して形成できるので、異方性導電接着フィルム内に存在する導電粒子が面方向に導通するのを効果的に防止できる。したがって、本発明による製造方法によって製造された異方性導電接着フィルムを利用すると、超微細ピッチを有する電子回路およびウェラブルデバイスに採用されるフレキシブル回路基板（ＦＰＣＢ）などに適用する場合にも、電極間の接続抵抗を大きく低減できると共に、導電粒子間の凝集が発生しないので、回路部材の電気的接続信頼性および隣り合う回路電極間の絶縁性を大きく向上させることができる。
本発明による異方性導電接着フィルムの製造方法は、互いに対向する回路部材の間に介在され、厚さ方向には互いに対向する回路電極間を電気的に接続すると同時に、面方向には隣り合う回路電極間を電気的に絶縁させる異方性導電接着フィルムの製造方法であって、前記導電粒子の粒径より小さい粒径を有するバリア粒子が表面に緻密に配置された粘着性フィルムを含むモールドを用意する第１段階と、ベース基材上に前記粘着性フィルムの付着力より大きい付着力を有する複数の印刷層が形成された位置決定フィルムを用意する第２段階と、前記位置決定フィルムに形成された前記印刷層を用いて前記モールド上で前記導電粒子が付着する領域に配置された前記バリア粒子を選択的に除去する第３段階と、前記バリア粒子が付着していない前記粘着性フィルムの表面に前記導電粒子を塗布する第４段階と、第１接着層が形成されたフィルムを用意し、前記第１接着層の露出した表面を前記導電粒子が付着した前記モールドの表面に付着する第５段階と、前記フィルムを前記モールドから剥離して、前記導電粒子のみを選択的に分離する第６段階と、前記導電粒子が付着した前記第１接着層上に低流動性樹脂で形成された第２接着層を塗布する第７段階と、前記第２接着層上に充填用第３接着層を塗布する第８段階と、を含み、前記複数の印刷層は、隣り合う印刷層の中心間の距離Ｌが、前記導電粒子の平均粒径Ｄの１．７倍以下であるか、隣り合う印刷層の中心間の距離が、前記導電粒子の平均粒径Ｄの２．３倍以上であることを特徴とする。
ここで、前記第３段階後に、前記バリア粒子が付着した領域を露光部とし、前記バリア粒子が付着していない領域を非露光部とし、前記粘着性フィルムの表面を露光させてもよい。
また、前記バリア粒子の粒径は、前記導電粒子の粒径の１０％以上～５０％以下であることが好ましい。
前記第２接着層は、前記異方性導電接着フィルムの回路接続温度範囲内での最低溶融粘度が５００，０００ｃｐｓ以上１，２００，０００ｃｐｓ以下であることが好ましい。
また、前記粘着性フィルムは、前記バリア粒子の表面張力より低い表面張力を有することが好ましい。
他の態様において、本発明は、上述した異方性導電接着フィルムの製造方法によって製造された異方性導電接着フィルムを提供する。
また、本発明による異方性導電接着フィルムは、硬化剤を含む第１および第３接着層と、前記第１および第３接着層の間に介在され、内部に導電粒子が含浸された第２接着層と、を含み、前記導電粒子は、隣り合う導電粒子間の距離Ｌが、前記導電粒子の平均粒径Ｄに対して１．７倍以下、または、２．３倍以上になるように、配列されることを特徴とする。
特に、前記第２接着層は、回路接続温度範囲内での最低溶融粘度が５００，０００ｃｐｓ以上および１，２００，０００ｃｐｓ以下の低流動性樹脂で形成されることが好ましい。
本発明は、多様な変更を加えることができ、様々な実施形態を有することができるところ、特定の実施形態を図面に例示し、これを詳細な説明を通じて詳細に説明しようとする。しかしながら、これは、本発明を特定の実施形態に対して限定しようとするものではなく、本発明の思想および技術範囲に含まれるすべての変更、均等物ないし代替物を含むものと理解すべきである。なお、本発明を説明するに際して、関連した公知技術に関する具体的な説明が本発明の要旨を不明にすることができると判断される場合、その詳細な説明を省略する。
本発明による異方性導電接着フィルムは、互いに対向する回路部材の間に介在され、厚さ方向には互いに対向する回路電極間を電気的に接続すると同時に、面方向には隣り合う回路電極間を電気的に絶縁させる異方性導電接着フィルムをいう。ここで、異方性導電接着フィルムは、熱または光源により硬化可能な電気絶縁性接着層と、該接着層内に分散した電気伝導性導電粒子と、を含んで構成できる。
本発明の発明者らは、導電粒子があらかじめ設計された２次元平面上に付着するようにするモールドを活用して硬化性レジンが塗布されたフィルム上に導電粒子の２次元配列を転写する工程を開発することによって、異方性導電接着フィルムの製品特性を最大化できるようにした。また、接着層を構成するレジンの物性を制御して、隣り合う電極間には導電粒子の凝集による電気的導通が発生せず、かつ、対向する電極間に十分な個数の導電粒子が配置されるようにして、電気的導通信頼性を確保できるようにした。
以下では、図１および図２を参照して、本発明による異方性導電接着フィルムおよびその製造方法について詳しく説明する。
［モールドの製造］
導電粒子のパターン化のためにモールドを用意する。ここで、モールド（ｍｏｌｄ）は、粘着性フィルムで形成され、例えば、ポリジメチルシロキサン（Ｐｏｌｙｄｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｏｘａｎｅ；ＰＤＭＳ）、ポリエチレン（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ；ＰＥ）、ポリビニルクロリド（Ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｃｈｌｏｒｉｄｅ；ＰＶＣ）などの高分子物質を利用できる。モールドは、表面形状の変形が容易なフィルムなどが使用できる。モールドを構成する粘着性フィルムは、以下で説明する異方性導電接着フィルムを構成する接着層が有する接着力より低い値の付着力を有する。また、粘着性フィルムは、別の支持体を設けることなく、常温で固体状態（すなわち、基板またはフィルム形状）の形状を維持できる。
導電粒子のパターン化のためにモールドを用意する。ここで、モールド（ｍｏｌｄ）は、粘着性フィルムで形成され、例えば、ポリジメチルシロキサン（Ｐｏｌｙｄｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｏｘａｎｅ；ＰＤＭＳ）、ポリエチレン（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ；ＰＥ）、ポリビニルクロリド（Ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｃｈｌｏｒｉｄｅ；ＰＶＣ）などの高分子物質を利用できる。モールドは、表面形状の変形が容易なフィルムなどが使用できる。モールドを構成する粘着性フィルムは、以下で説明する異方性導電接着フィルムを構成する接着層が有する接着力より低い値の付着力を有する。また、粘着性フィルムは、別の支持体を設けることなく、常温で固体状態（すなわち、基板またはフィルム形状）の形状を維持できる。
上述した粘着性フィルム上に導電粒子が付着する領域を除いた残りの領域にバリア（Ｂａｒｒｉｅｒ）粒子（Ｍ）が付着する。ここで、バリア粒子は、シリコン酸化物、ジルコニウム酸化物などの無機粒子が使用できる。また、バリア粒子は、導電粒子より小さい粒径を有する球状粒子であることが好ましい。特にバリア粒子は、導電粒子の粒径の１０％以上および５０％以下の粒径を有することが好ましい。図６に示されたように、バリア粒子の粒径が導電粒子の粒径の１０％未満である場合、粘着性フィルムに使用されたＰＤＭＳ樹脂がバリア粒子の上に露出して、所望しない位置に導電粒子が挟み込まれる現象が発生（全体面積の約３０％程度で導電粒子の挟み込みおよび凝集現象が発生）する。また、バリア粒子の粒径が導電粒子の粒径の５０％を超過する場合、導電粒子が付着する領域（すなわち、バリア粒子が配置されていない領域）が均一に形成されないので、後続する導電粒子の配置工程で導電粒子が粘着性フィルムに保持される保持率が急激に低下（全体面積の約２０％程度で導電粒子が保持されない）する
なお、バリア粒子は、粘着性フィルム上にあらかじめ設計された領域に選択的に付着するが、この際、バリア粒子が有する硬度によって粘着性フィルムの表面が所定の深さで押圧された状態で配置される。すなわち、バリア粒子は、粘着性フィルムが提供する付着力により単純付着した状態ではなく、バリア粒子が接着性フィルムの表面に配置された後、一定の圧力で押圧される。この際、粘着性フィルムの表面張力は、バリア粒子の表面張力より低い表面張力を有し、したがって、粘着性フィルムが有する低い表面張力によってバリア粒子を広く転着しようとする特性を有する。粘着性フィルムが有する柔軟な表面材質と低い表面張力によって、バリア粒子は、粘着性フィルム上に定められた領域で密着配置されうる。
なお、バリア粒子が粘着性フィルムに配置された状態でモールドの上面を露光させてバリア粒子が粘着性フィルムに付着する付着力を増加させる。すなわち、バリア粒子が配置されていない領域（すなわち、導電粒子が付着する領域）を非露光部とし、バリア粒子が配置された領域を露光部とするマスクを用いて、モールドの上面に光を照射する。この際、光が照射された露光部の付着力は、光が照射されない非露光部の付着力より大きくなる。したがって、露光部に位置するバリア粒子は、非露光部に位置する露出領域に配置される導電粒子と比べてさらに強い結合力で粘着性フィルムに付着した状態を維持できる。一例として、ＰＤＭＳの場合、紫外線に露出時、化学構造のうちメチル部分の損傷が発生し、これを通じて、反応性官能基が粘着性フィルムを構成する高分子に形成される。このような官能基は、メチル基と比べて水素結合などのバリア粒子と付着力を有することができる脱水縮合などを通した化学的共有結合を形成する。
［導電粒子の配置］
上記で用意したバリア粒子が配置されたモールド上に導電粒子を塗布する。塗布された導電粒子は、バリア粒子が配置されていない領域にそれぞれ位置する。この際、導電粒子は、露光などを通じて付着力が増加したバリア粒子と比べて弱い付着力で粘着性フィルムに付着する。
上記で用意したバリア粒子が配置されたモールド上に導電粒子を塗布する。塗布された導電粒子は、バリア粒子が配置されていない領域にそれぞれ位置する。この際、導電粒子は、露光などを通じて付着力が増加したバリア粒子と比べて弱い付着力で粘着性フィルムに付着する。
［導電粒子の転写］
まず、異方性導電接着フィルムの第１接着層Ｒが形成されたフィルムを導電粒子が配置されたモールド上に付着する。この際、第１接着層の接着力は、バリア粒子が配置された領域（露光部）の付着力より小さく、導電粒子が配置された領域（非露光部）の付着力より大きい付着力を有することが好ましい。このような物性の第１接着層を導電粒子が配置されたモールド上に付着した後、さらに剥離すると、第１接着層上に導電粒子のみを選択的に付着した状態で分離される。また、バリア粒子の粒径は、導電粒子の粒径より小さいので、第１接着層をモールド上に付着するとき、第１接着層がバリア粒子に接触する面積と比べて、第１接着層が導電粒子に接触する面積がさらに大きくなる。したがって、第１接着層が有する接着力の限界と、バリア粒子および導電粒子の粒径の差異によって、モールドに配置された導電粒子のみが選択的に第１接着層に付着して分離できる。
まず、異方性導電接着フィルムの第１接着層Ｒが形成されたフィルムを導電粒子が配置されたモールド上に付着する。この際、第１接着層の接着力は、バリア粒子が配置された領域（露光部）の付着力より小さく、導電粒子が配置された領域（非露光部）の付着力より大きい付着力を有することが好ましい。このような物性の第１接着層を導電粒子が配置されたモールド上に付着した後、さらに剥離すると、第１接着層上に導電粒子のみを選択的に付着した状態で分離される。また、バリア粒子の粒径は、導電粒子の粒径より小さいので、第１接着層をモールド上に付着するとき、第１接着層がバリア粒子に接触する面積と比べて、第１接着層が導電粒子に接触する面積がさらに大きくなる。したがって、第１接着層が有する接着力の限界と、バリア粒子および導電粒子の粒径の差異によって、モールドに配置された導電粒子のみが選択的に第１接着層に付着して分離できる。
［低流動層の形成］
上記で用意した第１接着層上には、導電粒子が一定の位置に２次元的に配列された状態となる。この際、導電粒子の一部は、第１接着層上に含浸された状態であってもよいが、導電粒子の大部分は露出した状態である。導電粒子が露出した第１接着層上に低流動特性を有する樹脂を用いて第２接着層を形成する。ここで、低流動層は、導電粒子が含まれた異方性導電接着フィルムを実際製品に適用するとき、導電粒子の捕捉率を向上させる。すなわち、周辺環境の高い熱により接着層の流動性が高まって、導電粒子の位置が定められた位置から移動して、凝集が発生したり、あるいは、導電粒子が対向する電極間の位置から離脱するのを防止できる。このために、第２接着層に使用する低流動性樹脂は、異方性導電接着フィルムを用いて回路部材を接続するための回路接続温度範囲（一般的に、常温～１５０℃の温度範囲）内での最低溶融粘度が、少なくとも５００，０００ｃｐｓ以上１，２００，０００ｃｐｓ以下であることが好ましい。
上記で用意した第１接着層上には、導電粒子が一定の位置に２次元的に配列された状態となる。この際、導電粒子の一部は、第１接着層上に含浸された状態であってもよいが、導電粒子の大部分は露出した状態である。導電粒子が露出した第１接着層上に低流動特性を有する樹脂を用いて第２接着層を形成する。ここで、低流動層は、導電粒子が含まれた異方性導電接着フィルムを実際製品に適用するとき、導電粒子の捕捉率を向上させる。すなわち、周辺環境の高い熱により接着層の流動性が高まって、導電粒子の位置が定められた位置から移動して、凝集が発生したり、あるいは、導電粒子が対向する電極間の位置から離脱するのを防止できる。このために、第２接着層に使用する低流動性樹脂は、異方性導電接着フィルムを用いて回路部材を接続するための回路接続温度範囲（一般的に、常温～１５０℃の温度範囲）内での最低溶融粘度が、少なくとも５００，０００ｃｐｓ以上１，２００，０００ｃｐｓ以下であることが好ましい。
［上部接着層の形成］
上記で用意した第１および第２接着層を含むフィルム上に第３接着層を形成する。ここで、第３接着層は、第１接着層と共に異方性導電接着フィルムを用いて回路部材を接続するとき、回路部材に設けられた隣り合う電極間の空間を十分に充填させる役割をする。
上記で用意した第１および第２接着層を含むフィルム上に第３接着層を形成する。ここで、第３接着層は、第１接着層と共に異方性導電接着フィルムを用いて回路部材を接続するとき、回路部材に設けられた隣り合う電極間の空間を十分に充填させる役割をする。
このように用意した異方性導電接着フィルムは、第１接着層、第２接着層および第３接着層の３層構造を有する。ここで、第１接着層および第３接着層は、上記で説明した物性を有する樹脂を用いるものの、各樹脂組成物は、ラジカルにより重合可能な官能基を有する重合性物質および熱または光によりフリーラジカルを発生する硬化剤を含む。また、第２接着層は、低流動層として硬化剤を含まないことが好ましい。ただし、異方性導電接着フィルムを実際製品に適用するとき、対向する回路部材の間に接着フィルムを介在した後に圧着し、この際、第１および第３接着層は、各回路部材間の電極間空隙を緻密に埋めながら硬化し、また、第２接着層は、圧着時に第１または第３接着層内に存在する硬化剤に接触することで、一部分硬化が発生する。
なお、第２接着層は、第１および第３接着層の間に介在され、その内部に導電粒子が含浸されていて、特に回路接続温度範囲（略常温～１５０℃）内での最低溶融粘度が５００，０００ｃｐｓ以上１，２００，０００ｃｐｓ以下の低流動性樹脂で形成されることが好ましい。
第２接着層に使用される低流動性樹脂は、回路接続温度範囲で溶融粘度（Ｍｅｌｔ Ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ）が温度によって変わり（図７参照）、この際、最低溶融粘度は、回路接続温度範囲内で溶融粘度が最低であるときの粘度をいう。最低溶融粘度は、使用する樹脂の種類、成分、製造方式などによって変わり、本発明の発明者らは、低流動性樹脂の最低溶融粘度によって最終的に製造された異方性導電接着フィルムを用いて回路部材を接続するとき、互いに対向する電極間に導電粒子が捕捉される捕捉率（Ｃａｐｔｕｒｅ ｒａｔｉｏ）が変わることを知見した。
第２接着層の最低溶融粘度による捕捉率の変化を確認するために、下記の表１のように最低溶融粘度が異なる低流動性樹脂を用いて異方性導電接着フィルムを製造した。実施例１～３に使用された第１～第３接着層は、全部フェノキシ（Ｐｈｅｎｏｘｙ）系エポキシ樹脂（Ｅｐｏｘｙ ｒｅｓｉｎ）および脂環式エポキシ樹脂（Ｃｙｃｌｏａｌｉｐｈａｔｉｃ ｅｐｏｘｙ ｒｅｓｉｎ）を用い、ここで、第２接着層は、樹脂のフィルム形成時に工程条件（温度および時間）の変更を通じて最低溶融粘度を調節した。
図７および図８を参照すると、第２接着層に使用された低流動性樹脂の回路接続温度範囲内での最低溶融粘度が５００，０００ｃｐｓ未満の場合、異方性導電接着フィルムに要求される導電粒子の捕捉率を満たさない。すなわち、比較例１（最低溶融粘度１００，０００ｃｐｓ）の場合、捕捉率が３０％以下であり、図８の圧痕イメージ（Ａ）から確認できるように、使用された低流動性樹脂の低い粘度によって導電粒子が第２接着層内に捕捉された位置で消失される量が多いことが分かる。反対に、他の例として使用された低流動性樹脂の最低溶融粘度が１，２００，０００ｃｐｓを超過する場合、図８の圧痕イメージ（Ｅ）から分かるように、圧痕レベルがほぼ「０」に近い水準になり、これを通じて、導電粒子が回路接続時にほとんど変形されないか、対向する電極間にコンタクトがなされないことが分かる。しかしながら、実施例１～３のように、低流動性樹脂の最低溶融粘度が５００，０００ｃｐｓ以上および１，２００，０００ｃｐｓ以下の範囲内である場合、図８の圧痕イメージ［（Ｂ）：実施例１の圧痕イメージ／（Ｃ）：実施例２の圧痕イメージ／（Ｄ）：実施例３の圧痕イメージ）］を通じて確認できるように、捕捉率８５％以上および良好な圧痕物性を示す。
上述した異方性導電接着フィルムの製造方法によれば、バリア粒子が配置されたモールドを通じてそれぞれの導電粒子が個別的に定められた位置に配置された状態で第１接着層に転写されるので、微細粒径の導電粒子を２次元平面上に規則的に配置することが容易である。また、バリア粒子が配置されたモールドを構成する粘着性フィルムは、導電粒子が可逆的に付着できる程度の付着力だけを提供し、また、数回繰り返し使用可能である。
このような方法によれば、導電粒子が個別的に分離した状態を維持しつつ、高密度のレベルまで配列されうる。また、導電粒子が局部領域に凝集するのを効果的に防止できる。しかも、導電粒子が一定の間隔で規則的に配置されていると共に、高い捕捉率で固定された導電粒子を含む異方性導電接着フィルムを製造できる。したがって、本発明による製造方法によって製造された異方性導電接着フィルムを利用すると、電子装置の電気素子的特性の信頼度を向上させることができる。
なお、モールドを用いた導電粒子の位置整列工程で、バリア粒子が配置された粘着性フィルムに導電粒子を配置するとき、導電粒子は、単層で配置されることが好ましい。これは、最終的な異方性導電接着フィルムに製造されるとき、導電粒子が単層で配置される場合にのみ、製品への適用時に、多数の導電粒子が互いに接触することによって発生する短絡現象を防止するために要求される。しかしながら、バリア粒子が付着した粘着性フィルムに導電粒子を配置するとき、バリア粒子が付着していない露出領域が非常に隣接している場合、隣り合う導電粒子の間に他の導電粒子が挟み込まれる問題が発生する。モールド上に位置が固定されない導電粒子が、固定された導電粒子の間に接触して挟み込まれた場合、導電粒子表面の摩擦力などによって導電粒子の間に強い相互作用が発生することがある。したがって、モールドにおいて導電粒子が付着する領域は、十分に狭いか、広く配置される必要がある。
例えば、図３に示されたように、モールドの粘着性フィルムの上に導電粒子をコーティングするとき、粘着性フィルムに付着した導電粒子Ｃ１の間に挟み込まれた導電粒子Ｃ２は、導電粒子のコーティング後にエアーブローなどの洗浄工程にもかかわらず、依然として残存することになる。このため、以後に進行される導電粒子の転写工程で第１接着層にそのまま転写されるので、第２接着層により固定された後に異方性導電接着フィルムの使用時に隣り合う電極間の短絡不良を引き起こすことになる。
このような問題を解決するために、モールドの製作時に次のような方法で導電粒子が付着する位置を形成する。
すなわち、図４に示されたように、粘着性フィルムに単層のバリア粒子（Ｍ）を形成した後、導電粒子位置整列フィルムを用意する。ここで、位置配列フィルムは、接着力のないベース基材上に前記粘着性フィルムが提供する付着力より大きい付着力を提供する接着層が印刷された印刷層が形成される。
バリア粒子（Ｍ）が粘着性フィルムの全面に均一に付着したモールド上に位置配列フィルムを付着した後に除去すると、導電粒子が付着する位置に形成された領域に付着したバリア粒子（Ｍ）を選択的に除去できる。
この際、位置整列フィルムに形成された接着性印刷層は、略円形形状に形成でき、隣り合う印刷層の中心間の距離Ｌは、導電粒子の平均粒径Ｄの１．７倍以下、あるいは、導電粒子の平均粒径Ｄの２．３倍以上で形成される。例えば、図５に示されたように、複数の印刷層をベース基材に形成するとき、隣り合う印刷層間の距離が長径Ｌ１および短径Ｌ２を有するようにパターニングされうるが、ここで、長径Ｌ１は、隣り合う印刷層の中心間の距離が、導電粒子の平均粒径Ｄより２．３倍以上の寸法を有し、短径Ｌ２は、隣り合う印刷層の中心間の距離が、導電粒子の平均粒径Ｄより１．７倍以下の寸法を有するように形成される。
位置整列フィルムに接着性印刷層を上述した条件で制御して形成する場合、モールド上に形成される導電粒子が付着する位置は、印刷層の中心間の距離Ｌによって決定される。したがって、「導電粒子の配置」工程でモールド上に配置される導電粒子は、隣り合う導電粒子の中心距離が、導電粒子の粒径Ｄの１．７倍以下および２．３倍以上で配列されうる。このように導電粒子がモールド上に配置される間隔を制御すると、転写される導電粒子間に挟み込み現象および凝集現象を５ｐｐｍ未満水準に低減できる。
導電粒子の粒径Ｄに対する導電粒子間の距離Ｌの比率Ｌ／Ｄが、転写される導電粒子の配列状態で「ボール挟み込みレベル」が発生する程度を確認したグラフ（図９）に示されたように、「Ｌ／Ｄ」値が１．７以下および２．３以上で５ｐｐｍ以下の条件を満たすことができることが分かる。ここで、「ボール挟み込みレベル」は、検査された導電粒子の全体個数のうち隣り合う導電粒子の間に他の導電粒子が挟み込まれている不良が発生した程度を意味し、５ｐｐｍ以下水準は、異方性導電接着フィルムに使用可能な条件である。
図１０には、モールドに配置される導電粒子間の距離（Ｌ；位置整列フィルムに形成された接着性印刷層の中心間の距離Ｌに対応）を、導電粒子の平均粒径Ｄの１．７倍以下および２．３倍以上にした場合（図１０（Ａ））と、導電粒子の平均粒径Ｄの１．７倍超過および２．３倍未満にした場合（図１０（Ｂ））に対して、それぞれ第１接着層により転写した導電粒子のイメージを示した。図１０（Ａ）に示されたように、導電粒子の平均粒径Ｄに対して導電粒子間の距離Ｌを、「Ｌ≦１．７ＤおよびＬ≧２．３Ｄ」に制御した場合、転写した導電粒子の配列において導電ボール挟み込み現象および凝集現象が殆どない水準に減少することが分かり、反対に、「１．７Ｄ＜Ｌ＜２．３Ｄ」に制御した場合には、導電ボール挟み込み現象および凝集現象が全体面積の約２０％以上で発生することが分かる。
これを通じて、モールドにコーティングされる導電粒子は、単層で配置でき、隣り合う導電粒子の間に他の導電粒子が挟み込まれるのを効果的に防止できる。したがって、後続する第１接着層を通した導電粒子の転写工程でも、第１接着層上に導電粒子が２次元的に単一層を形成しつつ転写されうる。
このように、導電粒子を第１接着層に転写するためのモールドを製作するに際して、導電粒子が付着する位置を位置決定フィルムを利用すると、微細粒径の導電粒子を２次元単層で精密に制御して形成でき、これを通じて、異方性導電接着フィルム内に存在する導電粒子が面方向に導通するのを効果的に防止できる。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者は、本発明の本質的な特性を逸脱しない範囲内で変形された形態に具現することができる。したがって、ここで説明した本発明の実施形態は、限定的な観点でなく、説明的な観点で考慮されなければならず、本発明の範囲は、上述した説明でなく、請求範囲に示されており、それと同等な範囲内にあるすべての差異点は、本発明に含まれるものと解すべきである。
Claims (8)
- 互いに対向する回路部材の間に介在され、厚さ方向には互いに対向する回路電極間を電気的に接続すると同時に、面方向には隣り合う回路電極間を電気的に絶縁させる異方性導電接着フィルムの製造方法であって、
前記導電粒子の粒径より小さい粒径を有するバリア粒子が表面に緻密に配置された粘着性フィルムを含むモールドを用意する第１段階と、
ベース基材上に前記粘着性フィルムの付着力より大きい付着力を有する複数の印刷層が形成された位置決定フィルムを用意する第２段階と、
前記位置決定フィルムに形成された前記印刷層を用いて前記モールド上で前記導電粒子が付着する領域に配置された前記バリア粒子を選択的に除去する第３段階と、
前記バリア粒子が付着していない前記粘着性フィルムの表面に前記導電粒子を塗布する第４段階と、
第１接着層が形成されたフィルムを用意し、前記第１接着層の露出した表面を前記導電粒子が付着した前記モールドの表面に付着する第５段階と、
前記フィルムを前記モールドから剥離して、前記導電粒子のみを選択的に分離する第６段階と、
前記導電粒子が付着した前記第１接着層上に低流動性樹脂で形成された第２接着層を塗布する第７段階と、
前記第２接着層上に充填用第３接着層を塗布する第８段階と、を含み、
前記複数の印刷層は、隣り合う印刷層の中心間の距離Ｌが、前記導電粒子の平均粒径Ｄの１．７倍以下であるか、隣り合う印刷層の中心間の距離Ｌが、前記導電粒子の平均粒径Ｄの２．３倍以上であることを特徴とする、異方性導電接着フィルムの製造方法。 - 前記第３段階後に、前記バリア粒子が付着した領域を露光部とし、前記バリア粒子が付着していない領域を非露光部とし、前記粘着性フィルムの表面を露光させることを特徴とする請求項１に記載の異方性導電接着フィルムの製造方法。
- 前記バリア粒子の粒径は、前記導電粒子の粒径の１０％以上および５０％以下であることを特徴とする請求項１に記載の異方性導電接着フィルムの製造方法。
- 前記第２接着層は、前記異方性導電接着フィルムの回路接続温度範囲内での最低溶融粘度が、５００，０００ｃｐｓ以上および１，２００，０００ｃｐｓ以下であることを特徴とする請求項１に記載の異方性導電接着フィルムの製造方法。
- 前記粘着性フィルムは、前記バリア粒子の表面張力より低い表面張力を有することを特徴とする請求項１に記載の異方性導電接着フィルムの製造方法。
- 請求項１から５のいずれか一項に記載の異方性導電接着フィルムの製造方法によって製造された異方性導電接着フィルム。
- 硬化剤を含む第１および第３接着層と、
前記第１および第３接着層の間に介在され、内部に導電粒子が含浸された第２接着層と、を含み、
前記導電粒子は、隣り合う導電粒子間の距離Ｌが、前記導電粒子の平均粒径Ｄに対して１．７倍以下、または、２．３倍以上になるように、配列されることを特徴とする、異方性導電接着フィルム。 - 前記第２接着層は、回路接続温度範囲内での最低溶融粘度が５００，０００ｃｐｓ以上および１，２００，０００ｃｐｓ以下の低流動性樹脂で形成されることを特徴とする 請求項７に記載の異方性導電接着フィルム。
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