JP2023051250A - 接続構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】第１電子部品と第２電子部品を異方性導電接続した接続構造体において、端子間スペースに導電粒子が溜まってショートが引き起こされることを解消する。【解決手段】端子１１ａが配列してなる端子列１２ａを有する第１電子部品１０と、該端子列１２ａに対応した端子列２２ａを有する第２電子部品２０とが絶縁性樹脂１を介して接着され、第１電子部品１０の端子１１ａと第２電子部品２０の端子２１ａとが、それらの間で挟持された絶縁性樹脂１中の導電粒子２により電気的に接続されている接続構造体３０Ａであって、端子列の端子間スペース１３ａにおいて端子に隣接する端子近傍部１５の個数密度αと、端子間スペース１３ａから端子近傍部１５を除いた端子間中間部１４における導電粒子の個数密度βが、α＜βである。【選択図】図２

Description

本発明は、異方性導電フィルムを使用して製造することのできる第１電子部品と第２電子部品との接続構造体に関する。

絶縁性樹脂層に導電粒子を保持させた異方性導電フィルムが、ＩＣチップ等の電子部品を配線基板等に実装する際に広く使用されている。ここで、異方性導電フィルムとは、電子部品の端子列と基板の端子列とを接続した接続構造体を得る場合にそれらの間に介在させるフィルムであって、フィルム厚方向のみに導通性が発揮され、フィルム面方向には導通性が無くなるフィルムをいう。また、異方性導電接続とは、電子部品の端子列と基板の端子列との接続に関し、電子部品と基板の積層方向には導通性があるが、端子の列方向には導通性が無い接続をいう。

異方性導電接着剤においては、電子部品の高密度実装に伴うバンプ等の端子の狭ピッチ化に対応できるようにすることが強く要請されている。このような要請に対し、単に異方性導電フィルムにおける導電粒子の個数密度を高めると、例えば、図１０に示すように、異方性導電接続時の熱圧着に伴い、対向する電子部品１０、２０の端子１１ａ、２１ａの間や、対向する電子部品１０、２０の接着面の間から押し出された絶縁性樹脂１が端子間スペース１３ａ、１３ｂに流入し、端子の長手方向に流動し、その樹脂流動に伴い導電粒子２が端子間スペース１３ａ、１３ｂを移動し、樹脂流動の下流側の端子間スペース端部近傍１３ｘに溜まり、隣り合う端子同士を橋掛けするように繋がり、ショートが引き起こされる場合がある。

これに対しては、電極パッドや基板に樹脂流動を遮る壁を立てて端子間スペースに導電粒子が流れ込むことを抑制し、それによりショートを防止することが提案されている（特許文献１、２）。

特開2010-27847号公報 特開2012-191015号公報

しかしながら、特許文献１、２に記載の技術によれば、電極パッドや基板に樹脂流動を遮る壁を立てなくてはならない。そのため、樹脂流動を遮る壁の無い汎用されている電子部品を異方性導電接続する場合にはショートを防止することができないという問題がある。

そこで本発明は、任意の第１電子部品の端子列と第２電子部品の端子列とが異方性導電接続された接続構造体であって、端子間スペースに溜まった導電粒子によるショートが抑制されたものの提供を課題とする。

本発明者は、第１電子部品の端子列と第２電子部品の端子列とを異方性導電フィルムを用いて接続構造体を得るにあたり、異方性導電フィルムとして、導電粒子を保持している絶縁性の高粘度樹脂層と該高粘度樹脂層よりも最低溶融粘度が低い低粘度樹脂層とが積層されているものを使用し、この場合に、(i)高粘度樹脂層と低粘度樹脂層の最低溶融粘度の比を特定の範囲とし、(ii)異方性導電フィルムを構成する樹脂層の全厚Ｔsと、第１電子部品の端子高さと第２電子部品の端子高さの合計Ｔtとの比Ｔs／Ｔtを特定の範囲とした場合に、異方性導電フィルムを介して積層した第１電子部品と第２電子部品を特定の圧力以下で押圧すると、第１電子部品と第２電子部品の対向する端子の間から低粘度樹脂層が押し出され、この低粘度樹脂層の押し出しにより、端子列方向の端子間スペースにおいて、端子に隣接する端子近傍部には導電粒子が存在しないか、又は端子近傍部での導電粒子の個数密度が顕著に低減し、端子間スペースの導電粒子によるショートが防止された接続構造体を得られることを見出した。これは、このような押圧によれば、異方性導電接続時に端子間スペースを流れる樹脂流動は殆ど低粘度樹脂層により引き起こされ、端子間スペースで導電粒子を保持している高粘度樹脂層は、端子間スペースを流れる樹脂流動を殆ど構成することなく端子間スペースに保持されるためと推定される。

一方、上述の比Ｔs／Ｔｔが大きいこと等により強い樹脂流動が起こりやすい異方性導電フィルムを使用して第１電子部品と第２電子部品を異方性導電接続する場合に、上述の圧力を超える大きな圧力で押圧するときにも、端子間スペースにおける導電粒子の個数密度が顕著に低減し、端子間スペースの導電粒子によるショートが防止された接続構造体を得られることを見出した。これは、この場合の押圧によれば、端子間スペースの粒子流動は低粘度樹脂層だけでなく高粘度樹脂層によっても構成され、この強い樹脂流動により端子間スペースに保持されていた導電粒子が端子間スペースから押し出されるためと推定される。
本発明は、このような知見に基づくものである。

即ち、本発明は、端子が配列してなる端子列を有する第１電子部品と、該端子列に対応した端子列を有する第２電子部品とが絶縁性樹脂を介して接着され、第１電子部品の端子と第２電子部品の端子とが、それらの間で挟持された絶縁性樹脂中の導電粒子により電気的に接続されている接続構造体であって、
端子列の端子間スペースにおいて端子に隣接した端子近傍部での導電粒子の面積占有率が１％未満である接続構造体を提供する。

本発明の接続構造体によれば、端子間スペースにおいて、端子に隣接する端子近傍部において、導電粒子の個数密度αと、端子間スペースから端子近傍部を除いた端子間中間部の導電粒子の個数密度βが、α＜βであり、端子近傍部での導電粒子の個数密度が疎であるため、又は端子間スペースにおける導電粒子の個数密度が顕著に低減しているため、端子間スペースに存在する導電粒子によってショートが引き起こされることを防止することができる。

図１は、実施例の接続構造体３０Ａの上面透視図である。 図２は、実施例の接続構造体３０Ａの領域Ａの拡大図である。 図３は、実施例の接続構造体３０Ａの領域Ａの断面図である。 図４は、実施例の接続構造体３０Ａの製造工程における熱圧着前の状態の上面透視図である。 図５は、実施例の接続構造体３０Ａの製造工程における熱圧着前の状態の部分断面図である。 図６は、実施例の接続構造体３０Ａの製造工程における熱圧着時の部分断面図である。 図７は、実施例の接続構造体３０Ａの製造工程における熱圧着時の部分断面図である。 図８は、実施例の接続構造体３０Ａの製造工程における熱圧着時の上面透視図である。 図９は、実施例の接続構造体３０Ｂの上面透視部分拡大図である。 図１０は、比較例の接続構造体の製造工程における熱圧着時の上面透視図である。 図１１Ａは、接続構造体の製造に好適な異方性導電フィルム５Ａの断面図である。 図１１Ｂは、接続構造体の製造に好適な異方性導電フィルム５Ｂの断面図である。

以下、本発明の接続構造体を、図面を参照しながら詳細に説明する。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。

＜接続構造体＞
図１は、本発明の一実施例の接続構造体３０Ａの上面透視図であり、図２はその領域Ａの拡大図であり、図３は領域Ａの断面図である。

この接続構造体３０Ａは、入力側端子（バンプ）１１ａがその短手方向に直線状に配列した端子列１２ａと、出力側端子（バンプ）１１ｂがその短手方向に直線状に配列した端子列１２ｂとを有するドライバＩＣ等のＩＣチップ（第１電子部品）１０と、該ＩＣチップ１０の端子列１２ａ、１２ｂに対応した端子列２２ａ、２２ｂを有するガラス基板２０（第２電子部品）の該端子列２２ａ、２２ｂとが、異方性導電フィルムを構成していた導電粒子２と絶縁性樹脂（高粘度樹脂及び低粘度樹脂）１とによって異方性導電接続されているものである。即ち、ＩＣチップ１０とガラス基板２０の対向する面が絶縁性樹脂１により接着されると共に、ＩＣチップ１０の入力側の端子１１ａとガラス基板２０の端子２１ａがそれらの間で挟持された導電粒子２により電気的に接続され、ＩＣチップ１０の出力側の端子１１ｂとガラス基板２０の端子２１ｂもそれらの間で挟持された導電粒子２により電気的に接続されている。

このように、本発明の接続構造体は、ＩＣチップ、ＩＣモジュール、その他の半導体素子（例えば、ＬＥＤやペルチェ素子などの半導体素子）、ＦＰＣ等の第１電子部品と、該第１電子部品の端子列に対応した端子列を有する、ガラス基板、ＦＰＣ、リジッド基板、セラミック基板、プラスチック基板等の第２電子部品とを異方性導電接続したものである。本発明の接続構造体は種々の用途に使用することができ、例えば、情報携帯端末（携帯電話等）、大型テレビジョン、パブリックディスプレイ(デジタルサイネージ)、ウェアラブルディスプレイ (スマートウォッチ)、車載用ディスプレイ等に使用することができる。

なお、本発明において電子部品には個々の電極の面積（以下、端子面積ともいう）が１０００μｍ²以下、又は電子部品の最長辺の長さが６００μｍ以下、特に３００μｍ以下の微小な電子部品も含まれる。

また、例えばマイクロＬＥＤの集合体を基板に異方性導電フィルムを用いて接続した接続構造体のように、個々のマイクロＬＥＤは端子列を有しておらず、個々のマイクロＬＥＤの端子と基板との接続に「異方性」を観念できないものも、マイクロＬＥＤの集合体は本発明における第１電子部品となり得る。したがって、マイクロＬＥＤの集合体を基板に異方性導電フィルムを用いて接続した接続構造体を本発明は包含する。

電子部品の端子列における端子の配列状態は直線状に限られず、例えば特開２００７－１９５５０号公報等に記載されているように放射状でもよい。また、各電子部品における端子列の数に限定はない。なお、以降の本発明の接続構造体の説明をわかりやすくするため、入力側の端子列について説明するが、出力側の端子列にも同様の説明があてはまる。

本実施例の接続構造体３０Ａでは、異方性導電接続された端子列１２ａ、２２ａの端子間スペース１３ａにおける、端子１１ａ、２１ａの配列方向Ｘの導電粒子２の分布が、図２に示す上面透視図のように、端子間中間部１４に比して端子近傍部１５が疎であること、言い換えると、端子間スペース１３ａにおいて端子に隣接した端子近傍部１５での導電粒子２の個数密度αと、端子間スペース１３ａから端子近傍部１５を除いた端子間中間部１４での導電粒子２の個数密度βが、α＜βであることを特徴としている。この配列方向Ｘは、一般には端子の長手方向に垂直な方向である。

異方性導電接続時に端子間スペースに流れ込む樹脂を遮る壁（特許文献１、２）が無い電子部品を異方性導電接続した従来の接続構造体では、図１０に示したように端子間スペース１３ａのＩＣチップ１０の外縁側の開口端近傍１３Ｘに導電粒子２が偏り、そこで導電粒子同士が繋がり、端子の配列方向Ｘで隣り合う端子にショートが引き起こされる場合がある。これに対して本実施例の接続構造体３０Ａでは、端子間スペース１３ａにおける導電粒子２の分布が、上述のように端子間中間部１４に比して端子近傍部１５が疎となっており、端子間スペース１３ａに存在する導電粒子２がＩＣチップ１０の外縁側に偏った状態ではないため、端子間スペース１３ａでショートが起こりにくい。

端子近傍部１５としては、図２に示すように、端子１１ａ、２１ａの配列方向における端子１１ａ、２１ａからの距離Ｌvが導電粒子径Ｄの好ましくは１倍未満、より好ましくは０．５倍以内の領域をあげることができる。端子間中間部１４は、端子間スペース１３ａから端子近傍部１５を除いた領域である。本実施例の接続構造体３０Ａのさらに好ましい態様としては、異方性導電接続されたいずれの端子１１ａ、２１ａにおいても、端子からの距離Ｌvが導電粒子径Ｄの０．５倍以内の領域である端子近傍部１５に導電粒子２が存在しない態様を挙げることができる。この態様によれば、端子間のショートが確実に解消する。

なお、本発明において導電粒子径Ｄは、端子間スペース１３ａに存在する導電粒子２の平均粒子径をいう。また、端子１１ａ、２１ａの配列方向で端子からの距離Ｌvが導電粒子径Ｄの１倍未満の領域を端子近傍部１５とする場合に、端子近傍部１５と端子間中間部１４の境界に存在する導電粒子２を、導電粒子の個数密度を計測する上で端子近傍部１５に帰属させるか、端子間中間部１４に帰属させるかは、その導電粒子の平面視の面積が端子近傍部１５と端子間中間部１４のいずれに多く存在するかで決める。端子１１ａ、２１ａの配列方向で端子からの距離Ｌvが導電粒子径Ｄの０．５倍以内の領域を端子近傍部１５とする場合も同様である。

端子近傍部１５や端子間中間部１４の導電粒子２の個数密度や導電粒子１個の平面視の面積は、例えば金属顕微鏡を用いて撮った観察画像から計測することができる。計測では画像解析ソフト（一例として、ＷｉｎＲＯＯＦ（三谷商事エンジニアリング(株)）、Ａ像くん（旭化成エンジニアリング(株)））を用いてもよい。したがって、第１電子部品と第２電子部品の接続構造体が、本発明の接続構造体であるかを検査する方法としては、検査対象とする接続構造体の端子間の顕微鏡画像を撮り、端子近傍部（例えばＬv＜Ｄ）における導電粒子の個数密度αと端子間中間部の導電粒子の個数密度βを計測し、α＜βであることを確認する方法を挙げることができる。この検査方法は検査に要する工程数が少なく、簡便に行うことができる。また、従来の検査手法で接続構造体３０Ａの接続検査等を行うことができる。本発明の接続構造体は高い接続精度や安定性を有する。従って、高い動作精度や安全性が強く求められる車載・医療等の用途にも適したものとなる。

また、本実施例の接続構造体３０Ａにおいては、図１に示すように、第１電子部品１０の端子１１ａと第２電子部品２０の端子２１ａで挟持されている導電粒子２の少なくとも一部が規則配列している領域７があることが好ましく、また、端子列１２ａ、２２ａの周囲においても導電粒子が規則配列している領域８があることが好ましく、これらの領域７、８における導電粒子の配列状態が等しいことが好ましい。より具体的には、この接続構造体３０Ａでは、領域７、８の双方において導電粒子２が６方格子に配列している。これは、後述するように、本実施例の接続構造体３０Ａを製造する際の異方性導電接続の熱圧着工程では、異方性導電フィルムを構成する高粘度樹脂の流動量が従前よりも低減しているために、異方性導電フィルムの導電粒子の配列状態が上述の領域７、８に残っていることによる。この規則配列の具体的態様としては、例えば正方格子、長方格子、斜方格子、３角格子等の格子配列を挙げることができる。また、この規則配列の態様としては、異なる形状の格子が、複数組み合わさったものでもよく、導電粒子が所定間隔で直線状に並んだ粒子列を所定の間隔で並列させたものでもよい。

一方、本発明の接続構造体としては、図９に示す接続構造体３０Ｂのように、端子列の端子間スペース１３ａにおける導電粒子の個数密度が著しく低減している態様を挙げることができる。
この接続構造体３０Ｂでは、端子間スペース１３ａにおける導電粒子２の個数密度が図２に示した接続構造体３０Ａよりも著しく低減しているため、端子近傍部１５での個数密度αと、端子間スペース１３ａから端子近傍部１５を除いた端子間中間部１４での導電粒子２の個数密度βは必ずしもα＜βを満たさないが、この接続構造体３０Ｂにおいても端子間スペース１３ａにある導電粒子２によってショートが起こることを防止できる。

＜接続構造体の製造方法＞
本発明の接続構造体のうち、図１に示した接続構造体３０Ａの製造方法としては、例えば、まず常法に従い第２電子部品２０の端子列２２ａ、２２ｂ又は第１電子部品１０の端子列１２ａ、１２ｂに導電粒子を含む接続材料を配置する。この接続材料はフィルム状であることが好ましく、例えば異方性導電フィルム５を配置する。次に異方性導電フィルム５の上に第１電子部品１０の端子列１２ａ、１２ｂ又は第２電子部品２０の端子列２２ａ、２２ｂを位置合わせして仮圧着し（図４、図５）、第２電子部品と第１電子部品とを加熱加圧ツール４１を用いて熱圧着する工程（図６～図８）を行う。図９に示した接続構造体３０Ｂも同様の工程で製造することができる。即ち、異方性導電フィルムを構成する高粘度樹脂層や低粘度樹脂層の最低溶融粘度や層厚、熱圧着工程における加熱加圧条件等を適宜変えることで、端子間スペースにおける樹脂流動の強さを調整し、図１に示した接続構造体３０Ａ又は図９に示した接続構造体３０Ｂを製造する。

（異方性導電フィルム）
本発明において、異方性導電フィルムとしては、導電粒子２を保持している絶縁性の高粘度樹脂層３と、３０～２００℃の範囲で高粘度樹脂層３よりも最低溶融粘度が低い低粘度樹脂層４が積層した異方性導電フィルム５を使用することが好ましい。

この場合、熱圧着工程における加圧条件を７０ＭＰａ未満、特に６０ＭＰａ以下とする加熱加圧条件においては、高粘度樹脂層の最低溶融粘度と低粘度樹脂層の最低溶融粘度との比を２以上とすることが好ましい。これに対し、異方性導電フィルムの絶縁性樹脂層が単一の樹脂層で構成されているか、又は最低溶融粘度の異なる２つの樹脂層で構成されていても、それらの最低溶融粘度の比が２未満で、最低溶融粘度の差異が不十分なものを使用すると、熱圧着工程における加圧条件を７０ＭＰａ未満、特に６０ＭＰａ以下とした場合に、図１０に示したように、熱圧着時の樹脂流動により端子間スペース１３ａに導電粒子２の密集部分が形成されやすくなる。

（異方性導電フィルムにおける導電粒子の保持態様）
高粘度樹脂層３が導電粒子２を保持する態様としては、図１１Ａ又は図１１Ｂに示すように、高粘度樹脂層３の表面と導電粒子２とが略面一になるように導電粒子２が高粘度樹脂３に埋め込まれているものが好ましい。高粘度樹脂層３の表面と導電粒子２が略面一である態様としては、隣り合う導電粒子２の中間部の高粘度樹脂層３の接平面３ｓから導電粒子２の最深部までの距離を埋込量Ｌbとした場合に、埋込量Ｌbと導電粒子の平均粒子径Ｄとの比である埋込率Ｌb／Ｄを８０～１０５％、特に９０～１００％とする態様をあげることができる。高粘度樹脂層の表面と導電粒子とを略面一とすることにより、異方性導電接続するときの熱圧着時に、導電粒子の不用な移動を抑制することができる。

（高粘度樹脂と低粘度樹脂の粘度）
高粘度樹脂層３の粘度としては、図１１Ａ、図１１Ｂに示すように、高粘度樹脂層３に導電粒子２を押し込んだ場合に、押し込んだ導電粒子２の周りの高粘度樹脂層３の表面に凹み３ａが形成されるほど、又は押し込んだ導電粒子の直上の高粘度樹脂層の表面に凹凸が形成されるほど、導電粒子２の埋込時に、高粘度樹脂層３が高粘度であるために、高粘度樹脂層３に埋込の痕跡が残るものが好ましい。このような高粘度樹脂層３としては、最低溶融粘度が、好ましくは１１００Ｐａ・ｓ以上、より好ましくは１５００Ｐａ・ｓ以上、さらに好ましくは２０００Ｐａ・ｓ以上、特に３０００～１５０００Ｐａ・ｓ、さらに３０００～１００００Ｐａ・ｓである。最低溶融粘度は、一例として回転式レオメータ（ＴＡ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ社製）を用い、測定圧力５ｇで一定に保持し、直径８ｍｍの測定プレートを使用し求めることができ、より具体的には、温度範囲３０～２００℃において、昇温速度１０℃／分、測定周波数１０Ｈｚ、前記測定プレートに対する荷重変動５ｇとすることにより求めることができる。

なお、本発明で使用する異方性導電フィルムが、高粘度樹脂層３の表面に凹み３ａ又は凹凸を有するものに限定されるものではない。

低粘度樹脂層４は、３０～２００℃の範囲で高粘度樹脂層３よりも最低溶融粘度が低い絶縁性の樹脂層である。低粘度樹脂層４と高粘度樹脂層３の最低溶融粘度は、差があるほど電子部品の電極やバンプによって形成される空間が低粘度樹脂層４で充填されやすくなり、電子部品同士の接着性を向上させる効果が期待できる。また、この差があるほど異方性導電接続する熱圧着時に、導電粒子２を保持している高粘度樹脂層３の移動量が低粘度樹脂層４に対して相対的に小さくなるため、導電粒子２が端子間スペース１３ａで流されにくくなるので好ましい。そこで、本発明では低粘度樹脂層４と高粘度樹脂層３との最低溶融粘度比を２以上、好ましくは５以上、更に好ましくは８以上とする。一方、この比が大きすぎると長尺の異方性導電フィルムを巻装体にした場合に、樹脂のはみだしやブロッキングが生じる虞があるので、実用上は１５以下が好ましい。

また、低粘度樹脂層４の３０～２００℃の好ましい最低溶融粘度は、好ましくは３０００Ｐａ・ｓ以下、より好ましくは２０００Ｐａ・ｓ以下であり、特に１００～２０００Ｐａ・ｓである。

高粘度樹脂層３と低粘度樹脂層４を合わせた樹脂層全体の最低溶融粘度は、高粘度樹脂層３と低粘度樹脂層４の厚みの比率にもよるが、実用上は８０００Ｐａ・ｓ以下としてもよく、バンプ間への充填を行い易くするためには２００～７０００Ｐａ・ｓであってもよく、好ましくは、２００～４０００Ｐａ・ｓである。

（絶縁性樹脂）
高粘度樹脂層３又は低粘度樹脂層４の形成に使用する絶縁性樹脂としては、特許６１８７６６５号公報に記載の異方性導電フィルムの絶縁性樹脂層と同様に、熱又は光により硬化する硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、高粘着性樹脂等を使用することができる。

絶縁性樹脂には、溶融粘度調整のために絶縁フィラーを含有させてもよい。これはシリカ粉やアルミナ粉などが挙げられる。絶縁性フィラーの大きさは粒子径２０～１０００ｎｍが好ましく、また、配合量はエポキシ化合物等の熱重合性化合物（光重合性化合物）１００質量部に対して５～５０質量部とすることが好ましい。

更に、上述の絶縁フィラーとは異なる充填剤、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含有させてもよい。

また、必要に応じて、応力緩和剤、シランカップリング剤、無機フィラー等を配合してもよい。応力緩和剤としては、水添スチレン－ブタジエンブロック共重合体、水添スチレン－イソプレンブロック共重合体等を挙げることができる。また、シランカップリング剤としては、エポキシ系、メタクリロキシ系、アミノ系、ビニル系、メルカプト・スルフィド系、ウレイド系等を挙げることができる。また、無機フィラーとしては、シリカ、タルク、酸化チタン、炭酸カルシウム、酸化マグネシウム等を挙げることができる。

高粘度樹脂層３と低粘度樹脂層４の樹脂組成は同一でも異なっていてもよいが、同一とした場合に、これらの最低溶融粘度を調整する方法としては、絶縁フィラーの配合量を調整すればよい。また、絶縁性樹脂が硬化性樹脂の場合には、硬化温度、硬化時間等を変えることで調整してもよい。

（導電粒子）
異方性導電フィルムで使用する導電粒子２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。導電粒子の大きさは、好ましくは１μｍ以上３０μｍ以下、より好ましくは１μｍ以上１０μｍ以下、更に好ましくは２μｍ以上６μｍ以下である。

高粘度樹脂層３に保持させる前の導電粒子２の平均粒子径は、粒度分布測定装置を用いて求めることができる。粒度分布測定装置の一例としてＦＰＩＡ－３０００（マルバーン社）を挙げることができる。また、高粘度樹脂層３に保持させた後の導電粒子２の平均粒子径（即ち、異方性導電フィルムに成形された後の導電粒子の平均粒子径）は、ＳＥＭなどの電子顕微鏡観察から求めることができる。この場合、粒子径Ｄを測定するサンプル数を２００以上とすることが望ましい。また、導電粒子の形状が球形でない場合、最大長または球形に模した形状の直径を導電粒子の粒子径Ｄとすることができる。

導電粒子２の表面は絶縁処理されていてもよい。例えば、絶縁コートや絶縁粒子処理などにより被覆されていることが挙げられる。このような被覆は導電粒子２の表面から剥がれ易く且つ異方性導電接続に支障をきたさないものとする。本発明の粒子径は、このような絶縁処理による被覆層の厚みを含まないものとする。また、導電粒子２の表面の全面又は一部に突起が設けられていてもよい。突起の高さは導電粒子径の２０％以内、好ましくは１０％以内であることが好ましい。

異方性導電フィルムにおいて、導電粒子は規則配列していることが好ましい。導電粒子が規則配列していると、第１電子部品と第２電子部品を異方性導電接続して得られる接続構造体において、第１電子部品１０の端子１１ａと第２電子部品２０の端子２１ａが対向する領域内に導電粒子２が規則配列している領域７があることや、端子列１２ａ、２２ａの周囲に導電粒子が規則配列している領域８があることを観察することができ、それにより異方性導電接続時の樹脂流動が、端子間にショートを引き起こさないように良好に制御されていることを確認することができる。これに対して異方性導電フィルムにおける導電粒子の配置がランダムであると、異方性導電接続時の樹脂流動の良否を導電粒子の配列によって確認することができない。

異方性導電フィルムにおける導電粒子２の個数密度は接続する電子部品の組み合わせや用途によって好ましい条件が変わるために特に制限はないが、個数密度の下限については、３０個／ｍｍ²以上、又は１２０００個／ｍｍ²以上、又は１５００００個／ｍｍ²以上とすることができ、個数密度の上限については、例えば、３５００００個／ｍｍ²以下、又は２４００００個／ｍｍ²以下、又は１０００００個／ｍｍ²以下とすることができる。また、ＩＣチップとガラスもしくはプラチック基板を接続する、所謂ＣＯＧもしくはＣＯＰ接続の場合には、１２０００～３００００個／ｍｍ^２が特に好ましい。

（高粘度樹脂層の層厚Ｔa）
第１電子部品１０の端子高さＴt1と第２電子部品２０の端子高さＴt2との合計をＴt（＝Ｔt1＋Ｔt2）とした場合に、高粘度樹脂層３の層厚Ｔaと第１電子部品１０及び第２電子部品２０の端子高さの合計Ｔtとの好ましい比は、熱圧着工程における押圧力の大きさによって異なる。

例えば、図１に示した接続構造体３０Ａを製造する場合に押圧力を７０ＭＰａ未満、特に６０ＭＰａ以下とするとき、比Ｔa／Ｔtが大きすぎると高粘度樹脂層の押し込み量が大きくなり、樹脂流動による導電粒子の移動量が過度に大きくなることが懸念されるため、比Ｔa／Ｔtは０．５以下が好ましく、０．４５以下がより好ましい。一方、比Ｔa／Ｔtが小さすぎると、対向する第１電子部品１０の端子１１ａと第２電子部品２０の端子２１ａとの間から端子間スペースに押し出される樹脂量が低減し、端子間スペースにおいて端子近傍部１５から端子間中間部１４へ移動する導電粒子２の数が減り、端子近傍部１５の導電粒子２の個数密度αが十分に低減せず、α＜βを達成できないことが懸念されるため、比Ｔa／Ｔtは０．２０以上が好ましい（図５）。

一方、熱圧着工程における押圧力を７０ＭＰａ以上、特に８０ＭＰａ以上とする場合、フィルム厚Ｔs（高粘度樹脂層３の層厚Ｔaと低粘度樹脂層４の層厚Ｔnの合計）と端子高さＴtの比Ｔs／Ｔtを１．６以上とし、高粘度樹脂層３と低粘度樹脂層４を合わせた樹脂層全体の最低溶融粘度を低くするなどにより熱圧着工程において強い樹脂流動が起こりやすくすることにより図９に示した接続構造体３０Ｂを得やすくなる。

なお、高粘度樹脂層３の層厚Ｔaは、導電粒子２の平均粒子径Ｄとの関係では、それらの比（Ｔa／Ｄ）が０．６～１０が好ましい。この比が大き過ぎると異方性導電接続時に導電粒子２が位置ズレしやすくなり、端子における導電粒子２の捕捉性が低下する。この傾向はＴa／Ｄが１０を超えると顕著である。そこでＴa／Ｄは８以下が好ましく、６以下がより好ましい。反対に高粘度樹脂層３の層厚Ｔaが小さすぎてＴa／Ｄが０．６未満となると、導電粒子２を高粘度樹脂層３によって所定の粒子分散状態あるいは所定の配列に維持することが困難となる。特に、接続する端子が高密度ＣＯＧの場合、高粘度樹脂層３の層厚Ｔaと導電粒子２の粒子径Ｄとの比（Ｔa／Ｄ）は、好ましくは０．８～２である。

（異方性導電フィルムのフィルム厚Ｔs）
異方性導電フィルム５のフィルム厚Ｔs（高粘度樹脂層３の層厚Ｔaと低粘度樹脂層４の層厚Ｔnの合計）と、第１電子部品１０及び第２電子部品２０の端子高さの合計Ｔtとの好ましい比Ｔs／Ｔtも、熱圧着工程における押圧力の大きさによって異なる。例えば、押圧力を７０ＭＰａ未満、特に６０ＭＰａ以下とする場合、比Ｔs／Ｔtの上限については、好ましくは１．６未満、より好ましくは１．５５以下、さらに好ましくは１．４以下である。一方、比Ｔs／Ｔtの下限については、好ましくは１．１以上、より好ましくは１．３以上である（図５）。比Ｔs／Ｔtをこのような範囲とし、前述のように低粘度樹脂層４と高粘度樹脂層３との最低溶融粘度比を２以上とすることにより、図１に示した接続構造体３０Ａを得やすくなる。

（端子幅Ｌt／端子間スペースの幅Ｌｓ）
接続対象とする電子部品についての条件に関し、図１に示した接続構造体３０Ａを製造する場合には、第１電子部品１０の入力側の端子列１２ａ及び第２電子部品２０の端子列２２ａにおける端子幅Ｌtと端子間スペースの幅（即ち、端子間スペースの端子幅方向の距離）Ｌsとの比Ｌt／Ｌsを１．５未満とすることが好ましい（図４）。この比Ｌt／Ｌsが１．５を超えると第１電子部品の端子と第２電子部品の端子との間から押し出された高粘度樹脂層３が、端子間スペース１３ａにある導電粒子２を端子間中間部１４（図２）に寄せるだけでなく、端子間スペース１３ａにおける導電粒子２の配置を大きく乱し、導電粒子２の密集領域が形成されるおそれが生じる。比Ｌt／Ｌsの好ましい範囲は、１．２以下であり、１以下がより好ましい。

（熱圧着工程）
熱圧着工程では、図６に示すように、第１電子部品１０と第２電子部品２０の間に異方性導電フィルム５を介在させ、第１電子部品１０と第２電子部品２０をステージ４０と加熱加圧ツール４１との間で加熱加圧する。これにより、まず第１電子部品１０の端子１１ａと第２電子部品２０の端子２１ａとの対向領域から高粘度樹脂層３及び低粘度樹脂層４が端子間スペース１３ａに押し出される。押し出される樹脂の流動方向や流速は、電子部品の形状や端子レイアウトによって変わる。また熱圧着工程における加圧力の大きさによっても押し出される樹脂の流量や流速が異なり、樹脂流動が異方性導電フィルム内の導電粒子の配置に及ぼす影響が異なり、熱圧着工程後に得られる接続構造体における導電粒子の分布状態に影響する。

例えば、図１に示した接続構造体３０Ａを製造する場合、温度１４０～１７０℃、圧力４０～６０ＭＰａで加熱加圧する。これにより、対向する端子１１ａ、２１ａで十分に捕捉されていない導電粒子２や、端子間スペース１３ａにある導電粒子２のうち、端子１１ａ、２１ａの近傍にある導電粒子２は、端子１１ａ、２１ａの対向領域から押し出された樹脂の流動によって端子１１ａ、２１ａから離れる方向へ移動する。したがって、端子間スペース１３ａにおける端子の配列方向Ｘの導電粒子２の分布が、端子間中間部１４に比して端子近傍部１５が疎となる。即ち、端子間中間部１４における導電粒子２の個数密度βに比して、端子近傍部１５における導電粒子２の個数密度αが低くなる。
なお、この状態でも導電粒子２は高粘度樹脂層３に保持されている。

さらに加熱加圧を続けると、図７に示すように、第１電子部品１０と第２電子部品２０の間の空間は高粘度樹脂層３及び低粘度樹脂層４で満たされる。このとき、図８に示すように、端子間スペース１３ａには、端子列の非形成領域１６において第１の電子部品１０と第２電子部品２０の間から押し出された低粘度樹脂４が流入する。従前の場合には、端子間スペースへ流入した絶縁性樹脂によって、電子部品の圧着部の中央部から周縁部に樹脂が流れる樹脂流動が起こり、導電粒子が流される（図１０の矢印参照）。

これに対し、図１に示した接続構造体３０Ａの製造工程では、導電粒子２を保持している高粘度樹脂層３と、高粘度樹脂層３に積層している低粘度樹脂層４との最低溶融粘度の比を２以上とし、低粘度樹脂層４を高粘度樹脂層３に比して熱圧着時に流動しやすくすることが好ましい。また、第１電子部品１０の端子１１ａの高さＴt１と第２電子部品２０の端子２１ａの高さＴt２の合計をＴtとした場合に、高粘度樹脂層３の層厚Ｔaと端子高さの合計Ｔtとの比Ｔa／Ｔtを０．５以下とすることが好ましい。これにより、非端子部分にある高粘度樹脂層３は、熱圧着時に押圧されても、押圧領域の外側に押し出されにくくなる。一方、低粘度樹脂層４は熱圧着時に容易に樹脂流動を起こす。また、端子間スペース１３ａにおいて、導電粒子２は、上述のように高粘度樹脂層３に保持されている。そのため、端子間スペース１３ａでは、導電粒子２を保持している高粘度樹脂層３上を低粘度樹脂層４の樹脂流動が通る。このとき導電粒子２の高粘度樹脂層３における埋込率（導電粒子の埋込量Ｌb／導電粒子の平均粒子径Ｄ）にもよるが、後述するように埋込率が８０％以上であると、高粘度樹脂層３に保持された導電粒子２は低粘度樹脂層４の流動により流されることなく、高粘度樹脂層３に保持された位置を維持する。したがって、図８に示すように、高粘度樹脂層３に押し出されて端子近傍部１５から端子間中間部１４に移動した導電粒子２は、その移動先の位置又はその近傍に留まり、端子近傍部１５の個数密度αと、端子間中間部１４における導電粒子の個数密度βには、前述のα＜βの関係が維持される。

こうして、図１～図３に示したように、端子間スペース１３ａ内の導電粒子２が電子部品の周縁側に溜まっておらず、端子近傍部１５における導電粒子２の個数密度αが、端子間中間部１４の個数密度βに比して小さく、端子間のショートが防止された接続構造体３０Ａを得ることができる。

一方、図９に示した接続構造体３０Ｂを製造する場合には、熱圧着工程において温度１４０～１７０℃、圧力８０～１２０ＭＰａで加熱加圧することが好ましい。これにより端子間スペース１３ａへ流入した絶縁性樹脂によって、電子部品の圧着部の中央部から周縁部に流れる樹脂流動が強く起こり、端子間スペース１３ａの端子近傍部１５の導電粒子２も、端子間中間部１４の導電粒子２も端子間スペース１３ａから押し流される。この場合、異方性導電フィルム５のフィルム厚Ｔs（高粘度樹脂層３の層厚Ｔaと低粘度樹脂層４の層厚Ｔnの合計）と、第１電子部品１０及び第２電子部品２０の端子高さの合計Ｔtとの比Ｔs／Ｔtを１．６以上とすることが好ましい。この比Ｔs／Ｔtが１．６未満であると、端子間スペースから電子部品の圧着部の周縁部に向かって流れ出た導電粒子２が、端子の周縁部付近に溜まり、ショートが引き起こされる場合がある。また、端子間スペースで強い樹脂流動を起こすために、高粘度樹脂層３と低粘度樹脂層４を合わせた合計の最低溶融粘度を下げることが好ましい。

以下、本発明を実施例により具体的に説明する。

実験例１-1～１-6
（異方性導電フィルムの作製）
表１に示した配合で、高粘度樹脂層及び低粘度樹脂層を形成する樹脂組成物をそれぞれ調製した。

高粘度樹脂層を形成する樹脂組成物をバーコーターでフィルム厚さ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フィルム上に表２Ａに示す厚さの高粘度樹脂層を形成した。同様にして、低粘度樹脂層を、表２Ａに示す厚さでＰＥＴフィルム上に形成した。

高粘度樹脂層及び低粘度樹脂層の最低溶融粘度を、回転式レオメータ（ＴＡ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ社製）を用い、測定圧力５ｇで一定に保持し、直径８ｍｍの測定プレートを使用し求めた。この場合、温度範囲３０～２００℃において、昇温速度１０℃／分、測定周波数１０Ｈｚ、前記測定プレートに対する荷重変動５ｇとした。

一方、導電粒子２の配置が平面視で６方格子配列であり、個数密度が２００００個／ｍｍ^２となるように、導電粒子を充填する凹みを有する樹脂型を作製した。この場合、まず、凸型を金型で作製し、次に、金型に公知の透明性樹脂のペレットを溶融させた状態で流し込み、冷やして固めることで、凹みが６方格子配列の樹脂型を形成した。

導電粒子として、金属被覆樹脂粒子(積水化学工業(株)、ＡＵＬ７０３、平均粒子径３μｍ)を用意し、この導電粒子を樹脂型の凹みに充填し、その上に上述の高粘度樹脂層を被せ、６０℃、０．５ＭＰａで押圧することで貼着させた。そして、型から高粘度樹脂層を剥離し、高粘度樹脂層上の導電粒子を、加圧（押圧条件：６０～７０℃、０．５Ｍｐａ）することで高粘度樹脂層に押し込み、樹脂層が単層からなる異方性導電フィルムを作製した。導電粒子の埋め込みの状態は、押し込み条件でコントロールした。なお、使用した金属被覆樹脂粒子のＣＶ値はＦＰＩＡ－３０００（マルバーン社）を用いて、粒子個数１０００個以上で測定したところ２０％以下であった。

また、同様に作製した絶縁性樹脂層に、低粘度樹脂層を積層することにより２層タイプの異方性導電フィルムを作製した。

（接続構造体の作製）
表２Ａに示すバンプ仕様の評価用ＩＣ（外形１．７×３０ｍｍ、厚み０．１５ｍｍ）のバンプ形成領域と、評価用ＩＣのバンプに対応する電極端子（外形２６×８０ｍｍ、厚み０．３ｍｍ、ＩＴＯ配線）を有するガラス基板（コーニング社製１７３７Ｆ）の電極端子形成領域とを対向させ、それらの間に各実験例の異方性導電フィルムを挟み、加熱加圧（１８０℃、６０ＭＰａ、５秒）して各評価用接続物を得、得られた評価用接続物の端子近傍部（Ｌv＜Ｄ）の導電粒子の個数密度α及び端子間中間部の導電粒子の個数密度βを金属顕微鏡を用いた目視観察により計測した。これらの結果を表２Ｂに示す。

（接続構造体の評価）
実験例１-1～１-6で得た接続構造体の（ａ）導通抵抗、（ｂ）信頼性、（ｃ）ショートの発生率、（ｄ）導電粒子の捕捉性を次のように評価した。結果を表２Ｂに示す。

（ａ）導通抵抗
接続構造体の初期導通抵抗を４端子法で測定し、次の基準で評価した。導通抵抗の評価は、実用上１オーム未満であれば好ましく、０．３オーム未満であればより好ましい。ＮＧであっても、２オーム以下であれば実用上問題はない。

導通抵抗評価基準
ＯＫ：１Ω未満
ＮＧ：１Ω以上

（ｂ）信頼性
（ａ）で作製した接続構造体を、温度８５℃、湿度８５％ＲＨの恒温槽に５００時間おいた後の導通抵抗を初期導通抵抗と同様に測定し、次の基準で評価した。導通信頼性は、実用上５オーム未満であれば好ましく、２．５オーム以下であれば更により好ましい。ＮＧであっても、６オーム以下であれば実用上問題はない。

信頼性評価基準
ＯＫ：５Ω未満
ＮＧ：５Ω以上

（ｃ）ショートの発生率
接続構造体のバンプ間でショートしているチャンネル数を計測し、バンプ間１００個あたりのショート数をショート発生率とし、次の基準で評価した。

ショートの発生率の評価基準
ＯＫ：２００ｐｐｍ未満
ＮＧ：２００ｐｐｍ以上

（ｄ）導電粒子の捕捉性
接続構造体において、評価用ＩＣのバンプとガラス基板の電極端子とが重なっている領域１００個について、評価用ＩＣのバンプとガラス基板の電極端子で捕捉されている導電粒子の数を計測し、最低捕捉数を求め、次の基準で評価した。

導電粒子の捕捉性評価基準
ＯＫ：最低捕捉数が３個以上
ＮＧ：最低捕捉数が３個未満

表２Ｂから、端子間スペースにおける端子近傍部の導電粒子の個数密度αと、端子間中間部の導電粒子の個数密度βが、α＜βである実験例１-1、１-2、１-3の接続構造体は、（ａ）導通抵抗、（ｂ）導通信頼性、（ｃ）ショート発生率、（ｄ）導電粒子の捕捉性のいずれの評価項目についても良好な結果が得られたが、α＞βである実験例１-4、１-5、１-6の接続構造体はショートの発生率が高いことがわかる。この理由としては、実験例１-4、１-5では端子高さの合計Ｔtに対するフィルム全厚Ｔsの比Ｔs/Ｔtが１．６を超えているため、熱圧着時の樹脂流動が実験例１-1、１-2、１-3よりも大きくなり、熱圧着工程の初期段階において評価用ＩＣのバンプとガラス基板の電極端子との対向領域から樹脂が押し出され、その樹脂により、端子近傍部にあった導電粒子が該端子から離れる方向に移動し、端子間スペースにおける導電粒子の分布がα＜βとなったときの導電粒子の配置（図６）を維持できなかったためと考えられる。

一方、実験例１-6では、比Ｔs/Ｔtが１．６未満でもα＞βとなり、ショートが発生しやすくなっているが、これは、実験例１-6は他の実験例と高粘度樹脂層の組成が異なり、低粘度樹脂層と高粘度樹脂層との最低溶融粘度比が２未満であり、他の実験例よりも熱圧着時に高粘度樹脂層が流動しやすかったためと考えられる。

実験例２-1～２-6
実験例１-1～１-6の接続構造体の製造工程において、熱圧着工程の押し圧を８０ＭＰａとする以外は、実験例１-1～１-6と同様にして接続構造体を製造し、評価した。

その結果、熱圧着工程の押し圧を６０ＭＰａとした実験例１-4～１-6ではα＞βであり、ショートが発生しやすかったのに対し、これらの熱圧着工程の押し圧を８０ＭＰａとした実験例２-4～２-6ではショートが起こりにくかった。これは、熱圧着工程の押し圧を８０ＭＰａに高めると、樹脂の流動性が顕著に強まり、端子間スペースにあった導電粒子の多くが端子間スペースから押し出されることによると考えられる。一方、熱圧着工程の押し圧を６０ＭＰａとした実験例１-1～１-3ではα＜βであり、ショートが発生しにくかったのに対し、これらの熱圧着工程の押し圧を８０ＭＰａとした実験例２-1～２-3ではショートが発生しやすかった。これは押し圧を８０ＭＰａとしても、比Ｔs/Ｔtが１．６未満であるために十分に強い樹脂流動が起きにくかったためと考えられる。また、実験例2-6では比Ｔs/Ｔtが１．６未満でもショートが発生し難かったのは、高粘度樹脂層の最低溶融粘度が他の実験例よりも低く、樹脂層全体の最低溶融粘度が低下し、熱圧着工程で強い樹脂流動が起きたためと考えられる。

１ 絶縁性樹脂
２ 導電粒子
３ 高粘度樹脂、高粘度樹脂層
３ａ 凹み
３ｓ 凹凸
４ 低粘度樹脂、低粘度樹脂層
５、５Ａ、５Ｂ 異方性導電フィルム
７ 導電粒子が規則配列している領域
８ 導電粒子が規則配列している領域
１０ ＩＣチップ、第１電子部品
１１ａ 入力側バンプ、端子
１１ｂ 出力側バンプ、端子
１２ａ、１２ｂ 端子列
１３ａ、１３ｂ 端子間スペース
１３ｘ 端子間スペースのＩＣチップ外縁側の開口端近傍
１４ 端子間中間部
１５ 端子近傍部
１６ 端子列の非形成領域
２０ ガラス基板、第２電子部品
２１ａ、２１ｂ 端子
２２ａ、２２ｂ 端子列
２６ 端子列の非形成領域
３０Ａ、３０Ｂ 接続構造体
４０ ステージ
４１ 加熱加圧ツール
Ｌb 埋込量
Ｌs 端子間スペースの幅
Ｌt 端子幅
Ｌv 端子からの距離
Ｔa 高粘度樹脂層の層厚
Ｔt1 第１電子部品の端子高さ
Ｔt2 第２電子部品の端子高さ
Ｔt 第１電子部品の端子高さと第２電子部品の端子高さの合計
Ｔn 低粘度樹脂層の層厚
Ｔs 異方性導電フィルムのフィルム厚
Ｓp 熱圧着面積
Ｓt 端子列の接続面積
Ｘ 端子の配列方向

Claims (7)

1. 端子が配列してなる端子列を有する第１電子部品と、該端子列に対応した端子列を有する第２電子部品とが絶縁性樹脂を介して接着され、第１電子部品の端子と第２電子部品の端子とが、それらの間で挟持された絶縁性樹脂中の導電粒子により電気的に接続されている接続構造体であって、
   端子列の端子間スペースにおいて端子に隣接した端子近傍部での導電粒子の個数密度αと、端子間スペースから端子近傍部を除いた端子間中間部での導電粒子の個数密度βが、α＜βである接続構造体。
2. 端子近傍部が、端子列の端子間スペースにおいて、端子からの距離が導電粒子径の１倍未満の領域である請求項１記載の接続構造体。
3. 端子間スペースにおいて、端子からの距離が導電粒子径の０．５倍以内の領域に導電粒子が存在しない請求項１又は２記載の接続構造体。
4. 第１電子部品の端子と第２電子部品の端子とが異方性導電接続されている請求項１～３のいずれかに記載の接続構造体。
5. 電子部品の個々の端子面積が１０００μｍ²以下又は電子部品の最長辺の長さが６００μｍ以下である請求項１～４のいずれかに記載の接続構造体。
6. 第１電子部品の端子と第２電子部品の端子で挟持されている導電粒子が規則配列している領域を有する請求項１～５のいずれかに記載の接続構造体。
7. 端子列の周囲に、導電粒子が規則配列している領域を有する請求項１～６のいずれかに記載の接続構造体。

Images