JP2023149878A - 接続構造体及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】第１電子部品の電極と第２電子部品の電極との間に配置された絶縁性接着剤及び導電粒子を介して、当該第１電子部品と第２電子部品とがアライメントズレを内包した状態で接続されている接続構造体について、高密度実装に適用するために、導電粒子として、平均粒子径が３μｍ未満のものを使用した場合であっても、初期導通特性を低下させず、ショートの発生も抑制する。【解決手段】第１電子部品の電極と第２電子部品の電極とが互いに対向するようにアライメントされており、アライメントされたそれらの電極の間に配置された導電粒子及び絶縁性接着剤を介して、当該第１電子部品と第２電子部品とが接続されている接続構造体は、導電粒子として平均粒子径が３μｍ未満のものを使用し、互いに対向する電極にはアライメントズレが存在し、接続構造体におけるアライメントズレのズレ巾が導電粒子の平均粒子径の１０．０倍以下に調整されている。【選択図】図１

Description

本発明は、接続構造体及びその製造方法に関する。
従来より、ＩＣチップやＬＥＤチップ等の電子部品が配線基板に実装された半導体装置やＬＥＤ装置などの接続構造体を製造する場合、一般に、ＩＣチップやＬＥＤチップ等の電子部品の電極及びその電極に接合させるべき配線基板の対向する電極のいずれかに導電粒子を含有する異方性導電フィルムや導電フィルムを仮貼りし、続いて接続すべき多数の互いに対向する電極のアライメントを行い、更に熱圧着処理を行うという一連の操作を連続的に行っている。このような接続構造体の製造に適用される異方性導電フィルムや導電フィルムに対しては、高密度実装（例えば、電極（バンプ）間スペースが約１０μｍ程度に設計されている電子部品の配線基板への実装）に対応するために、例えば、平均粒子径約３～１０μｍの導電粒子を用いることが行われている（特許文献１）。
近年、異方性導電フィルムや導電フィルムに対して、より高レベルの高密度実装に対応できることが求められるようになっており、そのため、異方性導電フィルムや導電フィルムに使用すべき導電粒子として、平均粒子径が３μｍ未満の導電粒子を使用することが試みられるようになっており、高密度実装に適用する電子部品の電極の電極巾や電極間スペース巾を今まで以上に狭めることが期待されている。
特開２００３－６４３２４号公報
ところで、高密度実装により接続構造体を製造する場合、多数の互いに対向する電極に対して連続的にアライメント操作を行うために、アライメントズレが生じざるを得ず、接続構造体の対向電極の隣接対向電極間最短距離については、対向電極のアライメントズレの大小により変動してしまうという問題がある。たとえば、図４に示すように、対向電極の電極巾（より狭い方の電極巾）をＬとし、電極間スペースの巾をＳとした場合、対向電極のアライメントにズレが無い場合には、隣接対向電極間最短距離Ａ０は電極間スペース巾Ｓと一致するが、対向電極のアライメントにズレが生ずると、図５に示すように、隣接する対向電極１ａと２ａとの間の最短距離（隣接対向電極間最短距離）Ａ１はＡ０よりも短くなる。
導電粒子の平均粒子径が約３～１０μｍと比較的大きければ、接続構造体の対向電極のアライメントにズレが生じた場合でも、電極間スペース巾を比較的大きくしておくことができるので、隣接対向電極間最短距離が多少短くなるものの、隣接対向電極間最短距離を導電粒子の粒子径よりも大きく保つことができ、仮に電極間スペースに導電粒子が存在したとしても、初期導通特性を低下させず、しかもショートの発生リスクを増大させ難い。
しかしながら、導電粒子の平均粒子径が３μｍ未満と非常に微細になると、隣接対向電極間最短距離だけでなく電極間スペースも今まで以上に狭まっており、しかも微細な導電粒子は接続時に対向電極間から電極間スペースへ移動し易いため、従来と同程度のアライメントズレが生じた場合には、第１電子部品１の電極１ａのエッジ1ａｅと隣接する第２電子部品２の電極２ａのエッジ２ａｅとの間でショートの発生リスクが高まるという問題がある。
本発明の目的は、従来の問題を解決しようとすることであり、ＩＣチップやＬＥＤチップ等の第１電子部品の電極と、配線基板等の第２電子部品の電極との間に配置された絶縁性接着剤及び導電粒子を介して、当該第１電子部品と第２電子部品とが接続されている接続構造体について、高密度実装に適用するために、導電粒子として、平均粒子径が３μｍ未満のものを使用した場合であっても、初期導通特性を低下させず、ショート発生のリスクが抑制された接続構造体を提供することである。
本発明者らは、平均粒子径が３μｍ未満の導電粒子を使用している接続構造体の平面視における対向電極のアライメントズレのズレ巾を、導電粒子の平均粒子径の１０．０倍以下とすることにより本発明の目的を達成可能であることを見出し、本発明を完成させるに至った。
即ち、本発明は、第１電子部品の電極と第２電子部品の電極とが互いに対向するようにアライメントされており、アライメントされたそれらの電極の間に配置された導電粒子及び絶縁性接着剤を介して、当該第１電子部品と第２電子部品とが接続されている接続構造体であって、
導電粒子の平均粒子径が３μｍ未満であり、
互いに対向する電極にはアライメントズレが存在し、
接続構造体におけるアライメントズレのズレ巾が導電粒子の平均粒子径の１０．０倍以下である接続構造体を提供する。
また、本発明は、この接続構造体の製造方法であって、
第１電子部品の電極と第２電子部品の電極との間に、導電粒子と絶縁性接着剤とを配置し、第１電子部品または第２電子部品のいずれか側から、導電粒子と絶縁性接着剤とを加熱加圧することにより第１電子部品と第２電子部品とを接続する接続構造体の製造方法を提供する。
本発明の接続構造体は、第１電子部品の電極と第２電子部品の電極とが互いに対向するようにアライメントされており、アライメントされたそれらの電極の間に配置された導電粒子及び絶縁性接着剤を介して、当該第１電子部品と第２電子部品とが接続されている構造を有している。本発明の接続構造体においては、導電粒子として、高密度実装に対応するために、平均粒子径が３μｍ未満のものを使用する。このため、対向電極間距離が狭くなるだけではなく、互いに対向する電極に本来的に存在するアライメントズレのため、隣接対向電極間最短距離も小さくなり、ショートの発生が懸念されるところ、本発明の接続構造体においては、アライメントズレのズレ巾を導電粒子の平均粒子径の１０．０倍以下になるように調整する。この結果、本発明の接続構造体では、導電粒子として平均粒子径が３μｍ未満のものを使用しているにも関わらず、ショートの発生を抑制することができる。
図１は、本発明の接続構造体の概略断面図である。 図２は、本発明の接続構造体を平面視した際の隣接対向電極間最短距離と導電粒子との関係図である。 図３Ａは、本発明の接続構造体の製造工程説明図である。 図３Ｂは、本発明の接続構造体の製造工程説明図である。 図４は、接続構造体における、アライメントズレを伴わない場合の隣接対向電極の模式図である。 図５は、接続構造体における、アライメントズレを伴う場合の隣接対向電極の模式図である。
以下、本発明の接続構造体について図１を参照しつつ詳細に説明する。
＜接続構造体の全体構成＞
図１に示すように、本発明の接続構造体１００は、第１電子部品１の電極１ａと第２電子部品２の電極２ａとの間に配置された導電粒子３及び絶縁性接着剤４を介して、当該第１電子部品１と第２電子部品２とが接続されている構造を有している。図１では、一対の対向電極が二組の場合を例示しているが、一対の対向電極が平面方向に多数存在していてもよい。
（電子部品）
第１電子部品１としては、ＩＣチップ、ＬＥＤチップ、ＩＣモジュール、ＬＥＤモジール、ＦＰＣ等が挙げられ、第２電子部品２としては、ＦＰＣ、ガラス配線基板、プラスチック配線基板、リジッド配線基板、セラミック配線基板等が挙げられるが、これらに限定されるわけではない。
（電子部品の電極）
第１電子部品１の電極１ａについて、第１電子部品１の種類や用途等に応じて、適宜、その材質、サイズ、形状、配列パターン等を選択することができる。また、第２電子部品２の電極２ａについても、第２電子部品２の種類や用途等に応じて、適宜、その材質、サイズ、形状、配列パターン等を選択することができる。特に高密度実装に適用するという観点と導電粒子の平均粒子径Ｄが３μｍ未満であるという観点、更には安定した導通特性を得るという観点から、電極（バンプ）巾Ｌと電極間スペースＳとがそれぞれ５μｍ以上、好ましくは１０μｍ以上２５μｍ以下であることが好ましい。
ここで、第１電子部品１の電極１ａは、第２電子部品２の電極２ａとアライメントされており、それらの間には、通常ΔＬというアライメントズレが存在している。このため、隣接対向電極間最短距離Ａ１はアライメントズレの程度により電極間スペースＳよりも狭くなるが、本発明の接続構造体においては、アライメントズレのズレ巾ΔＬを導電粒子３の平均粒子径Ｄの１０．０倍以下とする。このように、アライメントズレのズレ巾ΔＬを導電粒子３の平均粒子径Ｄの１０．０倍以下とすることにより、ショート発生を大きく抑制することができる。なお、ズレ巾ΔＬは、導電粒子３の平均粒子径Ｄの好ましくは９．８倍以下、より好ましくは９．６倍以下とする。
また、このアライメントズレのズレ巾ΔＬは、電極巾Ｌとの関係では、電極巾Ｌの０．９倍未満であることが好ましい。換言すれば、有効接続面積の電極巾（バンプ巾）が導電粒子の平均粒子径の１．１４倍以下であることが好ましい。アライメントズレのズレ巾が電極巾の０．９倍以上となると、導電粒子の電極への捕捉が満足しない虞が生じるからである。ズレ巾Ｌの下限はゼロになること（アライメントズレなし）が理論的には望ましいが、現実的にはゼロにすることは困難である。ここで有効接続面積の電極巾とは、電子部品の電極の巾から、アライメントズレのズレ巾を引いた値であり、対向した電極間における有効接続面積の電極巾に相当する部分となる。
また、隣接する対向電極において、隣接対向電極間最短距離Ａ１は、狭すぎるとショートの発生を助長しかねないので、好ましくは導電粒子の平均粒子径の１．1４倍より大、より好ましくは１．２倍より大、更により好ましくは１．３５倍より大である。逆に広すぎると高密度実装に対応し難くなるので、導電粒子の平均粒子径の好ましくは３．５倍以下、より好ましくは３．２倍未満、更により好ましくは１．６倍未満である。
また、本発明の接続構造体においては、図２の様に平面視した際に、ショートが発生しない限り、互いに対向する電極１ａ，２ａの一方の電極の一端ｂが導電粒子３と重畳していてもよい。
さらに、接続構造体を平面視した際に、電極間スペースに存在する導電粒子の数は、多すぎるとショート発生のリスクが増大するので、少ないほど好ましいことになるが、接続構造体の所期の性能を損なわない許容量を見極める必要がある。この場合、単純に導電粒子数で評価することが考えられるが、互いに対向する電極間に存在する導電粒子数も確保する必要性についても考慮すると、対向電極の長手方向の長さを導電粒子の平均粒子径で除した数値に着目することができる。この数値は、導電粒子が対向電極の長手方向に沿って連続して存在する場合の導電粒子数を意味する。本発明では、初期導通抵抗を増大させないために、この数値に対する電極間スペースに存在する導電粒子の数を、１０％以下とすることが好ましい。なお、電極間スペースに存在する導電粒子の数や対向電極の長手方向の長さは、公知の光学顕微鏡や電子顕微鏡等を利用する画像観察により測定することができる。
＜導電粒子＞
（導電粒子の平均粒子径）
本発明において、導電粒子３の平均粒子径Ｄは、高密度実装の観点から、３μｍ未満、好ましくは２．８μｍ未満、より好ましくは２．５μｍ以下である。また、均一な粒径の導電粒子３を製造する観点、良好なスプリングバッグ性を得る観点、熱圧着時に明確な圧痕を実現する観点から、好ましくは１μｍより大、より好ましくは１．１μｍ以上である。このような導電粒子３の平均粒子径Ｄの範囲は、特許文献１で開示された粒子径範囲を下回る方向にシフトした範囲となっており、しかも非常に狭い範囲であり、従来技術において詳細な検討がなされていなかった範囲である。
導電粒子３の平均粒子径Ｄは、一般的な粒度分布測定装置により測定することができ、例えば、商品名：ＦＰＩＡ－３０００（マルバーン社）で特定される粒度分布測定装置で測定することができる。測定の際、粒子径を測定するサンプル数を２００以上、好ましくは１０００以上、より好ましくは５０００以上とすることが望ましい。この場合、体積基準でもよいが、個数基準で求めることもできる。また、導電粒子３の平均粒子径Ｄは、一般的な粒度分布測定装置を用いずに、導電粒子をガラス板などの平板上に散布したサンプルや、硬化性樹脂組成物に混練し単分散させて塗布したサンプルを、金属顕微鏡や走査型電子顕微鏡により観察して得た複数の導電粒子の粒子径を算術平均することで求めることもできる。導電粒子が１より大きいアスペクト比を有するものの場合、観察装置のＺ軸（焦点調整）などから大きさを求めることができるためである。また、導電粒子の形状が球形でない場合には、異方性導電フィルムの平面画像又は断面画像に基づき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として平均粒子径を求めることもできる。
（導電粒子の形状）
導電粒子の形状は、接続構造体の構成要素である第１電子部品や第２電子部品の種類や導電粒子の平均粒子径等に応じて適宜定められるが、例えば、球形、楕円球、柱状、針状、それらの組み合わせ等から適宜選択して定められる。導電粒子の配置の確認を容易なものとし、均質な配置状態を維持し易いという点から、球形が好ましく、略真球であることが特に好ましい。導電粒子として略真球のものを使用することにより、例えば、特開２０１４－６０１５０号公報に記載されているように、接続構造体を製造する際に利用できる異方性導電フィルムを転写型を用いて導電粒子を配列させて製造するにあたり、転写型上で導電粒子が滑らかに転がるので、導電粒子を転写型上の所定の位置へ高精度に充填することができ、したがって、導電粒子をバインダー樹脂層に精確に転写配置することができる。
（導電粒子の個数密度）
本発明の接続構造体において、互いに対向する第１電子部品の電極と第２電子部品の電極との間における導電粒子の個数密度は、接続構造体の構成要素である第１電子部品や第２電子部品の種類や導電粒子の平均粒子径等に応じて適宜定められるが、導電粒子の個数密度が低すぎると、ファインピッチが必要な端子レイアウトの場合に粒子捕捉が満足しない虞が生じるため、下限は好ましくは３０００個／ｍｍ2以上、より好ましくは７０００個／ｍｍ2以上である。また個数密度が高すぎるとショート発生リスクが高まり発明の効果が得られなく虞があるため、上限は好ましくは２０００００個／ｍｍ2以下、より好ましくは１０００００個／ｍｍ2以下、更により好ましくは６００００個／ｍｍ2以下である。導電粒子の個数密度の測定・算出は光学顕微鏡や電子顕微鏡等を利用する画像観察により行うことができる。なお、接続構造体における導電粒子の個数密度は、接続構造体の製造時に異方性導電フィルムや導電フィルムを使用した場合には、それらの導電粒子の個数密度をほぼ反映している。
（導電粒子の占有面積率）
本発明の接続構造体において、互いに対向する第１電子部品の電極と第２電子部品の電極との間における導電粒子の占有面積率、即ち、電極の平面視における面積占有率（「接続構造体の対向電極間における導電粒子の個数密度」×「導電粒子の平均面積」×１００）も、接続構造体の構成要素である第１電子部品や第２電子部品の種類や導電粒子の平均粒子径等に応じて適宜定められるが、個数密度と同様の理由から、下限は好ましくは０．２％以上、より好ましくは１．３％以上、更に好ましくは２．９％以上、上限は好ましくは８４％以下、より好ましくは４２％以下、更に好ましくは２３％以下である。導電粒子の占有面積率の測定・算出は光学顕微鏡や電子顕微鏡を利用する画像観察により行うことができる。なお、導電粒子の平均面積とは、導電粒子の平均粒子径をＲとした時に、（Ｒ／２）π(円周率)で算出される面積である。なお、接続構造体における導電粒子の占有面積率は、接続構造体の製造時に異方性導電フィルムや導電フィルムを使用した場合には、それらの導電粒子の面積占有率をほぼ反映している。
（導電粒子の配置）
本発明の接続構造体において、互いに対向する第１電子部品の電極と第２電子部品の電極との間における導電粒子の配置には特に制限はなく、ランダムに配置されていてもよいが、初期導通特性の低下やショートの発生をそれぞれ抑制する点から、絶縁性接着剤に導電粒子が互いに非接触に保持されていることが好ましく、規則配列（好ましくは格子状配列）されていることがより好ましい。特に単層で規則配列されていることが好ましい。なお、接続構造体における導電粒子の配列は、接続構造体の製造時に異方性導電フィルムや導電フィルムを使用した場合には、それらの導電粒子の配列をほぼ反映している。
ここで、格子状配列の態様としては、六方格子の他、長方格子、斜方格子、正方格子、その他の矩形格子、千鳥格子等の格子配列を挙げることができる。中でも、六方格子、正方格子又は斜方格子（即ち、菱形格子）とすると、各導電粒子の配置を均等な配置にすることができるので好ましい。なお、本発明において格子状の配列には、導電粒子の群が格子状に配列されている態様も含まれる。この群を形成する導電粒子は、群内で規則性を持つことが好ましい。また、格子状に配列している導電粒子から、一部の導電粒子を規則的に抜き取った配列も含まれる。
（導電粒子の非接触の割合）
本発明の接続構造体において、互いに対向する第１電子部品の電極と第２電子部品の電極との間における導電粒子同士が互いに非接触で存在する割合は、導電粒子の配置の形式によらず、好ましくは９５％以上、より好ましくは９８％以上、更に好ましくは９９．５％以上である。これにより、導電粒子の微小な位置ズレを抑制することができる。なお、この非接触で存在する割合は、光学顕微鏡や電子顕微鏡を利用する画像観察により測定もしくは算出することができる。
なお、導電粒子同士を非接触とする方法としては、接続構造体を製造する際に利用する異方性導電フィルムや導電フィルムの作成にあたり、予め導電粒子が配置されるべき部位が規定された型を作製し、その部位に導電粒子を配置し、その導電粒子をバインダー樹脂層に転写させることで実現することができる。
（導電粒子の構成材料）
導電粒子としては、ニッケル、コバルト、銀、銅、金、パラジウムなどの金属粒子、ハンダなどの合金粒子、金属被覆樹脂粒子、表面に絶縁性微粒子が付着している金属被覆樹脂粒子などが挙げられる。２種以上を併用することもできる。中でも、樹脂コアの表面を金属層で被覆した金属被覆樹脂粒子が、接続された後に樹脂粒子が反発することで端子との接触が維持され易くなり、導通性能が安定する点から好ましい。また、導電粒子の表面には、接続対象物の表面の酸化膜を突き破り易くするために、突起が形成されていてもよい。例えば、特開２０１５－８１２９号公報等に記載の導電粒子を使用することができる。このような突起が形成されることで、異方性接続時に端子に設けられている保護膜を突き破ることができる。突起の形成は導電粒子の表面に均等に存在することが好ましい。なお、導電粒子の表面には、公知の技術によって、導通特性に支障を来さない絶縁処理を施してもよい。ショートの発生を抑制することができる。絶縁処理としては、例えば、絶縁被膜で導電粒子の表面を被覆してもよく、絶縁粒子で導電粒子の表面を被覆してもよい。このような場合、導電粒子の粒子径は絶縁処理（絶縁粒子）を含まない大きさである。このような絶縁粒子付導電粒子を用いた場合、異方性導電フィルムの製造工程のうち導電粒子を配列させるために導電粒子を型に充填する工程において、絶縁粒子の一部に欠損が生じてもよい。
＜絶縁性接着剤＞
図１に示すように、本発明の接続構造体１００においては、導電粒子３は絶縁性接着剤４に保持されている。ここで、絶縁性接着剤４は、導電粒子３を保持するだけでなく、導電粒子３同士の接続構造体１００の平面方向での接触を抑制する機能を有する。
（絶縁性接着剤の最低溶融粘度）
絶縁性接着剤の最低溶融粘度は、本発明の接続構造体の構成要素である第１電子部品や第２電子部品の種類や導電粒子の平均粒子径や２０％Ｋ値等に応じて適宜定めることができるが、最低溶融粘度が低すぎると絶縁性樹脂が排除されすぎて接着力不足という傾向があり、高すぎると導電粒子まで電極が到達せずに導通できないという傾向があるので、特に制限されるものではないが、好ましくは３０００Ｐａ・ｓ以上、より好ましくは５０００Ｐａ・ｓ以上、好ましくは１４０００Ｐａ・ｓ以下、より好ましくは１００００Ｐａ・ｓ以下である。なお、最低溶融粘度は、公知の手法により測定することができる。例えば、回転式レオメータ（ＴＡ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ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。
（絶縁性接着剤の構成材料）
絶縁性接着剤４は、可塑性でも硬化性であってもよく、好ましくは硬化性樹脂組成物から形成することができる。例えば、熱重合性成分と熱重合開始剤とを含有する熱重合性組成物から形成することができる。熱重合性組成物には必要に応じて光重合開始剤を含有させてもよい。また、光重合性成分と光重合開始剤（もしくは光硬化剤）とを含有する光重合性組成物から形成することもできる。光重合性組成物には必要に応じて熱重合開始剤を含有させてもよい。これらは公知の重合性樹脂組成物、重合開始剤（硬化剤）を用いることができる。なお、絶縁性接着剤４は、硬化性樹脂組成物の硬化物から形成してもよい。
絶縁性接着剤４において熱重合開始剤と光重合開始剤を併用する場合に、熱重合性化合物として光重合性化合物としても機能するものを使用してもよく、熱重合性化合物とは別に光重合性化合物を含有させてもよい。好ましくは、熱重合性化合物とは別に光重合性化合物を含有させる。例えば、熱重合開始剤として熱カチオン重合開始剤、熱重合性化合物としてエポキシ化合物を使用し、光重合開始剤として光ラジカル重合開始剤、光重合性化合物として（メタ）アクリレート化合物を使用することができる。
光重合開始剤として、波長の異なる光に反応する複数種類を併用することができる。これにより、接続構造体の製造時に利用する異方性導電フィルムや導電フィルムの作成時において絶縁性接着剤を構成する樹脂の光硬化処理時と、それらのフィルムを用いて接続構造体を製造する際に電子部品同士を接着するための樹脂の光硬化処理時とで使用する波長を使い分けることができる。なお、異方性導電フィルムや導電フィルムの形成時の光硬化では、絶縁性接着剤に含まれる光重合性化合物の全部又は一部を光硬化させることができる。この光硬化により、絶縁性接着剤４により導電粒子３の配置を保持ないし固定化することができる。また、この光硬化により、絶縁性接着剤の粘度を適宜調整することができる。
絶縁性接着剤４における光重合性化合物の配合量は３０質量％以下が好ましく、１０質量％以下がより好ましく、２質量％未満がより好ましい。光重合性化合物が多すぎると、接続構造体の製造の際の熱圧着処理において、押し込みにかかる推力が増加するためである。
絶縁性接着剤４における熱重合性組成物の例としては、（メタ）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アクリレート系組成物、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エポキシ系組成物等が挙げられる。熱カチオン重合開始剤を含む熱カチオン重合性エポキシ系組成物に代えて、熱アニオン重合開始剤を含む熱アニオン重合性エポキシ系組成物を使用してもよい。また、特に支障を来さなければ、複数種の重合性組成物を併用してもよい。併用例としては、カチオン重合性組成物とラジカル重合性組成物の併用などが挙げられる。
ここで、（メタ）アクリレート化合物としては、従来公知の熱重合型（メタ）アクリレートモノマーを使用することができる。例えば、単官能（メタ）アクリレート系モノマー、二官能以上の多官能（メタ）アクリレート系モノマーを使用することができる。
熱ラジカル重合開始剤としては、例えば、有機過酸化物、アゾ系化合物等を挙げることができる。特に、気泡の原因となる窒素を発生しない有機過酸化物を好ましく使用することができる。
熱ラジカル重合開始剤の使用量は、少なすぎると硬化不良となり、多すぎると製品ライフの低下となるので、（メタ）アクリレート化合物１００質量部に対し、好ましくは２～６０質量部、より好ましくは５～４０質量部である。
エポキシ化合物としては、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、それらの変性エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂などを挙げることができ、これらの２種以上を併用することができる。また、エポキシ化合物に加えてオキセタン化合物を併用してもよい。
熱カチオン重合開始剤としては、エポキシ化合物の熱カチオン重合開始剤として公知のものを採用することができ、例えば、熱により酸を発生するヨードニウム塩、スルホニウム塩、ホスホニウム塩、フェロセン類等を用いることができ、特に、温度に対して良好な潜在性を示す芳香族スルホニウム塩を好ましく使用することができる。
熱カチオン重合開始剤の使用量は、少なすぎても硬化不良となる傾向があり、多すぎても製品ライフが低下する傾向があるので、エポキシ化合物１００質量部に対し、好ましくは２～６０質量部、より好ましくは５～４０質量部である。
絶縁性接着剤４における熱重合性組成物は、膜形成樹脂やシランカップリング剤を含有することが好ましい。膜形成樹脂としては、フェノキシ樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、飽和ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、ブタジエン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリオレフィン樹脂等を挙げることができ、これらの２種以上を併用することができる。これらの中でも、製膜性、加工性、接続信頼性の観点から、フェノキシ樹脂を好ましく使用することができる。重量平均分子量は１００００以上であることが好ましい。また、シランカップリング剤としては、エポキシ系シランカップリング剤、アクリル系シランカップリング剤等を挙げることができる。これらのシランカップリング剤としては、主としてアルコキシシラン誘導体が挙げられる。
熱重合性組成物には、溶融粘度調整のために、上述の導電粒子３とは別に絶縁性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。絶縁性フィラー粒径２０～１０００ｎｍの微小なフィラーが好ましく、また、配合量はエポキシ化合物等の熱重合性成分（光重合性成分）１００質量部に対して５～５０質量部とすることが好ましい。
なお、絶縁性接着剤４には、充填剤、軟化剤、促進剤、老化防止、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。
絶縁性接着剤４は、単層構造としてもよく、２層以上の多層構造としてもよい。多層構造とする場合、多層構造を構成する各単層の組成は互いに同じ組成としてもよく、異なる組成としてもよい。例えば、単層の絶縁性接着剤４に導電粒子を押し込み保持させて導電粒子含有層を形成し、その導電粒子含有層の導電粒子押込面に、別の絶縁性接着剤を成膜して絶縁性樹脂層を形成することにより２層構造の導電フィルムもしくは異方性導電フィルムとしてもよい。このような２層構造にする場合、導電粒子を含有していない絶縁性樹脂層として、導電粒子含有層より最低溶融粘度が低いものを使用するため、フィルム全体の最低溶融粘度は好ましくは２００～４０００Ｐａ・ｓとなる。また、このような２層構造のフィルムの導電粒子含有層に更に別の絶縁性樹脂層をタック層として積層し、３層構造の導電フィルムもしくは異方性導電フィルムとしてもよい。このような３層構造のフィルム全体の最低溶融粘度も、好ましくは２００～４０００Ｐａ・ｓである。
＜接続構造体の製造方法＞
本発明の接続構造体は、図３Ａに示すように、ステージ２５と熱圧ヘッド２６との間に、第１電子部品２１と第２電子部品２２とを対向させ、更に、第１電子部品２１の電極２１ａと第２電子部品２２の電極２２ａとをアライメントし、それらの間に、導電粒子２３と絶縁性接着剤２４とを配置し、第１電子部品２１または第２電子部品２２のいずれか側から（図３Ａでは第１電子部品２１側から）、導電粒子と絶縁性接着剤とを熱圧ヘッド２６で加熱加圧することにより第１電子部品２１と第２電子部品２２とを接続することで図３Ｂに示す接続構造体２００を製造することができる。この場合、フィルム状の絶縁性接着剤に導電粒子を保持させた異方性導電フィルムまたは導電フィルムを第１電子部品２１の電極２１ａと第２電子部品２２の電極２２ａとの間に挟持させることで、導電粒子と絶縁性接着剤とを第１電子部品の電極と第２電子部品の電極との間に配置することが好ましい。異方性導電フィルムまたは導電フィルムとしては、絶縁性接着剤に導電粒子を含有させた単層の導電粒子含有層からなるものを使用することができ、あるいは、その少なくとも片面に、同じ又は異なる組成の絶縁性接着剤の層を積層させたものを使用することもできる。
以下、本発明の接続構造体について、実施例により具体的に説明する。
なお、実施例及び比較例で使用した導電粒子の平均粒子径は、測定装置としてコールターカウンターを用い、粒子径分布測定値より求めた数平均粒子径である。
実施例１～３、比較例１～２
（１）異方性導電フィルムの作成
（絶縁性接着剤層の形成）
表１の導電粒子含有層の欄に示した配合で、導電粒子を保持するための導電粒子含有層形成用組成物を調製した。この組成物をバーコーターでフィルム厚さ５０μｍのＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）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(ポリエチレンテレフタレート)フィルム上に層厚が１０μｍの絶縁性接着剤層Ａを形成した。
（転写型の作成）
次に、異方性導電フィルムにおいて導電粒子(平均粒子径１．１μｍ、２．２μｍ又は３．２μｍのＮｉ被覆樹脂粒子、積水化学工業(株))が六方格子配列となるように、特許第６１８７６６５号公報に記載の方法と同様にして導電粒子を充填する凹部を有する転写型を個数密度１６０００個／ｍｍ２（又は１２０００個／ｍｍ２）で作成した。
（導電粒子含有層の形成）
この転写型の凹部１カ所に対し１個の導電粒子を充填し、その上に前述の絶縁性接着剤層Ａを被せ、６０℃、０．５ＭＰａで押圧することで導電粒子を絶縁性接着剤層Ａに貼着転写させた。そして、導電粒子が貼着転写された絶縁性接着剤層ＡをＰＥＴフィルムから剥離し、絶縁性接着剤層Ａ上の導電粒子を（押圧条件：６０～７０℃、０．５ＭＰａ）で当該絶縁性接着剤層Ａに押し込み、導電粒子含有層を形成した（実施例１～３、比較例１～２）。
なお、実施例及び比較例において、導電粒子として、平均粒子径１．１μｍ、２．２μｍ又は３．２μｍのＮｉ被覆樹脂粒子（積水化学工業(株)）を使用した。
Figure 2023149878000002
（絶縁性樹脂層の形成と異方性導電フィルムの作成）
次に、導電粒子含有層の導電粒子が押し込まれた側の表面に、表１の絶縁性樹脂層の欄に示した配合で、絶縁性樹脂層形成用組成物を調製し、この組成物をバーコーターで塗布し、８０℃のオーブンにて５分間乾燥させ、層厚が１０μｍの絶縁性樹脂層を形成することにより異方性導電フィルムを作成した。なお、この異方性導電フィルムの最低溶融粘度（測定装置：レオメーター、測定条件：３０℃から１８０℃に１０℃／ｍｉｎで昇温、直径８ｍｍの金属プローブで１Ｎ荷重をかけながら粘度を測定）は、５００Ｐａ・ｓであった。
（２）初期導通特性評価用の接続構造体Ａの製造
（１）で作成した異方性導電フィルムを、接続に十分な面積で裁断し、以下に示す初期導通抵抗評価用ＦＰＣ（可撓性印刷回路）とガラス基板との間に挟持させ、１７０℃、４．５ＭＰａ、５秒という条件で、５０μｍ厚のテフロン（登録商標）シート緩衝材を介して熱圧ヘッドで加熱加圧し、初期導通特性評価用の接続構造体Ａを得た。このとき、熱圧ヘッドとしてヘッド幅が１．２ｍｍのものを使用した。また、ガラス基板側から、対向電極のアライメントズレ巾と隣接対向電極間最短距離とを光学顕微鏡を用いて測定した。
（初期導通抵抗評価用ＦＰＣ）
Ｓｎメッキ配線： 電極ピッチ：３５μｍ、バンプ巾（Ｌ）：２０μｍ、バンプ間スペース（Ｓ）：１５μｍ
（ガラス基板）
ガラス材質： コーニング社製１７３７Ｆ
外径： ３０×５０ｍｍ
厚み： ０．５ｍｍ
電極： ＡＬ／Ｍｏ／ＩＴＯ配線（ライン幅１５０μｍ）
（初期導通特性評価試験）
接続構造体Ａの初期導通抵抗を４端子法で測定し、得られた測定結果を表２に示す。初期導通抵抗が実用上４．０Ω以下であれば問題がないが、２．０Ω未満であれは初期導通特性が大変良好であると評価できる。
Figure 2023149878000003
（３）ショート発生評価用の接続構造体Ｂの製造
（１）で作成した異方性導電フィルムを、接続に十分な面積で裁断し、以下に示すショート発生評価用ＦＰＣ（可撓性印刷回路）とガラス基板との間に挟持させ、１７０℃、４．５ＭＰａ、５秒という条件で、５０μｍ厚のテフロン（登録商標）シート緩衝材を介して熱圧ヘッドで加熱加圧し、ショート発生評価用の接続構造体Ｂを得た。このとき、熱圧ヘッドとしてヘッド幅が１．２ｍｍのものを使用した。また、ガラス基板側から、対向電極のアライメントズレ巾と隣接対向電極間最短距離とを光学顕微鏡を用いて測定した
（ショート発生評価用ＦＰＣ）
Ｓｎメッキ配線： 電極ピッチ：５０μｍ(Ｌ／Ｓ＝１／１)、バンプ巾（Ｌ）：２５μｍ、バンプ間スペース（Ｓ）：２５μｍ（櫛形電極）
（ガラス基板）
ガラス材質： コーニング社製１７３７Ｆ
電極： ＴｉパターンラインＴＥＧ；０．７ｍｍ幅（櫛形電極）
（アライメントの際に、最短端子間距離が最小で２．５～３．５μｍとなるように調整した。評価時に測定した端子間スペース数は合計で６００であり、そのうち最小となった端子間スペースは１０以上である。）
（ショート発生評価試験）
ショート発生評価用の接続構造体Ｂの組み合わせた櫛形電極間に３０Ｖの電圧を印加し、電極の導通が得られたとき（即ち、ショートが発生したとき）の最短端子間距離を調べた。得られた結果を表３に示す。ショートが発生したときの最短端子間距離が短いほど、ショートし難いことを意味し、高密度実装に適していると評価できる。
Figure 2023149878000004
表２から、平均粒子径が３．０μｍ未満の導電粒子を使用し、アライメントズレのズレ巾が導電粒子の平均粒子径の１０．０倍以下である実施例１～３の接続構造体は、初期導通特性は良好であり、しかもショート発生率も０％であった。
また、実施例２、３から、隣接対向電極間最短距離が、導電粒子の平均粒子径の１．６倍未満であれば２０μｍを超えるライメントズレを許容できることが分かった。また、導電粒子の平均粒子径は２．２μｍであったため、隣接対向電極間最短距離が３．５μｍのまま導電粒子の平均粒子径が１．１μｍとより小さくなった場合、理屈の上ではショートが発生し難くなるため、隣接対向電極間最短距離が導電粒子の平均粒子径の３．２倍未満でもショートが発生しないと推察できる。
一方、平均粒子径が３．０μｍを超える導電粒子を使用した比較例１の接続構造体は、アライメントズレのズレ巾が導電粒子の平均粒子径の１０．０倍未満であるにも関わらず、ショート発生率が１１％を超えていた。また、平均粒子径が３．０μｍ未満の導電粒子を使用した比較例２の接続構造体は、アライメントズレのズレ巾が導電粒子の平均粒子径の１０．０倍を超えていたため、ショート発生率が１８％を超えていた。
本発明の接続構造体は、第１電子部品の電極と第２電子部品の電極との間に配置された導電粒子及び絶縁性接着剤を介して、当該第１電子部品と第２電子部品とが接続されている構造を有しており、特徴的には、導電粒子として、平均粒子径が３μｍ未満の非常に微細なものを使用し、しかも、互いに対向する電極にはアライメントズレが存在し、接続構造体におけるアライメントズレのズレ巾が導電粒子の平均粒子径の１０．０倍以下となっている。この結果、本発明の接続構造体では、導電粒子として平均粒子径が３μｍ未満のものを使用しているにも関わらず、ショートの発生を抑制することができる。
１、２１ 第１電子部品
１ａ、２１ａ 第１電子部品の電極
２、２２ 第２電子部品
２ａ、２２ａ 第２電子部品の電極
３、２３ 導電粒子
４、２４ 絶縁性接着剤
２５ ステージ
２６ 熱圧ヘッド
３０ 導電粒子
３１、３２ 一対の対向電極
３３ 絶縁性接着剤
１００，２００ 接続構造体
Ａ０、Ａ１ 隣接対向電極間最短距離
Ｄ 導電粒子の平均粒子径
Ｓ 電極間スペース
Ｌ 電極巾
ΔＬ アライメントズレ巾

Claims (11)

  1. 第１電子部品の電極と第２電子部品の電極とが互いに対向するようにアライメントされており、アライメントされたそれらの電極の間に配置された導電粒子及び絶縁性接着剤を介して、当該第１電子部品と第２電子部品とが接続されている接続構造体であって、
    導電粒子の平均粒子径が３μｍ未満であり、
    互いに対向する電極にはアライメントズレが存在し、
    接続構造体におけるアライメントズレのズレ巾が導電粒子の平均粒子径の１０．０倍以下である接続構造体。
  2. 導電粒子の平均粒子径が１μｍより大で２．８μｍ未満である請求項１記載の接続構造体。
  3. 導電粒子の平均粒子径が１．１μｍ以上２．５μｍ以下である請求項１記載の接続構造体。
  4. アライメントズレのズレ巾が、電極巾の０．９倍未満である請求項１～３のいずれかに記載の接続構造体。
  5. 隣接対向電極間最短距離が、導電粒子の平均粒子径の１．１４倍より大きい請求項１～４のいずれかに記載の接続構造体。
  6. 隣接対向電極間最短距離が、導電粒子の平均粒子径の３．５倍以下である請求項５記載の接続構造体。
  7. 接続構造体を平面視した際に、互いに対向する電極の一方の電極の一端が導電粒子と重畳している請求項１～６のいずれかに記載の接続構造体。
  8. 接続構造体を平面視した際に、電極間スペースに存在する導電粒子の数が、対向電極の長手方向の長さを導電粒子の平均粒子径で除した数値の１０％以下である請求項１～７のいずれかに記載の接続構造体。
  9. 導電粒子が、樹脂コアの表面を金属層で被覆した金属被覆樹脂粒子である請求項１～８のいずれかに記載の接続構造体。
  10. 請求項１記載の接続構造体の製造方法であって、
    第１電子部品の電極と第２電子部品の電極との間に、導電粒子と絶縁性接着剤とを配置し、第１電子部品または第２電子部品のいずれか側から、導電粒子と絶縁性接着剤とを加熱加圧することにより第１電子部品と第２電子部品とを接続する接続構造体の製造方法。
  11. フィルム状の絶縁性接着剤に導電粒子を保持させた異方性導電フィルム又は導電フィルムを第１電子部品の電極と第２電子部品の電極との間に挟持させることで、導電粒子と絶縁性接着剤とを第１電子部品の電極と第２電子部品の電極との間に配置する、請求項１０記載の製造方法。
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