JP4473661B2 - 接続部材 - Google Patents
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Description
また、高分解能かつ接続信頼性に優れた接続部材が提供できる。
実施例1
(1)導電性接着層の作製
フェノキシ樹脂(高分子量エポキシ樹脂)とマイクロカプセル型潜在性硬化剤を含有する液状エポキシ樹脂(エポキシ当量185)の重量比率を30/70とし、酢酸エチルの30重量%溶液を得た。この溶液に、粒径5±0.2μmのポリスチレン系粒子にNi/Auの厚さ0.2/0.02μmの金属被覆を形成した導電粒子を5体積%添加し、混合分散した。この分散液をセパレータ(シリコーン処理ポリエチレンテレフタレートフィルム、厚み40μm)にロールコータで塗布し、110℃で20分乾燥し、厚み5μmの導電性接着層を得た。この接着層の硬化剤を除去したモデル配合の粘度を、デジタル粘度計HV−8(株式会社レスカ製)により測定した。150℃における粘度は80ポイズであった。
(1)の配合比を40/60とし導電性接着層から導電粒子を除去し、厚み15μmのシートを前記(1)と同様に作製した。まず(1)の導電性接着層面と(2)の接着層面とをゴムロール間で圧延しながらラミネートした。以上で図1の2層構成の多層接続部材を得た。前記と同様に測定した150℃における粘度は280ポイズであった。したがって150℃における導電性接着層と絶縁性接着層との粘度の差は、200ポイズである。
ポリイミドフィルム上に、高さ18μmの銅の回路を有する2層FPC回路板(回路ピッチは70μm、電極幅20μmの平行回路の電極)と、ガラス1.1mm上に酸化インジウム厚み0.2μm(ITO、表面抵抗20Ω/□)の薄膜回路を有する平面電極との接続を行った。この時、接続装置の熱源は、絶縁性の接着層側に配置した。まず、平面電極側に導電性接着層がくるようにした。前記接続部材を2mm幅で載置し、セパレータを剥離した後貼り付けた。平面電極側に仮接続したので貼り付けが容易で、この後のセパレータ剥離も簡単であった。次に他の回路板と上下回路を位置合わせし、150℃、20kgf/mm2、15秒で接続体を得た。
この接続体の断面を研磨し顕微鏡で観察したところ、図6相当の接続構造であった。隣接電極間のスペースは気泡混入がなく粒子が球状であったが、電極上は粒子が圧縮変形され上下電極と接触保持されていた。相対峙する電極間を接続抵抗、隣接する電極間を絶縁抵抗として評価したところ、接続抵抗は1Ω以下、絶縁抵抗は108Ω以上であり、これらは85℃、85%RH1000時間処理後も変化が殆どなく良好な長期信頼性を示した。本実施例における電極上(20μm×2mm)の接続に寄与している有効平均粒子数は、60個(最大66個、最小52個)であった。接続に寄与している有効粒子とは、接続面をガラス側から顕微鏡(×100)で観察し、電極との接触により光沢を有しているものとした。
実施例1と同様であるが、厚みが20μmの従来構成の単層の導電性接着層を得た。実施例1と同様に評価したところ、電極上(20μm×2mm)の粒子数は最大38個、最小0個であり、電極上に有効粒子の無いものが見られ、また実施例1に比べ最大と最小のばらつきが大きかった。また、接続体の絶縁抵抗を測定したところショート不良が発生した。接続時に導電粒子が電極上から流出し、隣接電極間(スペース部)での絶縁性が保持できなくなったと見られる。
実施例1の導電性接着層の他の面に、さらに同様に絶縁性接着層を形成し、図2の3層構成の多層接続部材を得た。実施例1のFPC同様に接続し、図7相当の接続体を得た。実施例1と同様に評価したところ良好な接続特性を示した。電極上の有効粒子数は、突出電極同士の接続なので粒子が流出しやすい構成にもかかわらず、全電極において10個以上の確保が可能であった。
実施例1と同様であるが、絶縁性接着層のフェノキシ樹脂と液状エポキシ樹脂の配合比を変えることで、両層の150℃における粘度の差を変化させた。結果を前述実施例1と共に表1に示す。各実施例では、電極上の有効粒子数が多くばらつきも比較的少なく、実施例1と同様に良好な接続特性を示した。
実施例1と同様であるが、FPCに変えて、ICチップ(2×10mm、高さ0.5mm、4辺周囲にバンプと呼ばれる50μm角、高さ20μmの金電極が200個形成)を用いた。ガラス側のITO電極を、前記ICチップのバンプ電極のサイズに対応するように変更した。接続体は図6にほぼ相当する構成であるが、良好な接続特性を示した。本実施例では、バンプがマッシュルーム形で頂部を有しているも拘らず、粒子は圧縮変形され上下電極と接触保持されていた。隣接バンプ間に気泡混入がなく、良好な長期信頼性を示した。導電粒子は、相対峙する電極間距離に応じて粒子の変形度が異なり、部分的にバンプに食い込むものも見られた。パンプ上の有効粒子数は、全電極において5個以上の確保が可能であった。
実施例6と同様であるが、ガラス基板上に5個のICチップを搭載できる基板に変更し、加熱加圧工程を2段階とした。まず、150℃、20kgf/mm2、2秒後に加圧しながら各接続点の接続抵抗をマルチメータで測定検査した(実施例7)。同様であるが他の一方は、150℃、20kgf/mm2、3秒後に接続装置から除去した。加熱加圧により接着剤の凝集力が向上したので、各ICチップは、ガラス側に仮固定が可能で無加圧で同様に検査(実施例8)した。両実施例ともに1個のICチップが異常であった。そこで異常チップを剥離して新規チップで前記同様の接続を行ったところ、今度はいずれも良好であった。接着剤は硬化反応の不十分な状態なので、チップの剥離や、その後のアセトンを用いた清浄化も極めて簡単であり、リペア作業が容易であった。以上の通電検査工程およびリペア工程の後で、150℃、20kgf/mm2、15秒で接続したところ、両実施例ともに良好な接続特性を示した。バンプ上の有効粒子数は、全電極において7個以上の確保が可能であった。本実施例では、実施例6に比べバンプ上の有効粒子数が増加し、電極上からの流出が少ない。加熱加圧工程を2段階としたことで、粒子の保持性がさらに向上したものと見られる。
実施例2の接続部材と同様であるが、接着層の厚みを片側25μm、他の面を50μmに形成した。電極は、QFP形ICのリード(厚み100μm、ピッチ300μm)であり、ガラスエポキシ基板上の銅の厚み35μmの端子と接続した。本構成は図7類似であるが、ICのリード側(片側)に基板のない構成である。本実施例は、高さの大きな電極同士の接続であるが、電極ずれがなく良好な接続特性を示した。導電性シート中の導電材料は図示していないが、粒子は圧縮変形され上下電極と接触保持されていた。隣接電極間に気泡混入がなく、良好な長期信頼性を示した。本実施例では、基板のない部分もリード高さに沿って接着層が形成され、リードを固定できた。電極上の有効粒子数は、全電極において10個以上の確保が可能であった。
実施例1の接続部材と同様であるが、導電粒子を表面に凹凸を有するカルボニルニッケル(平均粒径3μm)に変更し、絶縁性接着層をカルボキシル変性SEBS(スチレン−エチレン−ブチレン−スチレンブロック共重合体)とマイクロカプセル型潜在性硬化剤を含有する液状エポキシ樹脂(エポキシ当量185)の比率を20/80とし、厚み15μmのシートを前記と同様に作製し、導電性接着層面とラミネートした。前記と同様に測定した150℃における粘度は100ポイズであった。したがって導電性接着層と絶縁性接着層との粘度の差は20ポイズである。実施例1と同様に評価したところ、電極に導電粒子の先端が食い込んでおり、電極上の有効粒子数は、100個以上が確保できた。接続抵抗、絶縁抵抗、長期信頼性ともに良好あった。本実施例では、導電性接着層と絶縁性接着層とで、高分子成分を変えたので接着後に、絶縁性接着層側の面から綺麗に剥離可能であった。このことは、リペア作業の容易さを意味する。導電性接着層と絶縁性接着層とのTMA(熱機械分析)による引っ張り法で求めたTg(ガラス転移点)は、前者が125℃、後者が100℃であった。これはリペア作業において剥離温度を高温下とし、耐熱性の差を利用して剥離するときに有効である。
実施例1の接続部材と同様であるが、絶縁粒子として実施例1の導電粒子の核体であるポリスチレン系粒子を1体積%、導電性接着層(実施例11)、絶縁性接着層(実施例12)、両層(実施例13)にそれぞれ混合分散した。実施例1と同様に評価したところ、接続抵抗、絶縁抵抗、長期信頼性ともに良好であった。絶縁粒子の添加量が少ないので、各実施例で流動性に対する影響は見られなかった。実施例11では、導電粒子の間に絶縁粒子が分散され導電性接着層のみの異方導電性の分解能向上に有効であった。実施例12は、絶縁性接着層の絶縁性保持に有効で、実施例13は、実施例11〜12の両者の特徴を有していた。実施例11と13の絶縁粒子は、電極間で導電粒子と同様に変形保持された。
実施例1の接続部材と同様であるが、導電粒子の表面を絶縁被覆処理を行った。すなわち、平均粒径5μmの導電粒子の表面を、ガラス転移点127℃のナイロン樹脂で厚み約0.2μm被覆し、添加量を10体積%に増加した。実施例1と同様に評価したが、良好な接続特性を示した。本実施例では、電極上の粒子数が著しく増加した。電極接続部は、接続時の熱圧による絶縁層およびバインダの軟化により導通可能であるが、隣接電極列のスペース部は熱圧が少なく導電材料の表面が絶縁層で被覆されたままなので、絶縁性も良好であった。バンプ上の有効粒子数は、全電極で20個以上の確保が可能であった。本構成では、導電材料のバインダに対する濃度を高密度に構成できた。
2 絶縁性接着層
3 導電材料
4 バインダ
5 セパレータ
11 基板
12 突出電極
13 平面電極
14 周囲
15 空隙部
16 頂部
Claims (2)
- 導電材料とバインダとよりなる加圧方向に導電性を有する接着層の少なくとも片面に硬化性絶縁性接着層が形成されてなる回路接続部材であって、
硬化性絶縁性接着層がエポキシ樹脂と硬化剤とを含む光又は熱硬化性材料からなり、
バインダ成分の加熱接続時の溶融粘度が500ポイズ以下であり、かつ、バインダ成分の加熱接続時の溶融粘度が硬化性絶縁性接着層の加熱接続時の溶融粘度以下で、その粘度の差が0〜1000ポイズであり、
剥離可能なセパレータが硬化性絶縁性接着層に接してなる回路接続部材。 - 前記導電材料の粒径が、7μm以下、1μm以上である、請求項1記載の回路接続部材。
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