JP4657047B2 - 接続部材 - Google Patents
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- Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)
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Description
この分野では、回路接続部の信頼性を考慮して、接着剤として、エポキシ系などの熱硬化性接着剤が使用されている。これら接着剤での接続後、電気的な接続不良や回路、電気部品の不良が起こると、回路間を剥がした後、溶剤などで接着剤を除去して、再利用されることが一般的に行われ、接着剤には、高い信頼性を維持したままで、簡便に再利用できること、即ち、リペア性が求められている。これに対し、接着剤組成物中にアクリルポリマー等の熱可塑性樹脂を配合する試みが成されている(特許文献4)。
これに対し、導電粒子が樹脂で連結されている導電粒子密集域を、接続すべき電極の中心点と一致する様に配置した接続部材が検討されている(特許文献6)。
上記課題を解決するために本願出願以前に行われた上記開示の技術では、例えば、特許文献4では、接着剤組成物中にアクリルポリマーを配合するため、リペア性を発現するには多量のアクリルポリマーが必要である上、接着剤全体にアクリルポリマーが存在することとなり、信頼性の低下を招く場合があり、特許文献6では、リペア性を向上する効果に乏しい上に、接続時に導電粒子の密集域全体が流動してしまう場合があり、その場合、折角電極パターンにあわせて配置した導電粒子の密集域が電極位置とは異なる場所で接続され、接続信頼性が確保できず、更に、接続すべき電極パターンにあわせて、接続部材も準備する必要があり、在庫管理の観点からも改良が求められる等、満足の行くものが得られていなかった。
即ち、本発明は、下記の通りである。
1)剥離可能な基材上に形成された、絶縁性接着剤と該絶縁性接着剤中で相互に隔てられて配置された複数の導電粒子より構成される接続部材であって、個々の導電粒子が平均2個以上の他の導電粒子とそれぞれ独立にアクリルポリマーで連結され、該導電粒子を頂点、アクリルポリマーを辺とする多角形が互いに連結しあった蜘蛛の巣状の構造をとっていることを特徴とする接続部材。
本発明の接続部材は、剥離可能な基材上に形成された、絶縁性接着剤と該絶縁性接着剤中で相互に隔てられて配置されアクリルポリマーで連結された複数の導電粒子より構成されている。
本発明に用いられる導電粒子としては、金属粒子、炭素からなる粒子や高分子核材に金属薄膜を被覆した粒子等を用いることができる。
金属粒子としては、例えば、金、銀、銅、ニッケル、アルミニウム、亜鉛、錫、鉛、半田、インジウム、パラジウム等の単体や、2種以上のこれらの金属が層状あるいは傾斜状に組み合わされている粒子が例示される。
導電粒子の平均径は、接続しようとする隣接電極間距離よりも小さい必要があると共に、接続する電子部品の電極高さのバラツキよりも大きいことが好ましい。そのために導電粒子の平均径は、0.3μm以上30μm未満の範囲が好ましく、更に好ましくは0.5μm以上20μm未満、更に好ましくは0.7μm以上15μm未満、更に好ましくは1μm以上10μm未満、更に好ましくは2μm以上7μm未満である。導電粒子の粒子径分布の標準偏差は平均粒子径の50%以下が好ましい。
電極毎の接続抵抗のバラツキを小さくするために、導電粒子を高い配列性をもって配置することが好ましい。各導電粒子の粒子間距離の変動係数を配列性の尺度とすると、その値は0.6以下が好ましく、更に好ましくは0.002以上0.5以下であり、一層好ましくは0.005以上0.45以下、更に好ましくは0.01以上0.4以下、更に好ましくは0.02以上0.35以下である。
ここで独立にとは、1組2個の導電粒子が1本の線状アクリルポリマーで連結され、別の導電粒子とは別の線状アクリルポリマーで連結されていることを意味し、面状や立体状のアクリルポリマーに複数の導電粒子が固定されているものとは異なることを意味する。好ましくは、導電粒子を頂点、アクリルポリマーを辺とする多角形が互いに連結しあった蜘蛛の巣状の構造をとっている。この様な構造をとることで、複数の導電粒子が連結され、接続時に導電粒子の流動が抑制され好ましく、更に、アクリルポリマーが面内に広く分布することができるため、リペア性を向上することができる。
本発明において、個々の導電粒子が連結している導電粒子の数は平均2個以上であり、好ましくは2個以上10個以下、より好ましくは2.5個以上8個以下、一層好ましくは2.7個以上7個以下、更に一層好ましくは3個以上6個以下である。平均2個以上の導電粒子と連結することで導電粒子は接続時に流動しにくくなり好ましい。
本発明においては、アクリルポリマーは導電粒子間で線状に形成されているが、線状アクリルポリマーの最大幅は導電粒子径の2倍以下が好ましい。より好ましくは、0.1〜1.8倍であり、更に好ましくは0.2〜1.6倍、一層好ましくは0.3〜1.4倍、更に一層好ましくは0.4〜1.2倍である。
絶縁性接着剤には、さらに、絶縁粒子、充填剤、軟化剤、促進剤、老化防止剤、着色剤、難燃化剤、チキソトロピック剤、カップリング剤等を含有させることもできる。絶縁粒子や充填剤を含有する場合、これらの最大径は導電粒子の平均粒径未満であることが好ましい。カップリング剤としては、ケチミン基、ビニル基、アクリル基、アミノ基、エポキシ基及びイソシアネート基含有シランカップリング剤が、接着性の向上の点から好ましい。
絶縁性接着剤はフィルム状であることが好ましい。その厚みは5μm以上50μm以下が好ましく、更に好ましくは6μm以上35μm以下、更に好ましくは7μm以上25μm以下、更に好ましくは8μm以上20μm以下である。
絶縁性接着剤は単一組成であっても構わないし、異なる組成の接着剤が2層以上積層されていても構わない。単一組成のほうが、内部応力の蓄積がなく好ましい。
絶縁性接着剤の製造は、例えば、各成分を溶剤中で混合、塗工液を作成し、剥離可能な基材上にアプリケーター塗装等により塗工、オーブン中で溶剤を揮散させることにより製造できる。
本発明の接続部材は、剥離可能な基材上に形成される。剥離可能な基材としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリエステル、ナイロン、塩化ビニル、ポリビニルアルコール等のフィルムや、これらフィルムをシリコーン処理、フッ素処理、アルキド処理やコロナ処理等をして剥離性を制御したフィルム等の基材が挙げられる。
本発明の接続部材は、例えば、枚葉タイプの形態や長尺タイプの形態のものが挙げられる。
導電粒子をアクリルポリマーで連結する方法としては、例えば、アクリルポリマー上に、導電粒子を単層に充填し、アクリルポリマーの凝集を起こさせながら延伸し、凝集力と延伸力のバランスを取ることによって、導電粒子の連結構造を作ることができる。具体的には、例えば、フィルム状のアクリルポリマーや、延伸可能な基材上に好ましくは導電粒子径の30%〜200%の厚みで塗布されたアクリルポリマーの表面または内部に導電粒子を単層として充填する。単層として形成する方法としては、例えば、アクリルポリマー表面が粘着性を有する条件で、その表面を覆う以上に導電粒子を配置し、その後アクリルポリマー層に到達していない導電粒子をエアーブロー等により排除することにより得ることができる。必要に応じて、単層に配置した導電粒子をアクリルポリマー内に埋め込むことができる。
延伸は縦方向延伸と横方向延伸の両方が行われる、所謂二軸延伸法であり、例えば、クリップ等でフィルムの2辺または4辺を挟んで引っ張る方法や、2以上のロールで挟んでロールの回転速度を変えることで延伸する方法等が挙げられる。延伸は縦方向と横方向を同時に延伸する同時二軸延伸でも良いし、一方向を延伸した後、他方を延伸する逐次二軸延伸でも良い。延伸した後に、熱や光でアクリルポリマーや併用されたその他のポリマーの硬化反応を進行させることができる。
アクリルポリマーで連結された導電粒子を絶縁性接着剤中に埋め込む方法としては、剥離可能な基材上に形成された絶縁性接着剤上にアクリルポリマーで連結された導電粒子を重ね、熱ロールやラミネーターを用いて、絶縁性接着剤中に埋め込む方法が例示される。導電粒子は絶縁性接着剤中に完全に埋め込まれても良いし、導電粒子の一部が埋め込まれていても構わない。必要に応じて用いた延伸可能な基材は、必要に応じ剥離される。
本発明の接続部材は所望の幅にスリットしてから使用しても良い。
[実施例1]
100μm無延伸ポリプロピレンフィルム上にブレードコーターを用いて酢酸エチルで樹脂分3質量%に希釈したアクリルポリマーを塗布、80℃で10分間乾燥し、粘着性を有するアクリルポリマーを厚さ3μmで形成した。ここで用いたアクリルポリマーは、アクリル酸メチル62質量部、アクリル酸−2−エチルヘキシル30.6質量部、アクリル酸−2−ヒドロキシエチル7質量部、アクリル酸0.4質量部を、酢酸エチル233質量部中で、アゾビスイソブチロニトリル0.2質量部を開始剤とし、窒素ガス気流中65℃で8時間重合して得られた重量平均分子量が95万のものである。尚、重量平均分子量はゲル浸透クロマトグラフ法(GPC)により測定した(以下同じ)。
次に、この導電粒子がアクリルポリマー層に保持されたポリプロピレンフィルムを、試験用二軸延伸装置を用いて、135℃で、縦横共に6%/秒の比率で1.5倍に延伸した後、延伸比率を2%/秒に落として、初期値の2.5倍まで延伸し、徐々に室温まで冷却し、アクリルポリマーで連結された導電粒子を得た。
次に、リペア性を評価した。接続されているITOガラス基板とベアチップの1組みをアセトンに30分間浸漬した後、ベアチップをITOガラス基板から剥離した。ITOガラス基板に残存する接続部材を、アセトンを染み込ませた綿棒で拭き取るのに要した時間をリペア性の指標とした所、リペア性は25秒であり、優れたリペア性を示した。
200μm無延伸ポリプロピレンフィルム上にブレードコーターを用いて酢酸エチルで樹脂分3質量%に希釈したアクリルポリマーを塗布、80℃で10分間乾燥し、粘着性を有するアクリルポリマーを厚さ2μmで形成した。ここで用いたアクリルポリマーは、アクリル酸メチル67.1質量部、アクリル酸−2−エチルヘキシル10.9質量部、アクリル酸−2−ヒドロキシエチル3.5質量部、アクリル酸3.5質量部、アクリロニトリル15質量部を、酢酸エチル233質量部中で、アゾビスイソブチロニトリル0.25質量部を開始剤とし、窒素ガス気流中65℃で8時間重合して得られた重量平均分子量が60万のものである。
このアクリルポリマー上に、直径2.5μmの導電粒子を充填した後、エアーブローによりアクリルポリマーに到達していない導電粒子を排除し、全面積に対する導電粒子の充填面積率で定義される充填率が59%の単層導電粒子層が形成された。ここで導電粒子はベンゾグアナミン系樹脂をコアとし、その表層に無電解メッキで0.12μmのニッケル層を形成し、更に電気メッキで0.02μmの金層を形成した、長軸に対する短軸の比が0.95、粒径の標準偏差が0.2μmのものを用いた。
次に、このアクリルポリマーで連結された導電粒子を実施例1で用いた絶縁性接着剤上に載せた後、熱ロールを使って導電粒子を絶縁性接着剤に埋め込んだ。その後ポリプロピレンフィルムを剥離し、本発明の接続部材−2を得た。
得られた接続部材−2をマイクロスコープで観察した結果、導電粒子は相互に隔てられて配置し、個々の導電粒子は平均3.9個の他の導電粒子とそれぞれ独立にアクリルポリマーで連結された構造を有し、アクリルポリマーで連結された導電粒子はフィルム状の絶縁性接着剤の表面層に完全に埋め込まれており、導電粒子の上には絶縁性接着剤層が約0.1μm存在していた。またマイクロスコープで得られた画像から、画像処理ソフトを用いて、導電粒子の近接6粒子との中心間距離の平均値およびその変動係数を求めた結果、平均値が8.3μm、変動係数が0.48であった。
実施例1で用いた導電粒子を、帯電させた後気流と共に飛散させ、実施例1で用いたセパレーター付のフィルム状絶縁性接着剤の表面に付着させ、その上に、50μmPET製のカバーフィルムを被せてロールで導電粒子を絶縁性接着剤中に埋め込んだ後、カバーフィルムを剥離し、接続部材−3を得た。この接続部材をマイクロスコープで観察し、得られた画像から、画像処理ソフトを用いて、導電粒子の近接6粒子との中心間距離の平均値およびその変動係数を求めた結果、平均値が9.7μm、変動係数が0.61であった。
次に該接続部材−3を用いて実施例1と同様にしてベアチップとITOガラス基板を接続し、接続後の金バンプとITO電極間に挟まれている導電粒子をカウントした結果、平均が5.7個、標準偏差3.1個であり、最小接続間粒子数は−3.6個であった。このことから確率的に導電粒子が存在しない接続箇所が発生し、安定した接続が期待できないことが判る。
更に、実施例1と同様にして、接続信頼性とリペア性を評価した結果、配線抵抗を含む導通抵抗、絶縁抵抗ともに109 Ω以上であり、80対の櫛型電極間でショートの発生がなかったものの、300対の何れかで電極がオープンと成っており、導電粒子がアクリルポリマーで連結した構造をしていない接続部材−3ではファインピッチ接続は不向きであった。
更に、リペア性を評価したところ120秒以内で接続部材は剥離できず、リペア性に劣っていた。
Claims (1)
- 剥離可能な基材上に形成された、絶縁性接着剤と該絶縁性接着剤中で相互に隔てられて配置された複数の導電粒子より構成される接続部材であって、個々の導電粒子が平均2個以上の他の導電粒子とそれぞれ独立にアクリルポリマーで連結され、該導電粒子を頂点、アクリルポリマーを辺とする多角形が互いに連結しあった蜘蛛の巣状の構造をとっていることを特徴とする接続部材。
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