JP4993880B2 - 異方導電性接着シート及び微細接続構造体 - Google Patents
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Description
イオン捕捉剤粒子の融点は、300℃以上の酸化物系のイオン捕捉剤粒子からなることが好ましい。
上記異方導電性接着シートの製造方法においては、2軸延伸可能なフィルムが長さ10m以上の長尺のフィルムであり、接着シートが長さ10m以上の長尺の接着シートであることが好ましい。
本発明の四は、本発明の三の接続方法により接続された電子回路部品と回路基板を含むことを特徴とする微細接続構造体である。
まず、本発明の異方導電性接着シートにおける導電性粒子について説明する。
導電性粒子としては、貴金属被覆された樹脂粒子、貴金属被覆された金属粒子、金属粒子、貴金属被覆された合金粒子、及び合金粒子の中から選ばれた1種以上を用いることが好ましい。
貴金属被覆された樹脂粒子としては、ポリスチレン、ベンゾグアナミン、ポリメチルメタアクリレート等の球状粒子にニッケル、および金をこの順に被覆したものを用いることが好ましい。
接続するバンプ硬度がビッカース硬度で50Hv未満である場合は、ポリメタアクリレート樹脂等の柔軟な樹脂粒子を用いることが好ましい。また、バンプ硬度が50Hv以上である場合は、ベンゾグアナミン樹脂等の硬質樹脂粒子を用いることが好ましい。
該イオン捕捉剤粒子としては、有機イオン交換体、無機イオン交換体、無機イオン吸着剤等を用いることができるが、耐熱性に優れる無機イオン交換体が好ましい。
該無機イオン交換体としては、ジルコニウム系化合物、ジルコニウムビスマス系化合物、アンチモンビスマス系化合物、マグネシウムアルミニウム化合物を用いることができる。交換するイオンのタイプとしては、陽イオンタイプ、陰イオンタイプ、両イオンタイプがあるが、電極端子のイオンマイグレーション直接の原因になる金属イオン(陽イオン)、電気伝導度を上昇し、金属イオンの生成原因になる陰イオンを両方とも交換できるため両イオンタイプが好ましい。
加熱圧着時の熱の影響を排除するため、イオン捕捉剤粒子は、融点が300℃以上の無機イオン捕捉剤粒子であることが好ましく、融点が高い点で酸化物系のイオン捕捉剤粒子であることがより好ましく、酸化物系のイオン捕捉剤粒子としては含水酸化ビスマス、含水酸化チタン、含水酸化ジルコニウム、含水二酸化マンガン等を挙げることができる。
本発明の異方導電性接着シートは、導電性接着シートの片側表面から厚み方向に沿って導電性粒子の平均粒径の2.0倍以内の領域中に導電性粒子個数の90%以上が存在している。好ましくは95%以上が存在している。
また、イオン捕捉剤粒子についても、導電性接着シートの片側表面から厚み方向に沿って導電性粒子の平均粒径の2.0倍以内の領域中にイオン捕捉剤粒子個数の90%以上が存在している。好ましくは95%以上が存在している。
まず、本発明の異方導電性接着シートを、導電性粒子が存在する面側から光学顕微鏡で拡大した写真を撮影する。次に、任意の20個の導電性粒子を選定し、そのそれぞれの導電性粒子に最も近い6個の導電性粒子との距離を測定し、全体の平均値を求めて、平均粒子間隔とする。イオン捕捉剤粒子の存在位置も上記と同様にして拡大写真から読み取ることができる。
本発明の異方導電性接着シートは、異方導電性接着シートの片側表面から一部または全部の導電性粒子およびイオン捕捉剤粒子の一部分が露出していても差し支えない。
本発明において「導電性粒子が他の導電性粒子と接触せずに存在する」とは、導電性粒子同士が凝集せずに各々単独に存在することを意味する。以下、この意味で「単独に存在する」、「単独粒子」なる表現を用いることがある。本発明においては、導電性粒子の90%以上が他の導電性粒子と接触せずに存在しているが、95%以上が他の導電性粒子と接触せずに存在しているのが、好ましい。
同時2軸連続延伸装置としては、公知のものを使用することができるが、長辺側をチャック金具で固定し、それらの間隔を縦横同時に延伸することにより連続延伸するテンター型延伸機が好ましい。延伸度を調整する方式としては、スクリュー方式、パンタグラフ方式を用いることが可能だが、調整の精度の観点から、パンタグラフ方式がより好ましい。加熱しながら延伸する場合は、延伸部分の手前に予熱ゾーンを設けて、延伸部分の後方に熱固定ゾーンを設けることが好ましい。
本発明の異方導電性接着シートには、さらに絶縁性を増すために絶縁粒子を配合しても差し支えない。
まず、2軸延伸可能なフィルム上に粘着層を設けて積層体を形成し、該積層体の上に平均粒径1〜8μmの導電性粒子を付着させ導電性粒子付着フィルムを作製し、該導電性粒子付着フィルムを該導電性粒子の近接する粒子との平均粒子間隔が導電性粒子の平均粒径の0.5倍以上5倍以下かつ20μm以下となるように2軸延伸して保持し、延伸した状態を保ったまま、その上にイオン捕捉剤粒子を散布し、その後、少なくとも硬化剤及び硬化性の絶縁性樹脂を含んでなる接着シートに導電性粒子およびイオン捕捉剤粒子を転写することにより、本発明の異方導電性接着シートを製造することができる。
接着シートは硬化剤及び硬化性の絶縁性樹脂を含んでなる接着層であり、この接着シートは通常は剥離可能なベースフィルム(保持フィルム)上に形成される。このため、得られる異方導電性接着シートは、通常は剥離可能なベースフィルム上に形成される。
本願明細書では、この異方導電性接着シートとベースフィルムとの積層体を異方導電性接着シートと言うことがある。
該接続方法において、該電子回路部品の微細接続端子の高さは導電性粒子の平均粒子間隔の3〜15倍かつ40μm以下であり、該微細接続端子の間隔は該平均粒子間隔の1〜10倍かつ40μm以下であり、該微細接続端子のピッチは該平均粒子間隔の3〜30倍かつ80μm以下である。該電子回路部品とそれに対応する回路を有する回路基板とは、本発明の異方導電性接着シートを用いて電気的に接続する。
本発明の微細接続構成体を構成する回路基板の材質は、有機基板でも無機基板でも、差し支えない。有機基板としては、ポリイミドフィルム基板、ポリアミドフィルム基板、ポリエーテルスルホンフィルム基板、エポキシ樹脂をガラスクロスに含浸させたリジッド基板、ビスマレイミド−トリアジン樹脂をガラスクロスに含浸させたリジッド基板等を用いることができる。無機基板としては、シリコン基板、ガラス基板、アルミナ基板、窒化アルミ基板等を用いることができる。
次に、実施例および比較例によって本発明を説明する。
フェノキシ樹脂(ガラス転移温度98℃、数平均分子量14000)34g、ビスフェノールA型エポキシ樹脂(エポキシ当量190、25℃粘度、14000mPa・S)29g、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン0.4gを酢酸エチル−トルエンの混合溶剤(混合比1:1)に溶解し、固形分50%溶液とする。
マイクロカプセル型潜在性イミダゾール硬化剤を含有する液状エポキシ樹脂(マイクロカプセルの平均粒径5μm、活性温度125℃)37gを前記固形分50%溶液に配合分散させた。その後、厚さ50μmのポリエチレンテレフタレートフィルム(ベースフィルム)上に塗布し、60℃で15分間送風乾燥し、膜厚18μmのフィルム状の接着シートを得た。
この操作を2回繰り返すことにより、隙間無く単層塗布した導電性粒子付着フィルムを得た。
フェノキシ樹脂(ガラス転移温度98℃、数平均分子量14000)37g、ナフタレン型エポキシ樹脂(エポキシ当量136、半固形)37g、γ−ウレイドプロピルトリメトキシシラン0.06gを酢酸エチル−トルエンの混合溶剤(混合比1:1)に溶解し、固形分50%溶液とする。マイクロカプセル型潜在性イミダゾール硬化剤を含有する液状エポキシ樹脂(マイクロカプセルの平均粒径7μm、活性温度125℃)26gを前記固形分50%溶液に配合分散させた。その後、厚さ50μmのポリエチレンテレフタレートフィルム上に塗布し、60℃で15分間送風乾燥し、膜厚17μmのフィルム状の接着シートを得た。
このフィルムを延伸温度を80℃にする以外は実施例1と同様の方法により2軸延伸装置を用いて縦横にそれぞれ120%延伸して固定した。固定後、イオン捕捉剤粒子として平均粒径2μmのリン酸ジルコニウム(陽イオン交換型、総交換容量6.6meq/g、ナトリウムイオン換算)を2.6g/m2の割合で散布した。その後、この延伸フィルムに前記接着シートをラミネートした後、剥離し、異方導電性接着シートを得た。
フェノキシ樹脂(ガラス転移温度45℃、数平均分子量12000)10g、フェノキシ樹脂(ガラス転移温度98℃、数平均分子量14000)31g、ナフタレン型エポキシ樹脂(エポキシ当量136、半固形)28g、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン0.1gを酢酸エチル−トルエンの混合溶剤(混合比1:1)に溶解し、固形分50%溶液とする。マイクロカプセル型潜在性イミダゾール硬化剤を含有する液状エポキシ樹脂(マイクロカプセルの平均粒径7μm、活性温度125℃)31g、前記固形分50%溶液に配合分散させた。その後、厚さ50μmのポリエチレンテレフタレートフィルム上に塗布し、60℃で15分間送風乾燥し、膜厚15μmのフィルム状の接着シートを得た。
このフィルムを実施例1と同様の方法により2軸延伸装置を用いて縦横にそれぞれ150%延伸して固定した。固定後、イオン捕捉剤粒子として平均粒径1μmの含水酸化ビスマス(陰イオン交換型、総交換容量3.9meq/g、塩素イオン換算)を2.7g/m2の割合で散布した。その後、この延伸フィルムに前記接着シートをラミネートした後、剥離し、異方導電性接着シートを得た。
フェノキシ樹脂(ガラス転移温度98℃、数平均分子量14000)37g、ビスフェノールA型エポキシ樹脂(エポキシ当量190、25℃粘度、14000mPa・S)26g、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン0.3gを酢酸エチル−トルエンの混合溶剤(混合比1:1)に溶解し、固形分50%溶液とする。
マイクロカプセル型潜在性イミダゾール硬化剤を含有する液状エポキシ樹脂(マイクロカプセルの平均粒径5μm、活性温度125℃)37g、平均粒径3.8μmの金めっきプラスチック粒子2.0gを前記固形分50%溶液に配合分散させた。
その後、厚さ50μmのポリエチレンテレフタレートフィルム上に塗布し、60℃で15分間送風乾燥し、膜厚20μmのフィルム状の異方導電性接着シートを得た。
得られた異方導電性接着シートの導電性粒子のうち、無作為に100個を選び、レーザー式の変位計を用いて、異方導電性接着シート表面からの距離を測定した。その結果、導電性粒子は異方導電性接着シートの膜厚方向においてランダムに存在することがわかった。また、測定した導電性粒子100個のうち78%が単独粒子であった。また、表面に露出している粒子は1%であった。
フェノキシ樹脂(ガラス転移温度45℃、数平均分子量12000)36g、ナフタレン型エポキシ樹脂(エポキシ当量136、半固形)38g、γ−ウレイドプロピルトリメトキシシラン0.06gを酢酸エチル−トルエンの混合溶剤(混合比1:1)に溶解し、固形分50%溶液とする。マイクロカプセル型潜在性イミダゾール硬化剤を含有する液状エポキシ樹脂(マイクロカプセルの平均粒径5μm、活性温度125℃)26g、平均粒径3.2μmの金めっき銅粒子6.0g、イオン捕捉剤粒子として平均粒径2μmのリン酸ジルコニウム(陽イオン交換型、総交換容量6.6meq/g、ナトリウムイオン換算)15gを前記固形分50%溶液に配合分散させた。その後、厚さ50μmのポリエチレンテレフタレートフィルム上に塗布し、60℃で15分間送風乾燥し、膜厚20μmのフィルム状の異方導電性接着シートを得た。
得られた異方導電性接着シートの導電性粒子のうち、無作為に100個を選び、レーザー式の変位計を用いて、異方導電性接着シート表面からの距離を測定した。その結果、導電性粒子は異方導電性接着シートの膜厚方向においてランダムに存在することがわかった。また、測定した導電性粒子100個のうち57%が単独粒子であった。
次に、上記実施例及び比較例で得た異方導電性接着シートの特性を評価する方法について述べる。
縦横が1.6mm×15.1mmのシリコン片(厚み0.5mm)全面に酸化膜を形成後、外辺部から40μm内側に横74.5μm、縦120μmのアルミ薄膜(1000Å)をそれぞれが0.1μm間隔になるように長辺側に各々175個、短辺側に各々16個形成する。それらアルミ薄膜上に15μm間隔になるように横25μm、縦100μmの金バンプ(厚み15μm)をそれぞれ2個ずつ形成するために、それぞれの金バンプ配置個所の外周部から7.5μm内側に横10μm、縦85μmの開口部を残す以外の部分にポリイミドの保護膜を常法により前記開口部以外の全面に形成する。その後、前記金バンプを形成し、試験チップとする。
厚み0.7mmの無アルカリガラス上に前記アルミ薄膜上の金バンプが隣接するアルミ薄膜上の金バンプと対になる位置関係で接続されるようにインジウム亜鉛酸化物膜(1500Å)の接続パッド(横66μm、縦120μm)を形成する。20個の金バンプが接続される毎に前記接続パッドにインジウム亜鉛酸化物薄膜の引き出し配線を形成し、引出し配線上はアルミニウム−チタン薄膜(チタン1%、3000Å)を形成し、接続評価基板とする。前記接続評価基板上に、前記接続パッドがすべて覆われるように、幅2mm、長さ17mmの異方導電性接着シートの該導電性粒子の存在する側を仮張りし、2.5mm幅の圧着ヘッドを用いて、80℃、0.3MPa、3秒間加圧した後、ポリエチレンテレフタレートのベースフィルムを剥離する。そこへ、前記接続パッドと金バンプの位置が合うように試験チップを載せ、210℃、5秒間2.0MPa加圧圧着する。圧着後、前記引出し配線間(金バンプ20個のデイジーチェイン)の抵抗値を四端子法の抵抗計で抵抗測定し、接続抵抗値とする。
厚み0.7mmの無アルカリガラス上に前記アルミ薄膜上の2個の金バンプがそれぞれ接続されるような位置関係にインジウム亜鉛酸化物膜(1500Å)の接続パッド(横65μm、縦120μm)を形成する。前記接続パッドを1個おきに5個接続できるようにインジウム亜鉛酸化物薄膜の接続配線を形成し、さらにそれらと対になり、櫛型パターンを形成するように1個おきに5個接続できるようにインジウム亜鉛酸化物薄膜の接続配線を形成する。それぞれの接続配線にインジウム亜鉛酸化物薄膜の引出し配線を形成し、引き出し配線上にアルミニウム−チタン薄膜(チタン1%、3000Å)を形成して、絶縁性評価基板とする。前記絶縁性評価基板上に、前記接続パッドがすべて覆われるように、幅2mm、長さ17mmの異方導電性接着シートを仮張りし、2.5mm幅の圧着ヘッドを用いて、80℃、0.3MPa、3秒間加圧した後、ポリエチレンテレフタレートのベースフィルムを剥離する。そこへ、前記接続パッドと金バンプの位置が合うように試験チップを載せ、200℃、10秒間1.2MPa加圧圧着し、絶縁抵抗試験基板とする。
この絶縁抵抗試験基板を85℃、85%相対湿度中に保持しながら、定電圧定電流電源を用いて、対になる引き出し配線間に35Vの直流電圧を印加する。この配線間の絶縁抵抗を5分間毎に測定し、絶縁抵抗値が10MΩ以下になるまでの時間を測定し、その値を絶縁低下時間とする。この絶縁低下時間が240時間未満の場合を×、240時間以上の場合を○とする。
2 イオン捕捉剤粒子
3 貴金属被覆
4 樹脂粒子
5 導電性粒子
Claims (11)
- 少なくとも硬化剤、硬化性の絶縁性樹脂、導電性粒子及びイオン捕捉剤粒子からなる異方導電性接着シートであって、異方導電性接着シートの片側表面から厚み方向に沿って導電性粒子の平均粒径の2.0倍以内の領域中に導電性粒子個数の90%以上、イオン捕捉剤粒子個数の90%以上が存在し、かつ、導電性粒子の90%以上が他の導電性粒子と接触せずに存在しており、近接する導電性粒子同士の平均粒子間隔が導電性粒子の平均粒径の0.5倍以上5倍以下であり、かつイオン捕捉剤粒子の平均粒径が導電性粒子の平均粒径より小さいことを特徴とする異方導電性接着シート。
- 導電性粒子の平均粒径が1〜8μmであり、近接する導電性粒子同士の平均粒子間隔が20μm以下であり、かつ、異方導電性接着シートの厚みが該平均粒子間隔の1.5倍以上40μm以下であることを特徴とする請求項1に記載の異方導電性接着シート。
- 導電性粒子が、貴金属被覆された樹脂粒子、貴金属被覆された金属粒子、金属粒子、貴金属被覆された合金粒子、及び合金粒子からなる群から選ばれる少なくとも1種の導電性粒子であることを特徴とする請求項1または2に記載の異方導電性接着シート。
- イオン捕捉剤粒子の平均粒径が導電性粒子の平均粒径の0.05倍以上0.9倍以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の異方導電性接着シート。
- イオン捕捉剤粒子個数が導電性粒子個数の0.5倍から20倍の範囲であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の異方導電性接着シート。
- イオン捕捉剤粒子が、融点300℃以上の酸化物系のイオン捕捉剤粒子からなることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の異方導電性接着シート。
- 2軸延伸可能なフィルム上に粘着層を設けて積層体を形成し、該積層体の上に平均粒径1〜8μmの導電性粒子を付着させて導電性粒子付着フィルムを作製し、該導電性粒子付着フィルムを該導電性粒子同士の平均粒子間隔が該導電性粒子の平均粒径の0.5倍以上5倍以下になるように2軸延伸して保持し、2軸延伸して保持した導電性粒子付着フィルムの上にイオン捕捉剤粒子を散布して該導電性粒子間にイオン捕捉剤粒子を付着させた後、少なくとも硬化剤、及び硬化性の絶縁性樹脂を含んでなる接着シートに該導電性粒子及び該イオン捕捉剤粒子を転写して異方導電性接着シートを作製する工程を含むことを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の異方導電性接着シートの製造方法。
- 2軸延伸可能なフィルムが長さ10m以上の長尺のフィルムであり、接着シートが長さ10m以上の長尺の接着シートである請求項7に記載の異方導電性接着シートの製造方法。
- 微細接続端子を有する電子回路部品と回路基板とを請求項1〜6のいずれか1項に記載の異方導電性接着シートで電気的に接続する接続方法において、微細接続端子の高さが近接する導電性粒子の平均粒子間隔の3〜15倍かつ40μm以下であり、該微細接続端子の間隔が該平均粒子間隔の1〜10倍かつ40μm以下であり、該微細接続端子のピッチが該平均粒子間隔の3〜30倍かつ80μm以下であることを特徴とする接続方法。
- 微細接続端子を有する電子回路部品と回路基板とを請求項1〜6のいずれか1項に記載の異方導電性接着シートで電気的に接続する接続方法において、電気化学的にイオン化しやすい材質からなる端子側に、該異方導電性接着シートの該導電性粒子及びイオン捕捉剤粒子を多く含む面を配して接続することを特徴とする接続方法。
- 請求項9または10に記載の方法により接続された電子回路部品と回路基板を含むことを特徴とする微細接続構造体。
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