JP6271048B2 - 異方性導電フィルム、接続方法、及び接合体 - Google Patents
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Description
しかし、この提案の技術を異方性導電フィルムに適用しても、低温での接続において導通抵抗及び導電性粒子の潰れが不十分になるという問題、及び異方性導電フィルムをリールに巻き取った際に、端部から前記異方性導電フィルムがはみ出すという問題の全てを解決することはできない。
<1> 第1の電子部品の端子と第2の電子部品の端子とを異方性導電接続させる異方性導電フィルムであって、
膜形成樹脂と、硬化性樹脂と、硬化剤と、導電性粒子とを含有し、
前記膜形成樹脂が、結晶性樹脂と、非晶性樹脂とを含有することを特徴とする異方性導電フィルムである。
<2> 結晶性樹脂と非晶性樹脂との質量比率(結晶性樹脂:非晶性樹脂)が、90:10〜10:90である前記<1>に記載の異方性導電フィルムである。
<3> 結晶性樹脂が、結晶性ポリエステル樹脂であり、
非晶性樹脂が、非晶性ポリエステルウレタン樹脂、非晶性フェノキシ樹脂、及び非晶性ポリウレタン樹脂の少なくともいずれかである前記<1>から<2>のいずれかに記載の異方性導電フィルムである。
<4> 非晶性樹脂が、非晶性ポリエステルウレタン樹脂である前記<1>から<3>のいずれかに記載の異方性導電フィルムである。
<5> 第1の電子部品の端子と第2の電子部品の端子とを異方性導電接続させる接続方法であって、
前記第2の電子部品の端子上に前記<1>から<4>のいずれかに記載の異方性導電フィルムを配置する第1の配置工程と、
前記異方性導電フィルム上に前記第1の電子部品を、前記第1の電子部品の端子が前記異方性導電フィルムと接するように配置する第2の配置工程と、
前記第1の電子部品を加熱押圧部材により加熱及び押圧する加熱押圧工程とを含むことを特徴とする接続方法である。
<6> 端子を有する第1の電子部品と、端子を有する第2の電子部品と、前記第1の電子部品と前記第2の電子部品との間に介在して前記第1の電子部品の端子と前記第2の電子部品の端子とを電気的に接続する異方性導電フィルムの硬化物とを有し、
前記異方性導電フィルムが、前記<1>から<4>のいずれかに記載の異方性導電フィルムであることを特徴とする接合体である。
本発明の異方性導電フィルムは、膜形成樹脂と、硬化性樹脂と、硬化剤と、導電性粒子とを少なくとも含有し、更に必要に応じて、その他の成分を含有する。
前記異方性導電フィルムは、第1の電子部品の端子と第2の電子部品の端子とを異方性導電接続させる異方性導電フィルムである。
前記膜形成樹脂は、結晶性樹脂と、非晶性樹脂とを含有する。
前記結晶性樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、結晶性ポリエステル樹脂、結晶性ポリウレタン樹脂、結晶性ポリオレフィン樹脂、結晶性ポリアミド樹脂、結晶性ポリスチレン樹脂などが挙げられる。これらの中でも、接着性、及び電気絶縁性の点から、結晶性ポリエステル樹脂が好ましい。
これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記数平均分子量は、例えば、ゲル浸透クロマトグラフィー測定(GPC、ポリスチレン換算)により求めることができる。
前記融点は、例えば、示差走査熱量分析(DSC)により測定できる。
前記非晶性樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、導電性粒子の潰れの点、及び前記異方性導電フィルムをリールに巻き取った際に、端部から前記異方性導電フィルムがはみ出すことを防ぐ点で、非晶性ポリエステルウレタン樹脂、非晶性フェノキシ樹脂、及び非晶性ポリウレタン樹脂の少なくともいずれかが好ましく、非晶性ポリエステルウレタン樹脂がより好ましい。
前記非晶性ポリエステルウレタン樹脂としては、例えば、ウレタン変性された非晶性ポリエステル樹脂などが挙げられる。
前記数平均分子量は、例えば、ゲル浸透クロマトグラフィー測定(GPC、ポリスチレン換算)により求めることができる。
前記ガラス転移温度は、例えば、示差走査熱量分析(DSC)により測定できる。
前記硬化性樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、エポキシ樹脂、アクリレートなどが挙げられる。
前記エポキシ樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、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が挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記アクリレートには、メタクリレートも含まれる。
前記アクリレートとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、メチルアクリレート、エチルアクリレート、イソプロピルアクリレート、イソブチルアクリレート、リン酸アクリレート、エポキシアクリレート、エチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ジメチロールトリシクロデカンジアクリレート、テトラメチレングリコールテトラアクリレート、2−ヒドロキシ−1,3−ジアクリロキシプロパン、2,2−ビス[4−(アクリロキシメトキシ)フェニル]プロパン、2,2−ビス[4−(アクリロキシエトキシ)フェニル]プロパン、ジシクロペンテニルアクリレート、トリシクロデカニルアクリレート、トリス(アクリロキシエチル)イソシアヌレート、ウレタンアクリレートなどが挙げられる。また、これらのアクリレートをメタクリレートにしたものも挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記硬化剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、イミダゾール類、有機過酸化物、アニオン系硬化剤、カチオン系硬化剤などが挙げられる。
前記イミダゾール類としては、例えば、2−エチル4−メチルイミダゾールなどが挙げられる。
前記有機過酸化物としては、例えば、ラウロイルパーオキサイド、ブチルパーオキサイド、ベンジルパーオキサイド、ジラウロイルパーオキサイド、ジブチルパーオキサイド、パーオキシジカーボネート、ベンゾイルパーオキサイドなどが挙げられる。
前記アニオン系硬化剤としては、例えば、有機アミン類などが挙げられる。
前記カチオン系硬化剤としては、例えば、スルホニウム塩、オニウム塩、アルミニウムキレート剤などが挙げられる。
前記導電性粒子としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、金属粒子、金属被覆樹脂粒子などが挙げられる。
これらの中でも、ニッケル、銀、銅が好ましい。これらの金属粒子は、表面酸化を防ぐ目的で、その表面に金、パラジウムを施していてもよい。更に、表面に金属突起や有機物で絶縁皮膜を施したものを用いてもよい。
前記樹脂粒子への金属の被覆方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、無電解めっき法、スパッタリング法などが挙げられる。
前記樹脂粒子の材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、スチレン−ジビニルベンゼン共重合体、ベンゾグアナミン樹脂、架橋ポリスチレン樹脂、アクリル樹脂、スチレン−シリカ複合樹脂などが挙げられる。
前記平均粒子径は、任意に10個の導電性粒子について測定した粒子径の平均値である。
前記粒子径は、例えば、走査型電子顕微鏡観察により測定できる。
前記その他の成分としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、シランカップリング剤、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が挙げられる。前記その他の成分の添加量は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記第1の電子部品及び前記第2の電子部品としては、前記異方性導電フィルムを用いた異方性導電接続の対象となる、端子を有する電子部品であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ガラス基板、フレキシブル基板、リジッド基板、IC(Integrated Circuit)チップ、TAB(Tape Automated Bonding)、液晶パネルなどが挙げられる。前記ガラス基板としては、例えば、Al配線形成ガラス基板、ITO(酸化インジウムスズ)配線形成ガラス基板などが挙げられる。前記ICチップとしては、例えば、フラットパネルディスプレイ(FPD)における液晶画面制御用ICチップなどが挙げられる。
本発明の接続方法は、第1の配置工程と、第2の配置工程と、加熱押圧工程とを少なくとも含み、更に必要に応じて、その他の工程を含む。
前記接続方法は、第1の電子部品の端子と第2の電子部品の端子とを異方性導電接続させる方法である。
前記第1の配置工程としては、前記第2の電子部品の端子上に本発明の前記異方性導電フィルムを配置する工程であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記第2の配置工程としては、前記異方性導電フィルム上に前記第1の電子部品を、前記第1の電子部品の端子が前記異方性導電フィルムと接するように配置する工程であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記加熱押圧工程としては、前記第1の電子部品を加熱押圧部材により加熱及び押圧する工程であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記加熱押圧部材としては、例えば、加熱機構を有する押圧部材などが挙げられる。前記加熱機構を有する押圧部材としては、例えば、ヒートツールなどが挙げられる。
前記加熱の温度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、100℃〜140℃が好ましい。
前記押圧の圧力としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、0.5MPa〜10MPaが好ましい。
前記加熱及び押圧の時間としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、0.5秒間〜10秒間が好ましい。
本発明の接合体は、第1の電子部品と、第2の電子部品と、異方性導電フィルムの硬化物とを少なくとも有し、更に必要に応じて、その他の部材を有する。
前記異方性導電フィルムの硬化物は、前記第1の電子部品と前記第2の電子部品との間に介在して前記第1の電子部品の端子と前記第2の電子部品の端子とを電気的に接続している。
<異方性導電フィルムの作製>
結晶性ポリエステル樹脂(商品名:SP−185、日本合成化学工業株式会社製、膜形成樹脂)45質量部、非晶性ポリエステルウレタン樹脂(商品名:UR−1400、東洋紡株式会社、膜形成樹脂)5質量部、ウレタンアクリレート(商品名:M−1600、東亞合成株式会社製、硬化性樹脂)28質量部、多官能アクリレート(商品名:M−315、東亞合成株式会社製、硬化性樹脂)20質量部、リン酸アクリレート(商品名:PM−2、日本化薬株式会社製、硬化性樹脂)2質量部、ジラウロイルパーオキサイド(商品名:パーロイルL、日油株式会社製、硬化剤)5質量部、Ni金属粒子(パーレインコ社製、平均粒子径:4μm、導電性粒子)2質量部、及びトルエンを混合し、固形分50質量%の異方性導電組成物を得た。
得られた異方性導電組成物を、50μm厚みのPET(ポリエチレンテレフタレート)フィルム上に乾燥後の平均厚みが20μmとなるように塗布し、80℃で10分間乾燥させ、異方性導電フィルムを作製した。
異方性導電フィルムが形成されたPETフィルムを幅2.0mm×長さ100mにスリットし、コアの直径が2.54mmのリールに0.2N/mm2のテンションで巻き取り、室温で1日放置した。外観観察により、以下の評価基準で評価した。結果を表1に示す。
〔評価基準〕
◎:異方性導電フィルムのはみ出しが確認されない。
○:異方性導電フィルムのはみ出しがあるが、平均0.5層未満
△:異方性導電フィルムのはみ出しが平均0.5層以上平均1.0層未満
×:異方性導電フィルムのはみ出しが平均1.0層以上
なお、はみ出しの平均層数とは、はみ出しが見られる平均の層数を示し、リールにおけるはみ出しの数を、巻き取った際の層数で割って算出した。はみ出しの平均層数が少ないほど、はみ出しが少なく優れていることを示す。例えば、層数が10層で、はみ出しが10箇所の場合、はみ出しの平均層数は、1.0層であり、層数が10層で、はみ出しが5箇所の場合、はみ出しの平均層数は、0.5層である。
以下の方法により接合体を製造し、以下に示す評価を行った。結果を表1に示す。
第2の電子部品として、プリント配線板〔0.4mmピッチ(ライン/スペース=0.2/0.2)、銅パターン厚み35μm、ニッケル/金めっき処理、基材厚み1.0mm〕を用いた。
第1の電子部品として、フレキシブルプリント基板〔0.4mmピッチ(ライン/スペース=0.2/0.2)、ポリイミド厚み25μm、銅パターン厚み12μm、ニッケル/金めっき処理〕を用いた。
前記第2の電子部品の端子上に、上記で得られた異方性導電フィルム(フィルム幅2.0mm)を配置した。続いて、前記異方性導電フィルム上に、前記第1の電子部品を配置した。続いて、緩衝材(シリコーンラバー、厚み0.2mm)を介して、加熱ツール(幅2.0mm)により130℃、4MPa、5秒間の条件で、前記第1の電子部品を加熱及び押圧し、接合体を得た。
得られた接合体の初期抵抗値を以下の方法で測定し、評価を行った。
デジタルマルチメーター(品番:デジタルマルチメーター34401A、アジレント社製)を用いて4端子法にて電流1mAを流したときの抵抗値を測定した。30チャンネルについて抵抗値を測定し、最大の抵抗値を以下の評価基準で評価した。結果を表1に示す。
〔評価基準〕
○:抵抗値が2Ω未満
△:抵抗値が2Ω以上10未満
×:抵抗値が10Ω以上
異方性導電フィルムに含まれる導電性粒子について、金属顕微鏡(オリンパス株式会社製、商品名:MX51)を用いて、異方性導電接続前の前記導電性粒子の直径を測定し、次に異方性導電接続後の前記導電性粒子の短手方向の長さを測定し、下記式(1)から導電性粒子の潰れ具合を求めた。
導電性粒子の潰れ具合(%)=(異方性導電接続後の導電性粒子の短手方向の長さ/異方性導電接続前の導電性粒子の直径)×100・・・・・・・・・・・・・・式(1)
なお、異方性導電接続後の導電性粒子の短手方向の長さは、異方性導電接続時における第1の電子部品と第2の電子部品とに直交する方向(接続方向)の前記導電性粒子の長さとした。
そして、第1の電子部品の端子及び第2の電子部品の端子が接続された接続箇所100ヶ所について、全ての導電性粒子の潰れ具合を測定し、潰れ具合が50%を超える(前記式(1)で得られる「導電性粒子の潰れ具合(%)」が50%未満になる)導電性粒子を潰れた導電性粒子として、その割合を求め、以下の評価基準で評価した。
〔評価基準〕
◎:潰れた導電性粒子の数が90%以上
○:潰れた導電性粒子の数が80%以上90%未満
△:潰れた導電性粒子の数が50%以上80%未満
×:潰れた導電性粒子の数が50%未満
実施例1において、膜形成樹脂、硬化性樹脂、及び硬化剤の組成、及び配合量(含有量と同じ)を、表1〜表3に記載の組成、及び配合量に変更した以外は、実施例1と同様にして、異方性導電フィルムを作製し、評価に供した。結果を、表1〜表3に示す。
上記配合量(含有量)は、商品に溶剤が含まれている場合は、溶剤分を除いた配合量(含有量)である。
表1〜表3に記載の各種品名の詳細は以下のとおりである。
SP−185:結晶性ポリエステル樹脂、日本合成化学工業株式会社製、数平均分子量20,000、融点95℃
アロンメルトPES−111:結晶性ポリエステル樹脂、東亞合成株式会社製、融点110℃、ガラス転移温度0℃
UR−1400:非晶性ポリエステルウレタン樹脂、東洋紡株式会社製、数平均分子量40,000、ガラス転移温度83℃
YP−50:非晶性フェノキシ樹脂、新日鐵化学株式会社製、数平均分子量10,000、ガラス転移温度100℃
ニッポラン5196:非晶性ポリウレタン樹脂、日本ポリウレタン工業株式会社製、数平均分子量20,000、ガラス転移温度−27℃
M−1600:ウレタンアクリレート、東亞合成株式会社製
M−315:多官能アクリレート、東亞合成株式会社製
PM−2:リン酸アクリレート、日本化薬株式会社製
脂環式エポキシ樹脂:CEL2021P、株式会社ダイセル製
パーロイルL:ジラウロイルパーオキサイド、日油株式会社製
カチオン系硬化剤:SI−60L、三新化学工業株式会社製
Ni金属粒子:導電性粒子、バーレインコ社製、平均粒子径4μm
結晶性樹脂と非晶性樹脂との質量比(結晶性樹脂:非晶性樹脂)が、90:10〜20:80では、導通抵抗及び外観(粒子潰れ)がより良好になり、60:40〜40:60では、更にはみ出しがより少なくなった(例えば、実施例1〜7参照)。
非晶性樹脂としては、非晶性ポリエステルウレタン樹脂が、非晶性フェノキシ樹脂、及び非晶性ポリウレタン樹脂よりも、外観(粒子潰れ)及びはみ出しの点でより優れていた(例えば、実施例3、8、及び9参照)。
結晶性樹脂の融点は、90℃〜105℃の範囲内の方が、105℃を超える場合よりも、外観(粒子潰れ)の点で優れていた(例えば、実施例3、及び10参照)。
硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂よりもアクリレートの方が、外観(粒子潰れ)及びはみ出しの点で優れていた(例えば、実施例3、及び11参照)。
硬化性樹脂の含有量は、異方性導電フィルム100質量部に対して、40質量部〜55質量部の範囲内の方が、55質量部を超える場合よりも、外観(粒子潰れ)及びはみ出しの点で優れていた(例えば、実施例3、及び12参照)。
結晶性樹脂を含有しない比較例1では、圧着時の溶融粘度の低下が遅く、導通抵抗、及び外観(粒子潰れ)が不十分であった。
非晶性樹脂を含有しない場合には、はみ出し試験が悪い結果となった(比較例3参照)。
Claims (5)
- 第1の電子部品の端子と第2の電子部品の端子とを異方性導電接続させる異方性導電フィルムであって、
膜形成樹脂と、硬化性樹脂と、硬化剤と、導電性粒子とを含有し、
前記膜形成樹脂が、結晶性樹脂と、非晶性樹脂とを含有し、
前記結晶性樹脂と前記非晶性樹脂との質量比率(結晶性樹脂:非晶性樹脂)が、40:60〜90:10であり、
前記結晶性樹脂の融点が、90℃〜110℃であることを特徴とする異方性導電フィルム。 - 結晶性樹脂が、結晶性ポリエステル樹脂であり、
非晶性樹脂が、非晶性ポリエステルウレタン樹脂、非晶性フェノキシ樹脂、及び非晶性ポリウレタン樹脂の少なくともいずれかである請求項1に記載の異方性導電フィルム。 - 非晶性樹脂が、非晶性ポリエステルウレタン樹脂である請求項1から2のいずれかに記載の異方性導電フィルム。
- 第1の電子部品の端子と第2の電子部品の端子とを異方性導電接続させる接続方法であって、
前記第2の電子部品の端子上に請求項1から3のいずれかに記載の異方性導電フィルムを配置する第1の配置工程と、
前記異方性導電フィルム上に前記第1の電子部品を、前記第1の電子部品の端子が前記異方性導電フィルムと接するように配置する第2の配置工程と、
前記第1の電子部品を加熱押圧部材により加熱及び押圧する加熱押圧工程とを含むことを特徴とする接続方法。 - 端子を有する第1の電子部品と、端子を有する第2の電子部品と、前記第1の電子部品と前記第2の電子部品との間に介在して前記第1の電子部品の端子と前記第2の電子部品の端子とを電気的に接続する異方性導電フィルムの硬化物とを有し、
前記異方性導電フィルムが、請求項1から3のいずれかに記載の異方性導電フィルムであることを特徴とする接合体。
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