JP6393039B2 - 接続体の製造方法、接続方法及び接続体 - Google Patents

Description

本発明は、電子部品と回路基板とが接続された接続体に関し、特に導電性粒子を含有する接着剤を介して電子部品を加圧することにより当該電子部品が回路基板に接続された接続体の製造方法、接続方法及びこれにより製造された接続体に関する。

従来から、テレビやＰＣモニタ、携帯電話やスマートホン、携帯型ゲーム機、タブレット端末やウェアラブル端末、あるいは車載用モニタ等の各種表示手段として、液晶表示装置や有機ＥＬパネルが用いられている。近年、このような表示装置においては、ファインピッチ化、軽量薄型化等の観点から、駆動用ＩＣを直接表示パネルのガラス基板上に実装するいわゆるＣＯＧ（chip on glass）が採用されている。

例えばＣＯＧ実装方式が採用された液晶表示パネルにおいては、図６（Ａ）（Ｂ）に示すように、ガラス基板等からなる透明基板１０１に、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）等からなる透明電極１０２が複数形成され、これら透明電極１０２上に液晶駆動用ＩＣ１０３等の電子部品が接続される。液晶駆動用ＩＣ１０３は、実装面に、透明電極１０２に対応して複数の電極端子１０４が形成され、異方性導電フィルム１０５を介して透明基板１０１上に熱圧着されることにより、電極端子１０４と透明電極１０２とが接続される。

異方性導電フィルム１０５は、バインダー樹脂に導電性粒子を混ぜ込んでフィルム状としたもので、２つの導体間で加熱圧着されることにより導電性粒子で導体間の電気的導通がとられ、バインダー樹脂にて導体間の機械的接続が保持される。異方性導電フィルム１０５を構成する接着剤としては、通常、信頼性の高い熱硬化性のバインダー樹脂が用いられるが、光硬化性のバインダー樹脂又は光熱併用型のバインダー樹脂であってもよい。

このような異方性導電フィルム１０５を介して液晶駆動用ＩＣ１０３を透明電極１０２へ接続する場合は、先ず、透明基板１０１の透明電極１０２上に異方性導電フィルム１０５を図示しない仮圧着手段によって仮貼りする。続いて、異方性導電フィルム１０５を介して透明基板１０１上に液晶駆動用ＩＣ１０３を搭載し仮接続体を形成した後、熱圧着ヘッド１０６等の熱圧着手段によって液晶駆動用ＩＣ１０３を異方性導電フィルム１０５とともに透明電極１０２側へ加熱押圧する。この熱圧着ヘッド１０６による加熱によって、異方性導電フィルム１０５は熱硬化反応を起こし、これにより液晶駆動用ＩＣ１０３が透明電極１０２上に接着される。

ＷＯ２０１０／１４６８８４号公報 特開２０１０−２２６１４０

ここで、液晶駆動用ＩＣ１０３は、一般に矩形状の基板の一方の側縁に沿って電極端子１０４（入力バンプ）が配列され、一方の側縁と対向する他方の側縁に沿って電極端子１０４（出力バンプ）が配列されている。また、近年の液晶表示装置その他の電子機器の高精細化、高機能化に伴い、例えば液晶表示パネルの液晶駆動用ＩＣ１０３の形状も幅広かつ薄型になってきている。

このため、液晶駆動用ＩＣ１０３を熱圧着ヘッド１０６によって加熱押圧すると、電極端子１０４が設けられていない中央部が撓んでしまい、基板の側縁部に形成されている電極端子１０４への押圧力が弱まり、接続不良となる恐れが出てくる。例えば、図７に示すように、幅広かつ薄型に形成された液晶駆動用ＩＣ１０３を押圧すると、電極端子１０４が形成されていない中央部が凹み、内側に形成された電極端子１０４ａに圧力が集中する結果、相対的に、外側に形成された電極端子１０４ｂによる導電性粒子１０５への押圧力が弱まり、接続不良となる。また、圧着ヘッド１０６による加熱押圧が終了し、プレスアウトした際に、透明基板１０１と液晶駆動用ＩＣ１０３の線膨張係数の差に起因する収縮率の差によって透明基板１０１や液晶駆動用ＩＣ１０３に反りが生じ、相対的に、外側に形成された電極端子１０４ｂによる導電性粒子１０５への押圧力が弱まり、接続不良となる。

また、図８（Ａ）に示すように、幅広かつ薄型に形成された液晶駆動用ＩＣ１０３を押圧すると、電極端子１０４が形成されていない中央部が凹んだ後、熱圧着ヘッド１０６がプレスアウトした際に、液晶駆動用ＩＣ１０３は、内部応力によって基板中央部が押圧方向と反対方向に戻る力が働く（いわゆるスプリングバック）。このとき、異方性導電フィルム１０５のバインダー樹脂層の凝集力が足りないと、図８（Ｂ）に示すように、内側に形成された電極端子１０４ａも液晶駆動用ＩＣ１０３の基板中央部とともに透明電極１０２から離間する方向に引き離され、電極端子１０４ａによる導電性粒子１０５への押圧力が不足し接続不良となる。

このような、液晶駆動用ＩＣ１０３の中央部が撓むことによる電極端子１０４の接続不良を解消するために、熱圧着ヘッド１０６の押圧力を下げると、液晶駆動用ＩＣ１０３の中央部の撓みは減少するが、透明電極１０２及び電極端子１０４による導電性粒子１０５の押し込みが不足し導電性粒子が十分に潰れないために、導通抵抗が上昇してしまう。また、熱圧着ヘッド１０６の押圧力をさらに上げたとしても、液晶駆動用ＩＣ１０３の撓み量が増すだけで、接続不良を解消することはできない。

また、液晶駆動用ＩＣ１０３の中央部に導通に寄与しないダミーバンプを設ける方法では、電極端子１０４に掛かる熱圧着ヘッド１０６の押圧力がダミーバンプへ分散するため、加熱押圧時の推力を上げる必要が生じ、実装装置によっては対応できないこともある。また、ダミーバンプを設ける場合、液晶駆動用ＩＣ１０３のバンプレイアウトの変更を伴うことから、対応にコストや時間も要する。さらに、ダミーバンプを設けることによる透明基板１０１側のレイアウトの制約も多くなり、汎用性に劣る。

そこで、本発明は、電子部品の反りを防止し、電極端子の接続不良を解消することができる接続体の製造方法、接続方法及び接続体を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明に係る接続体の製造方法は、回路基板に、導電性接着剤を介して電子部品を搭載し、所定の温度に加熱された圧着ヘッドによって上記電子部品を回路基板に対して押圧しながら、上記導電性接着剤を加熱し、上記導電性接着剤の溶融開始から硬化までの範囲で、上記圧着ヘッドへの推力をゼロとし、上記圧着ヘッドの押圧力を低下させ、低圧力で押圧する工程を有するものである。
また、本発明に係る接続体の製造方法は、回路基板に、導電性接着剤を介して電子部品を搭載し、所定の温度に加熱された圧着ヘッドによって上記電子部品を回路基板に対して押圧しながら、上記導電性接着剤を加熱し、上記導電性接着剤の溶融開始から硬化までの範囲で、上記圧着ヘッドへの推力をゼロとし、上記圧着ヘッドの押圧力を低下させ、低圧力で押圧する工程を有し、上記導電性接着剤に含有される導電性粒子は、樹脂粒子の表面に金属をコートした導電性粒子であり、上記圧着ヘッドによる加熱押圧時間のうち、上記導電性接着剤の最低溶融粘度の到達時の前後２０％の範囲において上記圧着ヘッドの押圧力を低下させ、低圧力で押圧するものである。

また、本発明に係る接続体の製造方法は、回路基板に、導電性接着剤を介して電子部品を搭載し、所定の温度に加熱された圧着ヘッドによって上記電子部品を回路基板に対して押圧しながら、上記導電性接着剤を加熱し、上記導電性接着剤の溶融開始から硬化までの範囲で、上記圧着ヘッドへの推力をゼロとし、上記圧着ヘッドの押圧力を低下させ、低圧力で押圧する工程を有し、上記電子部品は、一方の辺に沿って１又は複数列のバンプが配列し、上記一方の辺と対向する他方の辺に沿って１又は複数列のバンプが配列するものである。
また、本発明に係る接続体の製造方法は、回路基板に、導電性接着剤を介して電子部品を搭載し、所定の温度に加熱された圧着ヘッドによって上記電子部品を回路基板に対して押圧しながら、上記導電性接着剤を加熱し、上記導電性接着剤の溶融開始から硬化までの範囲で、上記圧着ヘッドへの推力をゼロとし、上記圧着ヘッドの押圧力を低下させ、低圧力で押圧する工程を有し、上記圧着ヘッドによる加熱押圧時間の経過後、上記圧着ヘッドが所定の温度以下に冷却した後に上記電子部品から離間させるものである。
また、本発明に係る接続体の製造方法は、回路基板に、導電性接着剤を介して電子部品を搭載し、所定の温度に加熱された圧着ヘッドによって上記電子部品を回路基板に対して押圧しながら、上記導電性接着剤を加熱し、上記導電性接着剤の溶融開始から硬化までの範囲で、上記圧着ヘッドへの推力を段階的にゼロとし、上記圧着ヘッドの押圧力を低下させて低圧力で押圧する工程を有するものである。

また、本発明に係る接続方法は、回路基板に、導電性接着剤を介して電子部品を搭載し、圧着ヘッドによって上記電子部品を回路基板に対して押圧しながら、上記導電性接着剤を加熱し、上記導電性接着剤の溶融開始から硬化前までの範囲で、上記圧着ヘッドへの推力をゼロとし、上記圧着ヘッドの押圧力を低下させ、低圧力で押圧する工程を有するものである。

本発明によれば、導電性接着剤の溶融開始後、硬化前の範囲で押圧力を下げることにより、電子部品が撓んだ状態で導電性接着剤が硬化することを防止することができ、導電性粒子を十分に押し込むことができる。

図１は、接続体の一例として示す液晶表示パネルの製造工程を示す断面図である。 図２は、液晶駆動用ＩＣと透明基板との接続工程を示す断面図である。 図３は、液晶駆動用ＩＣの電極端子（バンプ）配列の一例を示す平面図である。 図４は、異方性導電フィルムを示す断面図である。 図５は、バインダー樹脂層の溶融粘度のプロファイルの一例を示すグラフである。 図６は、液晶表示パネルの透明基板にＩＣチップを接続する工程を示す断面図であり、（Ａ）接続前の工程、（Ｂ）は接続工程を示す。 図７は、液晶駆動用ＩＣの反りに伴い導電性粒子の押圧が不足した状態を示す断面図である。 図８は、液晶駆動用ＩＣのスプリングバックに伴い導電性粒子の押圧が不足した状態を示す断面図である。

以下、本発明が適用された接続体の製造方法、接続方法及び接続体について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更が可能であることは勿論である。また、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることがある。具体的な寸法等は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

［液晶表示パネル］
以下では、本発明が適用された接続体として、ガラス基板に、電子部品として液晶駆動用のＩＣチップが実装された液晶表示パネルを例に説明する。この液晶表示パネル１０は、図１に示すように、ガラス基板等からなる二枚の透明基板１１，１２が対向配置され、これら透明基板１１，１２が枠状のシール１３によって互いに貼り合わされている。そして、液晶表示パネル１０は、透明基板１１，１２によって囲繞された空間内に液晶１４が封入されることによりパネル表示部１５が形成されている。

透明基板１１，１２は、互いに対向する両内側表面に、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）等からなる縞状の一対の透明電極１６，１７が、互いに交差するように形成されている。そして、両透明電極１６，１７は、これら両透明電極１６，１７の当該交差部位によって液晶表示の最小単位としての画素が構成されるようになっている。

両透明基板１１，１２のうち、一方の透明基板１２は、他方の透明基板１１よりも平面寸法が大きく形成されており、この大きく形成された透明基板１２の縁部１２ａには、電子部品として液晶駆動用ＩＣ１８が実装されるＣＯＧ実装部２０が設けられている。なお、ＣＯＧ実装部２０には、透明電極１７の端子部１７ａ、及び液晶駆動用ＩＣ１８に設けられたＩＣ側アライメントマーク２２と重畳させる基板側アライメントマーク２１が形成されている。

液晶駆動用ＩＣ１８は、画素に対して液晶駆動電圧を選択的に印加することにより、液晶の配向を部分的に変化させて所定の液晶表示を行うことができるようになっている。また、図２に示すように、液晶駆動用ＩＣ１８は、透明基板１２への実装面１８ａに、透明電極１７の端子部１７ａと導通接続される複数の電極端子１９（バンプ）が形成されている。電極端子１９は、例えば銅バンプや金バンプ、あるいは銅バンプに金メッキを施したもの等が好適に用いられる。

［電極端子］
液晶駆動用ＩＣ１８は、例えば、図３に示すように、実装面１８ａの一方の側縁に沿って電極端子１９（入力バンプ）が一列で配列され、一方の側縁と対向する他方の側縁に沿って電極端子１９（出力バンプ）が複数列で千鳥状に配列されている。電極端子１９と、透明基板１２のＣＯＧ実装部２０に設けられている端子部１７ａとは、それぞれ同数かつ同ピッチで形成され、透明基板１２と液晶駆動用ＩＣ１８とが位置合わせされて接続されることにより、接続される。

なお、電極端子１９の配列は、図３に示す以外にも、一方の側縁に一又は複数列で配列され、他方の側縁に一又は複数列で配列されるいずれの構成であってもよい。また、電極端子１９は、一列配列の一部が複数列となってもよく、複数列の一部が一列となってもよい。また、電極端子１９は、複数列の各列が平行且つ隣接する電極端子同士が並列するストレート配列で形成されてもよく、あるいは複数列の各列が平行且つ隣接する電極端子同士が均等にズレる千鳥配列で形成されてもよい。

また、液晶駆動用ＩＣ１８は、実装面１８ａに、基板側アライメントマーク２１と重畳させることにより、透明基板１２に対するアライメントを行うＩＣ側アライメントマーク２２が形成されている。なお、透明基板１２の透明電極１７の配線ピッチや液晶駆動用ＩＣ１８の電極端子１９のファインピッチ化が進んでいることから、液晶駆動用ＩＣ１８と透明基板１２とは、高精度のアライメント調整が求められている。

基板側アライメントマーク２１及びＩＣ側アライメントマーク２２は、組み合わされることにより透明基板１２と液晶駆動用ＩＣ１８とのアライメントが取れる種々のマークを用いることができる。

ＣＯＧ実装部２０に形成されている透明電極１７の端子部１７ａ上には、回路接続用接着剤として異方性導電フィルム１を用いて液晶駆動用ＩＣ１８が接続される。異方性導電フィルム１は、導電性粒子４を含有しており、液晶駆動用ＩＣ１８の電極端子１９と透明基板１２の縁部１２ａに形成された透明電極１７の端子部１７ａとを、導電性粒子４を介して電気的に接続させるものである。この異方性導電フィルム１は、熱圧着ヘッド３３により熱圧着されることによりバインダー樹脂が流動化して導電性粒子４が端子部１７ａと液晶駆動用ＩＣ１８の電極端子１９との間で押し潰され、この状態でバインダー樹脂が硬化する。これにより、異方性導電フィルム１は、透明基板１２と液晶駆動用ＩＣ１８とを電気的、機械的に接続する。

また、両透明電極１６，１７上には、所定のラビング処理が施された配向膜２４が形成されており、この配向膜２４によって液晶分子の初期配向が規制されるようになっている。さらに、両透明基板１１，１２の外側には、一対の偏光板２５，２６が配設されており、これら両偏光板２５，２６によってバックライト等の光源（図示せず）からの透過光の振動方向が規制されるようになっている。

［異方性導電フィルム］
次いで、異方性導電フィルム１について説明する。異方性導電フィルム（ＡＣＦ：Anisotropic Conductive Film）１は、図４に示すように、通常、基材となる剥離フィルム２上に導電性粒子４を含有するバインダー樹脂層（接着剤層）３が形成されたものである。異方性導電フィルム１は、熱硬化型あるいは紫外線等の光硬化型の接着剤であり、液晶表示パネル１０の透明基板１２に形成された透明電極１７上に貼着されるとともに液晶駆動用ＩＣ１８が搭載され、熱圧着ヘッド３３により熱加圧されることにより流動化して導電性粒子４が相対向する透明電極１７の端子部１７ａと液晶駆動用ＩＣ１８の電極端子１９との間で押し潰され、加熱あるいは紫外線照射により、導電性粒子が押し潰された状態で硬化する。これにより、異方性導電フィルム１は、透明基板１２と液晶駆動用ＩＣ１８とを接続し、導通させることができる。

なお、後述するように、本発明に係る接続工程においては、バインダー樹脂層３の溶融開始から硬化前までの範囲で、熱圧着ヘッド３３の押圧力を低下させ、低圧力で押圧する工程を有する。

また、異方性導電フィルム１は、膜形成樹脂、熱硬化性樹脂、潜在性硬化剤、シランカップリング剤等を含有する通常のバインダー樹脂層３に導電性粒子４が分散されている。

バインダー樹脂層３を支持する剥離フィルム２は、例えば、ＰＥＴ（Poly Ethylene Terephthalate）、ＯＰＰ（Oriented Polypropylene）、ＰＭＰ（Poly-4-methylpentene-1）、ＰＴＦＥ（Polytetrafluoroethylene）等にシリコーン等の剥離剤を塗布してなり、異方性導電フィルム１の乾燥を防ぐとともに、異方性導電フィルム１の形状を維持する。

バインダー樹脂層３に含有される膜形成樹脂としては、平均分子量が１００００〜８００００程度の樹脂が好ましい。膜形成樹脂としては、エポキシ樹脂、変形エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、フェノキシ樹脂等の各種の樹脂が挙げられる。中でも、膜形成状態、接続信頼性等の観点からフェノキシ樹脂が特に好ましい。

熱硬化性樹脂としては、特に限定されず、例えば、市販のエポキシ樹脂、アクリル樹脂等が挙げられる。

エポキシ樹脂としては、特に限定されないが、例えば、ナフタレン型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノール型エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂、トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、ナフトール型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、トリフェニルメタン型エポキシ樹脂等が挙げられる。これらは単独でも、２種以上の組み合わせであってもよい。

アクリル樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じてアクリル化合物、液状アクリレート等を適宜選択することができる。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、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、エポキシアクリレート等を挙げることができる。なお、アクリレートをメタクリレートにしたものを用いることもできる。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。

潜在性硬化剤としては、特に限定されないが、例えば、加熱硬化型、ＵＶ硬化型等の各種硬化剤が挙げられる。潜在性硬化剤は、通常では反応せず、熱、光、加圧等の用途に応じて選択される各種のトリガにより活性化し、反応を開始する。熱活性型潜在性硬化剤の活性化方法には、加熱による解離反応などで活性種（カチオンやアニオン、ラジカル）を生成する方法、室温付近ではエポキシ樹脂中に安定に分散しており高温でエポキシ樹脂と相溶・溶解し、硬化反応を開始する方法、モレキュラーシーブ封入タイプの硬化剤を高温で溶出して硬化反応を開始する方法、マイクロカプセルによる溶出・硬化方法等が存在する。熱活性型潜在性硬化剤としては、イミダゾール系、ヒドラジド系、三フッ化ホウ素−アミン錯体、スルホニウム塩、アミンイミド、ポリアミン塩、ジシアンジアミド等や、これらの変性物があり、これらは単独でも、２種以上の混合体であってもよい。中でも、マイクロカプセル型イミダゾール系潜在性硬化剤が好適である。

シランカップリング剤としては、特に限定されないが、例えば、エポキシ系、アミノ系、メルカプト・スルフィド系、ウレイド系等を挙げることができる。シランカップリング剤を添加することにより、有機材料と無機材料との界面における接着性が向上される。

バインダー樹脂層３を構成する接着剤組成物は、このように膜形成樹脂、熱硬化性樹脂、潜在性硬化剤、シランカップリング剤等を含有する場合に限定されず、通常の異方性導電フィルムの接着剤組成物として用いられる何れの材料から構成されるようにしてもよい。

［導電性粒子］
導電性粒子４としては、異方性導電フィルム１において使用されている公知の何れの導電性粒子を挙げることができる。導電性粒子４としては、例えば、ニッケル、鉄、銅、アルミニウム、錫、鉛、クロム、コバルト、銀、金等の各種金属や金属合金の粒子、金属酸化物、カーボン、グラファイト、ガラス、セラミック、プラスチック等の粒子の表面に金属をコートしたもの、或いは、これらの粒子の表面に更に絶縁薄膜をコートしたもの等が挙げられる。樹脂粒子の表面に金属をコートしたものである場合、樹脂粒子としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、アクリロニトリル・スチレン（ＡＳ）樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ジビニルベンゼン系樹脂、スチレン系樹脂等の粒子を挙げることができる。

異方性導電フィルム１は、何れの方法で作製するようにしてもよいが、例えば以下の方法によって作製することができる。膜形成樹脂、熱硬化性樹脂、潜在性硬化剤、シランカップリング剤、導電性粒子等を含有する接着剤組成物を調整する。調整した接着剤組成物をバーコーター、塗布装置等を用いて剥離フィルム２上に塗布し、オーブン等によって乾燥させることにより、剥離フィルム２にバインダー樹脂層３が支持された異方性導電フィルム１を得る。

［２層ＡＣＦ］
また、本発明に係る異方性導電フィルム１は、導電性粒子４を含有するバインダー樹脂層３と、導電性粒子が含まれない絶縁性の接着剤組成物からなる絶縁性接着剤層とを積層されてなる２層構造の異方性導電フィルムとしてもよい。

絶縁性接着材層を構成する絶縁性の接着剤組成物は、膜形成樹脂、熱硬化性樹脂、潜在性硬化剤、シランカップリング剤等を含有する通常のバインダー成分からなり、上述したバインダー樹脂層３の接着剤組成物と同様の材料で構成することができる。

この２層構造の異方性導電フィルム１は、絶縁性接着剤層を構成する接着剤組成物を剥離フィルムに塗布、乾燥させた後、上述した剥離フィルム２に支持されたバインダー樹脂層３と貼り合わせることにより形成することができる。

なお、異方性導電フィルム１の形状は、特に限定されないが、例えば、図４に示すように、巻取リール６に巻回可能な長尺テープ形状とすることにより、所定の長さだけカットして使用することができる。

また、上述の実施の形態では、異方性導電フィルム１として、導電性粒子４を含有した熱硬化性樹脂組成物をフィルム状に成形した接着フィルムを例に説明したが、本発明に係る接着剤は、これに限定されず、例えば導電性粒子４を含有したバインダー樹脂３からなる導電性接着ペーストでもよい。

［接続装置］
次いで、透明基板１２に液晶駆動用ＩＣ１８を接続する接続装置について説明する。接続装置３０は、異方性導電フィルム１を介して液晶駆動用ＩＣ１８が透明基板１２の透明電極１７上に接続された接続体の製造工程に用いるものであり、図１に示すように、異方性導電フィルム１を介して液晶駆動用ＩＣ１８が仮搭載された透明基板１２が載置されるステージ３１と、ステージ３１上に載置された透明基板１２に異方性導電フィルム１を介して搭載された液晶駆動用ＩＣ１８を加熱押圧する熱圧着ヘッド３３と、熱圧着ヘッド３３を移動するヘッド移動機構３４とを有する。

ステージ３１は、表面に透明基板１２の縁部１２ａが載置されるとともに、熱圧着ヘッド３３と対峙されている。

なお、ステージ３１は、ヒータ等の図示しない加熱機構によって、バインダー樹脂層３が硬化しない程度の温度（例えば８０〜１００℃）に補助加熱するようにしもよい。これにより、ステージ３１は、表面に載置される透明基板１２と、熱圧着ヘッド３３に加熱押圧される液晶駆動用ＩＣ１８及び異方性導電フィルム１のバインダー樹脂層３との加熱温度差を縮小することができる。このため、ステージ３１は、例えばセラミック等の熱伝導性の良好な材料により形成することが好ましい。

熱圧着ヘッド３３は、透明基板１２に異方性導電フィルム１を介して搭載された液晶駆動用ＩＣ１８を加熱押圧するものであり、ヒータによって異方性導電フィルム１のバインダー樹脂が硬化する所定の温度（例えば２００〜２５０℃）に加熱される。また、熱圧着ヘッド３３は、ヘッド移動機構３４に保持されることにより、ステージ３１に近接、離間自在とされ、液晶駆動用ＩＣ１８に対する押圧力を調整可能とされている。

熱圧着ヘッド３３は、液晶駆動用ＩＣ１８の接続時には、ヘッド移動機構３４によって液晶駆動用ＩＣ１８を透明基板１２に対して所定の温度、圧力にて加熱押圧する。熱圧着ヘッド３３に加熱押圧されることにより、異方性導電フィルム１のバインダー樹脂は流動性を示し、透明電極１７の端子部１７ａと液晶駆動用ＩＣ１８の端子部との間から流出するとともに、導電性粒子４が挟持され、この状態でバインダー樹脂が硬化する。また、熱圧着ヘッド３３は、液晶駆動用ＩＣ１８の接続工程が終了すると、ヘッド移動機構３４によってステージ３１の上方に離間され、次の加熱押圧工程まで待機する。

［接続工程］
次いで、接続装置３０を用いて透明基板１２に液晶駆動用ＩＣ１８を接続する接続工程について説明する。接続工程では、先ず、透明基板１２の端子部１７ａが形成されたＣＯＧ実装部２０上に異方性導電フィルム１を仮貼りし、透明基板１２のＣＯＧ実装部２０上に異方性導電フィルム１を介して液晶駆動用ＩＣ１８を搭載する。次いで、この透明基板１２を接続装置３０のステージ３１上に載置する。これにより、液晶駆動用ＩＣ１８がステージ３１の上方に待機する熱圧着ヘッド３３と対峙される。

次いで、バインダー樹脂層３を硬化させる所定の温度に加熱された熱圧着ヘッド３３によって、所定の圧力、時間で液晶駆動用ＩＣ１８上から熱加圧する。熱圧着ヘッド３３による熱加圧条件は、バインダー樹脂層３を硬化させる所定の温度（例えば１７０℃）、初期圧力（例えば６０ＭＰａ）、時間（例えば５秒間）に設定される。これにより、異方性導電フィルム１のバインダー樹脂層３は流動性を示し、液晶駆動用ＩＣ１８の実装面１８ａと透明基板１２のＣＯＧ実装部２０の間から流出するとともに、バインダー樹脂層３中の導電性粒子４は、液晶駆動用ＩＣ１８の電極端子１９と透明基板１２の端子部１７ａとの間に挟持されて押し潰され、この状態で熱圧着ヘッド３３によって加熱されたバインダー樹脂が硬化する。

このとき、本発明に係る接続工程においては、バインダー樹脂層３の溶融開始から硬化までの範囲で、熱圧着ヘッド３３の押圧力を低下させ、低圧力で押圧する工程を有する。

バインダー樹脂層３の硬化が完了するまでの間は、熱圧着ヘッド３３の押圧力を受けて、液晶駆動用ＩＣ１８には、撓もうとする力が働く。そこで、硬化が完了する前に、バインダー樹脂層３の溶融開始後、硬化前の範囲で押圧力を下げることにより、液晶駆動用ＩＣ１８が撓んだ状態でバインダー樹脂が硬化することを防止することができる。

押圧力を下げるタイミングをバインダー樹脂層３の溶融開始後とすることにより、熱圧着ヘッド３３の初期押圧力によりバインダー樹脂中に分散されている導電性粒子４を電極端子１９と端子部１７ａとで挟持して押し込むことで導通性を確保することができる。また、押圧力を下げるタイミングをバインダー樹脂層３の硬化前とすることで、液晶駆動用ＩＣ１８の撓みを防止し、内側に配列された電極端子１９への圧力の集中及び外側に配列された電極端子１９への圧力不足を防止することができ、さらに、液晶駆動用ＩＣ１８に撓みによる応力が内在した状態でバインダー樹脂が硬化することを防止することができる。

なお、熱圧着ヘッド３３の押圧力を低下させた後も、液晶駆動用ＩＣ１８への当接は維持され、バインダー樹脂層３の熱硬化反応に必要な所定時間は熱圧着ヘッド３３による加熱は続ける。

このように、バインダー樹脂層３の溶融開始から硬化までの範囲で、熱圧着ヘッド３３の押圧力を低下させ、低圧力で押圧することにより、ダミーバンプを設ける等電極端子のレイアウトの変更を要することなく、液晶駆動用ＩＣ１８の撓みを防止し、導電性粒子４を十分に押し込むことができ、端子部１７ａ及び電極端子１９の接続性を確保することができる。

その結果、電極端子１９と端子部１７ａとの間で導電性粒子４を挟持することにより電気的に接続され、この状態で熱圧着ヘッド３３によって加熱されたバインダー樹脂が硬化する。これにより、液晶駆動用ＩＣ１８の電極端子１９と透明基板１２に形成された端子部１７ａとの間で導通性を確保された液晶表示パネル１０を製造することができる。

電極端子１９と端子部１７ａとの間にない導電性粒子４は、隣接する電極端子１９間の端子間スペースにおいてバインダー樹脂に分散されており、電気的に絶縁した状態を維持している。これにより、液晶駆動用ＩＣ１８の電極端子１９と透明基板１２の端子部１７ａとの間のみで電気的導通が図られる。なお、バインダー樹脂として、ラジカル重合反応系の速硬化タイプのものを用いることで、短い加熱時間によってもバインダー樹脂を速硬化させることができる。また、異方性導電フィルム１としては、熱硬化型に限らず、加圧接続を行うものであれば、光硬化型もしくは光熱併用型の接着剤を用いてもよい。

［押圧力低下のタイミング］
また、熱圧着ヘッド３３の押圧力の低下は、熱圧着ヘッド３３による加熱押圧時間のうち、バインダー樹脂層３の最低溶融粘度の到達時の前後２０％の範囲において行うことが好ましい。

熱圧着ヘッド３３の加熱押圧時間とは、バインダー樹脂を硬化させる所定の加熱温度に暖められた熱圧着ヘッド３３が液晶駆動用ＩＣ１８に当たっている状態の時間をいう。バインダー樹脂層３は、熱圧着ヘッド３３に加熱されると、溶融粘度が低下し、最低溶融粘度に到達すると、熱硬化を開始して粘度が上昇するプロファイルを描く。図５は、加熱押圧時間を５秒とした場合のバインダー樹脂層３の溶融粘度のプロファイルである。

熱圧着ヘッド３３による加熱押圧時間を１００％として、この最低溶融粘度に到達時の前後２０％の範囲内においてバインダー樹脂層３の押圧力を低下させることが好ましい。図５に示すプロファイルにおいては、最低溶融粘度に到達時（３秒）の前後２０％の範囲、すなわち、加熱押圧開始後、２秒から４秒の間に熱圧着ヘッド３３の押圧力を低下させることが好ましい。

これにより、熱圧着ヘッド３３の初期の押圧力によって導電性粒子４を電極端子１９及び端子部１７ａで挟持し十分に押し込み、この状態で硬化させることができる。

また、熱圧着ヘッド３３による加熱押圧時間のうち、この最低溶融粘度に到達時の前後２０％の範囲内においてバインダー樹脂層３の押圧力を低下させることで、熱圧着ヘッド３３の初期の押圧力による液晶駆動用ＩＣ１８に撓みを防止し、また液晶駆動用ＩＣ１８に撓みによる応力が残存した状態でバインダー樹脂が硬化することを防止することができる。

このうち、熱圧着ヘッド３３の押圧力の低下は、熱圧着ヘッド３３による加熱押圧時間のうち、バインダー樹脂層３の最低溶融粘度の到達時、図５に示すプロファイルにおいては加熱押圧開始後３秒の時点において行うことがさらに好ましい。最低溶融粘度に到達した時に熱圧着ヘッド３３の押圧力を低下させることで、バインダー樹脂の粘度が最も低い状態まで初期の高い押圧力を掛けて導電性粒子４を十分に押し込むことができ、この状態で硬化反応が進行するとともに、バインダー樹脂が硬化しきる前に熱圧着ヘッドの押圧力が下がり液晶駆動用ＩＣ１８の撓みも解消することができる。

なお、熱圧着ヘッド３３による加熱押圧時間を１００％として、この最低溶融粘度に到達時の前後２０％の範囲外において熱圧着ヘッド３３の押圧力を低下させた場合、例えば、２０％より手前で圧力を減じると、導電粒子４が十分に潰れず、導通抵抗が高くなる恐れがある。また、２０％より後に圧力を低下させると、液晶駆動用ＩＣ１８が撓んだ状態でバインダー樹脂の硬化がさらに進行し、撓み防止及び導電性粒子４の押し込みの効果が薄れる。

また、熱圧着ヘッド３３の押圧力の低下は、所定のタイミングで所定の圧力まで一気に減少させてもよく、所定のタイミングで減少を開始しバインダー樹脂が硬化するまでに所定の圧力になるように徐々にあるいは段階的に減少させてもよい。

また、熱圧着ヘッド３３の押圧力を低下させた低圧力は、加熱押圧の開始時における初期圧力の５０％以下とすることが好ましく、０％、すなわちヘッド移動機構３４による熱圧着ヘッド３３への推力をゼロとすることがさらに好ましい。液晶駆動用ＩＣ１８に対する押圧力の低下割合を１００％（推力ゼロ）とした場合にも、熱圧着ヘッド３３は液晶駆動用ＩＣ１８に当接されることで加熱は続行し、また、液晶駆動用ＩＣ１８や異方性導電フィルム１、透明基板１２等には熱圧着ヘッド３３の自重程度の圧力は掛かる。

［クールプレスアウト］
また、熱圧着ヘッド３３は、加熱押圧時間の経過後、液晶駆動用ＩＣ１８から離間するが、加熱押圧時間の経過後も液晶駆動用ＩＣ１８に当接し、所定の温度以下に冷却した後に、液晶駆動用ＩＣ１８から離間するようにしてもよい。

熱圧着ヘッド３３が冷却するまで液晶駆動用ＩＣ１８に当接することで、透明基板１２と液晶駆動用ＩＣ１８の線膨張係数の差に起因する収縮率の差によって冷却中に透明基板１２や液晶駆動用ＩＣ１８に反りが生じることを防止することができる。したがって、透明基板１２や液晶駆動用ＩＣ１８の反りに起因する、電極端子１９の導電性粒子４の押し込み不足の発生を防止することができる。

なお、熱圧着ヘッド３３が冷却し液晶駆動用ＩＣ１８から離間する所定の温度は、透明基板１２や液晶駆動用ＩＣ１８が冷却中の収縮による反りが生じなくなる温度が好ましい。

次いで、本発明の実施例について説明する。本実施例では、異方性導電フィルムを用いて、評価用ガラス基板に評価用ＩＣを接続した接続体サンプルを作成し、それぞれ接続初期及び信頼性試験後における導通抵抗値を測定した。

［異方性導電フィルム］
評価用ＩＣの接続に用いる異方性導電フィルムは、フェノキシ樹脂（商品名：ＹＰ５０、新日鐵化学社製）５０質量部、エポキシ樹脂（商品名：ＥＰ８２８、ジャパンエポキシレジン社製）４５質量部、シランカップリング剤（商品名：ＫＢＭ−４０３、信越化学工業社製）１質量部、熱カチオン系硬化剤（商品名：ＳＩ‐６０Ｌ、三新化学工業社製）４質量部、導電性粒子（商品名：ＡＵＬ７０４、積水化学工業社製）を溶剤に加えたバインダー樹脂組成物を調整し、このバインダー樹脂組成物を剥離フィルム（ＰＥＴ）上に塗布した後、７０℃の熱風中に５分間放置し溶剤を揮発させることにより形成した。乾燥後のバインダー樹脂層の厚みは３５μｍである。

［評価用ＩＣ］
導通抵抗を測定するための評価素子として、幅１．４ｍｍ×長さ２０ｍｍ、厚み０．１ｍｍのＩＣ基板を備え、一方の側縁に沿って複数のバンプが１列ストレート配列で形成され、一方の側縁と対向する他方の側縁に沿って複数のバンプが２列千鳥配列で形成されている評価用ＩＣを用意した。バンプピッチはそれぞれ２８μｍである。

また、導通抵抗を測定するための評価素子として、幅１．４ｍｍ×長さ２０ｍｍ、厚み０．１ｍｍのＩＣ基板を備え、一方の側縁に沿って複数のバンプが１列ストレート配列で形成され、一方の側縁と対向する他方の側縁に沿って複数のバンプが３列千鳥配列で形成されている評価用ＩＣを用意した。バンプピッチはそれぞれ２８μｍである。

［評価用ガラス基板］
導通抵抗を測定するための評価用ＩＣが接続される評価用ガラス基板として、厚み０．１ｍｍ、導通抵抗を測定するための評価用ＩＣのバンプと同サイズ同ピッチの櫛歯状の電極パターンが形成されたＩＴＯパターングラスを用いた。

この評価用ガラス基板に異方性導電フィルムを仮貼りした後、ＩＣバンプと基板電極とのアライメントを取りながら評価用ＩＣを搭載し、熱圧着ヘッドにより１７０℃、初期圧力６０ＭＰａ、５ｓｅｃの条件で熱圧着することにより接続体サンプルを作成した。本実施例に係る異方性導電フィルムの本熱加圧条件における最低溶融粘度の到達時間は３秒である。作成した各接続体サンプルについて、電流０．１Ａを流したときの接続初期及び信頼性試験後における導通抵抗を測定した。信頼性試験の条件は、８５℃、８５％ＲＨ、５００ｈｒである。

抵抗値の評価は、初期値：０．５Ω未満かつ信頼性試験後：５Ω未満を◎（最良）、初期値：０．５Ω未満かつ信頼性試験後：５Ω以上１０Ω未満を○（良好）、初期値：０．５Ω以上１．０Ω未満かつ信頼性試験後：１０Ω未満を△（普通）、初期値：１．０Ω以上かつ信頼性試験後：１０Ω以上を×（不良）とした。

［実施例１］
実施例１では、熱圧着ヘッドが評価用ＩＣに当接し上記熱加圧条件によって加熱押圧を開始した１秒後に、熱圧着ヘッドの押圧力を低下させた。押圧力の低下割合は、初期圧力の１００％、すなわち、ヘッド移動機構による熱圧着ヘッド対する推力をゼロとした。また、実施例１では、加熱押圧の開始５秒後に熱圧着ヘッドを評価用ＩＣから離間させ、冷却後のプレスアウトは行わなかった。

［実施例２］
実施例２では、熱圧着ヘッドが評価用ＩＣに当接し上記熱加圧条件によって加熱押圧を開始した２秒後に、熱圧着ヘッドの押圧力を低下させた他は、実施例１と同じ条件とした。

［実施例３］
実施例３では、熱圧着ヘッドが評価用ＩＣに当接し上記熱加圧条件によって加熱押圧を開始した３秒後に、熱圧着ヘッドの押圧力を低下させた他は、実施例１と同じ条件とした。

［実施例４］
実施例４では、熱圧着ヘッドが評価用ＩＣに当接し上記熱加圧条件によって加熱押圧を開始した３秒後に、熱圧着ヘッドの押圧力を低下させた。押圧力の低下割合は、初期圧力の１００％、すなわち、ヘッド移動機構による熱圧着ヘッドの推力をゼロとした。また、実施例４では、加熱押圧の終了後も熱圧着ヘッドを評価用ＩＣに当接させ、冷却後にプレスアウトを行った。

［実施例５］
実施例５では、熱圧着ヘッドが評価用ＩＣに当接し上記熱加圧条件によって加熱押圧を開始した４秒後に、熱圧着ヘッドの押圧力を低下させた他は、実施例１と同じ条件とした。

［実施例６］
実施例６では、熱圧着ヘッドが評価用ＩＣに当接し上記熱加圧条件によって加熱押圧を開始した３秒後に、熱圧着ヘッドの押圧力を低下させた。押圧力の低下割合は、初期圧力の５０％、すなわち、３０ＭＰａで押圧した。また、実施例６では、加熱押圧の開始５秒後に熱圧着ヘッドを評価用ＩＣから離間させ、冷却後のプレスアウトは行わなかった。

［実施例７］
実施例７では、熱圧着ヘッドが評価用ＩＣに当接し上記熱加圧条件によって加熱押圧を開始した３秒後に、熱圧着ヘッドの押圧力を低下させた。押圧力の低下割合は、初期圧力の３０％、すなわち、４２ＭＰａで押圧した。また、実施例７では、加熱押圧の開始５秒後に熱圧着ヘッドを評価用ＩＣから離間させ、冷却後のプレスアウトは行わなかった。

［比較例１］
比較例１では、上記熱加圧条件によって加熱押圧を行い、加熱押圧工程の間、熱圧着ヘッドの押圧力は低下させなかった。

表１に示すように、実施例１〜７では、いずれも熱圧着ヘッドが評価用ＩＣに当接し上記熱加圧条件によって加熱押圧を開始した後に、熱圧着ヘッドの押圧力を低下させることにより、導電性粒子の押し込みと評価用ＩＣの反りの防止を図り、接続初期及び信頼性試験後において、概ね良好以上（○又は◎）の抵抗値となり、最も影響の出やすい３列千鳥配列においても普通（△）の抵抗値となった。

一方、熱圧着ヘッドの押圧力を低下させない比較例１では、１列ストレート配列においては良好な抵抗値であったが、２列千鳥配列及び３列千鳥配列においては不良（×）となった。これは、比較例１では、熱圧着ヘッドの初期押圧力が最後まで掛かることで、評価用ＩＣに反りが生じ、複数配列されたバンプにおいては導電性粒子の押し込みが不足したことによる。これにより、熱圧着ヘッドの加熱押圧の開始後、バインダー樹脂が硬化する前に押圧力を低下させることが有効であることが分かる。

実施例１では、加熱押圧の開始後１秒後に、熱圧着ヘッドの押圧力を低下させたことから、最も押圧力を必要とする３列千鳥配列では他の実施例に比して若干導電性粒子の押し込みが不足し、導通抵抗が上昇した。

また、実施例３では、バインダー樹脂の最低溶融粘度の到達時（加熱押圧の開始後３秒）に、熱圧着ヘッドの押圧力を低下させているため、バインダー樹脂の粘度が最も低い状態まで高い押圧力を掛けて導電性粒子を十分に押し込むことができ、この状態で硬化反応が進行するとともに、バインダー樹脂が硬化しきる前に評価用ＩＣの撓みを解消することができ、いずれのバンプ配列においても良好以上の抵抗値となった。これにより、熱圧着ヘッドの加熱押圧の開始後、バインダー樹脂の最低溶融粘度の到達時に押圧力を低下させることが有効であることが分かる。

また、実施例４では、加熱押圧の終了後も熱圧着ヘッドを評価用ＩＣに当接させ、冷却後に離間させているため、評価用ＩＣや評価用ガラス基板の冷却中における反りの発生も抑制することができ、最も反りの影響を受けやすい３列千鳥配列においても最良の抵抗値となった。

また、実施例６及び実施例７では、熱圧着ヘッドの押圧力の低下割合を初期の５０％又は３０％に留めたが、普通以上の抵抗値となった。これにより、熱圧着ヘッドの押圧力は、少しでも初期押圧力より低下させることで効果を有することが分かる。

１ 異方性導電フィルム、２ 剥離フィルム、３ バインダー樹脂層、４ 導電性粒子、１０ 液晶表示パネル、１１，１２ 透明基板、１３ シール、１４ 液晶、１５ パネル表示部、１６，１７ 透明電極、１７ａ 端子部、１８ 液晶駆動用ＩＣ、２０ ＣＯＧ実装部、３０ 接続装置、３１ ステージ、３３ 熱圧着ヘッド、３４ ヘッド移動機構

Claims (7)

1. 回路基板に、導電性接着剤を介して電子部品を搭載し、
   所定の温度に加熱された圧着ヘッドによって上記電子部品を回路基板に対して押圧しながら、上記導電性接着剤を加熱し、
   上記導電性接着剤の溶融開始から硬化までの範囲で、上記圧着ヘッドへの推力をゼロとし、上記圧着ヘッドの押圧力を低下させ、低圧力で押圧する工程を有する上記電子部品が上記回路基板に接続された接続体の製造方法。
2. 回路基板に、導電性接着剤を介して電子部品を搭載し、
   所定の温度に加熱された圧着ヘッドによって上記電子部品を回路基板に対して押圧しながら、上記導電性接着剤を加熱し、
   上記導電性接着剤の溶融開始から硬化までの範囲で、上記圧着ヘッドへの推力をゼロとし、上記圧着ヘッドの押圧力を低下させ、低圧力で押圧する工程を有し、
   上記導電性接着剤に含有される導電性粒子は、樹脂粒子の表面に金属をコートした導電性粒子であり、
   上記圧着ヘッドによる加熱押圧時間のうち、上記導電性接着剤の最低溶融粘度の到達時の前後２０％の範囲において上記圧着ヘッドの押圧力を低下させ、低圧力で押圧する、上記電子部品が上記回路基板に接続された接続体の製造方法。
3. 回路基板に、導電性接着剤を介して電子部品を搭載し、
   所定の温度に加熱された圧着ヘッドによって上記電子部品を回路基板に対して押圧しながら、上記導電性接着剤を加熱し、
   上記導電性接着剤の溶融開始から硬化までの範囲で、上記圧着ヘッドへの推力をゼロとし、上記圧着ヘッドの押圧力を低下させ、低圧力で押圧する工程を有し、
   上記電子部品は、一方の辺に沿って１又は複数列のバンプが配列し、上記一方の辺と対向する他方の辺に沿って１又は複数列のバンプが配列する、上記電子部品が上記回路基板に接続された接続体の製造方法。
4. 上記複数列のバンプは、千鳥状又は各列がストレート状に配列されている請求項３記載の接続体の製造方法。
5. 回路基板に、導電性接着剤を介して電子部品を搭載し、
   所定の温度に加熱された圧着ヘッドによって上記電子部品を回路基板に対して押圧しながら、上記導電性接着剤を加熱し、
   上記導電性接着剤の溶融開始から硬化までの範囲で、上記圧着ヘッドへの推力をゼロとし、上記圧着ヘッドの押圧力を低下させ、低圧力で押圧する工程を有し、
   上記圧着ヘッドによる加熱押圧時間の経過後、上記圧着ヘッドが所定の温度以下に冷却した後に上記電子部品から離間させる、上記電子部品が上記回路基板に接続された接続体の製造方法。
6. 回路基板に、導電性接着剤を介して電子部品を搭載し、
   所定の温度に加熱された圧着ヘッドによって上記電子部品を回路基板に対して押圧しながら、上記導電性接着剤を加熱し、
   上記導電性接着剤の溶融開始から硬化までの範囲で、上記圧着ヘッドへの推力を段階的にゼロとし、上記圧着ヘッドの押圧力を低下させて低圧力で押圧する工程を有する、
   上記電子部品が上記回路基板に接続された接続体の製造方法。
7. 回路基板に、導電性接着剤を介して電子部品を搭載し、
   圧着ヘッドによって上記電子部品を回路基板に対して押圧しながら、上記導電性接着剤を加熱し、
   上記導電性接着剤の溶融開始から硬化前までの範囲で、上記圧着ヘッドへの推力をゼロとし、上記圧着ヘッドの押圧力を低下させ、低圧力で押圧する工程を有する上記電子部品を上記回路基板に接続する接続方法。

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