JP7386773B2 - 異方性導電接着剤、接続構造体、異方性導電接続方法、及び接続構造体の製造方法 - Google Patents
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Description
まず、図1に基づいて、本実施形態に係る異方性導電接続構造体1の構成について説明
する。
接着剤層40は、異方性導電接着剤を硬化したものである。そこで、ここでは、異方性導電接着剤について説明する。異方性導電接着剤は、少なくとも、重合性化合物、熱硬化開始剤、及び導電性粒子を含む。
次に、図2及び図3に基づいて、接続構造体1の製造方法、すなわち異方性導電接続方法について説明する。なお、ここでは、異方性導電接着剤として、光硬化開始剤を含む異方性導電フィルムを使用する場合を一例として製造方法を説明する。まず、第1の端子列が設けられたベース基板10を準備する。さらに、第2の端子列、配線パターン22、絶縁性保護膜30が設けられたフレキシブル基板20を準備する。さらに、上述した特性を有する異方性導電フィルム50を準備する。
(実施例1)
フェノキシ樹脂(品名:PKHC、巴工業社製)50質量部、ウレタンアクリルオリゴマー(品名:EB-600、ダイセル・サイテック社製)40質量部、アクリルモノマー(品名:A-DCP、新中村化学社製)5質量部、シランカップリング剤(品名:KBM-503、信越シリコーン社製)2質量部、熱硬化開始剤として、パーヘキサC(日本油脂社製)5質量部、光硬化開始剤としてベンゾフェノン5質量部、導電性粒子(品名:AUL704、粒径4μm積水化学工業社製)6質量部を混合することで、接着剤組成物を作製した。そして、別途用意した厚さ38μmの剥離処理PETフィルムに接着剤組成物をバーコータにより塗工、乾燥することで、厚さ20μmの異方性導電フィルムを得た。
実施例1で作成した接着剤組成物に、増粘剤として疎水性シリカ(品名:AEROSIL972、EVONIK社製)を4質量部追加した他は実施例1と同様の処理を行うことで、厚さ20μmの異方性導電フィルムを得た。
フェノキシ樹脂(品名:PKHC、巴工業社製)50質量部、ウレタンアクリルオリゴマー(品名:EB-600、ダイセル・サイテック社製)35質量部、アクリルモノマー(品名:A-DCP、新中村化学社製)15質量部、シランカップリング剤(品名:KBM-503、信越シリコーン社製)2質量部、熱硬化開始剤としてパーヘキサC(日本油脂社製)5質量部、光硬化開始剤としてベンゾフェノン5質量部、導電性粒子(品名:AUL704、粒径4μm積水化学工業社製)6質量部を混合することで接着剤組成物を得た。そして、別途用意した厚さ38μmの剥離処理PETフィルムに接着剤組成物をバーコータにより塗工、乾燥することで、厚さ20μmの異方性導電フィルムを得た。
実施例1で作成した接着剤組成物から、光硬化開始剤であるベンゾフェノンを抜いた他は、実施例1と同様の処理を行うことで、厚さ20μmの異方性導電フィルムを得た。
実施例1で作成した接着剤組成物に、増粘剤として疎水性シリカ(品名:AEROSIL972、EVONIK社製)を8質量部追加した他は、実施例1と同様の処理を行うことで、厚さ20μmの異方性導電フィルムを得た。
フェノキシ樹脂(品名:PKFE、巴工業社製)50質量部、ウレタンアクリルオリゴマー(品名:EB-600、ダイセル・サイテック社製)25質量部、アクリルモノマー(品名:A-9300、新中村化学社製)25質量部、シランカップリング剤(品名:KBM-503、信越シリコーン社製)2質量部、熱硬化開始剤としてパーヘキサC(日本油脂社製)5質量部、光硬化開始剤としてベンゾフェノン5質量部、導電性粒子(品名:AUL704、粒径4μm積水化学工業社製)6質量部を混合することで、接着剤組成物を作製した。そして、別途用意した厚さ38μmの剥離処理PETフィルムに接着剤組成物をバーコータにより塗工、乾燥することで、厚さ20μmの異方性導電フィルムを得た。
実施例1で作成した接着剤組成物に、増粘剤として疎水性シリカ(品名:AEROSIL972、EVONIK社製)を12質量部追加した他は、実施例1と同様の処理を行うことで、厚さ20μmの異方性導電フィルムを得た。
エポキシ樹脂(品名:jER4004、三菱化学社製)50質量部、ウレタンアクリルオリゴマー(品名:EB-600、ダイセル・サイテック社製)40質量部、アクリルモノマー(品名:A-DCP、新中村化学社製)5質量部、シランカップリング剤(品名:KBM-503、信越シリコーン社製)2質量部、熱硬化開始剤としてパーヘキサC(日本油脂社製)5質量部、光硬化開始剤としてベンゾフェノン5質量部、導電性粒子(品名:AUL704、粒径4μm積水化学工業社製)6質量部を混合することで、接着剤組成物を作製した。そして、別途用意した厚さ38μmの剥離処理PETフィルムに接着剤組成物をバーコータにより塗工、乾燥することで、厚さ20μmの異方性導電フィルムを得た。
作成した異方性導電フィルムの最低溶融粘度を測定した。まず異方性導電フィルムを重ね合わせて厚み300μmの積層シートを作成した。ついで、溶融粘度計(Thermo Fisher Scientific社製)に積層シートをセットした。そして、昇温速度10℃/min、周波数1Hz、加圧力1N、測定温度範囲30~180℃の条件で溶融粘度計を駆動することで、異方性導電フィルムの最低溶融粘度を測定した。測定結果を表1にまとめて示す。
つぎに、樹脂フロー量を測定した。ここで、樹脂フロー量の測定方法を図4~図6に基づいて説明する。作成した異方性導電フィルムを2.0mm幅にカットした。ついで、図4に示すように、カット済みの異方性導電フィルム50をノンアルカリガラス(厚み0.7μm)150で挟んだ。ついで、2.0mm幅のヒートツールで180℃-4MPa-6secの加熱加圧条件でノンアルカリガラス150の上方から異方性導電フィルム50を加圧した。加圧部分は、異方性導電フィルム50の直上とした。そして、加圧前後の樹脂広がり量を測定し、この結果から樹脂フロー量を測定した。すなわち、図6に示す加圧後の幅B(ここでの幅Bは、異方性導電フィルム50の幅の最大値とする)を図5に示す加圧前の幅A(=2.0mm)で除算することで、樹脂フロー量を測定した。結果を表1にまとめて示す。
作成した異方性導電フィルムを200℃のオーブンにて完全硬化させたのち、完全硬化したフィルムを幅2mm,長さ50mmにカットした。そして、フィルムをDMA(SII社製)にセットし、DMAを引っ張りモードにて駆動した。そして、30℃弾性率E’の測定を行った。結果を表1にまとめて示す。
ベース基板として、ITOパターンガラスを用意した。このITOパターンガラスには、ITOからなる第1の端子が50μmピッチで形成されている。また、第1の端子の高さは200nmであり、ガラス部分の厚さは0.7μmであった。
接着剤層のベース基板の面方向外側へのはみ出し量を光学顕微鏡観察により評価した。結果を表1にまとめて示す。接着剤層が絶縁性保護膜まで到達している場合をOKと評価した。また、接着剤層が絶縁性保護膜まで到達していない場合をNGと評価した。ここで、NGの態様としては、異方性導電接着剤の最低溶融粘度が高すぎるために、接着剤層が絶縁性保護膜に到達していない態様と、異方性導電接着剤の最低溶融粘度が低すぎるために、接着剤層が絶縁性保護膜に到達せずにベース基板の裏面側に回りこんでしまう態様の2通り想定される。本実施例では、前者の態様をNG1、後者の態様をNG2と評価した。NG1の例を図7に、NG2の例を図8にしめす。いずれの例でも、接着剤層40と絶縁性保護膜30との間に隙間22aが形成されているのがわかる。隙間22aでは、配線パターン22がむき出しになってしまう。
接続構造体を85℃/相対湿度85%の環境下で500時間放置する信頼性評価試験を行った。ついで、信頼性評価試験前後で接続構造体の導通抵抗を測定した。具体的には、接続構造体に電流1mAを流したときの導通抵抗値を4端子法により測定した。測定にはデジタルマルチメータ(横河電機社製)を用いた。2Ω未満をA、5Ω未満をB、5Ω以上をCと評価した。測定結果を表1に示す。
接続構造体を85℃/相対湿度85%の環境下で500時間放置する信頼性評価試験を行った。ついで、信頼性評価試験前後で接続構造体の接着強度を測定した。測定は引張り試験機(AND社製)を用いて行った。すなわち、接続構造体のベース基板を試料台に保持し、フレキシブル基板を上方から引っ張りあげた。測定速度(引張速度)は50mm/secとした。そして、フレキシブル基板(詳細には第2の端子)が第1の端子から完全に剥がれたときの引張強度を接着強度とした。7N/cm以上をA、5~7N/cmをB、5N/cm未満をCと評価した。接着強度が低い場合、フレキシブル基板の屈曲時に接着剤層が剥がれる可能性がある。測定結果を表1にまとめて示す。
接続構造体のベース基板とフレキシブル基板との境界部分に平均粒子径3μm(球相当直径の算術平均値)のNi粉末を振り、接続構造体に均一に振動を与えた。その後、第1の端子と第2の端子との間に15Vの電圧をかけて絶縁抵抗を測定した。106Ω以上の場合をOK、106Ω未満の場合をNGと評価した。測定結果を表1にまとめて示す。
Claims (12)
- 未硬化の重合性化合物と、熱硬化開始剤と、導電性粒子とを含む異方性導電接着剤において、
前記異方性導電接着剤は、アクリル系異方性導電接着剤であり、
厚さ20μm、幅2.0mmのフィルム状の前記異方性導電接着剤をガラス板で挟み、前記フィルム状の異方性導電接着剤の直上を、前記フィルム状異方性導電接着剤と同幅のヒートツールで180℃-4MPa-6secの加熱加圧条件で加熱加圧したときの加圧後の前記異方性導電接着剤の最大幅Bを加圧前の前記フィルム状異方性導電接着剤の幅Aで除した前記異方性導電接着剤の樹脂フロー量が1.4より大きく2.5以下であり、
未硬化状態での測定温度範囲30~180℃の条件で測定した最低溶融粘度が100Pa・s以上850Pa・s未満であり、
完全硬化後の30℃弾性率が4.0GPa以下である、異方性導電接着剤。 - さらに光硬化開始剤を含む、請求項1に記載の異方性導電接着剤。
- 異方性導電フィルムである、請求項1又は2に記載の異方性導電接着剤。
- 前記請求項1~3のいずれか1項に記載の異方性導電接着剤を用いて、接続対象物が接続された接続構造体。
- 一方の前記接続対象物が第1の端子が設けられたベース基板であり、
他方の前記接続対象物が第2の端子と接続されるとともに絶縁性保護膜に覆われた配線パターンが設けられたフレキシブル基板であり、
前記第1の端子と前記第2の端子とが、前記請求項1~3のいずれか1項に記載の異方性導電接着剤を用いて接続された請求項4記載の接続構造体。 - 前記請求項1~3のいずれか1項に記載の異方性導電接着剤を用いて、接続対象物を接続する異方性導電接続方法。
- 第1の端子が設けられた厚さ0.2μmよりも厚いベース基板を準備する工程と、
配線パターンと、前記配線パターンを覆う絶縁性保護膜と、前記配線パターンに接続された第2の端子とが設けられたフレキシブル基板を準備する工程と、
未硬化の重合性化合物と、熱硬化開始剤と、導電性粒子とを含む異方性導電接着剤を準備する工程と、
前記第1の端子と前記第2の端子とで前記異方性導電接着剤を挟持し、かつ、前記絶縁性保護膜を前記ベース基板の面方向外側に配置する工程と、
前記ベース基板と前記フレキシブル基板とを熱圧着することで、前記第1の端子と前記第2の端子とを異方性導電接続するとともに、前記異方性導電接着剤を前記絶縁性保護膜の前記ベース基板側の端部まで流動させる工程と、を含み、
前記ベース基板の前記第1の端子が形成された端部に面取り部が形成され、
前記異方性導電接着剤は、端部が前記面取り部上に位置され、
前記異方性導電接着剤は、アクリル系異方性導電接着剤であり、
前記異方性導電接着剤は、厚さ20μm、幅2.0mmのフィルム状の前記異方性導電接着剤をガラス板で挟み、前記フィルム状の異方性導電接着剤の直上を、前記フィルム状異方性導電接着剤と同幅のヒートツールで180℃-4MPa-6secの加熱加圧条件で加熱加圧したときの加圧後の前記異方性導電接着剤の最大幅Bを加圧前の前記フィルム状異方性導電接着剤の幅Aで除した前記異方性導電接着剤の樹脂フロー量が1.4より大きく2.5以下であり、前記異方性導電接着剤の測定温度範囲30~180℃の条件で測定した最低溶融粘度が100Pa・s以上850Pa・s未満であり、
前記ベース基板の前記絶縁性保護膜側の端部から前記絶縁性保護膜の前記ベース基板側の端部までの距離Lは0mmより大きく0.3mm以下であり、
前記異方性導電接着剤が硬化されてなる異方性導電接着剤層の30℃弾性率は4.0GPa以下である、接続構造体の製造方法。 - 前記異方性導電接着剤は、前記第1の端子と前記第2の端子との間に挟持され、熱圧着されることで、前記ベース基板の裏面に回り込むことなく前記第2の端子から前記絶縁性保護膜の前記ベース基板側の端部まで伸びる、請求項7に記載の接続構造体の製造方法。
- 前記距離Lが0.2mm以上、0.3mm以下であり、
前記樹脂フロー量が1.4~2.3である請求項7又は8に記載の接続構造体の製造方法。 - 前記異方性導電接着剤は、さらに光硬化開始剤を含み、
前記異方性導電接着剤を前記絶縁性保護膜の前記ベース基板側の端部まで流動させた後、前記ベース基板の面方向外側に流動し、前記絶縁性保護膜に到達した前記異方性導電接着剤に光を照射する、請求項7~9のいずれか1項に記載の接続構造体の製造方法。 - 前記フレキシブル基板は、前記ベース基板の上方に配置されており、
前記異方性導電接着剤の下方から前記異方性導電接着剤に光を照射する、請求項10記載の接続構造体の製造方法。 - 前記異方性導電接着剤は異方性導電フィルムであり、
前記異方性導電フィルムの厚さは、前記第1の端子と前記第2の端子との合計高さの少なくとも1.4倍以上である、請求項7~11の何れか1項に記載の接続構造体の製造方法。
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