JPH04363811A - 異方導電性接着フィルムを用いた実装構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は異方導電性接着フィルム
、およびこれを用いてなる実装構造に関するものである
。

【０００２】

【従来の技術】近年の電子機器の多機能化と小型軽量化
に伴い、半導体分野においては配線回路のパターンが高
集積化され、多ピンおよび狭ピッチのファインパターン
が採用されている。このような回路のファインパターン
化に対応すべく、基板上に形成された複数の導体パター
ンとそれと接続する導体パターンまたはＩＣ，ＬＳＩと
の接続に、異方導電フィルムを介在させる方法が試みら
れている。

【０００３】例えば、特開昭５５−１６１３０６号公報
には絶縁性多孔体シートの選択領域内の孔部に金属メッ
キを施こし異方導電化したシートが開示されている。し
かし、このようなシートは表面に金属突出部がないので
、ＩＣなどの接続に際してはＩＣ側の接続パッド部に突
起電極（バンプ）を形成しておく必要があり、接続工程
が煩雑となる。

【０００４】また、特開昭６２−４３００８号公報や特
開昭６３−４０２１８号公報、特開昭６３−９４５０４
号公報には絶縁性フィルムの厚み方向に設けた微細孔に
金属物質を充填して異方導電化し、さらにフィルム表面
からバンプ状に金属物質を突出させて接続を容易にした
ものが開示されている。さらに、特開昭５４−６３２０
号公報には絶縁性フィルムの厚み方向に多数の導電体を
配向させて異方導電化し、さらに作業性を向上させるた
めに該フィルムの両面に接着剤層を形成したものが開示
されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような異
方導電性フィルムは充填されている金属物質が一般に図
７に示すような構造であるために、充填された金属物質
と絶縁性フィルムとの密着性が充分ではなく、金属物質
が脱落して本来導電性を有さなければならない微細孔が
導電性を発揮せず、電気的接続信頼性に欠ける恐れがあ
る。

【０００６】また、異方導電性の接着フィルムとしては
図８に示すように、熱可塑性樹脂および／または熱硬化
性樹脂からなり接着性を有する結合剤１３中に、導電性
粉体１２を分散させたものが知られている。しかしなが
ら、このフィルムを用いて被接続体を接続すると、加圧
や加熱によって結合剤１３中に分散している導電性粉体
１２が流動して異方導電性不良、接続不良を起こす恐れ
がある。さらに、このような異方導電性フィルムでは液
晶ディスプレイ駆動用ＩＣやＬＳＩなどの半導体素子を
実装する際に用いると、フィルムに充分な自己保持性（
保形性）がないので、実装部の封止材としては充分に機
能せず、実用的には未だ不充分なものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明者らは従
来の異方導電性フィルムが有する上記課題を解決し、確
実に異方導電化できて接続信頼性が高く、さらに、接着
性を有して接続部の封止も確実に行える異方導電性接着
フィルムを提供すべく鋭意検討を重ね、本発明を完成す
るに至った。

【０００８】即ち、本発明は絶縁性フィルムの厚み方向
に独立して導通する微細貫通孔を有し、かつ該フィルム
の表裏面上の貫通孔両端部のうち少なくとも一端部が貫
通孔の開口部面積よりも大きな底面積を有するバンプ状
の金属突出物によって閉塞されており、さらに該フィル
ムの少なくとも一方の面に接着性樹脂層が形成されてい
ることを特徴とする異方導電性接着フィルムを提供する
ことを第１の要旨とし、また、このフィルムを被接続体
間に介在させてなる異方導電性接着フィルムの実装構造
を提供することを第２の要旨とするものである。

【０００９】以下、本発明を図面を用いて説明する。図
１は本発明の異方導電性接着フィルムの一実例を示す拡
大断面図である。

【００１０】図１において絶縁性フィルム１には厚み方
向に微細貫通孔２が設けられており、金属物質３を充填
した導通路が表裏面に達している。貫通孔２の両端部に
は貫通孔２の開口部面積よりも大きな底面積を有するバ
ンプ状の金属突出物４が形成されており、所謂リベット
状に貫通孔２を閉塞している。この絶縁性フィルム１に
は接着性樹脂層５が両面（表裏面）に形成されており、
被接着体へ仮接着したのち接着させて接続部を封止する
のに効果を発揮する。なお、本発明においては接着性樹
脂層５は両面にだけでなく片面のみに形成（図示、省略
）していてもよいものである。また、図１（Ａ）は接着
性樹脂層５がバンプ状の金属突出物４を全面覆って形成
されている場合を、図１（Ｂ）は接着性樹脂層５がバン
プ状の金属突出物４を一部覆って形成され、金属突出物
４が一部露出している場合を示す。

【００１１】また、図２（Ａ）および図２（Ｂ）は本発
明の異方導電性接着フィルムの他の実例を示す拡大断面
図であり、絶縁性フィルム１に設けられた貫通孔２の片
端部にのみ貫通孔２の開口部面積よりも大きな底面積を
有するバンプ状の金属突出物４が形成されてなるもので
あり、図１と同様、両面に接着性樹脂層５が形成されて
いる。なお、図２中の（Ａ）および（Ｂ）は図１と同様
、接着性樹脂層５の形成状態（金属突出物の非露出状態
および露出状態）を示す。

【００１２】上記各図において微細貫通孔２の直径は、
使用目的に応じて設定することができるが、通常１５〜
１００μｍ、好ましくは２０〜５０μｍとし、ピッチは
１５〜２００μｍ、好ましくは４０〜１００μｍとする
。

【００１３】本発明の異方導電性接着フィルムに自己支
持性および絶縁性を付与する絶縁性フィルム１は、電気
絶縁特性を有するフィルムであればその素材に制限はな
く、ポリエステル系樹脂、エポキシ系樹脂、ウレタン系
樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリ
アミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリカ
ーボネート樹脂、シリコーン系樹脂など熱硬化性樹脂や
熱可塑性樹脂を問わず目的に応じて選択できる。例えば
、可撓性を必要とする場合はシリコーンゴム、ウレタン
ゴム、フッ素ゴムなどの弾性体を使用することが好まし
く、耐熱性が要求される場合はポリイミド、ポリエーテ
ルスルホン、ポリフェニレンスルフィドなどの耐熱性樹
脂を用いることが好ましい。また、この絶縁性フィルム
１の厚さは任意に設定できるが、フィルム厚の精度（バ
ラツキ）や形成する貫通孔の孔径精度の点からは通常、
５〜２００μｍ、好ましくは１０〜１００μｍとする。

【００１４】上記絶縁性フィルム１に設ける微細貫通孔
２は、パンチングなどの機械的加工法、レーザー、プラ
ズマなどによるドライエッチング法、薬品、溶剤などに
よる化学的なウエットエッチング法などがある。エッチ
ング法の場合は絶縁性フィルム１に所望の孔形状、例え
ば丸、四角、菱形などを有するマスクを密着させ、マス
クの上から処理する間接的エッチング法、スポットを絞
ったレーザー光をフィルムに当てたり、マスクを通して
レーザー光をフィルム上に結像させるさせるドライエッ
チング法、感光性レジストを用いて、予め微細孔をパタ
ーニングしたのちウエットエッチングする直接エッチン
グ法などがある。なお、回路のファインパターン化に対
応するにはドライエッチング法やウエットエッチング法
が好ましく、特にエキシマレーザーの如き紫外線レーザ
ーによるアグレーションを用いたドライエッチング法の
場合は、高いアスペクト比が得られるので好ましい。

【００１５】例えば、レーザー光によってフィルム１に
微細貫通孔４を設ける場合、図２に示すようにレーザー
光を照射した側のフィルム表面の貫通孔直径は、反対側
のフィルム表面に形成される貫通孔直径よりも大きくな
る。また、図１および図２において貫通孔２の形成角度
αは９０±２０度とし、貫通孔２の平面形状の面積を〔
フィルム厚×５／４〕２　よりも大きくすることによっ
て、孔部へのメッキ液の濡れ性の点で後の金属充填の際
に効果的となる。

【００１６】上記のように絶縁性フィルム１に設けられ
た微細貫通孔４には、導通路となる金属物質３が充填さ
れ、さらに、その両端部にはバンプ状の金属突出物４が
形成されている。このような金属物質としては、例えば
金、銀、銅、錫、鉛、ニッケル、コバルト、インジウム
などの各種金属、またはこれらを成分とする各種合金が
用いられる。この金属物質は純度が高すぎるとバンプ状
となりにくいので、自体公知の有機物や無機物を微量混
入した金属物質や合金を用いることが好ましい。導通路
の形成方法としては、スパッタリング、各種蒸着、各種
メッキなどの各種方法が採用できる。なお、メッキ法に
よる場合は、メッキ時間を長くすることによって、バン
プ状に金属突出物４を成長させることができるのである
。

【００１７】上記貫通孔２の開口部に形成されたバンプ
状の金属突出物４は、貫通孔２の平面面積よりも大きな
底面積、好ましくは１．１倍以上の大きさとする。本発
明においてはこのように底面積を大きくすることによっ
て、貫通孔２内に形成された導通路が脱落することもな
く、絶縁性フィルム１の厚み方向に対する剪断力に対し
ても充分な強度を有し、電気的接続信頼性が向上するの
である。

【００１８】また、上記絶縁フィルムの少なくとも一方
の面には、被接着体への仮接着や接続部を樹脂封止する
ための接着性樹脂層５が形成されている。該層を形成す
る接着性樹脂は被接着素材の種類などによって適宜、選
択できるが、具体的にはポリアミド系樹脂、ポリエステ
ル系樹脂、アイオノマー系樹脂、エチレン／酢酸ビニル
共重合体やエチレン／アクリル酸共重合体、エチレン／
メチルアクリレート共重合体、エチレン／エチルアクリ
レート共重合体などのポリオレフィン系樹脂、フッ素系
樹脂、エポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリスチレン
系樹脂、ポリイミド系樹脂、マレイミド系樹脂、アクリ
ル系樹脂、シリコーン系樹脂、クロロプレン系やニトリ
ル系の合成ゴムの如き熱可塑性樹脂もしくは熱硬化性樹
脂、もしくはその変性物を一種もしくは二種以上混合し
て用いることができる。また、接着性樹脂層５には接着
性などの特性を阻害しない範囲で、必要に応じて自体公
知の硬化剤や、加硫剤、粘着付与剤、軟化剤、着色剤、
無機質充填剤（シリカ、カーボンなど）などの添加剤を
任意量配合してもよい。

【００１９】これらの樹脂のうち、例えば半導体素子を
被接続体とする場合に半導体素子と接着する側の接着性
樹脂層５としては、エポキシ系樹脂やシリコーン系樹脂
、ポリイミド系樹脂、マレイミド系樹脂、フッ素系樹脂
などが好ましく用いられ、また、半導体素子との密着性
向上のためにシランカップリング剤やシラン化合物を接
着性樹脂層５中に含有もしくは層５表面へ塗布などの手
段にて施与することが好ましい。

【００２０】このような接着性樹脂層５の厚みはバンプ
状の金属突出物４の高さや材質によって任意に設定でき
るが、フィルム厚の精度（バラツキ）や接続信頼性の点
からは通常、３〜５００μｍ、好ましくは５〜１００μ
ｍとする。

【００２１】本発明の異方導電性接着フィルムを得るた
めの方法としては、例えば以下の工程からなる方法が挙
げられる。

【００２２】■絶縁性フィルムと導電層との積層フィル
ム（接着剤を介した３層フィルムまたは直接積層した２
層フィルム）の絶縁性フィルムのみに微細貫通孔を設け
るか、或いは微細貫通孔を設けた絶縁性フィルムに導電
層を積層（但し、導電層は微細孔が貫通するように積層
するか、積層後除去する）し、導電層表面にレジスト層
を形成して表面を絶縁後、貫通孔部をエッチングして貫
通孔部に接する導電層部分にリベット状の溝部を形成す
る工程。

【００２３】■微細貫通孔に電解メッキや無電解メッキ
などのメッキ法により金属物質を充填し、バンプ状の金
属突出物を形成する工程。

【００２４】■絶縁性フィルムに積層されていた導電層
およびレジスト層を化学的エッチング液または電解腐食
によって除去する工程。

【００２５】■絶縁性フィルムの片面もしくは両面に、
キャスティングまたはラミネートにて接着性樹脂層を形
成する工程。

【００２６】なお、上記■の工程においてバンプ状の金
属突出物の形成は■の工程後に行なってもよく、上記■
の工程後、接着性樹脂層の表面（露出側）には汚染を防
止するために、保存中はセパレータにて被覆しておくこ
とが好ましい。

【００２７】本発明の異方導電性接着フィルムにおいて
絶縁性フィルムの一方の側にバンプ状の金属突出物を形
成する場合は、図２に示すように貫通孔の孔径が小さい
側のフィルム表面にバンプ状の金属突出物を形成するこ
とが好ましい。従って、図２のような絶縁性フィルム１
においてはバンプ状の金属突出物４の形成側（図中、下
面側）に上記■工程における導電層が形成されている。

【００２８】バンプ状に金属突出物を形成するには金属
結晶の状態を微細結晶とすることが好ましい。なお、高
電流密度で電解メッキを行なった場合は、樹枝状の結晶
が形成されるのでバンプ状とならない場合がある。また
、金属結晶の析出速度を調整したり、メッキ液の種類や
メッキ浴の温度を調整することによって平滑、均一な突
出物を得ることもできる。

【００２９】本発明においてバンプ状金属突出物を貫通
孔の開口部面積よりも大きな底面積を有するようにする
には、上記メッキの際にメッキ皮膜を開口部表面、即ち
絶縁性フィルム面よりも高く成長させ、かつリベット状
に貫通孔から横にも成長させる必要があり、その高さは
孔ピッチや用途によって任意に設定することができ、通
常５μｍ以上、好ましくは５〜１００μｍの範囲に調整
される。

【００３０】さらに、貫通孔底面の導電層を除去してリ
ベット状のバンプを形成する場合（両側にバンプを形成
する場合）も、エッチングを貫通孔直径の１．１倍以上
とすることが好ましい。１．１倍に満たないと、リベッ
ト状のバンプとしての効果が乏しくなり、所期の効果を
発揮しない場合がある。

【００３１】図３および図４は本発明の異方導電性接着
フィルムを用いて半導体素子を外部基板上に実装する前
および実装後の実装構造を示す断面図である。

【００３２】図３および図４にて用いる異方導電性接着
フィルムは図１（Ａ）タイプのものであり、ポリイミド
樹脂などからなる絶縁性フィルム１に設けられた微細貫
通孔２には金メッキなどによって金属物質３およびバン
プ状の金属突出物４が形成されており、さらに両面に接
着性樹脂層５が形成されている。接着性樹脂層５のうち
半導体素子７側の接着性樹脂層は、接続部（電極８）の
封止および接着機能を発揮するようにエポキシ樹脂を用
いることが好ましく、外部基板９側の接着性樹脂層はＩ
ＴＯ（インジウム・スズ酸化物）基板の場合、Ｂステー
ジ状態の熱硬化性エポキシ樹脂を用いることが好ましい
。

【００３３】図３の状態のものを加熱、圧着することに
よって、図４に示すようにバンプ状の金属突出物４によ
って半導体素子７上の電極８と外部基板９上の電極８と
が接続され導通する。そして接続と同時に接続部分が樹
脂封止、保護されて電気的接続信頼性が向上するのであ
る。

【００３４】図５および図６は図１（Ｂ）タイプの異方
導電性接着フィルムを用いて、ＦＰＣ外部基板１０のリ
ード部１１を、ガラスエポキシ系プリント配線基板９上
の電極８上に実装する前および実装後の実装構造を示す
断面図である。この場合の接着性樹脂層５としては、Ｆ
ＰＣ外部基板１０側にはポリエステル系樹脂、フェノキ
シ系樹脂、ウレタン系樹脂を、プリント配線基板９側に
は熱硬化性エポキシ樹脂／変性ＮＢＲ（ネオプレン−ブ
タジエンゴム）混合物を用いることが好ましい。

【００３５】

【実施例】以下に本発明の実施例を示し、さらに具体的
に説明する。

【００３６】銅箔上にポリイミド前駆体溶液を乾燥後の
厚さ１ｍｉｌ　となるように塗工、硬化させ、銅箔とポ
リイミドフィルムとの２層フィルムを作製した。次に、
ポリイミドフィルム表面に発振波長２４８ｎｍのＫｒＦ
　エキシマレーザー光を、マスクを通して照射してドラ
イエッチングを施こし、ポリイミドフィルム層に６０μ
ｍφ、ピッチ２００μｍの微細貫通孔を５個／ｍｍで８
ｃｍ２　の領域に設けた。

【００３７】次いで、銅箔表面にレジストを塗工、硬化
させて絶縁し、化学研磨溶液中に５０℃で２分間浸漬し
た。

【００３８】これを水洗したのち、銅箔部を電極に接続
して６０℃のシアン化金メッキ浴に浸漬し、銅箔をマイ
ナス極とし、２層フィルムの貫通孔部に金メッキを成長
させ、ポリイミドフィルム表面からやや金結晶が突出し
たとき（突出高さ５μｍ）にメッキ処理を中断した。

【００３９】そして、塗工したレジスト層を剥離して２
層フィルムの銅箔を塩化第二銅で溶解除去した。

【００４０】最後に、接着性樹脂層を絶縁性フィルムの
片面もしくは両面に形成して、本発明の異方導電性接着
フィルムを得た。

【００４１】

【発明の効果】本発明の異方導電性接着フィルムは以上
のような構造からなるので、導通路として充填された金
属物質は、絶縁性フィルムと充分に密着しており、金属
物質の脱落もなく本来、導電性を有さなければならない
微細孔が充分に導電性を発揮し、電気的接続信頼性が高
いものである。

【００４２】さらに、本発明の異方導電性接着フィルム
には接着性樹脂層を形成しているので、実装に際しては
接続時の加圧や加熱にて接着性樹脂層が流動、変形して
も、絶縁性フィルムによって導通路となる金属物質層が
固定維持され、しかも接着性樹脂層によって接続部も樹
脂封止されているので、接続不良を起こすことがないと
いう効果を発揮する。また、接着性樹脂層形成用の樹脂
を被接続体の種類によって任意に選択することによって
、半島体素子だけでなく各種ＦＰＣ、ＴＡＢなどを外部
回路基板上に実装することができ、しかも実装時の接続
信頼性も格段に向上するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の異方導電性接着フィルムの一実例を示
す拡大断面図である。

【図２】本発明の異方導電性接着フィルムの他の実例を
示す拡大断面図である。

【図３】本発明の異方導電性接着フィルムを用いて半導
体素子を外部基板上に実装する前の状態を示す断面図で
ある。

【図４】図３の状態のものを実装した後の状態を示す断
面図である。

【図５】本発明の他の異方導電性接着フィルムを用いて
半導体素子を外部基板上に実装する前の状態を示す断面
図である。

【図６】図５の状態のものを実装した後の状態を示す断
面図である。

【図７】従来の異方導電性フィルムの拡大断面図である
。

【図８】従来の他の異方導電性フィルムの断面図である
。

【符号の説明】

１　　絶縁性フィルム ２　　微細貫通孔 ３　　金属物質 ４　　バンプ状金属突出物 ５　　接着性樹脂層

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　絶縁性フィルムの厚み方向に独立して
   導通する微細貫通孔を有し、かつ該フィルムの表裏面上
   の貫通孔両端部のうち少なくとも一端部が貫通孔の開口
   部面積よりも大きな底面積を有するバンプ状の金属突出
   物によって閉塞されており、さらに該フィルムの少なく
   とも一方の面に接着性樹脂層が形成されていることを特
   徴とする異方導電性接着フィルム。
2. 【請求項２】　　接着性樹脂層が表裏面に形成されてい
   ると共に、表裏面の接着性樹脂層が異種の樹脂からなる
   請求項１記載の異方導電性接着フィルム。
3. 【請求項３】　　請求項１または２記載の異方導電性接
   着フィルムを被接続体間に介在させてなる異方導電性接
   着フィルムの実装構造。