JPH087658A - 異方導電性接着フィルム - Google Patents

異方導電性接着フィルム

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JPH087658A
JPH087658A JP14002694A JP14002694A JPH087658A JP H087658 A JPH087658 A JP H087658A JP 14002694 A JP14002694 A JP 14002694A JP 14002694 A JP14002694 A JP 14002694A JP H087658 A JPH087658 A JP H087658A
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anisotropic conductive
adhesive film
fine particles
conductive adhesive
particulates
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JP14002694A
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Yukihisa Hirozawa
幸寿 廣澤
Koji Kobayashi
宏治 小林
Tatsuo Ito
達夫 伊藤
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    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
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    • H05K3/361Assembling flexible printed circuits with other printed circuits

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 添加している導電性微粒子の特性を向上させ
ることにより、高分解能で信頼性の高い異方導電性接着
フィルムを提供する。 【構成】 平均粒径が2〜20μmである多孔質球状ポ
リマー微粒子上に金属を被覆した導電性微粒子5を絶縁
性接着剤6中に所定量均一分散させた異方導電性接着フ
ィルム。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ICベアチップ等の電
極と相対峙させた回路基板の電極を接続固定するのに用
いられる異方導電性接着フィルムに関する。
【0002】
【従来の技術】近来、電子部品の小型化、薄型化、高性
能化等が進んでおり、それと共に経済的な高密度実装技
術の開発が活発に行われている。これらの微細回路の接
続は、従来のハンダやゴムコネクターでは対応が困難で
あることから、分解能に優れた異方導電性の接着フィル
ムが多用されるようになって来た。この方法は、例えば
液晶表示モジュール(LCD)とTAB(Tape Auto
mated Bonding)又はFPC(Flexible Print C
ircuit)の基板の微細電極同士を接続するに際し、導電
性微粒子を所定量含有した接着剤からなる異方導電性接
着フィルムを相対峙させた電極間に挾み、加熱加圧する
ことにより複数の電極を一括接続するものである。
【0003】ここで使用されている導電性微粒子は、従
来から金属微粉末、めっき等で金属被覆を行った有機系
又は無機系の粒子などが用いられている。金属微粉末に
ついては、一般に粒度分布が広く、導電性、絶縁性、接
続メカニズム等による影響により接続信頼性に問題があ
る。また、プラスチック微粒子に金属被覆した導電性微
粒子では、粒度分布の狭いものが得られるが、凝集し易
い欠点があり、更に電極同士の接続における接触面積が
小さく、両電極への保持力も小さいため、凝集を起こさ
ない添加量で高精細化に対応することは、極めて困難な
状況である。
【0004】一方、近年液晶表示モジュール等の高精細
化、高信頼性化が進み、従来の電極ピッチ200μm
(5本/mm)程度から100μm以下(10本/mm以
上)が要求されて来ており、今後更なる高分解能化が求
められている。更には、電子部品の軽薄短小化や高性能
化が急速に進む中で、ベアチップをガラス基板上に直接
接続する実装技術所謂COG(Chip On Glass)技
術、或いはプリント基板上に直接接続する実装技術所謂
COB(Chip On Boad)技術等を異方導電性接着
フィルムを用いて行おうとする動きが強まって来てい
る。これに伴い、異方導電性接着フィルム中に添加され
る導電性微粒子に関しても、電極同士の接続信頼性にお
いて更なる特性の向上が求められている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】異方導電性接着フィル
ムによるベアチップの実装技術を考えた場合、各種の性
能が要求される。その一つは、微細接続における接続信
頼性である。従来の異方導電フィルムにおける高分解能
化に対する考え方は、隣接回路との絶縁性を確保するた
めに導電性微粒子の粒径を回路間の絶縁部分よりも小さ
くし、併せて導電性微粒子同士が接触しない程度に添加
量を調整し、回路接続部の導通性を得ることであった。
しかしながら、導電性微粒子の粒径を小さくすると、粒
子数の著しい増加及び表面積の増加により、粒子は二次
凝集を起こして隣接回路との絶縁性が保持出来なくな
る。また、粒子の添加量を減少すると、接続すべき回路
上の導電性微粒子の数が減少することから接触点の数が
不足し、回路接続部の導通性が得られ難くなるために、
接続信頼性を保ちながら高分解能化することは極めて困
難であった。
【0006】他の一つは、IC等のベアチップ電極の高
さのばらつき、ガラス基板側又はプリント基板側の高さ
のばらつき等による接続時の不安定性を如何に解決する
かである。導電性微粒子がこれらの高さのばらつきを吸
収して、全端子が安定した接続状態にすることが求めら
れる。本発明は、このような状況に鑑みてなされたもの
で、電極同士の接続時における保持力が優れ、接触面積
が大きく且つ圧縮時の変形が容易な導電性微粒子を用い
ることにより、高分解能であり、接続信頼性の優れた異
方導電性接着フィルムを提供することを目的とするもの
である。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の課
題を解決するために、異方導電性接着フィルムによる接
続メカニズムについて詳細に検討した。現在、実際に供
試されている異方導電性接着フィルムは、15〜35μ
m程度の膜厚を持つエポキシ系等の樹脂中に3〜10μ
m程度の表面が比較的平滑な球状の導電性微粒子を分散
させたものが多い。これをICチップ等の電極(Auバ
ンプ等)とガラス基板又はプリント基板の回路電極との
間に挟持し、両基板の電極の位置合わせを行った後、熱
圧着するプロセスが一般的である。このとき、ICチッ
プの電極の高さは10〜20μm程度のAuバンプ仕様
が一般的であり、高さのばらつきが2μm程度あると考
えられる。
【0008】図1に本発明の異方導電性接着フィルム及
び図2に従来の異方導電性接着フィルムを用いた場合の
接続方法の説明図を示した。図1の(a)及び図2の
(a)は各々、本発明の異方導電性接着フィルム(図1
の(a))及び従来の異方導電性接着フィルム(図2の
(a))をICチップの電極とガラス基板の電極との間
に挟持した状態を示す。接着剤6中に導電性微粒子5を
分散させた異方導電性フィルムの熱圧着時において加圧
が進み、ICチップ3の電極部分(Auバンプ)4とガ
ラス基板1上の薄膜電極2との距離が導電性微粒子5の
粒径と同じになると、導電性微粒子5は両電極(2、
4)間の加圧力により電極間に保持される。このとき、
両電極に高さのばらつきがあると、電極間での安定な保
持が得られない。図1の(b)及び図2の(b)はこの
状態を示すものである。
【0009】そこで導電性微粒子としては、従来から接
続温度(約180℃)以下に軟化点を有する球状の高分
子材料上に金属を被覆したものを用いている。そのこと
により、両電極間の高さのばらつきを吸収し得る変形を
生じさせ、両電極間に導電性微粒子を保持させた。図1
の(c)及び図2の(c)はこの状態を示すものであ
る。このとき、従来用いている表面が比較的平滑な球状
の導電性微粒子では、両電極への導電性微粒子の食い込
み等が無く、良好な接触状態が期待出来ず、また導電性
微粒子1個当りの接触面積も小さいため、接続信頼性を
保ちながら高分解能化することが困難であることが明ら
かになった。更に、導電性微粒子が両電極間の高さのば
らつきを吸収し得る変形を生じることによって、球状の
高分子材料上の金属の被覆状態が不安定となり、接続信
頼性が著しく低下する。
【0010】そこで本発明者らは、導電性微粒子とし
て、多孔質の球状高分子材料に金属を被覆したものを絶
縁性接着剤中に所定量含有させることにより、所望の目
的を達成し得ることを見い出し、本発明を完成するに至
った。本発明は、平均粒径が2〜20μmである多孔質
の球状形状を有するポリマー微粒子上に金属を被覆した
導電性微粒子を、絶縁性接着剤中に均一分散してなる異
方導電性接着フィルムに関する。
【0011】多孔質のポリマー微粒子を得る方法として
は、懸濁重合、乳化重合等により合成することが可能で
ある。例えば、非架橋性不飽和単量体と架橋性不飽和単
量体とを混合した油溶性不飽和単量体を油溶性重合開始
剤の存在下で、ホモミキサー等により所望の大きさの重
合性液滴を有する懸濁液を調整し、しかる後に該懸濁液
を重合槽中にて重合反応を完結させて比較的単分散なポ
リマー微粒子を製造する懸濁重合法において、不活性な
希釈剤等を懸濁液調整時に導入して、重合後に得られた
ポリマー微粒子中の不活性な希釈剤を除去することによ
り、目的とする粒子を得ることが出来る。また、このと
き添加する希釈剤の量及び非架橋性不飽和単量体と架橋
性不飽和単量体との混合比率を変えることにより、粒子
の多孔性を制御できる。
【0012】粒子の多孔性については特に制限はない
が、網目構造を有している粒子表面の細孔径が0.05
〜1μm程度であることが好ましい。このようにして得
られた多孔質の球状ポリマー微粒子に、めっき等により
金属を被覆し、平均粒径が2〜20μmの導電性微粒子
を得る。平均粒径が20μmを越えると回路間のショー
トの危険性が大きくなり、2μm未満では電極の高さの
ばらつきを吸収出来ない。めっき法としては、例えば無
電解めっき法等が挙げられ、ニッケル、金、銅などの被
膜を容易に形成することができる。被膜の厚さは0.0
2〜0.5μmとすることが好ましい。このようにして
得られた導電性微粒子を絶縁性接着剤中に均一分散させ
ると、異方導電性接着フィルムが得られる。異方導電性
接着フィルムの厚さとしては、70μm以下が好まし
く、良好な接続信頼性を得るためには15〜35μmと
することが更に好ましい。
【0013】絶縁性接着剤としては、絶縁シート等に用
いられている熱可塑性材料や、熱や光により硬化性を示
す材料が広く適用できるが、接続後の耐熱性や耐湿性に
優れていることから、硬化性材料の適用が好ましい。中
でもエポキシ系接着剤は、短時間硬化が可能で接続作業
性が良く、また、分子構造上接着性に優れる等の特長が
あることから、好ましく適用できる。エポキシ系接着剤
は、例えば高分子エポキシ、固形エポキシと液状エポキ
シ、フェノキシ樹脂と液状エポキシ、ウレタンやポリエ
ステル、NBR等を混合したエポキシを主成分とし、こ
れに潜在性硬化剤やカップリング剤等の各種変成剤、触
媒等を添加した系からなるものが一般的である。
【0014】
【実施例】次に本発明の実施例を説明する。 実施例1 スチレンモノマー80重量部、ジビニルベンゼン15重
量部、トルエン15重量部を混合し、重合開始剤として
過酸化ベンゾイル2重量部を溶解させたものを分散媒の
中に加えた。分散媒は、500重量部の水にMC(メチ
ルセルロース)5重量部を溶解したもので、界面活性剤
としてドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.1重
量部を加えた。この調整した液をホモミキサーにより約
15分間撹拌し、所望の粒径の懸濁液を得た。しかる
後、該懸濁液を重合槽中で80℃で8時間重合した。得
られた架橋粒子は、不活性な希釈剤を除去するためエタ
ノールで数回洗浄し、乾燥後ベンゼンで膨潤させ、凍結
乾燥を行った。
【0015】得られた粒子は図3に示すような網目構造
を有する多孔質球状粒子であった。この粒子の粒度分布
をコールターカウンター(コールター社製造)で測定し
たところ、平均粒径6.0μm、粒子径分布3.0〜1
0.0μmであった。更に、この粒子の表面をSEM観
察したところ、0.1〜0.2μm程度の細孔径を有す
る網目構造であった。このようにして得られたポリマー
微粒子を湿式の超音波分級機で4〜6μmに篩い分け、
平均粒径5.0μmとした。この後、該ポリマー微粒子
表面にNi、Auめっきを施し、平均粒径5.1μmの
導電性微粒子とした。この導電性微粒子を潜在的硬化剤
を含むエポキシ系接着剤ワニスに、ワニスの固形分体積
比で2%の割合で配合し、均一分散させた後、離型フィ
ルム上に流延成形して厚さ25μmの異方導電性接着フ
ィルムを作製した。
【0016】この異方導電性接着フィルムをガラス基板
上のITO電極とバンプ高さが15μmあるICチップ
上の金バンプ電極間に挾んで、180℃−75gf/バ
ンプ−20秒の熱圧着条件で接続した。このときの電極
の大きさは50μm×50μmであり、ピッチが70μ
mであった。この回路の接続抵抗は、四端子法により所
定の電流1mAを印加し、測定電圧より電極一つ当りの
接続抵抗を算出した。絶縁抵抗は、隣接回路間に100
Vの電圧を印加して測定した。信頼性試験としては、−
40℃/30分、25℃/5分、80℃/30分、25
℃/5分の温度サイクル試験を250サイクル行った後
隣接回路間の接続抵抗を測定した。得られた結果を表1
に示す。
【0017】実施例2 導電性微粒子をワニスの固形分体積比で4%の割合で配
合した以外は実施例1と同様にして、異方導電性接着フ
ィルムを作製し、その評価を行った。得られた結果を表
1に示す。
【0018】比較例1 スチレンモノマー80重量部とジビニルベンゼン15重
量部とを混合し、重合開始剤として過酸化ベンゾイル2
重量部を溶解させたものを、分散媒の中に加えた。分散
媒は、500重量部の水にMC(メチルセルロース)5
重量部を溶解したもので、界面活性剤としてドデシルベ
ンゼンスルホン酸ナトリウム0.1重量部を加えた。こ
の調整した液をホモミキサーにより約15分間撹拌し、
所望の粒径の懸濁液を得た。しかる後、該懸濁液を重合
槽中で80℃で8時間重合した。得られた粒子は、図4
に示すような表面が平滑な球状粒子であった。この粒子
の粒度分布をコールターカウンター(コールター社製)
で測定したところ、平均粒径6.0μm、粒子径分布
3.0〜10.0μmであった。
【0019】このようにして得られたポリマー微粒子を
湿式の超音波分級機で4〜6μmに篩い分け、平均粒径
5.0μmとした。この後、該ポリマー微粒子表面にN
i、Auめっきを施し、平均粒径5.1μmの導電性微
粒子とした。この導電性微粒子を用いて、実施例1と同
様にして異方導電性接着フィルムを作製し、その評価を
行った。得られた結果を表1に示す。 比較例2 導電性微粒子をワニスの固形分体積比で4%の割合で配
合した以外は比較例1と同様にして、異方導電性接着フ
ィルムを作製し、その評価を行った。得られた結果を表
1に示す。
【0020】
【表1】
【0021】表1から明らかなように、温度サイクル試
験後の接続抵抗の増加率は、比較例のフィルムが2.3
倍以上と大きいのに比べて、実施例1のフィルムは1.
35倍、絶縁抵抗がショートする程度に導電性微粒子の
量を増加させた実施例2でも1.35倍と小さく、電極
接続の保持力が優れていることが示される。実施例1の
絶縁抵抗は109以上と満足すべき値である。
【0022】
【発明の効果】本発明によれば、多孔質球状ポリマー粒
子上に金属を被覆した導電性微粒子を適用することによ
り、導電性微粒子1個当りの両電極への接続信頼性が高
まり、異方導電性接着フィルム中に添加する粒子の量を
増大させることなく、高精細で信頼性の高い異方導電性
接着フィルムを提供出来る。
【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を用いた電極
の接続を示す図である。
【図2】従来の異方導電性接着フィルムを用いた電極の
接続を示す図である。
【図3】本発明の実施例で用いた導電性微粒子核体の電
子顕微鏡写真である。
【図4】従来技術である比較例で用いた導電性微粒子核
体の電子顕微鏡写真である。
【符号の説明】
1…ガラス基板、2…薄膜電極、3…ICチップ、4…
電極(Auバンプ)、5…導電性微粒子、6…接着剤

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 平均粒径が2〜20μmである多孔質の
    球状形状を有するポリマー微粒子上に金属を被覆した導
    電性微粒子を、絶縁性接着剤中に均一分散してなる異方
    導電性接着フィルム。
  2. 【請求項2】 ポリマー微粒子の表面の細孔径が0.0
    5〜1μmである請求項1記載の異方導電性接着フィル
    ム。
  3. 【請求項3】 厚さが70μm以下である請求項1又は
    2記載の異方導電性接着フィルム。
JP14002694A 1994-06-22 1994-06-22 異方導電性接着フィルム Pending JPH087658A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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