JPH09147928A

JPH09147928A - 接続部材

Info

Publication number: JPH09147928A
Application number: JP30265995A
Authority: JP
Inventors: Isao Tsukagoshi; 功塚越; Yukihisa Hirozawa; 幸寿廣澤; Koji Kobayashi; 宏治小林; Katsuyuki Ueno; 勝幸上野; Hiroshi Matsuoka; 寛松岡
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd
Current assignee: Showa Denko Materials Co Ltd
Priority date: 1995-11-21
Filing date: 1995-11-21
Publication date: 1997-06-06

Abstract

(57)【要約】【課題】電子部品と回路板や、回路板同士を接着固定す
ると共に、両者の電極同士を電気的に接続する接続部材
を提供すること。【解決手段】導電材料とバインダとよりなる加圧方向に
導電性を有する接着層と、絶縁性接着層とが交互に形成
されてなる接続部材。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子部品と回路板
や、回路板同士を接着固定すると共に、両者の電極同士
を電気的に接続する接続部材に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子部品の小型薄型化に伴い、こ
れらに用いる回路は高密度、高精細化している。このよ
うな電子部品と微細電極の接続は、従来のはんだやゴム
コネクタ等では対応が困難であることから、最近では分
解能に優れた異方導電性の接着剤や膜状物（以下接続部
材という）が多用されている。この接続部材は、導電粒
子等の導電材料を所定量含有した接着剤からなるもの
で、この接続部材を電子部品と電極や回路との間に設
け、加圧または加熱加圧手段を構じることによって、両
者の電極同士が電気的に接続されると共に、電極に隣接
して形成されている電極同士には絶縁性を付与して、電
子部品と回路とが接着固定されるものである。

【０００３】これらの接続部材による実装は、ＩＣチッ
プを搭載したＴＡＢと、ガラスやプラスチック等の基板
との実装や、これら基板へのベアチップの直接搭載等に
実用化が進んでいる。上記接続部材を高分解能化するた
めの基本的な考え方は、導電粒子の粒径を隣接電極間の
絶縁部分よりも小さくすることで、隣接電極間における
絶縁性を確保し、併せて導電粒子の含有量をこの粒子同
士が接触しない程度とし、かつ電極上に確実に存在させ
ることにより、接続部分における導通性を得ることであ
る。

【０００４】これらの考え方の発展として最近、導電材
料とバインダとよりなる、加圧方向に導電性を有する接
着層と絶縁性接着層とを、厚み方向に分離して形成し複
層構成とすることで、厚み方向の導電性と面方向の絶縁
性の機能を分離することや、導電粒子の表面を絶縁材で
被覆し、接続時に電極との接触面の絶縁材を破壊し高分
解能化する提案も行われている。さらに、このような微
細電極や回路の接続を可能とし、かつ接続信頼性に優れ
た接続部材として、電極や回路の配置に合わせて面方向
の必要部に、導電粒子やこれらの密集領域あるいは導電
突起を有する接続部材の提案もある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の方法は、複
層構成の場合や導電粒子の表面を絶縁材で被覆する場合
共に、微細電極の接続が可能となるものの、多数の微細
電極上に必要な導電粒子の数を確実に確保するために添
加量が多大であり、接続部材のコストアップが重要な問
題となっている。この理由としては、導電材料の原料で
ある例えば金等の貴金属類が高価であることや、接続の
信頼性を向上するために高価な均一径の導電粒子が用い
られること、あるいは不要部にも多量の導電粒子が存在
すること等が指摘出来る。また特に、導電粒子の表面を
絶縁材で被覆する場合は、全層に渡り導電粒子が高密度
に存在するので、有効接着面積の減少により接着特性が
低下し、信頼性も低下する問題点がある。

【０００６】電極や回路の配置に合わせて、面方向の必
要部に導電材料を有する接続部材の場合、半導体チップ
のようなドット状の微細電極の接続が可能となるもの
の、導電粒子の密集領域とドット状電極との正確な位置
合わせが必要で、接続作業性に劣る欠点がある。

【０００７】本発明は、上記欠点に鑑みなされたもの
で、高価な導電粒子の使用量を抑制し、また有効接着面
積の確保が可能で、かつドット状電極部との正確な位置
合わせが不要な接続部材およびそれを用いた電子部品の
接続構造に関する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、相対峙する電
極同士を接続するものにおいて、導電材料とバインダと
よりなる加圧方向に導電性を有する接着層と、絶縁性接
着層とが交互に形成されてなる接続部材に関し、その実
施態様として、導電性接着層の面積が、接続すべき電極
面積より大きく形成されてなる接続部材であり、この接
続部材を用いた導電粒子密度の高い部分と、低い部分と
が存在してなる電子部品の接続構造に関する。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明を図面を参照しながら説明
する。図１〜４は、本発明の一実施例を説明する接続部
材の断面模式図である。本発明の接続部材は、図１のよ
うに導電材料３とバインダ４とよりなる加圧方向に導電
性を有する導電性接着層１と、絶縁性接着層２とが剥離
可能なセパレータ５上に交互に形成されてなる接続部材
である。これはまた図２のように、導電性接着層１が、
絶縁性接着層２の要部に交互に形成されても良い。また
図３のように、図２の構成の表面にさらに絶縁性接着層
２’が存在しても、あるいは図４のように、絶縁性接着
層２の要部のみに導電性接着層１が形成されても良く、
これは一方の面（図示略）または導電性を有する接着層
１が絶縁性接着層２を挟んで両面の対称位置（１−
１’）に存在することもできる。図１〜４において、セ
パレータ（図２〜４は図示略）は、必要に応じて存在出
来る。また、本接続部材は、連続テープ状であると接続
作業工程の連続自動化が図れるので好ましい。この場
合、幅方向に交互に多数形成された巻き物を、任意にス
リットすることで細幅テープ状に出来る。

【００１０】図５は、本発明の他の実施例を説明する接
続部材の平面投影図である。導電性を有する接着層１
は、図５（ａ）のようにテープの長さ方向の端部でも、
（ｂ）のように端部から内側に若干入った位置でも良
い。また（ｃ）のようにテープの長さ方向に垂直方向
や、（ｄ）のように格子状等、その他図示していないが
任意に形成できる。この時、導電性接着層１の面積が接
続すべき電極面積より大きく形成することが、電極の位
置合わせの自由度が拡大するので好ましい。

【００１１】すなわち、図６のような電極１２の面積が
ａ×ｂの電極配置の例えばＩＣチップ１３のような電子
部品の接続の場合、図５の導電性を有する接着層１の幅
ｂ’は、電極の幅ｂより若干大きくする。また、ａ方向
も若干大きくするが、図５のようにテープの長さ方向に
連続状に形成することが、製造上簡単なことから好まし
い。図示していないが格子状の電極配置の接続の場合
も、同様に図８のような格子状に若干大きく形成する。
導電性を有する接着層１の幅ｂ’は、電極の幅ｂより若
干大きくするがその程度としては、１．２倍から２０倍
程度であり、低い倍率の場合、材料コストが低減し、高
倍率にすると、電極の位置合わせの自由度や、接続部材
のも製造がたやすくなる。図５の導電性を有する接着層
１の交互に隣接する距離ｓ’は、電子部品の電極配置ｓ
を考慮して決定するが、最近の電子部品の形状から０．
１〜１０ｍｍ程度が多用される。

【００１２】図７は、加圧方向に導電性を有する導電性
接着層１を説明する断面模式図である。導電性接着層１
は、導電材料３を含有したバインダ４よりなる。ここに
導電材料３としては、図７（ａ）〜（ｇ）のようなもの
が適用可能である。これらのうち導電材料３は、図７
（ｃ）〜（ｅ）のようにバインダ５の厚み方向に単層で
存在できる粒径、すなわちバインダ５の厚みとほぼ同等
の粒径とすることが、接続時に導電材料３が流動しにく
いために、電極上に導電材料３が保持しやすく好まし
い。導電材料３がバインダ５の厚みとほぼ同等の場合、
簡単な接触により電極と導通可能となるので導電性が得
やすい。バインダ５に対する導電材料３の割合は、０．
１〜２０体積％程度、より好ましくは１〜１５体積％
が、異方導電性が得やすく好ましい。また厚み方向の導
電性を得やすくして高分解能とするために、バインダ５
の厚さは、膜形成の可能な範囲で薄い方が好ましく突起
電極の高さを考慮して決定するが、３０μｍ以下より好
ましくは２０μｍ以下である。

【００１３】導電材料３としては、例えば図７の（ａ）
〜（ｅ）の例示のように、導電粒子で形成することが、
製造が比較的容易で入手しやすいことから好ましい。ま
た導電材料３は、図７（ｆ）のようにバインダ５に貫通
口を設けて、めっき等で導電体を形成したり、図７
（ｇ）のようにワイヤ等の導電繊維状としても良い。

【００１４】導電粒子としては、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｎ
ｉ、Ｃｕ、Ｗ、Ｓｂ、Ｓｎ、はんだ等の金属粒子やカー
ボン等がありこれらの単体、混合体、複合体、合金等で
あっても良い。またこれら導電粒子を核材とするか、あ
るいは非導電性のガラス、セラミックス、プラスチック
等の高分子等からなる核材に、前記したような材質から
なる導電層を被覆形成したものでも良い。さらに導電材
料３を熱可塑性の絶縁層で被覆してなる絶縁被覆粒子
や、導電粒子とガラス、セラミックス、プラスチック等
の絶縁粒子の併用等も分解能が向上するので適用可能で
ある。絶縁被覆粒子の場合導電粒子の費用に表面処理の
費用が追加されコストアップとなるので、本発明による
導電粒子の低減効果が大きく好ましい。

【００１５】粒径は、微小な電極上に１個以上好ましく
はなるべく多くの粒子数を確保するためには、小粒径粒
子が好適であり１５μｍ以下、より好ましくは７μｍ以
下１μｍ以上である。１μｍ未満では絶縁性接着層を突
き破って電極と接触し難い。また導電材料３は、均一粒
子径であると電極間から流出が少ないので好ましい。こ
れら導電粒子の中では、プラスチック等の高分子核材に
導電層を形成したものや、はんだ等の熱溶融金属が、加
熱加圧もしくは加圧により変形性を有し、接続に回路と
の接触面積が増加し、信頼性が向上するので好ましい。
特に高分子類を核とした場合、はんだのように融点を示
さないので、軟化の状態を接続温度で広く制御でき、電
極の厚みや平坦性のばらつきに対応し易いので特に好ま
しい。また例えばＮｉやＷ等の硬質金属粒子や、表面に
多数の突起を有する粒子の場合、導電粒子が電極や配線
パターンに突きささるので、酸化膜や汚染層の存在する
場合にも低い接続抵抗が得られ、信頼性が向上するので
好ましい。

【００１６】バインダ４と絶縁性接着層２は、熱や光に
より硬化性を示す材料が広く適用でき、接着性の大きい
ことが好ましい。これらは接続後の耐熱性や耐湿性に優
れることから、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、分子構造上接着性に優れるので特に好ましい。

【００１７】エポキシ系接着剤は、例えば高分子量のエ
ポキシ、固形エポキシと液状エポキシ、ウレタンやポリ
エステル、アクリルゴム、ＮＢＲ、シリコーン、ナイロ
ン等で変性したエポキシを主成分とし、硬化剤や触媒、
カップリング剤、充填剤等を添加してなるものが一般的
である。

【００１８】本発明のバインダ成分４と絶縁性接着層２
とは、各成分中に共通材料を１％以上、好ましくは５％
含有すると、両層の界面接着力が向上するので好適であ
る。共通材料としては、主材料や硬化剤等がより効果的
である。

【００１９】本発明の導電性を有する接着層１の製法と
しては、例えば導電性接着層１と、絶縁性接着層２をス
クリーン印刷やグラビアロール等を用いて塗布すること
で可能であり、またラミネートしたり積層して順次塗工
する等の方法が採用できる。

【００２０】本発明の接続部材を用いた電極の接続方法
は、接続部材の絶縁性接着層２が突出した電極側となる
ように配置し加熱加圧する。導電性を有する接着層１が
電極配置よりも大きく設定されているので、電極の位置
合わせが容易である。

【００２１】以上により得られた電子部品の接続構造は
図８に示すように、導電粒子密度の高い部分と低い部分
とが存在する。図８は基板１１に形成された電極１２
と、ＩＣチップ１３に形成された突出電極１４を本発明
になる接続部材により、接続した構造を示す断面模式図
である。図８（ａ）は、図５（ａ）に示したようにテー
プの長さ方向の端部まで導電性接着層１が存在する場合
であり、同様に図８（ｂ）は、図５（ｂ）のように端部
から内側に若干入った接続部材を用いた場合である。両
接続構造共に突出電極１４近傍の導電粒子密度の高い部
分と、ＩＣチップ１３の中央部分の導電粒子密度の低い
部分とが存在する。

【００２２】本発明によれば、導電性を有する接着層１
が必要部のみに形成されてなるので、高価な導電粒子の
使用量が低減し、貴重な貴金属類の資源を有効活用でき
る。したがって接続部材の低コスト化に有効である。導
電性を有する接着層１が必要部のみに形成され、かつ電
極配置よりも大きく設定されているので、例えばドット
状電極の場合であっても正確な位置合わせが不要であ
り、電極部との位置合わせが容易である。本発明になる
接続部材を用いた電子部品の接続構造は、導電粒子密度
の高い部分と低い部分とが存在し、導電機能と接着機能
を分離できるので、接続部の導電性が得やすく有効接着
面積の確保が可能であり、接続品の信頼性や接着強度が
向上する。

【００２３】

【実施例】以下実施例でさらに詳細に説明するが、本発
明はこれに限定されない。実施例１（１）導電性接着剤の作製フェノキシ樹脂（高分子量エポキシ樹脂）とマイクロカ
プセル型潜在性硬化剤を含有する液状エポキシ樹脂（エ
ポキシ当量１８５）の比率を３０／７０とし、酢酸エチ
ルの３０％溶液を得た。この溶液に、粒径５±０．１μ
ｍのポリスチレン系粒子にＮｉ／Ａｕの厚さ０．２／
０．０２μｍの金属被覆を形成した導電性粒子の表面
を、ガラス転移点１２７℃のナイロン樹脂で厚み約０．
２μｍ被覆し、表面絶縁処理した導電粒子の添加量１０
体積％を添加し、混合分散し導電性接着剤を得た。一
方、上記配合から導電性粒子を除去し、絶縁性接着剤を
得た。（２）接続部材の作製セパレータ（シリコーン処理ポリエチレンテレフタレー
トフィルム、厚み４０μｍ）にロールコータで塗布し、
厚み１８μｍのシートを得た。この時ロールコータに堰
止めを設け、１ｍｍ幅の絶縁性接着剤の両端に０．５ｍ
ｍ幅の導電性接着剤を形成した。この構成は、図１にお
よそ相当する。（３）接続試験用ＩＣチップ（１．５×１６ｍｍ、厚み０．５５ｍ
ｍ、長片側端部近傍にバンプと呼ばれる１００μｍ角、
高さ１５μｍの金電極が２００個形成）と、ガラス０．
７ｍｍ上に酸化インジウム厚み０．２μｍ（ＩＴＯ、表
面抵抗２０Ω／□）の薄膜回路を、前記ＩＣチップのバ
ンプ電極のサイズに対応するよう加工し、バンプとの接
続抵抗およびバンプ間の絶縁抵抗が測定可能となるよう
に、チップ外側方向にリード形成した基板との接続を行
った。前記接続部材を２ｍｍ幅で絶縁性接着剤が、チッ
プ中央部におよそ配置されるように目測により載置し貼
り付けた。ガラス電極側に仮接続したので貼り付けが容
易で、この後のセパレータ剥離も簡単であった。次に他
の回路板と上下回路を位置合わせし、１５０℃、２０ｋ
ｇｆ／ｍｍ² 、１５秒で接続体を得た。（４）評価この接続体の接続部をガラス電極側から観察したとこ
ろ、バンプ配置部周辺が導電性接着剤の導電粒子が観察
され、チップ中央部は絶縁性接着剤で接続されていた。
相対峙する電極間を接続抵抗、隣接する電極間を絶縁抵
抗として評価したところ、接続抵抗は１Ω以下、絶縁抵
抗は１０⁸ Ω以上であり、こちらは８５℃、８５％ＲＨ
１０００時間処理後も変化が殆どなく良好な長期信頼性
を示した。

【００２４】比較例１実施例１と同様であるが、厚みが１８μｍの従来構成の
導電性接着剤単層の接続部材を得た。実施例１と同様に
評価したところ、初期接続抵抗は１Ω以下、絶縁抵抗は
１０⁸ 以上であったが、８５℃、８５％ＲＨ１０００時
間処理後接続抵抗は大きく上昇し、オープンが発生し
た。実施例１に比べ接続部材中の導電粒子が多いので、
有効接着面積の減少によるものと考えられる。また導電
粒子使用量は、実施例１の約２倍必要であった。

【００２５】実施例２実施例１の接続部材料の他の面に、さらに同様に絶縁性
接着層（厚み１５μｍ）をゴムロール間で圧延しながら
ラミネートし、図２の構成の２層接続部材を得た。実施
例１のＩＣチップと、ガラスエポキシ基板（回路電極の
高さ１８μｍ）を、絶縁性接着層が基板側となるように
接続した。実施例１と同様に評価したところ、接続抵抗
は１Ω以下、絶縁抵抗は１０⁸ Ω以上であり、こちらは
８５℃、８５％ＲＨ１０００時間処理後も変化が殆どな
く良好な長期信頼性を示した。本例では、凸同士の電極
接続であるが、良好な接続が得られた。

【００２６】実施例３実施例２の絶縁性接着層（厚み１５μｍ）の上に、０．
５ｍｍ幅の導電性接着剤（絶縁被覆なし、添加量５体積
％、その他実施例１の仕様）をラミネートにより形成し
た。この構成は図３に相当する。実施例１と同様に評価
したところ良好な接続特性を示した。本例では、導電性
接着剤をラミネートにより形成したので接続部材の作製
が比較的容易であった。また接続体の端部は、中央に加
えて絶縁性接着剤で接続され（図８ｂ）、絶縁性や耐湿
性から、極めて安心感のある接続が得られた。

【００２７】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、導
電性を有する接着層１が必要部のみに形成されてなるの
で、高価な導電粒子の使用量が低減し、貴重な貴金属類
の資源を有効活用できる。また有効接着面積の確保が可
能であり、接続品の接着強度や信頼性が向上する。加え
て電極部との位置合わせが容易である。したがって、高
分解能かつ接続信頼性に優れた接続部材およびこれを用
いた電子部品の接続構造が提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す接続部材の断面模式図で
ある。

【図２】本発明の別の実施例を示す接続部材の断面模式
図である。

【図３】本発明の別の実施例を示す接続部材の断面模式
図である。

【図４】本発明の別の実施例を示す接続部材の断面模式
図である。

【図５】本発明の実施例を示す接続部材の平面模式図で
ある。

【図６】本発明の一用途である電子部品の電極配置を示
す平面模式図である。

【図７】本発明の実施例を示す導電性接着層の断面模式
図である。

【図８】本発明の一実施例を示す接続構造の断面模式図
である。

【符号の説明】

１導電性接着層２絶縁性接着層３導電材料４バインダ５セパレータ１１基板１２電極１３ＩＣチップ１４突出電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者上野勝幸茨城県下館市大字五所宮1150番地日立化成工業株式会社五所宮工場内 (72)発明者松岡寛茨城県下館市大字五所宮1150番地日立化成工業株式会社五所宮工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】相対峙する電極同士を接続するものにおい
て、導電材料とバインダとよりなる加圧方向に導電性を
有する接着層と、絶縁性接着層とが交互に形成されてな
る接続部材。
【請求項２】導電性を有する接着層の面積が、接続すべ
き電極面積よりも大きく形成されてなる請求項１記載の
接続部材。