KR20190126456A - 이방 도전성 필름 및 접속 구조체 - Google Patents

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Abstract

이방 도전성 필름 (1) 이, 절연 접착제층 (2) 과, 그 절연 접착제층 (2) 에 배치된 도전 입자 (P) 를 포함한다. 도전 입자 (P) 는 소정의 입자 피치 (L1) 로 배열된 제 1 축 (A1) 이 소정의 축 피치 (L3) 로 병렬되어 있는 배열을 갖는다. 도전 입자 (P) 는 대략 진구이고, 도전 입자 (P) 의 평균 입자경을 D 로 했을 경우, 제 1 축 (A1) 에 있어서의 도전 입자 피치 (L1) 가 1.5 D 이상, 제 1 축의 축 피치 (L3) 가 1.5 D 이상이다. 제 1 축 (A1) 에 있어서의 임의의 도전 입자 (P0) 와, 그 제 1 축 (A1) 에 있어서 도전 입자 (P0) 에 인접하는 도전 입자 (P1) 와, 그 제 1 축 (A1) 에 인접하는 제 1 축에 있고, 도전 입자 (P0) 와 최근접하고 있는 도전 입자 (P2) 로 형성되는 삼각형의 각 변의 방향 (격자축 (A1, A2, A3)) 이 이방 도전성 필름의 필름 폭 방향과 사교하고 있다. 이 이방 도전성 필름에 의하면, 안정적인 접속 신뢰성을 얻을 수 있으며, 또한 도전 입자의 밀도 증가에 수반하는 제조 비용의 상승을 억제할 수 있다.

Description

이방 도전성 필름 및 접속 구조체{ANISOTROPIC CONDUCTIVE FILM AND CONNECTION STRUCTURE}
본 발명은 이방 도전성 필름 및 이방 도전성 필름으로 접속된 접속 구조체에 관한 것이다.
이방 도전성 필름은, IC 칩 등의 전자 부품을 기판에 실장할 때 널리 사용되고 있다. 최근에는, 휴대 전화, 노트북 등의 소형 전자 기기에 있어서 배선의 고밀도화가 요구되고 있고, 이 고밀도화에 이방 도전성 필름을 대응시키는 수법으로서, 이방 도전성 필름의 절연 접착제층에 도전 입자를 격자상으로 균등 배치하는 기술이 알려져 있다.
그러나, 도전 입자를 균등 배치해도 접속 저항이 편차진다는 문제가 발생된다. 이것은, 단자의 가장자리변 상에 위치한 도전 입자가 절연성 접착제의 용융에 의해서 단자간의 스페이스로 흘러 나와, 상하의 단자에 의해서 끼워지기 어렵기 때문이다. 이 문제에 대해서는, 도전 입자의 제 1 배열 방향을 이방 도전성 필름의 길이 방향으로 하고, 제 1 배열 방향과 교차하는 제 2 배열 방향을, 이방 도전성 필름의 길이 방향과 직교하는 방향에 대해서 5°이상 15°이하에서 경사지게 하는 것이 제안되어 있다 (특허문헌 1).
일본 특허공보 4887700호
그러나, 이방 도전성 필름으로 접속하는 전자 부품의 단자 사이즈가 더욱 작아지면, 단자로 포착할 수 있는 도전 입자의 수도 더욱 적어져, 특허문헌 1 에 기재된 이방 도전성 필름에서는 도통 신뢰성을 충분히 얻을 수 없는 경우가 있었다. 특히, 액정 화면 등의 제어용 IC 를 유리 기판 상의 투명 전극에 접속하는, 소위 COG (Chip on Glass) 접속에서는, 액정 화면의 고정세화에 수반하는 다단자화와 IC 칩의 소형화에 의해서 단자 사이즈가 작아지고, 또, 텔레비전의 디스플레이용의 유리 기판과 플렉시블 프린트 배선판 (FPC : Flexible Printed Circuits) 을 접속하는 FOG (Film on Glass) 접속을 행하는 경우에서도 접속 단자가 파인 피치로 되어, 접속 단자로 포착할 수 있는 도전 입자수를 증가시켜 도통 신뢰성을 높이는 것이 과제로 되어 있었다.
접속 단자로 포착할 수 있는 도전 입자수를 증가시키기 위해서는, 이방 도전성 필름에 있어서의 도전 입자의 밀도를 더욱 높이는 것을 생각할 수 있다. 그러나, 이방 도전성 필름에 있어서 도전 입자의 밀도를 높이면, 이방 도전성 필름의 제조 비용이 높아진다는 문제가 발생된다.
그래서, 본 발명은, 파인 피치의 FOG 접속이나 COG 접속에 있어서도, 이방 도전성 필름을 사용하여 안정적인 도통 신뢰성을 얻으며, 또한 도전 입자의 밀도 증가에 수반하는 제조 비용의 상승을 억제하는 것을 과제로 한다.
본 발명자는, 도전 입자가 소정의 피치로 배열된 축이 소정의 축 피치로 병렬되어 있는 도전 입자의 배열을 이방 도전성 필름에 형성할 때에 있어서, 인접하는 3 개의 도전 입자로 형성되는 삼각형의 각 변의 방향을 이방 도전성 필름의 필름 폭 방향으로 사교 (斜交) 하게 하면, 이방 도전성 접속하는 대향하는 단자간의 얼라인먼트에 어긋남이 발생되어 유효 실장 면적이 좁아져도, 각 단자에 도전 입자를 충분히 포착시켜 도통 신뢰성을 향상시킬 수 있으며, 또한, 도전 입자로서 대략 진구의 입자를 사용하면, 도전 입자가 소기의 격자상 배열로 정확하게 배치된 이방 도전성 필름을 제조하기 쉽고, 또, 이방 도전성 접속 후의 접속 상태의 확인을 단자에 있어서의 도전 입자의 압흔에 의해서 정확하게 판단할 수 있는 것, 이방 도전성 접속하는 단자의 광협 (廣狹) 에 따라서, 격자축 내의 도전 입자의 피치와 격자축의 피치를 변경함으로써, 도통 신뢰성의 확보를 위해서 필요한 도전 입자의 밀도를 저감할 수 있는 것을 알아내고, 본 발명을 생각해내기에 이르렀다.
즉, 본 발명은, 절연 접착제층과, 그 절연 접착제층에 배치된 도전 입자를 함유하는 이방 도전성 필름으로서, 도전 입자가 소정의 입자 피치로 배열된 제 1 축이 소정의 축 피치로 병렬되어 있는 도전 입자의 배열을 갖고,
도전 입자가 대략 진구이며,
도전 입자의 평균 입자경을 D 로 했을 경우, 제 1 축에 있어서의 도전 입자 피치 L1 이 1.5 D 이상, 제 1 축의 축 피치 L3 이 1.5 D 이상이고,
제 1 축에 있어서의 임의의 도전 입자 (P0) 와, 그 제 1 축에 있어서 도전 입자 (P0) 에 인접하는 도전 입자 (P1) 와, 그 제 1 축에 인접하는 제 1 축에 있고 도전 입자 (P0) 와 최근접하고 있는 도전 입자 (P2) 로 형성되는 삼각형의 각 변의 방향이 이방 도전성 필름의 필름 폭 방향과 사교하는 이방 도전성 필름을 제공한다.
또, 본 발명은, 상기 서술한 이방 도전성 필름으로 제 1 전자 부품과 제 2 전자 부품이 이방 도전성 접속되어 있는 접속 구조체를 제공한다.
본 발명의 이방 도전성 필름에 의하면, 절연 접착제층에 도전 입자를 규칙적으로 배열시키는 데 있어서, 인접하는 3 개의 도전 입자로 형성되는 삼각형의 각 변의 방향이 이방 도전성 필름의 필름 폭과 사교하고 있기 때문에, 이방 도전성 접속하는 대향하는 단자간에서, 얼라인먼트시에 어긋남이 발생되어 유효 실장 면적이 좁아져도 각 단자에 도전 입자를 충분히 포착시킬 수 있다. 또, 단자와 이방 도전성 필름의 첩합 (貼合) 에 있어서, 어느 방향으로 어긋남이 발생되어도, 각 단자에 도전 입자를 충분히 포착시킬 수 있다. 나아가, 이방 도전성 접속하는 개개의 단자가 사각형이고, 그 단자가 일정 방향으로 일정한 간격으로 병렬되어 있는 경우, 사각형 내에 존재하는 도전 입자수의 편차가 저감되기 때문에, 단자에 의한 도전 입자의 포착수를 안정시킬 수 있다.
또, 제 1 축의 축 피치 L3 을 조정함으로써 단자 피치의 광협에 대응시킬 수 있고, 제 1 축의 축 피치 L3 과, 제 1 축에 있어서의 도전 입자 피치 L1 의 조정에 의해서, 제 1 축끼리에 있어서의 최근접 도전 입자간 거리 L2 도 필요한 거리를 확보할 수 있기 때문에, 도전 입자의 개수 밀도를 과도하게 높이지 않고, 도통 신뢰성의 확보상 필요한 개수 밀도로 조정할 수 있다.
또한, 도전 입자가 대략 진구임으로써, 도전 입자를 상기 서술한 격자상 배열로 정확하게 배치할 수 있다. 또 그 입경이 대체로 통일되어 있으면, 이방 도전성 접속 후의 접속 상태의 확인을 단자에 있어서의 도전 입자의 압흔이나 압축 상태에 의해서 정확하게 판단할 수 있고, 접속하는 IC 칩 등에 국소적으로 과도한 압압력이 가해지는 것을 방지할 수 있다.
따라서, 본 발명의 이방 도전성 필름에 의하면, 이방 도전성 필름을 사용한 접속 구조체의 도통 신뢰성을 향상시키며, 또한 도전 입자의 밀도 증가에 수반하는 이방 도전성 필름의 제조 비용의 상승을 억제할 수 있다.
도 1 은, 실시예의 이방 도전성 필름 (1) 에 있어서의 도전 입자의 배치도이다.
도 2a 는, 대략 진구의 도전 입자로 접속한 경우의 접속 상태의 설명도이다.
도 2b 는, 대략 진구의 도전 입자로 접속한 경우의 접속 상태의 설명도이다.
도 2c 는, 주상 (柱狀) 의 도전 입자로 접속한 경우의 접속 상태의 설명도이다.
도 2d 는, 입경이 편차진 도전 입자로 접속한 경우의 접속 상태의 설명도이다.
도 3a 는, 이방 도전성 필름에 있어서의 도전 입자의 배치도의 변형예이다.
도 3b 는, 이방 도전성 필름에 있어서의 도전 입자의 배치도의 변형예이다.
도 4 는, 실시예의 이방 도전성 필름 (1A) 에 있어서의 도전 입자의 배치도이다.
도 5 는, 실시예의 이방 도전성 필름 (1B) 에 있어서의 도전 입자의 배치도이다.
도 6 은, 실시예의 이방 도전성 필름 (1C) 에 있어서의 도전 입자의 배치도이다.
도 7 은, 실시예의 이방 도전성 필름 (1D) 에 있어서의 도전 입자의 배치도이다.
도 8 은, 실시예의 이방 도전성 필름에 있어서의 도전 입자의 배치도이다.
도 9 는, 실시예의 이방 도전성 필름에 있어서의 도전 입자의 배치도이다.
도 10 은, 실시예의 이방 도전성 필름에 있어서의 도전 입자의 배치도이다.
도 11 은, 실시예의 이방 도전성 필름 (1E) 에 있어서의 도전 입자의 배치도이다.
도 12 는, 실시예의 이방 도전성 필름 (1F) 에 있어서의 도전 입자의 배치도이다.
도 13 은, 비교예의 이방 도전성 필름 (1G) 에 있어서의 도전 입자의 배치도이다.
도 14 는, 비교예의 이방 도전성 필름에 있어서의 도전 입자의 배치도이다.
도 15 는, 비교예의 이방 도전성 필름에 있어서의 도전 입자의 배치도이다.
도 16 은, 비교예의 이방 도전성 필름에 있어서의 도전 입자의 배치도이다.
도 17 은, 비교예의 이방 도전성 필름에 있어서의 도전 입자의 배치도이다.
이하, 도면을 참조하면서 본 발명을 상세하게 설명한다. 또한, 각 도면 중, 동일 부호는 동일 또는 동등한 구성 요소를 나타낸다.
도 1 은, 본 발명의 일 실시예의 이방 도전성 필름 (1) 에 있어서의 도전 입자 (P) 의 배치도이다. 이 이방 도전성 필름 (1) 은, 절연 접착제층 (2) 과, 절연 접착제층 (2) 에 격자상 배열로 고정된 도전 입자 (P) 를 갖는다. 본 발명에 있어서, 필름 폭에 대한 필름 길이의 비는 통상적으로 5000 이상이다. 또한, 도 1 에 있어서, 파선은 이방 도전성 필름 (1) 으로 접속하는 단자 (3) 의 배열을 나타내고 있다.
필름 길이는 실용상, 5 m 이상이 바람직하고, 10 m 이상이 보다 바람직하며, 30 m 이상이 보다 더 바람직하다. 또, 상한은 특별히 없지만, 종래의 접속 장치에 과도한 개조가 필요로 되지 않도록 하여 이방성 접속의 비용을 억제하기 위해서, 바람직하게는 5000 m 이하, 보다 바람직하게는 1000 m 이하, 보다 더 바람직하게는 500 m 이하이다. 또한, 필름 폭은 특별히 제한은 없지만, 일반적인 전자 부품의 단자열 영역뿐만 아니라 프레임 협소화된 단자열 영역에 대응시키기 위해서 0.3 ㎜ 이상이 바람직하고, 이방 도전성 필름의 제조 관점에서는 0.5 ㎜ 이상이 더욱 바람직하며, 제조 안정성의 관점에서는 0.6 ㎜ 이상이 보다 더 바람직하다. 상한은 특별히 없지만, 일반적으로 5 ㎜ 이하이다. IC 를 스택하는 등의 용도에 있어서는, 웨이퍼보다 넓을 것이 요구되는 경우가 있기 때문에, 30 ㎝ 정도여도 된다.
이방 도전성 필름은, 상기 서술한 바와 같이 장척으로 형성하기 위해서 연결 테이프로 연결해도 되고, 또, 권심에 감긴 권장체 (卷裝體) 여도 된다.
≪도전 입자의 진구도와 입경≫
본 발명은, 도전 입자 (P) 가 대략 진구인 것을 주요한 특징의 하나로 하고 있다. 여기서, 대략 진구란, 다음 식으로 산출되는 진구도가 70 ∼ 100 인 것을 말한다.
진구도 =｛1 - (So - Si)/So｝× 100
(식 중, So 는 도전 입자의 평면 화상에 있어서의 그 도전 입자의 외접원의 면적,
Si 는 도전 입자의 평면 화상에 있어서의 그 도전 입자의 내접원의 면적이다)
이 산출 방법에서는, 도전 입자의 평면 화상을 이방 도전성 필름의 면 시야 및 단면에서 찍고, 각각의 평면 화상에 있어서 임의의 도전 입자 100 개 이상 (바람직하게는 200 개 이상) 의 외접원의 면적과 내접원의 면적을 계측하고, 외접원의 면적의 평균치와 내접원의 면적의 평균치를 구하여, 상기 서술한 So, Si 로 하는 것이 바람직하다. 또, 면 시야 및 단면의 어느 것에 있어서도, 진구도가 상기한 범위 내인 것이 바람직하다. 면 시야 및 단면의 진구도의 차는 20 이내인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 10 이내이다. 이방 도전성 필름의 생산시의 검사는 주로 면 시야이고, 이방성 접속 후의 상세한 양부 판정은 면 시야와 단면의 양방에서 행하기 때문에, 진구도의 차는 작은 것이 바람직하다.
도전 입자 (P) 를 상기 서술한 진구도의 구 (球) 로 함으로써, 예를 들어, 일본 공개특허공보 2014-60150호에 기재된 바와 같이 전사형을 사용하여 도전 입자를 배열시킨 이방 도전성 필름을 제조함에 있어서, 전사형 상에서 도전 입자가 매끄럽게 굴러가기 때문에, 도전 입자를 전사형 상의 소정의 위치에 고정밀도로 충전할 수 있다. 따라서, 소정의 격자축을 구비하는 배열에 도전 입자를 정확하게 배치할 수 있다. 이에 비해서, 도전 입자가 주상이면, 도전 입자가 구르는 방향에 치우침이 나타나기 때문에, 도전 입자를 전사형에 고정밀도로 충전할 수 없고, 또 구상이어도 편평한 경우에는, 도전 입자가 충전되는 전사형의 오목한 곳의 직경을 도전 입자의 입자경에 대해서 상당히 크게 할 필요가 있기 때문에, 도전 입자의 배치를 정확하게 제어하는 것이 곤란해진다.
또, 도전 입자 (P) 를 상기 서술한 진구도로 함과 함께 입경의 편차를 억제함으로써, 이방 도전성 필름을 사용하여 제 1 전자 부품의 단자와 제 2 전자 부품의 단자를 접속한 접속 구조체에 대해서, 단자에 형성된 도전 입자의 압흔에 의해서 접속 상태를 정확하게 평가할 수 있다. 특히, 도전 입자의 입자경의 편차를 CV 치 (표준 편차/평균) 20 ％ 이하로 억제함으로써, 압흔에 의한 접속 상태의 평가를 정확하게 행할 수 있다. 또, 이방 도전성 접속시에 단자간에 있는 도전 입자 전체가 균등하게 가압되어 압압력이 국소적으로 집중되는 것을 방지할 수 있다. 한편, 입자경을 과도하게 균일하게 하는 경우에는, 단자 사이즈에 따라서는 오버 스펙이 되어, 이방 도전 필름의 비용의 증가 요인이 된다. 이에 비해서, CV 치가 20 ％ 이내이면, 단자 사이즈가 큰 것 (FOG 등) 에도, 작은 것 (COG 등) 에도 압흔에 의한 접속 상태의 확인을 정확하게 행할 수 있다.
도전 입자의 압흔에 의해서 접속 상태를 정확하게 평가할 수 있는 것은, 어떠한 이방성 접속에 있어서도 요구되지만, 특히 파인 피치인 COG 에 있어서 바람직하다. 즉 접속 전의 도전 입자의 진구도가 높고 입경도 일정하게 되어 있을 경우, 도 2a 에 나타내는 바와 같이 접속 후의 단면에 있어서 대향하는 단자 (3A, 3B) 사이에서 도전 입자 (P) 가 평평한 원이면, 대향하는 단자 (3A, 3B) 가 도전 입자 (P) 를 개재하여 충분히 압착되어 확실하게 도통을 취할 수 있지만, 도 2b 에 나타내는 바와 같이 접속시의 압입이 불충분하여 도전 입자 (P) 가 찌부러져 있지 않으면 압착이 불충분하여 도통 불량이 초래되는 것을 알 수 있다. 이와 같은 경우, COG 에 있어서는 유리측 (투명 기판측) 으로부터의 압흔 관찰에 의해서, 이방성 접속의 양부를 판정할 수 있다. 즉, 도 2a 와 같이 편평하면, 압흔이 충분히 나타나지만, 도 2b 와 같이 압착의 압입이 불충분한 것에서는, 충분한 압흔은 나타나기 어렵다. 그 때문에, 도전 입자가 대략 진구이면, 압흔의 형상이 균일해지기 쉽기 때문에, 압흔에 의한 압착의 양부 판정이 용이해진다. 특히 도전 입자가 개개로 독립적으로 이간되어 배치되어 있는 본 발명의 경우, 그것이 현저해진다. 이와 같은 이유로부터도, 도전 입자는 대략 진구인 것이 바람직한다.
여기서, 입자경의 편차는 화상형 입도 분석 장치 등에 의해서 산출할 수 있다. 이방 도전성 필름에 배치되어 있지 않는, 이방 도전성 필름의 원료 입자로서의 도전 입자의 입자경은, 일례로서, 습식 플로식 입자경·형상 분석 장치 FPIA-3000 (마르반사) 을 사용하여 구할 수 있다. 도전 입자가 이방 도전성 필름에 배치되어 있는 경우에는, 상기 진구도와 마찬가지로 평면 화상 또는 단면 화상에 의해서 구할 수 있다.
또, 도전 입자 (P) 의 찌부러짐 형태에 의한 접속 상태의 평가는, 도전 입자 (P) 로서, 수지 코어에 도전층을 형성한 금속 피복 수지 입자의 경우에 특히 양호하게 행할 수 있다.
특히, 도전 입자 (P) 의 찌부러짐 형태에 의한 접속 상태의 평가는, 단자가 복수 배열되어 있는 경우에는, 단자마다 찌부러짐 형태를 비교할 수 있기 때문에, 단자마다의 접속 상태 평가가 용이해진다. 인접하는 단자간에서의 접속 상태를 용이하게 파악할 수 있으면, 이방성 접속 공정에 있어서의 생산성 향상으로도 이어진다. 이것은 도전 입자가 대략 진구이면, 보다 현저하게 경향이 나타나기 쉽기 때문에 바람직하다.
이에 비해서, 도전 입자가 대략 진구는 아닐 경우에는, 도전 입자가 단자와 접촉하는 방향에 따라서 찌부러짐 형태가 상이하고, 압흔의 출현 방식도 상이하기 때문에, 압흔에 의해서 접속 상태를 정확하게 평가할 수 없다. 또한, 주상인 경우에는 도 2c 에 나타내는 바와 같이 도전 입자 (P) 가 파쇄되기 쉽고, 국소적으로 압압력이 집중되어 파쇄되는 입자가 발생되어, 변형 정도에 따라서 접속 상태를 판단할 수 없다. 또, 도 2d 에 나타내는 바와 같이, 입자경에 편차가 과도하게 있는 경우도, 변형 정도에 따라서 접속 상태를 판단할 수 없다. 또한, 입자경에 큰 편차가 있으면, 대향하는 단자간에서 도전 입자의 협지 (挾持) 가 불충분해지는 것이 발생될 우려가 있기 때문에, 도통 신뢰성을 안정화시키는 데에도 바람직하지 않다.
진구도 70 ∼ 100 의 도전 입자로는, 입수 용이성에서 수지 코어에 도전층을 형성한 것이 바람직하다. 수지 코어는 현탁 중합법이나 유화 중합법, 시드 중합법 등의 공지된 수법으로 제조함으로써, 어느 정도의 진구도를 갖는 것을 얻을 수 있다. 이것을 추가로 체식 분급이나 해쇄 등의 조작을 적절히 행함으로써, 일정 이상의 진구도를 갖는 수지 코어를 얻을 수 있다.
수지 코어는, 압축 변형이 우수한 플라스틱 재료로 이루어지는 입자를 사용하는 것이 바람직하고, 예를 들어 (메트)아크릴레이트계 수지, 폴리스티렌계 수지, 스티렌-(메트)아크릴 공중합 수지, 우레탄계 수지, 에폭시계 수지, 페놀 수지, 아크릴로니트릴·스티렌 (AS) 수지, 벤조구아나민 수지, 디비닐벤젠계 수지, 스티렌계 수지, 폴리에스테르 수지 등으로 형성할 수 있다.
예를 들어 (메트)아크릴레이트계 수지로 수지 코어를 형성하는 경우에는, 이 (메트)아크릴계 수지는, (메트)아크릴산에스테르와, 추가로 필요에 따라서 이것과 공중합 가능한 반응성 이중 결합을 갖는 화합물 및 2 관능 혹은 다관능성 모노머와의 공중합체인 것이 바람직하다.
수지 코어는, 이방성 접속 후에 70 ∼ 80 ％ 정도로 압축되는 경도인 것이 바람직하다. 그 때문에, 수지 코어의 압축 변형 용이함으로는, 접속하는 전자 부품의 조합에 따라서 다양하게 선택된다. 일반적으로는 20 ％ 변형시의 압축 경도 (K 치) 가 1500 ∼ 4000 N/㎟ 인 비교적 물렁한 입자가 바람직하고, FPC 와 FPC 를 이방 도전성 접속하는 경우 (FOF) 에도 20 ％ 변형시의 압축 경도 (K 치) 가 1500 ∼ 4000/㎟ 인 비교적 물렁한 입자가 바람직하다. IC 칩과 유리 기판을 이방 도전성 접속하는 경우에는 20 ％ 변형시의 압축 경도 (K 치) 가 3000 ∼ 8000 N/㎟ 인 비교적 딱딱한 입자가 바람직하다. 또, 재질에 따르지 않고 배선 표면에 산화막을 형성하는 전자 부품의 경우에는, 20 ％ 변형시의 압축 경도 (K 치) 를 8000 N/㎟ 이상으로 하여 더욱 딱딱한 입자가 바람직한 경우도 있다. 경도의 상한은, 재질이 수지인 점에서 한계가 있기 때문에, 특별히 형성할 필요는 없다.
여기서, 20 ％ 변형시의 압축 경도 (K 치) 란, 도전 입자를 일 방향으로 하중하여 압축함으로써, 도전 입자의 입자경이 원래의 입자경에 비해서 20 ％ 짧아질 때의 하중으로부터 다음 식에 의해서 산출되는 수치로서, K 치가 작을수록 물렁한 입자가 된다.
K = (3/√2)F·S-8/2·R-1/2
(식 중, F : 도전 입자의 20 ％ 압축 변형시에 있어서의 하중
S : 압축 변위 (㎜)
R : 도전 입자의 반경 (㎜))
또한, 상기 서술한 수지 코어의 제조 방법에 의하면, 수지 코어가 응집체 (2 차 입자) 로서 제조되는 경우가 있다. 그 경우에는, 응집된 수지 코어의 해쇄를 행한다. 해쇄에서는, 용매의 건조시에 응집된 수지 코어의 응집체를, 입자 형상을 변형시키지 않고 푸는 것이 바람직하다. 이와 같은 조작은, 기류식 미분쇄 장치를 사용함으로써 행할 수 있다. 이와 같은 장치로는, 탁상형 레버러토리 제트 밀 A-O JET MILL 이나 코제트 시스템 (모두 주식회사 세이신 기업 제조) 등을 들 수 있다. 사이클론식의 회수 기구를 조합해도 된다.
진구도 70 ∼ 100 중에서, 진구도가 비교적 낮은 수지 코어를 얻는 방법으로는, 입자경의 분포가 브로드한 수지 입자의 응집체를 제조하고, 분급·해쇄 조작을 적절히 조정함으로써, 복수의 수지 입자의 응집체로 이루어지는 것을 얻을 수 있고, 이것을 수지 코어로 할 수도 있다. 돌기의 높이는, 일례로서 10 ∼ 500 ㎚, 또는 입자경의 10 ％ 이하로 할 수 있다.
또, 도전 입자의 표면에는 돌기가 형성되어 있어도 된다. 예를 들어, 일본 공개특허공보 2015-8129호 등에 기재된 도전 입자를 사용할 수 있다. 이와 같은 돌기가 형성됨으로써, 이방성 접속시에 단자에 형성되어 있는 보호막을 파열할 수 있다. 돌기의 형성은 도전 입자의 표면에 균등하게 존재하는 것이 바람직하지만, 이방 도전성 필름의 제조 공정 중 도전 입자를 배열시키기 위해서 도전 입자를 형 (型) 에 충전하는 공정에 있어서, 돌기의 일부에 결손이 발생되어도 된다.
도전 입자 (P) 의 재질로는, 상기 서술한 금속 피복 수지 입자 외에, 니켈, 코발트, 은, 동, 금, 팔라듐, 땜납 등의 금속 입자 등으로 할 수 있다. 2 종 이상을 병용할 수도 있다. 또한, 이방 도전성 필름의 제조에 제공하는 도전 입자는, 2 차 입자를 형성하고 있어도 된다.
본 발명에 있어서, 도전 입자 (P) 의 입자경 D 는 평균 입자경을 의미한다. 도전 입자 (P) 의 입자경 D 는, 쇼트 방지와, 접속하는 단자간 접합의 안정성 관점에서, 바람직하게는 1 ∼ 30 ㎛, 보다 바람직하게는 2.5 ∼ 15 ㎛ 이다. 이방 도전성 접속에 있어서 도전 입자를 협지하는 단자에는 보호막이 형성되어 있는 경우나 단자면이 평탄하지 않은 경우가 있는데, 도전 입자경을 바람직하게는 2.5 ㎛ 이상, 더욱 바람직하게는 3 ㎛ 이상으로 하면, 그러한 경우여도 도전 입자를 단자에 의해서 안정적으로 협지시키는 것이 가능해진다.
≪도전 입자의 개수 밀도≫
본 발명에 있어서 도전 입자 (P) 의 개수 밀도는, 접속 대상의 단자 폭이나 단자 피치에 따라서 도전 입자 (P) 의 배열을 변경함으로써 도통 신뢰성의 확보상 적절한 범위로 조정할 수 있다. 통상적으로 FOG 접속에 있어서도 COG 접속에 있어서도, 1 쌍의 대향하는 단자에 3 개 이상, 바람직하게는 10 개 이상의 도전 입자가 포착되면 양호한 도통 특성을 얻을 수 있다.
예를 들어, 접속 대상으로 하는 단자의 폭이 도전 입자경의 30 배 이상인 FOG 접속의 경우, 대향하는 단자끼리가 서로 중첩되어 있는 부분의 면적 (유효 접속 면적) 이 충분히 있기 때문에, 도전 입자의 개수 밀도를 7 ∼ 25 개/㎟ 로 함으로써 접속이 가능해진다. 보다 구체적으로는, 접속부의 단자의 폭 0.2 ㎜, 단자의 길이가 2 ㎜ 이상, 단자간 스페이스 0.2 ㎜ (L/S = 1) 이고, 이방 도전성 필름의 필름 폭이 2 ㎜ 이고, 그 필름 폭으로 접속될 경우, 도전 입자의 밀도를 7 ∼ 8 개/㎟ 정도까지 적게 할 수 있다. 이 경우, 필름 폭이 모두 접속되어 있지 않아도 되고, 필름 폭 이하의 길이의 툴로 압압해도 된다. 이 때 압압된 부분이 유효 접속 면적이 되기 때문에, 접속되는 단자의 길이는 2 ㎜ 이하가 된다.
또, 접속 대상의 단자가, 길이는 상기 서술한 바와 마찬가지로 길지만 폭이 좁은 경우 (예를 들어, 단자 폭 10 ∼ 40 ㎛ 의 FPC) 에 있어서, 이방성 접속 공정의 생산성을 높이기 위해서 접속의 전공정인 얼라인먼트 공정까지 포함하여 신속한 작업성이 요구될 때에는, 대향하는 단자의 얼라인먼트의 어긋남에 의한 유효 접속 면적의 감소를 허용할 수 있도록, 도전 입자의 개수 밀도를 38 ∼ 500 개/㎟ 로 하는 것이 바람직하다. 얼라이먼트 어긋남에 의해서 단자의 유효 폭이 10 ㎛ 정도로 좁아진 상태에서는, 보다 바람직하게는 150 ∼ 500 개/㎟ 로 한다.
한편, 터치 패널 등의 FOG 접속 등에서는 프레임 협소화를 위해서, 단자의 길이가 짧아지는 경우도 있고, 예를 들어, 단자의 폭 20 ∼ 40 ㎛, 길이가 0.7 ㎜ 이하, 바람직하게는 0.5 ㎜ 이하인 FPC 의 접속이 필요해진다. 이 경우, 도전 입자의 개수 밀도를 바람직하게는 108 ∼ 2000 개/㎟, 보다 바람직하게는 500 ∼ 2000 개/㎟ 로 한다.
이상을 정리하면, 본 발명에 있어서는 도전 입자의 개수 밀도의 하한치에 대해서는, 단자 폭이나 단자 길이, 혹은 접속되는 길이 (툴 폭) 에 따라서 결정되는데, 7 개/㎟ 이상이면 바람직하고, 38 개/㎟ 이상이면 보다 바람직하고, 108 개/㎟ 이상이 보다 더 바람직하고, 500 개/㎟ 이상이면 유효 접속 면적이 어느 정도 작아도 대응할 수 있다.
도전 입자의 개수 밀도는, 접속 대상물마다 가능한 한 줄여도 되지만, 제조하는 품종이 증가하면 대량 생산에는 적합하지 않게 되기 때문에, 상기한 하한치의 최대인 500 개/㎟ 이상으로 한 이방 도전성 필름에 의해서, 그것보다 하한치가 적은 품종을 커버하게 해도 된다. 또 대량 생산에 있어서의 제조 마진을 가미하면 20 ％ 정도 상승시켜, 600 개/㎟ 를 하한치로 할 수도 있다. 이것은 후술하는 도전 입자의 개수를 삭감하는 효과로부터, 제조하는 품종을 적게 하는 편이 효과가 발생되는 경우가 있기 때문이다. 특히 개수 밀도가 3000 개/㎟ 이하, 바람직하게는 2500 개/㎟ 이하, 보다 바람직하게는 2000 개/㎟ 이하이면, 단자 1 개당 5000 ㎛2 이상의 유효 접속 면적을 갖는 단자 레이 아웃에 있어서 충분한 단자간 거리 (일례로서 도전 입자경이 5 ㎛ 이하이면 20 ㎛ 이상, 바람직하게는 30 ㎛ 이상, 보다 바람직하게는 30 ㎛ 보다 큰 거리. 혹은 도전 입자경의 4 배 이상, 바람직하게는 6 배 이상, 보다 바람직하게는 6 배보다 큰 거리) 가 있다고 생각할 수 있다. 이 경우에 본 발명에서는 도전 입자를 개개로 독립적으로 배치하고 있기 때문에 쇼트의 발생을 한없이 회피할 수 있기 때문에, 토탈 비용의 삭감 효과는 보다 현저해진다. 후술하는 바와 같이, 본 발명에서는 편의상 30 ㎛ 를 경계로 하여 파인 피치와 노멀 피치를 구분하고 있지만, 최근의 휴대형 화상 표시 장치의 다양화에 의해서 전자 부품도 다양화되고 있다. 본 발명에 있어서의 도전 입자의 개수 밀도를, 상기 서술한 바와 같이 다품종을 커버할 수 있는 설정으로 함으로써, 본 발명이 종래 다종 존재하는 이방 도전성 필름으로부터, 보다 진화된 형태가 된다.
이방 도전성 접속에서는 FOG 접속에 있어서도 COG 접속에 있어서도, 접속 전의 전자 부품에 대한 필름 첩합 공정을 연속적으로 행하기 쉽게 하며, 또한 도전 입자를 대향한 단자간에 안정적으로 협지시키기 위해서 이방 도전성 필름 (1) 의 필름 폭 방향을 단자 (3) 의 길이 방향에 맞추는 것이 바람직하다. 한편, FOG 접속에 있어서도 COG 접속에 있어서도, 도전 입자의 개수 밀도를 과도하게 높이면, 이방 도전성 필름의 제조 비용이 증대되고, 또 이방 도전성 접속에 있어서 압압력의 상승을 초래한다. 파인 피치화에 의해서 단자수가 증가하는 경우에 각 단자가 포착하는 도전 입자 개수가 지나치게 많아지면, 이방 도전성 접속에 사용하는 종래의 접속압 장치의 압압력으로는 대응할 수 없게 된다. 이에 대해서, 장치를 개조하는 것은 비용 증대가 염려된다.
그래서, FOG 접속에 있어서도 COG 접속에 있어서도, 과도한 압압력이 가해지는 것을 억제하기 위해서, 1 쌍의 대향하는 단자에 바람직하게는 50 개 이하, 보다 바람직하게는 40 개 이하, 보다 더 바람직하게는 20 개 이하의 도전 입자가 포착되도록 한다.
COG 접속에서는, 다양한 단자의 치수가 존재하는데, 일례로서 단자 폭 10 ㎛, 단자 길이 50 ㎛ 의 경우를 상정하면, 과도한 압압력이 가해지는 것을 억제하기 위해서, 도전 입자의 개수 밀도는 100000 개/㎟ 이하가 바람직하고, 80000 개/㎟ 이하가 보다 바람직하다.
이상에 의해서, 단자의 치수나 면적에 상관없이, 1 쌍의 대향하는 단자에 바람직하게는 3 ∼ 50 개, 보다 바람직하게는 10 ∼ 40 개의 도전 입자가 포착되는 것이 바람직하다. 이와 같은 포착수가 되도록 도전 입자의 개수 밀도를 설정하면, FOG 접속의 일례로는 단자 폭 20 ∼ 40 ㎛, 단자 길이 500 ∼ 2000 ㎛ 의 경우에 40 ∼ 3000 개/㎟ 가 바람직하며, 특히 50 ∼ 2500 개/㎟ 가 바람직하다. 상기 서술한 단자 길이는, 접속된 면적으로서의 길이 (즉, 툴 폭) 로서 생각해도 된다. 또, COG 접속의 일례로는, 단자 폭 5 ∼ 50 ㎛, 단자 길이 30 ∼ 300 ㎛ 의 경우에 4000 ∼ 100000 개/㎟ 가 바람직하고, 특히 5000 ∼ 80000 개/㎟ 가 바람직하다. 도전 입자의 개수 밀도를 이 범위로 함으로써 단자 폭이나 단자 길이에 따른 필요 최소한의 도전 입자 배치의 패턴을 준비하는 것이 가능해진다. 또한, FOG 및 COG 는 일반적인 이방성 접속의 설명으로서 사용하고 있는 것으로서, 반드시 전자 부품이 FPC, IC 칩, 유리 기판에 한정되는 것이 아니고, 이와 비슷한 것이면 치환해도 된다.
≪도전 입자의 배열≫
본 발명에서는 도전 입자 (P) 의 배열이, 도전 입자 (P) 가 소정의 도전 입자 피치 L1 로 배열된 제 1 축 (A1) 이 소정의 축 피치 L3 으로 병렬된 배열로 되어 있고, 도 1 에 나타낸 이방 도전성 필름 (1) 에서는, 제 1 축 (A1) 의 도전 입자 피치 L1, 축 피치 L3 및 인접하는 제 1 축 (A1) 끼리에 있어서의 최근접 입자간 거리 L2 가, 아래에 설명하는 바와 같이 도전 입자경 D 에 대해서 특정 크기를 갖는 격자상 배열로 되어 있고, 또한, 도전 입자 (P) 의 격자상 배열을 형성하는 주요한 3 방향의 격자축 (A1, A2, A3) 이 이방 도전성 필름의 필름 폭 방향과 사교하고 있다.
이와 같이 사교하게 함으로써, 도전 입자 (P) 의 단자 (3) 에 대한 포착수가 안정되는 효과를 기대할 수 있다. 도전 입자 (P) 의 격자축 (배열축이라고도 한다) 이, 사각 형상의 단자 (3) 의 외형과 평행이 되는, 즉 필름의 길이 방향 혹은 폭 방향과 평행이 되면 도전 입자 (P) 의 배열이 단자 (3) 의 단부에 존재하는 경우, 전부가 포착되거나 전부가 포착되지 않는 등의 극단적인 현상이 발생된다. 이를 회피하기 위해서, 필름의 첩합시에 위치 조정을 행하면, 단자와 필름 내의 도전 입자 각각의 위치의 특정을 수시로 행하는 등 접속체의 제조 비용의 증가로 이어진다. 이것을 회피시키기 위해서는, 필름 내의 어느 장소여도 단자에 대한 포착수에 극단적인 차를 발생시키지 않을 것이 중요해진다. 그 때문에, 도전 입자 (P) 의 배열축 (A1, A2, A3) 은 필름 폭 방향 (일반적인 이방성 접속에 있어서의 사각 형상 단자의 길이 방향) 과 사교하게 하는 것이 바람직한다.
<도전 입자 피치 L1 >
도전 입자 (P) 의 평균 입자경을 D 로 했을 경우, 제 1 축 (A1) 에 있어서의 도전 입자 피치 L1 은, 이 이방 도전성 필름 (1) 을 사용하여 제 1 전자 부품의 단자와 제 2 전자 부품의 단자를 이방 도전성 접속했을 때의, 동일 부품 내의 병렬하는 단자간의 단락 방지와, 제 1, 제 2 전자 부품의 대향하는 단자간의 접합 안정성의 관점에서, 도전 입자의 중심간 거리로 1.5 D 이상으로 한다.
제 1 축 (A1) 상의 도전 입자 (P) 는 엄밀하게 일직선상에 없어도 되고, 축 피치 L3 에 대해서 충분히 작은 폭의 띠상의 라인 내에서 편차져도 된다. 이 편차의 대폭 (帶幅) 은, 도전 입자의 중심간 거리로 도전 입자경 D 의 0.5 배 미만이 바람직하다. 이것은 상기 서술한 바와 같이, 단자 단부에 대해서 도전 입자의 포착수를 안정시키는 효과가 있다.
전술한 바와 같이, 이방 도전성 필름 (1) 의 필름 폭 방향을 단자 (3) 의 길이 방향에 맞추는 것이 바람직하기 때문에, FOG 접속의 경우, 이방 도전성 필름 (1) 에 있어서의 제 1 축 (A1) 방향 도전 입자 피치 L1 의 길이는, 최대로 개략적으로 단자 (3) 의 길이 방향의 길이 (이하, 단자 길이라고 한다) Lr 에 동등하게 둘 수 있다. 단자 길이 Lr 은 통상적으로 2000 ㎛ 이하이다. 또, 단자 길이 Lr 2000 ㎛ 에 3 개의 도전 입자가 배치되도록 할 경우, 도전 입자 피치 L1 을 1000 D 미만으로 하는 것이 바람직하고, 특히, 안정적인 도통 성능의 관점에서 221 D 이하가 바람직하다.
한편, COG 접속의 경우, 단자 길이 Lr 은 통상적으로 200 ㎛ 이하이고, 상정되는 단자 폭 Lq 는 대향하는 단자간에 있어서의 얼라인먼트의 어긋남을 상정하여 최소로 3 ㎛ 로 한다. 이 경우도 제 1 축 (A1) 의 단자 (3) 상의 길이는 최대로 대략 단자 길이 Lr 에 동등하게 둘 수 있고, 200 ㎛ 이하가 된다. 또, 여기에 3 개 이상의 도전 입자를 존재하게 할 경우, 도전 입자 피치 L1 을 100 D 미만으로 하는 것이 바람직하고, 특히 안정적인 도통 성능의 관점에서 22 D 이하가 바람직하며, 제 1 축 (A1) 의 식별성의 관점에서 10 D 이하가 보다 바람직하다.
또한, 도전 입자의 배열축 중, 가장 입자 피치가 작은 배열축을 제 1 축 (A1) 으로 함으로써, 후술하는 도 12, 도 13 등에 나타내는 배열 양태에 있어서, 입자 배열의 특징을 알기 쉽게 정의하고, 설계하는 것이 가능해진다.
또, 제 1 축 (A1) 의 도전 입자 피치 L1 은, 파인 피치의 경우에 엄밀하게 등간격이 아니어도 된다. 또 이 경우, 예를 들어, 도 3a 에 나타내는 바와 같이, 제 1 축의 피치로서 광협의 피치 L1a, L1b 가 규칙적으로 반복되고 있는 것이 바람직하다. 동일한 격자축 내에서 피치에 규칙적인 광협이 있으면, 단자가 존재하는 지점의 도전 입자의 개수 밀도를 상대적으로 높이고, 또 단자가 존재하지 않는 지점 (범프간 스페이스 등) 의 도전 입자의 개수 밀도를 상대적으로 낮출 수 있기 때문이다. 이와 같이 하면, 단자에 대한 포착수를 향상시켜, 쇼트 리스크를 회피시키기 쉬워진다. 제 2 축 (A2), 제 3 축 (A3) 에 있어서의 도전 입자 피치에 대해서도 마찬가지이다. 바꾸어 말하면, 적어도 하나의 격자축의 축 피치의 간격에 규칙적으로 광협을 갖게 해도 된다.
<축 피치 L3 >
제 1 축 (A1) 의 축 피치 L3 은, 1 개의 제 1 축 (A1) 내의 도전 입자의 편차 폭 0.5 D 를 고려하면, 2 D 보다 큰 것이 보다 바람직하다. 또, COG 접속의 경우, 1 개의 단자가 제 1 축 (A1) 의 배열선 3 개 이상과 교차하는 것이 도전 입자의 포착수를 안정시키는 데 있어서 바람직하다.
또, 축 피치 L3 의 상한은, 도전 입자 피치 L1 이나 접속 대상에 따라서 적절히 선택할 수 있다. FOG 접속의 경우에는, 단자 길이가 도전 입자경보다 충분히 큰 점에서, 1 개의 제 1 축 (A1) 의 배열선의 일부에서 도통을 확보하기에 충분한 도전 입자를 포착시키는 것이 가능하기 때문에 단자 폭보다 작으면 되고, 200 D 미만이 바람직하고, 80 D 미만이 보다 바람직하다.
한편, IC 칩이 TSV 등으로 스택되는 것을 상정하면, 단자는 최소로 φ30 ㎛ 정도의 땜납 접합부에 상당하기 때문에, 여기에 제 1 축 (A1) 의 배열선을 3 개 이상 교차시키기 위해서, 축 피치 L3 은 10 D 미만인 것이 바람직하고, 4 D 미만이 보다 바람직하다.
<L1 과 L3 의 관계>
도전 입자의 배치는, 도통이 안정되는 데 충분한 도전 입자수가 적어도 단자 위치에 존재하도록 설계한다. 구체적으로는, 얻어지는 이방성 접속체로서, 단자의 폭 방향에서 도전 입자가 1 ∼ 5 열, 바람직하게는 1 ∼ 3 열의, 단자 길이 방향으로 각 열 각각에서 수 개 내지 20 개 정도 존재하도록 도전 입자의 배치를 설계하는 것이 바람직하다. 또, 포착된 도전 입자의 열은, 단자 길이 방향에 대해서 평행이 되지 않는 것이 바람직하다. 포착된 도전 입자의 열이 단자 길이 방향에 대해서 평행이 아님으로써, 하나의 전자 부품의 단자 열에 있어서도, 상이한 전자 부품의 단자 열에 있어서도, 단자의 길이 방향으로 연장된 단부에 있어서 포착수가 극단적으로 치우치는 일이 없어지기 때문이다. 포착된 도전 입자의 열과 단자의 길이 방향으로 연장된 단부가 평행이 되면, 포착되는 경우에는 열의 모든 도전 입자가 포착되고, 포착되지 않는 경우에는 열의 모든 도전 입자가 포착되지 않게 된다는 극단적인 현상이 발생될 우려가 있다. 즉, 이방성 접속체를 일정 품질 이상으로 생산하는 데 있어서는, 상기와 같이 하는 것이 바람직하다.
접속하는 단자 폭이 30 ㎛ 미만인 경우를 파인 피치, 30 ㎛ 이상인 경우를 노멀 피치로 할 때, 파인 피치이면 하나의 단자 폭 내에 도전 입자 배열이 1 열로 존재하면 되고, 단자 폭이 충분히 있으면 3 열 이하로 존재시키도록 한다.
또, 노멀 피치로 할 때, 제 1 축 (A1) 이 필름 폭 방향과 이루는 각 θ1 과, 제 1 축 (A1) 에 있어서의 도전 입자의 입자 피치 L1 의 설정에 의해서, 하나의 단자당 1 개의 제 1 축 (A1) 에서 충분한 도전 입자의 포착을 얻을 수 있기 때문에, L1 ＜ L3 이 바람직하다. 이에 비해서, 파인 피치인 경우에는, 단자의 치수 (길이와 폭의 비율) 나 단자간 거리, 단자의 높이나 단자 표면의 평활성의 정도 등에 따라서 L3 을 결정한다.
<인접하는 제 1 축 (A1) 끼리에 있어서의 최근접 입자간 거리 L2>
인접하는 제 1 축 (A1) 끼리에 있어서의 최근접 입자간 거리 L2 는, 제 1 축 (A1) 의 축 피치 L3 이상이 된다. 상기 서술한 바와 같이, 입자간 거리를 확보하기 위해서 L3 을 1.5 D 이상으로 하면, L2 도 1.5 D 이상이 되어 쇼트 리스크를 회피할 수 있다. L2 의 최적의 거리는 L1 과 L3 의 관계로부터 유도된다.
<3 개의 격자축의 필름 폭에 대한 사교>
본 실시예의 이방 도전성 필름 (1) 에서는, 제 1 축 (A1) 에 있어서의 임의의 도전 입자 (P0) 와, 그 제 1 축 (A1) 에 있어서 도전 입자 (P0) 에 인접하는 도전 입자 (P1) 와, 그 제 1 축 (A1) 에 인접하는 제 1 축에 있고, 도전 입자 (P0) 로부터 최근접 입자간 거리 L2 에 있는 도전 입자 (P2) 로 형성되는 삼각형의 각 변의 연장이 격자축으로 되고 있고, 이들 격자축에 대해서, 도전 입자 (P0, P1) 를 통과하는 제 1 축 (A1) 도, 도전 입자 (P0, P2) 를 통과하는 제 2 축 (A2) 도, 도전 입자 (P1, P2) 를 통과하는 제 3 축 (A3) 도, 각각 이방 도전성 필름 (1) 의 필름 폭 방향과 사교하고 있다. 이로써, 이방 도전성 접속시의 이방 도전성 필름 (1) 과 단자 (3) 의 얼라인먼트에 있어서, 임의의 방향으로 어긋남이 발생되어도, 단자 (3) 의 에지 상에 도전 입자 (P) 가 일렬로 정렬되고, 그 도전 입자 (P) 가 단자 (3) 로부터 단번에 벗어나 접속에 기여하지 않게 된다는 문제를 해소할 수 있다. 이 효과는, 이방 도전성 필름으로 접속하는 단자 (3) 가 파인 피치인 경우에 크다.
또한, 단자 (3) 가 노멀 피치인 경우에는 도전 입자 피치 L1 에 대해서 축 피치 L3 을 충분히 크게 할 수 있고, 그에 따라서 도전 입자 (P) 의 배열을, 제 1 축 (A1) 이 필름 폭 방향과 이루는 각 θ1 과, 도전 입자 피치 L1 과, 축 피치 L3 으로 나타낼 수 있다. 이와 같이 도전 입자 (P) 의 배열을 제 1 축 (A1) 의 각 θ1, 도전 입자 피치 L1, 축 피치 L3 으로 나타냄으로써, 도전 입자의 개수 밀도를 최소화하는 경우의 설계가 용이해진다.
또, 상기 서술한 3 개의 격자축 (A1, A2, A3) 이 필름 폭 방향에 대해서 사교하는 점에서, 어느 격자축 (A1, A2, A3) 도 이방 도전성 필름의 길이 방향과 평행으로 할 필요가 없어져, 이방성 접속의 성능과 생산성을 양립시킬 수 있다.
제 1 축 (A1) 이 필름 폭 방향과 이루는 각 θ1, 제 2 축 (A2) 이 필름 폭 방향과 이루는 각 θ2, 제 3 축 (A3) 이 필름 폭 방향과 이루는 각 θ3 의 바람직한 크기는, 접속하는 단자 (3) 의 피치 Lp, 폭 Lq, 길이 Lr 에 따라서 상이하다.
제 1 축 (A1) 이 필름 폭 방향과 이루는 각 θ1 의 상한의 각 θ1a 에 대해서는, 예를 들어, FOG 접속에서 상정되는 최대의 단자 피치 Lp 는 400 ㎛ 정도이고, 도전 입자 (P) 의 바람직한 입자경 D 는 2.5 ㎛ 이상이기 때문에, L/S = 1 로 하여 1 단자 폭 (200 ㎛) 에서 도전 입자경 (2.5 ㎛) 분만큼 격자축이 필름 길이 방향에 대해서 경사졌다고 하면, 도 1 에 이점 쇄선으로 나타내는 바와 같이, 제 1 축 (A1) 과 필름 폭 방향과 이루는 상한의 각 θ1a 는 ATAN (200/2.5) = 1.558 rad = 89.29°가 된다.
COG 접속에 있어서는, 1 개의 칩에 복수의 사이즈의 단자가 포함된다. 이 경우에는, 최소의 단자를 기준으로 하여 설정한다. 예를 들어, 접속되는 칩의 단자 폭이 4.5 ㎛, 단자 길이가 111 ㎛ 일 때, 제 1 축 (A1) 과 필름 폭 방향이 이루는 각 θ1 의 하한 각도는 ATAN (4.5/111) = 0.405 rad = 2.3°가 된다.
또 COG 접속의 경우, 최소의 단자 상에 제 1 축 (A1) 이 최저 3 개 걸치도록, 제 1 축 (A1) 을 단자의 길이 방향과 사교하게 하고 L1 및 L2 에 있어서의 도전 입자 중심간 거리가 도전 입자경의 1.5 배 이상을 만족하는 조건이 되도록 설계한다. 이와 같이 함으로써, 제 1 축 (A1) 상의 도전 입자 (P) 는 필름의 폭 방향의 직선적 배열이 되지 않아, 단자에 있어서의 도전 입자의 포착수의 편차를 저감할 수 있다. 특히 파인 피치의 경우, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 필름의 폭 방향으로 인접하는 도전 입자 (㎩, Pb, Pc) 에 대해서, 필름 폭 방향의 접선 Lb1, Lb2 와 도전 입자 (㎩, Pb) 가 중첩되어 있는 것, 즉 접선 Lb1, Lb2 가 도전 입자 (㎩, Pb) 를 관통하는 상태가 바람직하다.
제 1 축 (A1) 과 필름 폭 방향이 이루는 각 θ1 은, 이방 도전성 필름으로 접속하는 단자 피치 Lp 나 단자 길이 등에 따라서 상기 서술한 바와 같이 결정되는 각도 이하로 하는 것이 바람직하고, 특히 접속 신뢰성의 관점에서 도전 입자경을 3 ㎛ 이상으로 할 경우에 22°이상으로 하는 것이 바람직하다.
또, 도전 입자 (P0) 와, 그 도전 입자 (P0) 와 최근접 입자간 거리 L2 에 있는 도전 입자 (P2) 를 통과하는 제 2 축 (A2) 과 필름 폭 방향이 이루는 각 θ2 는, 이방 도전성 필름과 단자의 얼라이먼트에 어긋남이 발생된 경우여도 도전 입자를 충분히 포착하고, 또 이방 도전성 필름의 제조 용이성 관점에서 90°미만으로 하고, 3°이상 87°이하로 하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 서술한 각도 θ1, θ2, θ3 은, 접속 전의 이방 도전성 필름에 있어서의 것으로서, 이방성 접속 후에 단자에 포착된 도전 입자에 있어서 이 각도가 유지된다고는 할 수 없다. 예를 들어, 제 1 축 (A1) 의 배열이 단자의 길이 방향과 이루는 각도가 접속 전에는 θ1 이어도, 접속 후에 단자로 포착된 도전 입자의 배열에서는 θ1 로부터 어긋나는 것이 있고, 접속 전에 평행하게 병렬되어 있던 제 1 축 (A1) 이, 접속 후의 단자 상에서는 병렬되어 있는 배열이 평행하다고만은 할 수 없다.
<배열의 구체예>
본 발명의 이방 도전성 필름은 상기 서술한 바와 같이, 제 1 축 (A1), 제 2 축 (A2) 및 제 3 축 (A3) 이 필름 폭 방향과 사교하고 있는 한, 아래에 나타내는 바와 같이 여러 가지의 배열을 취할 수 있다. 또한, 이하의 예에서는, 도전 입자 (P) 의 진구도는 90 ％ 이상, 평균 입자경 D 는 3 ㎛ 이다.
예를 들어, 도 4 에 나타내는 이방 도전성 필름 (1A) 은, 도전 입자 피치 L1 을 6 ㎛, 최근접 입자간 거리 L2 를 6 ㎛, 축 피치 L3 를 5.2 ㎛, 제 1 축 (A1) 이 필름 폭 방향과 이루는 각 θ1 을 15°, 제 2 축 (A2) 이 필름 폭 방향과 이루는 각 θ2 를 45°, 제 3 축 (A3) 이 필름 폭 방향과 이루는 각 θ3 을 75°로 한 것이다. 이 이방 도전성 필름 (1A) 은, 도전 입자 (P) 가 6 방 격자로 배열되고, 3 개의 격자축 (A1, A2, A3) 이 모두 이방 도전성 필름의 필름 폭 방향과 사교하고 있다. 이 이방 도전성 필름 (1A) 은 COG 의 이방 도전성 접속에 바람직하게 사용할 수 있다.
도 5 에 나타내는 이방 도전성 필름 (1B) 은, 도 4 에 나타낸 이방 도전성 필름 (1A) 에 대해서, 도전 입자의 배열을 제 1 축 (A1) 방향으로 늘린 것이다. 이 배열에 있어서, 도전 입자 피치 L1 은 9 ㎛, 최근접 입자간 거리 L2 는 6.9 ㎛, 축 피치 L3 은 5.2 ㎛, 제 1 축 (A1) 이 필름 폭 방향과 이루는 각 θ1 은 15°, 제 2 축 (A2) 이 필름 폭 방향과 이루는 각 θ2 는 34°, 제 3 축 (A3) 이 필름 폭 방향과 이루는 각 θ3 은 64°이다.
이 이방 도전성 필름 (1B) 은, COG 의 이방 도전성 접속에 바람직하게 사용할 수 있다.
도 6 에 나타내는 이방 도전성 필름 (1C) 은, 도 4 에 나타낸 이방 도전성 필름 (1A) 에 대해서, 도전 입자의 배열을 제 1 축 (A1) 과 수직인 방향으로 늘린 것이다. 이 배열에 있어서, 도전 입자 피치 L1 은 6 ㎛, 최근접 입자간 거리 L2 는 8 ㎛, 축 피치 L3 은 7.4 ㎛, 제 1 축 (A1) 이 필름 폭 방향과 이루는 각 θ1 은 15°, 제 2 축 (A2) 이 필름 폭 방향과 이루는 각 θ2 는 53°, 제 3 축 (A3) 이 필름 폭 방향과 이루는 각 θ3 은 83°이다.
이 이방 도전성 필름 (1C) 은 COG 의 이방 도전성 접속에 바람직하게 사용할 수 있다.
도 7 에 나타내는 이방 도전성 필름 (1D) 은, 도 4 에 나타낸 이방 도전성 필름 (1A) 에 대해서, 제 1 축 (A1) 이 필름 폭 방향과 이루는 각 θ1 을 6°로 한 것이다. 이 배열에 있어서, 도전 입자 피치 L1 은 6 ㎛, 최근접 입자간 거리 L2 는 6 ㎛, 축 피치 L3 은 5.2 ㎛, 제 1 축 (A1) 이 필름 폭 방향과 이루는 각 θ1 은 6°, 제 2 축 (A2) 이 필름 폭 방향과 이루는 각 θ2 는 54°, 제 3 축 (A3) 이 필름 폭 방향과 이루는 각 θ3 은 66°로 되어 있다.
이 이방 도전성 필름 (1D) 은 COG 의 이방 도전성 접속에 바람직하게 사용할 수 있다.
도 11 에 나타내는 이방 도전성 필름 (1E) 은, 상기 서술한 이방 도전성 필름 (1A ∼ 1D) 에 대해서, 도전 입자 피치 L1 등을 20 배 정도로 확대한 것으로서, 구체적으로는, 도전 입자 피치 L1 이 140 ㎛, 최근접 입자간 거리 L2 가 140 ㎛, 축 피치 L3 이 121 ㎛, 제 1 축 (A1) 이 필름 폭 방향과 이루는 각 θ1 이 16°, 제 2 축 (A2) 이 필름 폭 방향과 이루는 각 θ2 가 44°, 제 3 축 (A3) 이 필름 폭 방향과 이루는 각 θ3 이 76°이다.
이 이방 도전성 필름 (1E) 은, FOG 의 이방 도전성 접속에 바람직하게 사용할 수 있다.
도 12 에 나타내는 이방 도전성 필름 (1F) 은, 상기 서술한 이방 도전성 필름 (1E) 에 대해서 도전 입자 피치 L1 을 약 1/5 로 좁힌 것으로서, 구체적으로는, 도전 입자 피치 L1 이 31 ㎛, 최근접 입자간 거리 L2 가 140 ㎛, 축 피치 L3 이 140 ㎛, 제 1 축 (A1) 이 필름 폭 방향과 이루는 각 θ1 이 44°, 제 2 축 (A2) 이 필름 폭 방향과 이루는 각 θ2 가 46°, 제 3 축 (A3) 이 필름 폭 방향과 이루는 각 θ3 이 59°이다. 이와 같이 입자 피치 L1 에 대해서 축 피치 L3 이 충분히 커질 경우, 도전 입자의 배치 설계상, 제 2 축이 필름 폭 방향과 이루는 각 θ2 와 제 3 축이 필름 폭 방향과 이루는 각 θ3 은 동등한 것으로 간주하여, 제 1 축과 제 3 축에 있어서의 입자 배치를 규정하면 된다. 이 경우, 필름 폭 방향과 이루는 각이 작은 축을 제 1 축으로 하는 것이 단자에 있어서의 입자 포착성의 관점에서 바람직하다.
이 이방 도전성 필름 (1F) 은, FOG 의 이방 도전성 접속에 바람직하게 사용할 수 있다.
도 13 에 나타내는 이방 도전성 필름 (1G) 은, 상기 서술한 이방 도전성 필름 (1F) 에 대해서 도전 입자 피치 L1 을 확대한 것으로서, 구체적으로는, 도전 입자 피치 L1 이 70 ㎛, 최근접 입자간 거리 L2 가 140 ㎛, 축 피치 L3 이 140 ㎛, 제 1 축 (A1) 이 필름 폭 방향과 이루는 각 θ1 이 44°, 제 2 축 (A2) 이 필름 폭 방향과 이루는 각 θ2 가 46°, 제 3 축 (A3) 이 필름 폭 방향과 이루는 각 θ3 이 75°이다.
이 이방 도전성 필름 (1G) 은, FOG 의 이방 도전성 접속에 바람직하게 사용할 수 있다.
상기 서술한 바와 같이, 도전 입자의 배치 형상은 6 방 격자 또는 이것을 소정의 방향으로 늘리거나, 혹은 축소한 형상이어도 되고 (도 1, 도 4 등), 또, 하나의 축 내에서 도전 입자 피치가 규칙적으로 변경되어도 된다 (도 3a). 또한 예를 들어, 도 3b 에 나타내는 바와 같이, 제 1 축 (A1), 제 2 축 (A2), 제 3 축 (A3) 에 더하여, 새로운 배열축으로서 도전 입자 피치 L4 의 제 4 축 (A4) 을 추가해도 된다. 도 3b 의 양태에 있어서, 제 4 축 (A4) 은, 제 1 축 (A1) 과 평행한다. 동 도면에 있어서의 도전 입자의 배치는, 소정의 축 피치로 병렬하는 제 1 축 (A1) 중, 소정 간격에 있는 것 (제 4 축 (A4)) 에서는 제 1 축 (A1) 에 있어서의 소정 간격의 도전 입자의 배열로부터 도전 입자를 규칙적으로 빼낸 배치로도 볼 수 있다. 즉, 본 발명의 이방 도전성 필름에 있어서는, 제 1 축, 제 2 축 또는 제 3 축과 동일 방향의 격자축으로서 제 4 축을 갖고, 제 4 축은, 그 제 4 축과 동일 방향의 제 1 축, 제 2 축 또는 제 3 축에 있어서의 도전 입자의 배열로부터 도전 입자를 규칙적으로 뺀 배열이라는 입자 배치여도 된다. 동일 방향에서 입자 피치가 상이한 제 4 축과, 제 1 축, 제 2 축 또는 제 3 축과는 각각 소정의 축 피치를 갖는다. 도전 입자를 조밀하게 채우는 것만으로는, 접속에 기여하지 않는 위치에도 도전 입자가 존재하여, 비용 증가를 초래하는 경우가 있고, 또, 고밀도로 도전 입자를 깔아 채우는 것만으로는, 단자간 거리에 따라서는 쇼트 발생의 요인도 되지만, 제 1 축 (A1), 제 2 축 (A2), 제 3 축 (A3) 으로 이루어지는 도전 입자의 배열로부터 적당히 도전 입자를 뺌으로써 비용 증가를 억제하고, 쇼트의 발생도 저감할 수 있는 경우가 있다.
이 외에, 도전 입자의 배열 양태로는, 3 각 격자상의 배열에 있어서 하나의 배열축 방향의 도전 입자가 지그재그로 배열되어 있어도 된다. 예를 들어, 단자가 격자상으로 배치되어 있는 경우, 단자간에 존재하는 도전 입자의 수를 비교적 적게 할 수 있다.
<도전 입자의 고정 방법>
절연 접착제층 (2) 에 도전 입자 (P) 를 상기 서술한 격자상 배열로 배치하여 고정시키는 방법으로는, 도전 입자 (P) 의 배열에 대응한 오목한 곳을 갖는 형을 기계 가공이나 레이저 가공, 포토리소그래피 등 공지된 방법으로 제조하고, 그 형에 도전 입자를 넣고, 그 위에 절연 접착제층 형성용 조성물을 충전하고, 형으로부터 꺼냄으로써 절연 접착제층에 도전 입자를 전사하면 된다. 이와 같은 형으로부터, 더욱 강성이 낮은 재질로 형을 제조해도 된다.
또, 절연 접착제층 (2) 에 도전 입자 (P) 를 상기 서술한 격자상 배열로 배치하기 위해서, 절연 접착제층 형성 조성물층 상에, 관통공이 소정의 배치로 형성되어 있는 부재를 형성하고, 그 위로부터 도전 입자 (P) 를 공급하여, 관통공을 통과시키는 등의 방법이어도 된다.
또, 도전 입자 크기 정도의 돌기가 배열한 시트체를 제조하고, 돌기의 천면에 미점착층을 형성하고, 이것에 도전 입자를 부착시켜 절연 접착제층에 전사해도 된다. 이와 같이, 본 발명의 이방 도전성 필름의 제법에 대해서는 특별히 한정되는 것은 아니다.
＜층 구성＞
층 구성은 여러 가지 형태를 취할 수 있다. 예를 들어, 도전 입자를 단층의 절연 접착제층 상에 배치하고, 그 도전 입자를 절연 접착제층 내에 압입함으로써, 도전 입자를 절연 접착제층의 계면으로부터 일정한 깊이로 존재시켜도 된다.
또, 도전 입자를 단층의 절연 접착제층 상에 배치한 후에, 별도로 절연 접착제층을 라미네이트하는 등 절연 수지층을 2 층 구성으로 해도 되고, 이것을 반복하여 3 층 이상의 구성으로 해도 된다. 2 층째 이후의 절연 접착제층은 택성의 향상이나, 이방성 접속시의 수지 및 도전 입자의 유동을 제어하는 목적에서 형성한다.
도전 입자를 고정화시키기 위해서, 절연 접착제층 형성용 조성물에 광 중합성 수지 및 광 중합 개시제를 함유시키고, 광 조사하여 도전 입자를 고정화해도 된다. 이방성 접속시에 기여하지 않는 반응성 수지를 사용하여, 도전 입자의 고정화나, 상기 서술한 전사에 이용해도 된다.
<절연 접착제층>
절연 접착제층 (2) 으로는, 공지된 이방 도전성 필름에서 사용되는 절연성 수지층을 적절히 채용할 수 있다. 예를 들어, 아크릴레이트 화합물과 광 라디칼 중합 개시제를 함유하는 광 라디칼 중합형 수지층, 아크릴레이트 화합물과 열 라디칼 중합 개시제를 함유하는 열 라디칼 중합형 수지층, 에폭시 화합물과 열 카티온 중합 개시제를 함유하는 열 카티온 중합형 수지층, 에폭시 화합물과 열 아니온 중합 개시제를 함유하는 열 아니온 중합형 수지층 등을 사용할 수 있다. 이들 수지층은, 필요에 따라서 절연 접착제층 (2) 에 도전 입자 (P) 를 고정시키기 위해서 각각 중합한 것으로 할 수 있다. 층 구성에서 설명한 바와 같이, 절연 접착제층 (10) 을 복수의 수지층으로 형성해도 된다.
또, 절연 접착제층 (2) 에 도전 입자 (P) 를 고정시키기 위해서, 절연 접착제층 (2) 에는, 필요에 따라서 실리카 등의 절연성 필러를 배합해도 된다.
절연성 필러의 크기는 10 ∼ 2000 ㎚ 가 바람직하고, 배합량은 절연 접착제층 (2) 을 형성하는 수지 100 질량부에 대해서 1 ∼ 60 질량부가 바람직하다.
절연 접착제층 (2) 의 최저 용융 점도는, 단층이든 적층체든, 전체의 최저 용융 점도에 있어서 10 ∼ 10000 ㎩·s 인 것이 바람직하다. 이 범위이면, 도전 입자를 임의의 위치에 정밀하게 고정시킬 수 있으며, 또한 이방성 접속에 있어서도 지장을 초래하는 경우는 없다. 접속 방법이나 접속되는 전자 부품의 다양화에 대응할 수 있게 된다. 또한, 최저 용융 점도는, 일례로서 회전식 레오 미터 (TA instrument 제조) 를 사용하여, 승온 속도가 10 ℃/분, 측정 압력이 5 g 으로 일정하게 유지되고, 직경 8 ㎜ 의 측정 플레이트를 사용하여 구할 수 있다.
<접속 구조체>
본 발명의 이방 도전성 필름은, FPC, IC 칩, IC 모듈 등의 제 1 전자 부품과, FPC, 리지드 기판, 세라믹 기판, 유리 기판 등의 제 2 전자 부품을 열 또는 광에 의해서 이방 도전성 접속할 때 바람직하게 적용할 수 있다. 또, IC 칩이나 IC 모듈을 스택하여 제 1 전자 부품끼리를 이방 도전성 접속할 수도 있다. 또한, 본 발명의 이방 도전성 필름으로 접속하는 전자 부품은 이것들에 한정되는 것은 아니다. 이와 같이 하여 얻어지는 접속 구조체도 본 발명의 일부이다.
이방 도전성 필름을 사용한 전자 부품의 접속 방법으로는, 예를 들어, 이방 도전성 필름의 필름 두께 방향에서 도전 입자가 가까이에 존재하는 측의 계면을 배선 기판 등의 제 2 전자 부품에 임시로 첩착하고, 임시 첩착된 이방 도전성 필름에 대해서, IC 칩 등의 제 1 전자 부품을 탑재하고, 제 1 전자 부품측으로부터 열압착하는 것이 접속 신뢰성을 높이는 점에서 바람직하다. 또, 광 경화를 이용하여 접속할 수도 있다.
실시예
이하, 실시예에 기초하여, 본 발명을 구체적으로 설명한다.
실시예 1, 비교예 1
1. 이방 도전성 필름의 제조
도전 입자의 진구도가 이방 도전성 필름의 도통 특성에 미치는 영향을 조사하기 위해서, 표 1 에 나타내는 조성의 절연 접착제층에 표 1 에 나타내는 도전 입자를 도 4 에 나타낸 배열로 배치한 COG 용 이방 도전성 필름을 제조하였다.
즉, 실시예 1 에서는, 진구도 90 ％ 이상의 도전 입자 (평균 입자경 3 ㎛) 를 사용하였다. 이 도전 입자는 다음의 방법으로 수지 코어를 제조하고, 그것에 도금층을 형성한 것을 사용하였다.
(수지 코어의 제조)
디비닐벤젠, 스티렌, 부틸메타크릴레이트의 혼합비를 조정한 수분산액에, 중합 개시제로서 벤조일퍼옥사이드를 투입하여 고속으로 균일하게 교반하면서 가열하고, 중합 반응을 행함으로써 미립자 분산액을 얻었다. 상기 미립자 분산액을 여과하고 감압 건조시킴으로써 미립자의 응집체인 블록체를 얻었다. 또한, 상기 블록체를 분쇄·분급함으로써, 수지 코어로서 평균 입자경 3 ㎛ 의 디비닐벤젠계 수지 입자를 얻었다. 입자의 경도는 디비닐벤젠, 스티렌, 부틸메타크릴레이트의 혼합비를 조정하여 행하였다.
(도금층의 형성)
얻어진 디비닐벤젠계 수지 입자 (5 g) 에, 팔라듐 촉매를 침지법에 의해서 담지시켰다. 이어서, 이 수지 입자에 대해서, 황산니켈 6수화물, 하이포아인산나트륨, 시트르산나트륨, 트리에탄올아민 및 질산탈륨으로 조제된 무전해 니켈 도금액 (pH 12, 도금액온 50 ℃) 을 사용하여 무전해 니켈 도금을 행하고, 표면 금속층으로서 니켈 도금층을 갖는 니켈 피복 수지 입자를 제조하였다.
계속해서, 이 니켈 피복 수지 입자 (12 g) 를, 염화금산나트륨 10 g 을 이온 교환수 1000 ㎖ 에 용해시킨 용액에 혼합하여 수성 현탁액을 조정하였다. 얻어진 수성 현탁액에, 티오황산암모늄 15 g, 아황산암모늄 80 g, 및 인산수소암모늄 40 g 을 투입함으로써 금 도금욕을 조정하였다. 얻어진 금 도금욕에 하이드록시아민 4 g 을 투입 후, 암모니아를 사용하여 금 도금욕의 pH 를 9 로 조정하고, 그리고 욕온을 60 ℃ 로 15 ∼ 20 분 정도 유지함으로써, 니켈 도금층의 표면에 금 도금층이 형성된 도전 입자를 제조하였다.
비교예 1 에서는, 원주상 도전성 유리 로드 (평균 장축 길이 4 ㎛, 평균 단축 길이 3.9 ㎛, 진구도 0.8 미만) 를 사용하였다. 이 원주상 도전성 유리 로드는, 도전성 원주상 유리 입자 (PF-39 SSSCA, 닛폰 전기 유리 (주), 평균 단축 길이 3.9 ㎛, 평균 장축 길이 14 ㎛) 를 가압하여 부수고, 분급하여 얻은 것이다. 진구도는 70 ％ 미만이었다.
한편, 표 1 에 나타내는 조성의 수지 조성물을 각각 조제하고, 그것을 필름 두께 50 ㎛ 의 PET 필름 상에 도포하고, 80 ℃ 의 오븐에서 5 분간 건조시켜, PET 필름 상에 제 1 절연성 수지층을 두께 15 ㎛, 제 2 절연성 수지층을 5 ㎛ 로 형성하였다.
또, 도 4 에 나타내는 입자 배열에 대응하는 볼록부의 배열 패턴을 갖는 금형을 제조하고, 공지된 투명성 수지의 펠릿을 용융시킨 상태에서 그 금형에 흘려 넣고, 식혀서 굳힘으로써, 오목부가 도 4 에 나타내는 배열 패턴의 수지형을 형성하였다.
이 수지형의 오목부에 도전 입자를 충전하고, 그 위에 상기 서술한 제 2 절연성 수지층을 덮고, 60 ℃, 0.5 ㎫ 에서 압압함으로써 첩착시켰다. 그리고, 형으로부터 절연성 수지를 박리하여, 제 2 절연성 수지층의 도전 입자가 존재하는 측의 계면에, 제 1 절연성 수지층을 60 ℃, 0.5 ㎫ 로 적층함으로써 실시예 1 및 비교예 1 의 이방 도전성 필름을 제조하였다.
2. 평가
실시예 1 및 비교예 1 에서 제조한 이방 도전성 필름을 사용하여 COG 접속한 경우의 (a) 초기 도통 저항, (b) 압흔, (c) 도전 입자 포착성을 아래와 같이 평가하였다. 결과를 표 1 에 나타낸다.
(a) 초기 도통 저항
COG 접속하는 전자 부품으로서, 다음의 평가용 IC 와 유리 기판을 사용하였다.
평가용 IC
IC 외형 : 1.8 ㎜ × 20 ㎜ × 0.2 ㎜
금 범프 : 15 ㎛ (높이) × 15 ㎛ (폭) × 100 ㎛ (길이)
(범프간 갭 (스페이스) 15 ㎛)
유리 기판
유리 재질 코닝사 제조
외형 30 × 50 ㎜
두께 0.5 ㎜
단자 ITO 배선
실시예 1 및 비교예 1 의 이방 도전성 필름을, 평가용 IC 와 유리 기판의 사이에 끼우고, 가열 가압 (180 ℃, 80 ㎫, 5 초) 하여 각 평가용 접속물을 얻었다. 이 경우, 이방 도전성 필름의 길이 방향과 단자의 폭 방향을 맞추었다.
평가용 접속물의 도통 저항을 디지털 멀티미터 (34401A, 애질런트·테크놀로지 주식회사 제조) 를 사용하여, 4 단자법 (JIS K7194) 으로 측정하였다. 2 Ω 이하이면 실용상 문제 없다.
(b) 압흔
(a) 에서 얻은 평가용 접속물을 유리 기판측으로부터 금속 현미경으로 관찰하여, 단자에 포착된 도전 입자 200 개에 대해서 찌부러짐, 또는 파쇄 상태를 조사하여 찌부러짐률 120 ％ 이상 (도전 입자의 면적이 접속 전의 120 ％ 이상으로 된 것) 으로 되어 있는 도전 입자 개수의 도전 입자의 전체 개수에 대한 비율을 산출하였다. 그 결과, 실시예 1 에서는 90 ％ 이상이었다. 또한, 비교예 1 의 찌부러짐률은 원주의 평균 단축 길이를 평균 입자경으로 하여 구하였는데, 분급한 것이기는 하지만 파쇄물이기 때문에 상태를 확인하기 어려웠지만, 40 ％ 미만으로 추정된다.
또, 단자간에서 찌부러져 있는 도전 입자에 대해서, 다음 식으로 산출되는 압축률은, 실시예 1 에서는 도전 입자 개수의 90 ％ 이상이 70 ％ 내지 80 ％ 의 범위에 있었지만, 비교예 1 에서는 파쇄 상태가 균일하지 않았기 때문에 압축률은 특별히 구하지 않았다.
압축률 =｛(단면 관찰에 의한 협지되어 있는 도전 입자의 높이)/(단자간에 있는 도전 입자의 평균 입자경)｝× 100
실시예 1 에서는 개개의 도전 입자의 압흔을 용이하게 식별할 수 있고, 비교예 1 보다도, 접속 후의 압흔 및 입자의 단면 형상에 따라서 접속 상태를 용이하게 평가할 수 있었다. 이 점에서, 도전 입자가 진구이면 접속 상태의 양부를 용이하게 확인할 수 있는 것을 알 수 있다.
(c) 입자 포착성
평가용 IC 로서, (a) 에서 사용한 범프 폭 15 ㎛, 범프간 갭 15 ㎛, 범프 길이 100 ㎛ 의 IC 를 준비하고, 플립칩 본더 FC1000 (토레 엔지니어링 (주)) 을 사용하여, 범프 폭 15 ㎛ 가 접속되는 영역이 되도록 얼라인먼트하면서 IC 를 탑재하고, 평가용 접속물을 얻었다 (유효 범프 폭 15 ㎛). 마찬가지로, 범프 폭 5 ㎛ 가 접속되는 영역이 되도록 의도적으로 얼라인먼트를 어긋나게 하여 IC 를 탑재하고 (유효 범프 폭 5 ㎛), 평가용 접속물을 얻었다. 각각에 있어서의 도전 입자의 포착수를 유리면으로부터의 압흔의 관찰에 의해서 조사하고, 다음의 기준에서 평가하였다. C 이상이면 실용상 문제는 없다.
A : 10 개 이상
B : 5 개 이상, 10 개 미만
C : 3 개 이상, 5 개 미만
D : 3 개 미만
Figure pat00001
또한, 비교예 1 및 실시예 1 의 이방 도전성 필름의 제조 공정에 있어서 도전 입자를 형에 충전할 때, 작업 시간은 실시예 1 이 비교예 1 보다 현저하게 빨랐다. 또, 실시예 1 은 비교예 1 보다 도전 입자의 형에 대한 충전을 순조롭게 행할 수 있어, 이방 도전성 필름으로서 사용 가능한 필름 면적이 현저하게 컸다. 즉, 이방 도전성 필름으로서의 수율은, 실시예 1 이 현저하게 양호하였다.
실시예 2 ∼ 7, 비교예 2 ∼ 5
도전 입자의 배열이 도통 특성에 미치는 영향을 조사하기 위해서, 도전 입자의 배열을 표 2 에 나타내는 바와 같이 변경하는 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여 실시예 2 ∼ 7 및 비교예 2 ∼ 5 의 COG 용의 이방 도전성 필름을 제조하였다. 또한, 각 실시예 및 비교예의 도전 입자의 배열 패턴은 도면에 나타낸 대로이다.
얻어진 이방 도전성 필름을 사용하여 평가용 접속물을 제조하고, 그 (a) 초기 도통 저항, (b) 압흔, (c) 입자 포착성을 실시예 1 과 동일하게 평가하였다. 또, (d) 도통 신뢰성, (e) 쇼트 발생률을 아래와 같이 평가하였다.
이들 결과를, 실시예 1 의 결과도 합쳐서 표 2 에 나타낸다.
(d) 도통 신뢰성
실시예 1 의 2 (a) 와 동일하게 하여 제조한 평가용 접속물을 온도 85℃, 습도 85 ％RH 의 항온조에 500 시간 둔 후의 도통 저항을 2 (a) 와 동일하게 하여 측정하였다. 이 도통 저항이 5 Ω 이상이면, 접속된 전자 부품의 실용적인 도통 안정성의 관점에서 바람직하지 않다.
(e) 쇼트 발생률
쇼트 발생률의 평가용 IC 로서, 다음의 IC (7.5 ㎛ 스페이스의 빗살 TEG (test element group)) 를 준비하였다.
외형 1.5 × 13 ㎜
두께 0.5 ㎜
범프 사양 금 도금, 높이 15 ㎛, 사이즈 25 × 140 ㎛, 범프간 거리 7.5 ㎛
이방 도전성 필름을, 쇼트 발생률의 평가용 IC 와, 그 평가용 IC 에 대응한 패턴의 유리 기판 사이에 끼우고, (a) 와 동일한 접속 조건에서 가열 가압하여 접속물을 얻고, 그 접속물의 쇼트 발생률을 구하였다. 쇼트 발생률은 「쇼트의 발생수/7.5 ㎛ 스페이스 총수」로 산출된다. 산출된 쇼트 발생률은 50 ppm 미만이면 되고, 50 ppm 이상은 NG 이다.
Figure pat00002
표 2 로부터, 도전 입자의 배열의 제 1 축이 필름 폭 방향과 평행인 비교예 2 에서는 도전 입자의 포착성이 열등했지만, 실시예의 이방 도전성 필름에서는 모두 양호한 평가가 얻어졌다. 비교예 2, 3 의 유효 범프 폭이 5 ㎛ 에서의 포착수의 평가에 있어서, 상기 표에서는 실용상 문제가 없는 C 평가이기는 했지만, N 수를 증가시킬수록 D 평가가 되는 경향이 일어났다 (다른 결과에서는 특별히 경향의 변화는 없었다). 그 때문에, 실용상 문제가 없는 C 평가로 판정은 하고 있지만, 이것들은 비교예로서 기재한다. 비교예 2, 3 에 있어서의, N 수를 증가시킬수록 D 평가가 되는 경향은, 필름의 첩합에서 미소한 어긋남이 발생하기 때문에 일어난 경향으로 생각될 수 있다. 요컨대, 도전 입자의 배열이 모두 필름의 길이 방향이나 폭 (幅) 방향에 있어서 경사져 있는 편이, 성능이 안정적인 이방성 접속체를 얻기 쉬운 것으로 추찰된다. 또, 실시예에서는 도전 입자의 개수 밀도가 16000 개/㎟ 에서도 도통 특성도 입자 포착성도 양호하지만, 비교예에서는, 동수의 개수 밀도에서는 유효 범프 폭이 5 ㎛ 로 좁아지면 포착성에서 NG 였다.
실시예 8 ∼ 10
도전 입자의 배열이 도통 특성에 미치는 영향을 조사하기 위해서, 도전 입자의 배열을 표 3 에 나타내는 바와 같이 변경하는 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여 실시예 8 ∼ 10 의 FOG 용의 이방 도전성 필름을 제조하였다.
이 경우, 접속용 평가물로는, 아래의 평가용 플렉시블 배선판과 유리 기판을 유효 실장 면적률 100 ％ 또는 80 ％ 에서 접속 (180 ℃, 80 ㎫, 5 초) 한 것을 사용하였다.
여기서, 접속용 평가물로서, 유효 실장 면적률 100 ％ 는 플렉시블 배선판과 유리 기판의 얼라인먼트에 어긋남 폭이 없거나 또는 2 ％ 이내인 것, 80 ％ 는 어긋남 폭이 20 ％ 인 것이다.
평가용 플렉시블 배선판 (FPC)
S/R PI 계, PI 38 ㎛t-S' perflex 기재
배선 길이 2 ㎜ (사용 툴 1 ㎜ 폭)
배선 폭 200 ㎛
단자 1 개의 실장 면적 0.2 ㎟
배선 간격 200 ㎛
범프 높이 8 ㎛ (Cu 8 ㎛t-Sn 도금)
유리 기판 코닝사 제조
외형 30 × 50 ㎜
두께 0.5 ㎜
단자 ITO 배선
얻어진 평가용 접속물의 (a) 초기 도통 저항, (b) 압흔을 실시예 1 과 동일하게 평가하고, (d) 도통 신뢰성, (e) 쇼트 발생률을 실시예 2 와 동일하게 평가하였다. 또, 유효 실장 면적 100 ％ 의 접속 평가물에 대해서, 범프 100 개에 있어서의 도전 입자 포착수를 계측하고, 범프 1 개에 있어서의 평균 입자 포착수 (도전 입자 포착수 Ave) 를 구하였다.
이들 결과를 표 3 에 나타낸다.
Figure pat00003
다음으로 FPC 및 툴 폭을 아래의 것으로 변경하고, 실시예 8, 9, 10 의 이방 도전성 필름을 사용하여 접속 및 평가를 행하였다. 결과를 표 4 에 나타낸다.
평가용 플렉시블 배선판 (FPC)
S/R PI 계, PI 38 ㎛t-S' perflex 기재
배선 길이 2 ㎜ (사용 툴 2 ㎜ 폭)
배선 폭 36 ㎛
단자 1 개의 실장 면적 0.072 ㎟
배선 간격 200 ㎛
범프 높이 8 ㎛ (Cu 8 ㎛t-Sn 도금)
Figure pat00004
표 3 및 표 4 로부터, FOG 의 경우, 하나의 단자당 도전 입자의 포착수가 3 이상이면 도통 특성상 문제가 없는 것을 알 수 있다.
1, 1A, 1B, 1C, 1D, 1E, 1F, 1G : 이방 도전성 필름
2 : 절연 접착제층
3 : 단자
A1 : 제 1 축
A2 : 제 2 축
A3 : 제 3 축
D : 도전 입자경
L1 : 도전 입자 피치
L2 : 인접하는 제 1 축끼리에 있어서의 최근접 입자간 거리
L3 : 축 피치
Lp : 단자 피치
Lq : 단자 폭
Lr : 단자 길이
P : 도전 입자

Claims (1)

  1. 절연 접착제층과, 그 절연 접착제층에 배치된 도전 입자를 함유하는 이방 도전성 필름으로서, 도전 입자가 소정의 입자 피치로 배열된 제 1 축이 소정의 축 피치로 병렬되어 있는 도전 입자의 배열을 갖고,
    도전 입자가 진구이며,
    도전 입자의 평균 입자경을 D 로 했을 경우, 제 1 축에 있어서의 도전 입자 피치 L1 이 1.5 D 이상, 제 1 축의 축 피치 L3 이 1.5 D 이상이고,
    제 1 축에 있어서의 임의의 도전 입자 (P0) 와, 그 제 1 축에 있어서 도전 입자 (P0) 에 인접하는 도전 입자 (P1) 와, 그 제 1 축에 인접하는 제 1 축에 있고 도전 입자 (P0) 와 최근접하고 있는 도전 입자 (P2) 로 형성되는 삼각형의 각 변의 방향이 이방 도전성 필름의 필름 폭 방향과 사교하고,
    도전 입자의 다음 식으로 산출되는 진구도가 70 ∼ 100 인, 이방 도전성 필름.
    진구도 =｛1 - (So - Si)/So｝× 100
    (식 중, So 는 도전 입자의 평면 화상에 있어서의 그 도전 입자의 외접원의 면적,
    Si 는 도전 입자의 평면 화상에 있어서의 그 도전 입자의 내접원의 면적이다)
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