KR20240032918A - 접속 구조체의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
미세한 전자 부품과 기판을 도전 입자 함유 필름을 이용하여 접속하는 방법에 관한 것이다. 최장변의 길이가 600μm 이하 또는 개개의 전극의 면적이 1000μm2 이하인 미세한 전자 부품(1)과, 당해 전자 부품(1)의 전극(2)에 대응한 전극(21)을 갖는 기판(20)이 전기적으로 접속되어 있는 접속 구조체(40)의 제조 방법이, 전자 부품(1)과 기판(20)을, 절연성 수지층(12)에 도전 입자(11)가 보유된 도전 입자 함유 필름(10)을 개재하여 중첩시키는 중첩 공정, 도전 입자 함유 필름을 개재하여 중첩시킨 전자 부품과 기판을 가압하면서 도전 입자 함유 필름의 절연성 수지층(12)을 경화시키는 가압 경화 공정을 갖는다. 도전 입자 함유 필름(10)의 경화 특성은, 당해 도전 입자 함유 필름(10)을 40℃에서 80℃로 가열했을 경우의 가열 개시부터 절연성 수지층(12)의 경화 개시까지의 시간이 10분 이상이다.
Description
본 발명은, 사람이 손으로 취급하는 것이 곤란한 미세한 전자 부품을 확실히 기판 상에 전기적으로 접속하는 접속 구조체의 제조 방법에 관한 것이다.
미세한 전자 부품이, 예를 들면 디스플레이 용도로 개발되어 있다(특허 문헌 1, 특허 문헌 2). 이러한 미세한 전자 부품은, 일반적으로, 다이싱 툴을 이용하여 웨이퍼로부터 분리됨으로써 제조되고, 드라이버 회로가 형성된 유리 기판에 와이어 본딩 등에 의해 탑재되어 있다.
한편, IC칩 등의 전자 부품을 기판에 접속하는 경우에, 도전성의 입자를 절연성 수지층에 보유시킨 도전 입자 함유 필름이 사용되고 있다. 이 도전 입자 함유 필름을 개재하여 전자 부품과 기판을 접속하면, 도전 입자 함유 필름은 필름 두께방향으로만 도통성을 발휘하므로 이방성 도전 필름으로도 칭해지고 있다. 근래, 전자 부품의 소형화가 진행되고 있으며, 전자 부품의 소형화에 도전 입자 함유 필름을 대응시키기 위해, 도전 입자 함유 필름에 있어서의 절연성 수지층의 층두께와 도전 입자의 입자경의 비를 특정의 비율로 하거나, 도전 입자를 규칙적으로 배열하거나 하는 것이나, 도전 입자를 함유하는 수지층에 대해 점착성이 크고 경도가 작은 수지층을, 도전 입자를 함유하는 수지층에 적층하는 것이 행해지고 있다(특허 문헌 3, 특허 문헌 4). 이들에 의해, 전자 부품 상에 형성된 범프 등의 전극열에 있어서의 전극의 면적이 1000μm2(예：100×10μm) 정도의 미소 사이즈의 전자 부품이어도, 나아가서는 마이크로 사이즈의 반도체의 전극이어도 도전 입자 함유 필름을 이용하여 기판에 접속할 수 있다.
전자 부품에 요구되는 역할은 다양화되고 있으며, 종래, 와이어 본딩 등에 의해 탑재되어 있던 미세한 반도체 소자뿐만 아니라, 보다 한층 더 미세한 전자 부품을, 도전 입자 함유 필름을 이용하여 기판에 접속하는 것이 필요로 되고, 그에 수반하는 과제가 발생하고 있다.
예를 들면, 종래, 도전 입자 함유 필름을 이용한 이방성 도전 접속에서는, 전기적 특성의 안정성의 점에서, 1개의 전극에 있어서의 도전 입자의 포착 수를 3개 이상, 바람직하게는 10개 이상으로 하는 것이 요구되고 있다. 그러나, 예를 들면, 개개의 전극의 면적이 1000μm2 이하 또는 전자 부품의 최장변의 길이가 600μm 이하인 미세한 전자 부품을 이방성 도전 접속하는 경우, 전극 자체가 소형화되어 있기 때문에, 1개의 전극당 도전 입자의 포착 수를 1~3개로 하는 등의, 종전의 이방성 도전 접속에 있어서의 사양에서는 대응할 수 없는 것을 가능하게 하는 것이 필요로 되는 상황도 있다.
또, 전자 부품이 극히 미소해짐으로써, 기판에 접속하는 전자 부품의 개수도 증가하는 점에서, 도전 입자 함유 필름을, 점착, 전사, 레이저 리프트 오프법에 의한 착탄 등으로 기판에 설치하는 공정(이하, 가(假)부착 공정이라고도 한다), 기판에 설치한 도전 입자 함유 필름에 전자 부품을 탑재하는 중첩 공정, 도전 입자 함유 필름을 개재하여 전자 부품을 기판에 압압(押壓)하고, 도전 입자 함유 필름의 절연성 수지층을 가압 경화 또는 가열 가압 경화시켜 전자 부품의 접속을 완료하는 경화 공정으로 이루어지는 접속 공정의 난이도가 높아져, 접속을 정밀하게 행하기 위해 장시간을 필요로 하고, 접속이 완료되기 전에 절연성 수지층의 경화가 불필요하게 진행되어 버리는 것이 염려된다.
그래서, 본 발명은, 개개의 전극의 면적이 1000μm2 이하 또는 전자 부품의 최장변의 길이가 600μm 이하인 미세한 전자 부품과 기판을 도전 입자 함유 필름을 이용하여 정밀하고 확실히 접속할 수 있도록 하는 것을 과제로 한다.
본 발명자는, 기판에 도전 입자 함유 필름을 설치하고, 미세한 전자 부품과 기판을 도전 입자 함유 필름을 개재하여 중첩시키고, 중첩시킨 전자 부품과 기판을 가압하면서 도전 입자 함유 필름의 절연성 수지층을 경화시키고 이들을 접속함에 있어서, 도전 입자 함유 필름의 절연성 수지층으로서, 40℃에서 80℃로 가열해도 가열 개시부터 경화 개시까지 10분 이상 걸리는 것을 사용하면, 가부착에서 접속에 이르는 동안에 절연성 수지층이 불필요하게 경화 개시하는 것을 방지할 수 있어, 전자 부품과 기판을 정밀하고 확실히 접속할 수 있는 것을 찾아내어, 본 발명을 완성했다.
즉, 본 발명은, 미세한 전자 부품과, 당해 전자 부품의 전극에 대응한 전극을 갖는 기판의 대응하는 전극들이 전기적으로 접속되어 있는 접속 구조체의 제조 방법으로서,
전자 부품과 기판을, 절연성 수지층에 도전 입자가 보유된 도전 입자 함유 필름을 개재하여 중첩시키는 중첩 공정,
도전 입자 함유 필름을 개재하여 중첩시킨 전자 부품과 기판을 가압하면서 도전 입자 함유 필름의 절연성 수지층을 경화시키는 가압 경화 공정
을 갖고,
상기 도전 입자 함유 필름의 경화 특성은, 당해 도전 입자 함유 필름을 40℃에서 80℃로 가열했을 경우의 가열 개시부터 절연성 수지층의 경화 개시까지의 시간이 10분 이상인,
제조 방법을 제공한다.
또 본 발명은, 미세한 전자 부품과, 당해 전자 부품의 전극에 대응한 전극을 갖는 기판이 절연성 수지로 접착되고, 당해 전자 부품과 기판의 대응하는 전극들이, 그들 사이에 협지(挾持)된 1개 이상 3개 미만의 도전 입자에 의해 전기적으로 접속되어 있는, 접속 구조체를 제공한다.
본 발명에 의하면, 도전 입자 함유 필름으로서, 도전 입자 함유 필름을 40℃에서 80℃로 가열했을 경우의 가열 개시부터 절연성 수지층의 경화 개시까지의 시간이 10분 이상이 되는 것을 사용하므로, 도전 입자 함유 필름을 기판에 설치하고, 도전 입자 함유 필름을 개재하여 미세한 전자 물품을 기판에 중첩시키고, 절연성 수지층을 가압 경화시키는 동안에 절연성 수지층이 불필요하게 경화 개시하는 것이 방지된다. 따라서, 개개의 전극의 면적이 1000μm2 이하 또는 전자 부품의 최장변의 길이가 600μm 이하인 미세한 전자 부품이어도 기판에 정확(精確)하게 접속하는 것이 가능해진다.
도 1은, 반도체 가공용 필름 상에 유지된 반도체 부품의 단면도이다.
도 2a는, 도전 입자 함유 필름의 입자 배치를 나타내는 평면도이다.
도 2b는, 도전 입자 함유 필름의 단면도이다.
도 3a는, 반도체 가공용 필름 상의 반도체 부품에 박리 필름을 붙인 상태의 단면도이다.
도 3b는, 반도체 부품으로부터 반도체 가공용 필름을 박리한 상태의 단면도이다.
도 4는, 박리 필름에 붙인 반도체 부품에, 기판 상에 배치한 도전 입자 함유 필름을 얼라인먼트한 상태의 단면도이다.
도 5는, 반도체 부품과 기판을 도전 입자 함유 필름을 개재하여 중첩시키고, 박리 필름을 박리 제거한 상태의 단면도이다.
도 6은, 박리 필름을 박리한 반도체 부품과 기판을 반도체 부품 측으로부터 가압 툴로 가압하고 있는 상태의 단면도이다.
도 7은, 제1 가압에 의해 반도체 부품의 전극과 기판의 전극으로 도전 입자가 협지된 상태의 단면도이다.
도 8은, 제2 가압에 의해 반도체 부품의 전극과 기판의 전극이 전기적으로 접속된 상태의 단면도이다.
도 2a는, 도전 입자 함유 필름의 입자 배치를 나타내는 평면도이다.
도 2b는, 도전 입자 함유 필름의 단면도이다.
도 3a는, 반도체 가공용 필름 상의 반도체 부품에 박리 필름을 붙인 상태의 단면도이다.
도 3b는, 반도체 부품으로부터 반도체 가공용 필름을 박리한 상태의 단면도이다.
도 4는, 박리 필름에 붙인 반도체 부품에, 기판 상에 배치한 도전 입자 함유 필름을 얼라인먼트한 상태의 단면도이다.
도 5는, 반도체 부품과 기판을 도전 입자 함유 필름을 개재하여 중첩시키고, 박리 필름을 박리 제거한 상태의 단면도이다.
도 6은, 박리 필름을 박리한 반도체 부품과 기판을 반도체 부품 측으로부터 가압 툴로 가압하고 있는 상태의 단면도이다.
도 7은, 제1 가압에 의해 반도체 부품의 전극과 기판의 전극으로 도전 입자가 협지된 상태의 단면도이다.
도 8은, 제2 가압에 의해 반도체 부품의 전극과 기판의 전극이 전기적으로 접속된 상태의 단면도이다.
이하, 본 발명의 접속 구조체의 제조 방법을, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 또한, 각 도면 중, 동일 부호는, 동일 또는 동등한 구성요소를 나타내고 있다.
＜전자 부품＞
본 발명의 방법으로 접속하는 전자 부품은, 예를 들면, 개개의 전극의 면적이 1000μm2 이하, 500μm2 이하, 나아가서는 200μm2 이하, 또는 전자 부품의 최장변의 길이가 600μm 이하, 300μm 이하, 150μm 이하, 나아가서는 50μm 이하의 미소한 전자 부품이다. 이러한 전자 부품으로서는, 일반적인 드라이버 IC를 비롯한 각종 IC, 광반도체 소자, 열전 변환 소자(펠티어 소자), 스위칭 소자 등의 반도체 부품이나, 압전 소자, 저항기 등을 들 수 있으며, 그 중에서도 광반도체 소자로서, 칩의 한 변이 50~200μm 정도의 미니 LED나 칩의 한 변이 50μm 미만인 μLED를 들 수 있다.
도 1은, 본 발명의 방법으로 접속하는 전자 부품(1)의 일례로서, 복수의 반도체 부품이 반도체 가공용 필름(3)에 유지되어 있는 상태의 단면도이다. 반도체 가공용 필름(3)은, 공지의 다이싱 테이프, 다이 본딩 테이프, 박리 필름 등을 포함한다.
본 발명에 있어서, 전자 부품(1)의 전극의 형성면에 있는 복수의 전극은, 기판의 전극과 접속함에 있어서, 높이가 갖추어져 있는 것이 바람직하다.
본 발명의 방법으로 접속하는 전자 부품(1)은 미세하고, 예를 들면 개개의 전극의 면적이 1000μm2 이하, 500μm2 이하, 나아가서는 200μm2 이하, 또는 전자 부품(1)의 최장변의 길이가 600μm 이하, 300μm 이하, 150μm 이하, 나아가서는 50μm 이하이다. 전자 부품(1)의 최단변은 각 전극에 적어도 1개의 도전 입자가 확실히 협지되는 크기인 것이 필요하고, 따라서, 최단변은 도전 입자의 입자경에 마진을 더한 길이로 하는 것이 바람직하다. 따라서, 본 발명의 방법으로 접속하는 전자 부품(1)의 최단변은 5μm 이상으로 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 방법으로 접속하는 전자 부품(1)의 바람직한 두께는, 당해 전자 부품(1)의 재질이나 강도, 전극의 높이, 접속의 조건 등에 따라 바뀌는데, 예를 들면, 전자 부품의 개개의 전극의 면적이 1000μm2 이하 또는 전자 부품의 최장변의 길이가 600μm 이하인 경우, 그 두께를 200μm 이하, 나아가서는 50μm 이하로 할 수 있고, 최장변의 길이가 300μm 이하인 경우, 두께를 50μm 이하로 할 수 있으며, 최장변의 길이가 150μm 이하인 경우, 두께를 30μm 이하로 할 수 있고, 최장변의 길이가 50μm 이하인 경우, 두께를 20μm 이하, 나아가서는 15μm 이하, 특히 10μm 이하로 할 수 있다. 전자 부품의 최장변의 길이와 두께의 비율이 값 1에 가까워지면, 접속 시의 압입(押入)에 의해 전자 부품에 가로 어긋남이 발생하는 것이 염려되기 때문이다. 또한, 이 경우에 두께에는, 도전 입자를 통한 전기적 접속에 이용되는 전극의 높이는 포함되지 않는다.
전자 부품(1)의 전극(2)의 높이는 실질적으로 제로여도 되는데, 가압 경화 공정이나, 중첩 공정 후 가압 경화 공정 전에 필요에 따라 행하는 가압 공정에 있어서, 전극 이외가 가압되지 않도록 하여, 가압에 의해 도전 입자가 효율적으로 전극에 압입되도록 하는 점에서, 전극(2)의 높이는 도전 입자의 평균 입자경의 1배보다 높은 것이 바람직하다. 한편, 전극(2)의 높이가 과도하게 높으면 전극간에 충전되는 수지량이 불필요하게 많아지므로 전극(2)의 높이는 도전 입자의 평균 입자경의 3배 이하가 바람직하고, 2배 이하가 보다 바람직하다. 혹은, 10μm 이하가 바람직하며, 6μm 이하가 보다 바람직하다.
또, 도 1에는, 실시예로서 반도체 가공용 필름(3)에 유지되어 있는 반도체 부품(1)을 사용하는 예를 나타냈는데, 본 발명의 방법에 있어서, 기판과의 접속에 제공하는 전자 부품은, 반도체 가공용 필름에 유지되어 있지 않아도 된다.
＜기판＞
본 발명에 있어서 전자 부품(1)을 접속하는 기판(20)으로서는, 유리 기판, 플라스틱 기판 등의 투명 기판이어도 되고, 불투명한 기판이어도 된다. 또, 기판(20)으로서는, 세라믹 기판, 리지드한 수지 기판, FPC 등의 공지의 전자 부품을 들 수 있다.
＜도전 입자 함유 필름＞
도 2a는, 본 발명에서 사용하는 도전 입자 함유 필름(10)의 일례의 평면도이며, 도 2b는 그 단면도이다. 도전 입자 함유 필름(10)에서는, 도전 입자(11)가 절연성 수지층(12)에 보유되어 있다.
(도전 입자)
도전 입자 함유 필름(10)에 있어서 절연성 수지층(12)에 보유되어 있는 도전 입자(11)로서는, 니켈, 코발트, 은, 구리, 금, 팔라듐 등의 금속 입자, 땜납 등의 합금 입자, 금속 피복 수지 입자, 표면에 절연성 미립자가 부착되어 있는 금속 피복 수지 입자 등을 들 수 있다. 2종 이상을 병용할 수도 있다. 그 중에서도, 금속 피복 수지 입자가, 접속된 후에 수지 입자가 반발함으로써 단자와의 접촉이 유지되기 쉬워져, 도통 성능이 안정되는 점에서 바람직하다. 또, 도전 입자의 표면에는 공지의 기술에 의해, 도통 특성에 지장을 초래하지 않는 절연 처리가 실시되어 있어도 된다.
(도전 입자의 입자경)
도전 입자(11)의 입자경은, 전극이 미소해도 1개 이상의 도전 입자가 확실히 각 전극에 포착되도록 하기 위해, 10μm 미만으로 하고, 바람직하게는 4μm 이하로 한다. 한편, 도전 입자(11)의 전극으로의 압입 정밀도를 높이는 점에서 1μm 이상이 바람직하고, 2.5μm 이상이 보다 바람직하다. 여기서, 입자경은 평균 입자경을 의미한다. 도전 입자 함유 필름(10)에 있어서의 도전 입자(11)의 평균 입자경은, 평면 화상 또는 단면 화상으로부터 구할 수 있다. 현미경 관찰로 200개 이상의 입자경을 측정함으로써 평균 입자경을 구해도 된다. 또, 도전 입자 함유 필름에 함유시키기 전의 원료 입자로서의 도전 입자의 평균 입자경은 습식 플로우식 입자경·형상 분석 장치 FPIA-3000(말번사)을 이용하여 구할 수 있다. 또한, 도전 입자에 절연성 미립자 등의 미립자가 부착되어 있는 경우에는, 미립자를 포함하지 않는 직경을 입자경으로 한다.
(도전 입자의 배열)
미세한 전자 부품의 각 전극에서 1개 이상의 도전 입자가 확실히 포착되도록 하는 점에서, 도전 입자 함유 필름(10)에 있어서 도전 입자(11)는 규칙적으로 배열되어 있는 것이 바람직하고, 예를 들면, 특허 문헌 3에 기재된 도전 입자 함유 필름과 같이 격자형상으로 배열되어 있는 것이 바람직하다. 특히, 전자 부품(1)이 웨이퍼로부터 다이싱됨으로써 얻어지는 경우, 그 전자 부품(1)의 변을 따라 전극이 형성되는 점에서, 도전 입자(11)의 배열은 직사각형상의 격자 배열인 것이 바람직하다. 도 2a에 나타낸 도전 입자 함유 필름(10)에서는 도전 입자(11)가 정방 격자 배열로 되어 있다.
한편, 도전 입자 함유 필름으로서는, 도전 입자가 균등하게 랜덤으로 분산되어 있는 것을 사용해도 된다.
도전 입자(11)는, 절연성 수지층(12)에 매입(埋入)되어 있어도 되고, 노출되어 있어도 된다. 각 도전 입자(11)의 필름 두께방향의 위치는 갖추어져 있는 것이 바람직하고, 또, 도전 입자 함유 필름의 편면 측에 편재하고 있는 것이 바람직하다. 편면 측에 편재하고 있음으로써, 압압이 균등하게 행해져, 예측할 수 없는 입자 이동을 억제할 수 있다.
(도전 입자의 개수 밀도)
도전 입자의 개수 밀도의 상한 및 하한은, 접속하는 대상물에 의해 변경이 되기 때문에 특별히 제한은 없다. 예를 들면, 개수 밀도의 하한에 대해서는, 30개/mm2 이상, 또는 12000개/mm2 이상, 또는 150000개/mm2 이상으로 할 수 있으며, 개수 밀도의 상한에 대해서는, 예를 들면, 500000개/mm2 이하, 또는 350000개/mm2 이하, 또는 300000개/mm2 이하로 할 수 있다.
(절연성 수지층의 층 구성)
도전 입자 함유 필름(10)을 구성하는 절연성 수지층(12)은, 단일의 절연성 수지층으로 구성되어 있어도 되고, 복수의 절연성 수지층의 적층체로 구성되어 있어도 된다. 예를 들면, 도전 입자 함유 필름(10)의 층 구성으로서는, 도 2b에 나타내는 바와 같이, 절연성 수지층(12)을 최저 용융 점도가 높은 고점도 수지층(13)과 최저 용융 점도가 낮은 저점도 수지층(14)의 적층체로 하고, 고점도 수지층(13)에 도전 입자(11)를 보유시키는 것이, 도전 입자(11)의 불필요한 유동을 억제하는 점에서 바람직하다. 이 경우, 고점도 수지층(13)의 최저 용융 점도 (A1), 저점도 수지층(14)의 최저 용융 점도 (A2), 이들의 비(A1/A2) 및 이들의 층두께는, 일본국 특허 6187665호 공보, 일본국 특허공개 2018-81906호 공보 등에 기재된 공지의 이방성 도전 필름과 동일하게 할 수 있다.
(절연성 수지층의 층두께)
절연성 수지층(12)의 층두께는, 하한에 대해서는, 도전 입자의 입자경의 바람직하게는 1배 이상, 보다 바람직하게는 1.3배 이상, 또는 3μm 이상으로 할 수 있다. 또, 상한에 대해서는, 도전 입자의 입자경의 2배 이하 또는 20μm 이하로 할 수 있다. 절연성 수지층(12)이 복수의 절연성 수지층의 적층체로 구성되는 경우에는, 적층체의 두께가 이들 범위에 있는 것이 바람직하다.
절연성 수지층(12)의 층두께는, 공지의 마이크로미터나 디지털 시크니스 게이지를 이용하여 측정할 수 있다. 이 경우, 예를 들면 10개소 이상을 측정하여, 평균값을 층두께로 하면 된다.
(절연성 수지층의 수지 조성물)
절연성 수지층(12)을 형성하는 수지 조성물은, 도전 입자 함유 필름(10)으로 접속하는 전자 부품(1)이나 기판(20)의 종류 등에 따라 적절히 선택되고, 열가소성 수지 조성물, 고점도 점착성 수지 조성물, 경화성 수지 조성물로 형성할 수 있다. 예를 들면, 일본국 특허 6187665호 공보에 기재된 도전 입자 함유 필름의 절연성 수지층을 형성하는 수지 조성물과 동일하게, 중합성 화합물과 중합 개시제로 형성되는 경화성 수지 조성물을 사용할 수 있다. 이 경우, 중합 개시제로서는 열중합 개시제를 사용해도 되고, 광중합 개시제를 사용해도 되며, 그들을 병용해도 된다. 예를 들면, 열중합 개시제로서 카티온계 중합 개시제, 열중합성 화합물로서 에폭시 수지를 사용하고, 광중합 개시제로서 광라디칼 중합 개시제, 광중합성 화합물로서 아크릴레이트 화합물을 사용한다. 열중합 개시제로서, 열 아니온계 중합 개시제를 사용해도 된다. 열 아니온계 중합 개시제로서는, 이미다졸 변성체를 핵으로 하고 그 표면을 폴리우레탄으로 피복하여 이루어지는 마이크로 캡슐형 잠재성 경화제를 이용하는 것이 바람직하다.
(절연성 수지층의 40~80℃에 있어서의 경화 개시 시간)
도전 입자 함유 필름(10)에 있어서는, 절연성 수지층(12)을 형성하는 경화성 수지 조성물의 종류의 선택, 중합 개시제의 농도 조정 등에 의해, 당해 도전 입자 함유 필름(10)을 40℃에서 80℃로 가열했을 경우의 가열 개시부터 절연성 수지층(12)의 경화 개시까지의 시간이 10분 이상, 20분 이상, 나아가서는 25분 이상이다. 이것은, 도전 입자 함유 필름(10)의 절연성 수지층(12)이 40℃에서 80℃라는 온도 범위의 가열 하에 놓이고 나서, 당해 절연성 수지층(12)이 경화 개시할 때까지의 시간이 10분 이상인 것을 의미한다.
또, 경화 개시까지의 시간이란, 절연성 수지층(12)이 복수의 절연성 수지층으로 구성되는 경우에는, 각 절연성 수지층의 경화 개시까지의 시간을 말한다. 이에 의해, 도전 입자 함유 필름을 기판에 설치한 후(가부착 공정 이후), 다수의 미세한 전자 부품을 기판에 동시에 얼라인먼트하여 중첩시키고, 한 번에 가열 가압하여 접속하는 경우에도, 최초로 전자 부품을 기판에 중첩시켰을 때부터 전자 부품과 기판의 중첩을 반복하고, 마지막에 전자 부품을 기판에 중첩시키고, 각 전자 부품을 가열 가압할 때까지의 시간으로서 10분 이상을 확보할 수 있으므로, 전자 부품과 기판의 접속을 정밀하고 확실히 행할 수 있다.
일반적으로, 중첩 공정은, 40℃ 정도로 가온(加溫)된 가압 장치의 스테이지 상에서 행해진다. 또, 가온된 스테이지 상에서 중첩 공정이 행해지지 않는 경우에도, 가열 가압 공정 전에 가온된 스테이지에 재치(載置)해 두는 경우가 있다. 그 때문에, 도전 입자 함유 필름(10)을 40에서 80℃로 가열했을 경우의 수지 조성물의 경화 개시 시간이 짧으면, 중첩 공정이 완료되기 전에 수지 조성물의 경화가 개시될 우려가 있다. 이에 대해, 40에서 80℃에서의 경화 개시 시간을 10분 이상으로 함으로써, 가온되어 있는 가압 장치의 스테이지 상에서 중첩 공정을 행해도, 경화 개시 전에 중첩 공정을 완료시키는 것이 가능해진다.
또한, 도전 입자 함유 필름(10)을 40℃에서 80℃로 가열했을 경우의 가열 개시부터 절연성 수지층의 경화 개시까지의 시간의 상한에 대해서는 특별히 제한은 없다.
또, 이 경화 개시까지의 시간은, 본래, 중첩 공정에 필요로 되는 시간에 따라 설정하는 것이, 도전 입자 함유 필름을 기판에 설치하는 공정 및 중첩 공정에 필요한 시간의 확보와, 그 후의 가압 경화 공정의 단축화의 요청의 점에서 바람직하지만, 이 시간을 10분 이상으로 함으로써 전자 부품의 용도가, 예를 들면, 스마트폰, 대형 텔레비전, 퍼블릭 디스플레이(디지털 사이니지), 웨어러블 디스플레이(스마트 워치) 등 중 어느 쪽이어도, 중첩 공정에 필요한 시간을 충분히 확보할 수 있다. 즉, 일반적으로, IC칩(드라이버 IC) 등의 전자 부품과 기판을 도전 입자 함유 필름을 개재하여 중첩시키는 공정에는 몇 초부터 수십 초 정도가 필요로 되는데, 중첩시키는 전자 부품이 미세하면 이 중첩 공정은 정밀한 작업이 된다. 그 때문에, 예를 들면, 개개의 전극의 면적이 1000μm2 이하 또는 전자 부품의 최장변의 길이가 600μm 이하인 미세한 μLED 등의 전자 부품은, 그것보다 큰 IC칩 등에 비하여 중첩 공정에 장시간을 확보해 두는 것이 바람직하다. 미세하기 때문에, 탑재 수가 많아지기 때문이다. 중첩 공정에 필요로 하는 시간은, 부품의 탑재 방식이나 장치 등의 조건에 의해 변동되는데, 일례로서, 5분 이상, 경우에 따라서는 10분 이상이 될 수 있다.
도전 입자 함유 필름(10)의 절연성 수지층(12)의 40℃에서 80℃에 있어서의 경화 개시 시간이 10분 이상이거나, 혹은 이 경화 개시 시간이 가부착 및 중첩 공정에 필요로 하는 시간에 대해 충분히 긴 시간이라고 할 수 있을지는, 예를 들면, 다음의 (i), (ii), (iii)에 의해 확인할 수 있다.
(i) 박리 필름의 박리 시험
습도 40%RH, 온도 30℃의 항온 항습실에서, 한 쌍의 박리 필름이 표리 양면에 붙여져 있는 도전 입자 함유 필름의 한쪽의 면의 박리 필름을 박리 제거하고, 그 면을 유리판에 붙이고, 그 유리판을 45℃로 설정한 핫 플레이트 상에 재치하고, 다른 쪽의 면으로부터 도전 입자 함유 필름을 압압하고, 중첩 공정에 필요로 되는 시간에 대응한 소정 시간이 경과한 후에 유리판과 도전 입자 함유 필름의 적층물을 냉각하고, 도전 입자 함유 필름에 붙여져 있는 박리 필름을 끌어올렸을 경우에, 유리판으로부터 도전 입자 함유 필름이 벗겨지는지 여부를 확인하면 된다. 여기서, 유리판으로부터 도전 입자 함유 필름이 벗겨졌을 경우에는, 중첩 공정에 대응한 소정 시간으로는 경화가 진행되지 않는 것을 알 수 있다. 따라서 이 사이에 전자 부품과 기판의 고정밀도의 위치 맞춤을 행하는 것이 가능해진다.
(ii) 시차 주사 열량계에 의한 온도 계측
시차 주사 열량계(DSC)를 이용하여 도전 입자 함유 필름(10)을 승온시켰을 경우에 계측되는 피크 온도로부터 반응 개시 시간을 계측해도 된다. 이 경우, 일반적인 중첩 공정에 있어서의 가열 가압 조건(소위, 가(假)압착 조건. 예를 들면, 60~80℃, 1~2초, 0.5~2MPa)의 처리를 하고 나서, DSC로 온도 변화를 계측해도 된다.
보다 구체적인 DSC에 의한 계측 조건으로서는, 승온 속도를 10℃/min, 바람직하게는 5℃/min로 하고, 80℃ 도달 후에는 유지 시간으로 한다. 도달 온도는 60℃로 할 수도 있다. 이 경우, 실온(25℃±15℃)으로부터의 승온이 된다. 도달 온도를 40℃로 해도 된다.
상술의 계측 조작에 있어서 40℃에서 80℃의 사이에 경화 개시를 나타내는 온도 피크(발열 피크)가 10분 이상 발생하지 않는 것이 바람직하고, 20분 이상 발생하지 않는 것이 보다 바람직하다. 또한, 이 10분 이상이라는 의미는, 실온으로부터의 승온에 의해 40℃에서 80℃의 범위에 도달했을 경우에는, 40℃에 도달했을 때로부터 10분 이상이라는 의미이며, 예를 들면 60℃로부터 승온시켰을 경우에는, 60℃의 승온 개시 시점으로부터 10분 이상의 의미이다. 10분 이내에 80℃에 도달했을 경우에는, 80℃로 유지되는 시간을 포함한다. 간략적으로, 80℃ 설정의 항온조에 방치한 시간으로서 시험할 수도 있다.
한편으로, 이 시간이 과도하게 길면 중합 개시제의 잠재성이 과도하게 높아, 일반적으로 열압착에 의한 경화 공정에 있어서 목표로 되는 저온화 혹은 단시간화를 달성할 수 없을 우려가 있다. 그 때문에, 절연성 수지층(12)을 경화시킬 때의 온도 및 시간은, 당해 전자 부품과 기판의 중첩 공정에 필요로 하는 시간 등에 따라 적절히 조정하여 정하면 된다. 또한, 본 발명은, 열압착에 의한 경화 공정을 저온 단시간으로 달성하는 것보다도, 그 전단의 중첩 공정에 필요한 시간을 확보하는 것을 우선하고 있으며, 그 점에서, 종래의 도전 입자 함유 필름을 이용한 전자 부품의 접속 방법과는 상이하다.
(iii) 절연성 수지층의 경화율
도전 입자 함유 필름(10)을 40℃~80℃의 온도 범위로 가열하고 나서 경화 개시까지의 시간이 10분 이상인 것은, 도전 입자 함유 필름(10)을 40℃~80℃의 온도 범위로 가열하고 나서 10분 후의 절연성 수지층(12)의 경화율이 25% 이하, 바람직하게는 20% 이하임으로써 판단해도 된다. 여기서, 경화율은 경화성 수지 조성물의 FT-IR의 차트의 특정 피크의 높이의 계측, DSC의 발열 피크 면적 계측 등으로부터 구할 수 있다.
상술의 40℃에서 80℃의 온도 범위에서의 경화 개시까지의 시간에 관하여, 레이저 리프트 오프법에 의해 전자 부품의 전극 또는 기판의 전극에 도전 입자 함유 필름을 μLED의 크기나 배치에 맞추어 미리 개편화(個片化)시켜 전사하는 경우에는, 도전 입자 함유 필름의 절연성 수지층을 구성하는 경화성 수지 조성물의 전사 후의 반응률이 바람직하게는 25% 이하, 보다 바람직하게는 20% 이하, 더욱 바람직하게는 15% 이하가 되도록 하는 것이 바람직하고, 이것이 충족되도록 경화성 수지 조성물의 수지의 종류의 선택, 중합 개시제의 농도 조정 등을 행하는 것이 바람직하다. 개편이 작은 경우에는, 개편을 얻은 원래 필름의 잔부(가공부 부근의 단부 등)로부터 반응률을 측정해도 된다.
또, 레이저 리프트 오프법에 의한 도전 입자 함유 필름의 전사물을 40℃에서 80℃로 가열하고 나서 10분 경과 시의 경화성 수지 조성물의 반응률(경화율)이 바람직하게는 25% 이하, 보다 바람직하게는 20% 이하, 더욱 바람직하게는 15% 이하임으로써, 미소 부품을 다수 개 재치하여 접속하는 시간적 유예가 얻어지는 점에서, 제조 조건이 완화되어, 생산성의 안정에 기여하는 것이 기대된다.
도전 입자 함유 필름의 전사 후의 반응률은, 예를 들면 FT-IR을 이용하여, 레이저 리프트 오프법에 있어서의 레이저 조사의 전후에서 에폭시기(914cm-1 부근), (메타)아크릴로일기(1635cm-1 부근) 등의 반응기의 피크 높이 A, a와 메틸기(2930cm-1 부근) 등의 대조의 피크 높이 B, b를 계측하고, 반응기의 감소율로서, 다음 식에 의해 구할 수 있다.
반응률(%)={1-(a/b)/(A/B)}×100
식 중, A는 레이저 조사 전의 반응기의 피크 높이, B는 레이저 조사 전의 대조의 피크 높이, a는 레이저 조사 후의 반응기의 피크 높이, b는 레이저 조사 후의 대조의 피크 높이이다.
FT-IR의 측정에 있어서는, 시료를 막두께 10μm 이하의 미량으로 하고, 다이아몬드·셀에 끼워 IR 검출기에 세팅하는 것이 바람직하다. 또, 검출 감도를 향상시키기 위해, 미리 IR 검출기를 액체 질소로 30분 정도 냉각해 두는 것이 바람직하다. FT-IR의 측정 조건은, 예를 들면, 다음과 같이 한다.
측정 방식：투과식
측정 온도：25℃
측정 습도：60% 이하
측정 시간：12sec
검출기의 스펙트럼 영역 범위：4000~700cm-1
또한, 반응기의 피크에 다른 피크가 겹치는 경우에는, 완전 경화(반응률 100%)시킨 시료의 반응기의 피크 높이를 0%로 하면 된다.
또, 반응기의 피크 높이가 작은 경우나, 경화성 수지 조성물이 지환식 에폭시기나 옥세타닐기를 갖는 경우에는, HPLC(High Performance Liquid Chromatography)를 이용하여 반응률을 다음 식에 의해 산출해도 된다.
반응률(%)={1-c/C}×100
식 중, C는 레이저 조사 전의 반응성 성분의 피크 높이 또는 면적, c는 레이저 조사 후의 반응성 성분의 피크 높이 또는 면적이다.
HPLC의 측정에 있어서는, 시료를 예를 들면 아세토니트릴 등의 용매로 추출하고, 용리액을 X(물/아세토니트릴=9：1)로부터 Y(아세토니트릴)로 연속적으로 변화시키는 그라디언트 용출을 행하는 것이 바람직하다.
전자 부품의 전극 또는 기판의 전극에 도전 입자 함유 필름을 개편화하여 전사한 후의 반응률을 상술과 같이 억제함으로써, 전사 후의 개편화한 도전 입자 함유 필름에 다른 전자 부품의 전극 또는 기판의 전극을 열압착하는 것이 가능해진다. 또한, 개편화는, 레이저 어블레이션이나 레이저 리프트 오프법(레이저 리프트법)에 의한 것 외, 공지의 수법으로 행해도 된다.
(도전 입자 함유 필름의 점착성)
도 1에 나타낸 바와 같이, 기판에 접속하는 전자 부품(1)이 반도체 가공용 필름(3)에 붙여져 있는 경우, 전자 부품(1)에 대한 도전 입자 함유 필름(10)의 점착력을, 전자 부품(1)에 대한 반도체 가공용 필름(3)의 점착력보다 크게 하여, 전자 부품(1)이 반도체 가공용 필름(3)에 붙여져 있는 경우에도, 도전 입자 함유 필름(10)을 개재한 전자 부품(1)과 기판(20)의 가압착을 가능하게 하는 것이 바람직하다(도 4~도 6).
도전 입자 함유 필름(10)의 점착력의 강도는, 예를 들면, 편면에 박리 필름이 존재하는 도전 입자 함유 필름의 소편(예를 들면, 폭 0.3~1.0mm, 길이 2cm)을 유리 기판에 붙이고, 그 박리 필름의 끝을 핀셋으로 집어 제거하는 박리 시험을 행함으로써 계측할 수 있다. 이 박리 시험에 있어서, 도전 입자 함유 필름이 유리에 붙은 채인 경우를 성공으로 하는 경우에, n수가 20 이상, 바람직하게는 30 이상이고 성공률이 75% 이상인 것이 바람직하며, 80% 이상이 보다 바람직하고, 90% 이상이 더욱 바람직하며, 95% 이상이 특히 바람직하다. 점착력이 고정밀도로 유지되어 있음으로써, 도전 입자 함유 필름 표면은 미소 전자 부품의 탑재에 필요한 유지력을 유지하고 있게 된다.
이 점착력은, 가부착 공정 및 중첩 공정을 행하고 있는 동안은 유지되는 것이 바람직하다.
또 점착력은, 일본국 특허공개 2019-214714호 공보에 기재되어 있는 바와 같이, JIS Z 0237에 준하여 측정할 수 있으며, 또, JIS Z 3284-3 또는 ASTM D 2979-01에 준하여 프로브법에 의해 택력으로서 측정할 수도 있다.
도전 입자 함유 필름(10)이 절연성 수지층(12)으로서 고점도 수지층(13)과 저점도 수지층(14)을 갖는 경우에도, 절연성 수지의 단층을 갖는 경우에도, 도전 입자 함유 필름의 표리 각 면의 프로브법에 의한 택력은, 예를 들면, 프로브의 누름 속도를 30mm/min, 가압력을 196.25gf, 가압 시간을 1.0sec, 떼어냄 속도를 120mm/min, 측정 온도 23℃±5℃로 계측했을 때에, 표리의 면 중 적어도 한쪽을 1.0kPa(0.1N/cm2) 이상으로 할 수 있고, 1.5kPa(0.15N/cm2) 이상으로 하는 것이 바람직하며, 3kPa(0.3N/cm2)보다 높은 것이 보다 바람직하다.
도전 입자 함유 필름(10)의 점착력은, 일본국 특허공개 2017-48358호 공보에 기재된 접착 강도 시험에 준하여 구할 수도 있다. 이 접착 강도 시험에 있어서, 예를 들면, 2장의 유리판으로 도전 입자 함유 필름을 사이에 끼우고, 한쪽의 유리판을 고정하고, 다른 쪽의 유리판을 떼어냄 속도 10mm/min, 시험 온도 50℃로 떼어내 가는 경우에, 고정하는 유리판과 도전 입자 함유 필름의 접착 상태를 강하게 해 둠으로써, 떼어내 가는 유리판과, 그 유리판과 합착되어 있는 도전 입자 함유 필름의 면의 점착력을 측정하는 것이 가능해진다. 이렇게 하여 측정되는 점착력을, 바람직하게는 10kPa(1N/cm2) 이상, 보다 바람직하게는 100kPa(10N/cm2) 이상으로 할 수 있다.
도전 입자 함유 필름(10)이 상술의 점착력을 가짐으로써, 열압착하는 전자 부품(1)이, 예를 들면, 일반적인 IC칩보다 작은 최장변의 길이가 600μm 이하 또는 개개의 전극의 면적이 1000μm2 이하인 전자 부품이어도 중첩 공정에서의 가압착에 있어서의 위치 어긋남의 문제를 최소한으로 할 수 있다.
도전 입자 함유 필름(10)은, 그 자체의 제조 방법에 대해서는 특별히 제한은 없으며, 예를 들면, 일본국 특허 6187665호 공보에 기재된 방법으로 얻을 수 있다.
＜전자 부품과 기판의 접속 공정＞
본 발명의 제조 방법은, 개략, 기판(20)에 도전 입자 함유 필름(10)을 붙이는 가부착 공정, 미세한 전자 부품(1)의 전극(2)과, 당해 전자 부품(1)의 전극(2)에 대응한 전극을 갖는 기판(20)을 도전 입자 함유 필름(10)을 개재하여 중첩시키는 공정(중첩 공정), 도전 입자 함유 필름(10)을 개재하여 중첩시킨 전자 부품(1)과 기판(20)을 가압하면서 도전 입자 함유 필름(10)의 절연성 수지를 경화시키는 공정(가압 경화 공정)을 갖는다. 이 제조 방법에 의해 얻어지는 접속 구조체에 있어서, 전자 부품(1)의 전극 수는 1개여도 복수여도 된다. 접속 구조체의 용도에 따라 적절히 정할 수 있다.
또, 중첩 공정과 가압 경화 공정 사이에는, 필요에 따라, 도전 입자 함유 필름(10)을 개재하여 중첩시킨 전자 부품(1)과 기판(20)을, 가압 경화 공정에 있어서의 가압력보다 작은 가압력으로 가압함으로써, 전자 부품(1)의 전극과 기판(20)의 전극으로 도전 입자를 협지하는 프리 가압 공정을 설치해도 된다. 이하, 프리 가압 공정에 있어서의 가압을 제1 가압이라고 하고, 가압 경화 공정에 있어서의 가압을 제2 가압이라고 한다.
또, 본 발명의 제조 방법은, 필요에 따라 예비적 또는 부가적인 공정을 가질 수 있다.
이하, 도 3a~도 8에 의거하여, 가부착 공정, 중첩 공정, 프리 가압 공정 및 가압 경화 공정을 갖는 본 발명의 일 실시예의 제조 방법을, 전자 부품(1)으로서 다이싱 테이프(3)에 붙여져 있는 반도체 부품을 기판(20)과 접속하는 경우에 대해 설명한다. 다이싱 테이프(3)는, 전사용 스탬프재나 점착 필름, 점착층이 있는 기재 필름 등과 치환해도 된다.
(1) 얼라인먼트 공정 및 그 준비 공정
본 발명의 방법에서는 한 번에 복수 개의 전자 부품을 접속할 수 있으며, 후술하는 바와 같이 제1 가압 및 제2 가압은 가압 장치를 이용하여 행할 수 있는데, 가압 장치의 추력 한계를 초과하지 않도록 한 번에 접속하는 전자 부품의 수를 조정하여, 전자 부품을 얼라인먼트하는 것이 바람직하다.
전자 부품(1)의 전극(2)과 기판(20)의 전극(21)을 얼라인먼트하기 위해, 우선, 도 3a에 나타내는 바와 같이, 다이싱 테이프(3)에 유지되어 있는 전자 부품(1)에 점착성의 박리 필름(4)을 붙이고, 이어서 다이싱 테이프(3)를 전자 부품(1)으로부터 박리함으로써 도 3b에 나타내는 바와 같이 전자 부품(1)의 전극(2)을 노출시킨다. 이 박리 필름(4)으로서는, 전자 부품(1)에 대한 점착력이, 도전 입자 함유 필름(10)의 전자 부품(1)에 대한 점착력보다 작은 것을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 본 실시예에서는, 복수의 전자 부품(1)을 동시에 기판(20)에 접속하는 예를 나타내고 있는데, 본 발명에서는, 기판(20)에 복수의 전자 부품(1)을 접속하는 경우에, 그들 전부를 동시에 접속하지 않아도 된다. 개개에 접속해도 되고, 전체 중에서 선택적으로 복수 개씩 접속해도 되며, 전체를 일괄하여 접속해도 된다.
한편, 도 4에 나타내는 바와 같이, 스테이지(31) 상에서, 기판(20)의 전극(21)의 형성면에 도전 입자 함유 필름(10)을 배치하고, 가부착해 둔다. 본 실시예에서는, 이 도전 입자 함유 필름(10)으로서 절연성 수지층(12)이, 도전 입자(11)가 보유되어 있는 열경화성의 고점도 수지층(13)과 고점도 수지층(13)에 적층된 저점도 수지층(14)의 2층 구성의 것을 사용하고 있다. 또, 같은 도면에 나타낸 도전 입자 함유 필름(10)에서는, 도전 입자(11)가 고점도 수지층(13)과 저점도 수지층(14)의 계면에 존재하고, 도전 입자(11)가 계면으로부터 저점도 수지층(14) 측에도 고점도 수지층(13) 측에도 돌출되어 있는데, 저점도 수지층(14) 측의 돌출량이 고점도 수지층(13) 측의 돌출량보다 작으며, 도전 입자(11)가 실질적으로 고점도 수지층(13)에서 보유되어 있는 것을 사용하고 있다.
도전 입자 함유 필름(10)을 기판(20)에 배치함에 있어서, 일본국 특허공개 2017-098126호 공보의 기재를 응용하여, 도전 입자 함유 필름(10)의 양품 부분을 선택적으로 기판(20)에 배치해도 된다.
도전 입자 함유 필름(10)을 기판(20)에 배치하고, 가부착한 후에는, 전자 부품(1)의 전극(2)과 기판(20)의 전극(21)을 얼라인먼트한다. 얼라인먼트 방법으로서는, 공지의 기술을 이용할 수 있으며, 특별히 제한은 없다. 본 발명에 있어서는, 이 얼라인먼트의 완료 전에 절연성 수지층(12)이 경화를 개시하지 않기 때문에, 얼라인먼트를 정밀하게 행하는 것이 가능해진다.
또, 도전 입자 함유 필름(10)을 기판(20)의 전극(21) 상에 배치하는 방법, 및 기판(20)의 전극(21) 상에 배치한 도전 입자 함유 필름(10) 위에, 전자 부품(1)의 전극(2)을 얼라인먼트하여 배치하는 방법으로서는, 예를 들면, 공지의 레이저 리프트 오프법(예를 들면, 일본국 특허공개 2017-157724호 공보) 또는 그에 준하여, 도전 입자 함유 필름(10)에 레이저광을 조사하고, 도전 입자 함유 필름(10)으로부터 전극(21)에 대응하는 면적의 개편형상의 필름을 이탈시켜, 전극(21) 상에 착탄시켜도 되고, 투광성 기판에 가로세로로 형성되어 있는 전자 부품(1)에 레이저광을 조사하여, 전자 부품(1)을 기판(20)의 전극(21) 위의 도전 입자 함유 필름에 얼라인먼트하면서 착탄시켜도 된다. 레이저 리프트 오프법은, 시판의 레이저 리프트 오프 장치(예를 들면, 신에츠화학공업주식회사의 레이저 리프트 오프 장치, 상품명 「Invisi LUM-XTR」)를 이용하여 행할 수 있다.
또, 공지의 스탬프재를 이용한 전사법(예를 들면, 일본국 특허공개 2021-141160호 공보)에 의해, 도전 입자 함유 필름(10)을 전자 부품(1)의 전극(2) 또는 기판(20)의 전극(21)에 전사해도 된다.
(2) 중첩 공정
얼라인먼트한 전자 부품(1)과 기판(20)을, 공지의 수법에 준하여 예를 들면 도 5에 나타내는 바와 같이 도전 입자 함유 필름(10)을 개재하여 중첩시켜 재치하고, 필요에 따라 가압착하며, 필요하면 박리 필름(4)을 박리 제거한다. 도전 입자 함유 필름(10)은 미리 개편화해 두어도 된다.
또, 상세는 도시하지 않지만, 상술의 레이저 리프트 오프법으로 도전 입자 함유 필름의 개편을 기판 상에 착탄시켜도 되고, μLED를 도전 입자 함유 필름 상에 착탄시켜도 된다. 이 경우, 도전 입자 함유 필름의 개편의 크기는, μLED나 전극의 크기에 준하여 적절히 정해지고, 1개의 μLED에 1개의 개편이어도 되고, 1개의 전극에 1개의 개편이어도 되며, 복수 개의 μLED를 1개의 개편으로 접속해도 된다.
또한, 레이저 리프트 오프법에 의해 μLED 등의 전자 부품을 도전 입자 함유 필름(10) 상에 착탄시키는 경우 등에서는, 전자 부품의 변형, 파괴, 착탄 위치의 어긋남 등을 억제하기 위해, 기판은, 예를 들면 실리콘 고무층을 가져도 된다. 도전 입자 함유 필름은 개편화되어 있어도 되고, 실리콘 고무층은, 폴리디메틸실록산(PDMS)이어도 된다.
레이저 리프트 오프법으로 폴리디메틸실록산(PDMS) 시트 등의 실리콘 시트에 도전 입자 함유 필름이나 μLED 등의 전자 부품을 설치하거나 혹은 배열시키고, 이것을 전사함으로써 기판 상에 재치할 수 있다. 즉, 실리콘 시트에 도전 입자 함유 필름이나 전자 부품이 설치되어 있는 상태를 기판에 전사함으로써 전자 부품과 기판의 중첩을 행할 수 있다. 환언하면, 레이저 리프트 오프법으로 폴리디메틸실록산(PDMS) 시트 등의 실리콘 시트를 이용하여 도전 입자 함유 필름을 기판 상에 설치했을 경우 혹은 배열시켰을 경우에도, 레이저 리프트 오프법으로 실리콘 시트를 이용하여 μLED 등의 전자 부품을 도전 입자 함유 필름에 설치했을 경우 혹은 배열시켰을 경우에도, 실리콘 시트 상의 μLED 등의 전자 부품이나 개편화한 도전 입자 함유 필름을 전사해도 된다. 즉, 실리콘 시트에 전자 부품 또는 개편화한 도전 입자 함유 필름이 설치되어 있는 상태에서 기판에 전사함으로써 전자 부품과 기판의 중첩을 행할 수 있다. 도전 입자 함유 필름은 개편화되어 있어도 된다. 중첩 공정을 행함에 있어서는 여러 가지의 양태로 레이저 리프트 오프법을 이용할 수 있다.
게다가, 도전 입자 함유 필름(10)을 구성하는 절연성 수지층(12)에는 쿠션성의 고무 재료, 실리카, 활석, 산화티타늄, 탄산칼슘, 산화마그네슘 등의 무기 필러의 배합 등에 의해, 절연성 수지층(12)의 듀로미터A에 의한 고무 경도(JIS K 6253에 준거)를, 바람직하게는 20~40, 보다 바람직하게는 20~35, 더욱 바람직하게는 20~30으로 하고, 압입 장치를 이용한 동적 점탄성 시험에 의한 온도 30℃, 주파수 200Hz에서의 저장 탄성률을 60MPa 이하로 하는 것이 바람직하다. 저장 탄성률이 너무 높으면, 레이저 조사로 고속으로 튕겨 나온 전자 부품의 충격을 도전 입자 함유 필름의 절연성 수지층이 흡수하지 못하여, 전자 부품의 전사율이 저하하는 경향이 있기 때문이다.
한편, 레이저 조사 후의 절연성 수지층의 온도 30℃, 주파수 200Hz에서의 저장 탄성률은 100MPa 이상인 것이 바람직하고, 2000MPa 이상인 것이 보다 바람직하다. 이 저장 탄성률이 너무 낮으면, 양호한 도통성을 얻지 못하고, 접속 신뢰성도 저하하는 경향이 있다. 온도 30℃에 있어서의 저장 탄성률은, JIS K7244에 준거하여, 점탄성 시험기(바이브론, 주식회사에이·앤드·디)를 이용한 인장 모드에서, 예를 들면, 주파수 11Hz, 승온 속도 3℃/min의 측정 조건으로 측정할 수 있다.
(3) 프리 가압 공정(제1 가압)
프리 가압 공정에서는, 도 6에 나타내는 바와 같이, 도전 입자 함유 필름(10)을 개재하여 중첩시킨 전자 부품(1)과 기판(20)에 대해, 가압 툴(30)을 이용하여 전자 부품(1) 측으로부터 가압한다. 이 제1 가압은, 도 7에 나타내는 바와 같이, 전자 부품(1)의 전극(2)과 기판(20)의 전극(21) 사이에, 도전 입자 함유 필름(10)에 포함되어 있는 도전 입자(11)가 협지될 때까지 행한다. 제1 가압에서는 도전 입자가 불필요하게 이동하지 않도록 전극 사이에서 유지시키고 있다고 바꾸어 말할 수도 있다. 제1 가압에 의해, 전자 부품(1)의 전극(2)과 기판(20)의 전극(21)의 거리를, 이들 사이에서 협지되어 있는 도전 입자(11)의 당초의 입자경의 70% 이상 100% 이하로 하는 것이 바람직하다.
제1 가압에 있어서의 가압력은, 예를 들면 0.5~15MPa, 바람직하게는 2~8MPa로 할 수 있다. 이것은 도전 입자의 크기, 압축률(경도), 반발력, 수지층의 두께 등에 따라 적절히 조정한다.
제1 가압 시의 온도는 필요에 따라 가열해도 되는데, 도전 입자 함유 필름(10)의 경화 반응의 개시 온도 이하로 하는 것이 바람직하고, 통상 80℃ 이하이면 되며, 55℃ 이하가 바람직하고, 40℃ 이하로 하는 것이 보다 바람직하다. 하한은 특별히 제한은 없으며, 실온(25℃±15℃)에 있어서 압력만을 가해도 된다. 즉, 제1 가압 시의 온도는 환경 온도로 할 수 있다. 이 프리 가압 공정(제1 가압)은, 생략해도 되는 경우도 있다.
(4) 가압 경화 공정(제2 가압)
가압 경화 공정에서는, 제1 가압으로부터 가압력을 저감시키지 않고, 제1 가압보다 높은 압력으로 제2 가압을 행한다. 이 때의 가압력은 30~120MPa, 바람직하게는 60~80MPa로 할 수 있다. 이 가압력은 도전 입자의 크기, 압축률(경도), 반발력, 수지층의 두께 등에 따라 조정한다. 이에 의해 도 8에 나타내는 바와 같이, 전자 부품(1)의 전극(2)과 기판(20)의 전극(21)으로 협지된 도전 입자(11)가 눌려 편평화하고, 이들 전극(2, 21)의 전기적 접속이 확실히 행해진다.
또, 가압 경화 공정에서는 절연성 수지층(12)을 경화시키고, 전자 부품(1)의 전극(2)과 기판(20)의 전극(21)으로 협지된 도전 입자(11)를 고정하여, 본 발명의 접속 구조체(40)를 얻는다. 그 때문에, 절연성 수지층(12)이 열경화성 수지로 형성되어 있는 경우에는, 가압 경화 공정에서 승온한다. 이 경우의 가열은 펄스 히터 등을 이용하여 단시간에 행하는 것이 바람직하다. 승온 속도는 절연성 수지층(12)의 경화 특성에 따라 적절히 정하는데, 예를 들면, 도달 온도를 100℃ 이상, 바람직하게는 120℃ 이상, 보다 바람직하게는 150℃ 이상으로 하고, 프레스 아웃할 때까지 4초 이상, 바람직하게는 7초 이상, 보다 바람직하게는 10초 이상으로 한다. 또한, 도전 입자가 땜납인 경우에는, 가압 경화 공정을 리플로우 공정과 치환할 수 있다.
이렇게 하여 얻어진, 도 8에 나타내는 접속 구조체(40)는, 예를 들면, 개개의 전극의 면적이 1000μm2 이하 또는 전자 부품의 최장변의 길이가 600μm 이하인 미세한 전자 부품(1)과, 당해 전자 부품(1)의 전극(2)에 대응한 전극(21)을 갖는 기판(20)이, 도전 입자 함유 필름(10)의 절연성 수지층(12)의 경화물로 접착되고, 전자 부품(1)의 전극(2)과 기판(20)의 전극(21)이, 그들 사이에서 협지된 도전 입자(11)에 의해 전기적으로 접속된 것으로 되어 있다.
본 발명에 있어서 전자 부품(1)의 전극(2)과 기판(20)의 전극(21) 사이에서 협지되어 있는 도전 입자(11)의 개수는, 일반적인 이방성 접속과 같이, 대향하는 1쌍의 전극(2, 21)당 3개 이상이어도 되는데, 대향하는 1쌍의 전극(2, 21)에 위치하는 도전 입자(11)가 확실히 도통에 기여함으로써 3개 미만이어도 되고, 1개여도 된다. 따라서, 도전 입자 함유 필름(10)에 있어서의 도전 입자(11)의 개수 밀도는, 대향하는 1쌍의 전극(2, 12)에 대해, 도전 입자(11)는 3개 이상이 되는 개수 밀도인 것이 바람직하지만, 확실히 포착되고 또한 쇼트가 없으면, 3개 미만이어도 3개 이상이어도 실용상 이용 가능하다.
또한, 상술의 예에서는 얼라인먼트 공정에 있어서, 도전 입자 함유 필름(10)을 우선 기판(20) 상에 배치했지만, 본 발명에서는, 도전 입자 함유 필름(10)을 우선 전자 부품(1)에 배치해도 된다.
이상, 전자 부품(1)으로서 반도체 부품을 기판에 접속하는 실시예를 도면에 의거하여 설명했는데, 본 발명은 미세한 여러 가지의 전자 부품(1)을 기판에 접속하는 경우에 적용할 수 있다.
1 반도체 부품, 전자 부품
2 전자 부품의 전극
3 반도체 가공용 필름, 다이싱 테이프
4 박리 필름
10 도전 입자 함유 필름
11 도전 입자
12 절연성 수지층
13 고점도 수지층
14 저점도 수지층
20 기판
21 기판의 전극
30 가압 툴
31 스테이지
40 접속 구조체
2 전자 부품의 전극
3 반도체 가공용 필름, 다이싱 테이프
4 박리 필름
10 도전 입자 함유 필름
11 도전 입자
12 절연성 수지층
13 고점도 수지층
14 저점도 수지층
20 기판
21 기판의 전극
30 가압 툴
31 스테이지
40 접속 구조체
Claims (12)
- 미세한 전자 부품과, 당해 전자 부품의 전극에 대응한 전극을 갖는 기판의 대응하는 전극들이 전기적으로 접속되어 있는 접속 구조체의 제조 방법으로서,
전자 부품과 기판을, 절연성 수지층에 도전 입자가 보유된 도전 입자 함유 필름을 개재하여 중첩시키는 중첩 공정,
도전 입자 함유 필름을 개재하여 중첩시킨 전자 부품과 기판을 가압하면서 도전 입자 함유 필름의 절연성 수지층을 경화시키는 가압 경화 공정
을 갖고,
상기 도전 입자 함유 필름의 경화 특성은, 당해 도전 입자 함유 필름을 40℃에서 80℃로 가열했을 경우의 가열 개시부터 절연성 수지층의 경화 개시까지의 시간이 10분 이상인,
제조 방법. - 청구항 1에 있어서,
중첩 공정과 가압 경화 공정 사이에, 도전 입자 함유 필름을 개재하여 중첩시킨 전자 부품과 기판을, 가압 경화 공정에 있어서의 가압력보다 작은 가압력으로 가압함으로써, 전자 부품의 전극과 기판의 전극으로 도전 입자를 협지(挾持)하는 프리 가압 공정을 갖는, 제조 방법. - 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
도전 입자 함유 필름을 레이저 리프트 오프법으로 전자 부품 또는 기판에 유지하는, 제조 방법. - 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
전자 부품을 레이저 리프트 오프법으로 기판 상에 중첩시키는, 제조 방법. - 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
도전 입자 함유 필름을 40℃에서 80℃로 가열했을 경우의 가열 개시부터 절연성 수지층의 경화 개시까지의 시간을, 전자 부품과 기판의 중첩 공정에 필요로 하는 시간 등에 따라 조정하는, 제조 방법. - 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
도전 입자 함유 필름에 있어서, 도전 입자가 규칙적으로 배열되어 있는, 제조 방법. - 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
도전 입자 함유 필름에 있어서의 도전 입자는, 각 전극에서 1개 이상 3개 미만의 도전 입자가 포착되는 입자 밀도인, 제조 방법. - 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
절연성 수지층이, 최저 용융 점도가 상이한 2층의 절연성 수지층의 적층체로 형성되어 있는, 제조 방법. - 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
전자 부품이 반도체 부품인, 제조 방법. - 청구항 9에 있어서,
도전 입자 함유 필름을 개재하여 기판과 중첩시키는 반도체 부품이 반도체 가공용 필름에 붙여져 있는, 제조 방법. - 청구항 10에 있어서,
반도체 부품에 대한 도전 입자 함유 필름의 점착력이, 반도체 부품에 대한 반도체 가공용 필름의 점착력보다 큰, 제조 방법. - 최장변의 길이가 600μm 이하인 전자 부품 또는 개개의 전극의 면적이 1000μm2 이하인 전자 부품과, 당해 전자 부품의 전극에 대응한 전극을 갖는 기판이 절연성 수지로 접착되고, 당해 전자 부품과 기판의 대응하는 전극들이, 그들 사이에 협지된 1개 이상 3개 미만의 도전 입자에 의해 전기적으로 접속되어 있는, 접속 구조체.
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