TW202321040A - 連接結構體之製造方法 - Google Patents

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尾怜司
篠原誠一郎
田中雄介
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日商迪睿合股份有限公司
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Abstract

本發明係使用含導電粒子膜將微細電子零件與基板加以連接。 本發明係連接結構體40之製造方法，該連接結構體40係最長邊之長度為600 μm以下或各個電極之面積為1000 μm 2以下之微細電子零件1、與具有和該電子零件1之電極2對應之電極21之基板20被電性連接者，上述製造方法具有：重疊步驟，其介隔絕緣性樹脂層12中保持有導電粒子11之含導電粒子膜10將電子零件1與基板20重疊；及加壓硬化步驟，其在對介隔含導電粒子膜而重疊之電子零件與基板進行加壓之同時，使含導電粒子膜之絕緣性樹脂層12硬化。含導電粒子膜10之硬化特性係將該含導電粒子膜10從40℃加熱至80℃之情形時之從加熱開始直至絕緣性樹脂層12之硬化開始的時間為10分鐘以上。

Description

連接結構體之製造方法
本發明係關於一種連接結構體之製造方法，其將人難以用手處理之微細電子零件確實地電性連接於基板上。
微細電子零件例如已被開發用於顯示器（專利文獻1、專利文獻2）。此種微細電子零件一般係藉由使用切割工具從晶圓中分離而製造，且藉由打線接合等而搭載於形成有驅動電路之玻璃基板。
另一方面，在將IC晶片等電子零件連接至基板之情形時，使用將導電性粒子保持於絕緣性樹脂層而成之含導電粒子膜。若介隔該含導電粒子膜將電子零件與基板加以連接，則含導電粒子膜僅於膜厚方向上發揮導通性，因此亦稱為各向異性導電膜。近年來，電子零件之小型化不斷發展，為了使含導電粒子膜應對電子零件之小型化，而使含導電粒子膜之絕緣性樹脂層之層厚與導電粒子之粒徑的比為特定比率，或使導電粒子規律地排列，以及將相對於含有導電粒子之樹脂層黏著性較大且硬度較小之樹脂層積層於含有導電粒子之樹脂層（專利文獻3、專利文獻4）。藉此，即便是電子零件上所形成之凸塊等電極陣列之電極之面積為1000 μm 2（例如：100×10 μm）左右之微小尺寸之電子零件，進而即便是微尺寸之半導體之電極，亦可使用含導電粒子膜來連接至基板。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特表2017-521859號公報 [專利文獻2]日本特表2014-533890號公報 [專利文獻3]日本特開2018-81906號公報 [專利文獻4]日本專利6688374號公報
[發明所欲解決之問題]
對電子零件所要求之作用日益多樣化，先前，除了藉由打線接合等而搭載之微細半導體元件以外，亦需使用含導電粒子膜將更微細之電子零件連接至基板，而隨之產生了問題。
例如先前，於使用含導電粒子膜之各向異性導電連接，就電特性之穩定性之方面，會要求使一個電極之導電粒子之捕捉數為3個以上、較佳為10個以上。然而，例如於對各個電極之面積為1000 μm 2以下或電子零件之最長邊之長度為600 μm以下的微細電子零件進行各向異性導電連接之情形時，亦存在以下狀況：由於電極本身被小型化，故而需要使先前之各向異性導電連接中之規格無法應對之情況成為可能，例如將每個電極之導電粒子之捕捉數設為1～3個。
又，由於電子零件變得極微小，故而連接至基板之電子零件之個數亦增加，因此有以下顧慮：將含導電粒子膜藉由黏著、轉印、雷射剝離法（laser lift-off method）之噴附等方式設置於基板之步驟（以下，亦稱為暫貼步驟）；將電子零件搭載於基板所設置之含導電粒子膜之重疊步驟；以及介隔含導電粒子膜將電子零件按壓至基板，對含導電粒子膜之絕緣性樹脂層進行加壓硬化或加熱加壓硬化而完成電子零件之連接之硬化步驟；由上述三個步驟所構成之連接步驟之難易度變高，為了精密地進行連接而需要長時間，在連接完成之前絕緣性樹脂層會不必要地進行硬化。
因此，本發明之課題在於能夠使用含導電粒子膜將各個電極之面積為1000 μm 2以下或電子零件之最長邊之長度為600 μm以下之微細電子零件與基板精密且確實地加以連接。 [解決問題之技術手段]
本發明人發現，於基板設置含導電粒子膜，介隔含導電粒子膜將微細電子零件與基板重疊，在對所重疊之電子零件與基板進行加壓之同時使含導電粒子膜之絕緣性樹脂層硬化而將其等連接時，若使用即便從40℃加熱至80℃，亦要歷時10分鐘以上才能從加熱開始達到硬化開始者作為含導電粒子膜之絕緣性樹脂層，則可自暫貼至連接之期間內防止絕緣性樹脂層不必要地開始硬化，可精密且確實地連接電子零件與基板，從而完成了本發明。
即，本發明提供一種連接結構體之製造方法，該連接結構體係微細電子零件、與具有和該電子零件之電極對應之電極的基板之對應電極彼此電性連接者，上述製造方法具有： 重疊步驟，其介隔絕緣性樹脂層中保持有導電粒子之含導電粒子膜將電子零件與基板重疊；及 加壓硬化步驟，其在對介隔含導電粒子膜而重疊之電子零件與基板進行加壓之同時使含導電粒子膜之絕緣性樹脂層硬化； 上述含導電粒子膜之硬化特性係將該含導電粒子膜從40℃加熱至80℃之情形時之從加熱開始直至絕緣性樹脂層之硬化開始的時間為10分鐘以上。
又，本發明提供一種連接結構體，其中，微細電子零件、與具有和該電子零件之電極對應之電極之基板係藉由絕緣性樹脂而接著，該電子零件與基板之對應之電極彼此係藉由夾持於其等之間之1個以上且未達3個之導電粒子而電性連接。 [發明之效果]
根據本發明，作為含導電粒子膜，使用將含導電粒子膜從40℃加熱至80℃之情形時之從加熱開始直至絕緣性樹脂層之硬化開始的時間為10分鐘以上者，因此可於將含導電粒子膜設置於基板，介隔含導電粒子膜將微細電子零件與基板重疊，對絕緣性樹脂層進行加壓硬化之期間內防止絕緣性樹脂層不必要地開始硬化。因此，即便是各個電極之面積為1000 μm 2以下或電子零件之最長邊之長度為600 μm以下的微細電子零件，亦可精確地連接至基板。
以下，參照圖式對本發明之連接結構體之製造方法詳細地進行說明。再者，各圖中，相同符號表示相同或同等之構成要素。
＜電子零件＞ 藉由本發明之方法進行連接之電子零件例如係各個電極之面積為1000 μm 2以下、500 μm 2以下、進而為200 μm 2以下，或電子零件之最長邊之長度為600 μm以下、300 μm以下、150 μm以下、進而為50 μm以下之微小電子零件。作為此種電子零件，可例舉以一般之驅動IC為代表之各種IC、光半導體元件、熱電轉換元件（珀爾帖元件）、開關元件等半導體零件、或壓電元件、電阻器等，其中，作為光半導體元件，可例舉晶片之一邊為50～200 μm左右之迷你LED或晶片之一邊未達50 μm的μLED。
圖1係作為藉由本發明之方法進行連接之電子零件1之一例的、將複數個半導體零件保持於半導體加工用膜3之狀態之剖視圖。半導體加工用膜3包含公知之切割帶、黏晶帶、剝離膜等。
於本發明中，位於電子零件1之電極形成面之複數個電極較佳為在與基板之電極連接時高度一致。
藉由本發明之方法進行連接之電子零件1較微細，例如各個電極之面積為1000 μm 2以下、500 μm 2以下、進而為200 μm 2以下，或電子零件1之最長邊之長度為600 μm以下、300 μm以下、150 μm以下、進而為50 μm以下。電子零件1之最短邊需要為在各電極確實地夾持至少1個導電粒子之大小，因此，最短邊較佳為設為導電粒子之粒徑加上裕度所得之長度。因此，藉由本發明之方法進行連接之電子零件1之最短邊較佳為設為5 μm以上。
藉由本發明之方法進行連接之電子零件1之較佳厚度根據該電子零件1之材質或強度、電極之高度、連接之條件等而有所改變，例如於電子零件之各個電極之面積為1000 μm 2以下或電子零件之最長邊之長度為600 μm以下的情形時，可將其厚度設為200 μm以下、進而為50 μm以下，於最長邊之長度為300 μm以下之情形時，可將厚度設為50 μm以下，於最長邊之長度為150 μm以下之情形時，可將厚度設為30 μm以下，於最長邊之長度為50 μm以下之情形時，可將厚度設為20 μm以下、進而為15 μm以下、尤其為10 μm以下。其原因在於，若電子零件之最長邊之長度與厚度之比率接近值1，則有電子零件因連接時之壓入而發生橫向偏移之顧慮。再者，於該情形時，厚度不包含介隔導電粒子之電性連接中所使用之電極之高度。
電子零件1之電極2之高度實質上可為零，於加壓硬化步驟、或重疊步驟後加壓硬化步驟前視需要進行之加壓步驟中，就使電極以外不被加壓，且藉由加壓來效率良好地將導電粒子壓入至電極之觀點而言，電極2之高度較佳為高於導電粒子之平均粒徑之1倍。另一方面，若電極2之高度過高，則填充於電極間之樹脂量會不必要地變多，因此電極2之高度較佳為導電粒子之平均粒徑之3倍以下，更佳為2倍以下。或者較佳為10 μm以下，更佳為6 μm以下。
又，於圖1中，示出了使用保持於半導體加工用膜3之半導體零件1之例作為實施例，但於本發明之方法中，供與基板連接之電子零件亦可不保持於半導體加工用膜。
＜基板＞ 於本發明中，作為供連接電子零件1之基板20，可為玻璃基板、塑膠基板等透明基板，亦可為不透明基板。又，作為基板20，可例舉陶瓷基板、硬質之樹脂基板、FPC等公知之電子零件。
＜含導電粒子膜＞ 圖2A係本發明所使用之含導電粒子膜10之一例之俯視圖，圖2B係其剖視圖。於含導電粒子膜10，導電粒子11保持於絕緣性樹脂層12。
（導電粒子） 作為在含導電粒子膜10保持於絕緣性樹脂層12之導電粒子11，可例舉鎳、鈷、銀、銅、金、鈀等金屬粒子、焊料等合金粒子、金屬被覆樹脂粒子、表面附著有絕緣性微粒子之金屬被覆樹脂粒子等。亦可併用2種以上。其中，金屬被覆樹脂粒子由於在連接後樹脂粒子發生反彈從而容易維持與端子之接觸，以導通性能穩定而言較佳。又，對於導電粒子之表面，亦可藉由公知之技術實施不會妨礙導通特性之絕緣處理。
（導電粒子之粒徑） 導電粒子11之粒徑設為未達10 μm、較佳為4 μm以下，以使即便電極微小亦可於各電極確實地捕捉到1個以上之導電粒子。另一方面，就提高導電粒子11向電極之壓入精度之觀點而言，較佳為1 μm以上，更佳為2.5 μm以上。此處，粒徑意指平均粒徑。含導電粒子膜10中之導電粒子11之平均粒徑可自俯視圖像或剖視圖像求出。亦可藉由顯微鏡觀察測定200個以上之粒徑而求出平均粒徑。又，關於作為包含於含導電粒子膜之前之原料粒子之導電粒子之平均粒徑，可使用濕式流動式粒徑/形狀分析裝置FPIA-3000（Malvern Instruments Ltd）求出。再者，於導電粒子上附著有絕緣性微粒子等微粒子之情形時，將不含微粒子之徑作為粒徑。
（導電粒子之排列） 就於微細電子零件之各電極確實地捕捉到1個以上之導電粒子之觀點而言，較佳為導電粒子11於含導電粒子膜10規律地排列，例如較佳為如專利文獻3中所記載之含導電粒子膜般呈格子狀排列。尤其於電子零件1係藉由從晶圓切割而獲得之情形時，由於電極沿著該電子零件1之邊而形成，故導電粒子11之排列較理想為矩形狀之格子排列。於如圖2A所示之含導電粒子膜10中，導電粒子11為正方格子排列。
另一方面，作為含導電粒子膜，亦可使用導電粒子均等地隨機分散者。
導電粒子11可埋嵌於絕緣性樹脂層12，亦可露出。各導電粒子11之膜厚方向之位置較佳為一致，又，較佳為偏存於含導電粒子膜之單面側。藉由偏存於單面側，而均等地進行按壓，可抑制意外之粒子移動。
（導電粒子之個數密度） 由於導電粒子之個數密度之上限及下限會根據所連接之對象物而發生變更，故無特別限制。例如，關於個數密度之下限，可為30個/mm 2以上、或12000個/mm 2以上、或150000個/mm 2以上，關於個數密度之上限，例如可為500000個/mm 2以下、或350000個/mm 2以下、或300000個/mm 2以下。
（絕緣性樹脂層之層構成） 構成含導電粒子膜10之絕緣性樹脂層12可由單一之絕緣性樹脂層所構成，亦可由複數個絕緣性樹脂層之積層體所構成。例如，作為含導電粒子膜10之層構成，就抑制導電粒子11之不必要之流動之觀點而言，較佳為如圖2B所示採用最低熔融黏度較高之高黏度樹脂層13與最低熔融黏度較低之低黏度樹脂層14的積層體作為絕緣性樹脂層12，並將導電粒子11保持於高黏度樹脂層13。於該情形時，高黏度樹脂層13之最低熔融黏度（A1）、低黏度樹脂層14之最低熔融黏度（A2）、其等之比（A1/A2）及其等之層厚可設為與日本專利6187665號公報、日本特開2018-81906號公報等中所記載之公知之各向異性導電膜相同。
（絕緣性樹脂層之層厚） 關於絕緣性樹脂層12之層厚，下限較佳可設為導電粒子之粒徑之1倍以上、更佳為1.3倍以上、或3 μm以上。又，上限可設為導電粒子之粒徑之2倍以下或20 μm以下。於絕緣性樹脂層12由複數個絕緣性樹脂層之積層體所構成之情形時，積層體之厚度較佳為處於該等範圍。
絕緣性樹脂層12之層厚可使用公知之測微計或數位厚度計進行測定。於該情形時，例如測定10處以上，將平均值作為層厚即可。
（絕緣性樹脂層之樹脂組成物） 形成絕緣性樹脂層12之樹脂組成物可根據利用含導電粒子膜10進行連接之電子零件1或基板20之種類等進行適當選擇，可由熱塑性樹脂組成物、高黏度黏著性樹脂組成物、硬化性樹脂組成物所形成。例如，可與日本專利6187665號公報所記載之形成含導電粒子膜之絕緣性樹脂層之樹脂組成物同樣使用由聚合性化合物與聚合起始劑所形成之硬化性樹脂組成物。於該情形時，作為聚合起始劑可使用熱聚合起始劑，亦可使用光聚合起始劑，亦可併用其等。例如使用陽離子系聚合起始劑作為熱聚合起始劑，使用環氧樹脂作為熱聚合性化合物，使用光自由基聚合起始劑作為光聚合起始劑，使用丙烯酸酯化合物作為光聚合性化合物。作為熱聚合起始劑，亦可使用熱陰離子系聚合起始劑。作為熱陰離子系聚合起始劑，較佳為使用以咪唑改質體為核並以聚胺酯（polyurethane）被覆其表面而成之微膠囊型潛伏性硬化劑。
（絕緣性樹脂層之於40～80℃之硬化開始時間） 於含導電粒子膜10，藉由形成絕緣性樹脂層12之硬化性樹脂組成物之種類之選擇、聚合起始劑之濃度調整等，而使得將該含導電粒子膜10從40℃加熱至80℃之情形時之從加熱開始直至絕緣性樹脂層12之硬化開始的時間為10分鐘以上、20分鐘以上、進而為25分鐘以上。這意味著從含導電粒子膜10之絕緣性樹脂層12處於40℃至80℃之溫度範圍之加熱下起，直至該絕緣性樹脂層12開始硬化之時間為10分鐘以上。
又，於絕緣性樹脂層12由複數個絕緣性樹脂層所構成之情形時，直至硬化開始之時間意指直至各絕緣性樹脂層之硬化開始之時間。藉此，即便於將含導電粒子膜設置於基板後（暫貼步驟以後），將大量之微細電子零件同時與基板對準重疊，一次性進行加熱加壓而連接之情形時，亦可將從最初將電子零件與基板重疊時起，直至重複電子零件與基板之重疊，最後將電子零件與基板重疊，對各電子零件進行加熱加壓之時間確保在10分鐘以上，因此可精密且確實地進行電子零件與基板之連接。
一般，重疊步驟係於加溫至40℃左右之加壓裝置之載台上進行。又，於不在經加溫之載台上進行重疊步驟之情形時，亦存在於加熱加壓步驟之前預先載置於經加溫之載台之情況。因此，若將含導電粒子膜10從40加熱至80℃之情形時之樹脂組成物之硬化開始時間較短，則有在重疊步驟結束之前樹脂組成物便開始硬化之虞。對此，藉由將於40至80℃之硬化開始時間設為10分鐘以上，即便於經加溫之加壓裝置之載台上進行重疊步驟，亦可於硬化開始前結束重疊步驟。
再者，關於將含導電粒子膜10從40℃加熱至80℃之情形時之從加熱開始直至絕緣性樹脂層之硬化開始之時間之上限，並無特別限制。
又，關於該直至硬化開始之時間，原本就確保將含導電粒子膜設置於基板之步驟及重疊步驟所需之時間、與要求之後之加壓硬化步驟之縮短化之方面而言，較佳為根據重疊步驟所需之時間而設定，但藉由將該時間設為10分鐘以上，而使得即便電子零件之用途例如為智慧型手機、大型電視、公共顯示器（數位標牌）、可穿戴顯示器（智慧型手錶）等中之任一種，亦可充分地確保重疊步驟所需之時間。即，通常，在介隔含導電粒子膜將IC晶片（驅動IC）等電子零件與基板加以重疊之步驟中需要數秒至數十秒左右，但若重疊之電子零件較微細，則該重疊步驟為精密之作業。因此，例如各個電極之面積為1000 μm 2以下或電子零件之最長邊之長度為600 μm以下之微細μLED等電子零件，較佳為與大於其之IC晶片等相比要於重疊步驟中確保較長時間。其原因在於，由於微細，故而搭載數量變多。重疊步驟所需之時間雖根據零件之搭載方式或裝置等條件而有所變動，但例如為5分鐘以上，視情形可能為10分鐘以上。
關於含導電粒子膜10之絕緣性樹脂層12自40℃至80℃時之硬化開始時間是否為10分鐘以上、或該硬化開始時間相對於暫貼及重疊步驟所需之時間而言是否可稱為足夠長之時間，例如可根據以下之（i）、（ii）、（iii）進行確認。
（i）剝離膜之剝離試驗 於濕度40%RH、溫度30℃之恆溫恆濕室中，將正反兩面貼合有一對剝離膜之含導電粒子膜之一面的剝離膜剝離去除，將該面貼於玻璃板，將該玻璃板載置於設定為45℃之加熱板上，從另一面對含導電粒子膜進行按壓，在經過與重疊步驟中所需之時間對應之特定時間後，使玻璃板與含導電粒子膜之積層物冷卻，於提拉貼合於含導電粒子膜之剝離膜之情形時，確認含導電粒子膜是否從玻璃板剝離即可。此處，於含導電粒子膜從玻璃板剝離之情形時，可知在與重疊步驟對應之特定時間內未進行硬化。因此可於該期間內進行電子零件與基板之高精度之對位。
（ii）利用示差掃描熱量計進行之溫度測量 可使用示差掃描熱量計（DSC），根據使含導電粒子膜10升溫時所測量之峰溫度來測量反應開始時間。於該情形時，可在進行通常之重疊步驟之加熱加壓條件（所謂之暫時壓接條件，例如60～80℃、1～2秒、0.5～2 MPa）之處理後，利用DSC來測量溫度變化。
作為更具體之DSC之測量條件，將升溫速度設為10℃/min、較佳為5℃/min，達到80℃後設為保持時間。達到溫度亦可設為60℃。於該情形時，設為從室溫（25℃±15℃）起之升溫。亦可將達到溫度設為40℃。
於上述測量操作中，較佳為於40℃至80℃之間在10分鐘以上之時間內不產生表示開始硬化之溫度峰（發熱峰），更佳為在20分鐘以上之時間內不產生。再者，關於該10分鐘以上之含義，於藉由從室溫起之升溫而達到40℃至80℃之範圍之情形時，意指從達到40℃起10分鐘以上，例如於使其從60℃起升溫之情形時，意指從60℃之升溫開始時間點起10分鐘以上。於10分鐘以內達到80℃之情形時，包含維持在80℃之時間。簡單而言，亦可以放置於設定為80℃之恆溫槽內之時間進行試驗。
另一方面，若該時間過長則聚合起始劑之潛伏性過高，通常有於熱壓接之硬化步驟中無法達成作為目標之低溫化或短時間化之虞。因此，使絕緣性樹脂層12硬化時之溫度及時間根據該電子零件與基板之重疊步驟所需之時間等進行適當調整而決定即可。再者，本發明中，相較於低溫短時間下實現熱壓接之硬化步驟而言，優先確保其前一階段之重疊步驟所需之時間，該方面與先前之使用含導電粒子膜之電子零件之連接方法不同。
（iii）絕緣性樹脂層之硬化率 將含導電粒子膜10加熱至40℃～80℃之溫度範圍後直至硬化開始之時間為10分鐘以上，這亦可藉由以下方式進行判斷，即，將含導電粒子膜10加熱至40℃～80℃之溫度範圍後10分鐘後之絕緣性樹脂層12之硬化率為25%以下、較佳為20%以下。此處，硬化率可根據硬化性樹脂組成物之FT-IR之圖之特定峰之高度的測量、DSC之發熱峰面積測量等而求出。
關於上述40℃至80℃之溫度範圍之直至硬化開始之時間，於藉由雷射剝離法，根據μLED之大小或配置預先使含導電粒子膜單片化而轉印至電子零件之電極或基板之電極之情形時，較佳為使構成含導電粒子膜之絕緣性樹脂層之硬化性樹脂組成物之轉印後之反應率較佳為25%以下、更佳為20%以下、進而較佳為15%以下，較佳為進行硬化性樹脂組成物之樹脂種類之選擇、聚合起始劑之濃度調整等以滿足上述內容。於單片較小之情形時，亦可自獲得單片後之原本之膜之剩餘部分（加工部附近之端部等）測定反應率。
又，將藉由雷射剝離法所得之含導電粒子膜之轉印物從40℃加熱至80℃後經過10分鐘時之硬化性樹脂組成物的反應率（硬化率）較佳為25%以下、更佳為20%以下、進而較佳為15%以下，藉此可獲得載置多數微小零件而連接之時間上之寬限，因此製造條件得到放寬，可期待有助於生產性之穩定。
含導電粒子膜之轉印後之反應率例如可使用FT-IR，在雷射剝離法中之雷射照射之前後測量環氧基（914 cm - 1附近）、(甲基)丙烯醯基（1635 cm - 1附近）等反應基之峰高度A、a與甲基（2930 cm - 1附近）等之對照峰高度B、b，以反應基之減少率之形式根據下式而求出。
反應率（%）＝{1－（a/b）/（A/B）}×100 式中，A為雷射照射前之反應基之峰高度，B為雷射照射前之對照峰高度，a為雷射照射後之反應基之峰高度，b為雷射照射後之對照峰高度。
於FT-IR之測定中，較佳為將試樣製成膜厚10 μm以下之微量，夾於金剛石池中並設置於IR檢測器。又，為了提高檢測感度，較佳為預先將IR檢測器於液態氮中冷卻30分鐘左右。FT-IR之測定條件例如如下所示。 測定方式：穿透式 測定溫度：25℃ 測定濕度：60%以下 測定時間：12 sec 檢測器之光譜區域範圍：4000～700 cm -1
再者，於其他峰與反應基之峰重疊之情形時，將已完全硬化（反應率100%）之試樣之反應基之峰高度設為0%即可。
又，於反應基之峰高度較小之情形、或者硬化性樹脂組成物具有脂環式環氧基或氧雜環丁基之情形時，可使用HPLC（High Performance Liquid Chromatography）根據下式算出反應率。
反應率（%）＝{1－c/C}×100 式中，C為雷射照射前之反應性成分之峰高度或面積，c為雷射照射後之反應性成分之峰高度或面積。
於HPLC之測定中，較佳為例如利用乙腈等溶劑來提取試樣，進行使溶離液從X（水/乙腈＝9:1）連續地變化為Y（乙腈）之梯度洗提。
藉由如上所述抑制將含導電粒子膜單片化而轉印至電子零件之電極或基板之電極後之反應率，而可將其他電子零件之電極或基板之電極熱壓接至轉印後之單片化之含導電粒子膜。再者，單片化除了藉由雷射剝蝕或雷射剝離法（雷射誘導正向轉移法）進行以外，亦可藉由公知之手法進行。
（含導電粒子膜之黏著性） 於如圖1所示將供與基板連接之電子零件1貼合於半導體加工用膜3之情形時，使含導電粒子膜10對於電子零件1之黏著力大於半導體加工用膜3對於電子零件1之黏著力，較佳為即便於電子零件1被貼合於半導體加工用膜3之情形時，亦可進行介隔含導電粒子膜10之電子零件1與基板20之暫時壓接（圖4～圖6）。
含導電粒子膜10之黏著力之強度例如可藉由進行以下剝離試驗而進行測量，即，將單面存在剝離膜之含導電粒子膜之小片（例如寬度0.3～1.0 mm，長度2 cm）貼合於玻璃基板，用鑷子將該剝離膜之端部夾起而去除。於此剝離試驗中，將含導電粒子膜仍貼合於玻璃之情形視為成功時，較佳為n數為20以上、較佳為30以上且成功率為75%以上，更佳為80%以上，進而較佳為90%以上，特佳為95%以上。藉由高精度地維持黏著力，而使含導電粒子膜表面維持著微小電子零件之搭載所需之保持力。
該黏著力較佳為在進行暫貼步驟及重疊步驟之期間內得到維持。
又，黏著力可如日本特開2019-214714號公報中所記載般依據JIS Z 0237進行測定，又，亦可依據JIS Z 3284-3或ASTM D 2979-01藉由探針法以黏著力之形式進行測定。
無論於含導電粒子膜10具有高黏度樹脂層13與低黏度樹脂層14作為絕緣性樹脂層12之情形時，還是於具有絕緣性樹脂之單層之情形時，含導電粒子膜之正反各面之藉由探針法所獲得之黏著力例如均可於探針之壓抵速度30 mm/min、加壓力196.25 gf、加壓時間1.0 sec、剝離速度120 mm/min、測定溫度23℃±5℃之條件下進行測量時，將正反面之至少一面設為1.0 kPa（0.1 N/cm 2）以上，較佳為設為1.5 kPa（0.15 N/cm 2）以上，更佳為高於3 kPa（0.3 N/cm 2）。
含導電粒子膜10之黏著力亦可依據日本特開2017-48358號公報中所記載之接著強度試驗而求出。於該接著強度試驗中，例如於用2張玻璃板夾住含導電粒子膜，將其中一張玻璃板固定，將另一張玻璃板在剝離速度10 mm/min、試驗溫度於50℃進行剝離之情形時，藉由預先增強所固定之玻璃板與含導電粒子膜之接著狀態，而可測定所剝離之玻璃板與貼合於該玻璃板之含導電粒子膜之面的黏著力。可將如此所測定之黏著力設為較佳為10 kPa（1 N/cm 2）以上、更佳為100 kPa（10 N/cm 2）以上。
藉由使含導電粒子膜10具有上述黏著力，而使得即便供熱壓接之電子零件1例如為小於通常之IC晶片之最長邊之長度為600 μm以下或各個電極之面積為1000 μm 2以下之電子零件，亦可使重疊步驟中之暫時壓接時之位置偏移之問題變得最小化。
含導電粒子膜10本身之製造方法並無特別限制，例如可藉由日本專利6187665號公報中所記載之方法而獲得。
＜電子零件與基板之連接步驟＞ 本發明之製造方法概略地具有：將含導電粒子膜10貼合至基板20之暫貼步驟；介隔含導電粒子膜10將微細電子零件1之電極2、與具有和該電子零件1之電極2對應之電極的基板20加以重疊之步驟（重疊步驟）；在對介隔含導電粒子膜10而重疊之電子零件1與基板20進行加壓之同時使含導電粒子膜10之絕緣性樹脂硬化之步驟（加壓硬化步驟）。關於藉由該製造方法所得之連接結構體，電子零件1之電極數可為1個，亦可為複數個。可根據連接結構體之用途而適當地決定。
又，於重疊步驟與加壓硬化步驟之間，亦可視需要設置預加壓步驟，該預加壓步驟藉由以小於加壓硬化步驟中之加壓力的加壓力對介隔含導電粒子膜10而重疊之電子零件1與基板20進行加壓，而於電子零件1之電極與基板20之電極間夾持導電粒子。以下，可將預加壓步驟中之加壓稱為第1加壓，將加壓硬化步驟中之加壓稱為第2加壓。
又，本發明之製造方法亦可視需要具有預備或附加之步驟。
以下，於將作為電子零件1之貼合於切割帶3之半導體零件與基板20加以連接之情形時，基於圖3A～圖8對具有暫貼步驟、重疊步驟、預加壓步驟及加壓硬化步驟之本發明之一實施例之製造方法進行說明。切割帶3亦可置換為轉印用之燙印材料或黏著膜、附黏著層之基材膜等。
（1）對準步驟及其準備步驟 本發明之方法中可一次性連接複數個電子零件，如後文所述，第1加壓及第2加壓可使用加壓裝置進行，較佳為以不超出加壓裝置之推力極限之方式調整一次性所連接之電子零件之數量，並將電子零件對準。
為了將電子零件1之電極2與基板20之電極21對準，首先如圖3A所示，將黏著性之剝離膜4貼合於由切割帶3保持之電子零件1，繼而藉由將切割帶3從電子零件1剝離而如圖3B所示使電子零件1之電極2露出。作為此剝離膜4，較佳為使用對於電子零件1之黏著力小於含導電粒子膜10對於電子零件1之黏著力者。
再者，於本實施例中，示出了將複數個電子零件1同時連接至基板20之例，於本發明中，在將複數個電子零件1連接至基板20之情形時，亦可不將其等全部同時連接。可逐個地連接，亦可於全體中選擇地複數個複數個地連接，亦可將整體一次性連接。
另一方面，如圖4所示，於載台31上，預先於基板20之電極21之形成面配置含導電粒子膜10而將其暫時貼合。於本實施例中，作為該含導電粒子膜10，絕緣性樹脂層12使用保持有導電粒子11之熱硬化性高黏度樹脂層13與積層於高黏度樹脂層13之低黏度樹脂層14之2層構成者。又，關於上述圖4中所示之含導電粒子膜10，使用如下所述者：導電粒子11存在於高黏度樹脂層13與低黏度樹脂層14之界面，導電粒子11自界面起不僅向低黏度樹脂層14側突出還向高黏度樹脂層13側，但低黏度樹脂層14側之突出量小於高黏度樹脂層13側之突出量，故導電粒子11實質上由高黏度樹脂層13保持。
於將含導電粒子膜10配置於基板20時，亦可應用日本特開2017-098126號公報之記載內容，將含導電粒子膜10之合格品部分選擇地配置於基板20。
將含導電粒子膜10配置於基板20進行暫貼後，將電子零件1之電極2與基板20之電極21進行對準。作為對準方法，可利用公知之技術，並無特別限制。於本發明，由於在該對準結束之前絕緣性樹脂層12不會開始硬化，故而可精密地進行對準。
又，作為將含導電粒子膜10配置於基板20之電極21上之方法、及於配置於基板20之電極21上之含導電粒子膜10上將電子零件1之電極2進行對準而配置之方法，例如有公知之雷射剝離法（例如日本特開2017-157724號公報），或者可依據該雷射剝離法，對含導電粒子膜10照射雷射光，使與電極21對應之面積之單片狀之膜自含導電粒子膜10脫離，將其噴附至電極21上，亦可對縱橫地形成在透光性基板上之電子零件1照射雷射光，在將電子零件1與基板20之電極21上之含導電粒子膜進行對準之同時進行噴附。雷射剝離法可使用市售之雷射剝離裝置（例如信越化學工業股份有限公司之雷射剝離裝置，商品名「Invisi LUM-XTR」）進行。
又，亦可藉由公知之使用燙印材料之轉印法（例如日本特開2021-141160號公報），將含導電粒子膜10轉印至電子零件1之電極2或基板20之電極21。
（2）重疊步驟 對於對準後之電子零件1與基板20，依據公知之手法，例如如圖5所示介隔含導電粒子膜10進行重疊而載置，視需要進行暫時壓接，若有需要則剝離膜4剝離去除。含導電粒子膜10亦可預先單片化。
又，雖未圖示詳情，但亦可藉由上述雷射剝離法將含導電粒子膜之單片噴附至基板上，亦可將μLED噴附至含導電粒子膜上。於該情形時，含導電粒子膜之單片之大小係依據μLED或電極之大小而適當地決定，可一個單片連接一個μLED，亦可一個單片連接一個電極，亦可一個單片連接複數個μLED。
再者，於藉由雷射剝離法將μLED等電子零件噴附至含導電粒子膜10上之情形等時，為了抑制電子零件之變形、破裂、噴附位置之偏移等，基板例如亦可具有聚矽氧橡膠層。含導電粒子膜可單片化，聚矽氧橡膠層可為聚二甲基矽氧烷（PDMS）。
可藉由雷射剝離法於聚二甲基矽氧烷（PDMS）片等聚矽氧片上設置或排列含導電粒子膜或μLED等電子零件後，對其進行轉印，藉此載置於基板上。即，可將聚矽氧片設置有含導電粒子膜或電子零件之狀態轉印至基板，藉此進行電子零件與基板之重疊。換言之，無論於藉由雷射剝離法使用聚二甲基矽氧烷（PDMS）片等聚矽氧片將含導電粒子膜設置或排列於基板上之情形時，還是於藉由雷射剝離法使用聚矽氧片將μLED等電子零件設置或排列於含導電粒子膜之情形時，均可對聚矽氧片上之μLED等電子零件或單片化之含導電粒子膜進行轉印。即，藉由在聚矽氧片設置有電子零件或單片化之含導電粒子膜之狀態下轉印至基板，可進行電子零件與基板之重疊。含導電粒子膜可被單片化。進行重疊步驟時，可於各種態樣中使用雷射剝離法。
此外，藉由在構成含導電粒子膜10之絕緣性樹脂層12中摻合緩衝性橡膠材料、二氧化矽（silica）、滑石、氧化鈦、碳酸鈣、氧化鎂等無機填料等，而將絕緣性樹脂層12之利用硬度計A所得之橡膠硬度（依據JIS K 6253）設為較佳為20～40、更佳為20～35、進而較佳為20～30，較佳為將使用壓入裝置進行之動態黏彈性試驗中所得之溫度30℃、頻率200 Hz時之儲存彈性模數設為60 MPa以下。其原因在於，若儲存彈性模數過高，則含導電粒子膜之絕緣性樹脂層無法吸收因雷射照射而被高速地彈出之電子零件之衝擊，電子零件之轉印率呈降低趨勢。
另一方面，雷射照射後之絕緣性樹脂層之溫度30℃、頻率200 Hz時之儲存彈性模數較佳為100 MPa以上，更佳為2000 MPa以上。若此儲存彈性模數過低，則無法獲得良好之導通性，連接可靠性亦呈下降趨勢。溫度於30℃之儲存彈性模數可依據JIS K7244，於使用黏彈性試驗機（vibron，A＆D股份有限公司）之拉伸模式，例如於頻率11 Hz、升溫速度3℃/min之測定條件進行測定。
（3）預加壓步驟（第1加壓） 於預加壓步驟中，如圖6所示對於介隔含導電粒子膜10而重疊之電子零件1與基板20，使用加壓工具30從電子零件1側進行加壓。該第1加壓如圖7所示，進行至含導電粒子膜10所含之導電粒子11被夾持於電子零件1之電極2與基板20之電極21之間。亦可換言之，即，於第1加壓將導電粒子以不會不必要地移動之方式保持於電極間。較佳為藉由第1加壓使電子零件1之電極2與基板20之電極21之距離成為夾持於其等之間之導電粒子11之初始粒徑的70%以上100%以下。
第1加壓之加壓力例如可設為0.5～15 MPa、較佳為2～8 MPa。其可根據導電粒子之大小、壓縮率（硬度）、反彈力、樹脂層之厚度等進行適當調整。
第1加壓時之溫度可視需要進行加熱，較佳為設為含導電粒子膜10之硬化反應之初始溫度以下，通常只要為80℃以下即可，較佳為55℃以下，更佳為40℃以下。下限並無特別限制，可於室溫（25℃±15℃）下僅施加壓力。即，第1加壓時之溫度可設為環境溫度。該預加壓步驟（第1加壓）有時亦可省略。
（4）加壓硬化步驟（第2加壓） 於加壓硬化步驟，不自第1加壓降低加壓力而以高於第1加壓之壓力進行第2加壓。此時之加壓力可設為30～120 MPa、較佳為60～80 MPa。該加壓力係根據導電粒子之大小、壓縮率（硬度）、反彈力、樹脂層之厚度等進行調整。藉此，如圖8所示，由電子零件1之電極2與基板20之電極21所夾持之導電粒子11被擠壓而扁平化，而確實地進行該等電極2、21之電性連接。
又，於加壓硬化步驟使絕緣性樹脂層12硬化，固定由電子零件1之電極2與基板20之電極21所夾持之導電粒子11，獲得本發明之連接結構體40。因此，於絕緣性樹脂層12由熱硬化性樹脂所形成之情形時，於加壓硬化步驟中進行升溫。該情形時之加熱較佳為使用脈衝加熱器等於短時間內進行。升溫速度係根據絕緣性樹脂層12之硬化特性而適當地決定，例如將達到溫度設為100℃以上、較佳為120℃以上、更佳為150℃以上，在壓出之前設為4秒以上、較佳為7秒以上、更佳為10秒以上。再者，於導電粒子為焊料之情形時，可將加壓硬化步驟置換為回焊步驟。
如此所得之圖8所示之連接結構體40例如成為以下所述者：各個電極之面積為1000 μm 2以下或電子零件之最長邊之長度為600 μm以下的微細電子零件1、與具有和該電子零件1之電極2對應之電極21之基板20由含導電粒子膜10之絕緣性樹脂層12之硬化物接著，電子零件1之電極2與基板20之電極21由夾持於其等之間之導電粒子11電性連接。
於本發明中，夾持於電子零件1之電極2與基板20之電極21之間之導電粒子11的個數可如通常之各向異性連接般，對向之每1對電極2、21為3個以上，但由於位於對向之1對電極2、21間之導電粒子11確實有助於導通，故而可未達3個，亦可為1個。因此，含導電粒子膜10之導電粒子11之個數密度較佳為相對於對向之1對電極2、12而言導電粒子11為3個以上之個數密度，但若被確實地捕捉且無短路，則無論是未達3個還是3個以上，在實用上均可利用。
再者，上述例於對準步驟中，將含導電粒子膜10首先配置於基板20上，但於本發明中亦可將含導電粒子膜10首先配置於電子零件1。
以上，基於圖式說明了將作為電子零件1之半導體零件連接至基板之實施例，但本發明亦可應用於將微細之各種電子零件1連接至基板之情形。
1:半導體零件、電子零件 2:電子零件之電極 3:半導體加工用膜、切割帶 4:剝離膜 10:含導電粒子膜 11:導電粒子 12:絕緣性樹脂層 13:高黏度樹脂層 14:低黏度樹脂層 20:基板 21:基板之電極 30:加壓工具 31:載台 40:連接結構體
[圖1]係保持於半導體加工用膜上之半導體零件之剖視圖。 [圖2A]係表示含導電粒子膜之粒子配置之俯視圖。 [圖2B]係含導電粒子膜之剖視圖。 [圖3A]係於半導體加工用膜上之半導體零件貼附有剝離膜之狀態之剖視圖。 [圖3B]係從半導體零件剝離半導體加工用膜之狀態之剖視圖。 [圖4]係將貼附於剝離膜之半導體零件與配置於基板上之含導電粒子膜對準之狀態的剖視圖。 [圖5]係介隔含導電粒子膜將半導體零件與基板重疊，並將剝離膜剝離去除之狀態之剖視圖。 [圖6]係從半導體零件側利用加壓工具對剝離了剝離膜之半導體零件與基板進行加壓之狀態之剖視圖。 [圖7]係藉由第1加壓將導電粒子夾持於半導體零件之電極與基板之電極之間之狀態的剖視圖。 [圖8]係藉由第2加壓使半導體零件之電極與基板之電極電性連接之狀態的剖視圖。
1:半導體零件、電子零件
2:電子零件之電極
11:導電粒子
12:絕緣性樹脂層
20:基板
21:基板之電極
30:加壓工具
31:載台
40:連接結構體

Claims (12)

  1. 一種連接結構體之製造方法，該連接結構體係微細電子零件、與具有和該電子零件之電極對應之電極的基板之對應電極彼此電性連接者，上述製造方法具有： 重疊步驟，其介隔絕緣性樹脂層中保持有導電粒子之含導電粒子膜將電子零件與基板重疊；及 加壓硬化步驟，其在對介隔含導電粒子膜而重疊之電子零件與基板進行加壓之同時使含導電粒子膜之絕緣性樹脂層硬化； 上述含導電粒子膜之硬化特性係將該含導電粒子膜從40℃加熱至80℃之情形時之從加熱開始直至絕緣性樹脂層之硬化開始的時間為10分鐘以上。
  2. 如請求項1之製造方法，其於重疊步驟與加壓硬化步驟之間具有：預加壓步驟，其藉由以小於加壓硬化步驟中之加壓力的加壓力對介隔含導電粒子膜而重疊之電子零件與基板進行加壓，而於電子零件之電極與基板之電極間夾持導電粒子。
  3. 如請求項1或2之製造方法，其藉由雷射剝離法將含導電粒子膜保持於電子零件或基板。
  4. 如請求項1或2之製造方法，其藉由雷射剝離法將電子零件重疊於基板上。
  5. 如請求項1或2之製造方法，其根據電子零件與基板之重疊步驟所需之時間等來調整將含導電粒子膜從40℃加熱至80℃之情形時之從加熱開始直至絕緣性樹脂層之硬化開始之時間。
  6. 如請求項1或2之製造方法，其中，於含導電粒子膜中，導電粒子規律地排列。
  7. 如請求項1或2之製造方法，其中，含導電粒子膜中之導電粒子係以各電極捕捉到1個以上且未達3個之導電粒子之粒子密度存在。
  8. 如請求項1或2之製造方法，其中，絕緣性樹脂層由最低熔融黏度不同之2層絕緣性樹脂層之積層體所形成。
  9. 如請求項1或2之製造方法，其中，電子零件為半導體零件。
  10. 如請求項9之製造方法，其中，介隔含導電粒子膜而與基板重疊之半導體零件被貼合於半導體加工用膜。
  11. 如請求項10之製造方法，其中，含導電粒子膜對於半導體零件之黏著力大於半導體加工用膜對於半導體零件之黏著力。
  12. 一種連接結構體，其中，最長邊之長度為600 μm以下之電子零件或各個電極之面積為1000 μm 2以下之電子零件、與具有和該電子零件之電極對應之電極之基板係藉由絕緣性樹脂而接著，該電子零件與基板之對應之電極彼此係藉由夾持於其等之間之1個以上且未達3個之導電粒子而電性連接。
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