TWI671954B - 異向導電性膜及連接結構體 - Google Patents
異向導電性膜及連接結構體Info
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Abstract
本發明之可用於微間距之FOG連接或COG連接且可抑制伴隨著導電粒子之密度增加之製造成本之上升的異向導電性膜含有絕緣接著劑層、與配置於該絕緣接著劑層之導電粒子。異向導電性膜具有對應連接之電子零件之端子之排列而配置之導電粒子配置區域。導電粒子配置區域係週期性地形成於異向導電性膜之長邊方向。又，異向性導電膜於相鄰之連接用導電粒子配置區域之間具有未配置導電粒子之緩衝區域。
Description
本發明係關於一種異向導電性膜、使用異向導電性膜之連接方法、及以異向導電性膜連接之連接結構體。
異向導電性膜係於將IC晶片等電子零件構裝於基板時被廣泛使用。近年來，對於行動電話、筆記型電腦等小型電子機器而言，要求配線之高密度化，作為使異向導電性膜因應該高密度化之方法，已知有將導電粒子呈格子狀地均等配置於異向導電性膜之絕緣接著劑層之技術。
然而，存在如下問題：即便均等配置導電粒子，於使用異向導電性膜將上下之端子進行異向導電性連接時，位於端子之邊緣上之導電粒子亦會因絕緣性接著劑之熔融而流向間隙而無法被端子夾持，從而連接電阻不均。針對該問題，提出將導電粒子之第1排列方向設為異向導電性膜之長邊方向，且使與第1排列方向交叉之第2排列方向相對於與異向導電性膜之長邊方向正交之方向以5°以上且15°以下傾斜(專利文獻1)。
專利文獻1：日本專利4887700號公報
然而，若以異向導電性膜進行連接之電子零件之凸塊尺寸進一步變小，則可利用凸塊捕捉之導電粒子之數量亦進一步變少，而存在專利文獻1所記載之異向導電性膜未充分獲得導通可靠性之情況。尤其是於將液晶畫面等之控制用IC連接於玻璃基板上之透明電極之所謂COG(Chip on Glass)連接中，因伴隨著液晶畫面之高精細化之多端子化與IC晶片之小型化而凸塊尺寸變小，又，即便於進行將電視之顯示器用之玻璃基板與軟性印刷配線板(FPC：Flexible Printed Circuits)進行接合之FOG(Film on Glass)接合之情形時，連接端子亦成為微間距，從而使可利用連接端子捕捉之導電粒子數增加成為課題。
為了使可利用連接端子捕捉之導電粒子增加，而考慮進一步提高異向導電性膜中之導電粒子之密度。然而，若提高異向導電性膜中導電粒子之密度，則異向導電性膜之製造成本變高。
針對上述情況，本發明之課題在於提供一種可用於微間距之FOG連接或COG連接且可抑制伴隨著導電粒子之密度增加之製造成本之上升的異向導電性膜。
本發明人發現，(i)於設置導電粒子之排列態樣、排列位置或密度不同之複數個排列區域作為異向導電性膜中之導電粒子之配置區域的情形時，可形成對應以異向導電性膜連接之對象物之導電粒子的配置區
域，即，可使導電粒子之配置區域對應以該異向導電性膜連接之電子零件之端子之排列區域的外形(例如，於以異向導電性膜進行COG連接之情形時，於對應存在凸塊列之IC晶片之周邊部之區域配置導電粒子，但於對應不存在凸塊之中央部之區域未配置導電粒子等)；(ii)藉此，可減少不參與連接之導電粒子之數量，而可抑制異向導電性膜之製造成本；又，(iii)於將電子零件之端子之排列區域與異向導電性膜中之導電粒子之配置區域進行對位之情形時，於異向導電性膜中必須有成為對準標記者，但若藉由導電粒子之配置而形成對準標記，則相對於先前之異向導電性膜之製造步驟，變得無需用以形成對準標記之追加步驟，而想到本發明。
即，本發明提供一種異向導電性膜，其係含有絕緣接著劑層、與配置於該絕緣接著劑層之導電粒子者，具有配置有複數個導電粒子之第1導電粒子配置區域；及導電粒子之排列態樣、排列位置或密度與第1導電粒子配置區域不同之第2導電粒子配置區域，且第1導電粒子配置區域及第2導電粒子排列區域週期性地形成於異向導電性膜之長邊方向。
又，本發明提供一種異向導電性膜，其含有絕緣接著劑層、與配置於該絕緣接著劑層之導電粒子，具有對應以異向導電性膜連接之電子零件之端子之排列區域外形而形成之導電粒子配置區域(以下，亦稱為連接用導電粒子配置區域)，該導電粒子配置區域週期性地形成於異向導電性膜之長邊方向。
此外，本發明提供一種連接結構體，其利用上述之異向導電性膜將第1電子零件與第2電子零件進行異向導電性連接。
根據本發明之異向導電性膜，藉由對應端子之排列區域之外形而形成連接用導電粒子配置區域，可減少不參與連接之導電粒子，因此可抑制異向導電性膜之製造成本。
尤其是於本發明之異向導電性膜中，形成有成為對準標記之導電粒子配置區域(以下，亦稱為對位用導電粒子配置區域)之情形時，可將應連接用之電子零件之端子之排列區域、與異向導電性膜之連接用導電粒子配置區域進行對位，因此可使端子確實地捕捉導電粒子而確保導通。
進而，關於該成為對準標記之導電粒子配置區域之形成，可於先前之異向導電性膜之製造步驟中無需追加步驟而形成。
1A、1B、1C、1D、1E、1F、1G、1H、1I、1J‧‧‧異向導電性膜
2‧‧‧導電粒子
3、3a、3b、3c、3e、3m、3p、3q‧‧‧粒子排列群
4a、4b、4c、4e‧‧‧連接用導電粒子配置區域
4d‧‧‧對位用導電粒子配置區域
5‧‧‧未配置導電粒子之中央部區域
6‧‧‧未配置導電粒子之緩衝區域
7、7a、7b‧‧‧狹縫線
10‧‧‧絕緣接著劑層
20‧‧‧IC晶片
21‧‧‧輸出側凸塊
21a‧‧‧輸出側凸塊之排列區域
22‧‧‧輸入側凸塊
22a‧‧‧輸入側凸塊之排列區域
23‧‧‧側凸塊
23a‧‧‧側凸塊之排列區域
24‧‧‧對準標記
30‧‧‧基板之電極端子
31‧‧‧基板之對準標記
F1‧‧‧異向導電性膜之長邊方向
F2‧‧‧異向導電性膜之短邊方向
圖1A係異向導電性膜1A中之導電粒子之配置圖。
圖1B係以異向導電性膜1A連接之IC晶片之端子面之俯視圖。
圖1C係藉由將異向導電性膜1A熱壓接於IC晶片而使IC晶片之端子捕捉導電粒子之狀態的俯視圖。
圖2係異向導電性膜1B中之導電粒子之配置圖。
圖3係異向導電性膜1C中之導電粒子之配置圖。
圖4係異向導電性膜1D中之導電粒子之配置圖。
圖5A係粒子排列群中之導電粒子之配置圖。
圖5B係粒子排列群中之導電粒子之配置圖。
圖5C係粒子排列群中之導電粒子之配置圖。
圖5D係粒子排列群中之導電粒子之配置圖。
圖5E係粒子排列群中之導電粒子之配置圖。
圖6係異向導電性膜1E中之導電粒子之配置圖。
圖7係異向導電性膜1F中之導電粒子之配置圖。
圖8A係形成粒子排列群之導電粒子之配置圖。
圖8B係形成粒子排列群之導電粒子之配置圖。
圖8C係形成粒子排列群之導電粒子之配置圖。
圖8D係形成粒子排列群之導電粒子之配置圖。
圖9係形成粒子排列群之導電粒子之配置圖。
圖10係形成粒子排列群之導電粒子之配置圖。
圖11係異向導電性膜1G中之導電粒子之配置圖。
圖12係異向導電性膜1H中之導電粒子之配置圖。
圖13係異向導電性膜1I中之導電粒子之配置圖。
圖14係異向導電性膜1J中之導電粒子之配置圖。
以下，一面參照圖式一面對本發明詳細地進行說明。再者，各圖中，同一符號係表示相同或同等之構成要素。
圖1A係COG連接所使用之本發明之一實施例之異向導電性膜1A中之導電粒子2的配置圖，圖1B係以異向導電性膜1A連接之IC晶片20之端子面之俯視圖，圖1C係藉由將異向導電性膜1A熱壓接於IC晶片20而使IC晶片20之端子捕捉導電粒子之狀態的俯視圖。
該異向導電性膜1A具有絕緣接著劑層10、與配置於絕緣接著劑層10之導電粒子2。自圖1A、圖1B及圖1C可知，異向導電性膜1A中，導電粒子2係對應IC晶片20之端子之排列而進行配置。
更具體而言，於對應IC晶片20之輸出側凸塊21之部位，3個導電粒子2排列成一列而形成粒子排列群3a，粒子排列群3a呈鋸齒格子狀地排列而形成連接用導電粒子配置區域4a。於將異向導電性膜1A與IC晶片20重合之情形時，各粒子排列群3a以大致配置於IC晶片20之各輸出側凸塊21內之方式形成，各粒子排列群3a中之導電粒子2之排列係相對於異向導電性膜1A之長邊方向F1傾斜，而使利用輸出側凸塊21之粒子捕捉性提高。
又，連接用導電粒子配置區域4a之外形與輸出側凸塊21之排列區域21a之外形相對應。即，兩者之外形係大致同一形狀，但於將異向導電性膜1A與IC晶片20重合之情形時，以連接用導電粒子配置區域4a覆蓋輸出側凸塊21之排列區域21a之方式，將連接用導電粒子配置區域4a形成為略大於輸出側凸塊21之排列區域21a。因此，連接用導電粒子配置區域4a與輸出側凸塊21之排列區域21a均沿著異向導電性膜1A之長邊方向延伸。
於對應IC晶片20之輸入側凸塊22之部位或對應側凸塊23之部位，亦與上述之對應輸出側凸塊21之部位同樣地，對應各凸塊22、23而形成3個導電粒子2排列成一列之粒子排列群3b、3c。
並且，對應輸入側凸塊22之粒子排列群3b沿著異向導電性膜1A之長邊方向F1排列成一列，藉此形成連接用導電粒子配置區域4b。
該連接用導電粒子配置區域4b之外形係對應輸入側凸塊22之排列區域22a之外形，以連接用導電粒子配置區域4b覆蓋輸入側凸塊22之排列區域22a之方式形成。
又，對應側凸塊23之粒子排列群3c於異向導電性膜1A之短邊方向F2排列而形成連接用導電粒子配置區域4c。連接用導電粒子配置區域4c之外形亦對應側凸塊23之排列區域23a之外形，以連接用導電粒子配置區域4c覆蓋側凸塊23之排列區域23a之方式形成。
如上所述，於該異向導電性膜1A中形成有導電粒子之排列態樣或排列位置不同之導電粒子配置區域(第2導電粒子配置區域)4a、4b、4c，該等導電粒子配置區域4a、4b、4c之外形係對應IC晶片20之凸塊之排列區域21a、22a、23a之外形而形成，因此可減少不參與連接之導電粒子之數量，藉此可抑制異向導電性膜之製造成本。
進而，於該異向導電性膜1A中，各導電粒子配置區域4a、4b、4c係由對應各凸塊21、22、23而配置之粒子排列群3a、3b、3c形成，因此可於確保連接之範圍內減少凸塊21、22、23所捕捉之導電粒子之數量。因此，可減少異向導電性膜1A所必需之合計之導電粒子之數量，藉此亦可抑制異向導電性膜之製造成本。
又，於確保連接之範圍內減少IC晶片之凸塊21、22、23所捕捉之導電粒子數量之情況可降低連接時以加壓工具施加於IC晶片之按壓力。因此，可使IC晶片對連接時之按壓力之容許極限所規定之凸塊個數密度增加，藉此可使每個IC晶片之凸塊之連接總面積變大。例如，對於通常之IC晶片而言，每個IC晶片之凸塊之連接總面積為5×106μm2左右，但可
將其設為1.5~3倍。藉此，可謀求IC晶片之進一步高積體化。
另一方面，於該異向導電性膜1A中，於對應IC晶片20之對準標記24之部位，由配置在矩形之四角與中央部之導電粒子2形成對位用導電粒子配置區域(第1導電粒子配置區域)4d。該對應對準標記24之對位用導電粒子配置區域4d係形成於與對應IC晶片20之端子之排列區域21a、22a、23a之連接用導電粒子配置區域4a、4b、4c不同的位置，雖不參與連接，但可用於異向導電性膜1A與IC晶片20之對位。再者，亦可於對位用導電粒子配置區域4d內進而配置導電粒子，而使該區域4d內之導電粒子之個數密度高於連接用導電粒子配置區域4a、4b、4c。
先前，IC晶片20之對準標記24形成為數十μm~數百μm之大小，使用CCD或雷射進行IC晶片與基板之對準，但於異向導電性膜中未形成對應IC晶片20之對準標記24之標記。其原因在於：於先前之異向導電性膜中，於其整面單分散或呈格子狀地配置有導電粒子，因此無需將異向導電性膜與基板或IC晶片以凸塊尺寸之精度進行貼合，使(用於對準之位置檢測)雷射光等透過異向導電性膜而進行IC晶片與基板之對準。
另一方面，於如本實施例之異向導電性膜1A般於確保連接之範圍內減少凸塊21、22、23所捕捉之導電粒子2之數量之情形時，存在必須以對應凸塊尺寸之精度將異向導電性膜1A與凸塊進行貼合，而必須於異向導電性膜1A設置對準標記之情況。
又，作為於異向導電性膜1A形成對準標記之方法，亦考慮將對應IC晶片20之對準標記24之大小者配置於絕緣接著劑層，但因異向導電性膜之製造步驟上之限制而較為困難。又，亦考慮藉由印刷等而直接
於絕緣接著劑層進行標記，但對準標記過小而實際上之標記之加工困難。
針對上述情況，若使用導電粒子之排列作為對準標記，則無需於異向導電性膜之製造步驟中追加新的步驟，又，於將所製造之異向導電性膜用於異向導電性連接之情形時，亦無特別限制，可將異向導電性膜中之導電粒子之配置與對應IC晶片之凸塊之基板側之電極的位置進行重合。因此，於本實施例之本發明之異向導電性膜1A中，形成有作為對準標記之對位用導電粒子配置區域4d。又，於如上述般藉由導電粒子2而於異向導電性膜1A形成對準標記之情形時，於異向導電性膜1A中，於確保連接之範圍內減少凸塊21、22、23所捕捉之導電粒子2之數量，故而異向導電性膜1A之穿透性較高。因此，亦可自基板側透視而進行對準作業。因此，可提高IC晶片側之對準標記之設計自由度，可將IC晶片側之對準標記設置於凸塊之形成區域之附近，從而提高對準精度。
作為對位用導電粒子配置區域4d之大小，並無特別限制，為了保證檢測精度，於COG用之本實施例之異向導電性膜1A中，較佳為100μm2以上且1mm2以下。再者，於FOG及FOB用之異向導電性膜，為了保持檢測精度，較佳為設為0.01mm2以上且9mm2以下。
另一方面，於該異向導電性膜1A中，對應IC晶片20之輸出側凸塊21之排列區域21a之導電粒子配置區域4a、與對應輸入側凸塊22之排列區域22a之導電粒子配置區域4b之間形成有未配置導電粒子之中央部區域5。又，於異向導電性膜1A之長邊方向F1週期性地重複形成有對應IC晶片20之凸塊之排列區域21a、22a、23a之上述導電粒子配置區域4a、4b、4c，於在異向導電性膜1A之長邊方向F1上鄰接之導電粒子配置區域
4c彼此之間形成有未配置導電粒子之緩衝區域6。
通常，異向導電性膜1A係捲繞成輥狀而保管，於抽出而使用時，緩衝區域6係為了於異向導電性膜1A之使用時，將捲繞成輥狀之異向導電性膜1A抽出，進行切割作業而使用。
關於緩衝區域6之異向導電性膜1A之長邊方向F1之長度，並無特別限制，作為一例，就提高異向導電性膜1A之抽出或切割等之作業性之方面而言，較佳為0.1mm以上，更佳為0.2mm以上。另一方面，於異向導電性膜1A之一個輥體，就確保較多之可助於連接之區域而言，較佳為10mm以下，更佳為3mm以下，進而更佳為1mm以下。
如上所述，根據該異向導電性膜1A，對應IC晶片20之凸塊之排列區域21a、22a、23a而形成有導電粒子配置區域4a、4b、4c，因此於導電粒子配置區域4a、4b、4c中可使導電粒子2之密度適當而提高凸塊中之導電粒子2之捕捉性，又，於對應無凸塊之區域之中央部區域5或緩衝區域6中，由於不存在導電粒子，故而可減少不參與連接之導電粒子。進而，於導電粒子配置區域4a、4b、4c中，形成有導電粒子2對應各凸塊排列而成之粒子排列群3a、3b、3c，因此可使凸塊21、22、23中之粒子捕捉性提高，而抑制於相鄰之凸塊間產生短路。
本發明之異向導電性膜可採用各種態樣。例如，亦可如圖2所示之異向導電性膜1B般，於其長邊方向F1週期性地重複形成與上述之異向導電性膜1A相同的對應IC晶片20之凸塊之排列區域之連接用導電粒子配置區域4a、4b、4c，且於異向導電性膜1B之短邊方向F2形成複數列之上述連接用導電粒子配置區域4a、4b、4c之重複列。該異向導電性膜1B
係於切縫線7之位置上被切縫而使用。
又，亦可如圖3所示之異向導電性膜1C般，將對應輸入側凸塊22之粒子排列群3b沿異向導電性膜1C之短邊方向F2進行延長，於切縫線7a進行異向導電性膜1C之切縫，亦可多留出延長之導電粒子之列之部分而於外側之切縫線7b進行切縫。藉此，即便於實際之切縫加工中切縫位置偏移，亦可使用切縫後之異向導電性膜。
亦可如圖4所示之異向導電性膜1D般，將用作對準標記之對位用導電粒子配置區域4d形成於沿著異向導電性膜1D之長邊方向F1之邊緣部之位置。用作對準標記之對位用導電粒子配置區域4d之形成配置可視形成於IC晶片之對準標記而適當變更。
再者，於本發明中，導電粒子配置區域內之導電粒子之配置並無特別限制。可如上述之異向導電性膜1A~1D般，導電粒子2形成粒子排列群3a、3b、3c，粒子排列群3a、3b、3c進行排列而形成導電粒子配置區域4a、4b、4c，亦可導電粒子無規則地集合而形成粒子群，該粒子群於導電粒子配置區域內進行排列，可於導電粒子配置區域內單獨之導電粒子呈格子狀地排列，亦可於導電粒子配置區域內導電粒子無規則地配置。關於導電粒子配置區域內之導電粒子之配置，就準確地進行對準之方面而言，較佳為形成導電粒子之集合至可辨識導電粒子配置區域之輪廓的程度。
於導電粒子配置區域內導電粒子形成粒子排列群之情形時，粒子排列群內鄰接之導電粒子之間隔可設為未達導電粒子之粒徑之1/4，亦可接觸。另一方面，鄰接之粒子排列群彼此之間隔較佳為設為導電粒子之粒徑之0.5倍以上。此處，導電粒子之粒徑係形成異向導電性膜1A
之導電粒子之平均徑。關於導電粒子之平均徑，就防止短路、及連接之端子間接合之穩定性之方面而言，較佳為1~30μm，更佳為1~10μm。
構成粒子排列群之導電粒子之數量可設為2個以上、較佳為3個以上。又，各粒子排列群可設為如上述之異向導電性膜1A之粒子排列群3a、3b、3c般相對於凸塊之長邊方向傾斜之一列直線狀，又，亦可將導電粒子2之排列設為橫貫一個凸塊21(22、23)之直線狀(圖5A)，亦可設為縱貫一個凸塊21(22、23)之直線狀(圖5B)，亦可針對一個凸塊21(22、23)設為複數列之直線狀之排列(圖5C)，亦可針對一個凸塊21(22、23)設為將導電粒子配置於三角形之頂點之形狀(圖5D)，亦可設為配置於四角形等之頂點之形狀(圖5E)。於如上述般將各粒子排列群之外形設為多角形之情形時，該多角形狀可為正三角形、正方形、長方形等，亦可為因一個以上之頂點突出等而變形之多角形狀或非對稱形狀。通常凸塊為矩形或圓形，因此不具有與其之相似性或類似性者即便於異向導電性連接之按壓時引起不規則之粒子偏移，亦可抑制端子中之導電粒子之捕捉性之降低。
又，構成粒子排列群之導電粒子可處於對應一個凸塊之區域內，亦可如圖6所示之異向導電性膜1E之粒子排列群3a、3b般以不被收納於一個凸塊21、22內而橫穿該凸塊之方式形成。再者，於圖6中，基於點之整面塗抹區域係表示以異向導電性膜1E連接之IC晶片之凸塊21、22或對準標記24。
又，粒子排列群中之導電粒子之排列方向可如圖6所示般設為異向導電性膜1E之長邊方向，亦可如圖7所示般設為異向導電性膜1F之短邊方向F2(即，各凸塊21、22之長邊方向)。進而，於凸塊之長邊相
對於導電粒徑充分長之情形時，亦可如圖7所示之異向導電性膜1F之粒子排列群3a般，將多於3個之導電粒子2於異向導電性膜之短邊方向F2(即，各凸塊21、22之長邊方向)進行排列。構成粒子排列群之導電粒子之配置可視凸塊本身之形狀、或IC晶片中之凸塊之配置狀況而適當決定。
又，關於粒子排列群之排列態樣，於凸塊之長邊相對於導電粒徑充分長之情形時，亦可如圖8A~圖8D所示般，將構成粒子排列群3之導電粒子2之外接形狀設為三角形以上之多角形，且將該粒子排列群3於凸塊21之長邊方向進行排列。該多角形之形狀可為正多角形，亦可為變形之多角形。
於該情形時，可如圖8B所示般，將粒子排列群3之導電粒子2所外接之多角形之各邊之朝向設為與異向導電性膜之長邊方向F1或短邊方向F2交叉之朝向。針對通常之矩形之凸塊21，如上述般設定導電粒子2所外接之多角形之各邊之朝向，藉此可使對異向導電性膜之對準偏移之容許量變大。
亦可如圖8C所示般，將由以跨過凸塊21之方式隔開之一對粒子排列群所構成之導電粒子單元(導電粒子4個)3n、與凸塊21上導電粒子鄰近之粒子排列群(導電粒子4個)3m進行排列。亦可使粒子排列群3之外接形狀之凸塊21之短邊方向的長度(異向導電性膜之長邊方向F1之長度)長於凸塊短邊方向之長度的粒子排列群3n、與同等以下之粒子排列群3m混合存在。再者，於同圖之態樣中，凸塊短邊方向之長度較短之矩形之粒子排列群3m的凸塊長邊方向之外接線Lm、與由凸塊短邊方向之長度較長之矩形之一對粒子排列群所構成之單元3n的凸塊長邊方向之內接線
Ln重合。藉此，即便於異向導電性連接時於異向導電性膜之長邊方向F1產生位置偏移，凸塊21亦可捕捉一定數量之導電粒子2。
亦可如圖8D所示般，使粒子排列群3之凸塊短邊方向之長度大於凸塊21之短邊方向之長度。若如圖8C及圖8D所示般，作為粒子排列群3，存在其凸塊短邊方向之長度大於凸塊21之短邊方向之長度者，則即便因膜之彎曲等而粒子排列群3相對於凸塊21之位置偏離所期望之位置，亦容易利用凸塊21捕捉導電粒子2。
為了提高導電粒子2之捕捉性，較佳為如圖9所示般，使構成粒子排列群3p之導電粒子之向沿異向導電性膜之長邊方向F1延伸之邊的投影寬度L1、與相對於該粒子排列群3p在異向導電性膜之短邊方向F2鄰接之粒子排列群3q之相同之投影寬度L2相同。
又，於如圖9所示般，將構成粒子排列群3之導電粒子2之外接形狀設為三角形之情形時，較佳為使該三角形之頂點向異向導電性膜之長邊側或短邊側突出。藉由使三角形之頂點向異向導電性膜之長邊側突出，而異向導電性膜之短邊方向F2之三角形之長度L3亦變得長於異向導電性膜之長邊方向F1之三角形之長度L4，若如此，則三角形之邊3x與凸塊21之邊緣21x相交成銳角，因此尤其是於微間距之情形時導電粒子之捕捉性提高。
又，粒子排列群3內之導電粒子2之排列於各粒子排列群3中可相同，亦可不同。於導電粒子2之排列不同之情形時，可有規則地進行變更。例如，如圖10所示般，構成粒子排列群3之導電粒子2為相同個數且外接形狀相同，但亦可使外接形狀之朝向不同者混合存在。作為粒子
排列群3，亦可將構成其之導電粒子數不同者有規則地重複排列。
圖11所示之異向導電性膜1G係於橫跨複數個凸塊21之粒子排列群3a中使導電粒子2相對於異向導電性膜之長邊方向F1傾斜排列者。就提高凸塊之粒子捕捉性之方面而言，粒子排列群中之導電粒子之排列較佳為相對於異向導電性膜1G之長邊方向傾斜。
又，圖11所示之異向導電性膜1G係以藉由粒子排列群3a於異向導電性膜之長邊方向F1進行排列而形成之導電粒子配置區域4a覆蓋IC晶片之輸出側凸塊之形成區域之方式而形成，且該導電粒子配置區域4a之外形之端部對應半導體晶片之對準標記24。因此，於該異向導電性膜1G中，未形成與對應IC晶片之凸塊之導電粒子之排列不同的對應IC晶片之對準標記24之導電粒子之排列。
如圖12所示之異向導電性膜1H般，橫跨複數個凸塊21、22之粒子排列群3a、3b亦可為將導電粒子2於異向導電性膜1H之長邊方向F1排列而成者。藉由將該粒子排列群3a、3b於異向導電性膜1H之短邊方向F2進行排列而形成導電粒子配置區域4a、4b。
再者，於任一態樣中，均較佳為以被一個凸塊捕捉之導電粒子之數量成為3個以上之方式配置導電粒子，進而較佳為設為10個以上。
又，於以橫穿一個凸塊之方式形成粒子排列群之情形時，粒子排列群中之鄰接之導電粒子之間隔未達導電粒子之粒徑之1/4時，就減少異向導電性連接後之短路之產生之方面而言，粒子排列群之異向導電性膜之長邊方向之長度(凸塊之短邊方向之長度)較佳為未達凸塊間距離之0.8倍，更佳為未達0.5倍。
另一方面，於將異向導電性膜用於FOG連接之情形時，亦將配置有複數個導電粒子之第1導電粒子配置區域；及導電粒子之排列態樣、排列位置或密度與第1導電粒子配置區域不同之第2導電粒子配置區域週期性地形成於異向導電性膜之長邊方向。即，將對位用導電粒子配置區域、與對應基板之端子排列區域之外形而形成之連接用導電粒子配置區域週期性地形成於異向導電性膜之長邊方向F1。例如，如圖13所示之異向導電性膜1I般，導電粒子2於異向導電性膜1I之短邊方向F2形成排列之粒子排列群3e作為對應基板之各端子的粒子排列群，將該粒子排列群3e於異向導電性膜1I之長邊方向F1進行排列而形成連接用導電粒子配置區域4e，而將該連接用導電粒子配置區域4e週期地形成於異向導電性膜1I之長邊方向F1。該連接用導電粒子配置區域4e之外形係對應基板中之端子之排列區域之外形。又，作為對應基板之對準標記24之異向導電性膜1I之對準標記，將對位用導電粒子配置區域4d週期性地形成於異向導電性膜1I之長邊方向。
亦可如圖14所示之異向導電性膜1J般，將導電粒子2於異向導電性膜1H之長邊方向F1進行排列而形成粒子排列群3e，將該粒子排列群3e於異向導電性膜1J之短邊方向F2進行排列而形成導電粒子配置區域4e，將該導電粒子配置區域4e週期性地形成於異向導電性膜1H之長邊方向F1。該導電粒子配置區域4e之外形亦對應基板中之端子之排列區域之外形。
於該等異向導電性膜1I、1J中形成有用以與形成於玻璃基板或軟性印刷配線板之對準標記24進行對位的導電粒子配置區域4d，但於
將異向導電性膜1I、1J、與玻璃基板或軟性印刷配線板進行對位而重合之情形時，亦可藉由以導電粒子配置區域4e之端部與對準標記24重合之方式形成而省略對位用導電粒子配置區域4d之形成，從而將導電粒子配置區域4e之端部用作異向導電性膜側之對準標記。
又，存在於電子零件之凸塊排列內，雖與電子零件間之連接無關，但可自壓痕檢查異向導電性連接時之熱壓接條件之方式設置有虛設凸塊之情況，此外，亦存在與微間距之凸塊排列一起設置有相對較大尺寸之輸入輸出用凸塊之情況。因此，亦可將對應虛設凸塊或相對較大尺寸之凸塊之導電粒子配置區域設置於異向導電性膜，而使其代替對準標記。
如上所述，構成粒子排列群之導電粒子可採用各種配置，於可確保連接之範圍內減少各凸塊所捕捉之導電粒子數量之情形時，較佳為根據異向導電性連接時之構成異向導電性膜之絕緣接著劑層之樹脂的流動、膜、基板、或IC晶片之彎曲等，而針對各凸塊適當地配置導電粒子。
本發明中，導電粒子配置區域中之導電粒子2之密度並無特別限制，可視對象物而適當設定，可設為較佳為10個/mm2以上、更佳為1000個/mm2以上、進而較佳為1000個/mm2以上、尤佳為2000個/mm2以上。另一方面，上限係根據連接對象物之條件而變更，因此無特別限制，但例如於粒子排列群中使導電粒子連結而進行配置之情形時、或者於對應對準標記或虛設凸塊等而高密度地配置導電粒子之情形等，導電粒子2之密度可設為250000個/mm2以下。通常較佳為100000個/mm2以下，更佳為50000個/mm2以下。該粒子密度係藉由導電粒子2之粒徑與排列態樣而適當調整。
本發明中，關於導電粒子2本身之構成或絕緣接著劑層10之層構成或構成樹脂，可採用各種態樣。
即，作為導電粒子2，可自公知之異向導電性膜所使用者中適當選擇使用。例如，可列舉：鎳、鈷、銀、銅、金、鈀等金屬粒子、金屬被覆樹脂粒子等。亦可併用2種以上。
作為絕緣接著劑層10，可適當採用公知之異向導電性膜所使用之絕緣性樹脂層。例如可使用含有丙烯酸酯化合物與光自由基聚合起始劑之光自由基聚合型樹脂層、含有丙烯酸酯化合物與熱自由基聚合起始劑之熱自由基聚合型樹脂層、含有環氧化合物與熱陽離子聚合起始劑之熱陽離子聚合型樹脂層、含有環氧化合物與熱陰離子聚合起始劑之熱陰離子聚合型樹脂層等。該等樹脂層可視需要，設為各自聚合而成者。又，亦可由複數層樹脂層形成絕緣接著劑層10。
亦可視需要，向絕緣接著劑層10添加二氧化矽微粒子、氧化鋁、氫氧化鋁等絕緣性填料。關於絕緣性填料之調配量，較佳為相對於形成絕緣接著劑層之樹脂100質量份，設為3~40質量份。藉此，即便於異向導電性連接時絕緣接著劑層10熔融，亦可抑制導電粒子2於熔融之樹脂中不必要之移動。
作為絕緣接著劑層整體之最低熔融黏度，較佳為100~10000Pa．s，更佳為500~5000Pa．s，尤佳為1000~3000Pa．s。若在該範圍，則可將導電粒子精密地配置於絕緣接著劑層10，且可防止由於異向導電性連接時之壓入而樹脂流動對導電粒子之捕捉性帶來阻礙。關於最低熔融黏度之測定，可使用流變計(TA公司製造之ARES)，於升溫速度5℃/min、測定溫
度範圍50~200℃、振動頻率1Hz之條件下求出。
作為以上述配置將導電粒子2固定於絕緣接著劑層10之方法，只要利用機械加工或雷射加工、光微影法等公知之方法製作具有對應導電粒子2之配置之凹陷之模具，將導電粒子裝入該模具中，於其上填充絕緣接著劑層形成用組成物，使該絕緣接著劑層形成用組成物硬化，自模具取出即可。亦可自此種模具，進而以剛性較低之材質製作模具。
又，為了於絕緣接著劑層10將導電粒子2設置成上述配置，亦可為如下方法：於絕緣接著劑層形成組成物層之上設置以特定配置形成有貫通孔之構件，自其上供給導電粒子2，使之通過貫通孔等。
於使用本發明之異向導電性膜，而將FPC、剛性基板、陶瓷基板、塑膠基板、玻璃基板等第1電子零件之連接端子、與IC晶片、IC模組、FPC等第2電子零件之連接端子進行異向導電性連接之情形時，例如使異向導電性膜1A之長邊方向F1、與第1電子零件或第2電子零件之連接端子之短邊方向重合，進而藉由使用CCD等之圖像檢測等而使兩者之對準標記重合，並進行加熱加壓。又，亦可應用光硬化而進行連接。又，亦可將IC晶片或IC模組進行堆疊而將第2電子零件彼此進行異向導電性連接。以上述方式獲得之連接結構體亦為本發明之一部分。
本發明亦包含以上述方式進行了異向導電性連接之第1電子零件與第2電子零件之連接結構體。
以下，基於實施例，而對本發明具體地進行說明。
實施例1~4、比較例1
(1)FOG連接用之異向導電性膜之製造
製備含有苯氧基樹脂(熱塑性樹脂)(新日鐵住金(股)，YP-50)60份、環氧樹脂(熱硬化性樹脂)(三菱化學(股)，jER828)40份、陽離子系硬化劑(三新化學工業(股)，SI-60L)2份之絕緣性樹脂的混合溶液，將其塗佈於膜厚50μm之PET膜上，於80℃之烘箱中乾燥5分鐘，而於PET膜上形成厚度20μm之黏著層。
另一方面，對應進行FOG連接之基板之電極端子之配置，而製作凸部週期性地具有特定之配置密度之排列圖案之模具(實施例1~4)或凸部以特定之配置密度無規則配置之模具(比較例1)，使公知之透明性樹脂之顆粒以熔融之狀態流入該模具中，進行冷卻而使之凝固，藉此形成凹部為格子狀之圖案之樹脂模具。向該樹脂模具之凹部填充導電粒子(積水化學工業(股)，AUL704，粒徑4μm)，於其上覆蓋上述絕緣性樹脂之黏著層，藉由紫外線硬化而使該絕緣性樹脂所含有之硬化性樹脂硬化。然後，自模具剝離絕緣性樹脂，而製造表1所示之實施例及比較例之異向導電性膜。
此處，進行FOG連接之軟性印刷基板係設為如下者：電極之端子寬度20μm，端子長度1mm，端子間間隙20μm，且相當於IC晶片之凸塊密度之端子之密度每1mm2有25根。
玻璃基板係使用ITO β玻璃。
又，於實施例1中，每個電極端子(20μm×1mm)以收納於該電極端子內之方式配置10個導電粒子，且以於電極端子間不存在導電粒子之方式週期性地形成粒子排列群。
實施例2中，每個電極端子(20μm×1mm)配置14個導電粒子，且以於電極端子間不存在導電粒子之方式週期性地形成粒子排列群。於該情形時，於各電極端子中使導電粒子向該端子寬度方向伸出1個導電粒徑量。
實施例3中，將導電粒子於粒子間距離4μm之四方格子中於端子短邊方向排列成2列且於端子長邊方向排列成40~42列之粒子排列群以配置於電極端子上的方式週期性地形成粒子排列群。藉此，處於對應25根電極端子之導電粒子配置區域(包括端子間區域)(1mm2)中之導電粒子的合計成為2080個。
實施例4中，針對各電極端子，形成與實施例3大致相同之四方格子之粒子排列群，且於端子短邊方向排列成4列，於端子長邊方向排列成20~24列之粒子排列群。於該情形時，粒子排列群之端子短邊方向之長度超出端子寬度(端子之短邊方向之長度)。藉此，處於對應25根電極端子之導電粒子配置區域(包括端子間)(1mm2)中之導電粒子的合計成為2130個。
比較例1中，將導電粒子以導電粒子個數密度成為5000個/mm2之方式無規則地進行配置。
(2)導通評價
以下述方式，分別對實施例1~4及比較例1之異向導電性膜之(a)初期導通電阻、(b)導通可靠性、(c)短路產生率進行評價。將結果示於表1。
(a)初期導通電阻
將實施例1~4及比較例1之異向導電性膜夾於上述之軟性印刷基板與
玻璃基板之間，進行加熱加壓(180℃、5MPa、5秒)而獲得各評價用連接物，對該等評價用連接物之導通電阻進行測定。
於該情形時，軟性印刷基板、異向導電性膜及玻璃基板之對位係一面使用實體顯微鏡一面以人工作業進行。
(b)導通可靠性
將(a)初期導通電阻之評價用連接物於溫度85℃、濕度85%RH之恆溫槽中放置500小時，以與(a)相同之方式測定其導通電阻。再者，若該導通電阻為5Ω以上，則就已連接之電子零件之實用上之導通穩定性的方面而言欠佳。
(c)短路產生率
準備以下之IC(7.5μm間隙之梳齒TEG(test element group))作為短路產生率之評價用IC。
外徑 1.5×13mm
厚度 0.5mm
凸塊規格鍍金，高度15μm，尺寸25×140μm，凸塊間距離7.5μm
將各實施例及比較例之異向導電性膜夾於短路產生率之評價用IC、與對應該評價用IC之圖案之玻璃基板之間，於與(a)相同之連接條件下進行加熱加壓而獲得連接物，求出該連接物之短路產生率。短路產生率係以「短路之產生數/7.5μm間隙總數」算出。若短路產生率為50ppm以上，則就製造實用上之連接結構體之方面而言欠佳。
自表1可知，實施例1~4之異向導電性膜之導電粒子配置區域中之導電粒子之個數密度低於比較例1，但具有與比較例1相同之導通特性，可廉價地製造導通特性較佳之異向導電性膜。再者，即便於實施例3中於膜之長邊方向有意錯開8μm，於實施例4中於膜之長邊方向有意錯開16μm左右而進行貼合併以相同方式進行連接，亦可獲得大致相同之結果。
於實施例1~4中，向絕緣性樹脂100份追加二氧化矽填料(二氧化矽微粒子，Aerosil RY200，日本Aerosil(股))20份，以相同方式製造異向導電性膜並進行導通評價，結果均良好。
實施例5~9、比較例2
(1)COG連接用之異向導電性膜之製造
以與實施例1相同之方式，使用苯氧基樹脂(熱塑性樹脂)(新日鐵住金(股)，YP-50)60份、環氧樹脂(熱硬化性樹脂)(三菱化學(股)，jER828)40份、陽離子系硬化劑(三新化學工業(股)，SI-60L)2份，而於PET膜上形成厚度20μm之黏著層。
另一方面，對應進行COG連接之IC晶片之凸塊配置，而製作凸部週期性地具有特定之配置密度之排列圖案之模具(實施例5~9)或凸部為四方格子(格子間距8μm)之模具(比較例2)，使公知之透明性
樹脂之顆粒以熔融之狀態流入該模具中，進行冷卻而使之凝固，藉此形成凹部為格子狀之圖案之樹脂模具。向該樹脂模具之凹部填充導電粒子(積水化學工業(股)，AUL704，粒徑4μm)，於其上覆蓋上述之絕緣性樹脂之黏著層，藉由紫外線硬化而使該絕緣性樹脂所含有之硬化性樹脂硬化。然後，自模具剝離絕緣性樹脂，而製造表2所示之實施例及比較例之異向導電性膜。
此處，關於進行COG連接之IC晶片與玻璃基板，其等之端子圖案對應，尺寸係如以下所示。
IC晶片
外形 0.7×20mm
厚度 0.2mm
凸塊規格鍍金，高度12μm，尺寸15×100μm，凸塊間間隙13μm，凸塊個數1300個(於IC晶片之長邊之對向邊分別有650個)
於實施例5~9中，僅於對應IC晶片之凸塊之區域以表2所示之導電粒子之配置圖案形成粒子排列群，並使該粒子排列群於凸塊之短邊方向進行排列，藉此於對應IC晶片之凸塊形成區域之區域形成如表2所示之粒子排列群所構成之導電粒子配置區域。於比較例2中，將導電粒子以粒子間距離4μm之四方格子排列配置於IC晶片之凸塊形成面之整面。又，於實施例5~9中，依據作為對準標記之100μm×100μm之外形，以四方格子中一邊12個且12列(合計144個)之方式形成導電粒子配置區域。
再者，表2中之導電粒子個數係存在於IC晶片之凸塊形成區域((14μm+13μm)×100μm×650×2=3.64mm2)中之導電粒子數。
玻璃基板
玻璃材質 Corning公司製造
外徑 30×50mm
厚度 0.5mm
電極 ITO配線
(2)導通評價
以下述方式，分別對實施例5~9及比較例2之異向導電性膜之(a)初期導通電阻、(b)導通可靠性、(c)短路產生率進行評價。將結果示於表2。
(a)初期導通電阻
將實施例5~9及比較例2之異向導電性膜夾於上述之IC晶片與對應其之玻璃基板之間，進行加熱加壓(180℃，80MPa，5秒)而獲得各評價用連接物，對該評價用連接物之導通電阻進行測定。
於該情形時，關於玻璃基板及異向導電性膜之對位，首先，將對應IC晶片之對準標記之標記(100μm×100μm)設置於玻璃基板。其次，一面利用實體顯微鏡確認該設置於玻璃基板之標記，一面以人工作業進行玻璃基板與異向導電性膜之對位，而進行預貼合。該預貼合係以60℃、2Mpa、1秒進行。然後，將預貼合於玻璃基板之異向導電性膜與IC晶片進行對位，進行加熱加壓而連接IC晶片。該IC晶片之連接係使用倒裝芯片接合機FC1000(TORAY ENGINEERING(股))。
(b)導通可靠性
以與實施例1相同之方式對短路導通可靠性進行測定。若該導通電阻為5Ω以上，則就已連接之電子零件之實用上之導通穩定性的方面而言欠
佳。
(c)短路產生率
以與實施例1相同之方式對短路產生率進行評價。若短路產生率為50ppm以上，則就製造實用上之連接結構體之方面而言欠佳。
自表2可知，實施例5~9之異向導電性膜之處於IC晶片之凸塊形成區域(包括凸塊間間隙)中之導電粒子的個數少於比較例2，但具有與比較例2相同之導通特性，可廉價地製造導通特性較佳之異向導電性膜。
實施例10~14
實施例5~9中，向絕緣性樹脂100份追加二氧化矽填料(二氧化矽微粒子，Aerosil RY200，日本Aerosil(股))20份，以與實施例5~9相同之方式製造異向導電性膜，並進行導通評價。其結果為，均良好。
實施例15~19
實施例5~9中，省略對準標記之形成，除此以外，以與實施例5~9相同之方式製造異向導電性膜，並進行導通評價。其結果為，與實施例5~9相比，對準需要時間，但導通評價良好。
實施例20~24
實施例5~9中，於初期導通電阻之評價時，對異向導電性膜之導電粒子配置區域與IC晶片之凸塊形成區域略微錯開而重合者進行加熱加壓，藉此獲得評價用連接物。可根據該評價用連接物之導通電阻之評價確認下述情況。即，可知於實施例20(實施例5之導電粒子配置)中，即便導電粒子群於矩形之凸塊之寬度方向偏離1個粒徑量，亦可連接。
實施例21(實施例6之導電粒子配置)中，可知即便導電粒子群之中心自凸塊寬度之中心於凸塊寬方向偏離凸塊寬度之30%(4.5μm)，亦可連接。
實施例22(實施例7之導電粒子配置)中，可知若配置成
矩形之導電粒子群之長邊中之任一邊在凸塊寬度內，則即便導電粒子群於凸塊寬度方向偏移2個導電粒徑量，亦可連接。
實施例23(實施例8之導電粒子配置)中，可知即便配置成矩形之導電粒子群之中心相對於凸塊寬度之中心於凸塊寬度方向偏移3個導電粒徑量，亦可連接。
實施例24(實施例9之導電粒子配置)中，可知即便配置成矩形之導電粒子群之中心相對於凸塊寬度之中心於凸塊寬度方向偏離3個導電粒徑量，亦可連接。再者，受到按壓之導電粒子之狀態較實施例8良好。
實施例25~29
實施例15中，將對應1個凸塊之導電粒子之配置設為圖8A~圖8D及圖10所示之粒子排列群3之排列，以與實施例15相同之方式進行導通評價。於該情形時，凸塊之大小係與實施例15同樣地為15μm×100μm，凸塊間間隙為13μm，關於每個凸塊之導電粒子之捕捉數，於圖8A之態樣中為12個，於圖8B之態樣中為16個，於圖8C之態樣中為12個，於圖8D之態樣中為15個，於圖10之態樣中為16個。該等中均獲得良好之連接狀態。
Claims (14)
- 一種異向導電性膜，其含有絕緣接著劑層、與配置於該絕緣接著劑層之導電粒子，具有對應以異向導電性膜連接之電子零件之端子之排列區域外形而形成之導電粒子配置區域(以下，亦稱為連接用導電粒子配置區域)，且該導電粒子配置區域週期性地形成於異向導電性膜之長邊方向。
- 如申請專利範圍第1項之異向導電性膜，其於相鄰之連接用導電粒子配置區域之間具有未配置導電粒子之緩衝區域。
- 如申請專利範圍第1或2項之異向導電性膜，其具有導電粒子配置區域，該導電粒子配置區域係用作為異向導電性連接之端子與異向導電性膜之對位之對準標記(以下，亦稱為對位用導電粒子配置區域)。
- 如申請專利範圍第1或2項之異向導電性膜，其中，對位用導電粒子配置區域與連接用導電粒子配置區域係分開形成。
- 如申請專利範圍第1或2項之異向導電性膜，其中，對位用導電粒子配置區域係與連接用導電粒子配置區域重疊而形成。
- 如申請專利範圍第1或2項之異向導電性膜，其中，於連接用導電粒子配置區域排列有由複數個導電粒子形成之粒子排列群。
- 如申請專利範圍第1或2項之異向導電性膜，其中，於連接用導電粒子配置區域，以異向導電性膜連接之電子零件之每個凸塊配置有3個以上之導電粒子。
- 如申請專利範圍第1或2項之異向導電性膜，其中，複數個連接用導電粒子配置區域分別週期性地形成於異向導電性膜之長邊方向。
- 如申請專利範圍第1或2項之異向導電性膜，其中，沿著異向導電性膜之長邊方向並列形成有連接用導電粒子配置區域。
- 一種異向導電性膜，其含有絕緣接著劑層、與配置於該絕緣接著劑層之導電粒子，具有配置有複數個導電粒子之第1導電粒子配置區域；及導電粒子之排列態樣、排列位置或密度與第1導電粒子配置區域不同之第2導電粒子配置區域，且第1導電粒子配置區域及第2導電粒子排列區域週期性地形成於異向導電性膜之長邊方向。
- 如申請專利範圍第10項之異向導電性膜，其中，於在異向導電性膜之長邊方向相鄰之第2導電粒子配置區域之間具有未配置導電粒子之緩衝區域。
- 如申請專利範圍第10或11項之異向導電性膜，其中，第1導電粒子配置區域為對位用導電粒子配置區域。
- 如申請專利範圍第10或11項之異向導電性膜，其中，第2導電粒子配置區域為連接用導電粒子配置區域。
- 一種連接結構體，其利用申請專利範圍第1至13項中任一項之異向導電性膜將第1電子零件與第2電子零件異向導電性連接。
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|---|---|---|---|---|
| CN101512840A (zh) | 2006-08-29 | 2009-08-19 | 日立化成工业株式会社 | 各向异性导电带及其制造方法以及使用其的连接结构体和电路部件的连接方法 |
| CN101681855A (zh) | 2007-05-24 | 2010-03-24 | 索尼化学&信息部件株式会社 | 电气装置、连接方法及粘接膜 |
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