WO1998007216A1 - Film conducteur anisotrope et procede de fabrication - Google Patents

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WO1998007216A1
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anisotropic conductive
conductive film
region
film
wire
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PCT/JP1997/002750
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Yuji Hotta
Amane Mochizuki
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Nitto Denko Corporation
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    • Y10T29/49211—Contact or terminal manufacturing by assembling plural parts with bonding of fused material

Definitions

  • the present invention relates to an anisotropic conductive film, and more particularly, to an anisotropic conductive film suitably used for connecting a semiconductor device to a substrate.
  • anisotropic conductive films have begun to be used for connecting a plurality of conductor patterns formed on a substrate to the conductor patterns or IC, LSI connected thereto.
  • An anisotropic conductive film is a film that has electrical conductivity only in one direction but is electrically insulated in the other direction.
  • Methods for producing an anisotropic conductive film include a method in which conductive fine particles are dispersed in an adhesive film, and a method in which a through hole is provided in the adhesive film and metal is filled in the through hole by plating. Have been.
  • the anisotropic conductive film produced by the former method can be manufactured at low cost.
  • the conductive fine particles are mixed into the adhesive film by dispersion, the narrow pitch electric There is a disadvantage that connection is not reliable.
  • An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, to enable electrical connection at a narrow pitch, and to have a strength characteristic in a film surface direction which has not been achieved in the past.
  • An object of the present invention is to provide an anisotropic conductive film capable of improving adhesiveness and to provide a preferable production method thereof. The purpose of this is to form a coating layer on a thin metal wire using an insulating material, roll this around a core material, and then heat and / or press to fuse the coating layers together and Z or crimp. This has been achieved by a manufacturing method in which a blade is inserted in the width direction of the roll.
  • the anisotropic conductive film of the present invention has the following features.
  • a plurality of conductive paths made of a conductive material are arranged in a film substrate made of a first insulating material in a state in which they are insulated from each other and penetrate the film substrate in a thickness direction.
  • the conduction path is one in which both ends are exposed on the front and back surfaces of the film substrate, and the surface excluding the exposed both ends is covered with the second material, and the first insulation material and the second insulation material are covered by the second material.
  • An anisotropic conductive film, wherein at least one of the materials is an adhesive material.
  • a plurality of conductive paths made of a conductive material are arranged in a state of being insulated from each other and penetrating the film substrate in a thickness direction.
  • Each conductive path has both ends exposed on the front and back surfaces of the film substrate, and the coefficient of linear expansion of the anisotropic conductive film is 2 to 100 ppm. .
  • a coating layer made of the second material is formed on the thin metal wire, and a coating layer made of the first insulating material is further formed to form an insulated conductor.
  • the first insulating material and the second material are combined. At least one of which is an adhesive material; a step of winding the insulated conductor in a roll around a core material; and heating and Z or pressing the roll to fuse the coating layers made of the first insulating material. And a step of cutting the roll-shaped material into a predetermined film thickness with a plane intersecting at an angle with the wound insulated conductive wire as a cross section.
  • Region B A region made of an insulating material and having a shape including a rectangle of 0.2 mm x 1 mm and having no conductive path in the region.
  • the region B is provided so as to surround the outer periphery of the region A, and the shape of the region B is any of a circle, an ellipse, a regular polygon, a rectangle, a rhombus, and a trapezoid. 10) Anisotropic conductive film described.
  • the anisotropic conductive film is formed by winding an insulated conductor around a core material to form a roll, and heating and applying or pressing the roll to fuse the coating layers of the wound insulated conductor.
  • the roll-shaped material is cut to a predetermined film thickness with a plane crossing at an angle with the wound insulated conductor as a cross section. And the part of the core material cut together with the insulated conductor is used as a part of the product without being removed.
  • the anisotropic conductive film according to any one of the above (9) to (11), wherein a portion of the core material is the region B.
  • the production method of the present invention has the following features.
  • a method for producing an anisotropic conductive film comprising at least the following steps (1) to (3).
  • a process of winding an insulated conductor in which at least one coating layer made of an insulating material is provided on a wire made of a conductive material, in a roll shape around a core material.
  • step 2 While winding in the above step 2 or after the completion of the above step 2, heating and / or pressurization of the coil-shaped winding coil is carried out so that the adjacent insulated conductor between the layers and between the layers of the winding coil is formed.
  • a step of forming a wound coil block by fusing and crimping or crimping the coating layers together to form a wound coil block.
  • the above step (3) is a step of cutting the core of the wound wire together with the cutting of the wire, and the cut core is formed into a product without being removed from the cut wire.
  • FIG. 1 is a schematic view showing an example of the anisotropic conductive film according to the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic view showing another example of the anisotropic conductive film according to the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing an embodiment of the end of the conduction path.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing the angle of the conduction path with respect to the film surface.
  • FIG. 5 is a schematic view showing another preferred embodiment of the anisotropic conductive film according to the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of the shape of the region B of the anisotropic conductive film according to the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example of an arrangement relationship between the area A and the area B.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an example of an arrangement relationship between the area A and the area B.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a preferred method of manufacturing an anisotropic conductive film according to the present invention
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a preferable method of manufacturing an anisotropic conductive film according to the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram showing a state in which a semiconductor element is connected to a circuit board by an anisotropic conductive film obtained by the invention and a conventional technique.
  • FIG. 1 is a schematic view showing an example of the anisotropic conductive film according to the present invention.
  • Fig. 1 (a) is a view when the film surface is viewed.
  • FIG. 1B is a partially enlarged view of the X-X cross section of the anisotropic conductive film shown in FIG. 1A.
  • the cover layer 3 is formed of the second material on the body side surface of the conduction path 2. At least one of the first insulating material and the second material is an adhesive material.
  • FIG. 2, c Figure 2 is a schematic view showing another example of the anisotropic conductive film (a) according to the present invention, similar to FIG. 1 (a), be a drawing when viewed film surface
  • FIG. 2 (b) is a partially enlarged view of the Y-Y cross section of the anisotropic conductive film shown in FIG. 2 (a).
  • a film substrate 1 made of a first insulating material a plurality of conductive paths 2 made of a conductive material are insulated from each other, and thus penetrated the film substrate 1 in the thickness direction. Both ends of each conductive path are exposed on the front and back surfaces of the film substrate.
  • this embodiment is the same as the embodiment in FIG. 1, but the embodiment in FIG. 2 does not cover the side surface of the body of each conduction path with the second material, and the linear expansion coefficient of the anisotropic conductive film is small. It is characterized by being limited to 2 to 100 ppm.
  • Examples of the first insulating material in the embodiments shown in FIGS. 1 and 2 include a known material used for a film substrate of an anisotropic conductive film, and the anisotropic conductive film of the present invention comprises a printed substrate and a semiconductor. Since it is used for bonding elements, a material having adhesive properties is preferable. As the material having an adhesive property, a known adhesive material may be used regardless of a thermosetting resin or a thermoplastic resin.
  • the term “adhesive material” refers to a material that exhibits adhesiveness as it is or does not exhibit adhesiveness as it is, but can be adhered by heating and Z or pressing.
  • thermoplastic resin that is fused and / or pressed by heating and Z or pressure, or a thermosetting resin that is cured by heating.
  • thermoplastic polyimide resin epoxy resin, polyetherimide resin, polyamide resin, silicone resin, phenoxy resin, acrylic resin, polycarboimide resin, fluorine resin, polyester resin, polyurethane resin, etc. It is appropriately selected according to the purpose. These resins may be used alone or in combination of two or more. In the bonding between the circuit board and the semiconductor element by the anisotropic conductive film of the present invention, when an adhesive thermoplastic resin is used as the first insulating material, rework is possible.
  • thermosetting resin When an adhesive thermosetting resin is used as a material, there is an advantage that the bonding reliability at high temperatures is improved. Therefore, selection between a thermoplastic resin and a thermosetting resin is appropriately determined according to the use of the anisotropic conductive film of the present invention.
  • the charge for example, S i 0 2, A l 2 0 3, as a soluble plasticizer, for example, TCP (tricresyl phosphate), DOP (phthalate Jioku chill), as a rubber material, for example, NBS (acrylonitrile Butadiene rubber), SBS (polystyrene-polybutylene-polystyrene) and the like.
  • the conduction path arranged in the film substrate is made of a conductive material.
  • the conductive material include known materials. Examples of such materials include metal materials such as copper, gold, aluminum, and nickel, and organic materials such as polyimide resin, epoxy resin, acrylic resin, and fluororesin. Mixtures and the like are listed.
  • This conductive material is appropriately selected depending on the application of the film of the present invention, but is preferably a metal material in terms of electrical characteristics, and particularly preferably a good conductor metal such as gold or copper.
  • the conductive paths are arranged in a state where they are insulated from each other and penetrate the film substrate 1 in the thickness direction. It is necessary that both ends 4 of each conductive path 2 be exposed on the front and back surfaces of the film substrate 1.
  • the “state insulated from each other” means a state in which the conductive paths are independent of each other in the film substrate without contacting each other, and the size and number of the conductive paths in the film substrate are anisotropic in the present invention. It is appropriately selected according to the use of the conductive film. For example, when the shape of the conduction path is a columnar shape as shown in FIGS.
  • the diameter is about 100 to 100 ⁇ m and the pitch is 1 It is preferable that they are arranged at about 0 to 100 m. If each conductive path is too small or the number is too small, the conductivity will be poor. Conversely, if each conductive path is too large or too many, the strength of the film of the present invention will be poor and the connection pitch will be reduced. It is not preferable because it cannot be handled.
  • the shape of the cross section perpendicular to the axis of the conduction path 2 may be any shape as long as the above conditions are satisfied, and may be a columnar shape as shown in FIGS. In the embodiment of FIG. 1, the conductive path 2 is covered with a coating layer 3 made of a second material on the surface excluding the exposed both ends 4.
  • the second material is not particularly limited as long as it is various organic materials known as electronic materials, and may be either insulating or non-insulating.
  • the same as the above-described first insulating material may be used, and various fillers, plasticizers, and the like described for the first insulating material or a rubber material may be added thereto.
  • the second material is used as a combination that is different from the first insulating material.
  • the non-insulating material include polyimide resin, polyamide imide resin, epoxy resin, polyester resin, and the like.
  • the anisotropic conductive film of the present invention is a film used for bonding a circuit board and a semiconductor element
  • at least one of the first insulating material and the second material is an adhesive material. It is preferable that both materials are adhesive materials from the viewpoint that the adhesiveness is good.
  • various fillers, plasticizers, and rubber materials similar to those for the film substrate can be added to the second material.
  • the adhesion between the film substrate 1 and the conductive path 2 is covered with the coating layer 3, the adhesion between the film substrate 1 and the conductive path 2, the strength of the obtained anisotropic conductive film, heat resistance, dielectric properties, etc. Is improved. These can be achieved by appropriately selecting the first insulating material and the second material.
  • a polyether imide resin as the first insulating material and a polyamide resin as the second material.
  • a polyimide resin as the first insulating material and an epoxy resin as the second material.
  • a polyimide resin or a polycarboimide resin is used as the first insulating material, and a polyester resin is used as the second material.
  • a polyurethane resin It is preferable to select a polyurethane resin.
  • a fluororesin as the first insulating material and a polycarbonate resin as the second material.
  • the elastic modulus of the anisotropic conductive film as a whole in the embodiments of FIGS. 1 and 2 is preferably 1 from the viewpoint that stress generated by connection with a semiconductor element or the like or expansion and contraction due to temperature change after connection is reduced. 2200 mPa, more preferably 100-200 mPa. Therefore, the elastic modulus of the first insulating material is preferably 1 to 2000 MPa, and more preferably 10 to 2000 MPa.
  • the elastic modulus of the second material is preferably ⁇ to 300 from the viewpoint of stress relaxation. It is more preferably 100 MPa, more preferably 100 to 200 MPa.
  • This elastic modulus is obtained by measuring the elastic modulus at 125 ° C. with a viscoelasticity measuring device.
  • the elastic modulus of the first insulating material and the elastic modulus of the second material are different from each other by 10 times or more.
  • the elastic modulus differs by 10 times or more, the stress in the film of the present invention can be reduced, and the reliability of the film can be improved.
  • Either of these elastic moduli may be high, but from the viewpoint of stress relaxation, the elastic modulus of the first insulating material is preferably 10 times or more the elastic modulus of the second material.
  • thermoplastic polyimide resin 1000 to 500 MPa
  • epoxy resin 300 to 2000 MPa
  • 100 to 100 MPa for polyamide resin 100 to 100 MPa for silicone resin
  • Acryl resin is 100 to 100MPa
  • Polycarpoimide resin is 200 to 400MPa
  • Fluoro resin is 0.5 to 100MPa.
  • MPa 100 to 100 for polyester resin MPa, 100 to 300 for polyurethane resin It is about Pa.
  • the elastic modulus of the anisotropic conductive film in the above range in order to set the elastic modulus of the anisotropic conductive film in the above range, a method by selecting the above materials and adding a filler, a rubber material, or the like is adopted. .
  • the above-mentioned fillers and rubber materials are used.
  • the material to be used is a thermosetting resin, a method of selecting curing conditions is also employed.
  • the anisotropic conductive film of the present invention has a coefficient of linear expansion of preferably 2 to 100 ppm, more preferably 16 to 50 ppm. When the coefficient of linear expansion is less than 2 ppm, the film is hard and brittle, and when it exceeds 100 ppm, the dimensional stability is poor.
  • This coefficient of linear expansion is determined as an average coefficient of linear expansion at 25 ° C to 125 ° C by a TMA measuring device.
  • the anisotropic conductive film of the present invention preferably has a thickness of 25 to 200 m, more preferably 50 to 100 / zm.
  • the thickness is less than 25 zm, the adhesive strength of the anisotropic conductive film tends to be inferior.
  • the thickness exceeds 200 / m, the connection resistance increases, which is not preferable in terms of electrical reliability.
  • the anisotropic conductive film of the present invention at least one end of at least one conductive path may be projected or depressed from the surface of the film substrate.
  • the anisotropic conductive film is suitable for, for example, mounting of semiconductor elements, connection of a flexible substrate, and various connectors.
  • the shape of the end of the conduction path is the same as the end face of the film surface as shown in FIG. 1 (b). It may be protruding as shown in b) and (c) or may be depressed as shown in Fig. 3 (a). In addition, for each conduction path, only one or both may protrude or may be depressed. Further, all or a specific portion of one surface of the film substrate may protrude, and all or a specific portion of the other surface may be depressed. When the end of the conduction path protrudes from the surface of the film substrate, the shape of the protruding part is shown in Fig. 3 (c).
  • both the film substrate portion and the covering layer are selectively used.
  • the organic solvent is appropriately selected depending on the material of the film substrate and the coating layer, and examples thereof include dimethylacetamide, dioxane, tetrahydrofuran, and methylene chloride.
  • a method of depressing the conductive path from the surface of the film substrate a method of selectively removing only the conductive path of the obtained anisotropic conductive film is employed, and specifically, chemical etching using acid or alkali is employed. Is done. In addition, it is also possible to suppress the filling of the holes with the conductive material at the time of forming the conductive path to make the holes concave.
  • the anisotropic conductive film of the present invention may be arranged such that the conduction path 2 forms an angle ⁇ with a perpendicular to the surface of the film substrate 1 as shown in FIG.
  • the angle ( ⁇ in FIG. 4) formed with the perpendicular to the film substrate surface is preferably about 10 ′ to 45 °.
  • FIG. 5 (a) is a diagram showing the film surface
  • FIG. 5 (b) is a diagram showing a part of a ZZ cross section of FIG. 5 (a).
  • the embodiment shown in FIG. 5 is an embodiment in which a new portion is added to the embodiments shown in FIGS. That is, when the region where a plurality of conductive paths are arranged in the anisotropic conductive film shown in FIGS. 1 and 2 is defined as region A (the region indicated by A in FIG. 5), the direction in which the surface of region A expands Adjacent to the same thickness as the area A Region B (region indicated by B in FIG. 5) is further provided.
  • the region B is made of an insulating material and has a shape including a rectangle of 0.2 mm ⁇ 1 mm, and has no conduction path in the region.
  • the region B is formed so as to correspond to, for example, a portion that is not related to the contact of the semiconductor element when the semiconductor element is to be contacted.
  • the conductors electrode pads
  • the central area of the IC is a circuit part without contacts. Therefore, when an anisotropic conductive film is applied to such a contact object, a portion having an anisotropic conductivity (region A) may be formed only in a region where a conductor portion exists, and otherwise. It is preferable to form the area B as a part considering the attachment to the other party such as adhesion and flexibility (following property, absorbing dimensional distortion, protection to the other circuit) etc. .
  • the region A is added to the region A in this manner, for example, when the anisotropic conductive film is used for connecting a semiconductor element to a circuit board, there is no shaky portion and the structure is stable. Adhesion can be made, so separation is unlikely, and high reliability can withstand electrical connection.
  • a wire 10 made of a conductive material is covered with a coating layer 11 made of an insulating material (a coating layer made of a second material).
  • 2 coating layer made of the first material
  • the outermost layer is a coating layer made of the first material
  • the other layers are coating layers made of the second material. That is, the coating layer made of the second material may be composed of a plurality of layers. In that case, do not use a plurality of coating layers made of the second material as adhesive layers.
  • At least one of the plurality of layers has adhesiveness, and it is optional to which layer the adhesiveness is to be imparted.
  • FIG. 9 (a) is a cross-sectional view showing a state in which one insulated copper wire 13 is wound, and shows a state of closest winding.
  • the wire 10 and the coating layer 12 are hatched so that the region can be easily identified.
  • E is a space generated between the wires.
  • FIG. 9 (b) is a schematic diagram showing the state of the insulated conductors integrated with each other, in which the interface between the insulated conductors is indicated by a dashed line. In the figure, hatching is applied only to the wire 10. Actually, there are parts where the regular hexagons do not form a densely packed state as shown in Fig. 9 (b) due to the square winding state as shown in Fig. 1 or the disorder of the winding. In some cases, the gap E between the lines shown in Fig. 9 (a) remains.
  • the wound coil block 14 obtained in (1) is sliced into a thin sheet to obtain the anisotropic conductive film of the present invention.
  • Reference numeral 15 denotes a prismatic core material
  • reference numeral 16 denotes a cutting knife.
  • the purpose of extracting the core material and slicing, whether to slice the core material, or to separate the core part after slicing the core material, and whether to combine them with a mold, etc. It can be freely selected according to the form of the object.
  • the slice at this time is a cross section of a plane that intersects the wound wire at an angle and cuts the film to the desired film thickness.
  • the cutting knife is depicted in FIG. 10 as an image of a kitchen knife for the purpose of explanation, and includes not only such a mode but also all cutting tools and cutting means. Also, if only one anisotropic conductive film is obtained from one winding coil block, cutting and polishing from both sides may be used. Finish the film surface as required
  • the production method of the present invention can produce a high-reliability narrow-pitch electrical connection as compared with a conventional method in which conductive fine particles are dispersed in an adhesive film. Also, as compared with the conventional method in which a hole is formed in an adhesive film and a metal is filled into the hole by plating, there is no need to perform the hole making and the filling of the metal, and the film can be manufactured at low cost.
  • a preferable wire made of a conductive material is a thin metal wire having a known winding strength such as a copper wire.
  • the thickness of the thin metal wire is the thickness of the conductive path, and is appropriately selected depending on the use of the anisotropic conductive film.
  • the diameter is 10 to 200 // m, more preferably. H 2 0 ⁇ ⁇ ! 1100 m.
  • the coating layer on the surface of the strand As a method of forming the coating layer on the surface of the strand, a conventionally known method is adopted, and examples thereof include a solvent coating (wet coating) and a melting coating (dry coating).
  • the total thickness of the coating layer is appropriately selected according to the pitch between the conductive paths in the film surface of the target anisotropic conductive film, that is, the number per unit area, but is preferably from 10 to 100. ⁇ M, more preferably 20 to 50 / zm.
  • the outermost layer of the coating layer corresponds to the cloth (base material) of the film substrate.
  • the cloth (base material) of the film substrate Becomes For example, in the embodiment of FIG. 1, it corresponds to a first insulating material. Therefore, the state shown in Fig. 2
  • the number of coating layers may be freely determined according to the number of stages of change when the material is to be changed in the direction in which the surface of the film expands.
  • the winding a known technique for manufacturing an electromagnetic coil such as a relay or a transformer, for example, a spindle method for rotating a core material, a flyer method for rotating a wire material, or the like may be applied.
  • the winding method include a general method of winding one insulated conductor around a core material and a method of winding a plurality of insulated conductors around a core material.
  • winding is performed by rough winding with high feed pitch and high-speed rotation. And the most dense winding.
  • the form of these windings may be freely determined according to the wire diameter, cost, application, etc., but the anisotropic conductive film obtained by close winding has a high quality in which the conductive paths are regularly arranged. Becomes
  • the winding specifications such as the winding width (the total length of the bobbin in the electromagnetic coil and related to the number of turns in one layer) and the thickness (related to the number of layers) depend on the size of the target anisotropic conductive film. It may be determined appropriately. For example, assuming that an ultrafine wire having an outer diameter of 0.4 mm is used, a range of a winding width of 50 mm to 200 mm and a thickness of about 10 mm to 30 mm is exemplified.
  • the heating and / or pressurizing applied to the wound coil is performed by applying a certain amount of tension to the coil, so that a process of applying only heating or a process of simultaneously applying heating and pressurizing is preferable.
  • the heating temperature is appropriately selected according to the material of the outermost coating material, but is usually about the softening point of the material to about 300 ° C, and specifically about 50 to 300 ° C. is there.
  • a thermosetting resin is used as the material of the outermost coating material, it is preferable to heat at a temperature lower than the curing temperature.
  • the pressure is preferably about 1 to 100 kcm 2 , more preferably about 2 to 20 kg / cm 2 .
  • the heating may be performed under reduced pressure in order to remove air in the gap between the wires.
  • the thickness is equivalent to the thickness of the obtained film. Therefore, the thickness of the film can be arbitrarily set by changing the thickness of the slice. According to such a manufacturing method, an anisotropic conductive film of 50 m or more, which has been difficult to manufacture, can be easily manufactured.
  • the angle of the passage with respect to the surface of the film substrate can be freely set.
  • the embodiments shown in FIGS. 1 and 2 are cases where the angle between the cross section of the slice and the wound wire is substantially a right angle.
  • an anisotropic conductive film whose conduction path makes an arbitrary angle with respect to a perpendicular to the surface of the film substrate can be obtained.
  • the core of the winding is cut at the same time as the cutting of the winding part, and the cut part of the core is removed. And methods used as products.
  • the anisotropic conductive film having the embodiment shown in FIG. 5 can be easily obtained. That is, of the cut surface when the winding coil block is cut, the cross section of the winding becomes the region A, and the cross section of the core material becomes the region B.
  • the shape of the region B that is, the cross-sectional shape of the core material is not particularly limited, and examples thereof include a circle, an ellipse, a regular polygon, a rectangle, a rhombus, and a trapezoid.
  • a round bar or square bar core material for the winding. Therefore, when the entire winding block is cut along the center axis (rotation axis) of the core material, the shape of region B is as shown in the figure. As shown in Fig. 5, it usually has a rectangular shape, and the area B divides the area A into two.
  • the winding can be realized by providing the flanges at both ends.
  • the region B of the anisotropic conductive film obtained by cutting the wound coil block together with the core material has a circular shape as shown in FIG.
  • the first wound coil block obtained by winding the first core material is newly added to the second core material.
  • the first coil is further wound around the coil block with the axis perpendicular to the center of the central axis of the first core as the center axis of the second core.
  • This is cut along a plane including both central axes of the first and second core members, as shown in FIG. It is also possible to obtain a configuration in which A surrounds the outer periphery of the region B.
  • the material of the core material that is, the material of the region B is not particularly limited, but a metal material having good thermal conductivity such as copper, gold, aluminum, nickel, etc., a plastic material, and a first material according to the present invention.
  • the thermosetting / thermoplastic resin having adhesiveness mentioned as the material used for the insulating material is exemplified.
  • the obtained anisotropic conductive film has good adhesion between the semiconductor element and the circuit board, and when a metal material is used, the heat dissipation is good. Becomes
  • an anisotropic conductive film having an embodiment shown in FIG. 2 was manufactured with one layer of the coating layer formed on the surface of the fine metal wire.
  • a 25-m thick coating layer is formed on the surface of a copper wire with an outer diameter of ⁇ 35 / m using a polyterimide resin (Ulram 100, made by Nippon Polyimide, an elastic modulus of 1 OOOMPa).
  • a polyterimide resin Ulram 100, made by Nippon Polyimide, an elastic modulus of 1 OOOMPa
  • an insulated conductor with a total outer diameter of ⁇ 85 was formed.
  • the total length (winding width) is 300 mm.
  • the cross-sectional shape is 30 mm x 30 mm.
  • a wound coil having an average number of turns of 350 turns per layer and a number of turns of 150 layers (about 12 mm in thickness) was formed.
  • the obtained roll-shaped winding coil is pressed at 60 kg / cm 2 while being heated to about 300 ° C. to fuse the polyetherimide resin, cooled to room temperature, and wound.
  • a wound coil block in which the girder wires were integrated with each other was obtained.
  • the wound coil block is sliced into a sheet with a cross section perpendicular to the wound wire (a plane parallel to the plane including the center axis of the plastic core) as a cross-section, and the shape of the film surface is set to 3 0 0 1 1
  • a sheet in the previous stage of an anisotropic conductive film having a thickness of about 12 mm and a thickness of 10 mm was obtained.
  • the obtained sheet is sliced further thinly, and the outer diameter is finished to obtain an anisotropic conductive film of the present invention having a film surface shape of 300 mm x 12 mm and a thickness of 0.1 mm.
  • the anisotropic conductive film was measured for its modulus of elasticity and coefficient of linear expansion as a whole by the TMA (thermomechanical analysis) method. The coefficient was 60 ppm.
  • Example 1 the polyetherimide resin used as the coating material was replaced with a polycarbodiimide resin (Calpositolite, manufactured by Nisshinbo Industries, elastic modulus: 170 MPa), and the heating of the rolled coil was performed.
  • the anisotropic conductive film of the present invention was obtained in the same manner as in Example 1 except that the temperature was changed to 100 ° C.
  • the elastic modulus of the resulting anisotropically conductive film 1 8 0 0 MP a, c
  • Example 1 the polyetherimide resin used as the material of the coating material was replaced with a fluororesin (tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer, elastic modulus 2 MPa), and was roll-shaped.
  • An anisotropic conductive film of the present invention was obtained in the same manner as in Example 1, except that the heating temperature for the coil was changed to 100 ° C.
  • the elastic modulus of the obtained anisotropic conductive film was 2.lMPa, and the coefficient of linear expansion was 90ppm.
  • the number of coating layers is two, and the anisotropic conductive filter shown in FIG.
  • I I made Lum.
  • a 5 m-thick coating layer was formed on the surface of the copper wire with an outer diameter of 035 using epoxy resin (Yukaka Siloxyx Co., Ltd., Epikote YL980, elastic modulus 300 MPa).
  • a 25-m-thick coating layer was formed thereon with a phenoxy resin (Nippon Uniri-ichi, PK HM, modulus 500 MPa).
  • a wound coil having the same winding specifications as in Example 1 was formed.
  • an anisotropic conductive film of the present invention was obtained in the same manner as in Example 1 except that the heating temperature for the wound coil was set at 150 ° C.
  • the elastic modulus of the obtained anisotropic conductive film was 30 MPa, and the coefficient of linear expansion was 80 ppm.
  • an anisotropic conductive film of the embodiment shown in FIG. 1 was manufactured by using a resin different from that in Example 4 and using two coating layers.
  • a coating layer having a thickness of 5 was formed on the surface of a copper wire having an outer diameter of ⁇ 35 / m using a silicone resin (manufactured by Toray Dow Corning, JCR 6115, elastic modulus 1 OMPa).
  • An epoxy resin (YL980) is used for the outer coating layer, and silica (60 parts by weight) is added to the epoxy resin (100 parts by weight) as a filler to give an elastic modulus of 2000. Adjusted to 0 MPa.
  • a coating layer having a thickness of 25 / zm was formed using this epoxy resin.
  • Example 2 Using this insulated wire, a wound coil having the same winding specifications as in Example 1 was formed. In the subsequent steps, an anisotropic conductive film of the present invention was obtained in the same manner as in Example 1 except that the heating temperature for the wound coil was set at 100 ° C.
  • the elastic modulus of the obtained anisotropic conductive film was 1,600 MPa, and the coefficient of linear expansion was 30, ppm.
  • the anisotropic conductive films obtained in Examples 1 to 5 have the following features.
  • the anisotropic conductive film of Example 1 uses a thermoplastic adhesive, and can be instantaneously bonded to a circuit board and a semiconductor element by heating at 250 ° C. Further, since it is a thermoplastic resin, It has the feature that rework is easy.
  • the anisotropic conductive film of Example 2 uses a thermosetting adhesive. After temporary bonding to the circuit board and the semiconductor element by heating at 150 ° C., heating is performed at 200 ° C. for 3 hours. Enables bonding. Also, the use of thermosetting resin ensures high bonding reliability at high temperatures.
  • the anisotropic conductive film of Example 3 uses a fluororesin adhesive which is a thermosetting adhesive having a low elastic modulus, and has an effect of relieving a stress generated according to a difference in linear expansion coefficient between a circuit board and a semiconductor element. have. Therefore, it has the feature of high bonding reliability in the thermal cycle test.
  • the conductive path of the anisotropic conductive film of Example 4 is covered with an epoxy resin coating layer, and this coating layer enhances the adhesion between the copper wire and the film.
  • the wound coil block was cut together with the core material, and as shown in FIG. 5, an anisotropic conductive film including the cut core portion as a region B in a product was manufactured.
  • the shape and material of the core material is 300 mm in total length, 8 mm x 30 mm in cross section, polyimide molded product (Vespel made by Toray Dupont), and the winding layer thickness is about 2 mm (24 layers). Except for this, a winding step similar to that of Example 1 was performed to form a wound coil block in which the wound wires were integrated with each other.
  • this winding coil block that intersects perpendicularly to the wire while keeping the core in the center, and the cross-sectional outer dimension of the core appears as 300 mm x 8 mm (including the axis of the core)
  • the cross section of the wire is sliced into a sheet and the area where the cross section of the wire is present is defined as area A, and the cross section of the core is defined as area B, as shown in Fig. 5.
  • the dimensions of the anisotropic conductive film are such that the two areas A are both a rectangle of 300 mm x about 2 mm, the area B is a rectangle of 300 mm x 8 mm, and the total is 300 mm x 12 m m. 1 mm thick.
  • the elastic modulus of the obtained anisotropic conductive film as a whole was 300 MMPa, and the coefficient of linear expansion was 25 ppm.
  • Example 6 Ten An anisotropic conductive film was obtained in the same manner as in Example 6, except that copper was used as the core material.
  • the elastic modulus of the resulting anisotropic conductive film as a whole was 10 GPa, and the coefficient of linear expansion was 17 PPm.
  • a film was provided with a large number of through-holes, and a metal was deposited in the through-holes by plating to fill and fill the through-holes to form an anisotropic conductive film according to a conventionally known manufacturing method.
  • the surface of the polyimide film obtained by a known casting method is irradiated with a 1 rF excimer laser beam having an oscillation wavelength of 2481111, and through holes of 40 // m in diameter are formed on the entire film surface. It was provided in a close-packed arrangement (a network-like arrangement in which through holes were positioned at the vertices of an equilateral triangle and this was repeated as a minimum unit).
  • a copper foil is laminated on one side of the film, and a resist layer is further formed thereon. After washing with water, the copper foil exposed in the through hole was used as a negative electrode, immersed in a gold cyanide bath at 60 ° C, and precipitated and filled in the through hole to form a conductive path 2A. As shown in 11 (b), an anisotropic conductive film having an apparent structure similar to that shown in FIG. 2 was obtained.
  • the elastic modulus of the obtained anisotropic conductive film as a whole was 300 Mpa, and the linear expansion coefficient was 21 ppm.
  • the semiconductor element 21 was connected to the circuit board 22 to form a semiconductor device. Further, as shown in FIG. 11 (b), a semiconductor device 21 was connected to a circuit board 22 using the anisotropic conductive film 20A obtained in Comparative Example 1 to form a semiconductor device. .
  • an anisotropic conductive film having high reliability that can withstand a narrow-pitch electrical connection, and simple and at low cost.
  • Anisotropic conductive films of 50 m or more, which had been difficult to manufacture until now, can be easily produced.
  • the adhesiveness between the film substrate and the conductive path, and the strength, heat resistance or dielectric properties of the obtained anisotropic conductive film are improved.
  • the region A and the region B when used for connection between the semiconductor element and the circuit board, it can be stably bonded without a wobble portion, and is resistant to repeated environmental changes such as a heat cycle. ⁇ Impossibility of separation and high reliability to withstand electrical connection.
  • anisotropic conductive films could be easily obtained by the production method of the present invention.

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Description

明 細 耆
異方導電性フィルムおよびその製造方法
技術分野
本発明は異方導電性フィルムに関し、 より詳しくは、 半導体装匱と基板との接 続に好適に使用される異方導電性フィルムに関する。
技術背景
近年の電子機器の多機能化、 小型軽量化に伴い、 半導体分野においては配線回 路のパターンが高集積化され、 多ピン、 狭ピッチ化のファインパターンが採用さ れている。 このような回路のファインパターンに対応すべく、 基板上に形成され た複数の導体パターンと、 それと接続する導体パターンまたは I C、 L S I との 接続に異方導電性フィルムが使用され始めている。 異方導電性フィルムとは、 一 定方向にのみ電気的導電性を有するが他の方向には電気的に絶縁されているよう なフィルムのことである。
異方導電性フィルムの製造方法に関しては、 接着性フィルム中に導電性微粒子 を分散させて作る方法や、 接着性フィルムに貫通孔を設け、 鍍金により金属を貫 通孔内に充填する方法が用いられている。
ところが、 前者の方法で作られた異方導電性フィルムは低コス卜での製造が可 能であるが、 分散により導電性微粒子を接着性フィルム中に配合しているため、 狭ピッチの電気的接続に関しては信頼性に欠けるという欠点がある。
一方、 後者の方法では、 精度よく、 貫通孔を設けることにより、 狭ピッチの電 気的接続に関しては高信頼性が得られるが、 穿孔加工、 及び金属の充填に手間が かかるため、 高コス卜となるという問題がある。
発明の開示
本発明の目的は、 上記問題を解決し、 狭ピッチの電気的接続が可能であり、 ま た、 従来にはないフィルム面方向の強度特性を有することが可能であり、 また、 目的物への接着性を向上させることが可能である異方導電性フィルムを提供する と共に、 その好ましい製造方法を提供することにある。 この目的は、 金属細線に絶縁材料を用いて被覆層を形成し、 これを芯材にロー ル状に卷いたのち、 加熱および/あるいは加圧により、 被覆層同士を互いに融着 および Zまたは圧着させ、 さらにロール状物の幅方向に刃物をいれる製造方法に より達成可能となった。
本発明の異方導電性フィルムは、 次の特徴を有するものである。
(1) 第 1の絶縁材料からなるフィルム基板中に、 導電性材料からなる複数の導 通路が、 互いに絶縁された状態で、 かつ該フィルム基板を厚み方向に貫通した状 態で配置され、 各導通路は、 当該フィルム基板の表裏面に両端部が露出し、 かつ 露出した両端部を除いた表面が第 2の材料に被覆されたものであって、 第 1の絶 縁材料と第 2の材料の少なくとも 1つが接着性材料であることを特徴とする異方 導電性フィルム。 または、 接着性の絶縁材料からなるフィルム基板中に、 導電性 材料からなる複数の導通路が、 互いに絶縁された状態で、 かつ該フィルム基板を 厚み方向に貫通した状態で配置されたものであって、 各導通路は、 当該フィルム 基板の表裏面に両端部が露出し、 かつ当該異方導電性フィルムの線膨張係数が 2 〜 1 0 0 p p mであることを特徴とする異方導電性フィルム。
(2) 導電性材料が金属材料であることを特徴とする上記 ( 1 )記載の異方導電性フ ィノレム。
(3) 金属細線に第 2の材料からなる被覆層を形成し、 さらに第 1の絶縁材料か らなる被覆層を形成して絶縁導線とし、 ここで第 1の絶縁材料と第 2の材料の少 なくとも 1つが接着性材料であり、 該絶縁導線を芯材にロール状に巻く工程、 該 ロール状物を加熱および Zまたは加圧して、 当該第 1の絶縁材料からなる被覆層 どうしを融着およびノまたは圧着させる工程、 および該ロール状物を、 巻きつけ られた絶縁導線と角度をなして交差する平面を断面として所定のフィルム厚さに 切断する工程を包含する製造方法によって製造されてなるものである上記 (2)記載 の異方導電性フィルム。
(4) 弾性率が 1〜 2 0 0 0 0 M P aであることを特徴とする上記 (1)記載の異方 導電性フイルム。
ム (5) 線膨張係数が 2〜 1 0 0 p p mであることを特徴とする上記 (1)〜 )のいず れかに記載の異方導電性フィルム。
(6) 接着性材料が、 熱可塑性の接着性材料、 または熱硬化性の接着性材料であ る上記 (1)〜(3)のいずれかに記載の異方導電性フィルム。
(7) 少なくとも 1つの導通路の少なくとも 1つの端部が、 フィルム基板の面よ り、 突出しているかまたは窪んでいることを特徴とする上記 (1)〜 )のいずれかに 記載の異方導電性フィルム。
(8) 導通路がフィルム基板の面の垂線に対して角度をなすように設けられたも のである上記 (1)〜(3)のいずれかに記載の異方導電性フィルム。
(9) 上記フィルム基板中に複数の導通路が配置された領域を領域 Aとするとき、 該領域 Aの面が拡張する方向に隣接して、 該領域 Aと同じ厚さの下記領域 Bがさ らに設けられてなる上記 (1)記載の異方導電性フィルム。
領域 B ：絶縁性材料からなり、 0 . 2 m m x 1 m mの長方形を包含する形状の 領域であつて、 かつ該領域内には導通路が存在しない領域。
(10) 上記領域 Bが領域 Aの外周を囲んで設けられたものであるか、 または上記 領域 Bが領域 Aに外周を囲まれて設けられたものであるか、 または上記領域 Bが 領域 Aを 2つに分割するように設けられたものである上記 (9)記載の異方導電性フ ィノレム。
(11) 上記領域 Bが、 領域 Aに外周を囲まれて設けられたものであり、 該領域 B の形状が、 円、 楕円、 正多角形、 長方形、 菱形、 台形のいずれかである上記 (10)記 載の異方導電性フィルム。
(12) 当該異方導電性フィルムが、 絶縁導線を芯材に巻線してロール状物とし、 該ロール状物を加熱およびノまたは加圧して、 巻き付けられた絶縁導線の被覆層 どうしを融着および Zまたは圧着させ、 該ロール状物を、 巻きつけられた絶縁導 線と角度をなして交差する平面を断面として所定のフィルム厚さに切断する工程 を包含する製造方法によって製造されたものであって、 絶縁導線と共に切断され た芯材の部分が除去されることなく製品の一部として用いられ、 この切断された 芯材の部分が上記領域 Bである上記 (9)〜(11)のいずれかに記載の異方導電性フィル ム。
また、 本発明の製造方法は、 次の特徴を有するものである。
(A1 ) 少なくとも下記①〜③の工程を有することを特徴とする異方導電性フィ ルムの製造方法。
①導電性材料からなる線材に絶縁性材料からなる被覆層が 1層以上設けら れてなる絶縁導線を、 芯材にロール状に卷線する工程。
②前記①の工程において卷線しながらまたは前記①の工程完了の後に、 口 ール状の巻線コイルを加熱および または加圧して、 該巻線コイルの層内 ·層間 で隣接する絶縁導線の被覆層どうしを融着およびノまたは圧着させて一体化し巻 線コイルプロックを形成する工程。
③前記②の工程で得られた巻線コイルプロックを、 巻きつけられた線材と 角度をなして交差する平面を断面として所定のフィルム厚さに切断する工程。
(Α2) 絶縁導線の被覆層が 2層以上の複数層である上記（A1 )の異方導電性フィ ルムの製造方法。
(A3) 上記③の工程が、 線材の切断と共に卷線の芯材を切断する工程であり、 切断された芯材の部分を、 切断された線材の部分から除去されることなく製品と して用いるものである上記（A1)記載の異方導電性フィルムの製造方法。
(Α4) 上記②の工程で得られた巻線コイルブロックを、 さらに絶縁性材料によ つてモールドし、 これを上記③の工程にて加工するものである上記（A1)記載の異 方導電性フィルムの製造方法。
図面の簡単な説明
図 1は、 本発明による異方導電性フィルムの一例を示す模式図である。
図 2は、 本発明による異方導電性フィルムの他の例を示す模式図である。 図 3は、 導通路の端部の態様を示す断面図である。
図 4は、 フィルム面に対する導通路の角度を示す断面図である。
図 5は、 本発明による異方導電性フィルムのその他の好ましい態様を示す模式 図である。
図 6は、 本発明による異方導電性フィルムの領域 Bの形状の一例を示す図であ 。
図 7は、 領域 Aと領域 Bとの配置関係の一例を示す図である。
図 8は、 領域 Aと領域 Bとの配置関係の一例を示す図である。
図 9は、 本発明による異方導電性フィルムの好ましい製造方法を示す図である ( 図 1 0は、 本発明による異方導電性フィルムの好ましい製造方法を示す図であ 図 1 1は、 本発明および従来技術によって得られた異方導電性フィルムによつ て、 半導体素子を回路基板に接続した状態を示す図である。
また、 図中の各符号の内容は次の通りである。
1 フィルム基板
導通路
3 被覆層
4 導通路の端部
1 0 線材
1 1 被覆層
1 2 被覆層
1 3 絶縁導線
発明の詳細な説明
図 1は、 本発明による異方導電性フィルムの一例を示す模式図である。 図 1 ( a ) はフィルム面を見たときの図である。 また、 図 1 ( b ) は、 図 1 ( a ) に 示す異方導電性フィルムの X— X断面を、 部分的に拡大して示した図である。 図
1に示す態様では、 第 1の絶縁材料からなるフィルム基板 1中に、 導電性材料か らなる複数の導通路 2が互いに絶縁された状態で、 かつ該フィルム基板 1を厚み 方向に貫通した状態で配置されている。 各導通路 2は、 当該フィルム基板の表裏 面に両端面 4が露出している。 また、 露出した両端面を除いた導通路の表面、 即
も- ち、 導通路 2の胴体側面には第 2の材料にて被覆層 3が形成されている。 第 1の 絶縁材料と第 2の材料の少なくとも一方は接着性材料である。
また、 図 2は、 本発明による異方導電性フィルムの他の例を示す模式図である c 図 2 ( a ) は、 図 1 ( a ) と同様、 フィルム面を見たときの図であり、 また、 図 2 ( b ) は、 図 2 ( a ) に示す異方導電性フィルムの Y— Y断面を、 部分的に拡 大して示した図である。 図 2に示す態様では、 第 1の絶縁材料からなるフィルム 基板 1中に、 導電性材料からなる複数の導通路 2が互いに絶縁された状態で、 か っ該フィルム基板 1を厚み方向に貫通した状態で配置され、 当該フィルム基板の 表裏面に各導通路の両端部が露出している。 この点では図 1の態様と同じである が、 図 2の態様は、 各導通路の胴体側面が第 2の材料で被覆されておらず、 かつ、 当該異方導電性フィルムの線膨張係数が 2 ~ 1 0 0 p p mに限定されている点に 特徴がある。
図 1、 2の態様における第 1の絶縁材料としては、 異方導電性フィルムのフィ ルム基板として用いられる公知の材料が挙げられるが、 本発明の異方導電性フィ ルムがプリン卜基板と半導体素子の接着に使用されるため、 接着性を有する材料 が好ましい。 接着性を有する材料としては、 熱硬化性樹脂、 熱可塑性樹脂を問わ ず、 公知の接着性材料が挙げられる。 ここで 「接着性材料」 とは、 それ自体がそ のままの状態で接着性を示すか、 あるいはそのままの状態では接着性を示さない が、 加熱および Zまたは加圧により接着可能となる材料をいい、 例えば、 加熱お よび Zまたは加圧により融着および または圧着する熱可塑性樹脂や、 加熱によ り硬化する熱硬化性樹脂をいう。 具体的には、 熱可塑性ポリイミ ド樹脂、 ェポキ シ樹脂、 ポリエーテルイミ ド樹脂、 ポリアミ ド樹脂、 シリコーン樹脂、 フエノキ シ樹脂、 アクリル樹脂、 ポリカルポジイミ ド樹脂、 フッ素樹脂、 ポリエステル榭 脂、 ポリウレタン樹脂等が挙げられ、 目的に応じて適宜選択される。 これらの樹 脂は単独でもあるいは 2種以上混合して使用してもよい。 本発明の異方導電性フ ィルムによる回路基板と半導体素子との接着において、 第 1の絶縁材料として接 着性の熱可塑性樹脂を用いた場合、 リワークが可能であり、 一方、 第 1の絶縁材 料として接着性の熱硬化性樹脂を用いた場合、 高温での接着信頼性が高くなると いう利点を有する。 従って、 熱可塑性樹脂かあるいは熱硬化性樹脂かの選択は、 本発明の異方導電性フィルムの用途に応じて適宜決定される。
またこれらの樹脂には、 その用途に応じ、 各種の充塡剤、 可塑剤等あるいはゴ ム材料を添加してもよい。 充塡剤としては、 例えば、 S i 02 、 A l 2 03 、 可 塑剤としては、 例えば T C P (リン酸トリクレシル） 、 D O P (フタル酸ジォク チル） 、 ゴム材料としては、 例えば N B S (アクリロニトリルブタジエンゴム） 、 S B S (ポリスチレン一ポリブチレン一ポリスチレン） 等が挙げられる。
フィルム基板中に配置される導通路は導電性材料からなる。 導電性材料として は公知の材料が挙げられ、 例えば、 銅、 金、 アルミニウム、 ニッケル等の金属材 料、 及びこれらの材料とポリイミ ド樹脂、 エポキシ樹脂、 アクリル樹脂、 フッ素 樹脂等の有機材料との混合物等が挙げられる。 この導電性材料は、 本発明のフィ ルムの用途により適宜選択されるが、 電気特性の点で金属材料が好ましく、 特に 金、 銅などの良導体金属が好ましい。
本発明のフィルムが異方導電性を示すためには、 図 1、 2に示すように、 導通 路が互いに絶縁された状態で、 かつフィルム基板 1を厚み方向に貫通した状態で 配置されていることが必要であり、 さらに各導通路 2はフィルム基板 1の表裏面 に両方の端部 4が露出していることが必要である。 ここで 「互いに絶縁された状 態」 とは、 各導通路が互いに接触せずにフィルム基板内で独立している状態をい フィルム基板中の導通路の大きさや数は、 本発明の異方導電性フィルムの用途 により適宜選択されるが、 例えば、 導通路の形状が、 図 1、 2によって示される ような円柱状の場合、 直径は 1 0〜 1 0 0〃m程度であり、 ピッチ 1 0〜 1 0 0 m程度で配置されていることが好ましい。 各導通路が小さすぎたりあるいは数 が少なすぎると導電性が劣り、 逆に各導通路が大きすぎたりあるいは数が多すぎ ると、 本発明フィルムの強度が劣るとともに、 接続ピッチの微細化に対応できな いので好ましくない。 導通路 2の軸に垂直な断面の形状は、 上記の条件を満たせばどのような形状で もよく、 図 1、 2に示すような円柱状であっても、 多角柱状であってもよい。 図 1の態様では、 導通路 2は、 露出した両端部 4を除いた表面が第 2の材料か らなる被覆層 3により被覆されている。 この場合、 第 2の材料は、 電子材料とし て公知の各種有機材料であれば特に制限はなく、 また絶縁性であつても非絶縁性 であってもよい。 絶縁性である場合、 上記の第 1の絶縁材料と同様のものが挙げ られ、 そこには第 1の絶縁材料に関して述べた各種の充塡剤、 可塑剤等あるいは ゴム材料を添加してもよい。 ただし、 第 2の材料は、 第 1の絶縁材料と異なる材 料となるような組み合わせとして用いられる。 非絶縁性材料としては、 ポリイ ミ ド樹脂、 ポリアミ ドイ ミ ド樹脂、 エポキシ樹脂、 ポリエステル樹脂、 などが挙げ られる。
本発明の異方導電性フィルムは回路基板と半導体素子の接着に使用されるフィ ルムであるので、 この場合には、 第 1の絶縁材料と第 2の材料の少なく とも 1つ は接着性材料であることが必要であり、 接着性が良好となる点で、 両方の材料が 接着性材料であることが好ましい。 また、 第 2の材料には、 フィルム基板の場合 と同様の各種充填剤、 可塑剤、 ゴム材料が添加され得る。
図 1の態様では、 導通路 2が被覆層 3により被覆されていることにより、 フィ ルム基板 1 と導通路 2との接着性、 得られる異方導電性フィルムの強度、 耐熱性、 誘電特性などが改善される。 これらのことは、 第 1の絶縁材料と第 2の材料を適 宜選択することにより達成され得る。
例えば、 フィルム基板 1 と導通路 2との接着性を良好とするためには、 第 1の 絶縁材料としてポリエーテルィミ ド樹脂を、 第 2の材料としてポリァミ ド樹脂を 選択することが好ましい。
異方導電性フィルムの強度を良好とするためには第 1の絶縁材料として、 ポリ イ ミ ド樹脂を、 第 2の材料としてエポキシ樹脂を選択することが好ましい。
異方導電性フィルムの耐熱性を良好とするためには、 第 1の絶縁材料としてポ リイ ミ ド樹脂やポリカルポジイ ミ ド樹脂を、 第 2の材料としてポリエステル樹脂 ゃポリウレタン樹脂を選択することが好ましい。
異方導電性フィルムの誘電特性を良好とするためには第 1の絶緣材料としてフ ッ素樹脂を、 第 2の材料としてポリカルポジイミ ド樹脂を選択することが好まし い。
図 1、 2の態様における異方導電性フィルム全体としての弾性率は、 半導体素 子などとの接続による圧力や、 接続後の温度変化による伸縮などによって生じる 応力を緩和させる点から、 好ましくは 1〜2 0 0 0 0 MP a、 より好ましくは 1 0〜2 0 0 0 MP aである。 そのため、 第 1の絶縁材料の弾性率は、 1〜 2 0 0 0 0MP a、 より好ましくは 1 0〜2 0 0 0 MP aとするのがよい。 また、 図 1 の態様のように、 導通路 2が被覆層 3により被覆されている場合には、 第 2の材 料の弾性率は、 応力緩和性の点から、 好ましくは〗〜 3 0 0 0 0 MP a、 より好 ましくは 1 0 0 0〜2 0 0 0 0MP aである。
この弾性率は、 粘弾性測定装置により、 1 2 5 °Cでの弾性率測定を行なうこと によつて求められる。
図 1の態様の場合、 第 1の絶縁材料の弾性率と第 2の材料の弾性率は、 1 0倍 以上異なるものとするのが好ましい。 これらの弾性率が 1 0倍以上異なることに より、 本発明のフィルム内の応力を緩和することができ、 フィルムの信頼性を高 めることができる。 また、 これらの弾性率はどちらが高くてもよいが、 応力緩和 性の点から、 第 1の絶縁材料の弾性率が第 2の材料の弾性率の 1 0倍以上である ことが好ましい。
上記の材料の弾性率を具体的に挙げると、 熱可塑性ポリイ ミ ド樹脂は 1 0 0 0 〜5 0 0 0MP a、 エポキシ樹脂は 3 0 0 0〜2 0 0 0 0MP a、 ポリエーテル ィ ミ ド榭脂は 1 0 0 0〜4 5 0 0MP a、 ポリアミ ド樹脂は 1 0 0〜 1 0 0 0 0 M P a、 シリ コーン樹脂は 1 0〜 1 0 0 0MP a、 フヱノキシ榭脂は 1 0 0〜 4 0 0 0 MP a. ァクリル榭脂は 1 0 0〜 1 0 0 0 0 M P a、 ポリカルポジイミ ド 樹脂は 2 0 0〜4 0 0 0MP a、 フッ素樹脂は 0. 5〜 1 0 0 0 MP a、 ポリエ ステル樹脂は 1 0 0〜 1 0 0 0 0MP a、 ポリウレタン樹脂は 1 0〜 3 0 0 0 M P a程度である。
第 1の絶縁材料と第 2の材料に関して、 異方導電性フィルムの弾性率を上記範 囲とするには、 上記材料の選択や、 充塡剤、 ゴム材料等の添加による方法が採用 される。 充塡剤やゴム材料としては、 上述のものが使用される。 また使用する材 料が熱硬化性樹脂である場合には硬化条件を選択する方法も採用される。
本発明の異方導電性フィルムは、 線膨張係数が、 好ましくは 2〜 1 0 0 p pm、 より好ましくは 1 6〜5 0 p pmである。 この線膨張係数が 2 p p m未満の場合、 フィル厶が固く脆く、 逆に 1 0 0 p pmを超える場合、 寸法安定性が悪いので好 ましくない。
この線膨張係数は、 TMA測定装置により、 2 5°C〜 1 2 5 °Cにおける平均線 膨張係数として求められる。
本発明の異方導電性フィルムは、 その厚みが、 好ましくは 2 5〜2 0 0〃m、 より好ましくは 5 0〜 1 0 0 /zmである。 厚みが 2 5 zm未満の場合、 異方導電 性フィルムの接着力が劣る傾向にあり、 逆に 2 0 0 / mを超える場合、 接続抵抗 が高くなり電気的信頼性の点で好ましくない。
本発明の異方導電性フィルムは、 少なくとも 1つの導通路の少なくとも 1つの 端部が、 フィルム基板の面より突出しているかあるいは窪んでいてもよい。 端部 がこのような接点形状となることによって、 異方導電性フィルムは、 例えば、 半 導体素子の実装、 フレキシブル基板の接続および各種コネクターの用途に適する ものとなる。
導通路の端部の態様は、 図 1 (b) に示すようにフィルム面と同一の端面とな つた態様や、 フィルム基板面において、 全部あるいは特定部分の導通路の端部 4 が図 3 (b) 、 （c) に示すように突出しているか、 あるいは図 3 (a) に示す ように窪んでいてもよい。 また各導通路について、 一方のみまたは両方突出して いるかあるいは窪んでいてもよい。 さらにフィルム基板の片面の全部あるいは特 定部分が突出し、 他面の全部あるいは特定部分が窪んでいてもよい。 導通路の端 部がフィルム基板の面より突出する場合、 突出部分の形状は、 図 3 (c) に示す
/ 0 ような導通路部分と同径の円柱状や、 図 3 ( b ) に示すようなバンプ接点の一般 形状として知られているような半球状などが挙げられる。
導通路をフィルム基板の面から突出させる方法としては、 例えば、 図 2の態様 ではフィルム基板の部分だけを、 また、 図 1の態様ではフィルム基板の部分と被 覆層とを共に、 選択的に除去する方法が挙げられる。 具体的には、 有機溶剤によ るウエッ トエッチングやプラズマエッチング、 アルゴンイオンレーザ一、 K r F エキシマレーザ一などによるドライエッチング等の手法を単独もしくは併用して 採用される。 上記有機溶剤はフィルム基板や被覆層の材料により適宜選択される が、 例えば、 ジメチルァセトアミ ド、 ジォキサン、 テトラヒ ドロフラン、 塩化メ チレン等が挙げられる。
導通路をフィルム基板の面から窪ませる方法として、 得られた異方導電性フィ ルムの導通路のみを選択的に除去する方法が採用され、 具体的には、 酸あるいは アルカリによるケミカルエッチングが採用される。 また、 導通路の形成時におけ る導電性材料の孔内への充塡を抑制して窪ませてもよい。
また、 本発明の異方導電性フィルムは、 図 4に示すように、 導通路 2がフィル ム基板 1の面の垂線に対して角度 αをなすように配置されていてもよい。 このよ うな態様とすることによって、 外部の接触対象物から導通路に対してシート厚さ の方向に接触荷重が作用しても力がシ一卜に分散され、 クッション効果が生じて 接続不良を起こし難くなり、 接触信頼性が向上する。 このク ッショ ン効果を十分 に発揮するためには、 フィルム基板面の垂線となす角度 （図 4中の α ) は、 1 0 ' 〜4 5 ° 程度であることが好ましい。
次に、 本発明の異方導電性フィルムのその他の好ましい態様を説明する。
図 5 ( a ) は、 そのフィルム面を示す図であり、 図 5 ( b ) は、 図 5 ( a ) の Z— Z断面の一部を示す図である。 図 5に示す態様は、 図 1、 2に示した態様に、 さらに新たな部分が加えられた態様である。 即ち、 図 1、 2に示した異方導電性 フィルムにおいて複数の導通路が配置された領域を領域 A (図 5中、 Aで示した 領域） とするとき、 領域 Aの面が拡張する方向に隣接して、 該領域 Aと同じ厚さ の領域 B (図 5中、 Bで示した領域） がさらに設けられてなる態様である。 ここ で、 領域 Bは絶縁性材料からなり、 0 . 2 mm x 1 m mの長方形を包含する形状 の領域であって、 かつ該領域内には導通路が存在しない領域である。
領域 Bは、 例えば、 半導体素子を接触対象とする場合、 該素子の接触に関係し ない部分に対応するように形成する。 具体的な例として、 1 O m m x 1 O mmの 正方形の I Cベアチップを接触対象とする場合、 外部との接続のための導体部分 (電極パッ ド） は、 その正方形を描く外周縁上に配列されており、 該 I Cの中央 領域は接点のない回路部分となっている。 従って、 このような接触対象物に異方 導電性フィルムを適用する場合、 導体部分が存在する領域に対してのみ、 異方導 電性を有する部分 （領域 A ) を形成すればよく、 それ以外の部分に対しては、 接 着性、 柔软性 （追従性、 寸法歪の吸収性、 相手回路に対する保護性） など、 相手 への装着をより考慮した部分として、 領域 Bを形成するのが好ましい。
このように領域 Aに領域 Bを加えた構成とすることによって、 例えば、 当該異 方導電性フィルムを半導体素子と回路基板との接続に使用した場合には、 ぐらつ き部分がなく安定して接着でき、 そのために剝離が起こりにく く、 電気的接続に 耐え得る高い信頼性を有するものとなる。
領域 Bの形状、 材料、 領域 Aに対する位置関係などは、 製造方法と関連させて 後述する。
次に、 本発明による異方導電性フィルムの好ましい製造方法を、 図 1に示す態 様の異方導電性フィルムを製造する場合を例に挙げて説明する。
①先ず、 図 9 ( a ) 中の絶縁電線の断面で示すように、 導電性材料からなる線 材 1 0に、 絶縁材料からなる被覆層 1 1 (第 2の材料からなる被覆層） 、 1 2 (第 1の材料からなる被覆層） を 2層重ねて形成し、 絶縁導線 1 3を形成する。 この例では、 被覆層は 2層であるが、 必要に応じて何層としてもよい。 その際、 最外層が第 1の材料からなる被覆層であり、 他の層は第 2の材料からなる被覆層 である。 即ち、 第 2の材料からなる被覆層は複数の層よりなるものであってもよ い。 その場合に、 第 2の材料からなる複数の被覆層を粘着性を有する層とするな
/ 2 らば、 複数の層のうちの少なくとも 1層が粘着性を有するものであればよく、 ど の層に粘着性を付与するかは自由である。
この絶縁導線を芯材上に卷線し、 ロール状の巻線コイルを形成する。 図 9 ( a ) は、 1本の絶縁銅線 1 3が巻線された状態を示す断面図であり、 最密の巻線 状態を示している。 また、 図 9 ( a ) では、 領域を識別し易いように線材 1 0と 被覆層 1 2にハッチングを施している。 Eは線材同士の間に生じる空間である。
②次に、 前記①の巻線を行いながら形成途上の卷線コイルに対して、 または、 前記①の卷線完了後の完成された巻線コイルに対して、 加熱およびノまたは加圧 を施し、 層内、 層間において隣接する絶縁導線どうしを、 被覆層 1 2の部分で融 着およびノまたは圧着させて一体化し、 卷線コイルブロックを形成する。 図 9
( b ) は、 互いに一体化した絶縁導線の状態を示す模式図であり、 絶縁導線どう しの界面を一点鎖線で示している。 同図では、 ハッチングは、 線材 1 0にのみ施 している。 また、 実際には図 1に示すような正方状の巻線状態や、 卷線の乱れな どで、 図 9 ( b ) のような正六角形が最密に集合した状態にはならない部分が存 在する場合や、 図 9 ( a ) に示す線間の空隙 Eが残る場合などもある。
③次に、 図 1 0に示すように、 前記②で得られた巻線コイルブロック 1 4を薄 くシート状にスライスして本発明の異方導電性フィルムを得る。 1 5は角柱形の 芯材であり、 1 6は切断用の刃物である。 このとき、 芯材を抜いてスライスする 力、、 芯材ごとスライスするか、 または、 芯材ごとスライスした後に芯材部分を分 離するか、 さらには、 これらにモールドを組み合わせるか等は、 目的物の態様に 応じて自由に選択すればよい。 このときのスライスは、 巻きつけられた線材と角 度をなして交差する平面を断面とし、 目的のフィルム厚さとなるように切断する ものである。
切断用の刃物は、 図 1 0では説明のために包丁のようなイメージで描いている 力く、 そのような態様だけでなく、 全ての切断工具、 切断手段が含まれる。 また、 1つの巻線コイルプロックから 1枚の異方導電性フィルムを得るだけならば、 両 サイ ドからの切削 '研磨であってもよい。 フィルム面の仕上げは、 必要に応じて
( 3 行なう。
従来の異方導電性フィルムの製造において、 材料の性質を段階的に変化させる 場合、 フィルム基板を多重に積層する方法や、 導通路の形成時に貫通孔内に金属 を析出 '堆積させて充塡する方法などで明らかなように、 材料の変化の方向は、 フィルムの厚みの方向の変化が主であり、 それ以外の方向に変化させることは困 難であった。 これに対して、 上記①〜③の工程を少なくとも有する本発明の製造 方法では、 導通路を中心として同心円状に、 即ち、 フィルム平面の拡張方向に、 材料の性質が何段階にも変化する異方導電性フィルムを得ることができる。
また、 本発明の製造方法は、 従来の接着性フィルム中に導電性微粒子を分散さ せて作る方法と比較すると、 狭ピッチの電気的接続に関しては高い信頼性を有す るものを製造でき、 また従来の接着性フィルムに穴をあけ、 鍍金により金属を穴 の中に充填する方法と比較すると、 穴あけ、 及び金属の充塡の手間がなく、 また 低コス卜で製造することができる。
本発明の製造方法において、 導電性材料からなる線材として好ましいのは、 金 属細線であって、 銅線など公知の巻線可能な強度を有するものが好ましい。 この 金属細線の太さは、 導通路の太さとなるものであって、 当該異方導電性フィルム の用途により適宜選択されるカ^ 好ましくは直径 1 0〜2 0 0 // m、 より好まし くは 2 0 ζ π！〜 1 0 0 m程度である。
素線の表面に被覆層を形成する方法としては、 従来の公知の方法が採用され、 例えば溶剤コ一ティング （湿式コーティング） 、 溶融コ一ティング （乾式コ一テ イング） 等が挙げられる。 被覆層のトータルの厚さは、 目的の異方導電性フィル ムのフィルム面内における導通路間のピッチ、 即ち単位面積当たりの数により適 宜選択されるが、 好ましくは 1 0〜1 0 0〃m、 より好ましくは 2 0〜5 0 /z m である。
図 9 ( a ) 、 ( b ) に示す過程で示すように、 被覆層の最外の層 （図 9 ( a ) における被覆層 1 2 ) は、 フィルム基板の生地 （母材） に相当するものとなる。 例えば、 図 1の態様では、 第 1の絶縁材料に相当する。 従って、 図 2のような態 様のものを製造するには、 被覆層は 1層だけとすればよい。 被覆層の層数は、 フ ィルムの面が拡張する方向に材質を変化させたい場合の変化の段階数に応じて自 由に決定してよい。
巻線は、 リレー、 トランスなどの電磁コイルを製造するための公知技術、 例え ば、 芯材を回転させるスピンドル方式や、 線材を周回させるフライヤ一方式など を応用してよい。 巻線は、 1本の絶縁導線を芯材に巻き付ける一般的な方法や、 複数本の絶縁導線を芯材に巻き取る方法などが挙げられる。 また、 巻線は、 荒い 送りピッチと高速回転による乱巻きや、 送りピッチを線材外径程度として比較的 低速回転で密着巻きし下層の線材に対して俵積みのように最密に線材を積み重ね ていく最密卷きが挙げられる。 これらの巻線の態様は、 線径、 コスト、 用途など に応じて自由に決定してよいが、 最密巻きで得られる異方導電性フィルムは、 導 通路が規則正しく配列され、 高い品質のものとなる。
巻き幅 （電磁コイルにおけるボビンの全長であって、 1層内のターン数に関係 する） 、 厚み （層数に関係する） などの卷線仕様は、 目的の異方導電性フィルム の寸法に応じて適当に決定して行なえばよい。 例えば、 外径 0 4 O m mの極細線 を用いるとして、 巻き幅 5 0 m m〜 2 0 0 m m , 厚み 1 0 m m〜3 0 m m程度の 範囲が例示される。
巻線コイルに対して施す加熱および または加圧は、 巻線の際にある程度のテ ンシヨ ンを作用させているので、 加熱だけを施す加工や、 加熱と加圧を同時に施 す加工が好ましい。
加熱の温度は、 最外層の被覆材の材料に応じて適宜選択されるが、 通常材料の 軟化点〜 3 0 0 °C程度であり、 具体的には 5 0〜3 0 0 °C程度である。 最外層の 被覆材の材料として熱硬化性樹脂を使用した場合には、 硬化温度よりも低い温度 で加熱するのがよい。 また加圧する場合、 好ましくは 1〜 1 0 0 k c m 2 、 より好ましくは 2〜2 0 k g / c m 2 程度である。
巻線コイルに対して加熱およびノまたは加圧を施す場合、 線間の空隙の空気を 抜くために、 減圧下で行なってもよい。 また、 卷線時に線材を巻き付けると同時
/ 5" に巻線コイルプロックとしていく方法では、 気泡を順次押し出すように巻くこと によって、 線間に気泡を入り込まないようにすることも可能である。
巻線コイルプロックを薄くシ一ト状にスライスする場合の厚さは、 得られるフ ィルムの厚さに相当するので、 スライスの厚さを変えることによりフィルムの厚 みを任意に設定できる。 このような製造方法によれば、 今まで製造が困難であつ た 5 0 m以上の異方導電性フィルムも容易につくることが可能となる。
巻線コイルブロックを切断するときの方向、 即ち、 スライスの断面と巻き付け られた線材とのなす角度を選択することによって、 フィルム基板の面に対する導 通路の角度を自由に設定できる。 図 1、 2の態様は、 スライスの断面と、 巻き付 けられた線材とのなす角度をほぼ直角とした場合である。 この角度を直角以外の 角度に変化させていくことによって、 図 4に示すように、 導通路がフィルム基板 の面の垂線に対して任意の角度をなす異方導電性フィルムが得られる。
本発明の製造方法の好ましい態様の一つとして、 巻線コイルプロックを切断す る場合に、 巻線部分の切断と共に巻線の芯材を同時に切断し、 切断された芯材の 部分を除去せず、 製品として用いる方法が挙げられる。 この方法によって、 図 5 で示した態様の異方導電性フィルムが容易に得られる。 即ち、 巻線コイルブロッ クを切断したときの切断面のうち、 巻線の断面部分が領域 Aとなり、 芯材の断面 部分が領域 Bとなるのである。
領域 Bの形状、 即ち、 芯材の断面形状は、 特に限定されず、 円、 楕円、 正多角 形、 長方形、 菱形、 台形等が挙げられる。 巻線は、 通常、 丸棒状や角棒状の芯材 を用いるのが好ましいので、 巻線ブロック全体を芯材の中心軸 （回転軸） に沿つ て切断したときの領域 Bの形状は、 図 5に示すように、 通常は方形を呈し、 また、 領域 Bは領域 Aを 2つに分割するものとなる。
また芯材の形状は、 棒状以外に、 例えば球状であっても、 両端にツバを設ける ことによって巻線は可能となる。 この場合、 巻線コイルブロックを芯材と共に切 断して得られる異方導電性フィルムの領域 Bは、 図 6のように円形となる。
また、 第 1の芯材に巻線して得られた第 1の卷線コイルプロックを新たに第 2
Iも の芯材として用い、 第 1の芯材の中心軸の中点に直交する軸を第 2の芯材の中心 軸としてこの巻線コイルプロックの周囲にさらに卷線を行ない、 第 1の巻線コィ ルブロックを内部に含んだ状態で全体を卷線コイルプロックとすることによって、 これを第 1、 2の芯材の両中心軸を含む平面で切断すれば、 図 7に示すように、 領域 Aが領域 Bの外周を囲む態様のものを得ることも可能である。
また、 芯材を抜いた巻線コイルブロック、 または芯材が付いたままの巻線コィ ルブロック全体を樹脂でモールドするかテーピングを施すことによって、 図 8に 示すように、 領域 Bが領域 Aの外周を囲む態様となるように切断することも可能 である。
芯材の材料、 即ち、 領域 Bの材料は、 特に限定されないが、 銅、 金、 アルミ二 ゥム、 ニッケル等の熱電導性の良好な金属材料や、 プラスチック材料、 本発明に おける第 1の絶縁材料に用いられる材料として挙げた接着性を有する熱硬化性 · 熱可塑性樹脂が挙げられる。 例えば、 接着性材料を領域 Bに使用する場合には、 得られる異方導電性フィルムは、 半導体素子と回路基板との接着性が良好となり、 金属材料を使用する場合には、 放熱性が良好となる。
実施例
以下に、 本発明による製造方法によって異方導電性フィルムを製造した例を示 し、 本発明をより具体的に示す。
実施例 1
本実施例では、 金属細線の表面に形成する被覆層の層数を 1層として、 図 2に 示す態様の異方導電性フィルムを製作した。 先ず、 外径 ø 3 5 / mの銅線の表面 にポリエ一テルイミ ド樹脂 （ウルラムー 1 0 0 0、 日本ポリィミ ド製、 弾性率 1 O O O M P a ) によって、 厚さ 2 5 mの被覆層を形成し、 総外径 ø 8 5 の 絶縁導線を形成した。 次に、 卷線装置を用いて、 全長 （巻き幅） 3 0 0 m m. 断 面形状 3 0 m m x 3 0 m m正方形の角柱状プラスチック芯材に整列巻きを行い線 材を最密充塡して、 1層当たりの平均巻き数 3 5 0 0ターン、 巻き層数 1 5 0層 層の厚さ約 1 2 mm) の巻線コイルを形成した。 得られたロール状の巻線コイルを、 約 3 0 0 °Cに加熱しながら、 6 0 k g/c m2 で加圧し、 ポリエーテルイミ ド樹脂を融着させ、 室温まで冷却して、 巻き付 けた線材が互いに一体化した巻線コイルプロックを得た。
この卷線コイルブロックを、 巻き付けられた線材と垂直に交わる面 （プラスチ ック芯材の中心軸を含む平面に平行な面） を断面としてシート状にスライスし、 フィルム面の形状 3 0 011 1] 約1 2mm、 厚さ 1 0 mmの異方導電性フィルム の前段階のシートを得た。 得られたシ一トをさらに薄くスライスし、 外径寸法を 仕上げて、 フィルム面の形状 3 0 0 mm x 1 2 mm、 厚さ 0. 1 mmの、 本発明 の異方導電性フィルムを得た。
この異方導電性フィルムを、 TMA (熱機械分析） の方法により、 異方導電性 フィルム全体としての、 弾性率および線膨張係数を測定した結果、 弾性率は 1 1 0 0 MP a、 線膨張係数は 6 0 p pmであった。
実施例 2
実施例 1において、 被覆材の材料として用いたポリエーテルイミ ド樹脂を、 ポ リカルボジィミ ド樹脂 （カルポジライ ト、 日清紡製、 弾性率 1 7 0 0 MP a) に 代え、 ロール状の巻線コイルに対する加熱の温度を 1 0 0°Cに代えたこと以外は、 実施例 1 と同様の方法にして、 本発明の異方導電性フィルムを得た。 得られた異 方導電性フィルムの弾性率は 1 8 0 0 MP a、 線膨張係数は 5 0 p pmであった c 実施例 3
実施例 1において、 被覆材の材料として用いたポリエーテルイミ ド樹脂を、 フ ッ素樹脂 （4フッ化工チレン一へキサフルォロプロピレン共重合体、 弾性率 2M P a) に代え、 ロール状の巻線コイルに対する加熱の温度を 1 0 0°Cに代えたこ と以外は、 実施例 1と同様の方法にして本発明の異方導電性フィルムを得た。 得 られた異方導電性フィルムの弾性率は 2. l MP a、 線膨張係数は 9 0 p pmで のった o
実施例 4
本実施例では、 被覆層の層数を 2層として、 図 1に示す態様の異方導電性フィ
I ルムを製作した。 外径 03 5 の銅線の表面にエポキシ樹脂 （油化シ ルエボ キシ （株） 、 ェピコート YL 9 8 0、 弾性率 3 0 0 0 MP a) によって厚さ 5 mの被覆層を形成し、 さらにその上に、 フヱノキシ樹脂 （日本ュニ力一製、 PK HM、 弾性率 5 0 0 MP a) によって厚さ 2 5 mの被覆層を形成した。 この絶 縁電線を用いて実施例 1 と同様の巻線仕様の巻線コイルを形成した。 その後のェ 程は、 巻線コイルに対する加熱温度を 1 5 0°Cとしたこと以外は実施例 1と同様 にして本発明の異方導電性フィルムを得た。 得られた異方導電性フィルムの弾性 率は 3 0 M P a、 線膨張係数は 8 0 p p mであつた。
実施例 5
本実施例では、 実施例 4とは異なる樹脂を用い、 被覆層の層数を 2層として図 1に示す態様の異方導電性フィルムを製作した。 外径 ø 3 5 /mの銅線の表面に シリコーン樹脂 （東レダウコーニング製、 J CR 6 1 1 5、 弾性率 1 O MP a) によって厚さ 5 の被覆層を形成した。 外側の被覆層にエポキシ樹脂 （YL 9 8 0 ) を用いるものとし、 該エポキシ樹脂 1 0 0重量部に対して、 フイラ一とし てシリカを 6 0重量部添加し、 弾性率を 2 0 0 0 0 MP aに調整した。 前記の 1 層目の被覆層の上に、 このエポキシ樹脂によって厚さ 2 5 /zmの被覆層を形成し た。 この絶縁電線を用いて実施例 1と同様の巻線仕様の巻線コイルを形成した。 その後の工程は、 巻線コイルに対する加熱温度を 1 0 0°Cとしたこと以外は実施 例 1 と同様にして本発明の異方導電性フィルムを得た。 得られた異方導電性フィ ルムの弾性率は 1 6 0 0 0 MP a、 線膨張係数は 3 0 p pmであった。
実施例 1〜 5で得られた異方導電性フィルムは次の特徴を有している。
実施例 1の異方導電性フィルムは熱可塑性接着剤を使用しており、 2 5 0 °Cの 加熱により瞬時に回路基板及び半導体素子との接着が可能であり、 また熱可塑性 樹脂のため、 リワークが容易という特徴を有している。
実施例 2の異方導電性フィルムは熱硬化性接着剤を使用しており、 1 5 0 °Cの 加熱により回路基板及び半導体素子との仮接着後、 2 0 0 °C、 3時間の加熱によ り接着が可能である。 また熱硬化性樹脂を用いたため、 高温での接着信頼性が高
/ 1 いという特徴を有している。
実施例 3の異方導電性フィルムは低弾性率の熱硬化性接着剤であるフッ素樹脂 接着剤を使用しており、 回路基板及び半導体素子の線膨張係数の差に従って生じ る応力を緩和する効果を持っている。 そのため、 熱サイクルテス トにおける接着 信頼性が高いという特徴を有している。
実施例 4の異方導電性フィルムは、 導通路がエポキシ樹脂の被覆層により被覆 されており、 この被覆層が銅線とフィルムとの接着性を高めている。
実施例 5の異方導電性フィルムは、 フィルム材料と被覆層材料の弾性率が大き く異なっているため、 フィルム内の応力を緩和し、 フィルム自身の熱サイクルテ ス卜の信頼性を高めている。
実施例 6
本実施例では、 巻線コイルブロックを芯材と共に切断し、 図 5に示すように、 切断された芯材の部分を領域 Bとして製品に含む異方導電性フィルムを製作した。 芯材の形状および材料を、 全長 3 0 0 mm、 断面形状 8 m m x 3 0 m m、 ポリィ ミ ド成形品 （東レデュポン製べスペル） 、 卷線の層厚を約 2 mm ( 2 4層） とし たこと以外は、 実施例 1 と同様の巻線工程によって、 巻き付けた線材が互いに一 体化した巻線コイルプロックまでを形成した。
この巻線コイルブロックを、 芯材を中心に含んだ状態のまま、 線材と垂直に交 わり、 かつ、 芯材の断面外形寸法が 3 0 0 m m x 8 m mとして現れる面 （芯材の 軸を含む平面を断面の 1つとした） を断面として、 シート状にスライスし、 図 5 に示すように、 線材の断面が存在する部分を領域 Aとし、 芯材の断面部分を領域 Bとして、 2つの領域 Aが領域 Bを挟んだ態様の異方導電性フィルムを得た。 該 異方導電性フィルムの寸法は、 2つの領域 Aがともに 3 0 0 m m x約 2 m mの長 方形、 領域 Bが 3 0 0 m m x 8 m mの長方形であり、 全体として 3 0 0 m m x 1 2 m m. 厚さ 1 mmである。 得られた異方導電性フィルム全体としての弾性 率は 3 0 0 0 M P a、 線膨張係数は 2 5 p p mであった。
実施例 7
10 芯材の材料として銅を用いたこと以外は、 実施例 6と同様にして異方導電性フ イルムを得た。 得られた異方導電性フィルム全体としての弾性率は 1 0 G P a、 線膨張係数は 1 7 P P mであつた。
比較例 1
本比較例では、 フィルムに貫通孔を多数設け、 該貫通孔内にめっきによって金 属を析出させ充塡し導通路とする従来公知の製造方法に従って異方導電性フィル 厶を作製した。 公知のキャスティ ング法によって得たポリイミ ドフィルムの表面 に、 発振波長 2 4 8 11 11の1 r Fエキシマレーザー光を照射して、 フィルム面全 体に、 孔径 4 0 // mの貫通孔を、 最密状の配列 （正三角形の頂点に貫通孔を位置 させ、 これを最小単位として繰り返すネッ トワーク状の配列） となるように設け た。 このフィルムの一方の面に銅箔を積層し、 さらにその上にレジスト層を形成 する。 水洗した後、 貫通孔内に露出した銅箔を負極として、 6 0 °Cのシアン化金 メツキ浴に浸潰し、 貫通孔内に鋦を析出させて充塡して導通路 2 Aとし、 図 1 1 ( b ) に示すように、 見かけの構造は、 図 2に示す態様に似た異方導電性フィル ムを得た。
得られた異方導電性フィルム全体としての弾性率は 3 0 0 0 M P a , 線膨張係 数は 2 1 p p mであった。
図 1 1 ( a ) に示すように、 実施例 6、 7で得られた異方導電性フィルム 2 0 を用いて、 半導体素子 2 1を回路基板 2 2に接続し、 半導体装置を形成した。 ま た、 図 1 1 ( b ) に示すように、 比較例 1で得られた異方導電性フィルム 2 0 A を用いて半導体素子 2 1を回路基板 2 2に接続し、 半導体装置を形成した。
これらの半導体装置 （各サンプル数 1 0個） について、 一 5 0 °CZ 5分〜 1 5 0 °CZ 5分を 1サイクルとする T C Tテス トを行い、 剝離の発生を観察した。 そ の結果、 4 0 0サイクルの付近において、 比較例のサンプル 1 0個中 4個に、 半 導体素子とフィルムとの界面での剝離が見られた。 このことから、 本発明による 異方導電性フィルムが、 優れた接着性を有するものであることがわかった。
産業上の利用可能性
ュ/ 以上の説明で明らかなように、 本発明によれば、 狭ピッチの電気的接続に耐え る高い信頼性を有し、 簡単でかつ低コストで異方導電性フィルムを得ることがで きる。 今まで製造が困難であった 5 0 m以上の異方導電性フィルムも容易につ くることが可能となる。
また、 導通路が被覆層により被覆されている態様では、 フィルム基板と導通路 との接着性、 得られる異方導電性フィルムの強度、 耐熱性または誘電特性が改善 される。 また、 領域 Aと領域 Bとを有する態様では、 半導体素子と回路基板との 接続に使用した場合に、 ぐらつき部分がなく安定して接着でき、 ヒートサイクル などの操り返しの環境変化に対しても剝離が起こりにく く、 電気的接続に耐え得 る高い信頼性を有するものとなる。
本発明の製造方法によって、 これらの異方導電性フィルムを容易に得ることが できた。
本出願は日本で出願された平成 8年特許願第 2 0 9 5 4 2号および平成 9年特 許顳第 1 1 7 2 4 4号を基礎としており、 それらの内容は本明細書に全て包含さ れる。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 第 1の絶縁材料からなるフィルム基板中に、 導電性材料からなる複数の 導通路が、 互いに絶縁された状態で、 かつ該フィルム基板を厚み方向に貫通した 状態で配置され、 各導通路は、 当該フィルム基板の表裏面に両端部が露出し、 か つ露出した両端部を除いた表面が第 2の材料に被覆されたものであって、 第 1の 絶縁材料と第 2の材料の少なくとも 1つが接着性材料であることを特徴とする異 方導電性フィルム。
2 . 導電性材料が金属材料であることを特徴とする請求の範囲第 1項記載の 異方導電性フィルム。
3 . 金属細線に第 2の材料からなる被覆層を形成し、 さらに第 1の絶縁材料 からなる被覆層を形成して絶縁導線とし、 ここで第 1の絶縁材料と第 2の材料の 少なくとも 1つが接着性材料であり、 該絶縁導線を芯材にロール状に巻く工程、 該ロール状物を加熱および Zまたは加圧して、 当該第 1の絶縁材料からなる被覆 層どうしを融着および/または圧着させる工程、 および該ロール状物を、 巻きつ けられた絶縁導線と角度をなして交差する平面を断面として所定のフィルム厚さ に切断する工程を包含する製造方法によって製造されてなるものである請求の範 囲第 2項記載の異方導電性フィルム。
4 . 弾性率が 1〜2 0 0 0 0 M P aであることを特徴とする請求の範囲第 1 〜 3項のいずれかに記載の異方導電性フィルム。
5 . 線膨張係数が 2〜 1 0 0 p p mであることを特徴とする請求の範囲第 1 〜 3項のいずれかに記載の異方導電性フィルム。
6 . 接着性材料が、 熱可塑性の接着性材料、 または熱硬化性の接着性材料で ある請求の範囲第 1〜 3項のいずれかに記載の異方導電性フィルム。
7 . 少なくとも 1つの導通路の少なくとも 1つの端部が、 フィルム基板の面 より、 突出しているかまたは窪んでいることを特徴とする請求の範囲第 1〜 3項 のいずれかに記載の異方導電性フィルム。
ュ
8 . 導通路がフィルム基板の面の垂線に対して角度をなすように設けられた ものである請求の範囲第 1〜 3項のいずれかに記載の異方導電性フィルム。
9 . 上記フィルム基板中に複数の導通路が配置された領域を領域 Aとすると き、 該領域 Aの面が拡張する方向に隣接して、 該領域 Aと同じ厚さの下記の領域 Bがさらに設けられてなる請求の範囲第 1項記載の異方導電性フィルム。
領域 B ：絶縁性材料からなり、 0 . 2 m m x 1 m mの長方形を包含する形状の 領域であって、 かつ該領域内には導通路が存在しない領域。
1 0 . 上記領域 Bが領域 Aの外周を囲んで設けられたものであるか、 または 上記領域 Bが領域 Aに外周を囲まれて設けられたものであるか、 または上記領域 Bが領域 Aを 2つに分割するように設けられたものである請求の範囲第 9項記載 の異方導電性フィルム。
1 1 . 上記領域 Bが、 領域 Aに外周を囲まれて設けられたものであり、 該領 域 Bの形状が、 円、 楕円、 正多角形、 長方形、 菱形、 台形のいずれかである請求 の範囲第 1 0項記載の異方導電性フィルム。
1 2 . 当該異方導電性フィルムが、 絶縁導線を芯材に巻線してロール状物と し、 該ロール状物を加熱および Zまたは加圧して、 巻き付けられた絶縁導線の被 覆層どうしを融着および または圧着させ、 該ロール状物を、 巻きつけられた絶 縁導線と角度をなして交差する平面を断面として所定のフィルム厚さに切断する 工程を包含する製造方法によって製造されたものであって、 絶縁導線と共に切断 された芯材の部分が除去されることなく製品の一部として用いられ、 この切断さ れた芯材の部分が上記領域 Bである請求の範囲第 9〜 1 1項のいずれかに記載の 異方導電性フィルム。
1 3 . 接着性の絶縁材料からなるフィルム基板中に、 導電性材料からなる複 数の導通路が、 互いに絶縁された状態で、 かつ該フィルム基板を厚み方向に貫通 した状態で配置されたものであって、 各導通路は、 当該フィルム基板の表裏面に 両端部が露出し、 かつ当該異方導電性フィルムの線膨張係数が 2〜 1 0 0 p p m であることを特徴とする異方導電性フィルム。
1 4 . 導電性材料が金属材料であることを特徴とする請求の範囲第 1 3項記 載の異方導電性フィルム。
1 5 . 金属細線に接着性の絶縁材料からなる被覆層を形成して絶縁導線とし、 該絶縁導線を芯材にロール状に巻く工程、 該ロール状物を加熱およびノまたは加 圧して、 被覆層どうしを融着および Zまたは圧着させる工程、 および該ロール状 物を、 巻きつけられた絶縁導線と角度をなして交差する平面を断面として所定の フィルム厚さに切断する工程を包含する製造方法によって製造されてなるもので ある請求の範囲第 1 4項記載の異方導電性フィルム。
1 6 . 弾性率が 1〜2 0 0 0 0 M P aであることを特徴とする請求の範囲第 1 3〜 1 5項のいずれかに記載の異方導電性フィルム。
1 7 . 接着性材料が、 熱可塑性の接着性材料、 または熱硬化性の接着性材料 であることを特徴とする請求の範囲第 1 3〜 1 5項のいずれかに記載の異方導電 性フィルム。
1 8 . 少なくとも 1つの導通路の少なくとも 1つの端部が、 フィルム基板の 面より、 突出しているかまたは窪んでいることを特徴とする請求の範囲第 1 3〜 1 5項のいずれかに記載の異方導電性フィルム。
1 9 . 導通路がフィルム基板の面の垂線に対して角度をなすよう設けられた ものである請求の範囲第 1 3 ~ 1 5項のいずれかに記載の異方導電性フィルム。
2 0 . 上記フィルム基板中に複数の導通路が配置された領域を領域 Aとする とき、 該領域 Aの面が拡張する方向に隣接して、 該領域 Aと同じ厚さの下記の領 域 Bがさらに設けられてなる請求の範囲第 1 3項記載の異方導電性フィルム。 領域 B ：絶縁性材料からなり、 0 . 2 m m x 1 m mの長方形を包含する形状の領 域であって、 かつ当該領域内には導通路が存在しない領域。
2 1 . 上記領域 Bが領域 Aの外周を囲んで設けられたものであるか、 または 上記領域 Bが領域 Aに外周を囲まれて設けられたものであるか、 または上記領域 Bが領域 Aを 2つに分割するように設けられたものである請求の範囲第 2 0項記 載の異方導電性フィルム。
2 2 . 上記領域 Bが、 領域 Aに外周を囲まれて設けられたものであり、 該領 域 Bの形状が、 円、 楕円、 正多角形、 長方形、 菱形、 台形のいずれかである請求 の範囲第 2 1項記載の異方導電性フィルム。
2 3 . 当該異方導電性フィルムが、 絶縁導線を芯材に卷線してロール状物と し、 該ロール状物を加熱および/または加圧して、 巻き付けられた絶縁導線の被 覆層どうしを融着および Zまたは圧着させ、 該ロール状物を、 巻きつけられた絶 縁導線と角度をなして交差する平面を断面として所定のフィルム厚さに切断する 工程を包含する製造方法によって製造されたものであって、 絶縁導線と共に切断 された芯材の部分が除去されることなく製品の一部として用いられ、 この切断さ れた芯材の部分が上記領域 Bである請求の範囲第 2 0〜2 2項のいずれかに記載
6 /
の異方導電性フィルム。
2 4 . 少なくとも下記①〜③の工程を有することを特徴とする異方導電性フ イルムの製造方法。
①導電性材料からなる線材に絶縁性材料からなる被覆層が 1層以上設けられて なる絶縁導線を、 芯材にロール状に巻線する工程。
②前記①の工程において卷線しながら、 または前記①の工程の後に口一ル状の 巻線コイルを加熱および/または加圧して、 巻き付けられた絶縁導線の被覆層ど うしを融着および または圧着させて一体化し巻線コイルプロックを形成するェ 程。
③前記②の工程で得られた巻線コイルプロックを、 巻きつけられた線材と角度 をなして交差する平面を断面として所定のフィルム厚さに切断する工程。
2 5 . 絶縁導線の被覆層が 2層以上の複数層である請求の範囲第 2 4項記載 の異方導電性フィルムの製造方法。
2 6 . 上記③の工程が、 線材の切断と共に卷線の芯材を切断する工程であつ て、 線材と共に切断された芯材の部分が除去されることなく製品として用いられ るものである請求の範囲第 2 4項記載の異方導電性フィルムの製造方法。
2 7 . 上記②の工程で得られた卷線コイルブロックを、 さらに絶縁性材料に よってモールドし、 これを上記③の工程にて加工するものである請求の範囲第 2 4項記載の異方導電性フィルムの製造方法。
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