WO2003075409A1 - Film conducteur anisotrope et procede de production - Google Patents

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WO2003075409A1
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metal
conductive film
anisotropic conductive
chain
metal powder
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Hideki Kashihara
Masamichi Yamamoto
Jun Yorita
Hideaki Toshioka
Misako Osoegawa
Keiji Koyama
Masatoshi Majima
Yoshie Tani
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Sumitomo Electric Industries, Ltd.
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Definitions

  • the present invention relates to a novel anisotropic conductive film used for, for example, electronic packaging, and a method for manufacturing the same.
  • a film-like anisotropic conductive film for example, Japanese Patent Publication JP-H06-1025253-A2, JP-HO8-11 151617. —See A2 etc.).
  • a plurality of bumps are arranged on a mounting surface on a printed wiring board to form a connection portion.
  • Thermal bonding is performed while positioning the electrodes so that they overlap one-to-one with the surface of the film.
  • connection between printed wiring boards two printed wiring boards in which a plurality of electrodes are arranged so as to be aligned with each other to form a connection portion at each connection position, and a connection portion between the two is prepared.
  • thermal bonding is performed while similarly positioning each electrode of both connection portions so as to overlap in the plane direction of the film.
  • the anisotropic conductive film generally has a structure in which a powdery conductive component is dispersed in a heat-sensitive adhesive film containing a binder such as a thermoplastic resin or a curable resin.
  • each bump-electrode pair or electrode-electrode pair that overlaps in the surface direction of the film is short-circuited with another adjacent pair of bumps or electrodes, resulting in a short-circuit in the surface direction of the film.
  • the conductive resistance in the plane direction (referred to as “insulation resistance”) must be increased.
  • the total volume of the solid content is the total volume of the two when the film is formed using the conductive component and the binder as the solid content as described above.
  • the anisotropic conductive film is compressed in the thickness direction by heating and pressing during thermal bonding, so that the filling rate of the conductive component in the thickness direction is increased, and the conductive components come into contact with each other or come into contact with each other. As a result of the formation of the conductive network, the conductive resistance in the thickness direction (referred to as “connection resistance”) is reduced. However, at this time, since the filling rate of the conductive component in the plane direction of the anisotropic conductive film does not increase, the initial state where the insulation resistance is high and the conductivity is low is maintained in the plane direction.
  • the anisotropic conductive film has anisotropic conductive characteristics in which the connection resistance in the thickness direction is low and the insulation resistance in the plane direction is high. Prevent short circuit and keep each bump-electrode pair or each electrode-electrode pair electrically independent. • One-to-one overlap of each pair in the direction of film surface Conductive connection between bumps and electrodes and between electrodes and electrodes in all pairs simultaneously
  • the semiconductor package can be fixed on the printed wiring board by thermal bonding, or the printed wiring boards can be fixed by thermal bonding.
  • the average particle size is several! ! ⁇
  • Various metal powders such as Ni powder that is about several tens of meters and has a granular, spherical, flaky (scale-like, flake-like) shape, or a resin powder whose surface is plated with gold. Has been put to practical use.
  • the above metal powder usually has a filling factor determined by the above-mentioned formula (1). -10% by volume.
  • connection resistance in the thickness direction after thermal bonding is not sufficient, and there are increasing cases where it is required to further reduce the connection resistance. Therefore, in order to further reduce the connection resistance in the thickness direction than before, it is conceivable to increase the filling rate of the metal powder as the conductive component to be higher than the above range.
  • the conventional anisotropic conductive film cannot cope with it unless the pitch between adjacent bumps and electrodes constituting the connection portion is 50 m or more. At present, it cannot meet the demand for higher density mounting in the field.
  • the present inventors have developed a probe card used to check whether semiconductor chips such as memories, ICs, LSIs, and ASICs have been normally manufactured.
  • semiconductor chips such as memories, ICs, LSIs, and ASICs have been normally manufactured.
  • the mounting pitch of the contact probe is about 100 to 200111 corresponding to the pitch of the pad of the semiconductor chip, the conventional anisotropic conductive film can sufficiently cope with it. I thought it might be.
  • a probe card presses a contact probe to a pad of a semiconductor chip or the like before being cut into a predetermined size formed on a wafer to achieve electrical continuity, thereby connecting a circuit in the semiconductor chip to a probe card.
  • the purpose of this test is to connect to an external test circuit via the circuit of the main unit for testing.
  • the contact probe itself is becoming more precise and tends to be integrated on a mounting substrate.
  • a probe card in which a large number of lobes are mounted on a mounting board at a pitch of 100 to 200 ⁇ m according to the pitch of the pads of the semiconductor chip as described above has been put to practical use.
  • the inventor considered replacing a large number of wirings and their soldering with one sheet of anisotropic conductive film.However, if the conventional anisotropic conductive film was simply diverted, the following was obtained. It has been found that practical application is difficult due to various problems.
  • a large current of, for example, 1 A or more may flow locally in the anisotropic conductive film at the time of the test.
  • the conductive film is not designed to handle such a large current, and the allowable current value is only about several tens of mA, so that when a large current flows due to a short circuit or the like, Joule heat is generated.
  • the anisotropic conductive film may locally become hot and may be melted.
  • the conventional anisotropic conductive film when the filling rate of the metal powder is increased to eliminate conduction failure, also has a low insulation resistance in the plane direction as described above, so that the Even with a pitch of 0 to 200 ⁇ m, the above-mentioned short-circuit in the plane direction of the film, that is, in this case, each contact probe-electrode pair overlapping in the plane direction of the film, There is a possibility that a short circuit may occur with another pair of contact probes or electrodes in contact.
  • the main object of the present invention is to generate short-circuits in the plane direction of the film even when the pitch between adjacent bumps and electrodes forming the connection portion is less than 50 m, more preferably 40 zm or less. Therefore, it is an object of the present invention to provide a novel anisotropic conductive film which can sufficiently cope with a demand for higher density packaging, particularly for mounting of a semiconductor package.
  • the connection can be made more reliably with a low voltage connection than in the case of, and it does not melt even if a large current flows, and it can also handle high frequency signals, especially for mounting of contact probes etc. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a suitable new anisotropic conductive film.
  • Still another object of the present invention is to provide a method for producing such a novel anisotropic conductive film.
  • the conductive component in the anisotropic conductive film of the present invention, many fine metal particles are connected in a chain. Characterized by containing a metal powder having an irregular shape.
  • the metal powder used as the conductive component in the present invention is formed into a shape in which a large number of fine metal particles of micron order or submicron order are connected in a chain form from the beginning by, for example, a reduction precipitation method described later.
  • a reduction precipitation method described later in a metal powder having a structure in which a metal film is further deposited around a periphery where a large number of metal grains are connected, the individual metal grains are directly connected. Therefore, compared to a conventional aggregate of granular metal powders, the increase in contact resistance between individual metal particles can be suppressed, and the conductivity of the metal powder itself can be improved.
  • chain-like metal powder since the chain-like metal powder has a larger specific surface area than a conventional granular metal powder or the like, it can be uniformly dispersed in a binder without causing aggregation or the like. Moreover, chain metal powder has a large ratio of chain thickness to length of about 100 to 100, so that even a small amount of addition forms a good conductive network in the anisotropic conductive film. be able to.
  • connection resistance in the thickness direction can be maintained without increasing the filling rate of the metal powder so much, that is, while maintaining the insulation resistance in the surface direction of the anisotropic conductive film at a high level. Can be significantly reduced than before.
  • the pitch between adjacent bumps or electrodes constituting the connection portion is less than 50 m, which was not feasible conventionally. More preferably, even fine components such as 40 zm or less can be reliably conductively connected without causing the above-described short-circuit in the surface direction of the film, which sufficiently meets the demand for higher density mounting. It becomes possible.
  • the anisotropic conductive film of the present invention When the anisotropic conductive film of the present invention is used for mounting a contact probe, the impedance is maintained at a low level without increasing the packing density of the metal powder as described above. It is possible to connect a large number of contact probes more reliably by connecting at a lower pressure while allowing the passage of high-frequency signals.
  • the chains of the metal powder are oriented in the thickness direction of the film.
  • connection resistance in the thickness direction is further increased. Can be greatly reduced.
  • Chain metal powder or as individual metal particles forming this metal powder, are:-a single metal with paramagnetism
  • the metal powder many fine metal particles are simply connected in a chain by the magnetic force as described above, and then a metal layer is further deposited around the connected metal particles and the metal particles are firmly bonded.
  • the metal grains basically retain the magnetic force.
  • the chains are not easily broken at the stress level when manufacturing a composite material or when forming an anisotropic conductive film by applying to the underground, and even if broken, stress is applied. At the time of disappearance, recombination of chains and the like are likely to occur. Moreover, in the coated film after application, the plurality of metal powders are likely to come into contact with each other based on the magnetic force of the metal particles to form a conductive network.
  • connection resistance in the thickness direction of the anisotropic conductive film can be further reduced.
  • the portion containing the paramagnetic metal is:
  • the ions of the paramagnetic metal that forms the material are added to the solution containing the reducing agent. In this case, it is preferable to form the layer by precipitating in a liquid.
  • the metal particles formed by the reduction precipitation method have the same individual particle size, and the particle size distribution is sharp. This is because the reduction reaction proceeds uniformly in the system. Therefore, the metal powder produced from such metal particles is excellent in the effect of making the connection resistance in the thickness direction of the anisotropic conductive film uniform over the entire surface of the anisotropic conductive film.
  • the filling rate of the metal powder determined by the above formula (1) is 0.05 to 20% by volume. It is preferred that
  • the filling rate is less than 0.05% by volume, the amount of metal powder contributing to conduction in the thickness direction of the anisotropic conductive film is too small, so that the connection resistance in the same direction after thermal bonding may not be sufficiently reduced. is there. If the filling rate exceeds 20% by volume, the insulative conductive film may have an excessively low insulation resistance in the in-plane direction, which may cause a short circuit in the in-plane direction of the film. .
  • the chain-like metal powder it is preferable to use one having a shape in which a number of fine metal particles are connected in a linear or needle-like shape.
  • connection resistance in the thickness direction of the anisotropic conductive film can be further reduced, and the insulation resistance in the plane direction can be further increased.
  • the metal powder chains are oriented in the thickness direction of the film, the interaction between the metal powders arranged along the orientation direction becomes more dense, and the metal arranged in the horizontal direction intersects the orientation direction. Since the interaction between the powders can be made coarser, the effect of using the chain-like metal powder can be further remarkably exhibited.
  • the length of the chain of the metal powder is determined by the conductive portion using the anisotropic conductive film of the present invention. It is preferable that the distance be smaller than the distance between the adjacent electrodes that constitute the electrodes.
  • the length of the chain of the metal powder is specified to be less than the distance between adjacent electrodes as described above, the chain-shaped metal powder may fall down during thermal bonding. Also, there is no short circuit between adjacent bumps or electrodes. For this reason, it is possible to reliably prevent short-circuiting in the plane direction of the film.
  • the metal powder having the chain length in the above range preferably has a chain diameter of l ⁇ m or less.
  • the metal powder Due to the effect of the density of the interaction between the films, they can be implemented without causing a short circuit across the film.
  • the individual metal particles forming the chain have a particle diameter of 400 nm or less.
  • the ratio L / D of the chain length L to the diameter D is preferably 3 or more.
  • the chain length is too short, and the contact resistance of the anisotropic conductive film is reduced without causing a short circuit in the surface direction of the film due to the effect of the interaction between the metal powders.
  • the effect of lowering may not be obtained.
  • the chain-like metal powder has a paramagnetic simple substance, A chain formed of an alloy of two or more metals, an alloy of a paramagnetic metal and another metal, or a composite containing a paramagnetic metal, and Cu, Rb, and R covering the surface thereof It is preferably formed of a complex with at least one kind of metal having excellent conductivity selected from the group consisting of h, Pd, Ag, Re, Pt and Au.
  • the diameter of the chain of the metal powder is preferably 20 m or less.
  • the filling rate of the metal powder is preferably set to 0.05 to 5% by volume in order to allow a high frequency signal to pass while suppressing an increase in impedance.
  • the chain-like metal powder is, as described above, a single metal having paramagnetism, and two or more kinds of paramagnetic metals.
  • anisotropic conductive films of the present invention those in which chain-like metal powder is oriented in the thickness direction of the film are:
  • a chain-like metal powder at least a part of which is formed of a paramagnetic metal, is sprayed on a ground to which a magnetic field is applied in a direction intersecting the underground, and the chain of the metal powder is formed as described above.
  • a fluid coating containing a binder is applied over it and solidified or cured to fix the chain orientation.
  • an anisotropic conductive film in which chains of metal powder are oriented in the thickness direction of the film can be manufactured more efficiently.
  • FIG. 1A to FIG. 1F are cross-sectional views showing an enlarged part of an example of a chain-like metal powder to be contained as a conductive paste in the anisotropic conductive film of the present invention.
  • the anisotropic conductive film of the present invention is characterized by containing, as a conductive component, metal powder having a large number of fine metal particles connected in a chain.
  • the chain-like metal powder various metal powders having a chain structure, which are produced by various methods such as a gas phase method and a liquid phase method, can be used. It is preferable that the particles have a linear or needle-like shape.
  • the metal powder or the individual metal particles forming the metal powder may be used as a simple substance having paramagnetism, an alloy of two or more metals having paramagnetism, or having paramagnetism. It is preferably formed of an alloy of a metal and another metal, or a composite containing a paramagnetic metal.
  • metal powder containing a paramagnetic metal examples include any one of the following (a) to (f) or a mixture of two or more thereof.
  • the surface of the metal powder Ml of (a) is further added to a paramagnetic single metal, an alloy of two or more paramagnetic metals, Alternatively, a metal layer M 2 made of an alloy of a paramagnetic metal and another metal is deposited to form a metal powder M 2 o in which metal particles are strongly bonded.
  • the surface of the metal powder Ml of (a) is further added to other surfaces such as Ag, Cu, Al, Au, and Rh.
  • Metal layer m 3 made of metal or alloy Metal powder M3 that has been precipitated and has tight bonding between metal grains.
  • the surface of the metal powder M2 of (b) above is further added to a metal composed of other metals or alloys such as Ag, Cu, Al, Au, Rh, etc.
  • a paramagnetic metal alone, an alloy of two or more metals having paramagnetism, or an alloy of a paramagnetic metal and another metal The surface of the granular core material m5a formed from is coated with a coating layer m5b made of another metal or alloy such as Ag, Cu, Al, Au, Rh to obtain a composite m5.
  • a coating layer m5b made of another metal or alloy such as Ag, Cu, Al, Au, Rh to obtain a composite m5.
  • the metal layers m2, m3, m4 and m6 and the covering layer m5 are described as a single layer, but each layer has a laminated structure of two or more layers made of the same or different metal materials. You may have.
  • the portion containing the paramagnetic metal is:
  • a reductive agent is added to a solution containing ions of a paramagnetic metal, which is a material for forming the material, to thereby precipitate the solution in the solution.
  • a solution in which a reducing agent, for example, a trivalent titanium compound such as titanium trichloride, and, for example, trisodium citrate are dissolved (hereinafter, referred to as a “reducing agent solution”) is mixed with aqueous ammonia Adjust pH to 9 ⁇ 10
  • a reducing agent solution a solution in which a reducing agent, for example, a trivalent titanium compound such as titanium trichloride, and, for example, trisodium citrate are dissolved
  • a reducing agent solution aqueous ammonia Adjust pH to 9 ⁇ 10
  • the trivalent titanium ion combines with citric acid as a complexing agent to form a coordination compound, and the activation energy when oxidizing from Ti (ni) to Ti (IV) is reduced.
  • the reduction potential increases. Specifically, the potential difference between Ti (III) and Ti (IV) exceeds 1 V. This value is significantly higher than the reduction potential from Ni (II) to Ni (0) or the reduction potential from 6 (1
  • a solution containing ions of a paramagnetic metal element alone, such as Ni, or a solution containing two or more ions forming an alloy containing a paramagnetic metal is added.
  • Ti (III) functions as a reducing agent, and when oxidizing itself to Ti (IV), reduces metal ions and precipitates in the liquid. That is, the metal particles composed of the above-described metal simple substance or alloy are precipitated in the liquid, and a large number of them are connected in a chain by their own magnetism to form a chain metal powder. Further, when the precipitation is further continued, a metal layer is further precipitated on the surface of the metal powder, and the metal particles are strongly bonded to each other.
  • the core material m5a and the like of the body m5 can be manufactured by the method described in the above 3.
  • metal particles m1 ⁇ core material m5a have uniform particle diameters, and the particle size distribution is sharp. This is because the reduction reaction proceeds uniformly in the system. Therefore, all of the metal powders M1 to M6 manufactured from the metal particles m1 and the core material m5a have a uniform resistance in the thickness direction of the anisotropic conductive film over the entire surface of the anisotropic conductive film. It is excellent in the effect of making the state.
  • the reducing agent solution after the metal particles and the core material are precipitated can be used for producing a chain-like metal powder by the reductive precipitation method repeatedly and repeatedly by performing electrolytic regeneration. That is, by applying a voltage by, for example, placing the reducing agent solution after the metal particles, core material, etc. are precipitated in the electrolytic cell, to reduce T i (IV) to T i (III), the electrode is again charged. It can be used as a reducing agent solution for analysis. This is because titanium ion is hardly consumed during electrolytic deposition, that is, it is not deposited together with the metal to be deposited.
  • the paramagnetic metal or alloy that forms the metal grains or the core material include Ni, iron, cobalt, and alloys of two or more of these. Particularly, Ni alone and Ni — Iron alloy (permalloy) or the like is preferable. Especially, metal particles formed of such metals and alloys have strong magnetic interaction when connected in a chain, Excellent in reducing contact resistance between metal grains.
  • metals forming the composite of the above (c) to) together with the paramagnetic metal or alloy include Cu, Rb, Rh, Pd, Ag, Re, Pt And at least one metal or an alloy thereof selected from the group consisting of Au and Au.
  • the portion formed of these metals is preferably a portion exposed on the outer surface of the chain as described in (c :) to (f) above.
  • the coating can be formed by various film forming methods such as an electroless plating method, an electrolytic plating method, a reduction deposition method, and a vacuum deposition method.
  • the metal powder used for mounting a semiconductor package for example, has any of the above structures (a) to (f), and the chain length is conductively connected using an anisotropic conductive film. It is preferable that the distance be smaller than the distance between the adjacent electrodes constituting the connection portion.
  • the metal powder preferably has a chain diameter of 1 ⁇ m or less, and the individual metal particles forming the chain-like metal powder have a particle diameter of 400 nm or less.
  • the length of the chain is more preferably not more than 0.9 times the distance between adjacent electrodes in order to further reliably prevent short-circuiting due to sideways.
  • the composite material may be mixed with a binder or a solvent to prepare a composite material, or the composite material may be applied on a base to produce an anisotropic conductive film.
  • the diameter of the chain is preferably 1 O nm or more because it may be easily cut.
  • the metal particles preferably have a particle size of 10 nm or more.
  • the lower limit of the above-mentioned chain length is not particularly limited, but within the above-mentioned preferable range of the chain diameter, and the ratio L / D of the chain length L to the diameter D is 3 or more. It is preferable to set the length of the chain.
  • the particles are closer to the particles than the chains, and as described above, due to the effect of the density of the interaction between the metal powders, the short-circuit does not occur in the plane direction of the film.
  • the effect of reducing the contact resistance of the anisotropic conductive film may not be obtained.
  • the surface of the chain is at least one selected from the group consisting of Cu, Rb, Rh, Pd, Ag, Re, Pt, and Au. Those having a composite structure coated with a kind of metal are preferable because conductivity can be improved.
  • a metal powder used for mounting a contact probe, etc. still has any one of the structures (a) to (:), and has a chain diameter exceeding 1 m and not more than 20 m. Some are preferred.
  • the particle diameter of each metal particle forming the metal powder is preferably 0.5 to 2 zm.
  • the surface of the chain is at least selected from the group consisting of Cu, Rb, Rh, Pd, Ag, Re, Pt and Au.
  • the surface of the chain is at least selected from the group consisting of Cu, Rb, Rh, Pd, Ag, Re, Pt and Au.
  • Those having a composite structure coated with one kind of metal are preferable because conductivity can be improved.
  • the metal powder for mounting the contact probe a large number of chains having a smaller diameter and the same size as those used for mounting the semiconductor package have a shape agglomerated in a bundle, and the diameter of the agglomerated chain It is also possible to use one having a diameter of more than 1 m and not more than 20 m. Further, in consideration of improving the conductivity, the surface of the aggregate may be coated with the metal.
  • any of various compounds having a film forming property and an adhesive property which are conventionally known as a binder in the application, can be used.
  • a binder for example, a thermoplastic resin or a curable resin,
  • liquid curable resins and the like and particularly preferably, acrylic resin, epoxy resin, fluorine resin, phenol resin and the like can be mentioned.
  • the composite material from which the anisotropic conductive film is based is produced by blending a chain-like metal powder and a binder together with an appropriate solvent at a predetermined ratio.
  • the solvent may be omitted by using a liquid binder such as a liquid curable resin.
  • the anisotropic conductive film of the present invention is, for example, a case where the above-mentioned composite material is applied on the underground such as a glass plate and dried and solidified, or when the binder is a curable resin or a liquid curable resin. Can be manufactured by semi-curing this and then peeling it off the substrate.
  • the thickness is set to 10 ⁇ m to l00 ⁇ m in consideration of good conductive adhesion when the electrode and the bump are pressure-bonded via the anisotropic conductive film. It is preferred that
  • the thickness should be such that variations in the thickness direction due to warpage of the mounting board and probe force main body are absorbed over the entire surface, and connection failure and conduction failure do not occur.
  • the length is 100 to 300 m.
  • an anisotropic conductive film of the present invention it is preferable that the chains of the metal powder are fixed in a state of being oriented in the thickness direction of the film.
  • Such an anisotropic conductive film comprises: (A) a fluid composite material comprising: a chain-like metal powder, at least a part of which is formed of a paramagnetic metal as described above, and a binder. Is applied on a ground to which a magnetic field is applied in a direction intersecting the ground, thereby solidifying or curing the composite material in a state where the chains of the metal powder are oriented in the thickness direction of the film along the direction of the magnetic field. To fix the chain orientation of the metal powder, or
  • the magnetic flux density is preferably ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ or more, more preferably 100 000 T or more, and particularly preferably 400 000 T or more.
  • Examples of a method for applying a magnetic field include a method in which magnets are arranged above and below a base such as a glass substrate, and a method in which the surface of a magnet is used as a base.
  • the latter method utilizes the fact that the lines of magnetic force exiting from the surface of the magnet are almost perpendicular to the surface of the magnet in the region from the surface to the thickness of the anisotropic conductive film. Has the advantage that the manufacturing apparatus can be simplified.
  • the filling rate of the metal powder determined by the above formula (1) in the anisotropic conductive film thus manufactured is preferably set to 0.05 to 20% by volume.
  • the filling rate of the metal powder is set to 0.05 to 5% by volume even in the above range in order to suppress the rise in impedance and allow passage of high-frequency signals. Is preferred.
  • the amount of the metal powder to be sprayed, the concentration of the binder in the coating agent, the amount of application, and the like may be adjusted.
  • the pitch between adjacent electrodes is less than 50 m, more preferably 40 / Even if it is less than m, no short circuit occurs in the surface direction of the film. As a result, it is possible to sufficiently respond to the demand for higher density packaging in the field of electronics packaging.
  • the anisotropic conductive film of the present invention can be used, for example, for IC socket pins in addition to the above applications. It can also be used for mounting. At present, it can be used for three-dimensional packages connected by wire bonding or BGA (j-ball grid array). Industrial applicability
  • the anisotropic conductive film according to the present invention does not cause a short circuit in the surface direction of the film even if the pitch between adjacent electrodes is made smaller than the current level, so that the anisotropic conductive film is particularly suitable for mounting on a semiconductor package or the like. As a result, it can sufficiently respond to the demand for higher density mounting. Further, the other anisotropic conductive film according to the present invention can be connected more reliably by connecting at a lower voltage than the case of the above-mentioned semiconductor package. Since it can also handle signals, it is particularly suitable for mounting contact probes and the like. Further, the method for producing an anisotropic conductive film according to the present invention is suitable for producing the above-described anisotropic conductive film. Example
  • the conductive component has a shape in which fine Ni particles are connected in a straight line, the particle size of the Ni particles is 100 nm, the chain diameter D is 400 nm, and the length L is 5 nm. Ni powder having a ⁇ m and a ratio L / D of 12.5 was used.
  • the Ni powder and an acryl resin as a binder are mixed so that the filling rate of the Ni powder obtained by the above formula (1) is 20% by volume, and methyl ethyl ketone is added.
  • a paste-like composite material was prepared.
  • the composite material was applied on a glass substrate, dried and solidified, and then peeled off to produce a 30 m-thick anisotropic conductive film.
  • the conductive component As the conductive component, it has a shape in which fine Ni particles are connected in a straight line, the particle size of the Ni particles is 400 nm, the chain diameter D is l ⁇ m, and the length L is 5 ⁇ m N i powder with a ratio L / D of 5 Using the powder, the Ni powder and an acrylic resin as a binder were mixed so that the filling rate of the Ni powder was 0.05% by volume, and methyl ethyl ketone was added. An anisotropic conductive film having a thickness of 30 / m was produced in the same manner as in Example 1 except that a paste-like composite material was prepared.
  • the conductive component As the conductive component, it has a shape in which fine Ni particles are connected in a straight line, the particle size of the Ni particles is 300 nm, the diameter D of the chains is 600 nm, and the length L is 5 mm.
  • An anisotropic conductive film having a thickness of 3 was manufactured.
  • Example 3 The same composite material as prepared in Example 3 above was applied on a magnet as a base, dried and solidified in a magnetic field of a magnetic flux density of 400 ° T, so that the metal powder was formed into a film.
  • the film was fixed in a state where it was oriented in the thickness direction, and then separated to produce an anisotropic conductive film having a thickness of 30 ⁇ m.
  • Example 3 The same metal powder as used in Example 3 was sprayed on the same magnet as used in Example 4, and oriented in the thickness direction of the film in a magnetic field with a magnetic flux density of 400000T. Was. Next, in this state, a coating solution obtained by dissolving acryl resin as a binder in methyl ethyl ketone was applied. The application amount was adjusted so that the filling rate of the metal powder was 1% by volume.
  • a spherical metal powder having a composite structure in which a surface of spherical resin particles having a diameter of 5 m is coated with 100 nm of Au was used, and this metal powder and acrylic as a binder were used.
  • the resin was mixed with the resin so that the filling ratio of the metal powder became 20% by volume, and methylethyl ketone was added to prepare a paste-like composite material. ⁇ M of an anisotropic conductive film was manufactured.
  • a glass substrate having an A1 film deposited on one side is stacked so that the A1 film is in contact with the anisotropic conductive film, and heated at 100 ° C while applying a pressure of 10 g per electrode. Pressure was applied for thermal bonding.
  • the resistance value between two adjacent Au electrodes conductively connected via the anisotropic conductive film and the A1 film is measured, and the measured value is reduced to 1/2, and the resistance in the thickness direction of the anisotropic conductive film is measured. Connection resistance.
  • Table 1 shows the results. The evaluations in the table were as follows.
  • Connection resistance is 0.1 ⁇ or less. Very good conductivity in the thickness direction.
  • Connection resistance is more than 0.1 ⁇ and 1 ⁇ or less. Good conductivity in the thickness direction.
  • the glass substrate on which the A1 film was not deposited this time overlaid on this anisotropic conductive film, the glass was heated at 100 ° C and pressurized at a pressure of 10 g per electrode while heating. Glued.
  • the resistance value between two adjacent Au electrodes to which the glass substrate was thermally bonded via the anisotropic conductive film was measured to obtain the insulation resistance in the plane direction of the anisotropic conductive film.
  • Table 1 shows the results. The evaluations in the table were as follows.
  • Insulation resistance exceeds 1 G ⁇ . Extremely good surface insulation.
  • Insulation resistance is more than 1 ⁇ and 1 or less. Good insulation in the plane direction.
  • Insulation resistance is 1 ⁇ or less. Poor insulation in the plane direction.
  • Example 1 1 ⁇ 10 ⁇ ( ⁇ )
  • Example 2 ⁇ .5 ⁇ ( ⁇ ) 10 ⁇ (®)
  • Example 3 0.1 ⁇ (®) 1 ⁇ (0)
  • Comparative Example 1 1 ⁇ 100 ⁇ ( ⁇ ) Comparative Example 2 1 ⁇ ( ⁇ ) 1 ⁇ ( ⁇ )
  • Comparative Example 3 10 ⁇ ( ⁇ ) ⁇ ⁇ ( ⁇ ) Table 1 shows that the anisotropic conductive film of Comparative Example 1 containing flake-form Ni powder at a filling rate of 20% by volume, and resin particles and Au coating It was found that the anisotropic conductive film of Comparative Example 2 in which the spherical metal powder having the composite structure was contained at a filling rate of 20% by volume had low insulation resistance and poor insulation in the surface direction of the film. In addition, it was found that the anisotropic conductive film of Comparative Example 3 in which the filling rate of the spherical metal powder having the above composite structure was reduced to 1% by volume had high connection resistance and poor conductivity in the thickness direction of the film.
  • the anisotropic conductive films of Examples 1 to 5 all have low connection resistance, have excellent conductivity in the thickness direction of the film, have high insulation resistance, and have excellent insulation in the surface direction of the film. I understood.
  • connection resistance was lower and the insulation resistance was higher.
  • filling rate should be reduced while increasing the diameter of the chain of the linear metal powder.
  • the surface of the metal powder chain should be coated with a metal having excellent conductivity. It was confirmed that the chains should be oriented in the thickness direction of the film.
  • this Ni powder and an acrylic resin as a binder were mixed such that the filling ratio of the Ni powder was 1% by volume, and methylethyl ketone was added to prepare a paste-like composite material.
  • the conductive component As the conductive component, it has a shape in which fine Ni particles are connected in a straight line, the particle size of the Ni particles is 400 nm, the diameter D of the chains is 3 / zm, the length L is 9 ⁇ m, and the ratio L / A 20- ⁇ m-thick anisotropic conductive film was produced in the same manner as in Example 6, except that Ni powder having D of 3 was used.
  • the conductive component As the conductive component, it has a shape in which fine Ni particles are connected in a straight line, the particle size of the Ni particles is 400 nm, the diameter D of the chains is l ⁇ m, the length L is 15 / m, and the ratio L / An anisotropic conductive film having a thickness of 20111 was produced in the same manner as in Example 6 except that Ni powder having D of 15 was used.
  • the conductive component is composed of aggregates of fine Ni particles, the particle size of the Ni particles is 400 nm, the minor axis D is 6 ⁇ m, the major axis L is 9 ⁇ m, and the ratio L / D is 1.5.
  • An anisotropic conductive film having a thickness of 20 zm was produced in the same manner as in Example 6, except that granular Ni powder was used. Measurement of connection resistance
  • a glass substrate having an A1 film deposited on one side is stacked so that the A1 film is in contact with the anisotropic conductive film, and heated at 100 ° C while applying a pressure of 10 g per electrode. Pressure was applied for thermal bonding.
  • the resistance value between two adjacent Au electrodes conductively connected via the anisotropic conductive film and the A1 film is measured, and the measured value is reduced to 1/2, and the resistance in the thickness direction of the anisotropic conductive film is measured. Connection resistance.
  • Table 2 shows the results. The evaluations in the table were as follows.
  • Connection resistance is 0.1 ⁇ or less. Very good conductivity in the thickness direction.
  • Connection resistance is more than 0.1 ⁇ and 1 ⁇ or less. Good conductivity in the thickness direction.
  • the anisotropic conductive film produced in each of the examples and comparative examples was attached on the same FPC electrode pattern as used above.
  • the glass substrate on which the A1 film was not deposited this time overlaid on this anisotropic conductive film, the glass was heated at 100 ° C and pressurized at a pressure of 10 g per electrode while heating. Glued.
  • the resistance value between two adjacent Au electrodes to which the glass substrate was thermally bonded via the anisotropic conductive film was measured to obtain the insulation resistance in the surface direction of the anisotropic conductive film.
  • Table 2 shows the results. The evaluations in the table were as follows.
  • Insulation resistance is more than 1 M ⁇ and 1 G ⁇ or less. Good insulation in the plane direction.
  • Insulation resistance is 1 ⁇ or less. Poor insulation in the plane direction.
  • Example 6 0.5 ⁇ 10 ⁇ (®)
  • Example end 1 ⁇ 15 ⁇ (®) Comparative example 4 0.8 ⁇ 1 ⁇ ( ⁇ ) Comparative example 5 2.5 ⁇ ( ⁇ ) 20 ⁇ (®)
  • the anisotropic conductive film of Comparative Example 4 containing a chain Ni powder longer than the distance between the adjacent electrodes had a low insulation resistance and poor insulation in the plane direction of the film.
  • the anisotropic conductive film of Comparative Example 5 in which the ratio L / D is too small to contain a granular Ni powder instead of a chain has a high connection resistance and a low conductivity in the thickness direction of the film. I understood.
  • the anisotropic conductive films of Examples 6 and 7 both have low connection resistance, have excellent conductivity in the thickness direction of the film, have high insulation resistance, and have excellent insulation in the surface direction of the film. I understood. From this fact, by setting the length of the chain to be less than the distance between the adjacent electrodes, it is possible to reliably prevent a short circuit between the adjacent electrodes even if the Ni powder falls down during thermal bonding. Was confirmed.
  • the conductive component has a shape in which a plurality of chains in which fine Ni particles are connected in a linear manner, and has a shape in which the Ni particles are aggregated in a bundle.
  • the particle size of the Ni particles is 100 nm, and the diameter of the chains is 1.
  • Ni powder having a length of 0 m and a length of 50 m was used.
  • Ni powder and an acrylic resin as a binder are mixed so that the filling rate of the Ni powder is 1% by volume, and methylethyl ketone is added to prepare a paste-like composite material. did.
  • this composite material was applied on a magnet as a base, dried and solidified in a magnetic field of 20000 ⁇ , so that the metal powder was oriented in the thickness direction of the film. After being fixed in the state, it was peeled off to produce an anisotropic conductive film having a thickness of 12 Ozm.
  • Ni powder that has a shape in which fine Ni particles are connected in a straight line, the particle size of the Ni particles is l / m, the chain diameter is 10 ⁇ m, and the length is 50 m.
  • An anisotropic conductive film having a thickness of 12 O ⁇ m was produced in the same manner as in Example 8 except for the difference.
  • a 120- ⁇ m-thick anisotropic conductive film was produced in the same manner as in Example 8, except that a metal powder having a composite structure in which the surface of was coated with Ag having a thickness of 5 Onm was used.
  • Ni powder having a shape in which fine Ni particles are connected in a straight line, the Ni particles having a particle size of 300 nm, a chain diameter of 600 nm, and a length of 50 ⁇ m was used.
  • An anisotropic conductive film having a thickness of 12 O zm was produced in the same manner as in Example 8 except for the above.
  • spherical Ni powder As a conductive component, spherical Ni powder with a diameter of 5 m was used. This Ni powder was mixed with an acrylic resin as a binder so that the filling rate of the Ni powder was 10% by volume. A ketone was added to prepare a paste-like composite material.
  • the composite material was applied on a glass substrate, dried and solidified, and then peeled off to produce an anisotropic conductive film having a thickness of 120 m.
  • the same metal powder as used in Comparative Example 2 was used, in which the surface of spherical resin particles having a diameter of 5 / m was coated with 100 nm of Au, and this metal powder was used as a binder.
  • An acrylic resin was mixed so that the filling ratio of the metal particles was 10% by volume, and methylethyl ketone was added to prepare a paste-like composite material.
  • the composite material was applied on a glass substrate, dried and solidified, and then peeled off to produce an anisotropic conductive film having a thickness of 12 Om.
  • the resistance value between two adjacent Au electrodes conductively connected via the anisotropic conductive film and the A1 film is measured, and the measured value is halved to obtain a connection in the thickness direction of the anisotropic conductive film. Resistance.
  • Table 3 shows the results. The evaluations in the table were as follows.
  • Connection resistance is 0.1 ⁇ or less. Very good conductivity in the thickness direction.
  • Connection resistance is more than 0.1 ⁇ and 1 ⁇ or less. Good conductivity in the thickness direction.
  • a glass substrate on which the A1 film was not deposited was stacked on this anisotropic conductive film, and then heated at 100 ° C and pressurized at a pressure of 1 g per electrode to perform thermal bonding. .
  • the resistance value between two adjacent metal electrodes to which the glass substrate was thermally bonded via the anisotropic conductive film was measured to obtain the insulation resistance in the surface direction of the anisotropic conductive film.
  • Table 3 shows the results. The evaluations in the table were as follows.
  • Insulation resistance is 10 G ⁇ or more. Extremely good surface insulation.
  • Insulation resistance is more than 100 ⁇ and less than 10. Good insulation in the plane direction.
  • Insulation resistance is 100 ⁇ or less. Poor insulation in the plane direction.
  • the FPC having an electrode pattern in which Au electrodes having a width of 100 ⁇ m, a length of 50 ⁇ m, and a thickness of 2 ⁇ m are arranged at intervals of 40 ⁇ m.
  • the anisotropic conductive film produced in Comparative Example was attached.
  • a glass substrate having an A1 film deposited on one side thereof is superposed such that the A1 film is in contact with the anisotropic conductive film, and is heated at 100 ° C while applying a pressure of 1 g per electrode while heating to 100 ° C. Pressed and heat bonded.
  • a current is caused to flow between two adjacent Au electrodes conductively connected via the anisotropic conductive film and the A1 film, and when the current value is gradually increased, a current is generated at which a disconnection occurs due to fusing.
  • the value was determined and defined as the limit current amount.
  • Table 3 shows the results. The evaluations in the table were as follows.
  • Limit current value is 1.0 A or more and 1.5 A or less. Good current resistance.
  • Limit current value is less than 1.0 A. Poor current resistance.
  • Comparative Example 8 1 ⁇ ( ⁇ ) 15 ⁇ (®) 2.0 ⁇ ( ⁇ ) Table 3 shows that the anisotropic conductive film of Comparative Example 6 containing the spherical Ni powder at a filling rate of 10% by volume, and the resin
  • the anisotropic conductive film of Comparative Example 7 containing a spherical metal powder having a composite structure of particles and Au coating at a filling rate of 10% by volume has high connection resistance and poor conductivity in the thickness direction of the film. I understood. Further, since the anisotropic conductive film of Comparative Example 6 had a low insulation resistance, it was found that the insulating property in the surface direction of the film was poor.
  • the anisotropic conductive film of Comparative Example 8 containing the columnar Cu powder also had high connection resistance and poor conductivity in the thickness direction of the film.
  • the anisotropic conductive films of Examples 8 to 11 all have low connection resistance, have excellent conductivity in the thickness direction of the film, have high insulation resistance, and have excellent insulation in the surface direction of the film. all right.
  • the diameter of the chain of the metal powder is set to a range exceeding l zm, particularly 5 m or more. Was found to be preferable.

Description

明細書
異方導電膜とその製造方法 技術分野
本発明は、 例えばエレクトロニクス実装などに用いる新規な異方導電膜と、 そ の製造方法とに関するものである。 背景技術
プリント配線板上に半導体パッケージを実装したり、 あるいは 2つのプリント 配線板上の導体回路同士を電気的に接続するとともに、 両プリント配線板を互い に結合、 固定したりするエレクトロニクス実装の方法の 1つに、 フィルム状の異 方導電膜を用いた方法がある （例えば日本国特許公開公報 J P—H 0 6 - 1 0 2 5 2 3— A 2、 J P— H O 8— 1 1 5 6 1 7—A 2等参照）。
半導体パッケージの実装の場合、 プリント配線板への実装面に複数のバンプを 配列して接続部を形成した半導体パッケージと、 当該半導体パッケージを実装す る領域に、 上記バンプとピッチを合わせて複数の電極を配列して接続部を形成し たプリント配線板とを用意し、 この両者の接続部を相対向させて、 その間に異方 導電膜を挟んだ状態で、 両接続部の各々のバンプと電極とが 1対 1で膜の面方向 に重なるように位置合わせしながら熱接着を行う。
またプリント配線板同士の接続の場合は、 それぞれの接続位置に、 互いにピッ チを合わせて複数の電極を配列して接続部を形成した 2つのプリント配線板を用 意し、 この両者の接続部を相対向させて、 その間に異方導電膜を挟んだ状態で、 同様に両接続部の各々の電極が 1対 1で膜の面方向に重なるように位置合わせし ながら熱接着を行う。
異方導電膜は一般に、 粉末状の導電成分を、 例えば熱可塑性樹脂や硬化性樹脂 等の結着剤を含む、 感熱接着性を有する膜中に分散させた構造を有する。
また異方導電膜は、 膜の面方向に重なった各々のバンプ一電極ペアや電極ー電 極ペアが、 隣接する他のペアのバンプや電極と短絡する、 膜の面方向の短絡が発 生するのを防止すべく、 面方向の導電抵抗（「絶縁抵抗」 という）が高くなるよう に、 導電成分の、 式 (1)：
*ァ
Figure imgf000004_0001
) - (導電成分の体積） X 1 n n m 充て ) _ (固形分の総体積） x l 0 ° ） で求められる充てん率を調整してある。なお式中の、固形分の総体積とは、膜を、 前記のように導電成分と結着剤とを固形分として用いて形成する場合、 この両者 の体積の合計量である。
上記異方導電膜は、 熱接着時の加熱、 加圧によって厚み方向に圧縮されること で、 当該厚み方向の導電成分の充てん率が上昇し、 導電成分同士が互いに近接も しくは接触して導電ネットワークを形成する結果、厚み方向の導電抵抗（「接続抵 抗」 という） が低くなる。 しかしこの際、 異方導電膜の面方向における導電成分 の充てん率は増加しないため、 面方向は、 絶縁抵抗が高く導電率が低い初期の状 態を維持する。
このため異方導電膜は、 厚み方向の接続抵抗が低く、 かつ面方向の絶縁抵抗が 高い異方導電特性を有するものとなり、 かかる異方導電特性によって、 ■ 前述したような膜の面方向の短絡が発生するのを防止して、 各バンプ—電極 ペアや電極—電極ペアごとの、 それぞれ電気的に独立した状態を維持しつつ、 • 各ペアの、 1対 1で膜の面方向に重なったバンプ一電極間、電極一電極間を、 全てのペアにおいて同時に導電接続する
ことができる。
またそれとともに、 膜の持つ感熱接着性によって、 プリント配線板上に、 半導 体ノ Sッケージを熱接着によって固定したり、 プリント配線板同士を熱接着によつ て固定したりできる。
このため異方導電膜を用いれば、 エレクトロニクス実装の実装作業が容易にな る o
従来の異方導電膜中に含まれる導電成分としては、 例えば平均粒径が数 !！!〜 数十 m程度で、 かつその形状が粒状、 球状、 薄片状 （鱗片状、 フレーク状） な どである N i粉末や、 あるいは表面に金メッキを施した樹脂粉末などの、 種々の 金属粉末が実用化されている。 また従来の異方導電膜においては通常、上記の金属粉末を、前述した式 (1)で求 められる充てん率が？〜 1 0体積％となるように含有させている。
しかしこの充てん率の範囲では、 熱接着後の厚み方向の接続抵抗の値が十分で なく、 より一層、 接続抵抗を低くすることを求められる場合が増加しつつある。 そこで厚み方向の接続抵抗をこれまでよりもさらに低くすべく、 導電成分とし ての金属粉末の充てん率を上記の範囲より高くすることが考えられる。
しかしそうした場合、前記の一般的な金属粉末を用いた従来の異方導電膜では、 膜の面方向の絶縁抵抗まで低くなつてしまうため、 膜の面方向の短絡を生じやす くなってしまう。
そして、 かかる問題を生じやすいために従来の異方導電膜は、 接続部を構成す る、 隣接するバンプ間、 電極間のピッチが 5 0 m以上でないと対応することが できず、 エレクトロニクス実装の分野におけるさらなる高密度実装化の要求に対 応できないのが現状である。
また近時、 発明者は、 メモリ、 I C：、 L S I , A S I Cなどの半導体チヅプが 正常に製造されたか否かを検査するために用いるプローブカードにおいて、 実装 基板上に実装した多数の微細なコンタクトプローブをそれそれ別個に、 プローブ カード本体の回路上に設けた電極と接続するために用いている多数の配線に代え て、 1枚の異方導電膜を用いることを検討した。 かかる接続においては、 半導体 チヅプのパヅドのピツチに対応して、 コンタクトプローブの実装のピッチが 1 0 0〜2 0 0 111程度であることから、 従来の異方導電膜でも十分に対応できるの ではないかと考えたのである。
すなわちプローブカードは、 例えばウェハ上に形成した、 所定のサイズに切り 出す前の半導体チップなどのパッドにコンタクトプローブを圧接させて導通を図 り、 それによつて半導体チップ内の回路を、 プロ一ブカード本体の回路を介して 外部の検査回路と接続して検査するためのものであるが、半導体チップの微小化、 多集積化によるパッド自体やその形成ピッチの微小化、 あるいはパッド数の増加 に伴って、 コンタクトプローブ自体も精密化し、 また実装基板上に多集積化され る傾向にある。
特に最近では、 ミクロン単位の加工精度で加工されたごく微細なコンタクトプ ローブを多数、 実装基板上に、 前記のように半導体チップのパッドのピッチに合 わせて 1 0 0〜2 0 0〃mのピッチで実装したプローブカードが実用化されてい る。
しかし、 例えば 1枚のウェハ上に形成した数十〜数百個の半導体チップを一度 に検査するプローブカードでは、 コンタクトプロ一ブを、 実装基板上に数千本も 実装しなければならず、 それそれのコンタクトプローブとプローブカード本体と を繋ぐ配線についても同数が必要となる。 またそれゆえに、 配線のはんだ付け作 業の回数も膨大な数になる。
このためプローブカードの製造や使用時の管理などが極めて難しいという問題 がある。
そこで発明者は、 多数の配線とそのはんだ付けを、 1枚の異方導電膜で代用す ることを検討したのであるが、 従来の異方導電膜を単純に転用したのでは、 下記 のような問題を生じるため実用化が難しいことがわかった。
(0 テストする半導体チップの内部回路に短絡が生じていた場合には、テスト 時の異方導電膜に局部的に、 例えば 1 A以上の大電流が流れるおそれがある。 と ころが従来の異方導電膜は、 かかる大電流への対応を考慮したものではなく、 許 容される電流値はおよそ数十 mA程度に過ぎない。 このため短絡等によって大電 流が流れるとジュール熱を生じて、 異方導電膜が局部的に高温になり、 溶断など するおそれがある。
( ii ) 前記のようにコンタクトプローブは、 極めて微小な、 そして壊れやすい ものであるため、その実装、すなわち電極との接続に異方導電膜を用いる場合は、 前述した通常の、 バンプ—電極間や電極一電極間などの接続の場合よりも、 熱接 着時の加圧を低圧で行う必要がある。 しかし低圧で接続した場合、 従来の異方導 電膜では、 厚み方向の接続抵抗を十分に実用可能なレベルまで低くすることがで きず、 導通不良を生じるおそれがある。
( iii ) また導通不良をなくするために金属粉末の充てん率を高めた場合、従来 の異方導電膜では、 前記のように面方向の絶縁抵抗も低くなつてしまうため、 た とえ 1 0 0〜2 0 0〃mのピッチであっても前述した膜の面方向の短絡、 すなわ ちこの場合は膜の面方向に重なった各々のコンタクトプローブ—電極ペアと、 隣 接する他のペアのコンタクトプローブや電極との短絡を生じるおそれがある。
(iv) また、 例えばグラフィックボードやゲーム用の半導体チヅプ、 G a - A s素子などの高速の半導体チップを、 その実際に用いる動作速度で検査するため には高周波の信号を用いる必要がある。しかし、特に上記（iii )のように導通不良 をなくするべく金属粉末の充てん率を高めた場合には、 異方導電膜のインピーダ ンスが大きくなるため高周波信号の通過が困難になり、 検査できなくなるおそれ もある。
(V) プローブカードによる検査の対象である半導体チヅプは、前記のように 1 枚のウェハの全面に分布して形成される場合などが多いことから、 コンタクトプ ローブの実装基板とプローブカード本体は、 ウェハを覆う大きなサイズに形成さ れる。 したがってプローブカード接続用の異方導電膜は、 従来の半導体パッケ一 ジ実装用のものよりもかなり大きなサイズをカバ一しなければならない上、 前記 のように低圧での接続時に、 これら大きな部材の反りなどによる厚み方向のばら つきを、 その全面にわたって吸収して、 接続不良や導通不良などを生じないよう にする必要がある。 しかし従来の異方導電膜では、 かかる要求に対応することも 難しい。 発明の開示
本発明の主たる目的は、 例えば接続部を構成する隣接するバンプ間、 電極間の ピッチが 5 0 m未満、 より好ましくは 4 0 z m以下であっても膜の面方向の短 絡を生じることがないため、 特に半導体パッケージなどの実装用として、 さらな る高密度実装化の要求に十分対応しうる新規な異方導電膜を提供することにある また本発明の他の目的は、 上記半導体パッケージの場合よりも低圧の接続でよ り確実に導電接続することができ、しかも大電流が流れても溶断したりしない上、 高周波の信号にも対応可能であるため、 特にコンタクトプローブなどの実装用と して好適な新規な異方導電膜を提供することにある。
また本発明のさらに他の目的は、 かかる新規な異方導電膜を製造する方法を提 供することにある。
本発明の異方導電膜は、 導電成分として、 微細な金属粒が多数、 鎖状に繋がつ た形状を有する金属粉末を含有することを特徴とするものである。
本発明において導電成分として用いる金属粉末は、 例えば後述する還元析出法 などによって、 ミクロンオーダーないしサブミク口ンオーダ一の微細な金属粒が 最初から多数、 鎖状に繋がった形状に形成される。 また特に後述するように、 多 数の金属粒が繋がった周囲にさらに金属膜が析出した構造を有する金属粉末では、 個々の金属粒間が直接に接続される。 このため従来の粒状等の金属粉末の集合体 に比べて、 個々の金属粒間における接触抵抗の増加を抑制して、 金属粉末自体の 導電性を向上することができる。
また上記鎖状の金属粉末は、 従来の粒状等の金属粉末に比べて比表面積が大き いため、 凝集等を生じることなく、 結着剤中に均一に分散させることもできる。 しかも鎖状の金属粉末は、 鎖の太さと長さの比がおよそ 1 0〜1 0 0程度と大 きいため、 少量の添加でも、 異方導電膜中で良好な導電性のネットワークを形成 することができる。
このため本発明の異方導電膜によれば、 金属粉末の充てん率をあまり高くする ことなしに、つまり異方導電膜の面方向の絶縁抵抗を高いレベルに維持しながら、 厚み方向の接続抵抗をこれまでよりも大幅に低下させることができる。
したがって本発明の異方導電膜を半導体パッケージの実装などに用いた場合に は、 従来は実現不可能であった、 接続部を構成する隣接するバンプ間や電極間の ピヅチが 5 0 m未満、 より好ましくは 4 0 zm以下といった微細な部品であつ ても、 前述した膜の面方向の短絡を生じることなく確実に導電接続することがで き、 さらなる高密度実装化の要求に十分に対応することが可能となる。
また本発明の異方導電膜をコンタクトプローブの実装用などとして用いた場合 には、 前記のように金属粉末の充てん密度をあまり高くすることなしに、 したが つてインピーダンスを低いレベルに維持して高周波信号の通過を可能とした状態 で、 より低圧での接続で、 多数のコンタクトプローブをより確実に導電接続する ことが可倉 gとなる。
なお本発明においては、 金属粉末の鎖を膜の厚み方向に配向させるのが好まし レ、o
金属粉末の鎖を膜の厚み方向に配向させると、 当該厚み方向の接続抵抗をさら に大幅に低下させることができる。
鎖状の金属粉末、 またはこの金属粉末を形成する個々の金属粒としては、 - 常磁性を有する単体金属、
• 常磁性を有する 2種以上の金属の合金、
· 常磁性を有する金属と他の金属との合金、 または
. 常磁性を有する金属を含む複合体
にて形成したものを用いるのが好ましい。
上記の構成では、 以下に述べる還元析出法などによってサブミク口ンオーダー の微細な金属粒を析出させると、 当該金属粒が磁性を帯び、 そして多数の金属粒 が磁力によって鎖状に繋がることで鎖状の金属粉末が自動的に形成される。
よって鎖状の金属粉末の製造が容易であり、 異方導電膜の、 製造効率の向上や コストダウンなどが可能となる。
また金属粉末としては、 多数の微細な金属粒が上記のように単に磁力によって 鎖状に繋がったものから、 繋がった金属粒の周囲にさらに金属層が析出して金属 粒間が強固に結合されたものまで種々の構造を有するものが含まれるが、 このい ずれのものにおいても、 基本的に金属粒は磁力を保持している。
このため、 例えば複合材料を製造する際や、 下地上に塗布して異方導電膜を製 造する際の応力程度では鎖が簡単に切れたりしない上、 もし切れた場合でも、 応 力が加わらなくなった時点で鎖の再結合等を生じやすい。 しかも塗布後の塗膜中 では、 複数の金属粉末が、 金属粒の磁力に基づいて互いに接触して導電ネットヮ ークを形成しやすい。
したがって、 異方導電膜の厚み方向の接続抵抗をさらに低くすることも可能で める。
また上記のうち常磁性を有する金属単体、 常磁性を有する 2種以上の金属の合 金、 または常磁性を有する金属と他の金属との合金によって形成される金属粉末 または金属粒の全体、 もしくは
常磁性を有する金属を含む複合体によって形成される金属粉末または金属粒の うち、 常磁性を有する金属を含む部分は、
その形成材料である常磁性を有する金属のイオンを、 還元剤を含む溶液に加え ることで、 液中に析出させて形成するのが好ましい。
かかる還元析出法によれば、 前述したように鎖状の金属粉末を自動的に形成す ることが可能となる。
また、 還元析出法によって形成される金属粒は個々の粒径が揃っており、 粒度 分布がシャープである。 これは、 還元反応が系中で均一に進行するためである。 したがってかかる金属粒から製造される金属粉末は、 とくに異方導電膜の厚み方 向の接続抵抗を、 当該異方導電膜の全面にわたって均一な状態とする効果に優れ ている。
還元剤としては、 3価のチタン化合物を用いるのが好ましい。
還元剤として三塩化チタンなどの 3価のチタン化合物を用いた場合には、 鎖状 の金属粉末を析出、 形成した後の溶液を、 電解再生によって繰り返し、 鎖状の金 属粉末の製造に利用可能な状態に再生できるという利点がある。
本発明の異方導電膜が、 固形分として鎖状の金属粉末と結着剤とを含む場合、 前記式（1 )で求められる金属粉末の充てん率は、 0 . 0 5〜2 0体積％であるのが 好ましい。
充てん率が 0 . 0 5体積％未満では、 異方導電膜の厚み方向の導通に寄与する 金属粉末が少なすぎるため、 熱接着後の、 同方向の接続抵抗を十分に低くできな いおそれがある。 また充てん率が 2 0体積％を超える場合には、 異方導電膜の面 方向の絶縁抵抗が低くなりすぎて膜の面方向の短絡を生じやすくなるおそれがあ る。 .
鎖状の金属粉末としては、 多数の微細な金属粒が直鎖状または針状に繋がった 形状を有するものを用いるのが好ましい。
直鎖状または針状の金属粉末を用いた場合には、 異方導電膜の厚み方向の接続 抵抗をさらに低く、 かつ面方向の絶縁抵抗をさらに高くすることができる。 とく に金属粉末の鎖を膜の厚み方向に配向させた際には、 配向方向に沿って並んだ金 属粉末間の相互作用をより密に、 また配向方向と交差する横方向に並んだ金属粉 末間の相互作用をより粗にすることができるため、 前記の、 鎖状の金属粉末を用 いることによる効果をより一層、 顕著に発揮させることができる。
金属粉末の鎖の長さは、 本発明の異方導電膜を用いて導電接続する、 接続部を 構成する隣り合う電極間の距離未満とするのが好ましい。
特に半導体パッケージの実装などの場合に、 金属粉末の鎖の長さを、 上記のよ うに隣り合う電極間の距離未満に規定すると、 熱接着時に鎖状の金属粉末の横倒 しが発生しても、 隣り合うバンプ間や電極間を短絡させることがない。 このため 膜の面方向の短絡が発生するのを確実に防止することができる。
また、 鎖の長さを上記の範囲とした金属粉末は、 その鎖の径を l〃m以下とす るのが好ましい。
鎖の径が上記の範囲内であれば、 とくに半導体パッケージの場合に、 隣り合う バンプ間、 電極間のピッチが 5 0〃m未満、 より好ましくは 4 0〃m以下であつ ても、 金属粉末間の相互作用の粗密の効果によって、 膜の面方向の短絡を生じる ことなしに実装することができる。
また鎖の径を 1 zm以下とするためには、 当該鎖を形成する個々の金属粒の粒 径を 4 0 0 nm以下とするのが好ましい。
さらに上記の金属粉末においては、 鎖の長さ Lと径 Dとの比 L/Dを 3以上と するのが好ましい。
比 L/Dが 3未満では鎖の長さが短すぎて、 金属粉末間の相互作用の粗密の効 果によって、 膜の面方向の短絡を生じることなしに、 異方導電膜の接触抵抗を低 くする効果が得られないおそれがある。
また半導体パッケージの実装などにおいて、 熱接着による異方導電膜の厚み方 向の接続抵抗を十分に低くすることを考慮すると、 鎖状の金属粉末は、 常磁性を 有する金属単体、 常磁性を有する 2種以上の金属の合金、 常磁性を有する金属と 他の金属との合金、もしくは常磁性を有する金属を含む複合体にて形成した鎖と、 その表面を被覆した C u、 R b、 R h、 P d、 A g、 R e、 P tおよび A uから なる群より選ばれた少なくとも 1種の、 導電性に優れた金属との複合体にて形成 するのが好ましい。
一方、 コンタクトプローブの実装において、 膜の面方向の短絡を防止し、 なお かつインピーダンスを低いレベルに抑えて高周波信号の通過を可能としつつ、 大 電流を流すことを考慮すると、 個々の金属粉末の鎖の径を、 上記の場合よりも大 きい l ^mを超える範囲とするとともに、 各鎖を、 膜の面方向の短絡を生じない ように膜の厚み方向に配向させるのが好ましい。
また、 例えば前述したように隣り合うコンタクトプローブ間、 電極間のピッチ が 1 0 0〜2 0 0 mであっても、金属粉末間の相互作用の粗密の効果によって、 膜の面方向の短絡を生じることなしに、 コンタクトプローブの実装を行うために は、 金属粉末の鎖の径は 2 0 m以下とするのが好ましい。
またコンタクトプローブの実装において、 インピーダンスの上昇を抑えて高周 波信号の通過を可能とするためには、 金属粉末の充てん率を 0 . 0 5〜5体積％ とするのが好ましい。
さらにコンタクトプローブの実装において、 低圧接続時の接続抵抗をさらに小 さくすることを考慮すると、 鎖状の金属粉末は、 前記と同様に常磁性を有する金 属単体、 常磁性を有する 2種以上の金属の合金、 常磁性を有する金属と他の金属 との合金、 もしくは常磁性を有する金属を含む複合体にて形成した鎖と、 その表 面を被覆した C u、 R b、 R h、 P d、 A g、 R e、 P tおよび Auからなる群 より選ばれた少なくとも 1種の、 導電性に優れた金属との複合体にて形成するの が好ましい。
上記本発明の異方導電膜のうち、 鎖状の金属粉末を膜の厚み方向に配向させた ものは、
(I) 少なくともその一部が常磁性を有する金属によって形成された鎖状の金 属粉末と、 結着剤とを含む、 流動性を有する複合材料を、 下地面と交差する方向 に磁場を印加した下地上に塗布して、 複合材料中の金属粉末の鎖を、 上記磁場の 方向に沿う膜の厚み方向に配向させるとともに、 複合材料を固化または硬化させ て鎖の配向を固定するか、 もしくは
(II) 少なくともその一部が常磁性を有する金属によって形成された鎖状の金 属粉末を、 下地面と交差する方向に磁場を印加した下地上に散布して、 金属粉末 の鎖を、 上記磁場の方向に配向させるとともに、 その上に、 結着剤を含む、 流動 性を有する塗剤を塗布して固化または硬化させて鎖の配向を固定する
方法によって製造することができる。
これらの製造方法によれば、 金属粉末の鎖を膜の厚み方向に配向させた異方導 電膜を、 より効率よく製造できる。 図面の簡単な説明
図 1 A〜図 1 Fは、 それぞれ本発明の異方導電膜中に導電ペーストとして含有 させる鎖状の金属粉末の一例の、 一部を拡大して示す断面図である。 発明を実施するための最良の形態
以下に、 本発明を説明する。
本発明の異方導電膜は、 微細な金属粒が多数、 鎖状に繋がった形状を有する金 属粉末を、 導電成分として含むことを特徴とするものである。
(金属粉末）
鎖状の金属粉末としては、 気相法、 液相法等の種々の方法で製造される、 鎖状 構造を有する種々の金属粉末が、 いずれも使用可能であるが、 とくに多数の微細 な金属粒が直鎖状または針状に繋がった形状を有するものが好ましい。
また鎖状の金属粉末としては、 当該金属粉末、 またはこの金属粉末を形成する 個々の金属粒を、 常磁性を有する金属単体、 常磁性を有する 2種以上の金属の合 金、 常磁性を有する金属と他の金属との合金、 もしくは常磁性を有する金属を含 む複合体にて形成したものが好ましい。
常磁性を有する金属を含む金属粉末の具体例としては、 下記 (a)〜(f)のいずれ か 1種、 もしくは 2種以上の混合物などが挙げられる。
(a) 図 1 Aに一部を拡大して示すように、常磁性を有する金属単体、常磁性を有 する 2種以上の金属の合金、 または常磁性を有する金属と他の金属との合金から 形成したサブミクロンオーダーの金属粒 m lを、 自身の磁性によって多数個、 鎖 状に繋がらせた金属粉末 M 1。
(b) 図 I Bに一部を拡大して示すように、 上記 (a)の金属粉末 M lの表面にさら に、 常磁性を有する金属単体、 常磁性を有する 2種以上の金属の合金、 または常 磁性を有する金属と他の金属との合金からなる金属層 m 2を析出させて、 金属粒 間を強固に結合した金属粉末 M 2 o
(c) 図 1 Cに一部を拡大して示すように、 上記 (a)の金属粉末 M lの表面にさら に、 A g、 C u、 A l、 A u、 R hなどの他の金属や合金からなる金属層 m 3を 析出させて、 金属粒間を強固に結合した金属粉末 M 3。
(d) 図 IDに一部を拡大して示すように、 上記 (b)の金属粉末 M 2の表面にさら に、 Ag、 Cu、 Al、 Au、 Rhなどの他の金属や合金からなる金属層 m4を 析出させて、 金属粒間を強固に結合した金属粉末 M 4。
(e) 図 1 Eに一部を拡大して示すように、常磁性を有する金属単体、常磁性を有 する 2種以上の金属の合金、 または常磁性を有する金属と他の金属との合金から 形成した粒状の芯材 m 5 aの表面を、 Ag、 Cu、 Al、 Au、 Rhなどの他の 金属や合金からなる被覆層 m 5 bで被覆して複合体 m 5を得、 この複合体 m 5を 金属粒として、 芯材 m 5 aの磁性によって多数個、 鎖状に繋がらせた金属粉末 M 5。
(f) 図 IFに一部を拡大して示すように、 上記 (e)の金属粉末 M 5の表面にさら に、 Ag、 Cu、 Al、 Au、 Rhなどの他の金属や合金からなる金属層 m 6を 析出させて、 金属粒間を強固に結合した金属粉末 M 6。
なお図では、 金属層 m2、 m3、 m 4および m 6や、 被覆層 m 5を単層として 記載しているが、 各層はいずれも、 同一または異なる金属材料からなる 2層以上 の積層構造を有していてもよい。
上記のうち常磁性を有する金属単体、 常磁性を有する 2種以上の金属の合金、 または常磁性を有する金属と他の金属との合金によって形成される金属粉末また は金属粒の全体、 もしくは
常磁性を有する金属を含む複合体によって形成される金属粉末または金属粒の うち、 常磁性を有する金属を含む部分は、
還元析出法によって、 その形成材料である常磁性を有する金属のイオンを含む 溶液に還元剤を加えることで、 液中に析出させて形成するのが好ましい。
還元析出法においては、 まず還元剤、 例えば三塩化チタンなどの 3価のチタン 化合物と、 例えばクェン酸三ナトリゥム等とを溶解させた溶液 （以下「還元剤溶 液」 とする） に、 アンモニア水等を加えて pHを 9〜10に調整する。 これによ り、 3価のチタンイオンが錯化剤としてのクェン酸と結合して配位化合物を形成 して、 T i(ni)から T i(IV)に酸化する際の活性化エネルギーが低くなり、還元 電位が高くなる。 具体的には、 Ti(III)と Ti(IV)との電位差が 1 Vを超える。 この値は、 N i (II)から N i ( 0 )への還元電位や、 6 (11)から^^ ( 0 )への還 元電位などに比べて著しく高い値である。 よって各種の金属のイオンを効率よく 還元して、 金属粒や金属 S莫などを析出、 形成することができる。
次に上記の還元剤溶液に、 例えば N i等の、 常磁性を有する金属単体のイオン を含む溶液、 または常磁性を有する金属を含む合金を形成する 2種以上のイオン を含む溶液を加える。
そうすると、 T i (III)が還元剤として機能して、 自身が T i ( IV)に酸化する際 に、 金属のイオンを還元して液中に析出させる。 すなわち液中に、 上記金属単体 または合金からなる金属粒が析出するとともに、 自身の磁性によつて多数が鎖状 に繋がって鎖状の金属粉末を形成する。 また、 このあとさらに析出を続けると、 上記金属粉末の表面にさらに金属層が析出して、 金属粒同士を強固に結合する。 つまり前記 (a)(b)などの金属粉末 M 1、 M 2や、 その元になる金属粒 m l、 あ るいは前記（e)(f)の金属粉末 M 5、 M 6の元になる複合体 m 5のうち芯材 m 5 a などを、 上言 3の方法によって製造することができる。
このうち金属粒 m 1ゃ芯材 m 5 aは個々の粒径が揃っており、 粒度分布がシャ ープである。 これは、 還元反応が系中で均一に進行するためである。 したがって かかる金属粒 m 1ゃ芯材 m 5 aから製造される金属粉末 M 1〜M 6はいずれも、 とくに異方導電膜の厚み方向の導電抵抗を、 当該異方導電膜の全面にわたって均 一な状態とする効果に優れている。
金属粒や芯材等を析出させた後の還元剤溶液は、 電解再生を行うことで、 何度 でも繰り返し、還元析出法による鎖状の金属粉末の製造に利用することができる。 すなわち、 金属粒や芯材等を析出させた後の還元剤溶液を電解槽に入れるなどし て電圧を印加することで、 T i (IV)を T i (III)に還元してやれば、再び電解析出 用の還元剤溶液として使用することができる。 これは、 電解析出時にチタンィォ ンが殆ど消費されない、つまり析出させる金属とともに析出されないためである。 金属粒や芯材等を形成する、 常磁性を有する金属または合金としては、 例えば N i、 鉄、 コバルトおよびこれらのうち 2種以上の合金等をあげることができ、 とくに N i単体や N i—鉄合金 （パーマロイ） 等が好ましい。 かかる金属や合金 にて形成した、とくに金属粒は、鎖状に繋がる際の磁気的な相互作用が強いため、 金属粒間の接触抵抗を低減する効果に優れている。
また上記の、 常磁性を有する金属や合金とともに前記 (c)〜 )の複合体を形成 する他の金属としては、 C u、 R b、 R h、 P d、 A g、 R e、 P tおよび Au からなる群より選ばれた少なくとも 1種の金属またはその合金などをあげること ができる。 金属粉末の導電性を向上することを考慮すると、 これらの金属で形成 される部分は、 上記 (c：)〜 (f)のように鎖の外表面に露出している部分であるのが 好ましい。 被覆は、 例えば無電解めつき法、 電解めつき法、 還元析出法、 真空状 着法などの種々の成膜方法によつて形成できる。
半導体パッケージの実装などに用いる金属粉末としては、 前記 (a)〜(f)のいず れかの構造を有し、なおかつその鎖の長さが、異方導電膜を用いて導電接続する、 接続部を構成する隣り合う電極間の距離未満であるものが好ましい。
また上記金属粉末としては、 鎖の径が l ^m以下、 鎖状の金属粉末を形成する 個々の金属粒の粒径が 4 0 0 nm以下であるものが好ましい。
これらの理由は先に説明したとおりである。
なお鎖の長さは、 横倒しによる短絡をより一層、 確実に防止することを考慮す ると、 隣り合う電極間の距離の 0 . 9倍以下であるのがさらに好ましい。
また鎖の径があまりに小さすぎると、 結着剤や溶媒と混合して複合材料を調製 する際や、 かかる複合材料を下地上に塗布して異方導電膜を製造する際の応力程 度で簡単に切れやすくなるおそれがあるので、 鎖の径は 1 O nm以上であるのが 好ましい。
また鎖を形成する金属粒の粒径があまりに小さすぎると、 鎖状に繋がれた金属 粉末自体のサイズが小さくなりすぎて、 導電成分としての機能が十分に得られな いおそれがあるので、 金属粒の粒径は 1 0 nm以上であるのが好ましい。
さらに、 上述した鎖の長さの下限は特に限定されないが、 上述した好適な鎖の 径の範囲内で、 なおかつ鎖の長さ Lと径 Dとの比 L/Dが 3以上となるように、 鎖の長さを設定するのが好ましい。
比 L/Dが 3未満では鎖状よりも粒状に近づいて、 これも先に述べたように、 金属粉末間の相互作用の粗密の効果によって、 膜の面方向の短絡を生じることな しに、 異方導電膜の接触抵抗を低くする効果が得られないおそれがある。 またとくに前記 (c)〜(f)のように、鎖の表面を C u、 R b、 R h、 P d、 A g、 R e、 P tおよび A uからなる群より選ばれた少なくとも 1種の金属で被覆した 複合構造を有するものが、 導電性を向上できるため好ましい。
一方、 コンタクトプローブの実装などに用いる金属粉末としては、 やはり（a) 〜（： )のいずれかの構造を有し、なおかつその鎖の径が 1〃mを超え、かつ 2 0〃 m以下であるものが好ましい。
また、 上記金属粉末を形成する個々の金属粒の粒径は、 0 . 5〜2 zmである のが好ましい。
またとくに前記 (c)〜(： f)のように、鎖の表面を C u、 R b、 R h、 P d、 A g、 R e、 P tおよび A uからなる群より選ばれた少なくとも 1種の金属で被覆した 複合構造を有するものが、 導電性を向上できるため好ましい。
ただしコンタクトプローブ実装用の金属粉末としては、 より径の細い、 半導体 パッケージの実装に用いるものと同程度の鎖が多数、束状に凝集した形状を有し、 なおかつ凝集してできた鎖の径が 1〃mを超え、 かつ 2 0 m以下であるものを 用いることもできる。 また導電性を向上することを考慮すると、 かかる凝集体の 表面を、 前記金属で被覆してもよい。
なお上記の金属粉末に寸法が類似した、 直径が 2 0〃m程度、 長さが 1 2 0 m程度の円柱状の C u粉末を、 樹脂中に分散させた異方導電膜がある。
しかし、 かかる異方導電膜をコンタクトプローブの実装に使用した場合には、 後述する比較例の結果から明らかなように、 膜の厚み方向の導電性が不十分にな る。 これは、 銅粉末であるがゆえに、 膜の厚み方向に磁性配向できないためであ ると考えられる。 つまり銅粉末は、 磁場の印加によって膜の厚み方向に配向させ ることができず、 膜形成時の応力などによってランダムに向いてしてしまう。 こ のため、 コンタクトプローブ実装時の低圧接続では十分な導電ネットワークを形 成することができず、 同方向の接続抵抗を十分に低くできないのである。
(結着剤）
鎖状の金属粉末とともに異方導電膜を形成する結着剤としては、 当該用途にお いて結着剤として従来公知の、 成膜性および接着性を有する種々の化合物がいず れも使用可能である。かかる結着剤としては、例えば熱可塑性樹脂や硬化性樹脂、 液状硬化性樹脂などがあり、 特に好ましくはアクリル系樹脂、 エポキシ系樹脂、 フヅ素系樹 S旨、 フエノ一ル系樹脂などをあげることができる。
(複合材料）
異方導電膜のもとになる複合材料は、 鎖状の金属粉末と結着剤とを、 適当な溶 媒とともに所定の割合で配合して製造する。 また液状硬化性樹脂等の液状の結着 剤を用いることで、 溶媒を省略してもよい。
(異方導電膜とその製造方法）
本発明の異方導電膜は、 例えばガラス板などの下地上に、 上記の複合材料を塗 布して乾燥、 固化させるか、 あるいは結着剤が硬化性樹脂、 液状硬化性樹脂であ る場合はこれを半硬化させたのち、 下地からはく離することで製造できる。
その厚みは、 半導体パッケージの実装用の場合、 異方導電膜を介して電極とバ ンプとを圧着させた際に良好に導電接着させることを考慮すると、 1 0 ^m〜l 0 0〃mであるのが好ましい。
またコンタクトプローブ実装用の場合、 その厚みは、 実装基板やプローブ力一 ド本体の、反りなどによる厚み方向のばらつきを、その全面にわたって吸収して、 接続不良や導通不良などを生じないようにすることを考慮すると、 1 0 0〜3 0 0 mであるのが好ましい。
また本発明の異方導電膜は、 いずれの用途においても、 金属粉末の鎖を、 膜の 厚み方向に配向させた状態で固定しているのが好ましい。 かかる異方導電膜は、 (A) 先に説明した、少なくともその一部が常磁性を有する金属によって形成さ れた鎖状の金属粉末と、 結着剤とを含む、 流動性を有する複合材料を、 下地面と 交差する方向に磁場を印加した下地上に塗布することで、 金属粉末の鎖を、 上記 磁場の方向に沿う膜の厚み方向に配向させた状態で複合材料を固化または硬化さ せることによって、 金属粉末の鎖の配向を固定するか、 もしくは
(B) 上記鎖状の金属粉末を、下地面と交差する方向に磁場を印加した下地上に 散布して、金属粉末の鎖を、上記磁場の方向に配向させた状態で、結着剤を含む、 流動性を有する塗剤を塗布して固化または硬化させることによって、 金属粉末の 鎖の配向を固定したのち、
下地からはく離することによって製造できる。 これらの方法を実施する際に印加する磁場の強さは、 金属粉末中に含まれる、 常磁性を有する金属の種類や割合等によって異なるものの、 異方導電膜中の金属 粉末を、 当該膜の厚み方向に十分に配向させることを考慮すると、 磁束密度で表 して Ι Ο Ο Ο ^ Τ以上、 中でも 1 0 0 0 0 T以上、 とくに 4 0 0 0 0 T以上 であるのが好ましい。
磁場を印加する方法としては、 ガラス基板などの下地の上下に磁石を配置する 方法や、 あるいは下地として磁石の表面を利用する方法などをあげることができ る。 後者の方法は、 磁石の表面から出る磁力線が、 当該表面から、 異方導電膜の 厚み程度までの領域では、 磁石の表面に対してほぼ垂直であることを利用したも ので、 異方導電膜の製造装置を簡略化できるという利点がある。
かくして製造した異方導電膜における、前記式（1)で求められる金属粉末の充て ん率は、 0 . 0 5〜2 0体積％とするのが好ましい。
なお特にコンタクトプローブの実装用の場合は、 インピーダンスの上昇を抑え て高周波信号の通過を可能とするために、 金属粉末の充てん率を、 上記の範囲内 でも特に 0 . 0 5〜5体積％とするのが好ましい。
充てん率を上記の範囲に調整するためには、 鎖状の金属粉末を配向させない場 合、および上記 (A)の場合は、金属粉末と結着剤とを上記の比率で含有する複合材 料を用いて異方導電膜を形成すればよい。 また (B)の場合は、 金属粉末の散布量、 塗剤中の結着剤濃度や塗布量などを調整すればよい。
上記本発明の異方導電膜は、導電成分としての、鎖状の金属粉末の機能により、 例えば半導体パッケージの実装において、 隣接する電極間のピッチが 5 0 m未 満、 より好ましくは 4 0 /m以下であっても膜の面方向の短絡を生じることが無 レ、。 このためエレクトロニクス実装の分野における、 さらなる高密度実装化の要 求に十分に対応することが可能となる。
またコンタクトプローブ実装用の場合は、 特に鎖の径を太くするとともに、 鎖 を膜の厚み方向に配向させることで、半導体パッケージの場合より低圧の接続で、 より確実に導電接続することが可能となる。 しかも大電流が流れても溶断したり しない上、 高周波の信号に対応可能とすることもできる。
なお本発明の異方導電膜は、 上記の用途以外にも、 例えば I C用ソケットのピ ン実装用などにも使用できる。 また、 現在はワイヤボンディングや〃 B G A ( j ボールグリヅドアレイ） 接続している三次元パヅケージに使用することも可能で める。 産業上の利用可能性
以上のように、 本発明にかかる異方導電膜は、 隣接する電極間のピッチを現状 以上に小さくしても膜の面方向の短絡を生じることがないため、 特に半導体パッ ケージなどの実装用として、 さらなる高密度実装化の要求に十分対応しうるもの である。 また本発明にかかる他の異方導電膜は、 上記半導体パッケージの場合よ りも低圧の接続でより確実に導電接続することができ、 しかも大電流が流れても 溶断したりしない上、 高周波の信号にも対応可能であるため、 特にコンタクトプ ローブなどの実装用として好適である。 さらに、 本発明にかかる異方導電膜の製 造方法は、 上記の異方導電膜を製造するのに適している。 実施例
以下に本発明を、 実施例、 比較例に基づいて説明する。
〔半導体パッケージ実装用の異方導電膜〕
実施例 1
導電成分としては、 微細な N i粒が直鎖状に繋がれた形状を有し、 N i粒の粒 径が 1 0 0 n m、 鎖の径 Dが 4 0 0 n m、 長さ Lが 5〃m、 比 L/Dが 1 2 . 5 である N i粉末を用いた。
そしてこの N i粉末と、結着剤としてのァクリル樹脂とを、前記式（1)で求めら れる N i粉末の充てん率が 2 0体積％となるように混合し、 メチルェチルケトン を加えてペースト状の複合材料を調製した。
次に、 この複合材料をガラス基板上に塗布して乾燥、 固化させたのち、 はく離 することで、 厚み 3 0 mの異方導電膜を製造した。
実施例 2
導電成分として、 微細な N i粒が直鎖状に繋がれた形状を有し、 N i粒の粒径 が 4 0 0 n m、 鎖の径 Dが l〃m、 長さ Lが 5〃m、 比 L/Dが 5である N i粉 末を用いたことと、 この N i粉末と、 結着剤としてのアクリル樹脂とを、 N i粉 末の充てん率が 0 . 0 5体積％となるように混合し、 メチルェチルケトンを加え てペースト状の複合材料を調製したこと以外は実施例 1と同様にして、 厚み 3 0 /mの異方導電膜を製造した。
実施例 3
導電成分として、 微細な N i粒が直鎖状に繋がれた形状を有し、 N i粒の粒径 が 3 0 0 nm、 鎖の径 Dが 6 0 0 nm、 長さ Lが 5〃m、 比 L/Dが 8 . 3であ る N i粉末の表面を、 厚み 5 0 nmの A gで被覆した複合構造を有する金属粉末 を用いたことと、 この金属粉末と、 結着剤としてのアクリル樹脂とを、 金属粉末 の充てん率が 1体積％となるように混合し、 メチルェチルケトンを加えてペース ト状の複合材料を調製したこと以外は実施例 1と同様にして、 厚み 3 の異 方導電膜を製造した。
実施例 4
上記実施例 3で調製したのと同じ複合材料を、 下地としての磁石の上に塗布し て、 磁束密度 4 0 0 0 0〃Tの磁場中で乾燥、 固化させることによって、 金属粉 末を膜の厚み方向に配向させた状態で固定したのちはく離して、 厚み 3 0〃mの 異方導電膜を製造した。
実施例 5
実施例 3で使用したのと同じ金属粉末を、 実施例 4で使用したのと同じ磁石の 上に散布して、磁束密度 4 0 0 0 0 Tの磁場中で、膜の厚み方向に配向させた。 次にこの状態で、 結着剤としてのァクリル樹脂をメチルェチルケトンに溶解し た塗剤を塗布した。 塗布量は、 金属粉末の充てん率が 1体積％となるように調整 し 7し。
そして塗剤を乾燥、 固化させることによって、 金属粉末を膜の厚み方向に配向 させた状態で固定したのちはく離して、 厚み 3 Ο zmの異方導電膜を製造した。 比較例 1
導電成分として、 から 2 0 mまで粒度分布があるフレーク状の N i粉 末を用いたことと、 この N i粉末と、 結着剤としてのアクリル樹脂とを、 N i粉 末の充てん率が 2 0体積％となるように混合し、 メチルェチルケトンを加えてぺ 一スト状の複合材料を調製したこと以外は実施例 1と同様にして、 厚み 3 0 zm の異方導電 S莫を製造した。
比較例 2
導電成分として、 直径 5 mの球状の樹脂粒子の表面に、 1 0 0 nmの Auを 被覆した複合構造を有する球状の金属粉末を用いたことと、 この金属粉末と、 結 着剤としてのアクリル樹脂とを、 金属粉末の充てん率が 2 0体積％となるように 混合し、 メチルェチルケトンを加えてペースト状の複合材料を調製したこと以外 は実施例 1と同様にして、 厚み 3 0〃mの異方導電膜を製造した。
比較例 3
比較例 2で使用したのと同じ金属粉末と、 結着剤としてのアクリル樹脂とを、 充てん率が 1体積％となるように混合し、 メチルェチルケトンを加えてペースト 状の複合材料を調製したこと以外は比較例 2と同様にして、 厚み 3 0〃mの異方 導電膜を製造した。
接続抵抗の測定
幅 1 5 m、 長さ 5 0〃m、 厚み 2 mの Au電極が 1 5 zm間隔で配列され た電極パ夕一ンを有するフレキシブルプリント配線板 （ F P C ) の、 上記電極パ ターン上に、 各実施例、 比較例で製造した異方導電膜を貼り付けた。
次に、 片面に A 1膜を蒸着したガラス基板を、 A 1膜が異方導電膜と接するよ うに重ねた状態で、 1 0 0 °Cに加熱しながら 1電極あたり 1 0 gの圧力で加圧し て熱接着させた。
そして異方導電膜と A 1膜とを介して導電接続された隣り合う 2つの A u電極 間の抵抗値を測定し、 この測定値を 1 / 2にして、 異方導電膜の厚み方向の接続 抵抗とした。
結果を表 1に示す。 なお表中の評価は、 それぞれ下記のとおりとした。
◎：接続抵抗が 0 . 1 Ω以下。 厚み方向の導電性は極めて良好。
〇：接続抵抗が 0 . 1 Ω超で、 かつ 1 Ω以下。 厚み方向の導電性は良好。
X ：接続抵抗が 1 Ω超。 厚み方向の導電性は不良。
絶縁抵抗の測定
上記で使用したのと同じ F P Cの電極パターン上に、 各実施例、 比較例で製造 した異方導電膜を貼り付けた。
次にこの異方導電膜上に、 今度は A 1膜を蒸着していないガラス基板を重ねた 状態で、 1 0 0 °Cに加熱しながら 1電極あたり 1 0 gの圧力で加圧して熱接着さ せた。
そして異方導電膜を介してガラス基板が熱接着された、 隣り合う 2つの A u電 極間の抵抗値を測定して、 異方導電膜の面方向の絶縁抵抗とした。
結果を表 1に示す。 なお表中の評価は、 それそれ下記のとおりとした。
◎：絶縁抵抗が 1 G Ω超。 面方向の絶縁性は極めて良好。
〇：絶縁抵抗が 1 Μ Ω超で、 かつ 1 以下。 面方向の絶縁性は良好。
X ：絶縁抵抗が 1 Μ Ω以下。 面方向の絶縁性は不良。
接航抵 ί几 絶縁抵抗
測定値 (評価） 測定値 (評価）
実施例 1 1 Ω 10ΜΩ(〇） 実施例 2 〇.5Ω(〇） 10ΘΩ(®) 実施例 3 0.1 Ω(®) 1 ΘΩ(0)
実施例 4 0.05Ω(©) 1 ΘΩ
実施例 5 0.05Ω(®) 1 ΘΩ(0)
比較例 1 1 Ω 100Ω(Χ) 比較例 2 1 Ω(〇） 1 ΚΩ(Χ)
比較例 3 10ΚΩ(Χ) Ι ΘΩ(Ο) 表 1より、 フレーク状の N i粉末を 2 0体積％の充てん率で含有させた比較例 1の異方導電膜、 並びに樹脂粒子と Au被覆の複合構造を有する球状の金属粉末 を 2 0体積％の充てん率で含有させた比較例 2の異方導電膜はともに絶縁抵抗が 低く、 膜の面方向の絶縁性が悪いことがわかった。 また、 上記複合構造を有する 球状の金属粉末の充てん率を 1体積％に減少させた比較例 3の異方導電膜は接続 抵抗が高く、 膜の厚み方向の導電性が悪いことがわかった。
これに対し、 実施例 1〜 5の異方導電膜は何れも接続抵抗が低く、 膜の厚み方 向の導電性に優れるとともに、 絶縁抵抗が高く、 膜の面方向の絶縁性に優れるこ とがわかった。
また実施例 1、 2から、 接続抵抗をより低く、 かつ絶縁抵抗をより高くするた めには、 直鎖状の金属粉末の鎖の径を太くしつつ、 その充てん率を低くすればよ いことが確認された。
また実施例 1〜3から、 接続抵抗をさらに低くするためには、 金属粉末の鎖の 表面に、 導電性に優れた金属を被覆すればよいこと、 実施例 3〜5から、 金属粉 末の鎖を膜の厚み方向に配向させればよいことが確認された。
実施例 6
導電成分としては、 微細な Ni粒が直鎖状に繋がれた形状を有し、 Ni粒の粒 径が 400 nm、 鎖の径 Dが l〃m、 長さ Lが 9 zm、 比 L/Dが 9である Ni 粉末を用いた。
そしてこの Ni粉末と、 結着剤としてのアクリル樹脂とを、 Ni粉末の充てん 率が 1体積％となるように混合し、 メチルェチルケトンを加えてペースト状の複 合材料を調製した。
次にこの複合材料を、 下地としての磁石の上に塗布して、 磁束密度 20000 の磁場中で乾燥、 固化させることによって、 金属粉末を膜の厚み方向に配 向させた状態で固定したのちはく離して、厚み 20 zmの異方導電膜を製造した。 実施例 7
導電成分として、 微細な Ni粒が直鎖状に繋がれた形状を有し、 Ni粒の粒径 が 400 nm、 鎖の径 Dが 3/zm、 長さ Lが 9〃m、 比 L/Dが 3である Ni粉 末を用いたこと以外は実施例 6と同様にして、 厚み 20〃mの異方導電膜を製造 した。
比較例 4
導電成分として、 微細な Ni粒が直鎖状に繋がれた形状を有し、 Ni粒の粒径 が 400 nm、 鎖の径 Dが l〃m、 長さ Lが 15 /m、 比 L/Dが 15である N i粉末を用いたこと以外は実施例 6と同様にして、 厚み 20 111の異方導電膜を 製造した。
比較例 5
導電成分として、微細な N i粒の集合体からなり、 N i粒の粒径が 400 n m、 短径 Dが 6〃m、 長径 Lが 9〃m、 比 L/Dが 1. 5である粒状の N i粉末を用 いたこと以外は実施例 6と同様にして、 厚み 20 zmの異方導電膜を製造した。 接続抵抗の測定
幅 1 5 /m、 長さ 5 0 m、 厚み 5 mの Au電極が 1 0 / πι間隔で配列され た電極パターンを有する F P Cの、 上記電極パターン上に、 各実施例、 比較例で 製造した異方導電膜を貼り付けた。
次に、 片面に A 1膜を蒸着したガラス基板を、 A 1膜が異方導電膜と接するよ うに重ねた状態で、 1 0 0 °Cに加熱しながら 1電極あたり 1 0 gの圧力で加圧し て熱接着させた。
そして異方導電膜と A 1膜とを介して導電接続された隣り合う 2つの A u電極 間の抵抗値を測定し、 この測定値を 1 / 2にして、 異方導電膜の厚み方向の接続 抵抗とした。
結果を表 2に示す。 なお表中の評価は、 それぞれ下記のとおりとした。
◎：接続抵抗が 0 . 1 Ω以下。 厚み方向の導電性は極めて良好。
〇：接続抵抗が 0 . 1 Ω超で、 かつ 1 Ω以下。 厚み方向の導電性は良好。
X ：接続抵抗が 1 Ω超。 厚み方向の導電性は不良。
絶縁抵抗の測定
上記で使用したのと同じ F P Cの電極パターン上に、 各実施例、 比較例で製造 した異方導電膜を貼り付けた。
次にこの異方導電膜上に、 今度は A 1膜を蒸着していないガラス基板を重ねた 状態で、 1 0 0 °Cに加熱しながら 1電極あたり 1 0 gの圧力で加圧して熱接着さ せた。
そして異方導電膜を介してガラス基板が熱接着された、 隣り合う 2つの Au電 極間の抵抗値を測定して、 異方導電膜の面方向の絶縁抵抗とした。
結果を表 2に示す。 なお表中の評価は、 それぞれ下記のとおりとした。
◎：絶縁抵抗が 1 超。 面方向の絶縁性は極めて良好。
〇：絶縁抵抗が 1 M Ω超で、 かつ 1 G Ω以下。 面方向の絶縁性は良好。
X ：絶縁抵抗が 1 Μ Ω以下。 面方向の絶縁性は不良。 表 2 接続抵抗 絶縁抵抗
測定値 (評価） 測定値 (評価）
実施例 6 0.5Ω 10ΘΩ(®) 実施例了 1 Ω 15ΘΩ (®) 比較例 4 0.8Ω 1〇〇Ω(Χ) 比較例 5 2.5Ω(Χ) 20ΘΩ(®) 表 2より、 鎖の長さが隣り合う電極間の距離よりも長い鎖状の N i粉末を含有 させた比較例 4の異方導電膜は絶縁抵抗が低く、 膜の面方向の絶縁性が悪いこと がわかった。 そしてこの原因として、 熱接着時に N i粉末の横倒しが発生して、 隣り合う電極間を短絡させたことが予測された。
また、 比 L/Dが小さすぎて鎖状でなく粒状を呈する N i粉末を含有させた比 較例 5の異方導電膜は、 接続抵抗が高く、 膜の厚み方向の導電性が低いことがわ かった。
これに対し、 実施例 6、 7の異方導電膜は何れも接続抵抗が低く、 膜の厚み方 向の導電性に優れるとともに、 絶縁抵抗が高く、 膜の面方向の絶縁性に優れるこ とがわかった。 そしてこのことから、 鎖の長さを隣り合う電極間の距離未満とす ることによって、 たとえ熱接着時に N i粉末の横倒しが発生しても、 隣り合う電 極間の短絡を確実に防止できることが確認された。
〔コンタクトプローブ実装用の異方導電膜〕
実施例 8
導電成分としては、 微細な N i粒が直鎖状に繋がれた鎖が複数本、 束状に凝集 した形状を有し、 N i粒の粒径が 1 0 0 nm、 鎖の径が 1 0 m、 長さが 5 0〃 mである N i粉末を用いた。
そしてこの N i粉末と、 結着剤としてのアクリル樹脂とを、 N i粉末の充てん 率が 1体積％となるよう'に混合し、 メチルェチルケトンを加えてペースト状の複 合材料を調製した。
次にこの複合材料を、 下地としての磁石の上に塗布して、 2 0 0 0 0 0〃丁の 磁場中で乾燥、 固化させることによって、 金属粉末を膜の厚み方向に配向させた 状態で固定したのちはく離して、 厚み 12 O zmの異方導電膜を製造した。
実施例 9
導電成分として、 微細な Ni粒が直鎖状に繋がれた形状を有し、 Ni粒の粒径 が l /m、 鎖の径が 10〃m、 長さが 50 mである Ni粉末を用いたこと以外 は実施例 8と同様にして、 厚み 12 O^mの異方導電膜を製造した。
実施例 10
導電成分として、 微細な Ni粒が直鎖状に繋がれた形状を有し、 Ni粒の粒径 が l〃m、 鎖の径が 10〃m、 長さが 50〃mである N i粉末の表面を、 厚み 5 Onmの A gで被覆した複合構造を有する金属粉末を用いたこと以外は実施例 8 と同様にして、 厚み 120〃mの異方導電膜を製造した。
実施例 1 1
導電成分として、 微細な Ni粒が直鎖状に繋がれた形状を有し、 Ni粒の粒径 が 300nm、 鎖の径が 600 nm、 長さが 50〃mである N i粉末を用いたこ と以外は実施例 8と同様にして、 厚み 12 O zmの異方導電膜を製造した。
比較例 6
導電成分として、 直径 5 mの球状の Ni粉末を用い、 この Ni粉末と、 結着 剤としてのアクリル樹脂とを、 Ni粉末の充てん率が 10体積％となるように混 合し、 メチルェチルケトンを加えてペースト状の複合材料を調製した。
次に、 この複合材料をガラス基板上に塗布して乾燥、 固化させたのち、 はく離 することで、 厚み 120 mの異方導電膜を製造した。
比較例 Ί
導電成分として、 前記比較例 2で使用したのと同じ、 直径 5 /mの球状の樹脂 粒子の表面に、 100 nmの Auを被覆した金属粉末を用い、 この金属粉末と、 結着剤としてのアクリル樹脂とを、 金属粒子の充てん率が 10体積％となるよう に混合し、 メチルェチルケトンを加えてペースト状の複合材料を調製した。
次に、 この複合材料をガラス基板上に塗布して乾燥、 固化させたのち、 はく離 することで、 厚み 12 O mの異方導電膜を製造した。
比較例 8
絶縁性の樹脂中に、 直径 20〃m、 長さ 120 111の円柱状の（ 11粉末を30 zm間隔で分布させた、厚み 12 の市販の異方導電膜を、比較例 8とした。 接続抵抗の測定
幅 100〃m、 長さ 50〃m、 厚み 2〃mの Au電極が 40〃m間隔で配列さ れた電極パターンを有する F PCの、 上記電極パターン上に、 各実施例、 比較例 で製造した異方導電膜を貼り付けた。
次に、 片面に A 1膜を蒸着したガラス基板を、 A 1膜が異方導電膜と接するよ うに重ねた状態で、 100°Cに加熱しながら 1電極あたり 1 gの圧力で加圧して 熱接着させた。
そして異方導電膜と A 1膜とを介して導電接続された隣り合う 2つの Au電極 間の抵抗値を測定し、 この測定値を 1/2にして、 異方導電膜の厚み方向の接続 抵抗とした。
結果を表 3に示す。 なお表中の評価は、 それぞれ下記のとおりとした。
◎：接続抵抗が 0. 1 Ω以下。 厚み方向の導電性は極めて良好。
〇：接続抵抗が 0. 1 Ω超で、 かつ 1 Ω以下。厚み方向の導電性は良好。
X ：接続抵抗が 1 Ω超。 厚み方向の導電性は不良。
絶縁抵抗の測定
幅 10 O m、 長さ 50〃m、 厚み 2〃mの Au電極が 40〃m間隔で配列さ れた電極パターンを有する F PCの、 上記電極パターン上に、 各実施例、 比較例 で製造した異方導電膜を貼り付けた。
次にこの異方導電膜上に、 今度は A 1膜を蒸着していないガラス基板を重ねた 状態で、 100°Cに加熱しながら 1電極あたり 1 gの圧力で加圧して熱接着させ た。
そして異方導電膜を介してガラス基板が熱接着された、 隣り合う 2つの Αιι電 極間の抵抗値を測定して、 異方導電膜の面方向の絶縁抵抗とした。
結果を表 3に示す。 なお表中の評価は、 それそれ下記のとおりとした。
◎：絶縁抵抗が 10 G Ω以上。 面方向の絶縁性は極めて良好。
〇：絶縁抵抗が 100ΜΩ超で、 かつ 10 未満。 面方向の絶縁性は良好。
X ：絶縁抵抗が 100ΜΩ以下。 面方向の絶縁性は不良。
限界電流量の測定 幅 1 0 0〃m、 長さ 5 0〃m、 厚み 2〃mの A u電極が 4 0〃m間隔で配列さ れた電極パターンを有する F P Cの、 上記電極パターン上に、 各実施例、 比較例 で製造した異方導電膜を貼り付けた。
次に、 片面に A 1膜を蒸着したガラス基板を、 A 1膜が異方導電膜と接するよ うに重ねた状態で、 1 0 0 °Cに加熱しながら 1電極あたり 1 gの圧力で加圧して 熱接着させた。
そして異方導電膜と A 1膜とを介して導電接続された隣り合う 2つの A u電極 間に電流を流すとともに、 その電流値を徐々に増加させた際に、 溶断による断線 が発生した電流値を求めて限界電流量とした。
結果を表 3に示す。 なお表中の評価は、 それそれ下記のとおりとした。
◎ :限界電流量が 1 . 5 A超。 耐電流特性は極めて良好。
〇：限界電流値が 1 . 0 A以上で、 かつ 1 . 5 A以下。 耐電流特性は良好。
X ：限界電流値が 1 . 0 A未満。 耐電流特性は不良。
表 3 接続抵抗 絶縁抵抗 限界電流 測定値 (評価） 測定値 (評価） 測定値 (評価） 実施例 8 0.05Ω翻 10ΘΩ(©) 1 .5Α(〇） 実施例 9 0.05Ω(®) 15ΘΩ(®) 1.8Α(®) 実施例 10 0.01 Ω(©) 15ΘΩ(®) 2.0 A (®) 実施例 1 1 0.05Ω(®) 1 ΘΩ 1.〇Α(〇） 比較例 6 1 ΜΩ(Χ) 100ΜΩ(Χ)
比較例了 1 ΘΩ(Χ) 1 ΘΩ
比較例 8 1〇ΟΩ(Χ) 15ΘΩ(®) 2.0Α(©) 表 3より、 球状の N i粉末を 1 0体積％の充てん率で含有させた比較例 6の異 方導電膜、 並びに樹脂粒子と Au被覆の複合構造を有する球状の金属粉末を 1 0 体積％の充てん率で含有させた比較例 7の異方導電膜はともに接続抵抗が高く、 膜の厚み方向の導電性が悪いことがわかった。 また比較例 6の異方導電膜は絶縁 抵抗が低いことから、 膜の面方向の絶縁性も悪いことがわかつた。
また円柱状の C u粉末を含有させた比較例 8の異方導電膜は、 やはり接続抵抗 が高く、 膜の厚み方向の導電性が悪いことがわかった。 これに対し、 実施例 8〜1 1の異方導電膜は何れも接続抵抗が低く、 膜の厚み 方向の導電性に優れるとともに、 絶縁抵抗が高く、 膜の面方向の絶縁性に優れる ことがわかった。
また実施例 8〜1 0と実施例 1 1力ら、 異方導電膜の限界電流値を向上するた めには、 金属粉末の鎖の径を l zmを超える範囲、 特に 5 m以上にするのが好 ましいことが確認された。
また実施例 8、 9と実施例 1 0から、 接続抵抗をさらに低くするためには、 金 属粉末の鎖の表面に、 導電性に優れた金属を被覆すればよいことが確認された。

Claims

請求の範囲
1 . 導電成分として、 微細な金属粒が多数、 鎖状に繋がった形状を有する金属粉 末を含有することを特徴とする異方導電膜。
2 . 金属粉末の鎖を膜の厚み方向に配向させたことを特徴とする請求項 1記載の
3 . 鎖状の金属粉末、 またはこの金属粉末を形成する個々の金属粒を、
- 常磁性を有する単体金属、
• 常磁性を有する 2種以上の金属の合金、
• 常磁性を有する金属と他の金属との合金、 または
• 常磁性を有する金属を含む複合体
にて形成したことを特徴とする請求項 1記載の異方導電膜。
4 . 鎖状の金属粉末または金属粒の、 全体または一部を、 常磁性を有する金属の イオンを含む、 1種または 2種以上の金属のイオンを含有した溶液中で、 当該ィ ォンを還元剤によって金属に還元することで、 液中に析出させて形成したことを 特徴とする請求項 2記載の異方導電膜。
5 . 還元剤が 3価のチタン化合物であることを特徴とする請求項 3記載の異方導
6 . 固形分として鎖状の金属粉末と結着剤とを含み、 かつ固形分の総量に占める 金属粉末の割合で表される充てん率を 0 . 0 5〜2 0体積％としたことを特徴と する請求項 1記載の異方導電膜。
7 . 金属粉末として、 多数の微細な金属粒が直鎖状または針状に繋がった形状を 有するものを用いたことを特徴とする請求項 1記載の異方導電膜。
8 . 金属粉末の鎖の長さを、 異方導電膜を用いて導電接続する、 接続部を構成す る隣り合う電極間の距離未満としたことを特徴とする請求項 1記載の異方導電膜
9 . 金属粉末の鎖の径を 1〃m以下としたことを特徴とする請求項 8記載の異方
1 0 . 金属粒の粒径を 4 0 O n m以下としたことを特徴とする請求項 9記載の異
11. 金属粉末の、 鎖の長さ Lと径 Dとの比 L/Dを 3以上としたことを特徴と する請求項 8記載の異方導電膜。
12. 鎖状の金属粉末を、 常磁性を有する金属単体、 常磁性を有する 2種以上の 金属の合金、 常磁性を有する金属と他の金属との合金、 もしくは常磁性を有する 金属を含む複合体にて形成した鎖と、 その表面を被覆した、 Cu、 Rb、 Rh、 Pd、 Ag、 Re、 Ptおよび Auからなる群より選ばれた少なくとも 1種の金 属との複合体にて形成したことを特徴とする請求項 8記載の異方導電膜。
13. 金属粉末の鎖の径を、 1 mを超え、 かつ 20〃m以下としたことを特徴 とする請求項 2記載の異方導電膜。
14. 固形分として鎖状の金属粉末と結着剤とを含み、 かつ固形分の総量に占め る金属粉末の割合で表される充てん率を 0. 05〜 5体積％としたことを特徴と する請求項 13記載の異方導電膜。
15. 鎖状の金属粉末を、 常磁性を有する金属単体、 常磁性を有する 2種以上の 金属の合金、 常磁性を有する金属と他の金属との合金、 もしくは常磁性を有する 金属を含む複合体にて形成した鎖と、 その表面を被覆した、 Cu、 Rb、 Rh、 Pd、 Ag、 Re、 P tおよび Auからなる群より選ばれた少なくとも 1種の金 属との複合体にて形成したことを特徴とする請求項 13記載の異方導電膜。
16. 請求項 2記載の異方導電膜を製造する方法であって、 少なくともその一部 が常磁性を有する金属によつて形成された鎖状の金属粉末と、 結着剤とを含む、 流動性を有する複合材料を、 下地面と交差する方向に磁場を印加した下地上に塗 布して、 複合材料中の金属粉末の鎖を、 上記磁場の方向に沿う膜の厚み方向に配 向させるとともに、 複合材料を固化または硬化させて鎖の配向を固定することを 特徴とする異方導電膜の製造方法。
17. 請求項 2記載の異方導電膜を製造する方法であって、 少なくともその一部 が常磁性を有する金属によって形成された鎖状の金属粉末を、 下地面と交差する 方向に磁場を印加した下地上に散布して、 金属粉末の鎖を、 上記磁場の方向に配 向させるとともに、 その上に、 結着剤を含む、 流動性を有する塗剤を塗布して固 化または硬化させて鎖の配向を固定することを特徴とする異方導電膜の製造方法
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