WO2009119324A1 - 異方性導電フィルム、並びに、接合体及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

 回路部材に対する接着強度を向上して、高い導通信頼性を得ることができる異方性導電フィルム、並びに、接合体及びその製造方法の提供。  第1の回路部材と、前記第1の回路部材と対向する面に窒素原子を含有する膜が形成された第2の回路部材とを電気的に接続する異方性導電フィルムであって、前記第1の回路部材側に配置される第1の層と、前記第2の回路部材側に配置される第2の層とを備え、前記第1の層が、カチオン系硬化剤及び第1の熱硬化性樹脂を含有し、前記第2の層が、ラジカル系硬化剤及び第2の熱硬化性樹脂を含有し、前記第1及び第2の層の少なくともいずれかが、導電性粒子を含有し、前記第1及び第2の層の最大発熱ピーク温度の差が20°C以内であることを特徴とする異方性導電フィルム。

Description

異方性導電フィルム、並びに、接合体及びその製造方法
 本発明は、異方性導電フィルム、並びに、接合体及びその製造方法に関し、特に、ICチップ、液晶ディスプレイ(LCD)における液晶パネル(LCDパネル)などの回路部材を電気的かつ機械的に接続可能な異方性導電フィルム、並びに、該異方性導電フィルムを備える接合体及びその製造方法に関する。
 従来より、回路部材を接続する手段として、導電性粒子が分散された熱硬化性樹脂を剥離フィルムに塗布したテープ状の接続材料(例えば、異方性導電フィルム(ACF;Anisotropic Conductive Film))が用いられている。
 この異方性導電フィルムは、例えば、フレキシブルプリント基板(FPC)やICチップの端子と、LCDパネルのガラス基板上に形成されたITO(Indium Tin Oxide)電極とを接続する場合を始めとして、種々の端子同士を接着すると共に電気的に接続する場合に用いられている。
 前記異方性導電フィルムとして、カチオン系硬化剤及びエポキシ樹脂を含むカチオン硬化系異方性導電フィルムが実用化されており、低温硬化性や、被着体の反りの低減を実現している。
 しかしながら、スルホニウム塩等のカチオン系硬化剤は、硬化活性が高いため、微量な不純物等によっても硬化反応が阻害され易く、硬化不良等が発生するという問題があった。
 特に、ICチップの裏面に形成されたポリイミドからなるパシベーション膜による硬化不良が多発している。これは、カチオン硬化系異方性導電フィルムを介して、ICチップを接続する際、ICチップにカチオン硬化系異方性導電フィルムが貼り付けられ、硬化反応が開始されると、発生したカチオン種(H)がパシベーション膜のポリイミド原料より失活させられることによるものである。発生したカチオン種(H)がパシベーション膜のポリイミド原料より失活させられる理由としては、カチオン種(H)が、ポリイミド中の窒素(N)原子と反応して、トラップされる(RN→RHの反応が起こり、アンモニウム塩が生成される)ためと考えられる。
 さらに、ポリイミドとCu泊を接着剤で貼り合せたTABを用いて接続する場合においても、前記接着剤がポリアミドからなるため、硬化阻害を引き起こすという問題があった。
 また、前記異方性導電フィルムとして、ラジカル系硬化剤(有機過酸化物)及びアクリル樹脂を含むラジカル硬化系異方性導電フィルムがPWB側の接続で多く実用化されており、低温硬化性を実現している。しかしながら、ラジカル硬化系異方性導電フィルムは、硬化中に水酸基を生成しないため、極性を有する被着体との相互作用が弱められて、接着強度が弱くなり、硬化不良等が発生するという問題があった。特に、ラジカル硬化系異方性導電フィルムは、LCDパネル側ガラス面に対して密着力が悪く、界面剥離を起こしやすいという問題があった。そのため、ラジカル硬化系異方性導電フィルムは、LCDパネル側接続には不向きで実績も乏しかった。
 また、異方性導電フィルムの材料として一般的に用いられるゴム系材料は、硬化阻害を引き起こし易く、硬化後の応力緩和剤として使用が制限され、また、弾性率及びTgが高くなりやすく、硬化後の基材歪みを引き起こし易いという問題があった。
 また、ラジカル系硬化剤(低温硬化)とイミダゾール硬化剤(高温硬化)とを混合させた2元硬化系の異方性導電フィルム(例えば、特許文献1)が提案されている。しかしながら、硬化機構の異なる成分を混合して作製した異方性導電フィルムは、硬化時に層分離を起こすため、内部クラックを起こし易く、接続信頼性に劣っていた。また、硬化を2段階で行う必要があり、短時間接続には不向きであった。
 また、ラジカル系硬化剤とカチオン系硬化剤とを混合させた2元硬化系の異方性導電フィルム(例えば、特許文献2)や、バインダー中に熱硬化性組成物と光硬化性組成物とを含有する異方性導電フィルム(例えば、特許文献3)や、光カチオン系硬化剤を含む層と、光ラジカル系硬化剤を含む層とを有する2層構造の異方性導電フィルム(例えば、特許文献4)が提案されているが、これらは、いずれも、ICチップの裏面に形成されたポリイミドからなるパシベーション膜による硬化不良を改善するものではなかった。よって、ポリイミドからなるパシベーション膜による硬化不良が発生しない異方性導電フィルムの開発が望まれている。
 また、近年のLCD、PDP、有機ELなどの表示装置部材は、電気伝導性などの観点からITO等の下地にAl、Mo、Cr、Ti、Cu、Niなどの金属配線を積層して用いられることが多く、異方性導電フィルムを光硬化により硬化して、回路部材を接続することが困難になっている。
特開2007-262412号公報 特開2006-127776号公報 特開2005-235956号公報 国際公開00/084193号パンフレット
 本発明は、従来における諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、回路部材に対する接着強度を向上して、高い導通信頼性を得ることができる異方性導電フィルム、並びに、接合体及びその製造方法を提供することを目的とする。
 前記課題を解決する手段としては、以下の通りである。即ち、
 <1> 第1の回路部材と、前記第1の回路部材と対向する面に窒素原子を含有する膜が形成された第2の回路部材とを電気的に接続する異方性導電フィルムであって、前記第1の回路部材側に配置される第1の層と、前記第2の回路部材側に配置される第2の層とを備え、前記第1の層が、カチオン系硬化剤及び第1の熱硬化性樹脂を含有し、前記第2の層が、ラジカル系硬化剤及び第2の熱硬化性樹脂を含有し、前記第1及び第2の層の少なくともいずれかが、導電性粒子を含有し、前記第1及び第2の層の最大発熱ピーク温度の差が20℃以内であることを特徴とする異方性導電フィルムである。
 該<1>に記載の異方性導電フィルムにおいては、カチオン系硬化剤及び第1の熱硬化性樹脂を含有する第1の層が、第1の回路部材側に配置され、ラジカル系硬化剤及び第2の熱硬化性樹脂を含有する第2の層が、前記第1の回路部材と対向する面に窒素原子を含有する膜が形成された第2の回路部材側に配置され、第1及び第2の層の最大発熱ピーク温度の差が20℃以内であるので、回路部材に対する接着強度を向上して、高い導通信頼性を得ることができる。
 <2> 第1の熱硬化性樹脂がエポキシ樹脂であり、第2の熱硬化性樹脂がアクリル樹脂である前記<1>に記載の異方性導電フィルムである。
 <3> カチオン系硬化剤がスルホニウム塩であり、ラジカル系硬化剤が有機過酸化物である前記<1>から<2>のいずれかに記載の異方性導電フィルムである。
 <4> 導電性粒子が、金属粒子及び金属被覆樹脂粒子のいずれかである前記<1>から<3>のいずれかに記載の異方性導電フィルムである。
 <5> 第2の回路部材が光を透過しない材料からなり、かつ第1の回路部材が金属材料を有する前記<1>から<4>のいずれかに記載の異方性導電フィルムである。
 <6> 第1の回路部材と、前記第1の回路部材と対向する面に窒素原子を含有する膜が形成された第2の回路部材と、前記第1の回路部材と前記第2の回路部材とを電気的に接続する異方性導電フィルムとを備える接合体であって、前記異方性導電フィルムが、前記第1の回路部材側に配置された第1の層と、前記第2の回路部材側に配置された第2の層とを備え、前記第1の層が、カチオン系硬化剤及び第1の熱硬化性樹脂を含有し、前記第2の層が、ラジカル系硬化剤及び第2の熱硬化性樹脂を含有し、前記第1及び第2の層の少なくともいずれかが、導電性粒子を含有し、前記第1及び第2の層の最大発熱ピーク温度の差が20℃以内であることを特徴とする接合体である。
 該<6>に記載の接合体においては、カチオン系硬化剤及び第1の熱硬化性樹脂を含有する第1の層が、第1の回路部材側に配置され、ラジカル系硬化剤及び第2の熱硬化性樹脂を含有する第2の層が、前記第1の回路部材と対向する面に窒素原子を含有する膜が形成された第2の回路部材側に配置され、前記第1及び第2の層の最大発熱ピーク温度の差が20℃以内であるので、回路部材に対する接着強度を向上して、高い導通信頼性を得ることができる。
 <7> 前記<1>から<5>のいずれかに記載の異方性導電フィルムを介して、第1及び第2の回路部材を加熱しながら圧着して接合する接合工程を含むことを特徴とする接合体の製造方法である。
 該接合体の製造方法では、接合工程において、前記<1>から<5>のいずれかに記載の異方性導電フィルムを介して、第1及び第2の回路部材が、加熱されながら圧着されて接合される。
 本発明によれば、前記従来における諸問題を解決し、前記目的を達成することができ、回路部材に対する接着強度を向上して、高い導通信頼性を得ることができる異方性導電フィルム、並びに、接合体及びその製造方法を提供することができる。
 また、本発明によれば、接続後の回路部材の応力を低減することができる。
 
図1は、本発明の接合体を示す概略説明図である。 図2は、本発明の異方性導電フィルムを示す概略説明図である。 図3は、実施例で用いたカチオン硬化系電極接着用シートC1~C4のDSCデータである。 図4は、実施例で用いたラジカル硬化系電極接着用シートR1~R5のDSCデータである。 図5は、実施例で用いたラジカル硬化系電極接着用シートR6~R8のDSCデータである。
(接合体)
 本発明の接合体は、第1の回路部材と、第2の回路部材と、異方性導電フィルムとを有してなり、更に必要に応じて適宜選択した、その他の部材を有してなる。例えば、図1に示すように、接合体100は、第1の回路部材としてのLCDパネル10と、第2の回路部材としてのICチップ11と、異方性導電フィルム12とを有する。ICチップ11における端子11aと、異方性導電フィルム12における導電性粒子12aと、LCDパネル10における端子(不図示)とが導通されることにより、LCDパネル10とICチップ11とが電気的に接続される。
<第1の回路部材>
 前記第1の回路部材としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ガラス製のLCD基板、ガラス製のPDP基板、ガラス製の有機EL基板等が挙げられる。
 また、第1の回路部材は、例えば、アルミニウムからなる金属配線を有する。このように、第1の回路部材がアルミニウム等の光を透過しない材料からなる配線を有すると、異方性導電フィルムに含有される樹脂を光硬化するのが困難となるので、異方性導電フィルムに含有される樹脂を熱硬化性樹脂とすることがより好ましくなる。
<第2の回路部材>
 前記第2の回路部材としては、第1の回路部材と対向する面に窒素原子を含有する膜が形成されたものであれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリイミドを含有するパシベーション膜が形成されたICチップ、Siを含有するパシベーション膜が形成されたICチップ、ICチップを搭載したTABテープ等が挙げられる。
 また、第2の回路部材は、光を透過しない材料からなることがある。このように、第2の回路部材が光を透過しない材料からなると、異方性導電フィルムに含有される樹脂を光硬化するのが困難となるので、異方性導電フィルムに含有される樹脂を熱硬化性樹脂とすることがより好ましくなる。
<異方性導電フィルム>
 前記異方性導電フィルムは、第1の層と、第2の層とを有してなり、更に必要に応じて適宜選択した、その他の層を有してなる。例えば、図2に示すように、導電性フィルム12は、剥離層(セパレータ)20と、剥離層(セパレータ)20上に形成された第2の層としての絶縁層22と、絶縁層22上に形成された第1の層としての導電層21とを有する。
 この導電性フィルム12は、例えば、導電層21がLCDパネル10(図1)側となるように貼り付けられる。その後、剥離層(セパレータ)20が剥がされ、ICチップ11(図1)が絶縁層22側から圧着されて、接合体100(図1)が形成される。
<<第1の層>>
 前記第1の層としては、前記第1の回路部材側に配置され、カチオン系硬化剤及び第1の熱硬化性樹脂を含有するものであれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。前記第1の層は、導電性粒子をさらに含有することが好ましい。
<<<カチオン系硬化剤>>>
 前記カチオン系硬化剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、スルホニウム塩、オニウム塩等を挙げることができ、これらの中でも、芳香族スルホニウム塩が好ましい。
<<<第1の熱硬化性樹脂>>>
 前記第1の熱硬化性樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂や、それらの変性エポキシ樹脂などの熱硬化性エポキシ樹脂が挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
<<<導電性微粒子>>>
 前記導電性粒子としては、特に制限はなく、従来の異方性導電接着剤において用いられているものと同じ構成の粒子径が1~50μmφの金属粒子又は金属被覆樹脂粒子を使用することができる。
 前記金属粒子としては、ニッケル、コバルト、銅等が挙げられる。それらの表面酸化を防ぐ目的で、表面に金、パラジウムを施した粒子を用いてもよい。更に、表面に金属突起や有機物で絶縁皮膜を施したものを用いてもよい。
 前記金属被覆樹脂粒子としては、ニッケル、コバルト、銅等の1種以上でメッキを施した真球状の粒子が挙げられる。同様に、最外表面に金、パラジウムを施した粒子を用いてもよい。更に、表面に金属突起や有機物で絶縁皮膜を施したものを用いてもよい。
<<第2の層>>
 前記第2の層としては、前記第2の回路部材側に配置され、ラジカル系硬化剤及び第2の熱硬化性樹脂を含有するものであれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。前記第2の層は、導電性粒子をさらに含有していてもよい。
<<<ラジカル系硬化剤>>>
 前記ラジカル系硬化剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、有機過酸化物を挙げることができる。
<<<第2の熱硬化性樹脂>>>
 前記第2の熱硬化性樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、メチルアクリレート、エチルアクリレート、イソプロピルアクリレート、イソブチルアクリレート、エポキシアクリレート、エチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ジメチロールトリシクロデカンジアクリレート、テトラメチレングリコールテトラアクリレート、2-ヒドロキシ-1,3-ジアクリロキシプロパン、2,2-ビス[4-(アクリロキシメトキシ)フェニル]プロパン、2,2-ビス[4-(アクリロキシエトキシ)フェニル]プロパン、ジシクロペンテニルアクリレート、トリシクロデカニルアクリレート、トリス(アクリロキシエチル)イソシアヌレート、ウレタンアクリレートなどのアクリル樹脂が挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
 また、前記アクリレートをメタクリレートにしたものが挙げられ、これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
<<第1の層と第2の層との最大発熱ピーク温度の差>>
 前記第1の層と第2の層との最大発熱ピーク温度の差は、20℃以内である。近年では、LCDパネルの製造量も増え、タクトタイム短縮による10秒以下での接続が行われている。短時間で熱をかけて接続をおこなう場合、前記第1の層及び前記第2の層の反応速度が異なると、どちらかの層が先に硬化してしまい回路部材を十分に押し込むことができなくなる。
<<その他の層>>
 前記その他の層としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、剥離層を挙げることができる。
 前記剥離層としては、その形状、構造、大きさ、厚み、材料(材質)などについては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、剥離性の良好なものや耐熱性が高いものが好ましく、例えば、シリコーン等の剥離剤が塗布された透明な剥離PET(ポリエチレンテレフタレート)シートなどが好適に挙げられる。また、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)シートを用いてもよい。
<その他の部材>
 前記その他の部材としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
(接合体の製造方法)
 本発明の接合体の製造方法は、接合工程を少なくとも含み、更に必要に応じて適宜選択した、その他の工程を含む。
<接合工程>
 前記接合工程は、本発明の異方性導電フィルムを介して、第1及び第2の回路部材を加熱しながら圧着して接合する工程である。
 前記加熱は、トータル熱量により決定され、接続時間10秒以下で接合を完了する場合は、加熱温度120℃~220℃で行われる。
 前記圧着は、第2回路部材の種類によって異なり、TABテープの場合は圧力2~6MPa、ICチップの場合は圧力20~120MPaで、それぞれ3~10秒間行われる。
 なお、接合を超音波と熱によって行ってもよい。
<その他の工程>
 前記その他の工程としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
 以下、本発明の実施例について説明するが、本発明は下記実施例に何ら限定されるものではない。
(製造例1:カチオン硬化系電極接着用シートC1)
 フェノキシ樹脂(品名:YP-50、東都化成社製)60部、エポキシ樹脂(品名:EP-828、ジャパンエポキシレジン社製)35部、シランカップリング剤(品名:KBM-403、信越化学工業社製)1部、及び、硬化剤(品名:SI-60L、三新化学社製)4部で構成された接着剤中に、導電性粒子(品名:AUL704、積水化学工業社製)を粒子密度50,000個/mmになるように分散させて、厚み20μmのカチオン硬化系電極接着用シートC1を作製した。
 また、DSC測定機(品名:EXSTAR6000、セイコーインスツル社製)を用いて最大発熱ピーク温度を測定した。結果を表1及び図3に示す。DSCの測定は、窒素気流下、室温から10℃/minで加熱した条件で行った。
(製造例2:カチオン硬化系電極接着用シートC2)
 製造例1において、厚み20μmを厚み10μmに変えた以外は、製造例1と同様にして、カチオン硬化系電極接着用シートC2を作製した。
 また、DSC測定機(品名:EXSTAR6000、セイコーインスツル社製)を用いて最大発熱ピーク温度を測定した。結果を表1及び図3に示す。
(製造例3:カチオン硬化系電極接着用シートC3)
 製造例2において、導電性粒子(品名:AUL704、積水化学工業社製)を添加しないこと以外は、製造例2と同様にして、カチオン硬化系電極接着用シートC3を作製した。
 また、DSC測定機(品名:EXSTAR6000、セイコーインスツル社製)を用いて最大発熱ピーク温度を測定した。結果を表1及び図3に示す。
(製造例4:カチオン硬化系電極接着用シートC4)
 製造例2において、硬化剤(品名:SI-60L、三新化学社製)を硬化剤(品名:SI-80L、三新化学社製)に代えた以外は、製造例2と同様にして、カチオン硬化系電極接着用シートC4を作製した。
 また、DSC測定機(品名:EXSTAR6000、セイコーインスツル社製)を用いて最大発熱ピーク温度を測定した。結果を表1及び図3に示す。
(製造例5:ラジカル硬化系電極接着用シートR1)
 フェノキシ樹脂(品名:YP50、東都化成社製)60部、ラジカル重合性樹脂(品名:EB-600、ダイセル・サイテック社製)35部、シランカップリング剤(品名:KBM-503、信越化学工業社製)1部、及び、硬化剤(品名:パーブチルO、日本油脂社製)2部で構成された接着剤中に、導電性粒子(品名:AUL704、積水化学工業社製)を粒子密度50,000個/mmになるように分散させて、厚み20μmのラジカル硬化系電極接着用シートR1を作製した。
 また、DSC測定機(品名:EXSTAR6000、セイコーインスツル社製)を用いて最大発熱ピーク温度を測定した。結果を表1及び図4に示す。
(製造例6:ラジカル硬化系電極接着用シートR2)
 製造例5において、厚み20μmを厚み10μmに変えた以外は、製造例5と同様にして、ラジカル硬化系電極接着用シートR2を作製した。
 また、DSC測定機(品名:EXSTAR6000、セイコーインスツル社製)を用いて最大発熱ピーク温度を測定した。結果を表1及び図4に示す。
(製造例7:ラジカル硬化系電極接着用シートR3)
 製造例6において、導電性粒子(品名:AUL704、積水化学工業社製)を添加しないこと以外は、製造例6と同様にして、ラジカル硬化系電極接着用シートR3を作製した。
 また、DSC測定機(品名:EXSTAR6000、セイコーインスツル社製)を用いて最大発熱ピーク温度を測定した。結果を表1及び図4に示す。
(製造例8:ラジカル硬化系電極接着用シートR4)
 製造例7において、硬化剤(品名:パーブチルO、日本油脂社製)の添加量を2部から0.5部に変えた以外は、製造例7と同様にして、ラジカル硬化系電極接着用シートR4を作製した。
 また、DSC測定機(品名:EXSTAR6000、セイコーインスツル社製)を用いて最大発熱ピーク温度を測定した。結果を表1及び図4に示す。
(製造例9:ラジカル硬化系電極接着用シートR5)
 製造例7において、硬化剤(品名:パーブチルO、日本油脂社製)の添加量を2部から6部に変えた以外は、製造例7と同様にして、ラジカル硬化系電極接着用シートR5を作製した。
 また、DSC測定機(品名:EXSTAR6000、セイコーインスツル社製)を用いて最大発熱ピーク温度を測定した。結果を表1及び図4に示す。
(製造例10:ラジカル硬化系電極接着用シートR6)
 製造例7において、硬化剤(品名:パーブチルO、日本油脂社製)を硬化剤(品名:パーロイルL、日本油脂社製)に代えた以外は、製造例7と同様にして、ラジカル硬化系電極接着用シートR6を作製した。
 また、DSC測定機(品名:EXSTAR6000、セイコーインスツル社製)を用いて最大発熱ピーク温度を測定した。結果を表1及び図5に示す。
(製造例11:ラジカル硬化系電極接着用シートR7及びR7-2)
 製造例7において、硬化剤(品名:パーブチルO、日本油脂社製)を硬化剤(品名:パーブチルE、日本油脂社製)に代えた以外は、製造例7と同様にして、ラジカル硬化系電極接着用シートR7を作製した。
 さらに、製造例7において、硬化剤(品名:パーブチルO、日本油脂社製)2部を硬化剤(品名:パーブチルE、日本油脂社製)0.5部に代えた以外は、製造例7と同様にして、ラジカル硬化系電極接着用シートR7-2を作製した。
 また、DSC測定機(品名:EXSTAR6000、セイコーインスツル社製)を用いて最大発熱ピーク温度を測定した。結果を表1及び図5に示す。
(製造例12:ラジカル硬化系電極接着用シートR8)
 製造例7において、硬化剤(品名:パーブチルO、日本油脂社製)を硬化剤(品名:パークミルD、日本油脂社製)に代えた以外は、製造例7と同様にして、ラジカル硬化系電極接着用シートR8を作製した。
 また、DSC測定機(品名:EXSTAR6000、セイコーインスツル社製)を用いて最大発熱ピーク温度を測定した。結果を表1及び図5に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
(製造例13:光カチオン硬化系電極接着用シートU1)
 フェノキシ樹脂(品名:YP-50、東都化成社製)60部、エポキシ樹脂(品名:EP-828、ジャパンエポキシレジン社製)35部、シランカップリング剤(品名:KBM-403、信越化学工業社製)1部、及び、光硬化剤(品名:サイラキュアUVI-6990、ユニオンカーバイド社製)2部で構成された接着剤中に、導電性粒子(品名:AUL704、積水化学工業社製)を粒子密度50,000個/mmになるように分散させて、厚み20μmの光カチオン硬化系電極接着用シートU1を作製した。
(製造例14:光カチオン硬化系電極接着用シートU2)
 製造例13において、厚み20μmを厚み10μmに変えた以外は、製造例13と同様にして、光カチオン硬化系電極接着用シートU2を作製した。
(比較例1)
 製造例1で作製したカチオン硬化系電極接着用シートC1を介して、ICチップA(寸法:1.8mm×20.0mm、厚さ:0.5mmt、金バンプサイズ:30μm×85μm、バンプ高さ:15μmt、ピッチ:50μm)と、ICチップAのパターンに対応したアルミパターンガラス基板(コーニング社製、1737F、サイズ、50mm×30mm×0.5mm)との接続を行い、接合体C1-Aを作製した。なお、ICチップAのパシベーション膜としては、Siが使用されている。ここで、ICチップAとアルミパターンガラス基板との接続は、190℃、80MPa、5秒間でICチップAを押し込むことにより行った。
 さらに、製造例1で作製したカチオン硬化系電極接着用シートC1を介して、ICチップB(寸法:1.8mm×20.0mm、厚さ:0.5mmt、金バンプサイズ:30μm×85μm、バンプ高さ:15μmt、ピッチ:50μm)と、ICチップBのパターンに対応したアルミパターンガラス基板(コーニング社製、1737F、サイズ、50mm×30mm×0.5mm)との接続を行い、接合体C1-Bを作製した。なお、ICチップBのパシベーション膜としては、ポリイミドが使用されている。ここで、ICチップBとアルミパターンガラス基板との接続は、190℃、80MPa、5秒間でICチップBを押し込むことにより行った。
<接続抵抗の測定>
 作製した接合体C1-A及びC1-Bについて、テスターを用いて接続抵抗(初期の接続抵抗及び環境試験(85℃/85%/500hr)後の接続抵抗)の測定を行った。接合体C1-Aの結果を表2における「A type」の欄に示し、接合体C1-Bの結果を表2における「B type」の欄に示す。
<接着強度の測定>
 作製した接合体C1-A及びC1-Bについて、ダイシェア測定機(品名:Dage2400、デイジ社製)を用いて初期接着強度の測定を行った。接合体C1-Aの結果を表2における「A type」の欄に示し、接合体C1-Bの結果を表2における「B type」の欄に示す。
<断面解析>
 作製した接合体C1-A及びC1-Bについて、環境試験(85℃/85%/500hr)後に、断面研磨して接続状態を確認した。接合体C1-Aの結果を表2における「A type」の欄に示し、接合体C1-Bの結果を表2における「B type」の欄に示す。
(比較例2)
 比較例1において、カチオン硬化系電極接着用シートC1を製造例5で作製したラジカル硬化系電極接着用シートR1に代えた以外は、比較例1と同様にして、接合体R1-A及びR1-Bを作製し、接続抵抗の測定、接着強度の測定、及び断面解析を行った。接合体R1-Aの結果を表2における「A type」の欄に示し、接合体R1-Bの結果を表2における「B type」の欄に示す。
(比較例3)
 比較例1において、カチオン硬化系電極接着用シートC1を2層構造の電極接着用シートD1に代えた以外は、比較例1と同様にして、接合体D1-A及びD1-Bを作製し、接続抵抗の測定、接着強度の測定、及び断面解析を行った。接合体D1-Aの結果を表2における「A type」の欄に示し、接合体D1-Bの結果を表2における「B type」の欄に示す。
 なお、2層構造の電極接着用シートD1は、表3に示すように、製造例12で作製したラジカル硬化系電極接着用シートR8と、製造例2で作製したカチオン硬化系電極接着用シートC2との2層構造からなり、ICチップ側にラジカル硬化系電極接着用シートR8が貼り付けられ、アルミパターンガラス基板側にカチオン硬化系電極接着用シートC2が貼り付けられており、最大発熱ピーク温度の差が31℃である。
(実施例1)
 比較例1において、カチオン硬化系電極接着用シートC1を2層構造の電極接着用シートD2に代えた以外は、比較例1と同様にして、接合体D2-A及びD2-Bを作製し、接続抵抗の測定、接着強度の測定、及び断面解析を行った。接合体D2-Aの結果を表2における「A type」の欄に示し、接合体D2-Bの結果を表2における「B type」の欄に示す。
 なお、2層構造の電極接着用シートD2は、表3に示すように、製造例11で作製したラジカル硬化系電極接着用シートR7と、製造例2で作製したカチオン硬化系電極接着用シートC2との2層構造からなり、ICチップ側にラジカル硬化系電極接着用シートR7が貼り付けられ、アルミパターンガラス基板側にカチオン硬化系電極接着用シートC2が貼り付けられており、最大発熱ピーク温度の差が19℃である。
(実施例2)
 比較例1において、カチオン硬化系電極接着用シートC1を2層構造の電極接着用シートD3に代えた以外は、比較例1と同様にして、接合体D3-A及びD3-Bを作製し、接続抵抗の測定、接着強度の測定、及び断面解析を行った。接合体D3-Aの結果を表2における「A type」の欄に示し、接合体D3-Bの結果を表2における「B type」の欄に示す。
 なお、2層構造の電極接着用シートD3は、表3に示すように、製造例7で作製したラジカル硬化系電極接着用シートR3と、製造例2で作製したカチオン硬化系電極接着用シートC2との2層構造からなり、ICチップ側にラジカル硬化系電極接着用シートR3が貼り付けられ、アルミパターンガラス基板側にカチオン硬化系電極接着用シートC2が貼り付けられており、最大発熱ピーク温度の差が4℃である。
(実施例3)
 比較例1において、カチオン硬化系電極接着用シートC1を2層構造の電極接着用シートD4に代えた以外は、比較例1と同様にして、接合体D4-A及びD4-Bを作製し、接続抵抗の測定、接着強度の測定、及び断面解析を行った。接合体D4-Aの結果を表2における「A type」の欄に示し、接合体D4-Bの結果を表2における「B type」の欄に示す。
 なお、2層構造の電極接着用シートD4は、表3に示すように、製造例11で作製したラジカル硬化系電極接着用シートR7と、製造例4で作製したカチオン硬化系電極接着用シートC4との2層構造からなり、ICチップ側にラジカル硬化系電極接着用シートR7が貼り付けられ、アルミパターンガラス基板側にカチオン硬化系電極接着用シートC4が貼り付けられており、最大発熱ピーク温度の差が5℃である。
(実施例4)
 比較例1において、カチオン硬化系電極接着用シートC1を2層構造の電極接着用シートD5に代えた以外は、比較例1と同様にして、接合体D5-A及びD5-Bを作製し、接続抵抗の測定、接着強度の測定、及び断面解析を行った。接合体D5-Aの結果を表2における「A type」の欄に示し、接合体D5-Bの結果を表2における「B type」の欄に示す。
 なお、2層構造の電極接着用シートD5は、表3に示すように、製造例7で作製したラジカル硬化系電極接着用シートR3と、製造例4で作製したカチオン硬化系電極接着用シートC4との2層構造からなり、ICチップ側にラジカル硬化系電極接着用シートR3が貼り付けられ、アルミパターンガラス基板側にカチオン硬化系電極接着用シートC4が貼り付けられており、最大発熱ピーク温度の差が20℃である。
(比較例4)
 比較例1において、カチオン硬化系電極接着用シートC1を2層構造の電極接着用シートD6に代えた以外は、比較例1と同様にして、接合体D6-A及びD6-Bを作製し、接続抵抗の測定、接着強度の測定、及び断面解析を行った。接合体D6-Aの結果を表2における「A type」の欄に示し、接合体D6-Bの結果を表2における「B type」の欄に示す。
 なお、2層構造の電極接着用シートD6は、表3に示すように、製造例10で作製したラジカル硬化系電極接着用シートR6と、製造例4で作製したカチオン硬化系電極接着用シートC4との2層構造からなり、ICチップ側にラジカル硬化系電極接着用シートR6が貼り付けられ、アルミパターンガラス基板側にカチオン硬化系電極接着用シートC4が貼り付けられており、最大発熱ピーク温度の差が32℃である。
(比較例5)
 比較例1において、カチオン硬化系電極接着用シートC1を2層構造の電極接着用シートD7に代えた以外は、比較例1と同様にして、接合体D7-A及びD7-Bを作製し、接続抵抗の測定、接着強度の測定、及び断面解析を行った。接合体D7-Aの結果を表2における「A type」の欄に示し、接合体D7-Bの結果を表2における「B type」の欄に示す。
 なお、2層構造の電極接着用シートD7は、表3に示すように、製造例11で作製したラジカル硬化系電極接着用シートR7-2と、製造例2で作製したカチオン硬化系電極接着用シートC2との2層構造からなり、ICチップ側にラジカル硬化系電極接着用シートR7-2が貼り付けられ、アルミパターンガラス基板側にカチオン硬化系電極接着用シートC2が貼り付けられており、最大発熱ピーク温度の差が25℃である。
(実施例5)
 比較例1において、カチオン硬化系電極接着用シートC1を2層構造の電極接着用シートD8に代えた以外は、比較例1と同様にして、接合体D8-A及びD8-Bを作製し、接続抵抗の測定、接着強度の測定、及び断面解析を行った。接合体D8-Aの結果を表2における「A type」の欄に示し、接合体D8-Bの結果を表2における「B type」の欄に示す。
 なお、2層構造の電極接着用シートD8は、表3に示すように、製造例8で作製したラジカル硬化系電極接着用シートR4と、製造例2で作製したカチオン硬化系電極接着用シートC2との2層構造からなり、ICチップ側にラジカル硬化系電極接着用シートR4が貼り付けられ、アルミパターンガラス基板側にカチオン硬化系電極接着用シートC2が貼り付けられており、最大発熱ピーク温度の差が9℃である。
(実施例6)
 比較例1において、カチオン硬化系電極接着用シートC1を2層構造の電極接着用シートD9に代えた以外は、比較例1と同様にして、接合体D9-A及びD9-Bを作製し、接続抵抗の測定、接着強度の測定、及び断面解析を行った。接合体D9-Aの結果を表2における「A type」の欄に示し、接合体D9-Bの結果を表2における「B type」の欄に示す。
 なお、2層構造の電極接着用シートD9は、表3に示すように、製造例8で作製したラジカル硬化系電極接着用シートR4と、製造例4で作製したカチオン硬化系電極接着用シートC4との2層構造からなり、ICチップ側にラジカル硬化系電極接着用シートR4が貼り付けられ、アルミパターンガラス基板側にカチオン硬化系電極接着用シートC4が貼り付けられており、最大発熱ピーク温度の差が15℃である。
(比較例6)
 比較例1において、カチオン硬化系電極接着用シートC1を2層構造の電極接着用シートD10に代えた以外は、比較例1と同様にして、接合体D10-A及びD10-Bを作製し、接続抵抗の測定、接着強度の測定、及び断面解析を行った。接合体D10-Aの結果を表2における「A type」の欄に示し、接合体D10-Bの結果を表2における「B type」の欄に示す。
 なお、2層構造の電極接着用シートD10は、表3に示すように、製造例9で作製したラジカル硬化系電極接着用シートR5と、製造例4で作製したカチオン硬化系電極接着用シートC4との2層構造からなり、ICチップ側にラジカル硬化系電極接着用シートR5が貼り付けられ、アルミパターンガラス基板側にカチオン硬化系電極接着用シートC4が貼り付けられており、最大発熱ピーク温度の差が27℃である。
(実施例7)
 比較例1において、カチオン硬化系電極接着用シートC1を2層構造の電極接着用シートD11に代えた以外は、比較例1と同様にして、接合体D11-A及びD11-Bを作製し、接続抵抗の測定、接着強度の測定、及び断面解析を行った。接合体D11-Aの結果を表2における「A type」の欄に示し、接合体D11-Bの結果を表2における「B type」の欄に示す。
 なお、2層構造の電極接着用シートD11は、表3に示すように、製造例6で作製したラジカル硬化系電極接着用シートR2と、製造例2で作製したカチオン硬化系電極接着用シートC2との2層構造からなり、ICチップ側にラジカル硬化系電極接着用シートR2が貼り付けられ、アルミパターンガラス基板側にカチオン硬化系電極接着用シートC2が貼り付けられており、最大発熱ピーク温度の差が4℃である。また、ICチップ側及びアルミパターンガラス基板側のいずれのシート(ラジカル硬化系電極接着用シートR2及びカチオン硬化系電極接着用シートC2)にも導電性粒子が含有されている。
(実施例8)
 比較例1において、カチオン硬化系電極接着用シートC1を2層構造の電極接着用シートD12に代えた以外は、比較例1と同様にして、接合体D12-A及びD12-Bを作製し、接続抵抗の測定、接着強度の測定、及び断面解析を行った。接合体D12-Aの結果を表2における「A type」の欄に示し、接合体D12-Bの結果を表2における「B type」の欄に示す。
 なお、2層構造の電極接着用シートD12は、表3に示すように、製造例6で作製したラジカル硬化系電極接着用シートR2と、製造例3で作製したカチオン硬化系電極接着用シートC3との2層構造からなり、ICチップ側にラジカル硬化系電極接着用シートR2が貼り付けられ、アルミパターンガラス基板側にカチオン硬化系電極接着用シートC3が貼り付けられており、最大発熱ピーク温度の差が4℃である。また、ICチップ側のシート(ラジカル硬化系電極接着用シートR2)に導電性粒子が含有されている。
(比較例7)
 比較例1において、カチオン硬化系電極接着用シートC1を2層構造の電極接着用シートD13に代えた以外は、比較例1と同様にして、接合体D13-A及びD13-Bを作製し、接続抵抗の測定、接着強度の測定、及び断面解析を行った。接合体D13-Aの結果を表2における「A type」の欄に示し、接合体D13-Bの結果を表2における「B type」の欄に示す。
 なお、2層構造の電極接着用シートD13は、表3に示すように、製造例7で作製したラジカル硬化系電極接着用シートR2と、製造例2で作製したカチオン硬化系電極接着用シートC3との2層構造からなり、ICチップ側にカチオン硬化系電極接着用シートC3が貼り付けられ、アルミパターンガラス基板側にラジカル硬化系電極接着用シートR2が貼り付けられており(逆貼り)、最大発熱ピーク温度の差が4℃である。
(比較例8)
 比較例1において、カチオン硬化系電極接着用シートC1を製造例13で作製した光カチオン硬化系電極接着用シートU1に代えた以外は、比較例1と同様にして、接合体U1-A及びU1-Bを作製し、接続抵抗の測定、接着強度の測定、及び断面解析を行った。接合体U1-Aの結果を表2における「A type」の欄に示し、接合体U1-Bの結果を表2における「B type」の欄に示す。
(比較例9)
 比較例1において、カチオン硬化系電極接着用シートC1を2層構造の電極接着用シートD14に代え、ICチップとアルミパターンガラス基板との接続を「190℃、80MPa、5秒ICチップを押し込むこと」から「130℃、80MPa、3秒でICチップを押し込んだ後、アルミパターンガラス基板側から紫外線(メタルハライドランプ、光量3,000mJ/cm)を20秒間照射すること」に代えた以外は、比較例1と同様にして、接合体D14-A及びD14-Bを作製し、接続抵抗の測定、接着強度の測定、及び断面解析を行った。接合体D14-Aの結果を表2における「A type」の欄に示し、接合体D14-Bの結果を表2における「B type」の欄に示す。
 なお、2層構造の電極接着用シートD14は、表3に示すように、製造例7で作製したラジカル硬化系電極接着用シートR3と、製造例14で作製した光カチオン硬化系電極接着用シートU2との2層構造からなり、ICチップ側にラジカル硬化系電極接着用シートR3が貼り付けられ、アルミパターンガラス基板側に光カチオン硬化系電極接着用シートU2が貼り付けられている。
(比較例10)
 比較例1において、カチオン硬化系電極接着用シートC1を2層構造の電極接着用シートD15に代え、ICチップとアルミパターンガラス基板との接続を「190℃、80MPa、5秒ICチップを押し込むこと」から「130℃、80MPa、3秒でICチップを押し込んだ後、アルミパターンガラス基板側から紫外線(メタルハライドランプ、光量3,000mJ/cm)を20秒間照射すること」に代えた以外は、比較例1と同様にして、接合体D15-A及びD15-Bを作製し、接続抵抗の測定、接着強度の測定、及び断面解析を行った。接合体D15-Aの結果を表2における「A type」の欄に示し、接合体D15-Bの結果を表2における「B type」の欄に示す。
 なお、2層構造の電極接着用シートD15は、表3に示すように、製造例12で作製したラジカル硬化系電極接着用シートR8と、製造例14で作製した光カチオン硬化系電極接着用シートU2との2層構造からなり、ICチップ側にラジカル硬化系電極接着用シートR8が貼り付けられ、アルミパターンガラス基板側に光カチオン硬化系電極接着用シートU2が貼り付けられている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 表2より、実施例1~8では、ICチップ側にラジカル硬化系電極接着用シートが配置され、アルミパターンガラス基板側にカチオン硬化系電極接着用シートが配置され、カチオン硬化系電極接着用シートとラジカル硬化系電極接着用シートとの最大発熱ピーク温度の差が20℃以内であるので、ICチップ及びアルミパターンガラス基板に対する接着強度を向上して、高い導通信頼性を得ることができることが判った。
 また、表2より、比較例1では、異方性導電フィルムが、カチオン硬化系電極接着用シートの1層構造であるので、ICチップB(ポリイミドからなるパシベーション膜)に対する接続強度を維持することができずに、剥離が生じてしまうことが判った。
 また、表2より、比較例2では、異方性導電フィルムが、ラジカル硬化系電極接着用シートの1層構造であるので、アルミパターンガラス基板(特に、アルミパターン以外のガラス面)に対する接続強度を維持することができずに、剥離が生じてしまうことが判った。
 また、表2より、比較例4及び6では、DSC測定におけるカチオン硬化系電極接着用シートとラジカル硬化系電極接着用シートとの最大発熱ピーク温度の差が20℃を超えるので、ICチップを押し込む前に、ICチップ側に配置された樹脂が硬化してしまい、導電性粒子が端子に接しておらず、高い導通信頼性を得ることができないことが判った。また、比較例3及び5では、DSC測定におけるカチオン硬化系電極接着用シートとラジカル硬化系電極接着用シートとの最大発熱ピーク温度の差が20℃を超え、アルミパターンガラス基板側に配置された樹脂は十分硬化したが、ICチップ側に配置された樹脂は未硬化で十分な凝集力を得ることができず、また導電性粒子が端子に接していないため、高い導通信頼性を得ることができなかった。そこで、圧着温度を20℃上げて(210℃で)接合を試みたが、アルミパターンガラス基板側に配置された樹脂がICチップを押し込む前に硬化してしまい、良好な導通信頼性を得ることはできなかった。
 また、表2より、比較例7では、ICチップ側にカチオン硬化系電極接着用シートが配置され、アルミパターンガラス基板側にラジカル硬化系電極接着用シートが配置されているので、アルミパターンガラス基板に対する接続強度及びICチップB(ポリイミドからなるパシベーション膜)に対する接続強度を維持することができずに、剥離が生じてしまうことが判った。
 また、表2より、比較例8~10では、異方性導電フィルムが、光硬化系であるので、
導電性粒子が十分に潰れておらず、導電性粒子の周りに隙間が生じてしまい、高い導通信頼性を得ることができないことが判った。これは、異方性導電フィルムにおける樹脂の硬化が十分でなかったためと考えられる。
 
 
 

Claims (7)

  1.  第1の回路部材と、前記第1の回路部材と対向する面に窒素原子を含有する膜が形成された第2の回路部材とを電気的に接続する異方性導電フィルムであって、
     前記第1の回路部材側に配置される第1の層と、前記第2の回路部材側に配置される第2の層とを備え、
     前記第1の層が、カチオン系硬化剤及び第1の熱硬化性樹脂を含有し、
     前記第2の層が、ラジカル系硬化剤及び第2の熱硬化性樹脂を含有し、
     前記第1及び第2の層の少なくともいずれかが、導電性粒子を含有し、
     前記第1及び第2の層の最大発熱ピーク温度の差が20℃以内であることを特徴とする異方性導電フィルム。
  2.  第1の熱硬化性樹脂がエポキシ樹脂であり、第2の熱硬化性樹脂がアクリル樹脂である請求の範囲第1項に記載の異方性導電フィルム。
  3.  カチオン系硬化剤がスルホニウム塩であり、ラジカル系硬化剤が有機過酸化物である請求の範囲第1項から第2項のいずれかに記載の異方性導電フィルム。
  4.  導電性粒子が、金属粒子及び金属被覆樹脂粒子のいずれかである請求の範囲第1項から第3項のいずれかに記載の異方性導電フィルム。
  5.  第2の回路部材が光を透過しない材料からなり、かつ第1の回路部材が金属材料を有する請求の範囲第1項から第4項のいずれかに記載の異方性導電フィルム。
  6.  第1の回路部材と、前記第1の回路部材と対向する面に窒素原子を含有する膜が形成された第2の回路部材と、前記第1の回路部材と前記第2の回路部材とを電気的に接続する異方性導電フィルムとを備える接合体であって、
     前記異方性導電フィルムが、前記第1の回路部材側に配置された第1の層と、前記第2の回路部材側に配置された第2の層とを備え、
     前記第1の層が、カチオン系硬化剤及び第1の熱硬化性樹脂を含有し、
     前記第2の層が、ラジカル系硬化剤及び第2の熱硬化性樹脂を含有し、
     前記第1及び第2の層の少なくともいずれかが、導電性粒子を含有し、
     前記第1及び第2の層の最大発熱ピーク温度の差が20℃以内であることを特徴とする接合体。
  7.  請求の範囲第1項から第5項のいずれかに記載の異方性導電フィルムを介して、第1及び第2の回路部材を加熱しながら圧着して接合する接合工程を含むことを特徴とする接合体の製造方法。
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