WO2020121787A1 - 異方性導電フィルム、接続構造体、接続構造体の製造方法 - Google Patents

異方性導電フィルム、接続構造体、接続構造体の製造方法 Download PDF

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WO2020121787A1
WO2020121787A1 PCT/JP2019/045813 JP2019045813W WO2020121787A1 WO 2020121787 A1 WO2020121787 A1 WO 2020121787A1 JP 2019045813 W JP2019045813 W JP 2019045813W WO 2020121787 A1 WO2020121787 A1 WO 2020121787A1
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array axis
conductive film
anisotropic conductive
axis
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怜司 塚尾
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デクセリアルズ株式会社
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    • HELECTRICITY
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    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B5/00Non-insulated conductors or conductive bodies characterised by their form
    • H01B5/16Non-insulated conductors or conductive bodies characterised by their form comprising conductive material in insulating or poorly conductive material, e.g. conductive rubber
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01RELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R11/00Individual connecting elements providing two or more spaced connecting locations for conductive members which are, or may be, thereby interconnected, e.g. end pieces for wires or cables supported by the wire or cable and having means for facilitating electrical connection to some other wire, terminal, or conductive member, blocks of binding posts
    • H01R11/01Individual connecting elements providing two or more spaced connecting locations for conductive members which are, or may be, thereby interconnected, e.g. end pieces for wires or cables supported by the wire or cable and having means for facilitating electrical connection to some other wire, terminal, or conductive member, blocks of binding posts characterised by the form or arrangement of the conductive interconnection between the connecting locations
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01RELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R43/00Apparatus or processes specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining, or repairing of line connectors or current collectors or for joining electric conductors
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01RELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R43/00Apparatus or processes specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining, or repairing of line connectors or current collectors or for joining electric conductors
    • H01R43/02Apparatus or processes specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining, or repairing of line connectors or current collectors or for joining electric conductors for soldered or welded connections
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/32Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/36Assembling printed circuits with other printed circuits

Definitions

  • the present invention relates to an anisotropic conductive film.
  • Anisotropic conductive film in which conductive particles are dispersed in insulating resin layer is widely used when mounting electronic parts such as IC chips on wiring boards.
  • anisotropic conductive film it is strongly required to improve the trapping property of the conductive particles in the terminal and to avoid the short circuit between the adjacent terminals due to the fine pitch of the terminals accompanying the high-density mounting of electronic components. ..
  • the conductive particles in the anisotropic conductive film are arranged in a lattice pattern, and the direction of the conductive particles is inclined with respect to both the longitudinal direction and the lateral direction of the anisotropic conductive film. It has been proposed to do so (Patent Document 1).
  • the net space between terminals becomes less than 5 ⁇ m, or the particle diameter of the conductive particles contained in the anisotropic conductive film is extremely small.
  • the width may be as large as a margin (for example, 1 ⁇ m with respect to a particle diameter of about 3 ⁇ m), but even in such a case, it is required for the anisotropic conductive film not to cause a short circuit. There is.
  • An object of the present invention is to provide an anisotropic conductive film that enables favorable anisotropic conductive connection even when the width is just 1 ⁇ m).
  • the present inventor is concerned with the arrangement of the conductive particles in the anisotropic conductive film, when the longitudinal direction of the anisotropic conductive film is divided by the terminal pitch, in the range of one terminal pitch, as the arrangement axis of the conductive particles, the terminals.
  • a first array axis A1 and a second array axis A2 extending in the longitudinal direction are repeatedly arranged.
  • the conductive particles P1 on the first array axis A1 and the second array axis A2 closest to the conductive particles P1 are arranged.
  • the center-to-center distance d from the upper conductive particles P2 is set to be larger than twice the average particle diameter D of the conductive particles.
  • the distance d projected in the lateral direction of the anisotropic conductive film is the first arrangement. It is made sufficiently small with respect to the arrangement pitch c1 of the conductive particles on the axis A1, the conductive particles P1 and the conductive particles P2 are not overlapped in the longitudinal direction of the anisotropic conductive film, and the third arrangement axis A3 formed by these is formed. Is inclined with respect to the first arrangement axis A1 and the repeating pitch b of the first arrangement axis A1 and the second arrangement axis A2 is sufficiently large with respect to the average particle diameter of the conductive particles, a fine pitch terminal row is obtained.
  • the repeating pitch b is set to 1 ⁇ 2 or less of the terminal pitch, so that even if the conductive particles on at least one of the first array axis A1 and the second array axis A2 are captured by the terminal, a short circuit occurs.
  • the inventors have found that the occurrence of terminals can be suppressed, and that even if the terminal arrangement pattern is a fan-out type, it is possible to prevent the occurrence of terminals in which the number of captured conductive particles is drastically reduced, and the present invention has been completed.
  • the present invention is an anisotropic conductive film in which conductive particles are held in the insulating resin layer, A particle arrangement in which a first array axis in which conductive particles are arrayed in the lateral direction of the anisotropic conductive film and a second array axis in which conductive particles are arrayed in parallel with the first array axis are arrayed at a predetermined repeating pitch is provided.
  • the average particle diameter of the conductive particles is D
  • the distance a between the first array axis and the second array axis is 0.7D to 8D
  • the repeating pitch b of the first array axis and the second array axis is larger than 1.5D
  • the center-to-center distance d between the conductive particles P1 on the first array axis and the conductive particles P2 closest to the conductive particles P1 among the conductive particles on the second array axis is larger than 2D
  • the arrangement pitch c1 of the conductive particles on the first arrangement axis is 2f or more
  • Provided is an anisotropic conductive film in which conductive particles in the first array axis and conductive particles in the second array axis do not overlap in the longitudinal direction of the anisotropic conductive film in the adjacent first array axis and second array axis.
  • conductive particles are arranged at a predetermined repeating pitch in the lateral direction of the anisotropic conductive film in both the first and second array axes, and the adjacent first array axis and second In the arrangement axis, the conductive particles in the first arrangement axis and the conductive particles in the second arrangement axis do not overlap each other in the longitudinal direction of the anisotropic conductive film, and therefore preferably within the terminal width of the terminal pattern connected by the anisotropic conductive film.
  • the repeating pitch b of the first array axis and the second array axis is determined so that at least one of the first array axis and the second array axis, and more preferably, both exist, and the conductive particles in the first array axis in the longitudinal direction of the terminal.
  • the conductive particles contained in the first array axis and the conductive particles contained in the second array axis in one terminal and the array axis oblique to the first array axis exists. To do so. Thereby, even if the terminal pattern to be connected is a fan-out type, it is possible to prevent a terminal in which the number of captured conductive particles is drastically reduced.
  • the repeating pitch b is determined as described above, even if the terminal pattern has a fine pitch, it is possible to surely connect, and in this case, the conductive particles of the first array axis and the conductive particles of the second array axis are connected. Does not overlap with each other in the longitudinal direction of the anisotropic conductive film, so that the occurrence of short circuit can be suppressed.
  • FIG. 1A is a plan view illustrating the arrangement of conductive particles in an anisotropic conductive film 10A of an example.
  • FIG. 1B is a plan view illustrating the arrangement of conductive particles in anisotropic conductive films of different examples.
  • FIG. 1C is a plan view illustrating the arrangement of conductive particles in anisotropic conductive films of different examples.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the anisotropic conductive film 10A of the example.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the anisotropic conductive film 10B of the example.
  • FIG. 1A is a plan view showing an arrangement of conductive particles of an anisotropic conductive film 10A of an example
  • FIG. 2 is a XX cross sectional view thereof.
  • the anisotropic conductive film 10A has a layer structure in which the conductive particles P are arranged in a single layer on or near the surface of the insulating resin layer 2, and the low-viscosity resin layer 3 is laminated thereon.
  • the low-viscosity resin layer 3 is provided as necessary, and the low-viscosity resin layer 3 may be omitted as in the cross-sectional view of the anisotropic conductive film 10B shown in FIG.
  • the planar arrangement of the conductive particles P of the anisotropic conductive film 10B can be the same as that of the anisotropic conductive film 10A having the low viscosity resin layer 3.
  • a plurality of low-viscosity resin layers 3 may be provided, and the number of low-viscosity resin layers and the layer structure are not particularly limited.
  • the planar arrangement of the conductive particles P in the anisotropic conductive films 10A and 10B of the present invention is, as described later, the first alignment axis A1 in which the conductive particles P are arranged in the lateral direction of the anisotropic conductive film 10A,
  • the second array axis A2 in which the conductive particles P are arrayed in parallel with the one array axis A1 is repeatedly arrayed at the repeating pitch b, and the conductive particles P1 on the first array axis A1 and the second array axis A2 are present.
  • the center-to-center distance d of the conductive particles P2 closest to the conductive particles P1 among the conductive particles is larger than twice the average particle diameter D of the conductive particles P and smaller than the repeating pitch b.
  • the arrangement pitch c1 of the conductive particles P1 on the first arrangement axis A1 is It is 2f or more.
  • the projected images of the anisotropic conductive films 10A and 10B of the conductive particles P1 and the conductive particles P2 in the longitudinal direction do not overlap, and the direction of the third array axis A3 formed by the conductive particles P1 and the conductive particles P2 is It is inclined with respect to the first array axis A1 and the second array axis A2.
  • conductive particles P metal particles such as nickel, cobalt, silver, copper, gold, and palladium, alloy particles such as solder, metal-coated resin particles, and metal-coated resin particles having insulating fine particles adhered to the surface thereof. And so on. Two or more kinds can be used in combination. Among them, the metal-coated resin particles are preferable in that the resin particles repel after being connected, the contact with the terminals is easily maintained, and the conduction performance is stabilized.
  • insulating fine particles may be attached to the surface of the conductive particles by a known technique so as not to hinder the conduction characteristics, or may be coated with an insulating resin. That is, as the conductive particles, particles that have been previously subjected to an insulation treatment that does not hinder the conduction characteristics may be used.
  • the average particle diameter of the conductive particles P is preferably 1 ⁇ m or more and 30 ⁇ m or less, more preferably 2.5 ⁇ m or more and less than 10 ⁇ m in order to suppress the increase in conduction resistance and the occurrence of short circuit.
  • the particle size of the conductive particles before being dispersed in the insulating resin layer can be measured by a general particle size distribution measuring device, and the average particle size can also be obtained by using the particle size distribution measuring device.
  • FPIA-3000 Fevern Company
  • the particle size of the conductive particles in the anisotropic conductive film can be determined by observation with an electron microscope such as SEM. In this case, it is desirable that the number of samples for measuring the conductive particle diameter is 200 or more, preferably 1000 or more.
  • the particle diameter of the conductive particles in the present invention means the particle diameter excluding the thickness due to the insulation treatment.
  • the planar arrangement of the conductive particles is, as shown in FIG. 1A, an arrangement in which the first array axis A1 and the second array axis A2 are repeated at a repeating pitch b.
  • the first array axis A1 and the second array axis A2 are conductive particles arranged at a predetermined pitch in the lateral direction of the anisotropic conductive film, respectively, but in the present invention, the conductive particles are different.
  • Arranging in the lateral direction of the anisotropic conductive film is not limited to the conductive particles being arranged in a direction that is strictly perpendicular to the longitudinal direction of the anisotropic conductive film, And are arranged within a range of ⁇ 5° in the vertical direction.
  • the repeating direction of the first array axis A1 and the second array axis A2 is the longitudinal direction of the anisotropic conductive film 10A.
  • this repeating direction is It is not limited to the longitudinal direction of the anisotropic conductive film.
  • the repeating direction (the arrangement axis direction of A4) may be inclined with respect to the longitudinal direction of the anisotropic conductive film.
  • anisotropic conductive film of the present invention has the following particle arrangement when the average particle diameter of the conductive particles P is D.
  • the distance (inter-axis distance) a between the first array axis A1 and the second array axis A2 is 0.7D to 8D.
  • the anisotropic conductive film 10A can be used for connecting fine pitch terminal patterns. For example, when the terminal width L/the inter-terminal space S of the array pattern of the terminals 20a and 20b to be connected is 10 ⁇ m/10 ⁇ m, the misalignment of the terminals 20a and 20b to be connected is 5 ⁇ m.
  • the terminals 20a and 20b should be reliably connected by using the conductive particles P having an average particle diameter D of 4 ⁇ m or less. Is possible.
  • the distance a is preferably 0.7D or more from the viewpoint of easily avoiding the connection of the conductive particles due to the resin flow generated at the time of connection.
  • the repeating pitch b of the first array axis A1 and the second array axis A2 is larger than 1.5D, preferably larger than 2.5D.
  • the preferred numerical value of the repeating pitch b is different depending on the presence or absence of superposition in the longitudinal direction of the anisotropic conductive film of the conductive particles of the first array axes A1 adjacent to each other among the parallel first array axes A1, or the degree of superposition. For example, when the terminals 20a and 20b to be connected have a fine pitch and the net space between the terminals is less than 5 ⁇ m, or the net space between the terminals is about 1 ⁇ m added to the average particle diameter D of the conductive particles P.
  • the repeating pitch b is set to be larger than 1.5D, and preferably larger than 2.5D. It can prevent a short circuit later.
  • the repeating pitch b is preferably 20D or less, more preferably 15D or less, and further preferably 10D or less from the viewpoint that the conductive particles are reliably captured by the terminals to be connected.
  • the repeating pitch b is set to 2a ⁇ 0.5D from the viewpoint that the conductive particles are uniformly captured.
  • the repeating pitch b is set to 2a ⁇ 0.5D from the viewpoint that the conductive particles are uniformly captured. Preferably.
  • the terminal pitch to be connected is specifically assumed, from the viewpoint of ensuring the connection, it is preferable to arrange two adjacent two in a range corresponding to 1 ⁇ 2 of the terminal pitch in the film longitudinal direction.
  • the anisotropic conductive film is designed so that at least one of the alignment axes A1 and A2 is included, and more preferably, two adjacent alignment axes A1 and A2 are included.
  • the three adjacent array axes A1, A2, A1' or A2, A1', A2' are not included within the range in the film longitudinal direction corresponding to 1/2 of the terminal pitch. It is preferable to determine the repeating pitch b.
  • One array axis A1 or A2 may be included in the film longitudinal direction range corresponding to the width of the net space S0 between terminals after connection.
  • the center-to-center distance d between the conductive particles P1 on the first array axis A1 and the conductive particles P2 closest to the conductive particles P1 among the conductive particles on the second array axis A2 is equal to the first array axis A1 and the second. It is larger than the distance a from the array axis A2 and larger than 2D.
  • the center-to-center distance d can be regarded as the particle pitch on the third array axis A3.
  • f is 1/2 of the arrangement pitch c1 of the conductive particles on the first arrangement axis A1.
  • the pitch c1 is 2f or more
  • the third arrangement axis A3 is inclined with respect to the first arrangement axis A1, so that an effective connection of terminals to be connected by the anisotropic conductive film is performed.
  • the width is as narrow as about 4 ⁇ m and the terminal pattern to be connected is a fan-out type, it is possible to prevent occurrence of a terminal in which the number of captured conductive particles is extremely reduced due to the inclination angle of the terminal.
  • the angle ⁇ formed by the third array axis A3 and the first array axis A1 be 0 ⁇ 45°.
  • the distance d is more preferably smaller than the repeating pitch b. Since the repeating pitch b is the distance between the particle centers in the terminal arrangement direction, it is expected that the conductive particles can be easily captured during anisotropic conductive connection by making the distance d shorter than the distance between the particle centers in the terminal arrangement direction. Because it is done. This makes it easier to adapt to a fan-out type terminal pattern.
  • the arrangement pitch c1 of the conductive particles P on the first arrangement axis A1 is at least twice the length f described above. As a result, a sufficient interparticle distance can be obtained in the longitudinal direction of the inter-terminal space, which also makes it difficult for the particles to come into contact with each other due to the resin flow.
  • the arrangement pitch c2 of the conductive particles P2 on the second arrangement axis A2 may be the same as or different from the arrangement pitch c1 of the conductive particles P1 on the first arrangement axis A1, for example, as shown in FIG. 1C.
  • the array pitch c2 can be set to be twice the array pitch c1.
  • the array pitch c2 be an integral multiple of the array pitch c1.
  • the conductive particles P1 and P2 on the adjacent first and second alignment axes A1 and A2 do not overlap in the longitudinal direction of the anisotropic conductive film 10A.
  • these projected images P1 x and P2 x do not overlap.
  • the terminal pattern to be connected has a fine pitch
  • the repeating pitch b of the first array axis and the second array axis is narrowed according to the terminal pitch, and the first array axis A1 and the second array axis A2 are connected at the time of connection.
  • any conductive particles P are anisotropic conductive films. It is particularly preferable not to overlap in the longitudinal direction of 10A.
  • the requirements regarding the distance a, the repeating pitch b, the distance d, and the array pitch c1 described above, and the conductive particles P1 on the first array axis A1 and the conductive particles P2 on the second array axis A2 are the same as those of the anisotropic conductive film 10A.
  • the requirement of not overlapping in the longitudinal direction can also be obtained by inclining the lattice axis of the square lattice or the rectangular lattice with respect to the longitudinal direction of the anisotropic conductive film. In this case, the interstitial distance of the square lattice and the average particle diameter of the conductive particles are adjusted so that the above requirements are satisfied.
  • the number density of the conductive particles is determined according to the shape, size, arrangement pitch of terminals of the electronic component to be connected. be able to.
  • the number density of the conductive particles should be 30 particles/mm 2 or more, preferably 150 to 70,000 particles/mm 2 .
  • the number is preferably 6000 to 42,000 pieces/mm 2 , more preferably 10,000 to 40,000 pieces/mm 2 , and even more preferably 15,000 to 35,000 pieces/mm 2 .
  • the number density of the conductive particles is preferably 30 to 6000 particles/mm 2 .
  • the area occupancy of the conductive particles calculated by the following equation is preferably 0.3% or more from the viewpoint of reducing the conduction resistance.
  • the area occupancy is preferably 35% or less, and more preferably 30% or less, from the viewpoint of suppressing the thrust required for the pressing jig during connection.
  • Area occupancy rate of conductive particles (%) [number density of conductive particles in plan view (pieces/mm 2 )] ⁇ [average area of one conductive particle in plan view ( ⁇ m 2 ) ⁇ 10 ⁇ 6 ] ⁇ 100
  • the number density of conductive particles may be obtained by observing with a metallurgical microscope, or may be obtained by measuring an observed image with image analysis software (for example, WinROOF, Mitani Shoji Co., Ltd.).
  • the positions of the conductive particles P in the film thickness direction are preferably uniform.
  • the embedding amount Lb of the conductive particles P in the film thickness direction can be made uniform.
  • the capturing property of the conductive particles P at the terminal is easily stabilized.
  • the conductive particles P may be exposed from the insulating resin layer 2 or may be completely embedded.
  • the embedding amount Lb is the surface of the insulating resin layer 2 in which the conductive particles P are embedded (of the front and back surfaces of the insulating resin layer 2, the surface on the side where the conductive particles P are exposed, or In the case where the conductive particles P are completely embedded in the insulating resin layer 2, the surface is close to the conductive particles P), and the tangent plane 2p at the central portion between the adjacent conductive particles and the conductive particles The distance from the deepest part of P.
  • the embedding rate is preferably 30% or more and 105% or less.
  • the conductive particles P are maintained at a predetermined position by the insulating resin layer 2, and when the filling ratio (Lb/D) is 105% or less, at the time of anisotropic conductive connection It is possible to reduce the amount of resin in the insulating resin layer that acts to unnecessarily flow the conductive particles between the terminals.
  • a curable resin composition formed from a polymerizable compound and a polymerization initiator is used as in the insulating resin layer of the anisotropic conductive film described in Japanese Patent No. 6187665. Can be formed.
  • a thermal polymerization initiator, a photopolymerization initiator, or a combination thereof may be used as the polymerization initiator.
  • a cationic polymerization initiator is used as the thermal polymerization initiator
  • an epoxy resin is used as the thermal polymerization compound
  • a photoradical polymerization initiator is used as the photopolymerization initiator
  • an acrylate compound is used as the photopolymerization compound.
  • a thermal anionic polymerization initiator may be used as the thermal polymerization initiator.
  • the thermal anionic polymerization initiator it is preferable to use a microcapsule type latent curing agent having a modified imidazole as a core and a surface thereof covered with polyurethane.
  • the minimum melt viscosity of the insulating resin layer 2 is not particularly limited, but is preferably 1500 Pa. because it suppresses unnecessary flow of the conductive particles P in thermocompression bonding in the connection of electronic components using an anisotropic conductive film. s or more, more preferably 2000 Pa ⁇ s or more, further preferably 3000 to 15000 Pa ⁇ s, and particularly preferably 3000 to 10000 Pa ⁇ s.
  • This minimum melt viscosity can be obtained by using a rotary rheometer (manufactured by TA instruments Co., Ltd.) as an example, keeping it constant at a measurement pressure of 5 g, and using a measurement plate having a diameter of 8 mm, and more specifically, in a temperature range. At 30 to 200° C., the temperature rising rate is 10° C./min, the measurement frequency is 10 Hz, and the load variation on the measurement plate is 5 g.
  • the minimum melt viscosity can be adjusted by changing the type and blending amount of the fine solids contained as the melt viscosity adjusting agent, and the adjusting conditions of the resin composition.
  • the low-viscosity resin layer 3 is a resin layer whose minimum melt viscosity in the range of 30 to 200° C. is lower than that of the insulating resin layer 2.
  • the low-viscosity resin layer 3 is provided as necessary, but by stacking the low-viscosity resin layer 3 on the insulating resin layer 2, the electronic parts facing each other through the anisotropic conductive film 10A can be heated. In the case of pressure bonding, the space formed by the electrodes and bumps of the electronic components can be filled with the low-viscosity resin layer 3 to improve the adhesiveness between the electronic components.
  • the difference between the minimum melt viscosity of the insulating resin layer 2 and the minimum melt viscosity of the low-viscosity resin layer 3 is such that the space between the electronic components connected via the anisotropic conductive film 10A is the low-viscosity resin layer 3. It is filled, and the adhesiveness between electronic components is easily improved. Further, as the difference becomes larger, the movement amount of the insulating resin layer 2 holding the conductive particles P during thermocompression bonding becomes relatively smaller than that of the low-viscosity resin layer 3, so that the conductive particles P are captured at the terminals. It becomes easier to improve the property.
  • the layer thickness of the insulating resin layer 2 is set to the average particle diameter D of the conductive particles P in order to stably push the conductive particles P into the insulating resin layer 2 in the manufacturing process of the anisotropic conductive film described later.
  • it is preferably 0.3 times or more, more preferably 0.6 times or more, further preferably 0.8 times or more, and particularly preferably 1 time or more.
  • the upper limit of the layer thickness of the insulating resin layer 2 can be determined according to the terminal shape, terminal thickness, arrangement pitch, etc. of the electronic component to be connected, but if the layer thickness becomes too thick, the conductive particles P will be generated at the time of connection.
  • the average particle diameter D of the conductive particles P is preferably 20 times or less, more preferably 15 times or less, because it is unnecessarily susceptible to the influence of resin flow.
  • the low-viscosity resin layer 3 is provided in the present invention as necessary, but when the low-viscosity resin layer is provided, the lower limit of the layer thickness is preferably 0.2 of the average particle diameter D of the conductive particles P. It is at least twice, more preferably at least once. Regarding the upper limit of the layer thickness of the low-viscosity resin layer 3, if it becomes too thick, the difficulty of stacking with the insulating resin layer 2 increases, so the average particle diameter D of the conductive particles P is preferably 50 times or less, It is more preferably 15 times or less, further preferably 8 times or less.
  • the total thickness of the insulating resin layer 2 and the low-viscosity resin layer 3 is a point that suppresses unnecessary flow of the conductive particles P when connecting electronic components, and is a resin when the anisotropic conductive film is used as a winding body. From the standpoint of suppressing the protrusion and blocking of the film and increasing the film length per unit weight of the anisotropic conductive film, the thinner one is preferable. However, if the thickness is too thin, the handleability of the anisotropic conductive film is poor. Further, it becomes difficult to attach the anisotropic conductive film to the electronic component, and there is a possibility that the adhesive force required for temporary pressure bonding when connecting the electronic component may not be obtained. There is a possibility that adhesive strength may not be obtained. Therefore, the total thickness is preferably 0.6 times or more, more preferably 0.8 times or more, further preferably 1 time or more, particularly preferably 1.2 times or more, with respect to the average particle diameter D of the conductive particles P. is there.
  • the conductive particles P may affect the resin flow when the anisotropic conductive film is thermocompression bonded to the electronic component. If the resin layer contains a filler from the viewpoint of viscosity adjustment, the thermocompression bonding of electronic components may be hindered due to an increase in the absolute amount of the filler. Therefore, the total thickness of the resin layer is preferably 50 times or less, more preferably 15 times or less, and further preferably 8 times or less of the average particle diameter D of the conductive particles P.
  • the lower limit of the total thickness of the resin layer is preferably 0.6 times or more, more preferably 0.8 times or more, further preferably 1 time or more of the conductive particle diameter.
  • the average particle diameter D of the conductive particles P is preferably 4 times or less, more preferably 3 times or less, and further preferably 2 times or less, Even more preferably, it is 1.8 times or less, particularly 1.5 times or less.
  • the thickness ratio of the insulating resin layer 2 and the low-viscosity resin layer 3 can be appropriately adjusted from the relationship between the average particle diameter D of the conductive particles P, the bump height, the required adhesive force, and the like.
  • the anisotropic conductive film of the present invention can be used as a wound body in its product form.
  • the length of the wound body is not particularly limited, but is preferably 5000 m or less, more preferably 1000 m or less, still more preferably 500 m or less from the viewpoint of handling of the shipped product. On the other hand, from the viewpoint of mass productivity of the wound body, it is preferably 5 m or more.
  • the wound body may be formed by connecting anisotropic conductive films shorter than the entire length.
  • the connection points can be present at a plurality of points regularly or randomly.
  • the film width in the wound body is not particularly limited, but the film width may be 0.3 mm or more from the viewpoint of the lower limit of the slit width in the case of manufacturing a wound body by slitting a wide anisotropic conductive film. From the viewpoint of stabilizing the slit width, it is more preferably 0.5 mm or more.
  • the upper limit of the film width is not particularly limited, but from the viewpoint of carrying and handling, it is preferably 700 mm or less, more preferably 600 mm or less. From the viewpoint of practical handling of the anisotropic conductive film, it is preferable to select the film width between 0.3 and 400 mm.
  • the film width is often set to about several mm or less, and the relatively large electronic component (the electrode wiring and the mounting portion are entirely covered).
  • a film width of about 400 mm may be required.
  • the anisotropic conductive film is often used with a film width of 0.5 to 5 mm.
  • the method for producing the anisotropic conductive film of the present invention is not particularly limited, but for example, a transfer mold for arranging the conductive particles in a predetermined array is manufactured, and the recesses of the transfer mold are filled with the conductive particles. On top of that, a pressure is applied by covering the insulating resin layer formed on the release film, and by pushing the conductive particles into the insulating resin layer, the conductive particles are transferred to the insulating resin layer, or the conductive particles are further transferred.
  • An anisotropic conductive film is manufactured by laminating a low viscosity resin layer on top.
  • an insulating resin layer is placed on the recesses, and the conductive particles are transferred from the transfer mold to the surface of the insulating resin layer to insulate the conductive particles on the insulating resin layer.
  • the anisotropic conductive film may be manufactured by pressing into the conductive resin layer.
  • the transfer type in addition to the one in which the concave portion is filled with the conductive particles, the one in which a slight adhesive is applied to the top surface of the convex portion so that the conductive particles adhere to the top surface may be used.
  • These transfer molds can be manufactured by using known techniques such as machining, photolithography and printing.
  • a method of passing the conductive particles through the through holes provided in the predetermined arrangement may be used instead of the method using the transfer mold.
  • ⁇ Method of connecting electronic parts using anisotropic conductive film As a method of connecting an electronic component using the anisotropic conductive film of the present invention, for example, one electronic component is placed on a stage, the other electronic component via the anisotropic conductive film on it.
  • the connection structure is manufactured by placing and heating and pressing with a crimping tool.
  • the electronic component mounted on the stage is the second electronic component such as an IC chip, an IC module, an FPC, a glass substrate, a plastic substrate, a rigid substrate, and a ceramic substrate, and the electronic component heated and pressed by the crimping tool is the FPC, the IC.
  • the first electronic component such as a chip or an IC module is used.
  • an anisotropic conductive film is temporarily attached to a second electronic component such as various substrates and temporarily pressure-bonded, and the first electronic component such as an IC chip is aligned with the temporarily-bonded anisotropic conductive film,
  • a connection structure is manufactured by thermocompression bonding.
  • the anisotropic conductive film may be temporarily attached to the first electronic component instead of the second electronic component to manufacture the connection structure.
  • the crimping in the connecting method is not limited to thermocompression bonding, and crimping using photocuring, crimping using heat and light together, or the like may be performed.
  • the present invention also includes a connection structure in which the first electronic component and the second electronic component are anisotropically conductively connected via the anisotropic conductive film of the present invention, and a method for manufacturing the same.
  • the anisotropic conductive film of the present invention is (i) highly effective because it can effectively suppress a short circuit between terminals when the connecting terminal row has a fine pitch, and (ii) the first electronic component and the second electronic component.
  • the significance is high when at least one of the electronic components is made of a material that easily thermally expands, such as an FPC or a plastic substrate. Specifically, it is preferable that one or both of the above (i) and (ii) are satisfied when the FOP, FOG, COG, and COP connections are made. Further, the significance of the present invention is further enhanced when the connected terminal row is a fan-out type.
  • the fan-out arrangement is not limited to the mode in which the terminal row exists only in any one of the parts, and the present invention can be applied to a known arrangement such as a peripheral arrangement.

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Abstract

導電粒子Pが絶縁性樹脂層2に保持されている異方性導電フィルム10Aは、その短手方向に導電粒子Pが配列した第1配列軸A1と、第1配列軸A1に並列して導電粒子Pが配列した第2配列軸A2とを有し、それらが所定の繰り返しピッチbで並列している。導電粒子Pの平均粒子径をDとした場合に、第1配列軸A1と第2配列軸A2との距離aが0.7D~8D、第1配列軸A1及び第2配列軸A2の繰り返しピッチbが1.5Dより大きい。第1配列軸A1にある導電粒子P1と、第2配列軸A2にある導電粒子P2との最近接粒子の中心間距離dが2Dより大きく、前記中心間距離dを異方性導電フィルムの短手方向に投影した場合の投影像の長さをfとしたときに、第1配列軸A1における導電粒子Pの配列ピッチc1が2f以上であり、隣り合う第1配列軸A1と第2配列軸A2において、第1配列軸A1における導電粒子Pと第2配列軸A2における導電粒子Pが異方性導電フィルム10Aの長手方向で重畳しない。

Description

[規則37.2に基づきISAが決定した発明の名称] 異方性導電フィルム、接続構造体、接続構造体の製造方法
 本発明は、異方性導電フィルムに関する。
 絶縁性樹脂層に導電粒子を分散させた異方性導電フィルムが、ICチップ等の電子部品を配線基板等に実装する際に広く使用されている。異方性導電フィルムにおいては、電子部品の高密度実装に伴う端子のファインピッチ化により、端子における導電粒子の捕捉性を高め、かつ隣り合う端子間のショートを回避することが強く求められている。
 このような要請に対し、異方性導電フィルムにおける導電粒子の配置を格子状の配列とし、かつその導電粒子の配列方向を異方性導電フィルムの長手方向及び短手方向の双方に対して傾斜させることが提案されている(特許文献1)。
 また、電子部品の実装時の圧着温度が変動し、その温度変動により端子の位置がずれても電子部品の接続を確実に行えるようにするため、電子部品の端子を放射状に並列させること(所謂、ファンアウト配線)が知られている(特許文献2)。
特許6119718号公報 特開2015-232660号公報
 近年、さらなるファインピッチ化の要請により、接続する端子同士のアラインメントずれがあると正味の端子間スペースが5μm未満となる場合や、異方性導電フィルムに含まれる導電粒子の粒子径に極わずかなマージン(例えば、3μm程度の粒子径に対して1μm)を加えただけの幅になる場合があるが、そのような場合でもショートを引き起こさないようにすることが異方性導電フィルムに求められている。ショートの発生を抑制する方法としては、異方性導電フィルムにおいて導電粒子を格子状に配置するにあたり、導電粒子同士の中心間距離を広げることが考えられるが、単に導電粒子の中心間距離を広げるだけではファインピッチに対応することが困難となる。
 また、異方性導電フィルムを用いてファンアウト型の端子列を接続する場合に、異方性導電フィルムの導電粒子が単に格子状に配置されているときには、ファンアウト型の端子列では、端子の配列方向と端子の長手方向とのなす角度が順次異なるので、その格子軸がフィルム長手方向に対して傾斜していても、端子同士における導電粒子の捕捉数の差が大きくなり、また、端子に捕捉された導電粒子の配置状態が端子同士で異なることになる。そのため、接続の良否判定が困難になる等の問題が生じる。
 そこで本発明は、端子の配列パターンが放射状になっていても、また、端子間スペースが、5μm未満又は異方性導電フィルムに含まれる導電粒子径に極わずかなマージン(例えば、3μm程度の粒子径に対して1μm)を加えただけの幅になる場合も、異方性導電接続を良好に行うことを可能とする異方性導電フィルムの提供を課題とする。
 本発明者は、異方性導電フィルムにおける導電粒子の配置に関し、異方性導電フィルムの長手方向を端子ピッチで区切った場合に、一つの端子ピッチの範囲に、導電粒子の配列軸として、端子の長手方向に伸びた第1配列軸A1と第2配列軸A2を繰り返し配置し、この場合に、第1配列軸A1上の導電粒子P1と、該導電粒子に最近接した第2配列軸A2上の導電粒子P2との中心間距離dを、導電粒子の平均粒子径Dの2倍より大きくするが、この距離dを異方性導電フィルムの短手方向に投影した長さを第1配列軸A1における導電粒子の配列ピッチc1に対して十分に小さくし、この導電粒子P1と導電粒子P2とを異方性導電フィルムの長手方向で重畳させず、これらで形成される第3配列軸A3を第1配列軸A1に対して傾斜させ、第1配列軸A1と第2配列軸A2との繰り返しピッチbを、導電粒子の平均粒子径に対して十分に大きくすると、ファインピッチの端子列を接続する場合に繰り返しピッチbを端子ピッチの1/2以下にすることで第1配列軸A1と第2配列軸A2の少なくとも一方の上の導電粒子が端子で捕捉されるようにしてもショートの発生を抑制でき、また、端子の配列パターンがファンアウト型であっても、導電粒子の捕捉数が急激に低下した端子が生じることを防止できることを見出し、本発明を完成させた。
 即ち、本発明は、導電粒子が絶縁性樹脂層に保持されている異方性導電フィルムであって、
異方性導電フィルムの短手方向に導電粒子が配列した第1配列軸と、第1配列軸に並列して導電粒子が配列した第2配列軸とが所定の繰り返しピッチで配列した粒子配置を有し、
導電粒子の平均粒子径をDとした場合に、
第1配列軸と第2配列軸との距離aが0.7D~8D、
第1配列軸及び第2配列軸の繰り返しピッチbが1.5Dより大きく、
第1配列軸にある導電粒子P1と、第2配列軸にある導電粒子のうち前記導電粒子P1に最も近接した導電粒子P2との中心間距離dが2Dより大きく、
前記中心間距離dを異方性導電フィルムの短手方向に投影した場合の投影像の長さをfとしたときに、第1配列軸における導電粒子の配列ピッチc1が2f以上であり、
隣り合う第1配列軸と第2配列軸において、第1配列軸における導電粒子と第2配列軸における導電粒子が異方性導電フィルムの長手方向で重畳しない異方性導電フィルムを提供する。
 本発明によれば、第1配列軸も第2配列軸も異方性導電フィルムの短手方向に導電粒子が所定の繰り返しピッチで配列しており、かつ、隣り合う第1配列軸と第2配列軸において第1配列軸における導電粒子と第2配列軸における導電粒子が異方性導電フィルムの長手方向で重畳しないので、異方性導電フィルムで接続する端子パターンの端子幅内に好ましくは第1配列軸と第2配列軸の少なくとも一方、より好ましくは双方が存在するように第1配列軸と第2配列軸の繰り返しピッチbを定め、端子の長手方向に、第1配列軸における導電粒子の配列方向を合わせ、一つの端子内に第1配列軸に含まれる導電粒子と、第2配列軸に含まれる導電粒子とから形成される、第1配列軸に斜交する配列軸が存在するようにする。これにより、接続する端子パターンがファンアウト型であっても、導電粒子の捕捉数が急激に低下した端子が生じることを防止できる。
 また、上述のように繰り返しピッチbを定めると、端子パターンがファインピッチであっても確実に接続することができ、この場合に、第1配列軸の導電粒子と第2配列軸の導電粒子とが異方性導電フィルムの長手方向で重畳しないので、ショートの発生を抑制することができる。
図1Aは、実施例の異方性導電フィルム10Aにおける導電粒子の配置を説明する平面図である。 図1Bは、異なる実施例の異方性導電フィルムにおける導電粒子の配置を説明する平面図である。 図1Cは、異なる実施例の異方性導電フィルムにおける導電粒子の配置を説明する平面図である。 図2は、実施例の異方性導電フィルム10Aの断面図である。 図3は、実施例の異方性導電フィルム10Bの断面図である。
 以下、本発明の異方性導電フィルムを、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図中、同一符号は同一又は同等の構成要素を表している。
<異方性導電フィルムの全体構成>
 図1Aは実施例の異方性導電フィルム10Aの導電粒子の配置を示す平面図であり、図2はそのX-X断面図である。この異方性導電フィルム10Aは、導電粒子Pが絶縁性樹脂層2の表面又はその近傍に単層で配置され、その上に低粘度樹脂層3が積層された層構成を有している。なお、本発明において、低粘度樹脂層3は必要に応じて設けられ、図3に示す異方性導電フィルム10Bの断面図のように、低粘度樹脂層3を省略した層構成としてもよい。この異方性導電フィルム10Bの導電粒子Pの平面配置は、低粘度樹脂層3を有する異方性導電フィルム10Aと同様とすることができる。低粘度樹脂層3は、複数設けられていてもよく、低粘度樹脂層の層数や層構成については特に制限はない。
 本発明の異方性導電フィルム10A、10Bにおける導電粒子Pの平面配置は、後述するように、異方性導電フィルム10Aの短手方向に導電粒子Pが配列した第1配列軸A1と、第1配列軸A1に並列して導電粒子Pが配列した第2配列軸A2とが繰り返しピッチbで繰り返し配列しており、第1配列軸A1にある導電粒子P1と、第2配列軸A2にある導電粒子のうち前記導電粒子P1に最近接した導電粒子P2との中心間距離dが、導電粒子Pの平均粒子径Dの2倍より大きく、繰り返しピッチbよりも小さい。また、この中心間距離dを異方性導電フィルム10A、10Bの短手方向に投影した場合の投影像の長さをfとしたとき、第1配列軸A1における導電粒子P1の配列ピッチc1は2f以上である。導電粒子P1と導電粒子P2の異方性導電フィルム10A、10Bの長手方向の投影像は重畳しておらず、導電粒子P1と導電粒子P2とで形成される第3配列軸A3の方向が、第1配列軸A1や第2配列軸A2に対して傾斜している。
<導電粒子>
・粒子材料
 導電粒子Pとしては、ニッケル、コバルト、銀、銅、金、パラジウムなどの金属粒子、ハンダなどの合金粒子、金属被覆樹脂粒子、表面に絶縁性微粒子が付着している金属被覆樹脂粒子などが挙げられる。2種以上を併用することもできる。中でも、金属被覆樹脂粒子が、接続された後に樹脂粒子が反発することで端子との接触が維持され易くなり、導通性能が安定する点から好ましい。また、導電粒子の表面には公知の技術により導通特性に支障を来さないように、絶縁性微粒子が付着していてもよく、絶縁樹脂でコートされていてもよい。即ち、導電粒子には予め、導通特性に支障を来さない絶縁処理が施されたものを用いてもよい。
・平均粒子径
 導電粒子Pの平均粒子径は、導通抵抗の上昇を抑制し、且つショートの発生を抑制するために、好ましくは1μm以上30μm以下、より好ましくは2.5μm以上10μm未満である。絶縁性樹脂層に分散させる前の導電粒子の粒子径は、一般的な粒度分布測定装置により測定することができ、また、平均粒子径も粒度分布測定装置を用いて求めることができる。測定装置としては、一例としてFPIA-3000(マルバーン社)を挙げることができる。異方性導電フィルムにおける導電粒子の粒子径は、SEMなどの電子顕微鏡観察から求めることができる。この場合、導電粒子径を測定するサンプル数を200以上、好ましくは1000以上とすることが望ましい。
 なお、導電粒子として、その表面に絶縁処理が施されている場合、本発明における導電粒子の粒子径は、その絶縁処理による厚さを除いた粒子径を意味する。
<導電粒子の平面配置>
 導電粒子の平面配置は、図1Aに示したように、第1配列軸A1と第2配列軸A2とが繰り返しピッチbで繰り返された配置となっている。本実施例において第1配列軸A1と第2配列軸A2は、それぞれ異方性導電フィルムの短手方向に導電粒子が所定のピッチで配列したものであるが、本発明において、導電粒子が異方性導電フィルムの短手方向に配列するとは、異方性導電フィルムの長手方向に対して厳密に垂直な方向に導電粒子が配列することに限られず、異方性導電フィルムの長手方向に対して垂直な方向に±5°の範囲内で配列していることをいう。
 また、図1Aに示した異方性導電フィルム10Aでは、第1配列軸A1と第2配列軸A2の繰り返し方向が異方性導電フィルム10Aの長手方向であるが、本発明においてこの繰り返し方向は異方性導電フィルムの長手方向に限らない。例えば、図1Bに示すように、繰り返し方向(A4の配列軸方向)を異方性導電フィルムの長手方向に対して傾斜させてもよい。
 また、本発明の異方性導電フィルムは、導電粒子Pの平均粒子径をDとした場合に、次の粒子配置を有している。
 まず、第1配列軸A1と第2配列軸A2との距離(軸間距離)aが0.7D~8Dである。距離aを8D以下とすることにより、好ましくは4D以下とすることにより、異方性導電フィルム10Aをファインピッチの端子パターンの接続に使用することが可能となる。例えば、接続すべき端子20a、20bの配列パターンの端子幅L/端子間スペースSが10μm/10μmの場合に、接続すべき端子20a、20bのアラインメントずれが5μmあったことにより、これらの端子20a、20b同士が重なり合う有効接続幅L0が5μm、正味の端子間スペースS0が5μmであっても、平均粒子径Dが4μm以下の導電粒子Pを使用して端子20a、20bを確実に接続することが可能となる。一方、接続時に生じる樹脂流動による導電粒子の連結を回避し易くする点から、距離aは、0.7D以上とすることが好ましい。
 第1配列軸A1及び第2配列軸A2の繰り返しピッチbは1.5Dより大きく、好ましくは2.5Dより大きい。繰り返しピッチbの好ましい数値は、並列した第1配列軸A1のうち、隣り合う第1配列軸A1同士の導電粒子の異方性導電フィルムの長手方向における重畳の有無又は重畳の程度によって異なるが、例えば、接続すべき端子20a、20bがファインピッチで、それらの正味の端子間スペースが5μm未満となる場合、又は正味の端子間スペースが導電粒子Pの平均粒子径Dに1μmを加えた程度の場合(例えば、導電粒子の平均粒子径が3μmの場合に端子間スペースが4μm程度の場合)であっても、繰り返しピッチbを1.5Dより大きく、好ましくは2.5Dより大きくすることにより接続後にショートが起こることを防止できる。一方、接続すべき端子で導電粒子が確実に捕捉されるようにする点から、繰り返しピッチbは、20D以下であることが好ましく、15D以下であることがより好ましく、10D以下であることが更に好ましい。また、第1配列軸A1と第2配列軸A2との距離aがDより大きい場合、導電粒子の捕捉が一様に行われるようにする点からは、繰り返しピッチbを2a±0.5Dとすることが好ましい。
 接続すべき端子ピッチが具体的に想定される場合には、接続を確実に行えるようにする点から、端子ピッチの1/2に相当するフィルム長手方向の範囲内に、好ましくは隣り合う2つの配列軸A1、A2の少なくとも一方が含まれるように、より好ましくは隣り合う2つの配列軸A1、A2の双方が含まれるように異方性導電フィルムを設計する。一方、ショートの抑制の点から端子ピッチの1/2に相当するフィルム長手方向の範囲内に、隣り合う3つの配列軸A1、A2、A1'又はA2、A1'、A2'が含まれないように繰り返しピッチbを定めることが好ましい。接続後の正味の端子間スペースS0の幅に相当するフィルム長手方向の範囲に1つの配列軸A1又はA2は含まれていてもよい。
 第1配列軸A1にある導電粒子P1と、第2配列軸A2にある導電粒子のうち前記導電粒子P1に最も近接した導電粒子P2との中心間距離dは、第1配列軸A1と第2配列軸A2との距離aより大きく、2Dよりも大きい。第1配列軸A1及び第2配列軸A2の導電粒子により形成される第3配列軸A3と、これらの第1配列軸A1、第2配列軸A2に隣接する第1配列軸A1'及び第2配列軸A2'の導電粒子により形成される第3配列軸A3とを同一直線上に位置させると、導電粒子の配置の設計が容易となるので好ましい。この場合、中心間距離dは、第3配列軸A3における粒子ピッチとみることができる。中心間距離dを異方性導電フィルムの短手方向に投影した場合の投影像の長さをfとしたときに、fが、第1配列軸A1における導電粒子の配列ピッチc1の1/2以下であり(言い換えると、ピッチc1が2f以上であり)、第3配列軸A3が第1配列軸A1に対して傾斜していることにより、異方性導電フィルムで接続すべき端子の有効接続幅が4μm程度に狭く、かつ、接続すべき端子パターンがファンアウト型であっても、端子の傾斜角により、導電粒子の捕捉数が極端に低下する端子が生じることを防止することができる。ここで、第3配列軸A3と第1配列軸A1とがなす角度αを0<α≦45°とすることが好ましい。
 また、距離dを2Dより大きくすることで接続時に端子間スペースで生じる樹脂流動による導電粒子同士の不要な接触が起こりにくくなる。加えて、距離dは、繰り返しピッチbよりも小さくすることがより好ましい。繰り返しピッチbは端子配列方向の粒子中心間距離となるので、距離dを端子配列方向の粒子中心間距離よりも短くすることで、異方性導電接続時に導電粒子が捕捉されやすくなることが見込まれるからである。これにより、ファンアウト型の端子パターンにもより適合させやすくなる。
 第1配列軸A1における導電粒子Pの配列ピッチc1は、上述の長さfの2倍以上とする。これにより端子間スペースの長手方向で十分な粒子間距離を得られることから、これによっても上記した樹脂流動による粒子同士の接触が起こりにくくなる。
 一方、第2配列軸A2における導電粒子P2の配列ピッチc2は、第1配列軸A1における導電粒子P1の配列ピッチc1と同一でもよく、異なっていても良く、例えば、図1Cに示したように、配列ピッチc2を配列ピッチc1の2倍とすることができる。配列ピッチc2を配列ピッチc1と異ならせる場合、配列ピッチc2を配列ピッチc1の整数倍とすることが好ましい。
 図1Aに示した異方性導電フィルムでは、隣り合う第1及び第2配列軸A1、A2における導電粒子P1、P2は、異方性導電フィルム10Aの長手方向で重畳しない。言い換えると、これらの導電粒子を異方性導電フィルムの長手方向に投影した場合に、これらの投影像P1x、P2xは重ならない。これにより、接続する端子パターンがファインピッチである場合に、第1配列軸及び第2配列軸の繰り返しピッチbを端子ピッチに応じて狭め、接続時に第1配列軸A1及び第2配列軸A2が端子間スペースに位置することがあっても、導電粒子P1、P2の連結を抑制できるので、ショートの発生を抑制することができる。より確実にショートの発生を防止するためには、図1Bに示したように、隣り合う3つの配列軸(A1A2A1'、又はA2A1'A2')において、いずれの導電粒子Pも異方性導電フィルム10Aの長手方向で重畳しないようにすることが特に好ましい。
 一方、接続後の正味の端子間スペースにおいて、2つの導電粒子が互いに接触しても、それらの導電粒子と、それらを端子幅方向で挟む端子との間にスペースが残存していればショートは発生しない。このようなスペースの残存を確保できる限り、隣り合う3つ以上の配列軸の導電粒子が、異方性導電フィルムの長手方向で重畳しないようにすることは必ずしも必要ではない。
 なお、上述した距離a、繰り返しピッチb、距離d、配列ピッチc1に関する要件や、第1配列軸A1における導電粒子P1と第2配列軸A2における導電粒子P2とが、異方性導電フィルム10Aの長手方向で重畳しないという要件は、正方格子又は長方格子の格子軸を異方性導電フィルムの長手方向に対して傾斜させることによっても得ることができる。この場合、正方格子の格子間距離と、導電粒子の平均粒子径を上述の要件が満たされるように調整する。
・個数密度
 図1A~図1Cのいずれの粒子配置においても、本発明の異方性導電フィルムでは導電粒子の個数密度を接続する電子部品の端子の形状、大きさ、配列ピッチなどに応じて定めることができる。通常、導電粒子の個数密度は30個/mm2以上であればよく、150~70000個/mm2が好ましい。特にファインピッチ用途の場合には、好ましくは6000~42000個/mm2、より好ましくは10000~40000個/mm2、更により好ましくは15000~35000個/mm2である。また、導電粒子の粒子径が10μm以上の場合、導電粒子の個数密度は30~6000個/mm2が好ましい。
 また、導電粒子の個数密度に関し、次式で算出される導電粒子の面積占有率を、導通抵抗を下げる点から0.3%以上とすることが好ましい。一方、接続時に押圧治具に必要とされる推力を抑制する点からはこの面積占有率を35%以下とすることが好ましく、30%以下とすることがより好ましい。
 導電粒子の面積占有率(%)=[平面視における導電粒子の個数密度(個/mm2)]×[導電粒子1個の平面視面積の平均(μm)×10-6]×100
 導電粒子の個数密度は、金属顕微鏡を用いて観察して求める他、画像解析ソフト(例えば、WinROOF、三谷商事株式会社等)により観察画像を計測して求めてもよい。
<導電粒子のフィルム厚方向の位置>
 導電粒子Pのフィルム厚方向の位置は揃っていることが好ましい。例えば、図2に示したように、導電粒子Pのフィルム厚方向の埋込量Lbを揃えることができる。これにより、端子における導電粒子Pの捕捉性が安定し易い。なお、本発明において、導電粒子Pは、絶縁性樹脂層2から露出していても、完全に埋め込まれていてもよい。
 ここで、埋込量Lbは、導電粒子Pが埋め込まれている絶縁性樹脂層2の表面(絶縁性樹脂層2の表裏の面のうち、導電粒子Pが露出している側の表面、又は導電粒子Pが絶縁性樹脂層2に完全に埋め込まれている場合には、導電粒子Pとの距離が近い表面)であって、隣接する導電粒子間の中央部における接平面2pと、導電粒子Pの最深部との距離をいう。
・埋込率
 導電粒子Pの平均粒子径Dに対する埋込量Lbの割合を埋込率(Lb/D)とした場合に(図3)、埋込率は30%以上105%以下が好ましい。埋込率(Lb/D)を30%以上とすることにより、導電粒子Pを絶縁性樹脂層2によって所定の位置に維持し、また、105%以下とすることにより、異方性導電接続時に端子間の導電粒子を不用に流動させるように作用する絶縁性樹脂層の樹脂量を低減させることができる。
<絶縁性樹脂層>
 本発明において、絶縁性樹脂層2は、特許6187665号公報に記載の異方性導電フィルムの絶縁性樹脂層と同様に、重合性化合物と重合開始剤から形成される硬化性樹脂組成物を用いて形成することができる。この場合、重合開始剤としては熱重合開始剤を使用してもよく、光重合開始剤を使用してもよく、それらを併用してもよい。例えば、熱重合開始剤としてカチオン系重合開始剤、熱重合性化合物としてエポキシ樹脂を使用し、光重合開始剤として光ラジカル重合開始剤、光重合性化合物としてアクリレート化合物を使用する。熱重合開始剤として、熱アニオン重合開始剤を使用してもよい。熱アニオン重合開始剤としては、イミダゾール変性体を核としその表面をポリウレタンで被覆してなるマイクロカプセル型潜在性硬化剤を用いることが好ましい。
<絶縁性樹脂層の最低溶融粘度>
 絶縁性樹脂層2の最低溶融粘度は、特に制限はないが、異方性導電フィルムを用いた電子部品の接続における熱圧着において、導電粒子Pの不用な流動を抑制するため、好ましくは1500Pa・s以上、より好ましくは2000Pa・s以上、さらに好ましくは3000~15000Pa・s、特に好ましくは3000~10000Pa・sである。この最低溶融粘度は、一例として回転式レオメータ(TA instruments社製)を用い、測定圧力5gで一定に保持し、直径8mmの測定プレートを使用し求めることができ、より具体的には、温度範囲30~200℃において、昇温速度10℃/分、測定周波数10Hz、前記測定プレートに対する荷重変動5gとすることにより求めることができる。なお、最低溶融粘度の調整は、溶融粘度調整剤として含有させる微小固形物の種類や配合量、樹脂組成物の調整条件の変更などにより行うことができる。
<低粘度樹脂層>
 低粘度樹脂層3は、30~200℃の範囲の最低溶融粘度が絶縁性樹脂層2よりも低い樹脂層である。本発明において、低粘度樹脂層3は必要に応じて設けられるが、低粘度樹脂層3を絶縁性樹脂層2に積層することにより、異方性導電フィルム10Aを介して対峙する電子部品を熱圧着する場合に、電子部品の電極やバンプによって形成される空間を低粘度樹脂層3で充填し、電子部品同士の接着性を向上させることができる。
 また、絶縁性樹脂層2の最低溶融粘度と低粘度樹脂層3の最低溶融粘度との差があるほど異方性導電フィルム10Aを介して接続する電子部品間の空間が低粘度樹脂層3で充填され、電子部品同士の接着性が向上しやすくなる。また、この差があるほど導電粒子Pを保持している絶縁性樹脂層2の熱圧着時の移動量が低粘度樹脂層3に対して相対的に小さくなるため、端子における導電粒子Pの捕捉性が向上しやすくなる。
<絶縁性樹脂層と低粘度樹脂層の層厚>
 絶縁性樹脂層2の層厚は、後述する異方性導電フィルムの製造工程において、絶縁性樹脂層2へ導電粒子Pを安定して押し込めるようにするため、導電粒子Pの平均粒子径Dに対して、好ましくは0.3倍以上、より好ましくは0.6倍以上、さらに好ましくは0.8倍以上、特に好ましくは1倍以上である。また、絶縁性樹脂層2の層厚の上限については接続する電子部品の端子形状、端子厚、配列ピッチ等に応じて定めることができるが、層厚が厚くなりすぎると接続時に導電粒子Pが樹脂流動の影響を不用に受け易くなるため、導電粒子Pの平均粒子径Dの好ましくは20倍以下、より好ましくは15倍以下である。
 低粘度樹脂層3は、本発明において必要に応じて設けられるが、低粘度樹脂層を設ける場合には、その層厚の下限としては、導電粒子Pの平均粒子径Dの好ましくは0.2倍以上、より好ましくは1倍以上である。また、低粘度樹脂層3の層厚の上限については、厚くなりすぎると絶縁性樹脂層2との積層の困難性が増すことから、導電粒子Pの平均粒子径Dの好ましくは50倍以下、より好ましくは15倍以下、さらに好ましくは8倍以下である。
 また、絶縁性樹脂層2と低粘度樹脂層3との総厚は、電子部品の接続時に導電粒子Pの不用な流動を抑制する点、異方性導電フィルムを巻装体とする場合の樹脂のはみ出しやブロッキングを抑制する点、異方性導電フィルムの単位重量あたりのフィルム長を長くする点等からは、薄い方が好ましい。しかし、薄くなりすぎると異方性導電フィルムの取り扱い性が劣る。また、異方性導電フィルムを電子部品に貼着し難くなり、電子部品を接続する際の仮圧着において必要な粘着力を得られない虞があり、本圧着においても樹脂量の不足により必要な接着力を得られない虞がある。そのため、総厚は、導電粒子Pの平均粒子径Dに対して好ましくは0.6倍以上、より好ましくは0.8倍以上、さらに好ましくは1倍以上、特に好ましくは1.2倍以上である。
 一方、絶縁性樹脂層と低粘度樹脂層との総厚の上限については、総厚が厚くなりすぎると異方性導電フィルムを電子部品に熱圧着するときに導電粒子Pが樹脂流動の影響を不用に受け易くなり、また、これらの樹脂層に粘度調整等の点からフィラーが含まれている場合には、フィラーの絶対量が多くなることにより電子部品の熱圧着が阻害される虞があることから、樹脂層の総厚は導電粒子Pの平均粒子径Dの好ましくは50倍以下、より好ましくは15倍以下、さらに好ましくは8倍以下である。特に、接続する電子部品におけるバンプの低背化に対応させる点からは、樹脂層の総厚を薄くすることが好ましい。そのため、樹脂層の総厚の下限については、導電粒子径の好ましくは0.6倍以上、より好ましくは0.8倍以上、さらに好ましくは1倍以上である。また、上限については、熱圧着時に押し込みツールに必要な推力が高くなり過ぎるため、導電粒子Pの平均粒子径Dの好ましくは4倍以下、より好ましくは3倍以下、さらに好ましくは2倍以下、さらにより好ましくは1.8倍以下、特に1.5倍以下である。絶縁性樹脂層2と低粘度樹脂層3の厚みの比率については、導電粒子Pの平均粒子径Dとバンプ高さや求められる接着力などの関係から適宜調整することができる。
<異方性導電フィルムの巻装体>
 本発明の異方性導電フィルムは、その製品形態において巻装体とすることができる。巻装体の長さについて特に制限はないが、出荷物の取り扱い性の点から好ましくは5000m以下、より好ましくは1000m以下、さらに好ましくは500m以下である。一方、巻装体の量産性の点からは5m以上が好ましい。
 巻装体は、その全長よりも短い異方性導電フィルムを連結したものであってもよい。連結箇所は、規則的に又はランダムに、複数箇所に存在させることができる。
 巻装体におけるフィルム幅について特に制限はないが、幅広の異方性導電フィルムをスリットして巻装体を製造する場合のスリット幅の下限の点からフィルム幅を0.3mm以上とすることが好ましく、スリット幅を安定させる点から0.5mm以上とすることがより好ましい。フィルム幅の上限には特に制限はないが、持ち運びや取り扱いの観点から、700mm以下が好ましく、600mm以下がより好ましい。異方性導電フィルムの実用的な取り扱い性の点からは、フィルム幅を0.3~400mmの間で選択することが好ましい。即ち、異方性導電フィルムが、接続する電子部品の端に用いられる場合には、フィルム幅は数mm程度以下とされることが多く、比較的大きな電子部品(電極配線と実装部が一面に設けられた基板や切削前のウェーハーなど)にそのまま貼り付けて使用される場合には、400mm程度のフィルム幅が必要とされることがある。一般には、異方性導電フィルムのフィルム幅は0.5~5mmで使用されることが多い。
<異方性導電フィルムの製造方法>
 本発明の異方性導電フィルムの製造方法自体には特に限定はないが、例えば、導電粒子を所定の配列に配置するための転写型を製造し、転写型の凹部に導電粒子を充填し、その上に、剥離フィルム上に形成した絶縁性樹脂層を被せて圧力をかけ、絶縁性樹脂層に導電粒子を押し込むことにより、絶縁性樹脂層に導電粒子を転着させ、あるいはさらにその導電粒子上に低粘度樹脂層を積層することで、異方性導電フィルムを製造する。
 また、転写型の凹部に導電粒子を充填した後、その上に絶縁性樹脂層を被せ、転写型から絶縁性樹脂層の表面に導電粒子を転写させ、絶縁性樹脂層上の導電粒子を絶縁性樹脂層内に押し込むことにより異方性導電フィルムを製造してもよい。
 なお、転写型としては、凹部に導電粒子を充填するものの他、凸部の天面に微粘着剤を付与してその天面に導電粒子が付着するようにしたものを用いても良い。これらの転写型は機械加工、フォトリソグラフィ、印刷法等の公知の技術を用いて製造することができる。
 また、導電粒子を所定の配列に配置する方法としては、転写型を用いる方法に代えて、所定の配置で設けられた貫通孔に導電粒子を通過させる方法等を使用してもよい。
<異方性導電フィルムを用いた電子部品の接続方法>
 本発明の異方性導電フィルムを用いて電子部品を接続する方法としては、例えば、ステージに一方の電子部品を載置し、その上に異方性導電フィルムを介してもう一方の電子部品を載置し、圧着ツールで加熱押圧することにより接続構造体を製造する。この場合、ステージに載置する電子部品をICチップ、ICモジュール、FPC、ガラス基板、プラスチック基板、リジッド基板、セラミック基板などの第2電子部品とし、圧着ツールで加熱加圧する電子部品をFPC、ICチップ、ICモジュールなどの第1電子部品とする。より詳細な方法としては、各種基板等の第2電子部品に異方性導電フィルムを仮貼りして仮圧着し、仮圧着した異方性導電フィルムにICチップ等の第1電子部品を合わせ、熱圧着することにより接続構造体を製造する。なお、第2電子部品ではなく、第1電子部品に異方性導電フィルムを仮貼りして接続構造体を製造することもできる。また、接続方法における圧着は熱圧着に限定されるものではなく、光硬化を利用した圧着や、熱と光を併用した圧着などを行っても良い。本発明は、このように本発明の異方性導電フィルムを介して第1電子部品と第2電子部品が異方性導電接続された接続構造体や、その製造方法も包含する。
 本発明の異方性導電フィルムは、(i)接続する端子列がファインピッチの場合に端子間のショートを効果的に抑制できるので意義が高く、また、(ii)第1電子部品および第2電子部品の少なくとも一方を、FPCやプラスチック基板などの熱膨張しやすい材質のものとする場合に意義が高い。具体的には、FOP、FOG、COG、COP接続する場合に上述の(i)、(ii)の何れか一つもしくは両方を満足するので好ましい。さらに接続する端子列がファンアウト型の場合にはより一層本発明の意義が高くなる。なお、ファンアウト配列は端子列が部品の何れか一方にのみ存在する態様に限定されるものではなく、本発明はペリフェラル配列などの公知の配列にも適用することができる。
 2 絶縁性樹脂層
 3 低粘度樹脂層
10A、10B 異方性導電フィルム
20、20a、20b 端子
 A1 第1配列軸
 A2 第2配列軸
 A3 第3配列軸
 P、P1、P2 導電粒子

Claims (11)

  1.  導電粒子が絶縁性樹脂層に保持されている異方性導電フィルムであって、
    異方性導電フィルムの短手方向に導電粒子が配列した第1配列軸と、第1配列軸に並列して導電粒子が配列した第2配列軸とが所定の繰り返しピッチで配列した粒子配置を有し、
    導電粒子の平均粒子径をDとした場合に、
    第1配列軸と第2配列軸との距離aが0.7D~8D、
    第1配列軸及び第2配列軸の繰り返しピッチbが1.5Dより大きく、
    第1配列軸にある導電粒子P1と、第2配列軸にある導電粒子のうち前記導電粒子P1に最も近接した導電粒子P2との中心間距離dが2Dより大きく、
    前記中心間距離dを異方性導電フィルムの短手方向に投影した場合の投影像の長さをfとしたときに、第1配列軸における導電粒子の配列ピッチc1が2f以上であり、
    隣り合う第1配列軸と第2配列軸において、第1配列軸における導電粒子と第2配列軸における導電粒子が異方性導電フィルムの長手方向で重畳しない異方性導電フィルム。
  2.  前記繰り返しピッチbと距離dにつき、d<bである請求項1記載の異方性導電フィルム。
  3.  第1配列軸における導電粒子の配列ピッチc1と第2配列軸における導電粒子の配列ピッチc2が等しい請求項1又は2記載の異方性導電フィルム。
  4.  第1配列軸と第2配列軸との繰り返し方向が異方性導電フィルムの長手方向に対して傾斜している請求項1~3のいずれかに記載の異方性導電フィルム。
  5.  第1配列軸と第2配列軸との繰り返し方向が異方性導電フィルムの長手方向である請求項1~3のいずれかに記載の異方性導電フィルム。
  6.  第1配列軸と第2配列軸の繰り返し配列において、隣り合う3つの配列軸における導電粒子が異方性導電フィルムの長手方向で重畳しない請求項1~5のいずれかに記載の異方性導電フィルム。
  7.  距離aが4D以下である請求項1~6のいずれかに記載の異方性導電フィルム。
  8.  繰り返しピッチbが20D以下である請求項1~7のいずれかに記載の異方性導電フィルム。
  9.  距離dが繰り返しピッチbよりも小さい請求項1~8のいずれかに記載の異方性導電フィルム。
  10.  請求項1~9のいずれかに記載の異方性導電フィルムを介して第1電子部品と第2電子部品とが異方性導電接続されている接続構造体。
  11.  請求項1~9のいずれかに記載の異方性導電フィルムを介して第1電子部品と第2電子部品とを圧着することにより第1電子部品と第2電子部品を異方性導電接続する接続構造体の製造方法。
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