JP7248923B2 - 異方性導電フィルム - Google Patents
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Description
また、本発明は、上述の異方性導電フィルムを用いて電子部品同士を異方性導電接続する接続構造体の製造方法や、それにより得られた接続構造体を提供する。
図1Aは、本発明の一実施例の異方性導電フィルム10Aの粒子配置を説明する平面図であり、図1BはそのX-X断面図である。
本発明の異方性導電フィルム10Aにおいて、絶縁粒子付導電粒子3における絶縁粒子2は、導電粒子1のフィルム厚方向にあるものの個数が、導電粒子のフィルム面方向にあるものの個数よりも少なくなっているが、本発明の異方性導電フィルム10Aの製造原料として使用する絶縁粒子付導電粒子3としては、導電粒子1の全表面に絶縁粒子2が略均等に付着したものを使用することができる。
となるため、NA2>NA1を確認することにより、導電粒子1にフィルム厚方向で接する絶縁粒子2の個数(NA1+NA2)が、導電粒子1にフィルム面方向で接する絶縁粒子2の個数(NA3+NA4)よりも少ないことを確認することができる。
本発明における絶縁粒子付導電粒子の分散状態には、絶縁粒子付導電粒子3がランダムに分散している状態も規則的な配置に分散している状態も含まれる。この分散状態において、絶縁粒子付導電粒子が互いに非接触で配置されていることが好ましく、その個数割合は好ましくは95%以上、より好ましくは98%以上、更に好ましくは99.5%以上である。この個数割合に関し、分散状態における規則的な配置において、意図的に接触させている絶縁粒子付導電粒子は、1個としてカウントする。後述するフィルム平面視における絶縁粒子付導電粒子の占有面積率の求め方と同様に、N=200以上で求めることができる。どちらの場合においても、フィルム厚方向の位置が揃っていることが捕捉安定性の点から好ましい。ここで、フィルム厚方向の導電粒子1の位置が揃っているとは、フィルム厚方向の単一の深さに揃っていることに限定されず、絶縁性樹脂層5の表裏の界面又はその近傍のそれぞれに導電粒子が存在している態様を含む。
[平面視における絶縁粒子付導電粒子の個数密度]×[絶縁粒子付導電粒子の1個の平面視面積の平均]×100
により算出される。
(絶縁性樹脂層の最低溶融粘度)
本発明の異方性導電フィルムにおいて、絶縁性樹脂層5の最低溶融粘度は、特に制限はなく、異方性導電フィルムの使用対象や、異方性導電フィルムの製造方法等に応じて適宜定めることができる。例えば、後述の凹み5b(図3A)、5c(図3B)を形成できる限り、異方性導電フィルムの製造方法によっては1000Pa・s程度とすることもできる。一方、異方性導電フィルムの製造方法として、絶縁粒子付導電粒子を絶縁性樹脂層の表面に所定の配置で保持させ、その絶縁粒子付導電粒子を絶縁性樹脂層に押し込む方法を行うとき、絶縁性樹脂層がフィルム成形を可能とする点から絶縁性樹脂の最低溶融粘度を1100Pa・s以上とすることが好ましい。
図3A、3Bに示すような異方性導電フィルムの「凹み」5b、5cは、「傾斜」もしくは「起伏」という観点から説明することもできる。以下に、図面を参照しながら説明する。
「傾斜」もしくは「起伏」という観点を考慮した場合の絶縁性樹脂層5の厚さ方向における絶縁粒子付導電粒子3の位置は、前述と同様に、絶縁粒子付導電粒子3が絶縁性樹脂層5から露出していてもよく、露出することなく、絶縁性樹脂層5内に埋め込まれていても良いが、隣接する絶縁粒子付導電粒子間の中央部における接平面5pからの絶縁粒子付導電粒子の最深部の距離(以下、埋込量という)Lbと、絶縁粒子付導電粒子径Dとの比(Lb/D)(以下、埋込率という)が30%以上105%以下であることが好ましく、60%以上105%以下とすることが発明の効果を得るためにはより好ましい。
絶縁性樹脂層5は、硬化性樹脂組成物から形成することが好ましく、例えば、熱重合性化合物と熱重合開始剤とを含有する熱重合性組成物から形成することができる。熱重合性組成物には必要に応じて光重合開始剤を含有させてもよい。
本発明の異方性導電フィルムでは、絶縁性樹脂層5の層厚Laと絶縁粒子付導電粒子3の粒子径Dとの比(La/D)が後述の理由から下限を0.3以上とすることができ、上限を10以下することができる。従って、その比は0.3~10が好ましく、0.6~8がより好ましく、0.6~6が更に好ましい。ここで、絶縁粒子付導電粒子3の粒子径Dは、その平均粒子径を意味する。絶縁性樹脂層5の層厚Laが大き過ぎると異方性導電接続時に絶縁粒子付導電粒子3が樹脂流動により位置ズレしやすくなり、端子における絶縁粒子付導電粒子3の捕捉性が低下する。この傾向はこの比(La/D)が10を超えると顕著であるため、8以下がより好ましく、6以下が更に好ましい。反対に絶縁性樹脂層5の層厚Laが小さすぎてこの比(La/D)が0.3未満となると、絶縁粒子付導電粒子3を絶縁性樹脂層5によって所定の粒子分散状態あるいは所定の配列に維持することが困難となるので比(La/D)は0.3以上が好ましく、絶縁性樹脂層5によって所定の粒子分散状態あるいは所定の配列を確実に維持する点から0.6以上がより好ましい。また、接続する端子が高密度COGの場合、絶縁性樹脂層5の層厚Laと絶縁粒子付導電粒子3の粒子径Dとの比(La/D)は、好ましくは0.8~2である。
絶縁性樹脂層5における絶縁粒子付導電粒子3の埋込状態は、埋込率を30%以上105%以下とすることが好ましい。埋込率30%以上、好ましくは60%以上とすることにより、絶縁粒子付導電粒子3を絶縁性樹脂層5によって所定の粒子分散状態あるいは所定の配列に維持させることができる。また、埋込率105%以下とすることにより、異方性導電接続時に絶縁粒子付導電粒子を無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。
図1A、図1Bに示した異方性導電フィルム10Aの製造方法の一例においては、転写型30の凹部31に絶縁粒子付導電粒子3を充填する(図4A)。この凹部31は、異方性導電フィルムにおける絶縁粒子付導電粒子3と同様の配列に形成されている。
粒子3から脱離する絶縁粒子2の個数は、絶縁性樹脂層5の温度及び粘度、並びに埋込率
(Lb/D)等により調整することができる。
本発明の異方性導電フィルムは、図5に示す異方性導電フィルム10Bのように、絶縁
粒子付導電粒子3が埋め込まれている絶縁性樹脂層5に、該絶縁性樹脂層5よりも最低溶
融粘度が低い低粘度絶縁性樹脂層6を積層してもよい。低粘度絶縁性樹脂層6の積層によ
り、異方性導電フィルムを用いて電子部品を異方性導電接続するときに、電子部品の電極
やバンプによって形成される空間を充填し、接着性を向上させることができる。
本発明の異方性導電フィルムは、ICチップ、ICモジュール、FPCなどの第1電子部品と、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電子部品とを異方性導電接続する際に好ましく使用することができる。ICチップやウェーハーをスタックして多層化させてもよい。なお、本発明の異方性導電フィルムで接続する電子部品は、上述の電子部品に限定されるものではない。近年、多様化している種々の電子部品に使用することができる。
本発明は、本発明の異方性導電フィルムを用いて電子部品同士を異方性導電接続する接続構造体の製造方法を提供し、この製造方法により得られた接続構造体、即ち、対向する電子部品の端子同士が、絶縁粒子付導電粒子と絶縁性樹脂層により異方性導電接続されている接続構造体であって、対向する端子に挟持されていない絶縁粒子付導電粒子に、端子同士の対向方向を向いた絶縁粒子欠落領域を有する絶縁粒子付導電粒子が含まれている接続構造体を提供する。
実施例1~10
(1)異方性導電フィルムの製造
表1に示した配合で、絶縁性樹脂層及び低粘度絶縁性樹脂層を形成する樹脂組成物をそれぞれ調製した。
比較例1~4では、金属被覆樹脂粒子(積水化学工業(株)、AUL703、平均粒子径3μm)の全面に絶縁コートを施した絶縁コート導電粒子(コート膜厚0.1~0.5μm)を上述の実施例の絶縁粒子付導電粒子に代えて使用し、絶縁コート導電粒子が表2に示した配列又は配置となるように上述の樹脂型に充填し、絶縁性樹脂層に絶縁コート導電粒子を転着し(押込率30%)、さらに、比較例3、4では絶縁性樹脂層に転着した絶縁コート導電粒子を押込率100%となるように絶縁性樹脂層に押し込んだ。そして、絶縁コート導電粒子の転着面又は押し込み面に低粘度絶縁性樹脂層を積層した。
(2-1)独立粒子個数割合
走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて、各実施例及び比較例の異方性導電フィルムの表裏のフィルム面(低粘度絶縁性樹脂層を積層したものについては、低粘度絶縁性樹脂層側表面とその反対面)のそれぞれについて100個の絶縁粒子付導電粒子又は絶縁コート導電粒子を観察し、互いに接触していない絶縁粒子付導電粒子又は絶縁コート導電粒子の個数を計測し、その個数の全数に対する割合(即ち、独立粒子個数割合)を求めた。その結果、各実施例及び比較例において、独立粒子個数割合は99%を上回っていた。
実施例の異方性導電フィルムの製造に使用した絶縁粒子付導電粒子(絶縁性樹脂層に埋め込む前の絶縁粒子付導電粒子)における絶縁粒子被覆率を求めた。絶縁粒子被覆率は、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて、絶縁粒子付導電粒子100個を観察し、各絶縁粒子付導電粒子について導電粒子1個当たりの絶縁粒子の個数を計測し、計測された個数と、絶縁粒子付導電粒子1個の平面視における面積と、絶縁粒子1個の平面視における面積から算出した。その結果、異方性導電フィルムの製造に使用した絶縁粒子付導電粒子における絶縁粒子被覆率は67%であった。
実施例の異方性導電フィルムに分散している絶縁粒子付導電粒子における絶縁粒子の被覆状態を走査型電子顕微鏡(SEM)による断面観察により求めた。この断面観察で、絶縁粒子付導電粒子100個を計測し、図2に示した領域A1、A2、A3、A4における絶縁粒子の個数、NA1、NA2、NA3、NA4の大小関係を調べた。その結果、各実施例において領域A3と領域A4における絶縁粒子の個数に格別の差異はなかった。また、実施例3~10では実施例1に比して、領域A1にある絶縁粒子の個数が、領域A2にある絶縁粒子の個数に比して著しく低減していた。
各実施例及び比較例の異方性導電フィルムを、接続および評価に十分な面積で裁断した後、裁断した異方性導電フィルムを使用し、以下に説明するように、(a)初期導通抵抗、(b)導通信頼性、(c)ショート発生率、(d)導電粒子捕捉性、を測定ないし評価した。結果を表2に示す。
各実施例及び比較例の異方性導電フィルムを、導通特性の評価用ICとガラス基板との間に挟み、加熱加圧(180℃、60MPa、5秒)して各評価用接続物を得、得られた評価用接続物の導通抵抗を測定し、測定された初期導通抵抗を次の基準で評価した。
A:0.3Ω以下
B:0.3Ω超、0.4Ω以下
C:0.4Ω超
B評価であれば実用上問題はない。A評価であれば、より好ましい。
外形 1.8×20.0mm
厚み 0.5mm
バンプ仕様 サイズ30×85μm、バンプ間距離50μm、バンプ高さ15μm
ガラス材質 コーニング社製1737F
外径 30×50mm
厚み 0.5mm
電極 ITO配線
(a)で作製した評価用接続物を、温度85℃、湿度85%RHの恒温槽に500時間おいた後の導通抵抗を、初期導通抵抗と同様に測定し、測定された導通抵抗を次の基準で評価した。
A:3.0Ω超、4.0Ω以下
B:4.0Ω超、6.0Ω以下
C:6.0Ω超
B評価であれば実用上問題はない。A評価以上であれば、より好ましい。
各実施例及び比較例の異方性導電フィルムを、絶縁性試験評価用IC(7.5μmスペースの櫛歯TEG(test element group))と、端子パターンが対応するガラス基板との間に挟み、初期導通抵抗と同様に加熱加圧して評価用接続物を得、得られた評価用接続物におけるショート発生率をデジタルマルチメータ(デジタルマルチメーター7561、横河電機(株))で測定した。この絶縁性試験評価用ICの仕様を以下に示す。
外形 1.5×13mm
厚み 0.5mm
バンプ仕様 金メッキ、サイズ25×140μm、バンプ間距離7.5μm、バンプ高さ15μm
A:50ppm未満
B:50ppm以上200ppm以下
C:200ppm超
B評価であれば実用上問題はない。
導電粒子捕捉性の評価用ICを使用し、この評価用ICと、端子パターンが対応するITOコーティング基板とを、アライメントを6μmずらして加熱加圧(180℃、60MPa、5秒)し、評価用ICのバンプと基板の端子とが重なる6μm×66.6μmの領域の100個について導電粒子の捕捉数を計測し、最低捕捉数を求め、次の基準で評価した。
外形 1.6×29.8mm
厚み 0.3mm
バンプ仕様 サイズ12×66.6μm、バンプピッチ22μm(L/S=12μm/10μm)、バンプ高さ12μm
OK:3個以上
NG:3個未満
2 絶縁粒子
3 絶縁粒子付導電粒子
5 絶縁性樹脂層
5a 絶縁性樹脂層の表面
5b 凹み
5c 凹み
6 低粘度絶縁性樹脂層
7 剥離フィルム
10A、10B、10C、10D 異方性導電フィルム
30 転写型
31 凹部
32 平板
33 平板又はローラー
A1、A2、A3、A4 領域
D 絶縁粒子付導電粒子の粒子径
La 絶縁性樹脂層の層厚
Lb 絶縁粒子付導電粒子と近接している面から絶縁粒子付導電粒子の最深部までの距離
Lc 絶縁粒子付導電粒子の露出部分の径
Ld 絶縁粒子付導電粒子の露出部分の周りの傾斜の最大径
Le 絶縁粒子付導電粒子の露出部分の周りの傾斜の最大深さ
Lf 絶縁粒子付導電粒子の直上の樹脂における起伏の最大深さ
Claims (9)
- 導電粒子の表面に絶縁粒子が付着している絶縁粒子付導電粒子が絶縁性樹脂層に分散している異方性導電フィルムの製造方法であって、絶縁粒子付導電粒子において、導電粒子とフィルム厚方向で接する絶縁粒子数が、導電粒子とフィルム面方向で接する絶縁粒子数よりも少なくなっている異方性導電フィルムの製造方法において、
凹部が形成された転写型の当該凹部に絶縁粒子付導電粒子を充填し、
絶縁粒子付導電粒子が充填された凹部が形成された転写型の当該凹部側表面に、剥離フィルム上に形成されている絶縁性樹脂層を、当該絶縁性樹脂層側から被せ、
凹部に充填されている絶縁粒子付導電粒子を絶縁性樹脂層に転写させ、
絶縁性樹脂層を転写型から剥離し、それにより絶縁粒子付導電粒子が転写した絶縁性樹脂層からなる異方性導電フィルムを得る製造方法。 - 異方性導電フィルムの絶縁粒子付導電粒子が転写した側の面に、絶縁性樹脂層よりも最低溶融粘度が低い低粘度絶縁性樹脂層を積層する請求項1記載の製造方法。
- 絶縁粒子付導電粒子が、絶縁性樹脂層と低粘度絶縁性樹脂層の間に存在するように転写させる請求項2記載の製造方法。
- 転写型の凹部に絶縁粒子付導電粒子を充填した後に、凹部に充填された絶縁粒子付導電粒子に平板を接触させて絶縁粒子を絶縁粒子付導電粒子から離脱させ、その後に絶縁性樹脂層を被せる請求項1~3のいずれかに記載の製造方法。
- 絶縁粒子付導電粒子を絶縁性樹脂層に転写した後に、当該絶縁粒子付導電粒子を絶縁性樹脂層に平板またはローラーで押し込み、平板またはローラーに接触した絶縁粒子を絶縁粒子付導電粒子から離脱させる請求項1~4のいずれかに記載の製造方法。
- 絶縁性樹脂層の表裏の面のうち、絶縁粒子付導電粒子が近接している面から絶縁粒子付導電粒子の最深部までの距離Lbと絶縁粒子付導電粒子の粒子径Dとの比率(Lb/D)が30~105%となるように、平板又はローラーで押し込む請求項5記載の製造方法。
- 異方性導電フィルムの表裏の一方のフィルム面の平面視において、導電粒子と重なっている絶縁粒子の個数を、他方のフィルム面の平面視において導電粒子と重なっている絶縁粒子の個数よりも少なくする請求項1~6のいずれかに記載の製造方法。
- 絶縁粒子付導電粒子が互いに非接触で配列されるように、凹部を転写型に形成する請求項1~7のいずれかに記載の製造方法。
- 低粘度絶縁性樹脂層側フィルム面の平面視における導電粒子上の絶縁粒子数を、絶縁性樹脂層側フィルム面の平面視における導電粒子上の絶縁粒子数よりも少なくする請求項7記載の製造方法。
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