JP2002124128A - 接着剤、及び、接着フィルム - Google Patents
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Abstract
く、確実に接続できる導電性接着剤を得る。 【解決手段】本発明の導電性接着剤には、平均直径が1
0nm以上90nm以下の範囲にある導電性粒子25が
添加されており、このような導電性接着剤を用いてフレ
キシブル配線板10と半導体素子30とを接続させた場
合、導電性粒子25が半導体素子30の保護膜37を突
き破らないので、保護膜37下に配置された配線膜35
の信号部35bが保護され、得られる電気装置1の配線
膜15、35が短絡しない。
Description
子とフレキシブル配線板との間の電気的な接続に用いら
れる異方導電性の接着剤に関する。
シブル配線板とを接続する手段として、導電性粒子が添
加された接着剤が用いられている。
示しており、この半導体素子130は、素子本体131
と、素子本体131の表面に配置された配線膜135
と、配線膜135上に配置され、所定位置に開口139
が形成された保護膜137とを有している。
子130と接続されるフレキシブル配線板を示してお
り、このフレキシブル配線板110はベースフィルム1
11と、ベースフィルム111上に形成された配線膜1
15とを有している。
130の配線膜115、135は、後述する接続に用い
られる接続部115a、135aと、フレキシブル配線
板110、半導体素子130内を引きまわされ、それら
の一端が接続部115a、135aに接続された配線部
115b、135bとをそれぞれ有している。
135a上には、保護膜137の開口139が配置され
ている。この開口139内には、接続部135a上に直
立して形成されたバンプ136が配置されており、この
バンプ136の先端は保護膜137表面より突き出され
ている。
と、半導体素子130とを接続するには、図8(a)に
示したように、先ず、半導体素子130の保護膜137
が形成された側の面と、フレキシブル配線板110の配
線膜115が配置された側の面とを互いに向い合わせ、
これらの間に導電性粒子125が添加された接着剤から
成る接着フィルム120を配置する。
がフレキシブル配線板110の配線膜115の接続部1
15aと向かい合うように位置合わせをしながら、半導
体素子130とフレキシブル配線板110とで接着フィ
ルム120を挟み、全体を押圧しながら加熱すると、接
着フィルム120が加熱によって軟化し、軟化した接着
フィルム120が半導体素子130のバンプ136先端
から押しのけられ、残留した接着フィルム120が接続
部115aとバンプ136とで挟まれる。
プ136と接続部115aとで挟まれれた接着フィルム
120中の導電性粒子125が、押圧によってバンプ1
36先端表面と、接続部115a表面に食い込み、この
導電性粒子125を介して配線膜115、135同士が
接続される。
冷却し、得られた電気装置を示している。接着フィルム
120は、加熱後、冷却すると硬化するので、この電気
装置100では半導体素子130とフレキシブル配線板
110とが導電性粒子125を介して電気的に接続され
ているだけでは無く、機械的にも接続されている。
軟性を有しているので、バンプ136と接続される接続
部115aから離間した部分は、加熱、押圧の際に、半
導体素子130の保護膜137表面に押しつけられ、半
導体素子130の保護膜137とフレキシブル配線板1
10の配線膜115が形成された面とが密接される。
子125は、一般に、平均粒径が半導体素子130の保
護膜137の厚さよりも大きく、且つ、堅牢な金属から
成るので、半導体素子130の保護膜137の表面と、
フレキシブル配線板110の表面とが密接すると、押圧
によって導電性粒子125が保護膜137を突き破る場
合がある。
5が保護膜137を突き破った状態を示す模式的な断面
図であり、フレキシブル配線板110と半導体素子13
0とが密接した部分に、それぞれの配線膜115、13
5の配線部135b、135bが対向して位置している
と、保護膜137を突き破った導電性粒子125が配線
部115b、135bに接触し、電気装置100を構成
する配線膜115、135が短絡してしまう。
素子130の配線膜135のパターンは近年微細化され
ており、保護膜137を突き破った導電性粒子125
が、これら配線膜135の間に侵入すると、隣接する配
線膜135同士が導電性粒子125を介して電気的に接
続され、半導体素子130の配線膜135同士が短絡し
てしまう場合もある。
直接フレキシブル配線板110表面に塗布し、半導体素
子130との接続に用いることも可能であるが、上記の
ような導電性粒子125はペースト状の接着剤中で均一
に分散せず、沈降しやすいので、このような接着剤を用
いると接続不良が発生しやすい。
従来の技術の課題を解決するためになされたもので、フ
ァインピッチの回路に対して高い接続信頼性を有する接
着フィルムを提供することを目的とする。
に、請求項1記載の発明は、絶縁性接着成分と、前記絶
縁性接着成分中に分散された導電性粒子とを有する接着
剤であって、前記導電性粒子の平均直径が10nm以上
90nm以下の範囲にある接着剤である。請求項2記載
の発明は、請求項1記載の接着剤であって、前記接着剤
中に含まれる前記導電性粒子の比表面積が5m2/g以
上80m2/g以下の範囲にある接着剤である。請求項
3記載の発明は、請求項1又は請求項2のいずれか1項
記載の接着剤であって、前記絶縁性接着成分と、前記導
電性粒子とを合計した体積を100とした場合に、前記
導電性粒子の合計体積が0.1を超え、且つ、12未満
の範囲で添加された接着剤である。請求項4記載の発明
は請求項1乃至請求項3のいずれか1項記載の接着剤で
あって、前記導電性粒子がニッケル、パラジウム、銅、
鉄、銀からなる群より選択された少なくとも1種類の金
属を主成分とする接着剤である。請求項5記載の発明
は、請求項1乃至請求項4のいずれか1項記載の接着剤
であって、前記絶縁性接着成分はエポキシ樹脂とイミダ
ゾール系潜在性硬化剤とを含有する接着剤である。請求
項6記載の発明は、請求項1乃至請求項5のいずれか1
項記載の接着剤であって、前記接着剤の25℃における
粘度が1000Pa・s以下である接着剤である。請求
項7記載の発明は、接着フィルムであって、前記請求項
1乃至請求項6のいずれか1項記載の接着剤がフィルム
状に成形された接着フィルムである。
着剤に用いられる導電性粒子の平均直径が10nm以上
90nm以下の範囲にあるので、半導体素子の保護膜の
膜厚が小さい場合であっても、加圧によって導電性粒子
が保護膜を突き破らない。
子と絶縁性接着成分とを混合し、ロール分散法、ビーズ
ミル分散方法、ディゾルバー分散法など、一般に用いら
れる分散方法を用いて分散を行えば、導電性粒子が沈降
せず、均一に分散された接着剤を得ることができる。
直径90nm以下の金属超微粒子の製造方法としては、
ガス中蒸発法があり、特に、プラズマアーク溶解によっ
て原料金属を蒸発させる活性プラズマ溶融金属法が本発
明に適している。
られた導電性粒子の電子顕微鏡写真であり、図7は従来
技術で一般に用いられる導電性粒子の電子顕微鏡写真で
ある。図6、図7から明らかなように、活性プラズマ溶
融金属法によれば、従来技術の導電性粒子よりも、より
径の小さい導電性粒子を製造することが可能である。
粒子径が小さいだけでは無く、不純物の混入が少なく、
粒子系の均一な導電性粒子を大量に製造でき、また、2
種類以上の金属を用い、これらの金属の合金から成る導
電性粒子を得ることもできる。
硬化性樹脂、潜在性硬化剤、各種添加剤等があり、絶縁
性接着成分と、導電性粒子とを合計した体積を100と
した場合に、合計体積が0.1を超える導電性粒子が添
加されているので、半導体素子とフレキシブル配線板と
の接続を確実に行うことができ、また、その上限は12
未満の範囲にあるので、配線膜上に絶縁層を有しないフ
レキシブル配線板を貼り合せる場合であっても、隣接し
た配線膜同士が導電性粒子によって短絡しない。
化剤は、接着剤中では分散された状態で溶解されていな
いが、接着剤が所定温度以上に加熱されると、溶解し、
エポキシ樹脂と反応し、接着剤が硬化する。従って、本
発明の接着剤は所定温度以上に加熱することで、対象物
の接着を行うことができる。この接着剤を剥離紙のよう
な剥離ライナー表面に塗布、乾燥後、剥離ライナーを剥
離すれば、接着剤から成る接着フィルムを得ることがで
きる。
明する。熱硬化性樹脂の一つであるナフタレン型エポキ
シ樹脂(大日本インキ化学(株)社製の商品名「HP4
032D」)30重量部に対し、、同じく熱硬化性樹脂
の一つであるグリシジルアミン樹脂(住友化学(株)社
製の商品名「ELM100」)を18重量部と、これら
2種類の熱硬化性樹脂を硬化させる潜在性硬化剤(旭化
成エポキシ(株)社製の商品名「HX3721」、平均
粒子直径5μm)50重量部と、カップリング剤(日本
ユニカー(株)社製の商品名「A−187」)2重量部
とを添加し、混合してペースト状の絶縁性接着成分を得
た。
を添加、混合し、含有される導電性粒子の体積が全体の
2vol%である本発明の接着剤を作成した。ここでは
導電性粒子として、ニッケルからなり、その平均粒子直
径が10nmのものを用いた。次に、本発明の接着剤を
用いて半導体素子とフレキシブル配線板とを貼り合わせ
る工程を説明する。
れぞれ貼り合わせに用いるフレキシブル配線板と半導体
素子とを示している。これらのうち、図1に示すフレキ
シブル配線板10は、基板11と、基材11表面に形成
された配線膜15とを有している。ここでは基材11と
して膜厚45μmのポリエチレンテレフタレートフィル
ムを、配線膜15として膜厚25μmのアルミニウム箔
を所定形状にパターニングしたものをそれぞれ用いた。
本体31と、素子本体31表面に配置された配線膜35
と、素子本体31の配線膜35が配置された面に配置さ
れ、所定位置に開口39が形成された保護膜37とを有
している。ここでは半導体素子30として、厚さが0.
3mmであり、配線膜35が形成された面が1辺4mm
の大きさの正方形形状のものを用いた。
板10の配線膜115、135は、後述する接続に用い
られる接続部15a、35aと、フレキシブル配線板1
0、半導体素子30内を引きまわされ、それらの一端が
接続部15a、35aに接続された配線部15b、35
bとをそれぞれ有している。ここでは、接続部15a、
35aと配線部15b、35bとをそれぞれ1個ずつ図
示した。
5a上には、保護膜37の開口39が配置されている。
この開口39内には、接続部35a上に直立して形成さ
れたバンプ36が配置されており、このバンプ36の先
端は保護膜37表面より突き出されている。ここでは、
保護膜37にその底面が1辺100μmの正方形形状で
ある開口39を形成した後、電解メッキ法により、開口
39内にバンプ本体を形成した後、更にバンプ本体先端
表面に金からなるメッキ層を形成し、このメッキ層とバ
ンプ本体とで、バンプ36を構成した。
素子30とを貼り合わせるには、先ず、上記工程で作成
した本発明の接着剤をフレキシブル配線板10の配線膜
15が形成された面に塗布し、接着剤層を形成する。
しており、この状態では、フレキシブル配線板10の互
いに隣接する配線膜15の間はこの接着剤層20に充填
され、配線膜15が接着剤層20に埋没している。
成された側の面と、フレキシブル配線板10の接着剤層
20が形成された側の面とを対向させ(図3(b))、
半導体素子30のバンプ36と、フレキシブル配線板1
0の接続部15aが互いに向かい合うように位置合わせ
をしながら、バンプ36先端と、接着剤層20表面とを
密着させる。
(ここでは、半導体素子30全体に9.8Nの力がかか
るように加圧しながら、210℃、5秒間の条件で加熱
した)、加熱によって接着剤層20の粘度が下がり、粘
度の下がった接着剤層20の一部が押圧によってバンプ
36の先端表面から押しのけられ、残った接着剤層20
がバンプ36の先端と接続部15aとで挟み込まれ、そ
の接着剤層20中の導電性粒子25がバンプ先端表面と
接続部15a表面に食い込む。
化剤が加熱によって溶融し、絶縁性接着成分中の熱硬化
性樹脂と混ざると、接着剤層20中の熱硬化性樹脂が付
加重合して接着剤層20が硬化し、この接着剤層20を
介してフレキシブル配線板10と半導体素子30とが貼
り合わされる。
10と半導体素子30との貼り合わさによって得られた
電気装置を示しており、この電気装置1の配線膜15、
35はバンプ36を介して電気的に接続されている。
いるので、フレキシブル配線板10と半導体素子30と
は接着剤層20を介して機械的に接続されるだけでは無
く、それらの配線膜15、35のうち、配線部15b、
35bが互いに絶縁されている。
置1を実施例1とし、実施例1の接着剤と電気装置1と
を用いて下記に示す「粘度」、「導電性粒子分散性試
験」、「導通抵抗試験」、「短絡試験」から成る評価試
験を行った。
度計を用いて測定した(JIS K7117−2)。こ
こでは、温度25℃、回転粘度計のロータの回転数20
min-1の条件で測定を行った。
剤を室温にて1週間放置した後、接着剤中の導電性粒子
の分離の有無を目視にて確認した。導電性粒子の分離が
見られなかったものを『○』、導電性粒子が分離し、沈
降したものを『×』として評価した。
導通抵抗を測定し、次いで、温度85℃、相対湿度85
%の高温、高湿条件で500時間保存した後、再度この
電気装置1の導通抵抗を測定した。このとき、それぞれ
の導通抵抗の測定値が100mΩ未満の場合を『○』、
100mΩ以上500mΩ以下の範囲にある場合を
『△』、500mΩを超える場合を『×』として評価し
た。
高湿保存した後の電気装置1の、配線膜15、35の短
絡の有無を調べた。短絡が無いものを『○』、短絡が生
じていたものを『×』とし、評価した。この評価結果を
下記表1に記載する。
るものを『○』、一つ以上『×』があるものを『×』と
した。これら各評価試験と、総合評価の結果を、導電性
粒子25の比表面積と合せて下記表1に記載する。
均直径10nmの導電性粒子25に代え、それぞれ平均
直径が35nm、50nm、90nmの3種類の導電性
粒子25を用い、実施例1と同じ工程、同じ配合比率で
実施例2〜4の接着剤を作成した。更に、実施例2〜4
の接着剤を用い、実施例1に用いた半導体素子30とフ
レキシブル配線板10とを実施例1と同じ工程で貼り合
せ、実施例2〜4の電気装置1を作成した。
を用いて実施例1と同じ条件で各評価試験を行った。こ
れらの評価結果と、実施例2〜4の導通性接着剤に含ま
れる導電性粒子25の比表面積を上記表1に記載した。
4の接着剤及び電気装置についても実施例1と同じ条件
で各評価試験を行い、それらの結果と、各接着剤に含ま
れる導電性粒子の比表面積とを上記表1に記載した。
粒子25の含有量(vol%)に代え、上記実施例3に
用いた導電性粒子25の含有量が、それぞれ接着剤全体
の0.2vol%、又は、10vol%にとなる接着剤
を実施例1と同じ工程で作成し、実施例5、6の接着
剤、及び、電気装置1を得た。
例1で用いた導電性粒子に代え、平均直径がそれぞれ5
nm、100nm、2000nmの3種類の導電性粒子
を用い、実施例1と同じ工程、同じ配合比率で比較例1
〜3の接着剤、及び、電気装置をそれぞれ作成した。
実施例1で用いた導電性粒子に代え、平均直径が50n
mの導電性粒子を、それぞれ接着剤全体の0.1vol
%、12vol%の割合になるように添加し、実施例1
と同じ工程で比較例4、5の接着剤、及び、電気装置を
作成した。
25の平均直径が10nm以上90nm以下の範囲にあ
り、且つ、その含有量が接着剤全体の0.2vol%以
上10vol%以下の範囲にある実施例1〜6では、
「導電性粒子分散性試験」、「導通抵抗試験」、「短絡
試験」の各評価結果が良好であり、本発明の接着剤を用
いれば、フレキシブル配線板10と半導体素子30とを
強固に接続できることが確認された。
る比較例1や、その含有量が0.1である比較例4は、
バンプと接続部の表面に食い込む導電性粒子の量が少な
いため、「導通抵抗試験」の結果が悪かった。
の比較例2、3では、「導通抵抗試験」の結果は優れて
いたものの、「導電性粒子分散性試験」及び「短絡試
験」の結果が悪く、これは粒子径が大きいために比表面
積が5m2/g未満となり、導電性粒子が接着剤中で沈
降し、また、接続の際に、導電性粒子が保護膜を突き破
り、配線膜が短絡したためと推測される。
0.1vol%である比較例4では、バンプと接続部と
に食い込む導電性粒子の量が少なすぎたため「導通抵抗
試験」の結果が悪く、これとは逆に、含有量が接着剤全
体の12vol%である比較例5ではフレキシブル配線
板と半導体素子との間で導電性粒子が重なりあい、その
重なりあった部分が保護膜を突き破ったため、「短絡試
験」の結果がそれぞれ悪かった。
について説明する。熱硬化性樹脂の一つである、フェノ
キシ樹脂(ユニオンカーバイト(株)社製の商品名「P
KHH」)40重量部に対して、同じく熱硬化性樹脂の
一つであるナフタレン型エポキシ樹脂(大日本インキ化
学(株)社製の商品名「HP4032D」)を20重量
部と、添加剤である潜在性硬化剤(旭化成エポキシ
(株)社製の商品名「HX3721」、平均粒子直径5
μm)、カップリング剤(日本ユニカー(株)社製の商
品名「A−187」)をそれぞれ38重量部、2重量部
とを混合し、絶縁性接着成分を得た。
を添加し、絶縁性接着成分と導電性粒子との混合物から
成る接着剤を得た。ここでは、導電性粒子として、平均
直径が60nmのパラジウムから成る金属粒子を用い、
導電性粒子が接着剤全体の体積の4vol%となるよう
に導電性粒子と絶縁性接着剤とを混合した。
合物100重量部に対し、有機溶剤であるトルエン、酢
酸エチルをそれぞれ20重量部ずつ添加し、絶縁性接着
成分中の熱硬化性樹脂が完全に溶解するまで攪拌を行
い、接着剤溶液を作成した。
離ライナー)49表面に一定の厚さになるように塗布
し、接着剤層41を形成する(図4(a))。次いで、
全体を加熱乾燥炉内で80℃の条件で乾燥させ、有機溶
剤を完全に蒸発させた後、これをセパレーターから剥離
すると(図4(b))、接着剤から成る本発明の接着フ
ィルム40が得られる。
体素子とフレキシブル配線板とを接続する工程を説明す
る。図5(a)の符号40は上記の工程で作成された本
発明の接着フィルムを示している。
記実施例1の電気装置1に用いたものと同じフレキシブ
ル配線板と半導体素子とをそれぞれ示しており、このフ
レキシブル配線板10と半導体素子30とを接続するに
は、図5(a)に示したように、先ず、接着フィルム4
0を挟んだ状態で、フレキシブル配線板10の配線膜1
5と、半導体素子30の保護膜37とを向い合わせる。
レキシブル配線板10の接続部15aとが互いに向かい
合うよう位置合わせをしながら、半導体素子30とフレ
キシブル配線板10とで接着フィルム40を挟み込む。
こでは上記実施例1と同じ条件で押圧、加熱を行っ
た)、接着フィルム40の一部がバンプ36先端から押
しのけられ、バンプ36と接続部15aとが、接着フィ
ルム40の残った部分を挟み込み、その部分に含まれる
導電性粒子45がバンプ36と接続部15aの表面に食
い込んで、配線膜15、35同士が接続される。
よって硬化するので、フレキシブル配線板10と半導体
素子30とが機械的にも接続される。図5(b)の符号
5はフレキシブル配線板10と半導体素子30とが接続
されてなる電気装置を示している。
の電気装置5を用いて上記実施例1と同じ条件で「導電
性粒子分散性試験」、「導通抵抗試験」、「短絡試験」
を行った。これらの評価結果と、導電性粒子の比表面積
とを下記表2に記載した。
性粒子45に代え、銅から成り、且つ、その平均直径が
65nmの導電性粒子45を用いて、実施例7と同じ配
合比率、同じ工程で接着フィルム40を作成し、この接
着フィルム40を用いて実施例8の電気装置5を作成し
た。
45として、鉄から成り、且つ、その平均直径が70n
mのもの、銀から成り、且つ、その平均直径が90nm
のものをそれぞれ用いた場合である。
て、上記実施例1と同じ条件で「導電性粒子分散性試
験」、「導通抵抗試験」、「短絡試験」を行った。これ
らの評価結果と、実施例8〜10の接着フィルム40に
含まれる導電性粒子の比表面積を上記表1に記載した。
45をニッケル以外の金属で構成した実施例7〜10で
は、各試験で高い評価結果が得られ、平均直径が10n
m以上90nm以下の範囲あるものであれば、その材質
に係わらず、高い接続信頼性が得られることが確認され
た。
フェノキシ樹脂などの熱硬化性樹脂を用いる場合につい
て説明したが、本発明はこれに限定されるものでは無
い。例えば、熱硬化性樹脂の代わりに、アクリルモノマ
ー、又はアクリルオリゴマーなどの紫外線硬化性樹脂を
用いても良い。この場合は、フレキシブル配線板10と
半導体素子30とで接着剤から成る接着剤層、又は接着
フィルムを挟み込み、この状態で、全体に紫外線を照射
すれば、接着剤層が硬化される。
硬化性樹脂はエポキシ樹脂やフェノキシ樹脂に限定され
るものでは無く、種々のものを用いることが可能であ
る。添加剤もカップリング剤、潜在性硬化剤に限定され
ず、種々のものを用いることができるが、熱硬化性樹脂
としてエポキシ樹脂を用いる場合には、潜在硬化剤のよ
うな硬化剤を添加することが望ましい。
体素子とフレキシブル配線板との接続において、高い接
続信頼性が得られる接着剤を提供することができる。
ル配線板を説明するための図
を説明するための図
体素子とフレキシブル配線板とを接続する工程を説明す
るための図
する工程を説明するための図
て半導体素子とフレキシブル配線板とを接続する工程を
説明するための図
鏡写真
微鏡写真
いて半導体素子とフレキシブル配線板とを接続する工程
を説明するための図
Claims (7)
- 【請求項1】絶縁性接着成分と、前記絶縁性接着成分中
に分散された導電性粒子とを有する接着剤であって、 前記導電性粒子の平均直径が10nm以上90nm以下
の範囲にある接着剤。 - 【請求項2】前記接着剤中に含まれる前記導電性粒子の
比表面積が5m2/g以上80m2/g以下の範囲にある
請求項1記載の接着剤。 - 【請求項3】前記絶縁性接着成分と、前記導電性粒子と
を合計した体積を100とした場合に、前記導電性粒子
の合計体積が0.1を超え、且つ、12未満の範囲で添
加された請求項1又は請求項2のいずれか1項記載の接
着剤。 - 【請求項4】前記導電性粒子はニッケル、パラジウム、
銅、鉄、銀からなる群より選択された少なくとも1種類
の金属を主成分とする請求項1乃至請求項3のいずれか
1項記載の接着剤。 - 【請求項5】前記絶縁性接着成分はエポキシ樹脂とイミ
ダゾール系潜在性硬化剤とを含有する請求項1乃至請求
項4のいずれか1項記載の接着剤。 - 【請求項6】前記接着剤の25℃における粘度が100
0Pa・s以下である請求項1乃至請求項5のいずれか
1項記載の接着剤。 - 【請求項7】前記請求項1乃至請求項6のいずれか1項
記載の接着剤がフィルム状に成形された接着フィルム。
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