JP2006299177A - 異方導電性接着シート及び微細接続構造体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】少なくとも硬化剤、硬化性の絶縁性樹脂1、及び導電性粒子5の表面に絶縁被覆2を有する絶縁被覆導電性粒子からなる異方導電性接着シートであって、異方導電性接着シートの片側表面において一部または全部の絶縁被覆導電性粒子の一部分が露出しており、該露出している一部分を有する絶縁被覆導電性粒子の一部又は全部が、その露出している部分に絶縁被覆2を有しない表面部分が存在する部分絶縁被覆導電性粒子6であり、かつ近接する該絶縁被覆導電性粒子同士の平均粒子間隔が該絶縁被覆導電性粒子の平均粒径の1倍以上5倍以下であることを特徴とする異方導電性接着シート。
【選択図】 図1
Description
上記異方導電性接着シートにおいては、絶縁被覆導電性粒子の平均粒径が1〜8μmであり、近接する該絶縁被覆導電性粒子同士の平均粒子間隔が20μm以下であり、かつ、異方導電性接着シートの片側表面において80%以上の個数の該絶縁被覆導電性粒子の一部分が露出していることが好ましい。また、導電性粒子が、貴金属被覆された樹脂粒子、貴金属被覆された金属粒子、金属粒子、貴金属被覆された合金粒子、及び合金粒子からなる群から選ばれる少なくとも1種の導電性粒子であることが好ましい。さらに、絶縁被覆が、ガラス転移温度が25℃以上150℃以下かつ、厚みが0.01μm以上0.5μm以下の樹脂からなることが好ましい。
上記異方導電性接着シートの製造方法においては、2軸延伸可能なフィルムが長尺のフィルムであり、接着シートが長尺の接着シートであることが好ましい。
本発明の四は、本発明の三の接続方法により接続された電子回路部品と回路基板を含むことを特徴とする微細接続構造体である。
まず、本発明の異方導電接着シートにおける絶縁被覆導電性粒子について説明する。以下においては、導電性粒子の表面の全部が絶縁被覆で覆われたものを完全絶縁被覆導電性粒子、導電性粒子の表面の一部が絶縁被覆で覆われたものを部分絶縁被覆導電性粒子、両方をあわせて絶縁被覆導電性粒子とよぶこととする。
接続するバンプ硬度がビッカース硬度で50Hv未満である場合は、ポリメタアクリレート樹脂等の柔軟な樹脂粒子を用いることが好ましい。また、バンプ硬度が50Hv以上である場合は、ベンゾグアナミン樹脂等の硬質樹脂粒子を用いることが好ましい。
ガラス転移温度の測定方法としては、公知の方法を用いることができる。具体的には、島津製作所製のTMA―50熱機械分析装置を用いて昇温速度10℃/分の条件で測定することができる。
絶縁被覆の厚みは、絶縁被覆導電性粒子をエポキシ樹脂等に包埋固定した後に、断面研磨し、研磨面を電子顕微鏡観察することにより測定することができる。
絶縁被覆導電性粒子の平均粒径は1〜8μmであり、2〜6μmであることが好ましい。絶縁性の観点から8μm以下が好ましく、接続端子等の高さバラツキ等の影響を受けにくく、また、電気的接続性の観点から1μm以上が好ましい。
本発明の異方導電性接着シートにおいて、近接する絶縁被覆導電性粒子との平均粒子間隔は、20μm以下で、かつ平均粒径の1倍以上5倍以下であることが好ましく、20μm以下で、かつ平均粒径の1.5倍以上3倍以下であることがより好ましい。接続時の粒子流動による粒子凝集の防止、及び絶縁性確保の観点から、平均粒径の1倍以上であることが好ましく、微細接続の観点から20μm以下、かつ平均粒径の5倍以下が好ましい。
本発明において、近接する絶縁被覆導電性粒子とは、任意の絶縁被覆導電性粒子を選定し、該絶縁被覆導電性粒子に最も近い6個の絶縁被覆導電性粒子を言う。近接する絶縁被覆導電性粒子との平均粒子間隔は以下の通りである。
本発明において「絶縁被覆導電性粒子が他の絶縁被覆導電性粒子と接触せずに存在する」とは、絶縁被覆導電性粒子同士が凝集せずに各々単独に存在することを意味する。以下、この意味で「単独に存在する」、「単独粒子」なる表現を用いることがある。
同時2軸連続延伸装置としては、公知のものを使用することができるが、長辺側をチャック金具で固定し、それらの間隔を縦横同時に延伸することにより連続延伸するテンター型延伸機が好ましい。延伸度を調整する方式としては、スクリュー方式、パンタグラフ方式を用いることが可能だが、調整の精度の観点から、パンタグラフ方式がより好ましい。加熱しながら延伸する場合は、延伸部分の手前に予熱ゾーンを設けて、延伸部分の後方に熱固定ゾーンを設けることが好ましい。
イオン捕捉剤の配合量としては、樹脂成分100質量部に対して0.01質量部から3質量部であることが好ましい。配合量が0.01質量部未満の場合は、イオン捕捉効果が不充分であり、電気的接続の観点から3質量部以下が好ましい。
まず、2軸延伸可能なフィルム上に粘着層を設けて積層体を形成し、該積層体の上に平均粒径1〜8μmの絶縁被覆導電性粒子を付着させ絶縁被覆導電性粒子付着フィルムを作製し、該絶縁被覆導電性粒子付着フィルムを該絶縁被覆導電性粒子の近接する粒子との平均粒子間隔が絶縁被覆導電性粒子の平均粒径の1倍以上5倍以下かつ20μm以下となるように2軸延伸して保持し、延伸した状態を保ったまま、絶縁被覆の一部を粘着層に残して、少なくとも硬化剤及び硬化性の絶縁性樹脂を含んでなる接着シートに転写することにより、部分絶縁被覆導電性粒子を有する本発明の異方導電性接着シートを製造することができる。好ましくは、2軸延伸可能なフィルムは長尺のフィルムであり、接着シートも長尺の接着シートである。本願において長尺とは長さが10m以上であることを指す。長尺の接着シートを用いれば連続して接続構造体を生産でき効率がよい。
本願明細書では、この異方導電性接着シートとベースフィルムとの積層体を異方導電性接着シートと言うことがある。
本発明の微細接続構成体を構成する回路基板の材質は、有機基板でも無機基板でも、差し支えない。有機基板としては、ポリイミドフィルム基板、ポリアミドフィルム基板、ポリエーテルスルホンフィルム基板、エポキシ樹脂をガラスクロスに含浸させたリジッド基板、ビスマレイミド−トリアジン樹脂をガラスクロスに含浸させたリジッド基板等を用いることができる。無機基板としては、シリコン基板、ガラス基板、アルミナ基板、窒化アルミ基板等を用いることができる。配線基板の配線材料は、インジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物等の無機配線材料、金メッキ銅、クロム−銅、アルミニウム、金バンプ等の金属配線材料、アルミニウム、クロム等の金属材料でインジウム錫酸化物等の無機配線材料を覆った複合配線材料等を用いることができる。
次に、実施例および比較例によって本発明を説明する。
フェノキシ樹脂(ガラス転移温度98℃、数平均分子量14000)39g、ビスフェノールA型エポキシ樹脂(エポキシ当量190、25℃粘度、14000mPa・S)24g、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン0.4gを酢酸エチル−トルエンの混合溶剤(混合比1:1)に溶解し、固形分50%溶液とする。
マイクロカプセル型潜在性イミダゾール硬化剤を含有する液状エポキシ樹脂(マイクロカプセルの平均粒径5μm、活性温度125℃)37g、前記固形分50%溶液に配合分散させる。その後、厚さ50μmのポリエチレンテレフタレートフィルム(ベースフィルム)上に塗布し、60℃で15分間送風乾燥し、膜厚18μmのフィルム状の接着シートを得た。
得られた異方導電性接着シートの絶縁被覆導電性粒子のうち、無作為に100個を選び、焦点方向の変位を測定できるレーザー顕微鏡(キーエンス社製、VK9500、形状測定分解能0.01μm)を用いて、異方導電性接着シート表面からの距離を測定した。その結果、絶縁被覆導電性粒子の90%が異方導電性接着シート表面より露出して存在することがわかった。また、電子顕微鏡観察の結果、露出している絶縁被覆導電性粒子100個のうち89%が部分絶縁被覆導電性粒子であった。また、平均粒子間隔は4.58μmであり、これは、平均粒径の1.39倍であった。
フェノキシ樹脂(ガラス転移温度98℃、数平均分子量14000)41g、ナフタレン型エポキシ樹脂(エポキシ当量136、半固形)33g、γ−ウレイドプロピルトリメトキシシラン0.06gを酢酸エチル−トルエンの混合溶剤(混合比1:1)に溶解し、固形分50%溶液とする。マイクロカプセル型潜在性イミダゾール硬化剤を含有する液状エポキシ樹脂(マイクロカプセルの平均粒径7μm、活性温度125℃)26g、前記固形分50%溶液に配合分散させる。その後、厚さ50μmのポリエチレンテレフタレートフィルム上に塗布し、60℃で15分間送風乾燥し、膜厚17μmのフィルム状の接着シートを得た。
厚さ45μmの無延伸ポリエチレンフィルム上に実施例1と同じニトリルゴムラテックス−メチルメタアクリレートのグラフト共重合体接着剤を3μm塗布したものに平均粒径4.2μmの上記絶縁被覆導電性粒子を実施例1と同様の方法によりほぼ隙間無く単層塗布した絶縁被覆導電性粒子付着フィルムを得た。
得られた異方導電性接着シートの絶縁被覆導電性粒子のうち、無作為に100個を選び、焦点方向の変位を測定できるレーザー顕微鏡(キーエンス社製、VK9500、形状測定分解能0.01μm)を用いて、異方導電性接着シート表面からの距離を測定した。その結果、絶縁被覆導電性粒子の92%が異方導電性接着シート表面より露出して存在することがわかった。また、電子顕微鏡観察の結果、露出している絶縁被覆導電性粒子100個のうち88%が部分絶縁被覆導電性粒子であった。また、平均粒子間隔は7.06μmであり、これは、平均粒径の1.68倍であった。
フェノキシ樹脂(ガラス転移温度45℃、数平均分子量12000)10g、フェノキシ樹脂(ガラス転移温度98℃、数平均分子量14000)33g、ナフタレン型エポキシ樹脂(エポキシ当量136、半固形)26g、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン0.1gを酢酸エチル−トルエンの混合溶剤(混合比1:1)に溶解し、固形分50%溶液とする。マイクロカプセル型潜在性イミダゾール硬化剤を含有する液状エポキシ樹脂(マイクロカプセルの平均粒径7μm、活性温度125℃)31g、前記固形分50%溶液に配合分散させる。その後、厚さ50μmのポリエチレンテレフタレートフィルム上に塗布し、60℃で15分間送風乾燥し、膜厚15μmのフィルム状の接着シートを得た。
厚さ45μmの無延伸ポリプロピレンフィルム上にエチレン−酢酸ビニル共重合体接着剤を5μm塗布したものに上記の平均粒径3.4μmの絶縁被覆導電性粒子を実施例1と同様の方法によりほぼ隙間無く単層塗布した絶縁被覆導電性粒子付着フィルムを得た。
このフィルムを実施例1と同様の方法により2軸延伸装置を用いて縦横にそれぞれ150%延伸して固定した。固定後、150℃、2分間保持した。この延伸フィルムに前記接着シートをラミネートした後、剥離し、異方導電性接着シートを得た。
フェノキシ樹脂(ガラス転移温度98℃、数平均分子量14000)37g、ビスフェノールA型エポキシ樹脂(エポキシ当量190、25℃粘度、14000mPa・S)26g、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン0.3gを酢酸エチル−トルエンの混合溶剤(混合比1:1)に溶解し、固形分50%溶液とする。
マイクロカプセル型潜在性イミダゾール硬化剤を含有する液状エポキシ樹脂(マイクロカプセルの平均粒径5μm、活性温度125℃)37g、平均粒径3.8μmの金めっきプラスチック粒子2.0gを前記固形分50%溶液に配合分散させる。その後、厚さ50μmのポリエチレンテレフタレートフィルム上に塗布し、60℃で15分間送風乾燥し、膜厚20μmのフィルム状の異方導電性接着シートを得た。
得られた異方導電性接着シートの導電性粒子のうち、無作為に100個を選び、レーザー式の変位計を用いて、異方導電性接着シート表面からの距離を測定した。その結果、導電性粒子は異方導電性接着シートの膜厚方向においてランダムに存在することがわかった。また、測定した導電性粒子100個のうち75%が単独粒子であった。また、表面に露出している粒子は1%であった。
フェノキシ樹脂(ガラス転移温度45℃、数平均分子量12000)42g、ナフタレン型エポキシ樹脂(エポキシ当量136、半固形)32g、γ−ウレイドプロピルトリメトキシシラン0.06gを酢酸エチル−トルエンの混合溶剤(混合比1:1)に溶解し、固形分50%溶液とする。マイクロカプセル型潜在性イミダゾール硬化剤を含有する液状エポキシ樹脂(マイクロカプセルの平均粒径5μm、活性温度125℃)26g、平均粒径3.2μmの金めっき銅粒子6.0gを前記固形分50%溶液に配合分散させる。その後、厚さ50μmのポリエチレンテレフタレートフィルム上に塗布し、60℃で15分間送風乾燥し、膜厚20μmのフィルム状の異方導電性接着シートを得る。
得られた異方導電性接着シートの導電性粒子のうち、無作為に100個を選び、レーザー式の変位計を用いて、異方導電性接着シート表面からの距離を測定した。その結果、導電性粒子は異方導電性接着シートの膜厚方向においてランダムに存在することがわかった。また、測定した導電性粒子100個のうち60%が単独粒子であった。また、表面に露出している粒子は0%であった。
縦横が1.6mm×15.1mmのシリコン片(厚み0.5mm)全面に酸化膜を形成後、外辺部から40μm内側に横74.5μm、縦120μmのアルミ薄膜(1000Å)をそれぞれが0.1μm間隔になるように長辺側に各々175個、短辺側に各々16個形成する。それらアルミ薄膜上に15μm間隔になるように横25μm、縦100μmの金バンプ(厚み15μm)をそれぞれ2個ずつ形成するために、それぞれの金バンプ配置個所の外周部から7.5μm内側に横10μm、縦85μmの開口部を残す以外の部分にポリイミドの保護膜を常法により前記開口部以外の全面に形成する。その後、前記金バンプを形成し、試験チップとする。
厚み0.7mmの無アルカリガラス上に前記アルミ薄膜上の2個の金バンプがそれぞれ接続されるような位置関係にインジウム錫酸化物膜(1400Å)の接続パッド(横65μm、縦120μm)を形成する。前記接続パッドを1個おきに5個接続できるようにインジウム錫酸化物薄膜の接続配線を形成し、さらにそれらと対になり、櫛型パターンを形成するように1個おきに5個接続できるようにインジウム錫酸化物薄膜の接続配線を形成する。それぞれの接続配線にインジウム錫酸化物薄膜の引出し配線を形成し、引き出し配線上にアルミニウム−チタン薄膜(チタン1%、3000Å)を形成して、絶縁性評価基板とする。前記絶縁性評価基板上に、前記接続パッドがすべて覆われるように、幅2mm、長さ17mmの異方導電性接着シートを仮張りし、2.5mm幅の圧着ヘッドを用いて、80℃、0.3MPa、3秒間加圧した後、ポリエチレンテレフタレートのベースフィルムを剥離する。そこへ、前記接続パッドと金バンプの位置が合うように試験チップを載せ、180℃、10秒間2.4MPa加圧圧着し、絶縁抵抗試験基板とする。
以上の結果を表1に示す。表1から明らかなように、本発明の異方導電性接着シートは、非常に優れた絶縁信頼性を示す。
2.絶縁被覆
3.貴金属被覆
4.樹脂粒子
5.導電性粒子
6.部分絶縁被覆導電性粒子
Claims (8)
- 少なくとも硬化剤、硬化性の絶縁性樹脂、及び導電性粒子の表面に絶縁被覆を有する絶縁被覆導電性粒子からなる異方導電性接着シートであって、異方導電性接着シートの片側表面において一部または全部の絶縁被覆導電性粒子の一部分が露出しており、該露出している一部分を有する絶縁被覆導電性粒子の一部又は全部が、その露出している部分に絶縁被覆を有しない表面部分が存在する部分絶縁被覆導電性粒子であり、かつ近接する該絶縁被覆導電性粒子同士の平均粒子間隔が該絶縁被覆導電性粒子の平均粒径の1倍以上5倍以下であることを特徴とする異方導電性接着シート。
- 絶縁被覆導電性粒子の平均粒径が1〜8μmであり、近接する該絶縁被覆導電性粒子同士の平均粒子間隔が20μm以下であり、かつ、異方導電性接着シートの片側表面において80%以上の個数の該絶縁被覆導電性粒子の一部分が露出していることを特徴とする請求項1に記載の異方導電性接着シート。
- 導電性粒子が、貴金属被覆された樹脂粒子、貴金属被覆された金属粒子、金属粒子、貴金属被覆された合金粒子、及び合金粒子からなる群から選ばれる少なくとも1種の導電性粒子であることを特徴とする請求項1または2に記載の異方導電性接着シート。
- 絶縁被覆が、ガラス転移温度が25℃以上150℃以下かつ、厚みが0.01μm以上0.5μm以下の樹脂からなることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の異方導電性接着シート。
- 2軸延伸可能なフィルム上に粘着層を設けて積層体を形成し、該積層体の上に導電性粒子の表面に樹脂で構成される絶縁被覆を有する平均粒径1〜8μmの絶縁被覆導電性粒子を付着させて絶縁被覆導電性粒子付着フィルムを作製し、該絶縁被覆導電性粒子付着フィルムを該絶縁被覆を構成する樹脂のガラス転移温度以下の温度で近接する該絶縁被覆導電性粒子同士の平均粒子間隔が該絶縁被覆導電性粒子の平均粒径の1倍以上5倍以下になるように2軸延伸し、該絶縁被覆を構成する樹脂のガラス転移温度以上の温度で熱処理した後、少なくとも硬化剤、及び硬化性の絶縁性樹脂を含んでなる接着シートに該絶縁被覆導電性粒子を転写することによって絶縁被覆を有さない表面の一部分が露出した部分絶縁被覆導電性粒子を有する接着シートを作製する工程を含むことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の異方導電性接着シートの製造方法。
- 2軸延伸可能なフィルムが長尺のフィルムであり、接着シートが長尺の接着シートである請求項5に記載の異方導電性接着シートの製造方法。
- 微細接続端子を有する電子回路部品と回路基板とを請求項1〜4のいずれか1項に記載の異方導電性接着シートで電気的に接続する接続方法において、微細接続端子の高さが近接する絶縁被覆導電性粒子の平均粒子間隔の3〜15倍かつ40μm以下であり、該微細接続端子の間隔が該平均粒子間隔の1〜10倍かつ40μm以下であり、該微細接続端子のピッチが該平均粒子間隔の3〜30倍かつ80μm以下であることを特徴とする接続方法。
- 請求項7記載の方法により接続された電子回路部品と回路基板を含むことを特徴とする微細接続構造体。
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