JP2009124076A - 接続構造体及び接続構造体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】チップ外周部に接続バンプを配列したＬＳＩチップを異方導電性接着剤で接続基板に接続した接続構造体に関して、良好な電気的接続性、および接着信頼性を実現する接続構造体、および、その製造方法を提供すること。
【解決手段】チップ外周部に接続バンプを配列したＬＳＩチップ１と接続基板６とを、少なくとも硬化剤、硬化性の絶縁性樹脂、導電性粒子７を含む異方導電性接着剤２で接続した接続構造体において、接続バンプ３と接続基板６の接続電極５との間にマイクロバブル４を有し、接続基板６に相対する接続バンプ面への該マイクロバブル４の投影面積が、接続基板６に相対する接続バンプ面の面積に対して３〜６０％であることを特徴とする接続構造体を用いる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、接着信頼性、接続信頼性に優れた接続構造体及び接続構造体製造方法に関する。

これまで、ＬＳＩチップを微細回路に接続した接続構造体に関して、接続性改良、接続信頼性向上のために、種々の接続材料、および、接続構造体構成の検討がなされている。例えば、接続基板の接続電極以外の部分に樹脂膜を形成し、接続電極部分に金属ボールを配し、対応する電極位置を合わせて、ＬＳＩチップを加圧加熱することにより、金属ボールを介して電気的接続を形成し、同時に樹脂膜を硬化させる方法（特許文献１）、流動性の無いフィルムに孔を開け、導電性粒子を固定した樹脂フィルムを介して、接続基板の接続電極と対応するＬＳＩ電極を接続させる方法（特許文献２，３，４、５参照）。また、異方導電性フィルムを用いて接続する方法は、多数の微細回路を良好な接続性、絶縁性を確保しつつ、一括接続できるためよく用いられる。

しかしながら、これらの方式では、接続するＬＳＩチップと接続基板の熱膨張係数の差に由来する応力が残留し、様々な環境下において、その接続界面に剥離等の欠陥が発生し、接続信頼性、接着信頼性が低下するという問題がある。このような問題に対して、接着剤成分にゴム等を配合して、残留応力を低減しようとする試みがなされている。（特許文献６，７，８参照）残留応力を緩和するこれらの試みは、接続バンプ部の緩和も引き起こすため、接続信頼性と密着信頼性を同時に満たすことには限界があった。また、剥離を抑制し、接続信頼性を向上するため、密閉室内で減圧しつつ、加圧圧着することにより、接続部の気泡を抑制した接続方法が検討されている（特許文献９）。接続時に減圧しつつ圧着する方法は、減圧内での加熱加圧する方法に関して、製造技術上に制約があり、また、残留応力を十分に緩和して、接続信頼性、信頼性を同時に満足しうるものではなかった。

特開２００４−６３７７０号公報 特許第３３６０７７２号 特開２０００−１３３０５０号公報 特開２００３−３１２８１号公報 特開２００３−６０３３３号公報 特開平１１−６７８１８号公報 特開平１１−５００３２号公報 特開平１０−２８７８４８号公報 特開平６−２２３９４６号公報

本発明は、チップ外周部に接続バンプを配列したＬＳＩチップを異方導電性接着剤で接続基板に接続した接続構造体に関して、良好な電気的接続性、および接着信頼性を実現する接続構造体、および、その製造方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、接続部分にある特定割合でマイクロバブルが存在することを特徴とする接続構造体を用いることによって、上記課題を解決できることを見出した。
すなわち、本発明は以下の通りである。

（１）チップ外周部に接続バンプを配列したＬＳＩチップと接続基板とを、少なくとも硬化剤、硬化性の絶縁性樹脂、導電性粒子を含む異方導電性接着剤で接続した接続構造体において、接続バンプと接続基板上の接続電極との間にマイクロバブルを有し、接続基板に相対する接続バンプ面への該マイクロバブルの投影面積が、接続基板に相対する接続バンプ面の面積に対して３〜６０％であることを特徴とする接続構造体。
（２）前記マイクロバブルのうち、接続基板上の接続電極へ接触している部分は、マイクロバブルの投影面積の２０％未満であることを特徴とする（1）記載の接続構造体。
（３）前記接続バンプと接続基板の間の樹脂厚みが該導電性粒子の平均粒径の１０〜６０％であることを特徴とする（１）又は（２）に記載の接続構造体。
（４）前記接続バンプのビッカース硬度が３０〜１００Ｈｖであり、該導電性粒子の該接続バンプへの食い込み量が、平均粒径の１〜４０％であることを特徴とす（１）〜（３）のいずれか一つに記載の接続構造体。
（５）前記導電性粒子の平均粒径が２〜１０μｍであり、貴金属被覆された樹脂粒子、及び金属被覆された樹脂粒子からなる群より選ばれる少なくとも一種の導電性粒子であることを特徴とする（１）〜（４）のいずれか一つに記載の接続構造体。
（６）チップ外周部に接続バンプを配列したＬＳＩチップと接続電極を有する接続基板との間に、少なくとも硬化剤、硬化性の絶縁性樹脂、導電性粒子を含む異方導電性接着剤を介在させて、該ＬＳＩチップと接続基板とを接続し、同時にマイクロバブルを形成することを特徴とする（１）〜（５）のいずれか一つに記載の接続構造体の製造方法。
（７）前記硬化性の絶縁性樹脂が熱硬化性樹脂であり、接続温度における異方導電性接着剤からの揮発分の揮発量が０．３〜２重量％であることを特徴とする（６）記載の接続構造体の製造方法。
（８）前記異方導電性接着剤が多層構造を有するフィルム状接着剤であり、接続時における流動性が、該ＬＳＩチップ側のフィルム状接着層の接続時における流動性よりも低いフィルム状接着層が接続基板面側に少なくとも１層あることを特徴とする（６）又は（７）に記載の接続構造体の製造方法。
（９）前記異方導電性接着剤が多層構造を有するフィルム状接着剤であり、接続基板側の最外層に少なくとも熱可塑性樹脂および硬化性樹脂よりなる厚み０．２μｍ〜２．０μｍのフィルム状接着層を有することを特徴とする（８）に記載の接続構造体の製造方法。

本発明の接続構造体は、接続した接続端子間の良好な電気的接続性、良好な信頼性を有し、かつ、接続したＬＳＩチップの良好な接着信頼性を有する。すなわち、接続バンプと接続基板の間にある特定の投影面積のマイクロバブルを有することにより、良好な信頼性を確保することが出来る。

以下、本発明について具体的に説明する。
まず、本発明の接続構造体における導電性粒子について説明する。
導電性粒子としては、貴金属被覆された樹脂粒子、及び金属被覆された樹脂粒子からなる群より選ばれる少なくとも一種の導電性粒子を用いることが好ましい。被覆する方法としては、蒸着法、スパッタリング法等の薄膜形成法、乾式ブレンド法によるコーティング法、無電解めっき法、電解めっき法等の湿式法を用いることができる。量産性の点から、無電解めっき法が好ましい。

金属被覆された樹脂粒子としては、ポリスチレン、ベンゾグアナミン、ポリメチルメタアクリレート等の球状粒子にニッケル、および金をこの順に被覆したものを用いることが好ましい。
接続する微細接続端子（バンプ）硬度に応じて、より柔軟な樹脂粒子を用いて貴金属被覆された樹脂粒子を形成することができる。
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。

導電性粒子の平均粒径と最大粒径の比は２以下であることが好ましく、１．５以下であることがより好ましい。該導電性粒子の粒度分布はより狭いほうが好ましく、該導電性粒子の粒径分布の幾何標準偏差は、１．２〜２．５であることが好ましく、１．２〜１．４であることが特に好ましい。幾何標準偏差が上記値であると粒径のバラツキが小さくなる。通常、接続する２端子間に一定のギャップが存在する場合には、粒径が揃っているほど、導電性粒子が有効に機能すると考えられる。

粒度分布の幾何標準偏差とは、粒度分布のσ値（累積８４．１３％の粒径値）を累積５０％の粒径値で除した値である。粒度分布のグラフの横軸に粒径（対数）を設定し、縦軸に累積値（％、累積個数比、対数）を設定すると粒径分布はほぼ直線になり、粒径分布は対数正規分布に従う。累積値とは全粒子数に対して、ある粒径以下の粒子の個数比を示したもので、％で表す。粒径分布のシャープさはσ（累積８４．１３％の粒径値）と平均粒径（累積５０％の粒径値）の比で表現される。σ値は実測値あるいは、前述グラフのプロット値からの読み取り値である。

平均粒径及び粒度分布は、公知の方法、装置を用いて測定することができ、湿式粒度分布計、レーザー式粒度分布計等を用いることができる。あるいは、電子顕微鏡等で粒子を観察し、平均粒径、粒度分布を算出しても構わない。本発明の平均粒径及び粒度分布はレーザー式粒度分布計により求めることが出来る。

導電性粒子の平均粒径は２〜１０μｍであることが好ましく、３〜６μｍであることがさらに好ましい。絶縁性の観点から１０μｍ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２μｍ以上が好ましい。さらに、絶縁性を付与するために、導電性粒子表面に絶縁層を形成した絶縁被覆導電性粒子を用いることも可能である。絶縁層を形成する場合は、接続温度、圧力で排除可能な絶縁層を用いることが好ましい。絶縁層の膜厚は０．０１μｍ〜１μｍであることが好ましく、より好ましくは、０．１μｍ〜０．５μｍの範囲である。

次いで本発明の接続構造体について説明する。
本発明の接続構造体は、チップ外周部に接続バンプを配列したＬＳＩチップを少なくとも硬化剤、絶縁性樹脂、導電性粒子を含む異方導電性接着剤で接続基板に接続した構造体である。接続バンプの材質としては、金、金合金、錫めっき金等の金系バンプ、あるいは、銅等の合金に金めっきしたバンプを用いることができる。
本発明の接続構造体は、該接続バンプのビッカース硬度が３０〜１００Ｈｖであることが好ましい。より好ましくは４０〜８０Ｈｖである。導電性粒子の食い込みを制御するという観点から４０Ｈｖ以上であることが好ましく、接続信頼性の観点から、１００Ｈｖ以下であることが好ましい。

接続バンプの配列としては、四角形のバンプを一列に配したストレート型、一個置きにバンプとギャップをずらして、複数列配置した千鳥型を用いることができる。
接続基板に相対する接続バンプ面の面積は、５００μｍ^２から１０，０００μｍ^２の範囲にあることが好ましく、１０００μｍ^２から５，０００μｍ^２にあることがより好ましい。接続部分の導電性粒子個数を確保すること、信頼性の観点から５００μｍ^２以上が好ましい。
接続基板に相対する接続バンプ面の面積とは、接続基板の面への接続バンプ面の投影面積である。

本発明の接続構造体に用いる接続基板は、裏面よりチップ下部分を確認できる透明基板であることが好ましい。例えば、ガラス基板、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルスルホン等の樹脂フィルム基板である。接続基板の接続電極は、透明電極であることが好ましい。例えば、インジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物等である。金属系の接続電極の場合は、金属電極に開口部を設けたダミー電極を複数個配し、その部分の接続バンプ部分のマイクロバブル観察により、接続基板に相対する接続バンプ面へのマイクロバブルの投影面積および、基板面側に接している投影面積を求めることができる。

本発明におけるマイクロバブルは、接続構造体の接続バンプと接続基板との間の固形物が存在しない空間である。本発明の接続構造体の接続バンプ部分に存在するマイクロバブルは、接続基板に相対する接続バンプ面への該マイクロバブルの投影面積が、接続基板に相対する接続バンプ面の面積に対して３〜６０％であることが好ましい。より好ましくは１０〜５０％である。接着信頼性の観点から３％以上であることが好ましく、接続信頼性の観点から６０％以下であることが好ましい。

接続バンプ部分のマイクロバブルの投影面積は、接続構造体の裏面より光学顕微鏡観察、あるいはレーザー顕微鏡観察等により測定することができる。具体的には、まず接続構造体の接続基板面側からレーザー顕微鏡で拡大した写真を撮影する。次に、任意の２０個の接続バンプを選定し、そのそれぞれの接続バンプ下のマイクロバブルについて投影面積を測定し、全体の平均値を求めて、投影面積とすることができる。投影面積の測定方法としては、画像処理ソフトを用いる等の公知の方法を用いることができる。

接着信頼性の観点から、マイクロバブルのうち、接続基板上の接続電極へ接触している部分は、マイクロバブルの投影面積の２０％未満であることが好ましい。接続基板へ接触している部分の面積は５％未満であることがより好ましい。本発明の接続構造体において、接続構造体の接続バンプ下の厚み方向に対して、マイクロバブルの存在している位置は、焦点方向の変位を測定できるレーザー顕微鏡により測定することができる。またこのとき同時に、マイクロバブルが接続基板面に接触して存在している部分を測定することもできる。前記レーザー顕微鏡を用いて焦点方向の変位を測定する場合、その変位測定分解能は０．１μｍ以下であることが好ましく、０．０１μｍ以下であることが特に好ましい。

本発明の接続構造体は、接続バンプと接続基板の間の樹脂厚みが該導電性粒子の平均粒径の１０〜６０％であることが好ましい。より好ましくは、該導電性粒子の平均粒径の２０〜５０％である。マイクロバブルを安定して保持するという観点から１０％以上が好ましく、接続安定性の観点から６０％以下が好ましい。
本発明の接続構造体の接続バンプへの導電性粒子食い込み量は、１〜４０％であることが好ましく、１０〜３０％であることがより好ましい。接続性の観点から１％以上が好ましく、接続信頼性の観点から４０％以下であることが好ましい。

本発明の接続構造体の製造方法は、好ましくは、少なくとも硬化剤、硬化性の絶縁性樹脂、導電性粒子を含む異方導電性接着剤により接続し、接続と同時にマイクロバブルを形成することが好ましい。マイクロバブルは接続時の加熱により異方導電性接着剤中に含まれる揮発分が気化することにより形成される。接続温度における異方導電性接着剤からの揮発分の揮発量が０．３〜２重量％であることが好ましく、０．５〜１重量％であることがより好ましい。マイクロバブルの発生量の観点から０．３重量％以上であることが好ましく、接続信頼性の観点から２重量％以下であることが好ましい。

揮発分は、単独あるいは混合物であっても差し支えないが、揮発分の沸点は、５０℃以上１３０℃以下であることが好ましく、より好ましくは、６０℃〜１２０℃の範囲である。
揮発分の例としては、芳香族系、脂肪族系、エステル系、ケトン系、アルコール系、水等を用いることができる。他の成分との反応性の観点から、芳香族系、脂肪族系、エステル系が好ましい。
揮発分の測定方法としては、該異方導電性接着剤を１００ｇ秤量し、接続温度に設定したオーブン中で３０分間加熱処理し、加熱処理後の重量測定値より、計算することができる。

本発明の接続構造体は、少なくとも熱硬化性の樹脂、硬化剤、導電性粒子を含む異方導電性接着剤を用いて、接続することが好ましい。異方導電性接着剤の接続後のガラス転移温度は８０℃以上かつ、接続温度の４０〜７０％であることが好ましい。より好ましくは、ガラス転移温度が９０℃以上で接続温度の５０〜６０％であることがより好ましい。ガラス転移温度は、接続信頼性の観点から、８０℃以上であり、接続温度の４０％以上であることが好ましい。この場合の接続温度とは、接続中の到達最高温度を意味している。

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、ＴＭＡ―５０熱機械分析装置（島津製作所製）を用いて昇温速度１０℃／分の条件で測定することができる。接続後のガラス転移温度測定用サンプルは、ホットプレート上にテフロン（登録商標）板をセットし、接続温度に加熱、維持し、そのテフロン（登録商標）板上に異方導電性接着剤を置き、同じ温度に加熱したテフロン（登録商標）コートした金属板を載せ、接続時間の間保持することにより、作製することができる。

本発明に用いる異方導電性接着剤を例示する。
該異方導電性接着剤に用いる硬化性の絶縁性樹脂としては、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂、光及び熱硬化性樹脂、電子線硬化性樹脂等を用いることができる。取り扱いの容易さから、熱硬化性の絶縁性樹脂を用いることが好ましい。熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、アクリル樹脂等を用いることができるが、エポキシ樹脂が特に好ましい。

エポキシ樹脂は、１分子中に２個以上のエポキシ基を有する化合物であり、グリシジルエーテル基、グリシジルエステル基、脂環式エポキシ基を有する化合物、分子内の二重結合をエポキシ化した化合物が好ましい。具体的には、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、ナフタレン型エポキシ樹脂、ノボラックフェノール型エポキシ樹脂あるいは、それらの変性エポキシ樹脂を用いることができる。

本発明に用いる異方導電性接着剤の硬化剤は、前記硬化性の絶縁性樹脂を硬化できるものであればよい。硬化性の絶縁性樹脂として、熱硬化性樹脂を用いる場合は、１００℃以上で熱硬化性樹脂と反応し、硬化できるものが好ましい。エポキシ樹脂の場合は、保存性の点から、潜在性硬化剤であることが好ましく、例えば、イミダゾール系硬化剤、カプセル型イミダゾール系硬化剤、カチオン系硬化剤、ラジカル系硬化剤、ルイス酸系硬化剤、アミンイミド系硬化剤、ポリアミン塩系硬化剤、ヒドラジド系硬化剤等を用いることができる。保存性、低温反応性の点から、カプセル型イミダゾール系硬化剤が好ましい。

本発明の異方導電性接着剤には、上記構成成分に添加剤を配合しても差し支えない。異方導電性接着剤と被着物との密着性を向上させるために、添加剤として、カップリング剤を配合することができる。該カップリング剤としては、シランカップリング剤、チタンカップリング剤、アルミカップリング剤等を用いることができるが、シランカップリング剤が好ましい。該シランカップリング剤としては、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−メルカプトトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、β−アミノエチル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−ウレイドプロピルトリメトキシシラン等を用いることができる。
該カップリング剤の配合量は硬化剤および硬化性の絶縁性樹脂を合わせた成分１００質量部に対して、０．０１質量部から１質量部が好ましい。密着性向上の観点から０．０１質量部以上が好ましく、信頼性の観点から１質量部以下が好ましい。

該異方導電性接着剤として異方導電性フィルムを用いる場合には、硬化剤及び硬化性の絶縁性樹脂以外に、熱可塑性樹脂等を配合しても構わない。熱可塑性樹脂を配合することにより、容易にシート状に形成することが出来る。この場合の配合量は、硬化剤及び硬化性の絶縁性樹脂を合わせた成分１００質量部に対して２００質量部以下であることが好ましく、１００質量部以下であることが特に好ましい。

本発明の硬化性の絶縁性樹脂に配合できる熱可塑性樹脂は、フェノキシ樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、アルキル化セルロース樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、スチレン樹脂、ウレタン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂等であり、それらから選ばれる１種または２種以上の樹脂を組み合わせても差し支えない。これらの樹脂の中、水酸基、カルボキシル基等の極性基を有する樹脂は、接着強度の点から好ましい。また、熱可塑性樹脂は、ガラス転移温度が８０℃以上３００℃以下である熱可塑性樹脂を１種以上含むことが好ましい。

また、本発明の接続構造体を製造する際、異方導電性フィルムを用いて熱圧着する場合は、多層の異方導電性フィルムを用いることが好ましく、接続基板側のフィルム状接着層がそれ以外のフィルム状接着層よりも接続時における流動性が低いことが好ましい。３層以上の多層の異方導電性フィルムを用いる場合、接続基板側とは、膜厚方向の各フィルム状接着層の相対的な位置が接続基板側に近いことを意味している。

接続バンプ下のマイクロバブル形成制御の観点から接続時における接着基板側のフィルム状接着層の流動性が低いことが好ましい。流動性の差は多層の場合、最も流動性の高い層に比べ、０．９倍〜０．０１倍であることが好ましく、０．７倍〜０．１倍であることがより好ましい。流動性の差は、各フィルム状接着層を同じ厚みに形成したそれぞれのフィルム（例えば２０μｍ）を用い、同じ面積の試料（例えば２ｍｍ角）をガラス板（例えば０．５ｍｍ厚み）に挟み込み、接続時と同じ温度、圧力、接続時間で加圧し、広がり面積の比を測定することにより算出することができる。
本発明における多層の異方導電性フィルムにおいては、接続基板側の流動性の低いフィルム状接着層は、最外層であっても、その更に外側にフィルム状接着層を形成しても構わない。

接続基板側の最外層には、少なくとも熱可塑性樹脂、及び硬化性樹脂からなるフィルム状接着層を形成することが好ましい。該硬化性樹脂は、該多層の異方導電性フィルムのいずれかに含まれる硬化剤により硬化することが好ましい。該最外層のフィルム状接着層の膜厚は、０．２μｍ〜２．０μｍであることが好ましく、０．４μｍ〜１．５μｍであることがより好ましく、０．５μｍ〜１．０μｍであることが更に好ましい。接続基板への貼り付け性の観点から０．２μｍ以上が好ましく、接続信頼性の観点から２．０μｍ以下であることが好ましい。
該最外層のフィルム状接着層は、公知の方法により形成することができる。具体的には、フィルム状セパレータ上に塗工して形成し、多層のフィルム状接着剤にラミネートする方法が好ましい。塗工方法としては、薄膜塗工に優れたグラビアコート法が好ましい。

異方導電性フィルム中の導電性粒子は、異方導電性フィルム中に分散配合することが好ましく、接続性と絶縁性を両立させるという観点から、接続基板側に偏在させることがより好ましく、単層で導電性粒子を配列配置させることが更に好ましい。多層の異方導電性フィルムの場合、相対的に流動性の低い接続基板側のフィルム状接着層内、あるいは、該フィルム状接着層の接続基板側に導電性粒子を偏在させることが好ましい。
単層で導電性粒子を配列する方法は、公知の方法も用いることができる。具体的には、国際公開第２００５／０５４３８８号公報、特開２００７−２１７５０３号公報記載の延伸を用いる導電性粒子配列方法を用いることが好ましい。

異方導電性フィルムの厚みは１０μｍ以上、３０μｍ以下であることが好ましく、１５μｍ以上２５μｍ以下であることがより好ましい。機械的接続強度の観点から１０μｍ以上が好ましく、接続時の粒子流動による接続粒子数減少を防止する観点から３０μｍ以下であることが好ましい。多層の異方導電性フィルムを用いる場合、相対的に流動性の低い接続フィルム側のフィルム状接着層の厚みは、その他の部分の厚みに比べ薄い方が好ましく、使用する導電性粒子の直径の０．１倍〜１．２倍であることが好ましく、０．２倍〜０．８倍であることがより好ましい。マイクロバブルの形成安定性の観点から、０．１倍以上が好ましく、接続抵抗の安定性の観点から、１．２倍以下であることが好ましい。

本発明における相対的に流動性の低いフィルム状接着層を有する多層の異方導電性フィルムの製造方法としては、公知の方法を用いることができる。例えば、フィルム状のセパレータ上に逐次塗工して積層する方法、セパレータ上に形成したフィルム状接着層をラミネートする方法を用いることができる。
導電性粒子は偏在させる場合、予め塗工液中に分散状態でセパレータ上に塗工する方法、セパレータ上に形成したフィルム状接着層を分散した導電性粒子にラミネートする方法、導電性粒子を配置仮固定した上に塗工する方法、あるいは、それらを組み合わせた方法により、導電性粒子を含むフィルム状接着層を形成し、前述の方法で積層させることが好ましい。

異方導電性フィルムを用いた接続構造体の製造方法について例示する。
まず、接続基板上に接続基板に相対する接続バンプ面を全て覆い、かつ、接続するＬＳＩチップの外形より大きい範囲に異方導電性フィルムを貼り付けすることが好ましい。異方導電性フィルムの接続基板面側の面を接続基板に載せ、加圧、加熱し、その後、セパレータを取り除く。このときの加熱温度は、異方導電性フィルム内の硬化剤と硬化性樹脂の反応が起こらない範囲、かつ、接続基板と異方導電性フィルムとの接着性が、セパレータと異方導電性フィルムの密着性より大きくなる範囲が好ましい。具体的には、３０℃〜９０℃の範囲が好ましく、４０℃〜８０℃の範囲が更に好ましい。

加圧圧力は、貼り付け温度において、異方導電性フィルムがセパレータよりはみ出し、セパレータ裏面に廻り込まない範囲が好ましい。具体的には、０．１ＭＰa〜１．０ＭＰaの範囲にあることが好ましく、０．２ＭＰａ〜０．８ＭＰａにあることが更に好ましい。このときの圧着時間は、硬化剤保持の観点から短時間であることが好ましく、具体的には、０．２秒〜５秒の範囲が好ましく、０．５秒〜３秒の範囲が更に好ましい。

ついで、接続基板の接続電極部と相対する接続バンプの位置合わせを行い、圧着して接続構造体を作製する。このときの、接続温度は、１３０℃〜２５０℃の範囲であることが好ましい。更に好ましくは、１８０℃〜２２０℃の範囲である。硬化物の熱的安定性の観点から１３０℃以上であることが好ましく、硬化物の残留応力の観点から２５０℃以下であることが好ましい。接続時の温度上昇は、接続温度に達するまでの時間が全体の圧着時間の５％〜２０％であることが好ましく、７％〜１５％であることが更に好ましい。粒子捕捉性の観点から５％以上であることが好ましく、硬化性の観点から２０％以下であることが好ましい。接続時の温度は、接続するチップ下に熱電対をセットし、接続中の温度測定することにより測定することができる。接続時間は、２秒〜２０秒の範囲にあることが好ましく、更に好ましくは、３秒〜１５秒の範囲である。硬化性の観点から２秒以上であることが好ましく、生産性の観点から２０秒以下であることが好ましい。加圧圧力は、接続バンプと接続基板の間の樹脂厚みが導電性粒子の平均粒径の１０％〜４０％の範囲になる加圧圧力であることが好ましい。

図１に本発明の接続構造体の概念図を示し、図２にＬＳＩチップの概念図を示す。
図１に示されるように、ＬＳＩチップ１と接続基板６とが異方導電性接着剤２によって接続される。ＬＳＩチップ１の接続バンプ３と接続基板６の接続電極５は導電性粒子７によって電気的に接続される。また、接続バンプ３と接続基板６上の接続電極５との間にはマイクロバブル４が存在している。

本発明の接続構造体を構成する電子回路部品としては、液晶ディスプレイ機器、プラズマディスプレイ機器、エレクトロルミネッセンスディスプレイ機器等の表示機器の配線板接続用途および、それら機器のＬＳＩ等の電子部品実装用途、その他の機器の配線基板接続部分、ＬＳＩ等の電子部品実装用途に使用することができる。上記表示機器の中でも、信頼性を必要とされるプラズマディスプレイ機器、エレクトロルミネッセンスディスプレイ機器に用いるのが好ましい。
次に、実施例および比較例によって本発明を説明する。

（接続構造体作製方法）
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１２μｍ間隔になるように横２８μｍ、縦７０μｍ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６．０μｍ内側に横１０μｍ、縦６０μｍの開口部を残す以外の部分に酸化ケイ素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。金バンプのビッカース硬度は、５０Ｈｖであった。

厚み０．７ｍｍの無アルカリガラス上に前記アルミ薄膜上の金バンプが隣接するアルミ薄膜上の金バンプと対になる位置関係で接続されるようにインジウムスズ酸化物膜（１５００Å）の接続パッド（横６８μｍ、縦１００μｍ）を形成する。２０個の金バンプが接続される毎に前記接続パッドにインジウムスズ酸化物薄膜の引き出し配線を形成する。（この引き出し配線が接続抵抗測定部分となる。）。また、別の辺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スズ酸化物膜（１５００Å）の接続パッド（横６８μｍ、縦１００μｍ）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スズ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スズ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する（この引き出し配線が絶縁抵抗測定部分となる。）

それぞれの引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、接続基板とする。前記接続基板上に、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の該導電性粒子の存在する側を仮張りし、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、所定の温度で１０秒間２．０ＭＰａ加圧圧着する。圧着後、前記引出し配線間（金バンプ２０個のデイジーチェイン）の抵抗値を四端子法の抵抗計で抵抗測定し、接続抵抗値とする。
また、対になった引き出し配線間の抵抗を測定し、絶縁抵抗値とする。

この抵抗試験基板を１０５℃、飽和湿度中（１．２気圧）に保持し、１時間保持し、取り出した後、２５℃、５０％相対湿度中で１時間放置後、接続基板面より接続バンプ下部分を観察し、接続基板面よりの剥離箇所数を測定し１時間後剥離個数とする。また、接続抵抗値を測定し１時間後接続抵抗値とする。測定後、同じ抵抗測定基板を、１０５℃、飽和湿度（１．２気圧）に２時間保持し、その後、同様にして剥離箇所数及び接続抵抗値を測定してそれぞれを３時間後剥離個数、３時間後接続抵抗値とする。
３時間後剥離個数／１時間剥離個数が１．１未満の場合は、接着信頼性○とし、１．１以上の場合は、接着信頼性×とする。
３時間後接続抵抗値が１時間接続抵抗値の１．５倍未満の場合は、接続信頼性○とし、１．５倍以上の場合は、接続信頼性×とする。

[実施例１]
フェノキシ樹脂（ガラス転移温度８４℃、重量平均分子量３２，０００）１００ｇ、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（エポキシ当量１９０、液状）６８ｇ、ビスフェノールＡ型固形エポキシ樹脂（エポキシ当量２，５５０、軟化点１４８℃）１４．６ｇ、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン１．７１ｇを酢酸エチルに溶解し、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℃、液状エポキシ樹脂の含有量は、１０質量％である。）８４ｇを前記固形分５０％溶液に配合分散させた。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２０分間送風乾燥し、膜厚１８μｍのフィルム状接着シートＡを得た。

フェノキシ樹脂（ガラス転移温度８４℃、重量平均分子量３２，０００）１００ｇ、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（エポキシ当量１９０、液状）６．７ｇ、ビスフェノールＡ型固形エポキシ樹脂（エポキシ当量２５５０、軟化点１４８℃）１６．７ｇ、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン０．８５ｇをメチルエチルケトンに溶解し、固形分３０％溶液とする。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、７０℃で２０分間送風乾燥し、膜厚１．５μｍのフィルム状接着シートＢを得た。

フェノキシ樹脂（ガラス転移温度８４℃、重量平均分子量４３，０００）１００ｇ、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（エポキシ当量１９０、液状）１００ｇ、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン０．３２ｇをメチルエチルケトンに溶解し、固形分２０％溶液とする。その後、剥離処理した厚さ５０μｍのポリエチレンテレフタレートフィルム上に塗布し、７０℃で２０分間送風乾燥し、膜厚０．５μｍのフィルム状接着シートＣを得た。

また、フィルム状接着シートＡ、Ｂに関して、膜厚が２０μｍであること以外は、それぞれフィルム状接着シートの作製方法と同様にして作製し、流動性測定用フィルムＡ、Ｂを得た。それぞれを２ｍｍ×２ｍｍの正方形に切り出し、０．５ｍｍ厚みのガラス板（１０ｍｍ×１０ｍｍ）に挟み込み、２００℃、１０秒間、２．０ＭＰａ条件で圧着した。圧着後の面積をそれぞれ測定し、フィルム状接着シートＡに対する面積比を計算したところ、フィルム状接着シートＡ：フィルム状接着シートＢ＝１：０．６であった。

前述のフィルム状接着層Ａとフィルム状接着層Ｂを５０℃、０．５ＭＰａの条件でラミネートし、その後、フィルム状接着層Ｂ側のポリエチレンテレフタレートフィルムを剥がし、フィルム状接着層の積層体を得た。
厚さ１００μｍの無延伸ポリプロピレンフィルム上に、粘着層として天然ゴム−メチルメタアクリレートのグラフト共重合体接着剤を２μｍの厚みを塗布したものに平均粒径４．０μｍの金めっきプラスチック粒子（コア粒子はポリメタクリレート樹脂粒子）をほぼ隙間無く単層塗布した。すなわち、該導電性粒子を該フィルム幅より大きい容器内に数層以上の厚みになるよう敷き詰めたものを用意し、該導電性粒子に対して粘着剤の塗布面を下向きにして押し付けて付着させ、その後過剰な粒子を不織布からなるスクレバーで掻き落とした。
この操作を２回繰り返すことにより、隙間無く単層塗布した導電性粒子付着フィルムを得た。

このフィルムを２軸延伸装置（東洋精機製Ｘ６Ｈ−Ｓ、パンタグラフ方式のコーナーストレッチ型の２軸延伸装置）を用いて縦横にそれぞれ１０個のチャックを用いて固定し１３０℃、１２０秒間予熱し、その後５％／秒の速度で２００％延伸して固定した。
この延伸フィルムに前記フィルム状接着層積層体のフィルム状接着層Ｂ面を７０℃、１ＭＰａでラミネートした、ラミネートした後、ポリプロピレンフィルムを剥離した。次いで、ポリプロピレンフィルムを剥離した面に、フィルム状接着シートＣを５０℃、０．６ＭＰａでラミネートして、異方導電性フィルムを得た。

このようにして得た異方導電性フィルムを用いて、２００℃の接続温度で前記接続構造体作製法と同様にして、圧着して接続構造体を得た。接続構造体の裏面より、接続バンプ部（２０箇所）をレーザー顕微鏡により観察し、マイクロバブルの投影面積を測定した。バンプ面積に対する２０箇所の平均マイクロバブル投影面積の比は、４７％であった。また、基板面に接しているマイクロバブルの投影面積の比は３％であった。

全く同様にして作製した接続構造体をダイヤモンドカッターで切断し、断面研磨したサンプルを走査型電子顕微鏡で観察し、接続バンプと接続基板の間の樹脂厚みを２０バンプ分測定し、平均樹脂厚みを算出した。平均樹脂厚みは、１．６μｍであり、導電性粒子の平均粒径の４０％であった。また、同様にして、接続バンプ部分への導電性粒子の平均食い込み量を算出したところ、０．３μｍであり、導電性粒子の平均粒径の７．５％であった。
接続温度における異方導電性接着剤の揮発分の測定は、該異方導電性フィルムのポリエチレンテレフタレートフィルムを剥離し、予め重量を測定してある厚さ０．７ｍｍのガラス板に１００ｇを秤量して密着させ、２００℃のオーブン中で３０分間加熱処理し、その後の重量変化を測定して行った。揮発分は、０．５％であった。

[実施例２]
フェノキシ樹脂（ガラス転移温度８４℃、重量平均分子量３２，０００）１００ｇ、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（エポキシ当量１９０、液状）７８ｇ、ビスフェノールＡ型固形エポキシ樹脂（エポキシ当量２，５５０、軟化点１４８℃）４．６ｇ、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン１．７１ｇ、を酢酸エチルに溶解し、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（液状エポキシ樹脂の含有量は、１０質量％、マイクロカプセルの平均粒径７μｍ、活性温度１２５℃）８４ｇ、前記固形分５０％溶液に配合分散させた。その後、厚さ５０μｍのポリエチレンテレフタレートフィルム状に塗布し、６０℃で２０分間送風乾燥し、膜厚１７μｍのフィルム状接着シートＤを得た。

フェノキシ樹脂（ガラス転移温度８４℃、重量平均分子量３２，０００）１００ｇ、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（エポキシ当量１９０、液状）１０．７ｇ、ビスフェノールＡ型固形エポキシ樹脂（エポキシ当量２５５０、軟化点１４８℃）１２．７ｇ、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン０．８５ｇをメチルエチルケトンに溶解し、固形分３０％溶液とする。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、７０℃で２０分間送風乾燥し、膜厚１．７μｍのフィルム状接着シートＥを得た。

また、フィルム状接着シートＤ、Ｅに関して、膜厚が２０μｍであること以外は、それぞれフィルム状接着シートの作製方法と同様にして作製し、流動性測定用フィルムＤ、Ｅを得た。それぞれを２ｍｍ×２ｍｍの正方形に切り出し、０．５ｍｍ厚みのガラス板（１０ｍｍ×１０ｍｍ）に挟み込み、２００℃、１０秒間、２．０ＭＰａ条件で圧着した。圧着後の面積をそれぞれ測定し、フィルム状接着シートＤに対する面積比を計算したところ、フィルム状接着シートＤ：フィルム状接着シートＥ＝１：０．８であった。
前述のフィルム状接着シートＡの代わりにフィルム状接着シートＤを用い、フィルム状接着シートＢの代わりにフィルム状接着シートＥを用いること以外は、実施例１と同様にして異方導電性接着シートを得た。

このようにして得た異方導電性フィルムを用いて、２００℃の接続温度で前記接続構造体作製法と同様にして、圧着して接続構造体を得た。接続構造体の裏面より、接続バンプ部（２０箇所）をレーザー顕微鏡により観察し、マイクロバブルの投影面積を測定した。バンプ面積に対する２０箇所の平均マイクロバブル投影面積の比は、１０％であった。また、基板面に接しているマイクロバブルの投影面積の比は１％であった。全く同様にして作製した接続構造体をダイヤモンドカッターで切断し、断面研磨したサンプルを走査型電子顕微鏡で観察し、接続バンプと接続基板の間の樹脂厚みを２０バンプ分測定し、平均樹脂厚みを算出した。平均樹脂厚みは、１．４μｍであり、導電性粒子の平均粒径の２５％であった。また、同様にして、接続バンプ部分への導電性粒子の平均食い込み量を算出したところ、０．４μｍであり、導電性粒子の平均粒径の１０．０％であった。
接続温度における異方導電性接着剤の揮発分の測定は、該異方導電性フィルムのポリエチレンテレフタレートフィルムを剥離し、予め重量を測定してある厚さ０．７ｍｍのガラス板に１００ｇを秤量して密着させ、２００℃のオーブン中で３０分間加熱処理し、その後の重量変化を測定して行った。揮発分は、０．６％であった。

[比較例１]
フェノキシ樹脂（ガラス転移温度８４℃、重量平均分子量３２，０００）１００ｇ、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（エポキシ当量１９０、液状）６８ｇ、ビスフェノールＡ型固形エポキシ樹脂（エポキシ当量２５５０、軟化点１４８℃）１４．６ｇ、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン１．７１ｇを酢酸エチルに溶解し、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℃）８４ｇ、平均粒径３．０μｍの金めっきプラスティック粒子（コア粒子はベンゾグアナミン樹脂粒子）８．０ｇ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、７０℃で２０分間送風乾燥し、膜厚２０μｍの異方導電性フィルムを得た。

実施例１と同様にして、揮発分を測定したところ、０．２％であった。
また、実施例１と同様にして、マイクロバブルの平均投影面積比を算出したところ１％であり、基板面に接しているマイクロバブルの投影面積の比は１００％であった。
また実施例１と同様にして、断面観察を行った。接続バンプと接続基板の間の樹脂厚みは、０．２μｍであり、導電性粒子の平均粒径の６．７％であった。接続バンプ部分への導電性粒子の平均食い込み量を算出したところ、２．３μｍであり、導電性粒子の平均粒径の７７％であった。
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、非常に優れた接着信頼性、接続信頼性を示す。

本発明の接続構造体は、高接続信頼性、高接着信頼性を示し、高信頼性の回路接続が求められる高精細なディスプレイ装置等の接続構造体として好適である。

本発明の接続構造体の構造を模式的に示す図である。 ＬＳＩチップの構造を示す概略図である。

符号の説明

１ ＬＳＩチップ
２ 異方導電性接着剤
３ 接続バンプ
４ マイクロバブル
５ 接続電極
６ 接続基板
７ 導電性粒子

Claims (9)

1. チップ外周部に接続バンプを配列したＬＳＩチップと接続基板とを、少なくとも硬化剤、硬化性の絶縁性樹脂、導電性粒子を含む異方導電性接着剤で接続した接続構造体において、接続バンプと接続基板上の接続電極との間にマイクロバブルを有し、接続基板に相対する接続バンプ面への該マイクロバブルの投影面積が、接続基板に相対する接続バンプ面の面積に対して３〜６０％であることを特徴とする接続構造体。
2. 前記マイクロバブルのうち、接続基板上の接続電極へ接触している部分は、マイクロバブルの投影面積の２０％未満であることを特徴とする請求項1記載の接続構造体。
3. 前記接続バンプと接続基板の間の樹脂厚みが該導電性粒子の平均粒径の１０〜６０％であることを特徴とする請求項１又は２に記載の接続構造体。
4. 前記接続バンプのビッカース硬度が３０〜１００Ｈｖであり、該導電性粒子の該接続バンプへの食い込み量が、平均粒径の１〜４０％であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の接続構造体。
5. 前記導電性粒子の平均粒径が２〜１０μｍであり、貴金属被覆された樹脂粒子、及び金属被覆された樹脂粒子からなる群より選ばれる少なくとも一種の導電性粒子であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の接続構造体。
6. チップ外周部に接続バンプを配列したＬＳＩチップと接続電極を有する接続基板との間に、少なくとも硬化剤、硬化性の絶縁性樹脂、導電性粒子を含む異方導電性接着剤を介在させて、該ＬＳＩチップと接続基板とを接続し、同時にマイクロバブルを形成することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の接続構造体の製造方法。
7. 前記硬化性の絶縁性樹脂が熱硬化性樹脂であり、接続温度における異方導電性接着剤からの揮発分の揮発量が０．３〜２重量％であることを特徴とする請求項６記載の接続構造体の製造方法。
8. 前記異方導電性接着剤が多層構造を有するフィルム状接着剤であり、接続時における流動性が、該ＬＳＩチップ側のフィルム状接着層の接続時における流動性よりも低いフィルム状接着層が接続基板面側に少なくとも１層あることを特徴とする請求項６又は７に記載の接続構造体の製造方法。
9. 前記異方導電性接着剤が多層構造を有するフィルム状接着剤であり、接続基板側の最外層に少なくとも熱可塑性樹脂および硬化性樹脂よりなる厚み０．２μｍ〜２．０μｍのフィルム状接着層を有することを特徴とする請求項８に記載の接続構造体の製造方法。

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