JP3966686B2 - 接続材料 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フレキシブル回路基板とベアＩＣチップとを接続するための接続材料であって、ショルダータッチ現象を実質的に生じさせない接続材料に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示素子モジュールを製造する場合に、ドライバＩＣをテープ状基板に搭載したテープキャリアパッケージ（ＴＣＰ）が従来使用されていたが、配線の狭ピッチ化に対応できるようにすると共に液晶表示素子モジュールへの組み込みの際の加工操作を容易化できるようにするために、ＴＣＰ用のテープ状基板よりも更に薄いフィルム状のフレキシブル回路基板の導体パターンに、ベアＩＣチップをフェイスダウン式に直接実装すること（CHIP ON FILM (ＣＯＦ)）が行われるようになっている。
【０００３】
このようなＣＯＦ接続においては、図３に示すように、絶縁性フィルム１とその上に形成された導体パターン２とからなるフィルム状のフレキシブル回路基板３の当該導体パターン２に対し、ベアＩＣチップ４のバンプ５を位置合わせし、両者の間に、熱硬化性接着フィルム中に異方性導電接続用導電粒子を分散させてなる異方性導電フィルム６を挟持させて熱圧着することが行われている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、異方性導電フィルム６を用いてベアＩＣチップ４を接続すると、フィルム状のフレキシブル回路基板３の絶縁性フィルム１が接続後に熱収縮し、図４に示すように、ベアＩＣチップ４の外側に位置するフレキシブル回路基板３がベアＩＣチップ４側に反るという現象が生ずる。従来は、ベアＩＣチップ４のバンプ高さが２０μｍ程度あるために、ベアＩＣチップ４とフレキシブル回路基板３の導体パターン２とが接触することがなかった。
【０００５】
しかしながら、ＩＣチップの配線ルールが更に微細化するにつれ、端子数が増加し、端子の狭ピッチ化がますます進行し、ベアＩＣチップのバンプ径が小さくなると共に、バンプ高さも従来の半分程度に非常に低くなってきているため、図５に示すように、ベアＩＣチップ４とフレキシブル回路基板３の導体パターン２とが接触する場合が生ずる。ベアＩＣチップ４の下面にはパッシべーション膜７が形成されているので接触してもショートすることはないが、ウエハからベアＩＣチップ４を切り出すために設けられるスクライブライン部分８にはパッシべーション膜７を形成できないために、特に、ベアＩＣチップ４のショルダーエッジ部９でショートしてしまう場合（ショルダータッチ現象）があり、隣接する導体パターン２の絶縁抵抗値が大きく低下するという問題がある。
【０００６】
本発明は、フレキシブル回路基板とベアＩＣチップとを接続する際に、ショルダータッチ現象を生じさせない接続材料を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、フィルム状のフレキシブル回路基板とベアＩＣチップとを接続するための接続材料の中に、鱗片状又は繊維状の絶縁性フィラーを配合することにより、本発明の目的を達成できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【０００８】
即ち、本発明は、フレキシブル回路基板とベアＩＣチップとを接続するための接続材料であって、絶縁性接着剤とその中に分散された鱗片状の絶縁性フィラーであるマイカとを含み、該マイカの厚み（ｔ）が１μｍ以上３μｍ以下であり且つ平面を円に近似したときの直径（Φ）が３５μｍ以上６０μｍ以下であり、Φ／ｔの比が２０以上であり、接続材料中に該マイカ以外の成分１００重量部に対し該マイカを２０〜９０重量部の割合で含有する接続材料、及び
異方性導電接続用導電粒子
を含有し、該接続材料１００重量部に対して異方性導電接続用導電粒子を１〜２０重量部含有する異方性導電接続材料を提供する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００１０】
本発明の接続材料は、フレキシブル回路基板とベアＩＣチップとを接続するためのものであって、絶縁性接着剤中に鱗片状又は繊維状の絶縁性フィラーが分散したものである。鱗片状又は繊維状の絶縁性フィラー１０は、図１に示すように、ベアＩＣチップ４のショルダーエッジ部９と、フレキシブル回路基板３の導体パターン２との間に挟まれたときに、押し出されることなくその場に止まり易いので、両者の直接的な接触（ショルダータッチ現象）を防止することができる。なお、球状の絶縁性フィラーの場合には、それらの間に挟まれたときに非常に移動し易いので、ショルダータッチ現象を防止することができない。
【００１１】
本発明で使用する鱗片状又は繊維状の絶縁性フィラー１０としては、ベアＩＣチップ４のショルダーエッジ部９とフレキシブル回路基板３の導体パターン２との間に押し出されることなく挟まれ易くするために、アスペクト比が好ましくは少なくとも２０以上、より好ましくは３０以上のものを使用する。ここで、アスペクト比は、鱗片状絶縁性フィラーの場合には、図２（ａ）に示すように、厚みをｔとし、平面の大きさ（平面を円に近似したときの直径に相当）をΦとしたときに、Φ／ｔで定義される比であり、一方、繊維状絶縁性フィラーの場合には、図２（ｂ）に示すように、径をｈとし、長さをＬとしたときに、Ｌ／ｈで定義される比である。
【００１２】
また、アスペクト比を２０以上とすることを前提として、接続材料に異方性接続用導電粒子を配合した場合に、その導電粒子による電気的接続を阻害して不具合が発生しないようにするために、鱗片状絶縁性フィラーの厚み（ｔ）は３μｍ以下が好ましく、平面の大きさ（Φ）は６０μｍ以下とすることが好ましい。また、繊維状絶縁性フィラーの径（ｈ）は１μｍ以下が好ましく、長さ（Ｌ）は２０μｍ以下とすることが好ましい。
【００１３】
以上説明したような鱗片状絶縁性フィラーの具体例としては、マイカ、タルク、ベントナイト等を挙げることができ、中でも充填性、電気絶縁性の点でマイカが好ましい。また、繊維状絶縁性フィラーの具体例としては、チタン酸カリウムウィスカ、ガラス繊維、ホウ酸アルミニウムウィスカ、アラミド繊維、炭化ケイ素ウィスカ等を挙げることができ、中でも入手容易性、配合物の物性の点でチタン酸カリウムウィスカが好ましい。
【００１４】
本発明の接続材料中の絶縁性フィラーの配合量は、少なすぎるとショルダータッチ現象の防止効果が十分でなく、多すぎると電気的接続の妨げとなるので、絶縁性接着剤等の絶縁性フィラー以外の成分１００重量部に対して絶縁性フィラーを好ましくは５〜９５重量部、より好ましくは２０〜９０重量部である。
【００１５】
本発明の接続材料に使用する絶縁性接着剤としては、従来よりフレキシブル回路基板とベアＩＣチップとを接続するために用いられている絶縁性接着剤を使用することができる。そのような絶縁性接着剤は、種々の熱硬化性樹脂、例えば、ｍアクリル酸エステル重合体、エチレン−アクリル酸エステル共重合体、エチレン−アクリル酸共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリエチレン、エチレン−プロピレン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、スチレン−ブタジエンブロック共重合体、スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体、カルボキシル化スチレン−エチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体、エポキシ化スチレン−エチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体、スチレン−イソプレンブロック共重合体、ポリブタジエン、エチレン−スチレン−ブチレンブロック共重合体、ポリビニルブチラール、ポリビニルホルマール、フェノキシ樹脂、ポリエステル、ポリウレタン、ポリアミド、ポリビニルアセタール、ポリビニルエーテル、ポリサルフォン、ＮＢＲ、ＳＢＲ、クロロプレンゴム、シアネートエステル重合体、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂等から構成することができる。あるいは光硬化性樹脂も使用することができる。これらは単独であるいは２種以上併用して用いることもでき、必要に応じて硬化剤や硬化触媒も使用することができる。
【００１６】
また、本発明の接続材料には、通常の添加剤、例えば粘着付与剤、老化防止剤、分散剤等を必要に応じて配合することができる。粘着付与剤としては、テルペン樹脂、テルペンフェノール樹脂、ロジン類、キシレン樹脂、アルキルフェノール樹脂、ジシクロペンタジエン樹脂、クロマン樹脂、芳香族系石油樹脂等が挙げられる。老化防止剤としては、アルキルフェノール類、メルカプト類、ホスファイト類、アミン類が挙げられる。また、分散剤としては、ノニオン系、カチオン系、アニオン系、両性の界面活性剤が挙げられる。
【００１７】
本発明の接続材料を異方性接続材料として機能させる場合には、異方性接続用導電粒子を含有させる。このような異方性接続用導電粒子としては、従来より異方性導電接続の際に使用されているものを利用でき、例えば、金、ニッケル、半田などの金属粒子、樹脂ポリマー核を金属メッキ被覆した粒子や更に金属メッキの表面を絶縁被覆した粒子等を使用することができる。これらの導電性粒子の粒径は、適宜選択することができる。
【００１８】
なお、このような異方性接続用導電粒子の配合量は、少なすぎると確実な導通が確保しにくくなり、多すぎると粒子同士が接触して異方性接続が困難になることも予想されるので、異方性導電接続用導電粒子を配合する前の接続材料１００重量部に対して、異方性導電接続用導電粒子を１〜２０重量部、好ましくは３〜１２重量部とする。
【００１９】
本発明の接続材料は、絶縁性接着剤中に鱗片状又は繊維状絶縁性フィラーを常法により分散させることにより製造することができる。また、更に、異方性接続用導電粒子も分散させることにより、異方性導電接続材料を製造することができる。これらの接続材料の使用形態としては、必要に応じて、フィルムとして、ペーストとして、あるいは高粘性液体として使用することができる。
【００２０】
本発明の接続材料又は異方性導電接続材料を用いて、フレキシブル回路基板とベアＩＣチップとを接続して得られる接続構造体は、ショルダータッチ現象が防止された、接続信頼性の高いものとなる。ここで、フレキシブル回路基板とベアＩＣチップとしては、従来のフレキシブル回路基板とベアＩＣチップと同様のものを使用することができるが、特にバンプ高さが低いベアＩＣチップや配線ピッチが狭いフレキシブル回路基板も使用することができる。
【００２１】
【実施例】
以下、本発明を実施例により具体的に説明する。なお、実施例１〜３は導電製粒子と鱗片状絶縁フィラーであるマイカとを含む本発明の異方性導電接続材料の例であり、実施例４〜６は、マイカに代えて繊維状フィラーを使用した参考例に相当し、実施例７は、導電性粒子を使用しない絶縁性接続材料の例である。
【００２２】
実施例１〜７及び比較例１〜４
表１に示す配合成分を、トルエン３０重量部中で常法により均一に混合し、得られた混合物を、シリコーン処理を施したポリエチレンテレフタレートフィルムに乾燥厚が３０μｍとなるように塗工し、乾燥することにより異方性導電接続フィルムを作製した。
【００２３】
作製した異方性導電接続フィルムを、バンプピッチが８５μｍのＩＣチップ（チップサイズ６．３ｍｍ角；メッキバンプサイズ４５×４５μｍ、バンプ間隔４０μｍ、バンプ高さ１０μｍ）と、１２μｍ厚の銅パターン端子（Ｎｉ／Ａｕメッキあり）が設けられた２５μｍ厚のポリイミド絶縁フィルム上との間に位置合わせをして挟み込み、１９０℃の温度、１６０Ｎの圧力で１０秒間圧着し、接続構造体を得た。得られた接続構造体について、４端子法により銅パターン端子の初期接触抵抗値とＩＣチップと銅パターン端子との間の絶縁抵抗値とを判定した。得られた結果を表２に示す。
【００２４】
なお、初期接触抵抗は低い程好ましく、実用的には１００ｍΩ以下であることが望まれる。また、絶縁抵抗値は高いほど好ましく、実用的には１×１０6Ω以上であることが望まれる。
【００２５】
【表１】
Figure 0003966686
【００２６】
【表２】
Figure 0003966686
【００２７】
表２から分かるように、鱗片状又は繊維状絶縁性フィラーを含有する実施例１〜７の接続材料は、初期接触抵抗及び絶縁抵抗の双方の値とも実用上好ましいものであった。
【００２８】
しかし、鱗片状又は繊維状絶縁性フィラーを含有せず、球状絶縁性フィラーを含有する比較例１〜４の接続材料は、初期接触抵抗に関しては問題がないが、絶縁抵抗については１×１０6Ωを下回っており、ショルダータッチ現象が十分に防止できていないことが分かる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明の接続材料によれば、フレキシブル回路基板とベアＩＣチップとを接続する際に、ショルダータッチ現象を生じさせないように接続することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の接続材料を用いて接続されたベアＩＣチップとフレキシブル回路基板とのショルダーエッジ部の部分拡大図である。
【図２】本発明において使用する鱗片状絶縁性フィラーの斜視図（ａ）と繊維状絶縁性フィラーの斜視図（ｂ）である。
【図３】従来のＣＯＦ接続の説明図である。
【図４】従来のＣＯＦ接続の欠点の説明図である
【図５】従来のＣＯＦ接続の欠点の説明図である
【符号の説明】
１ 絶縁性フィルム、２ 導体パターン、３ フレキシブル回路基板、４ ベアＩＣチップ、５ バンプ、６ 異方性導電フィルム、７ パッシべーション膜、８ スクライブライン部分、９ ショルダーエッジ部、１０ 絶縁性フィラー

Claims (2)

  1. フレキシブル回路基板とベアＩＣチップとを接続するための接続材料であって、絶縁性接着剤とその中に分散された鱗片状の絶縁性フィラーであるマイカとを含み、該マイカの厚み（ｔ）が１μｍ以上３μｍ以下であり且つ平面を円に近似したときの直径（Φ）が３５μｍ以上６０μｍ以下であり、Φ／ｔの比が２０以上であり、接続材料中に該マイカ以外の成分１００重量部に対し該マイカを２０〜９０重量部の割合で含有する接続材料、及び
    異方性導電接続用導電粒子
    を含有し、該接続材料１００重量部に対して異方性導電接続用導電粒子を１〜２０重量部含有する異方性導電接続材料。
  2. 請求項１の異方性導電接続材料で、フレキシブル回路基板とベアＩＣチップとが接続されている接続構造体。
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