JP3982444B2

JP3982444B2 - 異方性導電接着材

Info

Publication number: JP3982444B2
Application number: JP2003103505A
Authority: JP
Inventors: 元秀武市; 幸男山田; 保博須賀
Original assignee: Sony Chemical and Information Device Corp
Current assignee: Dexerials Corp
Priority date: 2003-04-07
Filing date: 2003-04-07
Publication date: 2007-09-26
Anticipated expiration: 2018-05-19
Also published as: JP2004006793A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数種のＩＣチップを異方性導電膜を用いて基板に実装するにあたり、各々のＩＣチップを最適のスペックでかつ簡便に実装できるようにする異方性導電接着材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、情報端末機器を中心として、高機能化、軽量化、薄型化、小型化の市場ニーズが高まっているのに伴い、ベアチップを直接的にプリント配線板その他の基板に実装する方法が種々検討されている。
【０００３】
その一つとして、熱硬化型接着剤中に導電性粒子を分散した異方性導電接着剤をフィルム状に成形した異方性導電膜（ＡＣＦ）や、異方性導電接着剤を液状に調製した異方性導電ペースト（ＡＣＰ）を用いる方法がある。このうち異方性導電膜の製品形態は、通常、図５に示した異方性導電接着材１のように、ベースフィルム２上に異方性導電膜３をベタで積層し、それをリールに巻いたものとなっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の異方性導電膜３からなる異方性導電接着材１を用いて形状の異なる数種のＩＣチップを同一基板に実装する場合、異方性導電膜３の膜厚、導電性粒子濃度等に関し、各々のＩＣチップに適合したスペックの異方性導電膜３ごとに異方性導電接着材１を用意しなくてはならないので、結果的に数種類の異方性導電接着材１を用意しなくてはならず、タクトタイムが長くなる。さらに、高価なＡＣＦ貼付装置が何台も必要となり、設備投資上の負担も大きくなる。
【０００５】
一方、異方性導電ペーストを用いてＩＣチップを基板に実装する場合、市販のディスペンサーを用いて異方性導電ペーストを基板の所定の部位に所定の厚さに塗布することができるので、設備的には上述の異方性導電膜を使用する場合に比して有利である。
【０００６】
しかしながら、異方性導電ペーストは液状であるために長期の保存期間中に導電性粒子が沈降するという問題があり、粘度管理も容易でない。また、溶剤の揮散による作業環境の悪化も問題となる。さらに、塗布量を一定にコントロールすることが難しいという問題もある。
【０００７】
また、異方性導電膜あるいは異方性導電ペーストのいずれを使用する場合においても、ＩＣチップを実装する基板に他のチップ部品も実装するときには、基板に異方性導電膜を転着した後、あるいは異方性導電ペーストを塗布した後は、ソルダーペーストの印刷が困難となるため、他のチップ部品の実装後に異方性導電膜の転着あるいは異方性導電ペーストの塗布を行わなくてはならない。しかしながら、このような異方性導電膜の転着あるいは異方性導電ペーストの塗布は、近年の実装エリアの縮小傾向に伴い次第に困難となっている。
【０００８】
本発明は、以上のような従来の異方性導電膜あるいは異方性導電ペーストがかかえる問題に対し、異方性導電膜からなる異方性導電接着材を用いて複数種のＩＣチップを基板に実装する場合に、各ＩＣチップをそれぞれ最適のスペックの異方性導電膜を用いてかつ簡便に短時間に実装できるようにすること、さらに、ＩＣチップ以外のチップ部品をソルダーペーストを用いて基板に実装する場合に、ＩＣチップもそれ以外のチップ部品もいずれも効率よく実装できるようにすることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため、本発明は、絶縁性接着剤中に導電性粒子が分散してなる異方性導電膜のパターンが、ベースフィルム上に、複数箇所に互いに離隔的に設けられており、該異方性導電膜が室温でタック性を有さないことを特徴とする異方性導電接着材を提供する。特に、異方性導電膜のパターンとして、形状、大きさ又は厚みの異なる複数種のパターンが設けられている態様や、絶縁性接着剤の種類もしくは粘度、導電性粒子の種類、粒径もしくは濃度の少なくとも一つが異なるパターンが設けられている態様を提供し、また、異方性導電膜のパターンが、ベースフィルム上で基板のＩＣチップの実装位置に対応した箇所に設けられている態様を提供する。
【００１０】
また、基板上のＩＣチップの接続部に、上述の異方性導電接着材から異方性導電膜をラミネート方式で転着し、そこにＩＣチップを実装するＩＣチップの実装方法を提供する。
【００１１】
本発明の異方性導電接着材は、異方性導電膜のパターンがベースフィルム上で互いに離隔的に形成されているので、各パターンを所定の形状、大きさ、厚みに形成することができる。また、各パターンを構成する絶縁性接着剤の種類、粘度、導電性粒子の種類、粒径、濃度等も適宜設定することができる。さらに、ベースフィルム上の異方性導電膜のパターンを、基板のＩＣチップの実装位置に対応した箇所に設けることも可能となる。したがって、一個のリールとなる単一の異方性導電接着材を使用するにも関わらず、形状の異なる数種のＩＣチップのそれぞれを、最適のスペックの異方性導電膜を用いて効率よく基板に実装することが可能となる。
【００１２】
また、異方性導電膜の室温でのタック性をなくすことにより、異方性導電膜を基板に転着した後、ソルダーペーストを印刷することが可能となる。したがって、ＩＣチップとそれ以外のチップ部品の双方を基板に実装する場合に、従前の、まず基板にソルダーペーストを印刷して他のチップ部品を実装し、次いで、異方性導電膜を基板に転着してＩＣチップを実装しなくてはならないという工程上の制約が解消する。よって、基板に異方性導電膜を転着し、次いでソルダーペーストを印刷し、その後、ＩＣチップを実装し、さらに他のチップ部品を搭載し、リフローすることにより他の部品を実装することが可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の異方性導電接着材を、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、各図中、同一符号は同一又は同等の構成要素を表している。
【００１４】
図１は、本発明の異方性導電接着材の一態様の平面図（同図（ａ））及び断面図（同図（ｂ））である。同図のように、本発明の異方性導電接着材１０は、層構成としては、図５に示した従来の異方性導電接着材１と同様に、ベースフィルム２に異方性導電膜のパターン３ｐが積層された構成となっている。
【００１５】
ここで、ベースフィルム２としては、異方性導電膜のキャリアテープとして機能し、異方性導電膜の基板への転着を阻害しない限り、その形成材料や厚み等に特に制限はない。例えば、ポリテトラフルオロエチレン、剥離処理が施されたＰＥＴフィルム等を使用することができる。
【００１６】
異方性導電膜のパターン３ｐは、絶縁性接着剤中に導電性粒子を分散させた異方性導電接着剤をフィルム状に成形した異方性導電膜からなり、特に、この図１の異方性導電接着材１０では、平面形状、大きさ及び厚みの異なる３種の異方性導電膜のパターン３ｐ（３ｐ-a、３ｐ-b、３ｐ-c）が、ベースフィルム２上で互いに離隔的に多数設けられている。このように、平面形状、大きさ及び厚みの異なる異方性導電膜のパターン３ｐ（３ｐ-a、３ｐ-b、３ｐ-c）を単一の異方性導電接着材１０に設けることにより、基板に実装する当該ＩＣチップに適した異方性導電膜を一つの異方性導電接着材１０から適宜選択することができる。したがって、当該ＩＣチップの実装に適したスペックの異方性導電膜ごとに異方性導電接着材のリールを用意することが不要となり、高価なＡＣＦ貼付装置も異方性導電膜に対応した異方性導電接着材ごとに設置することが不要となる。
【００１７】
この異方性導電膜のパターン３ｐ（３ｐ-a、３ｐ-b、３ｐ-c）を形成する絶縁性接着剤や導電性粒子それ自体は、公知の異方性導電膜と同様とすることができる。
【００１８】
例えば、絶縁性接着剤としては、種々の熱硬化性接着剤や熱可塑性接着剤を使用することができる。ＩＣチップ実装後の信頼性の点からは、エポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂、アクリレート系樹脂、ＢＴレジン樹脂等の熱硬化性接着剤を使用することが好ましい。なお、これら樹脂成分から絶縁性接着剤を調製する場合に、単一種の樹脂成分を使用してもよく、複数種を混合して使用してもよい。
【００１９】
また、絶縁性接着剤から異方性導電膜を形成するに際しては、得られた異方性導電膜が室温においてタック性のないようにすることが好ましい。ここで、異方性導電膜にタック性がないとは、ＪＩＳＺ０２３７ボールタック法において、１／１０インチのボールが止まらない状態をいう。これにより、ＩＣチップの実装のために異方性導電膜を基板に転着した後に、その基板に他のチップ部品を実装するためのソルダーペーストを印刷することが可能となる。したがって、ＩＣチップと他のチップ部品とを効率よく実装することが可能となる。
【００２０】
異方性導電膜が室温においてタック性をもたないように異方性導電膜を形成するためには、室温において固形でその軟化点が５０℃となるように樹脂成分を配合し、これを有機溶剤に溶解し、最終的に溶剤を乾燥させることにより得ることができる。
【００２１】
一方、導電性粒子としては、例えば、Ｎｉ、Ａｇ、Ｃｕ又はこれらの合金等からなる金属粉、球状樹脂粒子の表面に金属メッキを施したもの等、電気的良導体からなる粒子を種々使用することができる。このような電気的良導体からなる粒子上に絶縁被膜を形成した粒子も使用することができる。また、導電性粒子の粒径は、０．２〜２０μｍとすることが好ましい。
【００２２】
以上の絶縁性接着剤と導電性粒子とを常法にしたがって混合することにより異方性導電性接着剤を調製でき、得られた異方性導電接着剤をスクリーン印刷等でベースフィルム２上に所定のパターンに印刷することにより、複数箇所に離隔的に異方性導電膜のパターン３ｐが形成されている本発明の異方性導電接着材１０を得ることができる。また、この印刷工程で重ね刷りすることにより、各異方性導電膜のパターン３ｐ（３ｐ-a、３ｐ-b、３ｐ-c）を所定の厚みに形成することができる。
【００２３】
さらに、このベースフィルム２上への印刷工程において、絶縁性接着剤の種類や粘度、導電性粒子の種類、粒径、濃度等が異なる異方性導電接着剤を使用して、それぞれの異方性導電接着剤から異方性導電膜のパターンを形成することにより、同一ベースフィルム２上に接着性能、電気的接続性能等が異なる異方性導電膜のパターン３ｐを形成することができる。
【００２４】
また、異方性導電膜のパターン３ｐをベースフィルム２上に形成するに際しては、ベースフィルム２上の各パターンの配置をＩＣチップの基板への実装位置に対応させることが好ましい。これにより、後述するようにラミネータを用いて異方性導電接着材から異方性導電膜のパターン３ｐを基板の所定の部位に極めて効率よく、簡便に転着させることが可能となる。
【００２５】
さらに、図２に示したように、上述のパターン３ｐ以外のベースフィルム２上の領域には、導電性粒子を含有しない絶縁性接着材層４を形成してもよい。これによりＩＣチップ以外の部品の仮固定等に使用できる接着剤層を同時に形成することができる。
【００２６】
本発明の異方性導電接着材を用いたＩＣチップの実装方法としては、本発明の異方性導電接着材から異方性導電膜のパターンを基板へラミネート方式で転着させ、その転着部位に常法によりＩＣチップを実装することが好ましい。より具体的には、例えば、異方性導電接着材が、その異方性導電膜のパターンが基板上のＩＣチップの実装位置に対応して形成されたものである場合、図３に示したように、リール２０に巻いた異方性導電接着材１０からその異方性導電接着材１０を巻き出し、異方性導電膜のパターン３ｐ側の面を基板３０の実装面と合わせ、ラミネータ２３で加熱加圧する。次いで、ベースフィルム２をリール２１に巻き取る。これにより、極めて簡便に異方性導電膜のパターン３ｐを基板３０の所定の部位に転着させることができる。その後、異方性導電膜のパターン３ｐの転着部位にＩＣチップを載せ、さらに加熱加圧することによりＩＣチップを基板３０に実装する。なお、この場合の加熱圧着条件は、従来の異方性導電膜を使用してＩＣチップを実装する場合と同様とすることができる。
【００２７】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。
【００２８】
実施例１、２
(1)異方性導電接着材の作製
次の表１の成分をジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテートに溶解（導電性粒子は分散）し、ペースト状とした。これを剥離処理を施したＰＥＴフィルム上にスクリーン印刷法で印刷し、８０℃で５分間乾燥することにより、７ｍｍ角で厚さ４０μｍの異方性導電膜のパターンを有する異方性導電接着材を形成した。
【００２９】
【表１】

【００３０】
(2)ＩＣチップの実装
６．３ｍｍ角のペリフェラル配列の突起電極を有するＩＣチップを実装するために作製された配線パターンを有するガラスエポキシ基板のＩＣチップ実装エリアに、上述の(1)で得た異方性導電接着材を８０℃、３ｋｇｆ／ｃｍ²・５ｓｅｃの条件で加熱加圧し、その後ベースフィルムを剥離することにより異方性導電膜のパターンをガラスエポキシ基板上に転着した。
【００３１】
このガラスエポキシ基板上に転着した異方性導電膜は、室温においてタック性を有していなかった。このことを確認するために、ソルダーペースト印刷用の版を、ガラスエポキシ基板上に転着した異方性導電膜上に置き、印圧２ｋｇｆ／ｃｍ² の条件でスキージを走らせたが、版への異方性導電膜の転着あるいは異方性導電膜のパターンの変形等は観察されなかった。
【００３２】
さらにその後、ＩＣチップを１８０℃、２０ｓｅｃ、４ｋｇ（プレス推力）の条件で異方性導電膜のパターンに接続した。その結果、接続後の抵抗値は、実施例１が１０ｍΩ、実施例２が８ｍΩであり、異常はなかった。
【００３３】
実施例３
図４に示したように、ベースフィルム２上に５つの異方性導電膜のパターン３ｐａ、３ｐｂ、３ｐｃ、３ｐｄ及び３ｐｅをスクリーン印刷により形成した。この場合、各異方性導電膜のパターンの組成は、表２に示したように、実施例１又は実施例２のいずれかと同様とし、その面積及び厚みは同表に示すものした。
【００３４】
【表２】

【００３５】
各異方性導電膜のパターン３ｐａ、３ｐｂ、３ｐｃ、３ｐｄ及び３ｐｅを、それぞれのパターンの対応する位置にＩＣチップ接続用の配線パターンが形成されている基板に転着し、それぞれの転着位置に表３の仕様のテスト用ＩＣチップを、実施例１と同様の接続条件で接続した。
【００３６】
その結果、接続後の抵抗は、８〜１５ｍΩで安定していた。
【００３７】
【表３】

【００３８】
【発明の効果】
本発明によれば、形状の異なる数種のＩＣチップを同一基板に実装する場合に、各々のＩＣチップに適合したスペックの異方性導電膜を単一の異方性導電接着材から基板に転着させることができるので、実装のタクトタイムを短縮させることが可能となる。特に、ベースフィルム上の異方性導電膜のパターンを、基板のＩＣチップの実装位置に対応させることにより、異方性導電膜のパターンを基板へ一括で極めて簡便に転着させることが可能となる。したがって、実装する当該ＩＣチップの大きさ等に合った異方性導電膜ごとにリールを複数種そろえることが不要となり、また、異方性導電膜を基板に転着させるための高価なＡＣＦ貼付装置も複数台そろえることが不要となる。
【００３９】
さらに、本発明の異方性導電接着材において、異方性導電膜の室温でのタック性をなくした態様によれば、異方性導電膜のパターンを基板に転着させた後、他のチップ部品を実装するためのソルダーペーストをスクリーン印刷法により塗布することができるので、ＩＣチップと他のチップ部品とを効率よくコンパクトに実装することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の異方性導電接着材の平面図（同図（ａ））及び断面図（同図（ｂ））である。
【図２】本発明の他の態様の異方性導電接着材の断面図である。
【図３】異方性導電接着材から異方性導電膜のパターンを基板に転着させる方法の説明図である。
【図４】本発明の異方性導電接着材の平面図である。
【図５】従来の異方性導電膜からなる接着材の断面図である。
【符号の説明】
１従来の異方性導電接着材
２ベースフィルム
３異方性導電膜
３ｐ異方性導電膜のパターン
３ｐ-a、３ｐ-b、３ｐ-c 異方性導電膜のパターン
３ｐａ、３ｐｂ、３ｐｃ、３ｐｄ、３ｐｅ
４絶縁性接着剤層
１０本発明の異方性導電接着材
２０リール
２１リール
２３ラミネータ
３０基板

Claims

絶縁性接着剤中に導電性粒子が分散してなる異方性導電膜の厚みの異なる複数種のパターンが、ベースフィルム上に、複数箇所に互いに離隔的に設けられており、該異方性導電膜が室温でタック性を有さないことを特徴とする異方性導電接着材。
形状又は大きさの異なる複数種の異方性導電膜のパターンがベースフィルム上に設けられている請求項１記載の異方性導電接着材。
絶縁性接着剤の種類もしくは粘度、導電性粒子の種類、粒径もしくは濃度の少なくとも一つが異なる複数種の異方性導電膜のパターンがベースフィルム上に設けられている請求項１又は２記載の異方性導電接着材。
異方性導電膜のパターンが、ベースフィルム上で、基板のＩＣチップの実装位置に対応した箇所に設けられている請求項１〜３のいずれかに記載の異方性導電接着材。
ベースフィルム上に、導電性粒子を含有しない絶縁性接着剤層が設けられている請求項１〜４のいずれかに記載の異方性導電接着材。
基板上のＩＣチップの接続部に、請求項１〜５のいずれかに記載の異方性導電接着材から異方性導電膜をラミネート方式で転着し、そこにＩＣチップを実装するＩＣチップの実装方法。