JP5505225B2 - 接続構造体の製造方法 - Google Patents
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Description
工程(A2)
第1の電子部品の端子に対し、磁性導電粒子を含有する異方性導電フィルムを仮貼りする異方性導電フィルム(ACF)仮貼り工程;
工程(B)
第1の電子部品に仮貼りされた異方性導電フィルムに対して脱磁処理を行う脱磁処理工程;
工程(C)
第1の電子部品上の脱磁処理を受けた異方性導電フィルムに対し、第2の電子部品を仮設置する電子部品仮設置工程;及び
工程(D)
仮設置された第2の電子部品を、加熱加圧ボンダーで加熱しながら第1の電子部品に対して押圧することにより、第1の電子部品の端子と第2の電子部品の端子とを異方性導電接続する異方性導電接続工程
を有することを特徴とする製造方法、並びにその製造方法により製造された接続構造体を提供する。
まず、第1の電子部品の端子に対し、磁性導電粒子を含有する異方性導電フィルムを仮貼りする。仮貼りは、異方性導電フィルム自体の粘着性により、あるいは異方性導電フィルムを加熱し軟化させて発現した粘着性により行う。具体的には、加熱加圧ボンダーを用いて、異方性導電フィルムを第1の電子部品の端子に、異方性導電フィルムが硬化しないように加熱押圧して仮貼りを行うことができる。加熱加圧ボンダーとしては、金属性ヘッドやゴム弾性ヘッドを備えた公知のフリップチップボンダーを使用することができる。また、加熱については、ボンダーに加熱手段を設けて加熱してよく、第1の電子部品又は第2の電子部品が載置されるステージに加熱手段を設けて加熱してもよい。両者を併用してもよい。
本工程(A2)に先だって、第1の電子部品を着磁処理する。これにより、磁性材料からなる端子を積極的に磁化させることができる。この場合、導電粒子が移動できるような条件、好ましくは異方性導電フィルムをその溶融粘度が80℃で150〜5000Pa・sとなるように加熱して仮貼りを行うことが好ましい。それにより、仮貼り時に着磁した端子に磁性導電粒子を集約させることができ、電子部品のファインピッチ化に対応することが可能になる。着磁処理は、公知の着脱磁装置を使用して行うことができる。
本発明において使用する磁性導電粒子は、その少なくとも一部が磁性材料から構成されている磁化し得る導電粒子である。従って、磁性導電粒子には、磁化している場合も脱磁されている場合も含まれる。このような磁性導電粒子としては、導電粒子全体が単一の磁性材料から形成されている場合のみならず、導電粒子又は絶縁粒子の表面に磁性材料の薄膜が形成されている粒子、そのような磁性薄膜上に更に非磁性金属膜が形成されている粒子、これらの磁性粉体の最表面に更に非磁性の絶縁性樹脂の薄膜が形成されている粒子などを挙げることができる。
本発明の異方性導電接着フィルムを構成する絶縁性接着剤組成物としては、従来の異方性導電接着剤において用いられている熱硬化性のバインダー樹脂組成物の中から適宜選択して使用することができる。例えば、熱硬化型エポキシ樹脂、熱硬化型尿素樹脂、熱硬化型メラミン樹脂、熱硬化型フェノール樹脂等に、イミダゾール系硬化剤、アミン系硬化剤等の硬化剤を配合した絶縁性接着剤組成物を挙げることができる。中でも、硬化後の接着強度が良好な点を考慮すると、熱硬化型エポキシ樹脂をバインダー樹脂として使用した絶縁性接着剤組成物を好ましく使用することができる。
本発明で使用する異方性導電接着フィルムは、従来の異方性導電フィルムと同様の手法により製造することができる。
工程(A2)の次に、第1の電子部品に仮貼りされた異方性導電フィルムに対して脱磁処理を行う。この脱磁処理の意味は、磁性導電粒子をフィルム状の絶縁性樹脂組成物中に固定して効率よく脱磁処理することを意味する。脱磁処理の方法としては、従来の脱磁処理方法を適用することができる。具体的には、異方性導電フィルムを第1の電子部品に仮貼りしたまま、全体を公知の脱磁装置に投入し、脱磁処理すればよい。
第1の電子部品上の脱磁処理を受けた異方性導電フィルムに対し、第2の電子部品を仮設置する。この場合、第2の電子部品の端子を、それに対応する第1の電子部品の端子に位置合わせしながら仮設置する。仮設置の場合も、従来公知の加熱加圧ボンダーを使用し、異方性導電フィルムの絶縁性接着組成物が実質的に熱硬化せずに異方性導電フィルムの表面が粘着性を発現するような条件で加熱加圧すればよい。
工程(C)の次に、仮設置された第2の電子部品を、加熱加圧ボンダーで加熱しながら第1の電子部品に対して押圧することにより、即ち、本熱圧着することにより、第1の電子部品の端子と第2の電子部品の端子とを異方性導電接続する。これにより、第1の電子部品の端子と第2の電子部品の端子とが異方性導電接続されてなる接続構造体が得られる。
(ニッケル被覆樹脂粒子の調製)
3μm径のジビニルベンゼン系樹脂粒子(5g)に、パラジウム触媒を浸漬法により担持させた。次いで、この樹脂粒子に対し、硫酸ニッケル六水和物、次亜リン酸ナトリウム、クエン酸ナトリウム、トリエタノールアミン及び硝酸タリウムから調製された無電解ニッケルメッキ液(pH12、メッキ液温50℃)を用いて無電解ニッケルメッキを行い、ニッケルメッキ層(金属層)が表面に形成されたニッケル被覆樹脂粒子を導電粒子として得た。得られた導電粒子の平均粒子径は3〜4μmの範囲であった。
(金/ニッケル被覆樹脂粒子の調製)
塩化金酸ナトリウム10gをイオン交換水1000mLに溶解させた溶液に、参考例1で得られた無電解ニッケルメッキ粒子12gを混合して水性懸濁液を調整した。得られた水性懸濁液に、チオ硫酸アンモニウム15g、亜硫酸アンモニウム80g、及びリン酸水素アンモニウム40gを投入することにより金メッキ浴を調整した。得られた金メッキ浴にヒドロキシルアミン4gを投入後、アンモニアを用いて金メッキ浴のpHを9に調整し、そして浴温を60℃に15〜20分程度維持することにより、金/ニッケル被覆樹脂粒子を得た。
(低溶融粘度タイプの単層異方性導電フィルムの作製)
参考例1で得られたニッケル被覆樹脂粒子35質量部と、成膜成分としてビスフェノールA型フェノキシ樹脂(YP50、東都化成(株))22質量部と、液状成分としてビスフェノールAエポキシ化合物(EP828、ジャパンエポキシレジン(株))38質量部と、アミン系硬化剤(PHX3941HP、旭化成(株))39質量部と、エポキシシランカップリング剤(A−187、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ(株))1質量部とを、トルエンで固形分が50質量%となるように希釈し混合することにより異方性導電接着剤を調製した。この接着剤を、剥離処理したポリエチレンテレフタレートフィルム上に乾燥厚が25μmとなるようにバーコーターで塗布し、80℃のオーブン中で5分間乾燥することにより、単層異方性導電フィルムを作製した。この単層異方性導電フィルムの80℃における溶融粘度は250Pa・sであった。
(低溶融粘度タイプの2層異方性導電フィルムの作製)
成膜成分としてビスフェノールA型フェノキシ樹脂(YP50、東都化成(株))22質量部と、液状成分としてビスフェノールAエポキシ化合物(EP828、ジャパンエポキシレジン(株))38質量部と、アミン系硬化剤(PHX3941HP、旭化成(株))39質量部と、エポキシシランカップリング剤(A−187、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ(株))1質量部とを、トルエンで固形分が50質量%となるように希釈し混合することにより絶縁性接着剤を調製した。この絶縁性接着剤を剥離基材上に成膜し、80℃のオーブン中で5分間乾燥することにより絶縁性接着フィルムを作製した。この絶縁性接着フィルムと、参考例3と同様に作製した単層異方性導電フィルムとを乾燥厚が25μmとなるようにラミネートすることにより2層異方性導電フィルムを作製した。この2層異方性導電フィルムの80℃における溶融粘度は150Pa・sであった。
(中溶融粘度タイプの単層異方性導電フィルムの作製)
成膜成分としてビスフェノールA型フェノキシ樹脂(YP50、東都化成(株))を30質量部、液状成分としてビスフェノールAエポキシ化合物(EP828、ジャパンエポキシレジン(株))を30質量部使用すること以外、参考例3と同様にして単層異方性導電フィルムを作製した。この単層異方性導電フィルムの80℃における溶融粘度は2400Pa・sであった。
(中溶融粘度タイプの2層異方性導電フィルムの作製)
成膜成分としてビスフェノールA型フェノキシ樹脂(YP50、東都化成(株))を30質量部と、液状成分としてビスフェノールAエポキシ化合物(EP828、ジャパンエポキシレジン(株))を30質量部使用すること以外、参考例4と同様にして2層異方性導電フィルムを作製した。この2層異方性導電フィルムの80℃における溶融粘度は2000Pa・sであった。
(高溶融粘度タイプの単層異方性導電フィルムの作製)
成膜成分としてビスフェノールA型フェノキシ樹脂(YP50、東都化成(株))を40質量部、液状成分としてビスフェノールAエポキシ化合物(EP828、ジャパンエポキシレジン(株))を20質量部使用すること以外、参考例3と同様にして単層異方性導電フィルムを作製した。この単層異方性導電フィルムの80℃における溶融粘度は5000Pa・sであった。
(高溶融粘度タイプの2層異方性導電フィルムの作製)
成膜成分としてビスフェノールA型フェノキシ樹脂(YP50、東都化成(株))を40質量部と、液状成分としてビスフェノールAエポキシ化合物(EP828、ジャパンエポキシレジン(株))を20質量部使用すること以外、参考例4と同様にして2層異方性導電フィルムを作製した。この2層異方性導電フィルムの80℃における溶融粘度は4000Pa・sであった。
(接続構造体の作製(着磁処理工程はないが脱磁処理工程あり))
参考例3の低溶融粘度タイプの単層異方性導電フィルムを、0.5μm厚のニッケルからなるペリフェラル配置の端子を有するガラス配線基板の当該端子上に、フリップチップボンダーで80℃、0.5MPaで2秒間加熱加圧することにより仮貼りした。ガラス配線基板に仮貼りされた単層異方性導電フィルムを、ガラス配線基板ごと、着脱磁装置(ソニーケミカル&インフォメーションデバイス(株))に投入し、磁界強度400G、脱磁速度100mm/sという条件で脱磁処理を行った。
(接続構造体の作製(着磁処理工程の後に脱磁処理工程あり))
ガラス配線基板として、着脱磁装置(ソニーケミカル&インフォメーションデバイス(株))で1000Gの磁場に5分間放置という条件で予め着磁処理を施したものを使用すること以外、実施例1と同様にして接続構造体を得た。
(接続構造体の作製(着磁処理工程の後に脱磁処理工程あり))
参考例1のニッケル被覆樹脂粒子に代えて参考例2のAu/ニッケル被覆樹脂粒子を使用すること以外、参考例3を繰り返すことにより単層異方性導電フィルムを作製した。得られたこの単層異方性導電フィルムを使用すること以外、実施例2と同様にして接続構造体を得た。
(接続構造体の作製(着磁処理工程の後に脱磁処理工程あり))
参考例3の低溶融粘度タイプの単層異方性導電フィルムに代えて参考例4の低溶融粘度タイプの2層異方性導電フィルムを使用すること以外、実施例2と同様にして接続構造体を得た。
(接続構造体の作製(着磁処理工程の後に脱磁処理工程あり))
参考例3の低溶融粘度タイプの単層異方性導電フィルムに代えて参考例5の中溶融粘度タイプの単層異方性導電フィルムを使用すること以外、実施例2と同様にして接続構造体を得た。
(接続構造体の作製(着磁処理工程の後に脱磁処理工程あり))
参考例3の低溶融粘度タイプの単層異方性導電フィルムに代えて参考例6の中溶融粘度タイプの2層異方性導電フィルムを使用すること以外、実施例2と同様にして接続構造体を得た。
(接続構造体の作製(着磁処理工程の後に脱磁処理工程あり))
参考例3の低溶融粘度タイプの単層異方性導電フィルムに代えて参考例7の高溶融粘度タイプの単層異方性導電フィルムを使用すること以外、実施例2と同様にして接続構造体を得た。
(接続構造体の作製(着磁処理工程の後に脱磁処理工程あり))
参考例3の低溶融粘度タイプの単層異方性導電フィルムに代えて参考例8の高溶融粘度タイプの2層異方性導電フィルムを使用すること以外、実施例2と同様にして接続構造体を得た。
(接続構造体の作製(着磁処理工程も脱磁処理工程もなし))
仮貼り時の脱磁処理を行わない以外は、実施例1と同様にして接続構造体を得た。この接続構造体は、着磁処理も脱磁処理も施されていないものであった。
(接続構造体の作製(着磁処理工程はあるが脱磁処理工程なし))
仮貼り時の脱磁処理を行わない以外は、ガラス配線基板として着磁処理を施したものを使用した実施例2と同様にして接続構造体を得た。
(接続構造体の作製(脱磁処理工程の後に着磁処理工程あり)
実施例1と同様のガラス配線基板を、着脱磁装置(ソニーケミカル&インフォメーションデバイス(株))に投入し、予め実施例1と同様な条件で脱磁処理を行った。
得られた異方性導電フィルム又は接続構造体について、「粒子捕捉率」、「絶縁性」及び「接続信頼性(初期と加速試験後(85℃、85RH%、500時間))を、以下に説明するように行い評価した。得られた結果を表1に示す。
得られた接続構造体の基板側から光学顕微鏡によりバンプと基板電極との間に配置された導電粒子の数をカウントし、以下の式から粒子捕捉率を算出した。
AA: 35%以上
A: 20%以上35%未満
B: 10%以上20%未満
C: 10%未満
剥離処理したポリエチレンテレフタレートフィルムを引き剥がしていないそれぞれの異方性導電フィルムの接着層面に、ガラス基板上に櫛の歯状に配設されたITO配線に有するショート評価用絶縁TEG(チップサイズ25×2.5mm;バンプ数8376個;バンプサイズ35×55μm;バンプ間スペース10μm)を、ボンダーで到達温度210℃、圧着時間10秒という条件で圧着した。そしてバンプ間の絶縁抵抗を測定し、ショートの発生数をカウントし、以下の評価基準に従って評価した。なお、ショート発生部分においては、光学顕微鏡を用いて導電粒子の詰まり具合等から、凝集の有無、程度についても観察した。
AA: 絶縁ショート発生数が40サンプル中、5個未満
A: 絶縁ショート発生数が40サンプル中、5個以上、10個未満
B: 絶縁ショート発生数が40サンプル中、10個以上20個未満
C: 絶縁ショート発生数が40サンプル中、20個以上
実施例び比較例で得た直後の接続構造体の導通抵抗を4端子法により測定した。得られた測定値を指標に、以下の評価基準に従って接続構造体の接続信頼性を評価した。
A: 導通抵抗値が10Ω未満
B: 導通抵抗値が10Ω以上50Ω未満
C: 導通抵抗値が50Ω以上
2 第1の電子部品
3 端子
4 異方性導電フィルム
5 積層体
6 非磁性カバー
10 着脱磁コイル
Claims (11)
- 第1の電子部品の端子と第2の電子部品の端子とが異方性導電接続されてなる接続構造体の製造方法において、以下の工程(A2)、(B)、(C)及び(D):
工程(A2)
第1の電子部品の端子に対し、磁性導電粒子を含有する異方性導電フィルムを仮貼りする異方性導電フィルム仮貼り工程;
工程(B)
第1の電子部品に仮貼りされた異方性導電フィルムに対して脱磁処理を行う脱磁処理工程;
工程(C)
第1の電子部品上の脱磁処理を受けた異方性導電フィルムに対し、第2の電子部品を仮設置する電子部品仮設置工程;及び
工程(D)
仮設置された第2の電子部品を、加熱加圧ボンダーで加熱しながら第1の電子部品に対して押圧することにより、第1の電子部品の端子と第2の電子部品の端子とを異方性導電接続する異方性導電接続工程
を有することを特徴とする製造方法。 - 該磁性導電粒子が、金/ニッケル被覆樹脂粒子、ニッケル被覆樹脂粒子またはニッケル金属粒子である請求項1記載の製造方法。
- 該磁性導電粒子が、リン元素含有ニッケル被覆樹脂粒子である請求項1記載の製造方法。
- ニッケル被覆樹脂粒子のニッケル中のリン元素の含有量が、0.1〜10質量%である請求項3記載の製造方法。
- 磁性導電粒子の平均粒子径が、0.5〜30μmである請求項1〜4のいずれかに記載の製造方法。
- 第1の電子部品の端子が、磁性材料から構成されている請求項1〜5のいずれかに記載の製造方法。
- 工程(A2)の異方性導電フィルム仮貼り工程に先だって、以下の工程(A1)
工程(A1)
第1の電子部品の端子を着磁処理する着磁処理工程
を有する請求項6記載の製造方法。 - 工程(B)の脱磁処理工程において、異方性導電フィルムに対して脱磁処理する際に、第1の電子部品の磁性材料からなる端子の脱磁処理も行う請求項7記載の製造方法。
- 工程(A2)の異方性導電フィルム仮貼り工程において、溶融粘度が150〜5000Pa・sとなるように異方性導電フィルムを加熱して仮貼りする請求項1〜8のいずれかに記載の製造方法。
- 第1の電子部品がディスプレイパネルである請求項1〜9のいずれかに記載の製造方法。
- 請求項1〜10のいずれかの製造方法により製造された接続構造体。
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