JP6257303B2 - 接続体の製造方法、接続方法、及び接続体 - Google Patents

Description

本発明は、接着剤を介して基板上に電子部品が接続された接続体の製造方法、及び接着剤を介して基板上に電子部品を接続する接続方法に関し、特に接着剤を介して電子部品を基板上に加熱加圧することにより接続する接続体の製造方法、電子部品の接続方法及び接続体に関する。

従来から、テレビやＰＣモニタ、携帯電話、携帯型ゲーム機、タブレットＰＣあるいは車載用モニタ等の各種表示手段として、液晶表示装置が多く用いられている。近年、このような液晶表示装置においては、ファインピッチ化、軽量薄型化等の観点から、液晶駆動用ＩＣを直接液晶表示パネルのガラス基板上に実装するいわゆるＣＯＧ（chip on glass）や、液晶駆動回路が形成されたフレキシブル基板を直接液晶表示パネルの基板上に実装するいわゆるＦＯＧ（film on glass）が採用されている。

例えばＣＯＧ実装方式が採用された液晶表示装置１００は、図４に示すように、液晶表示のための主機能を果たす液晶表示パネル１０４を有しており、この液晶表示パネル１０４は、ガラス基板等からなる互いに対向する二枚の透明基板１０２，１０３を有している。そして、液晶表示パネル１０４は、これら両透明基板１０２，１０３が枠状のシール１０５によって互いに貼り合わされるとともに、両透明基板１０２，１０３およびシール１０５によって囲繞された空間内に液晶１０６が封入されたパネル表示部１０７が設けられている。

透明基板１０２，１０３は、互いに対向する両内側表面に、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）等からなる縞状の一対の透明電極１０８，１０９が、互いに交差するように形成されている。そして、両透明基板１０２，１０３は、これら両透明電極１０８，１０９の当該交差部位によって液晶表示の最小単位としての画素が構成されるようになっている。

両透明基板１０２，１０３のうち、一方の透明基板１０３は、他方の透明基板１０２よりも平面寸法が大きく形成されており、この大きく形成された透明基板１０３の縁部１０３ａには、透明電極１０９の端子部１０９ａが形成されている。また、両透明電極１０８，１０９上には、所定のラビング処理が施された配向膜１１１，１１２が形成されており、この配向膜１１１，１１２によって液晶分子の初期配向が規制されるようになっている。さらに、両透明電極１０８，１０９の外側には、一対の偏光板１１８，１１９が配設されており、これら両偏光板１１８，１１９によってバックライト等の光源１２０からの透過光の振動方向が規制されるようになっている。

端子部１０９ａ上には、異方性導電フィルム１１４を介して液晶駆動用ＩＣ１１５が熱圧着されている。異方性導電フィルム１１４は、熱硬化型のバインダー樹脂に導電性粒子を混ぜ込んでフィルム状としたもので、２つの導体間で加熱圧着されることにより導電粒子で導体間の電気的導通がとられ、バインダー樹脂にて導体間の機械的接続が保持される。液晶駆動用ＩＣ１１５は、画素に対して液晶駆動電圧を選択的に印加することにより、液晶の配向を部分的に変化させて所定の液晶表示を行うことができるようになっている。なお、異方性導電フィルム１１４を構成する接着剤としては、通常、信頼性の高い熱硬化性の接着剤を用いるようになっている。

このような異方性導電フィルム１１４を介して液晶駆動用ＩＣ１１５を端子部１０９ａへ接続する場合は、先ず、透明電極１０９の端子部１０９ａ上に異方性導電フィルム１１４を図示しない仮圧着手段によって仮圧着する。続いて、異方性導電フィルム１１４上に液晶駆動用ＩＣ１１５を載置し仮接続体を形成した後、図５に示すように熱圧着ヘッド１２１等の熱圧着手段によって液晶駆動用ＩＣ１１５を異方性導電フィルム１１４とともに端子部１０９ａ側へ押圧しつつ熱圧着ヘッド１２１を発熱させる。この熱圧着ヘッド１２１による加熱によって、異方性導電フィルム１１４は熱硬化反応を起こし、これにより、異方性導電フィルム１１４を介して液晶駆動用ＩＣ１１５が端子部１０９ａ上に接着される。

しかし、このような異方性導電フィルムを用いた接続方法においては、熱加圧温度が高く、液晶駆動用ＩＣ１１５等の電子部品や透明基板１０３に対する熱衝撃が大きくなる。加えて、異方性導電フィルムが接続された後、常温まで温度が低下する際に、熱圧着ヘッド１２１に加熱された液晶駆動用ＩＣ１１５とステージ上に載置された透明基板１０３との温度差及びバインダーと透明基板１０３の熱膨張率の差に起因して、透明基板１０３に反りが生じうる。そのため、表示ムラを引き起こしてしまう不具合が生じる他、反りが大きくなると液晶駆動用ＩＣ１１５の接続不良等の不具合を引き起こすおそれがあった。この現象はＩＣやガラス基板の薄型化が進んだことにより、顕著な問題となってきている。

特開２００５−２０６２２０号公報

ＣＯＧ接続による透明基板１０３の反りの本質的な原因は、熱圧着ヘッド１２１とステージの温度差にある。このため、ステージ温度を高くする方法によっても、熱圧着ヘッド１２１とステージの温度差を小さくすることができる。

しかし、ステージ加熱を用いる接続方法においては、ステージの加熱温度を上げることにより、効果的に透明基板の反りを抑制することができる反面、ステージの熱が透明基板に仮貼りされたバインダー樹脂に伝わり、本圧着前において当該バインダー樹脂の硬化が進行してしまい、本圧着工程において熱圧着ヘッドによる加熱押圧によっても導電性粒子を押し込むことができず、導通抵抗が上昇するおそれがあった。

本発明は、上述した課題を解決するものであり、ステージ加熱を用いることで基板の反りを抑えるとともに、電子部品の接続不良を改善する接続体の製造方法、電子部品の接続方法、及びこれを用いて製造された接続体を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明に係る接続体の製造方法は、基板上に未硬化の接着剤を介して電子部品が搭載された仮接続体を、温度制御機構を有するステージ上に載置し、上記ステージによって上記基板側を加熱するととともに、熱圧着ヘッドによって上記電子部品を上記基板上に加熱押圧し、上記接着剤を介して上記電子部品が上記基板上に接続された接続体の製造方法において、上記熱圧着ヘッドによる加熱押圧工程よりも先に、上記ステージによって上記基板の予備加熱を行い、上記ステージ上に上記仮接続体が載置されてから上記熱圧着ヘッドによる加熱押圧までの予備加熱時間の５０％経過時における上記接着剤の昇温率が、上記予備加熱による全昇温温度の５０％以下である。

また、本発明に係る接続体の製造方法は、基板上に未硬化の接着剤を介して電子部品が搭載された仮接続体を、温度制御機構を有するステージ上に載置し、上記ステージによって上記基板側を加熱するととともに、熱圧着ヘッドによって上記電子部品を上記基板上に加熱押圧し、上記接着剤を介して上記電子部品が上記基板上に接続された接続体の製造方法において、上記熱圧着ヘッドによる加熱押圧工程よりも先に、上記ステージによって上記基板の予備加熱を行い、上記ステージ上に上記仮接続体が載置されてから上記熱圧着ヘッドによる加熱押圧までの予備加熱時間の５０％経過時における上記接着剤の昇温率が、上記予備加熱による全昇温温度の２５％以下である。

また、本発明に係る接続方法は、基板上に未硬化の接着剤を介して電子部品が搭載された仮接続体を、温度制御機構を有するステージ上に載置し、上記ステージによって上記基板側を加熱するととともに、熱圧着ヘッドによって上記電子部品を上記基板上に加熱押圧し、上記接着剤を介して上記電子部品を上記基板上に接続する接続方法において、上記熱圧着ヘッドによる加熱押圧工程よりも先に、上記ステージによって上記基板の予備加熱を行い、上記ステージ上に上記仮接続体が載置されてから上記熱圧着ヘッドによる加熱押圧までの予備加熱時間の５０％経過時における上記接着剤の昇温率が、上記予備加熱による全昇温温度の５０％以下である。

本発明によれば、熱圧着ヘッドによる加熱押圧に先立って、ステージ加熱によって仮接続体の基板を加熱する予備加熱を行うことにより、予め基板の温度を高め、熱圧着ヘッドによって加熱押圧される電子部品との温度差を縮小させて反りの発生を抑えることができた。また、本発明によれば、所定の温度プロファイルで予備加熱を行うことで、予備加熱によるバインダー樹脂の硬化反応を抑え、熱圧着ヘッドによる熱加圧工程において、電子部品と基板との導通性を向上させることができる。

図１は、本発明が適用された実装工程を示す断面図である。 図２は、異方性導電フィルムを示す断面図である。 図３は、予備加熱工程における異方性導電フィルムの温度プロファイルを示すグラフである。 図４は、従来の液晶表示パネルを示す断面図である。 図５は、従来の液晶表示パネルのＣＯＧ実装工程を示す断面図である。

以下、本発明が適用された接続体の製造方法、接続方法、及び接続体について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更が可能であることは勿論である。また、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることがある。具体的な寸法等は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

以下では、液晶表示パネルのガラス基板に、電子部品として液晶駆動用のＩＣチップを実装するいわゆるＣＯＧ（chip on glass）実装を行う場合を例に説明する。この液晶表示パネル１０は、図１に示すように、ガラス基板等からなる二枚の透明基板１１，１２が対向配置され、これら透明基板１１，１２が枠状のシール１３によって互いに貼り合わされている。そして、液晶表示パネル１０は、透明基板１１，１２によって囲繞された空間内に液晶１４が封入されることによりパネル表示部１５が形成されている。

透明基板１１，１２は、互いに対向する両内側表面に、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）等からなる縞状の一対の透明電極１６，１７が、互いに交差するように形成されている。そして、両透明電極１６，１７は、これら両透明電極１６，１７の当該交差部位によって液晶表示の最小単位としての画素が構成されるようになっている。

両透明基板１１，１２のうち、一方の透明基板１２は、他方の透明基板１１よりも平面寸法が大きく形成されており、この大きく形成された透明基板１２の縁部１２ａには、電子部品として液晶駆動用ＩＣ１８が実装されるＣＯＧ実装部２０が設けられている。

なお、液晶駆動用ＩＣ１８は、画素に対して液晶駆動電圧を選択的に印加することにより、液晶の配向を部分的に変化させて所定の液晶表示を行うことができるようになっている。

ＣＯＧ実装部２０には、透明電極１７の端子部１７ａが形成されている。端子部１７ａ上には、回路接続用接着剤として異方性導電フィルム１を用いて液晶駆動用ＩＣ１８が接続される。異方性導電フィルム１は、導電性粒子４を含有しており、液晶駆動用ＩＣ１８の電極と透明基板１２の縁部１２ａに形成された透明電極１７の端子部１７ａとを、導電性粒子４を介して電気的に接続させるものである。この異方性導電フィルム１は、熱硬化型の接着剤であり、後述する熱圧着ヘッド３３により熱圧着されることによりバインダー樹脂が流動化して導電性粒子４が端子部１７ａと液晶駆動用ＩＣ１８の各電極との間で押し潰され、この状態でバインダー樹脂が硬化する。これにより、異方性導電フィルム１は、透明基板１２と液晶駆動用ＩＣ１８とを電気的、機械的に接続する。

また、両透明電極１６，１７上には、所定のラビング処理が施された配向膜２４が形成されており、この配向膜２４によって液晶分子の初期配向が規制されるようになっている。さらに、両透明基板１１，１２の外側には、一対の偏光板２５，２６が配設されており、これら両偏光板２５，２６によってバックライト等の光源（図示せず）からの透過光の振動方向が規制されるようになっている。

［異方性導電フィルム］
次いで、異方性導電フィルム１について説明する。異方性導電フィルム（ＡＣＦ：Anisotropic Conductive Film）１は、図２に示すように、通常、基材となる剥離フィルム２上に導電性粒子４を含有するバインダー樹脂層（接着剤層）３が形成されたものである。異方性導電フィルム１は、図１に示すように、液晶表示パネル１０の透明基板１２に形成された透明電極１７と液晶駆動用ＩＣ１８との間にバインダー樹脂層３を介在させることで、液晶表示パネル１０と液晶駆動用ＩＣ１８とを接続し、導通させるために用いられる。

バインダー樹脂層３の接着剤組成物は、例えば膜形成樹脂、熱硬化性樹脂、潜在性硬化剤、シランカップリング剤等を含有する通常のバインダー成分からなる。

膜形成樹脂としては、平均分子量が１００００〜８００００程度の樹脂が好ましく、特にエポキシ樹脂、変形エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、フェノキシ樹脂等の各種の樹脂が挙げられる。中でも、膜形成状態、接続信頼性等の観点からフェノキシ樹脂が好ましい。

熱硬化性樹脂としては特に限定されず、例えば市販のエポキシ樹脂を用いることができる。このようなエポキシ樹脂としては、例えば、ナフタレン型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノール型エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂、トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、ナフトール型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、トリフェニルメタン型エポキシ樹脂等が挙げられる。これらは単独でも、２種以上の組み合わせであってもよい。

潜在性硬化剤としては、加熱硬化型の硬化剤を好適に用いることができる。潜在性硬化剤は、通常では反応せず、熱、加圧等の用途に応じて選択される各種のトリガにより活性化し、反応を開始する。熱活性型潜在性硬化剤の活性化方法には、加熱による解離反応などで活性種（カチオンやアニオン）を生成する方法、室温付近ではエポキシ樹脂中に安定に分散しており高温でエポキシ樹脂と相溶及び溶解し、硬化反応を開始する方法、モレキュラーシーブ封入タイプの硬化剤を高温で溶出して硬化反応を開始する方法、マイクロカプセルによる溶出・硬化方法等が存在する。熱活性型潜在性硬化剤としては、イミダゾール系、ヒドラジド系、三フッ化ホウ素−アミン錯体、スルホニウム塩、アミンイミド、ポリアミン塩、ジシアンジアミド等や、これらの変性物があり、これらは単独でも、２種以上の混合体であってもよい。中でも、マイクロカプセル型イミダゾール系潜在性硬化剤が好適である。

シランカップリング剤としては、エポキシ系、アミノ系、メルカプト・スルフィド系、ウレイド系等を挙げることができる。シランカップリング剤を添加することにより、有機材料と無機材料との界面における接着性が向上される。

導電性粒子４としては、例えば、ニッケル、鉄、銅、アルミニウム、錫、鉛、クロム、コバルト、銀、金等の各種金属や金属合金の粒子、金属酸化物、カーボン、グラファイト、ガラスやセラミック、プラスチック等の粒子の表面に金属をコートしたもの、或いはこれらの粒子の表面に更に絶縁薄膜をコートしたもの等を使用することができる。樹脂粒子の表面に金属をコートしたものを用いる場合、樹脂粒子としては、例えばエポキシ樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、アクリロニトリル・スチレン（ＡＳ）樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ジビニルベンゼン系樹脂、スチレン系樹脂等の粒子を挙げることができる。なお、導電性粒子４は、粒子全体が導電性材料のみで形成されていてもよい。

バインダー樹脂層３を構成する接着剤組成物は、このように膜形成樹脂、熱硬化性樹脂、潜在性硬化剤、シランカップリング剤等を含有する場合に限定されず、通常の異方性導電フィルムの接着剤組成物として用いられる何れの材料から構成されるようにしてもよい。

バインダー樹脂層３を支持する剥離フィルム２は、例えば、ＰＥＴ（Poly Ethylene Terephthalate）、ＯＰＰ（Oriented Polypropylene）、ＰＭＰ（Poly-4-methylpentene-1）、ＰＴＦＥ（Polytetrafluoroethylene）等にシリコーン等の剥離剤を塗布してなり、異方性導電フィルム１の乾燥を防ぐとともに、異方性導電フィルム１の形状を維持する。

異方性導電フィルム１は、何れの方法で作製するようにしてもよいが、例えば以下の方法によって作製することができる。膜形成樹脂、熱硬化性樹脂、潜在性硬化剤、シランカップリング剤、導電性粒子等を含有する接着剤組成物を調整する。調整した接着剤組成物をバーコーター、塗布装置等を用いて剥離フィルム２上に塗布し、オーブン等によって乾燥させることにより、剥離フィルム２にバインダー樹脂層３が支持された異方性導電フィルム１を得る。

［２層ＡＣＦ］
また、本発明に係る異方性導電フィルム１は、導電性粒子４を含有するバインダー樹脂層３と、導電性粒子が含まれない絶縁性の接着剤組成物からなる絶縁性接着剤層とを積層されてなる２層構造の異方性導電フィルムとしてもよい。

絶縁性接着材層を構成する絶縁性の接着剤組成物は、膜形成樹脂、熱硬化性樹脂、潜在性硬化剤、シランカップリング剤等を含有する通常のバインダー成分からなり、上述したバインダー樹脂層３の接着剤組成物と同様の材料で構成することができる。

この２層構造の異方性導電フィルム１は、絶縁性接着剤層を構成する接着剤組成物を剥離フィルムに塗布、乾燥させた後、上述した剥離フィルム２に支持されたバインダー樹脂層３と貼り合わせることにより形成することができる。

［製造方法］
次いで、異方性導電フィルム１を介して液晶駆動用ＩＣ１８が透明基板１２の透明電極１７上に接続された接続体の製造工程について説明する。先ず、異方性導電フィルム１を透明電極１７上に仮圧着する。異方性導電フィルム１を仮圧着する方法は、液晶表示パネル１０の透明基板１２の透明電極１７上に、バインダー樹脂層３が透明電極１７側となるように、異方性導電フィルム１を配置する。

そして、バインダー樹脂層３を透明電極１７上に配置した後、剥離フィルム２側からバインダー樹脂層３を仮貼り用の加熱押圧ヘッドで加熱及び加圧し、加熱押圧ヘッドを剥離フィルム２から離し、剥離フィルム２を透明電極１７上のバインダー樹脂層３から剥離することによって、バインダー樹脂層３のみが透明電極１７上に仮貼りされる。加熱押圧ヘッドによる仮圧着は、剥離フィルム２の上面を僅かな圧力（例えば０．１ＭＰａ〜２ＭＰａ程度）で透明電極１７側に押圧しながら加熱（例えば７０〜１００℃程度）することにより行う。

次に、透明基板１２の透明電極１７と液晶駆動用ＩＣ１８の電極端子とがバインダー樹脂層３を介して対向するように、液晶駆動用ＩＣ１８を配置することにより、仮接続体２１を形成し、この仮接続体２１を、接続装置３０のステージ３１に載置する（図１参照）。

［接続装置］
接続装置３０は、異方性導電フィルム１を介して液晶駆動用ＩＣ１８が透明基板１２の透明電極１７上に接続された接続体の製造工程に用いるものであり、図１に示すように、仮接続体２１が載置されるステージ３１と、ステージ３１を加熱する加熱機構３２と、ステージ３１上に載置された透明基板１２に異方性導電フィルム１を介して搭載された液晶駆動用ＩＣ１８を加熱押圧する熱圧着ヘッド３３と、熱圧着ヘッド３３を移動するヘッド移動機構３４とを有する。

ステージ３１は、表面に透明基板１２の縁部１２ａが載置されるとともに、熱圧着ヘッド３３と対峙されている。また、ステージ３１は、ヒータ等の加熱機構３２によって、バインダー樹脂層３が硬化しない程度の高温（例えば８０〜１００℃）に加熱される。これにより、ステージ３１は、表面に載置される透明基板１２と、熱圧着ヘッド３３に加熱押圧される液晶駆動用ＩＣ１８及び異方性導電フィルム１のバインダー樹脂層３との加熱温度差を縮小することができる。このため、ステージ３１は、例えばセラミック等の熱伝導性の良好な材料により形成することが好ましい。

ステージ３１を加熱する加熱機構３２は、後述するように、液晶駆動用ＩＣ１８の本圧着工程における熱圧着ヘッド３３による加熱押圧処理に先立って、ＰＩＤ制御（Proportional Integral Derivative Controller）等の公知の制御方法でステージ３１の加熱温度を制御することにより、所定の温度プロファイルで仮接続体２１の予備加熱を行う。

熱圧着ヘッド３３は、透明基板１２に異方性導電フィルム１を介して搭載された液晶駆動用ＩＣ１８を加熱押圧するものであり、ヒータによって異方性導電フィルム１のバインダー樹脂が硬化する所定の温度（例えば２００〜２５０℃）に加熱される。また、熱圧着ヘッド３３は、ヘッド移動機構３４に保持されることにより、ステージ３１に近接、離間自在とされている。

熱圧着ヘッド３３は、液晶駆動用ＩＣ１８の接続時には、ヘッド移動機構３４によって液晶駆動用ＩＣ１８を透明基板１２に対して加熱押圧する。熱圧着ヘッド３３に加熱押圧されることにより、異方性導電フィルム１のバインダー樹脂は流動性を示し、透明電極１７の端子部１７ａと液晶駆動用ＩＣ１８の端子部との間から流出するとともに、導電性粒子４が挟持され、この状態でバインダー樹脂が硬化する。また、熱圧着ヘッド３３は、液晶駆動用ＩＣ１８の接続工程が終了すると、ヘッド移動機構３４によってステージ３１の上方に離間され、新たにステージ３１に仮接続体２１が載置されるまで待機する。

［接続工程］
次いで、接続装置３０を用いた接続工程について説明する。接続工程では、図１に示すように、先ずステージ３１に仮接続体２１が載置される。仮接続体２１は、透明基板１２がステージ３１上に載置され、液晶駆動用ＩＣ１８がステージ３１の上方に待機する熱圧着ヘッド３３と対峙される。

［予備加熱］
ここで、本接続工程では、熱圧着ヘッド３３による加熱押圧処理に先行してステージ３１による予備加熱を所定の温度プロファイルで開始し、その後、熱圧着ヘッド３３による加熱押圧処理を行う。具体的に、ステージ３１の温度制御は加熱機構３２によって行われ、温度プロファイルは、ステージ３１上に仮接続体２１が載置されてから熱圧着ヘッド３３による加熱押圧が開始されるまでの全予備加熱時間の５０％経過時におけるバインダー樹脂層３の昇温率が、予備加熱による全昇温温度の５０％以下とされ、より好ましくは全予備加熱時間の５０％経過時におけるバインダー樹脂層３の昇温率が予備加熱による全昇温温度の２５％以下とされる。

図３に、予備加熱によるバインダー樹脂層３の温度プロファイルを示す。図３中、温度勾配１は、全予備加熱時間の５０％経過時におけるバインダー樹脂層３の昇温率が予備加熱による全昇温温度の２５％とした場合の温度プロファイルである。図３中、温度勾配２は、全予備加熱時間の５０％経過時におけるバインダー樹脂層３の昇温率が予備加熱による全昇温温度の５０％とした場合の温度プロファイルである。なお、温度勾配３は、全予備加熱時間の５０％経過時におけるバインダー樹脂層３の昇温率が予備加熱による全昇温温度の７５％とした場合の温度プロファイルである。

図３に示すように、加熱機構３２は、ステージ３１に仮接続体２１が載置されると、漸次ステージ温度を上昇させていき、所定の予備加熱時間の経過時に、バインダー樹脂層３を所定の温度に到達するように加熱する。このとき、温度勾配１の温度プロファイルによれば、全予備加熱時間の５０％経過時において、バインダー樹脂層３を全昇温温度の２５％まで昇温させ、その後の５０％の予備加熱時間で全昇温温度の７５％を昇温させる。また、温度勾配２の温度プロファイルによれば、全予備加熱時間の５０％経過時において、バインダー樹脂層３を全昇温温度の５０％まで昇温させ、その後の５０％の予備加熱時間で全昇温温度の５０％を昇温させる。

温度勾配１及び温度勾配２に係る温度プロファイルとなるようにステージ３１の温度を制御することにより、仮接続体２１の熱圧着ヘッド３３による加熱押圧処理の前に行う予備加熱において、透明基板１２の温度を高め、本圧着工程において熱圧着ヘッド３３によって加熱押圧される液晶駆動用ＩＣ１８との温度差を縮小し、反りの発生を抑えるとともに、本圧着前にバインダー樹脂層３が硬化することを防止することができる。したがって、本圧着工程において、熱圧着ヘッド３３による加熱押圧により、バインダー樹脂を液晶駆動用ＩＣ１８の端子と透明電極１７の端子部１７ａとの間から流出させるとともに、両端子間で導電性粒子４を押しつぶした状態で硬化させることができる。

一方、温度勾配３に示すように、予備加熱におけるバインダー樹脂層３の温度プロファイルとして、全予備加熱時間の５０％経過時におけるバインダー樹脂層３の昇温率が、予備加熱による全昇温温度の５０％よりも高いと、本圧着前にバインダー樹脂層３の硬化反応が進み、本圧着工程において熱圧着ヘッド３３による加熱押圧によっても、バインダー樹脂を液晶駆動用ＩＣ１８の端子と透明電極１７の端子部１７ａとの間から流出させることができず、両端子間で導電性粒子４を押し込むことができず、導通抵抗が上昇する。

［本圧着］
予備加熱の後、液晶駆動用ＩＣ１８の上面を所定の加熱温度に昇温された熱圧着ヘッド３３により、所定の温度、圧力及び時間で熱加圧することにより、本圧着を行う。熱圧着ヘッド３３による熱加圧条件は、バインダー樹脂層３を硬化させる所定の温度（例えば２３０℃）、圧力（例えば６０ＭＰａ）、時間（例えば５秒間）に設定される。

その結果、透明電極１７の端子部１７ａと液晶駆動用ＩＣ１８との電極端子とは、導電性粒子４を介して電気的に接続され、この状態で熱圧着ヘッド３３によって加熱されたバインダー樹脂が硬化する。両端子間にない導電性粒子４は、バインダー樹脂に分散されており、電気的に絶縁した状態を維持している。これにより、透明基板１２の透明電極１７と液晶駆動用ＩＣ１８の電極端子との間のみで電気的導通が図られる。

このとき、本発明に係る製造工程では、上述したようにステージ３１の温度を制御することにより、予備加熱においてバインダー樹脂層３の硬化を抑えつつ所定の温度プロファイルで加熱しているため、バインダー樹脂を液晶駆動用ＩＣ１８の電極端子と透明電極１７の端子部１７ａとの間から流出させるとともに、両端子間で導電性粒子４を押しつぶした状態で硬化させることができる。また、予備加熱により透明基板１２と液晶駆動用ＩＣ１８との温度差が縮小されているため、接続後においても透明基板１２の反りが抑制され、表示ムラ等の不具合を防止することができる。

これにより、異方性導電フィルム１を介して透明基板１２と液晶駆動用ＩＣ１８とが接続された接続体を製造することができる。

以上、液晶駆動用ＩＣを直接液晶表示パネルのガラス基板上に実装するＣＯＧ実装を例に説明したが、本技術は、ＩＣチップ等の電子部品をガラスエポキシ基板等のリジッド基板に接続するＣＯＢ実装等の各種接続にも適用することができる。

［その他］
上記では、導電性の接着剤としてフィルム形状を有する異方性導電フィルム１について説明したが、ペースト状であっても問題は無い。また、本発明は、導電性粒子４を含有しないバインダー樹脂層からなる絶縁性接着フィルム、及び導電性粒子４を含有しないペースト状のバインダー樹脂を用いた絶縁性接着ペーストによる接続工程に用いてもよい。本発明に係る接着剤は、導電性粒子４の有無や、フィルムやペースト等の形態は問わない。

次いで、本発明の実施例について説明する。本実施例では、接続体サンプルとして、異方性導電フィルムの硬化条件を異ならせて評価用のガラス基板上に評価用ＩＣを接続して製造した各接続体サンプルについて、導通抵抗値（Ω）及び反り量を測定、評価した。

［異方性導電フィルムの作製］
評価用ＩＣの接続に用いる接着剤として、以下の導電性粒子含有層と絶縁性接着剤層とが積層された２層構造の異方性導電フィルムを作製した。

（導電性粒子含有層）
ビスＡ型フェノキシ樹脂（商品名ＹＰ５０、新日鐵化学社製）３０質量部、ビスフェノールＡ型液状エポキシ樹脂（商品名ＥＰ８２８、三菱化学社製）３０質量部、イミダゾール系潜在性硬化剤（商品名ＰＨＸ３９４１ＨＰ、旭化成株式会社製）４０質量部、エポキシ系シランカップリング剤（商品名Ａ−１８７、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ株式会社製）１質量部、粒子径３．２５μｍの導電性粒子（商品名ミクロパールＡＵ、積水化学工業社製）３５質量部にトルエンを加え固形分５０％の組成物を調整した。調整した組成物を剥離フィルム上に塗布し、オーブンで加熱することにより乾燥させ、厚み８μｍの導電性粒子含有層を作製した。

（絶縁性接着剤層）
ビスＡ型フェノキシ樹脂（商品名ＹＰ５０、新日鐵化学社製）２５質量部、ビスフェノールＡ型液状エポキシ樹脂（商品名ＥＰ８２８、三菱化学社製）３５質量部、イミダゾール系潜在性硬化剤（商品名ＰＨＸ３９４１ＨＰ、旭化成株式会社製）４０質量部、エポキシ系シランカップリング剤（商品名Ａ−１８７、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ株式会社製）１質量部にトルエンを加え固形分５０％の組成物を調整した。調整した組成物を剥離フィルム上に塗布し、オーブンで加熱することにより乾燥させ、厚み１２μｍの絶縁性接着剤層を調整した。

このように調整した導電性粒子含有層と絶縁性接着剤層とをラミネートすることにより、２層構造の異方性導電フィルムを作製した。

［評価用ＩＣ］
評価素子として、外形；２．０ｍｍ×２０ｍｍ、厚み０．５ｍｍ、バンプ間スペース；２０μｍ、バンプ高さ；１５μｍ（Ａｕ‐ｐｌａｔｅｄ）の評価用ＩＣを用いた。

［評価用ガラス基板］
評価用ＩＣが接続される評価用ガラス基板として、外形；３０ｍｍ×５０ｍｍ、厚み０．５ｍｍ、バンプ間スペース；２０μｍのＩＴＯパターングラスを用いた。

［仮接続体の製造］
先ず、評価用のガラス基板を仮圧着装置の基板支持台上に載置した。基板支持台に載置されたガラス基板の接続面上に、導電性粒子含有層を接続面と対峙させるようにして異方性導電フィルムを配置した。そして、加圧ボンダーのヘッド部を８０℃に加熱し、この加熱したヘッド部の加圧面を剥離フィルムの上から絶縁性接着剤層の上面に押し当てて１ＭＰａで２秒間加圧した。この熱加圧により、ガラス基板上に異方性導電フィルムを仮圧着した。その後、剥離フィルムを剥がし、評価用ＩＣのバンプが形成された接続面を、バンプと配線電極とのアライメントを取りながら異方性導電フィルム上に配置することにより、仮接続体を製造した。

次いで、以下に示す実施例及び比較例に係る方法で評価用ＩＣをガラス基板に接続し、接続体を製造した。

［実施例１］
実施例１では、本圧着工程の前に、接続装置の加熱ステージに上に仮接続体のガラス基板を固定し、１０秒間の予備加熱を行った。加熱ステージは当初３０℃に設定され、異方性導電フィルムの温度が仮接続体の搭載後５秒後に４５℃、１０秒後に９０℃となる温度プロファイルとなるように、加熱機構によってステージ温度を調整した。異方性導電フィルムの温度は、評価用ＩＣとガラス基板の間に熱電対を配置することにより測定した。

実施例１に係る予備加熱の温度プロファイルは、図３の温度勾配１に示す通りとなる。実施例１では、異方性導電フィルムの温度を、予備加熱によって１０秒間で３０℃→９０℃へ６０℃昇温させた。そして、１０秒間の全予備加熱時間の５０％経過時（５秒後）に、ステージ加熱による昇温温度（６０℃）の２５％（１５℃）昇温させ４５℃とした。

予備加熱後、評価用ＩＣ上面を熱加圧ヘッドにより６０ＭＰａの圧力で５秒間加圧しながら異方性導電フィルム中の熱硬化性樹脂の硬化温度（２００℃）になるよう加熱し、異方性導電フィルムを硬化させて評価用ＩＣを本圧着させた。これにより評価用ＩＣとガラス基板とが接続された接続体を製造した。

［実施例２］
実施例２では、５秒間の予備加熱を行った。加熱ステージは当初３０℃に設定され、異方性導電フィルムの温度が仮接続体の搭載後２．５秒後に４５℃、５秒後に９０℃となる温度プロファイルとなるように、加熱機構によってステージ温度を調整した。

実施例２に係る予備加熱の温度プロファイルは、図３の温度勾配１に示す通りとなる。実施例２では、異方性導電フィルムの温度を、予備加熱によって５秒間で３０℃→９０℃へ６０℃昇温させた。そして、５秒間の全予備加熱時間の５０％経過時（２．５秒後）に、ステージ加熱による昇温温度（６０℃）の２５％（１５℃）昇温させ４５℃とした。予備加熱後、実施例１と同条件で本圧着工程を行い、接続体を製造した。

［実施例３］
実施例３では、１０秒間の予備加熱を行った。加熱ステージは当初３０℃に設定され、異方性導電フィルムの温度が仮接続体の搭載後５秒後に６０℃、１０秒後に９０℃となる温度プロファイルとなるように、加熱機構によってステージ温度を調整した。

実施例３に係る予備加熱の温度プロファイルは、図３の温度勾配２に示す通りとなる。実施例３では、異方性導電フィルムの温度を、予備加熱によって１０秒間で３０℃→９０℃へ６０℃昇温させた。そして、１０秒間の全予備加熱時間の５０％経過時（５秒後）に、ステージ加熱による昇温温度（６０℃）の５０％（３０℃）昇温させ６０℃とした。予備加熱後、実施例１と同条件で本圧着工程を行い、接続体を製造した。

［比較例１］
比較例１では、予備加熱を行わずに、仮接続体に対して直ちに本圧着工程を行った。本圧着条件は実施例１と同じである。

［比較例２］
比較例２では、１０秒間の予備加熱を行った。加熱ステージは当初３０℃に設定され、異方性導電フィルムの温度が仮接続体の搭載後５秒後に７５℃、１０秒後に９０℃となる温度プロファイルとなるように、加熱機構によってステージ温度を調整した。

比較例２に係る予備加熱の温度プロファイルは、図３の温度勾配３に示す通りとなる。比較例２では、異方性導電フィルムの温度を、予備加熱によって１０秒間で３０℃→９０℃へ６０℃昇温させた。そして、１０秒間の全予備加熱時間の５０％経過時（５秒後）に、ステージ加熱による昇温温度（６０℃）の７５％（４５℃）昇温させ７５℃とした。予備加熱後、実施例１と同条件で本圧着工程を行い、接続体を製造した。

［接続体の評価方法］
実施例及び比較例に係る仮接続体及び接続体の本圧着前反応率、反り量、接続抵抗値の測定、評価方法は以下のとおりである。

［本圧着前反応率の測定］
試料Ａとして未硬化の異方性導電フィルム、試料Ｂとして本圧着工程前に加熱ステージ上から取出した異方性導電フィルムをそれぞれ採取し、各試料１０ｍｇを測定セルにそれぞれ精秤する。そして、これらをそれぞれ示差走差熱量計ＤＳＣ２００（機種名、セイコー電子工業社製）により、３０℃から２３０℃まで昇温速度１０℃／分で昇温させた場合の発熱ピーク面積から各試料の発熱量を求める。なお、各試料の発熱量を便宜上、Ａ・Ｂとする。次に、これらＡ・Ｂを用いて、加熱加圧直後のＤＳＣ反応率Ｒ（％）を下記式１により求めた。
Ｒ（％）＝（１−Ｂ／Ａ）×１００ ・・・（式１）

［反り量の測定］
触針式表面粗度計（商品名：ＳＥ−３Ｈ、小阪研究所社製）を用いて、ガラス基板の下側からスキャンし、評価用ＩＣの本圧着後の評価用ガラス基板面の反り量（μｍ）を測定した。反り量が比較例１と同等もしくは、より増加したものを×、３μｍ未満減少したものを○、３μｍ以上減少したものを◎として評価した。

尚、反り量が比較例１のレベルであると、液晶表示パネルの透明基板が変形することによる輝度ムラが生じる。一方、○、や◎のレベルであれば、輝度ムラは殆ど生じない。

［接続抵抗値の測定］
デジタルマルチメーター（商品名：デジタルマルチメーター７５６１、横河電機（株）社製）を用いて、環境試験（８５℃／８５％／５００ｈｒ）後の接続抵抗（Ω）の測定を行った。バンプと配線電極との接続部を含む抵抗値が１０Ω未満であるものを○、１０Ω以上３０Ω未満であるものを△、３０Ω以上であるものを×として評価した。

表１に示すように、各実施例に係る接続体は、反り量、接続抵抗値とも良好であった。これは、各実施例では、熱圧着ヘッドによる本圧着工程に先立って、ステージ加熱によって仮接続体の評価用ガラス基板を加熱する予備加熱を行い、その温度プロファイルが、全予備加熱時間の５０％経過時における接着剤の昇温率が、予備加熱による全昇温温度の５０％以下としたことによる。

これにより、各実施例に係る接続体は、予備加熱において評価用ガラス基板の温度を高め、本圧着工程において熱圧着ヘッドによって加熱押圧される評価用ＩＣとの温度差を縮小させることができ、予備加熱を行わない比較例１に係る接続体に比して、反りの発生を抑えることができた。また、各実施例に係る接続体は、温度勾配１又は２のような温度プロファイルで予備加熱を行ったことで、本圧着前におけるバインダー樹脂の硬化反応率が２２％以下と低く抑えられた。したがって、各実施例では、本圧着前にバインダー樹脂層が硬化することを防止し、本圧着工程において、熱圧着ヘッドによる加熱押圧により、バインダー樹脂を評価用ＩＣの電極端子と評価用ガラス基板の透明電極との間から流出させるとともに、導電性粒子を押しつぶした状態で硬化させることができ、環境試験後においても接続抵抗値を低く保つことができた。

一方、比較例１では、予備加熱を行わずに本圧着を行ったことから、接続抵抗値は良好であったものの、異方性導電フィルムが接続された後、常温まで温度が低下する際に、熱圧着ヘッドに加熱された評価用ＩＣとステージ上に載置された評価用ガラス基板との温度差及びバインダーと評価用ガラス基板の熱膨張率の差に起因して、評価用ガラス基板に反りが生じた。

また、比較例２では、予備加熱の温度プロファイルが、全予備加熱時間の５０％経過時における接着剤の昇温温度が、ステージ加熱による全昇温温度の７５％と高くしたことから、評価用ガラス基板の反り量は改善されたものの、本圧着前におけるバインダー樹脂の硬化反応率が３２％と高く、本圧着工程において熱圧着ヘッドによる加熱押圧によっても、バインダー樹脂を評価用ＩＣの電極端子と評価用ガラス基板の透明電極との間から流出させることができず、両端子間で導電性粒子を押し込むことができず、接続抵抗値が上昇した。

１ 異方性導電フィルム、２ 剥離フィルム、３ バインダー樹脂層、４ 導電性粒子、１０ 液晶表示パネル、１１，１２ 透明基板、１３ シール、１４ 液晶、１５ パネル表示部、１６，１７ 透明電極、１７ａ 端子部、１８ 液晶駆動用ＩＣ、２０ ＣＯＧ実装部、２１ 仮接続体、３０ 接続装置、３１ ステージ、３２ 加熱機構、３３ 熱圧着ヘッド

Claims (7)

1. 基板上に未硬化の接着剤を介して電子部品が搭載された仮接続体を、温度制御機構を有するステージ上に載置し、
   上記ステージによって上記基板側を加熱するととともに、熱圧着ヘッドによって上記電子部品を上記基板上に加熱押圧し、上記接着剤を介して上記電子部品が上記基板上に接続された接続体の製造方法において、
   上記熱圧着ヘッドによる加熱押圧工程よりも先に、上記ステージによって上記基板の予備加熱を行い、
   上記ステージ上に上記仮接続体が載置されてから上記熱圧着ヘッドによる加熱押圧までの予備加熱時間の５０％経過時における上記接着剤の昇温率が、上記予備加熱による全昇温温度の５０％以下である接続体の製造方法。
2. 基板上に未硬化の接着剤を介して電子部品が搭載された仮接続体を、温度制御機構を有するステージ上に載置し、
   上記ステージによって上記基板側を加熱するととともに、熱圧着ヘッドによって上記電子部品を上記基板上に加熱押圧し、上記接着剤を介して上記電子部品が上記基板上に接続された接続体の製造方法において、
   上記熱圧着ヘッドによる加熱押圧工程よりも先に、上記ステージによって上記基板の予備加熱を行い、
   上記ステージ上に上記仮接続体が載置されてから上記熱圧着ヘッドによる加熱押圧までの予備加熱時間の５０％経過時における上記接着剤の昇温率が、上記予備加熱による全昇温温度の２５％以下である接続体の製造方法。
3. 上記ステージ上に上記仮接続体が載置されてから上記熱圧着ヘッドによる加熱押圧までの間における上記接着剤の温度プロファイルは、漸次上昇するプロファイルを描く請求項１又は２に記載の接続体の製造方法。
4. 上記基板は、ガラス基板であり、上記電子部品はＩＣチップである請求項１〜３のいずれか１項に記載の接続体の製造方法。
5. 上記接着剤は、導電性粒子を含有している請求項１〜４のいずれか１項に記載の接続体の製造方法。
6. 基板上に未硬化の接着剤を介して電子部品が搭載された仮接続体を、温度制御機構を有するステージ上に載置し、
   上記ステージによって上記基板側を加熱するととともに、熱圧着ヘッドによって上記電子部品を上記基板上に加熱押圧し、上記接着剤を介して上記電子部品を上記基板上に接続する接続方法において、
   上記熱圧着ヘッドによる加熱押圧工程よりも先に、上記ステージによって上記基板の予備加熱を行い、
   上記ステージ上に上記仮接続体が載置されてから上記熱圧着ヘッドによる加熱押圧までの予備加熱時間の５０％経過時における上記接着剤の昇温率が、上記予備加熱による全昇温温度の５０％以下である接続方法。
7. 上記接着剤は、導電性粒子を含有している請求項６記載の接続方法。