JP6510846B2 - 異方性導電フィルム、接続方法、及び接合体 - Google Patents
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Description
しかし、カチオン硬化系の異方性導電フィルムは、ガラスへの接着性に優れたものであるが、カチオン系硬化剤を用いた際に発生する酸が、硬化性樹脂の重合に寄与した後もフィルム内に残存するため、電子部品が有する配線など金属部分を腐食するという問題が生じる。
上記特許文献1に記載の技術では、硬化反応性を低下させず良好な接着性と、良好な耐腐食性のいずれも満足した異方性導電フィルムを得るという観点からは、十分なものとはいえなかった。
本発明は、従来における前記諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、硬化反応性を低下させず接着性に優れ、かつ耐腐食性にも優れた異方性導電フィルムを提供することを目的とする。
<1> 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させる異方性導電フィルムであって、
前記異方性導電フィルムが、少なくとも導電性粒子、カチオン硬化性樹脂、カチオン系硬化剤、有機過酸化物、及びラジカル捕捉剤を含有し、
前記有機過酸化物の反応開始温度が、前記カチオン系硬化剤の反応開始温度より高いことを特徴とする異方性導電フィルムである。
<2> 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させる接続方法であって、
前記第2の電子部品の端子上に前記<1>に記載の異方性導電フィルムを配置する第1の配置工程と、
前記異方性導電フィルム上に前記第1の電子部品を、前記第1の電子部品の端子が前記異方性導電フィルムと接するように配置する第2の配置工程と、
前記第1の電子部品を加熱押圧部材により加熱及び押圧する加熱押圧工程、とを含むことを特徴とする接続方法である。
<3> 前記加熱押圧工程後に、前記有機過酸化物の反応開始温度以上の温度で加熱する熱処理工程をさらに含む前記<2>に記載の接続方法である。
<4> 前記<2>から<3>のいずれかに記載の接続方法により接続されたことを特徴とする接合体である。
本発明の異方性導電フィルムは、少なくとも導電性粒子、カチオン硬化性樹脂、カチオン系硬化剤、有機過酸化物、及びラジカル捕捉剤を含有し、好ましくは膜形成樹脂を含有し、更に必要に応じて、その他の成分を含有する。
前記異方性導電フィルムは、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させる異方性導電フィルムである。
これは、以下のようにして酸をトラップして、腐食性を効果的に防止したためと思われる。
・有機過酸化物が熱分解してラジカル化合物が発生する。
・発生したラジカル化合物のラジカルがラジカル捕捉剤にトラップされる。
・ラジカル化合物からラジカルが除かれ生成した化合物が、カチオン系硬化剤から発生した酸をトラップする(有機過酸化物による酸のトラップ)。
また、反応開始温度がカチオン系硬化剤のそれより高い有機過酸化物を使用し、酸をトラップするタイミングを遅らせたため、硬化反応の反応性を損なうことなく、良好な接着性が担保できたものと思われる。
前記導電性粒子としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、金属粒子、金属被覆樹脂粒子などが挙げられる。
これらの中でも、ニッケル、銀、銅が好ましい。これらの金属粒子は、表面酸化を防ぐ目的で、その表面に金、パラジウムを施していてもよい。更に、表面に金属突起や有機物で絶縁被膜を施したものを用いてもよい。
前記樹脂粒子への金属の被覆方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、無電解めっき法、スパッタリング法などが挙げられる。
前記樹脂粒子の材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、スチレン−ジビニルベンゼン共重合体、ベンゾグアナミン樹脂、架橋ポリスチレン樹脂、アクリル樹脂、スチレン−シリカ複合樹脂などが挙げられる。
前記カチオン硬化性樹脂としては、カチオン系硬化剤の作用により硬化する樹脂であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、エポキシ樹脂などが挙げられる。
前記エポキシ樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、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、ノボラック型エポキシ樹脂、それらの変性エポキシ樹脂などが挙げられる。
前記異方性導電フィルムにおける前記カチオン硬化性樹脂の含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記カチオン系硬化剤としては、カチオン種を発生する硬化剤であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、オニウム塩などが挙げられる。
前記オニウム塩としては、例えば、スルホニウム塩、ヨードニウム塩などが挙げられる。
前記スルホニウム塩としては、例えば、トリアリールスルホニウム塩などが挙げられる。
前記オニウム塩における対アニオンとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、SbF6 −、AsF6 −、PF6 −、BF4 −、CH3SO3 −、CF3SO3 −などが挙げられる。
前記カチオン系硬化剤は市販品であってもよい。前記市販品としては、例えば、アデカオプトマーSP−172(株式会社ADEKA製)、アデカオプトマーSP−170(株式会社ADEKA製)、アデカオプトマーSP−152(株式会社ADEKA製)、アデカオプトマーSP−150(株式会社ADEKA製)、サンエイドSI−60L(三新化学工業株式会社製)、サンエイドSI−80L(三新化学工業株式会社製)、サンエイドSI−100L(三新化学工業株式会社製)、サンエイドSI−150L(三新化学工業株式会社製)、CPI−100P(サンアプロ株式会社製)、CPI−101A(サンアプロ株式会社製)、CPI−200K(サンアプロ株式会社製)、IRGACURE250(BASF社製)などが挙げられる。
前記有機過酸化物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ジアシルパーオキサイド、パーオキシジカーボネート、パーオキシケタール、ジアルキルパーオキサイド、ハイドロパーオキサイド、パーオキシエステル、ケトンパーオキサイド、その他のパーオキサイドなどが挙げられる。
本発明では、カチオン系硬化剤の反応開始温度は、DSC測定の発熱開始温度をいう。
有機過酸化物の反応開始温度は、急速加熱試験による発熱開始温度をいい、例えば、日油有機過酸化物第10版、表−3に記載の発熱開始温度をいう。
前記有機過酸化物と前記カチオン系硬化剤との反応開始温度は、25℃〜45℃離れていることが好ましく、30℃〜40℃離れていることがより好ましい。
また、前記アニール処理とは、下記(接続方法)の<熱処理工程>の欄で記載しているように、前記有機過酸化物の反応開始温度以上の温度で加熱する熱処理工程をいう。
前記ラジカル捕捉剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ハイドロキノン誘導体など、一般に重合禁止剤として使用されているものが適用できる。
前記膜形成樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、フェノキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、飽和ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、ブタジエン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリオレフィン樹脂などが挙げられる。前記膜形成樹脂は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、製膜性、加工性、接続信頼性の点からフェノキシ樹脂が好ましい。
前記フェノキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノールAとエピクロルヒドリンより合成される樹脂などが挙げられる。
前記フェノキシ樹脂は、適宜合成したものを使用してもよいし、市販品を使用してもよい。
前記異方性導電フィルムにおける前記膜形成樹脂の含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記その他の成分としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、シランカップリング剤などが挙げられる。
前記シランカップリング剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、エポキシ系シランカップリング剤、アクリル系シランカップリング剤、チオール系シランカップリング剤、アミン系シランカップリング剤などが挙げられる。
前記異方性導電フィルムにおける前記シランカップリング剤の含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる.
前記第1の電子部品及び前記第2の電子部品としては、前記異方性導電フィルムを用いた異方性導電接続の対象となる、端子を有する電子部品であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ガラス基板、フレキシブル基板、リジッド基板、IC(Integrated Circuit)チップ、TAB(Tape Automated Bonding)、液晶パネルなどが挙げられる。前記ガラス基板としては、例えば、Al配線形成ガラス基板、ITO配線形成ガラス基板などが挙げられる。前記ICチップとしては、例えば、フラットパネルディスプレイ(FPD)における液晶画面制御用ICチップなどが挙げられる。
本発明の接続方法は、第1の配置工程と、第2の配置工程と、加熱押圧工程とを少なくとも含み、更に必要に応じて、その他の工程を含む。
前記接続方法は、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させる方法である。
本発明の接合体は、本発明の前記接続方法により得られる。
本発明のより好ましい態様として、前記接続方法は、前記加熱押圧工程後に前記有機過酸化物の反応開始温度以上の温度で加熱する熱処理工程をさらに含んでいるとよい。
前記第1の配置工程としては、前記第2の電子部品の端子上に本発明の前記異方性導電フィルムを配置する工程であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記第2の電子部品が、ガラス基板、フレキシブル基板などの基板であって、前記第1の電子部品が、ICチップ、TABなどの場合、前記第1の配置工程においては、例えば、前記第2の電子部品の端子上に前記異方性導電フィルムを、前記端子と前記異方性導電フィルムの導電性粒子含有層とが接するように配置する。
前記第2の配置工程としては、前記異方性導電フィルム上に前記第1の電子部品を、前記第1の電子部品の端子が前記異方性導電フィルムと接するように配置する工程であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記加熱押圧工程としては、前記電子部品を加熱押圧部材により加熱及び押圧する工程であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記加熱押圧部材としては、例えば、加熱機構を有する押圧部材などが挙げられる。前記加熱機構を有する押圧部材としては、例えば、ヒートツールなどが挙げられる。
前記加熱の温度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、160℃〜190℃が好ましい。
前記押圧の圧力としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、40MPa〜80MPaが好ましい。
前記加熱及び押圧の時間としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、5秒間〜10秒間が好ましい。
本発明の接続方法のさらなる好ましい態様として、前記接続方法は、前記加熱押圧工程後に、前記有機過酸化物の反応開始温度以上の温度で加熱する(アニール処理する)熱処理工程をさらに含むとよい。
上記加熱押圧工程を経て得られた実装後の接合体に対し、前記有機過酸化物の反応温度以上の温度で加熱する熱処理工程を付与することで、有機過酸化物の活性化が実装時の熱量では不十分であった場合でも実装後に十分活性化させることができる。これにより、腐食の防止性能を上げることができる。
前記熱処理工程において、前記有機過酸化物の反応開始温度以上の温度が付与される。熱処理工程における加熱時間としては、有機過酸化物による酸のトラップ反応が十分行われたと思われる程度であればよく、例えば、前記反応開始温度以上の所定の温度に到達した後、1分程度加熱すればよい。
具体的には、前記所定の温度に設定したSU−222、ESPEC(エスペック)株式会社製の加熱器に、実装後の接合体を入れ、数分間熱処理し、その後、加熱器から取り出すと、アニール処理された接合体(アニール品)を得ることができる。
<異方性導電フィルムの作製>
フェノキシ樹脂(商品名:YP−50、新日鉄住友化学株式会社製)34.5質量部、エポキシ樹脂(EP828、三菱化学株式会社製)35質量部、カチオン系硬化剤(サンエイドSI−60L、三新化学工業株式会社製、スルホニウム塩型カチオン系硬化剤(反応開始温度90℃))10質量部、シランカップリング剤(KBE403、信越シリコーン株式会社製)5質量部、導電性粒子(AUL704、積水化学工業株式会社製、アクリル樹脂粒子の表面にNi/Auメッキ被膜が形成された金属被膜樹脂粒子、平均粒子径4.0μm)10質量部、有機過酸化物(パーブチルL、日油株式会社製(反応開始温度108℃))5質量部、及びラジカル捕捉剤(テトラブチルヒドロキノン(TBHQ)東京化成工業株式会社製)0.5質量部を、均一になるように混合した。混合後の配合物を剥離処理したPETフィルム上に乾燥後の平均厚みが10μmとなるように塗布し、異方性導電フィルムを作製した。
異方性導電フィルムの配合組成を表1−1に示す。
以下の方法により接合体を製造し、以下に示す評価を行った。結果を表2−1に示す。
第2の電子部品上に、上記で得られた異方性導電フィルムを前記第2の電子部品と接するように配置した。続いて、異方性導電フィルム上に、第1の電子部品を配置した。続いて、平均厚み50μmのテフロン(登録商標)シートを緩衝材として用い、加熱ツールにより170℃、60MPa、5秒間の条件で、前記第1の電子部品を加熱及び押圧した。
上記実装後、110℃に設定したSU−222、ESPEC(エスペック)株式会社製の加熱器に接合体を入れ、5分後該加熱器から取り出すことにより、熱処理工程を施したアニール品を得た。
該アニール品に対しても、下記と同様の腐食性の評価を行った。
−試験用ICチップ及びガラス基板−
第1の電子部品として、試験用ICチップ(サイズ1.8mm×20mm、厚み0.5mm、金メッキバンプのサイズ30μm×85μm、バンプ高さ15μm、)を用いた。
第2の電子部品として、Al櫛型配線が形成された厚み0.7mmのガラス基板を用いた。
得られた接合体のAl櫛型配線にDC5Vを12時間印加した。印加後のAl櫛型配線12組を金属顕微鏡により観察し、以下の評価基準で評価した。
〔評価基準〕
5:腐食が観察されない
4:腐食箇所が1箇所〜2箇所観察された
3:腐食箇所が3箇所〜5箇所観察された
2:腐食箇所が6箇所以上観察された
1:断線が確認された
但し、上記5段階評価のいずれに該当させるか迷うほど微妙な結果の場合には、両者の中間をとって、「.5」と表記する場合もある。例えば、2と3の中間であると判断した場合には、2.5と表記する。
−試験用ICチップ及びガラス基板−
第1の電子部品として、試験用ICチップ(サイズ1.8mm×20mm、厚み0.5mm、金メッキバンプのサイズ30μm×85μm、バンプ高さ15μm)を用いた。
第2の電子部品として、全面にITO膜が形成された厚み0.5mmのガラス基板を用いた。
プレッシャークッカーテスト(PCT)後の、ガラス基板に対する異方性導電フィルムの浮上りの程度を目視にて観察し、以下の評価基準で評価した。なお、PCTは、121℃、2atm、5時間の条件で行った。
〔評価基準〕
5:浮上りが観察されない
4:圧着面積に対して0%超10%未満の浮上りが観察された
3:圧着面積に対して10%程度の浮上りが観察された
2:圧着面積に対して20%程度の浮上りが観察された
1:圧着面積に対して全面に浮上りが観察された
但し、上記5段階評価のいずれに該当させるか迷うほど微妙な結果の場合には、両者の中間をとって、「.5」と表記する場合もある。例えば、2と3の中間であると判断した場合には、2.5と表記する。
腐食評価及び接着評価の結果が、3以上である場合、○とする。但し、腐食評価が2以上3未満であってもアニール処理後の腐食評価が3以上であればよい。
腐食評価又は接着評価の結果のうち一方が3以上で、もう一方が2以上3未満である場合、△とする。
腐食評価又は接着評価の結果のうち一つでも1が入っている場合、×とする。
実施例1において、異方性導電フィルムの配合組成を表1−1、及び表1−2に示すとおりに変えた以外は、実施例1と同様にして、実施例2〜7の異方性導電フィルム及び接合体を作製した。
尚、実施例2、及び実施例4〜7では、アニール処理として、加熱器の設定温度を125℃とした以外は、実施例1と同様にしてアニール品を得た。また、実施例3では、加熱器の設定温度を150℃とした以外は、実施例1と同様にしてアニール品を得た。
得られた接合体について実施例1と同様の評価を行った。結果を表2−1、及び表2−2に示す。
実施例1において、異方性導電フィルムの配合組成を表1−2に示すとおりに変えた以外は、実施例1と同様にして、比較例1〜3の異方性導電フィルム及び接合体を作製した。
尚、比較例1及び2では、アニール処理として、加熱器の設定温度を125℃とした以外は、実施例1と同様にしてアニール品を得た。また、比較例3では、加熱器の設定温度を90℃とした以外は、実施例1と同様にしてアニール品を得た。
得られた接合体について実施例1と同様の評価を行った。結果を表2−2に示す。
表1−1及び表1−2において、PKHHは、巴化学工業株式会社製のフェノキシ樹脂を示す。JER806は、三菱化学株式会社製のビスフェノールF型エポキシ樹脂を示す。パーメックNは、日油株式会社製の有機過酸化物(反応開始温度90℃)を示す。パーブチルLは、日油株式会社製の有機過酸化物(反応開始温度108℃)を示す。パーキュアHBは、日油株式会社製の有機過酸化物(反応開始温度125℃)を示す。パークミルPは、日油株式会社製の有機過酸化物(反応開始温度149℃)を示す。ラジカル捕捉剤MEHQ(メチルヒドロキノン)は、東京化成工業株式会社製を示す。
上記評価中、腐食性又は接着性の評価に一つでも1の評価が入っているのは望ましくない。2より大きい評価になっている場合には、他の項目の評価結果との兼ね合いで総合評価する。腐食性又は接着性の評価が、3以上の評価になっていれば、実用上好ましい結果であるといえる。その結果、アニール処理しないでも腐食性がよく、接着性もよいという点で、実施例2がもっとも好ましい結果を示したといえる。
また、実施例3は、アニール処理を施すことで、腐食性能を向上させることができる。アニール処理するという条件付きではあるが、実施例3も腐食性及び接着性ともに良好な結果を示すことが確認できた。
Claims (5)
- 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させる異方性導電フィルムであって、
前記異方性導電フィルムが、少なくとも導電性粒子、カチオン硬化性樹脂、カチオン系硬化剤、有機過酸化物、及びラジカル捕捉剤を含有し、
前記有機過酸化物の反応開始温度が、前記カチオン系硬化剤の反応開始温度より15℃以上高いことを特徴とする異方性導電フィルム。 - 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させる異方性導電フィルムであって、
前記異方性導電フィルムが、少なくとも導電性粒子、カチオン硬化性樹脂、カチオン系硬化剤、有機過酸化物、及びラジカル捕捉剤を含有し、
硬化の際における前記有機過酸化物の分解物による前記カチオン系硬化剤から発生する酸のトラップのタイミングが、前記有機過酸化物の反応開始温度と前記カチオン系硬化剤の反応開始温度とが同じ温度のときよりも遅くなるように、前記有機過酸化物の反応開始温度が、前記カチオン系硬化剤の反応開始温度よりも高いことを特徴とする異方性導電フィルム。 - 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させる接続方法であって、
前記第2の電子部品の端子上に請求項1又は2に記載の異方性導電フィルムを配置する第1の配置工程と、
前記異方性導電フィルム上に前記第1の電子部品を、前記第1の電子部品の端子が前記異方性導電フィルムと接するように配置する第2の配置工程と、
前記第1の電子部品を加熱押圧部材により加熱及び押圧する加熱押圧工程、とを含むことを特徴とする接続方法。 - 前記加熱押圧工程後に、前記有機過酸化物の反応開始温度以上の温度で加熱する熱処理工程をさらに含む請求項3に記載の接続方法。
- 第1の電子部品と第2の電子部品とを、請求項1又は2に記載の異方性導電フィルムの硬化物を介して異方性導電接続させた、接合体。
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