JP6867425B2 - 接続構造体の製造方法、及び接続構造体 - Google Patents
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Description
1.接続構造体の製造方法、及び接続構造体
2.実施例
本実施の形態に係る接続構造体の製造方法は、第1の端子が形成された第1の回路部材及び第2の端子が形成された第2の回路部材の少なくとも一方がフレキシブル基板である接続構造体の製造方法であって、第1の回路部材と第2の回路部材とを、第1の端子及び第2の端子の合計高さの0.5倍以上1.8倍以下の平均粒子径を有する導電性粒子を含有する異方性導電フィルムを介在させて圧着し、第1の回路部材と第2の回路部材との間のスペース部における導電性粒子が、潰れてなる接続構造体を得るものである。ここで、スペース部とは、第1の回路部材と第2の回路部材とが接続され、端子(ライン)と基材(スペース)とが交互に形成された接続部における基材(スペース)部分をいう。
異方性導電フィルムは、導電性粒子とバインダー樹脂とを含有する。導電性粒子としては、樹脂粒子の表面にNi、Au等の金属をコートした樹脂コア粒子を用いることができる。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用いることができる。また、導電性粒子の平均粒径としては、通常1〜20μm、より好ましくは5〜15μmである。また、導電性粒子の含有量は、好ましくは0.1〜30wt%、より好ましくは1〜10wt%である。
ラジカル重合型のバインダー樹脂は、膜形成樹脂と、ラジカル重合性化合物と、ラジカル重合開始剤とを含有する。
これらの中でも、ジアシルパーオキサイド化合物であるラウロイルパーオキシド、ベンゾイルパーオキサイド、パーオキシエステル化合物である2,5−ジメチル−2,5−ビス(2−エチルヘキサノイルパーオキシ)ヘキサンを好ましく用いることができる。市場で入手可能な具体例としては、日油(株)の商品名「パーロイルL」、日油(株)の商品名「パーヘキサ250」、日油(株)の商品名「ナイパーBW」などを挙げることができる。ラジカル重合開始剤の含有量は、好ましくは0.1〜20wt%、より好ましくは1.0〜10wt%である。
アニオン重合型、又はカチオン重合型などのいわゆるイオン重合型のバインダー樹脂は、膜形成樹脂と、重合性化合物と、重合開始剤とを含有する。膜形成樹脂は、前述のラジカル重合型のバインダー樹脂と同様のものを用いることができる。膜形成樹脂の含有量は、好ましくは20〜80wt%、より好ましくは30〜60wt%である。
以下、本発明の実施例について説明する。本実施例では、ガラス基板と、所定高さの配線を有するFPC(Flexible Printed Circuits)とを、平均粒径10μmの導電性粒子を含有する異方性導電フィルム(ACF)を用いて圧着した。そして、接続構造体の回路部材間の距離の測定、粒子潰れの評価、粒子溜りの評価、絶縁性の評価、及び導電性の評価を行った。なお、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。
第1の回路部材として、0.7mm厚みのITOベタガラスを(15mm×80mm)を300μmピッチ(L/S=1/1)でパターニングしたITOガラス基板を準備した。また、第2の回路部材として、300μmピッチ(L/S=1/1)の所定高さ(4,5,8,12,18,25μm)の配線を有し、接続部の端部にカバーレイを有するFPCを準備した。なお、ITO配線の高さは、0.1μm未満と薄いため、合計の配線高さに含めなかった。
表1に示すように、フェノキシ樹脂を30質量部、2官能アクリレートを30質量部、ウレタンアクリレートを20質量部、リン酸エステル型アクリレートを2質量部、導電性粒子を2質量部、ラジカル発生剤A(パーロイルL)を6質量部配合し、DSC(Differential Scanning Calorimetry)で測定した反応開始温度が80℃である組成物1を作製した。
2mm幅の異方性導電フィルムを、ITOガラス基板に貼り付け、その上にFPCを仮固定した後、緩衝材として厚みが200μmのシリコンラバーを使用し、圧着ヘッドにてFPCのカバーレイを踏むように圧着して接続構造体を作製した。すなわち、導電性粒子がカバーレイ部分に溜まり易く、粒子凝集が起こり易いように圧着した。
図4に示すように、第1の回路部材と第2の回路部材とのスペース部の距離Dについて、接続構造体の接続部の断面をSEM(Scanning Electron Microscope)観察して測定した。
接続構造体の接続部をFPC側から光学顕微鏡を用いて第1の回路部材と第2の回路部材とのスペース部の100個の導電性粒子を観察し、粒子径の10%以上潰れた導電性粒子をカウントした。粒子潰れの評価は、次の基準により行った。
◎:潰れた導電性粒子が50個以上
○:潰れた導電性粒子が20個以上50個未満
△:潰れた導電性粒子が1個以上20個未満
×:潰れた導電性粒子が0個
接続構造体の接続部をFPC側から光学顕微鏡により観察し、カバーレイ部分の導電性粒子の凝集状態を目視した。粒子溜りの評価は、次の基準により行った。
◎:粒子凝集が観察されない。
○:粒子凝集が観察され、連結した導電性粒子が5個以下の凝集が1箇所以上存在する。
△:粒子凝集が観察され、連結した導電性粒子が6個〜14個の凝集が1箇所以上存在する。
×:粒子凝集が観察され、連結した導電性粒子が15個以上の凝集が1箇所以上存在する。
接続構造体に30Vの電圧を印加し(2端子法)、15箇所の配線間(スペース部)の絶縁抵抗を測定し、ショートの発生回数をカウントした。絶縁性の評価は、次の基準により行った。
○:ショートの発生箇所が0箇所
×:ショートの発生箇所が1箇所以上
デジタルマルチメーターを用いて、4端子法にて接合構造体の抵抗値を測定した。導通性の評価は、次の基準により行った。
◎:0.5Ω未満
○:0.5Ω以上、1.0Ω未満
×:1.0Ω以上
表2に示すように、第2の回路部材として配線高さが25μmのFCPを使用し、異方性導電フィルムとして反応開始温度が110℃である組成物3を使用した。すなわち、導電性粒子の平均粒子径に対する配線高さの比の値は2.5であった。異方性導電フィルムを用いて第1の回路部材と第2の回路部材とを、反応開始温度より40℃高い150℃の温度で圧着させ、接続構造体を得た。第1の回路部材と第2の回路部材とのスペース部の距離は18.3μmであった。また、スペース部での粒子潰れの評価は×、カバーレイ部分での粒子溜りの評価は×、絶縁性の評価は×、導通性の評価は○であった。
表2に示すように、第2の回路部材として配線高さが4μmのFCPを使用し、異方性導電フィルムとして反応開始温度が110℃である組成物3を使用した。すなわち、導電性粒子の平均粒子径に対する配線高さの比の値は0.4であった。異方性導電フィルムを用いて第1の回路部材と第2の回路部材とを、反応開始温度より40℃高い150℃の温度で圧着させ、接続構造体を得た。第1の回路部材と第2の回路部材とのスペース部の距離は8.3μmであった。また、スペース部での粒子潰れの評価は◎、カバーレイ部分での粒子溜りの評価は◎、絶縁性の評価は○、導通性の評価は×であった。
表2に示すように、第2の回路部材として配線高さが18μmのFCPを使用し、異方性導電フィルムとして反応開始温度が110℃である組成物3を使用した。すなわち、導電性粒子の平均粒子径に対する配線高さの比の値は1.8であった。異方性導電フィルムを用いて第1の回路部材と第2の回路部材とを、反応開始温度より40℃高い150℃の温度で圧着させ、接続構造体を得た。第1の回路部材と第2の回路部材とのスペース部の距離は11.7μmであった。また、スペース部での粒子潰れの評価は△、カバーレイ部分での粒子溜りの評価は△、絶縁性の評価は○、導通性の評価は○であった。
表2に示すように、第2の回路部材として配線高さが12μmのFCPを使用し、異方性導電フィルムとして反応開始温度が110℃である組成物3を使用した。すなわち、導電性粒子の平均粒子径に対する配線高さの比の値は1.2であった。異方性導電フィルムを用いて第1の回路部材と第2の回路部材とを、反応開始温度より40℃高い150℃の温度で圧着させ、接続構造体を得た。第1の回路部材と第2の回路部材とのスペース部の距離は7.8μmであった。また、スペース部での粒子潰れの評価は○、カバーレイ部分での粒子溜りの評価は○、絶縁性の評価は○、導通性の評価は○であった。
表2に示すように、第2の回路部材として配線高さが5μmのFCPを使用し、異方性導電フィルムとして反応開始温度が110℃である組成物3を使用した。すなわち、導電性粒子の平均粒子径に対する配線高さの比の値は0.5であった。異方性導電フィルムを用いて第1の回路部材と第2の回路部材とを、反応開始温度より40℃高い150℃の温度で圧着させ、接続構造体を得た。第1の回路部材と第2の回路部材とのスペース部の距離は7.8μmであった。また、スペース部での粒子潰れの評価は◎、カバーレイ部分での粒子溜りの評価は◎、絶縁性の評価は○、導通性の評価は△であった。
表2に示すように、第2の回路部材として配線高さが8μmのFCPを使用し、異方性導電フィルムとして反応開始温度が110℃である組成物3を使用した。すなわち、導電性粒子の平均粒子径に対する配線高さの比の値は0.8であった。異方性導電フィルムを用いて第1の回路部材と第2の回路部材とを、反応開始温度より40℃高い150℃の温度で圧着させ、接続構造体を得た。第1の回路部材と第2の回路部材とのスペース部の距離は5.2μmであった。また、スペース部での粒子潰れの評価は◎、カバーレイ部分での粒子溜りの評価は○、絶縁性の評価は○、導通性の評価は○であった。
表2に示すように、第2の回路部材として配線高さが18μmのFCPを使用し、異方性導電フィルムとして反応開始温度が100℃である組成物2を使用した。すなわち、導電性粒子の平均粒子径に対する配線高さの比の値は1.8であった。異方性導電フィルムを用いて第1の回路部材と第2の回路部材とを、反応開始温度より50℃高い150℃の温度で圧着させ、接続構造体を得た。第1の回路部材と第2の回路部材とのスペース部の距離は12.1μmであった。また、スペース部での粒子潰れの評価は○、カバーレイ部分での粒子溜りの評価は○、絶縁性の評価は○、導通性の評価は○であった。
表2に示すように、第2の回路部材として配線高さが18μmのFCPを使用し、異方性導電フィルムとして反応開始温度が80℃である組成物1を使用した。すなわち、導電性粒子の平均粒子径に対する配線高さの比の値は1.8であった。異方性導電フィルムを用いて第1の回路部材と第2の回路部材とを、反応開始温度より70℃高い150℃の温度で圧着させ、接続構造体を得た。第1の回路部材と第2の回路部材とのスペース部の距離は12.6μmであった。また、スペース部での粒子潰れの評価は○、カバーレイ部分での粒子溜りの評価は◎、絶縁性の評価は○、導通性の評価は○であった。
表2に示すように、第2の回路部材として配線高さが8μmのFCPを使用し、異方性導電フィルムとして反応開始温度が80℃である組成物1を使用した。すなわち、導電性粒子の平均粒子径に対する配線高さの比の値は0.8であった。異方性導電フィルムを用いて第1の回路部材と第2の回路部材とを、反応開始温度より70℃高い150℃の温度で圧着させ、接続構造体を得た。第1の回路部材と第2の回路部材とのスペース部の距離は5.4μmであった。また、スペース部での粒子潰れの評価は◎、カバーレイ部分での粒子溜りの評価は◎、絶縁性の評価は○、導通性の評価は○であった。
表2に示すように、第2の回路部材として配線高さが8μmのFCPを使用し、異方性導電フィルムとして反応開始温度が90℃である組成物4を使用した。すなわち、導電性粒子の平均粒子径に対する配線高さの比の値は0.8であった。異方性導電フィルムを用いて第1の回路部材と第2の回路部材とを、反応開始温度より90℃高い180℃の温度で圧着させ、接続構造体を得た。第1の回路部材と第2の回路部材とのスペース部の距離は4.9μmであった。また、スペース部での粒子潰れの評価は◎、カバーレイ部分での粒子溜りの評価は◎、絶縁性の評価は○、導通性の評価は○であった。
Claims (15)
- 第1の端子が形成された第1の回路部材及び第2の端子が形成された第2の回路部材の少なくとも一方がフレキシブル基板である接続構造体の製造方法であって、
前記第1の回路部材と前記第2の回路部材とを、樹脂粒子の表面に金属をコートした樹脂コア粒子からなる導電性粒子を含有する異方性導電フィルムを介在させて圧着し、前記第1の回路部材と前記第2の回路部材との間の前記第1の端子と前記第2の端子とが存在していない領域であるスペース部における導電性粒子が、潰れてなり、前記導電性粒子の平均粒子径が1μm以上20μm以下であり、前記導電性粒子の平均粒子径に対する前記第1の端子及び前記第2の端子の合計高さの比が0.5以上1.8以下である接続構造体を得、
前記圧着後の前記第1の回路部材と前記第2の回路部材との間のスペース部の距離が、前記第1の端子及び前記第2の端子の合計高さよりも小さい接続構造体の製造方法。 - 前記圧着後の前記導電性粒子の平均粒子径に対する第1の回路部材と第2の回路部材との間のスペース部の距離の比の値が、0.6以下である請求項1記載の接続構造体の製造方法。
- 前記圧着後の前記第1の回路部材と前記第2の回路部材との間のスペース部における導電性粒子の潰れ割合が、20%以上である請求項1又は2記載の接続構造体の製造方法。
- 前記圧着後の前記第1の回路部材と前記第2の回路部材との間のスペース部における導電性粒子の潰れ割合が、50%以上である請求項1又は2記載の接続構造体の製造方法。
- 前記圧着後の前記第1の回路部材と前記第2の回路部材との間のスペース部における導電性粒子が、粒子径の10%以上潰れてなる請求項1乃至4のいずれか1項に記載の接続構造体の製造方法。
- 前記異方性導電フィルムのDSC(Differential Scanning Calorimetry)で測定した発熱開始温度が、80℃以上110℃以下であり、
前記圧着における温度が、前記発熱開始温度よりも40℃以上高い請求項1乃至5のいずれか1項に記載の接続構造体の製造方法。 - 前記異方性導電フィルムのDSC(Differential Scanning Calorimetry)で測定した発熱開始温度が、80℃以上110℃以下であり、
前記圧着における温度が、前記発熱開始温度よりも70℃以上高い請求項1乃至5のいずれか1項に記載の接続構造体の製造方法。 - 前記導電性粒子の平均粒子径が5μm以上15μm以下である請求項1乃至7のいずれか1項に記載の接続構造体の製造方法。
- 前記第1の回路部材及び前記第2の回路部材の少なくとも一方が端子端部にカバーレイを有するフレキシブル基板である請求項1乃至8のいずれか1項に記載の接続構造体の製造方法。
- 前記スペース部にある導電性粒子100個中1個以上が潰れ、前記カバーレイにある導電性粒子が15個以上連結した凝集が存在しない請求項9記載の接続構造体の製造方法。
- 第1の端子が形成された第1の回路部材と、
第2の端子が形成された第2の回路部材と、
樹脂粒子の表面に金属をコートした樹脂コア粒子からなる導電性粒子を含有する異方性導電フィルムが硬化した硬化膜とを備え、
前記第1の回路部材と前記第2の回路部材との間の前記第1の端子と前記第2の端子とが存在していない領域であるスペース部で、前記導電性粒子が潰れてなり、前記導電性粒子の平均粒子径が1μm以上20μm以下であり、前記導電性粒子の平均粒子径に対する前記第1の端子及び前記第2の端子の合計高さの比が0.5以上1.8以下であり、
前記圧着後の前記第1の回路部材と前記第2の回路部材との間のスペース部の距離が、前記第1の端子及び前記第2の端子の合計高さよりも小さい接続構造体。 - 前記導電性粒子の平均粒子径に対する第1の回路部材と第2の回路部材との間のスペース部の距離の比の値が、0.6以下である請求項11に記載の接続構造体。
- 前記第1の回路部材と前記第2の回路部材との間のスペース部における導電性粒子の潰れ割合が、20%以上である請求項11又は12記載の接続構造体。
- 前記第1の回路部材及び前記第2の回路部材の少なくとも一方が端子端部にカバーレイを有するフレキシブル基板である請求項11乃至13のいずれか1項に記載の接続構造体。
- 前記スペース部にある導電性粒子100個中1個以上が潰れ、前記カバーレイにある導電性粒子が15個以上連結した凝集が存在しない請求項14記載の接続構造体。
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