WO2019235589A1 - 接続体の製造方法、接続方法 - Google Patents
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- H01R11/01—Individual connecting elements providing two or more spaced connecting locations for conductive members which are, or may be, thereby interconnected, e.g. end pieces for wires or cables supported by the wire or cable and having means for facilitating electrical connection to some other wire, terminal, or conductive member, blocks of binding posts characterised by the form or arrangement of the conductive interconnection between the connecting locations
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Definitions
- the present technology relates to a method for manufacturing a connection body connected via a filler-containing film having a filler arrangement layer in which fillers are arranged in a resin layer, and a connection method.
- This application is filed with Japanese Patent Application No. 2018-109088 filed on June 6, 2018 in Japan and Japanese Patent Application No. 2019-106176 filed on June 6, 2019 in Japan. Claims priority as a basis and these applications are incorporated herein by reference.
- a filler-containing film in which a filler is contained in a resin layer is used, and among them, an electrically conductive particle is used as a filler, and an anisotropic conductive film used when mounting an electronic component such as an IC chip or a flexible substrate on a substrate;
- an electrically conductive particle is used as a filler
- an anisotropic conductive film used when mounting an electronic component such as an IC chip or a flexible substrate on a substrate
- anisotropic conductive films correspond to this higher density
- insulating adhesives for anisotropic conductive films are used.
- a technique is known in which conductive particles as fillers in a layer are arranged uniformly or regularly in a matrix.
- JP 2016-66573 A Japanese Patent No. 6187665
- an anisotropic conductive film will be described as an example of the filler-containing film.
- the filler is described as conductive particles.
- the conductive particles are used in the meaning of fillers (arranged fillers) in applications other than anisotropic conductive films.
- the trapping in the anisotropic conductive film and the anisotropic conductive connection indicates that the filler is sandwiched between the electrodes of the electronic component.
- the bump size has been reduced in recent years. However, if the bump size is further reduced, the number of conductive particles that can be captured by the bump must be further reduced. In addition, even if it is a use other than the anisotropic conductive film, it is also expected that the number of fillers sandwiched between the required parts (same meaning as the above capture) is required to be one. Is done.
- the anisotropic conductive film in which the above-described conductive particles are arranged uniformly or regularly in a matrix can arrange conductive particles even on a bump with a small area, and can be expected to maintain particle trapping properties.
- connection body that can capture conductive particles and ensure conduction reliability even when the bump size is minimized in the case of anisotropic conductive film or anisotropic conductive connection, and connection It aims to provide a method.
- the object is to obtain a sandwiched state of fillers in an array in which the influence of resin flow is minimized.
- a method for manufacturing a connection body according to the present technology is provided between a first component having a first connection portion and a second component having a second connection portion.
- An arrangement step of arranging a filler-containing film having a filler arrangement layer in which independent fillers are arranged in a binder resin layer, pressing the first part or the second part, pressing the first connection part and the first part A temporary fixing step of sandwiching the filler array layer between the two connecting portions, and the temporary fixing step, further pressing the first component or the second component, the first connecting portion and the And a main crimping step of sandwiching the filler with the second connecting portion.
- independent fillers are arranged in the binder resin layer between the first component having the first connection portion and the second component having the second connection portion. Placing the filler-containing film having the filler arrangement layer and pressing the first part or the second part, the filler between the first connection part and the second connection part From the temporary fixing step of sandwiching the arrangement layer and the temporary fixing step, the first component or the second component is further pressed, and the filler is inserted into the first connecting portion and the second connecting portion. And a main crimping step of clamping.
- the first electrode and the second electrode when applied to the anisotropic conductive film, the first electrode and the second electrode can be sandwiched while minimizing the flow of the conductive particles.
- the conductive particles are captured while maintaining the arrangement pattern close to the initial arrangement, and even when the electrode area is minimized, the conductivity between the first electrode and the second electrode is ensured.
- FIG. 1 is a plan view showing a conductive particle arrangement layer of an anisotropic conductive film shown as an example of a filler-containing film.
- FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a process of temporarily attaching an anisotropic conductive film shown as an example of a filler-containing film to a second electronic component and attempting to mount the first electronic component.
- FIG. 3 is a cross-sectional view showing a modification of the anisotropic conductive film.
- FIG. 4 is a cross-sectional view showing a process of temporarily fixing the first and second electronic components via an anisotropic conductive film.
- FIG. 5 is a cross-sectional view showing a process of manufacturing a connection body by subjecting the first and second electronic components to main pressure bonding via an anisotropic conductive film.
- FIG. 6 is a perspective view of a sample for an adhesive strength test.
- FIG. 7 is an explanatory diagram of an adhesive strength test method.
- connection body to which the present technology is applied and a connection method will be described in detail with reference to the drawings.
- this technique is not limited only to the following embodiment, Of course, a various change is possible in the range which does not deviate from the summary of this technique.
- the drawings are schematic, and the ratio of each dimension may be different from the actual one. Specific dimensions should be determined in consideration of the following description. Moreover, it is a matter of course that portions having different dimensional relationships and ratios are included between the drawings.
- connection body to which the present invention is applied is a filler array layer in which a first component having a first electrode and a second component having a second electrode are individually arranged in a binder resin layer. It is connected via a filler-containing film having
- FIG. 1 is a plan view showing a filler arrangement configuration of a filler-containing film 1 to which the present invention is applied.
- the filler-containing film 1 includes a filler arrangement layer 3 in which fillers 2 are arranged in a resin layer, and is configured as an anisotropic conductive film using conductive particles as the filler 2 or a conductive film not intended for anisotropic connection. can do. Further, depending on the filler material, it can be used for applications other than conduction and conduction. Below, the anisotropic conductive film which is a suitable application example of the filler containing film 1 is demonstrated to an example.
- the anisotropic conductive film 10 is mounted with a first electronic component 20 such as an IC chip which is an example of a first component, and a first electronic component 20 which is an example of a second component. It can be used for anisotropically connecting the second electronic component 30 such as a substrate to be connected.
- a first electronic component 20 such as an IC chip which is an example of a first component
- a first electronic component 20 which is an example of a second component. It can be used for anisotropically connecting the second electronic component 30 such as a substrate to be connected.
- the anisotropic conductive film 10 has a conductive particle arrangement layer 13 in which conductive particles 12 are arranged individually and independently on a binder resin layer 11.
- the anisotropic conductive film 10 is preferably arranged such that the individual conductive particles 12 are regularly arranged in the binder resin layer 11 in a plan view.
- the conductive particles 12 are individually independent with the unit being individually independent. In this case, the number of particles is counted by the individual conductive particles 12 constituting the unit.
- thermosetting type examples include a thermosetting type, a photocuring type, a photothermal combined curing type, and the like, which can be appropriately selected depending on the application.
- thermosetting anisotropic conductive film 10 will be described as an example.
- thermosetting type for example, a cationic curing type, an anion curing type, a radical curing type (a radical polymerization reaction is expressed in this way for convenience), or a combination thereof can be used.
- thermosetting type for example, a cationic curing type, an anion curing type, a radical curing type (a radical polymerization reaction is expressed in this way for convenience), or a combination thereof can be used.
- a hot melt type that uses a thermoplastic resin and does not use a curing reaction (polymerization reaction). In this case, since heat is used for connection, it can be used similarly to the thermosetting type.
- the anisotropic conductive film is not limited to any of the above-mentioned curable types, but as a binder resin, a film-forming resin, a curable resin or a polymerizable resin (epoxy resin or radical polymerizable resin), and a curing reaction initiator (polymerization reaction) Initiator). Furthermore, the anisotropic conductive film may contain an elastomer (rubber) as necessary. In the case of the hot melt type, a film-forming resin and a thermoplastic resin, and if necessary, an elastomer (rubber) may be contained. As this, a known one can be used, and examples thereof include those described in JP-A-2014-060025.
- the film-forming resin corresponds to, for example, a high-molecular weight resin having an average molecular weight of 10,000 or more, and preferably has an average molecular weight of about 10,000 to 80,000 from the viewpoint of film formation.
- the film-forming resin include various resins such as phenoxy resin, polyester resin, polyurethane resin, polyester urethane resin, acrylic resin, polyimide resin, and butyral resin. These may be used alone or in combination of two or more. May be used. Among these, it is preferable to use a phenoxy resin from the viewpoints of film formation state, connection reliability, and the like.
- the trade name “YP-50” of Nippon Steel & Sumikin Chemical Co., Ltd. can be cited.
- the epoxy resin forms a three-dimensional network structure and imparts good heat resistance and adhesiveness, and it is preferable to use a solid epoxy resin and a liquid epoxy resin in combination.
- the solid epoxy resin means an epoxy resin that is solid at room temperature.
- the liquid epoxy resin means an epoxy resin that is liquid at room temperature.
- the normal temperature means a temperature range of 5 to 35 ° C. defined by JIS Z 8703.
- the solid epoxy resin is not particularly limited as long as it is compatible with a liquid epoxy resin and is solid at room temperature.
- Bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, polyfunctional type epoxy resin, dicyclopentadiene type epoxy resin , Novolak phenol type epoxy resin, biphenyl type epoxy resin, naphthalene type epoxy resin, and the like are examples of Bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, polyfunctional type epoxy resin, dicyclopentadiene type epoxy resin , Novolak phenol type epoxy resin, biphenyl type epoxy resin, naphthalene type epoxy resin, and the like. Among these, one kind can be used alone, or two or more kinds can be used in combination.
- the liquid epoxy resin is not particularly limited as long as it is liquid at normal temperature, and examples thereof include bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, novolac phenol type epoxy resin, naphthalene type epoxy resin, and the like. Can be used alone or in combination of two or more. In particular, it is preferable to use a bisphenol A type epoxy resin from the viewpoint of film tackiness and flexibility. As a specific example available on the market, a trade name “EP828” of Mitsubishi Chemical Corporation may be mentioned.
- anionic polymerization initiator a commonly used known curing agent can be used.
- one kind can be used alone, or two or more kinds can be used in combination.
- microcapsule type latent curing agent having an imidazole-modified product as a core and a surface thereof coated with polyurethane.
- a trade name “Novacure 3941” of Asahi Kasei E-Materials Co., Ltd. can be cited.
- a silane coupling agent examples include epoxy, methacryloxy, amino, vinyl, mercapto sulfide, ureido and the like.
- the stress relaxation agent examples include a hydrogenated styrene-butadiene block copolymer and a hydrogenated styrene-isoprene block copolymer.
- the fine filler is mixed for the purpose of imparting functions different from the conductive particles 12 (filler 2), such as viscosity adjustment of the binder resin layer 11, and the like.
- Various fine solids having different formation materials from the particles 12 (filler 2) can be used.
- a viscosity modifier, a thixotropic agent, a polymerization initiator, a coupling agent, a flame retardant, etc. can be contained as a fine filler.
- examples of such fillers include inorganic fillers and organic fillers.
- the inorganic filler include silica, alumina, talc, titanium oxide, calcium carbonate, magnesium oxide and the like.
- Examples of the organic filler include rubber particles and resin particles.
- the size of the fine filler is preferably smaller than the conductive particles 12 (filler 2) that are arranged, and preferably 80% or less, and 50% or less in order not to affect the arrangement by the particle diameter. More preferably, 10% or less is even more preferable.
- the fine filler contained as a viscosity modifier can have an average particle size of preferably less than 1 ⁇ m, more preferably 5 nm to 0.3 ⁇ m.
- the particle diameter can be determined by measurement using a metal microscope or an electron microscope, or from a known image type particle size distribution device (for example, FPIA-3000, Malvern).
- an anisotropic conductive film is manufactured by kneading the fine filler in the insulating resin layer and pushing the conductive particles into the insulating resin layer.
- the fine filler is preferably 3% by mass or more, and 5% by mass or more. More preferably, the fine filler can be contained in the binder resin layer in such a high concentration that it is necessary to perform the indentation in the anisotropic conductive connection in two stages.
- the content of the fine filler is preferably 50% by mass or less, more preferably 40% by mass or less, and more preferably 35% by mass or less with respect to the binder resin layer from the viewpoint of securing the fluidity necessary for the film for connecting electronic components.
- a mass% or less is more preferable.
- the minimum melt viscosity of the anisotropic conductive film 10 is not particularly limited as long as the conductive particles 12 (filler) are pushed into the binder resin layer, but the anisotropic conductive film 10 is thermocompression bonded to an electronic component (article).
- the pressure is preferably 1500 Pa ⁇ s or more, more preferably 2000 Pa ⁇ s or more, still more preferably 3000 to 15000 Pa ⁇ s, and particularly preferably 3000 to 10000 Pa ⁇ s.
- the optimization of the minimum melt viscosity depends on the compression deformation characteristics of the conductive particles 12, but if the minimum melt viscosity is too high, the binder between the conductive particles 12 and the electrode cannot be sufficiently eliminated during thermocompression bonding. Resistance tends to increase. In particular, it is difficult for the conductive particles 12 having protrusions to sufficiently eliminate the binder between the conductive particles and the electrode during thermocompression bonding. On the other hand, if the minimum melt viscosity is too low, the deformation of the anisotropic conductive film 10 due to the load at the time of thermocompression bonding becomes large. Join as the power of. For this reason, connection resistance may increase immediately after thermocompression bonding or bubbles may be generated at the connection portion.
- This minimum melt viscosity can be obtained by using a rotary rheometer (manufactured by TA Instruments Inc.) as an example, keeping it constant at a measurement pressure of 5 g, and using a measurement plate having a diameter of 8 mm, and more specifically in the temperature range. At 30 to 200 ° C., it can be obtained by setting the temperature rising rate 10 ° C./min, the measurement frequency 10 Hz, and the load fluctuation 5 g with respect to the measurement plate.
- the minimum melt viscosity can be adjusted by changing the kind and blending amount of the fine solids contained as the melt viscosity modifier, the adjustment conditions of the resin composition, and the like.
- conductive particles 12 known conductive particles conventionally used for anisotropic conductive films can be used.
- metal particles such as gold, silver, copper, nickel, cobalt, palladium, solder particles, metal
- the coated resin particles those obtained by attaching insulating fine particles to the surface of the conductive particles, those obtained by insulating the surface of the conductive particles, or the like may be used, or these may be used in combination.
- the metal-coated resin particles may be subjected to insulation treatment that does not hinder the conduction characteristics by a known method.
- the average particle diameter of the conductive particles 12 can be appropriately determined from the viewpoint of dealing with variations in the bump height of the electronic component, suppressing increase in conduction resistance, suppressing the occurrence of shorting between adjacent bumps, etc. If the lower limit is too small, the uniformity of clamping by bumps or electrodes becomes difficult, so it is 1 ⁇ m or more, preferably 2.5 ⁇ m or more.
- the upper limit is not particularly limited, but if it is too large, the variation in particle diameter increases, so it is preferably 50 ⁇ m or less, more preferably 30 ⁇ m or less, and even more preferably 20 ⁇ m or less.
- the average particle diameter in the case where insulating fine particles are attached to the surface of the conductive particles refers to a particle diameter not including the insulating fine particles attached to the surface.
- the average particle diameter is the minimum length of the surface sandwiching the conductive particles 12 of the bump (from the viewpoint of maintaining and improving the particle trapping property on the bump).
- it is preferably 90% or less of the diameter), more preferably 85% or less, and even more preferably 50% or less from the viewpoint of stability.
- the average particle diameter of the conductive particles 12 is preferably 3.2 ⁇ m (88% of the terminal width) or less. More preferably, the average particle size is 3.0 ⁇ m or less (83% of the terminal width).
- the anisotropic conductive film 10 can appropriately determine the interparticle distance of the conductive particles 12 according to the size, shape, and terminal pitch of the terminals connected by the anisotropic conductive film 10. For example, when the anisotropic conductive film 10 is made compatible with fine pitch COG (Chip-On-Glass), the distance between the nearest particles is set to 0.5 times or more of the conductive particle diameter D in order to prevent the occurrence of show defects. Is preferable, and it is more preferable to make it larger than 0.7 times. On the other hand, the upper limit of the distance between the nearest particles can be determined according to the purpose of the anisotropic conductive film 10.
- the distance between the nearest particles is made conductive.
- the particle diameter D is preferably 100 times or less, more preferably 50 times or less.
- the distance between the nearest particles is preferably 4 times or less of the conductive particle diameter D, more preferably 3 times or less.
- the filler-containing film 1 can be appropriately determined according to the article to which the distance between the fillers is connected in applications other than the anisotropic conductive film 10.
- the number density of the conductive particles 12 may be 30 / mm 2 or more, and preferably 150 / mm 2 or more and 70000 / mm 2 or less. . Particularly in the case of fine pitch use, it is preferably 6000 pieces / mm 2 or more and 42000 pieces / mm 2 or less, more preferably 10,000 pieces / mm 2 or more and 40000 pieces / mm 2 or less, and even more preferably 15000 pieces / mm 2 or more and 35000 pieces. Pieces / mm 2 or less.
- the number density of the conductive particles is preferably 30 / mm 2 or more and 6000 / mm 2 or less. Even if the use of the filler-containing film is other than the anisotropic conductive film, the number density can take a substantially similar range, and the lower limit is 10 pieces / mm 2 or more, preferably 30 pieces / mm 2 or more. The upper limit may be 100,000 / mm 2 or less, and preferably 70000 / mm 2 or less.
- the area occupancy of the conductive particles 12 (filler 2) calculated by the following formula is 0 from the point that the effect of containing the conductive particles 12 is expressed. It is preferable to set it to 3% or more.
- the area occupancy of the conductive particles 12 is preferably 35% or less from the viewpoint of suppressing the thrust required for the pressing jig to press the anisotropic conductive film 10 to the article, and is 30% or less. More preferably.
- Area occupancy (%) [number density of conductive particles 12 (filler 2) in plan view] ⁇ [average of planar view areas of one conductive particle 12 (filler 2)] ⁇ 100
- a measurement area of the number density of the conductive particles 12 a plurality of rectangular areas each having a side of 100 ⁇ m or more are arbitrarily set (preferably 5 or more, more preferably 10 or more), and the total area of the measurement areas Is preferably 2 mm 2 or more. What is necessary is just to adjust suitably the magnitude
- the number density of anisotropic conductive films for fine pitch is relatively large, about 200 locations (2 mm 2 ) in an area of 100 ⁇ m ⁇ 100 ⁇ m area arbitrarily selected from anisotropic conductive film 10
- the “number density of the conductive particles 12 in a plan view” in the above formula can be obtained.
- a region having an area of 100 ⁇ m ⁇ 100 ⁇ m is a region where one or more bumps exist in a connection object having a space between bumps of 50 ⁇ m or less.
- the minimum number of supplements is at least good (the number of trapped conductive particles 12 is expected to be at least one), and the number density and area occupancy of the conductive particles 12 in plan view are not necessarily high.
- the position where the conductive particles 12 are present may be appropriately adjusted by moving the anisotropic conductive film 10 itself.
- the number density of the conductive particles 12 and the distance between the particles are obtained by observation using a metal microscope as described above, as well as image analysis software (for example, WinROOF, Mitani Corporation, A Image-kun (registered trademark)) Asahi Kasei Engineering Co., Ltd.) etc.) may be obtained by measuring the observation image.
- image analysis software for example, WinROOF, Mitani Corporation, A Image-kun (registered trademark)) Asahi Kasei Engineering Co., Ltd.) etc.
- the observation method and the measurement method are not limited to the above.
- the average of the planar area of one conductive particle 12 is obtained by measuring an observation image using a metal microscope on the film surface or an electron microscope such as SEM. Image analysis software may be used.
- the observation method and the measurement method are not limited to the above.
- the area occupancy ratio is an index of the thrust required for the pressing jig to press the anisotropic conductive film 10 (filler-containing film 1) to the electronic component (article), and is preferably 35% or less, more preferably 30% or less, and the lower limit is 0.3% or more.
- This is due to the following reason. That is, conventionally, in order to cope with fine pitches in anisotropic conductive films, the distance between the conductive particles has been reduced and the number density has been increased as long as no soot is generated. However, when the number density is increased in this way, the number of terminals of the electronic component is increased, and the total area of connection per electronic component is increased, so that the anisotropic conductive film is pressed against the electronic component to be pressed.
- the thrust required for the tool becomes large, and there is a problem that the pressing is insufficient with the conventional pressing jig.
- the problem of thrust required for such a pressing jig is common not only to anisotropic conductive films but also to all filler-containing films, and also to the filler that is the object to be pressed and how to hold the filler. Involved.
- the area occupation rate is preferably 35% or less, more preferably 30% or less as described above, so that the thrust required for the pressing jig to press the filler-containing film to the article is kept low. It becomes possible.
- the conductive particles 12 are preferably regularly arranged to repeat a predetermined arrangement in a plan view of the film.
- the arrangement of the conductive particles 12 can be, for example, a square lattice arrangement as shown in FIG. 1 in a plan view of the film.
- examples of the regular arrangement of the conductive particles 12 include a lattice arrangement such as a rectangular lattice, an oblique lattice, a hexagonal lattice, and a triangular lattice.
- the arrangement of the conductive particles 12 may be a combination of a plurality of lattices having different shapes.
- particle rows in which the conductive particles 12 are arranged in a straight line at a predetermined interval may be arranged in parallel at a predetermined interval.
- Particle rows in which the conductive particles 12 are linearly arranged at a predetermined interval may be arranged in parallel at a predetermined interval.
- the region where the conductive particles 12 are densely arranged and the region where the conductive particles 12 are sparsely arranged may be regularly repeated. It is preferable for the conductive particles 12 to be separated from each other independently in order to achieve both the capture stability at the terminal and the suppression of short circuits.
- the present invention includes an embodiment in which a plurality of conductive particles are connected or close to each other to form a unit, and the units are regularly arranged. Whether or not the conductive particles 12 are regularly arranged is determined by, for example, observing whether or not the predetermined arrangement of the conductive particles 12 is repeated in the longitudinal direction of the film (winding direction in the case of winding). This can be determined.
- the lattice axis or the arrangement axis of the arrangement may be parallel to or at least one of the longitudinal direction of the anisotropic conductive film 10 and the direction orthogonal to the longitudinal direction. And may be determined according to the electronic component (article) to which the anisotropic conductive film 10 is pressure-bonded.
- the number of trapped particles is obtained by measuring the number of trapped particles. Further, in the plan view, what is regarded as being captured such that, in plan view, more than half of the area of one conductive particle (filler) is superimposed on the terminal portion (connecting portion) or flattened, You may count with one capture. Further, it may be counted that 0.6 pieces are captured on the assumption that the ratio of the area overlapped with the terminal portion (connection portion) is 60%. This can be selected according to the purpose. In the case of the anisotropic conductive film 10, since it is intended to energize the terminal portion, it is considered appropriate to count the number of energized particles as the number of traps, so the former is counted.
- the conductive particles 12 may be regularly removed in a predetermined direction of the film. Lot management becomes possible by allowing the conductive particles 12 to be repeatedly removed in the longitudinal direction of the film, or by gradually increasing or decreasing the locations where the conductive particles 12 are missing in the longitudinal direction of the film. 10 and the connection body 40 using the same can be provided with traceability (a property that enables tracking). This is also effective for preventing forgery of the anisotropic conductive film 10 and the connection structure using the same, authenticity determination, prevention of unauthorized use, and the like. The same applies to applications other than anisotropic conductive films.
- the anisotropic conductive film 10 By arranging the conductive particles 12 in a regular arrangement such as a lattice shape, when the anisotropic conductive film 10 is pressure-bonded, pressure can be evenly applied to the conductive particles 12 to reduce variations in the connection state.
- the anisotropic conductive film 10 can reduce the variation in conduction resistance when electronic parts are connected by regularly arranging the conductive particles 12 in a plan view. It is possible to suppress the inter-terminal show.
- the lattice axis or the array axis of the regularly arranged conductive particles 12 may be parallel to the longitudinal direction of the film or the direction perpendicular to the longitudinal direction. They may be crossed and can be determined according to the terminal width, terminal pitch, etc. of the electronic component to be connected.
- an insulating adhesive layer 14 may be laminated on a conductive particle arrangement layer 13 in which conductive particles 12 are regularly arranged.
- the insulating adhesive layer 14 a known material conventionally used as an insulating resin binder in an anisotropic conductive film can be used. Further, the insulating adhesive layer 14 may have a viscosity adjusted to be lower by using the same resin as the binder resin layer 11 of the conductive particle arrangement layer 13 described above.
- the anisotropic conductive film 10 in which the conductive particle array layer 13 and the insulating adhesive layer 14 are laminated includes a first electronic component side on which the insulating adhesive layer 14 is heated and pressed by a crimping tool such as an IC chip. It is preferable that the conductive particle alignment layer 13 is attached so as to be on the second electronic component side such as a substrate. Thereby, at the time of the heat press by a crimping
- the thickness of the layer containing binder resin is a point which suppresses the unnecessary flow of the filler 2 when the filler containing film 1 is thermocompression bonded to an article, and the filler containing film 1. Is necessary to suppress protrusion and blocking of the resin layer and increase the film length per unit weight, handleability of the filler-containing film 1, and thermocompression bonding of the filler-containing film 1 to an article. It can set suitably from a viewpoint of adhesiveness or adhesive force.
- the filler-containing film 1 may be a single layer, or a low-viscosity binder resin layer may be laminated on a high-viscosity binder resin layer containing the filler 2 as in the two-layer anisotropic conductive film 10. Good.
- the thickness of the filler-containing film 1 is preferably 0.3 times that of the filler 2 in order to stably push the filler 2 into the particle diameter. More preferably, it is 0.6 times or more, more preferably 0.8 times or more, and particularly preferably 1 time or more.
- the layer thickness of a binder resin layer should just adjust suitably according to the articles
- the layer thickness of a binder resin layer is If it is too thick, the filler 2 is unnecessarily susceptible to the influence of resin flow when the filler-containing film 1 is thermocompression bonded to the article, and the absolute amount of fine solids contained in the binder resin layer increases. This may hinder the thermocompression bonding of the article. Therefore, the layer thickness of the binder resin layer is preferably 20 times or less, more preferably 15 times or less the particle diameter of the filler 2.
- the filler-containing film 1 is a laminate of a binder resin layer in which fillers 2 are arranged and a low-viscosity resin layer (insulating adhesive layer) in which filler 2 is not contained
- the layer of the low-viscosity resin layer The thickness may be appropriately adjusted according to the use of the filler-containing film 1, but if the thickness is too thin, the variation in the layer thickness will be relatively large, so the particle diameter of the filler 2 is preferably 0.2 times or more, More preferably, it is 1 time or more.
- the upper limit of the layer thickness of the low-viscosity resin layer is preferably 50 times or less, more preferably 15 times or less, because if it becomes too thick, the difficulty of lamination with the binder resin layer in which the filler 2 is arranged increases. Even more preferably, it is 8 times or less.
- the total of these resin layers Thickness is a point of suppressing unnecessary flow of the filler 2 when the filler-containing film 1 is thermocompression bonded to an article, a point of suppressing resin protrusion and blocking when the filler-containing film 1 is used as a wound body, and filler content
- the total thickness of the resin layer in the filler-containing film 1 is preferably thin from the viewpoint of increasing the film length per unit weight of the film 1. However, when it becomes too thin, the handleability of the filler containing film 1 will be inferior.
- the total thickness of the resin layer in the filler-containing film 1 is preferably 0.6 times or more, more preferably 0.8 times or more, still more preferably 1 time or more, particularly preferably 1 with respect to the particle diameter of the filler 2. .2 times or more.
- the filler-containing film 1 is a laminate of a binder resin layer in which the filler is embedded and a low-viscosity resin layer (insulating adhesive layer) in which the filler 2 is not contained, the total thickness of these resin layers
- the filler-containing film 1 may be appropriately adjusted according to the article to be thermocompression bonded.
- the filler-containing film 1 is thermocompression bonded to the article. Since the filler 2 is unnecessarily susceptible to the influence of the resin flow, and the absolute amount of fine solids contained in the resin layer is increased, the thermocompression bonding of the article may be hindered.
- the total thickness of the filler 2 is preferably 50 times or less, more preferably 15 times or less, even more preferably 8 times or less, and further 4 times or less, preferably 3 times or less the particle diameter of the filler 2. In believed to influence the resin flow is given to the arrangement of the filler 2 can be minimized.
- the total thickness of the resin layer is in the above range. It can be.
- the conductive particles 12 may be embedded in the binder resin layer 11 or may be exposed. In particular, it is preferable to make the total thickness of the resin layer thinner than the above from the viewpoint of reducing the height of the bump in the electronic component to be connected.
- the conductive particle diameter is preferably 0.6 times or more, more preferably 0.8 times or more, and still more preferably.
- the thrust force will be too high, so it can be reduced to 4 times or less, preferably 3 times or less, more preferably 2 times or less, and even more preferably 1.8 times or less. More preferably, it can be 1.5 times or less. What is necessary is just to adjust suitably about the ratio of the thickness of the binder resin layer 11 and the low-viscosity resin layer (insulating adhesive layer 14) from relations, such as a conductive particle diameter, bump height, and the required adhesive force.
- the filler-containing film 1 is a known inorganic filler (metal particles, metal oxide particles) depending on the use of the filler-containing film 1 as the filler 2 in applications other than the anisotropic conductive film 10 and the conductive film.
- metal nitride particles, etc. Metal nitride particles, etc.
- organic fillers resin particles, rubber particles, etc.
- fillers in which organic and inorganic materials are mixed in conductive particles, for example, the core is formed of a resin material, and the surface is metal plated Particles (metal-coated resin particles), those obtained by attaching insulating fine particles to the surface of conductive particles, or those obtained by insulating the surface of conductive particles), hardness, optical performance, etc.
- a silica filler in an optical film or a matte film, a silica filler, a titanium oxide filler, a styrene filler, an acrylic filler, a melamine filler, various titanates, and the like can be used.
- titanium oxide, magnesium titanate, zinc titanate, bismuth titanate, lanthanum oxide, calcium titanate, strontium titanate, barium titanate, barium zirconate titanate, lead zirconate titanate and mixtures thereof Etc. can be used.
- the adhesive film can contain polymer rubber particles, silicone rubber particles, and the like.
- Such a method for producing the anisotropic conductive film 10 is prepared, for example, by preparing a mold in which concave portions corresponding to the arrangement pattern of the conductive particles 12 are formed, filling the concave portions of the mold with the conductive particles 12, Then, the binder resin layer 11 formed on the release film is bonded together and the conductive particles 12 are pushed in. Thereby, the anisotropic conductive film 10 provided with the conductive particle arrangement layer 13 can be formed by transferring the conductive particles 12 to the binder resin layer 11 in a predetermined pattern.
- the anisotropic conductive film 10 may be an anisotropic conductive film having a two-layer structure in which an insulating adhesive layer 14 supported by a release film is bonded to the conductive particle array layer 13 as necessary. Further, the anisotropic conductive film 10 may be composed of three or more layers by combining the conductive particle array layer 13 and the insulating adhesive layer 14.
- a method for arranging the conductive particles in a predetermined arrangement a method using a biaxially stretched film or the like may be used instead of a method using a transfer mold.
- the anisotropic conductive film is preferably a film winding body wound on a reel.
- the anisotropic conductive film 10 is excellent in handleability, and the anisotropic conductive connection of electronic parts can be continuously performed. Can contribute to cost reduction.
- the length of the film wound body is not particularly limited, but is preferably 5000 m or less, more preferably 1000 m or less, and even more preferably 500 m or less from the viewpoint of the handling property of the shipment. Moreover, although there is no restriction
- the film winding body may be one in which anisotropic conductive films shorter than the entire length are connected and connected with a tape. There may be a plurality of connected locations, may exist regularly, or may exist randomly. Further, the width of the film is not particularly limited, but as an example, it is 0.3 mm or more and 400 mm or less, and practically 0.5 mm or more and 5 mm or less. 0.3 mm or more is a numerical value that is considered as the limit of the slit width of the film at the present time, and the practical result of the slit width is 0.5 mm or more.
- a relatively large electronic component such as a substrate with electrode wiring and mounting part on one surface or a wafer before cutting
- a film width on the order of 400 mm may be required.
- the filler-containing film of the present invention can be used by being attached to an article similarly to the conventional filler-containing film, and the article to be attached is not particularly limited.
- the filler-containing film is configured as the anisotropic conductive film 10 and the first electronic component 20 and the second electronic component 30 are anisotropically connected to each other by the anisotropic conductive film 10, the first and second The electronic components 20 and 30 are not particularly limited and can be appropriately selected according to the connection body.
- the first electronic component 20 includes, for example, a semiconductor element using a PN junction (power generation element such as a solar cell, imaging element such as a CCD, light emitting element, Peltier element), other various semiconductor elements, IC chip, IC module, FPC, and the like.
- the shape is not particularly limited.
- examples of the first electronic component 20 include a tape carrier package substrate.
- examples of the second electronic component 30 include an FPC, a glass substrate, a plastic substrate, a rigid substrate, and a ceramic substrate.
- the filler containing film 1 of this invention can be used also for electronic components other than an anisotropic conductive connection use.
- the article in which the filler-containing film 1 of the present invention is used is not limited to electronic parts.
- the surface on which the filler-containing film 1 (anisotropic conductive film 10) is bonded may be smooth or may have a stepped portion or a convex shape.
- the purpose of the present invention is to make the sandwiched state of the filler precise, and the application of the present invention is not necessarily limited to anisotropic conductive connection.
- Bumps 21 serving as protruding electrodes are formed on the first electronic component 20, and terminal electrodes 31 are formed on the second electronic component 30, and these bumps 21 and terminal electrodes 31 are electrically conductive on the anisotropic conductive film 10. Conduction is achieved through the particles 12.
- the anisotropic conductive film 10 is suitably used for manufacturing the connection body 40 that is manufactured by anisotropically conductively connecting the first electronic component 20 and the second electronic component 30 described above with heat or light. .
- the anisotropic conductive film of the present invention may be used to stack IC chips and wafers to make a multilayer.
- the electronic component connected by the anisotropic conductive film 10 of this invention is not limited to the illustration of the above-mentioned electronic component. It can be used for various electronic parts that have been diversified in recent years.
- the present invention includes a film adhesive body in which the filler-containing film 1 of the present invention is bonded to various articles, and in particular, the first electronic component 20 and the second electronic component 30 are combined with the anisotropic conductive film 10. Includes a connection body connected via
- the method of laminating the filler-containing film 1 to an article can be pressure bonding, preferably thermocompression bonding depending on the use of the filler-containing film 1, and light irradiation may be used at the time of bonding.
- first electronic component is placed on the stage facing the crimping tool and the second electronic component is placed on the stage facing the crimping tool.
- second electronic component is placed on the stage facing the crimping tool.
- first electronic components and second electronic components is not limited to 1: 1.
- a plurality of first electronic components may be mounted on one second electronic component, or a single first electronic component may be mounted on a plurality of second electronic components.
- connection body 40 A method for manufacturing the connection body 40 will be described.
- connection body 40 In the method of manufacturing the connection body 40, a conductive material in which individual conductive particles 12 are arranged in the binder resin layer 11 between the first electronic component having the bump 21 and the second electronic component having the terminal electrode 31 is used.
- the arrangement step of arranging the anisotropic conductive film 10 having the particle arrangement layer 13 and the first electronic component or the second electronic component are pressed, and the conductive particle arrangement layer 13 is placed between the bump 21 and the terminal electrode 31.
- a temporary fixing step of clamping, and a final pressing step of pressing the first electronic component or the second electronic component further from the temporary fixing step to electrically connect the bump 21 and the terminal electrode 31 are provided.
- the conductive particle arrangement layer 13 of the anisotropic conductive film 10 is arranged on the surface on which the terminal electrode 31 of the second electronic component 30 is formed.
- the terminal electrode 31 of the second electronic component 30 is formed on one surface of the binder resin layer 11 where the conductive particles 12 are unevenly distributed. Place on the surface.
- the conductive particle array layer 13 is used as the terminal electrode of the second electronic component 30. It arrange
- the first electronic component 20 and the second electronic component 30 are heated and pressurized in the facing direction (the arrow direction in FIG. 4), thereby The bumps 21 of the electronic component 20 are pushed into the conductive particle array layer 13.
- the heating temperature and pressure at this time are such that the adhesive component of the anisotropic conductive film 10 flows while the conductive particles 12 can be held without flowing out between the bumps 21 and the terminal electrodes 31. It is preferable that the pressure is lower than the heating temperature and pressure in the subsequent main press-bonding step. That is, the temporary fixing step refers to pushing the bumps 21 at least near the conductive particles.
- the bumps are in contact with the conductive particles 12 or the conductive particle arrangement layer 13 of the anisotropic conductive film 10. This is due to the following reason.
- the conductive particle arrangement layer 13 may be sandwiched between the bump 21 and the terminal electrode 31, and the conductive particle 12 is not necessarily sandwiched between the bump 21 and the terminal electrode 31.
- the pressure may be applied until the conductive particles 12 are sandwiched between the bump 21 and the terminal electrode 31.
- the main crimping step is performed following the temporary fixing step. That is, the pressure applied in the temporary fixing step is not released, and the pressure of the crimping tool is further increased, the pressure is applied in the opposing direction of the first electronic component 20 and the second electronic component 30, and the bump 21 And the terminal electrode 31 sandwich the conductive particles 12. Further, thermocompression bonding is performed from the first electronic component 20 side using a crimping tool.
- compression-bonding process can be performed with a pulse heater type bonder, for example.
- the anisotropic conductive film 10 is configured as a photo-curing type or a heat / light combination type
- the first and second electronic components 20 and 30 are connected by photo-curing or using heat and light. Do.
- the first electronic component 20 and the second electronic component 30 are electrically connected, and the binder resin layer 11 heated by the crimping tool is cured in this state.
- the connection body 40 in which the first electronic component 20 is mounted on the second electronic component 30 is formed.
- the connection body 40 exists so that the conductive particles 12 that are not between the bumps 21 and the terminal electrodes 31 maintain an electrically insulated state. Thereby, electrical conduction is achieved only between the bump 21 and the terminal electrode 31.
- the anisotropic conductive film 10 When it is difficult to temporarily attach the anisotropic conductive film 10 to the second electronic component 30 due to the size of the connection region of the second electronic component 30 such as a wiring board, the anisotropic conductive film 10 is Alternatively, the first electronic component 20 such as an IC chip or FPC may be temporarily attached to the bump forming surface of the first electronic component 20 and then the first electronic component 20 and the second electronic component 30 may be connected.
- the first electronic component 20 such as an IC chip or FPC may be temporarily attached to the bump forming surface of the first electronic component 20 and then the first electronic component 20 and the second electronic component 30 may be connected.
- the bump size and terminal electrode size of the first and second electronic components 20 are also minimized.
- the bump area is minimized to several tens ⁇ m 2 to several thousand ⁇ m 2.
- Electronic parts have been proposed.
- the electronic component itself is also reduced in size.
- the size may be relatively increased. In this case, mounting can be performed collectively as an electronic component having a relatively large outer size that can be divided into a plurality of electronic components. Moreover, it can connect as a comparatively big mounting body like a wafer, and can also be fragmented after that.
- the parts used for the connection of the present invention can be applied to relatively small parts, but can be applied to relatively large parts.
- the anisotropic conductive film 10 may be stuck 1 m or more, for example, 4.5 m or more on one side.
- the filler-containing film in addition to using the filler-containing film as an anisotropic conductive film, it may be used as a spacer film using a filler as a spacer.
- the individual conductive particles 12 are arranged in a plan view, and preferably arranged regularly. Therefore, even when the bump area is minimized, the conductive particles are surely positioned on the bump.
- a temporary fixing step of sandwiching the conductive particle array layer 13 between the bump 21 and the terminal electrode 31, and a first fixing step from the temporary fixing step.
- the electronic component 20 and the second electronic component 30 have a main pressure bonding step of sandwiching the conductive particle array layer 13 and curing the bump 21 and the terminal electrode 31 in an electrically connected state via the conductive particles 12.
- the binder resin of the binder resin layer 11 flows by heating and spreads between the first electronic component 20 and the second electronic component 30.
- the heating temperature and pressurizing pressure in the temporary fixing step are lower than the heating temperature and pressurizing pressure in the main press-bonding step, and the flow of the binder resin is not relatively large. Therefore, the binder resin can be excluded from between the bump 21 and the terminal electrode 31 while suppressing the flow of the conductive particles 12.
- the binder resin of the insulating adhesive layer 14 flows in the temporary fixing step.
- the flow of the binder resin in the conductive particle array layer 13 is smaller than that of the insulating adhesive layer 14. Therefore, the binder resin can be excluded from between the bump 21 and the terminal electrode 31 while suppressing the flow of the conductive particles 12.
- the main pressing step is continuously performed without releasing the pressurizing pressure in the temporary fixing step, so that the conductive particles 12 can be held between the bumps 21 and the terminal electrodes 31 while minimizing the flow of the conductive particles 12.
- the conductive particles 12 are captured by the bumps 21 while maintaining an arrangement pattern close to the initial arrangement. Therefore, according to the method for manufacturing a connection body to which the present invention is applied, even when the bump area is minimized, the electrical conductivity between the bump 21 and the terminal electrode 31 can be ensured.
- the conductive particle array layer 13 may be sandwiched between the bump 21 and the terminal electrode 31, but this does not prevent the bump 21 from contacting the conductive particle 12. Since the bumps 21 come into contact with the conductive particles 12 in the temporary fixing step, the flow of the conductive particles 12 can be more reliably suppressed in the main pressing step.
- the first electronic component 20 is expected to require a higher level of alignment accuracy than the conventional one in view of minimizing the bump area and batch mounting on a large component.
- a slight misalignment due to an external force applied when mounted on the anisotropic conductive film 10 or when pressed by the crimping tool is likely to affect the product quality, reproducibility, and yield of the connection body.
- the adhesive strength of the anisotropic conductive film 10 can be measured according to JIS Z 0237, and can also be measured as a tack force by a probe method according to JIS Z 3284-3 or ASTM D 2979-01. .
- tack force by the probe method on each surface of the anisotropic conductive film 10 For example, when the probe pressing speed is 30 mm / min, the applied pressure is 196.25 gf, the pressing time is 1.0 sec, the peeling speed is 120 mm / min, and the measurement temperature is 23 ° C. ⁇ 5 ° C.
- At least one surface of a can be a 1.0kPa (0.1N / cm 2) or more, preferably to 1.5kPa (0.15N / cm 2) or more, 3kPa (0.3N / cm 2 Higher) is more preferable.
- the measurement can measure the tack force of the other surface by sticking one surface of the anisotropic conductive film 10 to a raw glass (for example, thickness 0.3 mm).
- the measurement is performed by adhering the anisotropic conductive film 10 to a flexible thermoplastic resin film (PET film, silicon rubber, etc. of 20 ⁇ m or less) that is not a raw glass. Also good.
- PET film, silicon rubber, etc. of 20 ⁇ m or less
- the anisotropic conductive film 10 has release substrates on both the front and back surfaces, the front and back surfaces of the anisotropic conductive film 10 have the above-described tack force so that the surface opposite to the surface previously attached to the electronic component exhibits the above-described tack force.
- the anisotropic conductive film 10 has a release substrate on one side thereof, such as the anisotropic conductive film 10 in a wound body, the surface on the release substrate side has the tack force described above. It is preferable to show.
- the anisotropic conductive film 10 has an insulating resin layer and a low-viscosity resin layer, it is preferable that the surface of the low-viscosity resin layer has the above-described tack force.
- the anisotropic conductive film 10 has a release substrate on both front and back surfaces, the surface pasted on the electronic component first, or the release substrate when the anisotropic conductive film 10 has a release substrate on one side
- the surface on the side without the surface and the surface on the side of the insulating resin layer when the anisotropic conductive film 10 has the insulating resin layer and the low-viscosity resin layer are not necessarily required to have the above-described tack force. It is desirable.
- the anisotropic conductive film is a surface on which the surface opposite to the peeling base material is attached to a second electronic component such as a substrate, and then the peeling base material is peeled off and the peeling base material is peeled off.
- a first electronic component such as an IC chip is mounted on the surface (that is, the surface on the peeling substrate side), and the first electronic component is heated by a thermocompression bonding tool with respect to the second electronic component placed on the stage. Pressing is performed. This is because it is necessary to ensure the adhesive performance capable of accurately fixing the mounted component when mounting the first electronic component.
- the necessary adhesive force may be determined according to the mounted components.
- the adhesive strength of the anisotropic conductive film 10 can also be determined according to the adhesive strength test described in JP-A-2017-48358.
- the anisotropic conductive film 10 is sandwiched between two glass plates, one glass plate is fixed, and the other glass plate is peeled off at a test speed of 50 ° C.
- the anisotropic conductive film 10 bonded to the glass plate to be peeled off by strengthening the adhesive state between the glass plate to be fixed and the anisotropic conductive film 10 in advance. It becomes possible to measure the adhesive strength with the surface.
- the adhesive strength (adhesive strength) thus measured can be preferably 1 N / cm 2 (10 kPa) or more, more preferably 10 N / cm 2 (100 kPa) or more. This is an adhesive force between the surface present in the direction in which the anisotropic conductive film 10 is peeled off and the article to be peeled off.
- the adhesive strength of the anisotropic conductive film 10 can be obtained by a test in which one end of the test piece is aligned and bonded (bonded), and the other end is pulled up to peel off the test piece.
- the adhesive force measured by this test method may be equivalent to the above-described adhesion strength test (1 N / cm 2 (10 kPa) or more). If the adhesive strength by the above-mentioned adhesive strength test is sufficiently large (for example, 10 N / cm 2 (100 kPa) or more), the adhesive strength in this test method may be 10% or more of the adhesive strength by the above-mentioned adhesive strength test.
- the anisotropic conductive film 10 has the above-described adhesive force, even if the article to be thermocompression bonded is, for example, an electronic component having a maximum dimension less than 0.8 mm smaller than a general IC chip, misalignment in provisional pressure bonding is not possible. The problem can be eliminated, and even an electronic component having a maximum size of about 450 cm, which is the same as that of a large TV, can be adhered.
- Such adhesiveness can be imparted by appropriately adjusting the resin composition constituting the binder resin layer or the low viscosity resin layer.
- a member for anisotropic conductive connection is used.
- an anisotropic conductive film in which the conductive particles 12 are regularly arranged in a plan view and an anisotropic conductive film in which the conductive particles 12 are dispersed in the binder resin layer are formed and used for evaluation.
- the IC chip and the glass substrate for evaluation were connected.
- the number of conductive particles captured in the bumps of each evaluation IC chip was determined.
- the number of conductive particles captured by the bump was determined by counting the number of conductive particles crushed by the bump appearing on the back surface of the glass substrate. Thereby, particle
- the particle trapping efficiency refers to the ratio of the number of conductive particles captured on bumps (terminals) per bump area to the number density of conductive particles of the anisotropic conductive film before connection, It is calculated by the following formula.
- Particle trapping efficiency (%) [ ⁇ number of conductive particles trapped by one terminal (pieces) / ⁇ effective connection area of one terminal ( ⁇ m 2 ⁇ 10 ⁇ 6 ) ⁇ / anisotropic conductivity before connection Number density of films (pieces / mm 2 )] ⁇ 100 (%)
- the anisotropic conductive film used for the present Example prepared the conductive particle arrangement layer 13 with the composition shown in Table 1. Then, the resin composition for forming the conductive particle array layer 13 is applied onto a PET film having a film thickness of 50 ⁇ m with a bar coater and dried in an oven at 80 ° C. for 5 minutes to form the binder resin layer 11 on the PET film. did. In the same manner, an insulating adhesive layer 14 was prepared with the following composition and formed on a PET film.
- the conductive particles 12 have a hexagonal lattice arrangement shown in FIG. 1 in a plan view, the interparticle distance is equal to the particle diameter (3 ⁇ m) of the conductive particles, and the number density of the conductive particles 12 is 28000 / mm 2. A mold was produced.
- metal-coated resin particles (Sekisui Chemical Co., Ltd., AUL703, average particle diameter of 3 ⁇ m) are prepared, and the conductive particles are filled into a resin-type recess, and the binder resin layer 11 is covered thereon. It was stuck by pressing at 60 ° C. and 0.5 MPa. Then, the binder resin layer 11 is peeled off from the mold, and the conductive particles on the binder resin layer 11 are pressed into the binder resin layer 11 by pressing (pressing conditions: 60 to 70 ° C., 0.5 MPa), and the conductive particle array Layer 13 was made.
- a two-layer type anisotropic conductive film was prepared by laminating an insulating adhesive layer 14 on the conductive particle array layer 13.
- Evaluation criteria OK The anisotropic conductive film does not peel from the glass substrate in all 100 times.
- NG The anisotropic conductive film peels from the glass substrate at least once out of 100 times.
- the adhesive force on the insulating adhesive layer 14 side was found to be the conductive particle array layer 13. It was larger than the adhesive strength on the side.
- Adhesive strength 1 Adhesive strength 1
- two slide glasses 26 mm ⁇ 76 mm ⁇ 1 mm
- 50 and 51 are alternately stacked as shown in FIG.
- the anisotropic conductive films 10 produced in Example 1 and Comparative Example 1-4 were sandwiched.
- each anisotropic conductive film 10 is punched into a circular shape (diameter 10 mm), and the surface on the conductive particle array layer 13 side is overlapped with the lower slide glass 50.
- the lower slide glass 50 is placed on a hot plate heated to 40 to 50 ° C., which is a general stage temperature for temporary attachment at the time of mounting, is pressed with a finger, heated for 30 seconds, and bonded together.
- the slide glass 50 and the lower surface of the anisotropic conductive film 10 were in a so-called temporarily attached state.
- the upper slide glass 51 was placed on and bonded to the surface of each anisotropic conductive film 10 on the insulating resin layer 14 side. Since the anisotropic conductive film 10 is measured in a state of being attached to the lower slide glass 50, the surface between the insulating resin layer 14 side of the anisotropic conductive film 10 and the upper slide glass 51 is measured. Will be measured.
- the lower slide glass 50 is fixed with a jig, and at a temperature of 50 ° C., both ends of the upper slide glass 51 are vertically aligned with the jig as shown in FIG.
- Pull up at 10 mm / min measure the force when the lower slide glass 50 and the upper slide glass 51 are separated, divide the value by the area of the anisotropic conductive film 10, the insulating adhesive layer 14 side It was set as the adhesive strength (adhesive strength 1) of this surface.
- the adhesive strength (adhesive strength 1) was determined twice, and the minimum value is shown in Table 2.
- a cylindrical 5 mm diameter probe (stainless steel mirror finish) of a tack tester is set above the measurement surface, and the probe is brought into contact with the measurement surface at a pressing speed of 30 mm / min, and a pressure of 196.25 gf is applied.
- the pressure is applied for 1.0 sec, the resistance that the probe receives due to the adhesive force of the measurement surface when it is peeled 2 mm from the measurement surface at a peeling speed of 120 mm / min is measured as a load value, and the probe is peeled off from the measurement surface
- the maximum load was the tack force.
- the tack force was measured twice, and the minimum value is shown in Table 2.
- the configuration of the evaluation IC chip used in this example is as follows. Peripheral IC chip, outer shape: 6 ⁇ 6 mm, bump specification: ⁇ 36 ⁇ m (circular bump), bump pitch: 300 ⁇ m. Bump height: 20 ⁇ m. The connection area where the conductive particles can be sandwiched between the bump and the terminal was about 1000 ⁇ m 2 .
- a glass substrate for evaluation used in this example a raw glass, an outer shape of 15 ⁇ 15 mm, and a thickness of 150 ⁇ m was used.
- the bonder used for the connection was a flip chip bonder manufactured by Panasonic (FCB3, with pal heater, temperature rising 0.5 seconds, pressure rising 0.5 seconds in both the temporary pressure bonding and the main pressure bonding).
- Example 1 In Example 1, a two-layer anisotropic conductive film composed of a conductive particle array layer (thickness: 4 ⁇ m) and an insulating adhesive layer (thickness: 14 ⁇ m) prepared by the above-described formulation was used. Further, the minimum melt viscosity (rotary rheometer (manufactured by TA instrument)), measurement pressure 5 g, temperature range 30 to 200 ° C., temperature increase rate 10 ° C./min, measurement frequency 10 Hz, measurement of the conductive particle arrangement layer according to Example 1 The plate diameter was 8 mm, and the load fluctuation with respect to the measurement plate was 5 g), which was 3 times or more the minimum melt viscosity of the insulating adhesive layer.
- rotary rheometer manufactured by TA instrument
- Example 1 as the conductive particles, metal-coated resin particles (Sekisui Chemical Co., Ltd., AUL703, average particle size: 3 ⁇ m, particle area S1: 7.065 ⁇ m 2 ) are regularly arranged in a hexagonal lattice arrangement on the binder resin layer. An aligned and aligned anisotropic conductive film was used. The particle number density was 28000 / mm 2 .
- Example 1 a connection body was manufactured through a temporary fixing step and a final crimping step performed subsequent to the temporary fixing step.
- the pressing conditions in the temporary fixing step are 80 ° C., 77 MPa, and 3 seconds.
- the main pressing process was performed under the conditions of 180 ° C., 144 MPa, and 10 sec without releasing the pressing force in the temporary fixing process.
- the particle trapping efficiency was determined by the following formula by measuring the number of conductive particles sandwiched (crushed) between the bump and the raw glass. The particles were observed and measured from the raw glass side using a metal microscope.
- Particle trapping efficiency (%) [ ⁇ number of conductive particles trapped by one terminal (pieces) / ⁇ effective connection area of one terminal ( ⁇ m 2 ⁇ 10 ⁇ 6 ) ⁇ / anisotropic conductivity before connection Number density of films (pieces / mm 2 )] ⁇ 100 (%)
- Comparative Example 1 a two-layer anisotropic conductive film composed of a conductive particle-containing layer (thickness: 6 ⁇ m) and an insulating adhesive layer (thickness: 12 ⁇ m) prepared by the above-described formulation was used.
- metal-coated resin particles (Sekisui Chemical Co., Ltd., AUL703, average particle size: 3 ⁇ m, particle area S1: 7.065 ⁇ m 2 ) as conductive particles are dispersed in a binder resin layer.
- An anisotropic conductive film was used. The particle number density was 60000 particles / mm 2 .
- Comparative Example 1 a connection body was manufactured through a temporary fixing step and a main pressure bonding step performed subsequent to the temporary fixing step.
- the pressing conditions of the temporary fixing step and the main pressing step are the same as those in the first embodiment.
- Comparative Example 2 In Comparative Example 2, the same aligned anisotropic conductive film as in Example 1 was used.
- connection body was manufactured only through the main crimping process without performing the temporary fixing process.
- the pressing conditions in the main press bonding step are the same as those in the first embodiment.
- connection body according to Comparative Example 2 the particle capturing efficiency was determined to be that the connection itself was not made because the crushed conductive particles were not observed.
- Comparative Example 3 In Comparative Example 3, the same aligned anisotropic conductive film as in Example 1 was used.
- connection body was manufactured only through the main crimping process without performing the temporary fixing process.
- the main pressure bonding step was performed under the same conditions except that the pressure in the main pressure bonding step of Example 1 was increased to 50 times.
- Comparative Example 4 In Comparative Example 4, the same dispersion type anisotropic conductive film as Comparative Example 1 was used.
- connection body was manufactured only through the main crimping process without performing the temporary fixing process.
- the pressing conditions in the main press bonding step are the same as those in the first embodiment.
- Example 1 and Comparative Examples 1 to 4 when the touch was confirmed with a finger placed on a flat surface, the adhesive force on the low viscosity resin layer side was larger than the adhesive force on the high viscosity resin layer side. .
- Comparative Example 2 that did not go through the temporary fixing step, although the alignment type anisotropic conductive film was used, since it was connected only in the main pressing step, it was pushed in under the same main pressing conditions as in Example 1, Since crushing was not confirmed and particles were not captured (not pinched), it was determined that the connection was not made. This is because, when trying to connect only in the main crimping process, the heat of the crimping tool is high, and the binder resin is heated before sufficiently crushing the conductive particles, so the flow is not accelerated and the indentation of the particles is insufficient This is presumed to be due to curing in a certain state.
- Comparative Example 3 when Comparative Example 3 was connected only in the main crimping step as in Comparative Example 2, the pressing force was set to 50 times that of Comparative Example 2 (Example 1), thereby confirming particle collapse. . This is presumably because a large amount of pressure was required to crush the particles because the resin hardened before the resin flow occurred. It should be noted that the increased pressurization pressure is greatly affected by heat and pressure on the electronic component, and there is a concern about damage.
- the dispersion type and the alignment type have different thickness ratios between the high-viscosity conductive particle arrangement layer / conductive particle-containing layer and the low-viscosity insulating resin layer (dispersion type 6 ⁇ m vs. alignment type 4 ⁇ m). Also, the total thickness of the film is thinner than the bump height. Therefore, the evaluation is performed in a state where the resin is not sufficiently filled between the bumps. In Comparative Examples 2, 3, and 4 where the temporary fixing step is not performed, this influence is observed. It is inferred that the reason why the pressure in Comparative Example 3 has to be significantly higher than that in Comparative Example 2 is.
- Comparative Example 4 using a dispersive anisotropic conductive film and being connected only by the main crimping process has better particle capture efficiency than Comparative Example 1 performing the temporary fixing process. This is presumed to be a result of the number of particles that can be captured by the terminal before connection because the dispersion type has a larger variation than the alignment type. That is, it is presumed that the alignment type is more effective than the dispersion type even if a temporary fixing step is performed to stabilize the particle capturing efficiency.
- the conductive particles can be securely sandwiched by using an aligned anisotropic conductive film and connecting through a temporary fixing step and a main pressure bonding step. I understand. This is because it can be sandwiched between the bump and the terminal electrode while minimizing the flow of the conductive particles by continuously performing the main pressure bonding step without releasing the pressurizing pressure in the temporary fixing step. This is because the conductive particles are captured by the bumps while maintaining the arrangement pattern close to the initial arrangement.
- an anisotropic conductive film and a member or device suitable for the anisotropic conductive film can be used, and the particle alignment type connection film (filler-containing film) can obtain a higher capture property (array maintaining property) by the temporary fixing step.
- the anisotropic conductive connection method and the connection body have been described.
- the above-described state is obtained.
- it is effective to provide a temporary fixing step.
- obtaining the arrangement maintaining property (arrangement maintaining property) that the filler is arranged provides industrial convenience different from that in which the filler is dispersed. Even just grasping the state before and after connection takes time and effort such as observation and measurement, but it is easy to make this observation and measurement simpler when fillers are dispersed and when fillers are placed. It is because it can be analogized to.
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Abstract
バンプサイズが極小化するなかでも、導電粒子を捕捉して導通信頼性を確保することができる接続体の製造方法、及び接続方法を提供する。 第1の電極21を有する第1の部品20と第2の電極31を有する第2の部品30との間に、個々に独立したフィラー12がバインダー樹脂層11に配列されたフィラー配列層13を有するフィラー含有フィルム10を配置する配置工程と、第1の部品20又は第2の部品30を押圧し、第1の電極20及び第2の電極30との間にフィラー配列層13を挟持する仮固定工程と、仮固定工程から、さらに第1の部品20又は第2の部品30を押圧し、第1の電極20及び第2の電極30とを電気的に接続する本圧着工程とを備える。
Description
本技術は、フィラーが樹脂層に配列されたフィラー配列層を有するフィラー含有フィルムを介して接続される接続体の製造方法、及び接続方法に関する。本出願は、日本国において2018年6月6日に出願された日本特許出願番号特願2018-109088及び日本国において2019年6月6日に出願された日本特許出願番号特願2019-106176を基礎として優先権を主張するものであり、これらの出願は参照されることにより、本出願に援用される。
従来、フィラーが樹脂層に含有されたフィラー含有フィルムが用いられ、なかでもフィラーとして導電粒子を用い、ICチップやフレキシブル基板等の電子部品を基板に実装する際に使用する異方性導電フィルムとする構成が知られている。
近年では、携帯電話、ノートパソコン等の小型電子機器において配線の高密度化が求められており、この高密度化に異方性導電フィルムを対応させる手法として、異方性導電フィルムの絶縁接着剤層にフィラーとして導電粒子をマトリクス状に均等配置や規則配置する技術が知られている。
以下、フィラー含有フィルムの一例として、異方性導電フィルムで説明する。異方性導電フィルムの場合は、フィラーを導電粒子として説明する。導電粒子は異方性導電フィルム以外の用途の場合にはフィラー(配列されているフィラー)の意味で用いる。異方性導電フィルム、異方性導電接続における捕捉は、フィラーが電子部品の電極等に挟持されることを指すものである。このような異方性導電フィルムで接続する電子部品において、バンプサイズは近年小面積化が進んでいるが、さらに小さくなると、バンプで捕捉できる導電粒子の数もさらに少なくなくならざるを得なくなる。また、異方性導電フィルム以外の用途である場合であっても、必要とされる部位に挟持(上記の捕捉と同趣旨)されるフィラーの数は最小である1個が求められることも予想される。
上述した導電粒子をマトリクス状に均等配置や規則配置した異方性導電フィルムは、小面積化されたバンプ上においても導電粒子を配置することができ、粒子捕捉性を維持することが期待できる。
しかし、導電粒子をマトリクス状に均等配置や規則配置した異方性導電性フィルムを用いた場合でも、加熱・加圧をして接続構造体を製造する際に異方性導電フィルムの接着剤成分が流動し、それに伴って導電粒子が挟持されるべきバンプや電極間から流出してしまい、導電粒子がバンプに捕捉されないおそれがある。このような事態は、今後ますますバンプサイズ(寸法)および面積が小さくなる(極小化)するほど問題になる可能性が高まる。
このように、極小化されたバンプを備えた電子部品の異方性接続においては、より確実にバンプ上で導電粒子を捕捉させることが求められる。これは、異方性導電性フィルム以外の用途であっても同様のことが言える。樹脂の流動とフィラーの挟持については、同様の問題を潜在的に持つためである。
本技術は、異方性導電フィルムや異方性導電接続の場合にバンプサイズが極小化するなかでも、導電粒子を捕捉して導通信頼性を確保することができる接続体の製造方法、及び接続方法を提供することを目的とする。異方性導電性フィルム以外の用途の場合には、樹脂流動による影響を最小限にした配列としているフィラーの挟持状態を得ることを目的とする。
上述した課題を解決するために、本技術に係る接続体の製造方法は、第1の接続部を有する第1の部品と第2の接続部を有する第2の部品との間に、個々に独立したフィラーがバインダー樹脂層に配列されたフィラー配列層を有するフィラー含有フィルムを配置する配置工程と、上記第1の部品又は上記第2の部品を押圧し、上記第1の接続部及び上記第2の接続部との間に上記フィラー配列層を挟持する仮固定工程と、上記仮固定工程から、さらに上記第1の部品又は上記第2の部品を押圧し、上記第1の接続部及び上記第2の接続部とで上記フィラーを挟持する本圧着工程とを備える。
また、本技術に係る接続方法は、第1の接続部を有する第1の部品と第2の接続部を有する第2の部品との間に、個々に独立したフィラーがバインダー樹脂層に配列されたフィラー配列層を有するフィラー含有フィルムを配置する配置工程と、上記第1の部品又は上記第2の部品を押圧し、上記第1の接続部及び上記第2の接続部との間に上記フィラー配列層を挟持する仮固定工程と、上記仮固定工程から、さらに上記第1の部品又は上記第2の部品を押圧し、上記第1の接続部及び上記第2の接続部とで上記フィラーを挟持する本圧着工程とを備える。
本技術によれば、異方性導電フィルムに適用することにより、導電粒子の流動を最小限に抑えながら第1の電極及び第2の電極によって挟持することができる。これにより、導電粒子は、初期の配置に近い配置パターンを維持した状態で捕捉され、電極面積が極小化された場合においても、第1の電極及び第2の電極間の導通性を確保することができる。異方性導電性フィルム以外の用途の場合には、樹脂流動による影響を最小限となる配列したフィラーの挟持状態(配列されたフィラーの挟持状態、と言い換えることもできる)を得ることができる。
以下、本技術が適用された接続体の製造方法、接続方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本技術は、以下の実施形態のみに限定されるものではなく、本技術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。
本発明が適用された接続体は、第1の電極を有する第1の部品と第2の電極を有する第2の部品とが、個々に独立したフィラーがバインダー樹脂層に配列されたフィラー配列層を有するフィラー含有フィルムを介して接続されている。
図1は、本発明が適用されたフィラー含有フィルム1のフィラー配列構成を示す平面図である。フィラー含有フィルム1は、樹脂層にフィラー2が配列されたフィラー配列層3を有し、フィラー2として導電粒子を用いた異方性導電フィルムや、異方性接続を目的としない導電フィルムとして構成することができる。また、フィラーの材質によっては、導通・導電以外の用途にも使用できる。以下では、フィラー含有フィルム1の好適な適用例である異方性導電フィルムを例に説明する。
図2に示すように、異方性導電フィルム10は、第1の部品の一例であるICチップ等の第1の電子部品20と、第2部品の一例である第1の電子部品20が実装される基板等の第2の電子部品30とを異方性接続するために使用することができる。
異方性導電フィルム10は、バインダー樹脂層11に導電粒子12が個々に独立して配列された導電粒子配列層13を有する。また、異方性導電フィルム10は、平面視において、個々に独立した導電粒子12がバインダー樹脂層11に規則的に配列されていることが好ましい。なお、導電粒子12が意図的に接触もしくは近似することでユニットを構成している場合は、ユニットが個々に独立している状態をもって導電粒子12が個々に独立していると見なすことができる。この場合、ユニットを構成している個々の導電粒子12により粒子の個数をカウントする。
異方性導電フィルム10の硬化型(接続に際して、硬化もしくは重合反応させる方式)としては、熱硬化型、光硬化型、光熱併用硬化型などが挙げられ、用途に応じて適宜選択することができる。以下では、熱硬化型の異方性導電フィルム10を例に挙げて説明する。また、熱硬化型としては、例えば、カチオン硬化型、アニオン硬化型、ラジカル硬化型(ラジカル重合反応を便宜的にこのように表記する)、又はこれらを併用することができる。また、熱可塑性樹脂を用いて、硬化反応(重合反応)を利用しないホットメルト型もある。この場合、接続に熱を利用するため熱硬化型と同様に使用することができる。
上記何れの硬化型に限らず、異方性導電フィルムは、バインダー樹脂として、膜形成樹脂と、硬化性樹脂もしくは重合性樹脂(エポキシ樹脂やラジカル重合性樹脂)と、硬化反応開始剤(重合反応開始剤)とを含有する。更に、異方性導電フィルムは、必要に応じてエラストマー(ゴム)を含有させてもよい。ホットメルト型の場合は、膜形成樹脂と熱可塑性樹脂、更に必要に応じてエラストマー(ゴム)を含有させてもよい。これは公知のものを使用でき、一例として、特開2014-060025号公報に記載のものが挙げられる。
[バインダー]
膜形成樹脂は、例えば平均分子量が10000以上の高分子量樹脂に相当し、フィルム形成性の観点から、10000~80000程度の平均分子量であることが好ましい。膜形成樹脂としては、フェノキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステルウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ブチラール樹脂等の種々の樹脂が挙げられ、これらは単独で用いてもよく、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中でも、膜形成状態、接続信頼性等の観点からフェノキシ樹脂を好適に用いることが好ましい。市場で入手可能な具体例としては、新日鉄住金化学(株)の商品名「YP-50」などを挙げることができる。
膜形成樹脂は、例えば平均分子量が10000以上の高分子量樹脂に相当し、フィルム形成性の観点から、10000~80000程度の平均分子量であることが好ましい。膜形成樹脂としては、フェノキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステルウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ブチラール樹脂等の種々の樹脂が挙げられ、これらは単独で用いてもよく、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中でも、膜形成状態、接続信頼性等の観点からフェノキシ樹脂を好適に用いることが好ましい。市場で入手可能な具体例としては、新日鉄住金化学(株)の商品名「YP-50」などを挙げることができる。
エポキシ樹脂は、3次元網目構造を形成し、良好な耐熱性、接着性を付与するものであり、固形エポキシ樹脂と液状エポキシ樹脂とを併用することが好ましい。ここで、固形エポキシ樹脂とは、常温で固体であるエポキシ樹脂を意味する。また、液状エポキシ樹脂とは、常温で液状であるエポキシ樹脂を意味する。また、常温とは、JIS Z 8703で規定される5~35℃の温度範囲を意味する。
固形エポキシ樹脂としては、液状エポキシ樹脂と相溶し、常温で固体状であれば特に限定されず、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、多官能型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、ノボラックフェノール型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂などが挙げられ、これらの中から1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
液状エポキシ樹脂としては、常温で液状であれば特に限定されず、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、ノボラックフェノール型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂などが挙げられ、これらの中から1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて用いることができる。特に、フィルムのタック性、柔軟性などの観点から、ビスフェノールA型エポキシ樹脂を用いることが好ましい。市場で入手可能な具体例としては、三菱化学(株)の商品名「EP828」などを挙げることができる。
アニオン重合開始剤としては、通常用いられる公知の硬化剤を使用することができる。例えば、有機酸ジヒドラジド、ジシアンジアミド、アミン化合物、ポリアミドアミン化合物、シアナートエステル化合物、フェノール樹脂、酸無水物、カルボン酸、三級アミン化合物、イミダゾール、ルイス酸、ブレンステッド酸塩、ポリメルカプタン系硬化剤、ユリア樹脂、メラミン樹脂、イソシアネート化合物、ブロックイソシアネート化合物などが挙げられ、これらの中から1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて用いることができる。これらの中でも、イミダゾール変性体を核としその表面をポリウレタンで被覆してなるマイクロカプセル型潜在性硬化剤を用いることが好ましい。市場で入手可能な具体例としては、旭化成イーマテリアルズ(株)の商品名「ノバキュア3941」などを挙げることができる。
また、バインダーとして、必要に応じて、シランカップリング剤、応力緩和剤、微小フィラー等を配合してもよい。シランカップリング剤としては、エポキシ系、メタクリロキシ系、アミノ系、ビニル系、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。また、応力緩和剤としては、水添スチレン-ブタジエンブロック共重合体、水添スチレン-イソプレンブロック共重合体等を挙げることができる。
微小フィラーは、配列されている導電粒子12(フィラー2)とは別に、バインダー樹脂層11の粘度調整等、導電粒子12(フィラー2)と異なる機能を付与する目的で混在させるものであり、導電粒子12(フィラー2)と形成素材の異なる種々の微小固形物を用いることができる。例えば、フィラー2が導電粒子12である場合に、微小フィラーとして、粘度調整剤、チキソトロピック剤、重合開始剤、カップリング剤、難燃化剤等を含有することができる。このようなフィラーの一例としては、無機フィラーや有機フィラーが例示できる。無機フィラーとしては、シリカ、アルミナ、タルク、酸化チタン、炭酸カルシウム、酸化マグネシウム等を挙げることができる。有機フィラーとしては、ゴム粒子や樹脂粒子等を挙げることができる。
微小フィラーの大きさは、配列されている導電粒子12(フィラー2)よりも小さいことが好ましく、粒子径で配列に影響を及ぼさないためには80%以下が好ましく、50%以下であることがより好ましく、10%以下が更により好ましい。粘度調整剤として含有させる微小フィラーは、平均粒子径を好ましくは1μm未満、より好ましくは5nm~0.3μmとすることができる。この粒子径は、金属顕微鏡や電子顕微鏡などによる観察による計測や、公知の画像型粒度分布装置(例えば、FPIA-3000、マルバーン社)などから求めることができる。
微小フィラーの含有量に関しては、上述の特許文献2に記載されているように絶縁性樹脂層に微小フィラーを混練りし、導電粒子を絶縁性樹脂層に押し込むことにより異方性導電フィルムを製造する場合に、導電粒子の押し込みが阻害されない限り特に制限はないが、導電粒子の配置の精密性を確保する点からは、微小フィラーを3質量%以上とすることが好ましく、5質量%以上とすることがより好ましく、異方性導電接続における押し込みを2段階で行うことが必要とされるほどに微小フィラーを高濃度でバインダー樹脂層に含有させることができる。一方、電子部品の接続のためにフィルムに必要な流動性を確保する点からは、微小フィラーの含有量はバインダー樹脂層に対して50質量%以下が好ましく、40質量%以下がより好ましく、35質量%以下がさらに好ましい。
また、異方性導電フィルム10の最低溶融粘度は、導電粒子12(フィラー)をバインダー樹脂層に押し込めれば特に制限はないが、異方性導電フィルム10を電子部品(物品)に熱圧着するときの導電粒子12の不用な流動を抑制するため、好ましくは1500Pa・s以上、より好ましくは2000Pa・s以上、さらに好ましくは3000~15000Pa・s、特に3000~10000Pa・sである。最低溶融粘度の適性化は、導電粒子12の圧縮変形特性にも依存するが、最低溶融粘度が高すぎると、熱圧着時に導電粒子12と電極との間のバインダーが十分に排除できないため、接続抵抗が上昇する傾向にある。特に、突起を有する導電粒子12は、熱圧着時に導電粒子と電極との間のバインダーを十分に排除するのが困難となる。一方、最低溶融粘度が低すぎると、熱圧着時の加重による異方性導電フィルム10の変形が大きくなるため、加圧解放時に異方性導電フィルム10の復元力が接続部界面等に剥離方向の力として加わる。このため、熱圧着直後に接続抵抗が上昇したり、接続部に気泡が発生したりすることがある。
この最低溶融粘度は、一例として回転式レオメータ(TA instrument社製)を用い、測定圧力5gで一定に保持し、直径8mmの測定プレートを使用し求めることができ、より具体的には、温度範囲30~200℃において、昇温速度10℃/分、測定周波数10Hz、前記測定プレートに対する荷重変動5gとすることにより求めることができる。なお、最低溶融粘度の調整は、溶融粘度調整剤として含有させる微小固形物の種類や配合量、樹脂組成物の調整条件の変更などにより行うことができる。
[導電粒子]
導電粒子12としては、従来、異方性導電フィルムに用いられている公知の導電粒子を用いることができ、例えば、金、銀、銅、ニッケル、コバルト、パラジウムなどの金属粒子やハンダ粒子、金属被覆樹脂粒子、導電粒子の表面に絶縁性微粒子を付着させたもの、導電粒子の表面を絶縁処理したもの等を用いることができ、あるいはこれらを併用してもよい。金属被覆樹脂粒子は、公知の手法で、導通特性に支障を来さない絶縁処理が施されていてもよい。
導電粒子12としては、従来、異方性導電フィルムに用いられている公知の導電粒子を用いることができ、例えば、金、銀、銅、ニッケル、コバルト、パラジウムなどの金属粒子やハンダ粒子、金属被覆樹脂粒子、導電粒子の表面に絶縁性微粒子を付着させたもの、導電粒子の表面を絶縁処理したもの等を用いることができ、あるいはこれらを併用してもよい。金属被覆樹脂粒子は、公知の手法で、導通特性に支障を来さない絶縁処理が施されていてもよい。
導電粒子12の平均粒子径は、電子部品のバンプ高さのばらつきへの対応、導通抵抗の上昇の抑制、隣接するバンプ間ショー卜の発生の抑制等の観点から適宜決めることができ、例えば、下限は小さすぎるとバンプや電極による挟持の均一性が困難になることから1μm以上、好ましくは2.5μm以上である。上限は特に限定されないが、大きすぎると粒子径のバラツキが大きくなることから好ましくは50μm以下、より好ましくは30μm以下、更により好ましくは20μm以下である。なお、導電粒子の表面に絶縁性微粒子を付着させたものにおける平均粒子径は、表面に付着させた絶縁性微粒子を含めない粒子径をいう。また、フィラー含有フィルム1におけるフィラー2も同様であり、フィラー表面を被覆している微粒子が存在する場合、その微粒子の大きさは含めない粒子径をいう。
なかでも、近年の電子部品のバンプ面積の極小化の進行に伴い、バンプ上における粒子捕捉性を維持、向上させる観点から、平均粒子径は、バンプの導電粒子12を挟持する面の最小長(円形の場合は直径)の90%以下であることが好ましく、85%以下であることがより好ましく、安定性の観点から50%以下であることが更により好ましい。例えば、導電粒子12を挟持する面が矩形状で端子幅3.6μmのバンプに対しては、導電粒子12は、平均粒子径が3.2μm(端子幅の88%)以下とすることが好ましく、平均粒子径が3.0μm(端子幅の83%)以下とすることがさらに好ましい。
異方性導電フィルム10は、導電粒子12の粒子間距離を、異方性導電フィルム10で接続する端子の大きさ、形状、端子ピッチに応じて適宜定めることができる。例えば、異方性導電フィルム10をファインピッチのCOG(Chip On Glass)に対応させる場合、ショー卜の発生を防止する点から最近接粒子間距離を導電粒子径Dの0.5倍以上にすることが好ましく、0.7倍より大きくすることがより好ましい。一方、最近接粒子間距離の上限は異方性導電フィルム10の目的によって決めることができ、例えば、異方性導電フィルム10の製造上の難易度の点からは、最近接粒子間距離を導電粒子径Dの好ましくは100倍以下、より好ましくは50倍以下とすることができる。また、異方性導電接続時の端子における導電粒子12の捕捉性の点からは、最近接粒子間距離を導電粒子径Dの4倍以下とすることが好ましく、3倍以下とすることがより好ましい。なお、フィラー含有フィルム1は、異方性導電フィルム10以外の用途においても、フィラー間の距離を接続する物品に応じて適宜定めることができる。
また、フィラー含有フィルム1を異方性導電フィルム10とする場合に、導電粒子12の個数密度は30個/mm2以上であればよく、150個/mm2以上70000個/mm2以下が好ましい。特にファインピッチ用途の場合には好ましくは6000個/mm2以上42000個/mm2以下、より好ましくは10000個/mm2以上40000個/mm2以下、更により好ましくは15000個/mm2以上35000個/mm2以下である。また、導電粒子の粒子径が10μm以上の場合、導電粒子の個数密度は30個/mm2以上6000個/mm2以下が好ましい。フィラー含有フィルムの用途が異方性導電フィルム以外であっても、個数密度は概ね同様の範囲を取ることができ、下限は10個/mm2以上、好ましくは30個/mm2以上とすることができ、上限は100000個/mm2以下とすることができ、好ましくは70000個/mm2以下とすることができる。
また、本発明の異方性導電フィルム10(フィラー含有フィルム1)では、次式で算出される導電粒子12(フィラー2)の面積占有率を、導電粒子12の含有効果を発現させる点から0.3%以上とすることが好ましい。一方、異方性導電フィルム10を物品に圧着するために押圧治具に必要とされる推力を抑制する点から導電粒子12の面積占有率を35%以下とすることが好ましく、30%以下とすることがより好ましい。
面積占有率(%)=[平面視における導電粒子12(フィラー2)の個数密度]×[導電粒子12(フィラー2)1個の平面視面積の平均]×100
面積占有率(%)=[平面視における導電粒子12(フィラー2)の個数密度]×[導電粒子12(フィラー2)1個の平面視面積の平均]×100
ここで、導電粒子12の個数密度の測定領域としては、1辺が100μm以上の矩形領域を任意に複数箇所(好ましくは5箇所以上、より好ましくは10箇所以上)設定し、測定領域の合計面積を2mm2以上とすることが好ましい。個々の領域の大きさや数は、個数密度の状態によって適宜調整すればよい。例えば、ファインピッチ用途の異方性導電フィルムの比較的個数密度が大きい場合の一例として、異方性導電フィルム10から任意に選択した面積100μm×100μmの領域の200箇所(2mm2)について、金属顕微鏡などによる観測画像を用いて個数密度を測定し、それを平均することにより上述の式中の「平面視における導電粒子12の個数密度」を得ることができる。面積100μm×100μmの領域は、バンプ間スペース50μm以下の接続対象物において、1個以上のバンプが存在する領域になる。尚、本発明は最小補足数が少なくともよく(導電粒子12の捕捉数が最小1個と予想している)、導電粒子12の平面視個数密度や面積占有率は、必ずしも高くある必要はない。この場合、異方性導電フィルム10そのものを移動するなどして、導電粒子12の存在する位置を、適宜調整するなどすればよい。
導電粒子12の個数密度や粒子間距離等は、上述のように金属顕微鏡を用いて観察して求める他、画像解析ソフト(例えば、WinROOF、三谷商事株式会社や、A像くん(登録商標)(旭化成エンジニアリング株式会社)等)により観察画像を計測して求めてもよい。観察方法や計測手法は、上記に限定されるものではない。
また、1個の導電粒子12の平面視面積の平均は、フィルム面の金属顕微鏡やSEMなどの電子顕微鏡などによる観測画像の計測により求められる。画像解析ソフトを用いてもよい。観察方法や計測手法は、上記に限定されるものではない。
面積占有率は、異方性導電フィルム10(フィラー含有フィルム1)を電子部品(物品)に圧着するために押圧治具に必要とされる推力の指標となり、好ましくは35%以下、より好ましくは30%以下、下限は0.3%以上である。これは以下の理由による。即ち、従来、異方性導電フィルムではファインピッチに対応させるために、ショー卜を発生させない限りで導電粒子の粒子間距離を狭め、個数密度が高められてきた。しかしながら、そのように個数密度を高めると、電子部品の端子個数が増え、電子部品1個当りの接続総面積が大きくなるのに伴い、異方性導電フィルムを電子部品に圧着するために押圧治具に必要とされる推力が大きくなり、従前の押圧治具では押圧が不十分になるという問題が起こることが懸念される。このような押圧治具に必要とされる推力の問題は、異方性導電フィルムに限らずフィラー含有フィルム全般に共通し、また、押圧対象物であるフィラーや、フィラーの挟持のされ方にも関係する。これに対し、面積占有率を上述のように好ましくは35%以下、より好ましくは30%以下とすることによりフィラー含有フィルムを物品に圧着するために押圧治具に必要とされる推力を低く抑えることが可能となる。
[粒子規則配列]
導電粒子12は、フィルムの平面視にて所定配列を繰り返す規則的な配置をしていることが好ましい。導電粒子12の配列は、例えば、フィルムの平面視にて図1に示したように正方格子配列とすることができる。この他、導電粒子12の規則的な配列の態様としては、長方格子、斜方格子、6方格子、3角格子等の格子配列をあげることができる。導電粒子12の配列は、異なる形状の格子が、複数組み合わさったものでもよい。導電粒子12の配列の態様としては、導電粒子12が所定間隔で直線状に並んだ粒子列を所定の間隔で並列させてもよい。導電粒子12が所定間隔で直線状に並んだ粒子列を所定の間隔で並列させてもよい。導電粒子12が密に配置されている領域と疎に配置されている領域が規則的に繰り返されていても良い。導電粒子12は個々に独立して離間していることが端子における捕捉安定性とショート抑制の両立のために好ましい。また、導電粒子が複数個連結もしくは近接してユニットとなり、このユニットが規則配列している態様も本発明は含む。導電粒子12が規則的な配列をしているか否かは、例えばフィルムの長手方向(巻装体にした場合の巻取り方向)に導電粒子12の所定の配置が繰り返されているか否かを観察することで判別することができる。
導電粒子12は、フィルムの平面視にて所定配列を繰り返す規則的な配置をしていることが好ましい。導電粒子12の配列は、例えば、フィルムの平面視にて図1に示したように正方格子配列とすることができる。この他、導電粒子12の規則的な配列の態様としては、長方格子、斜方格子、6方格子、3角格子等の格子配列をあげることができる。導電粒子12の配列は、異なる形状の格子が、複数組み合わさったものでもよい。導電粒子12の配列の態様としては、導電粒子12が所定間隔で直線状に並んだ粒子列を所定の間隔で並列させてもよい。導電粒子12が所定間隔で直線状に並んだ粒子列を所定の間隔で並列させてもよい。導電粒子12が密に配置されている領域と疎に配置されている領域が規則的に繰り返されていても良い。導電粒子12は個々に独立して離間していることが端子における捕捉安定性とショート抑制の両立のために好ましい。また、導電粒子が複数個連結もしくは近接してユニットとなり、このユニットが規則配列している態様も本発明は含む。導電粒子12が規則的な配列をしているか否かは、例えばフィルムの長手方向(巻装体にした場合の巻取り方向)に導電粒子12の所定の配置が繰り返されているか否かを観察することで判別することができる。
導電粒子12を規則的に配列させる場合に、その配列の格子軸又は配列軸は、異方性導電フィルム10の長手方向及び長手方向と直行する方向の少なくとも一方に対して平行でもよく、交叉していてもよく、異方性導電フィルム10を圧着する電子部品(物品)に応じて定めることができる。
なお、ユニットとなっていても、粒子捕捉数は、捕捉されている粒子個数を計測して求める。また、捕捉は、平面視において、導電粒子(フィラー)1個の面積の半分以上が端子部(接続部)に重畳している、もしくは扁平化しているなど捕捉されているとみなされるものは、捕捉数1個とカウントしてもよい。また、端子部(接続部)と重畳している面積の割合が60%であったと仮定して0.6個捕捉している、とカウントしてもよい。これは目的によって選択できる。異方性導電フィルム10の場合は、端子部の通電が目的であるため、通電している粒子数を捕捉数とカウントする方が適切であると考えられるので、前者でカウントする。
また、導電粒子12の抜けがフィルムの所定の方向に規則的に存在する態様であってもよい。導電粒子12の抜けをフィルムの長手方向に繰り返し存在させること、あるいは導電粒子12の抜けている箇所をフィルムの長手方向に漸次増加または減少させることにより、ロット管理が可能となり、異方性導電フィルム10及びそれを用いた接続体40にトレーサビリティ(追跡を可能とする性質)を付与することも可能となる。これは、異方性導電フィルム10やそれを用いた接続構造体の偽造防止、真贋判定、不正利用防止等にも有効となる。これは異方性導電フィルム以外の用途であっても同様のことが言える。
導電粒子12を格子状等の規則的な配列にすることにより、異方性導電フィルム10を圧着するときに各導電粒子12に圧力を均等に加え、接続状態のばらつきを低減させることができる。
したがって、異方性導電フィルム10は、平面視にて導電粒子12を規則配列することにより、電子部品を接続した場合に導通抵抗のばらつきを低減させることができ、また、捕捉安定性の向上及び端子間ショー卜の抑制を図ることができる。
異方性導電フィルム10は、規則的に配列された導電粒子12の配列の格子軸又は配列軸は、フィルムの長手方向や長手方向と直行する方向に対して平行でもよく、フィルムの長手方向と交叉してもよく、接続対象となる電子部品の端子幅、端子ピッチなどに応じて定めることができる。
[絶縁性樹脂層]
図3に示すように、異方性導電フィルム10は、導電粒子12を規則配列させた導電粒子配列層13上に絶縁性接着剤層14が積層されていてもよい。絶縁性接着剤層14の積層により、異方性導電フィルムを用いて電子部品を異方性導電接続するときに、電子部品の電極やバンプによって形成される空間を充填し、接着性を向上させることができる。
図3に示すように、異方性導電フィルム10は、導電粒子12を規則配列させた導電粒子配列層13上に絶縁性接着剤層14が積層されていてもよい。絶縁性接着剤層14の積層により、異方性導電フィルムを用いて電子部品を異方性導電接続するときに、電子部品の電極やバンプによって形成される空間を充填し、接着性を向上させることができる。
絶縁性接着剤層14としては、異方性導電フィルムにおいて絶縁性樹脂バインダーとして従来用いられている公知の材料を使用することができる。また、絶縁性接着剤層14は、上述した導電粒子配列層13のバインダー樹脂層11と同様の樹脂を用いて粘度をより低く調整したものとしてもよい。
導電粒子配列層13と絶縁性接着剤層14とが積層された異方性導電フィルム10は、絶縁性接着剤層14がICチップ等の圧着ツールにより加熱押圧される第1の電子部品側とされ、導電粒子配列層13が基板等の第2の電子部品側とされるように貼着されることが好ましい。これにより、圧着ツールによる加熱押圧時において、バンプ21の押し込みによる導電粒子12の流動及び粒子配列への影響を抑制し、電子部品の端子上における粒子捕捉性を向上させることができる。
[フィルム厚]
なお、本発明のフィラー含有フィルム1において、バインダー樹脂を含有する層の厚さは、フィラー含有フィルム1を物品に熱圧着するときのフィラー2の不用な流動を抑制する点、ならびにフィラー含有フィルム1を巻装体とした場合の樹脂層のはみ出しやブロッキングの抑制及び単位重量あたりのフィルム長を長くする点、フィラー含有フィルム1の取り扱い性、フィラー含有フィルム1を物品に熱圧着する際に必要な粘着性や接着力の観点から適宜設定することができる。
なお、本発明のフィラー含有フィルム1において、バインダー樹脂を含有する層の厚さは、フィラー含有フィルム1を物品に熱圧着するときのフィラー2の不用な流動を抑制する点、ならびにフィラー含有フィルム1を巻装体とした場合の樹脂層のはみ出しやブロッキングの抑制及び単位重量あたりのフィルム長を長くする点、フィラー含有フィルム1の取り扱い性、フィラー含有フィルム1を物品に熱圧着する際に必要な粘着性や接着力の観点から適宜設定することができる。
フィラー含有フィルム1は単層であってもよく、2層構成の異方性導電フィルム10のように低粘度のバインダー樹脂層がフィラー2を含有した高粘度のバインダー樹脂層に積層されていてもよい。
何れの場合であっても、フィラー含有フィルム1(フィラーが含有された層)の厚みはフィラー2の粒子径に対して、フィラー2の押し込みを安定して行う上で、好ましくは0.3倍以上、より好ましくは0.6倍以上、さらに好ましくは0.8倍以上、特に好ましくは1倍以上である。また、バインダー樹脂層の層厚の上限については特に制限はなく、バインダー樹脂層の層厚はフィラー含有フィルム1を熱圧着する物品に応じて適宜調整すればよいが、バインダー樹脂層の層厚が厚くなりすぎるとフィラー含有フィルム1を物品に熱圧着するときにフィラー2が樹脂流動の影響を不用に受け易くなり、また、バインダー樹脂層に含まれている微小固形物の絶対量が多くなることにより物品の熱圧着が阻害される虞がある。そのため、バインダー樹脂層の層厚は、フィラー2の粒子径の好ましくは20倍以下、より好ましくは15倍以下である。
一方、フィラー含有フィルム1を、フィラー2が配列されたバインダー樹脂層とフィラー2が含有されていない低粘度樹脂層(絶縁性接着剤層)との積層体とする場合、低粘度樹脂層の層厚は、フィラー含有フィルム1の用途に応じて適宜調整すればよいが、薄くなりすぎると層厚のバラツキが相対的に大きくなることから、フィラー2の粒子径の好ましくは0.2倍以上、より好ましくは1倍以上である。また、低粘度樹脂層の層厚の上限については、厚くなりすぎるとフィラー2が配列されたバインダー樹脂層との積層の困難性が増すことから、好ましくは50倍以下、より好ましくは15倍以下、さらにより好ましくは8倍以下である。
また、フィラー含有フィルム1を、フィラー2が埋め込まれたバインダー樹脂層とフィラー2が含有されていない低粘度樹脂層(絶縁性接着剤層)との積層体とする場合に、これら樹脂層の総厚は、フィラー含有フィルム1を物品に熱圧着するときのフィラー2の不用な流動の抑制の点、フィラー含有フィルム1を巻装体とした場合の樹脂のはみ出しやブロッキングの抑制の点、フィラー含有フィルム1の単位重量あたりのフィルム長を長くする点等から、フィラー含有フィルム1における樹脂層の総厚は薄い方が好ましい。しかし、薄くなりすぎるとフィラー含有フィルム1の取り扱い性が劣る。また、フィラー含有フィルム1を物品に貼着し難くなる場合があり、したがってフィラー含有フィルム1を物品に熱圧着する際の仮圧着において必要な粘着力を得られない虞があり、本圧着においても樹脂量の不足により必要な接着力を得られない虞がある。そのため、フィラー含有フィルム1における樹脂層の総厚は、フィラー2の粒子径に対して好ましくは0.6倍以上、より好ましくは0.8倍以上、さらに好ましくは1倍以上、特に好ましくは1.2倍以上である。
一方、フィラー含有フィルム1を、フィラーが埋め込まれたバインダー樹脂層とフィラー2が含有されていない低粘度樹脂層(絶縁性接着剤層)との積層体とする場合の、これら樹脂層の総厚の上限については特に制限はなく、フィラー含有フィルム1を熱圧着する物品に応じて適宜調整すればよいが、樹脂層の総厚が厚くなりすぎるとフィラー含有フィルム1を物品に熱圧着するときにフィラー2が樹脂流動の影響を不用に受け易くなり、また、樹脂層に含まれている微小固形物の絶対量が多くなることにより物品の熱圧着が阻害される虞があることから、樹脂層の総厚は、フィラー2の粒子径の好ましくは50倍以下、より好ましくは15倍以下、さらにより好ましくは8倍以下であり、さらに4倍以下、好ましくは3倍以下にすることで、樹脂流動がフィラー2の配置へ与える影響を最小限にできると考えられる。
フィラー含有フィルム1を異方性導電フィルム10として構成し、樹脂層としてバインダー樹脂層11と低粘度樹脂層(絶縁性接着剤層14)を設ける場合にも、樹脂層の総厚は上述の範囲とすることができる。導電粒子12はバインダー樹脂層11に埋め込まれていてもよく、露出していてもよい。特に、接続する電子部品においてバンプを低背化させる点からは、樹脂層の総厚を上述よりも薄くすることが好ましい。バインダー樹脂層11と低粘度樹脂層(絶縁性接着剤層14)の総厚の下限については、導電粒子径の好ましくは0.6倍以上、より好ましくは0.8倍以上、さらにより好ましくは1倍以上である。薄くなることで、導電粒子12と通電箇所の接触が容易になる。総厚の上限については高すぎると押し込みの推力が高くなりすぎるため4倍以下とすることができ、好ましくは3倍以下、より好ましくは2倍以下、さらにより好ましくは1.8倍以下、特により好ましくは1.5倍以下とすることができる。バインダー樹脂層11と低粘度樹脂層(絶縁性接着剤層14)の厚みの比率については、導電粒子径とバンプ高さや求められる接着力などの関係から適宜調整すればよい。
なお、フィラー含有フィルム1は、異方性導電フィルム10や導電フィルム以外の用途においては、フィラー2として、フィラー含有フィルム1の用途に応じて、公知の無機系フィラー(金属粒子、金属酸化物粒子、金属窒化物粒子など)、有機系フィラー(樹脂粒子、ゴム粒子など)、有機系材料と無機系材料が混在したフィラー(導電粒子における、例えば、コアが樹脂材料で形成され、表面が金属メッキされている粒子(金属被覆樹脂粒子)、導電粒子の表面に絶縁性微粒子を付着させたもの、導電粒子の表面を絶縁処理したもの等に相当するもの)から、硬さ、光学的性能などの用途に求められる性能に応じて適宜選択される。例えば、光学フィルムや艶消しフィルムでは、シリカフィラー、酸化チタンフィラー、スチレンフィラー、アクリルフィラー、メラミンフィラーや種々のチタン酸塩等を使用することができる。コンデンサー用フィルムでは、酸化チタン、チタン酸マグネシウム、チタン酸亜鉛、チタン酸ビスマス、酸化ランタン、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム、チタン酸ジルコン酸バリウム、チタン酸ジルコン酸鉛及びこれらの混合物等を使用することができる。接着フィルムではポリマー系のゴム粒子、シリコーンゴム粒子等を含有させることができる。
[異方性導電フィルムの製造方法]
このような異方性導電フィルム10の製造方法は、例えば、導電粒子12の配列パターンに応じた凹部が形成された型を用意し、当該型の凹部に導電粒子12を充填し、その上に、剥離フィルム上に形成したバインダー樹脂層11を貼り合わせて導電粒子12を押し込む。これによりバインダー樹脂層11に導電粒子12を所定のパターンで転着させることにより導電粒子配列層13が設けられた異方性導電フィルム10を形成することができる。異方性導電フィルム10は、必要に応じて、導電粒子配列層13に剥離フィルムに支持された絶縁性接着剤層14を貼り合わせ、2層構造を有する異方性導電フィルムとしてもよい。また、異方性導電フィルム10は、導電粒子配列層13と絶縁性接着剤層14とを組み合わせて3層以上としてもよい。
このような異方性導電フィルム10の製造方法は、例えば、導電粒子12の配列パターンに応じた凹部が形成された型を用意し、当該型の凹部に導電粒子12を充填し、その上に、剥離フィルム上に形成したバインダー樹脂層11を貼り合わせて導電粒子12を押し込む。これによりバインダー樹脂層11に導電粒子12を所定のパターンで転着させることにより導電粒子配列層13が設けられた異方性導電フィルム10を形成することができる。異方性導電フィルム10は、必要に応じて、導電粒子配列層13に剥離フィルムに支持された絶縁性接着剤層14を貼り合わせ、2層構造を有する異方性導電フィルムとしてもよい。また、異方性導電フィルム10は、導電粒子配列層13と絶縁性接着剤層14とを組み合わせて3層以上としてもよい。
また、導電粒子を所定の配列に配置する方法としては、転写型を用いる方法に代えて、二軸延伸フィルムを用いる方法等を使用してもよい。
[巻装体]
異方性導電フィルムは、リールに巻かれたフィルム巻装体とすることが好ましい。フィルム巻装体として異方性導電フィルム10を供給することにより、異方性導電フィルム10の取り扱い性に優れ、また、電子部品の異方性導電接続を連続的に行うことができ、接続体のコスト削減に寄与することができる。
異方性導電フィルムは、リールに巻かれたフィルム巻装体とすることが好ましい。フィルム巻装体として異方性導電フィルム10を供給することにより、異方性導電フィルム10の取り扱い性に優れ、また、電子部品の異方性導電接続を連続的に行うことができ、接続体のコスト削減に寄与することができる。
フィルム巻装体の長さは、特に制限はないが、出荷物の取り扱い性の点から、5000m以下であることが好ましく、1000m以下であることがより好ましく、500m以下であることがさらに好ましい。また、下限についても特に制限はないが、接続について量産検討を行う上では、5m以上あることが好ましい。
フィルム巻装体は、全長より短い異方性導電フィルムを繋ぎテープで連結したものでもよい。連結箇所は複数個所存在してもよく、規則的に存在してもよく、ランダムに存在してもよい。また、フィルムの幅は特に制限はないが、一例として0.3mm以上400mm以下、実用上0.5mm以上5mm以下である。0.3mm以上が現時点でのフィルムのスリット幅の限界とされている数値であり、スリット幅の実用上の実績は0.5mm以上である。また、一般的な異方性導電フィルムにおけるスリット幅より広い、例えば比較的大きな電子部品(電極配線と実装部が一面に設けられた基板や切削前のウェーハーなど)にそのまま貼り付けて使用される場合には、400mm程度のフィルム幅が必要とされることがある。
[第1の電子部品、第2の電子部品]
本発明のフィラー含有フィルムは、従前のフィラー含有フィルムと同様に物品に貼り合わせて使用することができ、貼り合わせる物品に特に制限はない。例えば、フィラー含有フィルムを異方性導電フィルム10として構成し、異方性導電フィルム10によって第1の電子部品20及び第2の電子部品30を互いに異方性接続する場合、第1、第2の電子部品20,30は、特に制限はなく、接続体に応じて適宜選択することができる。第1の電子部品20は、例えばPN接合を利用した半導体素子(太陽電池等の発電素子、CCD等の撮像素子、発光素子、ペルチェ素子)、その他各種半導体素子、ICチップ、ICモジュール、FPCなどを例示でき、また形状も特に限定されない。その他にも、第1の電子部品20としては、テープキャリアパッケージ基板等を例示できる。また、第2の電子部品30は、FPC、ガラス基板、プラスチック基板、リジッド基板、セラミック基板等を挙げることができる。なお、本発明のフィラー含有フィルム1は、異方性導電接続用途以外の電子部品にも用いることができる。
本発明のフィラー含有フィルムは、従前のフィラー含有フィルムと同様に物品に貼り合わせて使用することができ、貼り合わせる物品に特に制限はない。例えば、フィラー含有フィルムを異方性導電フィルム10として構成し、異方性導電フィルム10によって第1の電子部品20及び第2の電子部品30を互いに異方性接続する場合、第1、第2の電子部品20,30は、特に制限はなく、接続体に応じて適宜選択することができる。第1の電子部品20は、例えばPN接合を利用した半導体素子(太陽電池等の発電素子、CCD等の撮像素子、発光素子、ペルチェ素子)、その他各種半導体素子、ICチップ、ICモジュール、FPCなどを例示でき、また形状も特に限定されない。その他にも、第1の電子部品20としては、テープキャリアパッケージ基板等を例示できる。また、第2の電子部品30は、FPC、ガラス基板、プラスチック基板、リジッド基板、セラミック基板等を挙げることができる。なお、本発明のフィラー含有フィルム1は、異方性導電接続用途以外の電子部品にも用いることができる。
また、本発明のフィラー含有フィルム1が使用される物品は電子部品にのみ限定されるものではない。また。フィラー含有フィルム1(異方性導電フィルム10)を貼り合せる面は、平滑でもよく、段部や凸形状を有していてもよい。フィラーの挟持状態を精密にすることが本発明の趣旨であり、本発明の用途は、異方性導電接続に必ずしも限定されるものではない。
第1の電子部品20には突起電極となるバンプ21が形成され、第2の電子部品30には端子電極31が形成され、これらバンプ21及び端子電極31は、異方性導電フィルム10の導電粒子12を介して導通が図られる。
[接続体]
異方性導電フィルム10は、上述した第1の電子部品20と第2の電子部品30とを熱又は光により異方性導電接続することにより製造される接続体40の製造に好適に用いられる。
異方性導電フィルム10は、上述した第1の電子部品20と第2の電子部品30とを熱又は光により異方性導電接続することにより製造される接続体40の製造に好適に用いられる。
なお、本発明の異方性導電フィルムを用いてICチップやウェーハーをスタックして多層化してもよい。なお、本発明の異方性導電フィルム10で接続する電子部品は、上述の電子部品の例示に限定されるものではない。近年、多様化している種々の電子部品に使用することができる。本発明は種々の物品に特に本発明のフィラー含有フィルム1を貼り合わせたフィルム貼着体を包含し、特に、第1の電子部品20と第2の電子部品30を、異方性導電フィルム10を介して接続した接続体を包含する。
フィラー含有フィルム1を物品に貼り合わせる方法は、フィラー含有フィルム1の用途に応じて圧着、好ましくは熱圧着とすることができ、貼り合わせ時に光照射を利用してもよい。
[接続体の製造方法]
次いで、本発明が適用された接続体の製造方法について説明する。本発明が適用された接続体の製造方法は、第1の電極を有する第1の部品と第2の電極を有する第2の部品との間に、個々に独立したフィラーが樹脂層に配列されたフィラー配列層を有するフィラー含有フィルムを配置(貼着)する配置工程(貼着工程)と、第1の部品又は第2の部品を押圧し、第1の電極及び第2の電極との間にフィラー配列層を挟持する仮固定工程と、仮固定工程から、さらに第1の部品又は上記第2の部品を押圧し、第1の電極と上記第2の電極とを電気的に接続する本圧着工程とを備える。
次いで、本発明が適用された接続体の製造方法について説明する。本発明が適用された接続体の製造方法は、第1の電極を有する第1の部品と第2の電極を有する第2の部品との間に、個々に独立したフィラーが樹脂層に配列されたフィラー配列層を有するフィラー含有フィルムを配置(貼着)する配置工程(貼着工程)と、第1の部品又は第2の部品を押圧し、第1の電極及び第2の電極との間にフィラー配列層を挟持する仮固定工程と、仮固定工程から、さらに第1の部品又は上記第2の部品を押圧し、第1の電極と上記第2の電極とを電気的に接続する本圧着工程とを備える。
なお、一般的な第1の電子部品と第2の電子部品との異方性導電接続では、第1の電子部品が圧着ツール側、第2の電子部品が圧着ツールと対向するステージに載置される側となる。また、第2の電子部品に予め異方性導電フィルムを貼着させることが一般的であるが、第1の電子部品に予め貼着させてもよい。これは、接続の仕方によって適宜調整できる。また、第1の電子部品と第2の電子部品の個数は1対1に限定されるものではない。1つの第2の電子部品に第1の電子部品が複数個搭載されていてもよく、また1つの第1の電子部品を複数個の第2の電子部品上に搭載していてもよい。
以下では、フィラー含有フィルムとして上述した異方性導電フィルム10を用いるとともに、第1の部品として上述した第1の電子部品20を、第2の部品として上述した第2の電子部品30を用いて接続体40を製造する方法について説明する。
接続体40の製造方法は、バンプ21を有する第1の電子部品と端子電極31を有する第2の電子部品との間に、個々に独立した導電粒子12がバインダー樹脂層11に配列された導電粒子配列層13を有する異方性導電フィルム10を配置する配置工程と、第1の電子部品又は第2の電子部品を押圧し、バンプ21及び端子電極31との間に導電粒子配列層13を挟持する仮固定工程と、仮固定工程から、さらに第1の電子部品又は第2の電子部品を押圧し、バンプ21と端子電極31とを電気的に接続する本圧着工程とを備える。
配置工程では、図2に示すように、異方性導電フィルム10の導電粒子配列層13を第2の電子部品30の端子電極31が形成された面上に配置する。なお、導電粒子12をバインダー樹脂層11の一面側に偏在させて配列した場合は、当該導電粒子12が偏在するバインダー樹脂層11の一面を第2の電子部品30の端子電極31が形成された面上に配置する。また、異方性導電フィルム10として、導電粒子配列層13と絶縁性接着剤層14を有する2層型のものを使用する場合も、導電粒子配列層13を第2の電子部品30の端子電極31が形成された面上に配置する。
次いで、仮固定工程では、図4に示すように、加熱すると共に第1の電子部品20と第2の電子部品30との対向方向(図4の矢印方向)に加圧することにより、第1の電子部品20のバンプ21を導電粒子配列層13に押し込んでいく。このときの加熱温度及び圧力は、異方性導電フィルム10の接着剤成分を流動させる一方で、導電粒子12をバンプ21と端子電極31との間から流出させずに保持できるような加熱温度及び圧力であることが好ましく、それぞれ後続の本圧着工程における加熱温度及び圧力以下である。即ち、仮固定工程とは、少なくとも導電粒子近傍までバンプ21を押し込むことを指す。これは電子部品を搭載した後に行う、所謂「仮圧着」よりも押し込んでいる状態になる。例えば、異方性導電フィルム10の導電粒子12もしくは導電粒子配列層13にバンプが接触している状態になる。これは以下の理由による。
仮固定工程は、バンプ21及び端子電極31との間に導電粒子配列層13を挟持していればよく、必ずしもバンプ21及び端子電極31との間に導電粒子12を挟持している必要はない。もちろん、仮固定工程において、バンプ21及び端子電極31との間に導電粒子12を挟持するまで加圧してもよい。第1の電子部品20と第2の電子部品30との接続を連続して行う場合、毎回に亘って精密に制御することは困難なため、実用上、圧着ツールが導電粒子配列層13もしくは導電粒子12と接触する程度の状態になるからである。
本発明が適用された接続体の製造方法では、仮固定工程に続いて本圧着工程が行われる。すなわち、仮固定工程において印加された圧力が解放されることなく、さらに圧着ツールの圧力を上げていき、第1の電子部品20と第2の電子部品30との対向方向に加圧し、バンプ21と端子電極31とで導電粒子12を挟持する。また、第1の電子部品20側から圧着ツールを用いて熱圧着する。
なお、このような仮固定工程及び本圧着工程は、例えばパルスヒータ式ボンダーによって行うことができる。また、異方性導電フィルム10を光硬化型、あるいは熱・光併用型として構成した場合は、第1、第2の電子部品20,30の接続を、光硬化あるいは熱及び光を利用して行う。
これにより、図5に示す例においては、第1の電子部品20と第2の電子部品30とが電気的に接続され、この状態で圧着ツールによって加熱されたバインダー樹脂層11が硬化することにより、第1の電子部品20が第2の電子部品30上に実装された接続体40が形成される。接続体40は、バンプ21と端子電極31との間にない導電性粒子12が電気的に絶縁した状態を維持するように存在している。これにより、バンプ21と端子電極31との間のみで電気的導通が図られる。
なお、配線基板等の第2の電子部品30の接続領域のサイズ等により異方性導電フィルム10を第2の電子部品30に仮貼りすることが難しい場合には、異方性導電フィルム10を、ICチップやFPC等の第1の電子部品20のバンプ形成面に仮貼りし、その後、第1の電子部品20と第2の電子部品30を接続してもよい。
ここで、近年の各種電子機器の小型化に伴い、第1、第2の電子部品20のバンプサイズ及び端子電極サイズも極小化され、例えばバンプ面積が数十μm2~数千μm2まで極小化された電子部品も提案されている。また、バンプ面積の極小化に伴い、電子部品自体の小型化も進行することになる。一方、電子部品の実装時には比較的大型化も進行することもある。これは、複数の電子部品に分割可能な比較的外形サイズの大きな電子部品として実装を一括に行うことができる。また、ウェーハーのように比較的大きい実装体として接続し、その後に小片化することもできる。即ち、本発明の接続に用いる部品としては、比較的小型のものにも適用できるが、比較的大型のものであっても適用可能である。例えば大型TVなどに用いる場合は、異方性導電フィルム10(フィラー含有フィルム1)を1辺に1m以上、例えば4.5m以上貼着することもある。この場合、フィラー含有フィルムを異方性導電フィルムとして使用する以外に、フィラーをスペーサーとしたスペーサーフィルム等として使用してもよい。
何れにしても、このような極小化されたバンプ面積においても導電粒子12を確実に捕捉し、導通性を確保することが必要となる。この点、本発明が適用された異方性導電フィルム10を用いた接続体40の製造方法においては、平面視にて個々に独立した導電粒子12が配列され、好ましくは規則的に配列されているため、バンプ面積が極小化された場合にも確実に導電粒子がバンプ上に位置される。
加えて、本発明が適用された接続体40の製造方法においては、導電粒子配列層13をバンプ21と端子電極31との間に挟持する仮固定工程と、この仮固定工程からさらに第1の電子部品20と第2の電子部品30とで導電粒子配列層13を挟持して導電粒子12を介してバンプ21と端子電極31とを電気的に接続した状態で硬化させる本圧着工程を有する。
仮固定工程では、加熱によりバインダー樹脂層11のバインダー樹脂が流動し、第1の電子部品20と第2の電子部品30との間に広がる。仮固定工程における加熱温度及び加圧圧力は本圧着工程の加熱温度及び加圧圧力よりも低く、バインダー樹脂の流動も相対的に大きくはない。したがって、導電粒子12の流動を抑えつつ、バンプ21及び端子電極31の間からバインダー樹脂を排除することができる。
異方性導電フィルム10として導電粒子配列層13と絶縁性接着剤層14とが積層された2層型のものを使用した場合は、仮固定工程において絶縁性接着剤層14のバインダー樹脂が流動し、導電粒子配列層13のバインダー樹脂の流動は絶縁性接着剤層14に比して小さい。したがって、導電粒子12の流動を抑えつつ、バンプ21及び端子電極31の間からバインダー樹脂を排除することができる。
その後、仮固定工程における加圧圧力を解放することなく、引き続き本圧着工程を行うことにより、導電粒子12の流動を最小限に抑えながらバンプ21及び端子電極31によって挟持することができる。これにより、導電粒子12は、初期の配置に近い配置パターンを維持した状態でバンプ21に捕捉される。したがって、本発明が適用された接続体の製造方法によれば、バンプ面積が極小化された場合においても、バンプ21及び端子電極31間の導通性を確保することができる。
なお、上述したように仮固定工程においては、バンプ21及び端子電極31によって導電粒子配列層13を挟持していればよいが、バンプ21が導電粒子12に当接することを妨げるものではない。仮固定工程においてバンプ21が導電粒子12に当接することにより、本圧着工程において導電粒子12の流動をより確実に抑えることができる。
なお、第1の電子部品20は、バンプ面積の極小化や大型の部品に一括実装することを鑑みると、電子部品の搭載に必要なアライメントの精度は従来よりも高い水準が求められることが予想され、且つ、異方性導電フィルム10上に搭載した際や圧着ツールに押圧される際に加わる外力による僅かな位置ズレも接続体の製品品質や再現度、歩留まりに影響を及ぼす恐れが高い。そこで、異方性導電フィルム10(フィラー含有フィルム1)を熱圧着する物品に対して、熱圧着前の仮圧着を可能とする粘着力を有していることが好ましい。異方性導電フィルム10の粘着力は、JIS Z 0237に準じて測定することができ、また、JIS Z 3284-3又はASTM D 2979―01に準じてプローブ法によりタック力として測定することもできる。異方性導電フィルム10が樹脂層として絶縁性樹脂層と低粘度樹脂層を有する場合も、絶縁性樹脂層のみを有する場合も、異方性導電フィルム10の表裏各面のプローブ法によるタック力は、例えば、プローブの押し付け速度を30mm/min、加圧力を196.25gf、加圧時間を1.0sec、引き剥がし速度を120mm/min、測定温度23℃±5℃で計測したときに、表裏の面の少なくとも一方を1.0kPa(0.1N/cm2)以上とすることができ、1.5kPa(0.15N/cm2)以上とすることが好ましく、3kPa(0.3N/cm2)より高いことがより好ましい。測定は、異方性導電フィルム10の一方の面を素ガラス(例えば厚さ0.3mm)に貼り付けることで他方の面のタック力を測定することができる。なお、測定は、異方性導電フィルム10を、素ガラスではなく、柔軟性のある熱可塑性樹脂フィルム(20μm以下の離形処理していないPETフィルム、シリコンラバーなど)に貼り付けて測定してもよい。異方性導電フィルム10の貼り付ける面を反転させることで、異方性導電フィルム10の表裏の面のタック力を同一条件で測定することができる。
特に、異方性導電フィルム10が表裏両面に剥離基材を有するときには、先に電子部品に貼り付けた面と反対側の面が上述のタック力を示すように異方性導電フィルム10の表裏を使用することが好ましく、巻装体にした異方性導電フィルム10のように、異方性導電フィルム10がその片面に剥離基材を有するときには、剥離基材側の面が上述のタック力を示すことが好ましい。また、異方性導電フィルム10が絶縁性樹脂層と低粘度樹脂層を有するときには、低粘度樹脂層の表面が上述のタック力を有することが好ましい。一方、異方性導電フィルム10が表裏両面に剥離基材を有するときの先に電子部品に貼り付けた面や、異方性導電フィルム10がその片面に剥離基材を有するときの剥離基材の無い側の面や、異方性導電フィルム10が絶縁性樹脂層と低粘度樹脂層を有するときの絶縁性樹脂層側の面は、必ずしも上述のタック力を有さなくともよいが、有することが望ましい。このように異方性導電フィルム10の表裏の面で好ましいタック力が異なるのは次の理由による。即ち、一般に、異方性導電フィルムは、その使用時に剥離基材と反対側の面を基板等の第2の電子部品に貼り付け、次いで剥離基材を剥離し、剥離基材を剥離した面(即ち、剥離基材側の面)にICチップ等の第1の電子部品を搭載し、ステージ上に載置された第2の電子部品に対して第1の電子部品を熱圧着ツールにより加熱押圧することが行われる。この第1の電子部品の搭載時に搭載部品を精確に固定できる粘着性能を確保する必要があるためである。
なお、搭載部品が小さいとき、搭載時には軽微なずれも許容できないが、搭載に必要な粘着力はより大きな搭載部品に対して相対的に低下しても許容できると推察される。そのため、必要な粘着力は搭載部品に応じて定めても良い。
異方性導電フィルム10(フィラー含有フィルム1)の粘着力は、特開2017-48358号公報に記載の接着強度試験に準じて求めることもできる。この接着強度試験において、例えば、2枚のガラス板で異方性導電フィルム10を挟み、一方のガラス板を固定し、他方のガラス板を引き剥がし速度10mm/min、試験温度50℃で引き剥がしていく場合に、固定するガラス板と異方性導電フィルム10との接着状態を強めておくことで、引き剥がしていくガラス板と、そのガラス板と貼り合わさっている異方性導電フィルム10の面との粘着力を測定することが可能となる。こうして測定される接着強度(粘着力)を、好ましくは1N/cm2(10kPa)以上、より好ましくは10N/cm2(100kPa)以上とすることができる。これは、異方性導電フィルム10の引き剥がされる方向に存在する面と、引き剥がす物品間の粘着力になる。
この他、異方性導電フィルム10の粘着力は、試験片の一端を揃えて接着し(貼り合せ)、他端を引き上げることにより試験片を剥離させる試験により求めることもできる。この試験方法により計測される粘着力が、上記の接着強度試験と同等(1N/cm2(10kPa)以上)の結果となってもよい。上述の接着強度試験による粘着力が十分に大きければ(例えば10N/cm2(100kPa)以上)、この試験方法での粘着力は上述の接着強度試験による粘着力の10%以上であればよい。
異方性導電フィルム10が上述の粘着力を有することにより、熱圧着する物品が、例えば、一般的なICチップより小さい最大寸法0.8mm未満の電子部品であっても仮圧着における位置ずれの問題をなくし、大型TVと同程度の最大寸法450cmくらいの電子部品であっても貼着を安定させることができる。
このような粘着性は、バインダー樹脂層や低粘度樹脂層を構成する樹脂組成を適宜調整する等により、付与することができる。
次いで、本発明の実施例について説明する。なお、本発明は以下に説明する実施例に限定されるものではない。ここでは、本発明の2段階接続の効果を検証するため異方性導電接続用の部材を用いている。本実施例では、導電粒子12が平面視において規則的に配列された異方性導電フィルム及び導電粒子12がバインダー樹脂層に分散された異方性導電フィルムを形成し、これらを用いて評価用ICチップと評価用ガラス基板を接続した。このとき、仮固定工程及び本圧着工程を経て評価用ICチップと評価用ガラス基板を接続させた接続体と、本圧着工程のみで評価用ICチップと評価用ガラス基板を接続させた接続体を作成し、各評価用ICチップのバンプにおける導電粒子の捕捉数を求めた。バンプに捕捉された導電粒子の数は、ガラス基板の裏面に現れるバンプに押し潰された導電粒子の数をカウントすることにより求めた。これにより、接続前の導電粒子の個数密度とバンプ面積から粒子(フィラー)捕捉効率を求めて評価を行った。ここで粒子捕捉効率とは、接続前の異方性導電性フィルムの導電粒子の個数密度に対して、バンプ(端子)上に捕捉された導電粒子のバンプ面積当りの個数との割合をいい、以下の式により算出される。
粒子捕捉効率(%)=[{端子1個に捕捉されている導電粒子の個数(個)/{端子1個の有効接続面積(μm2×10-6)}/接続前の異方性導電フィルムの個数密度(個/mm2)]×100(%)
粒子捕捉効率(%)=[{端子1個に捕捉されている導電粒子の個数(個)/{端子1個の有効接続面積(μm2×10-6)}/接続前の異方性導電フィルムの個数密度(個/mm2)]×100(%)
[異方性導電フィルム]
本実施例に用いた異方性導電フィルムは、表1に示す配合で導電粒子配列層13を調製した。そして、導電粒子配列層13を形成する樹脂組成物をバーコーターでフィルム厚さ50μmのPETフィルム上に塗布し、80℃のオーブンにて5分間乾燥させ、PETフィルム上にバインダー樹脂層11を形成した。同様にして、絶縁性接着剤層14を、以下に示す配合で調製し、PETフィルム上に形成した。
本実施例に用いた異方性導電フィルムは、表1に示す配合で導電粒子配列層13を調製した。そして、導電粒子配列層13を形成する樹脂組成物をバーコーターでフィルム厚さ50μmのPETフィルム上に塗布し、80℃のオーブンにて5分間乾燥させ、PETフィルム上にバインダー樹脂層11を形成した。同様にして、絶縁性接着剤層14を、以下に示す配合で調製し、PETフィルム上に形成した。
また、導電粒子12が平面視で図1に示す6方格子配列で粒子間距離が導電粒子の粒子径(3μm)と等しくなり、導電粒子12の個数密度が28000個/mm2となるように、金型を作製した。
導電粒子として、金属被覆樹脂粒子(積水化学工業(株)、AUL703、平均粒子径3μm)を用意し、この導電粒子を樹脂型の凹みに充填し、その上に上述のバインダー樹脂層11を被せ、60℃、0.5MPaで押圧することで貼着させた。そして、型からバインダー樹脂層11を剥離し、バインダー樹脂層11上の導電粒子を、加圧(押圧条件:60~70℃、0.5MPa)することでバインダー樹脂層11に押し込み、導電粒子配列層13を作製した。
また、導電粒子配列層13に、絶縁性接着剤層14を積層することにより2層タイプの異方性導電フィルムを作製した。
[フィルム表面の粘着性]
(1)仮貼り試験
後述する実施例1及び比較例1-4で作製した各異方性導電フィルムの導電粒子の押込側表面又はその反対側の表面を評価用ノンアルカリガラスに貼り付け、50μm厚の緩衝材(ポリテトラフルオロエチレン)を用い、異方性導電フィルム幅1.5mm、長さ50mm、圧着温度70℃、圧着圧力1MPa、圧着時間1秒で仮貼りした。そして、貼着面と反対側に設けたPETフィルムをピンセットで剥がす際に、PETフィルムと共に異方性導電フィルムがガラス基板から剥がれるか否かを観察した。これを100回行い、次の基準で評価し、評価結果を表2に示した。
(1)仮貼り試験
後述する実施例1及び比較例1-4で作製した各異方性導電フィルムの導電粒子の押込側表面又はその反対側の表面を評価用ノンアルカリガラスに貼り付け、50μm厚の緩衝材(ポリテトラフルオロエチレン)を用い、異方性導電フィルム幅1.5mm、長さ50mm、圧着温度70℃、圧着圧力1MPa、圧着時間1秒で仮貼りした。そして、貼着面と反対側に設けたPETフィルムをピンセットで剥がす際に、PETフィルムと共に異方性導電フィルムがガラス基板から剥がれるか否かを観察した。これを100回行い、次の基準で評価し、評価結果を表2に示した。
評価基準
OK:100回の全てにおいて異方性導電フィルムがガラス基板から剥がれない
NG:100回のうち1回以上異方性導電フィルムがガラス基板から剥がれた
OK:100回の全てにおいて異方性導電フィルムがガラス基板から剥がれない
NG:100回のうち1回以上異方性導電フィルムがガラス基板から剥がれた
なお、実施例1及び比較例1-4に係る異方性導電フィルムは、平面に載置して指で感触を確認したところ、絶縁性接着剤層14側の粘着力が導電粒子配列層13側の粘着力に比して大きかった。
(2)接着強度(粘着力1)
特開2017-48358号公報に記載の接着強度試験に準じ、図6に示すように、2枚のスライドグラス(26mm×76mm×1mm)(松波硝子工業株式会社)50、51を互い違いに重ね、その間に実施例1及び比較例1-4で作製した各異方性導電フィルム10を挟んだ。この場合、図3に図示したフィルム構成において、各異方性導電フィルム10は円形(直径10mm)に打ち抜いたものを使用し、導電粒子配列層13側の面を下側のスライドグラス50と重ね合わせた。そして下側のスライドグラス50を実装時の仮貼りの一般的なステージ温度である40~50℃に加温したホットプレートに載置し、指で押さえて30秒間加熱し貼り合せ、下側のスライドグラス50と異方性導電フィルム10の下側の面とを所謂、仮貼り状態とした。その後、各異方性導電フィルム10の絶縁性樹脂層14側の面に上側のスライドグラス51を載置し貼り合せた。異方性導電フィルム10は下側のスライドグラス50に貼着されている状態で測定しているので、該異方性導電フィルム10の絶縁性樹脂層14側の面と上側のスライドグラス51間の粘着力を測定することになる。
特開2017-48358号公報に記載の接着強度試験に準じ、図6に示すように、2枚のスライドグラス(26mm×76mm×1mm)(松波硝子工業株式会社)50、51を互い違いに重ね、その間に実施例1及び比較例1-4で作製した各異方性導電フィルム10を挟んだ。この場合、図3に図示したフィルム構成において、各異方性導電フィルム10は円形(直径10mm)に打ち抜いたものを使用し、導電粒子配列層13側の面を下側のスライドグラス50と重ね合わせた。そして下側のスライドグラス50を実装時の仮貼りの一般的なステージ温度である40~50℃に加温したホットプレートに載置し、指で押さえて30秒間加熱し貼り合せ、下側のスライドグラス50と異方性導電フィルム10の下側の面とを所謂、仮貼り状態とした。その後、各異方性導電フィルム10の絶縁性樹脂層14側の面に上側のスライドグラス51を載置し貼り合せた。異方性導電フィルム10は下側のスライドグラス50に貼着されている状態で測定しているので、該異方性導電フィルム10の絶縁性樹脂層14側の面と上側のスライドグラス51間の粘着力を測定することになる。
島津製作所製AGS-Xシリーズを用いて、下側のスライドグラス50を治具で固定し、温度50℃で、図7に示すように上側のスライドグラス51の両端部を治具で鉛直方向に10mm/minで引き上げ、下側のスライドグラス50と上側のスライドグラス51とが分離したときの力を測定し、その値を異方性導電フィルム10の面積で除し、絶縁性接着層14側の面の接着強度(粘着力1)とした。また、実施例1及び比較例1-4において、接着強度(粘着力1)を2回ずつ求め、その最低値を表2に示した。
(3)プローブ法によるタック力(粘着力2)
タック試験機(TACII、株式会社レスカ)を用いて次のようにタック力を22℃の雰囲気下で測定した。まず、実施例1及び比較例1-4で作製した各異方性導電フィルム10(1cm×1cm)を素ガラス(厚さ0.3mm)と貼り合わせた。この場合、図3に図示したフィルム構成において、下側の面を素ガラスと貼り合わせ、上側の面をタック力の測定面とし、素ガラスを試料台のシリコンラバーの受け台上においた。次にタック試験機の円柱状の直径5mmのプローブ(ステンレス製鏡面仕上げ)を測定面の上方にセットし、押し付け速度30mm/minでプローブを測定面に接触させ、加圧力196.25gf、加圧時間1.0secで加圧し、引き剥がし速度120mm/minで測定面から2mm引き剥がしたときにプローブが測定面の粘着力によって受ける抵抗を荷重値として測定し、プローブを測定面から引き剥がすときの最大荷重をタック力とした。各実施例及び比較例においてタック力を2回ずつ測定し、その最低値を表2に示した。
タック試験機(TACII、株式会社レスカ)を用いて次のようにタック力を22℃の雰囲気下で測定した。まず、実施例1及び比較例1-4で作製した各異方性導電フィルム10(1cm×1cm)を素ガラス(厚さ0.3mm)と貼り合わせた。この場合、図3に図示したフィルム構成において、下側の面を素ガラスと貼り合わせ、上側の面をタック力の測定面とし、素ガラスを試料台のシリコンラバーの受け台上においた。次にタック試験機の円柱状の直径5mmのプローブ(ステンレス製鏡面仕上げ)を測定面の上方にセットし、押し付け速度30mm/minでプローブを測定面に接触させ、加圧力196.25gf、加圧時間1.0secで加圧し、引き剥がし速度120mm/minで測定面から2mm引き剥がしたときにプローブが測定面の粘着力によって受ける抵抗を荷重値として測定し、プローブを測定面から引き剥がすときの最大荷重をタック力とした。各実施例及び比較例においてタック力を2回ずつ測定し、その最低値を表2に示した。
[評価用ICチップ/評価用ガラス基板]
本実施例に使用した評価用ICチップの構成は以下の通りである。ペリフェラル型ICチップ、外形;6×6mm、バンプ仕様;φ36μm(円形バンプ)、バンプピッチ:300μm。バンプ高さ;20μm。バンプ及び端子間に導電粒子が挟持され得る接続面積は約1000μm2であった。
本実施例に使用した評価用ICチップの構成は以下の通りである。ペリフェラル型ICチップ、外形;6×6mm、バンプ仕様;φ36μm(円形バンプ)、バンプピッチ:300μm。バンプ高さ;20μm。バンプ及び端子間に導電粒子が挟持され得る接続面積は約1000μm2であった。
本実施例に使用した評価用ガラス基板として、素ガラス、外形15×15mm、厚み150μm、を用いた。
評価用ICチップとガラス基板を接続する際には、異方性導電フィルムの長手方向とバンプの配列方向を合わせた。接続に使用したボンダーは、パナソニック社製フリップチップボンダー(FCB3、パルヒーター付、仮圧着・本圧着いずれにおいても昇温0.5秒、昇圧0.5秒)を用いた。
[実施例1]
実施例1では、上述した配合で調製した導電粒子配列層(厚さ:4μm)及び絶縁性接着剤層(厚さ:14μm)からなる2層型の異方性導電フィルムを用いた。また、実施例1に係る導電粒子配列層の最低溶融粘度(回転式レオメータ(TA instrument社製)、測定圧力5g、温度範囲30~200℃、昇温速度10℃/分、測定周波数10Hz、測定プレート直径8mm、測定プレートに対する荷重変動5g)は、絶縁性接着剤層の最低溶融粘度の3倍以上であった。また実施例1では、導電粒子として、金属被覆樹脂粒子(積水化学工業(株)、AUL703、平均粒子径:3μm、粒子面積S1:7.065μm2)をバインダー樹脂層に6方格子配列で規則配列した整列型の異方性導電フィルムを用いた。粒子個数密度は28000個/mm2とした。
実施例1では、上述した配合で調製した導電粒子配列層(厚さ:4μm)及び絶縁性接着剤層(厚さ:14μm)からなる2層型の異方性導電フィルムを用いた。また、実施例1に係る導電粒子配列層の最低溶融粘度(回転式レオメータ(TA instrument社製)、測定圧力5g、温度範囲30~200℃、昇温速度10℃/分、測定周波数10Hz、測定プレート直径8mm、測定プレートに対する荷重変動5g)は、絶縁性接着剤層の最低溶融粘度の3倍以上であった。また実施例1では、導電粒子として、金属被覆樹脂粒子(積水化学工業(株)、AUL703、平均粒子径:3μm、粒子面積S1:7.065μm2)をバインダー樹脂層に6方格子配列で規則配列した整列型の異方性導電フィルムを用いた。粒子個数密度は28000個/mm2とした。
実施例1では、仮固定工程及び、仮固定工程に引き続き行う本圧着工程を経て接続体を製造した。仮固定工程の押圧条件は、80℃、77MPa、3secである。本圧着工程は仮固定工程における押圧力を解放することなく、180℃、144MPa、10secの条件で行った。
粒子捕捉効率は、バンプ及び素ガラスに挟持されている(潰れている)導電粒子の個数を計測し、以下の式で求めた。粒子の観察は素ガラス側から金属顕微鏡を用いて観察し、計測した。
粒子捕捉効率(%)=[{端子1個に捕捉されている導電粒子の個数(個)/{端子1個の有効接続面積(μm2×10-6)}/接続前の異方性導電フィルムの個数密度(個/mm2)]×100(%)
粒子捕捉効率(%)=[{端子1個に捕捉されている導電粒子の個数(個)/{端子1個の有効接続面積(μm2×10-6)}/接続前の異方性導電フィルムの個数密度(個/mm2)]×100(%)
実施例1に係る接続体において、粒子捕捉効率は52.1%であった。
[比較例1]
比較例1では、上述した配合で調製した導電粒子含有層(厚さ:6μm)及び絶縁性接着剤層(厚さ:12μm)からなる2層型の異方性導電フィルムを用いた。また比較例1では、導電粒子として、金属被覆樹脂粒子(積水化学工業(株)、AUL703、平均粒子径:3μm、粒子面積S1:7.065μm2)をバインダー樹脂層に分散させた分散型の異方性導電フィルムを用いた。粒子個数密度は60000個/mm2とした。
比較例1では、上述した配合で調製した導電粒子含有層(厚さ:6μm)及び絶縁性接着剤層(厚さ:12μm)からなる2層型の異方性導電フィルムを用いた。また比較例1では、導電粒子として、金属被覆樹脂粒子(積水化学工業(株)、AUL703、平均粒子径:3μm、粒子面積S1:7.065μm2)をバインダー樹脂層に分散させた分散型の異方性導電フィルムを用いた。粒子個数密度は60000個/mm2とした。
比較例1では、仮固定工程及び、仮固定工程に引き続き行う本圧着工程を経て接続体を製造した。仮固定工程及び本圧着工程の押圧条件は、実施例1と同じである。
比較例1に係る接続体において、粒子捕捉効率は21.7%であった。
[比較例2]
比較例2では、実施例1と同じ整列型の異方性導電フィルムを用いた。
比較例2では、実施例1と同じ整列型の異方性導電フィルムを用いた。
比較例2では、仮固定工程を行わず、本圧着工程のみを経て接続体を製造した。本圧着工程の押圧条件は、実施例1と同じである。
比較例2に係る接続体において、粒子捕捉効率は、潰れている導電粒子が観察されなかったため、接続そのものがなされていない、と判断した。
[比較例3]
比較例3では、実施例1と同じ整列型の異方性導電フィルムを用いた。
比較例3では、実施例1と同じ整列型の異方性導電フィルムを用いた。
比較例3では、仮固定工程を行わず、本圧着工程のみを経て接続体を製造した。本圧着工程は、実施例1の本圧着工程の圧力を50倍にした以外は同様の条件で行った。
比較例3に係る接続体において、粒子捕捉効率は45.4%であった。
[比較例4]
比較例4では、比較例1と同じ分散型の異方性導電フィルムを用いた。
比較例4では、比較例1と同じ分散型の異方性導電フィルムを用いた。
比較例4では、仮固定工程を行わず、本圧着工程のみを経て接続体を製造した。本圧着工程の押圧条件は、実施例1と同じである。
比較例4に係る接続体において、粒子捕捉効率は28.2%であった。
なお、実施例1及び比較例1~4では、平面に載置して指で感触を確認したところ、低粘度樹脂層側の粘着力が高粘度樹脂層側の粘着力に比して大きかった。
表3に示すように、整列型の異方性導電フィルムを用いて、仮固定工程及び本圧着工程を経て接続した接続体が最もよく粒子を捕捉することができた。一方、分散型の異方性導電フィルムを用いた比較例1は、実施例1と同じ条件で仮固定工程及び本圧着工程を経て接続したが粒子の捕捉効率が実施例1よりも劣る結果となった。これより、整列型の異方性導電フィルムを用いることで、より粒子の捕捉性が高まることが分かる。
仮固定工程を経ていない比較例2は、整列型の異方性導電フィルムを用いているものの、本圧着工程のみで接続しているため、実施例1と同じ本圧着条件で押し込んだが、粒子の潰れが確認できず、粒子の捕捉がされていない(挟持されていない)ことから、接続がなされていない結果と判定した。これは、本圧着工程のみで接続しようとすると、圧着ツールの熱が高く、導電粒子を十分に押しつぶすより先にバインダー樹脂が加熱されてしまったため、流動が促進されず、粒子の押し込みが不十分な状態で硬化したためと推察される。
また、比較例3は、比較例2と同様に本圧着工程のみで接続する際に、押圧力を比較例2(実施例1)の50倍に設定することで、粒子の潰れが確認できた。これは樹脂の流動が発生するより前に、樹脂が硬化したため、粒子を潰すのに多大な加圧力が必要になったと推察される。尚、このように加圧圧力を大きくしたことは、電子部品への熱や圧力による影響が大きく、ダメージが懸念される。
今回、分散型と整列型では、高粘度の導電粒子配列層・導電粒子含有層と低粘度の絶縁性樹脂層の厚みの比率が異なっている(整列型4μmに対して分散型6μm)。また、フィルムの総厚みはバンプ高さよりも薄い。従って、バンプ間への樹脂の充填が十分ではない状態で評価していることになる。仮固定工程を行わない比較例2、3、4はこの影響が見受けられる。比較例2に対して比較例3では圧力を著しく高くせざるを得ない理由であると推察する。高粘度の導電粒子含有層の厚みは導電粒子配列層の厚みの1.5倍であるため、フィルム全体において、押圧時のバンプ間への樹脂充填がされにくいことが推察される。これは比較例1よりも比較例4の方が捕捉効率が高いことからも伺える。それにも関わらず、実施例1は比較例1や4よりも捕捉効率が高いことから、粒子の仮固定工程は粒子配列型においてより効果を発揮していると考えることができる。
分散型の異方性導電フィルムを用いるとともに本圧着工程のみで接続している比較例4は、仮固定工程を行っている比較例1よりも粒子捕捉効率が勝っている。これは、接続前の状態で端子に捕捉されうる粒子の個数が、分散型は整列型よりもバラツキが大きいために生じた結果だと推察される。即ち、仮固定工程を行い、粒子の捕捉効率を安定させようとしても、分散型よりも整列型の方が効果を発揮し易いことが推察される。
以上より、バンプ面積が極小化された電子部品の接続においては、整列型の異方性導電フィルムを用いるとともに、仮固定工程及び本圧着工程を経て接続することにより導電粒子を確実に挟持できることが分かる。これは、仮固定工程における加圧圧力を解放することなく、引き続き本圧着工程を行うことにより、導電粒子の流動を最小限に抑えながらバンプ及び端子電極によって挟持することができるためであり、これにより、導電粒子が、初期の配置に近い配置パターンを維持した状態でバンプに捕捉されるためである。また、仮固定工程を設けることで、本圧着工程のみで接続する場合に比して圧着圧力を極端に上げる必要もなく、電子部品へのダメージを抑えつつ、良好な粒子捕捉性を確保することができる。したがって、本発明が適用された接続体の製造方法によれば、バンプ面積が極小化された場合においても、適切な導電粒子の捕捉状態を確保することができる。
本実施例は、異方性導電フィルム及びそれに適した部材や装置を用いて、粒子整列型の接続フィルム(フィラー含有フィルム)は、仮固定工程によってより高い捕捉性(配列維持性)を得られることを検証したものであるが、本実施例により初期の配置に近い配置パターンを維持した状態で捕捉されるとの効果は得られたものと推察する。
本実施例においては異方性導電接続方法および接続体で説明したが、樹脂中にフィラーを配置したフィラー含有フィルムを、その配置状態を損なわずに精密な挟持状態を得るためには、上述のように仮固定工程を設けることが有効であることが分かる。特にフィラーが配置されていることの、配置維持性(配列維持性)を得ることは、フィラーが分散しているものとは異なる産業上の利便性が得られると推測できる。接続前後の状態を把握するだけでも観察や計測などといった手間が入るが、フィラーが分散されているものと、フィラーが配置されているものとでは、この観察や計測がより簡便になることは容易に類推できるからである。
以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
1 フィラー含有フィルム、2 フィラー、3 フィラー配列層、10 異方性導電フィルム、11 バインダー樹脂層、12 導電粒子、13 導電粒子配列層、14 絶縁性接着剤層、20 第1の電子部品、21 バンプ、30 第2の電子部品、31 端子電極、40 接続体
Claims (6)
- 第1の接続部を有する第1の部品と第2の接続部を有する第2の部品との間に、個々に独立したフィラーがバインダー樹脂層に配列されたフィラー配列層を有するフィラー含有フィルムを配置する配置工程と、
上記第1の部品又は上記第2の部品を押圧し、上記第1の接続部及び上記第2の接続部との間に上記フィラー配列層を挟持する仮固定工程と、
上記仮固定工程から、さらに上記第1の部品又は上記第2の部品を押圧し、上記第1の接続部及び上記第2の接続部とで上記フィラーを挟持する本圧着工程とを備える接続体の製造方法。 - 上記第1の接続部は第1の電極端子であり、上記第2の接続部は第2の電極端子であり、
上記フィラーは、導電粒子である請求項1に記載の接続体の製造方法。 - 上記フィラー含有フィルムは、導電性フィラーを含有しない絶縁性接着剤層を有する請求項2に記載の接続体の製造方法。
- 上記配置工程は、上記フィラー配列層を上記第1の電極端子上又は上記第2の電極端子上に配設し、
上記仮固定工程は、上記絶縁性接着剤層側から押圧する請求項3に記載の接続体の製造方法。 - 上記フィラー配列層は、上記フィラーの平均粒径の2倍以下の厚さを有する請求項1又は2に記載の接続体の製造方法。
- 第1の接続部を有する第1の部品と第2の接続部を有する第2の部品との間に、個々に独立したフィラーがバインダー樹脂層に配列されたフィラー配列層を有するフィラー含有フィルムを配置する配置工程と、
上記第1の部品又は上記第2の部品を押圧し、上記第1の接続部及び上記第2の接続部との間に上記フィラー配列層を挟持する仮固定工程と、
上記仮固定工程から、さらに上記第1の部品又は上記第2の部品を押圧し、上記第1の接続部及び上記第2の接続部とで上記フィラーを挟持する本圧着工程とを備える部品の接続方法。
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