WO2023189416A1 - 導電フィルム、接続構造体及びその製造方法 - Google Patents
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- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/50—Assembly of semiconductor devices using processes or apparatus not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326, e.g. sealing of a cap to a base of a container
- H01L21/60—Attaching or detaching leads or other conductive members, to be used for carrying current to or from the device in operation
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- H01R11/00—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
- 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
Definitions
- the present invention also provides a connection structure in which a first electronic component and a second electronic component are electrically connected,
- the first electronic component has a plurality of first electrodes joined to the electrodes of the second electronic component, and a resin filling layer made of an insulating resin is formed around the first electrodes, In the resin filled layer, conductive metal particles or aggregates thereof are present dispersed at multiple locations, In a cross section of the resin filled layer parallel to the bonding surface between the first electrode and the electrode of the second electronic component, with respect to the total area SR of the interelectrode region partitioned by the mutually adjacent first electrodes.
- the total area S3 of two particle regions 30 adjacent at the shortest distance is preferably within the range of 1 ⁇ m 2 or more and 20 ⁇ m 2 or less, and preferably within the range of 5 ⁇ m 2 or more and 16 ⁇ m 2 or less. More preferred.
- the total area S3 of two particle regions 30 adjacent at the shortest distance is within the range of 1 ⁇ m 2 or more and 20 ⁇ m 2 or less.
- the total area S2 of the figures projected from all the conductive particles 20 can also be measured based on an observed image of the film surface using an electron microscope such as a metallurgical microscope or an SEM.
- image analysis software such as WinROOF (manufactured by Mitani Shoji Co., Ltd.) or Azokun (registered trademark) (manufactured by Asahi Kasei Engineering Co., Ltd.) may be used, for example.
- the minimum melt viscosity attainment temperature of the resin constituting the insulating adhesive film 10 is preferably within a range of -10°C to -50°C below the melting point of the solder particles, more preferably -10°C to -40°C below the melting point. is within the range of With such a minimum melt viscosity temperature, it is possible to reach the minimum melt viscosity before the solder particles melt, melt the solder particles after the resin melts, and then harden the resin, resulting in good solder joints. Obtainable.
- an insulating filler such as silica fine particles, alumina, or aluminum hydroxide may be added to the insulating adhesive film 10.
- the blending amount of the insulating filler is preferably within the range of 3 parts by mass or more and 40 parts by mass or less based on 100 parts by mass of the resin constituting these layers.
- the distance between the individual pieces of the conductive film on the base film is preferably 3 ⁇ m or more, more preferably 5 ⁇ m or more, and even more preferably 10 ⁇ m or more.
- the upper limit of the distance between the individual pieces is preferably 3000 ⁇ m or less, more preferably 1000 ⁇ m or less, and still more preferably 500 ⁇ m or less. If the distance between the individual pieces is too small, it becomes difficult to transfer the individual pieces by the LLO device, and if the distance between the pieces is large, a method of pasting the individual pieces is preferred. The distance between pieces can be measured using microscopic observation (optical microscope, metallurgical microscope, electron microscope, etc.).
- FIG. 5 is a cross-sectional view showing a configuration example of a connected structure obtained using the conductive film 100.
- This connection structure 200 is a micro LED mounting body in which a micro LED element 50 as a first electronic component and a substrate 60 as a second electronic component are conductively connected or anisotropically conductively connected using a conductive film 100.
- the conductive particles 20 in the conductive film 100 are solder particles.
- FIG. 6 shows a cross section of the resin filling layer 101 parallel to the bonding surface between the electrodes 51 and 52 of the micro LED element 50 and the electrodes 61 and 62 of the substrate 60 in the connected structure 200.
- the "cross section of the resin filled layer 101 parallel to the bonding surface” is a virtual surface, but it may also be a polished cross section obtained by polishing, for example, after connection. Note that since the connected structure 200 using the micro LED element 50 has a very small thickness (height in the Z direction), if the electrodes 51 and 52 of the micro LED element 50 can be seen through from the substrate 60 side, A plane observed through the substrate 60 in the Z direction can also be regarded as the same as the above-mentioned cross section.
- the first electronic component such as a micro LED is landed by a laser lift-off processing method on a conductive film placed in a predetermined position of a second electronic component by thermocompression bonding or on an individual piece of a conductive film transferred by a laser lift-off processing method.
- the insulating adhesive film of the conductive film contains a rubber component (a rubber component that provides cushioning properties that softens the impact of the impact).
- inorganic fillers that impart mechanical strength for example, silica, talc, titanium oxide, calcium carbonate, etc.
- mechanical strength for example, silica, talc, titanium oxide, calcium carbonate, etc.
- the first electronic component such as a micro LED is placed at a predetermined position on a silicone rubber sheet such as polydimethylsiloxane (PDMS) (that is, a position corresponding to the predetermined position of the second electronic component to which the first electronic component is to be retransferred).
- PDMS polydimethylsiloxane
- the first electronic component arrangement sheet transferred (landed) by laser lift-off processing can also be transferred after positioning with the first electronic component side facing the second electronic component.
- a mold with an arrangement pattern of convex parts corresponding to a hexagonal lattice pattern is created, and by pouring molten transparent resin pellets (polycarbonate-based) into the mold and cooling and solidifying them, the hexagonal lattice pattern is created.
- Three types of resin transfer molds having concave portions were prepared. Solder particles (composition Sn 42 Bi 58 ; ST-3, manufactured by Mitsui Mining & Co., Ltd., particle size distribution D 10 ; 1.7 ⁇ m, D 50 ; 3.1 ⁇ m, D 90 ; 5.0 ⁇ m) were placed in the concave portion of each transfer mold. filled with.
- the total number of aligned particle regions is within the range of 100 to 1500 in a plane field of at least 100 x 100 ⁇ m. Met. Table 4 also shows the results of the number density of particle regions [particles/0.01 mm 2 ].
- the interelectrode space means the interelectrode region R surrounded by the broken line in FIG.
- a cross section parallel to the bonding surface here, the IC chip of the mounted body was observed from the glass substrate side through the glass substrate, but it can be regarded as the same as cross-sectional observation).
- the total area SP of solder particles was measured by checking the inter-electrode spaces at ten arbitrary locations for one mounting body, and the area occupation rate (%) of the inter-electrode spaces with respect to the total area SR was determined.
- the conductive film of the present invention is useful for conductive connection or anisotropic conductive connection of electronic components such as micro LEDs to wiring boards, for example. Note that although the embodiments of the present invention have been described in detail for the purpose of illustration, the present invention is not limited to the above embodiments.
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Abstract
導電フィルム100においては、平面視において、1個の導電粒子20の投影図形又は複数個の導電粒子20からなる導電粒子群の投影図形を含む所定面積の粒子領域30が規則的に点在して配列されている。任意の1つの粒子領域30の面積をSとし、導電フィルム100の少なくとも100×100μmの面視野における面積Sの平均値をSAとしたとき、面積Sの最大値及び最小値がSA±80%以内である。
Description
本発明は、導電フィルム、それを用いる接続構造体及びその製造方法に関する。
次世代ディスプレイや光源として光学半導体素子である発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)を用いた、ミニLEDやマイクロLEDに注目が集まっている。マイクロLEDは、研究開発途上にあり、基板との接続方法が十分に確立されていない。一方、ICチップなどの電子部品の実装には、多数の導電粒子を絶縁性樹脂層中に分散させた導電フィルムが広く使用されている。導電フィルムを用いるとファインピッチ接続が可能であるが、導電粒子を介した接触接続のため、信頼性に課題がある。また、導電フィルムを用いてマイクロLEDを実装するには、導電粒子を安定して電極に接触させるために高荷重、高圧力も必要になる。一般に、ドライバーIC(Integrated Circuit)やFPC(Flexible Printed Circuits)の場合は押圧して接続するが、マイクロLEDの場合は、実装面積が大きくなりすぎるため、接続装置の荷重限界という制約があることや、高荷重になると基板側へ負荷をかけすぎる、といった問題が懸念される。
ファインピッチ接続において、導電粒子としてハンダ粒子を用いることも知られている(特許文献1)。ハンダは、金属間化合物による接合が可能であることから、導電接続の信頼性が高く、低荷重での接続も可能である。しかし、ハンダ粒子を非整列の分散型導電フィルムとしてファインピッチ接続に適用する場合、粒子密度が大き過ぎれば接続時に意図しない凝集を生じ、逆に小さ過ぎれば電極間に十分な量のハンダ粒子が挟持されない、また接合に必要なハンダ粒子の量が不足する、などの不具合が懸念される。特に、マイクロLEDの電極は極めて小さいため、電極間のスペースも極めて狭い場合がある。そのため、安定した接続のために導電粒子がある程度以上の面密度で分散している必要がある一方で、導電粒子の面密度が大き過ぎると、隣接する電極間もしくは隣接するマイクロLEDの電極間でハンダ粒子がブリッジし、ショートリスクが高まる。
ハンダ粒子を1つずつ整列配置して粒子整列型の導電フィルムとすれば、ハンダ粒子の量と配置を適切にコントロールできる。しかし、粒子径のばらつきが大きなハンダ粒子を予め分級する手間がかかり、導電フィルムの製造コストの増加が懸念される。
従って、マイクロLEDを、多数個かつファインピッチで実装する上で、ハンダ粒子として過度に分級したものでないハンダ粒子を整列配置させた導電フィルムの提供が望まれていた。
本発明の目的は、粒子径のばらつきが大きなハンダ粒子を過度に分級することなく、導電接続後に導通を確保すると共にショートの発生を抑制し、接続構造体の信頼性を高めることが可能な導電フィルムを提供することである。
本発明者らは、粒子径のばらつきが大きなハンダ粒子などの金属粒子について、1個又は複数個の金属粒子を含む粒子領域として整列配置させることによって上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、絶縁樹脂フィルムと、前記絶縁樹脂フィルムに担持されている複数の導電性の金属粒子と、を備えた導電フィルムであって、
導電フィルムの平面視において、1個又は複数個の前記金属粒子からの投影図形を含む所定面積の粒子領域が整列配置されており、
前記粒子領域1つの面積をSとし、前記導電フィルムの少なくとも100×100μmの面視野における前記面積Sの平均値をSAとしたとき、面積Sの最大値及び最小値がSA±80%以内である導電フィルムを提供する。
導電フィルムの平面視において、1個又は複数個の前記金属粒子からの投影図形を含む所定面積の粒子領域が整列配置されており、
前記粒子領域1つの面積をSとし、前記導電フィルムの少なくとも100×100μmの面視野における前記面積Sの平均値をSAとしたとき、面積Sの最大値及び最小値がSA±80%以内である導電フィルムを提供する。
また、本発明は、第1電子部品と第2電子部品とが導電接続されている接続構造体であって、
前記第1電子部品は、前記第2電子部品の電極と接合されている複数の第1の電極を有するとともに、該第1の電極の周囲に絶縁樹脂による樹脂充填層が形成されており、
前記樹脂充填層中には、導電性の金属粒子又はその集合体が複数箇所に分散して存在し、
前記第1の電極と前記第2電子部品の電極との接合面に平行な前記樹脂充填層の断面において、互いに隣接する前記第1の電極によって区画される電極間領域の全面積SRに対して、該電極間領域中に含まれる前記金属粒子又はその集合体から投影される図形を円と見做したときの面積の合計SPの占める割合が35%以下である接続構造体、並びに第1電子部品の電極と第2電子部品の電極とを前述の本発明の導電フィルムにより導電接続する、接続構造体の製造方法を提供する。
前記第1電子部品は、前記第2電子部品の電極と接合されている複数の第1の電極を有するとともに、該第1の電極の周囲に絶縁樹脂による樹脂充填層が形成されており、
前記樹脂充填層中には、導電性の金属粒子又はその集合体が複数箇所に分散して存在し、
前記第1の電極と前記第2電子部品の電極との接合面に平行な前記樹脂充填層の断面において、互いに隣接する前記第1の電極によって区画される電極間領域の全面積SRに対して、該電極間領域中に含まれる前記金属粒子又はその集合体から投影される図形を円と見做したときの面積の合計SPの占める割合が35%以下である接続構造体、並びに第1電子部品の電極と第2電子部品の電極とを前述の本発明の導電フィルムにより導電接続する、接続構造体の製造方法を提供する。
本発明の導電フィルムは、1個又は複数個の金属粒子を含む粒子領域が整列配置しており、粒子領域における金属粒子量のばらつきが小さいため、粒子径のばらつきが大きな金属粒子を過度に分級せずに使用しながら、導通を確保すると共にショートの発生を抑制した導電接続が可能である。従って、本発明の導電フィルムを用いて導電接続した接続構造体において、電子部品間の導通の確保とショート抑制との両立を図ることが可能となり、信頼性を高めることができる。
以下、適宜図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。本発明の導電フィルムは、例えば、ミニLEDやマイクロLED(以下、これらを総称して「マイクロLED」と表記するが、ミニLEDを排除するものではない。)などの光学半導体素子の実装に有用なものである。
<導電フィルム>
図1は、本発明の一実施の形態に係る導電フィルム100の厚み方向における任意の断面を示している。図2は導電フィルム100の平面透視図である。図1に示すように、導電フィルム100は、単層の絶縁性接着フィルム(バインダーフィルム)10の表面又は表面近傍に、金属粒子として、複数の導電粒子20が配置されている。なお、絶縁性接着フィルム10は複数層から構成されていてもよい。また、導電フィルム100は、異方性導電フィルム(ACF)であってもよい。
図1は、本発明の一実施の形態に係る導電フィルム100の厚み方向における任意の断面を示している。図2は導電フィルム100の平面透視図である。図1に示すように、導電フィルム100は、単層の絶縁性接着フィルム(バインダーフィルム)10の表面又は表面近傍に、金属粒子として、複数の導電粒子20が配置されている。なお、絶縁性接着フィルム10は複数層から構成されていてもよい。また、導電フィルム100は、異方性導電フィルム(ACF)であってもよい。
(平面格子パターンと粒子領域)
図2に示すように、導電フィルム100においては、その平面視での観察(図2におけるX-Y平面をZ方向から観察することを意味する。)において、1個の導電粒子20の投影図形又は複数個の導電粒子20からなる導電粒子群の投影図形を含む所定面積の粒子領域30が規則的に点在して配列されている。ここで、「点在」とは隣り合う粒子領域30が互いに接することなく離間している状態を意味する。
図2に示すように、導電フィルム100においては、その平面視での観察(図2におけるX-Y平面をZ方向から観察することを意味する。)において、1個の導電粒子20の投影図形又は複数個の導電粒子20からなる導電粒子群の投影図形を含む所定面積の粒子領域30が規則的に点在して配列されている。ここで、「点在」とは隣り合う粒子領域30が互いに接することなく離間している状態を意味する。
導電粒子20は、単独で、又は2個以上が集合した導電粒子群の状態で、図2において破線で示す平面格子パターンの格子点Pを中心もしくは重心とする所定面積の粒子領域30内に配置されている。格子点Pは、図2において破線の交点として示されており、平面格子パターンに対応して規則的に配列している。したがって、平面格子パターンの格子点Pを中心もしくは重心とする粒子領域30も規則的に配列している。このように、複数の粒子領域30が、平面格子パターンを利用して規則的に配列した整列配置をとることによって、導電フィルム100を用いて導電接続した接続構造体において、電子部品間の導通の確保とショート抑制との両立を図ることができる。
図3は導電フィルム100を平面視で観察したときの平面透視図の要部を拡大して示している。図3において、例えば、符号30Aで示す粒子領域は1つの導電粒子20の投影図形を含んでおり、符号30Bで示す粒子領域は2つの導電粒子20の投影図形を含んでおり、符号30Cで示す粒子領域は4つの導電粒子20の投影図形を含んでいる(ここで、符号30A,30B,30Cにおける「A,B,C」の記号は説明の便宜上、区別のために付している)。
導電フィルム100は、例えば100個の粒子領域30を観察した場合、導電粒子20が3個以上からなる導電粒子群を含む粒子領域30を、好ましくは10個以上、より好ましくは30個以上90個以下の範囲内、さらに好ましくは40個以上80個以下の範囲内で含んでいることがよい。本発明では、粒子領域30が全体として整列配置している中に、導電粒子20が3個以上集合もしくは凝集して導電粒子群となっている粒子領域30がランダムに存在していることによって、過度な分級をせずに電極の接続に必要な導電粒子20の量を確保することが可能となっており、接続の安定とコスト増加の抑制との両立を実現している。
図3において、1つの粒子領域30の直径Dや、隣接する粒子領域30間の最短距離Lは、1つの粒子領域30に含まれる導電粒子20の合計体積量を勘案して適宜設定することが好ましい。その場合、電極によって導電粒子20を十分に捕捉させて導通を確保するという観点と、導電粒子20が溶融した場合に複数の電極に跨らないようにしてショートを防止するという観点を考慮して設定することが重要である。マイクロLEDの実装において一般的な電極レイアウトに応じて直径Dや最短距離Lを設定してもよい。例えば、粒子領域30が円形である場合、その直径Dは、マイクロLEDの電極間スペースの長さよりも小さいことが好ましい。直径Dは、例えば、1.0μm以上10μm以下の範囲内が好ましく、1.5μm以上4.0μm以下の範囲内がより好ましい。この場合において、粒子領域30間の最短距離Lは例えば、1.0μm以上20μm以下の範囲内が好ましく、1.5μm以上4.0μm以下の範囲内がより好ましい。
粒子領域30は後述するように、正方形や矩形でもよく、三角形や5角形以上の多角形であってもよい。正方形や矩形、三角形の場合は、1辺が1μm以上10μm以下の範囲内としてもよい。
粒子領域30は後述するように、正方形や矩形でもよく、三角形や5角形以上の多角形であってもよい。正方形や矩形、三角形の場合は、1辺が1μm以上10μm以下の範囲内としてもよい。
各粒子領域30内の導電粒子20が複数個である場合、複数の導電粒子20が厚み方向の異なる位置に存在していてもよい。つまり、粒子領域30内では、複数の導電粒子20が導電フィルム100の面方向(X-Y方向)及び厚み方向(Z方向)に3次元的に存在していてもよい。
また、粒子領域30内の導電粒子20の厚み方向の配置は特に限定されないが、導電フィルム100の表面から厚み(深さ)方向に0.5μm以上8μm以下の範囲内に配置されていることが好ましく、1μm以上6μm以下の範囲内に配置されていることがより好ましい。別の観点から、粒子領域30内の導電粒子20の厚み方向の配置は、粒子領域30の直径Dに対して、10%以上200%以下の範囲内であることが好ましい。
また、粒子領域30内では、溶融時に一体となりやすいように複数の導電粒子20が集合していることが好ましい。この場合、隣接する粒子が接触していてもよく、離間していてもよいが、接触していることが好ましい。また、粒子領域30内で複数の導電粒子20が凝集状態で存在してもよい。
粒子領域30の形状としては、1個又は複数個の導電粒子20の投影図形を含むことができれば特に限定されず、種々の形状を取ることができる。粒子領域30の形状は、例えば円形、三角形・四角形などの多角形、無定形などを取ることができる。平面視において導電粒子20が円形(楕円形を含む)である場合には、図2や図3に例示するように、粒子領域30の形状も相似性を持つ円形が好ましい。形状が円形である場合、粒子領域30は、格子点Pを中心とし、導電粒子20の投影図形の最も外側を通る円周を有する真円を想定し、該真円に囲まれた領域、と定義することができる。このため、フィルムから粒子領域30を求める場合、粒子領域30の大きさや形状に一定の範囲でばらつきが生じる。この場合、光学顕微鏡の観察でN=200以上から平均値を求め、粒子領域30の大きさ(例えば直径D)としてもよい。また、形状が多角形である場合、粒子領域30は、格子点Pを重心とし、導電粒子20の投影図形を含む内接円として考え、円形と同様に考えてもよい。特に5角形以上の多角形の場合は、多角形を含む内接円として円形と同様に考えることが好ましい。
平面格子パターンとしては、六方格子に限らず、例えば図4に示すように正方格子でもよい。格子点Pは、図4において破線の交点として示されており、平面格子パターンに対応して規則的に配列している。さらに、斜方格子、矩形格子、平行体格子などでもよい。これらの中でも、図2に示すような六方格子は格子点Pが等間隔に配列するので、電子部品間の導通の確保とショート抑制との両立を図る観点から最も好ましい。
なお、複数の粒子領域30の規則配列は、平面格子パターンを利用した整列配置に限定されるものではなく、様々な規則的な配列であってもよい。複数の粒子領域30を整列配置させる場合に、その配列の格子軸又は配列軸が導電フィルム100の長手方向Yや、長手方向Yと直交する短手方向Xに対して平行でもよく、導電フィルム100の長手方向Yと交叉してもよい。また、複数の粒子領域30の整列配置は、接続する端子幅、端子ピッチ、レイアウトなどに応じて定めることもできる。
また、複数の粒子領域30が導電フィルム100の平面視にて整列配置し、かつフィルム厚方向Zに、1個の導電粒子20又は複数個の導電粒子20からなる導電粒子群の位置がおおよそ揃っていることが、電極による捕捉安定性とショート抑制の両立のために好ましい。
(粒子領域の面積ばらつき)
導電フィルム100は、任意の1つの粒子領域30の面積をSとし、導電フィルム100において、最小が100×100μm以上で粒子領域30が20個以上含まれる面視野(本明細書において、「少なくとも100×100μmの面視野」と記す)における面積Sの平均値をSAとしたとき、面積Sの最大値及び最小値がSA±80%以内であり、SA±70%以内であることが好ましい。面積Sの最大値及び最小値がSA±80%以内であることは、各粒子領域30の中に存在する1個又は複数個の導電粒子20の合計体積量のばらつきが小さいことを意味し、導電フィルム100を用いてマイクロLEDを実装した後の接続構造体の導通確保とショート防止との両立を図ることができる。
導電フィルム100は、任意の1つの粒子領域30の面積をSとし、導電フィルム100において、最小が100×100μm以上で粒子領域30が20個以上含まれる面視野(本明細書において、「少なくとも100×100μmの面視野」と記す)における面積Sの平均値をSAとしたとき、面積Sの最大値及び最小値がSA±80%以内であり、SA±70%以内であることが好ましい。面積Sの最大値及び最小値がSA±80%以内であることは、各粒子領域30の中に存在する1個又は複数個の導電粒子20の合計体積量のばらつきが小さいことを意味し、導電フィルム100を用いてマイクロLEDを実装した後の接続構造体の導通確保とショート防止との両立を図ることができる。
それに対し、面積Sの最大値がSA+80%を超える場合は、導電粒子20が溶融した場合に隣接する電極間もしくは隣接するマイクロLED間のスペースを超えて広がり、ショートを発生させる懸念がある。面積Sの最小値がSA-80%を下回る場合は、接続対象となる1つの電極面積内における導電粒子20の体積が不足し、導通確保が困難になる場合がある。
なお、「少なくとも100×100μmの面視野」を基準とする場合、100×100μmの面視野を、好ましくは5箇所以上(N=100以上)、より好ましくは10箇所以上(N=200以上)観察し、その平均をとってもよい。
1つの粒子領域30の面積Sの最大値や最小値、平均値SAは、特に限定されるものではないが、一例として、マイクロLEDの一般的な電極面積、電極間領域(スペース)の面積を考慮すると、例えば面積Sの最大値は7.0μm2以上9.0μm2以下の範囲内が好ましく、7.5μm2以上8.5μm2以下の範囲内がより好ましい。また、面積Sの最小値は0.5μm2以上2.5μm2以下の範囲内が好ましく、1.0μm2以上2.0μm2以下の範囲内がより好ましい。また、面積Sの平均値SAは4.0μm2以上6.0μm2以下の範囲内が好ましく、4.5μm2以上5.5μm2以下の範囲内がより好ましい。
(粒子領域の面積割合)
また、導電フィルム100の少なくとも100×100μmの面視野において、整列配置されている粒子領域30の面積Sの合計S1の割合が、全導電粒子20から投影される図形の面積の合計S2に対して90%以上であることが好ましい。換言すれば、整列配置された粒子領域30から外れて存在する導電粒子20の投影図形の面積割合が合計S2に対して10%未満であることが好ましい。粒子領域30の合計面積S1の占める割合が、全導電粒子20から投影される面積の合計S2に対して90%以上であるということは、導電フィルム100中に存在する導電粒子20の大部分が整列配置された粒子領域30内に存在していることを意味する。導電フィルム100の製造過程において、絶縁性接着フィルム10に導電粒子20を固定する段階では、転写型を用いることによって、粒子領域30内にほとんどの導電粒子20を配置することが可能である。しかし、不可避的に粒子領域30から外れてしまう導電粒子20が生じる可能性がある。このように、不可避的に粒子領域30から外れて存在する導電粒子20の比率が大きくなり過ぎると、導電粒子20がランダムに分散した状態に近づくため、導電粒子20が偏在して隣接する電極間もしくは隣接するマイクロLED間でショートを発生させたり、逆に接続対象となる電極における導通確保が困難になったりする場合がある。それに対して、合計面積S1の占める割合が、合計面積S2に対して90%以上である場合、ほとんどの導電粒子20又は導電粒子群が平面格子パターンの格子点Pを中心もしくは重心とする粒子領域30内に配置されて整列配置している状態となり、導通確保とショート防止の両立が実現可能となる。このような観点から、合計面積S2に対する合計面積S1の割合は、95%以上100%以下の範囲内であることがより好ましく、98%以上100%以下の範囲内であることが更に好ましい。
また、導電フィルム100の少なくとも100×100μmの面視野において、整列配置されている粒子領域30の面積Sの合計S1の割合が、全導電粒子20から投影される図形の面積の合計S2に対して90%以上であることが好ましい。換言すれば、整列配置された粒子領域30から外れて存在する導電粒子20の投影図形の面積割合が合計S2に対して10%未満であることが好ましい。粒子領域30の合計面積S1の占める割合が、全導電粒子20から投影される面積の合計S2に対して90%以上であるということは、導電フィルム100中に存在する導電粒子20の大部分が整列配置された粒子領域30内に存在していることを意味する。導電フィルム100の製造過程において、絶縁性接着フィルム10に導電粒子20を固定する段階では、転写型を用いることによって、粒子領域30内にほとんどの導電粒子20を配置することが可能である。しかし、不可避的に粒子領域30から外れてしまう導電粒子20が生じる可能性がある。このように、不可避的に粒子領域30から外れて存在する導電粒子20の比率が大きくなり過ぎると、導電粒子20がランダムに分散した状態に近づくため、導電粒子20が偏在して隣接する電極間もしくは隣接するマイクロLED間でショートを発生させたり、逆に接続対象となる電極における導通確保が困難になったりする場合がある。それに対して、合計面積S1の占める割合が、合計面積S2に対して90%以上である場合、ほとんどの導電粒子20又は導電粒子群が平面格子パターンの格子点Pを中心もしくは重心とする粒子領域30内に配置されて整列配置している状態となり、導通確保とショート防止の両立が実現可能となる。このような観点から、合計面積S2に対する合計面積S1の割合は、95%以上100%以下の範囲内であることがより好ましく、98%以上100%以下の範囲内であることが更に好ましい。
また、図2及び図4に例示したように、平面格子パターンを利用して粒子領域30を整列配置させることによって、整列配置した粒子領域30内に存在する導電粒子20と、整列配置した粒子領域30から外れて存在している導電粒子20と、の識別が容易になり、合計面積S2に対する合計面積S1の占める割合をコントロールしやすくなるので好ましい。
(隣接粒子領域の合計面積)
また、導電フィルム100において、最短距離で隣接する2つの粒子領域30の合計面積S3が1μm2以上20μm2以下の範囲内であることが好ましく、5μm2以上16μm2以下の範囲内であることがより好ましい。最短距離で隣接する2つの粒子領域30の合計面積S3が1μm2以上20μm2以下の範囲内であることによって、導電フィルム100を用いてマイクロLEDを実装した後の接続構造体の導通確保とショート防止との両立を図ることができる。すなわち、合計面積S3が20μm2を超える場合は、導電粒子20が溶融した場合に隣接する電極間もしくは隣接するマイクロLED間のスペースを超えて広がり、ショートを発生させる懸念がある。一方、合計面積S3が1μm2を下回る場合は、接続対象となる1つの電極面積内における導電粒子20の体積が不足し、導通確保が困難になることがある。
また、導電フィルム100において、最短距離で隣接する2つの粒子領域30の合計面積S3が1μm2以上20μm2以下の範囲内であることが好ましく、5μm2以上16μm2以下の範囲内であることがより好ましい。最短距離で隣接する2つの粒子領域30の合計面積S3が1μm2以上20μm2以下の範囲内であることによって、導電フィルム100を用いてマイクロLEDを実装した後の接続構造体の導通確保とショート防止との両立を図ることができる。すなわち、合計面積S3が20μm2を超える場合は、導電粒子20が溶融した場合に隣接する電極間もしくは隣接するマイクロLED間のスペースを超えて広がり、ショートを発生させる懸念がある。一方、合計面積S3が1μm2を下回る場合は、接続対象となる1つの電極面積内における導電粒子20の体積が不足し、導通確保が困難になることがある。
(粒子領域の面積占有率)
導電フィルム100の少なくとも100×100μmの面視野において、粒子領域30の合計面積S1の占める割合(面積占有率)は、好ましくは5%以上25%以下の範囲内、より好ましくは10%以上20%以下の範囲内である。粒子領域30の面積占有率が5%以上25%以下の範囲内であることによって導電フィルム100を用いてマイクロLEDを実装した後の接続構造体の導通確保とショート防止との両立を図ることができる。すなわち、粒子領域30の面積占有率が25%を超える場合は、導電粒子20が溶融した場合に隣接する電極間もしくは隣接するマイクロLED間のスペースを超えて広がり、ショートを発生させる懸念がある。一方、粒子領域30の面積占有率が5%未満であると、接続対象となる電極面積に対して導電粒子20の体積が不足し、導通確保が困難になることがある。粒子領域30の面積占有率は、少なくとも100×100μmの面視野を基準にして、以下の式により算出することができる。
導電フィルム100の少なくとも100×100μmの面視野において、粒子領域30の合計面積S1の占める割合(面積占有率)は、好ましくは5%以上25%以下の範囲内、より好ましくは10%以上20%以下の範囲内である。粒子領域30の面積占有率が5%以上25%以下の範囲内であることによって導電フィルム100を用いてマイクロLEDを実装した後の接続構造体の導通確保とショート防止との両立を図ることができる。すなわち、粒子領域30の面積占有率が25%を超える場合は、導電粒子20が溶融した場合に隣接する電極間もしくは隣接するマイクロLED間のスペースを超えて広がり、ショートを発生させる懸念がある。一方、粒子領域30の面積占有率が5%未満であると、接続対象となる電極面積に対して導電粒子20の体積が不足し、導通確保が困難になることがある。粒子領域30の面積占有率は、少なくとも100×100μmの面視野を基準にして、以下の式により算出することができる。
式中、nは少なくとも100×100μmの面視野における粒子領域30の個数密度(単位:個/0.01mm2)を意味し、SAは粒子領域30の面積の平均値を意味する。
導電フィルム100は、面積占有率が上述の範囲内であれば粒子領域30の個数密度nの値には特に制限はないが、個数密度nが小さすぎると電極による導電粒子20の捕捉数が低下してマイクロLED等の導電接続が難しくなり、大きすぎるとショートすることが懸念される。従って、個数密度nとしては、導電フィルム100の少なくとも100×100μmの面視野において、整列配置されている粒子領域30の合計数が100個以上1500個以下の範囲内が好ましく、200個以上1000個以下の範囲内がより好ましい。
以上において、粒子領域30の1個の平面視面積S、平均面積SA、合計面積S1、個数密度nは、フィルム面の金属顕微鏡やSEM(走査型電子顕微鏡)などの電子顕微鏡による観測画像に基づき計測することができる。一例として、導電フィルム100から任意に選択した、少なくとも100×100μmの面視野(好ましくは5箇所以上、より好ましくは10箇所以上)について、SEMによる観測画像を用いて粒子領域30の平面視面積Sや個数密度nを測定することができる。粒子領域30が円形である場合、導電粒子20の投影図形の最も外側を通る円周を有する真円を想定し、該真円に囲まれた領域の面積を平面視面積Sとすることができる。
また、全導電粒子20から投影される図形の合計面積S2も、フィルム面の金属顕微鏡やSEMなどの電子顕微鏡による観測画像に基づき計測することができる。以上の計測には、例えばWinROOF(三谷商事(株)製)やA像くん(登録商標)(旭化成エンジニアリング(株)製)などの画像解析ソフトを用いてもよい。
(導電粒子)
導電粒子20としては、熱により溶融する導電性の粒子であればよく、例えば、ハンダ粒子が好ましい。導電粒子20がハンダ粒子である場合、ハンダ粒子は、スズ又はスズ合金を含み、スズ合金としては、例えば、Sn-In、Sn-Bi、Sn-Ag-Cu、Sn-Cuなどが好ましい。これらの中でも、接合強度を考慮するとCuを含むものが好ましく、Sn-Ag-Cu(例えば、Sn:96.5質量%、Ag:3質量%、Cu:0.5質量%)がより好ましい。ハンダ以外には、例えばAu,Cu,Ag,Ni,Al,Sn,Ti等のいずれか又は複数の金属、又はこれら複数の金属の合金が挙げられるが、抵抗値やマイグレーションを考慮すると、Au,Cu,Niが好ましい。
導電粒子20としては、熱により溶融する導電性の粒子であればよく、例えば、ハンダ粒子が好ましい。導電粒子20がハンダ粒子である場合、ハンダ粒子は、スズ又はスズ合金を含み、スズ合金としては、例えば、Sn-In、Sn-Bi、Sn-Ag-Cu、Sn-Cuなどが好ましい。これらの中でも、接合強度を考慮するとCuを含むものが好ましく、Sn-Ag-Cu(例えば、Sn:96.5質量%、Ag:3質量%、Cu:0.5質量%)がより好ましい。ハンダ以外には、例えばAu,Cu,Ag,Ni,Al,Sn,Ti等のいずれか又は複数の金属、又はこれら複数の金属の合金が挙げられるが、抵抗値やマイグレーションを考慮すると、Au,Cu,Niが好ましい。
導電粒子20の平均粒子径(メジアン径:D50)は、特に制限はないが、例えば、ハンダ粒子の場合は0.5μm以上10μm以下の範囲内が好ましく、1μm以上5μm以下の範囲内がより好ましい。平均粒子径は、画像型ないしはレーザー式の粒度分布計により測定することができる。
(絶縁性接着フィルム)
絶縁性接着フィルム10の材質としては、熱重合性樹脂を使用することが好ましい。例えば、アクリレート化合物と熱ラジカル重合開始剤とを含む熱ラジカル重合性樹脂、エポキシ化合物と熱カチオン重合開始剤とを含む熱カチオン重合性樹脂、エポキシ化合物と熱アニオン重合開始剤とを含む熱アニオン重合性樹脂等を使用することができる。また、絶縁性接着フィルム10には、必要に応じてシランカップリング剤、顔料、酸化防止剤、紫外線吸収剤等を適宜選択して含有させることができる。
絶縁性接着フィルム10の材質としては、熱重合性樹脂を使用することが好ましい。例えば、アクリレート化合物と熱ラジカル重合開始剤とを含む熱ラジカル重合性樹脂、エポキシ化合物と熱カチオン重合開始剤とを含む熱カチオン重合性樹脂、エポキシ化合物と熱アニオン重合開始剤とを含む熱アニオン重合性樹脂等を使用することができる。また、絶縁性接着フィルム10には、必要に応じてシランカップリング剤、顔料、酸化防止剤、紫外線吸収剤等を適宜選択して含有させることができる。
導電粒子20がハンダ粒子である場合、絶縁性接着フィルム10を構成する樹脂は、ハンダの融点以上の硬化温度を持つことが好ましく、また、最低溶融粘度到達温度がハンダの融点以下であることが好ましい。
絶縁性接着フィルム10を構成する樹脂の硬化温度がハンダの融点以上であることによって、加熱により樹脂が溶融もしくは軟化し、ハンダ粒子を電極間に挟持させた状態でハンダ粒子を溶融させることができる。ここで、硬化温度は、試料5mg以上をアルミパンで計量し、温度範囲30~250℃、昇温速度10℃/分の条件で示差走査熱量測定(DSC)した発熱ピーク温度である。
また、絶縁性接着フィルム10を構成する樹脂の最低溶融粘度到達温度は、好ましくは、ハンダ粒子の融点より-10℃~-50℃の範囲内、より好ましくは融点より-10℃~-40℃の範囲内である。このような最低溶融粘度到達温度であれば、ハンダ粒子の溶融前に最低溶融粘度に到達し、樹脂溶融後にハンダ粒子を溶融させ、その後に樹脂を硬化させることができるため、良好なハンダ接合を得ることができる。最低溶融粘度到達温度は、回転式レオメータ(TA Instruments社製)を用い、昇温速度10℃/分、測定圧力5g一定、使用測定プレート直径8mm、測定温度は、例えば60℃以上250℃以下の測定範囲内にあることがより好ましい。測定温度の範囲は、絶縁性接着フィルム10の材質によって適宜調整してもよい。
なお、絶縁性接着フィルム10を構成する樹脂の最低溶融粘度は、10000Pa・s未満が好ましく、3000Pa・s以下がより好ましい。最低溶融粘度が高すぎると、熱圧着時に樹脂溶融が進行せず電極間の充填性が低下する場合がある。
また、絶縁性接着フィルム10中にフラックス成分を含有することが好ましい。導電粒子20の表面をフラックス成分が被覆している状態でも構わない。フラックス成分としては、例えば、レブリン酸、マレイン酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、セバシン酸等のカルボン酸を用いることが好ましい。フラックス成分は、電極表面の異物や酸化膜の除去、電極表面の酸化防止などの作用や、導電粒子20の溶融物の表面張力を低下させる作用を有する。
絶縁性接着フィルム10は、上述したような樹脂を含むコーティング組成物を塗布法により成膜し乾燥させることや、あるいは、公知の手法によりフィルム化することにより形成することができる。
絶縁性接着フィルム10の厚みは、粒子領域30の直径Dに対し、好ましくは1/5倍以上3倍以下の範囲内であることがよいが、導電粒子20が絶縁性接着フィルム10から露出していてもよい。また、マイクロLEDチップを実装後に、チップが絶縁性接着フィルム10に埋もれないように、マイクロLEDチップの高さの1/2以下の厚みが好ましく、1/3程度がより好ましい。
また、マイクロLEDチップの保持力を担保するために、絶縁性接着フィルム10がマイクロLEDチップの電極面側に十分に充填される必要がある。そのため、絶縁性接着フィルム10の厚みは、マイクロLEDチップの電極高さに対して1/2以上であることが好ましく、電極高さと同じ程度であることがより好ましい。以上の観点から、絶縁性接着フィルム10の厚みは、一例として、1μm以上10μm以下の範囲内でもよく、好ましくは2μm以上8μm以下の範囲内であることがよい。
更に必要に応じて、絶縁性接着フィルム10には、シリカ微粒子、アルミナ、水酸化アルミニウム等の絶縁性フィラーを加えてもよい。絶縁性フィラーの配合量は、それらの層を構成する樹脂100質量部に対して3質量部以上40質量部以下の範囲内とすることが好ましい。
<導電フィルムの製造方法>
次に、導電フィルム100の製造方法を説明する。ここでは、転写型を使用して本発明の導電フィルム100を製造する例を挙げて説明する。転写型を使用する場合、例えば以下の工程A及び工程Bにより、導電フィルム100を得ることができる。
次に、導電フィルム100の製造方法を説明する。ここでは、転写型を使用して本発明の導電フィルム100を製造する例を挙げて説明する。転写型を使用する場合、例えば以下の工程A及び工程Bにより、導電フィルム100を得ることができる。
(工程A)
まず、複数の凹部が形成された転写型の凹部に、1個又は複数個の導電粒子20を入れる。
まず、複数の凹部が形成された転写型の凹部に、1個又は複数個の導電粒子20を入れる。
使用する転写型としては、例えば、シリコン、各種セラミックス、ガラス、ステンレススチールなどの金属等の無機材料や、各種樹脂等の有機材料などに対し、フォトリソグラフ法等の公知の開口形成方法によって開口を形成したものを使用することができる。また、転写型は、板状、ロール状等の形状をとることができる。
転写型の凹部の形状としては、円柱状、四角柱等の柱形状、円錐台、角錐台、円錐形、四角錐形等の錐体形状等を例示することができる。凹部の配列としては、平面格子パターンの粒子領域30に対応する格子状であることが好ましい。凹部の深さは、導電接続すべき電極のピッチ、大きさ、スペース幅、さらには導電粒子20の合計体積や平均粒子径等に応じて、粒子領域30の直径Dが所望の大きさとなるように決定することができる。工程Aで用いる転写型は、公知の手法を利用して作成することができる。
(工程B)
続いて、転写型内の導電粒子20に、熱重合性化合物と熱重合開始剤と必要に応じて絶縁性フィラーとを含有する熱重合性組成物を押圧することにより導電粒子20が転写された導電フィルム100を形成する。
続いて、転写型内の導電粒子20に、熱重合性化合物と熱重合開始剤と必要に応じて絶縁性フィラーとを含有する熱重合性組成物を押圧することにより導電粒子20が転写された導電フィルム100を形成する。
工程Bの押圧力を調整することにより、導電粒子20の絶縁性接着フィルム10への埋入の程度を変化させることができる。押圧の程度を大きくすることにより、導電粒子20の絶縁性接着フィルム10中への埋入の程度を大きくすることができる。これにより、絶縁性接着フィルム10の表面又は表面近傍に導電粒子20が配置された構造の導電フィルム100が得られる。
各粒子領域30に含まれる導電粒子20の合計体積量のばらつきは、少ないことが好ましい。各粒子領域30に含まれる導電粒子20の合計体積量を平均化するためには、工程Aで転写型の凹部に入れる導電粒子20の量を均等に近づけることが重要であり、その目的のためには、例えば、以下のa)~c):
a)予め導電粒子20を分級して粒子径のばらつきを一定範囲内に抑えておくこと;
b)凹型の大きさ(径と深さ)に対する導電粒子20の大きさ(平均粒子径、最小粒子径、最大粒子径)との関係を考慮して凹型に入れる導電粒子20の量を決めること;
c)凹型に導電粒子20を入れた後で、例えば刷毛やスキージで均す工程を設けること;
の1つ以上を実施することが好ましい。
a)予め導電粒子20を分級して粒子径のばらつきを一定範囲内に抑えておくこと;
b)凹型の大きさ(径と深さ)に対する導電粒子20の大きさ(平均粒子径、最小粒子径、最大粒子径)との関係を考慮して凹型に入れる導電粒子20の量を決めること;
c)凹型に導電粒子20を入れた後で、例えば刷毛やスキージで均す工程を設けること;
の1つ以上を実施することが好ましい。
ここで、導電粒子20の粒子径のばらつきは画像型粒度分析装置などにより算出することができる。導電フィルム100中に配置されていない状態の原料粒子としての導電粒子20の粒子径は、一例として、湿式フロー式粒子径・形状分析装置FPIA-3000(マルバーン・パナリティカル社製)を用いて求めることができる。
導電フィルム100は、例えばマイクロLEDを基板に搭載する場合などのファインピッチでの導電接続に好ましく適用することができる。例えば、導電フィルム100は、マイクロLEDやミニLEDなどのLED素子、ICチップ、ICモジュール、FPCなどの第1電子部品と、FPC、ガラス基板、リジッド基板、セラミック基板などの第2電子部品とを導電接続もしくは異方性導電接続する際に好ましく適用することができる。なお、導電フィルムの反応率は、好ましくは25%以下、より好ましくは20%以下、さらに好ましくは15%以下である。これにより、接続構造体の製造を安定して行うことができる。反応率は、導電フィルムの形成前の熱重合性化合物量に対する形成後の熱重合性化合物の減少量の割合であり、反応率の測定方法等については後述する。
<導電フィルムの変形態様>
導電フィルムは、例えば、マイクロLEDなどの微小部品に用いる場合には、RGB1組の1ピクセル単位(1画素単位)など、所定単位の個片であってもよい。マイクロLEDのそれぞれの電極に対応する基板側の電極のそれぞれに応じて個片を個々に設けてもよい。個片の形状は、特に限定されるものではなく、接続対象である電子部品の寸法に応じて適宜設定することができる。導電フィルムの個片をレーザーリフトオフ(LLO:Laser Lift Off)装置(例えば、商品名:Invisi LUM-XTR、信越化学工業(株)製)を用いるレーザーリフトオフ加工法(特開2017-157724号公報参照)により基材フィルム上に形成する場合は、捲れや欠けの発生を抑制するため、個片の形状は、鈍角からなる多角形、角が丸い多角形、楕円、長円、及び円から選択される少なくとも1種であることが好ましい。このような形状から選択される少なくとも1種の個片が、基板側の電極に個々に離間して設けられ、マイクロLEDの電極がそれぞれ異なる個片で接続された状態であってもよい。
導電フィルムは、例えば、マイクロLEDなどの微小部品に用いる場合には、RGB1組の1ピクセル単位(1画素単位)など、所定単位の個片であってもよい。マイクロLEDのそれぞれの電極に対応する基板側の電極のそれぞれに応じて個片を個々に設けてもよい。個片の形状は、特に限定されるものではなく、接続対象である電子部品の寸法に応じて適宜設定することができる。導電フィルムの個片をレーザーリフトオフ(LLO:Laser Lift Off)装置(例えば、商品名:Invisi LUM-XTR、信越化学工業(株)製)を用いるレーザーリフトオフ加工法(特開2017-157724号公報参照)により基材フィルム上に形成する場合は、捲れや欠けの発生を抑制するため、個片の形状は、鈍角からなる多角形、角が丸い多角形、楕円、長円、及び円から選択される少なくとも1種であることが好ましい。このような形状から選択される少なくとも1種の個片が、基板側の電極に個々に離間して設けられ、マイクロLEDの電極がそれぞれ異なる個片で接続された状態であってもよい。
導電フィルムの個片の寸法(縦×横)は、接続対象である電子部品の寸法に応じて適宜設定され、電子部品の面積に対する個片の面積の比は、好ましくは2以上、より好ましくは4以上、さらに好ましくは5以上である。また、個片の厚みは、導電フィルムの厚みと同様、導電粒子の平均粒子径に好ましくは1~4μm、特に好ましくは1~2μmを加算したものであり、好ましくは1μm以上10μm以下、より好ましくは1μm以上6μm以下、さらに好ましくは2μm以上4μm以下である。
また、基材フィルム上の導電フィルムの個片間の距離は、好ましくは3μm以上、より好ましくは5μm以上、さらに好ましくは10μm以上である。また、個片間の距離の上限は、好ましくは3000μm以下、より好ましくは1000μm以下、さらに好ましくは500μm以下である。個片間の距離が小さ過ぎる場合、個片のLLO装置による転写が困難となり、個片間の距離が大きい場合、個片を貼り付ける方法が好ましくなる。個片間の距離は、顕微鏡観察(光学顕微鏡、金属顕微鏡、電子顕微鏡など)を用いて計測することができる。
<導電フィルムの変形態様の製造方法>
導電フィルムの個片は、スリットやハーフカットにより形成してもよく、レーザーリフトオフ装置を用いて形成してもよい。LLO装置を用いて個片を形成する場合、基材フィルムは、レーザー光に対して透過性を有するものであればよく、中でも全波長に亘って高い光透過率を有する石英ガラスであることが好ましい。
導電フィルムの個片は、スリットやハーフカットにより形成してもよく、レーザーリフトオフ装置を用いて形成してもよい。LLO装置を用いて個片を形成する場合、基材フィルムは、レーザー光に対して透過性を有するものであればよく、中でも全波長に亘って高い光透過率を有する石英ガラスであることが好ましい。
LLO装置を用いて導電フィルムの個片を形成する場合、基材フィルム上に設けられた導電フィルムに対して基材フィルム側からレーザー光を照射し、照射部分の導電フィルムを除去することにより、基材フィルム上に導電フィルムの所定形状の個片を形成することができる。
例えば、開口の窓部が四角形状であるマスクを用い、基材フィルムから導電フィルムの不要部分を除去することにより、導電フィルムの残存部分で所定形状の個片を構成することができる。また、例えば、開口の窓部内に所定形状の遮光部が形成されたマスクを用い、基材フィルムから個片周囲の導電フィルムの不要部分を除去することにより、導電フィルムの残存部分で所定形状の個片を構成することができる。
また、レーザーリフトオフ装置を用いて個片を形成した場合、個片の反応率は、25%以下、好ましくは20%以下、さらに好ましくは15%以下である。これにより、優れた転写性を得ることができる。なお、レーザー照射前の硬化性樹脂膜やレーザー照射後に得られた個片の反応率の測定は、例えばFT-IRを用いて反応基の減少率により求めることができる。例えば、エポキシ化合物の反応を利用した硬化性樹脂膜の場合、試料に赤外線を照射させてIRスペクトルを測定し、IRスペクトルのメチル基(2930cm-1付近)及びエポキシ基(914cm-1付近)のピーク高さを測定し、下記式のように、メチル基のピーク高さに対するエポキシ基のピーク高さの反応前後(例えばレーザー照射前後)の比率で算出することができる。
上記式において、Aは反応前のエポキシ基のピーク高さ、Bは反応前のメチル基のピーク高さ、aは反応後のエポキシ基のピーク高さ、bは反応後のメチル基のピーク高さである。なお、エポキシ基のピークに他のピークが重なる場合は、完全硬化(反応率100%)させたサンプルのピーク高さを0%とすればよい。
<導電フィルムの利用(接続構造体、その製造方法)>
本発明の導電フィルムは、従前の導電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。したがって、導電フィルムを介して第1部材と第2部材とが接続されている接続構造体、第1部材と第2部材との間に導電フィルムを配置し、接続することにより接続構造体を製造する方法も本発明の一部である。例えば、フィラーとして導電粒子を採用することにより導電フィルムを異方性導電フィルムとして構成する場合、熱圧着ツールを用いて異方性導電フィルムを、PN接続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、チップの一辺が50μm~200μm程度のミニLEDやチップの一辺が50μm未満のマイクロLED等の発光素子、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などの第1電子部品と、FPC、ガラス基板、プラスチック基板、リジッド基板、セラミック基板などの第2電子部品との異方性導電接続に使用することができ、またこの導電フィルムを導電フィルムとして異方性導電接続以外の用途で電子部品に用いることもできる。なお、導電フィルムを貼り合わせる物品の面は、平滑でもよく、段部や凸形状を有していてもよい。
本発明の導電フィルムは、従前の導電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。したがって、導電フィルムを介して第1部材と第2部材とが接続されている接続構造体、第1部材と第2部材との間に導電フィルムを配置し、接続することにより接続構造体を製造する方法も本発明の一部である。例えば、フィラーとして導電粒子を採用することにより導電フィルムを異方性導電フィルムとして構成する場合、熱圧着ツールを用いて異方性導電フィルムを、PN接続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、チップの一辺が50μm~200μm程度のミニLEDやチップの一辺が50μm未満のマイクロLED等の発光素子、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などの第1電子部品と、FPC、ガラス基板、プラスチック基板、リジッド基板、セラミック基板などの第2電子部品との異方性導電接続に使用することができ、またこの導電フィルムを導電フィルムとして異方性導電接続以外の用途で電子部品に用いることもできる。なお、導電フィルムを貼り合わせる物品の面は、平滑でもよく、段部や凸形状を有していてもよい。
導電フィルムの具体的な使用方法としては、例えば、第1電子部品が半導体素子を含むマイクロLED、ICチップやFPC、第2電子部品が基板の場合に、一般的には第1電子部品を加圧ツール側、第2電子部品を第1の電子部品と対向するステージに載置し、第2電子部品に予め導電フィルム、好ましくはその個片をレーザーリフトオフ加工法等で仮貼りし、加圧ツールを用いて第1電子部品と第2電子部品の熱圧着を行う。この場合、第2電子部品ではなく第1電子部品に予め導電フィルムの個片を仮貼りしてもよく、また第1電子部品は半導体素子を含むICチップやFPCに限定されない。第1電子部品や第2電子部品は、特に基板である場合、例えばシリコーンゴム層を有してもよい。シリコーンゴム層は、ポリジメチルシロキサン(PDMS)であってもよい。
<接続構造体>
図5は、導電フィルム100を使用して得られる接続構造体の構成例を示す断面図である。この接続構造体200は、第1電子部品としてのマイクロLED素子50と第2電子部品としての基板60とを導電フィルム100を用いて導電接続もしくは異方性導電接続したマイクロLED実装体である。ここでは、導電フィルム100中の導電粒子20がハンダ粒子である場合について説明する。
図5は、導電フィルム100を使用して得られる接続構造体の構成例を示す断面図である。この接続構造体200は、第1電子部品としてのマイクロLED素子50と第2電子部品としての基板60とを導電フィルム100を用いて導電接続もしくは異方性導電接続したマイクロLED実装体である。ここでは、導電フィルム100中の導電粒子20がハンダ粒子である場合について説明する。
図5に示すように、接続構造体200は、マイクロLED素子50と、基板60と、マイクロLED素子50と基板60との間に充填されている樹脂充填層101とを備えている。なお、図5中、マイクロLED素子50の電極51,52と基板60の電極61,62との接合面に平行な面方向を、互いに直交するX軸方向及びY軸方向によるX-Y平面とし、このX-Y平面に垂直な第1電子部品と第2電子部品の圧着方向をZ軸方向とする。
マイクロLED素子50は、電極51及び電極52を備えている。電極51と電極52との間に電圧を印加すると、素子内の活性層にキャリアが集中し、再結合することにより発光が生じる。電極51,52の高さは、マイクロLED素子50のサイズに応じて適宜設定可能であり、例えば0μm以上10μm以下の範囲内が好ましく、0μm以上7μm以下の範囲内がより好ましく、0μm以上5μm以下の範囲内がさらに好ましい。
電極51と電極52とのスペース(電極間スペース)の長さは、マイクロLED素子50のサイズに応じて適宜設定可能であり、例えば3μm以上15μm以下の範囲内が好ましく、3μm以上12μm以下の範囲内がより好ましく、5μm以上10μm以下の範囲内がさらに好ましい。
基板60は、基材上に電極61及び電極62を有する。電極61及び電極62は、マイクロLED素子50の電極51及び電極52に対応する位置に、それぞれ配置されている。基板60としては、例えばプリント配線板、ガラス基板、フレキシブル基板、セラミック基板、プラスチック基板、半導体基板(ICチップ)等が挙げられる。
樹脂充填層101は、接合後に導電フィルム100が膜状となったものである。樹脂充填層101は、マイクロLED素子50の電極51,52と基板60の電極61,62とを接合しているハンダ接合部21の周囲において、マイクロLED素子50と基板60との間に充填されている。マイクロLED素子50と基板60との間に充填されている樹脂充填層101中には、接合に関与しなかった導電粒子20が、1個又は複数個の集合体の状態で分散している。
接続構造体200は、マイクロLED素子50側の端子である電極51,52と、基板60の端子である電極61,62とが、それぞれ、ハンダ接合部21において接合されている。つまり、導電フィルム100中の導電粒子20であるハンダ粒子が溶融後、固化するとともに、電極材料との間で合金(金属間化合物)が形成されている。ハンダ接合部21によって、マイクロLED素子50の電極51と基板60の電極61との間、マイクロLED素子50の電極52と基板60の電極62との間で導通が図られている。
<接続構造体の製造方法>
接続構造体200は、マイクロLED素子50と基板60との間に導電フィルム100を介在させて配置し、熱圧着することによって製造することができる。導電フィルム100中の導電粒子20であるハンダ粒子は、熱圧着によって溶融し、固化してハンダ接合部21を形成する。また、マイクロLED素子50と基板60との間に導電フィルム100を介在させて配置した後、熱処理(リフロー)によってハンダ粒子を溶融させて接続構造体200を製造してもよい。リフローは、大気圧リフローでも真空リフローでもよいが、真空リフローが好ましい。
接続構造体200は、マイクロLED素子50と基板60との間に導電フィルム100を介在させて配置し、熱圧着することによって製造することができる。導電フィルム100中の導電粒子20であるハンダ粒子は、熱圧着によって溶融し、固化してハンダ接合部21を形成する。また、マイクロLED素子50と基板60との間に導電フィルム100を介在させて配置した後、熱処理(リフロー)によってハンダ粒子を溶融させて接続構造体200を製造してもよい。リフローは、大気圧リフローでも真空リフローでもよいが、真空リフローが好ましい。
図6は、接続構造体200におけるマイクロLED素子50の電極51,52と基板60の電極61,62との接合面に平行な樹脂充填層101の断面を示している。ここで、「接合面に平行な樹脂充填層101の断面」は仮想の面であるが、例えば接続後に研磨して得られる研磨断面であってもよい。なお、マイクロLED素子50を用いる接続構造体200は、その厚み(Z方向の高さ)が非常に小さいことから、基板60側からマイクロLED素子50の電極51,52を透視可能な場合は、Z方向に基板60を介して観察される平面についても、上記断面と同視できる。また、接続後にマイクロLED素子50を基板60から引き剥がしたときの剥離面についても上記断面と同視できる。このような断面において、接続構造体200は、互いに隣接する電極51と電極52とによって区画される電極間領域R(電極間スペース)の面積SRに対して、該電極間領域R中に含まれる導電粒子20(ハンダ粒子又はその集合体)から投影される面積の合計SPの占める割合(面積占有率)が35%以下であり、好ましくは30%以下である。面積SRに対して合計面積SPの占める割合が35%を超える場合は、隣接する電極間(つまり、電極51と電極52)でショートを発生させる懸念がある。ここで、合計面積SPは、電極間領域R中に含まれる各導電粒子20(ハンダ粒子又はその集合体)から投影される図形を円と見做したときの面積を合計することによって求めることができる。この場合、「導電粒子20(ハンダ粒子又はその集合体)から投影される図形の面積」から、該投影図形の最も外側を通る円周を有する真円を想定し、該真円に囲まれた面積を合計する。合計面積SPは、金属顕微鏡やSEMなどの電子顕微鏡等を用いた観察手法を用いて、電極間領域Rの断面(又は剥離面)を観察することによって計測できる。合計面積SPの計測には任意のソフトウェアを使用してもよい。
なお、粒子領域30が整列配置された導電フィルム100を用いることから、面積SRに対して合計面積SPの割合が小さ過ぎる場合には、接続対象の電極間(電極51と電極61、電極52と電極62)においても十分な量のハンダ粒子が存在せず、十分な導通が確保できていない可能性がある。そのため、面積SRに対して合計面積SPの占める割合の下限値は、0.5%以上であることが好ましく、より好ましくは1.0%以上である。
<接続構造体の製造方法の変形態様>
なお、非常に微細な第1電子部品を、配線基板等の第2電子部品に実装する場合、前述したようなレーザーリフトオフ加工法により第1電子部品を第2電子部品に着弾させることにより実装することもできる。例えば、第1電子部品が、光透過性基板の表面に形成された膨大な数のマイクロLEDである場合、第2電子部品の所定箇所(例えば配線基板の各電極)に配置された導電フィルムもしくは転写されたその個片に対して、個々の第1電子部品にレーザー光を照射し、第1電子部品を着弾させることにより実装することができる。レーザーリフトオフ加工条件は、第1電子部品の種類や構成材料等に応じて適宜決定することができる。なお、第2電子部品の所定箇所(例えば配線基板の各電極)に導電フィルムを配置すること、あるいは導電フィルムの個片を転写することは、熱圧着、あるいはレーザーリフトオフ加工法により行うことができる。
なお、非常に微細な第1電子部品を、配線基板等の第2電子部品に実装する場合、前述したようなレーザーリフトオフ加工法により第1電子部品を第2電子部品に着弾させることにより実装することもできる。例えば、第1電子部品が、光透過性基板の表面に形成された膨大な数のマイクロLEDである場合、第2電子部品の所定箇所(例えば配線基板の各電極)に配置された導電フィルムもしくは転写されたその個片に対して、個々の第1電子部品にレーザー光を照射し、第1電子部品を着弾させることにより実装することができる。レーザーリフトオフ加工条件は、第1電子部品の種類や構成材料等に応じて適宜決定することができる。なお、第2電子部品の所定箇所(例えば配線基板の各電極)に導電フィルムを配置すること、あるいは導電フィルムの個片を転写することは、熱圧着、あるいはレーザーリフトオフ加工法により行うことができる。
なお、マイクロLED等の第1電子部品を、第2電子部品の所定位置に熱圧着により配置された導電フィルム又はレーザーリフトオフ加工法で転写された導電フィルムの個片に、レーザーリフトオフ加工法で着弾させる場合、第1電子部品の着弾ずれ、変形、破壊、抜けなどが発生することを防止するために、導電フィルムの絶縁性接着フィルムには、着弾の衝撃を和らげるクッション性を付与するゴム成分(例えばアクリルゴム、シリコーンゴム、ブタジエンゴム、ポリウレタン系エラストマー等)や、機械的強度を付与する無機フィラー(例えばシリカ、タルク、酸化チタン、炭酸カルシウム等)を含有させることが好ましい。
このようなゴム成分や無機フィラーが配合された絶縁性接着フィルムは、レーザー照射前においては、JIS K6253に準拠したデュロメータA硬度(JIS K6253に準拠)が好ましくは20~40、より好ましくは20~35、特に好ましくは20~30のものであり、JIS K7244に準拠した動的粘弾性試験装置(温度30℃、周波数200Hz;バイブロン、(株)エー・アンド・デイ)により得られる貯蔵弾性率が好ましくは60MPa以下、より好ましくは30MPa以下、特に好ましくは10MPa以下のものである。
また、絶縁性接着フィルムは、硬化後(接続後)のJIS K7244に準拠した引張モードで測定された温度30℃における貯蔵弾性率が、100MPa以上であることが好ましく、2000MPa以上であることがさらに好ましい。温度30℃における貯蔵弾性率が低すぎる場合、良好な導通性が得られず、接続信頼性も低下する傾向にある。温度30℃における貯蔵弾性率は、JIS K7244に準拠し、粘弾性試験機(バイブロン)を用いた引張モードで、例えば、周波数11Hz、昇温速度3℃/minの測定条件で測定することができる。
なお、マイクロLED等の第1電子部品を、ポリジメチルシロキサン(PDMS)等のシリコーンゴムシートの所定位置(即ち、第1電子部品を再転写させるべき第2電子部品の所定位置に対応した位置)にレーザーリフトオフ加工法により転写(着弾)させた第1電子部品配置シートを、その第1電子部品側を第2電子部品に対向させ、位置合わせを行った後、転写させることもできる。
以下、本発明を実施例により具体的に説明する。
[熱重合性組成物の作製]
フェノキシ樹脂[YP-50、日鉄ケミカル&マテリアル(株)製]、エポキシ樹脂A[YD-019(ビスフェノールA型エポキシ樹脂)、日鉄ケミカル&マテリアル(株)製]、エポキシ樹脂B[YL-980(液状エポキシ樹脂)、三菱ケミカル(株)製]、エポキシ樹脂C[YX-8000(液状水添エポキシ樹脂)、三菱ケミカル(株)製]、フラックス化合物[アジピン酸、東京化成工業(株)製]、硬化剤[ノバキュアHX-3941、旭化成(株)製]を混合し、表1に示す配合組成(単位は質量部)で含有する熱重合性組成物を調製した。
フェノキシ樹脂[YP-50、日鉄ケミカル&マテリアル(株)製]、エポキシ樹脂A[YD-019(ビスフェノールA型エポキシ樹脂)、日鉄ケミカル&マテリアル(株)製]、エポキシ樹脂B[YL-980(液状エポキシ樹脂)、三菱ケミカル(株)製]、エポキシ樹脂C[YX-8000(液状水添エポキシ樹脂)、三菱ケミカル(株)製]、フラックス化合物[アジピン酸、東京化成工業(株)製]、硬化剤[ノバキュアHX-3941、旭化成(株)製]を混合し、表1に示す配合組成(単位は質量部)で含有する熱重合性組成物を調製した。
[バインダーフィルムの作製]
得られた熱重合性組成物を基材上にバーコータを用いて塗布し、60℃にて3分間乾燥させた後剥離することによって、表2に示す厚みを有するバインダーフィルム1、2を形成した。また、熱重合性組成物100質量部にハンダ粒子(組成Sn42Bi58;ST-3、三井金属鉱業(株)製、粒度分布D10;1.7μm、D50;3.1μm、D90;5.0μm)を10質量部又は50質量部添加、混合した以外は同様にして、表2に示す厚みを有するバインダーフィルム3、4を作製した。バインダーフィルム3、4は、絶縁樹脂フィルム中にハンダ粒子がランダムに分散されている非整列配置型の異方性導電フィルム(以下、「ACF」と記す)である。
得られた熱重合性組成物を基材上にバーコータを用いて塗布し、60℃にて3分間乾燥させた後剥離することによって、表2に示す厚みを有するバインダーフィルム1、2を形成した。また、熱重合性組成物100質量部にハンダ粒子(組成Sn42Bi58;ST-3、三井金属鉱業(株)製、粒度分布D10;1.7μm、D50;3.1μm、D90;5.0μm)を10質量部又は50質量部添加、混合した以外は同様にして、表2に示す厚みを有するバインダーフィルム3、4を作製した。バインダーフィルム3、4は、絶縁樹脂フィルム中にハンダ粒子がランダムに分散されている非整列配置型の異方性導電フィルム(以下、「ACF」と記す)である。
[ACFの作製:実施例1~6、比較例1、2]
六方格子パターンに対応した凸部の配列パターンを有する金型を作製し、その金型に、透明性樹脂のペレット(ポリカーボネート系)を溶融させたものを流し込み、冷やして固めることで、六方格子パターンの凹部を有する3種類の樹脂製の転写型を作製した。各転写型の凹部にハンダ粒子(組成Sn42Bi58;ST-3、三井金属鉱業(株)製、粒度分布D10;1.7μm、D50;3.1μm、D90;5.0μm)を充填した。
六方格子パターンに対応した凸部の配列パターンを有する金型を作製し、その金型に、透明性樹脂のペレット(ポリカーボネート系)を溶融させたものを流し込み、冷やして固めることで、六方格子パターンの凹部を有する3種類の樹脂製の転写型を作製した。各転写型の凹部にハンダ粒子(組成Sn42Bi58;ST-3、三井金属鉱業(株)製、粒度分布D10;1.7μm、D50;3.1μm、D90;5.0μm)を充填した。
表2のバインダーフィルム1を、弾性ローラーを用いて、押圧時温度 50℃、押圧 0.5MPaの条件で、各転写型のハンダ粒子収容面に押圧し、ハンダ粒子が転写されたバインダーフィルムを形成した。ハンダ粒子が転写されたバインダーフィルムを転写型から剥離することによって、実施例1~4となる整列配置型のACFを作製した。実施例1~4のACFは、表2のバインダーフィルム1、2と表3の整列配置形態1~3の組み合わせにより特定される。また、比較例1,2のACFとして、表2のバインダーフィルム3、4を用いた。以上の概要を表4に示した。
実施例1~4で得られたACFについて、SEMによる観察を実施した。その結果、任意の粒子領域の面積をSとし、少なくとも100×100μmの面視野における面積Sの平均値をSAとしたとき、面積Sの最大値及び最小値の平均値SAに対する比率[%](「対SA比率」と記す)が、それぞれ、SA±80%以内に入っていることが確認された。
一例として、実施例1の少なくとも100×100μmの面視野における粒子領域20個の面積Sの平均値SAは5.1μm2、最大値は8.0μm2で対SA比率は157%であり、最小値は1.5μm2で対SA比率は29%であり、平均値SAを基準として±80%以内であった。対SA比率[%]の結果も表4に示した。また、代表例として、実施例1で得たACFのSEM画像を図7に示した。
また、実施例1~4で得られたACFは、少なくとも100×100μmの面視野において、全ハンダ粒子から投影される面積の合計S2に対して、整列配置されている粒子領域の面積Sの合計S1が占める割合(S1/S2比率;%)が、90%以上であることが確認された。S1/S2比率[%]の結果も表4に示した。
また、実施例1~4で得られたACFでは、最短距離で隣接する2つの粒子領域の合計面積S3が、1μm2以上20μm2以下の範囲内であることが確認された。合計面積S3[μm2]の結果も表4に示した。なお、表中の合計面積S3は、最短距離で隣接する10組の粒子領域における平均値である。
また、実施例1~4で得られたACFでは、少なくとも100×100μmの面視野において、整列配置されている粒子領域の合計数(粒子領域の個数密度)が100個以上1500個以下の範囲内であった。粒子領域の個数密度[個/0.01mm2]の結果も表4に示した。
また、実施例1~4で得られたACFでは、少なくとも100×100μmの面視野において、粒子領域の面積Sの合計面積S1の占める割合(面積占有率)が5%以上25%以下の範囲内であることが確認された。合計面積S1の面積占有率[%]の結果も表4に示した。なお、表中の面積占有率は、合計10箇所の面視野における平均値である。
[導通抵抗及び絶縁性の評価]
実施例1~3及び比較例1、2のACFを、Cr-Au電極パターンが形成されたガラス基板に貼りつけ、その上に、マイクロLED素子の電極に模した電極パターンを有するICチップ(チップサイズ;1.5×1.5cm)を載せ、最高到達温度150℃、圧力1MPa、30秒間の条件で熱圧着してマイクロLED実装体として、実施例の実装体1~6及び比較例の比較実装体1,2を得た。ICチップとして、平面視で正方形の電極が表5に示す電極サイズ、電極間スペースの長さ及び電極間スペースの面積で電極パターンを形成している3通りの評価部材1~3を作製し、使用した。
実施例1~3及び比較例1、2のACFを、Cr-Au電極パターンが形成されたガラス基板に貼りつけ、その上に、マイクロLED素子の電極に模した電極パターンを有するICチップ(チップサイズ;1.5×1.5cm)を載せ、最高到達温度150℃、圧力1MPa、30秒間の条件で熱圧着してマイクロLED実装体として、実施例の実装体1~6及び比較例の比較実装体1,2を得た。ICチップとして、平面視で正方形の電極が表5に示す電極サイズ、電極間スペースの長さ及び電極間スペースの面積で電極パターンを形成している3通りの評価部材1~3を作製し、使用した。
実施例1~3及び比較例1、2のACFを使用して接合したマイクロLED実装体の導通抵抗及び絶縁性の評価結果を表6に記載した。判定基準は以下のとおりである。
導通抵抗の判定基準:
A~Cを合格、D,Eを不合格と判定した。
A:30Ω以下
B:31~100Ω
C:101~300Ω
D:301Ω以上
E:測定不能箇所が1つ以上あり
A~Cを合格、D,Eを不合格と判定した。
A:30Ω以下
B:31~100Ω
C:101~300Ω
D:301Ω以上
E:測定不能箇所が1つ以上あり
絶縁性の判定基準:
各電極間スペースを100箇所確認し、103Ω以下をショートと扱い、A~Cを合格、Dを不合格と判定した。
A:ショート無し
B:ショート1箇所
C:ショート2箇所
D:ショート3箇所
各電極間スペースを100箇所確認し、103Ω以下をショートと扱い、A~Cを合格、Dを不合格と判定した。
A:ショート無し
B:ショート1箇所
C:ショート2箇所
D:ショート3箇所
[樹脂充填性の評価]
図8、図9に示すように、マイクロLED素子に模したマイクロチップ50A(チップサイズ;15×30μm、チップ厚み10μm)を作製した。電極51A,52Aの高さをHとして、フラット(0μm)、2.5μm、5μmの3種類を作製した。ガラス基板に実施例1、4のACFをそれぞれ仮貼り後、作製したマイクロチップが110ppi相当になるように1.5×1.5cmの範囲で並べたのち、最高到達温度150℃、圧力1MPa、30秒間の条件で圧着することによって、表7に示す実装体7~12を得た。得られた実装体7~12について、樹脂充填性を評価した。判定基準は下記のとおりである。その結果も表7に示した。
図8、図9に示すように、マイクロLED素子に模したマイクロチップ50A(チップサイズ;15×30μm、チップ厚み10μm)を作製した。電極51A,52Aの高さをHとして、フラット(0μm)、2.5μm、5μmの3種類を作製した。ガラス基板に実施例1、4のACFをそれぞれ仮貼り後、作製したマイクロチップが110ppi相当になるように1.5×1.5cmの範囲で並べたのち、最高到達温度150℃、圧力1MPa、30秒間の条件で圧着することによって、表7に示す実装体7~12を得た。得られた実装体7~12について、樹脂充填性を評価した。判定基準は下記のとおりである。その結果も表7に示した。
樹脂充填性の判定基準:
以下のとおり、チップ側面、電極高さ、チップ上面を基準に判定を行い、Aのみを合格と判定した。
A:チップ側面まで樹脂が充填されているが、チップ上面までは満たされていない状態
B:電極高さまでは完全に満たされていない状態
C:チップ上面まで樹脂が流れている状態(チップ全体が樹脂に埋もれている状態)
以下のとおり、チップ側面、電極高さ、チップ上面を基準に判定を行い、Aのみを合格と判定した。
A:チップ側面まで樹脂が充填されているが、チップ上面までは満たされていない状態
B:電極高さまでは完全に満たされていない状態
C:チップ上面まで樹脂が流れている状態(チップ全体が樹脂に埋もれている状態)
なお、判定基準に用いたチップ側面の範囲(A)、電極高さまでの範囲(B)、チップ上面を超える範囲(C)を、図8にA~Cの記号で示した。
[実装後の面積占有率の評価]
実装体1~6及び比較実装体1、2について、電極間スペース(電極間領域)におけるハンダ粒子の面積占有率を確認した。電極間スペースは、図6の破線で囲まれた電極間領域Rを意味する。各実装体において、接合面に平行な断面(ここでは、実装体のICチップをガラス基板側から、ガラス基板を介して観察しているが、断面観察と同視できる)を観察した。1つの実装体について任意10箇所の電極間スペースを確認することによって、ハンダ粒子の合計面積SPを計測し、電極間スペースの総面積SRに対する面積占有率(%)を求めた。ここで、ハンダ粒子の合計面積SPは、電極間スペース中に含まれるハンダ粒子又はその集合体から投影される図形を円と見做したときの面積を合計することによって求めた。この場合、ハンダ粒子又はその集合体から投影される図形から、該投影図形の最も外側を通る円周を有する真円を想定し、該真円に囲まれた面積を合計した。合計面積SPは、金属顕微鏡によって計測した。結果を表8に示した。
実装体1~6及び比較実装体1、2について、電極間スペース(電極間領域)におけるハンダ粒子の面積占有率を確認した。電極間スペースは、図6の破線で囲まれた電極間領域Rを意味する。各実装体において、接合面に平行な断面(ここでは、実装体のICチップをガラス基板側から、ガラス基板を介して観察しているが、断面観察と同視できる)を観察した。1つの実装体について任意10箇所の電極間スペースを確認することによって、ハンダ粒子の合計面積SPを計測し、電極間スペースの総面積SRに対する面積占有率(%)を求めた。ここで、ハンダ粒子の合計面積SPは、電極間スペース中に含まれるハンダ粒子又はその集合体から投影される図形を円と見做したときの面積を合計することによって求めた。この場合、ハンダ粒子又はその集合体から投影される図形から、該投影図形の最も外側を通る円周を有する真円を想定し、該真円に囲まれた面積を合計した。合計面積SPは、金属顕微鏡によって計測した。結果を表8に示した。
また、代表例として、実装体1の電極間スペースの金属顕微鏡画像を図10に、比較実装体1の金属顕微鏡画像を図11に示した。
表8から、実施例1~3の整列配置型ACFを用いることによって、電極間スペースにおけるハンダ粒子の面積占有率が35%以下であり、隣接する電極間でのショートの発生が抑制された信頼性の高いマイクロLED実装体(接続構造体)を作製できることが確認できた。
一方、比較例1、2の非整列配置型ACFを用いて作製したマイクロLED実装体では、比較実装体1については、電極間スペースにおけるハンダ粒子の面積占有率のばらつきが大きく、かつ、35%を超えているものも存在していることから、ハンダ粒子の分布に偏りがあることが推定され、導通不良又はショートの発生が懸念された。比較実装体2については面積占有率が高すぎる値となっており、ショートの発生が懸念された。
また、図10から、実装体1では、電極間スペースにおいてハンダ粒子が存在しているが、ブリッジの発生は観察されなかった。一方、図11から、比較実装体1では、電極間スペースにおいてハンダ粒子が融合し、ブリッジが発生していることが確認された。
以上の結果から、実施例の整列配置型ACFを用いることによって、マイクロLED実装体(接続構造体)の導通の確保とショートの防止の両立が可能であり、樹脂充填性も良好であることが確認できた。
本発明の導電フィルムは、例えばマイクロLEDなどの電子部品の配線基板への導電接続あるいは異方性導電接続に有用である。なお、本発明の実施の形態を例示の目的で詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に制約されることはない。
10…絶縁性接着フィルム
20…導電粒子
21…ハンダ接合部
30…粒子領域
50…マイクロLED素子
50A…マイクロチップ
51,51A,52,52A…電極
60…基板
61,62…電極
100…導電フィルム
101…樹脂充填層
200…接続構造体
D…粒子領域の直径
L…粒子領域間の最短距離
H…電極の高さ
P…格子点
R…電極間領域
20…導電粒子
21…ハンダ接合部
30…粒子領域
50…マイクロLED素子
50A…マイクロチップ
51,51A,52,52A…電極
60…基板
61,62…電極
100…導電フィルム
101…樹脂充填層
200…接続構造体
D…粒子領域の直径
L…粒子領域間の最短距離
H…電極の高さ
P…格子点
R…電極間領域
Claims (12)
- 絶縁樹脂フィルムと、
前記絶縁樹脂フィルムに担持されている複数の導電性の金属粒子と、
を備えた導電フィルムであって、
導電フィルムの平面視において、1個又は複数個の前記金属粒子からの投影図形を含む所定面積の粒子領域が整列配置されており、
前記粒子領域1つの面積をSとし、前記導電フィルムの少なくとも100×100μmの面視野における前記面積Sの平均値をSAとしたとき、面積Sの最大値及び最小値がSA±80%以内であることを特徴とする導電フィルム。 - 導電フィルムの少なくとも100×100μmの面視野において、整列配置されている前記粒子領域の面積Sの合計S1の割合が、全金属粒子から投影される図形の面積の合計S2に対して90%以上である請求項1に記載の導電フィルム。
- 最短距離で隣接する2つの粒子領域の合計面積が1μm2以上20μm2以下の範囲内である請求項1に記載の導電フィルム。
- 導電フィルムの少なくとも100×100μmの面視野において、整列配置されている前記粒子領域の合計数が100個以上1500個以下の範囲内である請求項1に記載の導電フィルム。
- 導電フィルムの少なくとも100×100μmの面視野において、前記面積Sの合計面積S1の占める割合が、5%以上25%以下の範囲内である請求項1に記載の導電フィルム。
- 前記粒子領域が、六方格子、正方格子、斜方格子、矩形格子又は平行体格子のいずれかの平面格子パターンの格子点に整列配置されている請求項1に記載の導電フィルム。
- 前記粒子領域の形状が、円形又は多角形である請求項1に記載の導電フィルム。
- 前記金属粒子がハンダ粒子である請求項1に記載の導電フィルム。
- フィルムの反応率が25%以下である請求項1に記載の導電フィルム。
- 第1電子部品と第2電子部品とが導電接続されている接続構造体であって、
前記第1電子部品は、前記第2電子部品の電極と接合されている複数の第1の電極を有するとともに、該第1の電極の周囲に絶縁樹脂による樹脂充填層が形成されており、
前記樹脂充填層中には、導電性の金属粒子又はその集合体が複数箇所に分散して存在し、
前記第1の電極と前記第2電子部品の電極との接合面に平行な前記樹脂充填層の断面において、互いに隣接する前記第1の電極によって区画される電極間領域の全面積SRに対して、該電極間領域中に含まれる前記金属粒子又はその集合体から投影される図形を円と見做したときの面積の合計SPの占める割合が35%以下であることを特徴とする接続構造体。 - 前記電極間領域の全面積SRに対して前記円の面積の合計SPの占める割合が0.5%以上である請求項10に記載の接続構造体。
- 第1電子部品の電極と第2電子部品の電極とを、請求項1~9のいずれか1項に記載の導電フィルムにより導電接続する、接続構造体の製造方法。
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