説明

回路接続用接着フィルム、これを用いた回路部材の接続構造及び回路部材の接続方法

【課題】 高分解能化が可能であり、長期接続信頼性に優れると共に、作業性に優れた回路接続用接着フィルムを提供する。
【解決手段】 第一の基板の主面上に第一の回路電極が形成された第一の回路部材と、第二の基板の主面上に第二の回路電極が形成された第二の回路部材とを、第一の回路電極及び第二の回路電極を対向配置された状態で接続するための回路接続用接着フィルムであって、導電粒子及び接着剤を含有する導電性接着剤層と、導電性接着剤層の片面に形成された絶縁性の第一の絶縁性接着剤層と、導電性接着剤層の第一の絶縁性接着剤層が形成された面とは反対側の面に形成された絶縁性の第二の絶縁性接着剤層とを少なくとも有し、導電性接着剤層の厚みが導電粒子の平均粒径の2倍以下であり、かつ導電性接着剤層の40℃での貯蔵弾性率が0.1〜1.5GPaである回路接続用接着フィルム、これを用いた回路部材の接続構造及び回路部材の接続方法。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、回路接続用接着フィルム、これを用いた回路部材の接続構造及び回路部材の接続方法に関し、より詳しくは、回路基板同士、又はICチップ等の電子部品と配線基板との接続等に用いられる回路接続用接着フィルム、これを用いた回路部材の接続構造及び回路部材の接続方法に関する。
【背景技術】
【0002】
回路基板同士、又はICチップ等の電子部品と回路基板とを電気的に接続する際には、接着剤に導電粒子を分散させた異方導電接着剤が用いられている。すなわち、この異方導電接着剤を、相対峙する回路部材の電極間に配置し、加熱及び加圧によって電極同士を接続することで、加圧方向に導電性を持たせると共に、隣接して形成されている電極同士には絶縁性を付与して、対向する電極間のみの電気的接続を行うことができる。こうした異方導電接着剤としては、例えば、エポキシ樹脂をベースとした回路接続用接着剤が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
上記の回路接続用接着剤を高分解能化、すなわち電極面積や隣接する電極間のスペースの微細化のための基本的な考え方は、導電粒子の粒径を隣接する電極間の絶縁部分よりも小さくすることで隣接する電極間における絶縁性を確保し、併せて導電粒子の含有量を粒子同士が接触しない程度とし、かつ電極上に確実に導電粒子を存在させることにより、対向する電極間の導電性を得ることである。
【0004】
しかしながら、上記従来の方法は、導電粒子の粒径を小さくすると、導電粒子の表面積の著しい増加により粒子が2次凝集を起こして連結し、隣接する電極間の絶縁性が保持できなくなり、長期接続信頼性が低下するという問題が生じやすい。
【0005】
また、導電粒子の含有量を減らすと、電極上の導電粒子の数も減少することから接触点数が不足し、対向する電極間での導通が十分に得られなり、長期接続信頼性が低下するという問題が生じやすい。このように、従来の方法では、長期接続信頼性を保ちながら回路接続用接着剤を高分解能化することは困難であった。
【0006】
特に、近年の回路基板の著しい高分解能化により、電極上の導電粒子は、接続時の加熱加圧により接着剤と共に隣接する回路電極間に流出しやすい。そのため、隣接する電極間の絶縁性が低下すると共に、対向する電極間に存在する導電粒子の数(粒子捕捉数)が減少し、対向する電極間の導電性が低下してしまい、回路接続用接着剤の高分解能化の妨げとなっていた。
【0007】
こうした問題を改善するために、導電粒子含有層と絶縁性接着剤層とを分離した多層構造の接着フィルムとし、電極上における導電粒子の粒子捕捉数を高めることにより隣接する電極間への導電粒子の流出を抑制し高分解能化する方法が提案されている(例えば、特許文献2〜6参照)。
【0008】
また、上記のように微細化した電極や回路の接続を可能とし、かつ接続信頼性に優れる回路接続用接着剤を実現するために、回路基板の面方向の必要な部分に導電粒子の密集状態を形成した回路接続用接着剤の提案もなされている(例えば、特許文献7参照)。
【特許文献1】特開平03−16147号公報
【特許文献2】特開平01−236588号公報
【特許文献3】特開平02−18809号公報
【特許文献4】特開平04−366630号公報
【特許文献5】特開平08−279371号公報
【特許文献6】国際公開2007/123003号パンフレット
【特許文献7】特開2002−76607号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
しかしながら、上記特許文献2に記載された方法では、一方の電極側における導電粒子密度が高くなり、近年の著しい高分解能化の要求には対応できなくなっている。また、一方の電極側における導電粒子密度が高くなることにより、電極と回路接続用接着剤との界面の接着力が低下し、界面剥離や接続信頼性の悪化が生じやすくなる。
【0010】
また、上記特許文献3〜6に記載された回路接続用接着剤では、回路部材同士の接続時における電極上からの導電粒子の流出を抑制する方法が開示されているが、高分解能化や十分な長期接続信頼性を備えるためには未だ改善の余地がある。
【0011】
更に、上記特許文献7に記載された回路接続用接着剤では、ドット状の微細電極間の接続が可能となるものの、接着剤の製法が面倒であると共に、電極間の接続を行う際に導電粒子の密集領域と電極との正確な位置合わせが必要であり、作業性に劣るという問題がある。
【0012】
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、高分解能化が可能であり、長期接続信頼性に優れると共に、作業性に優れた回路接続用接着フィルム、これを用いた回路部材の接続構造及び回路部材の接続方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【0013】
上記目的を達成するために、本発明は、第一の基板の主面上に第一の回路電極が形成された第一の回路部材と、第二の基板の主面上に第二の回路電極が形成された第二の回路部材とを、第一の回路電極及び第二の回路電極を対向配置された状態で接続するための回路接続用接着フィルムであって、導電粒子及び接着剤を含有する導電性接着剤層と、導電性接着剤の片面に形成された絶縁性の第一の絶縁性接着剤層と、導電性接着剤の第一の絶縁性接着剤層が形成された面とは反対側の面に形成された絶縁性の第二の絶縁性接着剤層と、を少なくとも含有し、導電粒子及び接着剤を含有する導電性接着剤層の厚みが導電粒径の2倍以下であり、かつ導電性接着剤層の40℃での貯蔵弾性率が0.1〜1.5GPaである回路接続用接着フィルムを提供する。
【0014】
本発明に係る回路接続用接着フィルムでは、導電性接着剤層の厚みが導電粒子の平均粒径の2倍以下であり、かつ導電性接着剤層の40℃での貯蔵弾性率が0.1〜1.5GPaであることにより、対向する回路電極間において、十分な数の導電粒子を確実に捕捉することができ、微小な回路電極に対しても、隣接する回路電極間の絶縁性と、対向する回路電極間の導電性とを十分に確保することができる。そして、上記の導電性接着剤層の両面に絶縁性接着剤層を形成することにより、十分な導電性を維持しつつ、絶縁性接着剤層が隣接する回路電極間に配置され、対向する回路電極間の絶縁性を更に高めることができる。このため、本発明に係る回路接続用接着フィルムは、隣接する回路電極間の絶縁性と、対向する回路電極間の導電性との両立が高度に達成されることとなり、高分解能化が可能であると共に、長期接続信頼性に優れるという効果が奏される。また、本発明に係る回路接続用接着フィルムは、導電粒子と電極との正確な位置合わせが容易なことから、回路部材同士の接続時の作業性にも優れている。
【0015】
また、回路接続用接着フィルムは、接着剤が熱又は光によって硬化する硬化性樹脂を含有し、導電性接着剤層がフィルム形成性高分子を更に含有し、第一の絶縁性接着剤層及び第二の絶縁性接着剤層の40℃での貯蔵弾性率がそれぞれ0.1GPa未満であり、第一の絶縁性接着剤層及び第二の絶縁性接着剤層のうちの少なくとも一方の層の厚みが0.1〜5.0μmであることが好ましい。上記のような構成にすることにより、導電性接着剤層のフィルム形成性を良好なものとすることができると共に、導電粒子を均一に分散した状態で保持することができる。そして、かかる回路接続用接着フィルムは、導電粒子と回路電極との正確な位置合わせが容易なことから作業性に優れ、接続部に気泡を含み難いことから長期接続信頼性に優れている。また、十分な数の導電粒子を確実に捕捉することができ、微小な回路電極に対しても、隣接する回路電極間の絶縁性と、対向する回路電極間の導電性とを更に高めることができる。
【0016】
また、導電性接着剤層は、示差走査熱分析において発熱量25〜130J/gを与えるものであり、かつ該発熱量に基づく硬化反応の反応率20〜100%を与えるものであることが好ましい。上記のようにすることにより、導電性接着剤層の貯蔵弾性率を容易に所望の範囲とすることができる。これにより、十分な数の導電粒子を確実に捕捉することができ、微小な回路電極に対しても、隣接する回路電極間の絶縁性と、対向する回路電極間の導電性とを更に高めることができる。
【0017】
また、本発明は、第一の基板の主面上に第一の回路電極が形成された第一の回材部材と、第二の基板の主面上に第二の回路電極が形成された第二の回路部材と、第一の回路部材及び第二の回路部材の間に配置され、上記本発明に係る回路接続用接着フィルムの硬化物からなる回路接続部材と、を備え、回路接続部材によって、第一の回路電極と第二の回路電極とが対向配置された状態で電気的に接続されている、回路部材の接続構造を提供する。かかる回路部材の接続構造は、回路接続部材が本発明に係る回路接続用接着フィルムの硬化物からなることから、電極上からの導電粒子の流出が少なく、十分な数の導電粒子を確実に捕捉することができ、隣接する回路電極間の絶縁性と、対向する回路電極間の導電性とを十分に確保することができる。このため、高分解能化が可能であると共に、優れた長期接続信頼性を達成することができる。
【0018】
また、上記回路部材の接続構造は、第一の回路電極及び第二の回路電極のうち少なくとも一方の回路電極高さが3.0μm以下であり、第一の絶縁性接着剤層及び第二の絶縁性接着剤層のうちの少なくとも一方の層の厚みが0.1〜5.0μmであり、回路電極の高さが3.0μm以下である回路電極側に、層の厚みが0.1〜5.0μmである絶縁性接着剤層が配置されていることが好ましい。かかる回路部材の接続構造は、微小な回路電極に対して、隣接する回路電極間の絶縁性と、対向する回路電極間の導電性とを更に高めることができるので、近年の著しい高分解能化の要求を高水準で達成することができる。
【0019】
また、本発明は、第一の基板の主面上に第一の回路電極が形成された第一の回路部材と、第二の基板の主面上に第二の回路電極が形成された第二の回路部材と、第一の回路部材及び第二の回路部材の間に配置され、上記本発明に係る回路接続用接着フィルムと、を第一の回路電極と第二の回路電極とが対向配置された状態で加熱及び加圧して、第一の回路電極と第二の回路電極とを電気的に接続する、回路部材の接続方法を提供する。かかる回路部材の接続方法によれば、本発明に係る回路接続用接着フィルムを用いることにより、電極上からの導電粒子の流出を抑制して十分な数の導電粒子を確実に捕捉することができ、隣接する回路電極間の絶縁性と、対向する回路電極間の導電性とを十分に確保することができる。このため、高分解能化が可能であると共に、長期接続信頼性に優れた回路部材の接続構造を形成することができる。
【0020】
更に、上記回路部材の接続方法は、第一の回路電極及び第二の回路電極のうち少なくとも一方の回路電極高さが3.0μm以下であり、第一の絶縁性接着剤層及び第二の絶縁性接着剤層のうちの少なくとも一方の層の厚みが0.1〜5.0μmであり、回路電極の高さが3.0μm以下である回路電極側に、層の厚みが0.1〜5.0μmである絶縁性接着剤層を配置して加熱及び加圧することにより、第一の回路電極と第二の回路電極とが電気的に接続されるように第一の回路部材と第二の回路部材とを接続することが好ましい。かかる回路部材の接続方法によれば、微小な回路電極に対して、隣接する回路電極間の絶縁性と、対向する回路電極間の導電性とを更に高めることができるので、近年の著しい高分解能化の要求を高水準で達成することができる回路部材の接続構造を形成することができる。
【発明の効果】
【0021】
本発明によれば、対向する回路電極間において十分な数の導電粒子を確実に捕捉することができ、隣接する回路電極間の絶縁性と、対向する回路電極間の導電性とを十分に確保することができるため、高分解能化が可能であり、長期接続信頼性に優れると共に、導電粒子と回路電極との正確な位置合わせが容易なことから作業性に優れた回路接続用接着フィルム、これを用いた回路部材の接続構造及び回路部材の接続方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0022】
以下、図面を参照しながら発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。なお、図面中、同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。また図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。
【0023】
図1は、本発明に係る回路接続用接着フィルム(異方導電性接着フィルム)の好適な一実施形態を示す模式断面図である。図1に示す回路接続用接着フィルム100は、導電粒子1及び接着剤2を含む導電性接着剤層3と、導電性接着剤層3の両面に形成された絶縁性の絶縁性接着剤層4,5(第一及び第二の絶縁性接着剤層)とを備える。なお、図1には図示していないが、回路接続用接着フィルム100の表面には、作業性向上やごみ付着防止のために、剥離可能な剥離性基材(支持フィルム)が存在していても良い。
【0024】
以下、図1に示した回路接続用接着フィルム100を用い、その回路接続用接着フィルム100を構成する各層について詳細に説明する。
【0025】
導電性接着剤層3は、上述のように導電粒子1と接着剤2とを含有してなる層であり、回路電極を有する回路部材同士の接続時に、対向する回路電極同士を結ぶ方向に導電性を示し、その対向する回路電極同士のみを電気的に接続することが可能な異方導電性を有する層である。
【0026】
ここで、接着剤2は、熱や光により硬化する反応性樹脂(硬化性樹脂)を含むことが好ましい。硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂と、イミダゾール系、ヒドラジド系、三フッ化ホウ素−アミン錯体、スルホニウム塩、アミンイミド、ポリアミンの塩、ジシアンジアミド等の潜在性硬化剤との混合物、又は、ラジカル反応性樹脂と有機過酸化物との混合物等が用いられる。
【0027】
上記エポキシ樹脂としては、エピクロルヒドリンとビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールAD等から誘導されるビスフェノール型エポキシ樹脂、エピクロルヒドリンとフェノールノボラックやクレゾールノボラックから誘導されるエポキシノボラック樹脂、ナフタレン環を含んだ骨格を有するナフタレン系エポキシ樹脂、グリシジルアミン、グリシジルエーテル、ビフェニル、脂環式等の1分子内に2個以上のグリシジル基を有する各種のエポキシ化合物等を単独に又は2種以上を混合して用いることが可能である。
【0028】
これらのエポキシ樹脂は、不純物イオン(Na、Cl等)や加水分解性塩素等の含有量を300ppm以下に低減した高純度品を用いることが、エレクトロンマイグレーション防止の観点から好ましい。
【0029】
導電粒子1は、回路接続用接着フィルム100により接続するチップのバンプや基板電極等の高さばらつきを吸収し、異方導電性を積極的に付与する目的で、導電性接着剤層3に混入・分散されている。
【0030】
導電粒子1は、例えばAu、Ag、Ni、Cu、はんだ等の金属を含む導電性を有する粒子であり、ポリスチレン等の高分子からなる球状の核材の表面に、Au、Ag、Ni、Cu、はんだ等の金属からなる導電層を形成してなる粒子であることが好ましい。また、導電粒子1は、導電層の外周側にAu、はんだ等の表面層を更に形成してなるものであってもよい。
【0031】
導電粒子1の平均粒径は、回路接続用接着フィルム100により接続する回路部材の電極の最小の間隔よりも小さいことが必要であり、かつ、回路電極の高さのばらつきがある場合、その高さのばらつきよりも大きいことが好ましい。導電粒子1の平均粒径は、1〜10μmであることが好ましく、2〜5μmであることがより好ましい。平均粒径が1μm未満であると、回路電極の高さのばらつきに対応できずに回路電極間の導電性が低下しやすい傾向があり、10μmを超えると、隣接する回路電極間の絶縁性が低下しやすい傾向がある。
【0032】
なお、本発明において「平均粒径」は以下のようにして測定される値を意味するものである。すなわち、任意に選択した導電粒子1の一次粒子を走査型電子顕微鏡(SEM、(株)日立製作所社製、商品名:S−800)で観察(倍率:5000倍)し、その最大径及び最小径を測定する。この最大径及び最小径の積の平方根をその粒子の一次粒径とする。そして、任意に選択した導電粒子50個について上記のようにして一次粒径を測定し、その平均値を平均粒径とする。
【0033】
導電性接着剤層3は、回路部材同士が接続された状態において、厚みが導電粒子1の平均粒径の2倍以下であり、かつ40℃での弾性率が0.1〜1.5GPaの範囲内であることが必要とされる。導電性接着剤層3の厚みが、平均粒径の2倍以下であり、かつ40℃での貯蔵弾性率が0.1〜1.5GPaであると、接続時の加圧により導電粒子が接着剤と共に隣接する回路電極間に流出することを低減することができ、それによって十分な数の導電粒子を確実に捕捉することができ、微小な回路電極に対しても、隣接する回路電極間の絶縁性と、対向する回路電極間の導電性とを十分に確保することができる。なお、導電性接着剤層3の貯蔵弾性率は、例えば、粘弾性測定装置(レオメトリックス社製、商品名:RSAII、昇温速度:10℃/分、周波数:1Hz)で測定することができる。
【0034】
導電性接着剤層3の厚みが平均粒径の2倍を超える、又は、導電性接着剤層3の40℃での貯蔵弾性率が0.1GPa未満であると、接続時の加圧により導電粒子が接着剤と共に隣接する回路電極間に流出する数が増え、それによって捕捉することができる導電粒子の数が十分でなくなる傾向にある。また、1.5GPaを超えると、対向する回路電極間の導電性を十分に確保できない傾向がある。
【0035】
導電性接着剤層3は、DSCにおいて硬化反応に基づく発熱量25〜130J/gを与えるものであることが好ましい。この発熱量は、例えば、DSCとしてTA Instrument社製の商品名:DSC1000を用いて、昇温速度10℃/分で25℃〜200℃の温度範囲で測定することにより、以下のように算出される。
【0036】
導電性接着剤層3の硬化反応は発熱反応であり、DSCを用いて一定の昇温速度で試料を昇温していくと、試料が反応し熱量が発生する。その発熱量をチャートに出力し、ベースライン(測定開始点を通り、温度軸(横軸)に略平行な直線)を基準として発熱曲線とベースラインとで囲まれた面積を求め、これを発熱量とする。発熱量が130J/gを超えると、接着剤の硬化収縮力及び貯蔵弾性率の増大等によって内部応力が増大し、回路同士を接続した際、回路基板が反り、接続信頼性の低下や電子部品の特性低下を引き起こす問題を生じる。また、発熱量が25J/gを下回ると、接着剤の硬化性が不充分であり、接着性及び接続信頼性の低下を引き起こすという問題を生じる。
【0037】
また、導電性接着剤層3は、DSCにおいて25〜130J/gとして与えられた上述の発熱量に基づいて硬化反応の反応率20〜100%を与えるもの、すなわち硬化反応の20〜100%が終了しているものであることが好ましい。この導電性接着剤層3の反応率は、例えば以下のように算出することができる。
【0038】
まず、導電性接着剤層3の発熱量をDSCを用いて求める。次に、導電性接着剤層3と同様の導電性接着剤層形成用塗布液を用いて硬化剤の活性温度以下の条件で熱風乾燥し作製した導電性接着剤層3iの発熱量をDSCを用いて求める。これらの発熱量から反応率は次式より求められる。
反応率=(導電性接着剤層3iの発熱量−導電性接着剤層3の発熱量)/導電性接着剤層3iの発熱量×100
【0039】
導電性接着剤層3における導電粒子1の含有量は、導電性接着剤層3中の固形分の全体積を基準として、0.1〜40体積%であることが好ましく、0.2〜30体積%であることがより好ましい。この含有率が0.1体積%未満であると、対向する回路電極上の導電粒子の数が減少することから接触点数が不足し、回路電極間での導電性が低下しやすい傾向があり、40体積%を超えると、粒子表面積の著しい増加により導電粒子が2次凝集を起こして連結しやすく、隣接する回路電極間の絶縁性が低下しやすい傾向がある。
【0040】
回路接続用接着フィルム100を構成する絶縁性接着剤層4,5は、絶縁性を有する層である。絶縁性接着剤層4,5は、回路部材における隣接する回路電極間に配置された際に、その隣接する回路電極間の絶縁性を十分に確保する(好ましくは、隣接する回路電極間の絶縁抵抗値を1×10Ω以上とする)ことが可能なものであれば、その組成は特に制限はないが、例えば、上述の導電性接着剤層3から導電粒子1を除いた組成と同様の組成とすることができる。
【0041】
絶縁性接着剤層4,5のうちの少なくとも一方の厚みは、導電性接着剤層3を介して接続された状態において、0.1〜5.0μmであることが好ましく、1.0〜4.0μmであることがより好ましい。この厚みが0.1μm未満であると、回路部材における隣接する回路電極間に絶縁性接着剤層が流入する際に、その隣接する回路電極間の絶縁性を十分に確保できず、5.0μmを超えると、電極上からの導電粒子の流出が多くなり、隣接する回路電極間の絶縁性と、対向する回路電極間の導電性とを十分に確保できない。
【0042】
また、絶縁性接着剤層4,5のうちの少なくとも一方の厚みは、第一の基板の主面上に形成された第一の回路電極厚みと、第二の基板の主面上に形成された第二の回路電極厚みとの総和以下であることが好ましい。回路電極の厚みが第一の回路電極の厚みと第二の回路電極の厚みとの総和よりも大きいと、電極上からの導電粒子の流出が多くなり、隣接する電極間の絶縁性と、対向する回路電極間の導電性とを十分に確保しにくくなる傾向がある。
【0043】
また、回路接続用接着フィルム100において、絶縁性接着剤層4,5の40℃での貯蔵弾性率は、導電性接着剤層3よりも低いことが好ましく、0.1GPa未満であることがより好ましい。絶縁性接着剤層4,5の40℃での貯蔵弾性率が0.1GPa以上となると、電極上からの導電粒子の流出が多くなり、隣接する回路電極間の絶縁性と、対向する回路電極間の導電性とを十分に確保しにくくなる傾向がある。
【0044】
導電性接着剤層3及び絶縁性接着剤層4,5には、そのフィルム形成性をより良好なものとする観点から、フィルム形成性高分子を配合することもできる。フィルム形成性高分子としては、フェノキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂等の熱可塑性樹脂が挙げられる。これらのフィルム形成性高分子は、硬化性樹脂の硬化時の応力緩和に効果がある。特に、フィルム形成性高分子が、水酸基等の官能基を有する場合、接着性が向上するためより好ましい。
【0045】
また、導電性接着剤層3及び絶縁性接着剤層4,5には、更に無機充填材やゴム粒子を混入・分散することができる。これらは、導電粒子1と共に導電性接着剤層3に混入・分散することができ、導電粒子1が使用されない絶縁性接着剤層4,5に混入・分散することもできるが、特に導電粒子1を使用する導電性接着剤層3に混入・分散することが好ましい。これら無機充填材やゴム粒子を導電性接着剤層3に添加することにより、導電性接着剤層3の40℃での貯蔵弾性率を容易に所望の範囲とすることができる。
【0046】
無機充填材としては、特に制限はないが、例えば、溶融シリカ、結晶質シリカ、ケイ酸カルシウム、アルミナ、炭酸カルシウム等の粉体が挙げられる。無機充填材の平均粒径は、接続部での導通不良を防止する観点から、3μm以下であることが好ましい。
【0047】
無機充填材の配合量は、導電性接着剤層3及び絶縁性接着剤層4,5のいずれにおいても、接着剤2の配合量100質量部に対して5〜100質量部であることが好ましい。
【0048】
ゴム粒子としては、ガラス転移温度が25℃以下のゴム粒子であれば特に制限はないが、例えば、ブタジエンゴム、アクリルゴム、スチレン−ブタジエン−スチレンゴム、ニトリル−ブタジエンゴム、シリコーンゴム等を用いることができる。
【0049】
ゴム粒子としては、平均粒径が0.1〜10μmのものを用いることが好ましく、平均粒径以下の粒子が粒径分布の80%以上を占めるゴム粒子がより好ましい。ゴム粒子の平均粒径は、0.1〜5μmであることが更に好ましい。またゴム粒子の表面をシランカップリング剤で処理した場合、硬化性樹脂に対する分散性が向上するためより好ましい。
【0050】
ゴム粒子の中でシリコーンゴム粒子は、耐溶剤性に優れる他、分散性にも優れるため効果的なゴム粒子として用いることができる。なお、シリコーンゴム粒子は、シラン化合物やメチルトリアルコキシシラン及び/又はその部分加水分解縮合物を、苛性ソーダ、アンモニア等の塩基性物質によりpH9以上に調整したアルコール水溶液に添加し、加水分解、重縮合させる方法や、オルガノシロキサンの共重合等で得ることができる。
【0051】
また、分子末端又は分子内側鎖に水酸基、エポキシ基、ケチミン、カルボキシル基、メルカプト基等の官能基を含有したシリコーンゴム粒子は、硬化性樹脂への分散性が向上するため好ましい。
【0052】
ゴム粒子の配合量は、導電性接着剤層3及び絶縁性接着剤層4,5のいずれにおいても、接着剤2の配合量100質量部に対して5〜50質量部であることが好ましい。
【0053】
導電性接着剤層3及び絶縁性接着剤層4,5の形成は、少なくとも上記接着剤2を含み、導電性接着剤層3については更に導電粒子1を含む接着剤組成物を有機溶剤に溶解又は分散することで液状化して塗布液を調整し、この塗布液を剥離性基材(支持フィルム)上に塗布して、硬化剤の活性温度以下で溶剤を除去することにより行うことができる。
【0054】
このとき用いる溶剤は、芳香族炭化水素系溶剤と含酸素系溶剤との混合溶剤が、材料の溶解性を向上させる観点から好ましい。また、剥離性基材としては、離型性を有するように表面処理されたPETフィルム等が好適に用いられる。
【0055】
また、導電性接着剤層3の形成については、塗布液を調整後、この塗布液を剥離性基材(支持フィルム)上に塗布して、硬化剤の活性温度以上の条件で溶剤を除去することにより行うこともできる。このとき形成される導電性接着剤層3は、上述のようにDSCにおいて発熱量25〜130J/gを与えるものであり、かつ該発熱量に基づく硬化反応の反応率20〜100%を与えるものであることが好ましい。
【0056】
なお、図示しないが、絶縁性接着剤層4,5の外側に更に導電性接着剤層又は絶縁性接着剤層を設けることもできる。
【0057】
そして、回路接続用接着フィルム100の製法としては、例えば、上記のようにして形成した導電性接着剤層3及び絶縁性接着剤層4,5をラミネートする方法や、各層を順次塗工する方法等の公知の方法が採用することができる。
【0058】
次に、本発明に係る回路接続用接着フィルム100を用いた回路部材の接続構造について説明する。
【0059】
図2は、本発明に係る回路部材の接続構造の好適な一実施形態を示す模式断面図である。図2に示す回路部材の接続構造200は、第一の基板11及びその主面上に形成された第一の回路電極12を有する第一の回路部材10と、第二の基板21及びその主面上に形成された第二の回路電極22を有する第二の回路部材20とが、上記本発明の回路接続用接着フィルム100が硬化した硬化物からなり第一及び第二の回路部材10,20の間に形成された回路接続部材100aによって接続されたものである。回路部材の接続構造200においては、第一の回路電極12と第二の回路電極22とが対向配置された状態で電気的に接続されている。
【0060】
回路接続部材100aは、本発明に係る回路接続用接着フィルム100が硬化した硬化物からなるものであり、上述した接着剤2の硬化物2a及びこれに分散している導電粒子1を含む導電性接着剤層3の硬化物3aと、その両面に形成された絶縁性接着剤層4,5の硬化物4a,5aとから構成されている。そして、第一の回路電極12と第二の回路電極22とは、導電粒子1を介して電気的に接続されている。
【0061】
また、絶縁性接着剤層4,5の硬化物4a,5aは、それぞれ第一及び第二の回路電極12,22の周囲の少なくとも第一及び第二の基板11,21側を覆うように形成されている。これは、第一及び第二の回路部材10,20の接続時に、絶縁性接着剤層4,5が第一及び第二の回路電極12,22上(互いに対向している面上)から、その周囲に流出するためである。
【0062】
第一の回路電極12の高さh1及び第二の回路電極22の高さh2のうちの少なくとも一方は、3.0μm以下であることが好ましい。また、絶縁性接着剤層4,5のうちの少なくとも一方の厚みが0.1〜5.0μmである場合は、厚みが0.1〜5.0μmである当該絶縁性接着剤層が、回路電極の高さが3.0μm以下である回路電極側に配置されていることが好ましい。
【0063】
第一及び第二の回路部材10,20としては、電気的接続を必要とする電極が形成されているものであれば特に制限はない。具体的には、液晶ディスプレイに用いられているITO等で電極が形成されているガラス又はプラスチック基板、プリント配線板、セラミック配線板、フレキシブル配線板、半導体シリコンチップ等が挙げられ、これらは必要に応じて組み合わせて使用される。このように、本実施形態では、プリント配線板や、ポリイミド等の有機物からなる材質をはじめ、銅、アルミニウム等の金属やITO(indium tin oxide)、窒化ケイ素(SiN)、二酸化ケイ素(SiO)等の無機材質のように多種多様な表面状態を有する回路部材を用いることができる。
【0064】
回路部材の接続構造200は、第一の基板11の主面上に第一の回路電極12が形成された第一の回路部材10と、第二の基板21の主面上に第二の回路電極22が形成された第二の回路部材20と、第一の回路部材10及び第二の回路部材20の間に配置され、本発明に係る回路接続用接着フィルム100と、を第一の回路電極12と第二の回路電極22とが対向配置された状態で加熱及び加圧して、第一の回路電極12と第二の回路電極22とを電気的に接続する方法によって得られる。
【0065】
この方法においては、剥離性基材上に形成されている回路接続用接着フィルム100を第二の回路部材20上に貼り合わせた状態で加熱及び加圧して回路接続用接着フィルム100を仮圧着し、剥離性基材を剥離してから、回路電極を位置合わせしながら第一の回路部材10を載せた後、加熱及び加圧して、第二の回路部材20、回路接続用接着フィルム100及び第一の回路部材10がこの順に積層された積層体を準備することができる。
【0066】
上記積層体を加熱及び加圧する条件は、回路接続用接着フィルム中の接着剤の硬化性等に応じて、回路接続用接着フィルムが硬化して十分な接着強度が得られるように、適宜調整される。
【実施例】
【0067】
以下、実施例及び比較例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に制限するものではない。
【0068】
(実施例1)
フェノキシ樹脂(ユニオンカーバイド社製、商品名:PKHC)32質量部、ビスフェノールA型エポキシ樹脂中に平均粒径0.2μmのアクリル粒子が20質量%分散されたアクリル粒子含有樹脂(日本触媒社製、商品名:BPA328)10質量部、ビスフェノールA型固形エポキシ樹脂(油化シェルエポキシ社製、商品名:YL980)20質量部、イミダゾール系硬化剤(旭化成工業社製、商品名:ノバキュアHX−3941)35質量部及びシランカップリング剤(日本ユニカー社製、商品名:A187)3質量部を溶剤であるトルエンに溶解し、固形分50質量%の絶縁性接着剤層形成用塗布液を得た。
【0069】
次いで、この塗布液を、片面(塗布液を塗布する面)に離型処理(中剥離処理)が施された厚み50μmのPETフィルムに塗工装置((株)康井精機社製、商品名:精密塗工機)を用いて塗布し、70℃で10分間熱風乾燥することにより、PETフィルム上に厚み15μmの絶縁性接着剤層(a)を形成した。この絶縁性接着剤層(a)の貯蔵弾性率を、粘弾性測定装置(レオメトリックス社製、商品名:RSAII)を用いて昇温速度10℃/分、周波数:1Hzで測定したところ、40℃における貯蔵弾性率は、0.05GPaであった。
【0070】
更に、上記絶縁性接着剤層形成用塗布液を、片面(塗布液を塗布する面)に離型処理(軽剥離処理)が施された厚み25μmのPETフィルムに塗工装置を用いて塗布し、70℃で10分間熱風乾燥することにより、PETフィルム上に厚み2μmの絶縁性接着剤層(b)を形成した。この絶縁性接着剤層(b)の貯蔵弾性率を、粘弾性測定装置を用いて昇温速度10℃/分、周波数:1Hzで測定したところ、40℃における貯蔵弾性率は、0.05GPaであった。
【0071】
次に、フェノキシ樹脂(ユニオンカーバイド社製、商品名:PKHC)60質量部、ビスフェノールA型エポキシ樹脂中に平均粒径0.2μmのアクリル粒子が20質量%分散されたアクリル粒子含有樹脂(日本触媒社製、商品名:BPA328)12質量部、イミダゾール系硬化剤(旭化成工業社製、商品名:ノバキュアHX−3941)16質量部、シランカップリング剤(日本ユニカー社製、商品名:A187)2質量部及びシリコーンゴム(東レダウコーニング社製、商品名:EP2100)10質量部を溶剤であるトルエンに溶解し、固形分50質量%の接着剤溶液を調整した。
【0072】
この接着剤溶液100質量部に、ポリスチレン系核体(直径:2.8μm)の表面にNi層とその外側のAu層とを形成した導電粒子(平均粒径:3μm)35質量部を分散して導電性接着剤層形成用塗布液を得た。
【0073】
この塗布液を、片面(塗布液を塗布する面)に離型処理(軽剥離処理)が施された厚み50μmのPETフィルムに塗工装置((株)康井精機社製、商品名:精密塗工機)を用いて塗布し、70℃で10分間熱風乾燥して、PETフィルム上に厚み6μmの導電性接着剤層(c)を形成した。この導電性接着剤層(c)の発熱量をDSC(TAInstrument社製の商品名:DSC1000)を用いて昇温速度10℃/分で25℃〜200℃まで測定したところ、発熱量は、80J/gであった。
【0074】
この導電性接着剤層(c)の貯蔵弾性率を、粘弾性測定装置を用いて昇温速度10℃/分、周波数:1Hzで測定したところ、40℃における貯蔵弾性率は、0.1GPaであった。
【0075】
上記で得られた絶縁性接着剤層(a)と導電性接着剤層(c)とを、50℃で加熱しながらロールラミネータでラミネートして積層フィルムを得た。次いで、得られた積層フィルムの導電性接着剤層(c)側に、導電性接着剤層(c)上のPETフィルムを剥離した後、上記で得られた絶縁性接着剤層(b)を、50℃で加熱しながらロールラミネータでラミネートして、絶縁性接着剤層(a)の厚みが15μm、導電性接着剤層(c)の厚みが6μm及び絶縁性接着剤層(b)の厚みが2μmの3層構造の回路接続用接着フィルムを得た。
【0076】
(実施例2)
絶縁性接着剤層(a)の厚みを18μmとし、絶縁性接着剤層(b)の厚みを2μmとし、更に導電性接着剤層(c)の厚みを3μmとした以外は実施例1と同様の工程を経て、3層構造の回路接続用接着フィルムを得た。
【0077】
(実施例3)
フェノキシ樹脂(ユニオンカーバイド社製、商品名:PKHC)32質量部、ビスフェールA型エポキシ樹脂中に平均粒径0.2μmのアクリル粒子が20質量%分散されたアクリル粒子含有樹脂(日本触媒社製、商品名:BPA328)10質量部、ビスフェノールA型固形エポキシ樹脂(油化シェルエポキシ社製、商品名:YL980)20質量部、イミダゾール系硬化剤(旭化成工業社製、商品名:ノバキュアHX−3941)35質量部及びシランカップリング剤(日本ユニカー社製、商品名:A187)3質量部を溶剤であるトルエンに溶解し、固形分50質量%の絶縁性接着剤層形成用塗布液を得た。
【0078】
次いで、この塗布液を、片面(塗布液を塗布する面)に離型処理が施された厚み50μmのPETフィルムに塗工装置を用いて塗布し、70℃で10分間熱風乾燥することにより、PETフィルム上に厚み18μmの絶縁性接着剤層(a)を形成した。この絶縁性接着剤層(a)の貯蔵弾性率を、粘弾性測定装置を用いて昇温速度10℃/分、周波数:1Hzで測定したところ、40℃における貯蔵弾性率は、0.05GPaであった。
【0079】
更に、上記絶縁性接着剤層形成用塗布液を、片面(塗布液を塗布する面)に離型処理が施された厚み25μmのPETフィルムに塗工装置を用いて塗布し、70℃で10分間熱風乾燥して、PETフィルム上に厚み2μmの絶縁性接着剤層(b)を形成した。この絶縁性接着剤層(b)の貯蔵弾性率を粘弾性測定装置を用いて昇温速度10℃/分、周波数:1Hzで測定したところ、40℃における貯蔵弾性率は、0.05GPaであった。
【0080】
次に、フェノキシ樹脂(ユニオンカーバイド社製、商品名:PKHC)60質量部、ビスフェノールA型エポキシ樹脂中に平均粒径0.2μmのアクリル粒子が20質量%分散されたアクリル粒子含有樹脂(日本触媒社製、商品名:BPA328)12質量部、イミダゾール系硬化剤(旭化成工業社製、商品名:ノバキュアHX−3941)16質量部、シランカップリング剤(日本ユニカー社製 A187)2質量部及びシリコーンゴム(東レダウコーニング社製、商品名:EP2100)10質量部を溶剤であるトルエンに溶解し、固形分50質量%の接着剤溶液を調整した。
【0081】
この接着剤溶液100質量部に、ポリスチレン系核体(直径:2.8μm)の表面に、Ni層とその外周側にAu層とを形成した導電粒子(平均粒径:3μm)35質量部を分散して導電性接着剤層形成用塗布液を得た。
【0082】
この塗布液を、片面(塗布液を塗布する面)に離型処理が施された厚み50μmのPETフィルムに塗工装置を用いて塗布し、70℃で10分間熱風乾燥することにより、PETフィルム上に厚み3μmの導電性接着剤層(c)を形成した。この導電性接着剤層(c)の発熱量をDSCを用いて昇温速度10℃/分で25℃〜200℃まで測定したところ、発熱量は、80J/gであった。
【0083】
上記で得られた導電性接着剤層(c)を100℃で30分間熱風乾燥することにより、硬化反応の30%が終了した導電性接着剤層(c)とした。この導電性接着剤層(c)の貯蔵弾性率を、粘弾性測定装置を用いて昇温速度10℃/分、周波数:1Hzで測定したところ、40℃における貯蔵弾性率は、0.5GPaであった。
【0084】
上記で得られた絶縁性接着剤層(a)と導電性接着剤層(c)とを、50℃で加熱しながらロールラミネータでラミネートして積層フィルムを得た。次いで、得られた積層フィルムの導電性接着剤層(c)側に、導電性接着剤層(c)上のPETフィルムを剥離した後、上記で得られた絶縁性接着剤層(b)を、50℃で加熱しながらロールラミネータでラミネートして、絶縁性接着剤層(a)の厚みが18μm、導電性接着剤層(c)の厚みが3μm及び絶縁性接着剤層(b)の厚みが2μmの3層構造の回路接続用接着フィルムを得た。
【0085】
(実施例4)
フェノキシ樹脂(ユニオンカーバイド社製、商品名:PKHC)32質量部、ビスフェノールA型エポキシ樹脂中に平均粒径0.2μmのアクリル粒子が20質量%分散されたアクリル粒子含有樹脂(日本触媒社製、商品名:BPA328)10質量部、ビスフェノールA型固形エポキシ樹脂(油化シェルエポキシ社製、商品名:YL980)20質量部、イミダゾール系硬化剤(旭化成工業社製、商品名:ノバキュアHX−3941)35質量部及びシランカップリング剤(日本ユニカー社製、商品名:A187)3質量部を溶剤であるトルエンに溶解し、固形分50質量%の絶縁性接着剤層形成用塗布液を得た。
【0086】
次いで、この塗布液を、片面(塗布液を塗布する面)に離型処理が施された厚み50μmのPETフィルムに塗工装置を用いて塗布し、70℃で10分間熱風乾燥することにより、PETフィルム上に厚み18μmの絶縁性接着剤層(a)を形成した。この絶縁性接着剤層(a)の貯蔵弾性率を、粘弾性測定装置を用いて昇温速度10℃/分、周波数:1Hzで測定したところ、40℃における貯蔵弾性率は、0.05GPaであった。
【0087】
更に、上記絶縁性接着剤層形成用塗布液を、片面(塗布液を塗布する面)に離型処理が施された厚み25μmのPETフィルムに塗工装置を用いて塗布し、70℃で10分間熱風乾燥して、PETフィルム上に厚み2μmの絶縁性接着剤層(b)を形成した。この絶縁性接着剤層(b)の貯蔵弾性率を、粘弾性測定装置を用いて昇温速度10℃/分、周波数:1Hzで測定したところ、40℃における貯蔵弾性率は、0.05GPaであった。
【0088】
次に、フェノキシ樹脂(ユニオンカーバイド社製、商品名:PKHC)60質量部、ビスフェノールA型エポキシ樹脂中に平均粒径0.2μmのアクリル粒子が20質量%分散されたアクリル粒子含有樹脂(日本触媒社製、商品名:BPA328)12質量部、イミダゾール系硬化剤(旭化成工業社製、商品名:ノバキュアHX−3941)16質量部、シランカップリング剤(日本ユニカー社製、商品名:A187)2質量部及びシリコーンゴム(東レダウコーニング社製、商品名:EP2100)10質量部を溶剤であるトルエンに溶解し、固形分50質量%の接着剤溶液を調整した。
【0089】
この接着剤溶液100質量部に、ポリスチレン系核体(直径:2.8μm)の表面に、Ni層とその外周側にAu層とを形成した導電粒子(平均粒径:3μm)35質量部を分散して導電性接着剤層形成用塗布液を得た。
【0090】
この塗布液を、片面(塗布液を塗布する面)に離型処理が施された厚み50μmのPETフィルムに塗工装置を用いて塗布し、70℃で10分間熱風乾燥することにより、PETフィルム上に厚み3μmの導電性接着剤層(c)を形成した。この導電性接着剤層(c)の発熱量を、DSCを用いて昇温速度10℃/分で25℃〜200℃まで測定したところ、発熱量は、80J/gであった。
【0091】
上記で得られた導電性接着剤層(c)を150℃で30分間熱風乾燥することにより、硬化反応の100%が終了した導電性接着剤層(c)とした。この導電性接着剤層(c)の貯蔵弾性率を、粘弾性測定装置を用いて昇温速度10℃/分、周波数:1Hzで測定したところ、40℃における貯蔵弾性率は、1.4GPaであった。
【0092】
上記で得られた絶縁性接着剤層(a)と導電性接着剤層(c)とを、50℃で加熱しながらロールラミネータでラミネートして積層フィルムを得た。次いで、得られた積層フィルムの導電性接着剤層(c)側に、導電性接着剤層(c)上のPETフィルムを剥離した後、上記で得られた絶縁性接着剤層(b)を、50℃で加熱しながらロールラミネータでラミネートして、絶縁性接着剤層(a)の厚みが18μm、導電性接着剤層(c)の厚みが3μm及び絶縁性接着剤層(b)の厚みが2μmの3層構造の回路接続用接着フィルムを得た。
【0093】
(比較例1)
絶縁性接着剤層(a)の厚みを13μmとし、絶縁性接着剤層(b)の厚みを2μmとし、更に導電性接着剤層(c)の厚みを8μmとした以外は実施例1と同様の工程を経て、3層構造の回路接続用接着フィルムを得た。
【0094】
(比較例2)
絶縁性接着剤層(a)の厚みを13μmとし、絶縁性接着剤層(b)の厚みを2μmとし、更に導電性接着剤層(c)の厚みを8μmとした以外は実施例4と同様の工程を経て、3層構造の回路接続用接着フィルムを得た。
【0095】
(比較例3)
フェノキシ樹脂(ユニオンカーバイド社製、商品名:PKHC)32質量部、ビスフェノールA型エポキシ樹脂中に平均粒径0.2μmのアクリル粒子が20質量%分散されたアクリル粒子含有樹脂(日本触媒社製、商品名:BPA328)10質量部、ビスフェノールA型固形エポキシ樹脂(油化シェルエポキシ社製、商品名:YL980)20質量部、イミダゾール系硬化剤(旭化成工業社製、商品名:ノバキュアHX−3941)35質量部及びシランカップリング剤(日本ユニカー社製、商品名:A187)3質量部を溶剤であるトルエンに溶解し、固形分50質量%の絶縁性接着剤層形成用塗布液を得た。
【0096】
次いで、この塗布液を、片面(塗布液を塗布する面)に離型処理が施された厚み50μmのPETフィルムに塗工装置を用いて塗布し、70℃で10分間熱風乾燥することにより、PETフィルム上に厚み15μmの絶縁性接着剤層(a)を形成した。この絶縁性接着剤層(a)の貯蔵弾性率を、粘弾性測定装置を用いて昇温速度10℃/分、周波数:1Hzで測定したところ、40℃における貯蔵弾性率は、0.05GPaであった。
【0097】
更に、上記絶縁性接着剤層形成用塗布液を、片面(塗布液を塗布する面)に離型処理が施された厚み25μmのPETフィルムに塗工装置を用いて塗布し、70℃で10分間熱風乾燥して、PETフィルム上に厚み2μmの絶縁性接着剤層(b)を形成した。この絶縁性接着剤層(b)の貯蔵弾性率を、粘弾性測定装置を用いて昇温速度10℃/分、周波数:1Hzで測定したところ、40℃における貯蔵弾性率は、0.05GPaであった。
【0098】
次に、フェノキシ樹脂(ユニオンカーバイド社製、商品名:PKHC)32質量部、ビスフェノールA型エポキシ樹脂中に平均粒径0.2μmのアクリル粒子が20質量%分散されたアクリル粒子含有樹脂(日本触媒社製、商品名:BPA328)10質量部、ビスフェノールA型固形エポキシ樹脂(油化シェルエポキシ社製、商品名:YL980)20質量部、イミダゾール系硬化剤(旭化成工業社製、商品名:ノバキュアHX−3941)35質量部及びシランカップリング剤(日本ユニカー社製、商品名:A187)3質量部を溶剤であるトルエンに溶解し、固形分50質量%の接着剤溶液を調整した。
【0099】
この接着剤溶液100質量部に、ポリスチレン系核体(直径:2.8μm)の表面に、Ni層とその外周側にAu層とを形成した導電粒子(平均粒径:3μm)35質量部を分散して導電性接着剤層形成用塗布液を得た。
【0100】
この塗布液を、片面(塗布液を塗布する面)に離型処理が施された厚み50μmのPETフィルムに塗工装置を用いて塗布し、70℃で10分間熱風乾燥することにより、PETフィルム上に厚み6μmの導電性接着剤層(c)を形成した。この導電性接着剤層(c)の発熱量をDSCを用いて昇温速度10℃/分で25℃〜200℃まで測定したところ、発熱量は、180J/gであった。
【0101】
この導電性接着剤層(c)の貯蔵弾性率を、粘弾性測定装置を用いて昇温速度10℃/分、周波数:1Hzで測定したところ、40℃における貯蔵弾性率は、0.05GPaであった。
【0102】
上記で得られた絶縁性接着剤層(a)と導電性接着剤層(c)とを、50℃で加熱しながらロールラミネータでラミネートして積層フィルムを得た。次いで、得られた積層フィルムの導電性接着剤層(c)側に、導電性接着剤層(c)上のPETフィルムを剥離した後、上記で得られた絶縁性接着剤層(b)を、50℃で加熱しながらロールラミネータでラミネートして、絶縁性接着剤層(a)の厚みが15μm、導電性接着剤層(c)の厚みが6μm及び絶縁性接着剤層(b)の厚みが2μmの3層構造の回路接続用接着フィルムを得た。
【0103】
(比較例4)
絶縁性接着剤層(a)の厚みを18μmとし、絶縁性接着剤層(b)の厚みを2μmとし、更に導電性接着剤層(c)の厚みを3μmとした以外は比較例3と同様の工程を経て、3層構造の回路接続用接着フィルムを得た。
【0104】
[粒子捕捉数の測定]
上記実施例及び比較例で作製した回路接続用接着フィルムを用いて、金バンプ(面積:30μm×50μm、バンプ間スペース:12μm、バンプ高さ:15μm、バンプ数:300)付きチップ(1.2mm×19mm、厚み:500μm)とITO回路付きガラス基板(回路厚み:0.15μm、ガラス基板厚み:0.5mm)の接続を、以下に示すように行った。
【0105】
まず、回路接続用接着フィルム(1.5mm×20mm)を、ITO回路付きガラス基板に80℃、0.98MPa(10kgf/cm)の条件で2秒間加熱加圧することで貼り付けた。このとき、3層構造の回路接続用接着フィルムは、絶縁性接着剤層(b)を、当該絶縁性接着剤層(b)上のPETフィルムを剥離した後にガラス基板に貼り付けた。
【0106】
次いで、回路接続用接着フィルムの絶縁性接着剤層(a)上のPETフィルムを剥離し、チップのバンプとITO回路付きガラス基板との位置合わせを行った後、190℃、40g/バンプ、10秒間の条件でチップ上方から加熱、加圧を行い絶縁性接着剤層(a)をチップに貼り付け、回路接続用接着フィルムを介したチップとガラス基板の本接続を行った。
【0107】
このとき、金バンプに捕捉される導電粒子の数を、顕微鏡((株)ニコン社製、商品名:ECLIPSE L200)を用いて倍率200〜500倍で測定した。これにより、上記実施例及び比較例で作製した回路接続用接着フィルムのそれぞれについて、金バンプの粒子捕捉数の最小値を求めた。その結果を表1に示す。
【0108】
[絶縁抵抗値の測定]
上記実施例及び比較例で作製した回路接続用接着フィルムを用いて、金バンプ(面積:30μm×100μm、バンプ間スペース:10μm、高さ:15μm、バンプ数:472)付きチップ(1.9mm×15mm、厚み:500μm)と、ITO回路付きガラス基板(回路厚み:0.15μm、ガラス基板厚み:0.5mm)の接続を、以下に示すように行った。
【0109】
まず、回路接続用接着フィルム(2.0mm×20mm)を、ITO回路付きガラス基板に、80℃、0.98MPa(10kgf/cm)の条件で2秒間加熱加圧して貼り付けた。このとき、3層構造の回路接続用接着フィルムは、絶縁性接着剤層(b)を、当該絶縁性接着剤層(b)上のPETフィルムを剥離した後にガラス基板に貼り付けた。
【0110】
次いで、回路接続用接着フィルムの絶縁性接着剤層(a)上のPETフィルムを剥離し、チップのバンプとITO回路付きガラス基板との位置合わせを行った後、190℃、40g/バンプ、10秒間の条件でチップ上方から加熱、加圧を行い絶縁性接着剤層(a)をチップに貼り付け、回路接続用接着フィルムを介したチップとガラス基板の本接続を行った。
【0111】
こうして得られた接続サンプルについて、以下の通電耐湿試験を行った。すなわち、接続サンプルに対して、85℃、85%RHの環境下でDC15Vを500時間印加する処理を行った。
【0112】
通電耐湿試験後の接続サンプルの絶縁抵抗値について、絶縁抵抗計((株)アドバンテスト社製、商品名:R8340A)を用いて、隣接するバンプ間ごとの絶縁抵抗を室温中で測定電圧50V、電圧印加時間60秒の条件で測定した。これにより、隣接するバンプ間の絶縁特性が良好になっているかを判断した。この場合、絶縁抵抗値で1×10Ω以上を良好な絶縁特性とし、全ての隣接するバンプ間の絶縁抵抗値が1×10Ω以上のものをA、絶縁抵抗値が1×10Ω未満の隣接するバンプ間を含むものをBとして評価した。その結果を表1に示す。
【0113】
[接続抵抗値の測定]
上記実施例及び比較例で作製した回路接続用接着フィルムを用いて、金バンプ(面積:30μm×50μm、バンプ間スペース:12μm、バンプ高さ:15μm、バンプ数:300)付きチップ(1.2×19mm、厚み:500μm)とITO回路付きガラス基板(回路厚み:0.15μm、ガラス基板厚み:0.5mm)の接続を、以下に示すように行った。
【0114】
まず、回路接続用接着フィルム(1.5mm×20mm)を、ITO回路付きガラス基板に80℃、0.98MPa(10kgf/cm)の条件で2秒間加熱加圧して貼り付けた。このとき、3層構造の回路接続用接着フィルムは、絶縁性接着剤層(b)を、当該絶縁性接着剤層(b)上のPETフィルムを剥離した後にガラス基板に貼り付けた。
【0115】
次いで、回路接続用接着フィルムの絶縁性接着剤層(a)上のPETフィルムを剥離し、チップのバンプとITO回路付きガラス基板との位置合わせを行った後、190℃、40g/バンプ、10秒間の条件でチップ上方から加熱、加圧を行い絶縁性接着剤層(a)をチップに貼り付け、回路接続用接着フィルムを介したチップとガラス基板との本接続を行った。
【0116】
こうして得られた接続サンプルについて、以下の耐湿試験を行った。すなわち、接続サンプルを85℃、85%RHの環境下で1000時間放置する処理を行った。
【0117】
耐湿試験後の接続サンプルの接続抵抗値について、デジタルマルチメータ((株)アドバンテスト社製、商品名:R6451A)を用いて1バンプごとの接続抵抗を4端子法で測定した。これにより、導通が良好になっているかを判断した。この場合、接続抵抗値が20Ω以下を良好な導通とし、全てのバンプの接続抵抗値が20Ω以下のものをA、接続抵抗値が20Ωを越えるバンプを含むものをBとして評価した。その結果を表1に示す。なお、表1中の「オープン」とは、接続抵抗値を測定できなかったことを表示するものである。
【0118】
【表1】

【0119】
表1に示されるように、導電性接着剤層の厚みが導電粒子の平均粒径の2倍以下であり、かつ導電性接着剤層の40℃での貯蔵弾性率が0.1〜1.5GPaである、実施例1〜4の回路接続用接着フィルムでは、電極上の粒子捕捉数が十分であり、通電耐湿試験後の絶縁抵抗値及び耐湿試験後の接続抵抗値がともに良好であることが確認された。
【0120】
一方、導電性接着剤層の厚みが導電粒子の平均粒径の2倍より大きい比較例1及び比較例2の回路接続用接着フィルムでは、通電耐湿試験後の絶縁抵抗値、耐湿試験後の接続抵抗値が劣ることが確認された。更に、導電性接着剤層の40℃での貯蔵弾性率が0.1GPa未満である比較例3及び比較例4の回路接続用接着フィルムでは、耐湿試験後の接続抵抗値及び粒子捕捉数が劣ることが確認された。
【0121】
以上の結果から、本発明に係る回路接続用接着フィルムによれば、対向する回路電極間において十分な数の導電粒子を確実に捕捉することができることにより、高分解能化が可能であると共に、長期接続信頼性に優れることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【0122】
【図1】本発明に係る回路接続用接着フィルムの好適な一実施形態を示す模式断面図である。
【図2】本発明に係る回路部材の接続構造の好適な一実施形態を示す模式断面図である。
【符号の説明】
【0123】
1…導電粒子、2…接着剤、3…導電性接着剤層、2a〜5a…硬化物、4…第一の絶縁性接着剤層,5…第二の絶縁性接着剤層、10…第一の回路部材、11…第一の基板、12…第一の回路電極、20…第二の回路部材、21…第二の基板、22…第二の回路電極、100…回路接続用接着フィルム、100a…回路接続部材、200…回路部材の接続構造、h1…第一の回路電極の高さ、h2…第二の回路電極の高さ。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
第一の基板の主面上に第一の回路電極が形成された第一の回路部材と、第二の基板の主面上に第二の回路電極が形成された第二の回路部材とを、前記第一の回路電極及び前記第二の回路電極を対向配置された状態で接続するための回路接続用接着フィルムであって、
導電粒子及び接着剤を含有する導電性接着剤層と、
前記導電性接着剤層の片面に形成された絶縁性の第一の絶縁性接着剤層と、
前記導電性接着剤層の前記第一の絶縁性接着剤層が形成された面とは反対側の面に形成された絶縁性の第二の絶縁性接着剤層と、を少なくとも有し、
前記導電性接着剤層の厚みが前記導電粒子の平均粒径の2倍以下であり、かつ前記導電性接着剤層の40℃での貯蔵弾性率が0.1〜1.5GPaである、回路接続用接着フィルム。
【請求項2】
前記接着剤が熱又は光によって硬化する硬化性樹脂を含有し、
前記導電性接着剤層がフィルム形成性高分子を更に含有し、
前記第一の絶縁性接着剤層及び前記第二の絶縁性接着剤層の40℃での貯蔵弾性率がそれぞれ0.1GPa未満であり、
前記第一の絶縁性接着剤層及び前記第二の絶縁性接着剤層のうちの少なくとも一方の層の厚みが0.1〜5.0μmである、請求項1記載の回路接続用接着フィルム。
【請求項3】
前記導電性接着剤層は、示差走査熱分析において発熱量25〜130J/gを与えるものであり、かつ該発熱量に基づく硬化反応の反応率20〜100%を与えるものである、請求項1又は2記載の回路接続用接着フィルム。
【請求項4】
第一の基板の主面上に第一の回路電極が形成された第一の回材部材と、
第二の基板の主面上に第二の回路電極が形成された第二の回路部材と、
前記第一の回路部材及び前記第二の回路部材の間に配置され、請求項1〜3のいずれか一項記載の回路接続用接着フィルムの硬化物からなる回路接続部材と、を備え、
前記回路接続部材によって、前記第一の回路電極と前記第二の回路電極とが対向配置された状態で電気的に接続されている、回路部材の接続構造。
【請求項5】
前記第一の回路電極及び前記第二の回路電極のうちの少なくとも一方の回路電極の高さが3.0μm以下であり、
前記第一の絶縁性接着剤層及び前記第二の絶縁性接着剤層のうちの少なくとも一方の層の厚みが0.1〜5.0μmであり、
前記回路電極の高さが3.0μm以下である前記回路電極側に、前記層の厚みが0.1〜5.0μmである前記絶縁性接着剤層が配置されている、請求項4記載の回路部材の接続構造。
【請求項6】
第一の基板の主面上に第一の回路電極が形成された第一の回路部材と、
第二の基板の主面上に第二の回路電極が形成された第二の回路部材と、
前記第一の回路部材及び前記第二の回路部材の間に配置され、請求項1〜3のいずれか一項記載の回路接続用接着フィルムと、を前記第一の回路電極と前記第二の回路電極とが対向配置された状態で加熱及び加圧して、前記第一の回路電極と前記第二の回路電極とを電気的に接続する、回路部材の接続方法。
【請求項7】
前記第一回路電極及び第二の回路電極のうち少なくとも一方の回路電極高さが3.0μm以下であり、
前記第一の絶縁性接着剤層及び前記第二の絶縁性接着剤層のうちの少なくとも一方の層の厚みが0.1〜5.0μmであり、
前記回路電極の高さが3.0μm以下である前記回路電極側に、前記層の厚みが0.1〜5.0μmである前記絶縁性接着剤層を配置して加熱及び加圧することにより、前記第一の回路電極と前記第二の回路電極とが電気的に接続されるように前記第一の回路部材と前記第二の回路部材とを接続する、請求項6記載の回路部材の接続方法。

【図1】
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【図2】
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【公開番号】特開2009−194359(P2009−194359A)
【公開日】平成21年8月27日(2009.8.27)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−205702(P2008−205702)
【出願日】平成20年8月8日(2008.8.8)
【出願人】(000004455)日立化成工業株式会社 (4,649)
【Fターム(参考)】