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異方性導電フィルム及びこれを用いた接続構造体の製造方法
説明

異方性導電フィルム及びこれを用いた接続構造体の製造方法

【課題】速硬化性による低温硬化を実現しつつ、保存安定性に優れた異方性導電フィルムを提供し、さらにはこの異方性導電フィルムを用いて導通信頼性の高い接続構造体を製造する接続構造体の製造方法を提供する。
【解決手段】異方性導電フィルム1は、オキセタン化合物を含有する第1の樹脂層1Aと、カチオン重合開始剤を含む第2の樹脂層1Bとが順次積層されてなる。異方性導電フィルム1は、第1の樹脂層1Aと第2の樹脂層1Bのうちの少なくとも一方が導電性粒子を含有し、第1の樹脂層1A又は第2の樹脂層1Bがホスフィンオキサイド化合物を含有する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、フレキシブルプリント配線板や半導体素子等の電子部材を液晶パネル等の配線板に実装する際に使用する異方性導電フィルムに関するものであり、さらには、異方性導電フィルムを用いた接続構造体の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
異方性導電フィルムは、接着剤として機能する絶縁性の樹脂(熱可塑性物質や熱硬化性物質等の接着剤成分)中に導電性粒子を分散したものである。例えば電子部品と配線板との接続では、電子部品のバンプと配線板の電極部との間に異方性導電フィルムを挟み込み、押圧作業により加熱及び加圧する。これにより、導電性粒子が押し潰されて電気的な接続が図られる。バンプが無い部分では、導電性粒子は、絶縁性の樹脂中に分散した状態が維持され、電気的に絶縁された状態が保たれる。このため、バンプがある部分でのみ電気的導通が図られることになる。
【0003】
異方性導電フィルムの開発において、接着信頼性や導通信頼性等の異方性導電フィルムの性質に関する研究が各方面で進められており、例えば接着強度に基づく性質は、技術改良の成果により既に相当のレベルに到達している。一方で、速硬化性や保存安定性等においては、不十分な点が指摘されており、速硬化性や保存安定性等に基づく取り扱い性を高めること等が直近の課題となっている。
【0004】
このような状況において、例えば速硬化性の観点から、エポキシ樹脂の中で比較的反応性が高い成分を選択することや、硬化剤として活性の高い成分を選択することが検討されている(例えば、特許文献1〜3を参照)。
【0005】
エポキシ樹脂の中で比較的反応性の高い成分を選択する例として、例えば特許文献1には、絶縁性樹脂と光重合開始剤とオキセタン化合物とを含有する接着剤組成物、さらには接着剤組成物に導電性粒子を含有させてなる異方導電性接着剤組成物が開示されている。オキセタン化合物は、カチオン硬化性が高いため、オキタセン化合物を配合した接着剤組成物は、硬化時間を大幅に短縮することが可能である。
【0006】
また、例えば特許文献2には、熱硬化性樹脂を含有するバインダに導電性粒子が分散されてなる異方導電性接着剤であって、バインダにシルセスキオキサンが含有された異方導電性接着剤が開示されている。シルセスキオキサンと熱硬化性樹脂との重合物は、疎水性が高く、腐食を防止する機能を有するという特徴を有し、導通信頼性の高い異方導電性接着剤を提供することが可能である。
【0007】
一方、硬化剤として活性の高い成分を選択する例として、例えば特許文献3には、有機バインダ成分中に導電性粒子を分散させてなる異方導電性フィルムにおいて、有機バインダ成分がカチオン重合性物質を含有し、スルホニウム塩等のカチオン発生剤やカチオン補足剤を配合した異方導電性フィルムが開示されている。特許文献3に記載される異方導電性フィルムは、低温短時間での接続が可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】特開2001−207150号公報
【特許文献2】特開2008−179682号公報
【特許文献3】特許第3589422号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
ところで、特許文献1〜3に記載の技術のように、比較的反応性の高い熱硬化樹脂や硬化剤を使用する技術を採用した場合、速硬化及び低温硬化は、期待されるものの、異方導電性接着剤又は異方導電性フィルムの保存安定性が低下するおそれがある。
【0010】
そこで、保存安定性を改善するための方法として、樹脂成分と硬化剤成分とを別々の層に分離して、使用前においては樹脂成分と硬化剤成分との反応を抑制することが考えられる。例えば、異方性導電フィルムを2層構成とし、一方に樹脂成分を、他方に硬化剤成分をそれぞれ含有させ、加熱圧着時に樹脂成分と硬化剤成分とを反応させるようにする。
【0011】
しかしながら、異方性導電フィルムを2層構成としたとしても、樹脂成分を含有する層と硬化剤成分を含有する層とが接しているため、界面での反応を完全に抑制できず、必ずしも十分な保存安定性が得られないという問題がある。また、2層構成の異方性導電フィルムの作製においては、層構造を形成するための積層作業や塗布作業等の際の加熱、加圧、溶剤添加等の影響により、結果的に両層の成分が混合されることになり、層全体が反応したり、反応物からなる混合層(混合領域)が形成されてしまう等の欠点もある。
【0012】
本発明は、前述の従来技術が有する問題点を解消することを目的に提案されたものであり、樹脂成分と硬化剤成分とを別々の層に分離することで、速硬化性及び低温硬化を実現しつつ、2層の界面における反応を抑制して高い保存安定性を実現し、作製時に混合層を形成するといった問題をも解消し得る異方性導電フィルムを提供することを目的とする。また、このような異方性導電フィルムを使用することで、低温短時間で接続でき、信頼性の高い導通接続状態を得ることが可能な接続構造体の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0013】
本件発明者らは、オキセタン化合物とカチオン重合開始剤とを別々の樹脂層に含有させることで、両者が早期に反応することを防止するとともに、一方の樹脂層にホスフィンオキサイド化合物を含有させることにより、樹脂層の界面での反応や積層の際における両者の混合を抑制することが可能となることを見出した。
【0014】
すなわち、前述の目的を達成するために、本発明の異方性導電フィルムは、オキセタン化合物を含有する第1の樹脂層と、カチオン重合開始剤を含有する第2の樹脂層とが積層されてなり、第1の樹脂層及び第2の樹脂層のうちの少なくとも一方が導電性粒子を含有する異方性導電フィルムであって、第1の樹脂層又は第2の樹脂層は、ホスフィンオキサイド化合物を含有することを特徴とする。
【0015】
また、本発明の接続構造体の製造方法は、異方性導電フィルムを介して配線板の電極と電子部材の電極とを接続してなる接続構造体の製造方法において、配線板と異方性導電フィルムと電子部材とを順次重ねて配置して熱加圧を行うことにより配線板の電極と電子部材の電極とを接続する接続工程を有し、異方性導電フィルムとして、オキセタン化合物を含有する第1の樹脂層と、カチオン重合開始剤を含有する第2の樹脂層とが積層されてなり、第1の樹脂層及び第2の樹脂層のうちの少なくとも一方が導電性粒子を含有し、第1の樹脂層又は第2の樹脂層が、ホスフィンオキサイド化合物を含有する異方性導電フィルムを用いることを特徴とする。
【0016】
本発明の異方性導電フィルムは、2層構造を有し、第1の樹脂層に反応主剤となるオキセタン化合物を含有し、第2の樹脂層に硬化剤となるカチオン重合開始剤を含有する。オキセタン化合物は、反応性が高く、カチオン重合開始剤と組み合わせることで、速硬化性が得られ、低温硬化も可能である。一方、オキセタン化合物を含有する第1の樹脂層は、カチオン重合開始剤をしない。反応主剤であるオキセタン化合物と硬化剤であるカチオン重合開始剤とを2層に分離する(以下、単に「層分離」という。)ことで、オキセタン化合物が早期に反応することを防止することが可能となる。
【0017】
さらに、本発明においては、第1の樹脂層又は第2の樹脂層にホスフィンオキサイド化合物を配合することで、第1の樹脂層と第2の樹脂層との界面、或いは、両者が積層混合された領域でのオキセタン化合物とカチオン重合開始剤との反応を抑制している。これにより、異方性導電フィルム全体において高い保存安定性を実現することが可能となる。
【発明の効果】
【0018】
本発明によれば、速硬化性を有して低温且つ短時間での硬化が可能であり、且つ、十分な保存安定性を有する異方性導電フィルムを提供することが可能である。また、本発明の接続構造体の製造方法によれば、低温短時間での接続により信頼性の高い導通接続状態を得ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【図1】異方性導電フィルムの構成例を示す要部概略断面図である。
【図2】接続構造体の構成例を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0020】
以下、本発明を適用した異方性導電フィルム及び接続構造体の製造方法の実施の形態(以下、「本実施の形態」という。)について、図面を参照して詳細に説明する。
【0021】
本実施の形態における異方性導電フィルムは、接着剤成分に導電性粒子を分散配合してなるが、反応性の高い樹脂(反応主剤)と硬化剤とを層分離して2層構成としている。これにより、反応主剤と硬化剤とが早期に反応することを防止している。図1は、本実施の形態の異方性導電フィルムの要部概略断面図である。図1に示すように、異方性導電フィルム1は、反応主剤を含有する第1の樹脂層1Aと、硬化剤を含有する第2の樹脂層1Bとが積層されてなる。
【0022】
第1の樹脂層1Aは、反応主剤としてオキセタン化合物を含有する。オキセタン化合物は、式(1)に示すオキセタン環を有する化合物であり、接着剤組成物の反応性を高めるために、異方性導電フィルム1において特徴的に含有されるものである。
【0023】
【化1】

【0024】
オキセタン化合物におけるオキセタン環の数は、任意であり、1個であっても複数個であってもよい。オキセタン環を1個有するオキセタン化合物としては、例えば式(2)で示す化合物が挙げられる。式(2)中、Rは、水素原子又は低級アルキル基であり、中でもメチル又はエチル基が好ましい。R及びRは、例えば低級アルキル基であり、他の元素で置換されたものとしてはクロロメチル、3−クロロプロピル、3,3,3−トリフルオロプロピル等の炭素数1〜4のハロゲン化アルキル基、3−シアノプロピル等の炭素数2〜4のシアノアルキル基等が挙げられる。ここで、RとRとは、同種であっても異種であってもよい。Rはアリル基、アリール基、炭素数7〜10のアラアリル基、炭素数1〜18個の直鎖状或いは分岐状アルキル基、又は炭素数1〜10の水酸基を有する分岐を有していてもよいアルキル基等である。Xとしては、メチレン、酸素原子等が挙げられる。
【0025】
【化2】

【0026】
オキセタン環を2個有するオキセタン化合物としては、例えば式(3)に示す化合物が挙げられる。なお、式(3)中、R及びRは、水素原子、低級アルキル基又は置換炭化水素基を示し、RとRとは、同種であっても異種であってもよい。Rは、酸素原子又は式(4)で示される2価の官能基を示す。ここで、置換炭化水素基としては、例えば、クロロメチル、3−クロロプロピル、3,3,3−トリフルオロプロピル等の炭素数1〜4のハロゲン化アルキル基、3−シアノプロピル等の炭素数2〜4のシアノアルキル基等を挙げることができる。
【0027】
【化3】

【0028】
−O−(R−O)− (4)
式(4)中、kは1〜5の整数であり、Rは炭素数2〜12の直鎖状或いは分岐状の水酸基を有していてもよい炭化水素基を示し、好ましくはエチレン、プロピレン、ベンゼンジメチル等である。
【0029】
多官能オキセタン化合物としては、例えば式(5)に示す化合物が挙げられる。式(5)中、Rは水素原子又は炭素数1〜6の分岐を有していてもよいアルキル基であり、R10は炭素数1〜6のアルキレン基、鎖状又は分岐状ポリ(アルキレン)基、キシリレン基等からなる群から選択されるm価基を示し、Zはエーテル基、チオエーテル基、メチレン基、エステル基等を示し、mは2、3又は4である。
【0030】
【化4】

【0031】
オキセタン化合物の具体例としては、例えば、式(6)に示すキシリレンジオキセタン(XDO)、式(7)に示す3−エチル−3−(ヒドロキシメチル)オキセタン(EOXA)、式(8)に示す3−エチル−3−(ヘキシルオキシメチル)オキセタン(HOX)、式(9)に示す3−エチル−3−(フェノキシメチル)オキセタン(PHO)、式(10)に示すビス{[1−エチル(3−オキセタニル)]メチル}エーテル(DOX)等が挙げられる。中でも、反応性が高い点から2官能のXDOやDOX等が特に好ましい。さらに、後述のホスフィンオキサイド化合物に基づくカチオン重合開始剤との反応抑制効果が最も高いという観点から、XDOが最も好ましい。
【0032】
【化5】

【0033】
第1の樹脂層1Aは、成膜性を付与して機械的な結合強度を得るために、オキセタン化合物以外の熱硬化性樹脂成分を含有してもよい。熱硬化性樹脂成分としては、例えば、各種エポキシ樹脂、エポキシ基含有(メタ)アクリレート、ウレタン変性(メタ)アクリレート等の熱硬化性樹脂等が挙げられる。例えばエポキシ樹脂としては、ビスフェノールA(BPA)型エポキシ樹脂、ビスフェノールF(BPF)エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂等が挙げられる。中でも、ビスフェノールA(BPA)型エポキシ樹脂やビスフェノールF(BPF)エポキシ樹脂が好適であり、これらを使用することにより最適な流動性を得ることができる。なお、熱硬化性樹脂成分は、異方性導電フィルムの構成材料として使用する際には未硬化状態(液状)である。
【0034】
さらに、第1の樹脂層1Aは、成膜性の観点から、熱可塑性樹脂を配合することも可能である。この場合、熱可塑性樹脂としては、任意の熱可塑性樹脂を使用することができる。例えば第2の樹脂層1Bの熱硬化性樹脂成分としてエポキシ樹脂を選択した場合、エポキシ樹脂と分離することなく相溶して膜としての性質を発揮し得る熱可塑性樹脂を選択して使用することが好ましい。熱可塑性樹脂としては、例えばフェノキシ樹脂等を挙げることができる。
【0035】
第1の樹脂層1Aにおいて、各成分の配合割合は任意であるが、例えばオキセタン化合物と熱可塑性樹脂の割合(オキセタン化合物:熱可塑性樹脂)は、20重量部:80重量部〜80重量部:20重量部とすることが好ましい。熱硬化性樹脂の割合は、オキセタン化合物及び熱可塑性樹脂の合計量100重量部に対し、0〜20重量部とすることが好ましい。
【0036】
第1の樹脂層1Aの厚さは、後述の第2の樹脂層1Bの厚さを考慮して設定すればよいが、通常は10μm〜25μmに設定する。
【0037】
一方、第2の樹脂層1Bは、硬化剤であるカチオン重合開始剤を含有することが必要である。カチオン重合開始剤は、光又は熱の適応により活性化されて酸成分を生成し、組成物中のカチオン重合性基の重合を誘発するように作用するものである。異方性導電フィルム1においては、第1の樹脂層1Aが含有するオキタセン化合物の重合を誘発させる必要がある。このため、例えば光潜在性を有するカチオン重合開始剤として、光が照射されて活性化されオキセタン化合物が有する開環重合性基の開環を誘発し得るオニウム塩類が好適である。
【0038】
オニウム塩類としては、例えば、ジアゾニウム塩、スルホニウム塩、ヨードニウム塩等が挙げられる。例えば、商品名オプトマーSP−150(旭電化工業株式会社製)、商品名オプトマーSP−170(旭電化工業株式会社製)、商品名UVE−1014(ゼネラルエレクトロニクス株式会社製)、商品名ロードシル2074(ローディア株式会社製)、及び商品名CD−1012(サートマー株式会社製)等の市販品を使用することが可能である。
【0039】
その他、熱潜在性を有するカチオン重合開始剤も使用可能である。熱潜在性を有するカチオン重合開始剤は、加熱により活性化されオキセタン化合物が有している開環重合性基の開環を誘発するものであり、例えば、第四級アンモニウム塩、ホスホニウム塩、スルホニウム塩等の各種オニウム塩類等を挙げることができる。このようなオニウム塩類としては、例えば、商品名アデカオプトンCP−66及び商品名アデカオプトンCP−77(旭電化工業株式会社製)、商品名サンエイドSI−60L、商品名サンエイドSI−80L、商品名サンエイドSI−100L(三新化学工業株式会社製)、CIシリーズ(日本曹達株式会社製)等の市販品を使用することが可能である。
【0040】
また、第2の樹脂層1Bにも、成膜性を付与するために熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂を含有させるようにしてもよい。第1の樹脂層1Aは、反応性の高い熱硬化性樹脂としてオキセタン化合物を含有するが、第2の樹脂層1Bは、オキセタン化合物よりも反応性の低い熱硬化性樹脂を含有させておき、異方性導電フィルム1全体を熱硬化性樹脂系接着剤として機能させることが好ましい。
【0041】
第2の樹脂層1Bの熱硬化性樹脂としては、第1の樹脂層1Aにおけるオキセタン化合物以外の熱硬化性樹脂と同様のものが使用可能であり、各種エポキシ樹脂やエポキシ基含有(メタ)アクリレート、ウレタン変性(メタ)アクリレート等の熱硬化性樹脂等を挙げることができる。中でも、オキセタン化合物よりも反応性が低いエポキシ樹脂が好ましい。
【0042】
熱可塑性樹脂としては、任意の熱可塑性樹脂を使用することができるが、例えば第1の樹脂層1A及び第2の樹脂層1Bの少なくとも一方における熱硬化性樹脂成分としてエポキシ樹脂を選択した場合、エポキシ樹脂と分離することなく相溶して膜としての性質を発揮し得るフェノキシ樹脂を選択して使用することが好ましい。
【0043】
第2の樹脂層1Bにおいて、各成分の配合は、任意であるが、カチオン重合開始剤と、熱可塑性樹脂と、熱硬化性樹脂との配合割合を、カチオン重合開始剤1〜10重量部、熱可塑性樹脂20〜80重量部、熱硬化性樹脂80〜20重量部とすることが好ましい。
【0044】
第2の樹脂層1Bの厚さは、第1の樹脂層1Aの厚さを考慮して設定すればよく、通常は10μm〜25μmとする。
【0045】
第1の樹脂層1A及び第2の樹脂層1Bの少なくとも一方には、導電性粒子を分散させて含有させる。各樹脂層に含有させる導電性粒子としては、例えばニッケル、鉄、銅、アルミニウム、錫、鉛、クロム、コバルト、銀、金等の各種金属や金属合金の粒子、金属酸化物、カーボン、グラファイト、ガラスやセラミック、プラスチック等の粒子の表面に金属をコートしたもの、或いはこれらの粒子の表面に更に絶縁薄膜をコートしたもの等を使用することができる。樹脂粒子の表面に金属をコートしたものを用いる場合、樹脂粒子としては、例えばエポキシ樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、アクリロニトリル・スチレン(AS)樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ジビニルベンゼン系樹脂、スチレン系樹脂等の粒子を挙げることができる。
【0046】
また、第1の樹脂層1A及び第2の樹脂層1Bの少なくとも一方には、その他の添加組成物として、無機フィラーを含有させることが好ましい。無機フィラーとしては、シリカ、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。無機フィラーの含有量を制御することにより、流動性を制御し、粒子捕捉率を向上させることができる。
【0047】
異方性導電フィルム1においては、オキセタン化合物を第1の樹脂層1Aに含有させ、カチオン重合開始剤を第2の樹脂層1Bに含有させることによって層分離する。これにより、速硬化性を確保するとともにオキセタン化合物とカチオン重合開始剤とが早期に反応することを防止する。ここで、第1の樹脂層1Aと第2の樹脂層1Bとは直接接しているため、界面においても、オキセタン化合物とカチオン重合開始剤との反応を抑制する必要がある。
【0048】
異方性導電フィルム1においては、第1の樹脂層1A又は第2の樹脂層1Bにホスフィンオキサイド化合物を含有させ、オキセタン化合物とカチオン重合開始剤との反応を抑制している。ホスフィンオキサイド化合物の効果により、第1の樹脂層1Aと第2の樹脂層1Bとの界面或いは第1の樹脂層1Aと第2の樹脂層1Bとが積層混合された領域においても、オキセタン化合物とカチオン重合開始剤との反応が抑制され、異方性導電フィルム1全体において高い保存安定性を実現することが可能となる。
【0049】
ホスフィンオキサイド化合物としては、例えば式(11)に示す化合物を挙げることができる。なお、式(11)において、R11〜R13はそれぞれ同一或いは異なる直鎖状又は分岐状炭化水素基、芳香族基等を示す。具体的には、炭素数1〜10のアルキル基、或いは水酸基、フッ素原子、塩素原子、臭素原子等を有し炭素数1〜10のアルキル基、炭素数4〜10のアルケニル基、フェニル基、フッ素原子、塩素原子、臭素原子等のハロゲン原子を有するフェニル基、アラアルキル基等であり、これらの基は分岐を有していてもよい。
【0050】
【化6】

【0051】
具体的には、式(11)のR11〜R13が全てブチル基であるトリブチルホスフィンオキサイド、フェニル基であるトリフェニルホスフィンオキサイド、3−ヒドロキシプロピル基であるトリ(3−ヒドロキシプロピル)ホスフィンオキサイド、ブチル基と3−ヒドロキシプロピル基とからなるn−ブチル−ビス(3−ヒドロキシプロピル)ホスフィンオキサイド等が挙げられる。
【0052】
ホスフィンオキサイド化合物は、第1の樹脂層1A、第2の樹脂層1Bの何れに含有させても効果を得ることができるが、オキセタン化合物を含有する第1の樹脂層1Aに含有させることで、より効果が高いことが実験的に確かめられている。なお、ホスフィンオキサイド化合物を第1の樹脂層1A及び第2の樹脂層1Bの両層に含有させると、異方性導電フィルム1全体の反応性が低下してしまうので好ましくない。
【0053】
ホスフィンオキサイド化合物の添加量は、反応抑制効果と加熱圧着時の異方性導電フィルム全体の反応性を考慮して設定すればよく、第1の樹脂層1A、第2の樹脂層1Bの何れに添加する場合にも、0.005質量%〜1.0質量%とすることが好ましく、0.001質量%〜0.1質量%とすることが特に好ましい。ホスフィンオキサイド化合物の添加量が0.005質量%未満であると、反応抑制効果を十分に得ることができなくなるおそれがある。逆に、1.0質量%を越えると、加熱圧着の際の反応が円滑に進まなくなり、速硬化性を得ることが難しくなるおそれがある。
【0054】
次に、このような構成を備える異方性導電フィルム1の製造方法について説明する。先ず、第1の樹脂層1A、第2の樹脂層1Bの各層を形成する組成物をそれぞれトルエン、メチルエチルケトン等の有機溶剤に溶解して第1、第2の樹脂組成物溶液を調製する。そして、第1、第2の樹脂組成物溶液をそれぞれ第1、第2の剥離フィルム上にコンマコータ、ナイフコータ、グラビアコータ等の塗布装置を使って塗布する。その後、第1、第2の樹脂組成物溶液における有機溶剤を揮発させることにより、第1の剥離フィルム上に第1の樹脂層1Aを形成するとともに、第2の剥離フィルム上に第2の樹脂層1Bを形成する。次に、第1の樹脂層1Aと第2の樹脂層1Bとを重ね合わせ、必要に応じて70℃〜100℃程度に加熱して積層一体化する。これにより、第1の樹脂層1Aと第2の樹脂層1Bとが順次積層された異方性導電フィルム1が製造される。このように、異方性導電フィルム1は、剥離フィルム上に形成されることでフィルム積層体として提供される。なお、形成された第1の樹脂層1A上に第2の樹脂層1Bの組成物を塗布、乾燥させることにより、第1の樹脂層1A上に第2の樹脂層1Bが積層されてなる異方性導電フィルム1を製造するようにしてもよい。
【0055】
第1の樹脂層1A、第2の樹脂層1Bをそれぞれ形成するための組成物溶液において、有機溶剤であるトルエンの沸点は、120℃付近である。ここで、オキセタン化合物とカチオン重合開始剤とが別々の樹脂層に含有されているので、有機溶剤を揮発させるために乾燥炉等で加熱したとしても、各樹脂層において反応が促進されることはない。また、第1の樹脂層1A上に第2の樹脂層1Bを積層した後に、加熱しても、ホスフィンオキサイド化合物の作用により、第1の樹脂層1Aと第2の樹脂層1Bとの界面で反応が促進されることもない。
【0056】
次に、本実施の形態における異方性導電フィルム1を用いた接続構造体の製造方法について説明する。本実施の形態における接続構造体の製造方法は、ICチップ等の電子部品やフレキシブルプリント配線板等の電子部材と、リジッド配線板(リジッド基板)や液晶パネル等の配線板とを異方性導電フィルム1を介して電気的及び機械的に接続固定するものである。
【0057】
ここでは、フレキシブルプリント配線板の電極(端子部)とリジッド配線板の電極(端子部)とを接続する例について述べる。
【0058】
先ず、リジッド配線板上の所定の位置に異方性導電フィルム1が積層されるようにフィルム積層体を配置し、フィルム積層体における剥離フィルムを剥がし取る(第1の配置工程)。その後、リジッド配線板と異方性導電フィルム1との仮圧着を行う(仮圧着工程)。仮圧着工程では、熱加圧ヘッドにより、異方性導電フィルム1上面から僅かに加圧しながら異方性導電フィルム1に含まれる熱硬化樹脂成分が硬化しない70℃〜100℃程度の温度で加熱する。これにより、異方性導電フィルム1に含まれる熱可塑性樹脂成分が流動性を示し、熱可塑性樹脂成分の接着力により異方性導電フィルム1がリジッド配線板上に位置決め固定される。
【0059】
仮圧着工程の後、異方性導電フィルム1の位置合わせ状態を確認し、位置ずれ等が生じていない場合には、電子部材を異方性導電フィルム1上の所定の位置に配置する(第2の配置工程)。その後、電子部材上から熱加圧ヘッドを押し当てることにより加圧しながら加熱する(本圧着工程)。本圧着における加熱温度は、異方性導電フィルム1に含まれる熱硬化樹脂成分の硬化温度以上の温度とする。また、本圧着における圧力は、異方性導電フィルム1に含まれる導電性粒子が押し潰されるような圧力とする。本圧着の際の温度及び圧力は、例えば温度120℃〜150℃程度、圧力3MPa〜12MPa程度とする。これにより、低温且つ短時間での硬化が可能である。
【0060】
本圧着の熱加圧処理により、電極パターンが互いに対向する部分において、異方性導電フィルム1が含有する導電性粒子が押し潰されて電気的な接続(導通)が図られる。このような方法により、リジッド配線板の電極とフレキシブルプリント配線板の電極とを接続してなる接続構造体が製造される。
【0061】
なお、仮圧着工程の後、異方性導電フィルム1の位置合わせ状態を確認し、位置ずれ等の不具合が生じている場合には、異方性導電フィルム1を剥離して第1の配置工程に戻すリペア処理を行うようにしてもよい(リペア工程)。
【0062】
図2は、配線板と電子部材との接続構造体の構成例を示す概略断面図である。接続構造体は、配線板2と電子部材3との間に異方性導電フィルム1が介在され、配線板2の電極(導体)パターンと電子部材3の電極パターンとが互いに向かい合うように対向配置されている。これにより、配線板2と電子部材3とは、対応する電極の形成位置等に基づいて位置合わせがなされている。電子部材3側から、熱硬化性樹脂成分の硬化温度以上の温度で加熱加圧されることで、電極パターンが互いに対向する部分において、異方性導電フィルム1が含有する導電性粒子が押し潰され、電気的な接続(導通)が図られる。同時に、異方性導電フィルム1の第1の樹脂層1Aが含有するオキセタン化合物と第2の樹脂層1Bが含有するカチオン重合開始剤とが反応して硬化し、配線板2と電子部材3との機械的な接続も図られる。
【0063】
異方性導電フィルム1の第1の樹脂層1Aと第2の樹脂層1Bの何れの層を配線板2側或いは電子部材3側に配置してもよいが、本圧着工程における加熱加圧(加熱圧着)に際し、熱加圧ヘッドが電子部材3側から作用する場合には、反応性の低い第2の樹脂層1Bが電子部材3と対向するように配置し、熱加圧ヘッドによる熱加圧作業を行うことが好ましい。すなわち、第2の樹脂層1Bの第1の樹脂層1Aと接する面とは反対の面側から熱加圧ヘッドにより熱加圧を行う。これにより、硬化反応を早め、硬化時間をより短縮することが可能となる。
【0064】
このように、本実施の形態における異方性導電フィルム1は、速硬化性を有し、低温短時間硬化が可能であるとともに、十分な保存安定性を有する。また、異方性導電フィルム1を用いることで、導通信頼性の高い接続構造体を製造することが可能である。
【0065】
以上、本実施の形態における異方性導電フィルム1及び接続構造体の製造方法について説明してきたが、本発明が前述の実施形態に限定されるものでないことは言うまでもなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
【0066】
前述の接続構造体の製造方法では、配線板上の所定の位置に異方性導電フィルム1を配置した後、仮圧着を行うようにした。しかしながら、配線板と異方性導電フィルム1との仮圧着を行わずに接続構造体を製造するようにしてもよい。すなわち、配線板の電極パターンと電子部材の電極パターンとが互いに向かい合うように配線板と異方性導電フィルム1と電子部材とを順次重ねて配置した後に、仮圧着を行わずに本圧着を行うことで接続構造体を得るようにしてもよい。
【実施例】
【0067】
次に、本発明の具体的な実施例について、実験結果に基づいて説明する。
【0068】
<異方性導電フィルムの作製>
下記に示す各材料を[表1]に示す割合([表1]中の数値は重量部)で配合して樹脂層A(オキセタン層)、樹脂層B(オキセタン層)、樹脂層C(硬化剤層)、樹脂層D(硬化剤層)をそれぞれ得た。
・フェノキシ樹脂:ビスフェノールA型フェノキシ樹脂(東都化成株式会社製、YP−50)
・オキセタン化合物:キシリレン型オキセタン樹脂(東亞合成株式会社製、XDO)
・エポキシ樹脂:BPA型エポキシ樹脂(ジャパンエポキシレジン社製、YL980)
・ホスフィンオキサイド化合物:トリフェニルホスフィンオキサイド(Aldrich株式会社製)
・シランカップリング剤:エポキシシランカップリング剤(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ株式会社製、A−187)
・カチオン重合開始剤:アンチモン系カチオン硬化剤(三新化学工業株式会社製、SI−60L)
・導電性粒子:樹脂コアAuメッキ粒子(積水化学工業株式会社製、AUL704)
【0069】
・樹脂層A(オキセタン層)
フェノキシ樹脂60重量部と、オキセタン化合物37.9重量部と、ホスフィンオキサイド化合物0.1重量部と、シランカップリング剤2重量部と、導電性粒子14重量部とを配合して樹脂組成物とした。そして、樹脂組成物をトルエン/酢酸エチル(重量比1:1)混合溶剤に溶解させた後、ミキサーにて均一に混合して組成物溶液を調製した。得られた組成物溶液を、剥離処理したポリエチレンテレフタレートフィルム上に塗布し、70℃で5分間乾燥を行い、厚さ10μmの樹脂層Aを得た。
【0070】
・樹脂層B(オキセタン層)
フェノキシ樹脂60重量部と、オキセタン化合物37.99重量部と、ホスフィンオキサイド化合物0.01重量部と、シランカップリング剤2重量部と、導電性粒子14重量部とを配合して樹脂組成物とした以外は、樹脂層Aの作製処理と同様にして樹脂層Bを得た。
【0071】
・樹脂層C(硬化剤層)
フェノキシ樹脂60重量部と、エポキシ樹脂34.8重量部と、シランカップリング剤2重量部と、カチオン重合開始剤3.2重量部と、導電性粒子14重量部とを配合して樹脂組成物とした以外は、樹脂層Aの作製処理と同様にして樹脂層Cを得た。
【0072】
・樹脂層D(硬化剤層)
フェノキシ樹脂60重量部と、オキセタン化合物34.8重量部と、シランカップリング剤2重量部と、カチオン重合開始剤3.2重量部と、導電性粒子14重量部とを配合して樹脂組成物とした以外は、樹脂層Aの作製処理と同様にして樹脂層Dを得た。
【0073】
【表1】

【0074】
次に、作製した樹脂層A〜Dを[表2]に示すようにして組み合わせ、第1樹脂層上に第2樹脂層が積層された厚さ20μmの異方性導電フィルムを作製した(実施例1,2、比較例1〜3)。
【0075】
(実施例1)
第1樹脂層である樹脂層A上に第2樹脂層である樹脂層Cを積層して2層の異方性導電フィルムを作製した。
【0076】
(実施例2)
第1樹脂層である樹脂層B上に第2樹脂層である樹脂層Cを積層して2層の異方性導電フィルムを作製した。
【0077】
(比較例1)
第1樹脂層である樹脂層D上に第2樹脂層である樹脂層Dを積層して2層の異方性導電フィルムを作製した。すなわち、比較例1では、樹脂層Dのみにより異方性導電フィルムを構成した。
【0078】
(比較例2)
第1樹脂層である樹脂層A上に第2樹脂層である樹脂層Dを積層して2層の異方性導電フィルムを作製した。
【0079】
(比較例3)
第1樹脂層である樹脂層B上に第2樹脂層である樹脂層Dを積層して2層の異方性導電フィルムを作製した。
【0080】
【表2】

【0081】
<ライフ試験>
作製した異方性導電フィルム(実施例1、2及び比較例1〜3)について、ライフ試験を行い、保存安定性を調べた。ライフ試験では、実施例1、2及び比較例1〜3の異方性導電フィルムを55℃で24時間放置し、示差走査熱量測定(DSC)により反応率(%)を算出して保存安定性を評価した。結果を[表3]に示す。[表3]において、○は反応率が低く保存安定性が良好であること、△は反応率が少々高く保存安定性がやや不足すること、×は反応率が非常に高く保存安定性が不十分であることをそれぞれ示す。
【0082】
【表3】

【0083】
[表3]より明らかなように、オキセタン化合物とカチオン重合開始剤を層分離し、オキセタン化合物が配合された樹脂層にホスフィンオキサイド化合物を添加した実施例1、2の異方性導電フィルムでは、ライフ試験における反応率が低く、良好な保存安定性が実現されていた。これに対し、1つの層にオキセタン化合物とカチオン重合開始剤を含ませた比較例1〜3の異方性導電フィルムでは、ライフ試験における反応率が高く、保存安定性が不十分であることが確認された。
【0084】
<接続試験>
作製した各異方性導電フィルム(実施例1、2及び比較例1〜3)を介し、評価用に作製したフレキシブルプリント配線板とリジッド配線板(基板)とをFOB(Film On Board)実装により接続した。接続後の接続構造体において、導通抵抗値(初期及びエージング後)及び接着強度をそれぞれ比較評価した。評価条件は下記の通りである。
・フレキシブルプリント配線板:3層タイプ(ポリイミド基材22μm厚/Cu配線 18μm厚/表面金メッキ)、0.2mmピッチ(L/S=1/1)
・リジッド配線板:(ガラスエポキシ基材FR−4 1.1mm厚/Cu配線 35μm厚/表面金メッキ)、0.2mmピッチ(L/S=1/1)
・接続条件:加熱温度140℃(15秒)、圧力3MPa
【0085】
<測定>
[導通抵抗(初期)]
FOB実装後の接続構造体において、初期抵抗値をデジタルマルチメータを用い4端子法にて測定した。接続抵抗の平均値が50mΩ未満のものを○、50mΩ以上のものを×とした。実施例1,2、比較例1〜3の異方性導電フィルムを使用した接続構造体における結果を[表4]に示す。
【0086】
[導通抵抗(エージング後)]
FOB実装後の接続構造体を85℃、85%RHの条件下に500時間放置した後(エージング後)、接続構造体の抵抗値を測定し、初期の導通抵抗値との比が2倍以下であるものを○、2倍を超えて導通抵抗値が上昇したものを×とした。実施例1,2、比較例1〜3の異方性導電フィルムを使用した接続構造体における結果を[表4]に示す。
【0087】
[接着強度]
リジッド配線板を固定し、フレキシブルプリント配線板を90°方向に50mm/分の速度で引き剥がした時のピール強度(N/cm)を異方性導電フィルムの接着強度(N/cm)として測定した。実施例1,2、比較例1〜3の異方性導電フィルムを使用した接続構造体における結果を[表4]に示す。
【0088】
【表4】

【0089】
[表4]から明らかなように、実施例1、2の異方性導電フィルムにおいては、低温接続であっても、高い接着強度が得られた。また、初期、エージング後ともに導通抵抗は低く導通信頼性も良好であった。これは、反応主剤であるオキセタン化合物と硬化剤であるカチオン系重合開始剤とを別々の層に含有させたためと考えられる。このように、実施例1、2の異方性導電フィルムにおいては、接続構造体における異方性導電フィルムの接着信頼性、導通信頼性といった基本性能も十分であることが確認された。
【符号の説明】
【0090】
1 異方性導電フィルム、1A 第1の樹脂層、1B 第2の樹脂層、2 配線板、3 電子部材

【特許請求の範囲】
【請求項1】
オキセタン化合物を含有する第1の樹脂層と、
カチオン重合開始剤を含有する第2の樹脂層とが積層されてなり、
前記第1の樹脂層及び前記第2の樹脂層のうちの少なくとも一方が導電性粒子を含有する異方性導電フィルムであって、
前記第1の樹脂層又は前記第2の樹脂層は、ホスフィンオキサイド化合物を含有することを特徴とする異方性導電フィルム。
【請求項2】
前記第1の樹脂層が前記ホスフィンオキサイド化合物を含有することを特徴とする請求項1記載の異方性導電フィルム。
【請求項3】
前記第1の樹脂層は、熱可塑性樹脂とオキセタン化合物以外の熱硬化性樹脂とを含有することを特徴とする請求項1又は請求項2記載の異方性導電フィルム。
【請求項4】
前記第2の樹脂層は、熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂とを含有することを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか1項記載の異方性導電フィルム。
【請求項5】
前記第2の樹脂層は、前記熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂を含有することを特徴とする請求項4記載の異方性導電フィルム。
【請求項6】
異方性導電フィルムを介して配線板の電極と電子部材の電極とを接続してなる接続構造体の製造方法において、
配線板と異方性導電フィルムと電子部材とを順次重ねて配置して熱加圧を行うことにより該配線板の電極と該電子部材の電極とを接続する接続工程を有し、
前記異方性導電フィルムとして、オキセタン化合物を含有する第1の樹脂層と、カチオン重合開始剤を含有する第2の樹脂層とが積層されてなり、前記第1の樹脂層及び前記第2の樹脂層のうちの少なくとも一方が導電性粒子を含有し、前記第1の樹脂層又は前記第2の樹脂層が、ホスフィンオキサイド化合物を含有する異方性導電フィルムを用いることを特徴とする接続構造体の製造方法。
【請求項7】
前記接続工程では、前記第2の樹脂層の前記第1の樹脂層と接する面とは反対の面側から熱加圧ヘッドにより前記熱加圧を行うことを特徴とする請求項6記載の接続構造体の製造方法。

【図1】
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【図2】
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【公開番号】特開2011−49185(P2011−49185A)
【公開日】平成23年3月10日(2011.3.10)
【国際特許分類】
【公開請求】
【出願番号】特願2010−260209(P2010−260209)
【出願日】平成22年11月22日(2010.11.22)
【出願人】(000108410)ソニーケミカル&インフォメーションデバイス株式会社 (595)
【Fターム(参考)】