JP2007115560A - 異方導電フィルム及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】微細回路の接続に対応した、接続信頼性と絶縁性とに優れた端子間接続が可能な異方導電フィルムを安価に製造する方法、及び導電粒子が規則的に配列した異方導電フィルムを提供すること。
【解決手段】 基材面上又は基材上に絶縁性接着剤を塗工した絶縁性接着剤面上に、微細開口部を有するノズルを用いて導電粒子を吐出し、規則的に導電粒子を配列させる工程を有することを特徴とする異方導電フィルムの製造方法、並びに該方法により得られる異方導電フィルム。
【選択図】図５

Description

本発明は、微細な回路同士の電気的接続、例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）とフレキシブル回路基板の接続や、半導体ＩＣとＩＣ搭載用基板のマイクロ接合等に用いることのできる異方導電フィルムの製造方法に関するものである。

最近の電子機器の小型化・薄型化に伴い、微細な回路同士の接続、微小部分と微細な回路の接続等の必要性が飛躍的に増大してきており、その接続方法として、半田接合技術の進展とともに、新しい材料として、異方性の導電性接着剤やフィルムが使用されている（例えば、特許文献１〜１３参照）。特に、最近、半田付けでは対応できないＬＣＤパネルとドライバＩＣを搭載したＴＣＰ（テープキャリアパッケージ）との接続に適用され、ＬＣＤには必要不可欠の接続材料となっている。

この方法は、図１にその一例を示したように、接続したい部材間に異方導電フィルムを挟み加熱加圧することにより、面方向の隣接端子間では電気的絶縁性を保ち、上下の端子間では電気的に導通させるものである。このような用途に異方導電フィルムが多用されてきたのは、被着体の耐熱性がないことや微細な回路では隣接端子間で電気的にショートしてしまうなど半田付けなどの従来の接続方法が適用できないことが理由である。

特許文献１４等に開示されているとおり、一般に異方導電フィルムは、絶縁性の接着剤中に導電粒子が均一に分散したもので、ＩＣ電極と基板電極とで位置合わせを行い、異方導電フィルムを圧着することにより異方導電フィルム中の導電粒子が圧接されて重なり合う電極間だけが電気的に接続される。

この異方導電フィルムは、導電粒子としてはニッケル、金等にて表面をめっきしたプラスチック粒子等が用いられており、絶縁性接着剤としては熱可塑タイプのものと熱硬化タイプのものに分類されるが、最近では熱可塑タイプのものより、信頼性の優れたエポキシ樹脂系の熱硬化タイプのものが広く用いられつつある。

近年の回路接続ピッチは微細化が進み、従来の異方導電フィルムでは横導通の問題が生じてきた。図1に示したように、絶縁性接着剤（３）中に導電粒子（２）を分散させている場合、異方導電フィルムが圧着されると、絶縁性接着剤の中ほどに位置する導電粒子は端子外に流出しやすくなる。その結果、隣接端子間に高密度に導電粒子が存在することになり、端子間の絶縁性が不充分になったり、リークやショートを発生する等、絶縁性の保持に問題が生じたりする。
横導通を防止するためには異方導電フィルム中の導電粒子の混入率を低下させることが考えられるが、導電粒子の混入率を低下させると、導電粒子と端子との接続面積が落ちるので、接続抵抗が高くなるという問題があった。

また、製品品質上の問題以外に、一般的に導電粒子は1グラム当たり数千円と非常に高価であり、その多くが本来目的とする端子間の接続に使用されないことは、生産コストの増加に繋がっていた。

そのため、導電粒子を規則的に配列させる方式が検討されており、例えば、NEDOのベンチャー企業支援型地域コンソーシアム研究開発（中小企業創造基盤型） ファインピッチ対応異方性導電材の研究開発として、圧着温度で溶融しない樹脂フィルムに孔を開けて、そこに導電粒子を埋め込んだ後、上下を溶融する樹脂で挟み込む方式が提案されている。この方式では、導電粒子を規則的に配列するための格子孔はフォトリソグラフィーとレーザの２つの技術が利用されている。しかし、このような方式では、規則的な孔を開けるための特別なメタルマスクの作製やレーザ照射装置が必要であり、微細なものが得られる反面、製造装置が高価であるという問題があった。

また、特許文献１５等に開示されているように、帯電している導電粒子に対して静電的な引力または斥力を作用させることにより特定の領域のみに導電粒子を配置する方法も提案されているが、この方式では、気相中に存在する水分により液架橋による粒子同士の凝集が生じるために粒子の制御に問題があった。

一方、特許文献１６に開示されているように、磁界を利用した方式も提案されているが、この方式は、導電性磁性体膜と絶縁シェルの二重構造を取る円筒状の導電粒子を樹脂バインダに分散させるものであり、導電粒子が特定領域に規則的に配列した異方導電フィルムを提供する本発明とは異なる。

特開昭５９−１２０４３６号公報 特開昭６０−８４７１８号公報 特開昭６０−１９１２２８号公報 特開昭６１−５５８０９号公報 特開昭６１−２７４３９４号公報 特開昭６１−２８７９７４号公報 特開昭６２−２４４１４２号公報 特開昭６３−１５３５３４号公報 特開昭６３−３０５５９１号公報 特開昭６４−４７０８４号公報 特開昭６４−８１８７８号公報 特開平１−４６５４９号公報 特開平１−２５１７８７各号公報 特開昭６１−７８０６９号公報 特開２００２−０７５５８０号公報 特許第３０４８９７３号

本発明は、微細な回路同士の接続であっても、接続信頼性と絶縁性とに優れた端子間接続が可能となる異方導電フィルムを安価に製造できる方法を提供することを主な目的とする。更に、本発明は、導電粒子が規則的に配列した異方導電フィルムを提供することをも目的とする。

本発明者は、従来技術の問題点に鑑み、鋭意研究を重ねた結果、特定の工程を有する製造方法によって上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち本発明は、下記の各項に係る発明を提供するものである。

１． 基材面上又は基材上に絶縁性接着剤を塗工した絶縁性接着剤面上に、微細開口部を有するノズルを用いて導電粒子を吐出し、規則的に導電粒子を配列させる工程を有することを特徴とする異方導電フィルムの製造方法。

２． 前記導電粒子を吐出した後の粒子付着面上に、更に絶縁性接着剤を塗工する工程を有する前記項１記載の異方導電フィルムの製造方法。

３． 前記微細開口部を有するノズルより吐出する導電粒子が、絶縁性接着剤に分散されている前記項１又は２記載の異方導電フィルムの製造方法。

４． 前記導電粒子を分散した絶縁性接着剤を、インクジェット方式により吐出する前記項３記載の異方導電フィルムの製造方法。

５． 前記導電粒子が、高分子核材からなる中心核の表面にニッケルと金とを含む金属膜を有する粒子又は金属粒子から構成され、平均粒径が２〜１０μｍである前記項１〜４のいずれかに記載の異方導電フィルムの製造方法。

６． 前記項１〜５のいずれかに記載の製造方法により得られる、導電粒子が規則的に配列した異方導電フィルム。

本発明の製造方法によれば、導電粒子が規則的に配列している異方導電フィルムを得ることができるので、微細な回路同士の接続、微小部分と微細な回路の接続等であっても、接続信頼性と絶縁性とに優れた端子間接続が可能となる。また、導電粒子同士の接続による横導通を防止でき、少ない導電粒子数で効率よく端子間を導通できるため、安価なコストで製造することができる。

本発明は、基材又は絶縁性接着剤を塗工した基材上に、微細開口部を有するノズルを用いて導電粒子を吐出し、規則的に導電粒子を配列させることを特徴とする異方導電フィルムの製造方法であり、加えて、前記導電粒子を吐出した後の粒子付着面上に、更に絶縁性接着剤を塗工する工程を有する製造方法も含むものである。以下、本発明の製造方法の詳細を説明する。

図２〜４はいずれも本発明の異方導電フィルム及びその製造方法の概略を例示したものであり、これらを順に説明する。図２は基材上に、微細開口部を有するノズルを用いて、導電粒子を分散させた絶縁性接着剤を吐出し、規則的に導電粒子を配列させた後に、更にこの粒子付着面に絶縁性接着剤を塗工した異方導電フィルム及びその製造方法を示す例である。図３は予め絶縁性接着剤を塗工した基材上に、微細開口部を有するノズルを用いて、導電粒子を分散させた絶縁性接着剤を吐出し、規則的に導電粒子を配列させた異方導電フィルム及びその製造方法を示す例である。図４は、予め絶縁性接着剤を塗工した基材上に、微細開口部を有するノズルを用いて、導電粒子を分散させた絶縁性接着剤を吐出し、規則的に導電粒子を配列させた後に、更にこの粒子付着面に絶縁性接着剤を塗工した異方導電フィルム及びその製造方法を示す例である。

前記微細開口部を有するノズルより、導電粒子を分散した絶縁性接着剤を吐出させる方式としては、インクジェット方式を採用することが好ましい。インクジェット方式を採用することにより、導電粒子を分散させた絶縁性接着剤の吐出面積及び吐出パターンを自由に設定することが可能となり、本発明の目的である導電粒子の規則的な配列を実現することができる。インクジェット方式には、圧電素子を用いたピエゾジェットタイプとエネルギー発生素子として電気熱変換体を用いたバブルジェット（登録商標）タイプ等があるが、いずれのタイプも使用可能である。

本発明で使用する絶縁性接着剤は特に限定されず、例えば、接着性シート等に用いられる熱可塑性材料や、熱や光により硬化性を示す材料等が挙げられる。なかでも、接続後硬化させることにより耐熱性や耐湿性に優れることから、硬化性材料が好ましい。特にエポキシ系接着剤として用いられる材料は短時間で硬化し、接着性に優れる等の点から好適に用いられる。基材上に塗工する絶縁性接着剤と導電粒子を分散させる絶縁性接着剤とは、同じ種類であっても、異なる種類、異なる組成の絶縁性接着剤であっても良い。
基材上の絶縁性接着剤の塗工厚みは、加熱加圧の本圧着時に導電性粒子以外の端子間を満たすに十分な量に相当していればよく、必然的に導電粒子の直径よりも大きな厚みとなる。例えば、ＬＣＤパネルとＴＣＰやＦＰＣとの接続においては、１０〜２０μｍ程度の厚みが好ましい。また、本圧着時の剥離性が良好であれば使用する基材についての制限は特にないが、一般には、離型処理を施したポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）製のフィルムが用いられる。

絶縁性接着剤中に分散させる導電粒子は、導電性を有する粒子であれば特に制限はなく、例えば、ニッケル、鉄、銅、アルミニウム、錫、鉛、クロム、コバルト、銀及び金等の各種金属や金属合金、金属酸化物、カーボン、グラファイト、ガラス、セラミック及びプラスチック粒子の表面に金属コートしたもの等が使用できる。しかしながら、微細回路の接続や長期接続信頼性を考慮した場合、高分子核材の表面に金・ニッケルなどの金属被膜を施したものがより好ましい。

金属皮膜の厚さに特に制限はないが、薄すぎると導電性が不安定になったり、逆に厚すぎると粒子変形が困難になったり凝集等が生じるため、０．０１〜１μｍ程度が好ましい。この金属被膜の形成方法は、被膜と中心核となる高分子核材との密着力・導電性などを考慮し、均一に形成されている方がよいことはいうまでもなく、従来から用いられている無電解メッキ等が好ましい。

また、高分子核材の樹脂組成にも特に制限はなく、例えば、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、スチレン樹脂、スチレンブタジエン共重合体等の高分子ポリマーが使用できる。これらは、１種又は２種以上を組み合わせて使用することができる。

本発明で用いる導電粒子の粒径について特に制限はないが、好ましくは平均粒径２〜１０μｍである。微細開口部を有するノズルから導電粒子を吐出させることを考慮すれば、粒子サイズが小さいほどノズル詰まり等の問題は発生し難い。しかし、導電粒子が２μｍ未満の粒子では、微細な回路接続で高い接続信頼性を得るために導電粒子数を多く配合することは可能であるが、凝集することなく高分子核材に均一に金属被覆を施すことは現状の技術では極めて困難であり、実際には微細な回路の接続を安定して行うことはできない。逆に、１０μｍを超える粒子では、凝集なく均一に金属被覆を施すことは可能であるが、微細な回路を接続する場合には、端子間の電気的絶縁性が保てなくなるため、粒子数はあまり多く配合できず、接続信頼性の向上に限界がある。更にはノズル詰まり等の問題も発生しやすく好ましくない。例えば、異方導電フィルムの主要な用途である液晶ディスプレイパネルとＦＰＣ（フレキシブル回路基板）との接続、特に５０μｍピッチ程度のファインピッチ回路の接続においては、平均粒径３〜５μｍ程度が好ましい。もちろん粒度分布がシャープな方が好ましいことは言うまでもなく、平均粒径±１０％以内であればより好ましい。

絶縁性接着剤に分散させる導電粒子の配合量について特に制約はなく、ノズル詰まりが発生しない程度の配合量で、使用する導電粒子の粒径、接続したい回路のピッチ及びパターンに応じて、適宜調整すれば良い。また、導電粒子を絶縁性接着剤に分散させる方法について特に制限はなく、絶縁性接着剤や導電粒子の性状及びこれらの配合量に応じて適正な方法を公知の技術より選択すれば良い。

本発明の製造方法にて作成された異方導電フィルムの使用例を図５に示す。例えば、ＬＣＤパネル上に加熱加圧により仮圧着し、基材を剥離した後にＴＣＰを載せ、加圧により仮止めを行う。更に、加熱加圧により本圧着を行い効率的に端子間を導通させることができる。

以下に実施例を示し、本発明の特徴をより具体的に説明する。ただし本発明の範囲は、実施例に限定されない。なお、本発明における異方導電フィルムの評価は以下のように行った。

（１）粒子配列状態の観察
基材上に付着させた粒子の配列状態を蛍光顕微鏡（オリンパス光学工業株式会社）を用いて観察した。

（２）導電性
異方導電フィルムを、シート抵抗値３０Ωの酸化インジウム／錫酸化物導電皮膜を全面に形成した厚さ１．１ｍｍのＩＴＯガラス上に置き、８０℃、０．５ＭＰａ、３秒の条件で仮圧着した後、表面のＰＥＴフィルムを剥がし、更にＴＣＰを上から１８０℃、３ＭＰａ、１５秒の条件で本圧着した。ＴＣＰは、ポリイミド基材と銅箔から成り、回路加工後表面にＳｎメッキしたものである。接続したサンプルを使用して、ＴＣＰ上の隣接端子の接続抵抗値を測定した。

＜実施例１＞
ホモミキサーを用いて、エポキシ系の絶縁性接着剤中に５．０ｗｔ％の導電粒子ミクロパールＡＵ（平均粒径５μm、積水化学工業製）を分散させ、導電粒子分散液を調整した。次いで、離型処理を施したＰＥＴフィルム基材上にインクジェット方式により、前記導電粒子分散液の液滴を縦横４０μｍの等間隔にドット状で吐出させた後、温度６５℃で３分間乾燥した。そして、更にこの上に、乾燥後の基材上の厚みが１０μｍ〜１５μｍになるようにエポキシ系絶縁性接着剤を塗工し、６５℃で１０分間乾燥させて異方導電フィルムを得た。異方導電フィルムを蛍光顕微鏡で観察した結果、導電粒子群が３０μｍの等間隔で規則的に配列していることが確認でき、また、夫々の導電粒子群は２個〜３個の粒子で構成されていた。得られた異方導電フィルムの導電性の評価を行った結果、隣接端子間の接続抵抗値は全端子２Ω以下と良好であった。

＜実施例２＞
ＰＥＴフィルム基材上に乾燥後の厚みが１０〜１５μｍになるようにエポキシ系絶縁性接着剤を塗工し、６５℃で３分間乾燥させた。そして、この絶縁性接着剤を塗工したＰＥＴフィルム基材上に、実施例１と同様の導電粒子分散液及びインクジェット方式により等間隔で液滴を吐出させた後、６５℃で１０分間乾燥し、異方導電フィルムを得た。異方導電フィルムを蛍光顕微鏡で観察した結果、導電粒子群が３０μｍの等間隔で規則的に配列していることが確認でき、また、夫々の導電粒子群は２個〜３個の粒子で構成されていた。得られた異方導電フィルムの導電性の評価を行った結果、隣接端子間の接続抵抗値は全端子２Ω以下と良好であった。

＜実施例３＞
超音波洗浄器を用いて、エポキシ系の絶縁性接着剤中に５．０ｗｔ％の導電粒子ミクロパールＡＵ（平均粒径５μm、積水化学工業製）を分散させ、導電粒子分散液を調整した。ＰＥＴフィルム基材上に乾燥後の厚みが５μｍとなるようにエポキシ系絶縁性接着剤を塗工し、６５℃で２分間乾燥させた。その上にインクジェット方式により前記導電粒子分散液の液滴を縦横３０μｍの等間隔にドット状で吐出させた後、６５℃で３分間乾燥した。そして、更にこの上に、乾燥後の基材上の厚みが１０〜１５μｍになるように、エポキシ系絶縁性接着剤を塗布し、６５℃で１０分間乾燥させて異方導電フィルムを得た。異方導電フィルムを蛍光顕微鏡で観察した結果、導電粒子群が２０μｍの等間隔で規則的に配列していることが確認でき、また、夫々の導電粒子群は２個〜３個の粒子で構成されていた。得られた異方導電フィルムの導電性の評価を行った結果、隣接端子間の接続抵抗値は全端子２Ω以下と良好であった。

従来の異方導電フィルムとその接続方法の一例を示す断面図 本発明の異方導電フィルム及びその製造方法の一例を示す概略図 本発明の異方導電フィルム及びその製造方法の一例を示す概略図 本発明の異方導電フィルム及びその製造方法の一例を示す概略図 本発明の製造方法で作成した異方導電フィルムの使用例を示す概略図

符号の説明

１ 基材
２ 導電粒子
３ 絶縁性接着剤
４ ＬＣＤパネル
５ ＴＣＰ
６ 端子

Claims (6)

1. 基材面上又は基材上に絶縁性接着剤を塗工した絶縁性接着剤面上に、微細開口部を有するノズルを用いて導電粒子を吐出し、規則的に導電粒子を配列させる工程を有することを特徴とする異方導電フィルムの製造方法。
2. 前記導電粒子を吐出した後の粒子付着面上に、更に絶縁性接着剤を塗工する工程を有する請求項１記載の異方導電フィルムの製造方法。
3. 前記微細開口部を有するノズルより吐出する導電粒子が、絶縁性接着剤に分散されている請求項１又は２記載の異方導電フィルムの製造方法。
4. 前記導電粒子を分散した絶縁性接着剤を、インクジェット方式により吐出する請求項３記載の異方導電フィルムの製造方法。
5. 前記導電粒子が、高分子核材からなる中心核の表面にニッケルと金とを含む金属膜を有する粒子又は金属粒子から構成され、平均粒径が２〜１０μｍである請求項１〜４のいずれかに記載の異方導電フィルムの製造方法。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の製造方法により得られる、導電粒子が規則的に配列した異方導電フィルム。

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