JP2020035751A - 異方導電性フィルム及び接続構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】対向する回路部材間の接続信頼性の確保と、回路部材内の電極同士の絶縁性の確保とを両立できる異方導電性フィルム及び接続構造体を提供する。【解決手段】異方導電性フィルム１１では、導電性接着剤層１３において、導電粒子Ｐの７０％以上が隣接する他の導電粒子Ｐと離間している。このため、回路部材２，３の接続にあたって隣接する導電粒子Ｐ，Ｐ同士の凝集が抑えられ、バンプ電極６，６同士及び回路電極８，８同士の絶縁性を良好に確保できる。また、異方導電性フィルム１１では、導電性接着剤層１３の厚みが導電粒子Ｐの平均粒径の０．６倍以上１．０倍未満となっている。これにより、圧着時における導電粒子Ｐの流動性が抑えられ、バンプ電極６と回路電極８との間の導電粒子Ｐの捕捉効率を向上でき、回路部材２，３の接続信頼性を確保できる。【選択図】図１

Description

本発明は、異方導電性フィルム及び接続構造体に関する。

従来、例えば液晶ディスプレイとテープキャリアパッケージ（ＴＣＰ）との接続や、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）とＴＣＰとの接続、或いはＦＰＣとプリント配線板との接続には、接着剤フィルム中に導電粒子を分散させた異方導電性フィルムが用いられている。また、半導体シリコンチップを基板に実装する場合にも、従来のワイヤーボンディングに代えて、半導体シリコンチップを基板に直接実装する、いわゆるチップオンガラス（ＣＯＧ）が行われており、ここでも異方導電性フィルムが用いられている。

近年では、電子機器の発達に伴い、配線の高密度化や回路の高機能化が進んでいる。その結果、接続電極間の間隔が例えば１５μｍ以下となるような接続構造体が要求され、接続部材のバンプ電極も小面積化されてきている。小面積化されたバンプ接続において安定した電気的接続を得るためには、十分な数の導電粒子がバンプ電極と基板側の回路電極との間に介在している必要がある。

このような課題に対し、例えば特許文献１，２では、異方導電性フィルム中の導電粒子を小径化して粒子密度を高める方法や、導電粒子を含む接着剤層と絶縁性の接着剤層との２層構造を有する異方導電性フィルムを用いる方法が行われている。また、例えば特許文献３，４では、異方導電性フィルム中の導電粒子の流動を妨げる壁や突起が基板に設けられ、バンプ電極と回路電極との間の導電粒子の捕捉効率の向上が図られている。さらに、特許文献５では、導電粒子の平均粒径等が規定されると共に、導電粒子が一定割合で基板側に偏在した接続構造体が開示されている。

特開平６−４５０２４号公報 特開２００３−４９１５２号公報 特開２０１０−０２７８４７号公報 特開２０１２−１９１０１５号公報 特開２０１１−１０９１５６号公報

しかしながら、上述した従来の手法では、バンプ電極間又は回路電極間に導電粒子が二次凝集し、導電粒子の分布に粗密が生じて絶縁性が損なわれる可能性があった。また、接着時の異方導電性フィルムの流動にばらつきが生じ、基板間の樹脂の充填ムラに起因して剥離や接続抵抗の低下といった問題が生じるおそれがあった。

本発明は、上記課題の解決のためになされたものであり、対向する回路部材間の接続信頼性の確保と、回路部材内の電極同士の絶縁性の確保とを両立できる異方導電性フィルム及び接続構造体を提供することを目的とする。

上記課題の解決のため、本発明に係る異方導電性フィルムは、導電粒子及び接着剤成分を含んで構成される異方導電性フィルムであって、前記導電粒子が分散された接着剤層からなる導電性接着剤層と、導電性接着剤層上に積層され、導電粒子が分散されていない接着剤層からなる絶縁性接着剤層と、を備え、導電性接着剤層の厚みは、導電粒子の平均粒径の０．６倍以上１．０倍未満であり、導電性接着剤層において、導電粒子の７０％以上が隣接する他の導電粒子と離間した状態となっていることを特徴としている。

この異方電電性フィルムでは、導電性接着剤層において、導電粒子の７０％以上が隣接する他の導電粒子と離間した状態となっている。このため、回路部材の接続にあたって隣接する導電粒子同士の凝集が抑えられ、回路部材内の電極同士の絶縁性を良好に確保できる。また、この異方導電性フィルムでは、導電性接着剤層の厚みは、導電粒子の平均粒径の０．６倍以上１．０倍未満となっている。これにより、圧着時における導電粒子の流動性が抑えられ、対向する回路部材の電極間での導電粒子の捕捉効率を向上できる。したがって、回路部材間の接続信頼性を確保できる。

また、導電性接着剤層において、導電粒子は、絶縁性接着剤層と反対側の面に露出せず、導電粒子と導電性接着剤層の表面との間に存在する導電性接着剤層の厚みが、０μｍより大きく１μｍ以下であることが好ましい。この場合、回路部材に異方導電性フィルムを配置する際に、導電粒子の凹凸によって回路部材と異方導電性フィルムとの間に隙間が生じてしまうことを防止できる。

また、導電粒子の平均粒径が２．５μｍ以上６．０μｍ以下であり、導電粒子の粒子密度が５０００個／ｍｍ^２以上５００００個／ｍｍ^２以下であることが好ましい。この範囲を満たすことにより、対向する回路部材間の接続信頼性の確保と、回路部材内の電極同士の絶縁性の確保とをより好適に両立できる。

また、導電性接着剤層の厚みが１．５μｍ以上６．０μｍ以下であることが好ましい。この範囲を満たすことにより、対向する回路部材間の接続信頼性の確保と、回路部材内の電極同士の絶縁性の確保とをより好適に両立できる。

また、導電粒子は、ニッケルを含むことが好ましい。ニッケルは、強磁性体であり、かつ十分な導電性を有する。したがって、磁場の印加等の手段により、導電粒子が他の導電粒子と離間した状態を容易に形成できる。

また、本発明に係る接続構造体は、バンプ電極が設けられた第１の回路部材と、バンプ電極に対応する回路電極が設けられた第２の回路部材とを、上記異方導電性フィルムを介して接続してなることを特徴としている。

この接続構造体によれば、異方導電性フィルムの導電性接着剤層において、導電粒子の７０％以上が隣接する他の導電粒子と離間した状態となっている。このため、回路部材の接続にあたって隣接する導電粒子同士の凝集が抑えられ、回路部材内の電極同士の絶縁性を良好に確保できる。また、この接続構造体では、異方導電性フィルムの導電性接着剤層の厚みは、導電粒子の平均粒径の０．６倍以上１．０倍未満となっている。これにより、圧着時における導電粒子の流動性が抑えられ、対向する回路部材の電極間での導電粒子の捕捉効率を向上できる。したがって、回路部材間の接続信頼性を確保できる。

本発明によれば、対向する回路部材間の接続信頼性の確保と、回路部材内の電極同士の絶縁性の確保とを両立できる。

本発明に係る接続構造体の一実施形態を示す模式的断面図である。 図１に示した接続構造体に用いられる異方導電性フィルムの一実施形態を示す模式的断面図である。 図１に示した接続構造体の製造工程を示す模式的断面図である。 図３の後続の工程を示す模式的断面図である。 図２に示した異方導電性フィルムの製造工程を示す概略図である。 磁場印加工程の様子を示す模式図である。 磁場印加工程及び乾燥工程を経た後の異方導電性フィルムの状態を示す模式的断面図である。 図７に後続する積層工程を示す模式的断面図である。 従来製法における導電粒子の分散の様子を示す顕微鏡写真である。 本製法における導電粒子の分散の様子を示す顕微鏡写真である。 異方導電性フィルムにおける導電粒子の分散性に関する評価試験結果を示す図である。 異方導電性フィルムを用いた接続構造体における導電粒子の捕捉率及び抵抗特性に関する評価試験結果を示す図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の一側面に係る異方導電性フィルム及び接続構造体の好適な実施形態について詳細に説明する。
［接続構造体の構成］

図１は、本発明に係る接続構造体の一実施形態を示す模式的断面図である。同図に示すように、接続構造体１は、互いに対向する第１の回路部材２及び第２の回路部材３と、これらの回路部材２，３を接続する異方導電性フィルムの硬化物４とを備えて構成されている。

第１の回路部材２は、例えばテープキャリアパッケージ（ＴＣＰ）、プリント配線板、半導体シリコンチップ等である。第１の回路部材２は、本体部５の実装面５ａ側に複数のバンプ電極６を有している。バンプ電極６は、例えば平面視で矩形状をなしており、厚みは例えば３μｍ以上１８μｍ未満となっている。バンプ電極６の形成材料には、例えばＡｕ等が用いられ、異方導電性フィルムの硬化物４に含まれる導電粒子Ｐよりも変形し易くなっている。なお、実装面５ａにおいて、バンプ電極６が形成されていない部分には、絶縁層が形成されていてもよい。

第２の回路部材３は、例えば液晶ディスプレイに用いられるＩＴＯ、ＩＺＯ、若しくは金属等で回路が形成されたガラス基板又はプラスチック基板、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）、セラミック配線板などである。第２の回路部材３は、図１に示すように、本体部７の実装面７ａ側にバンプ電極６に対応する複数の回路電極８を有している。回路電極８は、バンプ電極６と同様に、例えば平面視で矩形状をなしており、厚みは例えば１００ｎｍ程度となっている。回路電極８の表面は、例えば金、銀、銅、錫、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム、白金、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、及びインジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）から選ばれる１種或いは２種以上の材料で構成されている。なお、実装面７ａにおいても、回路電極８が形成されていない部分に絶縁層が形成されていてもよい。

異方導電性フィルムの硬化物４は、後述の異方導電性フィルム１１（図２参照）を用いて形成された層であり、導電性接着剤層１３を硬化してなる第１の領域９と、絶縁性接着剤層１４を硬化してなる第２の領域１０とを有している。本実施形態では、第１の領域９が第２の回路部材３側に位置し、第２の領域１０が第１の回路部材２側に位置している。なお、本実施形態では、説明の便宜上、導電粒子Ｐが分散された層を導電性接着剤層と称し、導電粒子Ｐが分散されていない層を絶縁性接着剤層と称するが、両層を構成している接着剤成分自体は非導電性である。

導電粒子Ｐは、第２の回路部材３側に偏在した状態となっており、圧着によって僅かに扁平に変形した状態でバンプ電極６と回路電極８との間に介在している。これにより、バンプ電極６と回路電極８との間の電気的な接続が実現されている。また、隣接するバンプ電極６，６間及び隣接する回路電極８，８間では、導電粒子Ｐが離間した状態となっており、隣接するバンプ電極６，６間及び隣接する回路電極８，８間の電気的な絶縁が実現されている。
［異方導電性フィルムの構成］

図２は、図１に示した接続構造体に用いられる異方導電性フィルムの一実施形態を示す模式的断面図である。同図に示すように、異方導電性フィルム１１は、剥離フィルム１２と、導電粒子Ｐが分散された接着剤層からなる導電性接着剤層１３と、導電粒子Ｐが分散されていない接着剤層からなる絶縁性接着剤層１４とがこの順で積層されて構成されている。

剥離フィルム１２は、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン、ポリプロピレン等によって形成されている。剥離フィルム１２には、任意の充填剤を含有させてもよい。また、剥離フィルム１２の表面には、離型処理やプラズマ処理等が施されていてもよい。

導電性接着剤層１３及び絶縁性接着剤層１４を形成する接着剤層は、いずれも、硬化剤、モノマー、及びフィルム形成材を含有している。エポキシ樹脂モノマーを用いる場合は、硬化剤として、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が挙げられる。硬化剤をポリウレタン系、ポリエステル系の高分子物質等で被覆してマイクロカプセル化すると、可使時間が延長されるため、好適である。一方、アクリルモノマーを用いる場合は、硬化剤として、過酸化化合物、アゾ系化合物等の加熱により分解して遊離ラジカルを発生するものが挙げられる。

エポキシモノマーを用いた場合の硬化剤は、目的とする接続温度、接続時間、保存安定性等により適宜選定される。硬化剤は、高反応性の点から、エポキシ樹脂組成物とのゲルタイムが所定の温度で１０秒以内であることが好ましく、保存安定性の点から、４０℃で１０日間恒温槽に保管後にエポキシ樹脂組成物とのゲルタイムに変化がないことが好ましい。このような点から、硬化剤は、スルホニウム塩であることが好ましい。

アクリルモノマーを用いた場合の硬化剤は、目的とする接続温度、接続時間、保存安定性等により適宜選定される。高反応性と保存安定性の点から、半減期１０時間の温度が４０℃以上かつ半減期１分の温度が１８０℃以下の有機過酸化物又はアゾ系化合物が好ましく、半減期１０時間の温度が６０℃以上かつ半減期１分の温度が１７０℃以下の有機過酸化物又はアゾ系化合物がより好ましい。これらの硬化剤は、単独または混合して使用することができ、分解促進剤、抑制剤等を混合して用いてもよい。

エポキシモノマー及びアクリルモノマーのいずれを用いた場合においても、接続時間を１０秒以下とした場合、十分な反応率を得るために、硬化剤の配合量は、後述のモノマーと後述のフィルム形成材との合計１００質量部に対して、０．１質量部〜４０質量部とすることが好ましく、１質量部〜３５質量部とすることがより好ましい。硬化剤の配合量が０．１質量部未満では、十分な反応率を得ることができず、良好な接着強度や小さな接続抵抗が得られにくくなる傾向にある。一方、硬化剤の配合量が４０質量部を超えると、接着剤の流動性が低下したり、接続抵抗が上昇したり、接着剤の保存安定性が低下する傾向にある。

また、モノマーとしては、エポキシ樹脂モノマーを用いる場合は、エピクロルヒドリンとビスフェノールＡやビスフェノール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やグリシジルアミン、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用いることができる。

アクリルモノマーを用いる場合は、ラジカル重合性化合物は、ラジカルにより重合する官能基を有する物質であることが好ましい。かかるラジカル重合性化合物としては、（メタ）アクリレート、マレイミド化合物、スチレン誘導体等が挙げられる。また、ラジカル重合性化合物は、モノマー又はオリゴマーのいずれの状態でも使用することができ、モノマーとオリゴマーとを混合して使用してもよい。これらのモノマーは、１種を単独で使用してもよく、２種以上を混合して使用してもよい。

フィルム形成材は、上記の硬化剤及びモノマーを含む粘度の低い組成物の取り扱いを容易にする作用を有するポリマーである。フィルム形成材を用いることによって、フィルムが容易に裂けたり、割れたり、べたついたりすることを抑制し、取り扱いが容易な異方導電性フィルム１１が得られる。

フィルム形成材としては、熱可塑性樹脂が好適に用いられ、フェノキシ樹脂、ポリビニルホルマール樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、キシレン樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアクリル樹脂、ポリエステルウレタン樹脂等が挙げられる。さらに、これらのポリマー中には、シロキサン結合やフッ素置換基が含まれていてもよい。これらの樹脂は、単独あるいは２種類以上を混合して用いることができる。上記の樹脂の中でも、接着強度、相溶性、耐熱性、及び機械強度の観点から、フェノキシ樹脂を用いることが好ましい。

熱可塑性樹脂の分子量が大きいほどフィルム形成性が容易に得られ、また、異方導電性フィルムの流動性に影響する溶融粘度を広範囲に設定できる。熱可塑性樹脂の分子量は、重量平均分子量で５０００〜１５００００であることが好ましく、１００００〜８００００であることが特に好ましい。重量平均分子量を５０００以上とすることで良好なフィルム形成性が得られやすく、１５００００以下とすることで他の成分との良好な相溶性が得られやすい。

なお、本発明において、重量平均分子量は、下記の条件に従って、ゲル浸透クロマトグラフ（ＧＰＣ）より標準ポリスチレンによる検量線を用いて測定した値をいう。
（測定条件）
装置：東ソー株式会社製 ＧＰＣ−８０２０
検出器：東ソー株式会社製 ＲＩ−８０２０
カラム：日立化成株式会社製 Ｇｅｌｐａｃｋ ＧＬＡ１６０Ｓ＋ＧＬＡ１５０Ｓ
試料濃度：１２０ｍｇ／３ｍＬ
溶媒：テトラヒドロフラン
注入量：６０μＬ
圧力：２．９４×１０６Ｐａ（３０ｋｇｆ／ｃｍ^２）
流量：１．００ｍＬ／ｍｉｎ

また、フィルム形成材の含有量は、硬化剤、モノマー、及びフィルム形成材の総量を基準として５重量％〜８０重量％であることが好ましく、１５重量％〜７０重量％であることがより好ましい。５重量％以上とすることで良好なフィルム形成性が得られやすく、また、８０重量％以下とすることで硬化性組成物が良好な流動性を示す傾向にある。

また、導電性接着剤層１３及び絶縁性接着剤層１４を形成する接着剤層は、充填剤、軟化剤、促進剤、老化防止剤、着色剤、難燃化剤、チキソトロピック剤、カップリング剤及びフェノール樹脂やメラミン樹脂、イソシアネート類等を更に含有していてもよい。

充填剤を含有する場合、接続信頼性の向上が更に期待できる。充填剤の最大径は、導電粒子の粒径未満であることが好ましく、充填剤の含有量は、接着剤層１００体積部に対して５体積部〜６０体積部であることが好ましい。６０体積部を超えると信頼性向上の効果が飽和することがあり、５体積部未満では添加の効果が少ない。

導電粒子Ｐは、導電性接着剤層１３において、導電粒子Ｐの７０％以上が隣接する他の導電粒子Ｐと離間した状態となっている。このような分散状態は、後述の磁場印加工程によって形成される。導電粒子Ｐとしては、磁場印加工程による分散化を実施する観点から、ニッケルを含有する粒子が好適に用いられる。一般的に、鉄・コバルト・ニッケルは強磁性体であり、外部磁場によって磁化することが知られているが、この中でもニッケルを用いることが導電性及び磁場印加による分散性を両立できる点で有意である。また、導電粒子Ｐの保存安定性を得るため、導電粒子Ｐの表層は、ニッケルではなく、金、銀のような白金属の貴金属類としてもよい。また、ニッケルの表面をＡｕ等の貴金属類で被覆してもよい。さらに、非導電性のガラス、セラミック、プラスチック等を上記金属等の導電物質で被覆したものを用いてもよく、この場合にもニッケル層を設けて多層構造とすることも可能である。

また、ニッケルの磁性は、ニッケルめっき中に含有するリン濃度に影響されるため、磁場による導電粒子Ｐの分散に必要な磁性は適時調整することが好ましい。導電粒子Ｐの磁性は、例えば試料振動型磁力計（ＶＳＭ：Ｖｉｂｒａｔｉｎｇ Ｓａｍｐｌｅ Ｍａｇｎｅｔｍｅｔｅｒ）によって飽和磁化を測定することが可能である。外部磁場によって導電粒子Ｐを分散するためには、ＶＳＭ測定にて飽和磁化が５．０ｅｍｕ／ｇ〜５０ｅｍｕ／ｇの範囲であることが好ましい。５．０ｅｍｕ／ｇ未満であると、磁場を印加しても導電粒子Ｐの分散を行うことができない場合がある。一方、５０ｅｍｕ／ｇを超えると、導電粒子Ｐの磁化が大きくなりすぎて、導電粒子Ｐが導電性接着剤層１３の厚み方向に結合し、導電粒子Ｐの分散性が低下する場合がある。

導電粒子Ｐの平均粒径は、２．５μｍ以上６．０μｍ以下であることが好ましい。導電粒子Ｐの平均粒径が２．５μｍ未満である場合には、剥離フィルム１２への塗工精度の問題から導電粒子Ｐを導電性接着剤層１３に良好に分散することが困難となり、導電粒子Ｐの平均粒径が６．０μｍを超える場合には、接続構造体１の隣接する回路電極８，８間での絶縁性が低下するおそれがある。導電粒子Ｐの良好な分散性を得るためには、導電粒子Ｐの平均粒径は、２．７μｍ以上であることがより好ましく、３μｍ以上であることが更に好ましい。一方、接続構造体１の隣接する回路電極８，８間での絶縁性の確保の観点から、導電粒子Ｐの平均粒径は、５．５μｍ以下であることがより好ましく、５μｍ以下であることが更に好ましい。

導電粒子Ｐの配合量は、導電性接着剤層の導電粒子Ｐ以外の成分１００体積部に対して１体積部〜１００体積部とすることが好ましい。導電粒子Ｐが過剰に存在することによる隣接する回路電極８，８の短絡を防止する観点から、導電粒子Ｐの配合量は、１０体積部〜５０体積部とすることがより好ましい。さらに、導電粒子の平均粒径が２．５μｍ以上６．０μｍ以下の範囲において、導電粒子の粒子密度が５０００個／ｍｍ^２以上５００００個／ｍｍ^２以下であることが好ましい。この場合、導電粒子Ｐの分散性と隣接する回路電極８，８間での絶縁性とをより好適に両立できる。

導電粒子Ｐの平均粒径と導電性接着剤層１３の厚みとの関係について、導電性接着剤層１３の厚みは、導電粒子Ｐの平均粒径の０．６倍以上１．０倍未満であることが好ましい。導電性接着剤層１３の厚みが導電粒子Ｐの平均粒径に対して０．６倍未満となる場合は，導電粒子Ｐの粒子密度が低下し、バンプ電極６と回路電極８との間の接続不良が生じるおそれがある。また、導電性接着剤層１３の厚みが導電粒子Ｐの平均粒径に対して１．０倍以上となる場合は、隣接する導電粒子Ｐ，Ｐ同士が凝集し、隣接する回路電極８，８間での短絡が生じるおそれがある。より良好な分散性を得るためには、導電性接着剤層１３の厚みは、導電粒子Ｐの平均粒径に対して０．７倍以上０．９倍以下にすることが好ましい。また、導電性接着剤層１３の厚みは、１．５μｍ以上６．０以下であることが好ましい。

このような関係を満たす結果、導電粒子Ｐの一部は、絶縁性接着剤層１４側に突出した状態となっており、隣り合う導電粒子Ｐ，Ｐの離間部分には、絶縁性接着剤層１４と導電性接着剤層１３との境界Ｓが位置している。また、導電粒子Ｐは、導電性接着剤層１３における絶縁性接着剤層１４の反対面（すなわち剥離フィルム１２側の面）には露出しておらず、反対面は平坦面となっている。導電粒子Ｐと導電性接着剤層１３の表面との間に存在する導電性接着剤層１３の厚みは、０μｍより大きく１μｍ以下となっていることが好ましい。

絶縁性接着剤層１４と導電性接着剤層１３との境界Ｓは、異方導電性フィルム１１の断面観察により確認することが可能である。絶縁性接着剤層１４と導電性接着剤層１３への配合物の組成の違いから、ＦＩＢ、ＳＥＭ、ＴＥＭなどの加工・観察装置における観察像の違いにより、絶縁性接着剤層１４と導電性接着剤層１３の境界Ｓを判断することも可能である。

絶縁性接着剤層１４と導電性接着剤層１３とが互いに相溶し難い場合は、境界Ｓは界面として確認することが可能である。絶縁性接着剤層１４と導電性接着剤層１３の組成が類似しており、後述する積層工程において界面が消失する場合は、絶縁性接着剤層１４と導電性接着剤層１３が混合された境界層として観察されることがある。

一方、絶縁性接着剤層１４の厚みは、適宜設定可能である。導電性接着剤層１３及び絶縁性接着剤層１４の厚みの合計は、例えば５μｍ〜３０μｍとなっている。また、通常、導電性接着剤層１３及び絶縁性接着剤層１４の厚みの合計と、接続構造体１における第１の回路部材２の実装面５ａから第２の回路部材３の実装面７ａまでの距離との差は、０μｍ〜１０μｍであることが好ましい。回路部材２，３間を異方導電性接着剤層４で充填する観点からは、上記の差を０．５μｍ〜８．０μｍとすることが好ましく、１．０μｍ〜５．０μｍとすることがより好ましい。

差が０μｍ未満となる場合、第１の回路部材２と第２の回路部材３との間が異方導電性接着剤層４で充填されなくなるおそれがあり、剥離や耐湿試験後の接続信頼性の低下の要因となる。一方、差が１０μｍを超える場合、第１の回路部材２及び第２の回路部材３の圧着時に、樹脂の排除が不十分となり、バンプ電極６と回路電極８との間の導通が取れなくなる可能性がある。
［接続構造体の製造方法］

図３は、図１に示した接続構造体の製造工程を示す模式的断面図である。接続構造体１の形成にあたっては、まず、異方導電性フィルム１１から剥離フィルム１２を剥離し、導電性接着剤層１３側が実装面７ａと対向するようにして異方導電性フィルム１１を第２の回路部材３上にラミネートする。次に、図４に示すように、バンプ電極６と回路電極８とが対向するように、異方導電性フィルム１１がラミネートされた第２の回路部材３上に第１の回路部材２を配置する。そして、異方導電性フィルム１１を加熱しながら第１の回路部材２と第２の回路部材３とを厚み方向に加圧する。

これにより、異方導電性フィルム１１の接着剤成分が流動し、バンプ電極６と回路電極８との距離が縮まって導電粒子Ｐが噛合した状態で、導電性接着剤層及び絶縁性接着剤層１４が硬化する。導電性接着剤層及び絶縁性接着剤層１４の硬化により、バンプ電極６と回路電極８とが電気的に接続され、かつ隣接するバンプ電極６，６同士及び隣接する回路電極８，８同士が電気的に絶縁された状態で異方導電性フィルムの硬化物４が形成され、図１に示した接続構造体１が得られる。得られた接続構造体１では、異方導電性フィルムの硬化物４によってバンプ電極６と回路電極８との間の距離の経時的変化が十分に防止されると共に、電気的特性の長期信頼性も確保できる。

なお、異方導電性フィルム１１の加熱温度は、硬化剤において重合活性種が発生し、重合モノマーの重合が開始される温度以上であることが好ましい。この加熱温度は、例えば８０℃〜２００℃であり、好ましくは１００℃〜１８０℃である。また、加熱時間は、例えば０．１秒〜３０秒、好ましくは１秒〜２０秒である。加熱温度が８０℃未満であると硬化速度が遅くなり、２００℃を超えると望まない副反応が進行しやすい。また、加熱時間が０．１秒未満では硬化反応が十分に進行せず、３０秒を超えると硬化物の生産性が低下し、更に望まない副反応も進みやすい。
［異方導電性フィルムの製造方法］

図５は、図２に示した異方導電性フィルムの製造工程を示す概略図である。同図に示す例では、長尺の剥離フィルム１２を繰出ローラ２１及び巻取ローラ２２によって所定の速度で搬送している。剥離フィルム１２の搬送経路上には、導電性接着剤層１３の形成材料となる接着剤ペーストＷを塗布するコータ２３が配置されており、コータ２３によって導電粒子Ｐが分散された接着剤ペーストＷが剥離フィルム１２上に塗布される（塗布工程）。コータ２３によって剥離フィルム１２上に塗布される接着剤ペーストＷの厚みは、樹脂組成物中に含まれる溶剤の割合によって適時変動するが、導電粒子Ｐの平均粒径の１．６倍未満となっていることが好適である。

接着剤ペーストＷの粘度は、用途、塗布方法に応じて変動させることができるが、通常は、１０ｍＰａ・ｓ〜１００００ｍＰａ・ｓとすることが好ましい。接着剤ペーストＷ中の配合物の分離の抑制や相溶性向上の観点から、５０ｍＰａ・ｓ〜５０００ｍＰａ・ｓとすることがより好ましい。また、異方導電性フィルム１１の外観向上のためには、１００ｍＰａ・ｓ〜３０００ｍＰａ・ｓとすることが好ましい。１００００ｍＰａ・ｓを超えると、後続する磁場印加工程での導電粒子Ｐの分散が抑制されるおそれがあり、１０ｍＰａ・ｓ未満では接着剤ペーストＷの配合物の分離が生じるおそれがある。

接着剤ペーストＷの塗工方法は、上記に限られず、公知の方法を利用することができる。例えばスピンコート法、ローラーコート法、バーコート法、ディップコート法、マイクログラビアコート法、カーテンコート法、ダイコート法、スプレーコート法、ドクターコート法、ニーダーコート法、フローコーティング法、スクリーン印刷法、キャスト法などが挙げられる。バーコート法、ダイコート法、マイクログラビアコート法などが異方導電性フィルム１１の作製に適しており，フィルム膜厚の精度の観点からは、マイクログラビアコート法が特に好適である。

コータ２３の後段側には、剥離フィルム１２を挟むように一対の磁石２４，２５が上下に対向配置されている。本実施形態では、図６に示すように、上側に配置された磁石２４がＮ極、下側に配置された磁石２５がＳ極となっており、磁石２４から磁石２５に向かう略垂直方向に磁場が形成されている。したがって、磁石２４，２５間に剥離フィルム１２が搬送されると、接着剤ペーストＷ中の導電粒子Ｐが磁化され、斥力によって導電粒子Ｐ，Ｐ同士が接着剤ペーストＷの面内方向に離間した状態が形成される（磁場印加工程）。

また、磁場印加工程における導電粒子Ｐの離間状態を保持するため、剥離フィルム１２が磁石２４，２５間を通過している間に熱風等によって接着剤ペーストＷの乾燥を行う（乾燥工程）。これにより、接着剤ペーストＷの粘度が上昇し、図７に示すように、導電粒子Ｐの７０％以上が隣接する他の導電粒子Ｐと離間した状態となった導電性接着剤層１３が剥離フィルム１２上に形成される。また、乾燥工程によって接着剤ペーストＷの厚みが減少していき、上述したように、接着剤ペーストＷの厚みを導電粒子Ｐの平均粒径の１．６倍未満としておくことで、導電性接着剤層１３の厚みを導電粒子Ｐの平均粒径の０．６倍以上１．０倍未満とすることが可能となる。

なお、接着剤ペーストＷの乾燥温度は、例えば２０℃〜８０℃であることが好ましい。また、剥離フィルム１２の搬送速度は、例えば３０ｍｍ／ｓ〜１６０ｍｍ／ｓであることが好ましい。接着剤ペーストＷの厚みは、例えば平均粒径が３μｍの導電粒子Ｐを用いる場合には、５μｍ〜１０μｍであることが好ましい。剥離フィルム１２の搬送速度が上記範囲未満である場合、導電粒子Ｐが離間する前に接着剤ペーストＷが乾燥してしまい、分散が不十分となる可能性がある。剥離フィルム１２の搬送速度が上記範囲を超えている場合、乾燥前に磁場の印加が終了し、導電粒子Ｐが再凝集してしまうおそれがある。また、接着剤ペーストＷの厚みが上記範囲未満である場合、コータ２３のギャップが不足し、導電性接着剤層１３中の導電粒子Ｐの数が不足するおそれがあり、接着剤ペーストＷの厚みが上記範囲を超えている場合、コータ２３のギャップが過剰となり、導電性接着剤層１３中の導電粒子Ｐの数が過剰となるおそれがある。

導電性接着剤層１３の形成の後、図８に示すように、別途作成した絶縁性接着剤層１４を導電性接着剤層１３上にラミネートする（積層工程）。これにより、図２に示した異方導電性フィルム１１が得られる。なお、絶縁性接着剤層１４のラミネートには、例えばホットロールラミネータを用いることができる。また、ラミネートに限られず、絶縁性接着剤層１４の材料となる接着剤ペーストを導電性接着剤層１３上に塗布・乾燥してもよい。

以上説明したように、異方導電性フィルム１１では、導電性接着剤層１３において、導電粒子Ｐの７０％以上が隣接する他の導電粒子Ｐと離間した状態となっている。このため、第１の回路部材２と第２の回路部材３との接続にあたって隣接する導電粒子Ｐ，Ｐ同士の凝集が抑えられ、隣接するバンプ電極６，６同士及び隣接する回路電極８，８同士の絶縁性を良好に確保できる。また、この異方導電性フィルム１１では、導電性接着剤層１３の厚みが導電粒子Ｐの平均粒径の０．６倍以上１．０倍未満となっている。これにより、圧着時における導電粒子Ｐの流動が抑えられ、バンプ電極６と回路電極８との間の導電粒子Ｐの捕捉効率を向上できる。したがって、第１の回路部材２と第２の回路部材３との間の接続信頼性を確保できる。

図９は、従来製法における導電粒子の分散の様子を示す顕微鏡写真であり、図１０は、本製法における導電粒子の分散の様子を示す顕微鏡写真である。図９に示すように、従来製法では、隣接する導電粒子と離間した導電粒子も散在しているものの、大多数の導電粒子が隣接する導電粒子と接触・凝集した状態となっている。これに対し、図１０に示すように、本製法では、ほぼ全ての導電粒子が隣接する導電粒子と離間した状態を保持している。

したがって、本実施形態に係る異方導電性フィルム１１の製造方法のように、剥離フィルム１２に塗布された接着剤ペーストＷに磁場を印加する手法により、斥力によって導電粒子Ｐが他の導電粒子Ｐと離間した状態を容易に形成できることが確認できる。また、この異方導電性フィルム１１の製造方法では、塗布工程において、接着剤ペーストＷの厚みが導電粒子Ｐの平均粒径の１．６倍未満となるように接着剤ペーストＷを塗布している。これにより、接着剤ペーストＷが乾燥したときに、導電性接着剤層１３の厚みを導電粒子Ｐの平均粒径の０．６倍以上１．０倍未満とすることができる。したがって、上述した効果を奏する異方導電性フィルム１１を容易に得ることができる。
［実施例］

以下、本発明の実施例及び比較例について説明する。
（実施例１）

４，４’−（９−フルオレニリデン）−ジフェノール４５ｇ（シグマアルドリッチジャパン株式会社製）、及び３，３’，５，５’−テトラメチルビフェノールジグリシジルエーテル５０ｇ（三菱化学株式会社製：ＹＸ−４０００Ｈ）を、ジムロート冷却管、塩化カルシウム管、及び攪拌モーターに接続されたテフロン攪拌棒を装着した３０００ｍＬの３つ口フラスコ中でＮ−メチルピロリドン１０００ｍＬに溶解して反応液とした。これに炭酸カリウム２１ｇを加え、マントルヒーターで１１０℃に加熱しながら攪拌した。３時間攪拌後、１０００ｍＬのメタノールが入ったビーカーに反応液を滴下し、生成した沈殿物を吸引ろ過することによってろ取した。ろ取した沈殿物をさらに３００ｍＬのメタノールで３回洗浄して、フェノキシ樹脂ａを７５ｇ得た。

その後、フェノキシ樹脂ａの分子量を東ソー株式会社製高速液体クロマトグラフＧＰ８０２０を用いて測定した（カラム：日立化成株式会社製ＧｅｌｐａｋＧＬＡ１５０Ｓ及びＧＬＡ１６０Ｓ、溶媒：テトラヒドロフラン、流速：１．０ｍＬ／ｍｉｎ）。その結果、ポリスチレン換算でＭｎ＝１５７６９、Ｍｗ＝３８０４５、Ｍｗ／Ｍｎ＝２．４１３であった。

次に、導電性接着剤層用の接着剤ペーストの形成にあたって、エポキシ化合物としてビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（三菱化学株式会社製：ｊＥＲ８２８）を固形分で５０質量部、硬化剤として４−ヒドロキシフェニルメチルベンジルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネートを固形分で５部質量部、フィルム形成材としてフェノキシ樹脂ａを固形分で５０質量部を配合した。また、導電粒子について、ポリスチレンを核とする粒子の表面に、厚み０．２μｍのニッケル層を設け、平均粒径３．３μｍ、比重２．５の導電粒子を作製し，この導電粒子を８０質量部で樹脂組成物に配合した。そして、厚み５０μｍのＰＥＴ樹脂フィルムにコータを用いて塗布し、樹脂組成物の乾燥を行うと共に磁場印加を実施し、厚みが２．７μｍの導電性接着剤層を得た。

次に、絶縁性接着剤層用の接着剤ペーストの形成にあたって、エポキシ化合物としてビスフェノールＦ型エポキシ樹脂（三菱化学株式会社製：ｊＥＲ８０７）を固形分で４５質量部、硬化剤として４−ヒドロキシフェニルメチルベンジルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネートを固形分で５質量部、フィルム形成材としてＭｗ５００００・Ｔｇ７０℃のフェノキシ樹脂ｂを固形分で５５質量部配合した。そして、厚み５０μｍのＰＥＴ樹脂フィルムにコータを用いて塗布し、７０℃で５分間熱風乾燥することによって厚みが１６μｍの絶縁性接着剤層を得た。その後、導電性接着剤層と絶縁性接着剤層とを４０℃に加熱してホットロールラミネータで貼り合わせ、実施例１に係る異方導電性フィルムを得た。
（実施例２）

導電性接着剤層の厚みを２．１μｍとした以外は実施例１と同様にし、実施例２に係る異方導電フィルムを作製した。
（実施例３）

ポリスチレンを核とする粒子の表面に、厚み０．２μｍのニッケル層を設け、平均粒径３．６μｍ、比重２．５の導電粒子を用いた点、及び導電性接着剤層の厚みを３．１μｍとした点以外は実施例１と同様にし、実施例３に係る異方導電フィルムを作製した。
（実施例４）

ポリスチレンを核とする粒子の表面に、厚み０．２μｍのニッケル層を設け、平均粒径４．１μｍ、比重２．４の導電粒子を用いた点、及び導電性接着剤層の厚みを３．４μｍとした点以外は実施例１と同様にし、実施例４に係る異方導電フィルムを作製した。
（実施例５）

ポリスチレンを核とする粒子の表面に、厚み０．２μｍのニッケル層を設け、平均粒径５．１μｍ、比重２．３の導電粒子を用いた点、及び導電性接着剤層の厚みを３．９μｍとした点以外は実施例１と同様にし、実施例５に係る異方導電フィルムを作製した。
（比較例１）

導電性接着剤層の厚みを１．８μｍとした点以外は実施例１と同様にし、比較例１に係る異方導電フィルムを作製した。
（比較例２）

導電性接着剤層の厚みを３．５μｍとした点以外は実施例１と同様にし、比較例２に係る異方導電フィルムを作製した。
（比較例３）

磁場印加を行わない点以外は実施例１と同様にし、比較例３に係る異方導電フィルムを作製した。
（異方導電性フィルム中の導電粒子の密度算出）

実施例１〜５及び比較例１〜３の異方導電性フィルムについて、２５００μｍ^２（５０μｍ×５０μｍ）当たりの導電粒子数を２０か所で金属顕微鏡にて実測し、その平均値を１ｍｍ^２に換算した。
（導電粒子の単分散率の評価）

実施例１〜５及び比較例１〜３の異方導電性フィルムについて、導電粒子の単分散率（導電粒子が隣接する他の導電粒子と離間した状態（単分散状態）で存在している比率）を評価した。単分散率は、単分散率（％）＝（２５００μｍ^２中の単分散状態の導電粒子数／２５００μｍ^２中の導電粒子数）×１００、を用いて求められる。導電粒子の実測には、金属顕微鏡を用いて２００倍の倍率で観察した。

図１１は、評価実験結果を示す図である。同図に示すように、実施例１〜５に係る異方導電性フィルムでは、いずれも１９０００個／ｍｍ^２以上の導電粒子密度を保ちつつ、単分散率が８０％を超え、良好な単分散性が得られている。一方、比較例１に係る異方導電性フィルムでは、導電粒子の平均粒径に対する導電性接着剤層が薄くなりすぎ、単分散率は８５％となっているものの、導電粒子密度が９０００個／ｍｍ^２程度であった。

また、比較例２に係る異方導電性フィルムでは、導電粒子の平均粒径に対する導電性接着剤層が厚くなりすぎ、導電粒子密度が３５０００個／ｍｍ^２と高いものの、単分散率は１４％にとどまった。また、比較例３に係る異方導電性フィルムでは、磁場印加を行わなかった結果、単分散率が３４％程度であった。
（接続構造体の作製）

第１の回路部材として、バンプ電極を一列に配列したストレート配列構造を有するＩＣチップ（外形２ｍｍ×２０ｍｍ、厚み０．５５ｍｍ、バンプ電極の大きさ１００μｍ×３０μｍ、バンプ電極間距離８μｍ、バンプ電極厚み１５μｍ）を準備した。また、第２の回路部材として、ガラス基板（コーニング社製：＃１７３７、３８ｍｍ×２８ｍｍ、厚み０．３ｍｍ）の表面にＩＴＯの配線パターン（パターン幅２１μｍ、電極間スペース１７μｍ）を形成したものを準備した。

ＩＣチップとガラス基板との接続には、セラミックヒータからなるステージ（１５０ｍｍ×１５０ｍｍ）及びツール（３ｍｍ×２０ｍｍ）から構成される熱圧着装置を用いた。まず、実施例１〜５及び比較例１〜３に係る異方導電性フィルム（２．５ｍｍ×２５ｍｍ）の導電性接着剤層上の剥離フィルムを剥離し、導電性接着剤層側の面をガラス基板に８０℃・０．９８ＭＰａ（１０ｋｇｆ／ｃｍ^２）の条件で２秒間加熱及び加圧して貼り付けた。

次に、異方導電性フィルムの絶縁性接着剤層上の剥離フィルムを剥離し、ＩＣチップのバンプ電極とガラス基板の回路電極との位置合わせを行った後、異方導電性フィルムの実測最高到達温度１７０℃、及びバンプ電極での面積換算圧力７０ＭＰａの条件で５秒間加熱及び加圧して絶縁性接着剤層をＩＣチップに貼り付けた。
（導電粒子の捕捉率及び抵抗特性の評価）

実施例１〜５及び比較例１〜３の各異方導電性フィルムを用いて得られた接続構造体において、バンプ電極と回路電極との間の導電粒子の捕捉率、バンプ電極と回路電極との間の抵抗値、及び隣接する回路電極間の絶縁抵抗を評価した。捕捉率は、異方導電性フィルム中の導電粒子の密度に対するバンプ電極上の導電粒子の密度の比であり、捕捉率（％）＝（バンプ電極上の導電粒子数の平均／バンプ電極面積／異方導電性フィルムの単位面積当たりの導電粒子数）×１００、によって求められる。

また、抵抗値の評価は、四端子測定法にて実施し、１４箇所の測定の平均値を用いた。絶縁抵抗の評価では、実施例１〜５及び比較例１〜３の各異方導電性フィルムを用いて得られた接続構造体に５０Ｖの電圧を印加し、計１４４０か所の回路電極間の絶縁抵抗を一括で測定した。絶縁抵抗については、１０^８Ωより大きい場合をＡ判定、１０^８Ω以下の場合をＢ判定とした。

図１２は、評価実験結果を示す図である。同図に示すように、実施例１〜５に係る接続構造体では、導電粒子の捕捉率が５０％前後であり、抵抗値及び絶縁抵抗が共に良好であった。一方、比較例１に係る接続構造体では、導電粒子密度が小さいため、導電粒子の捕捉率は実施例１〜５と同等に得られたものの、抵抗値が実施例１〜５に比べて上昇した。また、比較例２，３では、導電粒子の単分散率が低いため、絶縁抵抗が実施例１〜５に比べて低下した。

１…接続構造体、２…第１の回路部材、３…第２の回路部材、６…バンプ電極、８…回路電極、１１…異方導電性フィルム、１２…剥離フィルム、１３…導電性接着剤層、１４…絶縁性接着剤層、Ｐ…導電粒子、Ｗ…接着剤ペースト。

Claims (6)

1. 導電粒子及び接着剤成分を含んで構成される異方導電性フィルムであって、
   前記導電粒子が分散された接着剤層からなる導電性接着剤層と、
   前記導電性接着剤層上に積層され、前記導電粒子が分散されていない接着剤層からなる絶縁性接着剤層と、を備え、
   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０．６倍以上１．０倍未満であり、
   前記導電性接着剤層において、前記導電粒子の７０％以上が隣接する他の導電粒子と離間した状態となっていることを特徴とする異方導電性フィルム。
2. 前記導電性接着剤層において、前記導電粒子は、前記絶縁性接着剤層と反対側の面に露出せず、前記導電粒子と前記導電性接着剤層の表面との間に存在する前記導電性接着剤層の厚みが、０μｍより大きく１μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の異方導電性フィルム。
3. 前記導電粒子の平均粒径が２．５μｍ以上６．０μｍ以下であり、前記導電粒子の密度が５０００個／ｍｍ^２以上５００００個／ｍｍ^２以下であることを特徴とする請求項１又は２記載の異方導電性フィルム。
4. 前記導電性接着剤層の厚みが１．５μｍ以上６．０μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の異方導電性フィルム。
5. 前記導電粒子は、ニッケルを含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の異方導電性フィルム。
6. バンプ電極が設けられた第１の回路部材と、前記バンプ電極に対応する回路電極が設けられた第２の回路部材とを、請求項１〜５のいずれか一項に記載の異方導電性フィルムを介して接続してなることを特徴とする接続構造体。