JP5010990B2 - 接続方法 - Google Patents

Description

本発明は電気部品の接続に用いる異方導電性接着剤の技術分野に係る。

従来より、電気部品の接続には、導電性粒子が接着剤中に分散された異方導電性接着剤が用いられている。
しかし、近年、電気部品の端子の狭ピッチ化が進んでおり、電気部品を接続する際に、導電性粒子が隣接する端子間で凝集して、端子間が短絡することがある。

特に、ＬＣＤパネル（液晶パネル）の縁部分の端子に、テープキャリアに半導体チップを接続したデバイス（ＴＡＢ：Tape Automated Bonding）や、フィルムキャリアに半導体チップを接続したデバイス（ＣＯＦ：Chip On Film）を接続する場合、圧着ツールがズレてＬＣＤパネルの角部分（エッジ部）を圧着すると、エッジ部で導電性粒子が堰き止められて粒子凝集が発生し、隣接する端子間が短絡する問題がある。

導電性粒子の凝集によるショートを低減する技術としては、導電性粒子の表面に絶縁性被膜を施した粒子を用いる、導電性粒子の粒子径を小さくする、導電性粒子の密度を減らす、等の提案がなされている。
絶縁被膜を施した粒子は、凝集が発生した際にその絶縁被膜を破壊するだけの外部応力が加わると短絡が起こるという問題点がある。

単に導電性粒子の粒子径を小さくしただけでは、粒子凝集によるショートを完全に解決できないだけでなく、導電性粒子自体の特性（回復力等）が低下するため好ましくない。
また粒子密度を減らして粒子凝集を抑える方法は端子間の粒子補足が不足し、導通不良になってしまう問題を抱えていた。

粒子凝集によるショートを完全に防止するために、導電性粒子と一緒に絶縁性粒子を添加した異方導電性接着剤が公知である（下記特許文献１〜５を参照）。
しかし、絶縁性粒子の粒径が大きいと、導電性粒子が電気部品の端子に挟みこまれる前に、絶縁性粒子が挟み込まれる。絶縁性粒子が先に挟み込まれると、導電性粒子が端子に接触しないか、接触しても導電性粒子にかかる押圧力が小さくなり、変形量が小さくなるため、端子間に導通不良が生じる虞ある。

また、電気部品の接続終了後、接続信頼性を確かめるため、導電性粒子の捕捉数検査を行うことがある。端子間に導電性粒子が挟み込まれると、導電性粒子が変形するときの反発力で、端子の裏面に微小隆起が生じる。従って、ＬＣＤパネルのガラス基板裏面側から、該ガラス基板の表面にある端子の裏面を微分顕微鏡（微小干渉計）で観察して微小隆起を数えれば、端子間で挟まれた導電性粒子の数が分かる。

しかし、絶縁性粒子が端子間に挟みこまれると、導電性粒子を挟み込んだ時と同様の微小隆起が生じる。絶縁性粒子が挟み込まれたことで生じる微小隆起と、導電性粒子を挟み込んだことで生じる微小隆起は区別できないため、導電性粒子の捕捉数を正確に計測することはできなかった。
導電性粒子と端子との接触面積を増やすために、導電性粒子が変形するように押圧する場合には、絶縁性粒子が挟み込まれる確率が高くなるため、この問題は特に深刻であった。

また、絶縁性粒子は一般に樹脂粒子で構成されるため、異方導電性接着剤の製造時、又は製造後に、異方導電性接着剤中の溶剤を吸収しやすい。絶縁性粒子が溶剤を吸収すると、膨潤し、粒径が大きくなるため、端子間の導通不良や、捕捉数計測の問題が更に深刻になる。

しかも、絶縁性粒子が溶剤を吸収すると、異方導電性接着剤を加熱する時に、絶縁性粒子から溶剤が放出され、その溶剤が蒸発して、異方導電性接着剤中に気泡（ボイド）が生じる。
ボイドが発生すると、電気部品の接続強度が低くなり、長時間放置した場合には、電気部品が異方導電性接着剤から浮き上がり、導通不良が生じることがある。
特開２００１−８５０８３号公報 特開２００５−３４７２７３号公報 特開２００２−７５４８８号公報 特開２００３−１６５８２５号公報 特開平８−１１３６５４号公報

本発明は上記課題を解決するために成されたものであり、その目的は、絶縁性粒子を膨潤させず、導電性粒子の捕捉数を正確に計測し、しかも接続後の導通信頼性の高い接続方法を提供するものである。

本発明は、分散溶剤と、前記分散溶剤に溶解する接着剤樹脂と、導電性粒子と、粒径が前記導電性粒子の粒径よりも小さい絶縁性粒子とを混合して、異方導電性接着剤を作成し、基板の基板側端子と、電気部品の部品側端子を、前記異方導電性接着剤を挟んで対向させ、前記基板と前記電気部品に熱と押圧力を加え、前記基板側端子と前記部品側端子で前記導電性粒子を挟み込み、前記導電性粒子を変形させる接続方法であって、前記導電性粒子が破壊される破壊押圧力と、前記導電性粒子の粒径が前記絶縁性粒子の粒径と同じになる変形押圧力とを予め調べておき、前記破壊押圧力と、前記変形押圧力のうち、小さい方の押圧力を上限値とし、前記上限値未満の押圧力を前記基板と前記電気部品に加える接続方法である。
本発明は接続方法であって、前記絶縁性粒子の合計体積が、前記導電性粒子の合計体積の０．２倍以上２倍以下になるよう混合して、前記異方導電性接着剤を作成する接続方法である。
本発明は接続方法であって、前記分散溶剤に膨潤しない前記絶縁性粒子を混合して、前記異方導電性接着剤を作成する接続方法である。
本発明は接続方法であって、前記絶縁性粒子は、無機粒子の表面に官能モノマーが結合した有機無機ハイブリッド粒子であり、前記接着剤樹脂は、前記有機無機ハイブリッド粒子の前記官能モノマーと重合可能な重合樹脂を含有する接続方法である。
本発明は接続方法であって、前記絶縁性粒子は、有機粒子の表面に無機材料が結合した有機無機ハイブリッド粒子である接続方法である。
本発明は接続方法であって、前記絶縁性粒子は、有機ポリマー骨格中に少なくとも１個の無機材料骨格が化学結合された無機含有樹脂で構成された接続方法である。
本発明は、前記基板と、前記電気部品と、前記異方導電性接着剤とを有し、前記基板と前記電気部品とが機械的に接続された接合体であって、前記基板側端子と前記部品側端子は、上記いずれかの接続方法によって電気的に接続された接合体である。

本発明は上記のように構成されており、基板に電気部品を接続する前に、予め導電性粒子が破壊される時の破壊粒径と、導電性粒子の粒径と押圧力との関係を予備試験によって求めておく。
尚、導電性粒子が破壊された状態とは、押圧力を取り除いても導電性粒子の粒径が元に戻らず、回復特性を失った状態であり、例えば、導電性粒子が樹脂粒子表面に金属被膜が形成された金属被膜樹脂粒子の場合、樹脂粒子自体の破壊されてしまう状態を示す。

基板と電気部品の接続に用いる異方導電性接着剤の組成、配合割合、膜厚、平面形状の面積と、該異方導電性接着剤に添加される導電性粒子の粒径（変形前）は予め分かっている。
予備試験では、先ず、基板と電気部品の接続に用いる異方導電性接着剤と、同じ異方導電性接着剤からなり、同じ膜厚、同じ面積の試験片を、表面が平坦な２枚の試験板に挟んで、基板と電気部品を接続する時と同じ温度で押圧して、押圧力と試験板の間の距離から、押圧力と導電性粒子の粒径との関係を求めておく。

それとは別に、異方導電性接着剤に添加される導電性粒子を押圧して変形させ、導電性粒子の破壊粒径を求めておく。
予め、絶縁性粒子の粒径を求めておくと、絶縁性粒子の粒径と破壊粒径のどちらが大きいかが分かるから、導電性粒子を破壊せず、かつ、導電性粒子が絶縁性粒子よりも大きい範囲で変形させて、導電性粒子の捕捉数を正確に計測するためには、破壊押圧力と、変形押圧力のどちらを上限値にすればよいかが分かる。

尚、絶縁性粒子が異方導電性接着剤の製造時、又は製造後に分散溶剤によって膨潤する場合は、予め絶縁性粒子が膨潤した時の膨潤粒径を求めておき、導電性粒子が膨潤粒径と同じになる押圧力を変形押圧力とする。

絶縁性粒子は膨潤せず、導電性粒子より大きくならない。導電性粒子は押圧されても絶縁性粒子よりも小さくならない。従って、導電性粒子の粒径は絶縁性粒子の粒径以下にならず、絶縁性粒子が導電性粒子の接続を妨害しないため、導通抵抗が低い。基板側端子には、導電性粒子が挟み込まれた部分だけに微小隆起が生じるから、導電性粒子の捕捉数を正確に数えることができる。導電性粒子は破壊されないから、導通信頼性が高い。絶縁性粒子は分散溶剤を吸収しないので、異方導電性接着剤が加熱されてもボイドが生じない。

先ず、本発明に用いる異方導電性接着剤の製造工程について説明する。
分散溶剤と、分散溶剤に溶解する接着剤樹脂と、導電性粒子と、粒径が導電性粒子よりも小さい絶縁性粒子とを混合し、異方導電性接着剤を作成する。

図１は異方導電性接着剤１０を模式的に示す断面図である。この異方導電性接着剤１０は、接着剤樹脂が分散溶剤に溶解したペースト状のバインダー１１と、バインダー１１にそれぞれ分散された導電性粒子１５と絶縁性粒子１２とを有しており、全体がペースト状になっている。

絶縁性粒子１２は、後述する有機無機ハイブリッド樹脂やシリコーン樹脂粒子であって、分散溶剤に溶解しないし、分散溶剤を吸収して膨潤することもない。従って、絶縁性粒子１２の粒径は変化せず、その粒径は導電性粒子１５の粒径よりも小さいまま維持される。

異方導電性接着剤１０はペースト状のまま用いてもよいし、フィルム化してから用いてもよい。
フィルム化の一例を説明すると、混合溶剤（分散溶剤）を含有するペースト状の異方導電性接着剤１０を、バーコーター等の塗布手段で、剥離フィルムの表面に塗布し、所定膜厚の塗布層を形成した後、該塗布層を加熱して余分な混合溶剤を除去すれば、フィルム状の異方導電性接着剤（接着フィルム）が得られる。

仮に、絶縁性粒子１２が混合溶剤を吸収して膨潤すると、その粒径が大きくなる。絶縁性粒子１２の粒径が大きくなると、塗布時に筋が発生したり、その粒径が形成すべき塗布層の膜厚を超えた場合には、膜厚均一な接着フィルムが得られない。
上述したように、本発明に用いる絶縁性粒子１２は分散溶剤に膨潤しないので、塗布時に筋が発生せず、接着フィルムの膜厚も均一になる。

次に、異方導電性接着剤１０の使用方法について説明する。
異方導電性接着剤１０に含まれる導電性粒子１５は、表面に導電性物質が露出し、押圧により変形可能な粒子である。
例えば導電性粒子１５は、樹脂粒子１６の表面に金属被膜１７が形成された金属被膜樹脂粒子、又は、金属粒子であって、金属被膜樹脂粒子は押圧により弾性変形し、金属粒子は押圧により塑性変形する。

上述した予備試験により、導電性粒子１５の破壊粒径と、導電性粒子１５を破壊させるまで変形させた時の、押圧力と導電性粒子１５の粒径との関係を求めておく。
絶縁性粒子１２の粒径は予め分かっており、絶縁性粒子１２の粒径と破壊粒径とを比較する。絶縁性粒子１２の粒径が破壊粒径未満の場合には、押圧力と導電性粒子１５の粒径との関係から、導電性粒子１５の粒径が、破壊粒径に到達するときの押圧力（破壊押圧力）を求め、破壊押圧力を上限値に設定する。

絶縁性粒子１２の粒径が破壊粒径以上の場合には、押圧力と導電性粒子１５の粒径との関係から、導電性粒子１５の粒径が、絶縁性粒子１２の粒径と同じになるときの押圧力（変形押圧力）を求め、変形押圧力を上限値に設定する。
設定された上限値未満の範囲で、導電性粒子１５が変形する程度の押圧力を設定しておく。

次に、設定された押圧力に基づいて、基板と電気部品を接続する工程について説明する。
図２（ａ）の符号２０は基板を示している。基板２０は、板状の基板本体２１と、基板本体２１の表面に配置された基板側端子２５とを有している。基板側端子２５は基板本体２１の表面縁部分で露出しており、その表面縁部分に、ペースト状の異方導電性接着剤１０を塗布するか、フィルム状の異方導電性接着剤１０を貼付し、基板側端子２５の露出部分を異方導電性接着剤１０で覆う（仮貼り）。

図２（ｂ）の符号３０はＣＯＦデバイスやＴＡＢデバイス等の電気部品を示している。電気部品３０は、細長の部品本体３１と、部品本体３１の表面上に配置された部品側端子３５とを有しており、部品側端子３５は部品本体３１の表面端部で露出している。

基板２０と電気部品３０を、基板側端子２５と部品側端子３５が異方導電性接着剤１０を挟んで対向するように重ね合わせた後（仮固定）、圧着機４０を基板２０と電気部品３０のいずれか一方又は両方（ここでは電気部品３０）に、直接、又は緩衝材４３を介して押し当てる。

ここでは、圧着機４０には不図示の加熱手段が設けられており、電気部品３０を加熱しながら押圧し、電気部品３０と基板２０に予め設定した押圧力を加えると、加熱によって軟化したバインダー１１が基板側端子２５と部品側端子３５の間から押し退けられ、導電性粒子１５が基板側端子２５と部品側端子３５で挟み込まれ、押圧されて変形し、基板側端子２５と部品側端子３５が導電性粒子１５を介して電気的に接続される。

接着剤樹脂は熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂のいずれか一方又は両方を含有している。熱硬化性樹脂が加熱によって重合してバインダー１１を硬化させ、熱可塑性樹脂は加熱によって接着性を発現し、加熱終了後に冷却されるとバインダー１１を固化させる。
上述したように、絶縁性粒子１２は分散溶剤を吸収しないので、加熱の際に、バインダー１１中にボイドが発生しない。基板２０と電気部品３０は、又は固化したバインダー１１によって機械的に強固に接続される。

図４の符号１は、基板２０に電気部品３０が電気的、機械的に接続された接続体を示しており、この接続体１について、導電性粒子１５の捕捉数検査を行う。
基板本体２１はガラス基板やプラスチック基板等の透明基板で構成されている。

図４の符号４５は、顕微鏡（例えば微分干渉顕微鏡や、位相差顕微鏡等）を有する観察手段を示しており、該観察手段４５で基板本体２１の基板側端子２５が配置された側とは反対側の面から、基板側端子２５の裏面４７を観察し、裏面４７に生じた微小隆起の数を数える。

上述したように、押圧力は、破壊押圧力と変形押圧力を超えないから、導電性粒子１５は破壊されず、しかも、粒径が絶縁性粒子１２の粒径よりも小さくならず、基板側端子２５と部品側端子３５の間の距離は、絶縁性粒子１２の粒径よりも小さくならない。

絶縁性粒子１２は基板側端子２５と部品側端子３５で押圧されず、導電性粒子１５だけが押圧されて変形し、微小隆起を形成するから、微小隆起の数は、基板側端子２５と部品側端子３５とで押圧された導電性粒子１５の数と一致する。従って、導電性粒子１５の捕捉数を正確に求めることができる。

＜接着フィルムの製造工程＞
トルエン／酢酸エチル＝１／１（重量比）の分散溶剤に、熱可塑性樹脂であるフェノキシ樹脂を溶解させ、フェノキシ樹脂３０重量％の溶解品を得た。
次に、フェノキシ樹脂に対する配合量が、下記表１になるよう、硬化剤と、熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂と、カップリング剤と、絶縁性粒子と、導電性粒子とを溶解品に加え、固形分（フェノキシ樹脂と、硬化剤と、エポキシ樹脂と、カップリング剤と、絶縁性粒子と、導電性粒子の合計量）が４０重量％になるよう、トルエンで調整し、６種類の接続材料の溶解品を得た。

膜厚５０μｍの剥離フィルム（帝人社製、商品名「ＵＨ−４」）の表面に、接続材料の溶解品を塗布し、温度９０℃のオーブンに３分間放置し、溶剤を揮発させて膜厚１８μｍの実施例１〜４、比較例１、２の接着フィルム（フィルム状の異方導電性接着剤）を得た。

尚、硬化剤と、エポキシ樹脂と、フェノキシ樹脂と、カップリング剤の配合量はそれぞれ重量比であり、絶縁性粒子と導電性粒子の配合量は、混合溶剤を除いた接着剤（固形分）中の体積百分率である。

上記表１中、「ＨＸ３９４１」は旭化成ケミカルズ（株）社製のマイクロカプセル型アミン系エポキシ硬化剤であり、「ＥＰ８２８」はジャパンエポキシレジン（株）社製のビスフェノールＡ型液状エポキシ樹脂であり、「ＹＰ５０」は東都化成社製のビスフェノールＡ型フェノキシ樹脂であり、「ＫＢＥ４０３」は信越化学工業（株）社製のエポキシシランカップリング剤である。
導電性粒子１５は、積水化学工業（株）社製の商品名「ＡＵＬ７０４」であり、これは、アクリル樹脂粒子の表面にＮｉ／Ａｕメッキ被膜が形成された金属被膜樹脂粒子である（平均粒径４μｍ）。

絶縁性粒子１２のうち、商品名「トスパール１０７」「トスパール１４０」はそれぞれモメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社製のシリコーン樹脂粒子であり、「トスパール１０７」の粒径（平均粒径）は０．７μｍ、「トスパール１４０」の粒径（平均粒径）は４．０μｍである。また、商品名「ソリオスター１５」は日本触媒社製の有機無機ハイブリッド粒子（シリカアクリル複合化合物）であり粒径（平均粒径）は１．５μｍである。これら３種類の絶縁性粒子１２は、いずれも上記分散溶剤に対して膨潤も溶解もしない。

＜実装工程＞
評価試験用の基板２０として、ガラス基板の表面に、アルミニウム端子が形成されたアルミパターンガラス（表面抵抗１０Ω／□、ガラス厚０．７ｍｍ）を用い、電気部品として３８μｍ厚の基材フィルム表面にＳｎメッキされた銅端子が形成されたＣＯＦデバイスとを用意した。
尚、アルミパターンガラスと、ＣＯＦデバイスは、端子間ピッチがそれぞれ３８μｍ、Ｌ（端子幅）／Ｓ（端子間の距離）は３／２であり、ＣＯＦデバイスの端子のＴｏｐ幅は１５μｍであった。

アルミパターンガラス上に、１．５ｍｍ幅にスリットした実施例１〜４、比較例１、２の接着フィルムを、ツール幅２．０ｍｍの圧着機で、７０μｍ厚テフロンフィルム（テフロンは登録商標である）からなる緩衝材を介して８０℃、１ＭＰａ、２秒間押圧して仮貼りした。
次いで、ＣＯＦデバイスを、仮貼りに用いたものと同じ圧着機で、８０℃、０．５ＭＰａ、０．５秒間の条件で仮固定を行った。

最後に、ツール幅１．５ｍｍの圧着機４０と、２００μｍ厚シリコンラバーからなる緩衝材４３を用いて、１９０℃、３Ｍｐａ、１０秒間加熱押圧して本圧着を行い、実施例１〜４、比較例１、２の接続体を得た。尚、本圧着は、図２（ｂ）に示すように、圧着機４０を、アルミパターンガラス（基板２０）の縁から０．３ｍｍはみ出した状態で行い、故意に導電性粒子１５を凝集させた。

＜ショート発生率、導通抵抗＞
図３は接続体の模式的な平面図を示しており、図３に示すように、ＣＯＦデバイスの端子（部品側端子３５）間に３０Ｖの電圧を加え絶縁抵抗を測定した、絶縁抵抗が１．０×１０^-6Ω以下をショート発生とし、「ショート発生率」を求めた（初期）。同図の符号３９は絶縁抵抗の測定器を示している。

更に部品側端子３５間に通電した状態で、各接続体を温度８５℃、湿度８５％の高温高湿条件で５００時間放置した後、再び「ショート発生率」を調べた。更に、高温高湿条件で放置後の接続体について、アルミパターンガラスの端子と、ＣＯＦデバイスの端子間の「導通抵抗」を求めた。
＜捕捉判定＞
実施例１〜４、比較例１、２の接続体のアルミ端子裏面を微分干渉計（微分顕微鏡）で観察し、微小隆起（圧痕）数を数えた。

次に、ＣＯＦデバイスをアルミパターンガラスから剥離し、実際にアルミ端子表面に残った導電性粒子の個数を数えた。圧痕数と、残った導電性粒子の数が一致する場合を○、圧痕数よりも導電性粒子の数が少ない場合を×として判定した。
「ショート発生率」、「導通抵抗」及び「捕捉判定」の結果を下記表２に記載する。

上記表２から明らかになるように、接着フィルムに絶縁性粒子が添加されていない比較例１では、アルミパターンガラスのエッジ部で導電性粒子の詰まりが生じることで、隣接する端子間でショートが発生した。

上述した本圧着条件では、比較例１、２、実施例１〜４の接続体で、導電性粒子が破壊されずに、１０％以上６０％以下変形しており、実施例１〜４は導電性粒子の粒径が絶縁性粒子の粒径以下にならない。

これに対し、比較例２は導電性粒子の粒径が絶縁性粒子の粒径未満になり、絶縁性粒子が導電性粒子と一緒に押圧されて変形するため、捕捉判定で誤差が生じ、しかも、押圧力が絶縁性粒子にもかかることで、導電性粒子の潰れ量が小さくなり、導通抵抗も高くなった。

実施例１〜４は、比較例２と比較すると、導通抵抗も低く、捕捉判定の結果も正確であった。
実施例２と実施例４は、絶縁性粒子の種類が違うが、いずれも、「導通抵抗」「ショート発生率」「捕捉数判定」の結果が変わらず、絶縁性粒子の種類に関わらず、変形後の導電性粒子の粒径が、絶縁性粒子の粒径以上であれば、導通信頼性が高い接続体が得られることが分かる。

実施例１は、比較例１に比べればショート発生率が低いが、他の実施例よりもショート発生率が高かった。実施例１は、絶縁性粒子の含有量（合計体積）が、導電性粒子の含有量（合計体積）の０．０５倍と少なく、ショート発生を確実に防止するには、絶縁性粒子を、導電性粒子の０．０５倍（体積比）を超える量含有させることが必要である。
また、実施例３はショート発生率、捕捉数判定共に優れた結果が得られたが、導通抵抗が他の実施例に比べて高かった。

実施例３は、絶縁性粒子の含有量（合計体積）が、導電性粒子の含有量（合計体積）の２．５倍と多いため、アルミニウム端子と銅端子との間からのバインダー１１の排除性が劣り、導通抵抗が上昇し、導通不良となったと考えられる。従って、導通不良を防止するには、絶縁性粒子を、導電性粒子の２．５倍（体積比）未満含有させることが必要である。
従って、本発明で、絶縁性粒子の望ましい含有量の範囲は、導電性粒子の合計体積の０．０５倍を超え、かつ２．５倍未満、より望ましくは、０．２倍以上２倍以下である。

以上は、異方導電性接着剤１０を基板２０に仮貼りしてから、電気部品３０を仮固定する場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、異方導電性接着剤１０は電気部品３０に仮貼りしてもよいし、電気部品３０と基板２０の両方に仮貼りしてもよい。また、電気部品３０の仮固定に用いたものと同じ圧着機で、本圧着を行ってもよい。

本発明に用いる基板２０は、例えば、例えばＬＣＤ（液晶ディスプレイ）の透明パネルであり、電気部品３０は、例えばフィルム状基板に半導体チップが搭載されたフィルム状デバイス（ＣＯＦ、ＴＡＢデバイス）である。
本発明の接続方法は、基板２０と電気部品３０の接続に限定されず、半導体チップ、抵抗素子、フレキシブル配線板、リジッド配線板等種々の電気部品同士の接続に用いることができる。

導電性粒子１５の変形量は特に限定されないが、導通信頼性の観点からは、導電性粒子１５の変形量（粒径の減少量）を２０％以上にすることが望ましい。
導電性粒子１５が金属被膜樹脂粒子の場合、一般に破壊されるときの変形量は６０％であり、破壊粒径は変形前の粒径Ｄの０．４倍である。

従って、絶縁性粒子１２の粒径が、導電性粒子１５の変形前の粒径の０．４倍未満であれば、絶縁性粒子１２の粒径が破壊粒径未満になるので、上述した破壊押圧力を上限値に設定すればよい。

絶縁性粒子１２の粒径は、導電性粒子１５の変形前の粒径の１０％以上であることが望ましい。１０％未満であると、導電性粒子１５の凝集が起こった場合に、ショートを回避する効果が乏しい。
絶縁性粒子１２として、分散溶剤に溶解も膨潤もしない粒子を用いれば、絶縁性粒子１２の粒径が大きくならず、変形押圧力に近い押圧力で押圧する場合に、予備試験の時と異方導電性接着剤１０の配合割合や、加熱温度等の使用条件が多少ずれても、導電性粒子１５の粒径が絶縁性粒子１２の粒径よりも小さくならない。

尚、本発明で「分散溶剤に膨潤しない絶縁性粒子」とは、絶縁性粒子を、異方導電性接着剤に用いる物と同じ分散溶剤に３０分間浸漬した時の粒径ｄａが、該分散溶剤に浸漬する前の粒径ｄｂの１．３倍以下（膨潤率３０％以下）になる物である。

本発明に用いる絶縁性粒子１２の一例には有機無機ハイブリッド粒子がある。
有機無機ハイブリッド粒子には、例えば、
１．無機粒子の表面で無機材料の構成材料と官能モノマーが結合した物
２．有機粒子の表面で有機粒子の構成材料と無機材料が結合した物
３．予め有機ポリマー骨格中に少なくとも１個の無機材料骨格が化学結合された無機含有樹脂で構成された物
等がある。

有機無機ハイブリッド粒子に用いる無機粒子は、例えばシリカ粒子、炭酸カルシウム粒子等である。官能モノマーは、例えばビニルモノマー、アクリルモノマー、メタクリルモノマー、エポキシモノマー、オキセタンモノマー、イソシアネートモノマー等である。一つの無機粒子に結合する官能モノマーの種類は１種類でもよいし、２種類以上でもよい。

表面に有機化合物が露出する有機無機ハイブリッド粒子は、混合溶剤の種類によっては該有機化合物が膨潤する場合もある。しかし、有機化合物は有機無機ハイブリッド粒子の表面に数分子程度が積層しているにすぎず、該有機化合物の層の厚みは有機無機ハイブリッド粒子全体の粒径（例えば２μｍ以上４μｍ以下）に比べて無視できる程小さいので、混合溶剤に膨潤したとしても膨潤率が３０％を超えない。

表面に官能モノマーが露出する有機無機ハイブリッド粒子は、無機材料だけが露出する無機粒子に比べて、接着剤樹脂との親和性が高いので、異方導電性接着剤中での分散性が優れている。
しかも、接着剤樹脂に、官能モノマーの官能基と重合可能な樹脂を含有させると、該樹脂が本圧着時に官能モノマーと重合し、硬化後の異方導電性接着剤１０の機械的強度がより向上する。

アクリルモノマーやメタクリルモノマーと重合可能な樹脂はアクリル樹脂等であり、ビニルモノマーやエポキシモノマーやオキセタンモノマーと重合可能な樹脂はエポキシ樹脂等であり、イソシアネートモノマーと重合可能な樹脂はウレタン樹脂である。

有機無機ハイブリッド粒子のうち、上記「有機粒子の表面で有機粒子の構成材料と無機材料が結合した物」は、有機微粒子（樹脂粒子）の表面にポリシロキサン等の無機化合物が結合した物である。上述した「ソリオスター１５」は、シロキサン骨格を有するアクリル系ポリマーを重合させることで、アクリル樹脂粒子の表面に無機化合物（ケイ素）が結合している。

更に、上記「予め有機ポリマー骨格中に少なくとも１個の無機材料骨格が化学結合された無機含有樹脂で構成された物」とは、有機ポリマー骨格中に少なくとも１個のポリシロキサン骨格を有する化合物を重合させた物であり、例えばシリコーン樹脂粒子がある。

上述した「トスパール１０７」「トスパール１４０」はシリコーン樹脂粒子である。シリコーン樹脂粒子のポリシロキサン骨格は、下記化学式（１）のシロキサン構造を繰り返し単位とする。

シリコーン樹脂は、ポリシロキサン骨格のシロキサン構造の一部又は全部にアルキル基、フェニル基等の有機置換基が結合する。

これらの有機無機ハイブリッド粒子は、耐薬品性、耐膨潤性、耐熱性に優れているだけでなく、熱膨張率も低く、加熱されても粒径が導電性粒子１５の粒径よりも大きくならない。特に、シリコーン樹脂粒子は、他の有機無機ハイブリッド粒子よりも安価であるので、絶縁性粒子１２にシリコーン樹脂粒子を用いれば異方導電性接着剤１０の製造コストが安くなる。
絶縁性粒子１２は有機無機ハイブリッド粒子に限定されず、異方導電性接着剤１０中の分散溶剤に膨潤しないのであれば、樹脂粒子を用いることもできる。

樹脂粒子は、分散溶剤に溶解も膨潤もしないのであれば、その有機ポリマー骨格は分子量、組成、構造、官能基の有無等に特に限定されず、アクリルモノマーやメタクリルモノマーやアクリルニトリルの重合体、ベンゾグアナミンやメラミンのホルムアルデヒド縮合物がある。

絶縁性粒子１２としては、有機無機ハイブリッド粒子や、樹脂粒子の他に、ガラス粒子等のセラミック粒子を用いることもできるが、導電性粒子１５が金属被膜樹脂粒子の場合、セラミック粒子と導電性粒子１５との比重差が大きく、異方導電性接着剤１０中での分散性に問題が生じる虞がある。
導電性粒子と絶縁性粒子は、ＣＶ値２０％以下、好ましくは１０％以下の粒度精度を有するものが望ましい。ＣＶ値とは標準偏差を粒径で割った値である。

分散溶剤は、酢酸エチルと、トルエンの混合溶剤に限定されず、例えば、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）と、トルエンと、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＡＣ）、酢酸エチルとからなる群より選択されるいずれか１種類以上の有機溶剤を用いることができる。上述した有機無機ハイブリッド粒子や、シリコーン樹脂粒子は、これらの有機溶剤には溶解も膨潤もしない。

接着剤樹脂に用いる熱硬化性樹脂は特に限定されないが、エポキシ樹脂と、マイクロカプセル化アミン系硬化剤を硬化剤に用いたアニオン硬化系エポキシ樹脂、オニウム塩を硬化剤に用いたカチオン硬化系エポキシ樹脂、有機過酸化物を硬化剤に用いたラジカル硬化系樹脂等を用いることができる。
異方導電性接着剤１０の固形分には、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、硬化剤、シラン以外にも、フィラー、着色剤等種々の添加剤を添加することができる。

異方導電性接着剤の断面図 （ａ）、（ｂ）：第一、第二の電気部品を接続する工程の断面図 接続体の模式的な平面図 接続後の検査工程を説明する断面図

符号の説明

１０……異方導電性接着剤 １２……絶縁性粒子 １５……導電性粒子 ２０……基板 ２５……基板側端子 ３０……電気部品 ３５……部品側端子

Claims (7)

1. 分散溶剤と、
   前記分散溶剤に溶解する接着剤樹脂と、
   導電性粒子と、
   粒径が前記導電性粒子の粒径よりも小さい絶縁性粒子とを混合して、異方導電性接着剤を作成し、
   基板の基板側端子と、電気部品の部品側端子を、前記異方導電性接着剤を挟んで対向させ、
   前記基板と前記電気部品に熱と押圧力を加え、前記基板側端子と前記部品側端子で前記導電性粒子を挟み込み、前記導電性粒子を変形させる接続方法であって、
   前記導電性粒子が破壊される破壊押圧力と、前記導電性粒子の粒径が前記絶縁性粒子の粒径と同じになる変形押圧力とを予め調べておき、
   前記破壊押圧力と、前記変形押圧力のうち、小さい方の押圧力を上限値とし、前記上限値未満の押圧力を前記基板と前記電気部品に加える接続方法。
2. 前記絶縁性粒子の合計体積が、前記導電性粒子の合計体積の０．２倍以上２倍以下になるよう混合して、前記異方導電性接着剤を作成する請求項１記載の接続方法。
3. 前記分散溶剤に膨潤しない前記絶縁性粒子を混合して、前記異方導電性接着剤を作成する請求項１又は請求項２のいずれか１項記載の接続方法。
4. 前記絶縁性粒子は、無機粒子の表面に官能モノマーが結合した有機無機ハイブリッド粒子であり、
   前記接着剤樹脂は、前記有機無機ハイブリッド粒子の前記官能モノマーと重合可能な重合樹脂を含有する請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の接続方法。
5. 前記絶縁性粒子は、有機粒子の表面に無機材料が結合した有機無機ハイブリッド粒子である請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の接続方法。
6. 前記絶縁性粒子は、有機ポリマー骨格中に少なくとも１個の無機材料骨格が化学結合された無機含有樹脂で構成された請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の接続方法。
7. 前記基板と、前記電気部品と、前記異方導電性接着剤とを有し、前記基板と前記電気部品とが機械的に接続された接合体であって、
   前記基板側端子と前記部品側端子は、請求項１乃至請求項６のいずれか１項記載の接続方法によって電気的に接続された接合体。

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