JP5332259B2 - 異方性導電膜転写具及び接続方法 - Google Patents

Description

本発明は、ＩＣチップ等の電子部品を配線基板に異方性接続する際に、それらの接続領域に異方性導電膜を供給するための異方性導電膜転写具に関する。

従来、異方性導電テープを接続部分に供給する場合、異方性導電テープを巻き回したリールを大型の自動仮貼装置に装着して使用していたが、接続部分が極めて小さい場合や接続領域の形状が複雑な場合には、自動仮貼装置の仮貼条件の設定が困難という問題があった。また、接続領域の形状の種類が増大していることも、自動仮貼装置の操作に支障を来していた。

そこで、文字の修正に使用する修正テープ転写具の修正テープリールに代えて、対向電極間の導通を取るための異方性導電膜等のフィルム状接着剤を巻き回した接着材テープリールを装着した転写具が提案されている（特許文献１）。このような転写具は、小型であり、片手で操作可能なものなので、接続部に異方性導電膜を含むフィルム状接着剤を手軽に供給することができるとされている。

特開２００４−２１０５２４号公報

しかしながら、特許文献１の転写具の場合、使用すべき異方性導電膜等のフィルム状接着剤について転写具専用のものに言及していないため、従来の熱圧着により仮貼りするタイプのフィルム状接着剤を使用することを前提としていると考えざるを得ない。従って、引き出された異方性導電膜等のフィルム状接着剤を加熱するための発熱部とその電源部とを転写具に設けざるを得ず、転写具の小型化に支障をきたしていた。

本発明は以上のような従来技術の課題を解決しようとするものであり、基材テープとその片面に形成された異方性導電膜からなる異方性導電テープの当該異方性導電膜を、発熱部や電源部が設けられていない転写具により、手動で簡便に被転写面に仮貼りできるようにすることを目的とする。

本発明者は、異方性導電テープを構成する異方性導電膜の未硬化状態における引張破壊応力と接着強さとをそれぞれ所定の範囲に設定することにより、上述の目的を達成できることを見出し、本発明を完成させるに至った。

即ち、本発明は、基材テープ上に異方性導電膜が仮貼着されている異方性導電テープから該異方性導電膜を被転写面に感圧転写する異方性導電膜転写具であって、
異方性導電テープをその異方性導電膜を外側にして巻き回している巻出リール、
巻出リールから引き出された異方性導電テープを被転写面に押圧し、異方性導電膜を被転写面に転写する転写ヘッド、
異方性導電膜が被転写面に転写した後の基材テープを巻き取る巻取リール、及び
巻出リールと巻取リールとの回転を、異方性導電テープが緩まないように連動させる連動機構を備え、
異方性導電膜の未硬化の状態におけるＪＩＳ Ｋ７１２７による引張破壊応力が１．０〜５．０ＭＰａであり、且つ異方性導電膜がガラス繊維強化エポキシ板に転写された場合に、未硬化の状態におけるＪＩＳ Ｋ６８５４−１によるその９０度剥離接着強さが１．０〜２．５Ｎ／ｃｍである異方性導電膜転写具を提供する。

また、本発明は、配線基板の接続部に、異方性導電膜を介して電子部品を異方性導電接続する接続方法であって、
配線基板の接続部に対し、上述の異方性導電膜転写具の転写ヘッドで異方性導電フィルムを基材テープ側から押圧しながら、異方性導電テープが巻出リールから引き出されるように、異方性導電膜転写具を所定距離移動させることにより、該接続部に異方性導電層を転写して仮貼りするとともに、異方性導電膜が剥離された基材テープを巻取る工程、及び
配線基板の接続部に仮貼りされた異方性導電膜に対し、電子部品を位置合わせして本熱圧着する工程
を有する接続方法を提供する。

本発明の異方性導電膜転写具は、異方性導電テープを構成する、未硬化状態の異方性導電膜の引張破壊応力と接着強さとが所定の範囲に設定されているので、発熱部や電源部が設けられていない転写具を用いて、被転写面に手動で手軽に仮貼りすることができる。

以下、図面を参照しつつ本発明を詳細に説明する。なお、各図中、同一符号は同一又は同等の構成要素を表している。

図１は、連動機構が、巻出リールと同軸に設けた巻出プーリーと、巻取リールと同軸に設けた巻取プーリーと、それらを回動可能に連結するベルトとから構成されている本発明の一実施例の異方性導電膜転写具１Ａの斜視図であり、図２は、この異方性導電膜粘転写具１Ａで使用されている板状の転写ヘッド１０Ａの斜視図（ａ）、平面図（ｂ）及び断面図（ｃ）であり、図３は異方性導電膜転写具１Ａの搬送系を説明する断面図である。また、図４はこの異方性導電膜転写具１Ａで使用する異方性導電テープの一態様の断面図である。

図４の異方性導電テープ３０は、必要に応じて裏面及び表面のそれぞれに公知の剥離処理ないし軽粘着処理が施された基材テープ３１の表面に異方性導電膜３２を剥離可能に貼着保持させたものである。

ここで、基材テープ３１は、公知の異方性導電テープの基材シートと同様に構成することができ、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン、ポリプロピレン等のプラスチック材料や紙材料等から形成することができる。基材テープ３１の厚さは、４〜１００μｍとすることが好ましい。

基材テープ３１の裏面に施される剥離処理は、基材テープ３１の形成素材等に応じて施されるものであり、例えば、シリコーン系剥離剤、フッ素系剥離剤等を用いて処理することができる。処理により剥離処理層が形成されるが、この剥離処理層にはシリカ、アルミナ等の無機充填剤や、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン、フッ素樹脂、シリコーン樹脂等の樹脂粒子を適宜配合してもよい。更に、必要に応じて、基材テープ３１の裏面及び／又は表面に帯電防止処理を施してもよい。

基材テープ３１の表面に施される剥離処理ないし軽粘着処理は、異方性導電膜３２を基材テープ３１上に貼着保持するための処理である。その処理により得られる接着強さないし粘着力は、異方性導電膜３２の被転写面に対する粘着力よりも弱く、したがって、異方性導電テープ３０の異方性導電膜３２を、配線回路の接続部などの被転写面Ｓに押し付けた後、異方性導電膜転写具１Ａを被転写面Ｓから引き離すと、基材テープ３１が異方性導電膜３２から容易に剥離し、異方性導電膜３２が被転写面Ｓ上に残ることになる。このような剥離処理の具体例としては、基材テープ３１の裏面の場合と同様に、シリコーン系剥離剤などによる処理が挙げられる。軽粘着処理の具体例としては、例えば、基材テープ３１上にアクリル系粘着剤等の軽粘着剤組成物を塗布して軽粘着層を形成することが挙げられる。

本発明において、異方性導電膜３２は、転写具を用いて手動で且つ簡便に被転写面に転写されるように、未硬化の状態において特定の引張破壊応力と接着強さとを有する。

即ち、未硬化の状態における異方性導電膜３２のＪＩＳ Ｋ７１２７による引張破壊応力は、１．０〜５．０ＭＰａ、好ましくは１．０〜２．０ＭＰａである。この範囲を下回ると、被着体への転写時に加わる力に異方性導電膜３２が耐えられず容易に破断してしまい貼り付けができなくなり、超えると切断する際に必要以上に力を必要とし、所望の場所での切断が困難となる。

また、異方性導電膜がガラス繊維強化エポキシ板に転写された場合に、未硬化の状態におけるＪＩＳ Ｋ６８５４−１によるその９０度剥離接着強さは、１．０〜２．５Ｎ／ｃｍ、好ましくは１．５〜２．５Ｎ／ｃｍである。この範囲を下回ると、本発明の形態での被着体に対する接着性としては不十分で、貼り付けができなくなる。また、高すぎると、貼り付けミスなどによって、異方性導電膜３２を剥がす際に、残渣なく剥がすことが困難となる。

異方性導電膜３２は、フェノキシ樹脂やエポキシ樹脂等の公知の絶縁性バインダに、公知の導電粒子、潜在性硬化剤、シランカップリング剤、ポリブタジエンゴムなどを均一に溶解ないし分散させたものである。特に、引張破壊応力を調整するために、ヒュームドシリカ、酸化チタン、炭酸カルシウム、タルク等の公知のフィラーや顔料をも分散させたものである。但し、引張破壊応力と接着強さを所定範囲に収めるためには、固形の絶縁性バインダの配合量を２０質量％以下とすること、フェノキシ樹脂として分子構造中にビフェニル骨格やフルオレン骨格等を有し、高ガラス転移点を有するものを使用すること、ヒュームドシリカ等のフィラーの配合量を４質量％以上とすること等が好ましい。

以上説明したような異方性導電テープ３０は、広幅の基材シートに、シルクスクリーン印刷等の印刷技術、リバースロールコート、ダイレクトコート等の各種コーターを用いた塗装などにより異方性導電膜を形成し、乾燥後に必要な幅に公知のスリッターを用いて所定の幅にスリットすることにより製造することができる。

一方、図１の異方性導電膜転写具１Ａは、それ自体の構造としては、ケース２内に、上述の異方性導電テープ３０の異方性導電膜３２を外側にして巻き回した巻出リール３が支軸５によって回転可能に支持され、また、被転写面Ｓに異方性導電膜３２が転写した後の基材シート３１を巻き取る巻取リール６が支軸８によって回転可能に支持されている。巻出リール３には、それと同軸に巻出プーリー４が設けられ、巻取リール６にはそれと同軸に巻取プーリー７が設けられ、巻出プーリー４と巻取プーリー７とは、ゴム等からなるベルト９で連結されている。

また、ケース２には、巻出リール３から引き出された異方性導電テープ３０を被転写面Ｓに押圧し、異方性導電膜３２を被転写面Ｓに転写する転写ヘッド１０Ａが固定されている。

転写ヘッド１０Ａは、図２に示すように、先端に向かって次第に薄くなるテーパー形状断面を有する板状部材から形成されている。また、異方性導電膜転写具１Ａの使用中に異方性導電テープ３０の走行位置（図中破線）が多少ズレてもそのまま使用できるように、転写ヘッド１０Ａの先端縁の幅は異方性導電テープ３０の幅よりも幅広く形成されており、転写ヘッド１０Ａの両側縁には、異方性導電テープ３０が転写ヘッド１０Ａ上から外れないように、ガイドフランジ１１が形成されている。

転写ヘッド１０Ａの形成材料としては、異方性導電テープ３０全体を均一に被転写面Ｓに貼付するため、ポリスチレン、ポリプロピレン、ＡＢＳ、ナイロン、ポリアセタール（ＰＯＭ）等を使用することが好ましい。

なお、符号１２、１３はガイドピンである。ガイドピンに代えてガイドローラを使用してもよい。ケース２は、掌に収まる程度の大きさの携帯性に優れたものとすることが好ましい。

図３に示したように、この異方性導電膜転写具１Ａによれば、転写ヘッド１０Ａを被転写面Ｓに押圧しつつ被転写面Ｓに沿って矢印方向に移動させることにより、異方性導電膜３２が被転写面Ｓに貼付し、巻出リール３から異方性導電テープ３０が引き出される。このとき、プーリー４、７とベルト９によって巻出リール３と連結されている巻取リール６が回転して異方性導電テープ３０を引っ張り、被転写面Ｓに貼付した異方性導電膜３２と基材テープ３１が剥離し、異方性導電膜３２が被転写面Ｓに転写した後の基材テープ３１が巻取リール６に巻き取られる。従って、簡便に異方性導電膜３２を被転写面Ｓに貼付することができる。また、異方性導電膜転写具１Ａを被転写面Ｓから持ち上げれば、転写ヘッド１０Ａの略先端で異方性導電膜３２を切断することができる。

以上の図の説明では、連動機構が、巻出リールと同軸に設けた巻出プーリーと、巻取リールと同軸に設けた巻取プーリーと、それらを回動可能に連結するベルトとから構成されている態様を説明したが、それ以外にも、図５に示すように、巻出リール３に、それと同角速度で回転するように設置された第１平歯車５０と、巻取リール６に、それと同角速度で回転するように設置され、該第１平歯車５０と噛み合わされ、第１歯車５０より端数の少ない第２平歯車６０とから連動機構を構成してもよい。両平歯車の端数の調整は、異方性導電テープ３０をゆるむことなく引き出し且つ基材テープ３１を巻き取ることができるように適宜行うことができる。なお、連動機構は、これらの機構に限られず、異方性導電テープをゆるむことなく引き出し且つ基材テープを巻き取ることが可能な機構であればよい。

本発明の異方性導電膜転写具は、以下に説明するように、配線基板の接続部に異方性導電膜を介して電子部品を異方性導電接続する接続方法に好ましく適用することができる。

即ち、フレキシブル配線基板、液晶パネル等のガラス基板等の配線基板の接続パッド等の接続部に対し、上述の異方性導電膜転写具の転写ヘッドで異方性導電フィルムを基材テープ側から押圧しながら、異方性導電テープが巻出リールから引き出されるように、異方性導電膜転写具を所定距離移動させることにより、該接続部に異方性導電層を転写して仮貼りするとともに、異方性導電膜が剥離された基材テープを巻取り、他方、配線基板の接続部に仮貼りされた異方性導電膜に対し、ＩＣチップ等の電子部品を位置合わせして本熱圧着することにより配線基板と電子部品とを簡便且つ容易に接続することができる。

実施例１−６、比較例１−２
表１の組成の成分を、常法に従って均一に混合して異方性導電組成物を調製し、それを剥離処理が施された２５μｍ厚のポリエチレンテレフタレートフィルム（ソニーケミカル＆インフォメーションデバイス社製）上に、乾燥厚で４５μｍ厚となるように塗布し、乾燥することにより、異方性導電シートを作成した。得られた未硬化の異方性導電膜について、以下に説明するように引張破壊応力と９０度剥離接着強さを試験評価した。得られた結果を表１に示す。

また、得られた未硬化の異方性導電シートを、更に２ｍｍ幅にスリットして異方性導電テープを得た。得られた異方性導電テープを、市販の修正テープ転写具（ＣＴ−ＰＬ２．５、株式会社トンボ鉛筆）の修正テープに代えて装着することにより異方性導電膜転写具を作成した。得られた異方性導電膜転写具を使用し、以下に説明するように、異方性導電膜の転写性と、硬化した異方性導電膜の接着強度と導通抵抗とを試験評価した。得られた結果を表１に示す。

＜未硬化の異方性導電膜の引張破壊応力＞
未硬化の異方性導電シートを短冊（短辺２５ｍｍ、長辺１５０ｍｍ）にカットし、その短冊から異方性導電膜を剥離し、剥離した異方性導電膜の上下端からそれぞれ２５ｍｍの位置で引張試験機（テンシロンＲＴＣ−１２１０Ａ、オリエンテック社）にセットし、ＪＩＳ Ｋ７１２７に従って、３００ｍｍ／分の速度で引っ張り、破断したときの力を引張破壊応力とした。実用上、引張破壊応力は１．０〜２．０ＭＰａであることが望まれる。

＜未硬化の異方性導電膜の９０度剥離接着強さ＞
未硬化の異方性導電膜を、２５ｍｍ幅で切り出し、ガラス繊維強化エポキシ板に質量２ｋｇのローラーを圧着速度２０ｍｍ／秒で２往復させることで圧着した後、引張試験機（テンシロンＲＴＣ−１２１０Ａ、オリエンテック社）を用いて、５０ｍｍ／分の引張速度でエポキシ板に対し垂直方向に剥離した際の力を９０度剥離接着強さとした。実用上、９０度剥離接着強さは１．５〜２．５Ｎ／ｃｍであることが望まれる。

＜異方性導電膜転写具による異方性導電膜の転写性＞
印刷回路基板の長さ３０ｍｍ、幅２ｍｍの接続パッド領域に、異方性導電膜転写具を用いて手動で異方性導電膜を転写させ、以下の評価基準に従って評価した。
評価ランク：基準
Ａ： 修正テープと同様に転写させることができ、且つ意図した位置で異方性導電膜を破断させることができた場合。
Ｂ： 異方性導電膜を転写するのに十分な接着性がみられたが、切断することが困難であり、結果として意図した位置への貼り付けができなかった。
Ｃ： 印刷回路基板の接続パッド領域に転写することができなかった場合。

＜硬化した異方性導電膜の接着強度＞
印刷回路基板と２層フレキシブル基板とを異方性導電膜を介して、１８０℃で３ＭＰａの圧力で１０秒間熱圧着した。その場合の異方性導電膜の接着強度を、フレキシブル基板を印刷回路基板に対し９０度の方向に５０ｍｍ／分で引っ張り、その接着力として測定した。実用上、７Ｎ／ｃｍ以上であることが望まれる。

＜硬化した異方性導電膜の導通抵抗＞
印刷回路基板と２層フレキシブル基板とを異方性導電膜を介して、１８０℃で３ＭＰａの圧力で１０秒間熱圧着した。その場合の印刷回路基板と２層フレキシブル基板との導通抵抗（Ω）を測定し、以下の評価基準に従って評価した。
評価ランク：基準
Ａ： 導通抵抗値が１００ｍΩ以下である場合
Ｃ： 導通抵抗値が１００ｍΩを超える場合

表１から、引張破壊応力が１．０〜２．０ＭＰａの範囲にあり且つ９０度剥離接着強さが１．５〜２．５Ｎ／ｃｍの範囲内にある実施例１〜４の異方性導電膜転写具は、手動で異方性導電膜を転写することができる。また、硬化した後の接着強度と導通抵抗の特性も好ましいことがわかる。

実施例５及び６については、異方性導電膜を転写するのに十分な接着性が見られたが、実施例１及び２に比べて切断することが困難であり、結果として貼り付け性が若干低下したが実用上問題のないレベルであった。

一方、未硬化の異方性導電膜の引張破壊応力が５．０ＭＰａを超えている比較例１の場合、異方性導電膜の転写性が実施例１〜６の場合に比べ大きく低下していることがわかる。なお、比較例１の場合、未硬化の異方性導電膜の９０度剥離接着強さが０．１４８Ｎ／ｃｍとなり、１．０Ｎ／ｃｍを大きく下回ったために仮貼りそのものが不可能であった。

また、比較例２の場合、９０度剥離接着強さが１．０Ｎ／ｃｍを下回っているために、仮貼りは不可能ではなかったものの、硬化後の異方性導電膜の９０度剥離接着強さも７．０Ｎ／ｃｍを下回り十分とはいえず、結果的に十分な導通抵抗値を得ることができなかった。

本発明の異方性導電膜転写具においては、異方性導電テープを構成する異方性導電膜の引張破壊応力と接着強さとが所定の範囲に設定されている。このため、本発明の異方性導電膜転写具は、異方性導電テープを、発熱部や電源部が設けられていない転写具を用いて、被転写面に手動で手軽に仮貼りすることができるので、異方性導電テープの手動の転写具として有用である。

図１は、本発明の異方性導電膜転写具１Ａの斜視図である。 図２は、転写ヘッド１０Ａの斜視図（ａ）、平面図（ｂ）及び断面図（ｃ）である。 図３は、本発明の異方性導電膜転写具１Ａの搬送系の説明図である。 図４は、異方性導電テープの断面図である。 図５は、本発明の別の態様の異方性導電膜転写具１Ａの斜視図である。

符号の説明

１Ａ 異方性導電膜転写具
２ ケース
３ 巻出リール
４ 巻出プーリー
５ 支軸
６ 巻取リール
７ 巻取プーリー
８ 支軸
９ ベルト
１０、１０Ａ 転写ヘッド
１６ テープ押圧面
３０ 異方性導電テープ
３１ 基材テープ
３２ 異方性導電膜
５０ 第１平歯車
６０ 第２平歯車
Ｓ 被転写面

Claims (5)

1. 基材テープ上に異方性導電膜が仮貼着されている異方性導電テープから該異方性導電膜を被転写面に手動且つ非加熱で感圧転写する、発熱部や電源部が設けられていない異方性導電膜転写具であって、
   異方性導電テープをその異方性導電膜を外側にして巻き回している巻出リール、
   巻出リールから引き出された異方性導電テープを被転写面に押圧し、異方性導電膜を被転写面に転写する転写ヘッド、
   異方性導電膜が被転写面に転写した後の基材テープを巻き取る巻取リール、及び
   巻出リールと巻取リールとの回転を、異方性導電テープが緩まないように連動させる連動機構を備え、
   異方性導電膜の未硬化の状態におけるＪＩＳ Ｋ７１２７による引張破壊応力が１．０〜５．０ＭＰａであり、且つ異方性導電膜がガラス繊維強化エポキシ板に転写された場合に、未硬化の状態におけるＪＩＳ Ｋ６８５４−１によるその９０度剥離接着強さが１．０〜２．５Ｎ／ｃｍである異方性導電膜転写具。
2. 連動機構が、巻出リールと同軸に設けた巻出プーリーと、巻取リールと同軸に設けた巻取プーリーと、それらを回動可能に連結するベルトとから構成されている請求項１記載の異方性導電膜転写具。
3. 連動機構が、巻出リールに、それと同角速度で回転するように設置された第１平歯車と、巻取リールに、それと同角速度で回転するように設置され、該第１平歯車と噛み合わされ、第１歯車より歯数の少ない第２平歯車とから構成されている請求項１記載の異方性導電膜転写具。
4. 異方性導電膜の未硬化の状態におけるＪＩＳ Ｋ７１２７による引張破壊応力が１．０〜２．０ＭＰａであり、且つ異方性導電膜がガラス繊維強化エポキシ板に転写された場合に、未硬化の状態におけるＪＩＳ Ｋ６８５４−１によるその９０度剥離接着強さが１．５〜２．５Ｎ／ｃｍである請求項１〜３のいずれかに記載の異方性導電膜転写具。
5. 配線基板の接続部に、異方性導電膜を介して電子部品を異方性導電接続する接続方法であって、
   配線基板の接続部に対し、請求項１記載の発熱部や電源部が設けられていない異方性導電膜転写具の転写ヘッドで異方性導電フィルムを基材テープ側から押圧しながら、異方性導電テープが巻出リールから引き出されるように、異方性導電膜転写具を所定距離移動させることにより、該接続部に異方性導電層を手動且つ非加熱で転写して仮貼りするとともに、異方性導電膜が剥離された基材テープを巻取る工程、及び
   配線基板の接続部に仮貼りされた異方性導電膜に対し、電子部品を位置合わせして本熱圧着する工程
   を有する接続方法。

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