JP5471504B2 - 異方導電性フィルム - Google Patents
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- Non-Insulated Conductors (AREA)
Description
捕捉率(%)=(バンプ上の導電粒子数の平均値/バンプ面積/異方導電性フィルムの単位面積当たりに含まれる導電粒子数)×100・・・(B)
グラフト化率=100×(疎水性物質の重量)/(無機酸化物粒子の重量)・・・(A)
図1及び2に本実施形態に係る異方導電性フィルム12は、導電粒子層5及び接着層3を備える。接着層3は、導電粒子層5の一方の表面に積層されている。また、異方導電性フィルム12は、導電粒子層5の他方の表面に積層された接着層6を備えていてもよい。
導電粒子層5における無機酸化物粒子9の含有率={(導電粒子層5が含む無機酸化物粒子9の全質量)/(導電粒子層5が含む接着剤22の全質量)}×100・・・(C)
接着層3における無機酸化物粒子9の含有率={(接着層3が含む無機酸化物粒子9の全質量)/(接着層3が含む接着剤の全質量)}×100・・・(D)
図3に示すように、無機酸化物粒子9の表面は疎水性物質32で被覆されている。疎水性物質で被覆されていない無機酸化物粒子の表面は、水酸基で覆われており、親水性である。このような親水性の無機酸化物粒子を、導電粒子層の原料であるワニス中に入れると凝集してしまう為、一定量以上の無機酸化物粒子を導電粒子層に添加することが困難にある。従って無機酸化物粒子の表面を疎水性にする必要がある。また、親水性の無機酸化物粒子を用いることは、塗工により導電粒子層を形成する際に導電粒子層に傷が形成される要因になる。
グラフト化率=100×(無機酸化物粒子9を被覆する疎水性物質32の全重量)/(無機酸化物粒子9の重量)・・・(A)
グラフト化率が2質量%未満の場合、無機酸化物粒子表面の水酸基が残存し易い。その結果、絶縁性の劣化、導電粒子の捕捉率の低下及びフィルム内での導電粒子の単分散性の低下が発生しやすい。
図2に示すように、導電粒子10の表面の一部は、絶縁体11(絶縁性の子粒子)で被覆されている。導電粒子10における絶縁体11の被覆率は5%より大きい。これにより、異方導電性フィルムの非加圧方向における絶縁性が改善される。
導電粒子10における絶縁体11の被覆率=(絶縁体11で被覆された表面積/導電粒子10全体の表面積)×100・・・(E)
工程(1):パラジウム層の表面に官能基を有する導電粒子を、高分子電解質溶液に分散させ、パラジウム層の表面に高分子電解質を吸着させた後、導電粒子をリンスする工程。
工程(2):リンス後の導電粒子を無機子粒子の分散溶液に分散し、導電粒子の表面(パラジウム層)に無機子粒子を吸着させた後、導電粒子をリンスする工程。
導電粒子層5、接着層3及び接着層6に用いられる接着剤としては、例えば、熱反応性樹脂と硬化剤の混合物が用いればよい。好ましい接着剤としては、例えば、エポキシ樹脂と潜在性硬化剤との混合物が挙げられる。潜在性硬化剤としては、イミダゾール系硬化剤、ヒドラジド系硬化剤、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。この他、接着剤には、ラジカル反応性樹脂と有機過酸化物の混合物や紫外線硬化性樹脂などのエネルギー線硬化性樹脂が用いてもよい。
平均粒径2.8μmの架橋ポリスチレン粒子(コア粒子)の表面に、厚み0.2μmのニッケル層を無電解めっきで形成した。さらにそのニッケル層の外側に厚み0.04μmのパラジウム層を設けた。これにより、コア粒子を被覆するニッケル層とニッケル層を被覆するパラジウム層の2層からなる金属めっきを備える母粒子1を作製した。
希釈したコロイダルシリカ分散液の滴下量を調整し、シリカの被覆率を40%としたこと以外は導電粒子1と同様の方法で導電粒子2を作製した。
希釈したコロイダルシリカ分散液の滴下量を調整し、シリカの被覆率を50%としたこと以外は導電粒子1と同様の方法で導電粒子3を作製した。
希釈したコロイダルシリカ分散液の滴下量を調整し、シリカ被覆率を10%としたこと以外は導電粒子1と同様の方法で導電粒子4を作製した。
希釈したコロイダルシリカ分散液の滴下量を調整し、シリカ被覆率を5%としたこと以外は導電粒子1と同様の方法で導電粒子5を作製した。
攪拌装置、コンデンサー及び温度計を備えたガラスフラスコ中で、ジメトキシジメチルシラン20gとテトラメトキシシラン25gとメタノール105gを配合した溶液に、酢酸0.60g及び蒸留水17.8gを添加し、50℃で8時間攪拌し、シロキサン単位の重合度が30のシリコーンオリゴマー1を合成した。重合度は、GPCによる重量平均分子量から換算した。シリコーンオリゴマー1は、水酸基と反応する末端官能基としてメトキシ基及びシラノール基を有するものである。シリコーンオリゴマー1の溶液にメタノールを加えて、固形分の含有率が10質量%の処理液(被覆剤)を作製した。
メタノール10gにトリエトキシフェニルシラン50gを配合して溶液を調整した。これを攪拌しながら、蒸留水6gと酢酸0.5gの溶液を添加し、80℃で4時間過熱して加水分解、重縮合反応を行った。重縮合反応後の溶液を一旦0℃に冷却した後、テトラエトキシシラン6gを滴下して室温で2時間攪拌して、シロキサン骨格中にフェニル基を含有し、末端が3官能性のシリコーン重合体(シリコーンオリゴマー2)を得た。シリコーンオリゴマー2のシロキサン単位の重合度は10であった。シリコーンオリゴマー2の溶液にメタノールを加えて、固形分の含有率が10質量%の処理液を作製した。
攪拌装置、コンデンサー及び温度計を備えたガラスフラスコ中で、3−グリシドキシプロピルトキシシラン110gとメタノール2gを配合した溶液に、活性白土3g及び蒸留水6.3gを添加し、75℃で10時間攪拌し、シロキサン単位の重合度が5のシリコーンオリゴマー3を合成した。シリコーンオリゴマー3は、水酸基と反応する末端官能基としてグリシジル基及びシラノール基を有するものである。得られたシリコーンオリゴマー3の溶液にメタノールを加えて、固形分の含有率が10質量%の処理液を作製した。
12nmの平均粒径を有する未処理のシリカナノ粒子(アエロジル社製、AEROSIL200)10gを、攪拌装置、コンデンサー及び温度計を備えたガラスフラスコに入れて窒素雰囲気下で攪拌を行った。攪拌をしつつ、シリコーンオリゴマー1の処理液10gを徐々に滴下し、滴下後に120℃で24時間攪拌することで、シリコーンで表面を覆われた粒径12nmのシリカナノ粒子1を作製した。その後、シリカナノ粒子1をミクロ熱重量測定装置により1000℃まで加熱して、その重量変化量を測定した。重量変化量とは、1000℃での加熱に伴うシリカナノ粒子1の重量減少率である。重量変化量は、熱分解によってシリカナノ粒子1から除去された樹脂(シリコーン)の全重量に対応する。その結果、シリカナノ粒子1の重量減少量は2.5重量%であることを確認した。この重量減少量はグラフト化率に等しい。
シリコーンオリゴマー1の代わりにシリコーンオリゴマー2を用いたこと以外はシリカナノ粒子1と同様の方法でシリカナノ粒子2を作製した。シリカナノ粒子1と同様の方法で測定したシリカナノ粒子2の重量減少量は4.5重量%であった。
シリコーンオリゴマー1の代わりにシリコーンオリゴマー3を用いたこと以外はシリカナノ粒子1と同様の方法でシリカナノ粒子3を作製した。シリカナノ粒子1と同様の方法で測定したシリカナノ粒子3の重量減少量は、4.5重量%であった。
シリカナノ粒子AEROSIL200の代わりに、7nmの平均粒径を有する未処理のシリカナノ粒子AEROSIL300を用いた以外はシリカナノ粒子1と同様の方法でシリカナノ粒子4を作製した。シリカナノ粒子1と同様の方法で測定したシリカナノ粒子4の重量減少量は、2.2重量%であった。
AEROSIL200の代わりに、30nmの平均粒径を有する未処理のシリカナノ粒子AEROSIL50を用いた以外はシリカナノ粒子1と同様の方法でシリカナノ粒子5を作製した。シリカナノ粒子1と同様の方法で測定したシリカナノ粒子5の重量減少量は、2.8重量%であった。
シリカナノ粒子6の作製では、シリコーンオリゴマー1の処理液の滴下量を10gではなく、5gに調整した。このこと以外はシリカナノ粒子1と同様の方法でシリカナノ粒子6を作製した。シリカナノ粒子1と同様の方法で測定したシリカナノ粒子6の重量減少量は、1.4重量%であった。
フェノキシ樹脂(ユニオンカーバイド社製商品名、PKHC)100gと、アクリルゴム75gを酢酸エチル300gに溶解し、固形分の含有率が30質量%である樹脂溶液を得た。アクリルゴムは、ブチルアクリレート40重量部、エチルアクリレート30重量部、アクリロニトリル30重量部、グリシジルメタクリレート3重量部から形成した共重合体であった。アクリルゴムの分子量は850000であった。
導電粒子1の代わりに導電粒子2を用いた以外は評価例1と同様の方法で評価例2の接続構造体を作製した。
導電粒子1の代わりに導電粒子3を用いた以外は評価例1と同様の方法で評価例3の接続構造体を作製した。
導電粒子1の代わりに導電粒子4を用いた以外は評価例1と同様の方法で評価例4の接続構造体を作製した。
シリカナノ粒子1の代わりにシリカナノ粒子2を用いた以外は評価例1と同様の方法で評価例5の接続構造体を作製した。
シリカナノ粒子1の代わりにシリカナノ粒子3を用いた以外は評価例1と同様の方法で評価例6の接続構造体を作製した。
シリカナノ粒子1の代わりにシリカナノ粒子4を用いた以外は評価例1と同様の方法で評価例7の接続構造体を作製した。
シリカナノ粒子1の代わりにシリカナノ粒子5を用いた以外は評価例1と同様の方法で評価例8の接続構造体を作製した。
A層の厚みが12μmであり、C層の厚みが9μmであること以外は評価例1と同様の方法で評価例9の接続構造体を作製した。
評価例10では、B層を備えず、A層とC層の2層からなる異方導電性フィルムを用いた。このこと以外は評価例1と同様の方法で評価例10の接続構造体を作製した。
B層の厚みが4μmである以外は評価例1と同様の方法で評価例11の接続構造体を作製した。
評価例12では、接着剤溶液1aが含有する接着剤固形分に対し10質量%のシリカナノ粒子1を酢酸エチルに分散して、シリカナノ粒子1の分散液を調製した。このこと以外は評価例1と同様の方法で評価例12の接続構造体を作製した。
評価例13では、接着剤溶液1aが含有する接着剤固形分に対し40質量%のシリカナノ粒子1を酢酸エチルに分散して、シリカナノ粒子1の分散液を調製した。このこと以外は評価例1と同様の方法で評価例13の接続構造体を作製した。
導電粒子1の代わりに、シリカで被覆されていない母粒子1を用いた以外は評価例1と同様の方法で評価例14の接続構造体を作製した。
導電粒子1の代わりに導電粒子5を用いたこと以外は評価例1と同様の方法で評価例15の接続構造体を作製した。
シリカナノ粒子1の代わりにシリカナノ粒子6を用いたこと以外は評価例1と同様の方法で評価例16の接続構造体を作製した。
評価例17では、シリカナノ粒子1の代わりに、表面がシリコーンオリゴマーで処理されていないシリカナノ粒子(AEROSIL200)を用いた。このこと以外は評価例1と同様の方法で評価例17の接続構造体の作製を試みた。しかし、AEROSIL200は酢酸エチルに分散しなかったため、評価例17の異方導電性フィルム及び接続構造体を作製することは不可能だった。
シリカナノ粒子1の代わりにR805(アエロジル社製)を用いたこと以外は評価例1と同様の方法で評価例18の接続構造体を作製した。R805は、12nmの粒径を有するシリカの表面をシランカップリング剤で疎水化処理したものである。シリカナノ粒子1と同様の方法で測定したR805の重量減少量は、5.2重量%であった。
評価例19では、接着剤溶液1aが含有する接着剤固形分に対し10質量%のシリカナノ粒子1を酢酸エチルに分散して、シリカナノ粒子1の分散液を調製した。シリカナノ粒子1の分散液を接着剤溶液1aに添加して、接着剤溶液1−19を調製した。接着剤溶液1−19を用いてB層及びC層を形成した。以上の事項以外は評価例1と同様の方法で評価例19の接続構造体を作製した。
評価例20では、接着剤溶液1aが含有する接着剤固形分に対し30質量%のシリカナノ粒子1を酢酸エチルに分散して、シリカナノ粒子1の分散液を調製した。シリカナノ粒子1の分散液を接着剤溶液1aに添加して、接着剤溶液1−20を調製した。接着剤溶液1−20を用いてB層及びC層を形成した。以上の事項以外は評価例1と同様の方法で評価例20の接続構造体を作製した。
B層の厚みを10μmとしたこと以外は評価例1と同様の方法で評価例21の接続構造体を作製した。
A層の厚みを15μmとしたこと以外は評価例1と同様の方法で評価例22の接続構造体を作製した。
評価例23では、接着剤溶液1aが含有する接着剤固形分に対し5質量%のシリカナノ粒子1を酢酸エチルに分散して、シリカナノ粒子1の分散液を調製した。このこと以外は評価例1と同様の方法で評価例23の接続構造体を作製した。
評価例24では、接着剤溶液1aが含有する接着剤固形分に対し50質量%のシリカナノ粒子1を酢酸エチルに分散して、シリカナノ粒子1の分散液を調製した。このこと以外は評価例1と同様の方法で評価例24の接続構造体を作製した。
評価例25では、接着剤溶液1cに含まれる導電粒子の量を調整することにより、A層における導電粒子の密度を20000個/mm2に制御した。このこと以外は評価例1と同様の方法で評価例25の接続構造体を作製した。
評価例26では、接着剤溶液1cに含まれる導電粒子の量を調整することにより、A層における導電粒子の密度を15000個/mm2に制御した。このこと以外は評価例1と同様の方法で評価例26の接続構造体を作製した。
評価例1〜16,17〜26の導電粒子層を塗工により形成した際に、導電粒子層の外観を検査した。検査結果を下記表2に示す。導電粒子層中に分散しにくいナノ粒子を導電粒子層に大量投入すると、ナノ粒子が数ミクロンレベルの凝集体となり、塗工時において導電粒子層に筋が発生する。筋が発生した部分には導電粒子が殆ど存在しない為、筋は導通不良の原因となる。
評価例1〜16,17〜26の接続構造体を、気温85℃、湿度85%の環境下で200時間放置した。放置後の接続構造体におけるガラス基板と異方導電性フィルムとの隔離の有無を検査した。検査結果を下記表2に示す。
評価例1〜16,17〜26の接続構造体の絶縁抵抗試験を行った。絶縁抵抗試験では、チップの金バンプ間の抵抗値(絶縁抵抗)を測定した。金バンプ間の距離は10μmであった。絶縁抵抗は高いほど好ましい。
評価例1〜16,17〜26の接続構造体の導通抵抗試験を行った。導通抵抗試験では、チップの金バンプとガラス基板の回路との間の抵抗値(導通抵抗)を測定した。導通抵抗は低いほど好ましい。
評価例1〜16,17〜26の接続構造体の捕捉率(%)を測定した。各評価例の捕捉率を下記表2に示す。捕捉率は異方導電性フィルムにおける導電粒子の密度に対する金バンプ上の導電粒子の密度の比であり、下記式(B)で算出される。捕捉率は望大特性であり、高ければ高いほどよい。金バンプ上の導電粒子の数の平均値は、100個の金バンプ上の導電粒子の数から算出した。各金バンプ上の導電粒子の数は、SEMによって確認した。
捕捉率(%)=(金バンプ上の粒子の数の平均/金バンプ面積/異方導電性フィルムの単位面積当たりに含まれる導電粒子数)×100・・・(B)
Claims (8)
- 導電粒子及び接着剤を含有する導電粒子層と、
前記導電粒子層に積層され、接着剤を含有する接着層と、を備える異方導電性フィルムであって、
前記導電粒子層が無機酸化物粒子をさらに含有し、
前記導電粒子が前記導電粒子層のみに含有されており、
前記導電粒子の表面の一部が絶縁体で被覆されており、
前記導電粒子における前記絶縁体の被覆率が5%より大きく、
前記導電粒子層の単位面積あたりの前記導電粒子の個数が2万個/mm2以上であり、
前記無機酸化物粒子の表面が疎水性物質で被覆されており、
下記式Aで表されるグラフト化率が2.0質量%以上であり、
前記導電粒子層における前記無機酸化物粒子の含有率が、前記導電粒子層が含有する前記接着剤の全量に対して10質量%以上であり、
前記接着層における前記無機酸化物粒子の含有率が、前記接着層が含有する前記接着剤の全量に対して0質量%以上30質量%未満である、
異方導電性フィルム。
グラフト化率=100×(前記疎水性物質の質量)/(前記無機酸化物粒子の質量)・・・(A) - 前記疎水性物質がシリコーンである、
請求項1に記載の異方導電性フィルム。 - 前記シリコーンの重合度が3以上である、
請求項2に記載の異方導電性フィルム。 - 前記無機酸化物粒子は、5〜30nmの粒径を有するシリカである、
請求項1〜3のいずれか一項に記載の異方導電性フィルム。 - 前記導電粒子における前記絶縁体の被覆率が10〜40%である、
請求項1〜4のいずれか一項に記載の異方導電性フィルム。 - 前記導電粒子層の両面に前記接着層が積層され、
前記導電粒子層の片面に積層された前記接着層の厚みの平均値が4μm以下である、
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。 - 前記導電粒子層における前記無機酸化物粒子の含有率が、前記導電粒子層が含有する前記接着剤の全量に対して40質量%以下である、
請求項1〜6のいずれか一項に記載の異方導電性フィルム。 - 前記導電粒子層の体積が前記異方導電性フィルム全体に対して50体積%以下である、
請求項1〜7のいずれか一項に記載の異方導電性フィルム。
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