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JP6661969B2 - 異方性導電フィルム及び接続構造体 - Google Patents

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JP6661969B2 JP2015211174A JP2015211174A JP6661969B2 JP 6661969 B2 JP6661969 B2 JP 6661969B2 JP 2015211174 A JP2015211174 A JP 2015211174A JP 2015211174 A JP2015211174 A JP 2015211174A JP 6661969 B2 JP6661969 B2 JP 6661969B2
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怜司 塚尾
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Description

本発明は、異方性導電フィルム、及び異方性導電フィルムを用いて接続された接続構造体に関する。
ＩＣチップなどの電子部品の実装に異方性導電フィルムは広く使用されており、近年では、高密度実装への適用の観点から、導電粒子捕捉効率や接続信頼性を向上させ、ショート発生率を低下させるために、絶縁性接着剤層に、導電粒子を接触又は近接して配列させた粒子部位（即ち、導電粒子ユニット）を格子状に配置し、その導電粒子ユニット同士の間隔を電極パターンに応じて変えることが提案されている（特許文献１）。
特表２００２−５１９４７３号公報
しかしながら、特許文献１に記載の異方性導電フィルムでは、導電粒子ユニット同士の間隔を、該ユニットを形成する転写型の凹み同士の距離により規制しているため、異方性導電フィルムで接続する電子部品の接続端子間距離が１０μｍ程度のファインピッチであると導電粒子を十分に捕捉できない接続端子が発生したり、ショートが発生したりし、導通信頼性に問題があった。
これに対し、本発明は、異方性導電フィルムを用いてファインピッチの接続端子を接続する場合でも、ショートの発生を抑制しつつ各接続端子に導電粒子を十分に捕捉させ、導通信頼性を向上させることを課題とする。
本発明者は、特許文献１に記載の異方性導電フィルムでは、導電粒子ユニット同士の間隔が転写型の凹みの間隔として規制されており、隣接する導電粒子の最近接距離を規制したものではなく、さらにこの転写型の凹みの間隔はファインピッチの接続端子に適応していないことに対し、隣接する導電粒子ユニットの導電粒子同士の最近接距離を規制することにより上述の課題を解決できることを見出し、本発明を想到した。
即ち、本発明は、導電粒子が一列に配列した導電粒子ユニット、又は導電粒子が一列に配列した導電粒子ユニットと単独の導電粒子が、絶縁接着剤層中に格子状に配置された異方性導電フィルムであって、隣接する導電粒子ユニット及び単独の導電粒子から選ばれる導電粒子同士の最近接距離が、導電粒子の粒子径の０．５倍以上である異方性導電フィルムを提供する。
また、本発明は、上述の異方性導電フィルムを用いて第１電子部品の接続端子と第２電子部品の接続端子とを異方性導電接続した接続構造体を提供する。
本発明の異方性導電フィルムによれば、導電粒子が一列に配列した導電粒子ユニット、又は導電粒子が一列に配列した導電粒子ユニットと単独の導電粒子が格子状に配置されているので、単独の導電粒子を格子状に配列した異方性導電フィルムに比して導電粒子を高密度に配置することができ、特に、隣接する導電粒子ユニット及び単独の導電粒子から選ばれる導電粒子同士の最近接距離を特定の範囲とすることにより、ショートの発生を抑制しつつ、異方性導電フィルムにおける導電粒子の配置密度を最大限に高めることができる。よって、異方性導電フィルムで接続する接続端子がファインピッチであっても各接続端子で十分に導電粒子が捕捉されるので、導通信頼性を向上させることが可能となる。
図１Ａは実施例の異方性導電フィルム１Ａにおける導電粒子の配置図である。 図１Ｂは実施例の異方性導電フィルム１ＡのＡ−Ａ断面図である。 図２Ａは実施例の異方性導電フィルム１Ａの製造に使用する型の平面図である。 図２Ｂは実施例の異方性導電フィルム１Ａの製造に使用する型のＢ−Ｂ断面図である。 図３は実施例の異方性導電フィルム１Ｂにおける導電粒子の配置図である。 図４は実施例の異方性導電フィルム１Ｃにおける導電粒子の配置図である。 図５は実施例の異方性導電フィルム１Ｄにおける導電粒子の配置図である。 図６は実施例の異方性導電フィルム１Ｅにおける導電粒子の配置図である。 図７は実施例の異方性導電フィルム１Ｆにおける導電粒子の配置図である。 図８は実施例の異方性導電フィルム１Ｇにおける導電粒子の配置図である。 図９は実施例の異方性導電フィルム１Ｈにおける導電粒子の配置図である。 図１０は実施例の異方性導電フィルム１Ｉにおける導電粒子の配置図である。 図１１は実施例の異方性導電フィルム１Ｊにおける導電粒子の配置図である。 図１２は実施例の異方性導電フィルム１Ｋにおける導電粒子の配置図である。 図１３Ａは実施例の異方性導電フィルム１Ｌにおける導電粒子の配置図である。 図１３Ｂは実施例の異方性導電フィルム１ＬのＣ−Ｃ断面図である。 図１４Ａは実施例の異方性導電フィルム１Ｌの製造方法の説明図である。 図１４Ｂは実施例の異方性導電フィルム１Ｌの製造方法の説明図である。 図１４Ｃは実施例の異方性導電フィルム１Ｌの製造方法の説明図である。 図１５Ａは、接続端子に対する導電粒子ユニットの好ましい配置の説明図である。 図１５Ｂは、接続端子に対する導電粒子ユニットの好ましい配置の説明図である。 図１５Ｃは、接続端子に対する導電粒子ユニットの好ましい配置の説明図である。
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１Ａは、本発明の一実施例の異方性導電フィルム１Ａにおける導電粒子２の配置図である。この異方性導電フィルム１Ａでは、２個の導電粒子２が配列した導電粒子ユニット３が絶縁接着剤層４中に格子状に配置されている。より具体的には、導電粒子ユニット３の中心が破線で示した正方格子の格子点に配置されている。
各導電粒子ユニット３内において、導電粒子２は接触していてもよく、間隙をあけて近接していてもよいが、各導電粒子ユニット３内における間隙の大きさの合計（一つの導電粒子ユニットがｎ個の導電粒子の配列で構成される場合、ｎ−１個の間隙の大きさの合計）は、導電粒子ユニットが格子状に配列されているという本発明の効果をより高めるため、導電粒子２の粒子径Ｌｅよりも小さく、粒子径Ｌｅの１／４未満が好ましい。なお、導電粒子ユニット３内における間隙の大きさの合計は、異方性導電フィルムの長手方向に対する導電粒子ユニットの長手方向の角度θが大きい場合には、角度θが小さい場合に比して大きくすることができ、後述する図３で示すように、この角度θが９０°の場合には、導電粒子２の粒子径Ｌｅの１／２であっても本発明の効果を得ることができる。
また、本発明において、導電粒子２の粒子径Ｌｅは揃っている方が好ましい。そこで、特に断らない限り、本発明において導電粒子２の粒子径Ｌｅは、異方性導電フィルムを構成する導電粒子２の平均粒子径を意味する。
各導電粒子ユニット３の長手方向の向きは揃っており、異方性導電フィルム１Ａの長手方向Ｄ１に対して傾いている。より具体的には、異方性導電フィルム１Ａの長手方向に対する導電粒子ユニット３の長手方向の角度θが４５°となっている。また、各導電粒子ユニット３の長手方向が、導電粒子ユニット３の格子状配列を形成する直線（図中の破線で示した直線）と重なっている。このように導電粒子ユニット３の長手方向を異方性導電フィルム１Ａの長手方向に対して傾斜させると、異方性導電フィルム１Ａを用いて電子部品の接続端子を接続する場合に、接続端子２０における導電粒子２の捕捉数を高めることができる。
図１Ｂは、異方性導電フィルム１Ａを導電粒子ユニット３の長手方向に切断したＡ−Ａ断面図である。同図に示すように、導電粒子２は、絶縁接着剤層４中に一定の深さで埋まっている。
本発明の異方性導電フィルム１Ａでは、隣接する導電粒子ユニット３の導電粒子同士の最近接距離Ｌａ（後述するように、格子点に単独の導電粒子も存在する場合には、隣接する導電粒子ユニット及び単独の導電粒子から選ばれる導電粒子同士の最近接距離Ｌａ）が、異方性導電フィルム１Ａにおける導電粒子２の配置密度をできる限り高め、かつ異方性導電フィルム１Ａで第１、第２の電子部品を異方性導電接続した場合の端子間のショートを防止する点から、導電粒子２の粒子径の０．５倍以上である。ここで、最近接距離Ｌａを導電粒子２の粒子径の０．５倍以上とするのは次の理由による。即ち、異方性導電フィルム１Ａを用いて第１、第２の電子部品を異方性導電接続すると対向する第１、第２の電子部品の接続端子間で導電粒子２は潰れ、図１Ａにおいて破線円で示すように導電粒子２の粒子径は接続前の粒子径の１．２〜１．３倍になる。そこで、隣接する導電粒子ユニット３の導電粒子同士であって最近接距離にあるものが双方とも異方性導電接続時に最大限潰れたとしても、それらの間に少なくとも粒子径の約１／４の間隙があくことを確保してショートの発生を防止するため、隣接する導電粒子ユニット同士の最近接距離Ｌａを粒子径の０．５倍以上とする。
また、本発明においては、最近接距離Ｌａの異方性導電フィルム長手方向Ｄ１の長さＬａ1を導電粒子２の粒子径Ｌｅの１０倍以下とすることが好ましい。これは導電粒子の個数密度を一定値以上にすることが接続端子２０で導電粒子の捕捉を安定して行えることにつながり、ファインピッチ接続の安定性に寄与するためである。
さらに、導電粒子ユニット３の格子状の配列態様によっては、導電粒子ユニット３の異方性導電フィルム長手方向Ｄ１の外接線が、同方向Ｄ１で隣接する導電粒子ユニット３とオーバーラップする（外接線が隣接するユニットの導電粒子を貫く）ことが、導電粒子の個数密度を高めてファインピッチにおける接続の安定性に寄与するので好ましい。
なお、図１Ａに示した異方性導電フィルム１Ａではこの最近接距離Ｌａの方向が導電粒子ユニット３の長手方向となっているが、本発明において、最近接距離Ｌａの方向は導電粒子ユニット３の長手方向に限られない。
異方性導電フィルム１Ａを接続端子間の異方性導電接続に使用する場合、接続前後の導電粒子の比較がし易くなる点から、異方性導電フィルム１Ａの長手方向Ｄ１を、図１Ａに二点鎖線で示した接続端子２０の配列方向（接続端子２０の短手方向）に合わせることが好ましい。言い換えると、異方性導電フィルム１Ａの短手方向Ｄ２を接続端子２０の長手方向に合わせる。この場合に、各導電粒子ユニット３の異方性導電フィルム１Ａの長手方向Ｄ１の長さＬｂと、異方性導電フィルム１Ａで接続する接続端子２０間の距離Ｌｘと、導電粒子の粒子径Ｌｅが、次式の関係を満たすようにすることが好ましい。
Ｌｘ＞（Ｌｂ＋Ｌｅ）
また、隣接する導電粒子ユニット３の導電粒子２であって、異方性導電フィルム１Ａの長手方向Ｄ１で重なる最近接導電粒子（即ち、導電粒子２を異方性導電フィルム１Ａの長手方向に投影した場合の投影像が重なる導電粒子であって最も近接したもの）同士の該長手方向Ｄ１の距離Ｌｃが導電粒子の粒子径の０．５倍以上となるようにすることが好ましい。即ち、この距離Ｌｃは、導電粒子ユニット３の格子状の配列自体は同じでも、異方性導電フィルム１Ａの長手方向Ｄ１に対する導電粒子ユニット３の長手方向の角度θに応じて変化する。そのため、角度θの大きさによらず、隣接する接続端子２０間のショートを防止するため、距離Ｌｃとして導電粒子の粒子径の０．５倍以上を確保することが好ましい。
本発明において、導電粒子２の粒子径は、短絡防止と接続端子間の接続の安定性の点から好ましくは１〜１０μｍ、より好ましくは２〜４μｍである。また、導電粒子２の配置密度は、好ましくは２０００〜２５００００個／ｍｍ2、より好ましくは４０００〜１０００００個／ｍｍ2である。導電粒子の配置密度は、導電粒子ユニット３を構成する導電粒子２の数と導電粒子ユニット３の配置によって適宜調整される。
本発明において、導電粒子２自体の構成や、絶縁接着剤層４の層構成又は構成樹脂については特に制限がない。即ち、導電粒子２としては公知の異方性導電フィルムに用いられているものを適宜選択して使用することができる。例えば、ニッケル、コバルト、銀、銅、金、パラジウムなどの金属粒子、金属被覆樹脂粒子などが挙げられる。２種以上を併用することもできる。
絶縁接着剤層４としては、公知の異方性導電フィルムで使用される絶縁性樹脂層を適宜採用することができる。例えば、アクリレート化合物と光ラジカル重合開始剤とを含む光ラジカル重合型樹脂層、アクリレート化合物と熱ラジカル重合開始剤とを含む熱ラジカル重合型樹脂層、エポキシ化合物と熱カチオン重合開始剤とを含む熱カチオン重合型樹脂層、エポキシ化合物と熱アニオン重合開始剤とを含む熱アニオン重合型樹脂層等を使用することができる。また、これらの樹脂層は、必要に応じて、それぞれ重合したものとすることができる。また、絶縁接着剤層４を、複数の樹脂層から形成してもよい。
さらに、絶縁接着剤層４には、必要に応じてシリカ微粒子、アルミナ、水酸化アルミ等の絶縁性フィラーを加えても良い。絶縁性フィラーの配合量は、絶縁接着剤層を形成する樹脂１００質量部に対して３〜４０質量部とすることが好ましい。これにより、異方性導電接続時に絶縁接着剤層４が溶融しても、溶融した樹脂で導電粒子２が不用に移動することを抑制することができる。
絶縁接着剤層４に導電粒子２が上述の配置で固定されている異方性導電フィルムの製造方法としては、導電粒子ユニット３の配置に対応した凹みを有する型を機械加工やレーザー加工、フォトリソグラフィなど公知の方法で作製し、その型に導電粒子を入れ、その上に絶縁接着剤層形成用組成物を充填し、硬化させ、型から取り出し、必要に応じてさらに絶縁性接着剤層を積層すればよい。なお、導電粒子２を入れる型としては、一旦剛性の強い型を作製し、その型を利用して、剛性の低い材質で形成した型を使用してもよい。
図２Ａは、異方性導電フィルム１Ａの製造において、導電粒子２を上述の配置で固定するために使用する型１０の平面図であり、図２Ｂは型１０に導電粒子２を充填した状態のＢ−Ｂ断面図である。この型１０は、導電粒子２を２個充填し得る矩形の凹み１１を有する。本実施例の異方性導電フィルム１Ａでは凹み１１の長手方向に隣接する凹み１１同士の距離Ｌｈが、隣接する導電粒子ユニット３同士の最近接距離Ｌａに対応するため、この距離Ｌｈは導電粒子２の粒子径の０．５倍以上とする。また、凹み１１の長手方向の長さＬｉは、凹み１１に充填する導電粒子２の数によるが、凹み１１に導電粒子２を充填した後の間隙ｓ1、ｓ2、ｓ3の、凹み１１の長手方向の長さの合計Ｌｊが導電粒子２の粒子径の１／４未満となる長さとなるようにすることが好ましい。これは、導電粒子ユニットが格子状に配列されているという本発明の効果をより高めるため、導電粒子が導電粒子ユニットとして格子状に配列されている状態を、導電粒子がユニットを形成せずに格子状に配列されている状態に対して明確に区別できるようにするためである。
一方、絶縁接着剤層４に導電粒子２を上述の配置に置くために、絶縁接着剤層形成用組成物層の上に、貫通孔が所定の配置で形成されている部材を設け、その上から導電粒子２を供給し、貫通孔を通過させるなどの方法でもよい。
本発明の異方性導電フィルムは種々の態様をとることができる。例えば、図３に示した異方性導電フィルム１Ｂ、及び図４に示した異方性導電フィルム１Ｃは、それぞれ導電粒子２自体の配列は図１Ａに示した異方性導電フィルム１Ａと同様に、導電粒子ユニット３が２個の導電粒子２から形成され、各導電粒子ユニット３の長手方向の向きが揃い、導電粒子ユニット３が正方格子状に配置されているが、図３に示した異方性導電フィルム１Ｂでは、異方性導電フィルム１Ｂの長手方向に対する導電粒子ユニット３の長手方向の角度θが９０°であり、図４に示した異方性導電フィルム１Ｃでは、異方性導電フィルム１Ｃの長手方向に対する導電粒子ユニット３の長手方向の角度θが０°である。
ショート防止の観点からは、角度θは９０°に近い方が好ましい。また、異方性導電接続における導電粒子の捕捉の観点からは０°に近い方が好ましい。そのため、各導電粒子ユニット３を形成する導電粒子数と各導電粒子ユニット３の長手方向の角度θを揃える場合には、ショート防止と導電粒子の捕捉を両立させる観点から角度θは６〜８４°が好ましく、１６〜７４°がより好ましい。
図５に示した異方性導電フィルム１Ｄは、図１Ａに示した異方性導電フィルム１Ａにおいて、導電粒子ユニット３の中心点が６方格子を形成するように導電粒子ユニット３を配置し、異方性導電フィルム１Ｄの長手方向に対する導電粒子ユニット３の長手方向の角度θを３０°にしたものである。
この他、本発明において導電粒子ユニット３の格子状の配列は種々の態様をとることができる。例えば、導電粒子ユニット３を斜方格子状、長方格子状等に配置してもよい。
図６に示した異方性導電フィルム１Ｅは、３個の導電粒子２を一列に配列したものから各導電粒子ユニット３を形成し、各導電粒子ユニット３を斜方配列に配置し、異方性導電フィルム１Ｅの長手方向に対する各導電粒子ユニット３の長手方向の角度θを４５°にしたものである。
このように導電粒子ユニット３を構成する導電粒子２の数は２個に限られず、導電粒子径、接続する端子間距離、端子のサイズおよびレイアウト等に応じて定めることができるため特に上限はない。ファインピッチ化や小面積化が進んでも、導電粒子径に応じた十分な端子間距離があればショート発生のリスクは減るからである。ショート発生リスクをより低減させて、接続構造体の製造時の品質を安定させる点から、格子状に配置されている導電粒子ユニットの間に、導電粒子ユニットを形成しない単独の導電粒子２ａを存在させても良く、また、一つの導電粒子ユニット３を構成する導電粒子２を２〜８個とすることができ、より好ましくは２〜５個とする。
例えば、図７に示す異方性導電フィルム１Ｆのように正方格子状に配置されている導電粒子ユニット３の単位格子の中心に、導電粒子ユニットを形成しない単独の導電粒子２ａを存在させても良い。これにより、ファインピッチの接続端子で異方性導電フィルムを使用する場合でも、接続端子における導電粒子の捕捉性を向上させると共にショートの回避を可能とすることができる。
また、図８に示す異方性導電フィルム１Ｇのように、導電粒子ユニットを形成する導電粒子数が異なる複数通りの導電粒子ユニット３i、３kを格子状に配置し、格子点以外に単独の導電粒子２ａを配置してもよい。なお、導電粒子ユニットを形成する導電粒子数が異なる複数通りの導電粒子ユニット３i、３kを格子状に配置する場合、各導電粒子ユニット３i、３kの中心を格子点に配置すればよい。
導電粒子ユニットを形成する導電粒子数が異なる複数通りの導電粒子ユニットを格子状に配置する場合に、図９に示す異方性導電フィルム１Ｈのように、各導電粒子ユニット３i、３j、３kの長手方向を揃え、かつその短手方向に配置される導電粒子ユニットの導電粒子数が、漸次増加又は減少を繰り返すようにしてもよい。なお、図９には、３通りの導電粒子ユニット３i、３j、３kの長手方向を異方性導電フィルム１Ｈの長手方向としたが、各導電粒子ユニット３i、３j、３kの長手方向が揃っていれば、その長手方向は任意の方向とすることができる。
このように導電粒子ユニットを形成する導電粒子数が異なる複数通りの導電粒子ユニットを設けることにより、小面積のバンプにおける導電粒子の補足効率を向上させ、かつショートの発生を抑えることができるので、より一層ファインピッチの接続に対応させることができる。
本発明においては、導電粒子ユニットと単独の導電粒子とが格子状に配置されてもよい。言い換えると、単独の導電粒子が格子点に存在してもよい。例えば、図１０に示す異方性導電フィルム１Ｉのように、導電粒子ユニットを形成する導電粒子数が異なる３通りの導電粒子ユニット３i、３j、３kと、単独の導電粒子２ａとを格子状に配置することができる。この場合、導電粒子ユニット３i、３j、３k及び単独の導電粒子２ａから選ばれる導電粒子同士の最近接距離Ｌａを導電粒子２、２ａの導電粒子径の０．５倍以上とする。
導電粒子数が異なる複数通りの導電粒子ユニットと単独の導電粒子とを格子状に配置するにあたり、図１０に示した異方性導電フィルム１Ｉのように、異方性導電フィルムの短手方向に配列した導電粒子ユニット３i、３j、３k及び単独の導電粒子２ａのそれぞれを形成する導電粒子数が、漸次増加及び減少を繰り返すようにしてもよく、図１１に示した異方性導電フィルム１Ｊのように、漸次増加又は減少を繰り返すようにしてもよい。図１１示すように導電粒子が漸次増加又は減少を繰り返す場合、異方性導電フィルム内の小領域における導電粒子の個数密度のばらつきが少なくなる。これにより、例えば異方性導電フィルムの貼り付け時にフィルムの貼り付け位置が接続端子の長手方向に微小に（フィルム幅の数％としても数十μｍ以上）ずれたとしても、接続端子に捕捉される導電粒子の個数のばらつきが少なくなり、位置ずれの無い場合とある場合との導電粒子にかかる押圧力のばらつきが少なくなるので好ましい。
ここで、ファインピッチの接続端子としては、その接続面の大きさが、幅４〜６０μｍ、長さ４００μｍ以下（下限は幅と等倍）のもの、もしくは接続面の幅が導電粒子径の４倍未満もしくは導電粒子ユニット３の長手方向の長さの２倍未満のもの、接続端子間の最小距離が、例えば８〜３０μｍのものを挙げることができる。また、接続端子の面積が小さい場合に接続端子間距離が相対的に大きくなることがあるため、上述の端子間距離に限定されるものではない。なお、端子面積を小さくすることは、高集積化など技術上の理由以外に、端子として使用する金属（Ａｕなど）の削減になるためコストの面でメリットがあるので、小さい端子面積に対応できる異方性導電フィルムの意義は大きい。
導電粒子ユニット３を構成する導電粒子を３個以上とする場合、ファインピッチにおける導電粒子の捕捉性を向上させる点から、各導電粒子ユニット３において導電粒子は一列に配列させる。
図１２に示した異方性導電フィルム１Ｋは、導電粒子ユニット３の長手方向を、千鳥格子状に異ならせたものである。より具体的には、図３に示した異方性導電フィルム１Ｂと同様に導電粒子ユニット３（３ａ、３ｂ）の中心点は正方格子状に配置されているが、導電粒子ユニット３内の導電粒子２の配列方向が、異方性導電フィルム１Ｇの長手方向に対して０°の導電粒子ユニット３ａと、９０°の導電粒子ユニット３ｂを千鳥格子状に配置したものである。
このように導電粒子ユニット３における導電粒子２の配列方向が、互いに異なる第１の方向と第２の方向をとることによっても、ファインピッチの接続端子２０における導電粒子の捕捉性の向上とショート回避を両立させることができる。
図１３Ａに示した異方性導電フィルム１Ｌは、平面視では導電粒子２の配置が図１に示した異方性導電フィルム１Ａと同様であるが、図１３Ｂに示すＣ−Ｃ断面図のように、異方性導電フィルム１Ｌの厚み方向の第１の深さに導電粒子２が配置されている第１の導電粒子ユニット３ｐと、第２の深さに導電粒子２が配置されている第２の導電粒子ユニット３ｑとが、導電粒子ユニット３ｐ、３ｑの短手方向に交互に配置されている。
このような異方性導電フィルム１Ｌの製造方法としては、例えば図１４Ａに示すように、第１の導電粒子ユニット３ｐに導電粒子を配置するための第１の型１０ｐと第２の導電粒子ユニット３ｑに導電粒子を配置するための第２の型１０ｑとを使用して、それぞれの型１０ｐ、１０ｑの凹み１１に導電粒子２を充填し、図１４Ｂに示すように、それぞれの型１０ｐ、１０ｑ上に、剥離シート６上に形成した絶縁接着剤層形成用組成物層５を配置してその絶縁接着剤層形成用組成物層５を型１０ｐ、１０ｑの凹み１１に押し込み、乾燥、加熱等により絶縁接着剤層形成用組成物層５を半硬化させる。次に、半硬化させた絶縁接着剤層形成用組成物層５を型１０ｐ、１０ｑから外し、図１４Ｃに示すようにそれらを対向させ、加圧し、加熱又は紫外線照射等により完全硬化させる。こうして図１３Ｂに示す断面の異方性導電フィルム１Ｌを得ることができる。
このように第１の型１０ｐと第２の型１０ｑを使用する製造方法によれば、単一の型を使用する場合に比して各型における凹み１１の配置ピッチを広げることができるので、異方性導電フィルム１Ｌの生産性を向上させることができる。
本発明の異方性導電フィルムは、ＩＣチップ、ＩＣモジュール、ＦＰＣなどの第１電子部品の接続端子と、ＦＰＣ、ガラス基板、プラスチック基板、リジット基板、セラミック基板などの第２電子部品の接続端子とを異方性導電接続する際に好ましく使用することができる。このようにして得られる接続構造体も本発明の一部である。また、ＩＣチップやＩＣモジュールをスタックして第１電子部品同士を異方性導電接続することもできる。このようにして得られる接続構造体も本発明の一部である。
本発明の異方性導電フィルムを用いて電子部品の接続端子を接続する場合、図１５Ａの（ａ）に示すように、導電粒子ユニット３を構成する導電粒子２が、接続端子２０の縁に載らない位置で接続されることが好ましいが、同図（ｂ）に示すように、接続端子２０の端子間距離Ｌｘと、該端子間距離の方向の導電粒子ユニット３の長さＬｄと、導電粒子２の粒子径Ｌｅとの関係が、
Ｌｘ＞（Ｌｄ＋Ｌｅ）
を満たすように接続端子２０の端子間距離Ｌｘに対し、該端子間距離Ｌｘの方向の導電粒子ユニット３の長さＬｄと導電粒子２の粒子径Ｌｅを調整すればよい。
これに対し、図１５Ｂの（ａ）に示すように、
Ｌｘ＞（Ｌｄ＋Ｌｅ）
が満たされないと接続端子２０間でショートが発生し易くなる。しかしながら、導電粒子ユニット３を構成する導電粒子２の粒子径Ｌｅや導電粒子２の配列数が等しくても、同図（ｂ）に示すように、端子間距離Ｌｘの方向に対して導電粒子ユニット３の長手方向を傾け、端子間距離Ｌｘの方向の導電粒子ユニット３の長さＬｄを短くし、上述の式が満たされるようにすればよい。
また、図１５Ｃに示すように、導電粒子２の粒子径Ｌｅを小さくすることにより上述の式が満たされるようにしても良い。
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
実施例１〜１１及び比較例１、２
<異方導性導電フィルムの製造の概要>
導電粒子ユニットの中心の配列が長方格子を形成し、一つの導電粒子ユニットあたりの導電粒子の個数（以下、連結個数という）、導電粒子の粒子径（μｍ）、導電粒子ユニットの最大長（μｍ）、異方性導電フィルムの長手方向に対する導電粒子ユニットの長手方向の角度θ、隣接する導電粒子ユニットの導電粒子同士の最近接距離Ｌａ（μｍ）、導電粒子の配置密度（個／ｍｍ２）が表１に示す数値の異方性導電フィルムを製造した。
この場合、導電粒子としては、次のように作製した導電粒子（粒子径２μｍ、３μｍ又は６μｍ）を使用した。
<導電粒子（粒子径２μｍ、３μｍ又は６μｍ）の作製>
ジビニルベンゼン、スチレン、ブチルメタクリレートの混合比を調整した溶液に、重合開始剤としてベンゾイルパーオキサイドを投入して高速で均一攪拌しながら加熱を行い、重合反応を行うことにより微粒子分散液を得た。前記微粒子分散液をろ過し減圧乾燥することにより微粒子の凝集体であるブロック体を得た。更に、前記ブロック体を粉砕し分級することにより、平均粒子径２μｍ、３μｍおよび６μｍのジビニルベンゼン系樹脂粒子を得た。
このようにして得た、ジビニルベンゼン系樹脂粒子（５ｇ）に、パラジウム触媒を浸漬法により担持させた。次いで、この樹脂粒子に対し、硫酸ニッケル六水和物、次亜リン酸ナトリウム、クエン酸ナトリウム、トリエタノールアミン及び硝酸タリウムから調製された無電解ニッケルメッキ液（ｐＨ１２、メッキ液温５０℃）を用いて無電解ニッケルメッキを行い、ニッケルメッキ層（金属層）が表面に形成されたニッケル被覆樹脂粒子を導電粒子として得た。得られた導電粒子の平均粒子径は２μｍ、３μｍおよび６μｍであった。
塩化金酸ナトリウム１０ｇをイオン交換水１０００ｍＬに溶解させた溶液に、上述のニッケル被覆樹脂粒子１２ｇを混合して水性懸濁液を調整した。得られた水性懸濁液に、チオ硫酸アンモニウム１５ｇ、亜硫酸アンモニウム８０ｇ、及びリン酸水素アンモニウム４０ｇを投入することにより金メッキ浴を調整した。得られた金メッキ浴にヒドロキシルアミン４ｇを投入後、アンモニアを用いて金メッキ浴のｐＨを９に調整し、そして浴温を６０℃に１５〜２０分程度維持することにより、平均粒子径２μｍ、３μｍおよび６μｍの金／ニッケル被覆樹脂粒子を得、これを導電粒子とした。
<異方性導電フィルムの製造>
この導電粒子が絶縁接着剤層中に表１の配列で含まれている異方性導電フィルムを次のようにして製造した。まず、フェノキシ樹脂（新日鉄住金化学（株）、ＹＰ−５０）６０質量部、エポキシ樹脂（三菱化学（株）、ｊＥＲ８２８）４０質量部、カチオン重合開始剤（潜在性硬化剤）（三新化学工業（株）、ＳＩ−６０Ｌ）２質量部を含有する熱重合性の絶縁性樹脂組成物を調製し、これをフィルム厚さ５０μｍのＰＥＴフィルム上に塗布し、８０℃のオーブンにて５分間乾燥させ、ＰＥＴフィルム上に厚み２０μｍの粘着層を形成した。
次に、凸みの配置が、表１の導電粒子ユニットの配置となる金型を作製し、透明性樹脂のペレットを溶融させてその金型に流し込み、冷やして固めることで凹みが表１の導電粒子ユニットの配置となる樹脂型を作製し、この樹脂型に導電粒子を充填し、その上に上述の粘着層を被せ、その粘着層を紫外線照射により硬化させ、型から剥がし、異方性導電フィルムを製造した。
評価
(ａ)導通抵抗、(ｂ)ショート数、(ｃ)バンプ１個当たりの粒子最小捕捉数、(ｄ)バンプ間の粒子状態を次のように評価した。結果を表１Ａ及び表１Ｂに示す。
(ａ)導通抵抗
有効接続面積（バンプと基板とが対峙する面積）が異なる３通りの評価用接続物の導通抵抗を接続した。
（ａ-1）導通抵抗（有効接続面積４００μｍ2）
各実施例及び比較例の異方性導電フィルムを、導通抵抗評価用ＩＣとガラス基板の間に挟み、加熱加圧（１８０℃、８０ＭＰａ、５秒）して各評価用接続物を得、この評価用接続物の導通抵抗はデジタルマルチメータを用いて４端子法で２ｍＡの電流を通電したときの値で測定した。１Ω未満であれば、実用上問題はない。
ここで、この各評価用ＩＣとガラス基板は、それらの端子パターンが対応しており、サイズは次の通りである。
また、異方性導電フィルムを用いて評価用ＩＣとガラス基板を接続する場合、異方性導電フィルムの長手方向をバンプの短手方向（端子間距離の方向）に合わせた。結果を表１Ａに示す。
導通抵抗評価用ＩＣ
外径 ０．７×２０ｍｍ
厚み ０．２ｍｍ
バンプ仕様 金メッキ、高さ１２μｍ、サイズ１０×４０μｍ、バンプ間距離１０μｍ
ガラス基板
ガラス材質 コーニング社製
外径 ３０×５０ｍｍ
厚み ０．５ｍｍ
電極 ＩＴＯ配線
（ａ-2）導通抵抗（有効接続面積３００μｍ2）及び（ａ-3）導通抵抗（有効接続面積２００μｍ2）
導通抵抗評価用ＩＣのバンプ仕様を以下のものに変更し、評価用ＩＣのアライメントをバンプの短手（幅）方向に６μｍおよび８μｍ意図的にずらし、有効接続面積を３００μｍ2又は２００μｍ2とする以外は、（ａ-1）と同様にして接続して評価用接続物を得、その導通抵抗を（ａ-1）と同様に測定した。結果を表１Ｂに示す。なお、表１Ｂには、実質的なバンプの大きさとＩＣのバンプ−バンプ間スペース（即ち、同一ＩＣのバンプ間での水平方向の導体距離）の数値を示した。
バンプ仕様 金メッキ、高さ１２μｍ、サイズ１２×５０μｍ、バンプ間距離１０μｍ
(ｂ)ショート数
実施例１〜１１及び比較例１〜２の導通抵抗評価用接続物のバンプ間１００個においてショートしているチャンネル数を計測し、ショート数とした。
なお、次のショート発生率評価用ＩＣを用い、実施例１〜１１の異方性導電フィルムのショート発生率を測定したところ、全てが２００ｐｐｍ未満となり、実用上問題ない結果を示した。
ショート発生率評価用ＩＣ
櫛歯ＴＥＧ(test element group)）
外径 １．５×１３ｍｍ
厚み ０．５ｍｍ
バンプ仕様 金メッキ、高さ１５μｍ、サイズ２５×１４０μｍ、バンプ間距離７．５μｍ
(ｃ)バンプ１個当たりの粒子最小捕捉数
各実施例及び比較例の異方性導電フィルムを用いて、（ａ-1）と同様にして評価用接続物（バンプ１００個）を得、各バンプにおける粒子捕捉数を計測し、その最小数を求めた。なお、この接続においても、異方性導電フィルムの長手方向をバンプの短手方向（端子間距離の方向）に合わせた。結果を表１Ａに示す。
また、（ａ-2）、（ａ-3）と同様にして評価用接続物（バンプ１００個ずつ）を得、上記と同様にして各バンプにおける粒子捕捉数の最小数を求め、以下の基準で評価した。Ｃ評価以上であれば実用上問題はない。結果を表１Ｂに示す。
（評価基準）
Ａ（非常に良好）：１０個以上
Ｂ（良好）：５個以上、１０個未満
Ｃ（普通）：３個以上、５個未満
Ｄ（不良）：３個未満
(ｄ)バンプ間の粒子状態
（ｃ）の評価用接続物（即ち、（ａ-1）、（ａ-2）、（ａ-3）と同様にして得た評価用接続物）において、バンプ−バンプ間においてバンプと接続していない導電粒子が互いに連結することにより形成された導電粒子群の発生数をカウントした。表１Ａに、（ａ-1）と同様にして得た評価用接続物について、バンプ−バンプ間の個数１００あたりの、接続前の状態に対して導電粒子ユニットもしくは導電粒子が連結した導電粒子群のカウント値を示す。このカウント値により、異方性導電接続における導電粒子の移動のし易さ（即ち、導電粒子の接触によるショートの発生リスク）を評価することができる。
（ａ-2）、（ａ-3）と同様にして得た評価用接続物では、意図的にアライメントをずらしているため、（ａ-1）と同様にして得た評価用接続物の評価と同じ尺度で比較はできないが、バンプ−バンプ間の個数１００を観察したところ、著しく悪化していないことは確認できた。また、これらの評価用接続物について、ショートが発生していると見られる箇所をランダムに抽出し、接続物の断面状態を確認したところ、（ａ-1）と同様にして得た評価用接続物に比して、（ａ-2）、（ａ-3）と同様にして得た評価用接続物の断面形状が著しくが悪化しているとは認められなかった。
Figure 0006661969
Figure 0006661969
表１Ａから、実施例１〜１１では、導電粒子ユニットの最近接距離Ｌａが導電粒子の粒子径の０．５〜３倍の範囲で導通抵抗が０．４〜０．６Ωであるが、導電粒子ユニットが形成されていない比較例１では、導電粒子の最近接距離が導電粒子の粒子径の０．５倍であっても導通抵抗が０．８Ωと高く、ショートも比較的高い頻度で生じることがわかる。
また、比較例２から、導電粒子ユニットの最近接距離Ｌａが導電粒子の粒子径の０．５倍未満であるとショート数が顕著に多くなることがわかる。
さらに、比較例１、比較例２では、バンプ間の粒子状態から、バンプ間距離に対して導電粒子の粒子径が大きすぎるため、バンプレイアウトと適合していないことが分かる。特に比較例２では、バンプ１個あたりの粒子最小捕捉数が０であり、導電粒子がバンプに捕捉されない状態が発生しており、異方性接続が安定していないことがわかる。これにより、導電粒子の粒子径を大きくすることにより導電粒子の占有面積率を大きくするだけでは、ファインピッチにおける異方性接続には対応できないことがわかる。
さらに、実施例１〜１１から、導電粒子ユニットの最近接距離Ｌａが互いに等しい場合、導電粒子ユニットの長手方向が異方性導電フィルムの長手方向に対して傾いているとバンプ１個当たりの粒子最小捕捉数が増加し、導通信頼性が高いことがわかる。
一方、表１Ｂから、（ａ-2）及び（ａ-3）では（ａ-1）と同等以上の導通性能が得られ、バンプ１個当たりの粒子最小捕捉数も良好であったことがわかる。
また、（ａ-1）、（ａ-2）及び（ａ-3）で得られた評価用接続物を、温度８５℃、湿度８５％ＲＨの恒温槽に５００時間おいた後の導通抵抗を（ａ-1）と同様に測定した。その結果、実施例の評価用接続物の全てにおいて導通抵抗が５Ω未満であることを確認し、実用上問題ないことを確認した。
参考例１〜５
表２に示す導電粒子の連結個数と配置とし、実施例１と同様にして異方性導電フィルムを製造し、評価した。結果を表２に示す。
表２から、導電粒子ユニットにおける導電粒子の連結個数は、異方性導電フィルムの短手方向（バンプの長手方向）については、特に制限はないが（参考例１、２）、バンプ間距離の方向については、導電粒子ユニットの最大長と導電粒子径の和がバンプ間距離の大きさよりも大きいとショート数が多くなることがわかる（参考例３〜５）。したがって、実施例の異方性導電フィルムを使用する場合でも、導電粒子ユニットの最大長と接続端子の端子間距離に応じて異方性導電フィルムの向きを調整するのが好ましいことがわかる。
参考例４、５のようにバンプ間距離に対して、ユニット長が９０％以上になるとショートが発生し、また、バンプ間の粒子状態の評価結果から、バンプ間でユニット同士が接触しているものが増加していることがわかるので、バンプ間距離と平行なユニット長は、所定の個数と大きさに設定しなければならないことがわかる。
Figure 0006661969
実施例１、１２〜１４
表３に示す導電粒子の連結個数の配置とし、実施例１と同様にして異方性導電フィルムを製造し、評価した。結果を表３に示す。
表３から、導電粒子ユニットの長手方向と異方性導電フィルムの短手方向（接続端子の長手方向）とが揃っている場合、個々の導電粒子ユニット内の導電粒子の間隙をゼロから導電粒子の粒子径の１／２の大きさまで任意に変更しても導電粒子ユニットが格子状に配列した状態を形成することができ、ショート数を低減し導通信頼性を高められることがわかる。
Figure 0006661969
１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、１Ｆ、１Ｇ、１Ｈ、１Ｉ、１Ｊ、１Ｋ、１Ｌ 異方性導電フィルム
２、２ａ 導電粒子
３、３ａ、３ｂ、３ｐ、３ｑ、３i、３j、３k 導電粒子ユニット
４ 絶縁接着剤層
５ 絶縁接着剤層形成用組成物層
６ 剥離シート
１０、１０ｐ、１０ｑ 型
１１ 凹み
２０ 接続端子
Ｄ１ 異方性導電フィルムの長手方向
Ｄ２ 異方性導電フィルムの短手方向
Ｌａ 隣接する導電粒子ユニット及び単独の導電粒子から選ばれる導電粒子同士の最近接距離
Ｌａ1 隣接する導電粒子ユニットの最近接距離の異方性導電フィルムの長手方向の長さ
Ｌｂ 導電粒子ユニットの異方性導電フィルムの長手方向の長さ
Ｌｃ 隣接する導電粒子ユニットの導電粒子であって、異方性導電フィルムの長手方向で重なる最近接導電粒子同士の該長手方向の距離
Ｌｄ 接続端子間距離の方向の導電粒子ユニットの長さ
Ｌｅ 導電粒子の粒子径
Ｌｈ 型の凹みの長手方向に隣接する凹み同士の距離
Ｌｉ 型の凹みの、該凹みの長手方向の長さ
Ｌｊ 型の凹みに導電粒子を充填した後の間隙の、該凹みの長手方向の長さの合計
Ｌｘ 接続端子間距離
ｓ1、ｓ2、ｓ3 間隙
θ 異方性導電フィルムの長手方向に対する導電粒子ユニットの長手方向の角度

Claims (12)

  1. 導電粒子が一列に配列した導電粒子ユニット、又は導電粒子が一列に配列した導電粒子ユニットと単独の導電粒子が、絶縁接着剤層中に格子状に配置された異方性導電フィルムであって、隣接する導電粒子ユニット及び単独の導電粒子から選ばれる導電粒子同士の最近接距離が導電粒子の粒子径の０．５倍以上であり、導電粒子ユニットとして、該ユニットにおける導電粒子の配列方向が第１の方向の導電粒子ユニットと、第２の方向の導電粒子ユニットとを有する異方性導電フィルム。
  2. 隣接する導電粒子ユニットの導電粒子であって、異方性導電フィルムの長手方向で重なる最近接導電粒子同士の該長手方向の距離が、導電粒子の粒子径の０．５倍以上である請求項１記載の異方性導電フィルム。
  3. 各導電粒子ユニットの長手方向が、異方性導電フィルムの長手方向に対して傾いている請求項１又は２に記載の異方性導電フィルム。
  4. 導電粒子ユニットを形成する導電粒子数が異なる複数通りの導電粒子ユニットが配置されている請求項１〜３のいずれかに記載の異方性導電フィルム。
  5. 導電粒子ユニットが２個の導電粒子から構成されている請求項１〜４のいずれかに記載の異方性導電フィルム。
  6. 導電粒子ユニットが３個以上の導電粒子から構成されている請求項１〜５のいずれかに記載の異方性導電フィルム。
  7. 導電粒子が金属粒子及び／又は金属被覆樹脂粒子である請求項１〜６のいずれかに記載の異方性導電フィルム。
  8. 導電粒子が２種以上の金属粒子及び／又は金属被覆樹脂粒子である請求項１〜６のいずれかに記載の異方性導電フィルム。
  9. 絶縁接着剤層に更に別の絶縁接着剤層が積層されている請求項１〜８のいずれかに記載の異方性導電フィルム。
  10. 請求項１〜９のいずれかに記載の異方性導電フィルムを用いて第１電子部品の接続端子と第２電子部品の接続端子とを異方性導電接続した接続構造体。
  11. 接続端子間の距離が、該接続端子間の距離方向の導電粒子ユニットの長さと、導電粒子の粒子径との和よりも大きい請求項１０記載の接続構造体。
  12. 請求項１〜１０のいずれかに記載の異方性導電フィルムを用いて第１電子部品の接続端子と第２電子部品の接続端子とを異方性導電接続する、接続構造体の製造方法。
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