JP2000012619A - 異方導電性フィルム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 導通路の傾倒を防止して高密度の半導体素子
を回路基板に容易に接続できる異方導電性フィルムを提
供する。 【解決手段】 本発明は、接着性絶縁材料からなるフィ
ルム基板中に、導電性材料からなる複数の導通路が、互
いに絶縁された状態で、かつ該フィルム基板を厚み方向
に貫通した状態で配置され、フィルム基板の長手方向と
平行な導通路の断面における形状の外周上の２点間の最
大長の平均が１０〜３０μｍであり、隣接する導通路の
間隔が、上記最大長の平均の０．５〜３倍である異方導
電性フィルムである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、異方導電性フィル
ムに関し、より詳しくは半導体素子と回路基板との接続
に使用される異方導電性フィルムに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年の電子機器の多機能化、小型軽量化
に伴い、半導体分野においては配線回路のパターンが高
集積化され、多ピン、狭ピッチ化のファインパターンが
採用されている。このような回路のファインパターンに
対応するため、基板上に形成された複数の導体パターン
と、それと接続する導体パターンまたはＩＣ、ＬＳＩと
の接続に異方導電性フィルムが使用されはじめている。
異方導電性フィルムとは、一定方向にのみ電気的導電性
を有するが他の方向には電気的に絶縁されているような
フィルムのことである。

【０００３】異方導電性フィルムとしては、特願平９−
１１７２４４号では、導通路の端部がフィルム基板の表
面上に露出した異方導電性フィルム及びその製造方法が
提案されている。

【０００４】しかし、この異方導電性フィルムも、パタ
ーンピッチ５０μｍのファイン化に対応するためには、
導通路の平均直径を３０μｍ以下にする必要がある。こ
のため、導通路の直径を細化することにより、接合の際
にフィルムが軟化し、導通路の傾倒を生ずるため、電気
的接続信頼性が低下することから、電気的接続信頼性を
高める必要がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
問題を解決し、導通路の傾倒を防止して高密度の半導体
素子を回路基板に容易に接続できる異方導電性フィルム
を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の課
題を解決すべく鋭意検討した結果、各導通路の最大長の
平均に対する導通路の間隔、およびフィルムの厚みを調
整することで、導通路の傾倒が防止できることが判明し
た。即ち、本発明は以下のとおりである。 接着性絶縁材料からなるフィルム基板中に、導電性
材料からなる複数の導通路が、互いに絶縁された状態
で、かつ該フィルム基板を厚み方向に貫通した状態で配
置され、フィルム基板の長手方向と平行な導通路の断面
における形状の外周上の２点間の最大長の平均が１０〜
３０μｍであり、隣接する導通路の間隔が、上記最大長
の平均の０．５〜３倍であることを特徴とする異方導電
性フィルム。 接着性絶縁材料からなるフィルム基板の厚みが、導
通路の最大長の平均の２〜５倍であることを特徴とする
に記載の異方導電性フィルム。 前記導電性材料からなる導通路が、絶縁材料からな
る被覆層を有することを特徴とするまたはに記載の
異方導電性フィルム。

【０００７】

【作用】本発明は、上記手段を講じたので、接合の際に
フィルムが軟化しても、導通路の傾倒を生じないので、
半導体素子と回路基板とを電気的接続信頼性に優れたフ
ァインピッチ接続が可能となる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
図１は、本発明による異方導電性フィルムの一例の厚み
方向の断面を示す模式図である。図１に示す態様では、
絶縁接着材料からなるフィルム基板１中に、導電性材料
からなる複数の円柱状の導通路２が、互いに絶縁された
状態で、かつ、このフィルム基板１を厚み方向に貫通し
た状態で配置されている。各導通路２は、当該フィルム
基板１の表裏面に両端面４が露出している。また、露出
した両端面を除いた導通路の表面、すなわち、導通路２
の胴体側面には、絶縁材料からなる被覆層３を有してい
る。なお、図１において、Ｘは導通路２のフィルム基板
の長手方向に平行な断面の形状の外周上の２点間の最大
長の平均であり、図１では断面形状は円形であるから該
最大長は直径である。本願発明において「フィルム基板
の長手方向と平行な導通路の断面における形状の外周上
の２点間の最大長の平均」とは、全導通路における最大
長の平均値Ｘである。Ｙは導通路と導通路との間隔、Ｚ
はフィルム基板１の厚みをそれぞれ意味する。なお、本
明細書中で、全導通路間のフィルム基板の長手方向の断
面の形状の外周上の２点間の最大長の平均を単に、最大
長の平均という場合がある。

【０００９】すなわち、本発明の異方導電性フィルム
は、導通路２の最大長の平均Ｘが１０〜３０μｍであ
る。１０μｍ未満では安定な電気的接続を得ることが困
難であり、３０μｍを越えると５０μｍ以下のファイン
ピッチパターンに対応できないからである。また、導通
路と導通路との間隔ＹがＸの０．５〜３倍、好ましくは
１〜２倍であることが必要である。ＹがＸの０．５倍よ
り小さいと、半導体素子や回路基板との接着性が低下す
るという問題がある。また、ＹがＸの３倍より大きい
と、接合の際、フィルムの軟化に伴い、導通路の傾倒を
生ずるという問題がある。

【００１０】また、本発明の異方導電性フィルムは、接
着性絶縁材料からなるフィルム基板１の厚みＺは、導通
路２の最大長の平均Ｘの２〜５倍、好ましくは２．５〜
３．５倍であることが好適である。ＺがＸの２倍より小
さいと、半導体素子や回路基板との接着性が低下すると
いう問題がある。また、ＺがＸの５倍より大きいと、接
合の際、フィルムの軟化の程度が増大し、導通路の傾倒
が増加するおそれがあり、接続信頼性に劣るという問題
がある。

【００１１】本発明の異方導電性フィルム基板１を構成
する接着性絶縁材料としては、異方導電性フィルムのフ
ィルム基板として使用できる材料であれば、特に制限は
なく、公知のものを使用すればよい。本発明の異方導電
性フィルムがプリント基板と半導体素子の接着に使用さ
れるため、接着性を有する材料を使用する必要がある。
また、異方導電性を発揮するため、接着性絶縁材料は、
十分な絶縁特性を有している必要もある。接着性を有す
る材料としては、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂などの公
知の接着性材料が挙げられる。具体的には、フェノール
系、ビフェニル系などのエポキシ樹脂、ポリエステル樹
脂、アクリル樹脂、ポリカルボジイミド樹脂等の熱硬化
性樹脂や、フェノキシ樹脂、ナイロン６やナイロン６，
６などのポリアミド樹脂、ＰＥＴ系やＰＢＴ系などの飽
和ポリエステル樹脂、ポリアミドイミド樹脂等のポリイ
ミド樹脂等の熱可塑性樹脂が挙げられ、目的に応じて適
宜選択される。これらの樹脂は単独でも、２種以上混合
して使用してもよい。好ましくはガラス転移点が１５０
℃以上２３０℃以下の接着性材料である。ガラス転移点
が１５０℃以上であれば半導体素子と回路基板の接着信
頼性をより高めることができ、ガラス転移点が２３０℃
以下であれば作業性に優れるからである。具体的には、
ポリカルボジイミド樹脂（例えば、特開平９−１９４５
５６号公報、特開平９−２３５３４１号公報、特開平１
０−３００１３号公報に記載されている芳香族ポリカル
ボジイミド樹脂など）が挙げられる。

【００１２】本発明の異方導電性基板の導通路２として
使用できる導電性材料としては、導電性を有するもので
あればいずれでも使用できる。導電性材料として例え
ば、銅、金、銀、アルミニウム、ニッケル、鉄、ハン
ダ、鉛、白金等の金属材料、及びこれらの材料とポリイ
ミド樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、フッ素樹脂等
の樹脂との混合物等が挙げられる。これらの導電性材料
は、単独で、または二種以上を組み合わせて使用でき
る。導電性材料は、本発明の基板の使用目的により適宜
選択できるが、好ましくは電気特性の点から金属材料で
あり、さらに好ましくは導電性の点から銅、金、アルミ
ニウムである。

【００１３】導通路の当該フィルム基板１の表裏面に表
れる両端面４は、例えば金やニッケルなどの、導電性が
高い金属材料や耐腐食性に優れる材料で被覆された形態
であってもよい。

【００１４】本発明のフィルムが異方導電性を示すため
には、導通路が互いに絶縁された状態で、かつ導通路２
の長さが、フィルム基板１の厚み方向に貫通した状態で
配置されていることが必要であり、さらに各導通路２
は、フィルム基板１の表裏面に両方の端部４が露出して
いることが必要である。ここで「互いに絶縁された状
態」とは、各導通路２が互いに導通せずに、フィルム基
板１内で相互に絶縁されている状態をいう。

【００１５】導通路２のフィルム基板の長手方向の断面
の形状は、上記の条件を満たせばどのような形状でもよ
く、円形であっても、三角形、四角形などの多角形であ
ってもよい。断面の形状が円形の場合の最大長は、直径
を意味する。断面の形状が多角形の場合は、その形状に
より、辺、高さ、または対角線のいずれかが最大長とな
る。また、本明細書中で、多角形の導通路を使用する場
合の各導通路の間隔とは、隣り合う導通路同士の辺およ
び／または角を結ぶ線で最短のものを意味する。

【００１６】本発明の異方導電性フィルムの導通路２に
は、図１に示すように絶縁材料からなる被覆層３が形成
されていることが好ましい。絶縁材料は、絶縁特性が保
証されれば、種類は特に制限されないが、好ましくはガ
ラス転移点が２００℃以上の材料である。絶縁材料の具
体例としては、例えばポリイミド樹脂、ポリアミドイミ
ド樹脂等が挙げられる。被覆層の厚みは、通常０．５〜
３μｍ程度、好ましくは０．５〜１．５μｍ程度であ
る。

【００１７】上記接着性絶縁材料や絶縁材料は、その用
途に応じて、各種の充填剤、可塑剤、ゴム材料を添加し
てもよい。充填剤としては、例えばＳｉＯ₂ 、Ａｌ₂ Ｏ
₃ 、可塑剤としては、例えばＴＣＰ（リン酸トリクレシ
ル）、ＤＯＰ（フタル酸ジオクチル）、ゴム材料として
は、例えばＮＢＳ（アクリロニトリルブタジエンゴ
ム）、ＳＢＳ（ポリスチレン−ポリブチレン−ポリスチ
レン）等が挙げられる。

【００１８】以下に、本発明の異方導電性フィルムの製
造方法について説明する。

【００１９】先ず、金属材料からなる線材に、接着性絶
縁材料からなる被覆層を形成する。金属材料からなる導
通路が、絶縁材料からなる被覆層を形成している場合に
は、先に絶縁材料からなる被覆層を形成した後に、接着
性絶縁材料からなる被覆層を形成する。また、接着性絶
縁材料からなる被覆層は、必要に応じて何層としてもよ
い。被覆層を形成する方法としては、特に制限されず、
例えば、溶剤コーティング（湿式コーティング）、溶融
コーティング（乾式コーティング）などの公知の方法が
使用できる。被覆層の厚さは、所望する基板中の導通路
のピッチ、すなわち、単位面積当たりの導通路の数によ
り適宜選択されるが、通常、３〜５０μｍ程度、好まし
くは５〜２０μｍ程度である。被覆層の厚さをこの程度
の厚さにすることで、導通路２の最大長の平均Ｘに対す
る導通路と導通路との間隔Ｙを上記所定の間隔にするこ
とができる。この絶縁線材を芯材上に巻線して、ロール
状の巻線コイルを形成する。

【００２０】巻線は、リレー、トランスなどの電磁コイ
ルを製造するための公知技術、例えば、芯材を回転させ
るスピンドル方式や、線材を周回させるフライヤー方式
などを応用してもよい。巻線は、１本の絶縁導線を芯材
に巻き付ける一般的な方法や、複数本の絶縁導線を芯材
に巻き取る方法などが挙げられる。また、巻線は、荒い
送りピッチと高速回転による乱巻きや、送りピッチを線
材外径程度として比較的低速回転で密着巻きし、下層の
線材に対して俵積みのように細密に線材を積み重ねてい
く最密巻きが挙げられる。これらの巻線の態様は、線
径、コスト、用途などに応じて適宜選択できるが、好ま
しくは、品質の面から、最密巻きである。

【００２１】巻き幅（電磁コイルにおけるボビンの全長
であって、１層内のターン数に関係する）、厚み（層数
に関係する）などの巻線仕様は、目的の異方導電性フィ
ルムの寸法に応じて適宜決定することができる。

【００２２】次に、前記の巻線を行いながら形成中の巻
線コイル、または前記の巻線終了後の完成された巻線コ
イルに対して、加熱および／または加圧を施し、層内、
層間において隣接する絶縁導線どうしを接着性絶縁材料
からなる被覆層の部分で融着および／または圧着させて
一体化し、巻線コイルブロックを形成する。

【００２３】加熱および／または加圧は、巻線の際にあ
る程度のテンションを作用させているので、加熱だけを
施す加工や、加熱と加圧を同時に施す加工が好ましい。
加熱の温度は、最外層の被覆材の材料に応じて適宜選択
されるが、通常材料の軟化点〜軟化点＋１００℃程度で
あり、具体的には１００〜３００℃程度である。最外層
の被覆材の材料として熱硬化性樹脂を使用した場合に
は、硬化温度よりも低い温度で加熱するのがよい。ま
た、加圧する場合、好ましくは１〜４０ｋｇ／ｃｍ² 、
より好ましくは１０〜２０ｋｇ／ｃｍ² 程度である。

【００２４】次に、前記巻線コイルブロックを薄くシー
ト状にスライスする。このとき、芯材を抜いてスライス
するか、または、芯材ごとスライスするか、芯材ごとス
ライスした後に芯材部分を分離する等、目的物の態様に
応じて自由に選択できる。このときのスライスは、巻き
つけられた線材と角度をなして交差する平面を断面と
し、上記所望のフィルム厚さとなるように切断する。

【００２５】切断用の刃物には全ての切断工具が含ま
れ、切断手段には全ての切断手段が含まれ、目的に応じ
て適宜選択できる。また、１つの巻線コイルブロックか
ら１枚の異方導電性基板を得るだけなら、両サイドから
の切削・研磨であってもよい。基板面の仕上げは、必要
に応じて行う。

【００２６】また、この導通路の両端を導電性材料で被
覆する場合は、電気メッキや無電解メッキのようなメッ
キや気相分解法などによって、上記金属材料を積層する
ことにより行う。

【００２７】また、上記厚みの導通路を確保できるので
あれば、基板あるいは樹脂フィルム上に導電性材料で配
線パターンを平行に形成し、これを各層の配線の方向が
同方向になるように複数個重ねて、単独で、あるいは接
着層を介して加熱および／あるいは加圧して積層成型し
たものを、配線の方向と直角にカットする方法などであ
ってもよい。

【００２８】

【実施例】以下本発明を実施例に基づいて具体的に説明
するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものでは
ない。

【００２９】実施例１ 図１に示す構造の異方導電性フィルムを作製した。接着
性絶縁材料としてポリカルボジイミド樹脂（ガラス転移
点 １７０℃）、絶縁材料としてポリアミドイミド樹脂
（ガラス転移点 ２７０℃）を用いた。導通路２には最
大長の平均Ｘが１８μｍの円柱状の銅線を用い、導通路
２の両端４の表面には金を積層し、隣接する導通路間の
相互の距離Ｙは、３５μｍ、フィルム厚みＺは７０μｍ
に設定した。

【００３０】実施例２ 図１に示す構造の異方導電性フィルムを作製した。接着
性絶縁材料としてポリアミドイミド樹脂（ガラス転移点
１９０℃）、絶縁材料としてポリイミド樹脂（ガラス
転移点 ３００℃）を用いた。導通路２には最大長の平
均Ｘが３０μｍの円柱状の銅線を用い、導通路２の両端
４の表面には金を積層し、隣接する導通路間の相互の距
離Ｙは、４５μｍ、フィルム厚みＺは１００μｍに設定
した。

【００３１】比較例１ 隣接する導通路間の相互の距離Ｙを１００μｍ、フィル
ム厚みＺを１００μｍに設定した以外は、実施例１と同
様に異方導電性フィルムを作製した。

【００３２】作製した実施例１、２、比較例１の異方導
電性フィルムを用いて、評価用半導体素子及び評価用回
路基盤を用いて接続し、その導通性を評価した。

【００３３】なお、評価用半導体素子、評価用回路基
盤、接続条件は以下のとおりである。 評価用半導体素子 チップサイズ １０ｍｍ角 パッド数 ３２０個（チップ周囲にペリフェラルに配置） パッドサイズ ６０μｍ角 チップ表面 ポリイミド樹脂（３μｍ厚コート） ポリイミドのパッド部開口サイズ；５０μｍ角 バンプ なし 評価用回路基板 基板 ＦＲ−４ １ｍｍ厚 回路幅 ５０μｍ、１５μｍ厚 バンプ なし 接続条件 評価用半導体素子と評価用回路基板の間に、異方導電性
フィルムを挿み、フリップチップボンダーを使用して、
温度２５０℃、圧力３０Ｋｇｆ／チップで３０秒間処理
して、接続した。

【００３４】実施例１及び２は全点（３２０点）で導通
を確認できたが、比較例１は３０％（９０点）のみし
か、導通を確認できなかった。また、実施例１及び２、
比較例１の接合サンプルの断面観察を行った結果、比較
例１では導通路が傾いており、その結果としてチップ−
基板間の導通が得られないことが判った。それに対し、
本発明の異方導電性フィルムを使用した場合は、導通路
の最大長の平均に対する各導通路の間隔およびフィルム
厚みを調整することにより、導通路の傾倒が防止でき、
チップの接続を可能にすることができた。

【００３５】

【発明の効果】本発明の異方導電性フィルムは、各導通
路の最大長の平均に対する導通路の間隔、およびフィル
ムの厚みを調整しているので、接合の際にフィルムが軟
化しても、導通路の傾倒を生じないので、半導体素子と
回路基板とを電気的接続信頼性に優れたファインピッチ
接続が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による異方導電性フィルムの一例を示す
模式図である。

【符号の説明】

１ フィルム基板 ２ 導通路 ３ 被覆層 ４ 導通路の端部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 接着性絶縁材料からなるフィルム基板中
   に、導電性材料からなる複数の導通路が、互いに絶縁さ
   れた状態で、かつ該フィルム基板を厚み方向に貫通した
   状態で配置され、フィルム基板の長手方向と平行な導通
   路の断面における形状の外周上の２点間の最大長の平均
   が１０〜３０μｍであり、隣接する導通路の間隔が、上
   記最大長の平均の０．５〜３倍であることを特徴とする
   異方導電性フィルム。
2. 【請求項２】 接着性絶縁材料からなるフィルム基板の
   厚みが、導通路の最大長の平均の２〜５倍であることを
   特徴とする請求項１に記載の異方導電性フィルム。
3. 【請求項３】 前記導電性材料からなる導通路が、絶縁
   材料からなる被覆層を有することを特徴とする請求項１
   または２に記載の異方導電性フィルム。