JP4108161B2

JP4108161B2 - 異方導電性組成物及びフィルム

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Publication number: JP4108161B2
Application number: JP27843897A
Authority: JP
Inventors: 明典横山; 洋竹政; 航也松浦
Original assignee: Asahi Kasei EMD Corp
Current assignee: Asahi Kasei Microdevices Corp
Priority date: 1997-10-13
Filing date: 1997-10-13
Publication date: 2008-06-25
Anticipated expiration: 2017-10-13
Also published as: JPH11120819A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明の異方導電性組成物及びフィルムは、液晶パネル、プラズマディスプレイ、ＥＬディスプレイへのＴＡＢ、ＦＰＣ接続や、ＬＳＩベアチップのＣＯＧ接続、ＬＳＩベアチップのプリント基板上へのＣＯＢ接続、ＣＯＦ接続や、フレキシブル基板のディスプレイパネルへの接続、フレキシブル基板とリジッド基板との接続に用いることができる。特に、液晶テレビ、携帯電話、液晶カメラ、時計、ワープロ、コピー機、電話、パソコン、プラズマディスプレイ、ＥＬパネル、計算機などのファインピッチ用途に有効である。
【０００２】
【従来の技術】
これまでに、液晶用ドライバーＩＣの接続などに異方導電性フィルムが数多く用いられてきている。液晶自体も小型化、接続端子のファインピッチ化が急速に進んできている。
従来より多くの異方導電性フィルムが開示されてきているが、例えば、特開平７−１９７００１号公報、特開平４−２４２０１０号公報に示されるような樹脂ボール上に金属メッキを施した導電粒子を用いた異方導電性フィルムや、ニッケル粉、はんだ粉、金メッキニッケル粉などの金属粉を用いた異方導電性フィルムが開示されている（例えば特開昭６１−５５８０９号公報）。
【０００３】
異方導電性フィルムは、導電粒子を有機バインダー中に分散したフィルム状のものであり、接続したい基板上の電極あるいは端子上に予め貼り合わせておき、被接続基板や被接続ＬＳＩをアライメントした後に加圧、加熱して有機バインダーを乾燥あるいは加熱硬化する。この時、電極間に挟まっている導電粒子のみが変形して電極間方向にのみ導電性を有し、隣接電極同士は絶縁性が保持されるものである。液晶、プラズマディスプレイ、ＥＬなどのパネルの駆動用ＩＣのＴＡＢ接続や、ＬＳＩベアチップの接続、フレキシブル基板のパネル接続などに用いられてきた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来より用いられてきた異方導電性フィルムは以下の制限があった。すなわち、金属メッキ樹脂粉は導通がメッキ金属層でしかないため、５０μのファインピッチ接続の場合には、導通に寄与する粒子数が減少するために、ますます接続抵抗が増加して高い駆動電圧が必要になる。また、金属メッキ樹脂粉の場合には、加圧で導電粉末が変形する場合に、メッキ剥がれを生じ絶縁不良を頻繁に引き起こしている。また、金属粉の場合には、ニッケル粉では、本来固有抵抗も高いが、耐環境性が悪く、接続抵抗が上昇する。また、ニッケル粉は硬いために接続時の圧力が数十ｋｇ／ｃｍ²と必要であり、このため、基板へのダメージが大きく、例えば、ガラス基板に用いた場合には基板の破損の問題を起こしていた。半田粉では、金属粉の中でももともと固有抵抗が高く、ファインピッチ接続の対応ができず、また、融点が低いために加熱接続時に半融の状態がしばしば起こる。金メッキニッケル粉の場合には、金メッキが加圧時に剥がれ落ちることや、やはりニッケルを用いると高加圧力が必要になる。また、電極が柔らかいと、電極を変形させてしまうことがしばしばあった。銀粉末の場合には、隣接電極間での絶縁性低下が吸水などで起きやすく、ファインピッチ接続への対応ができない状態であった。
【０００５】
また、最近の高生産性の点から加圧時間を数秒と短時間で行いたい要求があるが、上記の物を用いたものでは、熱伝導性が悪く、数秒の接続では硬化不足で接続不良が著しかった。また、ファインピッチ接続では、フィルム中の導電粉末の分散不足で、しばしば接続不良の端子が生じていた。さらに、ファインピッチであるが高電流を流したい要求が高まってきているが、公知のものでは、抵抗が高いのみならず熱伝導性が悪く、抵抗値が上昇して電流をある程度以上流せないのが現状であった。
【０００６】
また、導電粒子を分散させている有機バインダーとしては、熱硬化タイプとしてエポキシ樹脂を接着性の点から用いる場合が多いが、従来の異方導電性フィルムでは、ＬＳＩのベアチップ実装化が進む中で、チップとの熱膨張係数が著しくことなる有機基板への接続できる異方導電性組成物が要求されてきたが、アスペクト比の高いチップなどでは、端のバンプでのストレスにより接続不良が頻繁に起こっている。有機基板においては、高温度でも良いから３〜５秒と短時間で高生産性良く接続するこが要求されているが、異方導電性フィルム耐熱性が不十分であったり、導電フィラーの熱伝導性が不十分であったりした。また、ベアチップ実装後に他の部品を接続するために２６０℃前後でのリフローを繰り返し行うが、このための耐熱性が不十分であった。また、低分子量エポキシなどでは、室温度で長期に保存していた場合には、異方導電性フィルムでのベースフィルムからのはみ出しなどが有り、リールから引き出すときに、背面転写などを引き起こしていた。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
そこで上記問題点を解決するために、本発明では、
１．一般式Ｍ _x Ｃｕ _1-x （ＭはＡｇ、Ａｕより選ばれた１種以上、０．０１≦ｘ≦０．６、ｘは原子比）で表され、且つ粉末表面の銀あるいは金濃度が平均の銀あるいは金濃度より高く、平均粒子径２〜１５μの金属粉末１重量部に対し、エポキシ樹脂を含む有機バインダーを０．１〜１２０重量部、さらに前記エポキシ樹脂１００重量部に対して硬化剤としてマイクロカプセル型のイミダゾール誘導体エポキシ化合物５〜２５０重量部有する異方導電性組成物であって、前記エポキシ樹脂はナフタレン骨格に少なくとも２官能以上のグリシジルエーテル結合を有するナフタレン型エポキシ樹脂を含有し、前記マイクロカプセル型イミダゾール誘導体エポキシ化合物の平均粒子径が１〜１０μ、最小粒子径／最大粒子径比が０．００１〜０．６、であることを特徴とする異方導電性組成物、
２．有機バインダ−として、ナフタレン骨格の２，３，４官能グリシジルエーテル結合を有するナフタレン型エポキシ樹脂以外に、ビスフェノールＡ型、ビスフェノールＦ型、フェノールノボラック型、クレゾールノボラック型、脂環式、アルキル多価フェノール型、ウレタン変性型、脂肪酸変性型、ゴム変性型エポキシ樹脂、及びフェノキシ樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ＳＢＲ、ＮＢＲ、シリコーン樹脂より選ばれた１種以上の樹脂を含有していることを特徴とする１．記載の異方導電性組成物、
３．金属粉末の粒度分布において、平均粒子径±２μ以内の粉末が３０〜１００体積％以上であることを特徴とする１．又は２．に記載の異方導電性組成物、
４．１．〜３．いずれかに記載の異方導電性組成物をフィルム状としたことを特徴とする異方導電性フィルム、を提供するものである。
【０００８】
本発明で用いる金属粉末は、一般式Ｍ_xＣｕ_1ーx（ＭはＡｇ、Ａｕより選ばれた１種以上、０．０１≦ｘ≦０．６、ｘは原子比）で表され、且つ粉末表面の銀あるいは金濃度が平均の銀あるいは金濃度より高いことを特徴とする平均粒子径２〜１５μの金属粉末であるが、銅と銀、金の両者の高導電性を有する導電粉末であるために、接続時の高導電性、ファインピッチでの粒子数が減少しても高導電性が維持できることにある。この場合、ｘが０．６を超える場合には、銀成分が多く隣接電極間でのマイグレーションの問題が起こり短絡につながる。ｘが０．０１未満の場合には、耐酸化性が不足して導通抵抗が著しく上がる。好ましくは、ｘが０．０４〜０．４である。基板あるいは被接続基板の電極あるいは端子は銅を主成分にするものが多く。このため、ヒートサイクルなどの試験においても熱膨張係数が近く接続抵抗の変化が少ないなどの特徴を有する。また、銅を主成分とした金属粉末表面の銀及び金濃度が平均の銀及び金濃度より高いことで電極との接続点での金属粉末の酸化劣化が防止でき、且つ銀のマイグレーション性を防止できる。金属粉末表面の銀あるいは金濃度は平均の銀あるいは金濃度より高いことが好ましい。
【０００９】
粉末表面の銀あるいは金濃度とは、ＸＰＳ（Ｘ線光電子分光分析計；ＸＳＡＭ８００；ＫＲＡＴＯＳ社製）で測定した、Ｃｕ２ｐ、Ａｇ３ｄ、Ａｕの面積値から装置内補正係数を用いて算出した値（Ａｇ＋Ａｕ／（Ｃｕ＋Ａｇ＋Ａｕ））である。金属粉末の平均銀、金、銅濃度は、金属粉末を濃硝酸あるいは王水溶液中に溶解してＩＣＰ（高周波誘導結合型プラズマ分析計（セイコー電子工業製；ＪＹ３８Ｐ２）を用いて測定した。また、本発明で用いる銅合金粉末は、特性を損なわない程度で有れば、Ｐｔ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｐｄ、Ｐ、Ｂ、Ｃ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｖ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｈｆ、Ｐｂ、Ｍｎ、Ｎｉなどを添加しても構わない。
【００１０】
また、金属粉末の平均粒子径は２〜１５μが好ましく、２μ未満であると、加圧時に電極間に挟まる導電粒子が電極面の粗さレベルになり、導電性が不良になるのと耐環境性が悪くなる。１５μを超える場合には、ファインピッチでの電極間接合で、電極間の導電粒子数が不十分になり接続抵抗が不安定になる。好ましくは平均粒子径が２〜１３μである。また、好ましくは、平均粒子径±２μ以内の粉末の存在率が３０％以上であることが電極間で有効に導通に関与する導電粉末が多く存在するために好ましい。しかし、粒径分布を有しているのが接続基板上に異方導電性組成物を印刷したり、異方導電性フィルムの均一な膜を作製するために好ましい。本発明で用いる平均粒子径とは、レーザー回折型測定装置ＲＯＤＯＳＳＲ型（ＳＹＭＰＡＴＥＣＨＥＲＯＳ＆ＲＯＤＯＳ）を用いて体積積算平均粒子径を用いた。また、平均粒子径±２μ内の金属粉末の存在は、体積積算粒度分布計より読みとった。
【００１１】
本発明で用いる金属粉末は、例えば不活性ガスアトマイズ法を用いて作製されるのが好ましい。不活性ガスアトマイズ法は窒素、ヘリウム、水素、アルゴン及びこれらの混合ガスを用いるのが好ましく、例えば、かかる組成の銀、金、銅の融液を高速の不活性ガスを衝突させて微粉化急冷凝固するものである。形状は、球状、鱗片状、樹枝状などを用いることができる。また、銅粉末、銅合金粉末の表面に銀や金のメッキをかけたものでも構わない。
【００１２】
本発明の異方導電性組成物あるいはフィルムは、該組成の金属粉末１重量部に対しエポキシ樹脂を含む有機バインダーを０．１〜１２０重量部有し、前記エポキシ樹脂としてナフタレン骨格に少なくとも２官能以上のグリシジルエーテル結合を有するナフタレン型エポキシ樹脂を含有することを特徴とする異方導電性組成物及びフィルムを提供するものである。有機バインダーの量は好ましくは、０．１〜８０，より好ましくは０．３〜６０重量部である。
【００１３】
ここで、ナフタレン骨格に少なくとも２官能以上のグリシジルエーテル基を有する多官能エポキシ樹脂を含有するが、ナフタレン骨格を用いることで耐熱性を向上できる。また、グリシジルエーテル型多官能基により反応性を向上させるものであり、特に、アスペクト比が高く、バンプ数が多いベアチップ接続においては、従来技術のものでは、リフロー時に端のバンプにストレスがかかり、接続不良が発生していたりした。本発明の異方導電性組成物により初めて耐リフロー性能を著しく向上できるに至った。すなわち、かかる組成の金属粉末を用いることで、導通性能を向上できる。さらに、ヒートサイクルなどの熱衝撃を受けた場合には、金属粉末は、チップバンプなどの金バンプ、銅バンプと熱膨張係数が近く、ヒートサイクルに耐えることができ、かつ、ナフタレン骨格のエポキシ樹脂により、有機バインダー全体の熱膨張係数を小さくでき、ファインピッチのヒートサイクル試験には著しく安定な接続性を示すことを見いだした。また、本発明で用いる金属紛末はほぼ球状に近い形をしており、バインダー樹脂との濡れ性に優れ、金属粉末の分散性を向上でき、ファインピッチ接続での隣接端子間での絶縁性が確保できることである。
【００１４】
本発明のナフタレン型エポキシ樹脂は２〜４官能のグリシジルエーテル結合を有することが好ましい。４官能を越える場合には、溶融粘度が高く、圧接時に高圧が必要になる。２官能未満の場合には硬化樹脂強度が低い。
特に、ナフタレン骨格のエポキシ樹脂としては、常温で半固形タイプのものが好ましい。例えば、エポキシ当量としては、１３０〜２６０ｇ／ｅｑ程度のものが好ましい。中でも１，６にグリシジルエーテル結合を有するナフタレンエポキシ樹脂が好ましい。
【００１５】
ナフタレン骨格のエポキシ樹脂としては、有機バインダー１００重量部中に１０重量部以上含有していることが反応性の点から好ましい。
さらに、本発明は、有機バインダ−として、ナフタレン骨格の２，３，４官能グリシジルエーテル型エポキシ樹脂以外に、ビスフェノールＡ型、ビスフェノールＦ型、フェノールノボラック型、クレゾールノボラック型、脂環式、アルキル多価フェノール型、ウレタン変性型、脂肪酸変性型、ゴム変性型エポキシ樹脂、及びフェノキシ樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ＳＢＲ、ＮＢＲ、シリコーン樹脂より選ばれた１種以上の樹脂を含有していることを特徴とする異方導電性組成物を提供するが、ナフタレン骨格のエポキシ樹脂以外に上記から選ばれた１種以上の樹脂を含むことで、塗工及びフィルム状態にした場合の塗膜粘度を幅広く調整する事が可能である。すなわち、本発明のバインダー及び金属粉末との組み合わせにより、塗工時の金属粒子の変形性も無く、圧接時に充分な変形性を有する硬さを有し、本発明で用いる有機バインダーの塗膜粘度を反応性を落とすことなく塗膜粘度を調整できる点で有る。仮に従来のビスフェノールＡタイプのものだけでは粘度が柔らかすぎ、また耐熱性が悪い点があり、製造プロセス上、特性上問題であった。塗膜粘度が柔らかすぎると樹脂の保存中でのシミ出しがおこり転写性が劣るためである。
【００１６】
さらに、ナフタレン骨格のエポキシ樹脂の熱膨張係数が小さいこと、さらには本発明の金属粒子の熱伝導性が良く、熱膨張がバンプなどの材料と近いことでヒートサイクルによる接続不良を著しく改良できる。
ナフタレン骨格のエポキシ樹脂以外のエポキシ樹脂としては、上記に示されるが、膜粘度調整のため、ビスフェノールＡ、Ｆ型、脂環式、ノボラック型などのエポキシ樹脂を用いるのが好ましく、さらには、フェノキシ樹脂を同時に用いるのが好ましい。
【００１７】
本発明で用いる有機バインダー中のエポキシ樹脂の硬化剤として、エポキシ樹脂１００重量部に対して、硬化剤としてマイクロカプセル型のイミダゾール誘導体エポキシ化合物を０．５〜２５０重量部を含有するのが好ましく、マイクロカプセル型のイミダゾール誘導体エポキシ化合物としては、イミダゾール誘導体とエポキシ化合物との反応生成物を粉砕等により微粉末とした物をさらにイソシアネート化合物などと反応させて、カプセル化することで常温での安定性を高めた物である。マイクロカプセル型のイミダゾール誘導体エポキシ化合物を用いることで、異方導電性組成物及びフィルムの保存時の安定性を向上できる。また、加圧、加熱接合の数秒という僅かな時間での均一な硬化が可能である。加熱時に徐々に反応が進むのではなく、数秒の時間の間で膜の内部への拡散が進み、均一な硬化が可能である。また、本発明で用いる金属粉末は熱を伝えやすいために、有機バインダー中に分散しているマイクロカプセル型硬化剤への熱を伝えやすくなり均一な硬化を促進できる利点もある。すなわち数秒の短時間でも充分な硬化性が得られる。また、本発明での金属粉末を用いることで、マイクロカプセルのイソシアネート被膜を金属粉末が加圧変形時に突き破り、硬化を急速に加速することができる。
【００１８】
マイクロカプセル型のイミダゾール誘導体エポキシ化合物は、室温度では安定であり、数十度の温度で溶融し、圧着温度近辺で著しくエポキシの固化を進めるものである。この時のイミダゾール誘導体としては、例えばイミダゾール、２メチルイミダゾール、２−エチルイミダゾール、２−エチルー４ーメチルイミダゾール、２−フェニルイミダゾール、２ーフェニルー４メチルイミダゾール、１ーベンジル−２メチルイミダゾール、１−ベンジルー２エチルイミダゾール、１ーベンジルー２ーエチルー５ーメチルイミダゾール、２フェニルー４メチルー５ーヒドロキシメチルイミダゾール、２ーフェニル４、５ージヒドロキシメチルイミダゾール等が挙げられる。また、エポキシ化合物としては、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、フェノールノボラック、ブロム化ビスフェノールＡ等のグルシジルエーテル型エポキシ樹脂、ダイマー酸ジグリシジルエステル、フタル酸ジグリシジルエステル等が挙げられる。マイクロカプセル型イミダゾール誘導体エポキシ化合物硬化剤は、好ましくは、エポキシ樹脂１００重量部に対して５〜２５０重量部である。５重量部未満であると硬化不足になる。２５０重量部を超える場合には、保存安定性が悪くなる。好ましくは、５〜１５０重量部である。
【００１９】
また、マイクロカプセル型硬化剤の粒径としては、平均粒子径で１〜１０μが好ましい。それは、１０μを超えるものが多いと異方導電性フィルムにした場合に、塗膜厚みムラを引き起こす。１μ未満であると、マイクロカプセル型硬化剤の表面積が大きくなりすぎて保存安定性が悪くなる。また、マイクロカプセル型硬化剤の粒子径が金属粉末の粒子径と同等のために、金属粉末同士が並ぶことによる絶縁低下を防止に有効である。
【００２０】
マイクロカプセル型イミダゾール誘導体エポキシ化合物の平均粒子径が１〜１０μであり、かつ最小粒子径／最大粒子径比が０．００１〜０．６であるのが好ましく、最小粒子径／最大粒子径比が０．００１未満では、仕込みの硬化剤が圧接時に充分な機械的破壊や熱破壊が起こりにくく硬化不足やムラを生じやすい。粒子径比が０．６を越える場合には、接続チップや基板と被接続基板とが充分な平行度が保たれている場合は良いが、基板の反りがある場合には、電極間のギャップが異なり、接続ムラがかえって生じやすい。
【００２１】
特に、電極間が圧接過程で、狭くなるにつれて連続的に小粒子径のマイクロカプセルが機械的に破壊されていくために、圧接過程の最終時にまで十分な硬化性能を維持することができ安定な接続が可能である。
このため、ＬＳＩチップのバンプのように高さのバラつきが多い接続にも硬化剤大きさも分布で硬化性のバラツキが緩衝できる利点がある。
【００２２】
マイクロカプセルの硬化剤の平均粒子径及び最小粒子径、最大粒子径は、金属粉末と同じ測定機で測定したものである。最小粒子径については体積積算粒子径で５％での粒子径を指す。最大粒子径は体積積算粒子径で９８％での粒子径を指す。
硬化剤については、マイクロカプセル型の硬化剤以外にも、必要に応じて脂肪族アミン、芳香族アミン、カルボン酸無機物、チオール、アルコール、フェノール化合物、ホウソ化合物、無機酸、ヒドラジド、及びイミダゾールを加えても良い。
【００２３】
また、本発明の異方導電性組成物を塗布する場合には、必要に応じて適当な溶剤を用いることができる。この場合には、マイクロカプセル型硬化剤にダメージを与えない物が好ましい。例えば、メチルエチルケトン、トルエン、ベンゼン、キシレン、メチルイソブチルケトン、酢酸エチル、酢酸ブチル、エチレングリコールモノエチルアセテート、ジオキサンなどの芳香族炭化水素、エーテル系、ケトン系、エステル系などが良い。
【００２４】
また、本発明の異方導電性組成物には、金属粒子の分散性を良くするために、カップリング剤等を加えることができる。例えば、チタンカップリング剤、シランカップリング剤、アルミカップリング剤などをエポキシ樹脂１００重量部に対して１０重量部程度まで加えることができる。
本発明の異方導電性組成物の製造法としては、先ず金属粉末とエポキシ樹脂及び必要に応じてエポキシ以外の熱可塑性性あるいは熱硬化性樹脂、必要に応じて溶剤、カップリング剤を所定量計測してプラネタリーミキサー、ニーダー、三本ロール、羽根付き攪拌機、ボールミルなどの公知の混合機にて混合して、銅合金粉末が均一に分散されている混合物を作製する。
【００２５】
こうして得られた異方導電性組成物の粘度は、１０００ｃｐｓから５万ＣＰＳ程度の用途に応じた粘度が好ましい。
このままで、接続基板上の電極や端子上にディスペンサーやスクリーン印刷等で塗布して用いることもできる。
また、フィルム状の異方導電性フィルムを作製する場合には、異方導電性組成物をブレード、ダイコーター等の公知の塗布方法で絶縁性フィルムなどのベースフィルム上に塗布する。塗布され溶剤を含む物は乾燥する。異方導電性フィルムの厚みとしては、５〜５００μ程度であり、幅は特にしてはなく、接続する場合にスリッテイングして用いることができ、例えば幅０．２〜２００ｍｍ程度の物でリール巻したものとかが良い。リールはプラスチック製が取り扱い易さに優れ好ましく、また、リール巻くもフィルムとしては、数ｍ巻から１０００ｍ程度までは巻ズレやフィルムの変形が起こらずに作製できる。リールはガイド付きの物が好ましい。本発明の異方導電性フィルムは、好ましくはフィルムの少なくとも一方に絶縁性のフィルム（ここではベースフィルムと呼ぶ）を有しているのが保存性や接続時の作業性が良くなり好ましい。この時のベースフィルムとしては、異方導電性組成物の塗布膜の下地層として用いる物であり、リール等に巻いて用い場合に機械的な強度が得られるフィルムが良い。ＰＥＴ、テフロン、ポリイミド、ポリエステル、ポリアミド、アルミナや窒化アルミナ等の無機フィルムや、異方導電性組成物との粘着性のコントロールのためにこれらのベースフィルムに酸化チタン、シリコーン樹脂処理、アルキッド樹脂処理などの処理を施したフィルムが好ましい。ベースフィルムの厚みとしては、１〜３００μ程度のものを用いるのが好ましい。こうしてベースフィルムに塗布されたものは２層の異方導電性フィルムと呼ぶが、必要に応じてカバーフィルム（すなわちベースフィルムとは反対側を異方導電性組成物を挟み込む）を用いることができる。この場合には、ベースフィルムより粘着性が低い物が好ましい。これもベースフィルムに用いることができるＰＥＴ、テフロン、ポリイミド、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、無機フィルムやこれらにシリコーン樹脂処理、アルキッド樹脂処理、酸化チタン処理を施したものの組み合わせで作製することができる。このカバーフィルムを用いる場合を３層構造という。ベースフィルム、必要に応じてカバーフィルムを用いてフィルム状に形成された異方導電性組成物を異方導電性フィルムと呼ぶ。使用する場合には、当然カバーフィルムとベースフィルムを剥がして接続にもちることは言うまでもない。
【００２６】
異方導電性組成物の用い方としては、以下のとおりである。異方導電性組成物をそのまま用いる場合には、ディスペンサーやスクリーン印刷を用いて塗布する。この場合には、硬化時に溶剤などの揮発があるとボイド発生の原因になるために無溶剤タイプが好ましい。電極上の塗布された異方導電性組成物を挟み込むように被接続基板上の電極あるいはＬＳＩチップ電極（バンプ）をアライメントして被接続基板あるいＬＳＩチップ上からツールで加熱、加圧してエポキシを硬化する。この時、電極間に位置する導電粉末のみが変形をうけて電極間方向のみに導通が得られる。隣接電極間同士では絶縁性が維持される。
【００２７】
異方導電性フィルムの場合には、カバーフィルムのあるものは、先ずカバーフィルムを剥がして接続基板上の電極上に異方導電性組成物のタック性を利用して貼り合わせる。この時、貼り合わせ時に、剥がれない程度に適度に加圧、加熱して仮圧着しておく。さらに、ベースフィルムを剥がして、異方導電性組成物のみが接続基板上に貼りつけられている状態にする。被接続基板あるいはＬＳＩチップの電極をアライメントして接続基板上の電極と向かい合わせになるようにして異方導電性組成物を挟み込むようにしてツールで押し当てる。この時、加圧、加熱してエポキシを硬化し、金属粒子の変形により向かい合う電極間同士で導通を得る。隣接する電極間同士は電気的導通を有さない。本発明の異方導電性組成物あるいは異方導電性フィルムは、加圧時の圧力が低圧でも金属粒子を変形させ、電極間での高導電性を得ることができる。圧力は、２ｋｇ／ｃｍ²から数百ｋｇ／ｃｍ²程度の圧力で接続できる利点がある。好ましくは、５ｋｇ／ｃｍ²から５００ｋｇ／ｃｍ²である。また、加熱温度は、８０〜２２０℃の範囲での接続ができる。また、加熱時間は、数秒から数十秒の時間でできる。これは、本発明で用いる導電粒子の熱伝導性が良いために、組成物のエポキシ樹脂への熱導体としての役割をできる。そのため、短時間で作製でき生産性に優れる点が良い。
【００２８】
こうして、接続基板と被接続基板あるいはＬＳＩチップとの電気的接続が異方導電性組成物あるいはフィルムを介して達成できる。
接続基板としては、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、エレクトロルミネッサンスディスプレイ、プリント基板、ビルドアップ基板（絶縁層、導体回路層を交互に積み上げて得られる多層基板で、感光性樹脂なども用いることができる）、低温焼成基板などの電気的配線が施されている基板などを用いることができる。また、被接続基板あるいは被接続チップ部品としては、フレキシブルあるいはリジッドなプリント基板、コンデンサー、抵抗器、ＬＳＩチップ、コイルや、ＬＳＩチップが既に接続されているフレキシブル基板（ＴＣＰ；テープキャリヤーパッケージ）、ＱＦＰ、ＤＩＰ、ＳＯＰなどのＬＳＩパッケージなどの接続に用いることができる。
【００２９】
接続基板あるいは被接続基板の材質は特に制限はなく、例えば、ポリイミド、ガラスエポキシ、紙フェノール、ポリエステル、ガラス、ポリエーテルイミド、ポリエーテルケトン、ポリエチレンテレフタレート、ポリフェニレンエーテル、熱硬化型ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンサルファイド、ガラスポリイミド、アルミナ、窒化アルミナ、テトラフルオロエチレン、ポリフェニレンテレフタレート、ＢＴレジン、ポリアミド、感光性エポキシアクリレート、低温焼成セラミックス、ビルドアップ基板等を用いることができる。
【００３０】
接続基板あるいは被接続基板上に形成されている接続用電極の導体は特に制限はなく、ＩＴＯ（インジウム−スズ−酸化物）、ＩＯ（インジウム酸化物）、銅、銀、銀銅合金、銀パラジウム、金、白金、ニッケル、アルミニウム、銀白金、スズ鉛はんだ、スズ銀半田、すず、クロムや、これらの導体に金メッキ、スズメッキ、ニッケルメッキ、スズ鉛半田メッキ、クロムなどのメッキを施した導体や、銀や銀パラジウム、銅などを主体にした導電性ペーストなどである。
【００３１】
被接続のチップ部品としては、コンデンサー、磁気センサー、抵抗器、コイル、ＬＳＩチップ、ＱＦＰ、ＳＯＰなどを用いることができるが、接続電極としては、銀、銀パラジウム、アルミニウム、銅、銀銅合金、白金、金、アルミニウム、銅ニッケル合金などやこれらに、すず、半田、ニッケル、金などのメッキしたものを用いることができ、ＬＳＩチップなどの場合にはバンプ（電極）を用いても接続できる。バンプは、金メッキや金ワイヤーボンデイング、ハンダボール、ニッケルボール、銅ボールなどで形成されている物で構わない。
【００３２】
ＬＳＩチップを直接ガラス基板やプリント基板上に実装する場合をＣＯＧ（チップオングラス）、ＣＯＢ（チップオンボード）、ＣＯＦ（チップオンフィルム）と呼んでいるが、この場合にも接続媒体として本発明の異方導電性組成物あるいはフィルムを用いることができる。接続する電極のピッチとしては、本発明の異方導電性フィルムあるいは組成物を用いれば、１０〜１０００μピッチの幅広いピッチでの接続で効果を特に発揮できる。
【００３３】
接続基板上の導体及び電極は、メッキ法、エッチング法、導電ペースト硬化、導電ペースト焼結、導体ボール、電着などにより作製された物で良い。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の異方導電性組成物あるいは異方導電性フィルムの実施例を示す。
【００３５】
【実施例】
表１に本発明で用いる銅合金粉末の作製例を示す。
先ず、所定量の銅と銀、金の粒子を黒鉛るつぼに入れ、高周波誘導加熱を用いて不活性ガス雰囲気中で加熱溶解する。溶解後、不活性ガス雰囲気中ヘリウムまたは窒素中へ噴出し、同時に高速の不活性ガスを融液に対して噴出して急冷凝固して微粉末を作製する。さらに、気流分級機にて所定の大きさにカットした。得られた銅合金粉末は球状に近い形状をしており、平均組成及び表面組成、平均粒子径、粒子径分布は、前記記載の方法で測定した。さらに、銅紛を金メッキしたもの、アトマイズ紛をさらに金メッキしたものも作成した。
ただし、粉末作成例１０は、空気でアトマイズした。
【００３６】
表１で得られた金属粉末に混合して用いる有機バインダー、硬化剤を表２に示す。
表１、２に示される金属粉末及び有機バインダー及びマイクロカプセル型硬化剤を混合してなる異方導電性組成物及び異方導電性フィルムを表３評価例を表４に示す。異方導電性組成物は、溶剤で適度な粘度（１０００ＣＰＳ）に調整した。異方導電性フィルムは、ＰＥＴフィルム基材のベースフィルム及びカバーフィルムを用いて、塗工幅１００ｍｍでダイコータ−で５０ｍ塗工したものである。塗工性は、１．５ｍｍ幅にスリッテイング後、室温度で２ヶ月放置後にベースフィルムからの１０ｃｍ／秒の速度で剥がれ性と、且つガラス基板への２ｋｇ／ｃｍ²７０℃ ２秒での転写性が良好な場合をそれぞれ○とした。
【００３７】
表３中の実施例（３）はペースト状態のままで、室温度２ヶ月保存後に、１ｍｍ幅２０μ厚みライン状に印刷し、室温放置３０分後に、ダレ幅が０．２ｍｍ以内に収まる状態を良好とした。また、１８０℃１５秒で硬化させた時の表面粗さ計で表面の平滑性が±５μ以内である場合を転写性良好とした。
導通性は、４端子法で測定し、基板上の各端子の接続抵抗であり、環境試験（ー５５〜１２５℃ 各３０分での３０００サイクル試験）を行って両端（チップでは一番端でストレスが最もかかる位置）の接続電極における初期接続抵抗値に対して変化率１０％以下を○とした。
【００３８】
耐リフロー性は、到達温度２６０℃ ５分リフロー炉通過４回後での評価で接続抵抗が初期の１０％未満の変化率の場合を○とした。
絶縁性試験は、隣接電極あるいは端子同士での絶縁抵抗（２００Ｖ）を測定し、１０¹²オーム以上で絶縁性が良好を○とした。
密着強度については、リフロー炉４回通過後に機械的な剥がし強度が５００ｇｆ／ｃｍ（換算値）以上を○とした。
【００３９】
【比較例】
表５に比較例の異方導電性組成物及びフィルムを示す。
表６に表５の比較例の異方導電性組成物及びフィルムの評価結果を示す。評価方法は実施例と同じである。
【００４０】
【表１】

【００４１】
【表２】

【００４２】
【表３】

【００４３】
【表４】

【００４４】
【表５】

【００４５】
【表６】

【００４６】
【発明の効果】
本発明の異方導電性組成物及びフィルムは、以下の点に優れた効果を有する。
１．粒子表面に、銀、あるいは金の濃度が高く、変形性、熱伝導性に優れるために短時間での接続ができ、耐環境性に優れ、接続抵抗が低い。
２．ナフタレン骨格のエポキシ樹脂との組み合わせにより、ＬＳＩチップ接続での熱膨張変化によりストレスを緩衝でき、繰り返しリフロー時での端部での接続不良を減少できる。
３．マイクロカプセル型硬化剤が粒度分布を有しており、バンプ高さなどのバラツキが合っても接続過程（電極間が狭くなるにつれて）で充分な硬化性バラツキの緩衝効果を発揮できる。
４．膜粘度が高く、２ヶ月室温放置でも充分な剥がし性、転写性を有する。

Claims

一般式Ｍ_xＣｕ_1-x（ＭはＡｇ、Ａｕより選ばれた１種以上、０．０１≦ｘ≦０．６、ｘは原子比）で表され、且つ粉末表面の銀あるいは金濃度が平均の銀あるいは金濃度より高く、平均粒子径２〜１５μの金属粉末１重量部に対し、エポキシ樹脂を含む有機バインダーを０．１〜１２０重量部、さらに前記エポキシ樹脂１００重量部に対して硬化剤としてマイクロカプセル型のイミダゾール誘導体エポキシ化合物５〜２５０重量部有する異方導電性組成物であって、前記エポキシ樹脂はナフタレン骨格に少なくとも２官能以上のグリシジルエーテル結合を有するナフタレン型エポキシ樹脂を含有し、前記マイクロカプセル型イミダゾール誘導体エポキシ化合物の平均粒子径が１〜１０μ、最小粒子径／最大粒子径比が０．００１〜０．６、であることを特徴とする異方導電性組成物。
有機バインダ−として、ナフタレン骨格の２，３，４官能グリシジルエーテル結合を有するナフタレン型エポキシ樹脂以外に、ビスフェノールＡ型、ビスフェノールＦ型、フェノールノボラック型、クレゾールノボラック型、脂環式、アルキル多価フェノール型、ウレタン変性型、脂肪酸変性型、ゴム変性型エポキシ樹脂、及びフェノキシ樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ＳＢＲ、ＮＢＲ、シリコーン樹脂より選ばれた１種以上の樹脂を含有していることを特徴とする請求項１記載の異方導電性組成物。
金属粉末の粒度分布において、平均粒子径±２μ以内の粉末が３０〜１００体積％以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の異方導電性組成物。
請求項１〜３いずれかに記載の異方導電性組成物をフィルム状としたことを特徴とする異方導電性フィルム。