WO2006093315A1 - 異方導電性接着剤及びこれを用いた電極の接続方法 - Google Patents

Abstract

　 　本発明は、ファインピッチの接続端子に対して確実な接続が可能な異方導電性接着剤及びこれを用いた電極の接続方法を提供するものである。 　本発明の異方導電性接着フィルム１は、絶縁性接着剤樹脂６中に、加熱により発泡性が発現する発泡成分８と、導電粒子７とが分散されているものである。この発泡成分８は、独立した状態の泡部が形成されるように絶縁性接着剤樹脂６中に分散されている。発泡成分８としては、有機溶剤を熱可塑性マイクロカプセルに封入した微粒子を含有するものを用いる。

Description

明 細 書

異方導電性接着剤及びこれを用いた電極の接続方法

技術分野

[0001] 本発明は、例えば表示装置と回路基板間の電気的な接続に用いられる異方導電 性接着剤及びこれを用いた電極の接続方法に関する。

背景技術

[0002] 従来より、例えば、液晶表示装置と集積回路基板等を電気的に接続する手段とし て、異方性導電接着剤が用いられている。

[0003] この異方性導電接着剤は、例えば、フレキシブルプリント基板 (FPC)や ICチップの 端子と、 LCDパネルのガラス基板上に形成された ITO (Indium Tin Oxide)電極 の端子とを接続する場合を始めとして、種々の端子同士を接着するとともに電気的に 接続する場合に用いられて 、る。

[0004] このような異方導電性接着フィルムにお ヽては、近年、接続端子のファインピッチ化 に伴い、種々の問題が生じている。

例えば、熱圧着時における基板の反りによって接続不良が生じたり、液晶表示装置 の狭縁ィ匕等によって接続部分においてショートが発生したり、また、接続用バンプの 微小化によって導電粒子の捕捉性が低下する等の問題がある。

特許文献 1 :特開平 11 60899号

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0005] 本発明は、このような従来の技術の課題を解決するためになされたもので、ファイン ピッチの接続端子に対して確実な接続が可能な異方導電性接着剤及びこれを用い た電極の接続方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0006] 上記目的を達成するためになされた本発明は、絶縁性接着剤成分中に、加熱によ り発泡性が発現する発泡成分と、導電粒子とが分散されて！ヽる異方導電性接着剤で ある。 本発明は、絶縁性接着剤成分中に、加熱により発泡性が発現する発泡成分と、導 電粒子とが分散され、フィルム状に形成されて ヽる異方導電性接着フィルムである。 本発明は、前記発明において、前記絶縁性接着剤成分中に、独立した状態の泡 部が形成されるように発泡成分が分散されて ヽるものである。

本発明は、前記発明において、前記発泡成分が、有機溶剤を熱可塑性マイクロ力 プセルに封入した微粒子を含有するものである。

本発明は、前記発明において、絶縁性接着フィルムが積層されている異方導電性 接着フィルムである。

本発明は、前記発明において、前記発泡成分を含有しない異方導電性接着フィル ムと前記発泡成分を含有する絶縁性接着フィルムが積層されている異方導電性接着 フィルムである。

本発明は、接続用の電極を有する複数の接続部材を前記電極同士を相対向させ て配置し、前記複数の接続部材の間に異方導電性接着剤を配置して加熱及び加圧 を行うことにより、前記接続部材同士を接着するとともに前記電極同士を電気的に接 続する工程を有する電極の接続方法であって、前記異方導電性接着剤として、絶縁 性接着剤成分中に加熱により発泡性が発現する発泡成分と導電粒子とが分散され て!、るものを用いるものである。

本発明は、前記発明において、前記絶縁性接着剤成分中に独立した状態の泡部 が形成されるように前記発泡成分が分散されて!ヽる異方導電性接着剤を用いるもの である。

本発明は、前記発明において、前記発泡成分が有機溶剤を熱可塑性マイクロカブ セルに封入した微粒子を含有する異方導電性接着剤を用いるものである。

本発明は、前記発明において、前記異方導電性接着剤として、フィルム状に形成さ れた異方導電性接着フィルムを用いるものである。

本発明は、前記発明において、前記異方導電性接着剤として、前記異方導電性接 着フィルムに絶縁性接着フィルムが積層されているものを用いるものである。

本発明は、前記発明において、前記異方導電性接着剤として、前記発泡成分を含 有しない異方導電性接着フィルムと前記発泡成分を含有する絶縁性接着フィルムが 積層されて ヽるものを用いるものである。

[0007] 本発明では、このような異方導電性接着剤を電極の間に配置し、加熱及び加圧す ると、発泡成分の発泡性が発現し、異方導電性接着剤が膨張してその体積が増加す る。

その結果、隣接する電極間における導電粒子の密度が低下し、これにより絶縁特 性が向上する。

[0008] 特に、本発明によれば、電極の高さより小さな厚さの異方導電性接着剤であっても 接続部材の間に充填することができ、し力も、隣接する電極間への導電粒子の流れ 込みが阻止されるので、ファインピッチの隣接電極間の絶縁性を向上させることがで きる。

[0009] さらに、従来技術に比べて接着剤中の榭脂成分が相対的に少ないので、線膨張係 数及び弾性率を低下させることができ、これにより熱圧着の際の接続部材の反りを軽 減することができる。

[0010] 一方、本発明にお 、て、例えば有機溶剤を熱可塑性マイクロカプセルに封入した 微粒子を用い、独立した状態の泡部が形成されるように発泡成分が分散されて 、る 場合には、接続部材同士の接着力が高ぐしかも水分等の浸入がなく導通信頼性の 高 ヽ異方導電性接着剤を提供することができる。

[0011] さらに、異方導電性接着剤として、本発明の異方導電性接着フィルムに絶縁性接 着フィルムを積層したものを用いれば、電気的接続に関与しな 、導電粒子の数を減 らすことができるので、導電粒子の有効利用を図ることが可能になる。

[0012] さらにまた、異方導電性接着剤として、発泡成分を含有しない異方導電性接着フィ ルムと発泡成分を含有する絶縁性接着フィルムを積層したものを用いれば、導電粒 子の有効利用が図れることに加えて、発泡成分を含有する層を薄くすることができる ため、対向する接続部材の電極間に発泡成分を挟み込む可能性が低下し、その結 果、熱圧着条件における自由度を拡げることができる。

発明の効果

[0013] 本発明によれば、ファインピッチの接続端子に対して確実な接続が可能な異方導 電性接着剤及びこれを用いた電極の接続方法を提供することができる。 図面の簡単な説明

[0014] [図 l] (a)〜(c)：本発明を用いた電極の接続方法の実施の形態を示す概略図である

[図 2] (a) (b)：熱圧着の際の本発明の異方導電性接着剤の状態を示す概略図であ る。

[図 3] (a) (b)：本発明の他の実施の形態を用いた電極の接続方法を示す概略図であ る。

[図 4] (a) (b)：本発明のさらに他の実施の形態を用いた電極の接続方法を示す概略 図である。

符号の説明

1 異方導電性接着フィルム

2 回路基板

3 電極

4 ICチップ

5 バンプ（電極）

6 絶縁性接着剤樹脂

7 導電粒子

8 発泡成分

9 気泡

発明を実施するための最良の形態

[0016] 以下、本発明に係る異方導電性接着剤及びこれを用いた電極の接続方法の好ま しい実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。

なお、本発明は、ペースト状又はフィルム状の異方導電性接着剤のいずれにも適 用することができるものである。

[0017] 図 1 (a)〜 (c)は、本発明を用いた電極の接続方法の実施の形態を示す概略図、 図 2 (a) (b)は、熱圧着の際の本発明の異方導電性接着剤の状態を示す概略図であ る。

[0018] 図 1 (a)及び図 2 (a)に示すように、本発明の異方導電性接着フィルム 1は、例えば 回路基板 (接続部材） 2の電極 3と、 ICチップ (接続部材) 4のバンプ (電極） 5の電気 的な接続に用いられるもので、フィルム状の絶縁性接着剤榭脂 6中に導電粒子 7が 分散されている。

本発明の場合、導電粒子 7としては、従来公知の種々のものを使用することができ る。

[0019] 一方、絶縁性接着剤榭脂 6については特に限定されることはないが、接続信頼性を 向上させる観点力もは、エポキシ榭脂とフヱノキシ榭脂と硬化剤力もなる組成物、（メ タ）アクリルモノマーと開始剤力もなる組成物を好適に用いることができる。

そして、本発明の異方導電性接着フィルム 1は、絶縁性接着剤榭脂 6中に、加熱に より膨張して発泡性が発現する発泡成分 8が分散されている。

[0020] 本発明においては、導通信頼性を向上させる観点から、独立した状態の泡部が形 成されるように発泡成分 8を分散させることが好ま 、。

この観点から、本発明においては、有機溶剤を熱可塑性マイクロカプセルに封入し た微粒子を含有するものを好適に用いることができる。

[0021] また、加熱により発泡性が発現する発泡成分 8の配合量は特に限定されることはな いが、本発明の効果を十分に発揮させる一方で接着強度を低下させない観点力 は 、絶縁性接着剤榭脂 6中に、加熱により発泡性が発現する発泡成分 8を、 2〜20重 量％含有させることが好ましぐより好ましい含有量は、 5〜20重量％である。

[0022] 本実施の形態の異方導電性接着フィルム 1を用 ヽて回路基板 2の電極 3と ICチップ 4のバンプ 5の接続を行うには、図 1 (a)に示すように、回路基板 2の電極 3と ICチップ 4のバンプ 5を相対向させて配置し、これらの間に異方導電性接着フィルム 1を配置 する。そして、図 1 (b)に示すように、熱圧着ヘッド 10を用い、回路基板 2に対して IC チップ 4を押圧して仮圧着を行う。

この仮圧着工程にぉ ヽては、例えば絶縁性接着剤榭脂 6がある程度軟ィ匕するよう な温度 (例えば 40〜70°C)で加熱を行うことが好ま 、。

[0023] 図 2 (a)に示すように、この時点では、上述した発泡成分 8には変化が生じていない そして、熱圧着ヘッド 10を用い、絶縁性接着剤榭脂 6を所定の温度 (例えば 90〜1 80°C)で加熱することにより本圧着を行う。

[0024] この場合、 ICチップ 4のバンプ 5と回路基板 2の電極 3近傍の絶縁性接着剤榭脂 6 が硬化し、電極 3及びバンプ 5が電気的に接続され確実に接着されるまで、熱圧着へ ッド 10による加圧及び加熱を行う。

[0025] その後、図 1 (c)に示すように、熱圧着ヘッド 10による加圧を解除することにより、図

2 (b)に示すように、電極 3及びバンプ 5近傍以外の発泡成分 8が膨張発泡し、絶縁 性接着剤榭脂 6中に、それぞれ独立した状態の気泡 9が発生する。

[0026] そして、この気泡 9の発生により絶縁性接着剤榭脂 6の体積が増加し、回路基板 2と

ICチップ 4との間に異方導電性接着フィルム 1が充填され、これにより ICチップ 4が回 路基板 2に完全に接着される。

[0027] 以上説明した本実施の形態によれば、熱圧着の際に異方導電性接着フィルム 1が 膨張してその体積が増加するため、隣接する電極 3及びバンプ 5間における導電粒 子 7の密度が低下し、これにより絶縁特性を向上させることができる。

[0028] また、本実施の形態によれば、バンプ 5の高さより薄い異方導電性接着フィルム 1で あっても回路基板 2及び ICチップ 4間に充填することができ、し力も、隣接する電極 3 及びバンプ 5間への導電粒子 7の流れ込みが阻止されるので、隣接する電極 3及び バンプ 5間の絶縁性を向上させることができる。

[0029] さらに、従来技術に比べて絶縁性接着剤榭脂 6中の榭脂成分が相対的に少ないの で、線膨張係数及び弾性率を低下させることができ、これにより熱圧着の際の回路基 板 2の反りを軽減することができる。

[0030] さらにまた、本実施の形態では、有機溶剤を熱可塑性マイクロカプセルに封入した 微粒子を用い、独立した状態の泡部が形成されるように発泡成分が分散されて 、る ことから、接着力が高ぐしかも水分等の浸入がなく導通信頼性の高い異方導電性接 着フィルム 1を提供することができる。

[0031] 図 3 (a) (b)は、本発明の他の実施の形態を用いた電極の接続方法を示す概略図

、図 4 (a) (b)は、本発明のさらに他の実施の形態を用いた電極の接続方法を示す概 略図である。

[0032] 本発明にお ヽては、絶縁性接着剤榭脂 6中に上記発泡成分 8が分散された層と、 絶縁性接着剤榭脂 6中に上記発泡成分 8が分散されな ヽ層を積層することも可能で ある。

[0033] 以下、上記実施の形態と共通する部分については同一の符号を付しその詳細な説 明を省略すると、例えば、図 3 (a) (b)に示す異方導電性接着フィルム 1Aは、上記発 泡成分 8を含有する異方導電性接着フィルム 10と、上記発泡成分 8を含有しな ヽ絶 縁性接着剤フィルム 11を積層したものである。

この場合、絶縁性接着剤フィルム 11が ICチップ 4と対向するように異方導電性接着 フィルム 1 Aを回路基板 2上に配置することが好ましい。

[0034] このような構成を有する本実施の形態によれば、特に ICチップ 4側、すなわち、押 圧側の電気的接続に関与しない導電粒子 7の数を減らすことができるので、導電粒 子 7の有効利用を図ることが可能になる。

[0035] 一方、図 4 (a) (b)に示す異方導電性接着フィルム IBは、上記発泡成分 8を含有し ない異方導電性接着フィルム 12と、上記発泡成分 8を含有する絶縁性接着剤フィル ム 13を積層したものである。

この場合、発泡成分 8を含有する絶縁性接着剤フィルム 13が ICチップ 4と対向する ように異方導電性接着フィルム 1Bを回路基板 2上に配置することが好ましい。

[0036] このような構成を有する本実施の形態によれば、上記実施の形態と同様に導電粒 子 7の有効利用が図れることに加えて、発泡成分 8を含有する層を薄くすることができ るため、 ICチップ 4のバンプ 5と回路基板 2の電極 3の間に発泡成分 8を挟み込む可 能性が低下し、その結果、熱圧着条件における自由度を拡げることができる。

[0037] さらに、本発明においては、上述した 2層構造のみならず、 3層以上の積層構造を 採用することも可能である。

その他の構成及び作用効果については上述の実施の形態と同一であるのでその 詳細な説明を省略する。

実施例

[0038] 以下、本発明の実施例を比較例とともに詳細に説明する。

<実施例 1 >

絶縁性接着剤榭脂としてフ ノキシ榭脂 (東都化成社製 YP50) 40重量部、液状 エポキシ榭脂（ジャパンエポキシレジン社製 EP828) 30重量部、導電粒子（4 m 径、 NiZAuめっき榭脂粒子） 20重量部、マイクロカプセル型エポキシ硬化剤 (旭化 成社製 HX3941HP)、加熱により発泡性が発現する発泡成分として発泡剤 A (松 本油脂社製 F30VSD 膨張開始温度:約 80°C この温度は、仮圧着工程で僅か に発泡することによってその後の本圧着工程において発泡が促進される温度である 。）4重量部を、溶剤としてトルエン 20重量部、酢酸ェチル 20重量部を用いてミキサ 一で溶解混合させた。

なお、発泡剤は、 10 m径の孔のフルイによって分級し合格したものを用いた。

[0039] そして、剥離処理を施した PETフィルム上に上述したペーストを塗布し、 65°Cに設 定した電気オーブンで 4分間加熱し、乾燥膜厚が 10 mの異方導電性接着フィルム のサンプルを作成した。

[0040] <実施例 2>

発泡剤として、膨張開始温度が約 150°Cの発泡剤 B (松本油脂社製 F80GSD)を 用いた以外は実施例 1と同一の方法によってサンプルを作成した。

[0041] <実施例 3 >

発泡剤として、膨張開始温度が約 150°Cの発泡剤 C (松本油脂社製 F80VSD)を 用いた以外は実施例 1と同一の方法によってサンプルを作成した。

[0042] <実施例 4>

乾燥膜厚が 15 mとなるように調整した以外は実施例 3と同一の方法によってサン プルを作成した。

[0043] <比較例 1 >

発泡剤を添加せず、それ以外は実施例 1と同一の方法によってサンプルを作成し た。

[0044] <比較例 2>

乾燥膜厚が 30 /z mとなるように調整した以外は比較例 1と同一の方法によってサン プルを作成した。

[0045] <評価 >

実施例及び比較例のサンプルを用い、 ICチップをガラス基板上に熱圧着して異方 導電性接着フィルムを硬化させた (温度 190°C、時間 20秒)。

[0046] この場合、 ICチップのバンプのサイズは 30 mX 85 m、バンプ間のスペースは 2

0 m、バンプ高さは 22 μ mとした。

[0047] そして、異方導電性接着フィルムの充填性、バンプ上に捕捉された導電粒子数、バ ンプ間に詰まった導電粒子の状態を、それぞれガラス基板側から目視によって確認 及びカウントした。その結果を表 1に示す。

[0048] [表 1]

表 1 . 実施例及び比較例の評価結果

〔充填性〕 〇：十分に充填されている X：未充填部分あり

〔バンプ間粒子詰まり〕 〇：詰まりはない △：詰まりはないが

X：詰まりがある 粒子が多く存在

[0049] 〔評価結果〕

表 1に示すように、実施例 1〜4の異方導電性接着フィルムは、充填性が良ぐまた バンプ間における導電粒子詰まりもな力つた。なお、実施例 1〜4の異方導電性接着 フィルムについて、発泡剤の配合量を 12重量部としたところ、ほぼ同様の結果が得ら れた。

[0050] 一方、発泡剤を添加しな!、比較例 1の異方導電性接着フィルムの場合は、充填さ れない部分が生じ、またバンプ間に導電粒子が多く存在した。

[0051] さらに、発泡剤を添加せず乾燥膜厚を 30 μ mとした比較例 2の異方導電性接着フ イルムにあっては、バンプ間に導電粒子の詰まりが生じた。

Claims

請求の範囲

[I] 絶縁性接着剤成分中に、加熱により発泡性が発現する発泡成分と、導電粒子とが 分散されて!ゝる異方導電性接着剤。

[2] 請求項 1にお 、て、前記絶縁性接着剤成分中に、独立した状態の泡部が形成され るように前記発泡成分が分散されて ヽる異方導電性接着剤。

[3] 請求項 1にお ヽて、前記発泡成分が、有機溶剤を熱可塑性マイクロカプセルに封 入した微粒子を含有する異方導電性接着剤。

[4] 絶縁性接着剤成分中に、加熱により発泡性が発現する発泡成分と、導電粒子とが 分散され、フィルム状に形成されて ヽる異方導電性接着フィルム。

[5] 請求項 4にお 、て、前記絶縁性接着剤成分中に、独立した状態の泡部が形成され るように前記発泡成分が分散されて ヽる異方導電性接着フィルム。

[6] 請求項 4にお ヽて、前記発泡成分が、有機溶剤を熱可塑性マイクロカプセルに封 入した微粒子を含有する異方導電性接着フィルム。

[7] 請求項 4にお 、て、絶縁性接着フィルムが積層されて!ヽる異方導電性接着フィルム

[8] 請求項 4にお ヽて、前記発泡成分を含有しな！ヽ異方導電性接着フィルムと前記発 泡成分を含有する絶縁性接着フィルムが積層されている異方導電性接着フィルム。

[9] 接続用の電極を有する複数の接続部材を前記電極同士を相対向させて配置し、 前記複数の接続部材の間に異方導電性接着剤を配置して加熱及び加圧を行うこと により、前記接続部材同士を接着するとともに前記電極同士を電気的に接続するェ 程を有する電極の接続方法であって、

前記異方導電性接着剤として、絶縁性接着剤成分中に加熱により発泡性が発現 する発泡成分と導電粒子とが分散されているものを用いる電極の接続方法。

[10] 請求項 9において、前記絶縁性接着剤成分中に独立した状態の泡部が形成される ように前記発泡成分が分散されて!ヽる異方導電性接着剤を用いる電極の接続方法。

[II] 請求項 9において、前記発泡成分が有機溶剤を熱可塑性マイクロカプセルに封入 した微粒子を含有する異方導電性接着剤を用いる電極の接続方法。

[12] 請求項 9にお ヽて、前記異方導電性接着剤として、フィルム状に形成された異方導 電性接着フィルムを用いる電極の接続方法。

[13] 請求項 12において、前記異方導電性接着剤として、前記異方導電性接着フィルム に絶縁性接着フィルムが積層されて 、るものを用いる電極の接続方法。

[14] 請求項 12において、前記異方導電性接着剤として、前記発泡成分を含有しない異 方導電性接着フィルムと前記発泡成分を含有する絶縁性接着フィルムが積層されて V、るものを用いる電極の接続方法。