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JP4891895B2 - 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
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JP4891895B2 - 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

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Description

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。
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。
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いる。
このような異方導電性接着フィルムにおいては、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化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。
特開平１１−６０８９９号
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。
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、加圧及び加熱下における当該加圧の解除により膨張して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、加圧及び加熱下における当該加圧の解除により膨張して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、絶縁性接着剤成分中に導電粒子が分散されフィルム状に形成されている異方導電性接着フィルムと、加圧及び加熱下における当該加圧の解除により膨張して発泡性が発現する発泡成分を含有する絶縁性接着フィルムと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圧及び加熱下における当該加圧の解除により膨張して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、前記複数の接続部材の間に前記異方導電性接着剤を配置して加熱及び加圧を行った後、当該異方導電性接着剤に対する加圧を解除し、前記発泡成分の発泡性を発現させる工程を有するものである。
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い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、絶縁性接着剤成分中に導電粒子が分散されフィルム状に形成されている異方導電性接着フィルムと、加圧及び加熱下における当該加圧の解除により膨張して発泡性が発現する発泡成分を含有する絶縁性接着フィルムとが
積層されている積層型の異方導電性接着フィルムを用いるものである。
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、加熱及び加圧を行い、その後、当該加圧を解除すると、発泡成分が膨張して発泡性が発現し、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。
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、しかも、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。
さらに、従来技術に比べて接着剤中の樹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。
一方、本発明において、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いる場合には、接続部材同士の接着力が高く、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剤を提供することができる。
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い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。
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。
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。
（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。 （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。 （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。 （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
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。
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。
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樹脂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。
一方、絶縁性接着剤樹脂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からは、エポキシ樹脂とフェノキシ樹脂と硬化剤からなる組成物、（メタ）アクリルモノマーと開始剤から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、絶縁性接着剤樹脂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。
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しい。
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。
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からは、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を、２〜２０重量％含有させることが好ましく、より好ましい含有量は、５〜２０重量％である。
本実施の形態の異方導電性接着フィルム１を用いて回路基板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。
この仮圧着工程においては、例えば絶縁性接着剤樹脂６がある程度軟化するような温度（例えば４０〜７０℃）で加熱を行うことが好ましい。
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、絶縁性接着剤樹脂６を所定の温度（例えば９０〜１８０℃）で加熱することにより本圧着を行う。
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樹脂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、熱圧着ヘッド１０による加圧及び加熱を行う。
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、絶縁性接着剤樹脂６中に、それぞれ独立した状態の気泡９が発生する。
そして、この気泡９の発生により絶縁性接着剤樹脂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。
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。
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、しかも、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。
さらに、従来技術に比べて絶縁性接着剤樹脂６中の樹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。
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いることから、接着力が高く、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。
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。
本発明においては、絶縁性接着剤樹脂６中に上記発泡成分８が分散された層と、絶縁性接着剤樹脂６中に上記発泡成分８が分散されない層を積層することも可能である。
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を含有しない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１Ａを回路基板２上に配置することが好ましい。
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。
一方、図４（ａ）（ｂ）に示す異方導電性接着フィルム１Ｂ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。
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。
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。
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＞
絶縁性接着剤樹脂としてフェノキシ樹脂（東都化成社製 ＹＰ５０）４０重量部、液状エポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン社製 ＥＰ８２８）３０重量部、導電粒子（４μｍ径、Ｎｉ／Ａｕめっき樹脂粒子）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℃ 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、酢酸エチル２０重量部を用いてミキサーで溶解混合させた。
なお、発泡剤は、１０μｍ径の孔のフルイによって分級し合格したものを用いた。
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℃に設定した電気オーブンで４分間加熱し、乾燥膜厚が１０μｍの異方導電性接着フィルムのサンプルを作成した。
＜実施例２＞
発泡剤として、膨張開始温度が約１５０℃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。
＜実施例３＞
発泡剤として、膨張開始温度が約１５０℃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。
＜実施例４＞
乾燥膜厚が１５μｍ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。
＜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。
＜比較例２＞
乾燥膜厚が３０μｍ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。
＜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℃、時間２０秒）。
この場合、ＩＣチップのバンプのサイズは３０μｍ×８５μｍ、バンプ間のスペースは２０μｍ、バンプ高さは２２μｍとした。
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。
Figure 0004891895
〔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、充填性が良く、またバンプ間における導電粒子詰まりもなかった。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。
一方、発泡剤を添加しない比較例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。
さらに、発泡剤を添加せず乾燥膜厚を３０μｍとした比較例２の異方導電性接着フィルムにあっては、バンプ間に導電粒子の詰まりが生じた。

Claims (14)

  1. 絶縁性接着剤成分中に、加圧及び加熱下における当該加圧の解除により膨張して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異方導電性接着剤。
  2. 請求項１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いる異方導電性接着剤。
  3. 請求項１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。
  4. 絶縁性接着剤成分中に、加圧及び加熱下における当該加圧の解除により膨張して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いる異方導電性接着フィルム。
  5. 請求項４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いる異方導電性接着フィルム。
  6. 請求項４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フィルム。
  7. 請求項４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。
  8. 絶縁性接着剤成分中に導電粒子が分散されフィルム状に形成されている異方導電性接着フィルムと、加圧及び加熱下における当該加圧の解除により膨張して発泡性が発現する発泡成分を含有する絶縁性接着フィルムと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熱ヘッドによっ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圧及び加熱下における当該加圧の解除により膨張して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、
    前記複数の接続部材の間に前記異方導電性接着剤を配置して前記熱ヘッドによって加熱及び加圧を行った後、当該異方導電性接着剤に対する加圧を解除し、前記発泡成分の発泡性を発現させる工程を有する電極の接続方法。
  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いる異方導電性接着剤を用いる電極の接続方法。
  11. 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いるものを用いる電極の接続方法。
  14. 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熱ヘッドによっ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導電粒子が分散されフィルム状に形成されている異方導電性接着フィルムと、加圧及び加熱下における当該加圧の解除により膨張して発泡性が発現する発泡成分を含有する絶縁性接着フィルムとが積層されている積層型の異方導電性接着フィルムを用い、
    前記複数の接続部材の間に前記積層型の異方導電性接着剤を配置して加熱及び加圧を行った後、当該積層型の異方導電性接着剤に対する加圧を解除し、前記発泡成分の発泡性を発現させる工程を有する電極の接続方法。
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