(57)【要約】【課題】異方導電性接着剤中の導電粒子の量を少なくした場合であっても接続信頼性を確保できる回路部材、接続構造体及び接続構造体の製造方法を提供すること。【解決手段】基板と、基板の一面側に形成された電極とを備え、導電粒子及び接着剤成分を含む異方導電性接着剤を介して別の基板に圧着される回路部材であって、電極には、圧着の際に異方導電性接着剤が流入する孔部が形成されていることを特徴とする、回路部材。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、前記基板の一面側に形成された電極とを備え、導電粒子及び接着剤成分を含む異方導電性接着剤を介して別の基板に圧着される回路部材であって、
前記電極には、圧着の際に前記異方導電性接着剤が流入する孔部が形成されていることを特徴とする、回路部材。
【請求項２】
前記孔部は、前記異方導電性接着剤が流入する際に前記導電粒子を堰き止める粒子堰止部と、前記堰止部によって前記導電粒子が堰き止められた場合でも、前記接着剤成分の流入を許容する接着剤流入部とを有することを特徴とする、請求項１記載の回路部材。
【請求項３】
前記孔部は、前記電極を貫通する深さで形成されていることを特徴とする、請求項１又は２記載の回路部材。
【請求項４】
前記孔部は、前記基板の内部に到達する深さで形成されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項記載の回路部材。
【請求項５】
前記孔部は、前記基板を貫通する深さで形成されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項記載の回路部材。
【請求項６】
基板と、前記基板の一面側に形成された電極とを備える回路部材同士を、導電粒子及び接着剤成分を含む異方導電性接着剤を介して圧着してなる接続構造体であって、
前記回路部材の少なくとも一方の前記電極には、圧着の際に前記異方導電性接着剤が流入した孔部が形成されていることを特徴とする、接続構造体。
【請求項７】
基板と、前記基板の一面側に形成された電極とを備える回路部材同士を、導電粒子及び接着剤成分を含む異方導電性接着剤を介して圧着してなる接続構造体の製造方法であって、
前記回路部材の少なくとも一方の前記電極に孔部を形成し、圧着の際に前記孔部に前記異方導電性接着剤を流入させることを特徴とする、接続構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回路部材、接続構造体及び接続構造体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、回路部材同士を電気的に接続する方法として、異方導電性接着剤を用いた接続方法が知られている（例えば特許文献１、２参照）。この方法では、導電粒子及び接着剤成分を含む異方導電性接着剤を介して回路部材同士を圧着することにより、回路部材間の電極が電気的に接続されると同時に、同一回路部材内において隣接する電極間の絶縁性が確保される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６０−１９１２２８号公報
【特許文献２】特開平１−２５１７８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、電子機器の小型化及び薄型化にともない、回路の高密度化が進んでおり、電極の面積及び間隔が非常に狭くなっている。そのため、異方導電性接着剤を用いて回路部材同士を接続する際、回路部材間に所定数の導電粒子を捕捉させるために、異方導電性接着剤中の導電粒子の量を多くすると、隣接する電極間が短絡してしまう場合がある。これに対して、上記の短絡を防止するために、異方導電性接着剤中の導電粒子の量を少なくすると、接続信頼性が損なわれるという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、異方導電性接着剤中の導電粒子の量を少なくした場合であっても接続信頼性を確保できる回路部材、接続構造体及び接続構造体の製造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】
本発明に係る回路部材は、基板と、少なくとも基板の一面側に形成された電極とを備え、導電粒子及び接着剤成分を含む異方導電性接着剤を介して別の基板に圧着される回路部材であって、電極には、圧着の際に異方導電性接着剤が流入する孔部が形成されていることを特徴とする。
【０００７】
この回路部材では、回路部材を別の回路部材と圧着する際に異方導電性接着剤が流入する孔部が電極に形成されている。この孔部により、圧着の際に電極に向かって異方導電性接着剤が流れ、電極付近に導電粒子を密集させることができる。したがって、異方導電性接着剤中の導電粒子の量が少ない場合でも接続信頼性を確保することができる。
【０００８】
上記孔部は、異方導電性接着剤が流入する際に導電粒子を堰き止める粒子堰止部と、粒子堰止部によって導電粒子が堰き止められた場合でも、接着剤成分の流入を許容する接着剤流入部とを有することが好ましい。この場合、粒子堰止部によって電極付近に導電粒子を密集させることができる。また、導電粒子が密集してきた後でも、接着剤成分を接着剤流入部によって孔部内に流入させることができるので、導電粒子の密集効果を持続的に生じさせることが可能となる。
【０００９】
上記孔部は、電極を貫通する深さで形成されていることが好ましい。この場合、異方導電性接着剤が孔部に流入する体積をより確保できるので、電極に向かう異方導電性接着剤の流れをより確実に生じさせることができる。
【００１０】
上記孔部は、基板の内部に到達する深さで形成されていることが好ましい。この場合、異方導電性接着剤が孔部に流入する体積をより確保できるので、電極に向かう異方導電性接着剤の流れをより確実に生じさせることができる。
【００１１】
上記孔部は、基板を貫通する深さで形成されていることが好ましい。この場合、異方導電性接着剤が孔部に流入する体積をより確保できるので、電極に向かう異方導電性接着剤の流れをより確実に生じさせることができる。
【００１２】
また、本発明に係る接続構造体は、基板と、基板の一面側に形成された電極とを備える回路部材同士を、導電粒子及び接着剤成分を含む異方導電性接着剤を介して圧着してなる接続構造体であって、回路部材の少なくとも一方の電極には、圧着の際に異方導電性接着剤が流入した孔部が形成されていることを特徴とする。
【００１３】
この接続構造体では、回路部材同士を圧着する際に異方導電性接着剤が流入した孔部が電極に形成されている。この孔部により、圧着の際に電極に向かって異方導電性接着剤が流れ、電極付近に導電粒子を密集させることができる。したがって、異方導電性接着剤中の導電粒子の量が少ない場合でも接続信頼性を確保することができる。
【００１４】
さらに、本発明に係る接続構造体の製造方法は、基板と、基板の一面側に形成された電極とを備える回路部材同士を、導電粒子及び接着剤成分を含む異方導電性接着剤を介して圧着してなる接続構造体の製造方法であって、回路部材の少なくとも一方の電極に孔部を形成し、圧着の際に孔部に異方導電性接着剤を流入させることを特徴とする。
【００１５】
この接続構造体の製造方法では、回路部材同士を圧着する際に異方導電性接着剤を電極に形成された孔部に流入させることにより、電極に向かって異方導電性接着剤が流れ、電極付近に導電粒子を密集させることができる。したがって、異方導電性接着剤中の導電粒子の量が少ない場合でも接続信頼性を確保することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、異方導電性接着剤中の導電粒子の量を少なくした場合であっても、接続信頼性を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る接続構造体の一実施形態を示す断面図である。
【図２】図１に示した接続構造体に適用される回路部材の一実施形態を示す平面図である。
【図３】図２のＩ−Ｉ線断面図である。
【図４】回路部材が備える電極を示す平面図である。
【図５】本発明に係る接続構造体の製造方法の一実施形態を示す断面図である。
【図６】孔部の作用を示す概念図である。
【図７】変形例に係る電極に形成された孔部の構成を示す断面図である。
【図８】変形例に係る電極に形成された孔部の構成を示す平面図である。
【図９】図９（ａ）は、変形例に係る回路部材を示す平面図であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照しながら、本発明に係る回路部材、接続構造体、及び接続構造体の製造方法の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１９】
［接続構造体の構成］
図１は、本発明の一実施形態に係る接続構造体を示す断面図である。図１に示すように、この接続構造体１は、回路部材２と回路部材１２とを、導電粒子５１及び接着剤成分５２を含む異方導電性接着剤５を介して接合することによって構成されている。
【００２０】
回路部材２は、基板３と、基板３の一面側に形成された電極４とを備えている。回路部材２としては、ＩＣチップ、ＦＰＣ（フレキシブル印刷配線板）等が用いられる。回路部材２がＩＣチップの場合、基板３としては半導体シリコン基板等が用いられ、電極４としてはＡｕ等からなるバンプ電極が用いられる。また、回路部材２がＦＰＣの場合、基板３としてはポリイミド基板等が用いられ、電極４としては銅箔等からなる電極が用いられる。
【００２１】
回路部材１２は、基板１３と、基板１３の一面側に形成された電極１４とを備えている。回路部材１２としては、液晶ディスプレイ等が用いられる。回路部材１２が液晶ディスプレイの場合、基板１３としてはガラス基板等が用いられ、電極１４としてはＩＴＯ（インジウム錫酸化物）電極等が用いられる。
【００２２】
接続構造体１では、電極４と電極１４とを対向させた状態で異方導電性接着剤５を介して圧着され、電極４と電極１４とが導電粒子５１を噛合することで回路部材２と回路部材１２との電気的な接続が実現されている。
【００２３】
異方導電性接着剤５は導電粒子５１及び接着剤成分５２を含む。導電粒子５１及び接着剤成分５２は、接着剤成分１００体積％に対して、導電粒子が例えば０．０１〜５０体積％、好ましくは０．１〜３０体積％の割合で、用途により適宜配合される。これにより、電極４と電極１４との間に十分な数の導電粒子を介在させることができる。
【００２４】
導電粒子５１としては、Ａｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｕ、はんだ等の金属粒子、又は、カーボン、ガラス、セラミック、プラスチック等の非導電粒子をＡｕ、Ａｇ、Ｐｔ等の貴金属で被覆した粒子が用いられる。導電粒子５１として金属粒子を用いる場合には、粒子表面の酸化を抑制するために粒子表面を貴金属で被覆したものを用いることが好ましい。
【００２５】
上記導電粒子の中でも、プラスチック粒子をＡｕ、Ａｇ等で被覆した導電粒子及び熱溶融する金属粒子は、回路部材同士の圧着の際に変形し、導電粒子と電極との接触面積を増加させることにより、接続信頼性をより向上させることができるので好ましい。プラスチック粒子をＡｕ、Ａｇ等で被覆した導電粒子は、同一回路部材内において隣接する電極間の絶縁信頼性を確保できる点でより好ましい。
【００２６】
金属粒子又は非導電粒子を貴金属で被覆する場合の被覆層の厚さは、接続信頼性を確保するために、例えば、１０ｎｍ以上が好ましく、３０ｎｍ以上がより好ましい。また、導電粒子を絶縁性物質でさらに被覆することが好ましい。この場合、被覆層の厚さを例えば２０〜５００ｎｍとすることで、接続信頼性及び絶縁信頼性を確保しやすくなる。また、導電粒子５１の大きさは、例えば直径５００〜５００００ｎｍであることが好ましい。
【００２７】
導電粒子の直径は、接合する電極面積、隣接電極間の距離により適宜選定されるが、直径が５００ｎｍ未満となると接合する回路表面の凹凸に導電粒子が入り込んでしまい、接続信頼性が低下しやすくなる。また、直径が５００００ｎｍを超えると隣接電極間を短絡させやすくなる。
【００２８】
接着剤成分５２は、接続信頼性の観点から、エポキシ樹脂、（メタ）アクリル樹脂、マレイミド樹脂、シトラコンイミド樹脂、ナジイミド樹脂、若しくはフェノール樹脂と、熱重合開始剤、硬化剤等とを含む熱硬化性樹脂；エポキシ樹脂、（メタ）アクリル樹脂等と光重合開始剤とを含む光硬化性樹脂；又はこれらを併用した樹脂から構成されることが好ましい。また、接着剤成分５２は、フィルム成形性及び接着時の応力緩和性の観点から、アクリルゴム、スチレン‐ブタジエン‐スチレン共重合体、スチレン−イソプレン−スチレン共重合体等の熱可塑性樹脂を含むことが好ましい。
【００２９】
また、異方導電性接着剤５の接着性、及び硬化時の応力緩和性の観点から、接着剤成分５２は、ポリビニルブチラール樹脂、ポリビニルホルマール樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、キシレン樹脂、フェノキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、尿素樹脂、アクリルゴム等の高分子成分を含むことができる。これらの高分子成分は、分子量が１００００〜１０００００００であるものが好ましく、接着性が向上する点で、カルボキシル基、水酸基、エポキシ基等の官能基を有することが好ましい。
【００３０】
［回路部材の構成］
図２は、回路部材２の一実施形態を示す平面図である。また、図３は、図２のＩ−Ｉ線断面図であり、図４は、回路部材２が備える電極４を示す平面図である。図２に示すように、この回路部材２では、基板３の一面側に複数の電極４が一定間隔で配列されている。各電極４には、圧着の際に異方導電性接着剤５が流入する孔部４１が形成されている。
【００３１】
孔部４１は、図３に示すように、電極４及び基板３を貫通する深さで形成されている。また、孔部４１は、図４に示すように、半径がＬ１の円と半径がＬ２の円とが互いに一部で重なり合った平面形状を有している。Ｌ１及びＬ２は導電粒子５１の直径Ｌよりも小さく、孔部４１の長手方向の一端から他端まで長さＬ３は導電粒子５１の直径Ｌよりも大きい。なお、Ｌ１とＬ２は同じでもよく、異なっていてもよい。
【００３２】
このような孔部４１では、回路部材２を回路部材１２に圧着する際、孔部４１の略中央に位置する先鋭状の内向きの２つの壁部が、導電粒子５１を孔部４１の入口で堰き止める粒子堰止部４１ａとして作用する。また、導電粒子５１が粒子堰止部４１ａによって堰き止められた場合でも、孔部４１のうち、粒子堰止部４１ａによって堰き止められた導電粒子５１からはみ出る部分が接着剤流入部４１ｂとして作用する（詳細は後述する）。
【００３３】
孔部４１の個数は、特に限定されないが、回路部材２に形成された孔部４１の総体積が異方導電性接着剤５の体積に対して、５０〜１５０％であることが好ましい。孔部４１の総体積が５０％より小さいと、孔部４１が異方導電性接着剤５ですぐに埋まってしまい、孔部４１に流入していない異方導電性接着剤５が電極４から離れるように流動するため導電粒子５１が電極４に密集せずに分散しやすくなる。また、孔部４１の総体積が１５０％より大きいと、孔部４１が異方導電性接着剤５で十分に埋まらず、孔部４１から湿気が入り込んで接続信頼性を低下させやすくなる。
【００３４】
［接続構造体の製造方法］
図５は、本発明の一実施形態に係る接続構造体の製造方法を示す断面図である。図５（ａ）に示すように、まず、回路部材２及び回路部材１２を準備する。電極４には予め孔部４１を形成する。電極４に孔部４１を形成する方法としては、メカニカルドリリング、パンチング、化学エッチング、サンドブラスト法、電子ビーム加工、放電加工、レーザー穴あけ等の公知の方法を用いることができる。
【００３５】
次に、図５（ｂ）に示すように、電極４と電極１４とが対向するように、導電粒子５１及び接着剤成分５２を含む異方導電性接着剤５を介して回路部材２及び回路部材１２を配置し、図５（ｃ）に示すように、回路部材２及び回路部材１２に対して、それぞれ矢印Ａ及び矢印Ｂの方向に圧力をかけて圧着する。この圧着の際、矢印Ｃで示すように、異方導電性接着剤５が電極４に形成された孔部４１に流入する。そのため、接着剤成分５２が電極４に向かって流れ、それに伴って、矢印Ｄで示すように、導電粒子５１が電極４付近に密集する。その後、加熱又は光照射によって接着剤成分５２を硬化させることで、図１に示す接続構造体１が得られる。
【００３６】
［孔部の作用効果］
図６は、孔部の作用を示す概念図である。回路部材２と回路部材１２とを圧着すると、異方導電性接着剤５が孔部４１へ流入しようとする。この際、孔部４１の略中央に位置する先鋭状の内向きの２つの壁部が、導電粒子５１を堰き止める粒子堰止部４１ａとして作用する。そのため、導電粒子５１は粒子堰止部４１ａによって引っかかり、孔部４１の入口で堰き止められる。
【００３７】
一方、導電粒子５１が粒子堰止部４１ａによって堰き止められた場合でも、孔部４１の両端部分は開放された状態を維持し、接着剤成分５２の流入を許容する接着剤流入部４１ｂとして作用する。そのため、接着剤成分５２は、矢印Ｃで示すように接着剤流入部４１ｂから孔部４１内に流入可能となっている。
【００３８】
以上により、圧着の際、接着剤成分５２は接着剤流入部４１ｂから持続的に孔部４１内に流入する一方で、導電粒子５１は矢印Ｄで示すように電極４に向かって流れつつ、粒子堰止部４１ａによって堰き止められることで電極４付近に密集する。したがって、異方導電性接着剤５中の導電粒子５１の量が少ない場合でも電極４と電極１４とが導電粒子５１を確実に噛合することができ、回路部材２と回路部材１２との接続信頼性が確保される。
【００３９】
なお、複数の導電粒子５１が孔部４１を覆うように電極４付近に密集した場合であっても、導電粒子５１は略球状であるため、導電粒子５１が孔部４１を完全に塞ぐことはなく、接着剤成分５２が接着剤流入部４１ｂから孔部４１内に流入することは妨げられない。
【００４０】
［変形例］
上述した実施形態では、孔部４１は電極４及び基板３を貫通する深さで形成されていたが、孔部４１の深さは、圧着の際に用いる異方導電性接着剤５の量、異方導電性接着剤５中の導電粒子５１と接着剤成分５２との配合割合等に応じて適宜変形が可能である。例えば、図７（ａ）に示すように、孔部４１は電極４を貫通しない深さで形成されていてもよく、図７（ｂ）に示すように、孔部４１は電極４のみを貫通する深さで形成されていてもよく、図７（ｃ）に示すように、孔部４１は電極４を貫通し、基板３の内部に到達する深さで形成されていてもよい。孔部４１が深い場合には異方導電性接着剤５の流入量を十分確保でき、浅い場合には基板３又は電極４の強度をより確保することができる。
【００４１】
また、上述した実施形態では、電極４には、図４に示すような平面形状を有する孔部４１が形成されていたが、図８（ａ）〜（ｅ）に示すような平面形状を有する孔部４１が形成されていてもよい。
【００４２】
図８（ａ）では、孔部４１は長方形状を有している。孔部４１の短辺の長さＬ４が導電粒子５１の直径Ｌよりも小さいことにより、孔部４１の長辺の壁部が粒子堰止部４１ａとして作用する。また、孔部４１の長辺の長さＬ５が導電粒子５１の直径Ｌよりも大きいことにより、孔部４１のうち、粒子堰止部４１ａによって堰き止められた導電粒子５１からはみ出る部分が接着剤流入部４１ｂとして作用する。
【００４３】
図８（ｂ）では、孔部４１は、半径がそれぞれＬ６、Ｌ７及びＬ８の３つの円が、当該３つの円の中心が三角形の頂点をなすように、互いに一部で重なり合っている平面形状を有している。なお、Ｌ６、Ｌ７及びＬ８は、互いに同じでもよく、異なっていてもよい。
【００４４】
この孔部４１においては、Ｌ６、Ｌ７及びＬ８が導電粒子５１の直径Ｌよりも小さいことにより、孔部４１の略中央に位置する先鋭状の壁部が粒子堰止部４１ａとして作用する。また、孔部４１の一端から他端まで長さＬ９が導電粒子５１の直径Ｌよりも大きいことにより、孔部４１のうち、粒子堰止部４１ａによって堰き止められた導電粒子５１からはみ出る部分が接着剤流入部４１ｂとして作用する。
【００４５】
図８（ｃ）では、孔部４１は、半径がそれぞれＬ１０、Ｌ１１、Ｌ１２及びＬ１３の４つの円が、それぞれ他の円のうち少なくとも２つの円と一部で重なり合っている又は接している平面形状を有している。なお、Ｌ１０、Ｌ１１、Ｌ１２及びＬ１３は、互いに同じでもよく、異なっていてもよい。
【００４６】
この孔部４１においては、Ｌ１０、Ｌ１１、Ｌ１２及びＬ１３が導電粒子５１の直径Ｌよりも小さいことにより、孔部４１の略中央に位置する先鋭状の壁部が粒子堰止部４１ａとして作用する。また、孔部４１の一端から他端までの長さＬ１４が導電粒子５１の直径Ｌよりも大きいことにより、孔部４１のうち、粒子堰止部４１ａによって堰き止められた導電粒子５１からはみ出る部分が接着剤流入部４１ｂとして作用する。
【００４７】
図８（ｄ）では、孔部４１は、一定間隔で互いに平行に配置された複数の長方形と、該長方形と直交するように一定間隔で互いに平行に配置された複数の長方形とからなるメッシュ状の平面形状を有している。上記長方形の短辺の長さＬ１５が導電粒子５１の直径Ｌよりも小さいことにより、孔部４１の略中央に位置する電極部分が粒子堰止部４１ａとして作用する。また、上記長方形の長辺の長さＬ１６が導電粒子５１の直径Ｌよりも大きいことにより、孔部４１のうち、粒子堰止部４１ａによって堰き止められた導電粒子５１からはみ出る部分が接着剤流入部４１ｂとして作用する。
【００４８】
図８（ｅ）では、孔部４１は、複数の円が一定間隔で二次元に配置された平面形状を有している。円状の各孔の直径Ｌ１７が導電粒子５１の直径Ｌよりも小さいことにより、各孔間に位置する電極部分が粒子堰止部４１ａとして作用する。また、孔部４１の一端から他端までの長さＬ１８が導電粒子５１の直径Ｌよりも大きいことにより、孔部４１のうち、粒子堰止部４１ａによって堰き止められた導電粒子５１からはみ出る部分が接着剤流入部４１ｂとして作用する。
【００４９】
また、上述した実施形態では、図４、８等に示すように、電極４は略正方形状を有していたが、図９（ａ）に示すように、電極４は、長辺が短辺よりも著しく長い長方形状を有していてもよい。この場合、孔部４１は、電極４の長辺方向に貫通する長さの長方形状を有している。
【００５０】
そして、図９（ａ）のＩＩ−ＩＩ線図である図９（ｂ）に示すように、孔部４１は、電極４を貫通しない深さで形成されている。この孔部４１においては、孔部４１の短辺の長さＬ１９が導電粒子５１の直径Ｌよりも小さいことにより、孔部４１の長辺における壁部の一部が粒子堰止部４１ａとして作用する。また、孔部の長辺の長さＬ２０が導電粒子５１の直径Ｌよりも大きいことにより、孔部４１のうち、粒子堰止部４１ａによって堰き止められた導電粒子５１からはみ出る部分が接着剤流入部４１ｂとして作用する。
【００５１】
また、上述した実施形態では、回路部材２が備える電極４に孔部４１が形成されていたが、さらに、回路部材１２が備える電極１４に孔部４１と同様の孔部が形成されていてもよい。あるいは、電極４には孔部が形成されずに、電極１４のみに孔部４１と同様の孔部が形成されていてもよい。
【符号の説明】
【００５２】
１…接続構造体、２…回路部材、３…基板、４…電極、５…異方導電性接着剤、４１…孔部、４１ａ…粒子堰止部、４１ｂ…接着剤流入部、５１…導電粒子、５２…接着剤成分。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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