(57)【要約】      （修正有）【課題】仮圧着時に電極との充分な接着強度を有すると同時に、保護フィルムとは容易に剥離し、かつ、本圧着時には基板との充分な接着性を有する異方性導電性接着フィルムを提供すること。【解決手段】導電粒子が絶縁性接着剤の表面層に導電層を形成し、該導電層の少なくとも片側に、絶縁性接着剤からなる絶縁層を有し、厚さ方向に加圧することで導電性を有する異方性導電性接着フィルムにおいて、（１）導電粒子の中心間距離の平均が２μｍ以上２０μｍ以下、かつ、導電粒子の平均粒径に対して１．５倍以上５倍以下であり、その変動係数が、０．０２５以上０．５以下であり、（２）該異方性導電性接着フィルムの、仮圧着時における、２５℃での膜厚３５μｍ銅箔のピール強度が４Ｎ／ｃｍ以上２０Ｎ／ｃｍ以下であり、（３）導電粒子の平均粒径が１μｍ以上６μｍ未満であることを特徴とする、異方性導電性接着フィルム。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電粒子が絶縁性接着剤の表面層に単層として配置されて導電層を形成し、該導電層の少なくとも片側に、絶縁性接着剤からなる絶縁層を有してなる、厚さ方向に加圧することで導電性を有する異方性導電性接着フィルムにおいて、
（１）導電粒子の中心間距離の平均が２μｍ以上２０μｍ以下、かつ、導電粒子の平均粒径に対して１．５倍以上５倍以下であり、その変動係数が、０．０２５以上０．５以下であり、
（２）該異方性導電性接着フィルムの、仮圧着時における、２５℃での膜厚３５μｍ銅箔のピール強度が４Ｎ／ｃｍ以上２０Ｎ／ｃｍ以下であり、
（３）導電粒子の平均粒径が１μｍ以上６μｍ未満であることを特徴とする異方性導電性接着フィルム。
【請求項２】
該導電層および絶縁層の絶縁性接着剤がエポキシ樹脂を含有し、該エポキシ樹脂のエポキシ当量が３００以下であることを特徴とする請求項１記載の異方性導電性接着フィルム。
【請求項３】
該異方性導電性フィルムの膜厚が、５μｍ以上５０μｍ以下である請求項１あるいは２に記載の異方性導電性接着フィルム。
【請求項４】
該絶縁層が、絶縁性粒子を含み、絶縁性粒子の平均粒径が導電粒子の平均粒径よりも小さいことを特徴とする請求項１〜３のいずれか記載の異方性導電性接着フィルム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細パターンの電気的接続において、微小面積の電極の電気的接続信頼性に優れると共に、仮圧着時には、保護フィルムとの剥離性が良く、電極との接着性は充分で、さらには、本圧着時には基板との充分な接着性を有する異方性導電性接着フィルムに関する。
【背景技術】
【０００２】
異方性導電性接着フィルムは、接着剤中に導電性粒子を分散させたフィルムであり、液晶ディスプレイとＴＣＰ又はＦＰＣとＴＣＰとの接続、ＦＰＣとプリント配線板との接続を簡便に行うために使用される接続部材で、例えば、テレビや携帯電話の液晶画面と制御ＩＣとの接続用として広範に用いられ、最近では、ＩＣチップを直接プリント基板やフレキシブル配線板に搭載するフリップチップ実装にも用いられている（特許文献１、２、３）。
この分野では近年、接続される配線パターンや電極パターンの寸法が益々微細化されている。微細化された配線や電極の幅は１０μレベルまで微細化される場合も多くなってきている一方で、これまで用いられてきた導電粒子の平均粒径も、配線や電極の線幅と同じ１０μレベルの粒子であった。そうすると、接続されるパターンの寸法が小さくなると、導電粒子がランダムに分散配置されている異方性導電性接着フィルムでは、導電粒子の分布に偏差が生じているため、接続すべきパターンが導電粒子の存在しない位置に配置されてしまい、電気的に接続されない場合が、確率論として避けられない。
【０００３】
この問題点を解決するためには、より小さな導電粒子を高密度でフィルム内に分散させることが有効であるが、導電粒子の寸法を小さくすると、表面積が急激に大きくなって２次凝集し易くなり、隣接電極間の絶縁を保持できなくなり、逆に、絶縁を保持するために導電粒子の密度を下げると、今度は、接続されない配線パターンや電極パターンが発生してしまうため、接続信頼性を保ったまま微細化に対応することは困難とされていた（特許文献４）。
この異方性導電性接着フィルムは、製造や輸送時のハンドリングを簡便にするために、ポリエチレンテレフタレート樹脂やポリプロピレン樹脂などでできた保護フィルムの上に形成される場合がほとんどである。
【０００４】
そして、この部材の接続工程では、まず一旦異方性導電性接着フィルムを基板電極に軽く圧着させて仮止めし、保護フィルムを剥離させた後、対向する電極を圧着、充分な温度と時間をかけて本圧着を行う工程を経て、接続が形成される。
この仮圧着の工程では、電極と異方性導電性接着フィルムは充分な接着性を有していないと、保護フィルムを剥離する際に、せっかく仮圧着した異方性導電性接着フィルムが電極からはがれてしまい、導通を得ることができなくなってしまう。一方で、保護フィルムと異方性導電性接着フィルムは、簡単に剥離しなければならない。したがって、相手が無機物の電極や基板であるのと有機物の保護フィルムであることの違いはあるにしても、単に接着性が高ければよいという訳ではなく、単に剥離性が高ければよいという訳でもなく、充分な接着性と充分な剥離性を兼ね備えるという相反する性質を持つ材料が求められていた。
【０００５】
さらに近年、さらなる生産性の向上を目指して、仮圧着時間を短縮したツール方式及びローラー式の仮圧着が行われるようになってきた。作業時間を短縮したこれらの方法においては、保護フィルム剥離時に異方性導電性接着フィルムと保護フィルムとの剥離性が低いと、異方性導電性接着フィルムごと電極から剥離してしまう不具合が多発してしまう。したがって、仮圧着後に保護フィルムを容易に剥離させられる異方性導電性接着フィルムが必要とされていた（特許文献７）。
さらには、本圧着においては、当然のことながら、基板との強固な接着が求められ、そのためには、充分な接着性を有する材料が必要であり、上記仮圧着時も含めて、接着性、剥離性がどの程度でバランスしていれば、高い信頼性で接続を得つつ、生産性の向上が図れるかを数値として規定することが求められていた。
【０００６】
【特許文献１】特開平０３−１０７８８８号公報
【特許文献２】特開平０４−３６６６３０号公報
【特許文献３】特開昭６１−１９５１７９号公報
【特許文献４】特開２００４−００６４１７号公報
【特許文献５】特開２００２−２２６８０７号公報
【特許文献６】特開２００２−２２６８０８号公報
【特許文献７】特開平１１−２７３７７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、微細パターンの電気的接続において、微小面積の電極の電気的接続信頼性に優れると共に、仮圧着時には、保護フィルムとの剥離性が良く、電極との接着性は充分で、さらには、本圧着時には基板との充分な接着性を有する異方性導電性接着フィルムの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、まず、接続信頼性を保ったまま微細化に対応する課題に対しては、粒子間距離が特定の平均値と特定の標準偏差を有する様に、導電粒子を絶縁性接着剤の表面層に単層として配置する事で、上記目的に適合しうることを見出し、本発明の骨格をなした。
次に、仮圧着時の接着性および剥離性の制御については、用いる絶縁性樹脂の接着性と剥離性を、２５℃での膜厚３５μ銅箔のピール強度を以って定量化して必要なスペックを規定し、本圧着時の接着性は、絶縁性樹脂、特にエポキシ樹脂の当量を持って規定することで本発明の課題を解決できることを見出し、本発明をなした。
【０００９】
すなわち、本発明は、
１．導電粒子が絶縁性接着剤の表面層に単層として配置されて導電層を形成し、該導電層の少なくとも片側に、絶縁性接着剤からなる絶縁層を有してなる、厚さ方向に加圧することで導電性を有する異方性導電性接着フィルムにおいて、
（１）導電粒子の中心間距離の平均が２μｍ以上２０μｍ以下、かつ、導電粒子の平均粒径に対して１．５倍以上５倍以下であり、その変動係数が、０．０２５以上０．５以下であり、
（２）該異方性導電性接着フィルムの、仮圧着時における、２５℃での膜厚３５μｍ銅箔のピール強度が４Ｎ／ｃｍ以上２０Ｎ／ｃｍ以下であり、
（３）導電粒子の平均粒径が１μｍ以上６μｍ未満であることを特徴とする異方性導電性接着フィルムに係わる。
２．該導電層および絶縁層の絶縁性接着剤がエポキシ樹脂を含有し、該エポキシ樹脂のエポキシ当量が３００以下であることを特徴とする上記１記載の異方性導電性接着フィルムに係わる。
３．該異方性導電性フィルムの膜厚が、５μｍ以上５０μｍ以下である上記１あるいは２に記載の異方性導電性接着フィルムに係わる。
４．該絶縁層が、絶縁性粒子を含み、絶縁性粒子の平均粒径が導電粒子の平均粒径よりも小さいことを特徴とする上記１〜３のいずれか記載の異方性導電性接着フィルムに係わる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の異方性導電性接着フィルムは、微細パターンの電気的接続において、微小面積の電極の電気的接続信頼性に優れると共に、仮圧着時に電極との充分な接着強度を有すると同時に、保護フィルムとは容易に剥離し、高い接続信頼性と高い生産性を実現し、かつ、本圧着時には基板との充分な接着性を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明について、以下具体的に説明する。
本発明は、導電粒子が絶縁性接着剤に分散し、厚さ方向に加圧することで導電性を有する異方性導電性接着フィルムに関する。
本発明の異方性導電性接着フィルムは、絶縁性接着剤の表面層に導電粒子が単層とし配置され、導電層が形成されている。
ここで表面層に配置するとは、導電粒子の一部または全体が絶縁性接着剤の表面に埋め込まれている状態を意味し、全体が埋め込まれている状態が、電極への接着性が高く好ましい。導電粒子の一部が埋め込まれている場合、導電粒子はその平均粒径に対して１／３以上が絶縁性接着剤に埋め込まれていることで絶縁性接着剤からの脱離が起こりにくくなり好ましい。更に好ましくは１／２以上埋め込まれていることであり、更に好ましくは２／３以上埋め込まれていることであり、更に好ましくは４／５以上埋め込まれていることであり、更に好ましくは９／１０以上埋め込まれていることである。一方、導電粒子が絶縁性接着剤層に完全に埋め込まれている場合、導電粒子と絶縁性接着剤の表面との間の絶縁性接着剤の厚みは、導電性を得るための加圧の際に導電粒子の移動を抑えるために、導電粒子の平均粒径に対して１．０倍未満が好ましい。更に好ましくは０．８倍未満、更に好ましくは０．５倍未満、更に好ましくは０．３倍未満、更に好ましくは０．１倍未満である。
【００１２】
本発明では、厚み方向の導電性と面方向の絶縁性（以下しばしば異方性導電性と称す）を高レベルで確保するために、絶縁性接着剤層に導電粒子は単層で配置される。ここで、単層で配置されるとは、導電粒子の存在する接着剤層の厚みが導電粒子の平均粒径に対して２倍未満であることを意味する。好ましくは１倍以上１．８倍未満、更に好ましくは１倍以上１．５倍未満、更に好ましくは１倍以上１．３倍未満である。本発明では、導電粒子が絶縁性接着剤の表面層に単層として存在することにより、特に、半導体チップと液晶パネルの接続の様に、接続する電極高さが高いものとほぼ平らなものとの接続において、配列した導電粒子が接続時に大きく移動してしまう事を抑制することが可能となっている。
【００１３】
本発明の異方性導電性接着フィルムは、導電粒子が特定の中心間距離で、更にその中心間距離が特定の変動係数を有して配列されることによって、高い異方性導電性を有している。即ち、本発明の異方性導電性接着フィルムは、その導電粒子の中心間距離の平均が２μｍ以上２０μｍ以下であり、かつ、導電粒子の平均粒径の１．５倍以上５倍以下である。２μｍ以上の中心間距離でかつ導電粒子の平均粒径の１．５倍以上にすることで、面方向の絶縁性、即ち、隣接する電極間の絶縁性を高レベルで維持できる。一方、中心間距離を２０μｍ以下でかつ導電粒子の平均粒径の５倍以下にすることで、厚さ方向の導電性、即ち接続電極間の電気的接続性を維持できる導電粒子密度を得ることができ、異方性導電性接着フィルムとして高い性能を発揮する。導電粒子の中心間距離の平均は、好ましくは２．５μｍ以上１８μｍ以下、更に好ましくは３μｍ以上１６μｍ以下、更に好ましくは３．５μｍ以上１５μｍ以下であり、更に好ましくは４μｍ以上１３μｍ以下であり、導電粒子の平均粒径に対して、好ましくは１．５５倍以上４．５倍以下、更に好ましくは１．６倍以上４倍以下、更に好ましくは１．６５倍以上３．５倍以下である。導電粒子の中心間距離の変動係数は、導電粒子の中心間距離の標準偏差をその平均値で割った値であり、本発明においては、０．０２５以上０．５以下である。好ましくは０．０５以上０．４５以下、更に好ましくは０．０７以上０．４以下、更に好ましくは０．０８以上０．３５以下、更に好ましくは０．１以上０．３以下である。０．０２５以上にすることで、異なる電極パターンの半導体チップであっても安定した接続が可能であり、一方、０．５以下とすることで、接続電極間に補足される導電粒子数が安定し、電極ごとの接続抵抗のバラツキが小さく、安定した接続が得られる。
【００１４】
本発明の異方性導電性接着フィルムにおいて、導電粒子を絶縁性接着剤の表層に単層として配列させるには、例えば下記の様な方法がある。
即ち、まず延伸可能なフィルム上に粘着剤を塗布し、その上に導電粒子を密に充填する。次に、粘着剤層に届かず、他の導電粒子の上に乗った導電粒子を排除する事で、密に充填された単層の導電粒子層が得られる。ここで得られた導電粒子層の乗ったフィルムを、所望の延伸倍率で延伸することで、個々の導電粒子が、本発明に必要な標準偏差をもって、所望の中心間距離となる様に配置される。次に、延伸したフィルムの導電粒子が配置された側に、絶縁性接着剤層を重ね、絶縁性接着剤層に導電粒子を埋め込むことで、本発明の異方性導電性接着フィルムが得られる。一般に異方性導電性接着フィルムは、所望の幅にスリットされ、リール状に巻き取られる。
延伸可能なフィルムとしては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ＰＥＴ、ＰＥＮ等のポリエステル、ナイロン、塩化ビニール、ポリビニルアルコール等のフィルムが例示される。粘着剤としては、例えば、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、酢酸ビニル、クロロプレン等が例示される。好ましいフィルム用の樹脂としては、ポリプロピレン、ＰＥＴが挙げられ、好ましい粘着剤としては、アクリル樹脂系粘着剤が挙げられる。
【００１５】
延伸は縦方向延伸と横方向延伸の両方が行われる、所謂、２軸延伸であり、公知の方法で実施することができる。例えば、クリップ等でフィルムの２辺または４辺を挟んで引っ張る方法や、２以上のロールで挟んでロールの回転速度を変えることで延伸する方法等が挙げられる。延伸は縦方向と横方向を同時に延伸する同時二軸延伸でもしても良いし、一方向を延伸した後、他方を延伸する逐次二軸延伸でも良い。延伸時の導電粒子の配列乱れを起こし難いので同時二軸延伸が好ましい。延伸を精度良く行うために、延伸可能なフィルムを軟化させて行うのが好ましく、使用する延伸可能なフィルムによるが、例えば、７０℃以上２５０℃以下で延伸を行うのが好ましい。
延伸したフィルムの導電粒子が配置された側に、絶縁性接着剤層を重ね、絶縁性接着剤層に導電粒子を埋め込む方法としては、例えば、絶縁性接着剤と溶剤を含む塗工液を、延伸したフィルムの導電粒子が配置された側に、所望の膜厚になる様に塗工し、溶剤を飛散させて乾燥する方法や、セパレーター上に形成されたフィルム状の絶縁性接着剤を、延伸したフィルムの導電粒子が配置された側に、ラミネーター等を用いてラミネートし、ローラー等を用いて絶縁性接着剤層に導電粒子を埋め込む方法等が挙げられる。必要に応じ延伸したフィルムを剥離した後、本発明の異方性導電性接着フィルムはスリットされる。
【００１６】
本発明の異方性導電性接着フィルムにおいて、導電粒子を絶縁性接着剤の表層に単層として配列させる他の方法としては、導電粒子の平均粒子径よりも小さく、所望の中心間距離と中心間距離の変動係数を有する吸引孔を多数設けた吸引治具に導電粒子を吸引し、絶縁性接着剤に転写する方法が挙げられる。
ここで用いられる吸引治具の吸引孔の内径は導電粒子の平均粒子径よりも小さいことが必要であり、導電粒子の平均粒粒子径の９０％以下が好ましい。３０％〜８０％の径が更に好ましい。
ここで用いられる吸引治具は、例えば、吸引孔をなす貫通孔が所定の配置で形成された孔開きシート部品と、真空ポンプ等の吸引機構に接続する接続口と孔開きシート部品を保持する部分を有するハウジング部から構成された治具が挙げられる。
【００１７】
孔開きシート部品の製造方法としては、例えば、ポリイミド等の合成樹脂等からなる厚さ１μｍ以上１０００μｍ以下の板状物の所定位置に高エネルギー線を照射することにより、当該板状物に、吸引孔に対応させた配置で貫通孔を形成する方法が挙げられる。高エネルギー線を照射するときに、孔開きシート部品の貫通孔に対応した開口部を有する金属マスクを用いることで所定位置に照射することができる。高エネルギー線としては、エキシマレーザー、ＹＡＧレーザー、炭酸ガスレーザー、電子線、分子線、各種のイオン線、収束イオン線などを用いることができる。あるいは、微小領域に収束できる高エネルギー線を用いて、ガルバノミラーや電磁石等を用いて高エネルギー線の収束ビームを走査することで、あるいは貫通孔を形成する上記板状物をＸＹステージ上で移動させることで、合成樹脂等からなる上記板状物に所定配置で貫通孔を形成することができる。
微小領域に収束できない高エネルギー線の場合には、上述のように金属マスクを用いるか、フォトマスクを用いて照射を行う。あるいは、貫通孔を形成する上記板状物に感光性樹脂層を設け、フォトリソグラフィとエッチングを行うことによって、当該板状物に所定配置で貫通孔を形成してもよい。
【００１８】
上記板状物の材料としては、ポリイミド以外にも、各種液晶ポリマー、アラミド、ポリエステル等の寸法安定性の良い樹脂を使用することができる。また、合成樹脂以外にも、ニッケル、クロム、タングステン等の金属、シリコン等の半導体が挙げられる。この方法によれば、数μｍ程度の微小な貫通孔が所定配置で形成されている孔開きシート部品が容易に得られる。
吸引治具のハウジング内には、孔開きシート部品を支持するために、孔開きシート部品の貫通孔よりも小さい孔を有するセラミック等からなる多孔質材が固定されていて、その外側に孔開きシート部品が固定されている構造が好ましい。
吸引治具を用いて、本発明の異方性導電性接着フィルムを製造する方法としては、吸引治具を真空ポンプ等の吸引機構に接続し、孔開きシート部品側を、多数の導電粒子が入った容器内に挿入し、吸引状態にして、全ての吸引孔に導電粒子が吸着されるようにし、吸引孔以外の部分に付着した導電粒子をエアーブロー等の手段で除去する。
【００１９】
次に、絶縁性接着剤を、孔開きシート部品の導電粒子を吸着している面に向けて押し付ける。次に、吸引状態を解除し、絶縁性接着剤を孔開きシート部品から引き離すことで導電粒子は絶縁性接着剤に所定の配置で転写される。これで導電粒子は絶縁性接着剤の表面層に単層として所定配置される。導電粒子の絶縁性接着剤中への埋め込みが不十分であれば、表面にＰＥＴフィルム等のカバーを掛けてロール等で埋め込むことができる。得られた本発明の異方性導電性接着フィルムは所望の幅にスリットされる。
本発明に用いられる導電粒子としては、金属粒子、炭素からなる粒子や高分子核材に金属薄膜を被覆した粒子等を用いる事ができる。
金属粒子としては、例えば、金、銀、銅、ニッケル、アルミニウム、亜鉛、錫、鉛、半田、インジウム、パラジウム等の単体や、２種以上のこれらの金属が層状あるいは傾斜状に組み合わされている粒子が例示される。好ましい金属粒子としては、ニッケル粒子、銀／銅傾斜粒子などが挙げられる。
【００２０】
高分子核材に金属薄膜を被覆した粒子としては、エポキシ樹脂、スチレン樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリオレフィン樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、ジビニルベンゼン架橋体、ＮＢＲ、ＳＢＲ等のポリマーの中から１種あるいは２種以上組み合わせた高分子核材に、金、銀、銅、ニッケル、アルミニウム、亜鉛、錫、鉛、半田、インジウム、パラジウム等の中から１種あるいは２種以上組み合わせてメッキ等により金属被覆した粒子が例示される。金属薄膜の厚さは０．００５μｍ以上１μｍ以下の範囲が、接続安定性と粒子の凝集性の観点から好ましい。金属薄膜は均一に被覆されていることが接続安定性上好ましい。これら導電粒子の表面を更に絶縁被覆した粒子も使用することができる。所定の粒子径のポリスチレン樹脂に金やニッケルを被覆した粒子などが好ましく例示される。
導電粒子の平均粒子径は、上限は１０μｍ未満、好ましくは８μｍ未満、更に好ましくは６μｍ未満、更に好ましくは５μｍ未満であり、下限は０．５μｍ以上、好ましくは０．７μｍ以上、更に好ましくは１μｍ以上、更に好ましくは１．５μｍ以上である。導電粒子の粒子径分布の標準偏差は平均粒子径の５０％以下が好ましい。
【００２１】
本発明に用いられる絶縁性接着剤は、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、光硬化性樹脂、電子線硬化性樹脂から選ばれた１種類以上の樹脂を含有する。これらの樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、フェノキシ樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ＳＢＲ、ＳＢＳ、ＮＢＲ、ポリエーテルスルフォン樹脂、ポリエーテルテレフタレート樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエーテルオキシド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリイソブチレン樹脂、アルキルフェノール樹脂、スチレンブタジエン樹脂、カルボキシル変性ニトリル樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテルケトン樹脂等又はそれらの変性樹脂が挙げられる。特に基板との接着性を必要とする場合には、エポキシ樹脂を含有することが好ましい。
【００２２】
ここで用いられるエポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂、テトラメチルビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビフェノール型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、フルオレン型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡノボラック型エポキシ樹脂、脂肪族エーテル型エポキシ樹脂等のグリシジルエーテル型エポキシ樹脂、グリシジルエーテルエステル型エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、ヒダントイン型エポキシ樹脂、脂環族エポキサイド等があり、これらエポキシ樹脂はハロゲン化や水素添加されていても良く、また、ウレタン変性、ゴム変性、シリコーン変性等の変性されたエポキシ樹脂でも良い。
さらに、エポキシ樹脂の中でも低分子量の液状エポキシ樹脂は、基板やＩＣチップ表面とのぬれ性が良く、接着性に優れるため、好適に用いることができる。低分子量エポキシとしては、エポキシ当量として１００以上３００以下が好ましい。さらに好ましくは１２０以上２６０以下、特に好ましくは１４０以上２２０以下である。
【００２３】
本発明の異方性導電性接着フィルムは、上記導電層の少なくとも片側に絶縁層を有することが特徴である。
絶縁層は、絶縁性接着剤からなり、該絶縁性接着剤は、上記に示した導電層の絶縁性接着剤の中から適宜選ばれる。
該絶縁層の製作方法としては、上記導電層の少なくとも片側にラミネート等の方法により接着させても良いし、上記導電層は、導電粒子が絶縁性接着剤の表面層に単層で配置されているため、該絶縁性接着剤の表面層より内側の部分は絶縁層になっており、これを以って絶縁層としても良い。
さらに、該導電層と該絶縁層の繰り返しを何層かに渡って積層しても良いし、導電層と絶縁層の中間に、例えば、熱可塑性樹脂などからなる中間層を有していても良い。
【００２４】
該絶縁層には、絶縁性粒子、絶縁性繊維、無機微粒子などを適宜含有することができて、絶縁性粒子は隣接電極間の絶縁性向上や接続電極のギャップ調整の効果が期待できて好ましく、例えば無機系材料ならば、マイカ粉末、シリカまたは石英粉末、炭酸カルシウム、アルミナ、ケイ酸ジルコニウム、酸化鉄、ガラス粉末等が例示され、有機系材料であるならば、パルプ粉末、ナイロン粉末、テトロン粉末、あるいは、ベンゾグアナミン粒子などが例示される。絶縁性粒子は、平均粒径が導電粒子よりも小さく、また、硬度が導電粒子よりも固い粒子が好ましい。
絶縁性繊維は、樹脂の強度を増すことで、基板との熱膨張率の差に由来する応力や剥離を防止する効果が期待できて好ましく、不織布でも織布でも、絶縁性を有するならば使用することができ、例えば、ガラス、セラミック、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、窒化ホウ素などの無機物の繊維状物、ポリエステル、アクリル、ポリアミド、ケブラー、シリコーンカーバイドなどの有機物の繊維状物などが例示される。
無機微粒子も、絶縁性繊維と同様の効果が期待できて好ましく、例えば、シリカ、ケイ酸カルシウム、炭酸カルシウム、アルミナ、砂、タルク、金属粉末、エロジール等の微粒子が挙げられる。
【００２５】
本発明で開示する異方性導電性接着フィルムは保護フィルムを有する場合がほとんどで、該保護フィルムとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ＰＥＴ、ＰＥＮ等のポリエステル、ナイロン、塩化ビニール、ポリビニルアルコール等のフィルムが例示される。好ましい保護フィルム用の樹脂としては、ポリプロピレン、ＰＥＴが挙げられる。
本発明で重要な要件は、異方性導電性接着フィルムにおいて、仮圧着時における、２５℃での膜厚３５μ銅箔のピール強度が４Ｎ／ｃｍ以上２０Ｎ／ｃｍ以下であり、ピール強度が４Ｎ／ｃｍ未満では、電極との接着性が充分でなく、仮圧着時に保護フィルムを剥がす際に、異方性導電性接着フィルムが電極側に残らずに一緒に電極から剥がされてしまい、接続が取れず、接続信頼性を低下させてしまうため好ましくなく、ピール強度が２０Ｎ／ｃｍよりも大きいと、仮圧着時に保護フィルムを剥がす際に、保護フィルムと一緒に接続部材や電極まで剥がされてしまい、電極や基板を傷めてしまう可能性があるため、好ましくない。
【００２６】
本発明で用いる異方性導電性接着フィルムの、仮圧着時における、２５℃での膜厚３５μｍ銅箔のピール強度とは、異方性導電性接着フィルムと３５μｍ銅箔とを８０℃、０．５ＭＰａ、２秒間圧着し、２５℃に冷却した後、ＪＩＳ−Ｃ−６４８１に準拠して該銅箔を剥離する際に必要な剥離力（Ｎ／ｃｍ）をもって定義される。
該ピール強度の下限は４Ｎ／ｃｍ以上であり、好ましくは６Ｎ／ｃｍ以上、更に好ましくは８Ｎ／ｃｍ以上であり、上限は２０Ｎ／ｃｍ以下であり、好ましくは１８Ｎ／ｃｍ以下、更に好ましくは１６Ｎ／ｃｍ以下である。
本発明のもう一つの重要な要件は、絶縁性樹脂がエポキシ樹脂を含有することであり、該エポキシ樹脂のエポキシ当量が、本圧着時に電極との充分な接着性を得るために、エポキシ当量として３００以下であることが好ましく、その値は低いほど良い。
エポキシ当量は低いほど好ましい訳であるが、一般にエポキシ樹脂のエポキシ当量は１００を下回る場合は少なく、本発明においては、それだけあれば基板との充分な接着性を得ることができる。
【００２７】
このような接着性と剥離性を備えた絶縁性樹脂、あるいはエポキシ樹脂を得る方法は、当業者の常識の範囲で取り得る方法であれば、いかなる方法でも良く、所定のピール強度やエポキシ当量を示す樹脂が入手できるならば、それを用いればよく、そのような樹脂が入手できない場合には、一般的には、ピール強度やエポキシ当量が既知の樹脂を混合して、所定のピール強度やエポキシ当量に合わせ込む方法が取られる。また、絶縁性粒子、絶縁性繊維、無機微粒子などを混合しても、ピール強度やエポキシ当量を制御することが可能であり、これも好ましい実施様態の一つである。エポキシ基を含有するシランカップリング剤や多価アルコール類を混合させると接着力が向上するため、これらを混合して接着性を制御する方法も好ましく例示される。
該絶縁性接着剤は、接続に際して加熱されたり、樹脂と基板等の熱伝導率の差により、応力がかかったり、剥離が生じたりする場合があるため、具備しておくことが好ましい物性がいくつか例示される。代表的な物性としては、例えば、該絶縁性接着剤が明瞭な融点を持つ場合には、融点は一般的に２５℃以上２５０℃以下が好ましく、ＪＩＳ−Ｋ−６８８７記載の方法で測定した引張り強さは一般的に０．３ｋｇｆ／ｍｍ２以上１０ｋｇｆ／ｍｍ２以下が好ましく、伸びは一般的に０％以上３００％以下であることが好ましい。
【００２８】
前記エポキシ樹脂の硬化剤としては、潜在性硬化剤が好ましい。潜在性硬化剤としては、ホウ素化合物、ヒドラジド、３級アミン、イミダゾール、ジシアンジアミド、無機酸、カルボン酸無水物、チオール、イソシアネート、ホウ素錯塩及びそれらの誘導体等の硬化剤が好ましい。潜在性硬化剤の中でも、マイクロカプセル型の硬化剤が好ましい。マイクロカプセル型硬化剤は、前記硬化剤の表面を樹脂皮膜等で安定化したもので、接続作業時の温度や圧力で樹脂皮膜が破壊され、硬化剤がマイクロカプセル外に拡散し、エポキシ樹脂と反応する。マイクロカプセル型潜在性硬化剤の中でも、アミンアダクト、イミダゾールアダクト等のアダクト型硬化剤をマイクロカプセル化した潜在性硬化剤が安定性と硬化性のバランスに優れ好ましい。これらエポキシ樹脂の硬化剤は一般に、エポキシ樹脂１００質量部に対して、２〜１００質量部の量で用いられる。
【００２９】
本発明に用いられる絶縁性接着剤は、フィルム形成性、接着性、硬化時の応力緩和性等を付与する目的で、フェノキシ樹脂、ポリエステル樹脂、アクリルゴム、ＳＢＲ、ＮＢＲ、シリコーン樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアセタール樹脂、尿素樹脂、キシレン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、カルボキシル基、ヒドロシキシル基、ビニル基、アミノ基などの官能基を含有するゴム、エラストマー類等の高分子成分を含有することが好ましい。これら高分子成分は分子量が１００００〜１，０００，０００のものが好ましい。高分子成分の含有量は、絶縁性接着剤に対して２〜８０質量％が好ましい。
【００３０】
絶縁性接着剤には、さらに、充填剤、軟化剤、促進剤、老化防止剤、着色剤、難燃化剤、チキソトロピック剤、カップリング剤等を含有することもできる。充填剤を含有する場合、充填剤の最大径は導電粒子平均粒径未満である事が好ましい。カップリング剤としてはケチミン基、ビニル基、アクリル基、アミノ基、エポキシ基及びイソシアネート基含有シランカップリング剤が、接着性の向上の点から好ましい。
絶縁性接着剤の各成分を混合する場合、必要に応じ、溶剤を用いることができる。溶剤としては、例えば、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、トルエン、キシレン、酢酸エチル、酢酸ブチル、エチレングリコールモノアルキルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート等が挙げられる。
絶縁性接着剤は単一組成であっても構わないし、異なる組成の接着剤が２層以上積層されていても構わない。単一組成のほうが、内部応力の蓄積がなく好ましい。
絶縁性接着剤の製造は、例えば、各成分を溶剤中で混合、塗工液を作成し、基材上にアプリケーター塗装等により塗工、オーブン中で溶剤を揮散させる事で製造できる。
【００３１】
本発明の異方性導電性接着フィルムの厚みは、５μｍ以上５０μｍ以下が好ましく、更に好ましくは６μｍ以上３５μｍ以下、更に好ましくは７μｍ以上２５μｍ以下、更に好ましくは８μｍ以上２０μｍ以下である。
異方性導電性接着フィルムは保護フィルムを有していてもよい。該保護フィルムとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ＰＥＴ、ＰＥＮ等のポリエステル、ナイロン、塩化ビニール、ポリビニルアルコール等のフィルムが例示される。好ましい保護フィルム用の樹脂としては、ポリプロピレン、ＰＥＴが挙げられる。該保護フィルムはフッ素処理、Ｓｉ処理、アルキド処理等の表面処理を行っていることが好ましい。
このようにして製造された本発明の異方性導電性接着フィルムは、線幅１０μｍクラスのファインピッチ接続用に好適に用いることができ、液晶ディスプレイとＴＣＰ、ＴＣＰとＦＰＣ、ＦＰＣとプリント配線基板との接続、あるいは、半導体シリコンチップを直接基板に実装するフリップチップ実装に好適に用いることができる。
【実施例】
【００３２】
本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。
ａ．エポキシ当量
１当量のエポキシ基を含むエポキシ樹脂の質量（ｇ）であり、ＪＩＳ−Ｋ−７２３６に準拠して求めた。
［実施例１］
フェノキシ樹脂（ＰＫＨＣ；InChem Corp社製、分子量４３０００）１００質量部、ビスフェノールＡ型液状エポキシ樹脂（旭化成ケミカルズ株式会社製、商品名：ＡＥＲ２６０３、エポキシ当量１８０）１００質量部、マイクロカプセル型潜在性硬化剤と液状エポキシ樹脂の混合物（旭化成ケミカルズ株式会社製、商品名：ノバキュアＨＸ−３９４１ＨＰ）３０質量部、酢酸エチル２００質量部を混合し、接着剤ワニスを得た。この接着剤ワニスを離型処理した厚さ５０μｍのＰＥＴフィルム製セパレーター上にブレードコーターを用いて塗布、溶剤を乾燥除去して、平均膜厚２０μｍのフィルム状の絶縁性接着剤Ａを得た。
厚さ２５０μｍ無延伸ポリプロピレンフィルム上に、アクリル系の粘着剤を塗布、乾燥し、２μｍの粘着剤層を有するフィルムを得た。このフィルム上に、平均粒径５μｍ、標準偏差０．１μｍのＮｉ金属粒子を導電粒子として密に充填した後、エアーブローにより粘着剤層に到達していない導電粒子を排除した。
【００３３】
次にこの導電粒子が付着したフィルムを、試験二軸延伸装置を用いて、１５０℃で、縦横共に３％／秒の比率で２．５倍延伸し、導電粒子が配列したフィルムを得た。この導電粒子が配列したフィルムの導電粒子側にセパレーターに付着した絶縁性接着剤Ａをラミネートした後、ローラーを用いて、導電粒子を絶縁性接着剤の表面層に埋め込み固定させて異方性導電性接着フィルムａを得た。
該異方性導電性接着フィルムａの２５℃での膜厚３５μ銅箔のピール強度は１２Ｎ／ｃｍであった。
得られた異方性導電性接着フィルムａをマイクロスコープ（株式会社キーエンス製、商品名：ＶＨＸ−１００、以下同じ）で観察した結果、絶縁性接着剤Ａの表面に導電粒子が単層で配置され、導電粒子は絶縁性接着剤Ａに完全に埋め込まれ、絶縁性接着剤Ａの表面と導電粒子の間に０．２μｍ以下の絶縁性接着剤Ａの層が存在した。またマイクロスコープで得られた画像から、画像処理ソフト（旭化成株式会社製、商品名：Ａ像くん、以下同じ）を用いて、導電粒子の中心間距離の平均値およびその変動係数を求めた結果、平均値が１２．４μｍ、変動係数が０．１８であった。尚、導電粒子の中心間距離は、各粒子の中心点を用いたデローニ三角分割でできる三角形の辺の長さを使用し、０．０６ｍｍ２内の粒子について測定した。
【００３４】
次に、２０μｍ×１００μｍの金バンプがピッチ３０μｍで並んだベアチップ１、１５μｍ×１３０μｍの金バンプがピッチ３０μｍで並んだベアチップ２、１６μｍ×１２５μｍの金バンプがピッチ２５μｍで並んだベアチップ３、および、１３μｍ×１５０μｍの金バンプがピッチ２５μｍで並んだベアチップ４とそれぞれのベアチップに対応した接続ピッチを有するＩＴＯガラス基板を準備し、異方性導電性接着フィルムａを延伸したポリプロピレンフィルムから剥がし、４種類のＩＴＯガラス基板に８０℃、５Ｋｇ／ｃｍ２、２秒間の条件で熱圧着して仮圧着し、セパレーターを剥がした後、それぞれのＩＴＯガラス基板に対応するベアチップをフリップチップボンダー（東レエンジニアリング株式会社製、商品名：ＦＣ２０００、以下同じ）を用いて位置合わせして、２００℃、３０Ｋｇ／ｃｍ２、２０秒間加熱加圧し本圧着し、ベアチップをＩＴＯガラス基板に接続した。それぞれのベアチップとＩＴＯガラス基板からは、６４箇所の接合部を有するデイジーチェーン回路と２０対の櫛を有する櫛形電極が形成され、接続抵抗測定と絶縁抵抗測定を行った。４種類のベアチップとＩＴＯガラス電極よりなる回路のすべてにおいて、デイジーチェーン回路は導通がとれすべての接続が行われていることを示した。一方、櫛形電極の絶縁抵抗は１０９Ω以上であり、隣接電極間でショートの発生はなかった。
仮圧着時の電極と接続部材との接着は良好で、電極の剥離等の不具合もなかった。本圧着時の基板との接着性も良好で、基板からの浮きや基板からの剥離もなかった。
【００３５】
［実施例２］
実施例１で得られたフィルム状の絶縁性接着剤Ａの、導電層側の面に、脂環式エポキシ基を有するシランカップリング剤（日本ユニカー株式会社、商品名：Ａ−１８６を用いた）をトルエンに溶解し１０質量％溶液としたもの、２質量部相当になるように塗布後、２５℃で送風乾燥して、接着性を高めた以外は、実施例１と同様にして異方性導電性接着フィルムを製作し、実施例１と同様にして接続抵抗測定と絶縁抵抗測定を行い、接着性を評価した。
該異方性導電性接着フィルムの２５℃での膜厚３５μ銅箔のピール強度は１５Ｎ／ｃｍであった。
４種類のベアチップとＩＴＯガラス電極よりなる回路のすべてにおいて、デイジーチェーン回路は導通がとれすべての接続が行われていた。
仮圧着時の電極と接続部材との接着は良好で、電極の剥離等の不具合もなかった。本圧着時の基板との接着性も良好で、基板からの浮きや基板からの剥離もなかった。
【００３６】
［比較例１］
実施例１の絶縁性接着剤Ａを製造する際に、更に脂環式エポキシ基を有するシランカップリング剤（日本ユニカー株式会社製、商品名：Ａ−１８６）を２０質量部添加した以外は、実施例１と同様にして異方性導電性接着フィルムを製造し、実施例１と同様にして接続抵抗測定と絶縁抵抗測定を行い、接着性を評価した。
該異方性導電性接着フィルムの２５℃での膜厚３５μ銅箔のピール強度は２４Ｎ／ｃｍであった。
仮圧着後にセパレーターを剥がしたところ、電極の一部が、セパレーターごと剥離していた。
【００３７】
［比較例２］
ビスフェノールＡ型液状エポキシ樹脂（旭化成ケミカルズ株式会社製、商品名：ＡＥＲ２６０３、エポキシ当量１８０）の代わりに別のビスフェノールＡ型液状エポキシ樹脂（油化シェルエポキシ株式会社製、商品名：エピコート１００３、エポキシ当量７００）を用いた以外は、実施例１と同様にして異方性導電性接着フィルムを製作し、実施例１と同様にして接続抵抗測定と絶縁抵抗測定を行い、接着性を評価した。
該フィルムの２５℃での膜厚３５μ銅箔のピール強度は８Ｎ／ｃｍであった。
本圧着時の基板との接着性を確認したところ、基板からの浮き（剥離）が見られた。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明の異方性導電性接着フィルムは、微小面積の電極間の電気的接続性に優れると共に、微細な配線間のショートを起こしにくく、異なるパターンの半導体チップに対しても接続可能であり、微細パターンの電気的接続用途において好適に利用できる。