(57)【要約】【課題】小面積化されたバンプ接続の電気的接続を得るのに十分な導電構造を高密度に分散配列させることができ、圧着時の流動等により導電構造同士が接触し、隣接する電極同士が短絡することのない導電構造を有する、絶縁信頼性の良好な異方導電性フィルムを提供する。【解決手段】半導体素子と回路基板の間に挟まれて、これら両者間を電気的に接続する異方導電性フィルムであって、電気絶縁性材料で構成された開口部のある、メッシュ又は薄膜の一部を、導電性物質で覆って形成された導電構造と電気絶縁樹脂接着層を有する異方導電性フィルム。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子と回路基板の間に挟まれて、これら両者間を電気的に接続する異方導電性フィルムであって、電気絶縁性材料で構成された開口部のある、メッシュ又は薄膜の一部を、導電性物質で覆って形成された導電構造と電気絶縁樹脂接着層を有する異方導電性フィルム。
【請求項２】
電気絶縁性材料で構成された開口部のあるメッシュの交点に導電構造が形成される請求項１に記載の異方導電性フィルム。
【請求項３】
前記電気絶縁性材料でできたメッシュが、電気絶縁樹脂製細線で構成されたメッシュであって、細線の線径が０．５〜９μｍであり、目開きが０．５〜９μｍである請求項１又は請求項２に記載の異方導電性フィルム。
【請求項４】
前記メッシュの交点に導電構造が作製され、導電構造同士の間に導電構造を形成していない開口部が１つ以上ある請求項１〜３のいずれか一項に記載の異方導電性フィルム。
【請求項５】
電気絶縁性材料で構成された開口部のある薄膜に導電構造が形成される請求項１に記載の異方導電性フィルム。
【請求項６】
前記電気絶縁性材料で構成された開口部のある薄膜の厚さが、１〜１８μｍであり、開口部のピッチが１〜１８μｍである請求項１又は請求項５に記載の異方導電性フィルム。
【請求項７】
前記開口部を繋ぐように導電構造が作製され、導電構造同士の間に導電構造を形成していない開口部が１つ以上ある請求項１又は請求項５〜６のいずれか一項に記載の異方導電性フィルム。
【請求項８】
導電構造が金属メッキにより形成される請求項１〜７のいずれか一項に記載の異方導電性フィルム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異方導電性フィルムの構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば液晶ディスプレイとテープキャリアパッケージ（ＴＣＰ）との接続や、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）とＴＣＰとの接続、或いはＦＰＣとプリント配線板との接続には、接着剤フィルム中に導電粒子を分散させた異方導電性フィルムが用いられている。また、半導体シリコンチップを基板に実装する場合にも、従来のワイヤーボンディングに代えて、半導体シリコンチップを基板に直接実装する、いわゆるチップオンガラス（ＣＯＧ）が行われており、ここでも異方導電性フィルムが用いられている。
【０００３】
近年では、電子機器の発達に伴い、配線の高密度化や回路の高機能化が進んでいる。その結果、接続電極間の間隔が例えば１５μｍ以下となるような接続構造が要求され、接続部材のバンプ電極も小面積化されてきている。小面積化されたバンプ接続において安定した電気的接続を得るためには、十分な数の導電構造がバンプ電極と基板側の回路電極との間に介在している必要がある。
他方、導電構造同士が圧着時の流動等によって接触し、隣接する電極同士が短絡することは避けなければならない。
【０００４】
このような課題に対し、導電構造として導電粒子を用いて、導電粒子を単層で基板側に偏在させかつ、導電粒子同士を離間させた異方導電性フィルムを用いて、導電粒子の捕捉効率の向上が図られている（特許文献１及び特許文献２）。また、短絡を避ける方法として、導電粒子に絶縁微粒子を被覆する方法（特許文献３及び特許文献４）や導電粒子を絶縁性樹脂の開口部に埋設する方法（特許文献５）等が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２００５／５４３８８号公報
【特許文献２】特開昭６３−９４６４７号公報
【特許文献３】特許第５８２１５５１号公報
【特許文献４】特開２００９−１０５４４９号公報
【特許文献５】特開昭６１−２６４６０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の方法では、粘着性を有する樹脂フィルムに導電粒子を敷き詰める工程と、その樹脂フィルムを二軸延伸する工程を含んでおり、工程の短縮化が望まれている。また、特許文献２に記載の方法では、導電粒子を単一層配列させることが可能な非導電性マトリックス材料の厚みが制限されていた。
また、導電粒子に絶縁被覆を行って導電構造とすることは、相反する特性を付与しようとするものであり、時間や費用もかかるため最善の処理とはいいがたい。
同様に導電構造と導電構造を分離した状態で支持する構造をばらばらに作って一体化する工法もフィルム貼り付け回数が多く効率的とはいえない。
本発明は、小面積化されたバンプ接続の電気的接続を得るのに十分な導電構造を高密度に分散配列させることができ、圧着時の流動等により導電構造同士が接触し、隣接する電極同士が短絡することのない導電構造を有する、絶縁信頼性の良好な異方導電性フィルム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】
【０００７】
本発明は、上記課題の解決のためになされたものであり、導電構造を高密度に分散配列させるとともに、絶縁微粒子による絶縁被覆が不要な導電構造を使用して絶縁信頼性を確保できる異方導電性フィルムを提供するものである。
【０００８】
本発明の異方導電性フィルムは、半導体素子と回路基板の間に挟まれて、これら両者間を電気的に接続する異方導電性フィルムであって、電気絶縁性材料で構成された開口部のある、メッシュ又は薄膜の一部を、導電性物質で覆って形成された導電構造と、電気絶縁樹脂接着層を有する。
【０００９】
また、本発明の異方導電性フィルムは、電気絶縁性材料で構成された開口部のあるメッシュの交点に導電構造が形成されることが好ましい。
また、前記電気絶縁性材料でできたメッシュが、電気絶縁樹脂製細線で構成されたメッシュであって、細線の線径が０．５〜９μｍであり、目開きが０．５〜９μｍであることが好ましい。
また、前記メッシュの交点に導電構造が作製され、導電構造同士の間に導電構造を形成していない開口部が１つ以上あることが好ましい。
【００１０】
また、本発明の異方導電性フィルムは、電気絶縁性材料で構成された開口部のある薄膜に導電構造が形成されていることが好ましい。
また、前記電気絶縁性材料で構成された開口部のある薄膜の厚さが、１〜１８μｍであり、開口部のピッチが１〜１８μｍであることが好ましい。
また、前記開口部を繋ぐように導電構造が作製され、導電構造同士の間に導電構造を形成していない開口部が１つ以上あることが好ましい。
【００１１】
また、本発明の異方導電性フィルムは、導電構造が金属メッキにより形成されたものであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば導電構造が、メッシュ又は薄膜に固定されているため、導電構造同士の接触や、異方導電性フィルム製造工程で分散のばらつき、実装工程で樹脂の流動による短絡を生じないため、高密度分散と絶縁信頼性を両立した異方導電性フィルムを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る一実施形態である異方導電性フィルムの概略上面図である(メッシュ開口タイプ)。
【図２】本発明に係る一実施形態である異方導電性フィルムの概略断面図である。
【図３】本発明に係る図１とは別の一実施形態である異方導電性フィルムの概略上面図である(薄膜開口タイプ)。
【図４】本発明に係る図１とは別の一実施形態である異方導電性フィルムの概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。図面において、同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。また、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。
【００１５】
図１は、本発明の一実施形態であるメッシュ開口タイプの異方導電性フィルムの概略上面図である。
本発明の第一実施形態の異方導電性フィルムは、電気絶縁性材料でできた開口部のあるメッシュ（１）に導電構造（２）が形成され、電気絶縁樹脂接着層（３）に覆われて構成されている。
図２は、図１中のＡ−Ａ’間の断面図である。このように、電気絶縁性材料でできたメッシュ（１）に導電構造（２）を配置した構造を電気絶縁樹脂接着層（３）の中に配置したことが特徴となる。
【００１６】
以下、図１及び図２で示される一実施形態の、好ましい実施形態について説明する。
導電構造の大きさは接続したい回路のピッチや端子の大きさにあわせて設定する必要があり、ＩＣと回路基板を接続する場合、直径１〜１８μｍが適切である。
また導電構造は弾性があることが好ましい。本実施形態の構造の場合、導電構造に弾性を与えるには、電気絶縁性材料でできたメッシュを電気絶縁樹脂製細線で作製し、メッシュの必要な場所をメッキすることで導電構造を得ることが合理的である。このとき、樹脂の弾性を活用するためにはメッキの厚さは電気絶縁樹脂製細線の直径の２０％以下であることが好ましい。一方、均質なメッキ膜を形成する場合、一般的な工法では０．０５μｍ以上の厚さは必要である。したがってメッキ厚さは０．０５μｍ以上、樹脂厚さの２０％以下が好ましい。
【００１７】
本発明の異方導電性フィルムは、厚み方向の導電性を与えるものなので、導電構造はメッシュの最も厚い場所に作製することが合理的である。メッシュで最も厚い場所は細線同士の交点であり、おおむね細線直径の２倍の厚さとみなせる。
前述のことから、導電構造を１〜１８μｍとすると、メッシュを構成する樹脂製細線の線径は、０．５〜９μｍが好ましいことがわかる。また、強度や配線狭ピッチ化を考慮すると、０．７５〜６μｍであることがより好ましく、１〜３μｍであることがさらに好ましい。
【００１８】
導電構造の面積あたりの密度は、半導体素子の端子のピッチに合わせて設定することが好ましいが、メッシュの交点に導電構造を作製するため、導電構造のピッチはメッシュのピッチに依存するという制約がある。また絶縁性の観点から少なくとも導電構造と導電構造の間には１つ以上の導電構造となっていない開口部があることが好ましい。
また、異方導電性フィルムの一体性保持や異方導電性フィルム形成時に電気絶縁樹脂接着層を厚さ方向に流動させるために導電構造となっていない開口部があることが好ましい。
以上の観点からメッシュの目開きは、０．５〜９μｍが好ましい。配線狭ピッチ化を考慮すると、０．５〜６μｍであることがより好ましく、０．５〜３μｍであることがさらに好ましい。
【００１９】
電気絶縁樹脂接着層は、公知の異方導電フィルムに使用されているものを利用できる。エポキシ樹脂、アクリル樹脂、フェノキシ樹脂、ポリビニルホルマール樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアクリル樹脂等を使用し、硬化剤やモノマー、絶縁性フィラー等を含んでなるフィルム状の接着フィルムが好適である。
また、メッシュ及び導電構造は、電気絶縁樹脂接着層（フィルム）の中央部でも片側１方向に偏在させてもよい。
【００２０】
以下に、図３及び図４で示される本発明の第二実施形態である薄膜開口タイプの異方導電性フィルムの、好ましい実施形態について説明する。
図３は、本発明の一実施形態である異方導電性フィルムの概略上面図である。
電気絶縁性材料でできた開口部（４）のある薄膜(５)に導電構造（２）が形成され電気絶縁樹脂接着層（３）に覆われて構成されている。
図４は、図３中のＢ−Ｂ’間の断面図である。このように、電気絶縁樹脂接着層（３）と電気絶縁性材料で作製された開口部（４）のある薄膜（５）と導電構造（２）を配置することが特徴となる。
【００２１】
以下、図３及び図４で示される実施形態の、好ましい実施形態について説明する。
導電構造の大きさは、接続したい回路のピッチや端子の大きさにあわせて設定する必要があり、ＩＣと回路基板を接続する場合、直径１〜１８μｍが適切である。
また、導電構造は、弾性があることが好ましい。本実施形態の構造の場合、導電構造に弾性を与えるには、電気絶縁性材料で作製された開口部のある薄膜(５)を樹脂で作製し、必要な場所をメッキすることで得ることが合理的である。このとき、樹脂の弾性を活用するためにはメッキの厚さは開口部のある薄膜の厚さの２０％以下であることが好ましい。一方、均質なメッキ膜を形成する場合、一般的な工法では０．０５μｍ以上の厚さは必要である。したがってメッキ厚さは、０．０５μｍ以上、薄膜厚さの２０％以下が好ましい。
【００２２】
本実施形態では薄膜を用いるので膜の厚さは、ほぼ一定である。また、導電構造は、薄膜よりも厚くなるように作製する必要がある。これらを考慮すると、開口部同士を繋ぐようにメッキを行って導電構造とすることが合理的である。
前述のことから、導電構造を１〜１８μｍとすると、薄膜の厚さは１〜１８μｍが好ましいことがわかる。また強度や配線狭ピッチ化を考慮すると、１．５〜１２μｍであることがより好ましく、２〜６μｍであることがさらに好ましい。
【００２３】
導電構造の面積あたりの密度は、半導体素子の端子のピッチに合わせて設定することが好ましいが、開口部を繋ぐように導電構造を作製するため、導電構造のピッチは開口部のピッチの整数倍という制約がある。また絶縁性の観点から隣り合う導電構造同士は同じ開口部を共有しないことが好ましい。
またフィルムの一体性保持やフィルム形成時に電気絶縁樹脂接着層を厚さ方向に流動させるために導電構造となっていない開口部があることが好ましい。
以上の観点から開口部同士のピッチは１〜１８μｍが好ましい。配線狭ピッチ化を考慮すると、１〜１２μｍであることがより好ましく、１〜６μｍであることがさらに好ましい。
【００２４】
電気絶縁樹脂接着層(３)は、公知の異方導電フィルムに使用されているものを利用できる。エポキシ樹脂、アクリル樹脂、フェノキシ樹脂、ポリビニルホルマール樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアクリル樹脂等を使用し、硬化剤やモノマー、絶縁性フィラー等を含んでなるフィルム状の接着フィルムが好適である。
また、薄膜及び導電構造は、電気絶縁樹脂接着層（フィルム）の中央部でも片側１方向に偏在させてもよい。
【００２５】
以下本発明の異方導電性フィルムの製造方法について説明する。
本発明の異方導電性フィルムの製造方法に関しては公知の技術の組み合わせで製造可能であり、さまざまな方法が考えられるが、たとえば以下のような方法で製造可能である。
【００２６】
まず、電気絶縁性材料でできた開口部のある樹脂製細線の線径０．５〜９μｍの糸でできた、目開きが０．５〜９μｍのメッシュを用意する。０．５〜９μｍの糸は、一般的にはマイクロファイバーと呼ばれており、マイクロファイバーを用いて織られた織物はめがね拭き等の一般的な用途に用いられている。そのため入手は容易である。
【００２７】
次に入手したメッシュに導電構造を形成する。導電構造の形成方法は、実施者の任意の方法が取れるが、例えば、フォトリソグラフィ技術を用いて、ニッケルメッキ対応のドライフィルムレジストをメッシュに張り合わせ、メッシュの交点に所定のパターンで開口できるように露光、現像する。このときメッシュの両面にドライフィルムレジストを貼り付けた後、露光、現像すると工程が簡略化され生産性が高まるので好ましい。
現像後は使用する無電解メッキ液の使用方法に応じた条件で、メッキ厚さが０．０５μｍ以上、樹脂厚さの２０％以下になるようにメッキを実施する。こうすることで弾性のある導電構造を作製できる。
導電構造を作製後ドライフィルムレジストは、使用したドライフィルムレジストに指定された条件ではく離する。
【００２８】
次に導電構造を形成したメッシュに電気絶縁樹脂接着層を作製する。作製する方法は、実施者が自由に選択できる。例えば、あらかじめ電気絶縁樹脂接着層でフィルムを作製しておき、そこに導電構造を作製したメッシュを張り合わせることで異方導電性フィルムを作製しても良い。あるいは導電構造を作製したメッシュを、ベース基材の上に配置し、電気絶縁樹脂接着層となる電気絶縁樹脂ワニスを塗工し、乾燥させることで異方導電性フィルムを作製しても良い。
【００２９】
完成した異方導電性フィルムの表面には必要に応じてカバーフィルムを配置しても良い。また必要に応じて巻き取ってもよい。
薄膜開口タイプの異方導電性フィルムの場合も、上記のメッシュ開口タイプの場合とほぼ同様にして作製することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明の異方導電性フィルムは、高精細化するスマートフォンやタブレット端末等のディスプレイに使用できる。
【符号の説明】
【００３１】
１  （電気絶縁性材料でできた開口部のある）メッシュ
２  導電構造
３  電気絶縁樹脂接着層
４  （導電構造の無い）開口部
５  （電気絶縁性材料でできた開口部のある）薄膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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