(57)【要約】【課題】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性に優れると共に、微細な配線間の絶縁破壊（ショート）が起こりにくく、接続時に十分な熱が供給され難い部位であっても、高い絶縁信頼性を有する異方導電性接着フィルムを提供すること。【解決手段】熱硬化性樹脂（Ａ）と潜在性硬化剤を含有する第一層と、熱硬化性樹脂（Ｂ）は含有するが、潜在性硬化剤は含有しない第二層の、少なくとも前記２層から構成され、該第二層が最外層であり、導電粒子が単層に配置された、厚さ方向に加圧することで導電性を有する異方導電性フィルムにおいて、（１）導電粒子の中心間距離の平均が２μｍ以上２０μｍ以下であり、その変動係数が、０．０５以上０．５未満であり、（２）第一層の厚みに対する第二層の厚めが、０．０１以上０．２５未満であることを特徴とする異方導電性フィルム。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱硬化性樹脂（Ａ）と潜在性硬化剤を含有する第一層と、熱硬化性樹脂（Ｂ）は含有するが、潜在性硬化剤は含有しない第二層の、少なくとも前記２層から構成され、該第二層が最外層であり、導電粒子が単層に配置された、厚さ方向に加圧することで導電性を有する異方導電性フィルムにおいて、（１）導電粒子の中心間距離の平均が２μｍ以上２０μｍ以下であり、その変動係数が、０．０５以上０．５未満であり、（２）第一層の厚みに対する第二層の厚めが、０．０１以上０．２５未満であることを特徴とする異方導電性フィルム。
【請求項２】
第一層に含まれる熱硬化性樹脂（Ａ）がエポキシ樹脂である請求項１に記載の異方導電性フィルム。
【請求項３】
ＩＣチップの電極と回路基板の電極を電気的に接続する回路接続方法であって、請求項１あるいは２に記載の異方導電性フィルムを、第二層側が回路基板と接し、ＩＣチップよりも大きい面積で、ＩＣチップと回路基板間にはさみ、ＩＣチップ側から熱を供給しながら加圧することを特徴とする回路接続方法。
【請求項４】
請求項３に記載の方法により接続された接続構造体。
【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性に優れると共に、微細な配線間の絶縁破壊（ショート）が起こりにくく、接続時に十分な熱が供給され難い部位であっても、高い絶縁信頼性を与える接続が可能な、異方導電性フィルムに関する。
【背景技術】
【０００２】
異方導電性フィルムは、絶縁性接着剤中に導電粒子を分散させたフィルムであり、液晶ディスプレイと半導体チップやＴＣＰとの接続又は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、ノート型パソコンや携帯電話の液晶ディスプレイと制御ＩＣとの接続用として広範に用いられ、最近では、半導体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）。
【０００３】
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。配線や電極の幅は１０数μｍ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は、配線や電極の線幅と同レベルの数μｍから１０μｍレベルの粒子であった。そうすると、接続される電極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導電性フィルムでは、導電粒子の分布に偏差が生じているため、接続すべき電極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。
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）。
【０００４】
更に、小型液晶パネルを中心に高密度実装を実現するために、ガラス基板上にＩＣチップをフェイスダウンで搭載し、異方導電性フィルムで接続を行う方法がとられている。この場合、電極同士が相対峙する様に位置合わせされて形成されたＩＣチップとガラス基板の間に異方導電性フィルムを狭持し、ＩＣチップの裏面から熱を加えながら圧着することで接続が行われる。これによってＩＣチップとガラス基板との電気的接続が行われ、また、異方導電性フィルムの封止効果によって接続領域間の水分の浸入を防ぐことができ、接続信頼性を維持する事ができる。しかし、ＩＣチップの外周部においては、異方導電性フィルムは、ＩＣチップから十分な熱が供給され難いために、硬化反応が不十分、あるいは、未反応の状態になる場合があり、封止効果が低く、吸水し易いために、ガラス基板上の配線が腐蝕する等の課題があり、配線材料の工夫（特許文献５）や、更にＩＣチップ周りに保護用樹脂を形成する（特許文献６）等の改良が行われている。しかし、近年では、配線間に高い電圧がかかるため、あるいは、配線が狭ピッチになるために、配線の腐蝕等による絶縁信頼性が不十分であり、更なる改良が求められている。
【０００５】
【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】特開平０９−３１２１７６号公報
【特許文献５】特開平１１−２２３８２５号公報
【特許文献６】特開平０５−３３３３５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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性に優れると共に、微細な配線間の絶縁破壊（ショート）が起こりにくく、接続時に十分な熱が供給され難い部位であっても、高い絶縁信頼性を与える接続が可能な、異方導電性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】
【０００７】
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、界面層に潜在性硬化剤を含有しない熱硬化性樹脂層を設け、それに、潜在性硬化剤を含有する熱硬化性樹脂層を特定の膜厚比率で積層することで、接続時に十分な熱が供給され難い部位であっても、高い絶縁信頼性を与えると共に、熱硬化性樹脂の高い接続信頼性を与えることを見出した。この発見は、従来、高い接続信頼性および絶縁信頼性を発現するためには、熱硬化性樹脂を用い、高い硬化率が必要であると言われていた事実に鑑み、当業者にとって容易に予想できないものであった。
【０００８】
即ち、本発明は、下記の通りである。
１）  熱硬化性樹脂（Ａ）と潜在性硬化剤を含有する第一層と、熱硬化性樹脂（Ｂ）は含有するが、潜在性硬化剤は含有しない第二層の、少なくとも前記２層から構成され、該第二層が最外層であり、導電粒子が単層に配置された、厚さ方向に加圧することで導電性を有する異方導電性フィルムにおいて、（１）導電粒子の中心間距離の平均が２μｍ以上２０μｍ以下であり、その変動係数が、０．０５以上０．５未満であり、（２）第一層の厚みに対する第二層の厚めが、０．０１以上０．２５未満であることを特徴とする異方導電性フィルム。
２）第一層に含まれる熱硬化性樹脂（Ａ）がエポキシ樹脂である上記１）に記載の異方導電性フィルム。
３）ＩＣチップの電極と回路基板の電極を電気的に接続する回路接続方法であって、上記１）あるいは２）に記載の異方導電性フィルムを、第二層側が回路基板と接し、ＩＣチップよりも大きい面積で、ＩＣチップと回路基板間にはさみ、ＩＣチップ側から熱を供給しながら加圧することを特徴とする回路接続方法。
４）上記３）に記載の方法により接続された接続構造体。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の異方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性に優れると共に、微細な配線間の絶縁破壊（ショート）が起こりにくく、接続時に十分な熱が供給され難い部位であっても、高い絶縁信頼性を与える接続が可能にする効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明について、以下具体的に説明する。
本発明は、熱硬化性樹脂（Ａ）と潜在性硬化剤を含有する第一層と、熱硬化性樹脂（Ｂ）を含有し潜在性硬化剤は含有しない第二層の、少なくとも前記２層から構成されている。
まず第一層について説明する。
第一層に用いられる、熱硬化性樹脂（Ａ）としては、加熱により潜在性硬化剤と反応して架橋する樹脂が用いられる。この様な熱硬化性樹脂（Ａ）としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アクリレート、ウレタン樹脂等が用いられる。それぞれの熱硬化性樹脂には、それに適した潜在性硬化剤が用いられ、例えば、分子末端に反応性二重結合を有するアクリレートであれば、潜在性硬化剤としては、加熱によってラジカルを発生する様な、過酸化物等の潜在性硬化剤が用いられる。
【００１１】
本発明においては、接続信頼性の高さから、熱硬化性樹脂（Ａ）としてエポキシ樹脂を用いることが好ましい。
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、レゾルシン型エポキシ樹脂、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。グリシジルエーテル型エポキシ樹脂が好ましく、ナフタレン型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂が更に好ましい。
【００１２】
熱硬化性樹脂（Ａ）としてエポキシ樹脂を用いる場合の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、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を用いることができる。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が安定性と硬化性のバランスが取れており好ましい。アダクト型硬化剤は、１級あるいは２級アミン類やイミダゾール類と、エポキシ樹脂、イソシアネート化合物、尿素化合物等との反応により得られる。潜在性硬化剤の中でも、マイクロカプセル型の潜在性硬化剤が溶剤存在下での安定性が特に優れており、更に好ましい。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、一層好ましい。
【００１３】
潜在性硬化剤は、熱硬化性樹脂の高い硬化性を得るために、熱硬化性樹脂（Ａ）１００質量部に対して、１〜１００質量部用いられるのが好ましい。更に好ましくは４〜６０質量部、一層好ましくは８〜４０質量部、更に一層好ましくは１０〜３０質量部であり、これによって吸水率を低く抑えることができる。
第一層には、接着性、硬化時の応力緩和製等を付与する目的で、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１０,０００〜３，０００，０００のものが好ましく、５０，０００〜１，５００，０００のものが更に好ましい。高分子成分の含有量は、熱硬化性樹脂に対して１００質量％以下が好ましく、２〜８０質量％が更に好ましい。
【００１４】
第一層には、フィルム形成性高分子を含有することが好ましい。フィルム形成性高分子としては、長期接続信頼性に優れるフェノキシ樹脂が好ましい。ここで用いられるフェノキシ樹脂としては、ビスフェノールＡ型フェノキシ樹脂、ビスフェノールＦ型フェノキシ樹脂、ビスフェノールＡビスフェノールＦ混合型フェノキシ樹脂、ビスフェノールＡビスフェノールＳ混合型フェノキシ樹脂、フルオレン環含有フェノキシ樹脂、カプロラクトン変性ビスフェノールＡ型フェノキシ樹脂等が例示される。フィルム形成性高分子の含有量は、熱硬化性樹脂に対して１０〜２００質量％が好ましく、３０〜１５０質量％が更に好ましい。
第一層には、さらに、絶縁粒子、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等を含有することができる。更に、接着性の観点からカップリング剤を含有することが好ましい。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を含有するシランカップリング剤が、接着性の向上の観点から好ましい。
第一層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。複数の溶剤を併用することもできる。
本発明において第一層は、更に複数の層より構成されていても構わない。
第一層の厚みは５μｍ以上５０μｍ未満が好ましい。
【００１５】
次に第二層について説明する。
第二層に用いられる熱硬化性樹脂（Ｂ）としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アクリレート、ウレタン樹脂等が用いられる。
本発明においては、接続信頼性の高さから、熱硬化性樹脂（Ｂ）としてエポキシ樹脂を用いることが好ましい。
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、レゾルシン型エポキシ樹脂、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。グリシジルエーテル型エポキシ樹脂が好ましく、ナフタレン型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂が更に好ましい。更に、基板への貼付き性を発現するために、液状エポキシ樹脂が好ましい。液状エポキシ樹脂とは２５℃で流動性を有するエポキシ樹脂である。
【００１６】
本発明において、層間の接着性を高く維持するために、熱硬化性樹脂（Ａ）と熱硬化性樹脂（Ｂ）は同種の樹脂を用いることが好ましい。
本発明に用いられる第二層には、接着性を向上させる目的で、カップリング剤を含有することが好ましい。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を含有するシランカップリング剤が、接着性の向上の観点から好ましい。
第二層においてカップリング剤の使用量は、高い接着性を得るために、熱硬化性樹脂（Ｂ）１００質量部に対して、０．１〜５質量部用いられるのが好ましい。更に好ましくは０．２〜４質量部、一層好ましくは０．３〜３質量部である。
第二層には、接着性、硬化時の応力緩和製等を付与する目的で、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１０,０００〜３，０００，０００のものが好ましく、５０，０００〜１，５００，０００のものが更に好ましい。高分子成分の含有量は、熱硬化性樹脂に対して１００質量％以下が好ましく、２〜８０質量％が更に好ましい。
【００１７】
第二層には、フィルム形成性高分子を含有することが好ましい。フィルム形成性高分子としては、長期接続信頼性に優れるフェノキシ樹脂が好ましい。ここで用いられるフェノキシ樹脂としては、ビスフェノールＡ型フェノキシ樹脂、ビスフェノールＦ型フェノキシ樹脂、ビスフェノールＡビスフェノールＦ混合型フェノキシ樹脂、ビスフェノールＡビスフェノールＳ混合型フェノキシ樹脂、フルオレン環含有フェノキシ樹脂、カプロラクトン変性ビスフェノールＡ型フェノキシ樹脂等が例示される。フィルム形成性高分子の含有量は、熱硬化性樹脂に対して０．１〜５０倍が好ましく、０．５〜２５倍が更に好ましい。
第二層には、さらに、絶縁粒子、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等を含有することができる。
第二層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。複数の溶剤を併用することもできる。
【００１８】
本発明において、第二層には、熱硬化性樹脂（Ｂ）を硬化するための潜在性硬化剤を含有していない。ここで言う潜在性硬化剤は、接続時において、熱硬化剤樹脂（Ｂ）を硬化する働きを有する硬化剤を意味し、接続前に既に熱硬化性樹脂（Ｂ）と反応した硬化剤は包含されない。
本発明において第二層は、更に複数の層より構成されていても構わない。
本発明においては、第一層、第二層以外にもその他の層が更に形成していてもよい。その他の層の厚みは、第一層の厚みに対して０．２５未満が好ましい。
その他の層が更に形成される場合、少なくとも第二層は最外層に形成されている必要があり、これによって、接続時に十分な熱が供給され難い部位であっても、高い絶縁信頼性が得られる。
【００１９】
本発明において、第一層の厚みに対する第二層の厚みは、０．０１以上０．２５未満である。好ましくは０．０２以上０．２０未満、より好ましくは０．０４以上０．１８未満、更に好ましくは０．０５以上０．１６未満である。第一層の厚みに対する第二層の厚みを０．０１以上０．２５未満にすることで、高い接着性を有し、かつ、接続時に十分な熱が供給され難い部位であっても高い絶縁信頼性を得ることができる。更に、第一層の厚みに対する第二層の厚みを０．０５以上０．１６未満にすることで、耐熱性が高く、性能バラツキの小さい異方導電性フィルムが得ることができる。
第二層の厚みは、０．１μｍ以上５μｍ未満が好ましい。より好ましくは０．２μｍ以上４μｍ未満、更に好ましくは０．４μｍ以上３．５μｍ未満、一層好ましくは０．５μｍ以上３μｍ未満が好ましい。第二層の厚みを０．１μｍ以上５μｍ未満にすることで、高い接着性を有し、かつ、接続時に十分な熱が供給され難い部位であっても高い絶縁信頼性を得ることができる。
【００２０】
本発明の異方導電性フィルムは、ＩＣチップや回路基板の電極高さのバラツキを吸収するために、導電粒子を含有する。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。
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、好ましくは０．０１μｍ以上０．５μｍ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。
【００２１】
導電粒子の平均粒径は、０．５μｍ以上１０μｍ未満の範囲が導電性と絶縁性の両立と粒子の凝集性との観点から好ましい。更に好ましくは１μｍ以上７μｍ未満、更に好ましくは１．５μｍ以上６μｍ未満、更に好ましくは２μｍ以上５．５μｍ未満、更に好ましくは２．５μｍ以上５μｍ未満である。導電粒子の粒子径の標準偏差は小さいほど好ましく、平均粒径の５０％以下が好ましい。更に好ましくは２０％以下、一層好ましくは、１０％以下、更に一層好ましくは５％以下である。
導電粒子の含有量は、本発明の異方導電性フィルムに対して０．１体積％以上２０体積％未満が好ましい。より好ましくは０．１３体積％以上１５体積％未満、更に好ましくは０．１５体積％以上１０体積％未満、一層好ましくは０．２体積％以上５体積％未満、更に一層好ましくは０．２５体積％以上３体積％未満である。導電粒子の含有量が０．１体積％以上２０体積％未満の領域では、対向する電極間の導電性と隣接する電極間の絶縁性が両立し易い。更に、５体積％未満の含有量にすることで、接続時に十分な熱が供給され難い部位であっても高い絶縁信頼性が得やすくなる。
【００２２】
本発明の異方導電性フィルムでは、厚み方向の導電性と面方向の絶縁性（以下しばしば異方導電性と称す）を高レベルで確保するために、導電粒子は単層に配置されている。ここで、単層で配置されるとは、異方導電性フィルム中での導電粒子の中心の高さが、導電粒子の直径を越えてばらつかないことを意味する。
本発明の異方導電性フィルムでは、導電粒子は、第二層中あるいは第二層とその他の層との界面近傍に存在している事により、配列した導電粒子が接続時に大きく移動することを抑制できるので好ましい。
【００２３】
本発明の異方導電性フィルムは、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、高い異方導電性を有している。即ち、本発明の異方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以下である。２μｍ以上の中心間距離にすることで、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、０．０５以上０．５未満である。好ましくは０．０７以上０．４５未満、更に好ましくは０．０９以上０．４未満、更に好ましくは０．１以上０．３５未満、更に好ましくは０．１２以上０．３未満である。変動係数を０．０５以上にすることで、接続電極間の電気的接続性に悪影響する接続時の導電粒子の流動を起こすことなく、異なる電極パターンの半導体チップを安定に接続することが可能であり、一方、０．５未満とすることで、接続電極間に捕捉される導電粒子数の電極毎のバラツキを小さく抑えることができ、電極毎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。
【００２４】
本発明の異方導電性フィルムは、剥離シート上に形成されていてもよい。該剥離シートとしては、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。好ましい剥離シート用の樹脂としては、ポリプロピレン、ＰＥＴが挙げられる。該剥離シートはフッ素処理、シリコーン処理、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。
本発明の異方導電性フィルムは、例えば下記の様な方法で製造される。
即ち、まず、単層で配列した導電粒子を粘着剤でシート上に固定した導電粒子の配列シートを製造する。配列シートを製造するには、例えば、延伸可能なシート上に粘着剤を好ましくは、１０μｍ以下の膜厚になる様に塗布し、その上に導電粒子を充填する。その後粘着剤層に到達していない導電粒子をエアーブロー等により排除することで導電粒子が密に充填された単層の導電粒子層が形成される。必要に応じ、単層に配置した導電粒子は粘着剤に埋め込まれる。このときの全面積に対する導電粒子の投影面積の割合で定義される充填率は、好ましくは６０％以上９０％以下である。より好ましくは６５％以上８８％以下、更に好ましくは６８％以上８５％以下である。充填率は本発明において重要な因子である導電粒子の中心間距離の変動係数に大きく影響する。
【００２５】
次に、ここで得られた導電粒子が固定されたシートを、所望の延伸倍率で延伸することで、個々の導電粒子が、本発明に必要な変動係数をもって、所望の中心間距離となる様に配置された導電粒子の配列シートが得られる。
延伸可能なシートとしては、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シートが例示される。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。
延伸は縦方向延伸と横方向延伸の両方が行われる、所謂、二軸延伸であり、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本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シートによるが、例えば、７０℃以上２５０℃未満で延伸を行うのが好ましい。更に好ましくは７５℃以上２００℃未満であり、一層好ましくは、８０℃以上１６０℃未満であり、更に一層好ましくは８５℃以上１４５℃未満である。延伸温度が高すぎると粘着剤の粘着力が低下して、導電粒子の配列が乱れてしまい、導電粒子の中心間距離の変動係数が大きくなってしまう。
【００２６】
次に、例えば、剥離シート上に、第一層、第二層の各成分をそれぞれ、均一混合した溶液を塗工し、溶剤を乾燥して、剥離シート上の第一層および、第二層を得る。
次に、配列シートの導電粒子側に、第一層を重ね、熱ロール等を用いて第一層中に導電粒子を埋め込み、延伸可能なシートを剥離した後、第二層を重ねてラミネートすることにで、本発明の異方導電性フィルムを得ることができる。導電粒子を第二層に埋め込んだ後で、第一層をラミネートしても良いし、他の層に埋め込んだ後、第二層が最外層になる様に第一層、第二層をラミネートしても構わない。更に、例えば、延伸可能なシート上に、導電粒子が密に充填された単層の導電粒子層を形成した後に、第二層の各成分を均一混合した溶液を塗工し、溶剤を乾燥した後に、延伸し、その後第一層をラミネートしても、本発明の異方導電性フィルムを得ることができる。
上記方法等によって、本発明の異方導電性フィルムが得られる。一般に異方導電性フィルムは、所望の幅にスリットされ、リール状に巻き取られる。
【００２７】
本発明の異方導電性フィルムは、例えば、ＩＣチップの電極と回路基板の電極を電気的に接続するために使用される。
本発明の回路接続方法としては、ＩＴＯ配線や金属配線等によって回路と電極を形成したガラス基板等の回路基板と、回路基板の電極と対を成す位置に電極を形成したＩＣチップとを準備し、ガラス基板上のＩＣチップを配置する位置に、本発明の異方導電性フィルムを、第二層側が回路基板側となる様に貼り付ける。ここで異方導電性フィルムの面積は、ＩＣチップより一回り大きいことが好ましい。異方導電性フィルムの幅と長さが、それぞれ、ＩＣチップの幅と長さの１００．０５％〜１５０％であることがより好ましい。更に好ましくは、１００．１％〜１２０％である。一回り大きくすることで、異方導電性フィルムの貼付位置不良による欠陥を抑えることができる。次に、ガラス基板とＩＣチップをそれぞれの電極が互いに対を成すように位置を合わせた後、熱圧着される。熱圧着は、８０℃〜２５０℃の温度範囲で１秒〜３０分間行うのが好ましい。加える圧力は、チップ面に対して、０．１ＭＰａ〜５０ＭＰaが好ましい。
熱圧着を行う場合の熱の供給は、ガラス基板の性能劣化を防ぐため、ＩＣチップ側から行われる。ガラス基板からも熱を供給する場合は、ガラス基板の温度が８０℃未満であることが好ましい。
上記方法によって、本発明の接続構造体が得られる。
【実施例】
【００２８】
本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。
［実施例１］
フェノキシ樹脂（ＩｎＣｈｅｍ社製、商品名：ＰＫＨＣ，重量平均分子量４３０００、以下同じ）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、以下同じ）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３９４１、以下ノバキュアと称す）５０質量部、シランカップリング剤（日本ユニカー社製、商品名Ａ−１８７、以下同じ）１質量部、酢酸エチル５００質量部を混合し、ワニスＡを得た。
このワニスＡを離型処理した５０μｍのＰＥＴフィルム製剥離シート上にブレードコーターを用いて塗布、溶剤を７０℃で乾燥除去して、樹脂フィルムＡを得た。樹脂フィルムＡの膜厚を光電式デジタル測長機（ニコン社製、商品名：デジマイクロＭＨ−１５Ｍ／ＴＣ−１０１、以下同じ）を用いて測定した結果、２０μｍであった。
【００２９】
フェノキシ樹脂１００質量部、ビスフェノールＡ型液状エポキシ樹脂１００質量部、シランカップリング剤０．８質量部、酢酸エチル６００質量部を混合し、ワニスＢを得た。このワニスＢを離型処理した３８μｍのＰＥＴフィルム製剥離シート上にブレードコーターを用いて塗布、溶剤を７０℃で乾燥除去して、膜厚０．５μｍの樹脂フィルムＢを得た。
１００μｍ無延伸共重合ポリプロピレンフィルム上にブレードコーターを用いて酢酸エチルで樹脂分５質量％に希釈したアクリルポリマーを塗布、８０℃で１０分間乾燥し、厚さ１μｍの粘着剤層を形成した。ここで用いたアクリルポリマーは、アクリル酸メチル６２質量部、アクリル酸−２−エチルヘキシル３０．６質量部、アクリル酸−２−ヒドロキシエチル７質量部を酢酸エチル２３３質量部中で、アゾビスイソブチロニトリル０.２質量部を開始剤とし、窒素ガス気流中６５℃で３０時間重合して得られた重量平均分子量が９５万のものである。尚、重量平均分子量はゲル浸透クロマトグラフ法（ＧＰＣ）により測定した。
【００３０】
この粘着剤上に、平均粒径４μｍの導電粒子（積水化学社製、商品名：ミクロパールＡＵ２０４）を一面に充填し、エアーブローにより粘着剤に到達していない導電粒子を排除した。その結果、充填率が６０％の単層導電粒子層が形成された。
次に、この導電粒子が粘着剤によって固定されたポリプロピレンフィルムを、試験用二軸延伸装置を用いて、１３５℃で、縦横共に１０％／秒の比率で２．０倍まで延伸し、徐々に室温まで冷却し、配列シートＡを得た。
次に、配列シートＡの導電粒子側に樹脂フィルムＡを重ね、６０℃、０．３ＭＰａの条件でラミネートを行って導電粒子を樹脂フィルムＡに埋め込んだ後、ポリプロピレンフィルムと粘着剤を剥離した。
【００３１】
次に、導電粒子側に樹脂フィルムＢを重ね、５０℃、０．１ＭＰaの条件でラミネートを行い、異方導電性フィルムＡを得た。異方導電性フィルムＡの第一層（樹脂フィルムＡ）の厚みに対する第二層（樹脂フィルムＢ）の厚みの比は０．０２５であり、導電粒子の含有率は、異方導電性フィルムＡに対して１．９体積％であった。
異方導電性フィルム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、導電粒子は同一焦点でピントが合うことから、異方導電性フィルムＡ中で単層に配置されていた。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９．８μｍ、変動係数が０．４２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、導電粒子の観察は０．０６ｍｍ２内の粒子について行った。
【００３２】
次に、チップサイズが１．６ｍｍ×１６．１ｍｍであり、２０μｍ×１００μｍの金バンプがピッチ３０μｍで並んだベアチップ１、２５μｍ×１００μｍの金バンプがピッチ４０μｍで並んだベアチップ２、１６μｍ×９０μｍの金バンプがピッチ２５μｍで並んだベアチップ３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、３種類のＩＴＯガラス基板のＩＣチップ接続位置を覆う様に、１．８ｍｍ×１８ｍｍの異方導電性フィルムＡを、第二層側のＰＥＴフィルム製剥離シートを剥離して貼り付け、７０℃、０．５ＭＰａ、２秒間の条件で熱圧着し、第一層側のＰＥＴフィルム製剥離シートを剥離した後、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ＦＣ２０００、以下同じ）を用いて位置合わせをし、コンスタントヒートで２秒後に１８０℃に到達し、その後一定温度となる条件で４ＭＰａ、２０秒間加熱加圧し、ベアチップをＩＴＯガラス基板に接続し、接続構造体を得た。
【００３３】
それぞれのＩＣチップとＩＴＯガラス基板からは、３２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い、全ての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いずれも１０９Ω以上であり、隣接電極間でショートの発生はなかった。
更に、ベアチップ２を用いて接続した接続構造体を使用して、接続信頼性試験を実施した。即ち、絶縁抵抗測定部に３０Ｖの電圧をかけて、６０℃、相対湿度９０％の環境下で５００時間の接続信頼性試験を行った結果、絶縁抵抗、導通抵抗ともに異常はなく、更に、電極の腐蝕、金属の析出、ＩＣチップの基板からの浮きや剥離の発生もなかった。更に、１０００時間まで接続信頼性試験を行ったところ、ＩＣチップの外側のＩＴＯ配線部に僅かに金属の析出が観察されたが、絶縁抵抗、導通抵抗共に異常は発生しなかった。
【００３４】
[実施例２]
実施例１で作成したワニスＡを離型処理した５０μｍのＰＥＴフィルム製剥離シート上にブレードコーターを用いて塗布、溶剤を７０℃で乾燥除去して、膜厚１８μｍの樹脂フィルムＣを得た。
フェノキシ樹脂１００質量部、ビスフェノールＡ型液状エポキシ樹脂１０質量部、シランカップリング剤０．７質量部、メチルエチルケトン２４０質量部を混合し、ワニスＤを得た。
実施例１で作成した無延伸共重合ポリプロピレンフィルム上に形成した粘着剤上に、平均粒径３μｍの導電粒子（積水化学社製、商品名：ミクロパールＡＵ２０３）を一面に充填し、エアーブローにより粘着剤に到達していない導電粒子を排除した。その結果、充填率が７０％の導電粒子層が形成された。更に、導電粒子層の上に、ワニスＤを、ブレードコーターを用いて塗布、導電粒子層の導電粒子の隙間にワニスＤが進入した。更に溶剤を７０℃で乾燥除去し、導電粒子を含む膜厚が１０μｍの樹脂フィルムＤがポリプロピレンフィルムと粘着剤上に形成された複層フィルムＤを得た。
【００３５】
次に、この複層フィルムＤを、試験用二軸延伸装置を用いて、１３５℃で、縦横共に１０％／秒の比率で２．５倍まで延伸し、徐々に室温まで冷却し、配列シートＤを得た。
配列シートＤの断面を、走査型電子顕微鏡（日立製作所製：Ｓ−４７００、以下同じ）を用いて観察した所、樹脂フィルムＤの厚みは１．５μｍであった。
更に、樹脂フィルムＤ側に、樹脂フィルムＣを重ね、５０℃、０．１ＭＰaの条件でラミネートを行い、ポリプロピレンフィルムと粘着剤を剥離し、更に、実施例１で作成した樹脂フィルムＢを重ねて、５０℃、０．１ＭＰaの条件でラミネートを行い、異方導電性フィルムＣを得た。
異方導電性フィルムＣの第一層（樹脂フィルムＣ）の厚みに対する第二層（樹脂フィルムＤ＋樹脂フィルムＢ）の厚みの比は０．１１であり、導電粒子の含有率は、異方導電性フィルムＣに対して１．１体積％であった。
【００３６】
異方導電性フィルムＣをマイクロスコープで観察した結果、導電粒子は同一焦点でピントが合うことから、異方導電性フィルムＡ中で単層に配置されていた。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８．５μｍ、変動係数が０．２５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、導電粒子の観察は０．０６ｍｍ２内の粒子について行った。
次に、実施例１と同様にして、３種類のベアチップを用いて接続抵抗測定、絶縁抵抗測定を行った結果、いずれも異常はなく、更に、実施例１と同様にして、ベアチップ３を使用した接続構造体を用いて、接続信頼性試験を実施したところ、１０００時間経過後も、絶縁抵抗、導通抵抗ともに異常がなく、更に、電極の腐蝕、金属の析出、ＩＣチップの基板からの浮きや剥離の発生もなかった。
【００３７】
[比較例１]
樹脂フィルムＢをラミネートしなかった以外は、実施例１と同様にして異方導電性フィルムを作成し、実施例１と同様にしてベアチップ２を用いた接続構造体を使用して接続信頼性試験を行った結果、３００時間で絶縁抵抗が１０７Ω以下に低下してしまい、ＩＣチップの外側のＩＴＯ配線部に金属の析出が観察され、絶縁破壊の原因であることが判った。
比較例１で使用した異方導電性フィルムでは、第二層を有さないために、接続時に十分な熱が供給され難い部位の絶縁信頼性が低かった。
【００３８】
[比較例２]
樹脂フィルムＢの膜厚を６μｍに変更した以外は実施例１と同様にして異方導電性フィルムＥを作成した。異方導電性フィルムＥの第一層（樹脂フィルムＡ）の厚みに対する第二層（樹脂フィルムＢ）の厚みの比は０．３３であった。次に、実施例１と同様にしてベアチップ２を用いた接続構造体を使用して接続信頼性試験を行った結果、２０時間でデイジーチェーン回路の導通がとれなくなり、更に、ＩＣチップの基板からの剥離が観察された。比較例２で使用した異方導電性フィルムでは、第二層の膜厚が厚過ぎたために、接続信頼性が劣っていた。
【００３９】
[比較例３]
フェノキシ樹脂１００質量部、ビスフェノールＡ型液状エポキシ樹脂３０質量部、シランカップリング剤０．８質量部、平均粒径３μｍの導電粒子（積水化学社製、商品名：ミクロパールＡＵ２０３）３０質量部、メチルエチルケトン２４０質量部を混合し、ワニスＦを得た。このワニスＦを離型処理した３８μｍのＰＥＴフィルム製剥離シート上にブレードコーターを用いて塗布、溶剤を７０℃で乾燥除去して、膜厚３μｍの樹脂フィルムＦを得た。
次に、樹脂フィルムＦと実施例１で得た樹脂フィルムＡを、熱ロールを用いてラミネートし、更に樹脂フィルムＦ側のＰＥＴフィルム製剥離シートを剥がし、それと実施例１で得た樹脂フィルムＢを、熱ロールを用いてラミネートし、異方導電性フィルムＦを得た。異方導電性フィルムＦの第一層（樹脂フィルムＡ）の厚みに対する第二層（樹脂フィルムＦ＋樹脂フィルムＢ）の厚みの比は０．１８であった。
異方導電性フィルムＦをマイクロスコープで観察し、得られた画像から、画像処理ソフトを用いて、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９．１μｍ、変動係数が０．６２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、導電粒子の観察は０．０６ｍｍ２内の粒子について行った。
次に、実施例１と同様にして、３種類のベアチップを用いて接続抵抗測定を行った結果、ベアチップ１とベアチップ３を用いた接続構造体のデイジーチェーンに電流は流れず、電気的な接続が取れておらず、接続材料としては、使用できないことが判った。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明の異方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性に優れると共に、微細な配線間の絶縁破壊（ショート）が起こりにくく、接続時に十分な熱が供給され難い部位であっても、高い絶縁信頼性を有し、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。