(57)【要約】【課題】  短絡を防止し、異方性導電効果の高い実装を実現する。【解決手段】  光硬化性材料および熱硬化性材料と導電性材料とを含み、２枚の基板間の電気的接続を実現するための異方性導電シート１であって、前記２枚の基板のうちの少なくとも一方に配され、前記基板上で光硬化性材料の硬化によるダム部１ｈを形成可能に構成される。  【選択図】  図１
2005317350.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光硬化性材料および熱硬化性材料と導電性材料とを含み、２枚の基板間の電気的接続を実現するための異方性導電部材であって、
前記２枚の基板のうちの少なくとも一方に配され、前記基板上で光硬化性材料の硬化によるダム部を形成可能に構成された異方性導電部材。
【請求項２】
請求項１に記載の異方性導電部材であって、
前記光硬化性材料は、前記導電性材料との親和性が、前記熱硬化性材料よりも小さいことを特徴とする異方性導電部材。
【請求項３】
請求項１または２に記載の異方性導電部材であって、
前記導電性材料は導電性粒子を含むことを特徴とする異方性導電部材。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の異方性導電部材であって、
ＵＶ硬化性の付加された熱硬化性アクリル樹脂を含む異方性導電部材。
【請求項５】
請求項１乃至３のいずれかに記載の異方性導電部材であって、
ＵＶ硬化性の付加された熱硬化性エポキシ樹脂を含む異方性導電部材。
【請求項６】
少なくとも１つの接続用電極とこれに接続する配線パターンとを備えた第１の基板表面に、
光硬化性材料および熱硬化性材料と導電性材料とを含む異方性導電材料を配する工程と、
前記接続用電極または配線パターンに対応する領域を除く領域を選択的に光硬化させダム部を形成する工程と、
前記接続用電極に、電極が当接するように、第２の基板を配置し、加圧および加熱を行い、前記第１および第２の基板を接続する工程とを含む基板間接続方法。
【請求項７】
請求項６に記載の基板間接続方法であって、
前記ダム部を形成する工程は、前記電極または配線パターンを形成するためのマスクパターンと同一のパターンを介して光照射を行う工程を含む基板間接続方法。
【請求項８】
請求項６に記載の基板間接続方法であって、
前記第１および第２の基板のうちの少なくとも一方が透光性基板であり、
前記ダム部を形成する工程は、前記透光性基板側から光照射を行うことにより、前記電極または配線パターンに対応した領域を除く領域に選択的に光照射を行う工程を含む基板間接続方法。
【請求項９】
請求項６乃至８のいずれかに記載の基板間接続方法であって、
前記導電性材料は、導電性粒子を含むことを特徴とする基板間接続方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の基板間接続方法であって、
前記光硬化性材料は、前記導電性粒子との親和性が、前記熱硬化性材料よりも小さいことを特徴とする基板間接続方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の基板間接続方法であって、
前記接続する工程は、加熱によって、前記導電性粒子を流動させ、前記熱硬化性材料を硬化させる工程を含む基板間接続方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異方性導電部材およびこれを用いた接続方法に係り、特に、基板間接続における短絡防止に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
個々に電気的接続を行うのが困難である、ＩＣなどの微細な電極端子を実装基板上に設けられた電極上に接続する際、異方性導電材料が、広く用いられている。このような異方性導電材料のうち熱および光併用硬化型の異方性導電材料（特許文献1）が注目されている。
【０００３】
これは図６（ａ）乃至（ｃ）に接着工程を示すように、まずＩＣチップ１０３の電極パッド１０４に対応する電極端子１０６をもつガラス基板１０５に導電性粒子１０１を含む熱および光硬化型絶縁性接着剤１０２を塗布し、これらを相対向して配置する（図６（ａ））。
続いて、荷重を加えてＩＣチップ１０３を圧下し、電極パッド１０４と電極端子１０６とを密着させると共に、横方向およびガラス基板１０５の裏面方向より紫外線１０７を照射し、ＩＣチップ１０３とガラス基板１０５とを接着固定する（図６（ｂ））。
【０００４】
この状態では、樹脂は完全硬化ではないが電極パッド１０４と電極端子１０６との接続は十分に可能となっており、光硬化完了後、電気的特性評価を行い、接続不良である場合は修復し、熱硬化により完全硬化させる（図６（ｃ））。
【０００５】
このようにして、圧着時に光により硬化する接続と熱により硬化する接続とを分離させ、位置精度よく接続できるようにしている。
しかしながらこの方法では、圧着時に光硬化を行う場合、接続電極により押しのけられた導電性粒子が既に隣接電極間にたまっているため、この状態で光硬化を行ってもこのたまった導電性粒子によって隣接電極との短絡を生じ易いという問題があった。
【０００６】
また、熱および光併用硬化型の異方性導電材料を用い、圧着に先立ち光硬化による樹脂塊を形成し、この後加圧および加熱することにより樹脂塊を流動させ、相対向する電極間にはこの樹脂塊よりも小さい導電性粒子のみが存在するようにして、接続する方法（特許文献２）も提案されている。
この方法でも異方性導電材料が隣接電極間領域に流出し易いため、導電性粒子の凝集による短絡が発生しやすいという問題があった。
【０００７】
【特許文献１】特開平４−１１７４７号公報
【特許文献２】特開２００３−４５２３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このように、従来の方法では、電極間領域に導電性粒子が凝集し、この導電性粒子により隣接電極間で短絡を生じるおそれがあった。
本発明は、前記実情に鑑みてなされたもので、短絡を防止し、異方性導電効果の高い実装を実現することを目的とする。
また製造工程の簡略化をはかることを目的とする。    
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そこで本発明の異方性導電部材は、光硬化性材料および熱硬化性材料と導電性材料とを含み、２枚の基板間の電気的接続を実現するための異方性導電部材であって、前記２枚の基板のうちの少なくとも一方に配され、前記基板上で光硬化性材料の硬化によるダム部を形成可能に構成される。
この構成により、隣接電極間に光硬化によるダム部が形成されているため、導電性材料が隣接電極間に流れ込むようなこともなく、短絡もなく、容易に接続可能である。
【００１０】
また本発明の異方性導電部材は、光硬化性材料が、前記導電性材料との親和性が、前記熱硬化性材料よりも小さくなるように構成される。
この構成により、あらかじめダム部を構成する光硬化性材料には導電性材料が混入しにくくなるため、より効率よく短絡を防止することができる。
【００１１】
また本発明の異方性導電部材は、前記導電性材料が導電性粒子を含むものを含む。
この構成により、導電性材料がダム部間で流動し易くなり、電極間に均一に分散し、信頼性の高い接続が可能となる。
【００１２】
また本発明の異方性導電部材は、ＵＶ硬化性の付加された熱硬化性アクリル樹脂を含む。
【００１３】
また本発明の異方性導電部材は、ＵＶ硬化性の付加された熱硬化性エポキシ樹脂を含む。
【００１４】
また本発明の方法は、少なくとも１つの接続用電極とこれに接続する配線パターンとを備えた第１の基板表面に、光硬化性材料および熱硬化性材料と導電性材料とを含む異方性導電材料を配する工程と、前記接続用電極または配線パターンに対応する領域を除く領域を選択的に光硬化させダム部を形成する工程と、前記接続用電極に、電極が当接するように、第２の基板を配置し、加圧および加熱を行い、前記第１および第２の基板を接続する工程とを含む。
この構成により、基板同士を圧着する前に、電気的短絡を防止したい部分にのみ光硬化によるダム部を形成しておくことにより、圧着時はダム部に沿った方向にのみ導電性材料が流動するため、短絡を防止することが出来かつ信頼性の高い接続が可能となる。望ましくは前記接続用電極または配線パターンに沿ったダム部を形成することにより、短絡防止がより確実となる。
【００１５】
また本発明の方法は、前記ダム部を形成する工程は、前記電極または配線パターンを形成するためのマスクパターンと同一のパターンを介して光照射を行う工程を含むものを含む。
この構成により、位置ずれなくより確実に、接続用電極または配線パターンに沿ったダム部を形成することができ、かつダム部の形成も容易である。
【００１６】
また本発明の方法は、前記第１および第２の基板のうちの少なくとも一方が透光性基板であり、前記ダム部を形成する工程は、前記透光性基板側から光照射を行うことにより、前記電極または配線パターンに対応した領域を除く領域に選択的に光照射を行う工程を含むものを含む。
この構成により、特別なマスク形成やマスク部材の装着なしに、光照射を行うのみで自己整合的に配線パターンに沿ったダム部を形成することができ、製造が容易でかつ信頼性の高いものとなる。
【００１７】
また本発明の方法は、前記導電性材料が、導電性粒子を含むものを含む。
この構成により、流動性が高められより確実な電気的接続が達成される。
【００１８】
また本発明の方法は、前記光硬化性材料が、前記導電性粒子との親和性が、前記熱硬化性材料よりも小さいものを含む。
この構成により、光硬化に際し、ダム部から導電性粒子は熱硬化性材料の方に移動するため、ダム部への導電性粒子の含有率がより少なくなり、電極間における導電性粒子の含有率がより高められる。
【００１９】
また本発明の方法は、前記接続する工程が、加熱によって、前記導電性粒子を流動させ、前記熱硬化性材料を硬化させる工程を含むものを含む。
この構成により、導電性材料がダム部間で流動し易くなり、電極間に均一に分散し、信頼性の高い接続が可能となる。
【００２０】
また、ここで用いる異方性導電部材を構成する異方性導電材料は、ベース樹脂として、Ｐｂフリーはんだリフロー条件にも耐える、耐熱性に優れたエポキシ樹脂を用い、温度が２００±５０℃、時間が１〜３０secの加熱条件で、熱圧接方式により接続と封止を可能とする熱硬化型の硬化系、例えば、重付加型の酸無水物系や触媒型のアニオン重合系（アミン、イミダゾールなど）の硬化樹脂を用い、これに導電性粒子を添加するのが望ましい。そしてこのベース樹脂にＵＶ硬化系樹脂として、触媒型のカチオン重合系の硬化樹脂を付加する。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、あらかじめ短絡を防止したい部分にダム部を形成しておき、このダム部で導電性材料の流動を制御しながら熱圧着するため、信頼性の高い実装を実現することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
（実施の形態１）
本実施の形態１の異方性導電部材としての異方性導電シートをその製造工程とともに図１に示す。
この異方性導電シート２は、図１（ａ）に示すように、光硬化性材料および熱硬化性材料と導電性粒子とを含むシート状体であって、相互接続しようとする２枚の基板のうちの少なくとも一方に配され、前記基板上で光硬化性材料の硬化によるダム部１ｈを形成可能に構成される。
【００２３】
まず図１（ａ）に示すように、基体Ｂの表面に光硬化性材料および熱硬化性材料と導電性材料とを含む異方性導電材料を塗布し異方性導電シート１を形成する。そして遮光部Ｍｓと開口部Ｍｏとで構成されたメタルマスクＭを介して紫外線ＵＶを照射する。
【００２４】
これにより図１（ｂ）に示すように、開口部Ｍｏに相当する領域は紫外線硬化によって形成されたダム部１ｈを構成し、他の領域はそのまま導電性粒子と熱硬化性材料とを含む異方性導電シートが得られる。
【００２５】
そしてこの異方性導電シート１を基体Ｂからはずし、図２（ａ）に示すように、電極又は配線パターン(以下電極パターン)１１を形成した第１の基板１０の表面に、電極パターン１１間にダム部１ｈがくるように装着する。このときダム部１ｈ以外の領域はＢステージ状態であり、加圧により、電極パターン１１に押しのけられるように配される。
【００２６】
この後、図２（ｂ）に示すように、電極パターン２１を形成した第２の基板２０を前記第１の基板１０に符合するように装着し加圧および加熱することにより、電気的接続および物理的接続が達成される。
【００２７】
この方法によれば、ダム部１ｈによって導電性粒子は流動を規制され、電極パターン１１および２１にそって配置されるため、短絡のおそれもなく信頼性の高い接続が可能となる。
【００２８】
（実施の形態２）
前記実施の形態ではダム部の形成された異方性導電シートを貼着するようにしたが、本実施の形態２では、電極パターン１１を形成した第１の基板１０の表面に熱硬化性樹脂と光硬化性樹脂と、導電性粒子とを含む異方性導電膜を形成し、基板上で紫外線照射してダム部を形成しても良い。その製造工程とともに図２および図３に示す。
まず、図３（ａ）に示すように、相互接続しようとする２枚の基板のうちの少なくとも一方である第１の基板１０の表面に光硬化性材料および熱硬化性材料と導電性粒子とを含む異方性導電膜２を、塗布形成し、遮光部Ｍｓと開口部Ｍｏとで構成されたメタルマスクＭを介して紫外線ＵＶを照射する。
【００２９】
これにより図３（ｂ）に示すように、開口部Ｍｏに相当する領域は紫外線硬化部で構成されたダム部２ｈを構成し、他の領域はそのまま導電性粒子と熱硬化性材料とを含む異方性導電膜２が得られる。
【００３０】
そして図４（ａ）に示すように、この異方性導電膜２の形成された電極パターン１１間にダム部２ｈを有する第１の基板１０の表面に、電極パターン２１を形成した第２の基板２０を前記第1の基板１０に符合するように装着し、ダム部２ｈが電極パターン２１の間にくるように装着する。このときダム部２ｈ以外の領域はＢステージ状態であり、加圧により、電極パターン１１および２１に押しのけられるように配される。
【００３１】
この後、図４（ｂ）に示すように、電極パターン２１を形成した第２の基板２０を前記第１の基板１０に符合するように位置調整を行い加圧および加熱することにより、電気的接続および物理的接続が達成される。
【００３２】
この方法によれば、ダム部２ｈによって導電性粒子は流動を規制され、電極パターン１１および２１にそって配置されるため、短絡のおそれもなく信頼性の高い接続が可能となる。
【００３３】
（実施の形態３）
前記実施の形態２では第１の基板上でメタルマスクを介して光照射を行うことによりダム部２ｈを形成したが、本実施の形態３では、電極パターン３１を形成した透光性の第１基板３０の表面に熱硬化性樹脂と光硬化性樹脂と、導電性粒子とを含む異方性導電膜を形成し、基板側から配線パターン３１をマスクとして紫外線照射してダム部３ｈを形成しても良い。その製造工程とともに図５に示す。
まず、図５（ａ）に示すように、相互接続しようとする２枚の基板のうちの少なくとも一方である第１の基板３０の表面に光硬化性材料および熱硬化性材料と導電性粒子とを含む異方性導電膜３を、塗布形成し、電極パターン２１を形成した第２の基板２０を前記第1の基板１０に符合するように装着する。そしてこの状態で、透光性基板３０の裏面側から紫外線ＵＶを照射する。
【００３４】
これにより、電極パターン３１のない領域に相当する領域は紫外線硬化部で構成されたダム部２ｈが構成される。そして、この異方性導電膜２の形成された電極パターン３１間にダム部３ｈを有する第１の基板３０の表面に、電極パターン２１を形成した第２の基板２０が前記第1の基板３０に符合し、ダム部３ｈが電極パターン２１、３１の間にくるように装着する。このときダム部３ｈ以外の領域はＢステージ状態であり、加圧により、電極パターン３１および２１に押しのけられるように配される。
【００３５】
この後、図５（ｂ）に示すように、電極パターン２１を形成した第２の基板２０を前記第１の基板３０に符合するように位置調整を行い加圧および加熱することにより、電気的接続および物理的接続が達成される。
【００３６】
この方法によれば、ダム部３ｈによって導電性粒子は流動を規制され、電極パターン３１および２１にそって配置されるため、短絡のおそれもなく信頼性の高い接続が可能となる。
【００３７】
この異方性導電材料は、重付加型の酸無水物系や触媒型のアニオン重合系（アミン、イミダゾール）などの硬化樹脂に、触媒型のカチオン重合系の硬化樹脂を付加してなるものである。ここで触媒としては、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、ガリウムランプなどの主波長で、１００〜１０００ｍＷ／ｃｍ２の照度を当て、照射量で、１０００〜３０００ｍＪ／ｃｍ２で硬化が成り立つ触媒量を添加するのが望ましい。また、ＵＶ硬化された領域であるダム部は、この樹脂層を加熱する際に、熱流動により、応力破壊しない膜厚・硬度にすることが望ましい。更に膜厚・硬度は、電極との接合に影響しないものである必要がある。具体的には、上記ＵＶ照射で硬化厚み５０±２５μｍ、硬度は、実装するＩＣのパシベーション膜を破壊しない硬度を上限に設計を行う。
【００３８】
また、ＩＣパシッベーションを破壊しない上限硬度で、樹脂層を熱圧着する際に膜が破れる場合は、熱圧着時にもＵＶ照射することで、破壊して出てきた樹脂をＵＶ硬化すれば、より確実に接合することができる。この場合、熱圧着温度はＵＶ硬化性触媒がガス化しない温度で行う必要がある。これにより、ＵＶ硬化した状態から、熱硬化による実装を行った場合、ＵＶ硬化した膜が導電性粒子および熱硬化性樹脂の流れ出しを防ぐため短絡を招くことなく信頼性の高い接続が可能となる。
【００３９】
ここで電極パターンは、スクリーン印刷法、圧延法、めっき法によって膜厚２０μｍ程度の銅パターンからなる配線パターンを形成し、この表面を熱圧着法に適したＮｉ、Ａｕめっき層で被覆するのが望ましい。この半田層は鉛フリー半田であることが望ましい。
なお、熱圧着処理については１５０℃３０秒、２５０℃１秒程度がのぞましい。
【００４０】
また、接続する基板としては、基板同士のみならずコネクタ、コンデンサ、抵抗などのチップ部品、半導体ベアチップ、半導体パッケージ、制御ＭＣＭなどでもよい。
【００４１】
また、ＵＶ硬化層からなるダム部の存在下で、熱圧着により電極パターン間の電気的接続と、機械的接合とを同時に行うようにしているため、生産性が高い。
また、ダム部の存在により、十分に加熱し樹脂の流動性を高めた上で加圧することができ、確実な接続が可能となり、接続の確実性を高めることができる。
【００４２】
この熱硬化性樹脂層としてはエポキシ、ウレタン変成エポキシ等が適用可能である。
【００４３】
なお、前記実施の形態では、導電性材料にＵＶ硬化および熱硬化性を付与したものを用いたが、非導電性ペースト（ＮＣＰ）、非導電性フィルム（ＮＣＦ）にＵＶ硬化および熱硬化性を付与したものを電気的接続部の周りで併用してもよい。これにより、導電性材料が拡がって隣接電極間で短絡するのを防止することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明の異方性導電部材を用いた基板間接続方法は、導電性材料と光硬化性材料と熱硬化性材料とを含む異方性導電材料に、光硬化によるダム部を形成した後熱硬化により接続するようにしているため、熱圧着により電気的接続と機械的接続とを同時に実現するようにしても、導電性材料の流れ出しを防止することができ、作業性が良好でかつ短絡を防止することができることから、カメラなど、光通信分野に限定されることなく、ＣＤ、ＤＶＤなどの読み取り素子、複写機の読み取り素子、医療機器あるいはドアホンなど、種々の機器への適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施の形態１における異方性導電シートの製造工程を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１の異方性導電シートを用いた電極間接続方法を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態２の異方性導電部材を用いた電極間接続方法を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態２の異方性導電部材を用いた電極間接続方法を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態３の異方性導電部材を用いた電極間接続方法を示す図である。
【図６】従来例の接続方法を示す図である。
【符号の説明】
【００４６】
１  異方性導電材料
１ｈ  ダム部
２  異方性導電材料
２ｈ  ダム部
１０  第１の基板
１１  電極パターン
２０  第２の基板
２１  電極パターン
３０  透光性の第１の基板
３１  電極パターン
ＵＶ  紫外線
Ｍ  メタルマスク
Ｍｏ  開口部
Ｍｓ  遮光部
【図１】
2005317350.tif 000003
【図２】
2005317350.tif 000004
【図３】
2005317350.tif 000005
【図４】
2005317350.tif 000006
【図５】
2005317350.tif 000007
【図６】
2005317350.tif 000008