(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対向する回路電極を有する基板間に回路接続用接着剤のみを介在させ、加圧または加熱により相対向する回路電極を有する基板の電極間を前記回路接続用接着剤に含まれる導電性粒子によって電気的に接続する回路接続体の作製方法であって、
前記回路接続用接着剤は、前記導電性粒子と、エポキシ樹脂と、フィルム形成材と、硬化剤とを含有し、且つ、前記回路接続用接着剤の厚みＴ（μｍ）、前記導電性粒子の平均粒子径Ｒ（μｍ）、及び電気的に接続される相対向する前記回路電極の電極高さの総和Ｈ（μｍ）の関係が次ぎの式（１）、（２）及び（３）を満たし、
前記フィルム形成材が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、及びアクリルゴムからなる群より選ばれる１以上の高分子成分を含む、回路接続体の作製方法。
１．５≦Ｔ／Ｒ≦２．５  （１）
１≦Ｒ≦５          （２）
０．２≧Ｈ／Ｒ          （３）
【請求項２】
前記回路接続用接着剤がフィルム状である請求項１に記載の回路接続体の作製方法。
【請求項３】
前記導電性粒子の表面が絶縁性物質でコートされている請求項１または請求項２に記載の回路接続体の作製方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回路接続用接着剤を用いて回路接続体を作製する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、液晶ディスプレイとＴＣＰ（テープキャリアパッケージ）又はＦＰＣ（フレキシブル印刷配線板）とＴＣＰとの接続、ＦＰＣとプリント配線板との接続には接着剤中に導電性粒子を分散させた異方導電性接着剤が使用されている。また、最近では、半導体シリコンチップを基板に実装する場合でも、従来のワイヤーボンドではなく、半導体シリコンチップをフェイスダウンで基板に直接実装するいわゆるフリップチップ実装が行われており、ここでも異方導電性接着剤が適用されている（特開昭５９−１２０４３６号、特開昭６０−１９１２２８号、特開平１−２５１７８７号、特開平７−９０２３７号公報）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年、電子機器の小型化、薄型化にともない、回路の高密度化が進んでおり、電極の間隔や電極幅が非常に狭くなっている。また、回路自体の薄膜化も進んでいる。そのため、従来の異方導電性接着剤をそのまま用いると導電性粒子不足による接続不具合が発生したり、導電性粒子不足を補うため導電性粒子を多く配合すると接続不具合が解決するが、隣接する電極間で短絡してしまうなどの問題があった。本発明は、前記の接続不具合が発生せず、また、隣接する電極間での短絡が発生しない回路の高密度化に対応して良好な接続が可能な回路接続用接着剤を用いた回路接続体の作製方法を提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
（ｉ）本発明は、相対向する回路電極を有する基板間に回路接続用接着剤のみを介在させ、加圧または加熱により相対向する回路電極を有する基板の電極間を回路接続用接着剤に含まれる導電性粒子によって電気的に接続する回路接続体の作製方法であって、回路接続用接着剤は、導電性粒子と、エポキシ樹脂と、フィルム形成材と、硬化剤とを含有し、且つ、回路接続用接着剤の厚みＴ（μｍ）、導電性粒子の平均粒子径Ｒ（μｍ）、及び電気的に接続される相対向する回路電極の電極高さの総和Ｈ（μｍ）の関係が次ぎの式（１）、（２）及び（３）を満たし、フィルム形成材が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、及びアクリルゴムからなる群より選ばれる１以上の高分子成分を含む、回路接続体の作製方法である。
１．５≦Ｔ／Ｒ≦２．５  （１）
１≦Ｒ≦５              （２）
０．２≧Ｈ／Ｒ （３）
また、（ｉｉ）本発明は回路接続用接着剤がフィルム状である上記（ｉ）に記載の回路接続体の作製方法である。また、（ｉｉｉ）本発明は導電性粒子の表面が絶縁性物質でコートされている上記（ｉ）または上記（ｉｉ）に記載の回路接続体の作製方法である。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明による接続方法を用いた場合、導電性粒子不足による接続不具合や隣接する電極間での短絡などの電気的特性不足の問題を一気に解決することができ、回路接続用接着剤の性能を飛躍的に向上させることができる。
【０００６】
本発明に使用される回路接続用接着剤としては、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−スチレン共重合体などの熱可塑性樹脂や、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、フェノール樹脂などの熱硬化性樹脂が使用されるが、耐熱性や信頼性の点で熱硬化性樹脂を使用することが好ましい。
【０００７】
本発明に用いられる回路接続用接着剤は熱硬化性の接着剤が好適に適用される。熱硬化性成分としては、エポキシ樹脂、（メタ）アクリル樹脂、マレイミド樹脂等が拳げられる。また、本発明の回路接続用接着剤には、フィルム形成性、接着性、硬化時の応力緩和性を付与するため、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、アクリルゴム等高分子成分を使用することもできる。これら高分子成分は、分子量が１００００〜１０００００００のものが好ましく、カルボキシル基、水酸基、エポキシ基等の官能基を有する場合接着性が向上するため好ましい。これら樹脂は、ラジカル重合性の官能基、エポキシ基等の重合性官能基で変成されていても良く、この場合耐熱性が向上するため好ましい。また、１２０〜１４０℃、１５秒程度の加熱で硬化する接着剤、光照射により硬化する接着剤の場合、熱的ダメージを軽減できるので好ましい。
また、回路接続用接着剤は液状でも適用可能であるが、フィルム状の場合、作業性等において好適である。
【０００８】
本発明で用いる回路接続用接着剤に含有される導電性粒子としては、Ａｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｕ、はんだ等の金属粒子やカーボン、またはガラス、セラミック、プラスチックの非導電性粒子にＡｕ、Ａｇ、白金等の貴金属類を被覆した粒子が使用される。金属粒子の場合には表面の酸化を抑えるため、貴金属類で被覆したものが好ましい。上記導電性粒子のなかで、プラスチックを核体としてＡｕ、Ａｇ等で被覆した粒子や熱溶融金属粒子は、接続時の加熱加圧によって変形し、回路電極の高さバラツキを吸収し、接触面積が増加し信頼性が向上するので好ましい。特に、プラスチック核体を用いＡｕ、Ａｇ等で被覆した粒子の場合、回路電極間の短絡が少なく好ましい。貴金属類の被覆層の厚さは、１００Å以上、好ましくは３００Å以上であれば、良好な接続が得られる。また、更には上記導電性粒子を、絶縁性物質でコートしたものは隣接する電極間での短絡の発生が抑制されるので好ましい。コートする厚さは、回路電極間を接続し、また、隣接する電極間の短絡防止からサブミクロン以下の表面処理程度の薄いものが好ましい。導電性粒子は、接着剤成分１００体積に対して、０．１〜３０体積％、より好ましくは０．１〜１０体積％の範囲で用途により適宜配合される。
【０００９】
本発明の回路接続用接着剤には、適宜充填剤、軟化剤、促進剤、老化防止剤、着色剤、難燃剤、カップリング剤を添加しても良い。
【００１０】
本発明で用いる基板としては、電気的接続を必要とする電極が形成されているものであれば特に制限はないが、液晶ディスプレイに用いられているＩＴＯ等で電極が形成されているガラスまたはプラスチック基板、プリント配線板、フレキシブル配線板、セラミック配線板、半導体シリコンチップ、ＴＣＰ、２層ＦＰＣなどが有り、必要に応じて組み合わせて使用される。このとき電気的接続を必要とする相対向する回路電極の電極高さの総和Ｈ、用いる回路接続用接着剤に含有される導電性粒子の平均粒子径Ｒ、回路接続用接着剤の厚みＴの関係は次ぎの式（１）、（２）を満足する必要がある。
１．５≦Ｔ／Ｒ≦２．５  （１）
１≦Ｒ≦５          （２）
本発明では、隣接する電極間での短絡が発生せず、しかも回路の高密度化に対応して良好な接続を得るため、回路接続用接着剤に含有される導電性粒子の平均粒子径Ｒが１〜５μｍと小径の粒子を用いる。そして、電気的に接続される相対向する回路電極の電極高さの総和Ｈと回路接続用接着剤に含有される導電性粒子の平均粒子径Ｒが次ぎの式（３）を満たす。
０．２≧Ｈ／Ｒ          （３）
導電性粒子の平均粒子径Ｒが１μｍ未満では、導電性粒子の製造が困難であったり、導電性粒子の凝集により隣接する電極間での短絡が発生しやすくなる。また、導電性粒子の平均粒子径Ｒが５μｍ以上では、回路の高密度化による電極幅の大きさと同じ程度か大きくなり電極間での短絡が発生しやすくなる。平均粒子径は、回路電極の均一な接続を確保するため単分散に近いほど好ましく、平均粒子径から１μｍの範囲内、さらには０．５μｍの範囲内にあることがより好ましい。式（２）から式（１）の回路接続用接着剤の厚みＴは、１．５〜１２．５μｍの範囲である。回路接続用接着剤の厚みＴが０．２５μｍ未満では、製造が困難であったり、接続時に接着剤が不足しやすくなり、接続の信頼性に劣るようになる。また、２０μｍを超えると接着剤の大部分を流動させなければならず、この際に導電性粒子の流動による電極間での短絡が発生しやすくなる。回路電極の電極高さの総和Ｈが、５μｍを超えると微細な回路幅を有する回路電極を形成できず、また電極の高さが高くなるので、接着剤の大部分を流動させなければならず、この際に導電性粒子の流動による電極間での短絡が発生しやすくなる。これらのため、回路電極の電極高さの総和Ｈは、電極間を充分に埋めることができ、接着剤をできるだけ流動させない厚みであれば好ましい。
【００１１】
回路接続用接着剤の作製方法としては、公知の一般的方法による作製が適用できるが、接着剤のみからなるフィルムを作製したのち、これに均一分散された導電性粒子層を転写して形成した場合、接着剤の厚み制御等が行ないやすく好適である。
【００１２】
回路電極を有する基板の電極間を電気的に接続する場合の条件として特に制限はないが、接続温度９０〜２５０℃、接続時間１秒〜１分、接続圧力は１〜５ＭＰａの範囲であり、使用する用途、接着剤、基板によって適宜選択され、必要に応じて、後硬化を行っても良い。また、接続時は加熱、または加圧、加熱と加圧により行われるが、必要に応じて熱以外のエネルギーたとえば光、超音波、電磁波等を使用しても良い。
【００１３】
【実施例】
以下、本発明を実施例を用いて具体的に説明するが、本発明はこの実施例に制限されるものではない。
（接着剤の作製）
以下に示す配合でそれぞれ配合し、簡易塗工機（テスター産業株式会社製）を用いて、厚み５０μｍの片面を表面処理したＰＥＴ（ポリエチレンテレフテレート）フィルムに塗布し、７０℃、５分間の熱風乾燥により回路接続用接着剤フィルムを作製した。
【００１４】
（実施例１）
（回路接続用接着剤の作製）
熱硬化成分としてビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（エピコ‐ト８２８、油化シェルエポキシ株式会社製商品名）を用いた。フィルム形成材としてアクリルゴム（重量平均分子量約８０万、Ｔｇ；−２２℃、エポキシ基含有）とフェノキシ樹脂（ＰＫＨＣ；ユニオンカーバイド社製商品名、重量平均分子量４５０００）を用いた。硬化剤として、マイクロカプセル型硬化剤（ＨＸ３９４１ＨＰ、旭化成エポキシ株式会社製商品名）を用いた。導電性粒子として、ポリスチレンを核とする粒子の表面に、厚み０．２μｍのニッケル層を設け、このニッケル層の外側に、厚み０．０４μｍの金層を設けた平均粒子径（Ｒ）４μｍの導電性粒子を作製し、ポリビニルアルコールで表面を０．０１μｍコートした。
固形分としてアクリルゴム３０ｇ、フェノキシ樹脂１０ｇ、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂１０ｇ、マイクロカプセル型硬化剤５０ｇ、シランカップリング剤（ＳＨ６０４０、東レ・ダウシリコーン株式会社製商品名）１ｇとなるように配合し、さらに導電性粒子を３体積％配合分散させ、回路接続用接着剤の厚み（Ｔ）が６μｍの回路接続材料を得た。
【００１５】
（実施例２）
実施例１と同様にして導電性粒子を１体積％配合分散させ、接着剤層の厚みが６μｍの回路接続材料を得た。
【００１６】
（実施例３）
実施例１と同様にして作製した平均粒子径２μｍの導電性粒子を２体積％配合分散させ、実施例１と同様にして、接着剤層の厚みが５μｍの回路接続材料を得た。
【００１７】
（比較例１）
実施例１と同様にして、接着剤の厚みが２５μｍの回路接続材料を得た。
(比較例２)
実施例１と同様であるが平均粒子径６μｍの導電性粒子を用い接着剤の厚みが１０μｍの回路接続材料を得た。
(比較例３)
実施例１と同様にして、接着剤の厚みが１５μｍの回路接続材料を得た。
(比較例４)
実施例１と同様であるが平均粒子径６μｍの導電性粒子を用い接着剤の厚みが１５μｍの回路接続材料を得た。
(比較例５)
実施例１と同様であるが平均粒子径６μｍの導電性粒子を用い接着剤の厚みが２２μｍの回路接続材料を得た。
(比較例６)
実施例１と同様にして接着剤の厚みが２２μｍの回路接続材料を得た。
【００１８】
（接続体の作製）
上記の実施例１〜３、比較例１、２、５の回路接続材料（回路接続用接着剤）を、１．５ｍｍ幅にスリットし、電極として厚み０．２μｍのＩＴＯが全面に形成されたガラス基板上に、８０℃、５秒、１ＭＰａの条件で、仮接続した。その後、ＰＥＴ基材を剥離し、ＩＴＯの電極とＩＴＯパターンが形成されたガラス基板（ピッチ５００μｍ、ＩＴＯの厚み０．２μｍ）の電極の位置合わせを行い、１８０℃、１５秒、３ＭＰａの条件で本接続した。
また、比較例３、４、６の回路接続材料（回路接続用接着剤）を、１．５ｍｍ幅にスリットし、電極として厚み０．２μｍのＩＴＯが全面に形成されたガラス基板上に、８０℃、５秒、１ＭＰａの条件で、仮接続した。その後、ＰＥＴ基材を剥離し、ＩＴＯの電極と２層ＦＰＣ（ピッチ５００μｍ、回路はエッチングにより作製、電極高さはそれぞれ１２μｍ（比較例３，４）、６μｍ(比較例６)、２層は銅箔と基材フィルムの積層に接着剤を使用しない回路となる銅箔とポリイミドフィルムの２層構成）の電極の位置合わせを行い、１８０℃、１５秒、３ＭＰａで本接続した。
【００１９】
（特性評価方法）
接続抵抗：株式会社アドバンテスト製マルチメータＴＲ６８４８を用いて、隣接回路間の抵抗を１ｍＡの定電流で測定した。
接着強度：ＪＩＳ  Ｚ‐０２３７に準拠し、９０度ピールで測定した。
絶縁性：実施例１〜３、比較例１、２、５は、上記の回路接続材料を、１．５ｍｍ幅にスリットし、電極としてＩＴＯ（０．２μｍ）が形成されたガラス基板上に、８０℃、５秒、１ＭＰａの条件で仮接続した。その後、ＰＥＴ基材を剥離し、ＩＴＯの電極とピッチ５０μｍ、１００ライン、電極高さ０．２μｍの電極を形成したＩＴＯの電極の位置合わせを行い、１８０℃、１５秒、３ＭＰａで本接続した。この接続体３０個を作製し絶縁性評価を短絡した数で評価を行なった。比較例３、４、６は、ＩＴＯ（０．２μｍ）とピッチ５０μｍ、１００ライン、電極高さ１２μｍ（比較例３、４）、６μｍ（比較例６）の電極を形成した２層ＦＰＣの電極の位置合わせを行い、１８０℃、１５秒、３ＭＰａで本接続した。この接続体３０個を作製し絶縁性評価を短絡した数で評価を行なった。
信頼性評価：上記接続抵抗に関して、８０℃、９５％ＲＨの条件で高温高湿試験を行い、２４０時間後取り出してその値を測定した。
それらの測定結果を表１，２に示した。
【００２０】
【表１】
0005143329.tif 000002
【表２】
0005143329.tif 000003
【００２１】
実施例１〜３は、いずれも接続抵抗、接着力、絶縁性ともに良好な結果であり、良好な接続性を示した。これに対して、Ｔ／Ｒが４を超えた比較例１、６においては、絶縁性に劣った。また、導電性粒子径が５μｍを超えた比較例２、４、５は、接着力や絶縁性に劣った。
【００２２】
【発明の効果】
本発明による接続方法を用いると、導電性粒子不足による接続不具合や隣接する電極間での短絡などの電気的特性不足の問題を一気に解決することができ、回路接続用接着剤の性能を飛躍的に向上させることができる。