(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１対象物の電気接続部分と第２対象物の電気接続部分を電気的に接続するための電気的接続材料であり、
前記第１対象物に配置するフィルム状の接着層であり、複数の導電粒子と前記導電粒子を含有する第１バインダと第１フィラーから構成される第１のフィルム状の接着層と、
前記第１のフィルム状の接着層の上に配置され、前記第１バインダより粘度の小さい第２バインダと第２フィラーから構成される第２のフィルム状の接着層と、から構成されていることを特徴とする電気的接続材料。
【請求項２】
請求項１記載の電気的接続材料において、
前記導電粒子はほぼ均一粒子径を有することを特徴とする電気的接続材料。
【請求項３】
請求項１記載の電気的接続材料において、
前記第２バインダと前記第２フィラーから構成される前記第２フィルム状の接着層の材質は、前記導電粒子を含有する前記第１のフィルム状の接着層の前記第１バインダの材質と同じ接着剤または類似している接着剤であることを特徴とする電気的接続材料。
【請求項４】
請求項１記載の電気的接続材料において、
前記第２フィルム状の接着層の粘度は、加熱プロセスの中で、前記第２のフィルム状の接着層の粘度が前記第１のフィルム状の接着層の粘度よりも極端に低くなることを特徴とする電気的接続材料。
【請求項５】
請求項１記載の電気的接続材料において、
前記導電粒子を含有する第１のフィルム状の接着層の厚みは前記導電粒子の径とほぼ同じ厚さから４倍までの厚さに設定されていることを特徴とする電気的接続材料。
【請求項６】
請求項３記載の電気的接続材料において、
前記第２バインダと前記第２フィラーから構成される前記第２のフィルム状の接着層の粘度を、前記導電粒子を含有する前記第１のフィルム状の接着層の粘度よりも小さく設定するため、前記第２フィラーの径は前記第１フィラーの径よりも大きく設定されていることを特徴とする電気的接続材料。
【請求項７】
請求項３記載の電気的接続材料において、
前記第２バインダと前記第２フィラーから構成される前記第２のフィルム状の接着層の粘度を、前記導電粒子を含有する前記第１のフィルム状の接着層の粘度よりも小さく設定するため、前記第２フィラーの含有量は、前記第１フィラーの含有量より少なく設定されていることを特徴とする電気的接続材料。
【請求項８】
請求項１記載の電気的接続材料において、
前記第１フィラーと前記第２フィラーとは、接着剤の吸水率を下げたり、樹脂率を下げる材質であることを特徴とする電気的接続材料。
【請求項９】
請求項１記載の電気的接続材料において、
前記第１対象物の電気接続部分は回路基板の配線パターンであり、前記第２対象物の電気接続部分は電子部品の突起電極であり、前記導電粒子含有する前記第１のフィルム状の接着層内の前記導電粒子は、前記回路基板の配線パターンと前記電子部品の突起電極とを電気的に接続することを特徴とする電気的接続材料。
【請求項１０】
請求項１記載の電気的接続材料において、
前記導電粒子を含有する前記第１バインダと前記第２のフィルム状の接着層の前記第２バインダは、同一あるいはほぼ同等の成分であることを特徴とする電気的接続材料。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、第１対象物の電気接続部分と、第２対象物の電気接続部分とを電気的に接続するための電気的接続材料に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一例として携帯型の情報端末、具体的には例えば携帯電話のような電子機器は、小型薄型化の要求に伴い、電子機器に用いる回路は高密度化や高精度化が進んでいる。
【０００３】
電子部品と微細電極との接続は、従来のはんだやゴムコネクタ等では対応が困難であることから、ファインピッチ化に優れた異方性でかつ導電性を有する接着剤や膜状物（以下、接続部材という）が多用されている。
【０００４】
この接続部材は、導電性粒子等の導電材料を所定量含有した接着剤からなるもので、この接続部材は電子部品の突起電極とプリント配線板の導電パターンとの間に設け、加圧、または加圧してかつ加熱することによって、両者の電極同士が電気的に接続されると共に、電極に隣接して形成されている電極同士には絶縁性を付与する。これにより、電子部品の突起電極とプリント配線板の導電パターンとが接着固定されるものである。
【０００５】
上記の接続部材をファインピッチに対応するための基本的な考え方としては、導電粒子の粒径は隣接する電極間の絶縁部分よりも小さくすることで、隣接電極間における絶縁性を確保し、併せて導電粒子の含有量をこの粒子同士が接触しない程度とし、かつ電極上に確実に存在させて接続部分における導電性を得ることである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような方法では、導電粒子径を小さくすると、導電粒子の表面積の著しい増加により、導電粒子が２次凝集を起こして互いに連結し、隣接電極間の絶縁性が保持できなくなる。
【０００７】
また、導電粒子の含有量を減少すると、接続すべき電極上の導電粒子の数が減少することから接触点数が不足し、接続電極間での導通が得られなくなる。このため、長期の電気的接続信頼性を保ちながら、接続部材をファインピッチに対応させることが困難であった。即ち、著しいファインピッチ化により、電極面積や隣接電極間（スペース）の微細化が進み、電極上の導電粒子が、接続時の加圧または加圧加熱により接着剤と共に隣接電極間に流出し、接続部材のファインピッチ化の妨げとなっている。
【０００８】
このような問題点を解決するため、従来、導電粒子の表面に絶縁のコーティングをして、接続部材中の導電粒子の数を増やした接続部材と、導電粒子を含んだ接着層と導電粒子を含んでいない層とからなる接続部材が提案されている。
【０００９】
これらの従来の接続部材は図１０と図１１に示している。
図１０に示すように、対象物がガラス基板２００であると、ガラス基板２００ではＩＣ（集積回路）２０１の実装領域での平坦性が、±０．数μｍであり、金めっきバンプのようにＩＣ２０１の突起電極２０２の高さバラツキ（±０．数μｍ）がほとんどなければ、ガラス基板２００の配線パターン２０３とＩＣ２０１の突起電極２０２が接続部材２０４に含有された導電粒子２０５を介して電気的に接続できる。
【００１０】
これは、ＩＣのような各部品に平坦性があるので、接続部材２０４の厚さをＩＣ２０１の突起電極２０２の高さ（通常１５〜２５μｍ程度、ちなみに、ガラスに配線されたＩＴＯ（インジウムと錫の酸化物）パターンは、数オングストロームである）を＋５μｍ程度にしておけば、ＩＣ２０１の下面に接続部材２０４が確実に充填されるため、必要以上に接続部材２０４の厚さを厚くする必要がなく、実装の初期の仮圧着（加圧）の段階で、ガラス基板２００上の配線パターン２０３とＩＣ２０１の突起電極２０２の間で導電粒子２０５を挟み込むことができる。
【００１１】
その後、本圧着（加圧加熱）時に接続部材２０４のバインダが流出しても挟み込まれた導電粒子２０５は流動せずに、接続部材の硬化時には、ガラス基板２００上の配線パターン２０３とＩＣ２０１の突起電極２０２は、確実に導電粒子２０５を介して電気的な接続を得ることができた。
【００１２】
図１０（Ａ）は、ガラス基板２００に、接続部材２０４（たとえば、異方性導電フィルム：ＡＣＦ）を貼り付けた状態である。異方性導電フィルムはガラス基板２００に、通常熱圧着（加圧加熱：加圧量は１００Ｎ／ｃｍ２ぐらい：加熱温度は７０〜１００℃ぐらい）を行い、貼り付ける。この状態で、ガラス基板２００の配線パターン２０３とＩＣ２０１の突起電極２０２との位置合わせを行う。
【００１３】
図１０（Ｂ）は、ガラス基板２００にＩＣ２０１を仮圧着している状態である。ＩＣ２０１の仮圧着は、加圧のみ、もしくは加圧加熱（加熱温度は７０〜１００℃ぐらい）を行う。
【００１４】
図１０（Ｃ）は、ガラス基板２００にＩＣ２０１を本圧着している状態である。ＩＣ２０１の本圧着は、加圧加熱で行い、この時の温度は、異方性導電フィルムのガラス転移温度以上であるため接続部材２０４のバインダの流動が起こる。このとき、ＩＣ２０１の突起電極２０２とガラス基板２００の配線パターン２０３の間に挟み込まれた導電粒子２０５は流動しないが、それ以外の導電粒子２０５は、外側に流動する。
【００１５】
図１０（Ｄ）は、異方性導電フィルムが硬化した状態である。本圧着で加圧加熱を行うと、流動化した後に樹脂が硬化する。この一連の工程が接続プロセスである。
【００１６】
しかしながら、図１１に示すように対象物がガラス基板ではなくプリント配線板３００であり、配線パターン３０３の高さバラツキ（±数μｍ）が生じてしまう場合や、ＩＣ２０１の突起電極２０２が金ワイヤーバンプである場合のように、高さバラツキ（±数μｍ）が生じてしまう場合には、接続部材２０４の厚さが、プリント配線板３００の配線パターン３０３の高さ（２０μｍ程度）＋ＩＣの突起電極の高さ（２０μｍ程度）の場合には、接続上の安全性を考えて接続部材２０４の厚さに対してさらに１０〜２０μｍ追加する必要がある。
【００１７】
この場合、実装の初期の仮圧着（加圧）の段階で、接続部材２０４の厚さが厚いために、プリント配線板３００の配線パターン３０３とＩＣ２０１の突起電極２０２の間で導電粒子２０５を挟み込むことができない。その後、本圧着（加圧加熱）時に接続部材２０４のバインダが流動した際に導電粒子２０５も同様に流動し、プリント配線板３００の配線パターン３０３とＩＣ２０１の突起電極２０２の間が、導電粒子２０５の大きさと一致したときに、その間に、流れてきた導電粒子２０５が挟み込まれる。ただし、全ての接続に導電粒子２０５が関与するのではなく、そのため、電気的に接続が得られなくなってしまう。もしくは、仕様の厳しい部品を入手する必要があるため、コストアップが生じてしまう。
【００１８】
図１１（Ａ）は、プリント配線板３００に、接続部材２０４（たとえば、異方性導電フィルム）を貼り付けた状態である。異方性導電フィルムはプリント配線板３００に、通常熱圧着（加圧加熱：加圧量は５０〜１００Ｎ／ｃｍ２ぐらい：加熱温度は５０〜１００℃ぐらい）を行い、貼り付ける。この状態で、プリント配線板３００の配線パターン３０３とＩＣ２０１の突起電極２０２の位置合わせを行う。
【００１９】
図１１（Ｂ）は、プリント配線板３００にＩＣ２０１を仮圧着している状態である。ＩＣ２０１の仮圧着は、加圧のみ、もしくは加圧加熱（加熱温度は７０〜１００℃ぐらい）を行う。
【００２０】
図１１（Ｃ）は、プリント配線板３００にＩＣ２０１を本圧着している状態である。ＩＣ２０１の本圧着は、加圧加熱で行い、この時の温度は、異方性導電フィルムのガラス転移温度以上であるためバインダの流動が起こる。このとき、ＩＣ２０１の突起電極２０２とプリント配線板３００の配線パターン３０３の間に挟み込まれた導電粒子２０５がないので、図１１（Ｃ）の矢印で示すように全ての導電粒子２０５は流動する。このため、プリント配線板３００の配線パターン３０３とＩＣ２０１の突起電極２０２の間が、導電粒子２０５の大きさと一致したときに、その間に、流れてきた導電粒子２０５が挟み込まれる。このため、すべての電極間に導電粒子２０５が存在するわけではない。
【００２１】
図１１（Ｄ）は、異方性導電フィルムが硬化した状態である。本圧着で加圧加熱を行うと、流動化した後に樹脂が硬化する。しかし、導電粒子２０５は突起電極２０２と配線パターン３０３の間に挟まれておらず、電気的接続がとれない。
【００２２】
従って例えば対象となるプリント配線板の多少の凹凸にかかわらず、またはＩＣの突起電極の多少の凹凸にかかわらず、導電粒子を介した電気的な接続が確実に得られれば、コストを抑えたプリント配線板でも実用上十分な信頼性を得るものと考えられる。
【００２３】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、対象物の多少の凹凸にもかかわらず、導電粒子を介した電気的な接続を確実に行うことができる電気的接続材料を提供することを目的とするものである。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、第１対象物の電気接続部分と第２対象物の電気接続部分を電気的に接続するための電気的接続材料であり、前記第１対象物に配置するフィルム状の接着層であり、複数の導電粒子と前記導電粒子を含有する第１バインダと第１フィラーから構成される第１のフィルム状の接着層と、前記第１のフィルム状の接着層の上に配置され、前記第１バインダより粘度の小さい第２バインダと第２フィラーから構成される第２のフィルム状の接着層と、から構成されていることを特徴とする電気的接続材料である。
【００２５】
請求項１の発明では、第１のフィルム状の接着層は、第１対象物に配置するフィルム状の接着層であり、複数の導電粒子と導電粒子を有する第１バインダと第１フィラーから構成されている。
第２のフィルム状の接着層は、第１のフィルム状の接着層の上に配置され、第２バインダと第２フィラーから構成されている。
この第２のフィルム状の接着層の第２バインダの粘度は、第１バインダより小さく設定されている。
【００２６】
これにより、第１対象物に対して第１のフィルム状の接着層を配置し、第２対象物が第２のフィルム状の接着層を加圧加熱することにより、第２のフィルム状の接着層だけが流動する。このため、第１対象物に多少の凹凸があっても第１対象物と第２対象物を密着することができる。従って、第１対象物の電気接続部分は、第２対象物の電気接続部分に対して第１のフィルム状の接着層の導電粒子を用いて、電気的に確実に接続することができる。
【００２７】
請求項２の発明は、請求項１に記載の電気的接続材料において、前記導電粒子はほぼ均一粒子径を有する。
請求項２の発明では、導電粒子がほぼ均一な粒子径を有しているので、第１対象物の電気接続部分と第２対象物の電気接続部分は確実に導電粒子を挟むような形で、浮き上がることもなく電気的に接続することができる。
【００２８】
請求項３の発明は、請求項１に記載の電気的接続材料において、前記第２バインダと前記第２フィラーから構成される前記第２のフィルム状の接着層の材質は、前記導電粒子を含有する前記第１のフィルム状の接着層の前記第１バインダの材質と同じ接着剤または類似している接着剤である。
【００２９】
請求項３の発明では、第２のフィルム状の接着層の材質は、第１のフィルム状の接着層のバインダの材質と同じ接着剤または類似している接着剤であるので、第１および第２のフィルム状の接着層のバインダは、加圧し加熱することにより反応して第１対象物と第２対象物を接着することができる。
仮に、第２のフィルム状の接着層の第２バインダの材質が、第１のフィルム状の接着層の第１バインダの材質と異なるものであると、両バインダが混ざりながら硬化した後、接続信頼性上問題を生じる可能性が懸念される。
【００３０】
請求項４の発明は、請求項１に記載の電気的接続材料において、前記第２のフィルム状の接着層の粘度は、加熱プロセスの中で、前記第２のフィルム状の接着層の粘度が前記第１のフィルム状の接着層の粘度よりも極端に低くなる。
【００３１】
請求項４の発明では、第２のフィルム状の接着層の粘度は、必ずしも室温で低いことが要求される訳ではなく、熱圧着プロセスの途中において、第１のフィルム状の接着層の粘度よりも極端に低くなることが必要である。逆に、室温で粘度が低すぎると、貼り付け作業がやりにくくなる。
【００３２】
請求項５の発明は、請求項１に記載の電気的接続材料において、前記導電粒子を含有する第１のフィルム状の接着層の厚みは、前記導電粒子の径とほぼ同じ厚さから４倍までの厚さに設定されている。
【００３３】
請求項５の発明では、導電粒子が導電粒子を含有する第１のフィルム状の接着層から突出してしまうようなことがなくなる。すなわち、第１のフィルム状の接着層の厚みは、導電粒子により確保できる厚みがあれば良く、第２のフィルム状の接着層は、第１対象物と第２対象物の間に空隙が存在しないような厚みで、確実に充填されなければならない。
【００３４】
請求項６の発明は、請求項３に記載の電気的接続材料において、前記第２バインダと前記第２フィラーから構成される前記第２のフィルム状の接着層の粘度を、前記導電粒子を含有する前記第１のフィルム状の接着層の粘度よりも小さく設定するため、前記第２フィラーの径は、前記第１フィラーの径よりも大きく設定されている。
【００３５】
請求項６の発明では、第２バインダの粘度が第１バインダの粘度より小さく設定されているので、第１対象物と第２対象物の間において、加熱加圧することで第２のフィルム状の接着層が優先して流れるので、導電粒子を有する第１のフィルム状の接着層が動くことなく、導電粒子は確実にその位置を保持できる。
【００３６】
第２のフィルム状の接着層に含有されている第２フィラーの径は、第１のフィルム状の接着層に含有されている第１フィラーの径よりも大きく設定されている。第２フィラーの径が第１フィラーの径よりも大きく設定されているので、径の大きい第２フィラーを有する第２のフィルム状の接着層の粘度は小さく、第１フィラーを有する第１のフィルム状の接着層の粘度は大きくすることができる。
【００３７】
請求項７の発明は、請求項３に記載の電気的接続材料において、前記第２バインダと前記第２フィラーから構成される前記第２のフィルム状の接着層の粘度を、前記導電粒子を含有する前記第１のフィルム状の接着層の粘度よりも小さく設定するため、前記第２フィラーの含有量は、前記第１フィラーの含有量よりも少なく設定されている。
【００３８】
請求項７の発明では、第２バインダの粘度が第１バインダの粘度よりも小さく設定されているので、第１対象物と第２対象物の間において、加熱加圧することで第２のフィルム状の接着層が優先して流れるので、導電粒子を有する第１のフィルム状の接着層が動くことなく、導電粒子は確実にその位置を保持できる。
【００３９】
第２のフィルム状の接着層に含有されている第２フィラーの含有量は、第１のフィルム状の接着層に含有されている第１フィラーの量よりも少なく設定されている。第２フィラーの含有量が第１フィラーの含有量よりも少なく設定されているので、含有量の少ない第２フィラーを有する第２のフィルム状の接着層の粘度は小さく、第１フィラーを有する第１のフィルム状の接着層の粘度は大きくすることができる。
【００４０】
請求項８の発明は、請求項１に記載の電気的接続材料において、前記第１フィラーと前記第２フィラーは、接着剤の吸水率を下げたり、線膨張率を下げる材質である。
請求項８では、第１フィラーと第２フィラーは、接着層の吸水率を下げたり、線膨張率を下げることができる材料を選択することにより、たとえば回路基板の配線パターンと電子部品の突起電極の電気的な接続信頼性を向上することができる。
【００４１】
接着層の吸水率を下げることにより、リフロー炉に伴う生産工程において接着層の吸湿によるパッケージクラックの発生を抑えることができる。
また、線膨張率を下げることにより冷熱ストレスによる第１対象物と第２対象物の線膨張率の差により生じた応力を接着層が緩和することができ、冷熱ストレスに対する接続信頼性を向上することができる。
【００４２】
請求項９の発明は、請求項１に記載の電気的接続材料において、前記第１対象物の電気接続部分は回路基板の配線パターンであり、前記第２対象物の電気接続部分は電子部品の突起電極であり、前記導電粒子を含有する前記第１のフィルム状の接着層内の前記導電粒子は、前記回路基板の配線パターンと前記電子部品の突起電極を電気的に接続する。
【００４３】
請求項１０の発明は、請求項１に記載の電気的接続材料において、前記導電粒子を含有する前記第１バインダと前記第２のフィルム状の接着層の前記第２バインダは、同一あるいはほぼ同等の成分である。
【００５４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
なお、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。
【００５５】
図１は、本発明の電気的接続材料１００の好ましい実施の形態により、電気的に接続されている電子装置１５０の一例を示している。この電子装置１５０は、プリント配線板４と、電子部品の一例としてＩＣ（集積回路）２を備えている。
【００５６】
プリント配線板４の一方の面４Ａには、所定のパターンの形状で配線パターン５が形成されている。この配線パターン５は、例えばアルミニウムや銅で作られた電気配線パターンである。
【００５７】
ＩＣ２は、たとえば一方の面２Ａに複数の突起電極３が設けられている。これらの突起電極３はバンプとも呼ばれており、突起電極３は、例えばプリント配線板４の配線パターン５に対応して突出して配置されている。
【００５８】
プリント配線板４は、第１対象物に相当し、プリント配線板４の配線パターン５は、回路基板の配線パターンに相当する。一方、ＩＣ２は、第２対象物に相当する電子部品である。電気的接続材料１００は、プリント配線板４の配線パターン５とＩＣ２の突起電極３を電気的に接続しかつプリント配線板４とＩＣ２を機械的に確実に接着する機能を有している。
【００５９】
次に、電気的接続材料１００について詳しく説明する。
電気的接続材料１００は、第１のフィルム状の接着層６と第２のフィルム状の接着層９を有している。図１に示すように、第１のフィルム状の接着層６は、第１バインダ８と導電粒子７と第１フィラーＦ１を含有する。第２のフィルム状の接着層９は、第２バインダ９Ａと第２フィラーＦ２から構成される。
【００６０】
導電粒子７を含有する第１のフィルム状の接着層６は、プリント配線板４の一方の面４Ａに配置されるフィルム状のものであり、第１のフィルム状の接着層６は配線パターン５を覆うようにプリント配線板４の一方の面４Ａに貼り付けられる。
【００６１】
第１のフィルム状の接着層６の導電粒子７と第１フィラーＦ１は、第１バインダ８の中にほぼ均一に分散するように多数もしくは複数含まれている。導電粒子７は、例えばプラスチック樹脂粒子（直径５μｍ）に、Ｎｉ（３００〜１０００・厚）をメッキし、その上に、Ａｕ（３００〜１０００・厚）をメッキする粒子や、Ｎｉの金属粉（５〜１０μｍ径）により作られた球状の粒子である。
【００６２】
第１フィラーＦ１については、導電粒子７よりも小さい径もしくは同径が望ましい。第１フィラーＦ１は、接着剤の吸水率を下げたり、線膨張率を下げることや、電気的絶縁性を有することができる材料を選択することにより、回路基板の配線パターンと電子部品の突起電極の電気的接続信頼性を向上することができる。つまり接着剤の吸水率を下げると、たとえばリフロー炉に伴う生産工程において接着層の吸湿によるパッケージクラックの発生を抑えることができる。
【００６３】
接着剤の線膨張率を下げると、冷熱ストレスによる第１対象物と第２対象物の線膨張率の差により生じた応力を接着層が緩和することができ、冷熱ストレスに対する接続信頼性を向上することができる。
【００６４】
そのために効果がある第１フィラーＦ１の材料は、たとえば、シリカなどが望ましい。
第１バインダ８は、複数もしくは多数の導電粒子７と第１フィラーＦ１を含有し、しかも移動しないように保持するためのものである。第１バインダ８は、電気的絶縁性を有する。たとえば熱硬化型のエポキシ樹脂により作られている。
【００６５】
第１バインダ８の厚みＤは、導電粒子７の直径ｄと同じ厚さから４倍程度までの厚さに設定するのが望ましい。これにより、導電粒子７は電気的絶縁層である第１バインダ８から外部に突出することなく第１バインダ８に完全に含有されて保持されている。
【００６６】
導電粒子７は、図１に示すように第１バインダ８の中に好ましくは均一に整列もしくは分散されている。第１フィラーＦ１も、第１バインダ８の中に均一に分散されている。
【００６７】
次に、図１の第２バインダ９Ａと第２フィラーＦ２から構成される第２のフィルム状の接着層９は、第１のフィルム状の接着層６の上に配置され、合わせることで２層構造体になっている。
【００６８】
第２のフィルム状の接着層９は、第２バインダ９Ａと第２フィラーＦ２を備えている。第２フィラーＦ２は、第２バインダ９Ａの中に均一に整列もしくは分散して多数もしくは複数含まれている。
【００６９】
第２のフィルム状の接着層９の第２バインダ９Ａは、第１バインダ８の材質と同成分の接着材質で電気的絶縁性を有するものを採用することができる。第２のフィルム状の接着層９の第１バインダ８は、たとえば熱硬化のエポキシ樹脂により作られている。第１バインダ８と、第２のフィルム状の接着層９の第２バインダ９Ａは、好ましくは加圧されかつ加熱される時に同じ反応を行う同一の反応性接着剤を採用することができる。
【００７０】
第２のフィルム状の接着層９の粘度は、好ましくは第１のフィルム状の接着層６の粘度よりも低く設定する。つまり第２のフィルム状の接着層９は、導電粒子７を含有する第１のフィルム状の接着層６に比べて流動性が高く、ＩＣ２がプリント配線板４の一方の面４Ａ側に、電気的接続材料１００を介して押し付けられた時に、第２のフィルム状の接着層９のみが、導電粒子７を含有する第１のフィルム状の接着層６とＩＣ２の一方の面２Ａの間で流動して充填できるようになっている。
【００７１】
上記のような電気的接続材料１００の粘性及び流動特性を得るために、第２のフィルム状の接着層９に含有された第２フィラーＦ２は、導電粒子７を含有する第１のフィルム状の接着層６に含有された第１フィラーＦ１よりも大きな径のものを用いる。
【００７２】
図８は、導電粒子７を含有している第１のフィルム状の接着層６の粘度データの例を示している。図９は、第２バインダ９Ａと第２フィラーＦ２から構成される第２のフィルム状の接着層９の粘度データの例を示している。
【００７３】
図８と図９を参照して、導電粒子を含有する第１のフィルム状の接着層６の粘度データと第２のフィルム状の接着層９の粘度データから明らかなように、導電粒子７を含有する第１のフィルム状の接着層６の粘度が、第２のフィルム状の接着層９の粘度よりもどの温度でも大きい。
【００７４】
図９の第２のフィルム状の接着層９の粘度データは、図８の第１のフィルム状の接着層６の温度データよりも全体に粘度が低い。このことから第２のフィルム状の接着層９は、第１のフィルム状の接着層６に比べて流動性が高いと言える。
【００７５】
また、この第１バインダ８、第２バインダ９Ａの材料として例えばビスフェノール型エポキシ樹脂、変成エポキシ樹脂、アミン系硬化剤とフェノキシ樹脂等を用いることができるが、他の例として第２バインダ９Ａは低分子のビスフェノール型エポキシ樹脂を用い、第１バインダ８は高分子のビスフェノール型エポキシ樹脂を用いることで粘度に差をもたせることができる。
【００７６】
次に、図２〜図６を参照しながら、電気的接続材料１００を用いてＩＣ２をプリント配線板４に対して電気的に接続する接続方法の好ましい実施の形態について説明する。
図２〜図５は、電気的接続材料１００を用いて電気的に接続する方法を順次示しており、図６は、その電気的接続方法を示すフロー図である。
【００７７】
図６の接着層配置ステップＳ１では、図１及び図２に示すように導電粒子７を含有する第１のフィルム状の接着層６がプリント配線板４の一方の面４Ａに貼り付けられる。この場合に、第１のフィルム状の接着層６は配線パターン５を覆うようにして貼り付けられる。導電粒子７が第１バインダ８の中に完全に含有して保持されている。これは第１バインダ８の厚みが導電粒子７の径と同じか４倍程度有しているからである。
【００７８】
第１のフィルム状の接着層６の上に第２のフィルム状の接着層９が這いされ、第１のフィルム状の接着層６と第２のフィルム状の接着層９の２層構造状態になっている。
図６の位置合わせステップＳ２では、図２と図１のように、ＩＣ２がプリント配線板４に対して位置決めされる。すなわち、ＩＣ２の突起電極３が配線パターン５に対応する位置に位置決めされる。
【００７９】
図６の接続ステップＳ３は、第１加圧加熱ステップＳ４と第２加圧加熱ステップＳ５を有している。
第１加圧加熱ステップＳ４では、図３に示すようにＩＣ２が導電粒子７を含有する第１のフィルム状の接着層６の上に載せられることにより、第２のフィルム状の接着層９が流れて広がっていき、導電粒子７を含有する第１のフィルム状の接着層６はその形を保持する。
【００８０】
従って、第２のフィルム状の接着層９は、図３のようにＩＣ２の一方の面２Ａと第１のフィルム状の接着層６の間に満たされる。これは、第２のフィルム状の接着層９の粘度が第１のフィルム状の接着層６に比べて低粘度であることから、第２のフィルム状の接着層９のみが周囲に広がってゆき、第２のフィルム状の接着層９がＩＣ２の一方の面２Ａと第１のフィルム状の接着層６の間に満たされるからである。図３の状態では、第２のフィルム状の接着層９は仮に硬化させておくだけである。
【００８１】
この時にかける温度は、第２バインダ９Ａと第２フィラーＦ２からなる第２のフィルム状の接着層９の粘度が最も低くなる温度かその付近の温度範囲である。たとえば図９に示すように第２のフィルム状の接着層９の粘度が最も低くなる温度は８０℃で、８０℃を中心とする付近の温度範囲±２０℃では、電気的接続信頼性が良いので、６０〜１００℃の間の温度範囲で加熱して加圧する。加熱時の温度、たとえば８０℃で加熱時間はたとえば５秒位である。
【００８２】
そのときの圧力はプリント配線板４の配線パターン５とＩＣ２の突起電極３の間に介在する導電粒子７を第２加圧加熱ステップＳ５の後にたとえば２μｍ以上変形させるぐらいかそれ以下の圧力、たとえばプリント配線板４の配線パターン５と導電粒子７を介して接続するＩＣ２の突起電極３の面の面積に対して、１０ｋｇｆ／ｍｍ２（１００Ｐａ）を与えて加熱しながら加圧することになる。
【００８３】
次に、図６の第２加圧加熱ステップＳ５では、図４に示すように、圧力はプリント配線板４の配線パターン５とＩＣ２の突起電極３の間に介在する導電粒子７を第２加圧加熱ステップＳ５の後にたとえば２μｍ以上変形させることができるぐらいに与えられるとともに、第１バインダ８と第２のフィルム状の接着層９はより高い温度で加熱される。
この時の温度は、第１バインダ８と第２のフィルム状の接着層９の反応開始温度よりも高い温度、たとえば１８０℃〜２３０℃で２０秒〜３０秒で加熱を行う。
【００８４】
これにより、たとえば、そのときの圧力はプリント配線板４の配線パターン５と導電粒子７を介して接続するＩＣ２の突起電極３の面の面積に対して、１０〜１５ｋｇｆ／ｍｍ２（１５０Ｐａ）ぐらいの圧力をかける。これによって第１のフィルム状の接着層６の第１バインダ８と第２のフィルム状の接着層９の第２バインダ９Ａは、好ましくは同一もしくは同様の成分であることから、ほぼ同時に硬化させることができる。
【００８５】
この結果、図５に示すように各突起電極３は、配線パターン５に対して導電粒子７を含有する第１のフィルム状の接着層６の導電粒子７を用いて電気的に確実に接続することができる。
【００８６】
このように、ＩＣ２をプリント配線板４側に加圧しながら加熱する際に、導電粒子７を含有する第１のフィルム状の接着層６は流動せずに、第２のフィルム状の接着層９のみが外側へ流動することにより、ＩＣ２とプリント配線板４に多少の凹凸があったとしてもＩＣ２とプリント配線板４の電気的な絶縁性を十分に確保することができる。
【００８７】
第１のフィルム状の接着層６ではなく、第２のフィルム状の接着層９のみが流動することにより、ＩＣ２とプリント配線板４に多少の凹凸があったとしても、ＩＣ２とプリント配線板４の間に空孔（空気の領域）が全てバインダとフィラーで充填されるので信頼性が向上する。
【００８８】
しかも加圧及び加熱することにより、第２のフィルム状の接着層９及び第１バインダ８が硬化することにより、接着性を有するこれら第２のフィルム状の接着層９と第１のフィルム状の接着層６がＩＣ２をプリント配線板４側に確実に接着して固定することができる。
【００８９】
図３の第１加圧加熱ステップＳ４において、突起電極３と配線パターン５の間には、導電粒子７が挟まれるように位置されている。そして図４において、第１加圧加熱ステップＳ４と同等もしくは、さらに強く加圧が行われると、突起電極３と配線パターン５の間に位置している導電粒子７のみが突起電極３と配線パターン５の間に挟まれて電気的に接続され、それ以外の導電粒子７はその周囲にやや移動する。
【００９０】
ここで、第２のフィルム状の接着層９に含有される第２フィラーＦ２の径は、たとえば平均１．８μｍで最大が８μｍであり、第１加圧加熱ステップＳ４で流動する。そして、第１のフィルム状の接着層６に含有されている導電粒子７の径がたとえば５μｍであり、第１フィラーＦ１の径は平均１．２μｍで最大５μｍ以下である。
【００９１】
第２加圧加熱ステップＳ５の後、突起電極３と配線パターン５の間に位置している導電粒子７のみが突起電極３と配線パターン５の間に挟まれる。
ＩＣ２とプリント配線板４に多少の凹凸があったとしても、ＩＣ２とプリント配線板４の電極間には、導電粒子７が介在するので、おのおのの電極の凹凸を吸収し、接続信頼性を十分に確保して電気的に確実に接続することができる。
【００９２】
上述の本発明の好ましい実施の形態において、導電粒子を含有するフィルム状の接着層の厚みは、導電粒子の径とほぼ同じ厚さから４倍程度までの厚さに設定することで、導電粒子７は第１バインダ８からは露出して脱落せず、ＩＣ２の突起電極３とプリント配線板４に形成された配線パターン５の間に導電粒子７がより確実に挟み込まれる。
【００９３】
上述の本発明の好ましい実施の形態において、導電粒子７を含有する第１のフィルム状の接着層６の粘度を高くし、第２バインダと第２フィラーから構成される第２のフィルム状の接着層９の粘度を低くすることで、加熱加圧時に、第２バインダと第２フィラーから構成される第２のフィルム状の接着層９が流動しやすくなるため、ＩＣの突起電極３とプリント配線板４に形成された配線パターン５の間に導電粒子７が確実に挟み込まれる。
【００９４】
第２のフィルム状の接着層９の粘度を、導電粒子７を含有する第１のフィルム状の接着層６の粘度よりも小さくするためには、第２のフィルム状の接着層９に含有する第２フィラーＦ２の径を、導電粒子７を含有する第１のフィルム状の接着層６に含有する第１フィラーＦ１の径よりも大きくすることにより、第１と第２のフィルム状の接着層の各バインダの成分が同じでも、第１のフィルム状の接着層の粘度と第２のフィルム状の接着層の粘度に差をもたせることができる。
【００９５】
また、接着層に含有されているフィラーは、接着剤の吸水率を下げたり、線膨張率を下げることができる材料を選択することにより、回路基板の配線パターンと電子部品の突起電極の電気的接続信頼性を向上することができる。そのために効果がある材料は、たとえば、シリカ、アルミナをはじめとするセラミックスなどが有効である。
【００９６】
上述の本発明の好ましい実施の形態において、導電粒子７を含有する第１のフィルム状の接着層６の第１バインダ８の成分と、第２のフィルム状の接着層９の第２バインダ９Ａの成分は、同等もしくは、ほぼ同等の成分からなることにより、加熱時の流動の際に、第１バインダ８と、第２バインダ９Ａと第２フィラーＦ２から構成される第２のフィルム状の接着層９が混合しても接続信頼性に悪影響が及ばない。
【００９７】
上述の本発明の好ましい実施の形態において、導電粒子７を含有する第１のフィルム状の接着層６の粘度が、第２のフィルム状の接着層９の粘度よりも大きければ、導電粒子７を含有する第１のフィルム状の接着層６の粘度と第２のフィルム状の接着層９の粘度が最も低くなる温度とその温度の付近の範囲（±２０℃）で、導電粒子７を含有する第１のフィルム状の接着層６は、フィルム形状を維持でき、ＩＣ２の突起電極３とプリント配線板４に形成された配線パターン５の間に導電粒子７が確実に挟み込まれる。
【００９８】
上述のように本発明によれば、プリント配線板４に形成された配線パターン５の多少の凹凸にかかわらず、導電粒子７を介した電気的な接続ができる電気接続部材及び電気接続方法を実現できる。
【００９９】
粘度の高いフィルム状の接続樹脂である導電粒子７を含有する第１のフィルム状の接着層６と、粘度の低い接続樹脂である第２のフィルム状の接着層９を用いることにより、ベアチップのような電子部品の突起電極と対象物の導電パターンの間において、導電粒子７を介在させて電気的導通が確実に得られる。
【０１００】
導電粒子径とほぼ同じ厚さから４倍程度までの厚さに設定された第１のフィルム状の接着層６と、その接着層上に配置された上記接着層のバインダの成分と同一の反応性接着剤から成る第２のフィルム状の接着層９と、対象物の配線パターンとＩＣの突起電極が相対するように位置合わせ行い、加圧後、加熱加圧により、電気的な接続を確実に行う。
【０１０１】
また、第１加圧加熱ステップは、第１のフィルム状の接着層６の粘度と第２のフィルム状の接着層９の粘度が最も低くなる温度とその付近の温度範囲（±２０℃）で行った後、第２加圧加熱ステップでは第１のフィルム状の接着層６の第１バインダ８と第２のフィルム状の接着層９の第２バインダ９Ａの反応開始温度以上に加熱することで、両接着層は効率良く硬化できる。
【０１０２】
この結果最初の加圧時に、第１のフィルム状の接着層６の第１バインダ８の成分と同一の反応性接着剤から成る第２バインダ９Ａを有する第２のフィルム状の接着層９だけが流動し、ＩＣの突起電極と対象物の配線パターンが、第１のフィルム状の接着層６の導電粒子７を介して電気的に接続される。
【０１０３】
本発明の実施の形態においては、導電性を有する第１のフィルム状の接着層６は、導電粒子７の径とほぼ同じ厚さから４倍程度までの厚さに設定している。
【０１０４】
この結果ファインピッチで電気的に接続する際に、電気的な接続に寄与する導電粒子のみ存在することで、その接着層に存在する導電粒子の数を増やすことができる。また、従来の接着部材よりトータルの導電粒子の数を減少できるため、隣接電極での絶縁性がより確保しやすくなった。
【０１０５】
これにより、導電粒子が導電粒子を含有するフィルム状の接着層から突出してしまうようなことがなくなる。
【０１０６】
本発明の実施の形態では、好ましくは導電粒子はほぼ均一粒子径を有し、バインダとフィラーから構成されるフィルム状の接着剤の材質は、導電粒子を含有するフィルム状の接着剤のバインダ材質と同じ接着剤または類似している接着剤である。
【０１０７】
これにより、２層フィルム状の接着層のバインダは、加圧し加熱することにより反応して第１対象物と第２対象物を接着できる。そして導電粒子がほぼ均一な粒子径を有しているので、第１対象物の電気接続部分と第２対象物の電気接続部分は確実に導電粒子を挟むような形で、浮き上がることもなく電気的に接続できる。
【０１０８】
仮に、第２のフィルム状の接着層の第２バインダの材質が、第１のフィルム状の接着層の第１バインダの材質と異なるものであると、両バインダが混ざりながら硬化した後、接続信頼性上問題を生じる可能性が懸念される。
【０１０９】
第２のフィルム状の接着層の粘度は、好ましくは加熱プロセスの中で、第２のフィルム状の接着層の粘度が第１のフィルム状の接着層の粘度よりも極端に低くなる。
【０１１０】
第２のフィルム状の接着層の粘度は、必ずしも室温で低いことが要求される訳ではなく、熱圧着プロセスの途中において、第１のフィルム状の接着層の粘度よりも極端に低くなることが必要である。逆に、室温で粘度が低すぎると、貼り付け作業がやりにくくなる。
【０１１１】
第１のフィルム状の接着層の厚みは、導電粒子により確保できる厚みがあれば良く、第２のフィルム状の接着層は、第１対象物と第２対象物の間に空隙が存在しないような厚みで、確実に充填されなければならない。
【０１１２】
第２バインダの粘度が第１バインダの粘度よりも小さく設定されているので、第１対象物と第２対象物の間において、加熱加圧することで第２のフィルム状の接着層が優先して流れるので、導電粒子を有する第１のフィルム状の接着層が動くことなく、導電粒子は確実にその位置を保持できる。
【０１１３】
第２のフィルム状の接着層に含有されている第２フィラーの含有量は、第１のフィルム状の接着層に含有されている第１フィラーの量よりも少なく設定されている。第２フィラーの含有量が第１フィラーの含有量よりも少なく設定されているので、含有量の少ない第２フィラーを有する第２のフィルム状の接着層の粘度は小さく、第１フィラーを有する第１のフィルム状の接着層の粘度は大きくすることができる。
【０１１４】
図７は、本発明の電気的接続材料を用いて電気的接続した場合において、時間の経過に対する不良率の測定の結果、すなわち電気的接続材料を用いることによる電気的な接続信頼性の強化の例を示している。
【０１１５】
図７において、図１のプリント配線板４をベークしない場合には、プリント配線板４に含まれている水分が第１のフィルム状の接着層と第２のフィルム状の接着層側に入ってしまうので、接着層に水分が入ると硬化物性を悪化させる可能性が有るだけでなく、対象物との接着力が大幅に低下し、その結果、リフロー耐熱性や温度サイクル寿命が極端に悪くなる。図１のプリント配線板４はたとえば２１０℃でベーキングするのが望ましい。
【０１１６】
図７における直線Ｌ１は、図１のプリント配線板４とＩＣ２をたとえば８０℃で仮圧着し、そして２１０℃で本圧着した例を示している。
図７の直線Ｌ２は、プリント配線板４とＩＣ２をたとえば１３０℃で仮圧着し、２１０℃で本圧着した例を示している。
【０１１７】
直線Ｌ３は、２１０℃でコンスタントヒートした時の結果である。
直線Ｌ１と直線Ｌ２は、直線Ｌ３を挟んで反対側にあり、直線Ｌ１は、直線Ｌ２に比べて電気的な接続信頼性が長時間保つことができる。すなわち直線Ｌ１は、電気的な接続信頼性が高いが、直線Ｌ２では電気的な接続信頼性は低下してしまう。これは、１３０℃の粘度は第１のフィルム状の接着層と第２のフィルム状の接着層の粘度に差が生じないこと（図８と図９参照）から、確実に導電粒子を接続することができないことを意味する。また、中途半端な接着剤の硬化が進んでしまい、その後の本圧着（２１０℃）で、理想的な硬化状態で硬化することが出来ず、結果的に接続信頼性が、コンスタントヒートした結果データである直線Ｌ３よりも、直線Ｌ２は悪くなってしまう。
【０１１８】
ところで本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。
上述した実施の形態では、第１対象物が配線パターン５を有するプリント配線板４であり、第２対象物が突起電極３を有するＩＣ２であるが、それぞれ別のものを採用することができる。たとえば第１対象物としては、プリント配線板４に代えて、配線パターン５を有するガラス基板のような他の種類のものを採用することもできる。また第２対象物としては、ＩＣ２に代えて、別の形態の電子部品を採用することもできる。
【０１１９】
また突起電極３の形はメッキバンプのようなものを採用することができる。導電粒子７の形状は球状に限らず他の形式のものも採用できる。
本発明は上述実施例に限らず本発明の要旨を逸脱することなくその他種々の構成が採り得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の電気的接続材料を有する電子装置の一例を示す図である。
【図２】  図１の電気的接続材料を用いて、ＩＣがプリント配線板に対して接続される前の状態を示す図である。
【図３】  ＩＣが電気的接続材料を介してプリント配線板に対して加圧される様子を示す図である。
【図４】  ＩＣがプリント配線板に対して電気的接続材料を介して圧着された後の状態を示す図である。
【図５】  ＩＣがプリント配線板に対して完全に電気的に接続された状態を示す図である。
【図６】  本発明の電気的接続方法の例を示すフロー図である。
【図７】  電気的接続材料を仕様する場合の電気的な信頼性の測定例を示す図である。
【図８】  第１のフィルム状の接着層の粘度データの例を示す図である。
【図９】  第２のフィルム状の接着層の粘度データの例を示す図である。
【図１０】  従来の電気的接続例を示す図である。
【図１１】  従来における電気的接続例の他の例を示す図である。
【符号の説明】
２‥‥ＩＣ（第２対象物）
４‥‥プリント配線板（第１対象物）
５‥‥配線パターン
６‥‥第１のフィルム状の接着層
７‥‥導電粒子
８‥‥第１バインダ
９‥‥第２のフィルム状の接着層
９Ａ‥‥第２バインダ
１００‥‥電気接続材料
Ｆ１‥‥第１フィラー
Ｆ２‥‥第２フィラー
【図１】
0004411819.tif 000002
【図２】
0004411819.tif 000003
【図３】
0004411819.tif 000004
【図４】
0004411819.tif 000005
【図５】
0004411819.tif 000006
【図６】
0004411819.tif 000007
【図７】
0004411819.tif 000008
【図８】
0004411819.tif 000009
【図９】
0004411819.tif 000010
【図１０Ａ】
0004411819.tif 000011
【図１０Ｂ】
0004411819.tif 000012
【図１０Ｃ】
0004411819.tif 000013
【図１０Ｄ】
0004411819.tif 000014
【図１１Ａ】
0004411819.tif 000015
【図１１Ｂ】
0004411819.tif 000016
【図１１Ｃ】
0004411819.tif 000017
【図１１Ｄ】
0004411819.tif 000018
0004411819.tif 000019