(57)【要約】【課題】  端子間の接続抵抗のばらつきを抑えることができる異方導電性フィルム、さらには、異方導電性フィルムを使用した電子・電機機器を提供すること。【解決手段】絶縁性接着剤フィルムと、この絶縁性接着剤フィルムに固定された導電性粒子とを有する異方導電性フィルムであって、前記導電性粒子は、前記絶縁性接着剤フィルムのフィルム面を平面視した場合に、複数列にわたり規則的に配列され、前記絶縁性接着剤フィルムのフィルム面を平面視して撮影した拡大写真をフーリエ変換で画像解析した場合に、前記各列に二次以上の高次の規則性を示し、かつ前記導電粒子の配列間隔が１０μｍ〜３００μｍであることを特徴とする異方導電性フィルム、及びそれを利用して製造される電子・電機機器。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性接着剤フィルムと、この絶縁性接着剤フィルムに固定された導電性粒子とを有する異方導電性フィルムであって、前記導電性粒子は、前記絶縁性接着剤フィルムのフィルム面を平面視した場合に、複数列にわたり規則的に配列されることを特徴とし、前記絶縁性接着剤フィルムのフィルム面を平面視して撮影した拡大写真をフーリエ変換で画像解析した場合に、前記各列に二次以上の高次の規則性を示し、かつ前記導電粒子の配列間隔が１０μｍ〜３００μｍであることを特徴とする異方導電性フィルム。
【請求項２】
請求項１記載の異方導電性フィルムにより電気的に接続された電子・電機部品を有することを特徴とする電子・電機機器。
【請求項３】
請求項２に記載の電子・電機機器において、前記電子・電機部品が、半導体装置、プリント回路基板、液晶ディスプレイ（LCD）パネル、プラズマディスプレイパネル（PDP）、エレクトロルミネッセンス（EL）パネル、フィールドエミッションディスプレイ（FED）パネル、テープキャリアパッケージであることを特徴とする電子・電機機器。
【請求項４】
請求項２または３に記載の電子・電機機器において、当該電子・電機機器は、画像表示モジュール、コンピュータ、テレビ、計測機器、通信機器のいずれかであることを特徴とする電子・電機機器。
【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および電子・電機機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）とテープキャリアパッケージ（ＴＣＰ）との接続、ＴＣＰと印刷回路基板（ＰＣＢ）との接続等の微細な回路接続の必要性が増大してきている。その接続方法には、絶縁性接着剤フィルムに導電性粒子を分散させた異方導電性フィルムを使用する方法が用いられている。
【０００３】
この方法は、接続したい端子間に異方導電性フィルムを挟み加熱加圧することにより、面方向の隣接端子間では電気的絶縁性を保ちつつ、上下端子間では電気的に導通させるものである。
より詳細に説明すると、上下に対向する端子により、異方導電性フィルムを挟むことで、導電性粒子が上下端子間に挟まれることとなり、電気的な接続が形成される。
一方で、面方向に隣接する端子間では、導電性粒子同士が接触していないため、電気的絶縁性が確保されている。
【０００４】
異方導電性フィルムにおける導電性粒子の配置パターンとしては、例えば、導電性粒子の密集領域を、隙間無くならべた正三角形の頂部に形成する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３‐２０８９３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１の技術は以下の点で改善の余地を有している。
特許文献１において導電粒子を配列させる手法としては、必要部に貫通孔を有するメタルマスクを粘着性のある接着剤と平面的に接触させ、メタルマスクの上から導電性粒子をふりかけ余分な導電性粒子を取り除き、メタルマスクを除去して接続部材を作製する、とされている。あるいは、液晶スペーサ散布装置によりメタルマスクの上から導電性粒子を散布したりシルクスクリーン印刷法により作製が可能である、ともしている。しかし何れの方式においても、本発明者による追試実験では、導電粒子が所定の場所に配列されないという歯抜け問題や、その逆に導電粒子が所定の場所に配置されはするものの複数の粒子が凝集することにより一箇所に多数の導電粒子が集合してしまう問題などが生じやすく、精密に配列することを実現することは困難である。すなわち理論上は導電粒子を配列せしめることで異方導電性フィルムの性能向上、特に端子間の接続抵抗のばらつき低減が望めるはずであるが、現実の導電粒子配列技術はまだ不十分であり、その結果として配列を意図しながらも想定された配列になしえないために性能良好な異方導電性フィルムを作成することが困難であった。さらに追記すると、導電粒子の配列を評価する技術が不十分であるため、配列制御の良否を判定できず、そのことも上記問題の解決を遅らせる要因となっていたと判断される。
【０００７】
本発明の目的は、端子間の接続抵抗のばらつきを抑えることができる異方導電性フィルム、さらには、異方導電性フィルムを使用した電子・電機機器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、導電粒子の配列を特徴とする異方導電性フィルムの性能向上のため、導電粒子の配列の良否を判定する方法を検討した。鋭意検討の結果、導電粒子配列の写真を画像解析によりフーリエ変換して解析することで配列の良否を好適に判定でき、導電粒子配列に規則性のある結果として好適な導電粒子配列の異方導電性フィルムを得られることが判明した。
【０００９】
本発明は、
（１）絶縁性接着剤フィルムと、この絶縁性接着剤フィルムに固定された導電性粒子とを有する異方導電性フィルムであって、前記導電性粒子は、前記絶縁性接着剤フィルムのフィルム面を平面視した場合に、複数列にわたり規則的に配列されることを特徴とし、前記絶縁性接着剤フィルムのフィルム面を平面視して撮影した拡大写真をフーリエ変換で画像解析した場合に、前記各列に二次以上の高次の規則性を示し、かつ前記導電粒子の配列間隔が１０μｍ〜３００μｍであることを特徴とする異方導電性フィルム、（２）（１）記載の異方導電性フィルムにより電気的に接続された電子・電機部品を有することを特徴とする電子・電機機器、  
（３）（２）に記載の電子・電機機器において、前記電子・電機部品が、半導体装置、プリント回路基板、液晶ディスプレイ（LCD）パネル、プラズマディスプレイパネル（PDP）、エレクトロルミネッセンス（EL）パネル、フィールドエミッションディスプレイ（FED）パネル、テープキャリアパッケージであることを特徴とする電子・電機機器、
（４）（２）または（３）に記載の電子・電機機器において、当該電子・電機機器は、画像表示モジュール、コンピュータ、テレビ、計測機器、通信機器のいずれかであることを特徴とする電子・電機機器、
である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、端子間の接続抵抗のばらつきを抑えることができる異方導電性フィル
ムおよび電子・電機機器が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明者における異方導電性フィルムの評価方法を以下に記述する。
まず異方導電性フィルムのフィルム面を光学顕微鏡により拡大した写真を撮影する。異方導電性フィルムは、各種の機器に接合される前の状態の方が観察しやすいので望ましい。ただし必要に応じて各種機器に接合された後の異方導電性フィルムを機器から取り外す、もしくは機器の一部が透明なものであれば機器に接合されたままで光学顕微鏡観察を行っても問題は無い。なお本顕微鏡写真は、異方導電性フィルムの断面ではなく、フィルム面を平面視した像である必要がある。
【００１２】
得られた写真は、デジタルカメラの場合はそのまま画像データで利用するが、通常の銀塩フィルムによる写真であるならばスキャナで読み取るなどしてあらかじめデジタルデータ化しておく必要がある。画像の形式に関しては、後に説明する画像解析ソフトウエアで処理できる形式ならば、特に指定は無い。
【００１３】
得られた異方導電性フィルムの導電粒子配列の画像データを、画像解析ソフトウエアを利用してフーリエ変換処理を行い、フーリエ変換像を得る。なお導電粒子の規則配列性を評価するためにフーリエ変換を利用する理由は、フーリエ変換は波形解析等で利用されており各種事象の規則性を検出するために極めて有用なツールであるためである。従来の導電粒子配列異方性導電フィルム関連の特許においては、得られた導電粒子の規則配列性を数値化し判定する評価方法は明示されておらず、それゆえ規則配列と称していても実際には導電粒子の規則性を定量的に判断する手法が無かったためその性能を定量的に判断するすべが無かったが、今回の手法を利用すると容易に粒子の配列性を数値化でき、性能の良否を容易に判断できるようになるために有用である。画像解析ソフトウエアに関しては特に指定は無く、画像をフーリエ変換してフーリエ変換像を表示できるものなら特に指定は無い。フーリエ変換像の観測において重要な点は、一次ピークのみならず、二次以上の高次の規則性を示すピークが観測されることを確認することと、そのピークの示す導電粒子の配列間隔が通常の異方導電性フィルムで要求される幅であるところの１０〜３００μｍの間隔であることを確認する必要がある点である。二次以上の高次の規則性を示すピークが観測されない場合、その異方導電性フィルムにおいては導電粒子がフィルム平面内においては配列不十分であると判断される。特に一次ピークも発現しない場合は、導電粒子はランダムに配列であると判断され、本特許の範囲からはずれる。また配列幅が１０μｍ未満の場合はランダム配列の時と比較して配線間の接続抵抗のばらつきを低減することが困難であり、また３００μｍを超えた場合は配線接続部における導通不十分になる可能性がある。
【００１４】
本発明の一例として解析例を示す。導電粒子を規則配列した異方導電性フィルムは、今回は特願２００５−８６３４３号の明細書中に示される方法で配列せしめた。光学顕微鏡画像はビットマップ形式で保管し画像解析に利用した。フーリエ変換に使用した画像解析ソフトウエアはＳｃｉｏｎ  Ｉｍａｇｅ（Ｓｃｉｏｎ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製）を用いた。解析例を図１に示す。図１は、導電粒子の面方向光学顕微鏡写真とそのフーリエ変換処理像である。  無配列のときは二次どころか一次のピークすら観測できないことに対し、比較的良好に配列された場合は二次以上の高次のピークが観測されており、その導電粒子間隔は縦方向も横方向もともに２９μｍであることが分かっている。なお以上の解析は一例であり、導電粒子の配列方法、画像データの形式、画像解析ソフトウエアの種類等に関していっさい制限するものではない。要するにフーリエ変換処理により波形解析することにより、導電粒子の規則配列性が確認できる異方導電性フィルムならば、従来のフィルムと比較して接続信頼性は大幅に改善されることが判明しており、本特許の対象内となるということである。
【００１５】
また、本発明では、フィルムの厚み方向に関しては配列等の制限はいっさい無いが、より好ましくは複数の前記導電性粒子のうち、少なくとも一部の導電性粒子が前記絶縁性接着剤フィルム表面から露出していることが好ましい。少なくとも一部の導電性粒子を絶縁性接着剤フィルム表面から露出させることで、上下の端子を接続する際に、導電性粒子と端子との間に摩擦が生じる。そのため、上下の端子を接続する際に、面方向に隣接する端子間のスペースに、導電性粒子が流れにくくなる。このように、面方向に隣接する端子間のスペースに流れる導電性粒子の数を減らすことで、面方向に隣接する端子の短絡を防止することができるからである。
【００１６】
本発明にて使用される導電粒子は、導電性を有するものであれば特に制限するものではない。ニッケル、鉄、コバルト、コバルトフェライト、アルミニウムホイスラー合金、マグネタイト、イットリウム鉄ガーネット等の強磁性体金属や、これらと銅、アルミニウム、錫、鉛、クロム、銀、金など各種金属との金属合金、あるいは、金属合金、金属酸化物、カーボン、グラファイトなどの導電性物質を、比較的柔軟な高分子核材として例えばエポキシ樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、スチレン樹脂、スチレンブタジエン共重合体等のポリマー中から１種単独あるいは２種以上組み合わせたものの表面にコーティングして製造されたものが好適に使用される。
【００１７】
導電性粒子の粒子径や配合量は、接続したい回路のピッチやパターン、回路端子の厚みや材質等によって適切なものを選ぶことができる。
【００１８】
導電性粒子の粒子径は、特に制限はするものではないが、平均粒子径が２μｍ〜５０μｍであることが好ましい。２μｍ未満の場合では、微細な回路接続で高い接続信頼性を得るために導電性粒子数を多く配合することは可能であるが、凝集しやすい問題があり、５０μｍを超える場合には金属被覆を施すことが困難になる傾向にあるためである。
【００１９】
本発明で使用される絶縁性接着剤は特に限定されず、例えば、接着性シート等に用いられる熱可塑性材料や、熱や光により硬化性を示す材料等が挙げられる。なかでも、接続後硬化させることにより耐熱性や耐湿性に優れることから、硬化性材料が好ましい。特にエポキシ系接着剤として用いられる材料は短時間で硬化し、接着性に優れる等の点から好適に用いられる。硬化性樹脂を使用する場合には、異方導電フィルムとして使用する際に、溶融流動する必要があるため、導電粒子を固定化させている状態は半硬化状態が好ましい。
【００２０】
塗布する絶縁性接着剤の厚みは、加熱加圧の本圧着時に導電性粒子以外の端子間を満たすに十分な量に相当していればよく、必然的に導電粒子の直径よりも大きな厚みとなる。例えば、ＬＣＤパネルとＴＣＰやＦＰＣとの接続においては、１０μｍ〜２０μｍ程度の厚みが好ましく、半導体チップと回路基板の接続においては２０〜４００μｍ程度の厚みが好ましい。
【００２１】
本発明においては、以上の特徴を有するところの異方導電性フィルムを使用して製造された電子・電機部品として、半導体装置、プリント回路基板、液晶ディスプレイ（LCD）パネル、プラズマディスプレイパネル（PDP）、エレクトロルミネッセンス（EL）パネル、フィールドエミッションディスプレイ（FED）パネル、テープキャリアパッケージが例示できる。
さらには、当該電子・電機機器は、画像表示モジュール、コンピュータ、テレビ、計測
機器、通信機器のいずれかであることが好ましい。
【実施例】
【００２２】
以下に実施例を示し、本発明の特徴をより具体的に説明する。ただし本発明の範囲は、本実施例に限定されない。
なお、実施例における任波形発生装置には「マルチファンクションシンセサイザ１９４６」（エヌエフ回路ブロック社製）、磁気記録装置には「ビデオカセットレコーダーＨＶ-Ｓ５５０」（三菱電機社製）、磁性媒体には「ビデオテープHG１２０」（TDK製）、導電粒子には「ミクロパールＡＵ５μｍ」（積水化学工業製）を用いた。また、本発明における異方導電性フィルムの評価は以下のように行った。
【００２３】
（１）粒子配列状態の観察
磁性媒体上に配置させた粒子の状態を蛍光顕微鏡（オリンパス光学工業株式会社）を用いて観察し、顕微鏡写真を得た。
【００２４】
（２）画像解析
Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標）上で動くＳｃｉｏｎ  Ｉｍａｇｅ（Ｓｃｉｏｎ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製）を用いて画像解析を行った。１２８×１２８ピクセルの画像をフーリエ変換することで画像解析を行った。二次以上の高次のピークが存在するかどうかの判定と、そのピークの示す配列間隔を計測した。
【００２５】
（３）導電性
異方導電性フィルムを、シート抵抗値３０Ωの酸化インジウム／錫酸化物導電皮膜を全面に形成した厚さ１．１ｍｍのＩＴＯガラス上に置き、８０℃、０．５ＭＰａ、３秒の条件で仮圧着した後、表面のＰＥＴフィルムを剥がし、さらにＴＣＰを上から１８０℃、３ＭＰａ、１５秒の条件で本圧着した。ＴＣＰは、ポリイミド基材と銅箔から成り、回路加工後表面にＳｎメッキしたものである。端子の幅（異方導電性フィルムの長手方向に沿った寸法）は、２０μｍであり、端子の長さ（異方導電性フィルムの短辺に沿った寸法）は、１０００μｍである。また、ここで端子の数は２０本であった。接続したサンプルを使用して、ＴＣＰ上の隣接端子の接続抵抗値を測定した。全端子を計測し平均値を示した。
【００２６】
（４）端子間の接続抵抗
上記の（３）で作成したサンプルを利用し、本来なら導通の無いはずの端子間の抵抗値を計測した。導通が無いはずの端子の組み合わせにおいて、隣接する端子同士の組み合わせを選択して測定し、その平均値を示した。
【００２７】
＜実施例１＞
任意波形発生装置から周波数２００ｋHz、デューティ１．０％、振幅２０Vの方形波を発生させ、磁気記録装置のビデオヘッドに直接入力した。この電気信号をビデオヘッドで磁気信号に変換してビデオテープに入力した。磁気記録装置のテープとビデオヘッドの相対速度が５．８ｍ／秒なので、上記の任意波形発生装置で発生させた方形波の1サイクルは２９μｍとなり、そのうち磁気記録領域は０．２９μｍとなる。
超音波洗浄器を用いて、０．１０wt%の導電粒子ミクロパールＡＵ５μｍ（積水化学工業製）をエタノール内に３分間分散し、上記の条件で磁気記録したビデオテープを３分間浸漬させた。引き上げ後、エタノール揮発時の粒子の移動による凝集を防ぐために、ビデオテープの下に磁石を置いた状態で常温乾燥した。
次に上記のように特定の領域に規則的に配置した導電粒子が移動しないよう基材上に転写・固定化する。離型処理を施したポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム基材の上に乾燥後の厚さが１０μｍ〜１５μｍになるように絶縁性接着材を塗布し、温度６５℃で１０分間乾燥し、ビデオテープ上に捕捉した導電粒子を上から圧力を加えることで基材上に転写・固定し、異方導電性フィルムを得た。
【００２８】
＜比較例１＞
スリーワンモーターを用いて、絶縁性接着剤と導電粒子ミクロパールＡＵ５μｍ（積水化学工業製）を２０分間混合し、離型処理を施したポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム基材の上に乾燥後の厚さが１０μｍ〜１５μｍになるように絶縁性接着材を塗布し、温度６５℃で１０分間乾燥し、異方導電性フィルムを得た。
【００２９】
実施例及び比較例の異方導電性フィルムの評価結果を表１に示す。
【００３０】
【表１】
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【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】導電粒子の配列性と、フーリエ変換画像の相関についての説明図
【図１】
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