(57)【要約】【課題】離型性を有し、耐押圧性および熱伝導性の両立が容易な熱伝導性複合シートを提供する。【解決手段】グラファイト層１と、このグラファイト層１の少なくとも一方の主面上に設けられたフッ素樹脂層２とを含み、グラファイト層１の厚さが８０μｍ以上４００μｍ以下の範囲にあり、フッ素樹脂層２の厚さが２μｍを超えて３０μｍ以下の範囲にある熱伝導性複合シート１０とする。この熱伝導性複合シートは、損傷なくロール状に巻き上げた巻回体とすることも容易である。この熱伝導性複合シートは、電子部品アッセンブリーの製造に好適に使用できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
グラファイト層とフッ素樹脂層とを含み、前記フッ素樹脂層の一方の主面が露出し、前記グラファイト層の厚さが８０μｍ以上４００μｍ以下の範囲にあり、前記フッ素樹脂層の厚さが２μｍを超えて３０μｍ以下の範囲にある、熱伝導性複合シート。
【請求項２】
前記グラファイト層の一方の主面が露出した、請求項１に記載の熱伝導性複合シート。
【請求項３】
前記グラファイト層の厚さが１００μｍ以上１５０μｍ以下の範囲にあり、前記フッ素樹脂層の厚さが２μｍを超えて１０μｍ以下の範囲にある、請求項１に記載の熱伝導性複合シート。
【請求項４】
前記グラファイト層の厚さが１００μｍ以上１５０μｍ以下の範囲にあり、前記フッ素樹脂層の厚さが２０μｍ以上３０μｍ以下の範囲にある、請求項１に記載の熱伝導性複合シート。
【請求項５】
前記グラファイト層の厚さが２５０μｍ以上３５０μｍ以下の範囲にあり、前記フッ素樹脂層の厚さが２μｍを超えて１０μｍ以下の範囲にある、請求項１に記載の熱伝導性複合シート。
【請求項６】
前記フッ素樹脂層が、実質的に、ポリテトラフルオロエチレンからなる、請求項１に記載の熱伝導性複合シート。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の熱伝導性複合シートが、ロール状に巻かれた巻回体。
【請求項８】
異方性導電フィルムを介して電子部品Ａ上に配置された電子部品Ｂと、加熱ヘッドとの間に、熱伝導性複合シートを、露出した前記フッ素樹脂層の前記主面を電子部品Ｂに向けて配置した状態で、前記加熱ヘッドで、前記電子部品Ｂを、前記電子部品Ａに向けて押圧することにより、前記電子部品ＡおよびＢを接合するとともに、前記電子部品ＡおよびＢの電極間を導通させる工程を有する、電子部品アッセンブリーの製造方法であって、
前記熱伝導性複合シートが、請求項１〜６のいずれか１項に記載の熱伝導性複合シートである、電子部品アッセンブリーの製造方法。
【請求項９】
前記熱伝導性複合シートを、１０回以上の前記押圧に使用する、請求項８に記載の電子部品アッセンブリーの製造方法。
【請求項１０】
前記熱伝導性複合シートを、３０回以上の前記押圧に使用する、請求項８に記載の電子部品アッセンブリーの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品の圧着接合作業などに用いられる熱伝導性複合シートに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子部品の基板実装や配線接続などを自動化、高速化するため、テープオートメティドボンディング（Tape Automated Bonding:ＴＡＢ）法を用いた圧着接合に関する技術の開発が盛んである。ＴＡＢ法で用いられるボンディングテープとして、異方性導電フィルム（Anisotropic Conductive Film:ＡＣＦ）がある。ＡＣＦは、液晶系、プラズマ系、エレクトロルミネッセント系などのフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）の製造に際して用いられることが多い。例えば、ガラス基板と駆動用ＩＣとの接続や、駆動用ＩＣとプリント回路基板との接続などに用いられる。
【０００３】
ＡＣＦを用いた圧着接合は、例えば次のようにして行われる。まず、図３に示すように、液晶パネル１０５の上に設けられた電極１０４と、液晶駆動用の半導体チップを実装したテープキャリアパッケージ（Tape Carrier Package:ＴＣＰ）１０１の上に設けられた電極１０２との間に、ＡＣＦ１０３を配置する。ＡＣＦ１０３は、熱硬化性エポキシ樹脂のバインダー１０３ｂと、バインダー１０３ｂ中に分散された導電性粒子１０３ａとから構成されている。図５に示すように、ＡＣＦ１０３を介して積層した液晶パネル１０５およびＴＣＰ１０１を、ステージ１０７の上に配置した後、約３００℃に加熱した加熱ヘッド１０８を用いて、ＴＣＰ１０１を上側から押圧する。この押圧により、ＡＣＦ１０３のバインダー１０３ｂが溶融し、図４に示すように、液晶パネル１０５とＴＣＰ１０１とが接合されるとともに、導電性粒子１０３ａによって、電極１０２と電極１０４との間が導通することとなる。このようにして、電子部品アッセンブリー１００が作製される。
【０００４】
圧着接合は、図５に示すように、ＴＣＰ１０１と加熱ヘッド１０８との間に離型シート１０６を配置して実施される。溶融したＡＣＦ１０３が、ＴＣＰ１０１と液晶パネル１０５との間からはみ出して、加熱ヘッド１０８に付着することを防止するためである。
【０００５】
加熱ヘッドによる押圧により、離型シート１０６には、破れや過度の変形などの傷みが発生する。傷んだ離型シートは、適宜新しいものと交換する必要がある。離型シートの交換の手間を減らすため、離型シートがロール状に巻かれた巻回体（離型シートロール）が用いられることが多い。図５で示すように、繰り出し側の離型シートロール１０６ａから新しいシートを送り出すとともに、傷んだシートを巻き取り側の離型シートロール１０６ｂに回収することにより、離型シートを容易に交換することができるためである。
【０００６】
離型シートの離型性を向上させる観点から、その材料として、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）に代表されるフッ素樹脂が注目されている。しかし、フッ素樹脂の熱伝導性は他のシート材料と比べて劣る。離型シートには、離型性のみならず、加熱ヘッドの熱をＡＣＦに良好に伝達できるように、熱伝導性にも優れることが要求される。このため、離型シートをフッ素樹脂で構成する場合は、シートの厚さを薄くするように設計されていた。
【０００７】
ところが、フッ素樹脂で構成した離型シートの厚さを、十分な熱伝導性が得られる程度にまで薄くすると、ＰＴＦＥの利点であるはずの高い柔軟性が災いして、加熱ヘッドの押圧によるシートの傷みが激しくなる。このため、頻繁に新しいシートへと交換する必要が生じて圧着接合の作業効率が低下するとともに、シートの交換量が大量となるためコスト高となる。また、衝撃吸収性が低くなるため、押圧作業に伴う衝撃でＴＣＰや液晶パネルなどの電子部品が破損してしまうこともある。
【０００８】
特開平７−２１４７２８号公報には、フッ素樹脂層と熱伝導性ゴムシートとを積層した離型シートが開示されている。この離型シートでは、ゴムシートの厚さを０．２〜５ｍｍの範囲に設定することにより、繰り返し使用に対する耐久性や衝撃吸収性などの耐押圧性の向上が図られている。
【特許文献１】特開平７−２１４７２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特開平７−２１４７２８号公報に開示されているような従来の離型シートは、熱伝導性に劣るという問題がある。熱伝導性を確保するために、離型シートを薄くしたのでは、耐押圧性が低下する。本発明は、離型性を有し、耐押圧性および熱伝導性の両立が容易な熱伝導性複合シートの提供を目的とする。さらに、本発明は、この熱伝導性複合シートの巻回体、および当該シートを用いて製造する電子部品アッセンブリーの製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは上記の課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、グラファイト層とフッ素樹脂層とを積層するとともに、それぞれの層厚を所定の範囲に制御することにより、シートの離型性を確保しつつ、耐押圧性および熱伝導性を向上できることを見出し、本発明を完成するに到った。
【００１１】
本発明は、グラファイト層とフッ素樹脂層とを含み、前記フッ素樹脂層の一方の主面が露出し、前記グラファイト層の厚さが８０μｍ以上４００μｍ以下の範囲にあり、前記フッ素樹脂層の厚さが２μｍを超えて３０μｍ以下の範囲にある、熱伝導性複合シートを提供する。
【００１２】
本発明は、その別の側面から、本発明の熱伝導性複合シートがロール状に巻かれた巻回体を提供する。
【００１３】
本発明は、さらに別の側面から、異方性導電フィルムを介して電子部品Ａ上に配置された電子部品Ｂと、加熱ヘッドとの間に、熱伝導性複合シートを、露出した前記フッ素樹脂層の前記主面を電子部品Ｂに向けて配置した状態で、前記加熱ヘッドで、前記電子部品Ｂを、前記電子部品Ａに向けて押圧することにより、前記電子部品ＡおよびＢを接合するとともに、前記電子部品ＡおよびＢの電極間を導通させる工程を有する、電子部品アッセンブリーの製造方法であって、前記熱伝導性複合シートが、本発明の熱伝導性複合シートである、電子部品アッセンブリーの製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明では、フッ素樹脂層により離型性を確保し、主としてグラファイト層により耐押圧性を確保することとした。グラファイト層は、耐押圧性と、押圧した状態での熱伝導性との両立に適している。こうして、本発明によれば、離型性を有し、耐押圧性および熱伝導性の両立が容易な熱伝導性複合シートを提供できる。本発明は、この優れた熱伝導性複合シートの交換を容易とし、ＡＣＦを用いて実施する圧着接合の作業効率を向上できる、巻回体を提供するものである。本発明は、この優れた熱伝導性複合シートを用いることにより、高い歩留まりと低いコストで、ＡＣＦを用いて電子部品間を接合および導通させた電子部品アッセンブリーを製造することを容易とするものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は、本発明の熱伝導性複合シート１０の一例の断面図である。熱伝導性複合シート１０は、グラファイト層１と、グラファイト層１上に配置されたフッ素樹脂層２とを有する。フッ素樹脂層２の一方の主面２１は露出し、他方の主面２２はグラファイト層１に接合されている。
【００１６】
熱伝導性複合シート１０は、ＡＣＦを介した圧着接合の用途に用いることが好ましい。この場合、熱伝導性複合シート１０は、フッ素樹脂層２を、ＡＣＦ上に配置された、ＴＣＰに代表される電子部品に向けた状態で、加熱ヘッドと電子部品との間に配置して使用することとなる。フッ素樹脂層２は、溶融後のＡＣＦに対して離型性を発揮する。
【００１７】
フッ素樹脂層２は、図２に示すように、グラファイト層の両側の主面上に配置されていてもよいが、ＡＣＦを介した圧着接合の用途では、熱伝導性複合シートにおいて、加熱ヘッド側の表面には離型性を与える必要がないので、図１に示すように、グラファイト層の加熱ヘッド側に配置されることとなる主面上にはフッ素樹脂層を配置せず、当該主面を露出させておけばよい。当該主面上にもフッ素樹脂層を配置すると、熱伝導性複合シートの熱伝導性が低下する場合がある。
【００１８】
フッ素樹脂層（単層）の厚さは、２μｍを超えて３０μｍ以下の範囲にある。当該厚さが２μｍ以下であるとフッ素樹脂層が破損して、熱伝導性複合シートを繰り返し使用できる回数が極度に低下する場合がある。また、複合シートをロール状に巻き上げる際にフッ素樹脂層が破損しやすくなるため、熱伝導性複合シートの巻回体を損傷なく作製することも難しくなる。他方、３０μｍを超えると、十分な圧着接合が困難となる程度にまで複合シートの熱伝導性が低下する場合がある。フッ素樹脂層を複数層、例えば、グラファイト層の両側の主面上にそれぞれ配置する場合は、複数のフッ素樹脂層の総厚が３０μｍ以下の範囲となるように設定するとよい。
【００１９】
フッ素樹脂層は、例えば、ＰＴＦＥ、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、パーフルオロエチレンプロペンコポリマー（ＦＥＰ）、エチレン−テトラフルオロエチレンコポリマー（ＥＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリクロロトリフルオロエチン（ＰＣＴＦＥ）、エチレン−クロロトリフルオロエチレンコポリマ（ＥＣＴＦＥ）、ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）などのフッ素樹脂を用いて形成できる。特に、実質的にＰＴＦＥからなることが好ましい。他のフッ素樹脂を用いた場合と比べて、フッ素樹脂層の柔軟性を向上することが容易となるためである。フッ素樹脂層の柔軟性が高まると、圧着接合に際して、ＴＣＰに代表される電子部品（被押圧物）の表面形状に沿って熱伝導性複合シートが密着しやすくなり、均一な圧力分布が得られやすくなる。なお、実質的にＰＴＦＥからなるとは、フッ素樹脂層の柔軟性を過度に低下させない程度であればＰＴＦＥ以外の添加物の含有が許容された状態を意味する。
【００２０】
グラファイト層の厚さは、８０μｍ以上４００μｍ以下の範囲にある。厚さが８０μｍ未満であると、強度的に脆くなり、熱伝導性複合シートの取り扱い性が低下する場合がある。他方、４００μｍを超えると、十分な圧着接合が困難となる程度にまで複合シートの熱伝導性が低下する場合がある。グラファイト層は、例えば、鈴木総業株式会社製スーパーλＧＳとして入手できる。
【００２１】
グラファイト層上にフッ素樹脂層を形成する方法としては、例えば、溶融したフッ素樹脂をグラファイト層上に押し出し成形する方法や、フッ素樹脂のディスパージョンを調製し、これをグラファイト層上に塗布した後に、フッ素樹脂の融点以上の温度で焼成するキャスティング成形法などの公知の方法を用いることができる。フッ素樹脂層を、ＰＴＦＥを用いて形成する場合は、キャスティング成形法を用いることが好ましい。
【００２２】
キャスティング成形時の焼成温度は、例えば、フッ素樹脂の融点以上で一定に保ってもよいし、また例えば、ディスパージョン中の分散媒の揮発温度で加熱して当該分散媒を除去した後に、フッ素樹脂の融点以上に加熱するなどして、多段階に調整してもよい。ディスパージョンを塗布する方法としては、浸漬法、スプレー法、刷毛塗り法などの公知の方法を用いることができる。
【００２３】
ディスパージョンの分散媒は、例えば水を用いることができる。ディスパージョンの固形分濃度は、塗布作業を容易とする側面から、２０〜８０質量％の範囲とすることが好ましく、４０〜６０質量％の範囲とすることがより好ましい。
【００２４】
本発明による熱伝導性複合シートは、３５０℃に加熱した加熱ヘッドを２ＭＰａの圧力で、シートの同じ領域を１０回以上、さらには３０回以上、６０回以上、場合によっては９０回以上繰り返し押圧しても破損せず、優れた耐押圧性を示すとともに、加熱ヘッドの熱を、８０％以上、さらには８５％以上、場合によっては９０％以上伝導させることができ、熱伝導性にも優れる。グラファイト層の厚さを１００μｍ以上１５０μｍ以下の範囲に、また、フッ素樹脂層の厚さを２μｍを超えて１０μｍ以下の範囲に設定すると、３０回以上繰り返し使用できるとともに、９０％以上の熱伝導率を示す複合シートを提供できる。グラファイト層の厚さを１００μｍ以上１５０μｍ以下の範囲に、また、フッ素樹脂層の厚さを２０μｍ以上３０μｍ以下の範囲に設定すると、６０回以上繰り返し使用できるとともに、８５％以上の熱伝導率を示す複合シートを提供できる。グラファイト層の厚さを２５０μｍ以上３５０μｍ以下の範囲に、また、フッ素樹脂層の厚さを２μｍを超えて１０μｍ以下の範囲に設定すると、８０％以上の熱伝導率を示すとともに、９０回以上繰り返し使用できる複合シートを提供できる。
【００２５】
ＡＣＦを用いて実施する圧着接合の作業効率を向上する観点からは、図６に示すように、熱伝導性複合シート１０がロール状に巻かれた巻回体２００を作製することが好ましい。作業時の複合シートの交換が容易となるからである。
【００２６】
本発明の熱伝導性複合シートは、図４で示すような、電子部品アッセンブリー１００の製造に際して用いることに適している。具体的には、図５に示すように、ＡＣＦ１０３を介して電子部品Ａ（液晶パネル１０５）上に配置された電子部品Ｂ（ＴＣＰ１０１）と、加熱ヘッド１０８との間に、離型シート１０６を配置した状態で、加熱ヘッド１０８で、ＴＣＰ１０１を、液晶パネル１０５に向けて押圧することにより、液晶パネル１０５およびＴＣＰ１０１を接合するとともに、液晶パネル１０５およびＴＣＰ１０１の電極１０２，１０４（図４参照）間を導通させる工程を有する、電子部品アッセンブリー１００の製造方法にて、離型シート１０６として、本発明の熱伝導性複合シートを使用することに適している。複合シートは、露出したフッ素樹脂層の主面２１（図１参照）を、ＴＣＰ１０１に向けて配置することとする。熱伝導性複合シートは、上記のとおり、シートの同じ領域を１０回以上、さらには３０回以上の押圧に使用できるため、複合シートを交換せずに、電子部品アッセンブリーを１０個以上、さらには３０個以上作製できる。
【実施例】
【００２７】
以下、実施例を用いて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれによって限定されない。
【００２８】
（実施例１）
ＰＴＦＥ粉末（体積平均粒径：約０．２５μｍ）の固形分濃度３０％の水性ディスパージョンを、厚さ１２０μｍのグラファイト層（鈴木総業株式会社製スーパーλＧＳ）の一方の主面上に塗布した。その後、９０℃で２分間加熱して、ディスパージョンから水分を除去した。続いて、３６０℃で２分間加熱することにより、塗布したディスパージョン中のＰＴＦＥを焼成して、厚さ５μｍのフッ素樹脂層を形成した。これにより総厚１２５μｍの熱伝導性複合シートを得た。
【００２９】
（実施例２）
水性ディスパージョンの固形分濃度を６０％に調整して用いるとともに、ＰＴＦＥの焼成後に、形成したＰＴＦＥ膜上に、再度ディスパージョンの塗布からＰＴＦＥの焼成までの操作を繰り返し行うことにより、厚さ２５μｍのフッ素樹脂層を形成したこと以外は、実施例１と同様にして熱伝導性複合シート（総厚：１４５μｍ）を得た。
【００３０】
（実施例３）
厚さ３００μｍのグラファイト層を用いたこと以外は、実施例１と同様にして熱伝導性複合シート（総厚：３０５μｍ）を得た。
【００３１】
（比較例１）
厚さ５００μｍのグラファイト層を用いたこと以外は、実施例１と同様にして熱伝導性複合シート（総厚：５０５μｍ）を得た。
【００３２】
（比較例２）
水性ディスパージョンの固形分濃度を２０％に調整して用いるとともに、厚さ２μｍのフッ素樹脂層を形成したこと以外は、実施例１と同様にして熱伝導性複合シート（総厚：１２２μｍ）を得た。
【００３３】
実施例１〜３および比較例１〜２の熱伝導性複合シートについて、以下のようにしてＴＡＢ到達温度および繰り返し使用可能回数を測定した。その結果を表１に示す。
【００３４】
〔ＴＡＢ到達温度の測定方法〕
異方性導電膜（ＡＣＦ）圧着機にガラス基板、熱電対、ＡＣＦ（日立化成工業株式会社製ＡＣ７２０６Ｕ−１８）、ＴＣＰ、試験対象の熱伝導性複合シートを下から順に積層した後、３５０℃に加熱した加熱ヘッドを用いて２ＭＰａの圧力で押圧し、押圧開始から２０秒後の熱電対の温度を測定した。なお、熱伝導性複合シートを積層しない場合に測定される熱電対の温度は２５３℃であった。各シートの熱伝導率として、当該温度（２５３℃）に対するＴＡＢ到達温度の割合を算出した。
【００３５】
〔繰り返し使用可能回数の測定方法〕
ＡＣＦ圧着機にガラス基板、熱電対、ＡＣＦ（日立化成工業株式会社製ＡＣ７２０６Ｕ−１８）、ＴＣＰ、試験対象の熱伝導性複合シートを下から順に積層した後、３５０℃に加熱した加熱ヘッドを用いて２ＭＰａの圧力で、１５秒間隔で連続的に押圧する。熱伝導性複合シートに破れや大きな変形が発生した時点で押圧を終了し、その直前の押圧までに要した回数を繰り返し使用可能回数とした。
【００３６】
【表１】
2007001302.tif 000003
【００３７】
表１に示すように、実施例１の熱伝導率は９３％であり、実施例２では８７％、実施例３では８２％と、いずれも優れた熱伝導性を示した。また、実施例１の繰り返し使用可能回数は３２回であり、実施例２では６４回、実施例３では９７回と、いずれも高い耐久性を示した。
【００３８】
他方、比較例１は、繰り返し使用可能回数が１２７回と高く、優れた耐久性を示したものの、熱伝導率が７６％と低く、熱伝導性に劣っていた。また、比較例２は、熱伝導率が９４％と高く、優れた熱伝導性を示したものの、繰り返し使用可能回数が８回と低く、耐久性に著しく劣っていた。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明は、離型性を有し、耐押圧性および熱伝導性の両立が容易な熱伝導性複合シートを提供することに適用できる。さらに、本発明は、この熱伝導性複合シートの巻回体、および当該シートを用いて製造する電子部品アッセンブリーの製造方法を提供することに適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】図１は、本発明の熱伝導性複合シートの一例を示す断面図である。
【図２】図２は、本発明の熱伝導性複合シートの別例を示す断面図である。
【図３】図３は、異方性導電フィルムを用いた電子部品アッセンブリーの製造方法について説明するための図である。
【図４】図４は、異方性導電フィルムを用いた電子部品アッセンブリーの製造方法について説明するための図である。
【図５】図５は、異方性導電フィルムを用いた電子部品アッセンブリーの製造方法について説明するための図である。
【図６】図６は、本発明の巻回体の一例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００４１】
１    グラファイト層
２    フッ素樹脂層
１０    熱伝導性複合シート
２１    フッ素樹脂層の一方の主面
２２    フッ素樹脂層の他方の主面
【図１】
2007001302.tif 000004
【図２】
2007001302.tif 000005
【図３】
2007001302.tif 000006
【図４】
2007001302.tif 000007
【図５】
2007001302.tif 000008
【図６】
2007001302.tif 000009