(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
硬質基板と配線基板上に設けられた相対峙する回路を導電粒子と接着剤から成る接続部材で接続してなる回路の接続構造において、前記硬質基板上の回路が２層以上で構成された多層回路であり、これら多層回路は表層回路が次層回路に比べ相対的に硬質であり、導電粒子が次層回路より硬質であり、多層回路の厚みが０．５μｍ以上で硬質基板上の多層回路層に少なくともその一部が押し込められてなる回路の接続構造。
【請求項２】
請求項１の多層回路において、表層がMohsカタサ基準に規定された３．５以上、次層が３．５未満である回路の接続構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、導電粒子と接着剤から成る接続部材を用いた電気、電子回路基板等に用いられる回路の接続構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子部品の小型薄型化に伴い、これらに用いる回路は高密度、高精細化している。このような電子部品の電極と微細回路の接続は、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、最近では分解能に優れた異方導電性の接着剤や膜状物（以下接続部材という）が多用されている。
この接続部材は、導電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、この接続部材を電子部品と基板間あるいは電極や回路間に設け、加熱または加熱加圧手段を構じる事によって、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して、電子部品と回路とが接着固定されるものである。
【０００３】
上記接続部材を高分解能化するための基本的な考え方は、導電粒子の粒径を隣接電極間の間隙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ることにより、接続部分における導通性を得ることである。
【０００４】
一方で近年、例えば、エレクトロルミネッセンスやプラズマディスプレイ用途等において、電子、電子回路基板に、高電流、高電圧を流すことが必要になってきた。これまでは、このような電極や回路にはＡｇ及びＡｌ電極が多用され、接続にはクリップによる圧接およびはんだ接続が採用されてきた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記したような回路の接続構造には幾つかの問題点がある。例えば、Ａｌ電極や表面を酸化性金属で形成した場合、電極表面の酸化が発生し易く、高電流、高電圧に耐える低抵抗接続が得られない。また、電極の高さがない薄膜電極の場合には、同様に低抵抗が得ることが出来ない。最近の電極等の高密度高精細化に伴い、電極の微細化が要求されている為、従来のクリップによる圧接方式及びはんだでは微細化に対応できない。さらに、Ａｇ回路電極は通電時にマイグレーションの発生があり、耐久性に問題があることである。したがって、本発明は高電流、高電圧、微細化及び耐マイグレーション性を満足する為の回路の接続構造を確立することが課題である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、硬質基板と配線基板上に設けられた対峙する回路を導電粒子と接着剤から成る接続部材で接続してなる回路の接続構造において、前記硬質基板上の回路が２層以上で構成された多層回路であり、これら多層回路は表層回路が次層回路に比べ相対的に硬質であり、導電粒子が次層回路より硬質であり、多層回路の厚みが０．５μｍ以上で硬質基板上の多層回路層に少なくともその一部が押し込められてなる回路の接続構造である。また、この実施態様として、多層回路において、表面層がMohsカタサ基準に規定された３．５以上、次層が３．５未満であり、多層回路の厚みが０．５μｍ以上である回路の接続構造に関する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明を図面を参照しながら説明する。
図１及び２は本発明の一実施例を説明する回路の接続構造である。本発明の回路の接続構造は硬質基板１とその上に設けた表層２及び次層３から成る２層の回路、回路６及び基板７よりなる配線基板８、及び導電粒子４と接着剤５から成る接続部材９により構成される。この時、本発明においては、表層回路２が次層回路３に比べ相対的に硬質であり、これらの表層回路２及び次層回路３の双方（図１）、若しくは表層回路２を突き破り次層回路３だけ（図２）が、導電粒子４の一部が押し込められて成ることを特徴とする。
図３のように硬質基板１上の表層回路２及び次層回路３に加えて他の回路１０より成る３層構造、あるいはそれ以上の多層構造であってもよい。図１〜３においては、多層回路においては、次層回路の端面がむき出し上になっているが、図４のように次層回路の表面を表層回路２で覆うことにより、マイグレーション防止などに有効であり好ましい。
【０００８】
図１〜３において硬質基板１上の回路は低抵抗化や高電流、高電圧に耐えるように、多層構造になっている。本発明においては、表層回路２の材料にはMohsカタサ基準に規定された３．５以上で、導電性に優れるＣｒ（Mohsカタサ；９．０、比抵抗２０℃；１８．９μΩ・ｃｍ）、以下同様に例示するとＮｉ（３．８、６．９μΩ・ｃｍ）、 Ｐｔ（４．３、１０．６μΩ・ｃｍ）、Ｗ（６、５．５μΩ・ｃｍ）Ｆｅ（４．５、９．８μΩ・ｃｍ）などが適用可能である。次層回路３の材料にはMohsカタサ基準に規定された３．５未満で、導電性に優れるＡｕ（Mohsカタサ；２．５、比抵抗２０℃；２．４μΩ・ｃｍ）、以下同様に例示するとＡｌ（２．７、１．６２μΩ・ｃｍ）、Ｃｕ（３．０、１．７２μΩ・ｃｍ）等がある。また、硬質基板上の多層回路の厚みは０．５μｍ以上であり、低抵抗化と貴金属の省資源化のため０．５〜１５μｍが好ましく、１〜７μｍが更に好ましい。本発明でいうMohsカタサ基準とは日本化学会編丸善(株)発行化学便覧で規定されている。この例として、Ｎａ（０．４）、Ｓ（２．０）、Ｍｎ（５．０）、Ｂ（９．５）がある。
【０００９】
３層回路の場合には他回路１０の材料はカタサによって規定されず、上記に示すように表層回路２及び次層回路３に用いられるような導電性に優れたものがよい。導電粒子としては、導電粒子のカタサが硬質基板１上の回路より硬質のものが望ましいが、多層回路はカタサの異なる材料から形成されている為、多層回路中に導電粒子よりカタサの小さい層が少なくとも１層が存在するが必要である。すなわち、導電粒子のカタサは次層回路３あるいは他回路１０より大きいことが好適である。導電粒子の押し込みを考慮すると、導電粒子のカタサが次層回路３より大きいことがより好ましい。導電粒子の材料はＮｉ、Ｐｔ，Ｗ，Ｃｒ，Ｓｂ等の金属粒子やそれらの合金、複合体及び炭素粉等があり、また、より導電性向上させる為に、これらを核体とするか、あるいは非絶縁性のガラス、プラスチックあるいはセラミックのような高分子等から成る材料を核体にして、導電性の良いもので被覆した導電性被覆粒子が好ましい。導電粒子の粒径は、硬質基板上の回路に押し込まれ易いことや、導電粒子の粒径を隣接電極間の絶縁部分よりも小さくして回路の微細化に対応する為に３０μm以下が適用可能であり、接続信頼性も考慮すると、平均粒子径２〜２５μｍが好ましく、３〜１５μｍがより好ましい。粒子の形状は球状であることが接続時の加圧力を回路に直接伝えるので好ましい。このとき、表面に凹凸があると表層回路に食い込みやすい。
【００１０】
接続部材は接着剤組成物もしくはフィルム状接着剤に対し、導電粒子を０．１〜２０体積％含む接着剤によりなる。この接着剤は熱、光あるいは放射線などのエネルギーを与えることによって硬化を示す材料が広く適応でき、接着性を有することが好ましい。これらは接続後、耐熱及び耐湿性に優れることから、硬化系の材料が好ましい。また、接着剤の熱的変極点であるガラス転移点Ｔｇは回路接続において長期信頼性が必要な為、耐熱性に優れる１３０℃以上であることが好ましい。
【００１１】
本発明において、硬質基板上の回路のカタサと導電粒子のカタサを規定することにより、接続時の加熱加圧により、粒子が回路に押し込まれて食い込みやすくなり、接続部の接触面積が増加するので低抵抗化が可能である。これらにより、回路を２層以上に構成し回路の厚みが厚くなった場合においても良好な低い接続抵抗が得られるので、高電流、高電圧に絶えることが可能である。また、Ａｇのみの単層を用いた場合に発生し易いマイグレーションの発生を、多層回路とし、表面をイオン化の少ない金属とすることにより防止できるので、耐久性が著しく向上する。本発明においては、導電粒子径を３０μｍ以下にすることで微細回路の接続を可能となる。また、粒子径は硬質基板上回路である回路３の高さよりも大きくすることで、回路に押し込める措置がしやすい。さらに、配線板の回路のカタサを導電粒子と同等以上にすることで、本発明の接続構造が達成しやすくなる。
【００１２】
【実施例】
次に実施例を説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。
【００１３】
実施例１
（１）硬質基板上回路
硬質基板として厚さ１．７ｍｍガラス上に、表層からＣｒ（厚さ；０．２μｍ）、Ｃｕ（２μｍ）及びＣｒ（０．２μｍ）回路を有する高さ２．４μｍの硬質基板上回路を用いる。
【００１４】
（２）接続部材の作成
フィルム形成材としてフェノキシ樹脂（高分子量エポキシ樹脂）とマイクロカプセル型潜在性硬化剤を含有する液状エポキシ樹脂（エポキシ当量１８５）の比率を３０／７０とし、酢酸エチルの３０％溶液を得た。この溶液に、平均粒径８μm、最大粒径１５μｍ、最少粒径３μｍのＮｉ粒子表面に０．０１μm以上のＮｉより導電性に優れたＡｕ被覆を形成した導電性粒子を１体積％を添加し混合分散した。この分散液をセパレータ（シリコン処理ポリエチレンテレフタレートフィルム、厚み５０μｍ）にロールコータで塗布し、厚み３５μｍのシートを得た。
【００１５】
（３）接続
ガラス基板上にＣｒ／Ｃｕ／Ｃｒ回路を有する高さ５μｍの硬質基板上回路（回路ピッチは３３０μｍ、電極幅１１５μｍの平行回路の電極）とポリイミドフィルム上に高さ４０μｍの銅にＮｉメッキ（厚み；２μｍ）、さらにＡｕメッキ（厚み；０．５μｍ）を施したの回路を有するＦＰＣ（回路ピッチは３３０μｍ、電極幅１５０μｍの平行回路の電極）との接続を行った。前記の接続部材を硬質基板上に２ｍｍ幅で載置し、セパレータを剥離した後貼り付けした。硬質基板上の回路側に仮接続したので張り付けが容易で、この後のセパレータ剥離も簡単であった。次に他の回路板と上下回路を位置合わせし、１５０℃、２０ｋｇｆ／ｃｍ2、１５秒の加熱加圧により接続体を得た。
【００１６】
（４）評価
この接続体の断面を研磨し、電子顕微鏡観察したところ、図３相当の接続構造であった。電極上の導電粒子は硬質基板上の表層及び次層を変形させ、０．１μｍ以上押し込められていた。隣接電極間のスペースは気泡が無く、導電粒子が分散されており、電極間の絶縁性は保たれていた。
相対峙する電極間を接続抵抗、隣接する電極間を絶縁抵抗として評価したところ、接続抵抗は１０ｍΩ以下、絶縁抵抗は１０8Ω以上であった。接着剤のＴｇを１３０℃以上にした事により、これらは８５℃、８５％ＲＨ１０００時間処理及びヒートサイクル（−５５℃〜１２５℃）処理後も変化がほとんど無く、マイグレーションを防止でき、良好な長期信頼性を示した。
【００１７】
実施例２
実施例１と同様がであるが、硬質基板上回路の構成をＣｒ／Ａｌ／Ｃｒ（厚み；０．２μｍ／２μｍ／０．２μｍ）に変えた。実施例１と同様に評価したところ、絶縁性及び接続抵抗において、良好な長期信頼性を示した。接続断面は図３相当であり、表層及び次層に粒子が食い込んでいた。
【００１８】
実施例３
実施例１と同様がであるが、硬質基板上回路の構成をＣｒ／Ｃｕ／Ａｌ（厚さ；０．２μｍ／２μｍ／０．２μｍ）に変えた。実施例１と同様に評価したところ、絶縁性及び接続抵抗において、良好な長期信頼性を示した。接続断面は図３相当であり、表層及び次層に粒子が食い込んでいた。
【００１９】
実施例４
実施例１と同様がであるが、図４相当に、硬質基板上回路の構成をＣｒ／Ａｇ（厚さ；０．２μｍ／２μｍ）に変え、表層回路により次層を被覆した。実施例１と同様に評価したところ、Ａｇが表層である場合に発生するマイグレーションが起こらず、絶縁性及び接続抵抗において、良好な長期信頼性を示した。接続断面は図４相当であり、表層及び次層に粒子が食い込んでいた。
【００２０】
実施例５
実施例１と同様がであるが、硬質基板上回路の構成をＣｒ／Ａｌ（厚み；０．２μｍ／２μｍ）の２層構造に変えた。実施例１と同様に評価したところ、絶縁性及び接続抵抗において、良好な長期信頼性を示した。接続断面は図１相当であり、表層及び次層に粒子が食い込んでいた。
【００２１】
実施例６
実施例１と同様がであるが、硬質基板上回路の構成をＰｔ／Ｃｕ（厚さ；０．２μｍ／２μｍ）に変えた。実施例１と同様に評価したところ、絶縁性及び接続抵抗において、良好な長期信頼性を示した。接続断面は図２相当であり、粒子が表層を突き破り、次層を変形させ、食い込んでいた。
【００２２】
実施例７
実施例１と同様がであるが、平均粒径１０μm、最大粒径１５μｍ、最少粒径５μｍのＷ粒子表面に０．０１μm以上のＷより導電性に優れたＡｕ被覆を形成した導電粒子を用い、硬質基板上回路の構成をＣｒ／Ｃｕ／Ａｌ（厚さ；０．２μｍ／２μｍ／０．２μｍ）に変えた。実施例１と同様に評価したところ、絶縁性及び接続抵抗において、良好な長期信頼性を示した。接続断面は図３相当であり、表層及び次層に粒子が食い込んでいた。
【００２３】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、高電流、高電圧、微細化及び耐マイグレーションに優れた回路の接続構造を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を説明する回路接続部の断面模式図である。
【図２】本発明の別の実施例を説明する回路接続部の断面模式図である。
【図３】本発明の別の実施例を説明する回路接続部の断面模式図である。
【図４】本発明の別の実施例を説明する回路接続部の断面模式図である。
【符号の説明】
１硬質基板           ２表層回路
３次層回路           ４導電粒子
５接着剤             ６回路
７基板               ８配線基板
９接続部材         １０他回路
【図１】
0003944794.tif 000002
【図２】
0003944794.tif 000003
【図３】
0003944794.tif 000004
【図４】
0003944794.tif 000005