(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0014】
(接続方法、及び接合体)
本発明の接続方法は、第1の配置工程と、第2の配置工程と、仮固定工程と、加熱押圧工程とを少なくとも含み、更に必要に応じて、その他の工程を含む。
前記接続方法は、第1の回路部材の端子と第2の回路部材の端子とを異方性導電接続させる方法である。
【0015】
本発明の接合体は、本発明の前記接続方法により得られる。
【0016】
本発明者らは、回路部材同士を異方性導電フィルムを用いて異方性導電接続する際の第1の回路部材と、第2の回路部材との仮固定に着目して、設備、又は工程を減らすことで、生産性が向上できないか検討を行った。そして、前記仮固定を人肌の温度で行うことで、加熱設備を要せずに仮固定を行うことを試みたが、その場合、仮固定が不十分になる(仮固定による剥離強度が不足する)ことを知見した。そこで、更に検討を行った結果、前記異方性導電接続に用いる異方性導電フィルムに粘度が15mPa・s〜150mPa・sの液状エポキシ樹脂を含有させることにより、人肌の温度での仮固定において十分な剥離強度が得られる接続方法を見出し、本発明の完成に至った。
【0017】
前記仮固定は、加熱及び圧力により異方性導電フィルムを加熱硬化させつつ、前記異方性導電フィルム中の導電性粒子を潰し、異方性導電接続を行う本圧着(本発明においては、加熱押圧工程)とは異なる。前記仮固定は、前記本圧着前に行われ、接合体の製造(接続方法)において、前記第1の回路部材と前記第2の回路部材との位置ずれを防ぐために行われる。
【0018】
<第1の回路部材、第2の回路部材>
前記第1の回路部材、及び前記第2の回路部材としては、端子を有し、前記異方性導電フィルムを用いた異方性導電接続の対象となる回路部材であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、端子を有するガラス基板、端子を有するプラスチック基板、IC(Integrated Circuit)、TAB(Tape Automated Bonding)テープ、Flex−on−Glass(フレックスオンガラス、FOG)、Chip−on−Glass(チップオンガラス、COG)、Chip−on−Flex(チップオンフレックス、COF)、Flex−on−Board(フレックスオンボード、FOB)、Flex−on−Flex(フレックスオンフレックス、FOF)、液晶パネルなどが挙げられる。
【0019】
前記端子を有するガラス基板としては、例えば、ITO(Indium Tin Oxide)ガラス基板、IZO(Indium Zinc Oxide)ガラス基板、その他のガラスパターン基板などが挙げられる。これらの中でも、ITOガラス基板、IZOガラス基板が好ましい。
前記端子を有するプラスチック基板の材質、構造としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、端子を有するリジット基板、端子を有するフレキシブル基板などが挙げられる。
前記ICとしては、例えば、フラットパネルディスプレイ(FPD)における液晶画面制御用ICチップなどが挙げられる。
【0020】
前記第1の回路部材、及び前記第2の回路部材の形状、大きさとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記第1の回路部材、及び前記第2の回路部材は、同じ回路部材であってもよいし、異なる回路部材であってもよい。
【0021】
<第1の配置工程>
前記第1の配置工程としては、前記第1の回路部材の端子上に、異方性導電フィルムを配置する工程であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
【0022】
<<異方性導電フィルム>>
前記異方性導電フィルムは、粘度が15mPa・s〜150mPa・sの液状エポキシ樹脂を少なくとも含有し、好ましくは膜形成樹脂と、他のエポキシ樹脂と、硬化剤と、導電性粒子とを含有し、更に必要に応じて、その他の成分を含有する。
液状エポキシ樹脂の粘度が、15mPa・s未満であっても、150mPa・s超であっても、仮固定力が不十分になる。
【0023】
−液状エポキシ樹脂−
前記液状エポキシ樹脂としては、粘度が15mPa・s〜150mPa・sの液状エポキシ樹脂であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂であることが好ましく、ジシクロペンタジエンジメタノールジグリシジルエーテルであることがより好ましい。
なお、ジシクロペンタジエン骨格は、剛直性と大きな立体障害とを有する。そのことに起因して、架橋密度が小さくても、高いTgを発現できる。
【0024】
前記液状エポキシ樹脂は、エポキシ基を2つ以上有することが好ましく、2つ有することがより好ましい。前記液状エポキシ樹脂において、エポキシ基が1つであると、揮発性が高いために、安定した異方性導電接続が行えなくなる場合がある。
【0025】
前記ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂は、市販品であってもよい。前記市販品としては、例えば、EP4088S(ADEKA社製、ジシクロペンタジエンジメタノールジグリシジルエーテル)などが挙げられる。
【0026】
本発明において、前記液状エポキシ樹脂の粘度は、以下の条件で測定される。
液状エポキシ樹脂が約70g入った硝子容器(開口サイズ:φ34mm、底径:φ45mm、高さ:80mm)を、恒温水槽(ユニエース、型式:UA−1100、東京理化器械社製)に浸して35℃になる環境を作り、粘度計(型式:TVB−10H、東機産業社製)を用いて粘度を測定する。なお、粘度測定時のローター種類はNo.5を用い、回転数は50rpmとする。
【0027】
前記異方性導電フィルムにおける前記粘度が15mPa・s〜150mPa・sの液状エポキシ樹脂の含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、1.0質量%〜20.0質量%が好ましく、3.0質量%〜15.0質量%がより好ましく、3.0質量%〜11.0質量%が特に好ましい。前記含有量が、特に好ましい範囲内であると、得られる接合体における剥離強度がより優れる点で、有利である。
【0028】
−膜形成樹脂−
前記膜形成樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、フェノキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、飽和ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、ブタジエン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリオレフィン樹脂などが挙げられる。前記膜形成樹脂は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、製膜性、加工性、接続信頼性の点からフェノキシ樹脂が好ましい。
前記フェノキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノールAとエピクロルヒドリンより合成される樹脂などが挙げられる。
前記フェノキシ樹脂は、適宜合成したものを使用してもよいし、市販品を使用してもよい。
【0029】
前記異方性導電フィルムにおける前記膜形成樹脂の含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、5質量%〜40質量%が好ましく、10質量%〜30質量%がより好ましく、15質量%〜25質量%が特に好ましい。
【0030】
−他のエポキシ樹脂−
前記他のエポキシ樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ナフタレン型エポキシ樹脂、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、それらの変性エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
これらの中でも、ナフタレン型エポキシ樹脂が、速硬化性を有するため短時間で接続できる点で好ましい。
【0031】
前記異方性導電フィルムにおける前記他のエポキシ樹脂の含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、10質量%〜40質量%が好ましく、20質量%〜30質量%がより好ましい。
【0032】
−硬化剤−
前記硬化剤としては、エポキシ樹脂を硬化する硬化剤であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、イミダゾール類、アニオン系硬化剤、カチオン系硬化剤などが挙げられる。
【0033】
前記アニオン系硬化剤としては、例えば、有機アミン類などが挙げられる。
前記カチオン系硬化剤としては、例えば、スルホニウム塩、オニウム塩、アルミニウムキレート剤などが挙げられる。
【0034】
前記異方性導電フィルムにおける前記硬化剤の含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、20質量%〜50質量%が好ましく、30質量%〜40質量%がより好ましい。
【0035】
−導電性粒子−
前記導電性粒子としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、金属粒子、金属被覆樹脂粒子などが挙げられる。
【0036】
前記金属粒子としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ニッケル、コバルト、銀、銅、金、パラジウム、半田などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
これらの中でも、ニッケル、銀、銅が好ましい。これらの金属粒子は、表面酸化を防ぐ目的で、その表面に金、パラジウムを施していてもよい。更に、表面に金属突起や有機物で絶縁皮膜を施したものを用いてもよい。
【0037】
前記金属被覆樹脂粒子としては、樹脂粒子の表面を金属で被覆した粒子であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、樹脂粒子の表面をニッケル、銀、半田、銅、金、及びパラジウムの少なくともいずれかの金属で被覆した粒子などが挙げられる。更に、表面に金属突起や有機物で絶縁皮膜を施したものを用いてもよい。低抵抗を考慮した接続の場合、樹脂粒子の表面を銀で被覆した粒子が好ましい。
前記樹脂粒子への金属の被覆方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、無電解めっき法、スパッタリング法などが挙げられる。
前記樹脂粒子の材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、スチレン−ジビニルベンゼン共重合体、ベンゾグアナミン樹脂、架橋ポリスチレン樹脂、アクリル樹脂、スチレン−シリカ複合樹脂などが挙げられる。
【0038】
前記導電性粒子は、異方性導電接続の際に、導電性を有していればよい。例えば、金属粒子の表面に絶縁皮膜を施した粒子であっても、異方性導電接続の際に前記粒子が変形し、前記金属粒子が露出するものであれば、前記導電性粒子である。
【0039】
前記導電性粒子の平均粒子径としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、1μm〜50μmが好ましく、2μm〜30μmがより好ましく、3μm〜15μmが特に好ましい。
前記平均粒子径は、任意に10個の導電性粒子について測定した粒子径の平均値である。
前記粒子径は、例えば、走査型電子顕微鏡観察により測定できる。
【0040】
前記異方性導電フィルムにおける前記導電性粒子の含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、0.5質量%〜10質量%が好ましく、1質量%〜3質量%がより好ましい。
【0041】
−その他の成分−
前記その他の成分としては、例えば、エラストマーなどが挙げられる。
【0042】
−−エラストマー−−
前記エラストマーとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリウレタン樹脂(ポリウレタン系エラストマー)、アクリルゴム、シリコーンゴム、ブタジエンゴムなどが挙げられる。
【0043】
前記異方性導電フィルムにおける前記エラストマーの含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、1質量%〜15質量%が好ましく、3質量%〜10質量%がより好ましい。
【0044】
前記異方性導電フィルムの平均厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、2μm〜60μmが好ましく、5μm〜45μmがより好ましく、15μm〜35μmが特に好ましい。
【0045】
<第2の配置工程>
前記第2の配置工程としては、前記異方性導電フィルム上に前記第2の回路部材を、前記第2の回路部材の端子が前記異方性導電フィルムと接するように配置する工程であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
【0046】
<仮固定工程>
前記仮固定工程としては、前記第2の回路部材を人肌の温度で押圧する工程であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記人肌の温度とは、例えば、35℃〜37℃である。
【0047】
前記仮固定工程においては、人肌の温度の押圧部材を用いて、前記第2の回路部材を押圧してもよい。なお、人が指で前記第2の回路部材を押圧してもよい。
【0048】
前記押圧部材としては、前記第2の回路部材を押圧できれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
【0049】
前記仮固定工程における押圧の圧力としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記仮固定工程における押圧の時間としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
【0050】
前記仮固定工程においては、前記異方性導電フィルムが、前記粘度が15mPa・s〜150mPa・sの液状エポキシ樹脂を含有することにより、人肌の温度の押圧でも、前記第1の回路部材と前記第2の回路部材との位置ずれを防ぐために十分な仮固定力(剥離強度)を得ることができる。
【0051】
<加熱押圧工程>
前記加熱押圧工程としては、前記第2の回路部材を加熱押圧部材により加熱及び押圧する工程であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、加熱押圧部材により加熱及び押圧することができる。
前記加熱押圧部材としては、例えば、加熱機構を有する押圧部材などが挙げられる。前記加熱機構を有する押圧部材としては、例えば、ヒートツールなどが挙げられる。
前記加熱の温度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、150℃〜200℃が好ましい。
前記押圧の圧力としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、0.1MPa〜8MPaが好ましい。
前記加熱及び押圧の時間としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、1秒間〜120秒間などが挙げられる。
【実施例】
【0052】
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明は、これらの実施例に何ら限定されるものではない。
【0053】
(実施例1)
<異方性導電フィルムの作製>
以下の配合を均一に混合し、混合物を作製した。
−配合−
フェノキシ樹脂(品名:YP50、新日鉄住金化学社製)30質量部
ナフタレン型エポキシ樹脂(品名:HP4032D、DIC社製)35質量部
ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂(品名:EP4088S、ADEKA社製)10質量部
エラストマー(品名:テイサンレジン SG−80H、ナガセケムテック社製)10質量部
硬化剤(品名:ノバキュア 3941HP、旭化成イーマテリアルズ社製)55質量部
導電性粒子(品名:ブライト、日本化学工業社製、平均粒子径10μm)3質量部
得られた混合物をシリコーン処理したPET(ポリエチレンテレフタレート)上に乾燥後の平均厚みが35μmとなるようにバーコーターで塗布し、70℃で5分間乾燥し、異方性導電フィルム(ACF)を作製した。
【0054】
<接合体の製造>
以下の方法により接合体を製造した。
第2の回路部材として、フレキシブル基板(デクセリアルズ株式会社評価用基材、0.2mmピッチ(ライン/スペース=0.1mm/0.1mm)、Cu12μmt(厚み)−ニッケル/金めっき処理、PI(ポリイミド)25μmt(厚み))を用いた。
第1の回路部材として、プリント配線板(デクセリアルズ株式会社評価用基板、0.2mmピッチ(ライン/スペース=0.1mm/0.1mm)、Cu35μmt(厚み)−ニッケル/金めっき処理、基材厚み1.0mm)を用いた。
前記第1の回路部材上に、幅2.0mmにスリットした前記異方性導電フィルムを配置した。続いて、その異方性導電フィルム上に、前記第2の回路部材を仮固定した。仮固定は、前記第2の回路部材を、押圧部材を用いて2秒間押し付けることで行った。なお、仮固定時の温度は異方性導電フィルムが人肌程度の温度(35℃)になるような条件設定とした。続いて、緩衝材(シリコンラバー、厚み0.2mm)を介して、加熱ツール(幅2.0mm)により前記第2の回路部材を、190℃、2MPa、10秒間にて加熱及び押圧(本圧着)した。以上により、接合体を得た。
【0055】
<評価>
作製した接合体について、以下の評価を行った。結果を表1に示した。
【0056】
<<仮固定力>>
仮固定が終わった後、且つ、本圧着前の、第1の回路部材と、第2の回路部材との仮固定力を測定した。具体的には、剥離試験機(株式会社エー・アンド・デイ製)を用いて、剥離速度50mm/分間で、
図1に示すようにして、90度剥離試験(JIS K6854−1)を行い、剥離強度を求め、それを仮固定力とした。測定結果について、下記評価基準で評価した。結果を表1に示した。なお、
図1において、符号1は、第1の回路部材を示し、符号2は、異方性導電フィルムを示し、符号3は、第2の回路部材を示す。第2の回路部材は、剥離試験機により矢印の方向に引っ張られる。
〔評価基準〕
○:1.5N/cm以上
△:0.5N/cm以上1.5N/cm未満
×:0.5N/cm未満
剥離強度が1.5N/cm未満であると、仮固定品を移動させる際に、作業者がラフに取扱った場合などで第1の回路部材と第2の回路部材とが外れてしまう可能性が高くなる。
【0057】
<<剥離強度>>
作製した接合体を、
図1に示すようにして、剥離試験機(株式会社エー・アンド・デイ製)を用いて、剥離速度50mm/分間で、90度剥離試験(JIS K6854−1)を行い、ピール強度を接着強度として測定した。測定結果について、下記評価基準で評価した。結果を表1に示した。
〔評価基準〕
○:10N/cm以上
△:4N/cm以上10N/cm未満
×:4N/cm未満
【0058】
<<総合判定>>
以下の評価基準で総合判定を行った。結果を表1に示した。
〔評価基準〕
○:仮固定力、及び剥離強度ともに「○」
△:仮固定力が「○」であり、剥離強度が「△」である。
×:仮固定力が「△」又は「×」、若しくは、仮固定力は「○」であるが、剥離強度が「×」である。
【0059】
(実施例1〜4、比較例1及び2)
<異方性導電フィルムの作製>
実施例1において、配合を、表1に示す配合に変更した以外は、実施例1と同様にして、異方性導電フィルムを得た。更には接合体を得た。
【0060】
実施例1と同様にして、評価を行った。結果を表1に示した。
【0061】
【表1】
【0062】
フェノキシ樹脂:品名:YP−50、新日鉄住金化学社製
エポキシ樹脂No.1:ナフタレン型エポキシ樹脂、HP4032D、DIC社製、粘度:4,500mPa・s
エポキシ樹脂No.2:ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、EP4088S、ADEKA社製、粘度:140mPa・s
エポキシ樹脂No.3:ビスフェノールA型エポキシ樹脂、YL980、三菱化学社製、粘度:3,700mPa・s
エポキシ樹脂No.4:ビスフェノールF型エポキシ樹脂、YL983U、三菱化学社製、粘度:1,240mPa・s
エラストマー:テイサンレジン SG−80H、ナガセケムテックス社製
硬化剤:ノバキュア 3941HP、旭化成イーマテリアルズ社製
導電性粒子:ブライト、日本化学工業社製、平均粒子径10μm
【0063】
実施例1〜4では、異方性導電フィルムが、粘度が15mPa・s〜150mPa・sの液状エポキシ樹脂を含有するために、仮固定を人肌の温度で行っても、十分な仮固定力が得られた。実施例1〜3では、剥離強度も優れる結果となった。
比較例1及び2では、異方性導電フィルムが、液状エポキシ樹脂を含有するが、その粘度が、15mPa・s〜150mPa・sではないために、仮固定を人肌の温度で行った際に、十分な仮固定力が得られなかった。
なお、異方性導電フィルムが、液状エポキシ樹脂を含有しない場合には、比較例1と同様の結果となる。