JPH07282878A - 異方導電性接続部材及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 再利用可能な基板上に導電体を形成すること
により、製造コストが低く接続信頼性の高い異方導電性
接続部材を得る。 【構成】 多数の離間した微細な孔26をもつマスク23で
覆われたガラス基板21からなる導電体形成用の基板20の
孔26に金等の導電材料を電解めっき法等により充填し、
さらにマスク23の上面よりバンプ状に突出させて導電体
２、３を形成する。次にこの基板20を２枚、それぞれの
導電体２、３同士が対向するように位置決めした後に熱
圧着等により接合して導電部材６を得る。接合部の周辺
の隙間を液状ポリイミドを浸透させて充填し、加熱硬化
させて導電部材６を支持するポリイミドフィルム１を形
成する。最後に基板20から剥離することにより、フィル
ム面から一様な高さに突出する導電部材６を持つ異方導
電性接続部材７が得られる。基板20は繰り返して導電部
材６を形成するのに利用できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、厚み方向に導電性を示
し、面に沿う方向に絶縁性を示す異方導電性接続部材及
びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子部品における高密度に対向配置され
た導電端子を相互に電気的に接続する方法として、電気
絶縁性フィルムの厚さ方向にあけた多数の離間した貫通
孔にめっき等の方法により金属を充填し、さらに接続を
確実にするためにフィルムの表面から金属をバンプ状に
突出させた構成の異方導電性接続部材を用いることが知
られている（特開昭62-43008号公報、特開昭63-222437
号公報、特開平2-49385号公報、特開平3-266306号公報
等）。このような異方導電性接続部材の代表的な製造方
法を図６を用いて説明する（特開平2-49385 号公報参
照）。

【０００３】まず、図６（ａ）に示すように金属シート
51上に感光性のポリイミド樹脂をスピンコート法により
塗布したのちプリベイクしてポリイミドフィルム52を形
成する。次にフォトエッチング法によりポリイミドフィ
ルムに微小な円形の貫通孔53を形成し、次いでポリイミ
ドフィルムを加熱硬化させる（図６（ｂ））。硬化した
ポリイミドフィルムをマスクとして金属シートをエッチ
ングし、貫通孔の下部に下側バンプとなる凹部54を形成
する。（図６（ｃ））。その後、金属シート51を陰極と
して電解金めっきを施し、金属シート51の凹部54および
貫通孔53内部に金を充填し、さらに上側バンプが形成さ
れるまで金めっきを続け、導電部材55を形成する。（図
６（ｄ））。最後に金属シート51をエッチングにより除
去し、導電部材55とポリイミドフィルム52からなる異方
導電性接続部材が得られる（図６（ｅ））。

【０００４】上記の製造方法において、ポリイミドフィ
ルムに多数の微小な貫通孔をあける別の方法として、レ
ーザ加工、プラズマエッチング等も用いられる。また、
バンプ状導電部材を形成する方法として、上記の電解め
っき法の他に、無電解めっき、スパッタリング、蒸着等
の方法がある。

【０００５】次に、このような製造方法により作られた
異方導電性接続部材を用いて電気回路部品の導電端子を
相互に接続する方法を図７を用いて説明する。導電部材
55及びそれを保持するポリイミドフィルム52からなる異
方導電性接続部材を、接続したい対向する電気回路部品
の基板61上に配置された導電端子62の間に挟み（図７
（ａ））、熱圧着法、外部のスプリング等の加圧による
接続、接続部周辺の隙間を収縮性絶縁樹脂で固定する接
続法等の公知の方法により接続する（図７（ｂ））。そ
の際、上記導電部材55の間隔（ピッチ）は、基板61上に
おける導電端子62の間隔と同一でもよいし、それよりも
狭い間隔でもよい。狭い間隔の場合は電気回路部品と異
方導電性接続部材の相対的な位置決めをすることなく接
続することができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような構成の異方導電性接続部材及び製造方法におい
ては、ポリイミドフィルム等の絶縁性フィルム毎に微小
な貫通孔をあけるためにフォトエッチング等の複雑なプ
ロセスが必要であるばかりでなく、下側バンプを形成す
る金属シートをエッチングにより除去してしまうので金
属シートの再利用ができず、製造コストが非常に高くな
ってしまう。また、ポリイミドフィルムの膜厚が均一で
ないと後で形成するバンプの高さが不均一になり接続の
信頼性が低下するが、スピンコート法でポリイミドフィ
ルムを形成する場合は膜厚を均一に形成することが難し
い。さらに、金属シートをエッチングして形成した凹部
に金めっきを施して下側バンプを形成する上述の方法で
は、絶縁性フィルムに形成した微小の孔の底側の部分を
エッチングしなくてはならないので、均一な凹部を形成
することが難しい。このため、下側バンプの高さにばら
つきが生じて接続信頼性が低下してしまう。

【０００７】本発明の目的は、上述問題点を解消する、
安価に製造でき、かつ、接続信頼性が高い異方導電性接
続部材およびその製造方法を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る異方導電
性接続部材は、絶縁性フィルムと、該絶縁フィルムにそ
の厚さ方向に貫通して保持される互いに離間した多数の
導電部材とを具え、該各導電部材は、対向して接触又は
接合された２つの導電体からなることを特徴とする。

【０００９】また、請求項２に係る製造方法は、請求項
１に係る異方導電性接続部材の製造方法であり、基板上
に互いに離間した多数の導電体を形成する工程と、前記
導電体が形成された２枚の前記基板を前記導電体同士が
対向するように位置決めすると共に対向する前記導電体
を加圧接触又は接合して導電部材を形成する工程と、前
記各導電部材を絶縁性樹脂に固定する工程と、前記基板
を分離する工程と、を具えることを特徴とする。

【００１０】一方、請求項３に係る異方導電性接続部材
の製造方法は、基板上に互いに離間した多数の導電体を
形成する工程と、前記導電体が形成された基板上に絶縁
性樹脂を塗布する工程と、該絶縁性樹脂に平面板を押し
つけて前記絶縁性樹脂を硬化させる工程と前記平面板を
分離して前記導電体を露出させる工程と、露出した前記
導電体上にさらに導電体を付加して導電部材を形成する
工程と、前記基板を分離する工程とを具えることを特徴
とする。

【００１１】

【実施例】以下、添付図面を参照して、本発明の実施例
について説明する。

【００１２】図１（ａ）は本発明による異方導電性接続
部材７の一実施例の断面図である。下側導電体２と上側
導電体３が接合面４で接合されて個々の導電部材６を形
成し、周囲を電気絶縁性の樹脂フィルム１で保持されて
おり、隣り合う導電部材６同士は電気的に絶縁されてい
る。

【００１３】それぞれの導電部材６はフィルム１の両表
面から一定の高さだけ突出しており、これにより外部導
電端子（図示せず）との接続時の信頼性が向上する。こ
の突出高さは、フィルム１の上側と下側で同じでも異な
っていてもよく、また、突出部分はフィルム面から垂直
に突出していても斜めに突出していてもよい。下側導電
体２と上側導電体３の形状および大きさは同じでも異な
っていてもよい。樹脂フィルム１の厚さおよび導電部材
６のサイズは特に限定されない。また、導電部材６のフ
ィルム面方向の断面形状は円形、楕円形、長方形、その
他の形状とすることができる。樹脂フィルム１の面内に
おける導電部材６のピッチは２μm 〜200 μm 、好適に
は10〜80μm であるが、これに限定されない。また、導
電部材６の配置は、規則的あるいは不規則的であっても
よい。

【００１４】なお、接続する外部電気回路部品の導電端
子が適当な形状に突出している場合には、上述の導電部
材６は必ずしもフィルム１の表面から突出していなくて
もよく、フィルム１の表面と同一平面かあるいは逆に窪
んでいてもよい。

【００１５】樹脂フィルム１の材料として、例えばポリ
イミド樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等を用いる
ことができる。導電部材６の材料としては、例えば金、
銀、銅、ニッケル、すず、鉛、インジウム等の金属およ
びこれらの合金を用いることができる。また、導電部材
６は全体が均一な材料である必要はないく、異なる金属
あるいは合金の組み合わせからなるものであってもよ
い。さらにこれらの金属あるいは合金に有機材料や無機
材料を加えたものであってもよい。また、下側導電体２
と上側導電体３の材料は同じでも異なっていてもよい。

【００１６】接合面の接合形態としては、上下の導電体
の材料およびその組み合わせにより異なるが、抵抗溶接
等による溶融接合、共晶接合等の液相−固相反応接合、
熱圧着等による固相接合等の接合形態をとることができ
る。

【００１７】上述した異方導電性接続部材７を用いて外
部電気回路部品の導電端子（図示せず）を相互に接続す
るには、接続したい上下の導電端子の間にこの異方導電
性接続部材７を挟み、熱圧着法、外部の金属スプリング
等の加圧による接続、接続部周辺の隙間を収縮性絶縁樹
脂で固定する接続法等の公知の方法により接続する。そ
の際には予め、上述した異方導電性接続部材７の両面あ
るいは片面に接着性樹脂層５を形成しておいてもよい
（図１（ｂ））。接着性樹脂としては例えばエポキシ系
樹脂、ウレタン系樹脂等の熱硬化性樹脂やアクリル系樹
脂、ポリエステル系樹脂等の熱可塑性樹脂、及びそれら
を混合したものを用いることができる。この場合、接続
時の加圧や加熱において接着性樹脂が流動して接続され
た導電端子の周辺の隙間を埋め、外部電気回路部品と異
方導電性接続部材とを接着すると共に、導電部分を封止
して外部環境から保護するので信頼性の高い電気的接続
をおこなうことができる。

【００１８】図２及び図３に本発明の異方導電性接続部
材の製造方法の実施例を示す。まず図２を用いて導電体
形成用基板（以下単に基板という）を製造するフォトエ
ッチング工程を説明する。この基板は後述するように繰
り返し使用することができる。次に図３を用いて、この
基板上に導電体を形成する工程、およびその基板を２枚
用いて異方導電性接続部材を製造する工程を説明する。

【００１９】図２において、導電体形成用の基板20は、
耐熱性ガラス基板21に、後に導電体を電解めっきする時
の導電路となる白金またはＩＴＯの導電層22、およびマ
スクとなる二酸化けい素または窒化けい素のマスク材23
をスパッタ法、プラズマＣＶＤ法等により形成する（図
２（ａ））。導電層22の材質が白金の場合、ガラス基板
21との付着力を向上させるために、導電層22の形成に先
立ちチタンあるいはクロムの下地層を形成することが望
ましい。次にフォトレジストを塗布した後にマスク露光
および現像を行い適当な形状の孔25のあいたレジストパ
ターン24を形成する（図２（ｂ））。このレジストパタ
ーンをマスクとして四ふっ化炭素ガスを用いたドライエ
ッチングによりマスク材23に孔26を形成する（図２
（ｃ））。最後にレジストパターンを除去して基板20が
得られる（図２（ｄ））。なお、マスク材23のエッチン
グには適当なウェットエッチングを用いてもよい。例え
ば、導電層22に白金、マスク材23に二酸化けい素を用い
た場合はふっ酸でエッチングすることができる。

【００２０】このようにして作製された基板20を用い
て、図３に示す工程により導電部材６及びそれを含む異
方導電性接続部材７を製造する。まず、導電層22を陰極
として電解めっき法により金めっきをおこない、基板20
の孔26に金を充填し、さらにバンプが形成されるまで金
めっきを続けて導電体２を形成する（図３（ａ））。次
に、導電体２、３が形成された基板20、20を２枚、それ
ぞれの導電体２、３同士が対向するように位置決めした
後にツールにより圧着又は熱圧着して接合することによ
り導電部材６を形成する（図３（ｂ））。熱圧着する場
合、ガラス基板21を介して加熱してもよいし、加圧した
まま全体を加熱炉に入れて加熱してもよい。基板20、20
の位置決めは、機械的に行うか又は基板21上に形成され
たマーク（図示せず）を画像処理により行う。なお、フ
ィルム１の面に対して直角方向の、接合された導電部材
６の長さは２枚の基板20、20の距離で決まるが、これが
均一となるよう２枚の基板20、20を平行に保って対向配
置する必要がある。このようにすることで、電解めっき
法により形成したバンプの高さに多少のばらつきがあっ
ても、接合によって各バンプが異なった量の塑性変形を
することで、接合後の導電部材６の長さを均一にするこ
とができる。次に、液状ポリイミドを接合された導電部
材６の周りに充填して加熱により硬化させ、導電部材６
をポリイミドの樹脂フィルム１に固定する（図３
（ｃ））。ポリイミドを充填するには対向配置された基
板20、20の周辺部分を液状ポリイミドに接触させて毛管
現象により隙間に浸透させればよい。また、液状ポリイ
ミドを真空引きにより浸透させてもよい。液状ポリイミ
ドは導電体２、３を接合した後に基板20、20間に充填さ
れるので、従来例のポリイミドの膜厚の不均一に起因す
るバンプの高さ、即ち導電部材の全長の不均一は生じな
い。最後に基板20、20を剥離することにより異方導電性
接続部材が得られる（図３（ｄ））。剥離された基板2
0、20は、再び図３（ａ）の工程に戻って導電部材６を
形成するのに用いることができる。

【００２１】上述の導電体２、３の形成は電解めっき法
によりおこなったが、他の方法、例えば無電解めっき法
や、特開昭59-80361号公報に記載されている超微粒子を
用いた膜形成法、いわゆるガス・デポジション法などで
形成してもよい。後者の方法は金属の超微粒子を搬送用
ガスに混合して小径ノズルから基板に吹き付けることに
より金属膜を所定の形状、厚さに生成するものである。
この方法によれば、ガラス基板21、あるいは他の適当な
金属、セラミックス、ポリマーなどの平面基板上に直
接、多数の互いに離間した導電体を形成することができ
るために、マスク材23は必ずしも必要としない。マスク
材23を用いないで導電体を形成した場合、製造される異
方導電性接続部材における導電体の露出面はフィルム１
の表面と同一面になる。また、突起を有する基板の突起
上に同方法により導電体を形成すれば、導電体の露出面
がフィルム表面より窪んだ異方導電性接続部材を製造す
ることができる。

【００２２】図３の工程において、導電体２、３の接合
とポリイミド樹脂フィルム１の形成の順序を逆にした方
法も可能である。図４はこの工程を示す断面図である。
基板20上に導電体２（３）を形成するところまでは上述
の工程と同じである（図４（ａ））。次に、この導電体
２（３）が形成された基板20上に液状ポリイミドをスピ
ンコート法またはナイフコート法、あるいは適当な他の
塗布方法により塗布しフィルム１を形成する（図４
（ｂ））。その後、導電体３が形成された別の基板20を
用意し、２枚の基板20、20をそれぞれの導電体２、３が
対向するように位置決めした後に圧着又は熱圧着して接
合することにより導電部材６を形成する（図４
（ｃ））。２枚目（上側）の基板20にはポリイミドが塗
布してあってもよいし、なくてもよい。また、ポリイミ
ドを薄く塗布した場合には２枚の基板20の間に間隙41が
形成されるが、導電体２、３は相互に接合されているの
で、フィルム１からの脱落等の問題がない。厚く塗布し
た場合は接合時に余分なポリイミドは基板20、20の圧力
によって基板20、20の間から排除され間隙41は形成され
ない。最後に全体を加熱することによりポリイミドを硬
化させることにより、導電部材６をフィルム１に固定す
る。その後、基板20、20を剥離することにより異方導電
性接続部材７が得られる（図４（ｄ））。なお、導電部
材の形成に先だってマスク材23の表面にポリイミドに対
する離型材の層を形成しておくことにより、ポリイミド
樹脂フィルム１と基板20との剥離を容易にすることがで
きる。

【００２３】尚、上記実施例においては、下側導電体２
及び上側導電体３を面４で接合させて導電部材６を形成
したが、対向する導電体２、３を単に接触させてもよ
い。この場合、２枚の基板20、20を導電体２、３が対向
するように位置決めした後に、加圧して面４で接触させ
る必要がある。また、この場合に使用される樹脂フィル
ム１の材質は、硬化の際に収縮するタイプである必要が
ある。この収縮により発生する応力によって導電体２、
３相互の接触が確保される。尚、導電体２、３を接触さ
せる場合、２枚の基板20、20の間の間隙41が大きいと上
側導電体３と樹脂フィルム１の接触面積が小さくなるの
で、上側導電体３を保持しないことがありえる。しか
し、樹脂フィルム１を硬化させたときに上側導電部材３
を十分保持できるだけのフィルム１の厚さが確保できれ
ば、間隙41が生じてもよい。また、導電体２、３を接触
させた異方導電性接続部材７を用いて対向する外部電気
回路部品の導電端子を熱圧着によって接続する場合に
は、以下の理由により導電体２、３相互の電気的接続が
より確実になる。即ち、熱圧着の条件を適当に選択すれ
ば、各導電体２、３がそれぞれ外部電気回路部品の導電
端子と熱圧着されると共に、導電体２、３の接触面４に
おいて固相接合が生じるからである。

【００２４】図５は、本発明の更に別の実施例の製造工
程を示す断面図である。本実施例においても、図２の工
程で製造される再利用可能な基板20が用いられる。導電
体２を形成する工程及び樹脂フィルム１を形成する工程
は図４（ａ）及び図４（ｂ）に示される工程と同一であ
る。次に、表面にポリイミドに対する離型材の層12を形
成した耐熱性ガラスの平面板11を導電体２に押しつけ、
バンプの頭部付近をたいらにする。（図５（ａ））。こ
の際、電解めっき法により形成したバンプの高さに多少
のばらつきがあっても、平面板11を基板20に対して平行
に保って十分押しつけることにより、各バンプが異なっ
た量の塑性変形をすることでフィルム１の面に対して直
角方向の導電体２の長さを均一にすることができる。余
分な液状ポリイミドは圧力によって基板20及び平面板11
の間から排除される。次に全体を加熱することにより樹
脂を硬化させ、その後、平面板11を剥離して取り除くこ
とにより導電体２の頭部が露出する（図５（ｂ））。も
し導電体２の頭部表面に薄いポリイミドの層が残ってい
る場合には、水酸化ナトリウムなどのアルカリでエッチ
ング処理することにより取り除く。次に再び電解めっき
法により、露出した導電体２上に金を成長させて導電部
材6'を形成する（図５（ｃ））。最後に基板20を剥離す
ることにより異方導電性接続部材7'が得られる（図５
（ｄ））。剥離された基板20は、次の導電部材を形成す
るのに用いることができる。

【００２５】上述の工程で製造された異方導電性接続部
材7'においては、それぞれの導電部材6'はフィルム１の
表面から一定の高さだけ突出しており、これにより外部
導電端子（図示せず）との接続時の信頼性が向上する。
フィルム１の下側の突出高さは基板20のマスク材23の厚
さで決まり、上側の突出高さは二回目の電解金めっきの
条件により制御できる。この突出高さは、フィルム１の
上側と下側で同じでも異なっていてもよい。また導電部
材6'のフィルム１の面に沿う面方向の断面形状は、基板
20のマスクの孔26の形状により制御できるが、円形、楕
円形、長方形、その他の形状とすることができる。樹脂
フィルム１の面内における導電部材6'の配置は目的に応
じて規則的あるいは不規則的にすることができる。

【００２６】なお、接続する外部電気回路部品の導電端
子が適当な形状に突出している場合には、上述の導電部
材6'は必ずしもフィルム表面から突出していなくてもよ
く、フィルム表面と同一平面かあるいは逆に窪んでいて
もよい。図５（ｃ）における二回目の電解金めっきをお
こなわなければフィルム上側では導電部材はフィルムと
同一平面とすることができ、また、図４（ａ）における
導電部材の形成に前述のガス・デポジション法を用いれ
ばフィルム１の下側でも導電部材をフィルムと同一平面
かあるいは窪んだ形にすることができる。さらに、製造
された異方導電性接続部材7'の両面又は片面に接着性樹
脂層を形成してもよい。フィルム１の厚さが小さいと破
損し易いので取扱い性が劣るが、図４（ｂ）及び図５
（ａ）乃至図５（ｃ）の工程を繰り返してフィルム１の
厚さを厚くすることによりフィルム１の強度を増大させ
て取扱い性を向上させてもよい。

【００２７】図５（ｄ）において、樹脂フィルム１は導
電部材6'の第１大径部2a及び第２大径部6aの間の小径部
2bに入り込んでいるので、導電部材6'は樹脂フィルム１
から脱落し難い。

【００２８】

【発明の効果】請求項１にかかる異方導電性接続部材に
よれば、２つの導電体を加圧接触又は接合させた導電部
材を有するので、導電部材の高さを均一にすることがで
き、接続信頼性が高いという利点がある。

【００２９】請求項２にかかる異方導電性接続部材の製
造方法によれば、導電体を形成する基板を繰り返し使用
でき、また、絶縁性フィルムの穿孔工程がないので、接
続信頼性の高い異方導電性接続部材を低コストで製造で
きる利点がある。

【００３０】請求項３にかかる異方導電性接続部材の製
造方法によれば、導電体を形成する基板を繰り返し使用
でき、また、絶縁性フィルムの穿孔工程がないので、接
続信頼性の高い異方導電性接続部材を低コストで製造で
きる利点がある。さらに、２枚の基板の位置決め工程が
ないので、導電部材の形成が容易であるという利点もあ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の異方導電性接続部材の実施例を示し、
（ａ）異方導電性接続部材本体の断面図、（ｂ）（ａ）
の両面に接着性樹脂を形成した例の断面図である。

【図２】導電体形成用の基板の製造工程を示す断面図で
ある。

【図３】本発明の異方導電性接続部材の製造工程を示す
断面図である。

【図４】本発明の異方導電性接続部材の製造工程の別の
実施例を示す断面図である。

【図５】本発明の異方導電性接続部材の製造工程の更に
別の実施例を示す断面図である。

【図６】従来例の異方導電性接続部材の製造工程を示す
断面図である。

【図７】図６の異方導電性接続部材及び電気回路部品の
接続方法を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 絶縁性フィルム ２、３ 導電体 2a 第１大径部 2b 小径部 ６、6' 導電部材 6a 第２大径部 ７、7' 異方導電性接続部材 20 基板

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁性フィルムと、該絶縁性フィルムに
   その厚さ方向に貫通して保持される互いに離間した多数
   の導電部材とを具え、 該各導電部材は、対向して加圧接触又は接合された２つ
   の導電体からなることを特徴とする異方導電性接続部
   材。
2. 【請求項２】 基板上に互いに離間した多数の導電体を
   形成する工程と、 前記導電体が形成された２枚の前記基板を前記導電体同
   士が対向するように位置決めすると共に対向する前記導
   電体を加圧接触又は接合して導電部材を形成する工程
   と、 前記各導電部材を絶縁性樹脂に固定する工程と、 前記基板を分離する工程とを具えることを特徴とする異
   方導電性接続部材の製造方法
3. 【請求項３】 基板上に互いに離間した多数の導電体を
   形成する工程と、 前記導電体が形成された基板上に絶縁性樹脂を塗布する
   工程と、 該絶縁性樹脂に平面板を押しつけて前記絶縁性樹脂を硬
   化させる工程と、 前記平面板を分離して前記導電体を露出させる工程と、 露出した前記導電体上にさらに導電体を付加して導電部
   材を形成する工程と、 前記基板を分離する工程とを具えることを特徴とする異
   方導電性接続部材の製造方法。