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Fachgebiet
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung
eines anisotropen leitfähigen
Films. Der anisotrope leitfähige
Film wird vorzugsweise für
das Verbinden einer Halbleiter-Vorrichtung und eines Substrats verwendet.
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Stand der Technik
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Einhergehend
mit dem derzeitigen Hang zu multifunktionellen, miniaturisierten
und leichten elektronischen Gerätschaften
werden Schaltungsverdrahtungsstrukturen in hohem Maße integriert
und mehrere Kontaktstifte und feine Strukturen mit engem Rasterabstand
auf dem Gebiet der Halbleiter verwendet. In Anbetracht der feinen
Schaltungsstrukturen werden anisotrope leitfähige Filme verwendet, um mehrere
auf einem Substrat ausgebildete Leiterstrukturen mit Strukturen
eines damit zu verbindenden Leiters oder mit IC oder LSI zu verbinden.
Ein anisotroper leitfähiger
Film ist ein Film, der eine elektrische Leitfähigkeit nur in einer bestimmten
Richtung aufweist und in anderen Richtungen elektrisch isoliert ist.
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Ein
anisotroper leitfähiger
Film kann durch Dispergieren leitfähiger feiner Teilchen in einem
Klebefilm oder durch Bilden von Durchgangslöchern in einem Klebefilm und
Füllen
der Löcher
mit einem Metall durch Plattieren hergestellt werden.
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Der
anisotrope leitfähige
Film kann durch das erstere Verfahren mit niedrigen Kosten hergestellt
werden, er weist aber eine dahingehende Unzulänglichkeit auf, dass er wegen
der Zugabe von leitfähigen
feinen Teilchen zum Klebefilm eine geringe Zuverlässigkeit
bei einer elektrischen Verbindung mit engem Rasterabstand hat.
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Demgegenüber ergibt
das letztere Verfahren eine hohe Zuverlässigkeit bei einer elektrischen
Verbindung mit engem Rasterabstand, indem Durchgangslöcher mit
hoher Präzision
gebildet werden, es ist aber aufgrund der komplizierten und zeitraubenden
Schritte des Perforierens und Einfüllens des Metalls kostspielig.
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EP-A-0469798 offenbart
eine Mikrokontaktstift-Anordnung, bestehend aus mehreren Mikrokontaktstiften,
die einen gegebenen Durchmesser haben und bei einem gegebenen Rasterabstand
parallel zueinander ausgerichtet sind, isolierenden rohrförmigen Beschichtungen,
die zum Bedecken individueller Mikrokontaktstifte angeordnet sind,
und einem Klebstoff, der vorgesehen ist, um Abstände zwischen den isolierenden
rohrförmigen
Beschichtungen zu füllen. Die
Mikrokontaktstift-Anordnung wird durch die folgenden Schritte hergestellt:
Herstellung mehrerer beschichteter Drahtmaterialien, die aus einem
Metallkern mit einem gegebenen Durchmesser und einer isolierenden
rohrförmigen
Beschichtung einer gegebenen Dicke, die um den Metallkern herum
ausgebildet ist, bestehen, enges und erfolgreiches Ausrichten der
beschichteten Drahtmaterialien unter Bildung eines Bündels derselben,
Fixieren des Bündels
der beschichteten Drahtmaterialien durch einen Klebstoff und Schneiden
des fixierten Bündels
der beschichteten Drahtmaterialien zu einer gegebenen Länge unter
Bildung einer Mikrokontaktstift-Anordnung.
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US-A-3,852,878 betrifft
ein Verfahren zur Herstellung eines Verbindungssteckerkörpers, umfassend
mehrere voneinander getrennte elastische leitfähige Federn, die in einer Matrix
aus elastomerem isolierenden Material angeordnet sind, die einen Körper definiert,
der voneinander getrennte Oberflächenteile
aufweist, zwischen denen die Federn sich in nicht geradlinigen Bahnen
erstrecken und bei denen Enden von Federn freigelegt sind. Gemäß dem Verfahren
ist wenigstens ein Draht zu einer Wicklung mit räumlich getrennten Windungen
gewickelt, und die Wicklung ist in einer Elastomermasse eingekapselt.
Der sich ergebende Körper
wird durch die Wicklungswindungen geschnitten, um die räumlich getrennten
Oberflächenteile
darzustellen. Zur Erleichterung der Wicklungsbildung und des Einkapselns kann
der Draht mit einem Elastomerstreifen- oder Elastomerfolien-Abstandshalter umwickelt
werden und die Verbundwicklung dann gehärtet werden, um eine Verklebung
zwischen angrenzenden Elastomeroberflächen zu bilden und eine kohärente Matrix zu
definieren. Alternativ dazu kann das Elastomer im fließfähigen Zustand
spritzgegossen oder vakuumgeformt werden.
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DE-A-2520590 offenbart
einen elektrischen Verbindungsstecker, umfassend abwechselnde planare
Schichten aus elektrisch leitfähigem
und elektrisch isolierendem elastomeren Material, die unter Bildung
einer integralen Struktur miteinander verbunden werden.
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Offenbarung der Erfindung
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, die oben
erwähnten
Probleme zu lösen
und ein Verfahren zur Herstellung eines anisotropen leitfähigen Films
bereitzustellen, der befähigt
ist, eine elektrische Verbindung bei einem engen Rasterabstand zu
bilden, Festigkeit in der Filmoberflächenrichtung beizubehalten,
die bisher nicht erreicht wurde, und die Verbundwirkung der Zielsubstanz
zu verbessern.
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung
eines anisotropen leitfähigen
Films, das die folgenden Schritte umfasst:
- (a)
Wickeln eines isolierten Leiterdrahts (13) um ein Kernelement
unter Bildung eines rollenartigen Produkts, wobei der isolierte
Leiterdraht (13) einen Draht (10) aus einem leitfähigen Material
und wenigstens zwei Beschichtungsschichten umfasst, wobei die Beschichtungsschichten
eine Schicht aus einem ersten isolierenden Material und eine Schicht
aus einem zweiten Material umfassen, wobei die äußerste Schicht der Beschichtungsschichten
aus dem ersten isolierenden Material besteht und es sich bei wenigstens
entweder dem ersten isolierenden Material oder dem zweiten Material
um einen Klebstoff handelt;
- (b) Erhitzen und/oder Druckbeaufschlagen der rollenartigen Wicklung
während
Schritt (a) oder nach Schritt (a), so dass ein Schweißen und/oder Druckschweißen der äußersten
Schichten der Beschichtungsschichten des aufgewickelten isolierten
Leiterdrahts (13) unter integraler Bildung eines Wickelblocks
ermöglicht
wird; und
- (c) Schneiden des so in (b) erhaltenen Wickelblocks in einer
vorbestimmten Filmdicke entlang der Ebene, die den gewickelten Draht
kreuzt, wobei die Ebene einen Winkel mit dem gewickelten Draht (10)
bildet.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
sind aus den Unteransprüchen
ersichtlich.
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Ein
anisotroper leitfähiger
Film, der durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung erhalten wird,
stellt charakteristischerweise Folgendes bereit:
- (1)
Einen anisotropen leitfähigen
Film, umfassend ein Filmsubstrat aus einem ersten isolierenden Material
und mehrere leitfähige
Bahnen aus einem leitfähigen
Material, wobei die leitfähigen Bahnen
voneinander isoliert sind und das Filmsubstrat in der Dickenrichtung
durchdringen, die beiden Enden jeder leitfähigen Bahn an beiden Oberflächen des
Filmsubstrats freigelegt sind und die Oberfläche der Bahn, außer den
beiden freigelegten Enden, mit einem zweiten Material bedeckt ist,
wobei es sich bei wenigstens entweder dem ersten isolierenden Material
oder dem zweiten isolierenden Material um ein Klebstoffmaterial handelt.
Alternativ dazu einen anisotropen leitfähigen Film mit einem linearen
Ausdehnungskoeffizienten von 2 bis 100 ppm, der ein Filmsubstrat
aus einem isolierenden Klebstoffmaterial und mehrere leitfähige Bahnen
aus einem leitfähigen
Material umfasst, wobei die leitfähigen Bahnen voneinander isoliert
sind und das Filmsubstrat in der Dickenrichtung durchdringen, und
die beiden Enden jeder leitfähigen
Bahn an den beiden Oberflächen des
Filmsubstrats freigelegt sind.
- (2) Den anisotropen leitfähigen
Film gemäß dem obigen
Punkt (1), wobei das leitfähige
Material ein metallisches Material ist.
- (3) Den anisotropen leitfähigen
Film gemäß dem obigen
Punkt (2), der durch die folgenden Schritte erhältlich ist:
(a) Bilden
einer Beschichtungsschicht aus dem zweiten Material auf einem dünnen Metalldraht,
(b)
Bilden einer Beschichtungsschicht aus dem ersten isolierenden Material
darauf, um einen isolierten Leiterdraht zu bilden, wobei wenigstens das
erste isolierende Material oder das zweite isolierende Material
ein Klebstoffmaterial ist,
(c) Wickeln des isolierten Leiterdrahts
um ein Kernelement, um ein rollenartiges Produkt zu ergeben,
(d)
Erhitzen und/oder Druckbeaufschlagen des rollenartigen Produkts,
um ein Schweißen und/oder
Druckschweißen
der Beschichtungsschichten aus dem ersten isolierenden Material
zu ermöglichen,
und
(e) Schneiden des rollenartigen Produkts in einer vorbestimmten
Filmdicke entlang der Ebene, die den gewickelten isolierten Leiterdraht
kreuzt, wobei die Ebene einen Winkel mit dem Leiterdraht bildet.
- (4) Den anisotropen leitfähigen
Film gemäß dem obigen
Punkt (1), der einen Elastizitätsmodul
von 1 bis 20 000 MPa hat.
- (5) Den anisotropen leitfähigen
Film gemäß einem der
obigen Punkte (1) bis (3), der einen linearen Ausdehnungskoeffizienten
von 2 bis 100 ppm hat.
- (6) Den anisotropen leitfähigen
Film gemäß einem der
obigen Punkte (1) bis (3), wobei das Klebstoffmaterial ein thermoplastisches
Klebstoffmaterial oder ein wärmehärtbares
Klebstoffmaterial ist.
- (7) Den anisotropen leitfähigen
Film gemäß einem der
obigen Punkte (1) bis (3), wobei wenigstens eine der leitfähigen Bahnen
wenigstens ein Ende aufweist, das aus der Ebene des Filmsubstrats hervorragt
oder in derselben ausgespart ist.
- (8) Den anisotropen leitfähigen
Film gemäß einem der
obigen Punkte (1) bis (3), wobei die leitfähige Bahn einen Winkel mit
einer Linie senkrecht zur Ebene des Filmsubstrats bildet.
- (9) Den anisotropen leitfähigen
Film gemäß dem obigen
Punkt (1), der weiterhin einen Bereich B umfasst, wobei die mehreren
leitfähigen
Bahnen und das Filmsubstrat einen Bereich A darstellen, der Bereich
B an den Bereich A in der Richtung, die sich von der Ebene des Bereichs
A erstreckt, angrenzt, aus einem isolierenden Material der gleichen
Dicke wie der des Bereichs A besteht, eine Form hat, die ein Rechteck
von 0,2 mm × 1 mm
einschließt,
und keine leitfähige
Bahn aufweist.
- (10) Den anisotropen leitfähigen
Film gemäß dem obigen
Punkt (9), wobei der Bereich B den Außenumfang des Bereichs A umgibt,
oder der Außenumfang
des Bereichs B von dem Bereich A umgeben ist oder der Bereich B
den Bereich A in zwei Teile teilt.
- (11) Den anisotropen leitfähigen
Film gemäß dem obigen
Punkt (10), wobei der Außenumfang
des Bereichs B vom Bereich A umgeben ist, die Form des Bereichs
B ein Kreis, eine Ellipse, ein regelmäßiges Polygon, ein Rechteck,
ein Rhomboid oder ein Trapezoid ist.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine schematische Ansicht, die einen
anisotropen leitfähigen
Film zeigt, der durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung erhalten
wird.
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2 ist eine schematische Ansicht, die einen
anderen anisotropen leitfähigen
Film zeigt, der durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung erhalten
wird.
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3 ist eine Querschnittsansicht, die ein Ende
einer leitfähigen
Bahn zeigt.
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4 ist
eine Querschnittsansicht, die einen Winkel zeigt, der durch eine
leitfähige
Bahn mit einer Filmoberfläche
gebildet wird.
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5 ist eine schematische Ansicht, die einen
anderen anisotropen leitfähigen
Film zeigt, der durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung erhalten
wird.
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6 zeigt
ein Beispiel für
die Form des Bereichs B des anisotropen leitfähigen Film, der durch das Verfahren
der vorliegenden Erfindung erhalten wird.
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7 zeigt
ein Beispiel für
die Positionsbeziehung zwischen dem Bereich A und dem Bereich B.
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8 zeigt
ein Beispiel für
die Positionsbeziehung zwischen dem Bereich A und dem Bereich B.
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9 zeigt ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung
des anisotropen leitfähigen
Films der vorliegenden Erfindung.
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10 zeigt
ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung des anisotropen leitfähigen Films
der vorliegenden Erfindung.
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11 zeigt Beispiele, in denen Halbleiter-Elemente
unter Verwendung eines anisotropen leitfähigen Films, der gemäß der vorliegenden
Erfindung erhalten wird, und eines anisotropen leitfähigen Films,
der gemäß einer
Technik des Standes der Technik erhalten wird, mit Leiterplatten
verbunden sind.
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Die
in den Figuren verwendeten Symbole bedeuten Folgendes:
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- 1
- Filmsubstrat
- 2
- leitfähige Bahn
- 3
- Beschichtungsschicht
- 4
- Ende
der leitfähigen
Bahn
- 10
- Draht
- 11
- Beschichtungsschicht
- 12
- Beschichtungsschicht
- 13
- isolierter
Leiterdraht
- 14
- Wickelblock
- 15
- polygonales
Kernelement
- 16
- Schneidevorrichtung
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Ausführliche
Beschreibung der Erfindung
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1 schließt schematische Ansichten ein, die
einen anisotropen leitfähigen
Film zeigen, der durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung
erhalten wird. 1(a) zeigt eine Filmoberfläche. 1(b) ist eine teilweise vergrößerte Ansicht des Abschnitts,
der entlang der Linie X-X des in 1(a) gezeigten
anisotropen leitfähigen
Films geschnitten wurde. In der in 1 gezeigten
Ausführungsform sind
mehrere leitfähige
Bahnen 2 aus einem leitfähigen Material in einem Filmsubstrat 1 aus
einem ersten isolierenden Material so angeordnet, dass Bahnen voneinander
isoliert sind und das Filmsubstrat 1 in der Dickenrichtung
durchdringen. Die beiden Enden 4 jeder leitfähigen Bahn 2 sind
an beiden Oberflächen
des Filmsubstrats freigelegt. Auf der Oberfläche der leitfähigen Bahn,
außer
den beiden freigelegten Enden, d. h. der Seite des Körpers der
leitfähigen Bahn 2,
ist eine Beschichtungsschicht 3 aus einem zweiten Material
ausgebildet. Wenigstens bei dem ersten isolierenden Material oder
dem zweiten Material handelt es sich um ein Klebstoffmaterial.
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2 schließt schematische Ansichten ein, die
einen anderen anisotropen leitfähigen
Film zeigen, der durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung
erhalten wird. 2(a) zeigt eine Filmoberfläche wie 1(a). 2(b) ist
eine teilweise vergrößerte Ansicht
des Abschnitts, der entlang der Linie Y-Y des in 2(a) gezeigten anisotropen leitfähigen Films
geschnitten wurde. In der in 2 gezeigten Ausführungsform
sind mehrere leitfähige
Bahnen 2 aus einem leitfähigen Material in einem Filmsubstrat 1 aus
einem ersten isolierenden Material so angeordnet, dass Bahnen voneinander
isoliert sind und das Filmsubstrat 1 in der Dickenrichtung
durchdringen. Die beiden Enden 4 jeder leitfähigen Bahn
sind an den beiden Oberflächen
des Filmsubstrats freigelegt. Die Ausführungsform ist mit der in 1 gezeigten diesbezüglich identisch, die Ausführungsform
der 2 ist aber dadurch gekennzeichnet,
dass die Seite des Körpers
jeder leitfähigen
Bahn nicht mit dem zweiten Material bedeckt ist und der anisotrope
leitfähige
Film einen linearen Ausdehnungskoeffizienten von 2 bis 100 ppm hat.
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Das
erste isolierende Material in den 1, 2 wird durch bekannte Materialien veranschaulicht, die
als Filmsubstrat eines anisotropen leitfähigen Films verwendet werden.
Bevorzugt sind Materialien mit einer Klebeeigenschaft, da der durch
das Verfahren der vorliegenden Erfindung erhaltene anisotrope leitfähige Film
zum Verkleben einer Leiterplatte mit einem Halbleiter-Element verwendet
wird. Das Material mit einer Klebeeigenschaft kann ein bekanntes Klebstoffmaterial
sein, das ein wärmehärtbares
Harz oder ein thermoplastisches Harz sein kann. Unter dem "Klebstoffmaterial" versteht man hierin
ein Material, das von sich aus eine Klebeeigenschaft aufweist, oder
ein Material, das von sich aus keine Klebeeigenschaft aufweist,
aber nach dem Erwärmen
und/oder Druckbeaufschlagen kleben kann. Beispiele dafür umfassen
ein thermoplastisches Harz, das durch Erwärmen und/oder Druckbeaufschlagen
geschweißt und/oder
druckgeschweißt
wird, und ein thermoplastisches Harz, das bei Erwärmen härtet. Spezielle
Beispiel dafür
umfassen thermoplastisches Polyimidharz, Epoxyharz, Polyetherimidharz,
Polyamidharz, Siliconharz, Phenoxyharz, Acrylharz, Polycarbodiimidharz,
Fluorkohlenstoffharz, Polyesterharz, Polyurethanharz und dergleichen,
die in Abhängigkeit
vom Zweck der Anwendung ausgewählt
werden können.
Diese Harze können
allein oder in Kombination verwendet werden. Wenn eine Leiterplatte und
ein Halbleiter-Element unter Verwendung des anisotropen leitfähigen Films
der vorliegenden Erfindung verklebt werden und ein Klebstoff aus
einem thermoplastischen Harz als erstes isolierendes Material verwendet
wird, ist eine Nachbearbeitung möglich,
und wenn ein Klebstoff aus einem wärmehärtbaren Harz als erstes isolierendes
Material verwendet wird, kann die Zuverlässigkeit der Verklebung bei
hohen Temperaturen auf vorteilhafte Weise erhöht werden. Die zweckmäßige Auswahl
des thermoplastischen Harzes oder des wärmehärtbaren Harzes hängt von
dem Anwendungszweck des erfindungsgemäßen anisotropen leitfähigen Films
ab.
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Diese
Harze können
in Abhängigkeit
von der Verwendung verschiedene Füllstoffe, Weichmacher und Kautschukmaterialien
enthalten. Der Füllstoff wird
beispielhaft durch SiO2 und Al2O3 veranschaulicht; der Weichmacher wird beispielhaft
durch TCP (Tricresylphosphat) und DOP (Dioctylphthalat) veranschaulicht;
und das Kautschukmaterial wird beispielhaft durch NBS (Acrylnitril-Butadien-Kautschuk), SBS
(Polystyrol-Polybutylen-Polystyrol) und dergleichen veranschaulicht.
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Die
leitfähige
Bahn, die im Filmsubstrat gebildet werden soll, besteht aus einem
leitfähigen
Material. Das leitfähige
Material kann ein bekanntes Material sein, das beispielhaft durch
ein metallisches Material, wie Kupfer, Gold, Aluminium, Nickel und
dergleichen, und ein Gemisch dieser Materialien und ein organisches
Material, wie Polyimidharz, Epoxyharz, Acrylharz, Fluorkohlenstoffharz
und dergleichen, veranschaulicht wird. Dieses leitfähige Material
wird zweckmäßigerweise
gemäß der Anwendung
des Films ausgewählt.
Bevorzugt wird ein metallisches Material, insbesondere ein guter
elektrischer Leiter wie Gold, Kupfer und dergleichen.
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Bei
dem durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung erhaltenen anisotropen
leitfähigen Film
müssen
die leitfähigen
Bahnen in einem Filmsubstrat 1 auf derartige Weise angeordnet
sein, dass die Bahnen voneinander isoliert sind und das Filmsubstrat 1 in
der Dickenrichtung durchdringen, wie in den 1, 2 gezeigt ist. Bei jeder leitfähigen Bahn 2 müssen die
beiden Enden 4 an beiden Oberflächen des Filmsubstrats 1 freigelegt
sein. Unter "voneinander
isoliert" versteht
man hierin den Zustand, in dem jede leitfähige Bahn nicht mit anderen
Bahnen in Kontakt gebracht ist, sondern unabhängig in dem Filmsubstrat vorliegt.
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Die
Größe und die
Anzahl der leitfähigen Bahnen
in dem Filmsubstrat sind zweckmäßigerweise
gemäß der Verwendung
des erfindungsgemäßen anisotropen
leitfähigen
Films bestimmt. Wenn die Form der leitfähigen Bahn z. B. säulenartig
ist, wie in den 1, 2 gezeigt
ist, beträgt
der Durchmesser vorzugsweise 10 bis 100 μm, und der Abstand beträgt vorzugsweise
10 bis 100 μm.
Wenn jede leitfähige
Bahn zu klein ist oder die Anzahl derselben zu gering ist, nimmt
die Leitfähigkeit
ab, während,
wenn jede leitfähige
Bahn zu groß ist
oder die Anzahl derselben zu groß ist, wird die Festigkeit
des erfindungsgemäßen Films
reduziert und der Verbindungsrasterabstand kann nicht fein gemacht
werden.
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Der
Abschnitt senkrecht zur Achse der leitfähigen Bahn 2 kann
jede Form aufweisen, solange die oben erwähnten Bedingungen erfüllt werden.
Er kann eine Säule
sein, wie in den 1, 2 gezeigt
ist, oder eine polygonale Säule
sein.
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In
der 1 ist die Oberfläche der
leitfähigen Bahn 2,
außer
den beiden freigelegten Enden 4, mit einer Beschichtungsschicht 3 aus
einem zweiten Material bedeckt. In diesem Fall unterliegt das zweite Material
keiner bestimmten Einschränkung,
solange es ein organisches Material ist, das als elektronisches
Material bekannt ist, und es kann isolierend oder nicht-isolierend
sein. Wenn es isolierend ist, können
auch die oben erwähnten
ersten isolierenden Materialien verwendet werden, die einen Füllstoff, Weichmacher,
verschiedene Kautschukmaterialien und dergleichen enthalten können, die
im Hinblick auf das erste isolierende Material erwähnt wurden.
Das zweite Material sollte von dem ersten isolierenden Material
verschieden sein. Beispiele für
das isolierende Material schließen
Polyimidharz, Polyamidimidharz, Epoxyharz, Polyesterharz und dergleichen ein.
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Der
durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung erhaltene anisotrope
leitfähige
Film wird zum Verkleben einer Leiterplatte mit einem Halbleiter-Element
verwendet. Daher muss wenigstens das erste isolierende Material
oder das zweite Material ein Klebstoffmaterial sein. Im Hinblick
auf eine verbesserte Klebeeigenschaft wird es bevorzugt, dass beide
Materialien Klebstoffmaterialien sind. Das zweite Material kann
verschiedene Füllstoffe,
Weichmacher, Kautschukmaterialien und dergleichen enthalten, die
für das
Filmsubstrat verwendet werden.
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In 1 ist die leitfähige Bahn 2 mit einer Beschichtungsschicht 3 bedeckt,
wodurch die Haftung zwischen dem Filmsubstrat 1 und der
leitfähigen Bahn 2 und
die Festigkeit, die Hitzebeständigkeit,
die dielektrischen Eigenschaften und dergleichen des sich ergebenden
anisotropen leitfähigen
Films verbessert werden können.
Ein solcher Effekt wird durch richtiges Auswählen des ersten isolierenden
Materials und des zweiten Materials erreicht.
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Für eine bessere
Haftung zwischen dem Filmsubstrat 1 und der leitfähigen Bahn 2 werden
z. B. vorzugsweise ein Polyetherimidharz als erstes isolierendes
Material und ein Polyamidharz vorzugsweise als zweites Material
verwendet.
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Für eine höhere Festigkeit
des anisotropen leitfähigen
Films werden vorzugsweise ein Polyimidharz als erstes isolierendes
Material und ein Epoxyharz vorzugsweise als zweites Material verwendet.
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Für eine höhere Hitzebeständigkeit
des anisotropen leitfähigen
Films werden vorzugsweise ein Polyimidharz oder ein Polycarbodiimidharz
als erstes isolierendes Material und ein Polyesterharz oder ein Polyurethanharz
vorzugsweise als zweites Material verwendet.
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Für hervorragende
dielektrische Eigenschaften des anisotropen leitfähigen Films
werden vorzugsweise ein Fluorkohlenstoffharz als erstes isolierendes
Material und ein Polycarbodiimidharz vorzugsweise als zweites Material
verwendet.
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Der
Elastizitätsmodul
des anisotropen leitfähigen
Films als Ganzes in den 1, 2 beträgt
vorzugsweise 1 bis 20 000 MPa, besonders bevorzugt 10 bis 2000 MPa,
um den Druck abzuschwächen,
der durch die Verbindung mit einem Halbleiter-Element und dergleichen
verursacht wird, und die Spannung zu reduzieren, die durch eine
Schrumpfung/Ausdehnung aufgrund von Temperaturänderungen nach dem Verbinden
erzeugt wird, und dergleichen. Deshalb beträgt der Elastizitätsmodul
des ersten isolierenden Materials 1 bis 20 000 MPa, besonders bevorzugt
10 bis 2000 MPa. Wenn die leitfähige
Bahn 2 mit einer Beschichtungsschicht 3 bedeckt
ist – wie
in 1 –, hat das zweite Material
einen Elastizitätsmodul
in Anbetracht der Spannungsrelaxation von vorzugsweise 1 bis 30
000 MPa, besonders bevorzugt von 1000 bis 20 000 MPa.
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Der
Elastizitätsmodul
kann durch Messen des Elastizitätsmoduls
bei 125°C
unter Verwendung einer die Viskoelastizität messenden Apparatur bestimmt
werden.
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In
der 1 unterscheiden sich der Elastizitätsmodul
des ersten isolierenden Materials und derjenige des zweiten Materials
vorzugsweise um einen Faktor von 10 oder mehr. Der Elastizitätsmodul,
der um den Faktor 10 oder mehr verschieden ist, trägt zur Abschwächung der
Spannung in dem Film der vorliegenden Erfindung bei, woraus wiederum
eine erhöhte
Zuverlässigkeit
des Films resultiert. Bei diesen Materialien kann der Elastizitätsmodul
eines Materials höher
als der des anderen Materials sein, in Anbetracht der Spannungsrelaxation
ist der Elastizitätsmodul
des ersten isolierenden Materials vorzugsweise aber zehnmal oder
mehr höher
als derjenige des zweiten Materials.
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Insbesondere
betragen die Elastizitätsmoduln
der oben erwähnten
Materialien etwa 1000 bis 5000 MPa für das thermoplastische Polyimidharz, 3000
bis 20 000 MPa für
das Epoxyharz, 100 bis 4500 MPa für das Polyetherimidharz, 100
bis 10 000 MPa für
das Polyamidharz, 10 bis 1000 MPa für das Siliconharz, 100 bis
4000 MPa für
das Phenoxyharz, 100 bis 10 000 MPa für das Acrylharz, 200 bis 4000 MPa
für das
Polycarbodiimidharz, 0,5 bis 1000 MPa für das Fluorkohlenstoffharz,
100 bis 10 000 MPa für das
Polyesterharz und 10 bis 3000 MPa für das Polyurethanharz.
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Der
Elastizitätsmodul
des anisotropen leitfähigen
Films unter Verwendung des ersten isolierenden Materials und des
zweiten Materials kann so eingestellt werden, dass er in den oben
erwähnten
Bereich fällt,
indem man die oben erwähnten
Materialien auswählt
und Füllstoff,
Kautschukmaterial und dergleichen zugibt. Als Füllstoff und Kautschukmaterial können diejenigen
verwendet werden, die oben erwähnt
wurden. Wenn das zu verwendende Material ein wärmehärtbares Harz ist, können die
Härtungsbedingungen
in geeigneter Weise ausgewählt
werden.
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Der
durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung erhaltene anisotrope
leitfähige
Film hat einen linearen Ausdehnungskoeffizienten von vorzugsweise
2 bis 100 ppm, besonders bevorzugt von 16 bis 50 ppm. Wenn der lineare
Ausdehnungskoeffizient kleiner als 2 ppm ist, wird der Film steif
und spröde, während, wenn
er 100 ppm überschreitet,
der Film auf unerwünschte
Weise eine schlechte Maßhaltigkeit
aufweist.
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Der
lineare Ausdehnungskoeffizient kann als mittlerer linearer Ausdehnungskoeffizient
bei 25°C bis
125°C unter
Verwendung einer TMA-Messapparatur bestimmt werden.
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Der
durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung erhaltene anisotrope
leitfähige
Film hat eine Dicke von vorzugsweise 25 bis 200 μm, besonders bevorzugt von 50
bis 100 μm.
Wenn die Dicke geringer als 25 μm
ist, hat der anisotrope leitfähige Film
häufig
eine schlechte Klebeeigenschaft, während, wenn sie 200 μm überschreitet,
der Film einen höheren
Verbindungswiderstand hat, was vom Standpunkt der elektrischen Zuverlässigkeit
unerwünscht
ist.
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In
dem durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung erhaltenen anisotropen
leitfähigen
Film kann wenigstens ein Ende von wenigstens einer leitfähigen Bahn
entweder aus der Oberfläche
des Filmsubstrats hervorragen oder in derselben ausgespart sein.
Diese Formen der Kontaktpunkte am Ende machen den anisotropen leitfähigen Film
für das
Montieren eines Halbleiter-Elements, zum Verbinden einer flexiblen
Platte und zur Verwendung als verschiedenartige Verbindungsstecker
geeignet.
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Das
Ende der leitfähigen
Bahn kann sich in der gleichen Ebene wie derjenigen der Filmoberfläche befinden,
wie in 1(b) gezeigt ist, oder ein Teil des
Endes 4 oder das gesamte Ende 4 der leitfähigen Bahn
kann aus dem Filmsubstrat hervorragen, wie in den 3(b), (c) gezeigt ist, oder kann in demselben ausgespart
sein, wie in 3(a) gezeigt ist. Bei jeder leitfähigen Bahn
kann ein Ende oder können
beide Enden hervorragen oder ausgespart sein. Weiterhin kann die
gesamte Oberfläche
eines Endes der Bahn oder ein vorbestimmter Teil derselben hervorragen, und
die gesamte Oberfläche
oder ein vorbestimmter Teil derselben des anderen Endes kann ausgespart sein.
Wenn das Ende der leitfähigen
Bahn aus der Filmoberfläche
hervorragt, kann die Auskragung eine Säule sein, die den gleichen
Durchmesser hat wie die leitfähige
Bahn, wie in 3(c) gezeigt ist, eine Halbkugel
sein, die typischerweise als die Form eines Bondhügelkontaktpunktes
bekannt ist, wie in 3(b) gezeigt
ist, und dergleichen sein.
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Die
leitfähige
Bahn kann aus dem Filmsubstrat in der Ausführungsform von 2 hervorragen, indem
in 1 allein das Filmsubstrat selektiv
entfernt wird oder indem das Filmsubstrat und die Beschichtungsschicht
selektiv entfernt werden. Insbesondere werden ein Nassätzen unter
Verwendung eines organischen Lösungsmittels
und ein Trockenätzen,
wie Plasmaätzen,
Argonionenlaser, KrF-Excimerlaser
und dergleichen, allein oder in Kombination angewandt. Das oben
erwähnte
organische Lösungsmittel
kann zweckmäßigerweise
in Abhängigkeit
von dem Filmsubstrat und dem Material der Beschichtungsschicht ausgewählt werden.
Beispiele für dasselbe
schließen
Dimethylacetamido, Dioxan, Tetrahydrofuran, Methylenchlorid und
dergleichen ein.
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Die
leitfähige
Bahn kann aus der Oberfläche des
Filmsubstrats ausgespart werden, indem die leitfähige Bahn des erhaltenen anisotropen
leitfähigen Films
selektiv entfernt wird. Insbesondere wird ein chemisches Ätzen unter
Verwendung von Säure
oder Alkali angewandt. Alternativ dazu kann die Menge des leitfähigen Materials
reduziert werden, wenn eine leitfähige Bahn durch Füllen des
Lochs mit dem Material gebildet wird.
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Der
durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung erhaltene anisotrope
leitfähige
Film kann eine leitfähige
Bahn 2 haben, die einen Winkel α mit der Linie senkrecht zur
Ebene des Filmsubstrats 1 bildet, wie in 4 gezeigt
ist. Selbst wenn eine Kontaktlast an die leitfähige Bahn in der Dickenrichtung des
Films von einem externen Kontaktobjekt angelegt wird, wird die Kraft
in dem Film verteilt, was einen Polsterungseffekt erzeugt, wodurch
eine fehlerhafte Verbindung verhindert wird und die Zuverlässigkeit des
Kontakts verbessert wird. Damit der Polsterungseffekt in ausreichender
Weise ausgeübt
wird, beträgt der
Winkel (α in 4),
der mit der Linie senkrecht zur Ebene des Filmsubstrats gebildet
wird, vorzugsweise etwa 10° bis
45°.
-
5(a) zeigt die Oberfläche eines Films und 5(b) zeigt einen Teilabschnitt von 5(a), der entlang der Linie Z-Z geschnitten wurde.
Der in 5 gezeigte Film enthält ein neues
Teil, das dem in den 1, 2 gezeigtem Film zugefügt wurde. Insbesondere umfasst
der anisotrope leitfähige
Film wie die in den
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1, 2 gezeigten
Filme einen Bereich A (Bereich, der in 5 durch
A bezeichnet ist), der mehrere darin eingesetzte leitfähige Bahnen
enthält, und
einen Bereich B (Bereich, der in 5 durch
B bezeichnet ist) benachbart zum Bereich A in der Richtung, die
sich von der Ebene des Bereichs A erstreckt, wobei der Bereich B
aus einem isolierenden Material besteht, das die gleiche Dicke hat
wie der Bereich A, eine Form hat, die ein Rechteck von 0,2 mm × 1 mm einschließt, und
frei von einer leitfähigen Bahn
ist.
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Wenn
der Bereich B z. B. für
ein Halbleiter-Element als Kontaktziel verwendet wird, ist er so ausgebildet,
dass er dem Teil entspricht, der nicht für den Kontakt mit dem Element
verantwortlich ist. Wenn als spezielles Beispiel ein quadratischer
blanker IC-Chip von 10 mm × 10
mm das Kontaktziel ist, wird der Leiterteil (Elektrodenkontaktstelle)
zur Herstellung einer Verbindung mit der Außenseite auf der äußeren Peripherie,
die das Quadrat begrenzt, angeordnet, und der mittlere Bereich dieser
IC ist eine Schaltung ohne Kontaktpunkt. Wenn ein anisotroper leitfähiger Film
als solches Kontaktziel verwendet wird, braucht daher ein Teil (Bereich
A) mit anisotroper Leitfähigkeit
nur in Bezug auf den Teil mit einem Leiterteil geformt werden. Der
Bereich B ist vorzugsweise so geformt, dass er dem anderen Teil
entspricht, der im Hinblick auf das Montieren auf dem Paarungsteil
geformt wurde, wie Klebeeigenschaft, Flexibilität (Nachfolgeeigenschaft, Absorption
einer Größenverzerrung,
Schutz der Paarungsschaltung) und dergleichen.
-
Wenn
dieser anisotrope leitfähige
Film für das
Verbinden eines Halbleiter-Elements mit einer Leiterplatte verwendet
wird, wackeln die zwei Bauteile nicht, sondern können auf stabile Weise durch Kombination
des Bereichs A und des Bereichs B verklebt werden. Somit tritt selten
ein Abschälen
auf, wodurch eine hohe Zuverlässigkeit,
dass die elektrische Verbindung standhält, gewährt wird.
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Die
Form, das Material, die Positionsbeziehung zu dem Bereich A und
dergleichen des Bereichs B werden später in Verbindung mit dem Herstellungsverfahren
erklärt.
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Ein
bevorzugtes Herstellungsverfahren des anisotropen leitfähigen Films
wird unter Bezugnahme auf die Herstellung des in 1 gezeigten
anisotropen leitfähigen
Films erklärt.
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(1)
Wie in der Querschnittsansicht eines isolierten Drahts in 9(a) gezeigt ist, sind auf dem Draht 10 aus
einem leitfähigen
Material zwei Beschichtungsschichten 11 aus einem isolierenden
Material (Beschichtungsschicht aus dem zweiten Material) und 12 (Beschichtungsschicht
aus dem ersten Material) durch Übereinanderlegen
dieser Beschichtungsschichten ausgebildet, wobei ein isolierter
Leiterdraht 13 gebildet wird. In dieser Ausführungsform schließen die
Beschichtungsschichten zwei Schichten ein.
-
In
diesem Fall ist die äußerste Schicht
eine Beschichtungsschicht aus dem ersten Material, und die andere
Schicht ist eine Beschichtungsschicht aus dem zweiten Material.
D. h. die Beschichtungsschicht aus dem zweiten Material kann mehrere
Schichten aufweisen. Wenn mehrere Beschichtungsschichten aus dem
zweiten Material Klebrigkeit aufweisen sollen, muss wenigstens eine
Schicht der mehreren Schichten über
Klebrigkeit verfügen,
wobei es keine Beschränkung
darüber
gibt, welche Schicht Klebrigkeit verleihen soll.
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Der
isolierte Leiterdraht ist um ein Kernelement gewickelt, wobei eine
rollenartige Wicklung gebildet wird. 9(a) zeigt
eine Querschnittsansicht, in der ein isolierter Kupferdraht 13 in
einem dicht gepackten Wickelzustand aufgewickelt ist. In 9(a) sind die Bereiche des Drahts 10 und
der Beschichtungsschicht 12 zum leichten Erkennen schraffiert gezeichnet.
E ist ein Raum, der zwischen Drähten ausgebildet
ist.
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(2)
Die gerade durch Wickeln gebildete Wicklung, wie oben im Punkt (a)
erwähnt
wurde, oder die fertige Wicklung nach dem Wickeln gemäß dem obigen
Punkt (a) wird erhitzt oder unter Druck gesetzt, um die einander
benachbarten Beschichtungsschichten 12 der isolierten Leiterdrähte in oder
zwischen Schichten zu verschweißen
und/oder druckzuschweißen,
um die Beschichtungsschichten zu integrieren, wodurch ein Wickelblock
gebildet wird. 9(b) ist eine schematische Ansicht,
die miteinander integrierte isolierte Leiterdrähte zeigt, wobei die Grenzfläche zwischen
den isolierten Leiterdrähten als
gestrichelte Linie gezeigt ist. In dieser Figur ist nur der Draht 10 schraffiert.
In der Praxis können
die dicht gepackten Sechsecke, wie in 9(b) gezeigt ist,
aufgrund der quadratischen Matrix-Wicklung, wie in 1 gezeigt
ist, oder einer ungleichmäßigen Wicklung
möglicherweise
nicht gebildet werden, oder es kann der Spalt E zwischen Drähten, wie
in 9(a) gezeigt ist, zurückbleiben.
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(3)
Wie in 10 gezeigt ist, ist der im obigen
Punkt (2) erhaltene Wickelblock 14 dünn wie ein Blatt geschnitten,
um einen anisotropen leitfähigen Film
zu ergeben. Darin ist 15 ein polygonales Kernelement und 16 ist
eine Schneidevorrichtung zum Schneiden.
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Ob
das Kernelement vor dem Schneiden entnommen werden soll, oder zusammen
mit dem Kernelement geschnitten werden soll, oder das Kernelement
nach dem Schneiden mit dem Kernelement abgetrennt werden soll, oder
eine Form damit kombiniert werden soll, kann gemäß der Art des Zielprodukts
frei bestimmt werden. Beim Schneiden wird der Wicklungsblock entlang
der Ebene geschnitten, die die Wicklung in einem bestimmten Winkel
kreuzt, und zur beabsichtigten Filmdicke geschnitten.
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Der
Verständlichkeit
halber ist die Schneidevorrichtung, die zum Schneiden in 10 verwendet wird,
wie ein Kühlmesser
abgebildet. Die vorliegende Erfindung umfasst nicht nur eine derartige
Ausführungsform,
sondern auch ein beliebiges Schneidewerkzeug und eine beliebige
Trennvorrichtung. Wenn ein anisotroper leitfähiger Film aus einem Wickelblock
erhalten werden soll, kann er von beiden Seiten her geschnitten
oder zerkleinert werden. Nötigenfalls
ist die Filmoberfläche
geglättet.
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Wenn
die Eigenschaft eines Materials während der Herstellung eines
konventionellen anisotropen leitfähigen Films schrittweise verändert wird, stellt
die Richtung der Änderungen
in dem Material hauptsächlich
die Richtung der Filmdicke dar, wie aus dem zu diesem Zweck verwendeten
Verfahren klar hervorgeht, wie ein Verfahren, in dem mehrere Filmsubstrate
laminiert sind, ein Verfahren, in dem ein Metall ausgefällt und
in das Durchgangsloch gefüllt
wird, wenn eine leitfähige
Bahn gebildet wird, und dergleichen, und es ist schwierig, Änderungen
in unterschiedlichen Richtungen zu erreichen. Das Herstellungsverfahren
der vorliegenden Erfindung, das wenigstens die oben erwähnten Schritte
(1) bis (3) umfasst, kann jedoch einen anisotropen leitfähigen Film
bereitstellen, in dem sich die Eigenschaft des Materials in vielen
Abschnitten in einem konzentrischen Kreis um die leitfähige Bahn
herum ändert, nämlich in
der Richtung, die sich von der Ebene des Films erstreckt.
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Wenn
man zusätzlich
dazu das Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung mit einem
konventionellen Verfahren vergleicht, in dem leitfähige feine
Teilchen in einer Klebefolie dispergiert sind, so kann das erfindungsgemäße Verfahren
einen Film bilden, der eine hohe Zuverlässigkeit in Bezug auf eine
elektrische Verbindung mit engem Rasterabstand aufweist. Wenn man
es mit einem konventionellen Verfahren vergleicht, in dem eine Klebefolie perforiert
ist und ein Metall in die Löcher
durch Plattieren gefüllt
wird, so ist das erfindungsgemäße Verfahren
frei von den Schritten des Perforierens und des Einfüllens des
Metalls, wodurch eine Produktion zu niedrigen Kosten ermöglicht wird.
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Bei
der Verwendung des Herstellungsverfahrens der vorliegenden Erfindung
ist der Draht aus einem leitfähigen
Material vorzugsweise ein dünner Metalldraht,
wobei bekannte Drähte
wie Kupferdraht und dergleichen bevorzugt werden, die eine Festigkeit
aufweisen, welche ein Wickeln erlaubt. Die Dicke des dünnen Metalldrahts
wird zur Dicke der leitfähigen
Bahn, die zweckmäßigerweise
in Abhängigkeit von
der Verwendung des anisotropen leitfähigen Films bestimmt ist. Vorzugsweise
beträgt
der Durchmesser desselben 10 bis 200 μm, besonders bevorzugt 20 bis
100 μm.
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Eine
Beschichtungsschicht wird auf der Oberfläche eines blanken Drahts durch
ein herkömmlicherweise
bekanntes Verfahren gebildet, wie Lösungsmittelbeschichtung (Nassbeschichtung),
Beschichtung mittels Schweißen
(Trockenbeschichtung) und dergleichen. Die Gesamtdicke der Beschichtungsschicht
ist zweckmäßigerweise gemäß dem Rasterabstand
zwischen den leitfähigen
Bahnen in der Filmoberfläche
des beabsichtigten anisotropen leitfähigen Films, d. h. der Anzahl
pro Flächeneinheit,
bestimmt. Eine bevorzugte Dicke beträgt 10 bis 100 μm, besonders
bevorzugt 20 bis 50 μm.
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Wie
in den in den 9(a), (b) aufgeführten Schritten
gezeigt ist, entspricht die äußerste Schicht (Beschichtungsschicht 12 in 9(a)) der Beschichtungsschicht der Basis (Basismaterial)
des Filmsubstrats. In der Ausführungsform
von 1 entspricht sie z. B. dem ersten
isolierenden Material. Wenn die in 2 gezeigte
Ausführungsform
hergestellt werden soll, kann die Beschichtungsschicht daher nur aus
einer Schicht bestehen. Die Anzahl der Schichten, die in der Beschichtungsschicht
eingeschlossen sind, kann gemäß der Anzahl
der Stufen, die an der Änderung
der Eigenschaft beteiligt sind, frei bestimmt werden, wenn Änderungen
der Eigenschaft des Materials in der sich erstreckenden Richtung
der Ebene des Films erwünscht
sind.
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Zum
Wickeln wird eine bekannte Technik verwendet, die zur Herstellung
einer elektromagnetischen Spule (d. h. Relais, Transformator und
dergleichen) verwendet wird, wie die Spindel-Methode, bei der ein
Kernelement gedreht wird, die Flyer-Methode, bei der ein Draht umkreist
wird, und dergleichen. Der Draht kann durch ein typisches Wickelverfahren eines
einzelnen isolierten Leiterdrahts um ein Kernelement, ein Verfahren
des Wickelns mehrerer isolierter Leiterdrähte um ein Kernelement und
dergleichen gewickelt werden. Das Wickeln wird beispielhaft durch
ein turbulentes Wickeln mittels Hochgeschwindigkeitsrotation bei
einem breiten Vorschubschritt und ein dicht gepacktes Wickeln veranschaulicht, wobei
ein Draht durch Rotation bei einer vergleichsweise niedrigen Geschwindigkeit
bei einem Vorschubschritt von etwa dem Außendurchmesser des Drahts dicht
gewickelt wird und sich auf einer unteren Drahtschicht anreichert,
wodurch ein Muster einer dicht gepackten Ansammlung von Wickelblocks
gebildet wird. Die Art des Wickelns kann in Abhängigkeit von der Drahtgröße, der
Kosten, der Verwendung und dergleichen frei bestimmt werden. Ein
anisotroper leitfähiger
Film, der durch ein dicht gepacktes Wickeln erhalten wird, hat dahingehend
eine hohe Qualität,
dass die leitfähigen
Bahnen regelmäßig und gleichförmig angeordnet
sind.
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Die
Wickelspezifikationen, wie Wickelbreite (gesamte Länge der
Spule in einer elektromagnetischen Spule, die sich auf die Anzahl
der Windungen in einer Schicht bezieht), die Dicke (bezogen auf
die Anzahl der Schichten) und dergleichen können in Abhängigkeit von der Größe des beabsichtigten
anisotropen leitfähigen
Films auf zweckmäßige Weise
bestimmt werden. Wenn ein ultrafeiner Draht mit einem Außendurchmesser
von 40 μm
verwendet wird, beträgt
die Wickelbreite z. B. 50 mm bis 200 mm und die Dicke beträgt 10 mm
bis 30 mm.
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Das
Erhitzen und/oder Druckbeaufschlagen, das auf die Wicklung angewandt
wird, umfasst vorzugsweise eine Verarbeitung allein durch Erhitzen oder
eine Verarbeitung unter gleichzeitigem Erhitzen und Druckbeaufschlagen,
da ein bestimmter Spannungsgrad während des Wickelns angewandt
werden muss.
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Die
Erhitzungstemperatur ist zweckmäßigerweise
in Abhängigkeit
von dem Material des Beschichtungselements der äußersten Schicht bestimmt. Sie
reicht im Allgemeinen vom Erweichungspunkt des Materials bis zu
300°C, was
insbesondere 50 bis 300°C
darstellt. Wenn ein wärmehärtbares Harz
als Material des Beschichtungselements der äußersten Schicht verwendet wird,
wird eine Temperatur für
das Erhitzen verwendet, die niedriger als die Härtungstemperatur ist. Das Pressen
erfolgt vorzugsweise bei 1 bis 100 kg/cm2,
besonders bevorzugt bei 2 bis 20 kg/cm2.
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Wenn
eine Wicklung erhitzt und/oder unter Druck gesetzt wird, kann die
Verarbeitung unter reduziertem Druck durchgeführt werden, um die Luft in den
Zwischenräumen
zwischen Drähten
zu eliminieren. Wenn ein Wickelblock durch Wickeln eines Drahts
gebildet wird, können
Luftblasen nacheinander ausgepresst werden, wodurch verhindert wird, dass
Luftblasen in die Zwischenräume
zwischen Drähten
eintreten.
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Wenn
der Wickelblock zu einem dünnen Blatt
geschnitten wird, entspricht dessen Dicke der Dicke des sich ergebenden
Films. Somit kann durch Änderung
der Schnittdicke die Dicke des Films frei festgelegt werden. Dieses
Herstellungsverfahren ermöglicht
die einfache Produktion eines anisotropen leitfähigen Films, der eine Dicke
von weniger als 50 μm
hat, die bisher schwierig herzustellen war.
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Durch
Einstellen der Richtung des Schneidens des Wickelblocks, d. h. des
Winkels, der durch den Abschnitt der Scheibe mit dem so gewickelten Draht
gebildet wird, kann der Winkel, der durch die Ebene des Filmsubstrats
mit der leitfähigen
Bahn gebildet wird, frei festgelegt werden. In den Ausführungsformen
der 1, 2 beträgt der Winkel,
der durch den Abschnitt der Scheibe mit dem so gewickelten Draht
gebildet wird, 90°.
Durch Abänderung dieses
Winkels auf einen anderen Winkel als 90° wird ein anisotroper leitfähiger Film
erhalten, in dem die leitfähige
Bahn einen wahlfreien Winkel hat, der mit der Linie senkrecht zur
Filmsubstrat-Oberfläche gebildet
wird, wie in 4 gezeigt ist.
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Bei
einer der bevorzugten Ausführungsformen
des Herstellungsverfahrens der vorliegenden Erfindung handelt es
sich um ein Verfahren, in dem, wenn ein Wickelblock geschnitten
wird, das Kernelement des Wicklungsabschnitts auch zusammen mit dem
Wicklungsabschnitt geschnitten wird, und ohne Entfernen das so geschnittene
Kernelement auch als Produkt verwendet wird. Durch dieses Verfahren kann
der anisotrope leitfähige
Film der Ausführungsform
von 5 leicht erhalten werden. D. h.
von den durch Schneiden des Wickelblocks erhaltenen Abschnitten
wird der Abschnitt der Wicklung Bereich A, und der Abschnitt des
Kernelements wird der Bereich B.
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Die
Form des Bereichs B – Abschnittform des
Kernelements – unterliegt
keiner speziellen Einschränkung
und kann ein Kreis, eine Ellipse, ein regelmäßiges Polygon, ein Rechteck,
ein Rhomboid, ein Trapezoid und dergleichen sein. Die Wicklung hat vorzugsweise
ein Kernelement, wie einen runden Stab und einen quadratischen Stab.
Wenn der gesamte Wickelblock entlang der mittleren Achse (Rotationsachse)
des Kernelements geschnitten wird, ist demgemäß die Form des Bereichs B typischerweise ein
Viereck, wie in 5 gezeigt ist, und
der Bereich B teilt den Bereich A in zwei Teile.
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Die
Form des Kernelements kann neben einem Stab eine Kugel sein, wobei
in diesem Fall ein Bord an beiden Enden gebildet wird, um ein Wickeln zu
ermöglichen.
Daher wird der Bereich B des anisotropen leitfähigen Films, der durch Schneiden
des Wickelblocks zusammen mit dem Kernelement erhalten wird, zu
einem Kreis, wie in 6 gezeigt ist.
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Der
in 7 gezeigte Film, in dem der Bereich A den Außenumfang
des Bereichs B einschließt,
kann erhalten werden, indem man als zweites Kernelement den ersten
Wickelblock, der durch Wickeln um das erste Kernelement erhalten
wurde, um den ersten Wickelblock wickelt, wobei als Mittelachse
des zweiten Kernelements die Achse senkrecht zum Mittelpunkt der
Mittelachse des ersten Kernelements verwendet wird. Auf diese Weise
kann ein Wickelblock erhalten werden, der den ersten Wickelblock
einschließt.
Durch Schneiden dieses Blocks entlang der Ebene, die beide Mittelachsen des
ersten Kernelements und des zweiten Kernelements einschließt, kann
der Film von 7 erhalten werden.
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Es
ist auch möglich,
den Block so zu schneiden, dass der Bereich B den Außenumfang
des Bereichs A umgibt, wie in 8 gezeigt
ist, indem der gesamte Wickelblock mit oder ohne das Kernelement mit
einem Harz geformt oder geklebt wird.
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Das
Material des Kernelements, nämlich
das Material des Bereichs B, ist nicht speziell eingeschränkt, und
Metall-Materialien mit guter Wärmeleitfähigkeit,
wie Kupfer, Gold, Aluminium, Nickel und dergleichen, Kunststoff-Materialien,
die wärmehärtbaren
und thermoplastischen Harze mit Klebeeigenschaft, die beispielhaft
als das Material angeführt werden,
das als erstes isolierendes Material in der vorliegenden Erfindung
brauchbar ist, und dergleichen können
verwendet werden. Wenn z. B. ein Klebematerial für den Bereich B verwendet wird,
hat der erhaltene anisotrope leitfähige Film eine hervorragende
Eigenschaft zum Verkleben eines Halbleiter-Elements mit einer Leiterplatte,
und wenn ein Metall-Material verwendet wird, hat der Film eine hervorragende
Wärmefreisetzungsfähigkeit.
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Beispiele
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Die
vorliegende Erfindung wird im Folgenden durch Beispiele ausführlicher
erklärt,
wobei die anisotropen leitfähigen
Filme durch das Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung
produziert wurden.
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Beispiel 1
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In
diesem Beispiel wurde ein anisotroper leitfähiger Film der in 2 gezeigten Ausführungsform hergestellt, wobei
die Anzahl der auf einem dünnen Metalldraht
gebildeten Beschichtungsschichten 1 war. Zuerst wurde unter Verwendung
eines Polyetherimidharzes (Ultem-1000, hergestellt von Japan Polyimide,
Elastizitätsmodul:
1000 MPa) eine 25 μm
dicke Beschichtungsschicht auf einem Kupferdraht mit einem Außendurchmesser
von 35 μm
gebildet, um einen isolierten Leiterdraht (gesamter Außendurchmesser:
85 μm) zu
ergeben. Unter Verwendung einer Wickelapparatur wurde der Draht
regelmäßig um ein quadratisches
säulenartiges
Kunststoff-Kernelement [die gesamte Länge (Wicklungsbreite): 300
mm, Abschnittsform: Quadrat von 30 mm × 30 mm] gewickelt, und die
Drähte
wurden dicht gepackt, so dass sich eine Wicklung [mittlere Wicklungszahl
pro eine Schicht: 3500 Windungen, Anzahl der gewickelten Schichten:
150 Schichten (= Schichtdicke von etwa 12 mm)] ergab.
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Während des
Erhitzens auf etwa 300°C
wurde die erhaltene rollenartige Wicklung unter einen Druck von
60 kg/cm2 gesetzt, um ein Schweißen des Polyetherimidharzes
zu bewirken, und dann wurde die Wicklung auf Raumtemperatur abgekühlt, um
einen Wickelblock zu ergeben, in dem die gewickelten Drähte integriert
waren.
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Der
Wickelblock wurde entlang des Abschnitts senkrecht zum so aufgewickelten
Draht (die Ebene des Abschnitts parallel zur Ebene, die die Mittelachse
des Kunststoff-Kernelements einschließt) geschnitten, um Blätter (Filmfläche: 300
mm × ca.
12 mm und Dicke: 10 mm) zu ergeben, die sich in dem Stadium vor
den anisotropen leitfähigen
Filmen befinden. Die erhaltenen Blätter wurden weiterhin dünn geschnitten,
und der Außendurchmesser
wurde standardisiert, um den anisotropen leitfähigen Film der vorliegenden
Erfindung (Filmfläche:
300 mm × 12 mm,
Dicke: 0,1 mm) zu ergeben.
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Dieser
anisotrope leitfähige
Film wurde einem Messen des Elastizitätsmoduls und des linearen Ausdehnungskoeffizienten
des anisotropen leitfähigen
Films als Ganzes durch TMA (thermomechanische Analyse) unterzogen.
Als Ergebnis betrug der Elastizitätsmodul 1100 MPa und der lineare
Ausdehnungskoeffizient betrug 60 ppm.
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Beispiel 2
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Auf
die gleiche Weise wie im Beispiel 1, außer dass das Polyetherimidharz,
das als Material des Beschichtungselements verwendet wurde, durch
ein Polycarbodiimidharz (Carbodilite, hergestellt von NISSHINBO
INDUSTRIES, INC., Elastizitätsmodul: 1700
MPa) ersetzt wurde und die Temperatur des Erhitzens der rollenartigen
Wicklung auf 100°C
abgeändert
wurde, wurde der anisotrope leitfähige Film der vorliegenden
Erfindung erhalten. Der erhaltene anisotrope leitfähige Film
hatte einen Elastizitätsmodul
von 1800 MPa und einen linearen Ausdehnungskoeffizienten von 50
ppm.
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Beispiel 3
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Auf
die gleiche Weise wie im Beispiel 1, außer dass das Polyetherimidharz,
das als Material des Beschichtungselements verwendet wurde, durch
ein Fluorkohlenstoffharz (Ethylentetrafluorid-Hexafluorpropylen-Copolymer,
Elastizitätsmodul:
2 MPa) ersetzt wurde und die Temperatur des Erhitzens der rollenartigen
Wicklung auf 100°C
abgeändert
wurde, wurde der anisotrope leitfähige Film der vorliegenden Erfindung
erhalten. Der erhaltene anisotrope leitfähige Film hatte einen Elastizitätsmodul
von 2,1 MPa und einen linearen Ausdehnungskoeffizienten von 90 ppm.
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Beispiel 4
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In
diesem Beispiel wurde ein anisotroper leitfähiger Film der in 1 gezeigten Ausführungsform hergestellt, wobei
die Anzahl der Schichten der Beschichtungs schicht 2 war. Auf der
Oberfläche
eines Kupferdrahts (Außendurchmesser:
35 μm) wurde eine
5 μm dicke
Beschichtungsschicht unter Verwendung eines Epoxyharzes (Epikote
YL 980, Yuka Shell Epoxy Kabushiki Kaisha, Elastizitätsmodul:
3000 MPa) geformt, auf der eine 25 μm dicke Beschichtungsschicht
unter Verwendung eines Phenoxyharzes (PKHM, Nippon Unicar Company
Limited, Elastizitätsmodul:
500 MPa) gebildet wurde. Unter Verwendung dieses isoliertes Drahtes
wurde eine Wicklung, die die gleichen Wicklungsspezifikationen wie im
Beispiel 1 hat, hergestellt. Auf die gleiche Weise wie im Beispiel
1 bezüglich
der nachfolgenden Schritte, außer
dass die Temperatur des Erhitzens der rollenartigen Wicklung auf
150°C abgeändert wurde, wurde
der anisotrope leitfähige
Film der vorliegenden Erfindung erhalten. Der erhaltene anisotrope
leitfähige
Film hatte einen Elastizitätsmodul
von 30 MPa und einen linearen Ausdehnungskoeffizienten von 80 ppm.
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Beispiel 5
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In
diesem Beispiel wurde ein anisotroper leitfähiger Film der in 1 gezeigten Ausführungsform unter Verwendung
eines Harzes, das von dem im Beispiel 4 verwendeten verschieden
war, hergestellt, wobei die Anzahl der Schichten der Beschichtungsschicht
2 war. Auf der Oberfläche
eines Kupferdrahts (Außendurchmesser:
35 μm) wurde
eine 5 μm
dicke Beschichtungsschicht unter Verwendung eines Siliconharzes
(hergestellt von Toray-Dow Corning, JCR6115, Elastizitätsmodul:
10 MPa) gebildet. Ein Epoxyharz (YL980) wurde zur Bildung der äußeren Beschichtungsschicht
verwendet. Zu diesem Epoxyharz (100 Gewichtsteile) wurde Siliciumdioxid
(60 Gewichtsteile) als Füllstoff
gegeben, wodurch der Elastizitätsmodul
auf 20 000 MPa eingestellt wurde. Unter Verwendung dieses Epoxyharzes
wurde eine 25 μm
dicke Beschichtungsschicht auf der oben erwähnten ersten Schicht der Beschichtungsschicht gebildet.
Unter Verwendung dieses isolierten Drahtes wurde eine Wicklung,
die die gleichen Wicklungsspezifikationen wie im Beispiel 1 hat,
hergestellt. Auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 bezüglich der
nachfolgenden Schritte, außer
dass die Temperatur des Erhitzens der rollenartigen Wicklung auf
100°C abgeändert wurde,
wurde der anisotrope leitfähige
Film der vorliegenden Erfindung erhalten. Der erhaltene anisotrope
leitfähige
Film hatte einen Elastizitätsmodul
von 16 000 MPa und einen linearen Ausdehnungskoeffizienten von 30
ppm.
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Die
in den Beispielen 1 bis 5 erhaltenen anisotropen leitfähigen Filme
hatten die folgenden Eigenschaften.
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Der
anisotrope leitfähige
Film des Beispiels 1 umfasst einen thermoplastischen Klebstoff,
der unter Erhitzen auf 250°C
sofort eine Leiterplatte und ein Halbleiter-Element verkleben kann. Die Verwendung dieses
thermoplastischen Harzes ermöglicht
eine leichte Nachbearbeitung.
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Der
anisotrope leitfähige
Film des Beispiels 2 umfasst einen wärmehärtbaren Klebstoff, mit dem eine
Leiterplatte und ein Halbleiter-Element durch Erhitzen auf 150°C temporär verklebt
werden, woran sich ein dreistündiges
Erhitzen auf 200°C
für das
Verkleben anschließt.
Die Verwendung des wärmehärtbaren
Harzes ergibt eine hohe Zuverlässigkeit
des Klebens in einem Hitzezyklustest.
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Der
anisotrope leitfähige
Film des Beispiels 3 umfasst einen Klebstoff aus Fluorkohlenstoffharz,
der ein wärmehärtbarer
Klebstoff mit einem niedrigen Elastizitätsmodul ist. Er schwächt auf
wirksame Weise die Spannung ab, die durch den Unterschied des linearen
Ausdehnungskoeffizienten einer Leiterplatte und eines Halbleiter-Elements
verursacht wird. Demgemäß zeigt
er eine hohe Zuverlässigkeit
des Klebens in einem Hitzezyklustest.
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Der
anisotrope leitfähige
Film des Beispiels 4 umfasst eine leitfähige Bahn, die eine Beschichtungsschicht
eines darauf gebildeten Epoxyharzes aufweist, und diese Beschichtungsschicht
verstärkt die
Haftung zwischen einem Kupferdraht und einem Film.
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Der
anisotrope leitfähige
Film des Beispiels 5 weist einen deutlich unterschiedlichen Elastizitätsmodul
zwischen einem Filmmaterial und einem Beschichtungsschicht-Material auf. Folglich
wird die Spannung im Film abgeschwächt und der Film hat eine hohe
Zuverlässigkeit
in einem Hitzezyklustest.
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Beispiel 6
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In
diesem Beispiel wurde ein Wickelblock zusammen mit dem Kernelement
ausgeschnitten und – wie
in 5 gezeigt ist – wurde ein anisotroper leitfähiger Film
erhalten, der das so geschnittene Kernelement als den Bereich B
des Produkts enthält.
Auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1, außer dass die Form und das Material
des Kernelements wie folgt: gesamte Länge (Wicklungsbreite) 300 mm,
Abschnittsform 8 mm × 30
mm, Polyimidartikel (Vespel, hergestellt von Toray-DuPont) waren und
die Dicke der Wickelschicht etwa 2 mm (24 Schichten) betrug, wurde
ein Wickelblock erhalten, in dem die gewickelten Drähte integriert
waren.
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Dieser
Wickelblock, der das Kernelement im Mittelpunkt aufweist, wurde
entlang der Ebene senkrecht zum Draht geschnitten und hat die äußere Größe des Kernelements
von 300 mm × 8
mm (wobei die Ebene, die die Achse des Kernelements enthält, einer
der Abschnitte ist) als eine Abschnittsebene, um Blätter zu
ergeben. Ein anisotroper leitfähiger
Film des in der 5 gezeigten Ausführungsform
wurde erhalten, wobei der Bereich, der die Abschnitte der Drähte enthält, der
Bereich A war, und der Abschnitt des Kernelements der Bereich B
war und zwei Bereiche A sandwichartig den Bereich B einschließen. Die Größe des anisotropen
leitfähigen
Films machte Folgendes aus: zwei Bereiche A: Rechtecke von 300 mm × ca. 2
mm, Bereich B: ein Rechteck von 300 mm × 8 mm und gesamte Größe: 300
mm × 12
mm, Dicke: 0,1 mm. Der erhaltene anisotrope leitfähige Film hatte
einen Elastizitätsmodul
von 3000 MPa und einen linearen Ausdehnungskoeffizienten von 25
ppm.
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Beispiel 7
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Auf
die gleiche Weise wie im Beispiel 6, außer dass das Material des Kernelements
Kupfer war, wurde ein anisotroper leitfähiger Film erhalten. Der erhaltene
anisotrope leitfähige
Film als Ganzes hatte einen Elastizitätsmodul von 10 GPa und einen
linearen Ausdehnungskoeffizienten von 17 ppm.
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Vergleichsbeispiel 1
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In
diesem Vergleichsbeispiel wurde ein anisotroper leitfähiger Film
durch ein herkömmlicherweise
bekanntes Verfahren erhalten, das die Bildung einer Anzahl von Durchgangslöchern in
einem Film und Ausfällen
von Metall zum Füllen
der Durchgangslöcher
durch Plattieren umfasst, um leitfähige Bahnen zu ergeben. Ein
Polyimidfilm, der durch ein bekanntes Gießverfahren erhalten wurde,
wurde einem KrF-Excimer-Laserlicht (Schwingungswellenlänge 248
nm) ausgesetzt, so dass Durchgangslöcher von 40 μm in der
gesamten Filmoberfläche
gebildet wurden, um die dichteste Packungsanordnung (Netzwerk-Anordnung,
die als minimale Einheit ein gleichseitiges Dreieck mit einem Durchgangsloch
auf dem Scheitelpunkt desselben aufweist) zu erreichen. Auf eine
der Flächen
dieses Films wurde eine Kupferfolie laminiert, und darauf wurde
eine Resistschicht gebildet. Nach dem Waschen mit Wasser wurde er
in ein kaltes Goldcyanid-Plattierungsbad von 60°C eingetaucht, wobei die Kupferfolie
in dem Durchgangsloch als negative Elektrode freigelegt war, wodurch Kupfer
abgeschieden wurde, um das Durchgangsloch zu füllen und eine leitfähige Bahn 2A zu
ergeben. Als Ergebnis wurde ein wie in 11(b) gezeigter
anisotroper leitfähiger
Film erhalten, der eine offensichtliche Struktur hat, die der der
Ausführungsform
von 2 ähnlich ist.
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Der
erhaltene anisotrope leitfähige
Film als Ganzes hatte einen Elastizitätsmodul von 3000 MPa und einen
linearen Ausdehnungskoeffizienten von 21 ppm.
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Wie
in 11(a) gezeigt ist, wurde der
in den Beispielen 6, 7 erhaltene anisotrope leitfähige Film 20 zum
Verbinden des Halbleiter-Elements 21 mit einer Leiterplatte 22 verwendet,
wodurch eine Halbleiter-Vorrichtung hergestellt wurde. Wie in 11(b) gezeigt ist, wurde der im Vergleichsbeispiel
1 erhaltene anisotrope leitfähige
Film 20A zum Verbinden eines Halbleiter-Elements 21 mit
einer Leiterplatte 22 verwendet, wodurch eine Halbleiter-Vorrichtung
hergestellt wurde.
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Die
Halbleiter-Vorrichtungen (Anzahl jeder Probe: 10) wurden dem TCT-Test
unterzogen, wobei –50°C/5 min bis
zu 150°C/5
min einen Zyklus darstellte, um das Auftreten eines Abschälens zu
beobachten. Als Ergebnis wurde ein Abschälen an der Grenzfläche zwischen
dem Halbleiter-Element und dem Film in 4 von 10 Proben des Vergleichsbeispiels bei
etwa 400 Zyklen beobachtet. Daraus ist klar ersichtlich, dass der
anisotrope leitfähige
Film der vorliegenden Erfindung eine überlegene Klebeeigenschaft
hat.
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Gewerbliche Anwendbarkeit
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Wie
aus der obigen Beschreibung klar ersichtlich ist, kann die vorliegende
Erfindung einen anisotropen leitfähigen Film mit hoher Zuverlässigkeit zu
niedrigen Kosten bereitstellen, der einer elektrischen Verbindung
mit engem Rasterabstand standhalten kann. Sie ermöglicht auch
die Herstellung eines anisotropen leitfähigen Films mit einer Dicke
von 50 μm
oder mehr, die sich bisher schwer herzustellen ließ.
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In
einem Film, in welchem eine leitfähige Bahn mit einer Beschichtungsschicht
bedeckt ist, können
die Haftung zwischen einem Filmsubstrat und einer leitfähigen Bahn,
die Festigkeit, die Hitzebeständigkeit
und die dielektrischen Eigenschaften des erhaltenen anisotropen
leitfähigen
Films verbessert werden. Wenn in einem Film, der den Bereich A und
den Bereich B umfasst, der Film zum Verbinden eines Halbleiter-Elements
und einer Leiterplatte verwendet wird, wackeln die zwei Elemente
nicht, sondern können
auf stabile Weise verklebt werden. Somit erfolgt selbst bei wiederholten Änderungen
der Umgebung in z. B. Hitzezyklen selten ein Abschälen, wodurch
eine hohe Zuverlässigkeit,
dass die elektrische Verbindung standhält, gewährt wird. Das Herstellungsverfahren
der vorliegenden Erfindung ergab auf einfache Weise diese anisotropen
leitfähigen
Filme.