JP2003253216A - 回路接続用接着剤を用いた接続方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 接続不具合が発生せず、また、隣接する電極
間での短絡が発生しない回路の高密度化に対応した良好
な接続が可能な回路接続用接着剤を用いた接続方法を提
供する。 【解決手段】 相対向する回路電極を有する基板間に回
路接続用接着剤を介在させ、加圧または加熱により相対
向する回路電極を有する基板の電極間を電気的に接続す
る接続方法であって、回路接続用接着剤の厚みＴ、回路
接続用接着剤に含有される導電性粒子の平均粒子径Ｒ、
電気的に接続される相対向する回路電極の電極高さの総
和Ｈの関係が次ぎの式（１）、（２）を満たす回路接続
用接着剤を用いた接続方法。 【数１】 ０．５≦Ｔ／Ｒ≦３ （１） １０≧Ｈ／Ｒ （２）

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回路接続用接着剤
とそれを用いた回路の接続方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、液晶ディスプレイとＴＣＰ（テー
プキャリアパッケージ）又はＦＰＣ（フレキシブル印刷
配線板）とＴＣＰとの接続、ＦＰＣとプリント配線板と
の接続には接着剤中に導電性粒子を分散させた異方導電
性接着剤が使用されている。また、最近では、半導体シ
リコンチップを基板に実装する場合でも、従来のワイヤ
ーボンドではなく、半導体シリコンチップをフェイスダ
ウンで基板に直接実装するいわゆるフリップチップ実装
が行われており、ここでも異方導電性接着剤が適用され
ている（特開昭５９−１２０４３６号、特開昭６０−１
９１２２８号、特開平１−２５１７８７号、特開平７−
９０２３７号公報）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年、
電子機器の小型化、薄型化にともない、回路の高密度化
が進んでおり、電極の間隔や電極幅が非常に狭くなって
いる。そのため、従来の異方導電性接着剤をそのまま用
いると導電性粒子不足による接続不具合が発生したり、
導電性粒子不足を補うため導電性粒子を多く配合すると
接続不具合が解決するが、隣接する電極間で短絡してし
まうなどの問題があった。本発明は、前記の接続不具合
が発生せず、また、隣接する電極間での短絡が発生しな
い回路の高密度化に対応して良好な接続が可能な回路接
続用接着剤を用いた接続方法を提供するものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、（１）相対向
する回路電極を有する基板間に回路接続用接着剤を介在
させ、加圧または加熱により相対向する回路電極を有す
る基板の電極間を電気的に接続する接続方法であって、
回路接続用接着剤の厚みＴ、回路接続用接着剤に含有さ
れる導電性粒子の平均粒子径Ｒ、電気的に接続される相
対向する回路電極の電極高さの総和Ｈの関係が次ぎの式
（１）、（２）を満たす回路接続用接着剤を用いた接続
方法である。

【数３】 ０．５≦Ｔ／Ｒ≦３ （１） １０≧Ｈ／Ｒ （２） また、（２）回路接続用接着剤がフィルム状である上記
（１）に記載の接続方法である。また、（３）導電性粒
子の表面が絶縁性物質でコートされている上記（１）ま
たは上記（２）に記載の接続方法である。また、（４）
回路電極を有する基板の少なくとも一つが、ポリイミド
を基材とするフレキシブル配線板である上記（１）ない
し上記（３）のいずれかに記載の接続方法である。ま
た、（５）回路電極を有する基板の少なくとも一つの回
路電極の高さが、２〜１４μｍである上記（１）ないし
上記（４）のいずれかに記載の接続方法である。また、
本発明は、（６）相対向する回路電極を有する基板間に
回路接続用接着剤を介在させ、加圧または加熱により相
対向する回路電極を有する基板の電極間を電気的に接続
する接続方法であって、回路接続用接着剤の厚みＴ、回
路接続用接着剤に含有される導電性粒子の平均粒子径
Ｒ、電気的に接続される相対向する回路電極の電極高さ
の総和Ｈの関係が次ぎの式（１）、（２）を満たす回路
接続用接着剤である。

【数４】 ０．５≦Ｔ／Ｒ≦３ （１） １０≧Ｈ／Ｒ （２） また、導電性粒子の表面が絶縁性物質でコートされてい
る上記（６）に記載の回路接続用接着剤である。

【０００５】

【発明の実施の形態】本発明による接続方法を用いた場
合、導電性粒子不足による接続不具合や隣接する電極間
での短絡などの電気的特性不足の問題を一気に解決する
ことができ、回路接続用接着剤の性能を飛躍的に向上さ
せることができる。

【０００６】本発明に使用される回路接続用接着剤とし
ては、アクリルゴム、スチレン‐ブタジエン‐スチレン
共重合体、スチレン−イソプレン−スチレン共重合体な
どの熱可塑性樹脂や、エポキシ樹脂、（メタ）アクリル
樹脂、マレイミド樹脂、シトラコンイミド樹脂、ナジイ
ミド樹脂、フェノール樹脂などの熱硬化性樹脂が使用さ
れるが、耐熱性や信頼性の点で熱硬化性樹脂を使用する
ことが好ましい。

【０００７】本発明に用いられる回路接続用接着剤は熱
硬化性の接着剤が好適に適用される。熱硬化性成分とし
ては、エポキシ樹脂、（メタ）アクリル樹脂、マレイミ
ド樹脂等が拳げられる。また、本発明の回路接続用接着
剤には、フィルム形成性、接着性、硬化時の応力緩和性
を付与するため、ポリビニルブチラール樹脂、ポリビニ
ルホルマール樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹
脂、ポリイミド樹脂、キシレン樹脂、フェノキシ樹脂、
ポリウレタン樹脂、尿素樹脂、アクリルゴム等高分子成
分を使用することもできる。これら高分子成分は、分子
量が１００００〜１０００００００のものが好ましく、
カルボキシル基、水酸基、エポキシ基等の官能基を有す
る場合接着性が向上するため好ましい。これら樹脂は、
ラジカル重合性の官能基、エポキシ基等の重合性官能基
で変成されていても良く、この場合耐熱性が向上するた
め好ましい。また、１２０〜１４０℃、１５秒程度の加
熱で硬化する接着剤、光照射により硬化する接着剤の場
合、熱的ダメージを軽減できるので好ましい。また、回
路接続用接着剤は液状でも適用可能であるが、フィルム
状の場合、作業性等において好適である。

【０００８】本発明で用いる回路接続用接着剤に含有さ
れる導電性粒子としては、Ａｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｕ、は
んだ等の金属粒子やカーボン、またはガラス、セラミッ
ク、プラスチックの非導電性粒子にＡｕ、Ａｇ、白金等
の貴金属類を被覆した粒子が使用される。金属粒子の場
合には表面の酸化を抑えるため、貴金属類で被覆したも
のが好ましい。上記導電性粒子のなかで、プラスチック
を核体としてＡｕ、Ａｇ等で被覆した粒子や熱溶融金属
粒子は、接続時の加熱加圧によって変形し、回路電極の
高さバラツキを吸収し、接触面積が増加し信頼性が向上
するので好ましい。特に、プラスチック核体を用いＡ
ｕ、Ａｇ等で被覆した粒子の場合、回路電極間の短絡が
少なく好ましい。貴金属類の被覆層の厚さは、１００Å
以上、好ましくは３００Å以上であれば、良好な接続が
得られる。また、更には上記導電性粒子を、絶縁性物質
でコートしたものは隣接する電極間での短絡の発生が抑
制されるので好ましい。コートする厚さは、回路電極間
を接続し、また、隣接する電極間の短絡防止からサブミ
クロン以下の表面処理程度の薄いものが好ましい。導電
性粒子は、接着剤成分１００体積に対して、０．１〜３
０体積％、より好ましくは０．１〜１０体積％の範囲で
用途により適宜配合される。

【０００９】本発明の回路接続用接着剤には、適宜充填
剤、軟化剤、促進剤、老化防止剤、着色剤、難燃剤、カ
ップリング剤を添加しても良い。

【００１０】本発明で用いる基板としては、電気的接続
を必要とする電極が形成されているものであれば特に制
限はないが、液晶ディスプレイに用いられているＩＴＯ
等で電極が形成されているガラスまたはプラスチック基
板、プリント配線板、フレキシブル配線板、セラミック
配線板、半導体シリコンチップ、ＴＣＰ、２層ＦＰＣな
どが有り、必要に応じて組み合わせて使用される。この
とき電気的接続を必要とする相対向する回路電極の電極
高さの総和Ｈ、用いる回路接続用接着剤に含有される導
電性粒子の平均粒子径Ｒ、回路接続用接着剤の厚みＴの
関係は次ぎの式（１）、（２）を満足する必要がある。

【数５】 ０．５≦Ｔ／Ｒ≦３ （１） １０≧Ｈ／Ｒ （２） 電気的接続を必要とする相対向する回路電極の電極高さ
の総和Ｈと導電性粒子の平均粒子径Ｒの関係が、１０＜
Ｈ／Ｒである場合や回路接続用接着剤の厚みＴと導電性
粒子の平均粒子径Ｒから算出されるＴ／Ｒが０．５未満
の場合、接続時に接着剤が不足して良好な接続が行なわ
れず、また、Ｔ／Ｒが、３を超える場合は導電性粒子の
流動に起因する隣接回路間での電気的短絡が発生しやす
くなる。

【００１１】回路接続用接着剤の作製方法としては、公
知の一般的方法による作製が適用できるが、接着剤のみ
からなるフィルムを作製したのち、これに均一分散され
た導電性粒子層を転写して形成した場合、接着剤の厚み
制御等が行ないやすく好適である。

【００１２】回路電極を有する基板の電極間を電気的に
接続する場合の条件として特に制限はないが、接続温度
９０〜２５０℃、接続時間１秒〜１分、接続圧力は１〜
５ＭＰａの範囲であり、使用する用途、接着剤、基板に
よって適宜選択され、必要に応じて、後硬化を行っても
良い。また、接続時は加熱、または加圧、加熱と加圧に
より行われるが、必要に応じて熱以外のエネルギーたと
えば光、超音波、電磁波等を使用しても良い。

【００１３】

【実施例】以下、本発明を実施例を用いて具体的に説明
するが、本発明はこの実施例に制限されるものではな
い。 （実施例１） （接着剤の作製）以下に示す配合でそれぞれ配合し、簡
易塗工機（テスター産業製）を用いて、厚み５０μｍの
片面を表面処理したＰＥＴ（ポリエチレンテレフテレー
ト）フィルムに塗布し、７０℃、５分間の熱風乾燥によ
りフィルムを作製した。

【００１４】（実施例１） （回路接続用接着剤の作製）熱硬化成分としてビスフェ
ノールＡ型エポキシ樹脂（エピコ‐ト８２８、油化シェ
ルエポキシ株式会社製商品名）を用いた。フィルム形成
材としてアクリルゴム（重量平均分子量約８０万、Ｔ
ｇ：−２２℃、エポキシ基含有）とフェノキシ樹脂（Ｐ
ＫＨＣ；ユニオンカーバイド社製商品名、重量平均分子
量４５０００）を用いた。硬化剤として、マイクロカプ
セル型硬化剤（ＨＸ３９４１ＨＰ旭化成エポキシ株式会
社製商品名）を用いた。導電性粒子は、ポリスチレンを
核とする粒子の表面に厚み０．２μｍのニッケル層を設
け、このニッケル層の外側に厚み０．０４μｍの金層を
設けた平均粒子径（Ｒ）４μｍの導電性粒子を作製し、
ポリビニルアルコールで表面を０．０１μｍコートし
た。固形分としてアクリルゴム３０ｇ、フェノキシ樹脂
１０ｇ、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂１０ｇ、マイ
クロカプセル型硬化剤５０ｇ、シランカップリング剤
（東レダウシリコーン株式会社製商品名；ＳＨ６０４
０）１ｇとなるように配合し、さらに導電性粒子を３体
積％配合分散させ、接着剤層の厚み（Ｔ）が６μｍの回
路接続材料を得た。

【００１５】（実施例２）実施例１と同様にして導電性
粒子を１体積％配合分散させ、接着剤層の厚みが６μｍ
の回路接続材料を得た。 （実施例３）実施例１と同様にして平均粒子径５μｍの
導電性粒子を２体積％配合分散させ、接着剤層の厚みが
１０μｍの回路接続材料を得た。

【００１６】（比較例１）実施例１と同様にして、接着
剤の厚みが２０μｍの回路接続材料を得た。 (比較例２)実施例１と同様であるが平均粒子径２μｍの
導電性粒子を用い接着剤の厚みが６μｍの回路接続材料
を得た。(比較例３)実施例１と同様であるが平均粒子径
２μｍの導電性粒子を用い接着剤の厚みが３０μｍの回
路接続材料を得た。

【００１７】（接続体の作製）上記の回路接続用接着剤
を、１．５ｍｍ幅にスリットし、電極としてＩＴＯ（厚
み０．２μｍ）が全面に形成されたガラス基板上に、８
０℃、５秒、１ＭＰａの条件で、仮接続した。その後、
ＰＥＴ基材を剥離し、ＩＴＯの電極と蒸着法で作製した
２層ＦＰＣ（ビッチ５０μｍ、電極高さ４μｍ、２層は
銅箔と基材フィルムの積層に接着剤を使用しない回路と
なる銅箔とポリイミドフィルムの２層構成）の電極の位
置合わせを行い、１８０℃、１５秒、３ＭＰａで本接続
した。比較例１の回路接続用接着剤も上記と同様に行っ
た。また、比較例２の回路接続用接着剤は３層ＦＰＣ
（ピッチ６０μｍ、回路はエッチングにより作製、電極
高さ２４μｍ、３層は銅箔と基材フィルムの積層に接着
剤を使用し、回路となる銅箔、接着剤とポリイミドフィ
ルムの３層構成）を用い上記と同様に行った。そして、
比較例３の回路接続用接着剤は３層ＦＰＣ（ピッチ６０
μｍ、回路はエッチングにより作製、電極高さ３５μ
ｍ、３層は銅箔と基材フィルムの積層に接着剤を使用
し、回路となる銅箔、接着剤とポリイミドフィルムの３
層構成）を用い上記と同様に行った。

【００１８】（特性評価方法） 接続抵抗：株式会社アドバンテスト製マルチメータＴＲ
６８４８を用いて、隣接回路間の抵抗を１ｍＡの定電流
で測定した。 接着強度：ＪｌＳ Ｚ−０２３７に準拠し、９０度ピー
ルで測定した。 絶縁性：実施例１〜３、比較例１で得られた回路接続材
料を、１．５ｍｍ幅にスリットし、電極としてＩＴＯ
（厚み０．２μｍ）が形成されたガラス基板上に、８０
℃、５秒、１ＭＰａの条件で、仮接続した。その後、Ｐ
ＥＴ基材を剥離し、ＩＴＯの電極と蒸着法で作製したく
し型の２層ＦＰＣ（ピッチ５０μｍ、１００ライン、電
極高さ４μｍ）の電極の位置合わせを行い、１８０℃、
１５秒、３ＭＰａで本接続した。この接続体を３０個作
製し絶縁性評価を短絡した数で評価を行なった。また、
比較例２、３の回路接続材料も上記と同様に、電極とし
てＩＴＯ（厚み０．２μｍ）が形成されたガラス基板上
に、８０℃、５秒、１ＭＰａの条件で、仮接続した。そ
の後、ＰＥＴ基材を剥離し、ＩＴＯの電極と３層ＦＰＣ
（ピッチ５０μｍ、１００ライン、電極高さ２４μｍ
（比較例２）、３５μｍ（比較例３））の電極の位置合
わせを行い、１８０℃、１５秒、３ＭＰａで本接続し
た。この接続体を３０個作製し絶縁性評価を短絡した数
で評価を行なった。信頼性評価：上記接続抵抗に関し
て、８０℃、９５％ＲＨの条件で高温高湿試験を行い、
２４０時間後取り出して値を測定した。それらの測定結
果を纏めて表１に示した。

【００１９】

【表１】

【００２０】実施例１〜３は、いずれも接続抵抗、接着
力、絶縁性ともに良好な結果であり、良好な接続性を示
した。これに対して、Ｔ／Ｒが３を超えた比較例１、３
においては、絶縁性に劣った。また、Ｈ／Ｒが１０を超
えた比較例２、３は、信頼性試験後の接続抵抗が高くな
った。

【００２１】

【発明の効果】本発明による接続方法を用いた場合、導
電性粒子不足による接続不具合や隣接する電極間での短
絡などの電気的特性不足の問題が飛躍的に向上できる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 有福 征宏 茨城県下館市大字五所宮1150番地 日立化 成工業株式会社五所宮事業所内 (72)発明者 中澤 孝 茨城県下館市大字五所宮1150番地 日立化 成工業株式会社五所宮事業所内 (72)発明者 立澤 貴 茨城県下館市大字五所宮1150番地 日立化 成工業株式会社五所宮事業所内 (72)発明者 福嶋 直樹 茨城県下館市大字五所宮1150番地 日立化 成工業株式会社五所宮事業所内 Ｆターム(参考） 4J040 KA03 KA07 LA09 NA19 PA30 PA33 5F044 KK01 LL09

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 相対向する回路電極を有する基板間に回
   路接続用接着剤を介在させ、加圧または加熱により相対
   向する回路電極を有する基板の電極間を電気的に接続す
   る接続方法であって、回路接続用接着剤の厚みＴ、回路
   接続用接着剤に含有される導電性粒子の平均粒子径Ｒ、
   電気的に接続される相対向する回路電極の電極高さの総
   和Ｈの関係が次ぎの式（１）、（２）を満たす回路接続
   用接着剤を用いた接続方法。 【数１】 ０．５≦Ｔ／Ｒ≦３ （１） １０≧Ｈ／Ｒ （２）
2. 【請求項２】 回路接続用接着剤がフィルム状である請
   求項１に記載の接続方法。
3. 【請求項３】 導電性粒子の表面が絶縁性物質でコート
   されている請求項１または請求項２に記載の接続方法。
4. 【請求項４】 回路電極を有する基板の少なくとも一つ
   が、ポリイミドを基材とするフレキシブル配線板である
   請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の接続方法。
5. 【請求項５】 回路電極を有する基板の少なくとも一つ
   の回路電極の高さが、２〜１４μｍである請求項１ない
   し請求項４のいずれかに記載の接続方法。
6. 【請求項６】 相対向する回路電極を有する基板間に回
   路接続用接着剤を介在させ、加圧または加熱により相対
   向する回路電極を有する基板の電極間を電気的に接続す
   る接続方法であって、回路接続用接着剤の厚みＴ、回路
   接続用接着剤に含有される導電性粒子の平均粒子径Ｒ、
   電気的に接続される相対向する回路電極の電極高さの総
   和Ｈの関係が次ぎの式（１）、（２）を満たす回路接続
   用接着剤。 【数２】 ０．５≦Ｔ／Ｒ≦３ （１） １０≧Ｈ／Ｒ （２）
7. 【請求項７】 導電性粒子の表面が絶縁性物質でコート
   されている請求項６に記載の回路接続用接着剤。