JP2003253217A - 回路接続用接着剤を用いた接続方法 - Google Patents

回路接続用接着剤を用いた接続方法

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JP2003253217A
JP2003253217A JP2002053907A JP2002053907A JP2003253217A JP 2003253217 A JP2003253217 A JP 2003253217A JP 2002053907 A JP2002053907 A JP 2002053907A JP 2002053907 A JP2002053907 A JP 2002053907A JP 2003253217 A JP2003253217 A JP 2003253217A
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conductive particles
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JP2002053907A
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Mitsugi Fujinawa
貢 藤縄
Itsuo Watanabe
伊津夫 渡辺
Koji Kobayashi
宏治 小林
Masahiro Arifuku
征宏 有福
Takashi Nakazawa
孝 中澤
Takashi Tatezawa
貴 立澤
Kazuyoshi Kojima
和良 小島
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Hitachi Chemical Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 特に回路自体の薄膜化に対し、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及びそれに用いる回路接続用
接着剤を提供する。 【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≦4 (1) 1≧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
を用いた接続方法及びその方法に用いる回路接続用接着
剤に関する。
【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。また、回路自体の薄膜化も進んでいる。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、特に回路自体の薄膜化に対し、
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及びそれ
に用いる回路接続用接着剤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≦4 (1) 1≧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
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、本発
明は、(4) 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≦4 (1) 1≧H/R (2) また、(5) 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(4)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≦4 (1) 1≧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、1<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、4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。 (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タレー
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。また、導電性粒子として、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4μm(R)の導電
性粒子を作製し、ポリビニルアルコールで表面を0.0
1μm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1
0g、マイクロカプセル型硬化剤50g、シランカップ
リンダ剤(東レ・ダウシリコーン株式会社製商品名;S
H6040)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6
μm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と同様にして作製した平均粒子径
2μmの導電性粒子を、実施例1と同様にして2体積%
配合分散させ、接着剤層の厚みが5μm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25μmの回路接続材料を得た。 (比較例2)実施例1と同様にして、接着剤の厚みが6μ
mの回路接続材料を得た。 (比較例3)実施例1と同様にして、接着剤の厚みが25
μmの回路接続材料を得た。
【0017】(接続体の作製)上記の実施例1〜3、比
較例1の回路接続材料(回路接続用接着剤)を、1.5
mm幅にスリットし、電極として厚み0.2μmのIT
Oが全面に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ITOパターンが形成されたガ
ラス基板(ピッチ500μm、ITOの厚み0.2μ
m)の電極の位置合わせを行い、180℃、15秒、3
MPaの条件で本接続した。また、比較例2、3の回路
接続材料は、それを1.5mm幅にスリットし、電極と
して厚み0.2μmのITOが全面に形成されたガラス
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、2層FPC(ピッチ
500μm、回路は蒸着により作製、電極高さ6μm、
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
銅箔とポリイミドフィルムの2層構成)を用い上記と同
様に電極の位置合わせを行い、180℃、15秒、3M
Paの条件で本接続した。
【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は、上記の回路接続材
料を、1.5mm幅にスリットし、電極としてITO
(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、ピッチ50μm、100ライン、電極高さ
0.2μmの電極を形成したITO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30個を作製し絶縁性評価を短絡した数で評価
を行なった。比較例2、3は、ITO(0.2μm)と
ピッチ50μm、100ライン、電極高さ6μmの電極
を形成した2層FPCの電極の位置合わせを行い、18
0℃、15秒、3MPaで本接続した。この接続体30
個を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%R
H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4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1を超え
た比較例2、3は、接着力や接続信頼性試験後の接続抵
抗が高くなった。
【0021】
【発明の効果】回路電極の電極高さが比較的に低い薄膜
の接続では、本発明による接続方法を用いると、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。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H05K 3/36 H05K 3/36 A (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 小島 和良 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 JA09 KA07 LA09 PA23 PA30 PA33 5E344 AA02 AA22 BB02 BB04 BB07 BB10 CD04 DD10 EE30 5F044 NN13 NN20

Claims (5)

    【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≦4 (1) 1≧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】 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≦4 (1) 1≧H/R (2)
  5. 【請求項5】 導電粒子の表面が絶縁性物質でコートさ
    れている請求項4に記載の回路接続用接着剤。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008308682A (ja) * 2007-05-15 2008-12-25 Hitachi Chem Co Ltd 回路接続材料

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JP2008308682A (ja) * 2007-05-15 2008-12-25 Hitachi Chem Co Ltd 回路接続材料

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