JP2003268344A - 異方導電性接着剤及びヒートシールコネクター - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】常温での保存性能を高めることができ、接続抵
抗のばらつきの無い安定した接続が可能となり、リペア
性能の優れた異方導電接着剤及びヒートシールコネクタ
を提供すること。 【解決手段】反応性樹脂１０をマイクロカプセル化した
樹脂粒子１２に金属被覆１３した導電粒子２と接着剤組
成物３中の前記反応性樹脂１０の硬化剤４と熱可塑性樹
脂５よりなり、加熱加圧により、導電粒子が破壊して温
度上昇により反応性樹脂と硬化剤と反応し硬化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶ディスプレイ
（以下、ＬＣＤという）とテープキャリヤパッケージ
（以下、ＴＣＰという）との導通接続や、プリント回路
基板（以下、ＰＣＢという）、フレキシブル回路基板
（以下、ＦＰＣという）とＴＣＰとの導通接続、チップ
・オン・ガラス（以下、ＣＯＧという）接続法における
フリップ・チップのバンプと液晶回路基板の電極間の電
気的な導通接続等に使用される異方導電性接着剤及びヒ
ートシールコネクターに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】 回路基板の電極やフリップチップの導
通には接続の信頼性に優れる熱硬化性樹脂組成物に導電
粒子を混在・分散させた液状あるいはフィルム状の異方
導電性接着剤が主に使用される。近年、ディスプレイの
フラット化も進み、接続部材として異方導電性接着剤が
多く使用されるようになってきた。

【０００３】ところで、液状あるいはフィルム状の異方
導電性接着剤は熱硬化性樹脂組成物を主成分としている
ため、ポットライフの問題があり、低温保管しなければ
ならなく、保管後も取り出しした後、結露による性能低
下の心配もあり、作業上の取扱いは特に注意を要した。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の異方導電性接着
剤は、以上のように熱硬化性樹脂組成物を主成分とし、
反応性樹脂と潜在性硬化剤が混じり、反応性樹脂と潜在
性硬化剤の界面より反応が進むため、反応を遅らせる方
法として低温保管が用いられてきた。また、この問題を
解消するために潜在性硬化剤を金属被覆するには耐熱温
度、耐薬品性の問題があり、不可能であった。このた
め、低温保管の作業状の取扱いは結露による性能低下対
策、雰囲気温度の管理、常温放置時間の管理、使用期限
の設定など使用上の細かい管理が必要であった。このよ
うな問題は、保管場所、保管に必要なエネルギー、作業
時間など省エネルギー、省スペース的に解消し、エンド
ユーザーあるいは地球環境に還元する必要がある。

【０００５】本発明は上記に鑑みなされたもので、常温
保存を可能とし、接続信頼性のある異方導電性接着剤及
びヒートシールコネクターを提供することを目的として
いる。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するた
め、反応性樹脂をマイクロカプセル化した樹脂粒子に金
属被覆した導電粒子と前記反応性樹脂の硬化剤と接着剤
組成物中の熱可塑性樹脂を必須とし、導電粒子の含量が
成分に対し0.1〜15体積％である異方導電性接着剤及び
フレキシブルプリント基板の端子部上に異方導電性接着
剤を設けた構造を有するヒートシールコネクターを特徴
としている。以下本発明を図面と参照しつつ説明する。

【０００７】第１図は本発明の成分を用いた回路接続部
の状況を示す断面模式図、（ａ）〜（ｃ）は接着時の工
程を示す記号である。第１図において、（ａ）は上下回
路６−７間に、反応性樹脂をマイクロカプセル化した樹
脂粒子に金属被覆した導電粒子２と接着剤組成物中３の
前記反応性樹脂の硬化剤４と熱可塑性樹脂５よりなる異
方導電性接着剤１を載置した状態を示す。（ｂ）は接続
時の加熱加圧により反応性樹脂をマイクロカプセル化し
た樹脂粒子に金属被覆した導電粒子２が加圧により粒子
が破壊し、温度上昇により反応性樹脂と硬化剤が反応す
る。（ｃ）は接続時の加熱加圧状態が更に時間の経過し
た状態を示す。接着剤の粘度は上昇して高粘度化し、や
がて一部硬化接着剤８となる。この時、上下回路６−７
間は反応性樹脂をマイクロカプセル化した樹脂粒子に金
属被覆した導電粒子２が縦方向に割れた状態で回路と十
分に接触し、硬化接着剤８により固定することができ
る。第２図は上記異方導電性接着剤１と回路６の変わり
にヒートシールコネクター９を用いた状態を示し、
（ａ）は加熱加圧前、（ｂ）は硬化後を示す。第3図は
反応性樹脂１０をマイクロカプセルの壁材１１でマイク
ロカプセル化した樹脂粒子１２に金属被覆１３した導電
粒子２を示す。

【０００８】反応性樹脂１０としては、エポキシ、尿
素、メラミン、グアナミン、フェノール、フラン、ジア
リルフタレート、ビスマレイミド、トリアジン、ポリエ
ステル、ポリウレタン、ポリビニルブチラール、ポリア
ミド、ポリイミド、及びシアノアクリレート等の各種合
成樹脂類や、カルボキシル基、ヒドロキシル基、ビニル
基、アミノ基、及びエポキシ基等の官能基含有型のゴム
やエラストマ類があり、これらは単独もしくは２種以上
の混合物としても適用できる。

【０００９】これらの反応性樹脂１０の中では、エポキ
シ樹脂単独もしくは成分中に少なくともエポキシ樹脂を
含有するいわゆるエポキシ系接着剤が、速硬化性でかつ
各種特性のバランスのとれた硬化物を得られることから
好適である。これらのエポキシ樹脂としては、例えばエ
ピクロルヒドリンとビスフェノールＡやビスフェノール
Ｆ等から誘導されるビスフェノール型エポキシ樹脂、エ
ピクロルヒドリンとフェノールノボラックやクレゾール
ノボラックから誘導されるエポキシノボラック樹脂が代
表的であり、その他グリシジルアミン、グリシジルエス
テル、脂環式、複素環式などの１分子内に２個以上のオ
キシラン基を有する各種のエポキシ化合物が適用でき
る。これらは単独もしくは２種以上混合して用いること
が可能である。

【００１０】これらエポキシ樹脂は、不純物イオン（Na
+、K+、Cl-、SO42-など）や加水分解性塩素などが各々3
00ppm以下に低減されたいわゆる高純度品を、さらに、
好ましくは100ppm以下のいわゆる超高純度品を使用する
ことが、接続回路の腐食を防止することから更に好まし
い、また、上記不純物イオンはエポキシ樹脂の硬化反応
を害することがあり好適である。そのためにも高純度と
することは速硬化性の得られることから接続作業上も好
ましい。反応性樹脂には硬化促進剤や硬化触媒を添加し
ても良く、又保存性に悪影響を及ぼさない範囲であれば
硬化剤や架橋剤類を添加しても良い。又、溶剤類や分散
媒、粘着性調整剤、充填剤、紫外線収縮剤、老化防止
剤、重合禁止剤、及びカップリング剤などの一般的な添
加剤類も含有できる。

【００１１】マイクロカプセルの壁材１１としては一般
的に尿素、メラミン、ホルムアルデヒド樹脂、ポリメチ
ルメタクリレート、ポリスチレン、ポリアミド、ポリビ
ニルアルコール、ポリエチレン及びポリプロピレン樹脂
等があり、反応性樹脂１０を封じこめマイクロカプセル
化した樹脂粒子１２となろ。これらの表面にさらに金属
被覆１３を行い導電粒子２を得る。

【００１２】導電粒子２の金属被覆１３材料は、導電性
を有する各種の金属、金属酸化物、合金等が用いられ
る。金属の例としては、Zn、Al、Sb、Au、Ag、Sn、Fe、
Cu、Pb、Ni、Pb、Pt、などがあり、これらを単独もしく
は複合（半田など）して用いることが可能あり、さらに
特殊な目的、例えば硬度や表面張力の調整及び密着性の
改良などの為に、Mo、Mn、Cd、Si、Ta、及びCrなどの他
の金属やその化合物などを添加することができる。導電
性と耐腐食性からNi、Ag、Au、Sn、Cu、Pbが好ましく用
いられ、これらは又単層もしくは複層以上として形成す
ることも可能である

【００１３】金属被覆１３を形成する方法としては、蒸
着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、溶
射法などの乾式法や、例えば流動層法や無電解法による
めっきなどが適用できる。これらの中で、湿式の分散系
によることから均一厚みの金属被覆を得ることの出来る
無電解めっき法が好ましい。金属被覆１３の厚みは通常
0.01〜５μｍ、好ましくは0.05〜1.0μｍとする。ここ
で厚みは金属下地層のある場合にはその層も含むものと
する。金属被覆１３の厚みが薄いと導電性が低下し、厚
みが増すと回路接続時における反応性樹脂１０をマイク
ロカプセル化した樹脂粒子１２に金属被覆１３した導電
粒子２の変形が起こり難くなることから接続信頼性が低
下する。この導電粒子２の大きさは接続する電極ピッチ
との兼合いもあるが、１〜１００μｍ、好ましくは３〜
５０μｍが良い。また、加圧により破壊しなければなら
ないため、導電粒子２の圧縮破壊強度は１０ＭＰａ以下
（島津製作所製微小圧縮試験機，ＭＣＴ−Ｗ５００Ｊに
て測定）とする。

【００１４】接着剤組成物３中の必須となる熱可塑性樹
脂５としてはポリエステル、ポリウレタン、ポリビニル
ブチラール、ポリアリレート、ポリメチルメタクリレー
ト、アクリルゴム、ポリスチレン、フェノキシ樹脂、Ｎ
ＢＲ、ＳＢＲ、ポリイミドやシリコーン変性樹脂（アク
リルシリコーン、エポキシシリコーン、ポリイミドシリ
コーン）等があり、フィルム形成性、リペア性，接着強
度を満足させるには1種類以上の熱可塑性樹脂５を併用
しても良い。ベースとなる樹脂は主にフィルム形成性、
可撓性やリペア性を付与することから熱可塑性樹脂５を
用いることが好ましいが、接着強度や信頼性向上を目的
として反応性樹脂１０や金属被覆１３のないマイクロカ
プセル化した樹脂粒子１２を導電性、保存性が低下しな
い程度混合しても良い。この場合混合する硬化剤４の量
を調整し、加熱加圧時に反応させる量を残しておくこと
が必要である。

【００１５】反応性樹脂１０を硬化する硬化剤は公知の
各種物質を適量用いることができる。例えばエポキシ樹
脂の場合の硬化剤について例示すると、脂肪族アミン、
芳香族アミン、カルボン酸無機物、チオール、アルコー
ル、フェノール、イソシアネート、第三級アミン、ホウ
素錯塩、無機酸、ヒトラジド、及びイミダゾールなどの
各系及びこれらの変性物が採用できる。

【００１６】これらの中では、速硬化性で接続作業性に
優れ、又イオン重合型で触媒的に作用する化学当量的な
考慮が少なくて良い第三級アミン、ホウ素錯塩、ヒドラ
ジド、及びイミダゾール系が好ましく、これらは単独も
しくは２種以上の混合体として適用できる。硬化反応は
接続時に完了することが好ましいが、回路間で導電粒子
２の変形を保持する状態まで反応が進行すればよく、こ
の状態で更に後硬化することもできる。また、硬化剤４
は液状、粉状でも良く、接着剤組成物３に分散し、信頼
性試験において影響の及ぼさない適量にて配合する。

【００１７】導電粒子２は前出の反応性樹脂１０をマイ
クロカプセル化した樹脂粒子１２に金属被覆１３した導
電粒子２の他にAu、Ag、Cu、Ni、Sn、ハンダ等の金属や
カーボン等があげられ、また、これらの金属の外側に異
種金属を被覆したものや、高分子核材にAu、Ag、Cu、N
i、Snなどの金属を一種あるいは二種以上被覆したもの
を材料として配合しても良い。

【００１８】本発明における導電粒子２は、前記接着剤
成分に対し、0.1〜15体積％使用する。この値が0.1〜15
体積％の範囲では、良好な異方導電性を示すが、0.1体
積％未満では、微細回路の接続において厚み方向の導電
性が得にくく、15体積％を超えると隣接回路間の絶縁性
が得られなくなる。このような理由から信頼性の高い異
方導電性を得る為には、この値を１〜10体積％の範囲内
に設定することがより好ましい。

【００１９】接着剤組成物３には、用途に応じて無機充
填剤、有機充填剤、白色顔料、重合抑制剤、増感剤、シ
ランカップリング剤、耐熱性・吸水性・密着性を上げる
ための改質剤、及びその組合せから選択される添加物を
含有しても良い。この場合の添加量としては、接着剤組
成物３の樹脂成分１００重量部に対して0.1〜１００重
量部が好ましい。但し、この場合、添加物の種類や性質
が得られる回路板の信頼性に悪影響を及ぼす可能性のな
い、又は著しく低くなる範囲で使用するよう留意する必
要がある。

【００２０】〔作用〕本発明によれば、反応性樹脂１０
をマイクロカプセル化した樹脂粒子１２に金属被覆１３
した導電粒子２と接着剤組成物3中の前記反応性樹脂１
０の硬化剤４と熱可塑性樹脂５よりなる異方導電性接着
剤１は、反応性樹脂１０と硬化剤４の接触がマイクロカ
プセルの壁材１１と金属被覆１３の2重構造によって、
保存性能を高めることができ、回路接続時に加圧による
圧力を優先的に受け、マイクロカプセルの壁材１１及び
金属被覆１３が変形破壊することから硬化反応が進む。
この時反応性樹脂１０をマイクロカプセル化した樹脂粒
子１２に金属被覆１３した導電粒子２は縦方向に変形破
壊するため、回路間の導通は取れている。高温下である
ことから硬化反応が速やかに進行するため、導電粒子２
が回路間で変形した状態で硬化接着剤８により固定する
ことができるので、回路との接触が十分な接続となるた
め、接続抵抗のばらつきの無い安定した接続が可能とな
る。また、接続不良部の再生に関してもリペア性能のあ
る熱可塑性樹脂５を配合することにより、硬化後の接着
剤は汎用溶剤にて熱可塑性樹脂５が溶けリペアすること
ができるので、接続部の再生も可能となる。

【００２１】〔実施例〕本発明を以下実施例により、更
に詳細に説明する。 実施例１ 市販のエポキシ樹脂マイクロカプセル樹脂粒子（ＥＰ−
２８、松本油脂製薬工業製）を分級し、洗浄、表面処
理、触媒付与、活性化、無電解メッキ、洗浄、乾燥の工
程を行い、平均粒子径φ２０μｍのエポキシ樹脂マイク
ロカプセルニッケル金メッキ品が得られた。 （１） エポキシ樹脂マイクロカプセルニッケル金メッ
キ品 φ２０μｍ （２） 熱可塑性樹脂 ＹＰ５０（フェノキシ樹脂、東
都化成製） （３） 熱可塑性樹脂 ＦＮ４００２（ＮＢＲ、日本ゼ
オン製） （４） 熱可塑性樹脂 ＸＬＣ−ＬＬ（フェノール樹
脂、三井化学製） （５） 硬化剤２ＭＺ（イミダゾール、四国化成工業
製） 接続部材の作製 上記（１）〜（５）を表１に示すよう
な比率となるようにトルエン／ＭＥＫ＝５０／５０の溶
剤にて溶かし固形分が３５％に成るように配合し、この
溶液を離型処理ＰＥＴ50μｍ上に塗布し、６0℃−15分
間の乾燥を行い、２５μｍの厚みを有するフィルム状の
接続部材を得た。この接続部剤を用いてライン巾100μ
ｍ、ピッチ200μｍ、厚み35μｍの銅回路を300本有する
フレキシブルプリント基板（以下FPC）と、全面に酸化
インジウム（ITO）の薄層を有する（表面抵抗30Ω／
口）厚み1.1mmのガラス板とを170℃−4MPa−15秒の加熱
加圧により接続幅2mmで接続した。この時、まず、ガラ
ス板上のITOに接続部材の接着面を貼付けた後、100℃−
0.5MPa−３秒の仮接続を行い、その後セパレータの離型
処理ＰＥＴフィルムを剥離してFPCとの接続を行った。
上記により得た回路接続品の評価結果を表１に示した。
実施例１の場合、接続体のガラス面を顕微鏡で観察した
ところ、導電粒子は縦方向に破壊しており、回路面に対
し面状に接触していた。又、長期保管を考慮した40℃−
24時間のエージングによっても、良好な特性が得られ、
リペア性に関してはアセトンに対して良好な結果が得ら
れた。

【００２２】実施例２ 実施例１と同様であるが、低抵
抗タイプとして導電粒子にニッケル粒子φ１０μを追加
した。 実施例３ 実施例２と同様であるが、接着強度アップの
ためEP-28を追加した。 実施例４ 実施例３の配合に耐熱性向上のため反応性樹
脂（エヒ゜コート1055、ジャパンエポキシレジン製）を追加し
た。 実施例５ 実施例４の配合にＴｇ点を上げるため、熱可
塑性樹脂を（PKHH、インケム製）、（AR31、日本ゼオン
製）に変更した。 実施例６ 実施例５で得られた接着剤組成物を高沸点溶
剤に変更し、ライン巾100μｍ、ピッチ200μｍ、厚み35
μｍの銅回路を300本有するＦＰＣの端子部に厚み25μ
ｍとなるようにスクリーン印刷にて印刷し、ヒートシー
ルコネクターを得た。このヒートシールコネクターを17
0℃−4MPa−15秒の条件で回路との加熱加圧を行った。

【００２３】比較例１は従来の異方導電性接着剤の組成
物。反応性樹脂（エヒ゜コートYL983U、ジャパンエポキシレジ
ン製）、硬化剤（HX-3941HP、旭化成エポキシ製）、導
電粒子（AU-208、積水ファインケミカル製）を使用し、
実施例１と同様にコーティングし接着部材を得た。比較
例２は比較例１の配合の溶剤を高沸点溶剤に変更し、ス
クリーン印刷を行った。

【００２４】実施例１〜６、及び比較例１、２に示す回
路の接続体の初期抵抗、接着強度、保存性能、リペア性
についてそれぞれ評価し、結果を表１にまとめた。

【００２５】

【表１】

【００２６】表１に示すように実施例１〜６は良好な接
続特性、リペア性、保存性が得られた。比較例１は接続
特性良好だが、保存性、リペア性が劣る。比較例２は印
刷後の乾燥工程にて接着剤が硬化し、ヒートシールコネ
クターの性能が出ない。初期抵抗については、回路の接
続体の接続後、接続部を含むＦＰＣの隣接回路間の抵抗
値をマルチメータで測定することとした。また、接着強
度については、テンシロンにてＦＰＣ端部の顕微鏡写真
を見て○、×に分け評価した。これらの接続部材は保存
性能の評価として40℃−1,000時間のエージング後の圧
着状態を確認した。

【００２７】〔発明の効果〕以上詳述したように本発明
によれば、反応性樹脂１０をマイクロカプセル化した樹
脂粒子１２に金属被覆１３した導電粒子２と接着剤組成
物３中の前記反応性樹脂１０の硬化剤４と熱可塑性樹脂
５よりなる異方導電性接着剤１は、回路接続前はマイク
ロカプセルの壁材１１と金属被覆１３のため、反応性樹
脂１０と硬化剤４が完全に遮断されており、保存性能が
向上し従来タイプに比べ常温保管が可能となった。ま
た、回路接続時に加圧による圧力を優先的に受け、マイ
クロカプセル壁材１１及び金属被覆１３が変形破壊する
ことから硬化反応が進む。この時反応性樹脂１０をマイ
クロカプセル化した樹脂粒子１２に金属被覆１３した導
電粒子２は縦方向に変形破壊するため、回路間の導通は
取れている。高温下であることから硬化反応が速やかに
進行するため、導電粒子２が回路間で変形した状態で硬
化接着剤８により固定することができるので、回路との
接触が十分な接続となるため、接続抵抗のばらつきの無
い安定した接続が可能となる。また、接続不良部の再生
に関してもリペア性能のある熱可塑性樹脂５を配合する
ことにより、硬化後の接着剤は汎用溶剤にて熱可塑性樹
脂５が溶けリペアすることができるので、接続部の再生
も可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の異方導電接着剤を用いた回路接続部の
断面模式図で、（ａ）〜（ｃ）は接着時の行程を示す。

【図２】本発明のヒートシールコネクタを用いた回路接
続部の断面模式図で、（ａ）は加熱加圧前、（ｂ）は硬
化後を示す。

【図３】本発明の異方導電接着剤の導電粒子断面模式図
を示す。

【符号の説明】

１ 異方導電性接着剤 ２ 導電粒子 ３ 接着剤組成物 ４ 硬化剤 ５ 熱可塑性樹脂 ６ 回路 ７ 回路 ８ 硬化接着剤 ９ ヒートシールコネクター １０ 反応性樹脂 １１ マイクロカプセル壁材 １２ マイクロカプセル化した樹脂粒子 １３ 金属被覆

───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｈ０１Ｒ 11/01 ５０１ Ｈ０１Ｒ 11/01 ５０１Ｃ Ｆターム(参考） 4J040 CA071 CA081 DB031 DC071 DD072 DE042 DF041 DF051 DF062 EB032 EB092 EC002 ED001 ED002 EE061 EF001 EF002 EG002 EH022 EH031 EK111 EL032 HA066 HA136 HC01 HC15 HC24 HD39 JA10 KA02 KA07 KA16 KA32 LA05 LA09 NA20 5G301 DA05 DA10 DA29 DA42 DA55 DD03

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】下記（１）〜（３）を必須成分とし、導電
   粒子の含量が成分に対し0.1〜15体積％である異方導電
   性接着剤。 （１） 反応性樹脂をマイクロカプセル化した樹脂粒子
   に金属被覆した導電粒子 （２） 前記反応性樹脂の硬化剤 （３） 熱可塑性樹脂
2. 【請求項２】特許請求の範囲１に記載の異方導電接着剤
   を、フレキシブルプリント基板の端子部上に設けた構造
   を有するヒートシールコネクター