JP2003272445A - 導電性粒子及びこの導電粒子を用いた接続部材 - Google Patents
導電性粒子及びこの導電粒子を用いた接続部材Info
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Abstract
い、接続信頼性に優れた変形度の制御が可能な導電性粒
子とこれを用いた接続部材を提供する。 【解決手段】 ニッケル核1の表面に軟質層2を形成
し、その外側に導電層3を形成した導電性粒子、及びこ
の導電性粒子を、エポキシ樹脂のような接着成分中に分
散させた接続部材。導電層3の外側に、接続条件で溶融
可能な樹脂層4を形成してもよい。
Description
どに好適な、変形度の制御が可能な導電性粒子とこれを
用いた接続部材に関する。
エポキシ樹脂などの接着成分中に導電性粒子を分散した
接続部材で接着し、回路素子と回路基板、回路基板同士
を加圧方向にのみ電気的に接続する異方導電性接続部材
がある。この接続部材において、接着成分中に分散させ
る導電性粒子として、高分子重合体を核体(高分子核
体)とし、その表面を金属薄層で被覆してなる導電性粒
子が知られている。この粒子は、比重が小さいため、接
着成分が液状であるとき、沈降しにくい。またこのよう
な接続部材を用いて、例えば電子部品の微小電極などを
接続するときに、接続時の温度や圧力で高分子核体が変
形、導電性粒子と電極との接触面積を大きくすることが
できるなどの特徴がある。この場合、上記導電性粒子が
変形しすぎないようにするため、硬質のスペーサ粒子を
混合することも提案されている。
属薄層で被覆してなる導電性粒子は、接続時の温度や圧
力が高くなると、高分子核体の変形が大きくなり、金属
薄層が高分子核体から剥離したり、部分的に破壊したり
して離散し、離散した金属片が接続電極と接触して隣接
電極間の絶縁性を損なうことがあった。このため、接続
条件を厳密にコントロールする必要があり、条件の変動
を考慮し接続後の検査工程が必須な状況であった。
合、これら混合粒子を均一に分散させる必要があるが、
比重の差や表面電荷の相違により微小部分における均一
分散性が困難である。特に最近では、この種の接着剤の
適用分野が、IC、LSIなどの集積回路類や液晶やE
L、プラズマなどの表示素子類と電子回路類との接続と
いった、微細な電極や回路の接続用途に接続部材として
多用され、そのため、広い接続条件で安定した接続信頼
性が得られることや、大量生産における接続後の検査工
程を不要にしたいといった要望が強く、一層使いやすい
接続部材が求められるようになっている。
の表面に軟質層2を形成し、その外側にニッケルを含む
導電層3を形成してなる導電性粒子である。
(a)は、本発明の一実施例を示す断面模式図である。
ニッケル核1の材料は、ニッケルおよびその合金であ
る。このニッケル核の表面に軟質層を形成する。ここ
で、軟質層の意味は、導電性粒子の使用環境下例えば電
極や回路の接続用途の場合の接続条件下で、ニッケル核
と軟質層2を比べての相対的な硬さの関係を意味する。
一定温度における弾性率や硬度などの一般的な硬さの指
標や、例えば融点やガラス転移温度及び軟化点などの熱
的変態点の差を目安とすることができる。
〜20μm、好ましくは0.3〜10μm、より好まし
くは0.5〜6μmとすることが、接続後の電極間距離
を狭めて接続信頼性を向上する点から好ましい。ニッケ
ル核1の粒径は均一とすることが好ましい。またニッケ
ル核1の粒形は略球状が好ましいが、(b)に示すよう
に、表面に多数の凹凸があるなどの任意の形でよい。
ゴム類などの高分子類が好ましく、これらは架橋体であ
ると耐溶剤性が向上するので、接着成分中に溶剤が含ま
れている場合、溶出がなく、特性に影響が少ないことか
らより好ましい。また軟質層2を高分子とすると変形性
を得やすく、導電層や核体との接着性もよい。そのため
接続部材とした時、低抵抗で信頼性に優れた接続が得ら
れる。また、接続電極や基板の耐熱性や硬さに応じて、
適宜組み合わせを設定可能である。
が好適である。0.1μm未満では変形量が十分に得ら
れず信頼性が不足し、10μmを超えると変形量が過剰
となり金属薄層の被覆が剥離し易くなる。このような理
由から、0.3〜5μmが好ましく0.5〜3μmがよ
り好ましい。
粒径以下、より好ましくは1/2以下とすると、導電粒
子の変形量が制御しやすく回路の接続部材料として好ま
しい。軟質層2は、図1(c)に示すように粒子状で存
在してもよく、単層又は複層以上の構成とすることもで
きる。複層以上の構成の場合、強度保持性、耐溶剤性、
接着性、柔軟性、耐熱性、耐めっき液性などの機能を分
担することも可能なため好適である。軟質層2は、例え
ば噴霧法、高速撹拌法、スプレードライヤーなど任意の
方法で形成できる。
金、酸化物などである。導電性と耐腐食性を加味して好
ましく用いられる材料としては、Ni、Cu、Al、S
n、Zn、Au、Pd、Ag、Co、Pb、などであ
り、これらは単層もしくは複層以上の構成とすることも
できる。
パッタリング法、イオンプレーティング法、溶射法、め
っき法、などの一般的な方法でよいが、無電解めっき法
が均一厚みの被覆層の得られることから好ましい。
電層3の表面に接続条件で溶融可能な樹脂層4を形成し
てもよい。この場合、前記した微細電極の接続用とした
場合、加熱加圧下において電極との接触面においては樹
脂層が溶融し接続が可能となるが、隣接電極方向は熱量
が不十分なため樹脂層が溶融し難いので絶縁性の低下が
少なく、より高密度の実装が可能となる。
向上のためのカップリング剤などの補助層を形成でき
る。
するためには、その粒径を隣接配線パターン間距離の最
小幅よりも小さくすることが、隣接配線パターンとのシ
ョートを防止し配線の細線化に対応する上で必要であ
る。
料でもよいが、熱、光、電子線などのエネルギーによる
硬化性材料が耐熱性や耐湿性に優れることから好ましく
適用できる。形態は液状、ペースト状、フィルム状など
の何れでもよい、それぞれの特徴を生かして使いわけ
る。例えばフィルム状であると一定の厚みが得やすく塗
布作業も不要であり、また液状やペースト状の場合、微
小面積の必要部のみに形成できるなどの特徴がある。
用途により任意に設定できる。厚み方向のみに導電性の
必要な微細電極用の接続部材の場合、0.1〜15体積
%、好ましくは0.2〜10体積%、より好ましくは
0.5〜6体積%である。配合量が少ないと、接続すべ
き電極上の導電性粒子数が減少するため信頼性が低下
し、過多であると隣接電極の絶縁性が低下し微細電極の
接続が困難となる。
0〜35体積%が用いられる。
の電極接続構造を、図2に示す。基板12、12に設け
られた電極13、13間で、接続時の加熱加圧により導
電性粒子11は、核の粒径で制御させて接続部材14で
接続される。この時ニッケル核1上の軟質層2は変形性
を有するので、導電層3の剥離がない。電極の横方向
は、導電性粒子の添加量や粒径の制御により絶縁性を保
てる。
軟質層2の上に形成されており、この軟質層2が接続時
に変形追随する。そして、その最大変形量は、核1の粒
径で制御されるので、過度の変形を生じない。このた
め、接続作業時に、導電層3が剥離しない。
な層に比べ硬質としたことにより変形がほとんど無い
か、あっても僅かとすることができる。そのため、加熱
加圧による接続後の電極間距離を硬質核の粒径に制御可
能なので、接続条件の考慮が少なくても安定した接続が
得られる。よく知られているように、電極間距離の制御
が接続信頼性向上に大きく影響する。
明はこれに限定されない。 実施例1 核として平均粒径3μmのカルボニル法で得た導電性の
Ni粒子(融点1455℃)の表面に、被覆層としてポ
リスチレン/ジビニルベンゼン=100/0.5(ガラ
ス転移点115℃)よりなる平均粒径1μmの粒子を、
アルコールを分散剤としてスプレイドライヤで被覆し、
125℃に加熱し、固定化した。
系の活性化処理の後、無電解Niめっき液を用いてNi
めっきを90℃で行った後、Auめっき液を用い置換め
っきを70℃で行った。時Ni/Auの厚さは0.2/
0.02μmであった。このようにして、図1(b)の
構成の導電性粒子を得た。
に、前記導電性粒子を2体積%添加し、厚み50μmの
ポリテトラフルオロエチレンフィルム上に、厚み20μ
mとなるように塗布して接続部材を得た。得られた接続
部材を、100℃の純水で、10時間抽出した後の抽出
水のナトリウムイオン及び塩素イオンは、それぞれ10
ppm以下であった。
15μmの接着剤層を介し厚み18μmで回路上にSn
/Pb=10/90のはんだ薄層を有するCu回路電極
と、厚み1.1mmのガラス上に形成した酸化インジウ
ム(ITO、表面抵抗20Ω/□)の薄層電極との間
に、前記接続部材を1.5mm幅で載置し両電極を位置
合わせ後、接続した。
μmの平行回路の電極で、試験片1枚で300本の電極
接続部を有する。接続部の温度を、150℃、170
℃、190℃、また、圧力を、0.5MPa、2MP
a、10MPaと広く変動させた。このように広範囲の
接続条件下で、電極間距離は、核体の平均粒径である3
μmに制御され、良好な接続信頼性を示した。ニッケル
核を融点の高い金属粒子としたことで、電極の表面がは
んだのような酸化物質であっても酸化層に食い込む形で
良好な接続が得られた。
/Au層(厚さは0.2/0.02μm)を形成した導
電性粒子を用い以下実施例1と同様にして接続部材を
得、同様に評価した(ただし、厚み75μmのポリイミ
ド基板上に形成した回路上にはSn薄層を有するCu回
路電極とした。)接続条件の変動により電極間距離は4
〜15μmと変動し接続抵抗のばらつき幅が大きく、実
用化のためにはごく狭い温度圧力の範囲内で接続条件の
厳密なコントロールが必要であった。
い接続条件下で安定した接続信頼性が得られ、一層使い
やすい導電性粒子及び接続部材を得ることが可能とな
る。
ある。
図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 ニッケル核の表面に軟質層を形成し、そ
の外側にニッケルを含む導電層を形成してなる導電性粒
子。 - 【請求項2】 請求項1の導電性粒子を、接着成分中に
0.1〜15体積%含有してなる接続部材。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003047433A JP3944849B2 (ja) | 2003-02-25 | 2003-02-25 | 接続部材 |
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JP2003047433A JP3944849B2 (ja) | 2003-02-25 | 2003-02-25 | 接続部材 |
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JP19436293A Division JPH0750104A (ja) | 1993-08-05 | 1993-08-05 | 導電性粒子及びこの導電性粒子を用いた接続部材 |
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Publication Number | Publication Date |
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JP (1) | JP3944849B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7635862B2 (en) * | 2005-01-31 | 2009-12-22 | Toshiba Matsushita Display Technology Co., Ltd. | Anisotropic conductive adhesive, electrode connection structure and method using the adhesive |
-
2003
- 2003-02-25 JP JP2003047433A patent/JP3944849B2/ja not_active Expired - Fee Related
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US7635862B2 (en) * | 2005-01-31 | 2009-12-22 | Toshiba Matsushita Display Technology Co., Ltd. | Anisotropic conductive adhesive, electrode connection structure and method using the adhesive |
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