JP2004265823A

JP2004265823A - 異方導電性フィルム及びその接続体

Info

Publication number: JP2004265823A
Application number: JP2003057017A
Authority: JP
Inventors: Akinori Yokoyama; 明典横山
Original assignee: Asahi Kasei Electronics Co Ltd
Current assignee: Asahi Kasei Electronics Co Ltd
Priority date: 2003-03-04
Filing date: 2003-03-04
Publication date: 2004-09-24

Abstract

【課題】ガラス基板上のＩＺＯ導電回路を用いた接続に優れた異方導電性フィルムおよび接続体を提供する。
【解決手段】ガラスパネル基板上にＩＺＯ（インジウム亜鉛酸化物）、さらに、その上に１０ｎｍから１０００ｎｍの厚みのメタル導電薄膜が形成されている導電回路あるいはガラスパネル基板とＩＺＯとの間に前記メタル導電薄膜が形成されている導電回路と、フレキシブル配線板上の導体回路を電気的に接続する異方導電性フィルムであって、異方導電フィルム中の導電粒子が金属あるいは合金粒子で、かつ平均粒子径が２から１３μｍであり、かつ粒子径が２から１３μｍの範囲の導電粒子の変形率が一粒子当り１ｇｆ荷重で３％から６０％であることを特徴とする異方導電性フィルム。
【選択図】なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明の異方導電性フィルムは、高電流が必要なディスプレイ用のＦＰＣからの信号の入出力接続部として使用することができる。特に、有機ＥＬディスプレイ、プラズマディスプレイなどのパネル接続部に利用できる。
【０００２】
【従来の技術】
これまでに、液晶パネルなどが、パソコン、携帯電話、ＰＤＡ、時計、テレビなどに用いられてきたが、視野角などの問題で、自発光タイプのディスプレイが要求されてきている。中でも、有機ＥＬディスプレイなどが消費電力や高精細化の問題で有力視されている。また、上記のパネル側の電極としては、ガラス基板上に、ＩＴＯ透明電極を形成し、金属のメタル薄膜をＩＴＯなどの透明電極上下に形成し、電流値が取れる様に設計されてきた（例えば特許文献１）。
【０００３】
メタル薄膜の材料としては、クロム、アルミ、チタン、タンタル等を主成分にしたメタル電極材料が用いられてきた。特にこのようなメタル材料では、表面に酸化被膜を形成するために、異方導電性フィルムに含まれている導電粒子がメタル酸化被膜を破ってオーミックコンタクトを達成する必要がある。
そこで、従来はニッケル等の硬い金属粒子を異方導電性フィルムの導電粒子として用いられてきた。また、従来どおり金メッキプラスチック粒子なども用いられてきた。また、最近、環境などの点でＩＴＯからＩＺＯ（インジウム亜鉛酸化物）などの電極を用いることが多くなってきている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平３−２９２０７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述の異方導電性フィルムには下記の欠点が存在する。
すなわち、ニッケル等の硬い導電粒子を含む異方導電性フィルムをＩＺＯに適用した場合には、ＩＺＯ電極は破るが下地のメタル電極との接続性が悪かった。
【０００６】
本発明者らは、接続性の悪い原因について検討した結果、メタル薄膜上で導電粉末が十分に変形しないため、導通面積を確保できなかったことと、ＩＺＯ電極は表面に水酸化物が容易にできやすいために、粒子の接続が外れやすいことを知見した。また下地のメタル層がなくガラス上のＩＺＯ膜への接続では、ニッケル粒子の場合には、加熱接続時に圧力によっては、ガラスパネルを傷つけてしまいパネルが割れてしまうなどの問題があり、また金プラ粒子では、ＩＺＯの前記の変質により接続が容易に外れるなどの問題があることも確認した。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者は前記問題点を解決するため、更に鋭意検討した結果、下記の方法による解決法を見出した。本発明は下記の構成を有するものである。
１．ガラスパネル基板上にＩＺＯ（インジウム亜鉛酸化物）導電薄膜が形成されている導電回路と、フレキシブル配線板上の導体回路を電気的に接続する異方導電性フィルムであって、異方導電フィルム中の導電粒子が金属あるいは合金粒子で、かつ平均粒子径が２から１３μｍであり、かつ粒子径が２から１３μｍの範囲の導電粒子の変形率が一粒子当り１ｇｆ荷重で３％から６０％であることを特徴とする異方導電性フィルム。
２．ガラスパネル基板とＩＺＯ導電薄膜の間に、１０ｎｍから１０００ｎｍの厚みのメタル導電薄膜が形成されている導電回路と、フレキシブル配線板上の導体回路を電気的に接続する、前項１記載の異方導電性フィルム。
３．前記メタル導電薄膜が、クロム、アルミ、チタン、タンタルから選ばれた１種以上を主成分にすることを特徴とする前項２記載の異方導電性フィルム。
４．前記メタル導電薄膜とＩＺＯ導電薄膜にメタル導電薄膜成分の酸化物層が形成されていることを特徴とする前項２または３記載の異方導電性フィルム。
５．請求項４記載のメタル酸化物層が２００ｎｍ以下であることを特徴とする前項２〜４のいずれかに記載の異方導電性フィルム。
６．導電性粒子がＡｇ、Ｃｕ、Ｓｎのいずれか一種類以上の金属成分を主成分とする金属粒子、または金属合金粒子であることを特徴とする前項１〜５のいずれかに記載の異方導電性フィルム。
７．前項１〜６のいずれかに記載の異方導電性フィルムを用いてＩＺＯ電極面とＦＰＣ電極面とを接続してなる接続体。
【０００８】
本発明のガラス基板とは、公知のガラス基板を使用でき、ＩＺＯ電極も公知のＩＺＯ電極を使用出来る。例えば、ＩＺＯのシート抵抗としては、１オームから１ｋオームの公知のＩＺＯ電極を用いることができる。さらに、メタル導電薄膜としては、クロム、アルミニウム、チタン、タンタルなどの公知のメタル薄膜成分を用いることができる。ただし、このときの膜厚は、１０から１０００ｎｍである。１０００ｎｍを超える場合には、メタル薄膜とＩＺＯ電極との接着強度が低下する。１０ｎｍ以下の場合には、抵抗値が十分発揮できないのと、導電粒子との接続性が十分でなくなる。好ましくは、メタル薄膜の厚みは、１０から４００ｎｍが好ましく、さらには１０から２００ｎｍがより好ましい。このときには、複数のメタル薄膜層が形成されているのでも構わない。
【０００９】
さらに、メタル薄膜上にそのメタル成分の酸化物層が形成されている場合、接続に使われないメタル薄膜は酸化被膜により保護されるのであるが、導電粒子との接続部での酸化被膜が邪魔になるため従来から十分な接続が得られなかった。
本発明で用いる導電粒子を含む異方導電フィルムを用いることで、メタル酸化被膜を容易に除去でき、かつ適度な変形性によりメタル薄膜内での信頼性の高い接続が可能になる。メタル酸化被膜の厚みとしては、２００ｎｍ以下であるが、２００ｎｍを超える場合には、導電粒子による酸化被膜の除去性が悪い。好ましくは、１００ｎｍ以下である。メタル酸化被膜の厚みの測定は、薄膜Ｘ線回折法（理学製）により測定した。
【００１０】
本発明でいうフレキシブル配線板とは、ポリイミド、ＰＥＴ、ポリイミドアミド、ＰＥＳ、ポリカーボネート、ポリアリレ−ト、エポキシ等の公知の配線板をいう。フレキシブル配線板上の導体回路とは、銅を主成分とし、金メッキなどの防錆処理を施したエッチング法、アディティブ法等で形成された公知の導体回路で構わない。本発明で用いられる導電粒子は、金属粒子（本発明では合金粒子を含む）であり、さらには銅、銀、スズから選ばれた１種類以上を主成分とする金属または合金粒子である。本発明では、ニッケル主成分の粒子は、変形率が小さいため、導通面積を確保できない。また、加熱接続時に、圧力によっては、ガラスパネルを損傷する可能性があるので好ましくない。
【００１１】
本発明で用いることができる導電粒子は、平均粒径が２から１３μｍのものである。ここで用いる平均粒子径とは、気流式粒度分布測定機（ＨＥＲＯＳ＆ＲＯＤＯＳ）で測定した体積積算平均粒子径を用いた。平均粒子径が２μｍ未満であると、接続時の一粒子当りの接続面積を確保できない。また逆に、平均粒子径が１３μｍを超える場合には、一接続端子当りに捕捉される導電粒子の数にばらつきが生じる。好ましくは、平均粒子径が４から１３μｍである。
【００１２】
本発明で用いることができる導電粒子の変形率については、２から１３μｍの範囲の粒子における１粒子に１ｇｆ荷重を印加した場合の変形率（変形前の粒子径−変形後の粒子径）／（変形前の粒子径）によって定められる。粒子径とは圧力を加える方向の粒子径をいう。導電粒子の変形率の測定法としては、島津製作所製の微小硬度計（ＭＣＴＭ−５００）を用いて、圧子５０μｍ径で１ｇｆを１粒子に印加した場合の粒子径の変位（μｍ）を測定し、変形前の粒子径（すなわち一粒子当りの荷重０．０１ｇｆ印加時の粒子径）で１ｇｆを一粒子に２０秒印加した場合の粒子径の変形量（μｍ）を割った時の値（本発明の変形率）を求める。
【００１３】
本発明で用いることのできる金属粒子は、変形率が３〜６０％である。３％未満であると導電粒子が接続時に変形性が悪く、ＩＺＯ基板まで到達し、メタル薄膜層がダメージを受けるのと、ＩＺＯ電極を傷つけてしまう。逆に、変形率が６０％を超える場合には、メタル薄膜上に形成されるメタル酸化膜等があると圧力がかかりにくくさらには酸化被膜を圧し広げる力が弱くて、十分な接続が得られない。好ましくは１０％から６０％であり、さらに好ましくは、１０％から５０％である。
【００１４】
本発明で用いる導電粒子の作製法としては、アトマイズ法、蒸発法、沈殿法、メッキ法、ＣＶＤ法、溶融法などの公知の方法を用いることが出来る。作製した導電粒子は、所定の大きさに分級して用いることが好ましい。本発明の異方導電性フィルムは、導電粒子とバインダーからなり、バインダーの機能としては、圧着時に所定の温度、時間で充分バインダーが硬化し、接着の役割を果たすものである。
【００１５】
本発明の異方導電性フィルム中には、導電粒子を０．１から１５体積％含有していることが好ましい。バインダーとしては、公知のバインダーを用いることができる。例えば、エポキシ系、アクリル系、ポリエステル系等の熱硬化、熱可塑性のバインダーを用いることができる。中でもエポキシ系、アクリル系のバインダーを含むものが好ましい。硬化剤としては、マイクロカプセル型、潜在性硬化剤、カチオン系、アニオン系、ラジカル発生型などの公知の硬化システムを用いることができる。
【００１６】
本発明の異方導電性フィルムの調製法としては、所定の量の導電粒子とバインダーを必要に応じて溶剤に分散させて、ＰＥＴなどのベースフィルムに１５から５０μｍ程度の厚みになるように塗工し、溶剤を乾燥によって蒸発させる公知の方法を採ることができる。
【００１７】
本発明の異方導電性フィルムが接続される、ガラスパネル基板上にＩＺＯ導電薄膜が形成されている導電回路には、周知のようにその層構成が、ガラス基板上に直接ＩＺＯ導電薄膜を設けたもの、そのＩＺＯ導電薄膜の上にメタル層を設けたもの、ガラス基板とＩＺＯとの間にメタル層を設けたものがある。なお、メタル層には酸化被膜が形成されていてもよい。本発明の異方導電性フィルムは、上記いずれのＩＺＯ導電回路にも良好な接続が可能である。特に本発明の異方導電性フィルムは、ＩＺＯ電極下のメタル薄膜およびＩＺＯ／ガラス基板への接続性に優れるために、高電流を必要とするディスプレイへの接続に用いることができる。
【００１８】
特に、有機ＥＬディスプレイ用パネル、ポリシリコン用パネル、プラズマディスプレイのＦＰＣ配線基板とパネルとの接続に好適である。本発明の異方導電性フィルムを用いることで、ＦＰＣ配線基板の接続ピッチが２０μｍ以上でも十分な高電流を流せる接続性が得られる特徴を有し、かつ接続されたパネルも十分な信頼性を提供するものである。
【００１９】
本発明の異方導電性フィルムによれば、ＩＺＯガラス基板上に数百ｎｍという非常に薄いメタルの薄膜層が形成されている前記導電回路を接続する場合、本発明で用いる導電粒子（数μから十数μ径）とメタル薄膜層の厚に対して相対的にかなり大きな粒子で圧接した場合でも、ＩＺＯガラス基板まで導電粒子が到達することがないため、ガラス電極を導電粒子によって傷つけることがなく、かつ、薄いメタル薄膜層内で変形が充分に行われるために導通性を損なうことがない。さらには、メタル薄膜上にメタル酸化被膜が存在する場合にも、導電粒子により酸化被膜を破ることが可能である。
【００２０】
すなわち、メタル酸化被膜の厚みを（ａ）、メタル厚みを（ｂ）とすると、本発明の導電粒子を用いることで、（ａ）の厚みを粒子が突き破り、（ｂ）のメタルの厚み中で変形し、接続が取れる。さらに、下地にあるＩＺＯ厚みを（ｃ）とすると、（ｃ）の手前で導電粒子が圧接時に停止して（ｃ）のＩＺＯ層更にガラス基板を傷つけることはない特徴を有する。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明の異方導電性フィルムの製造法としては、特に制限はないが、導電粒子、バインダー、硬化剤を硬化剤の安定性を損ねない溶剤等に分散して、混合するのが好ましい。例えば溶剤としては、トルエン、酢酸エチル、シクロヘキサン等の溶剤等が好ましい。また、混合溶剤をＰＥＴやテフロン（登録商標）等のベースフィルム上に２０から４０μｍ程度の厚さでダイコータ等で塗工して、連続して溶剤分を乾燥させる方法が好ましい。乾燥温度は、６０℃以下で乾燥させるのが好ましい。
以下に本発明の異方導電性フィルムの実施例を示す。
【００２２】
【実施例１〜６】
上記の製造法により、表１に示す本発明の異方導電性フィルム（Ａ）〜（Ｄ）を製造した。表１に、本願実施例で用いた導電粒子の組成、平均粒子径、粒子の変形率、異方導電性フィルムへの導電粒子の仕込み量、バインダー、異方導電性フィルムの厚みの一覧を示す。
異方導電性フィルムに含有される導電粒子の変形率は、使用する導電粒子の測定値３点の平均値で表した。
異方導電性フィルムの評価は、ガラス基板上にＩＺＯ電極、またはガラス基板上にクロム、アルミ、チタン、タンタルの各メタル薄膜を作製した上にＩＺＯ電極を形成した導電回路上に、異方導電性フィルム（２ｍｍ幅）を転写し、さらに７０μｍピッチのフレキシブル配線板をアライメントして１９０℃１０秒３０ｋｇ／ｃｍ^２で圧着した。
【００２３】
メタル酸化被膜の厚みは、薄膜Ｘ線回折装置（リガク製）を用いて測定した。
圧着時のメタル薄膜の接続性はガラスパネルの裏側から顕微鏡で観察して、導電粒子が１端子当り５個以下観察される場合を概観不可、それ以上を概観良好とした。さらに、５個以上でも変形不良の場合を概観不可とした。
圧着基板は、端子間に２０ＫＨｚＤｕｔｙ２０％で一定電圧を印加した場合の電流値の環境変化を測定した。さらに、圧着基板を６０℃９０％の相対湿度中に１０００時間放置した後の電流値の低下が２０％未満であるものを信頼性良好であるとした。
【００２４】
また、パネル点灯による輝度の低下の評価は、異方導電性フィルムを有機ＥＬディスプレイのパネルの１端子に接続して、他の端子との輝度の相対評価を行った。
このときに、相対輝度の低下が１０％未満であるものをパネル点灯良好であるとした。
表２に本願実施例１〜６の異方導電性フィルムの評価を示す。
【００２５】
【表１】

【００２６】
【表２】

【００２７】
【比較例１〜３】
前記製造法により、表３に示す比較例の異方導電性フィルム（Ｅ），（Ｆ）を製造した。表３に、比較例で用いた導電粒子の組成、平均粒子径、粒子の変形率、異方導電性フィルムへの導電粒子の仕込み量、バインダー、異方導電性フィルムの厚みの一覧を示す。フィルムの評価については実施例と同じ評価方法である。表４に評価結果を示す。
【００２８】
【表３】

【００２９】
【表４】

【００３０】
【発明の効果】
本発明の異方導電性フィルムは、粒子径に比べて薄いメタル薄膜がＩＺＯ電極下に形成されているにもかかわらず、接続時にＩＺＯ膜を破りメタル薄膜内で変形し、ガラス基板へのダメージがなく、高電流が可能な異方導電性フィルムを提供するものである。
また、導電粒子の変形性が適度なために、メタル薄膜上に形成されるメタル酸化被膜を破って薄膜内で変形し接続信頼性に優れるなどの特徴を有する。
本発明の異方導電性フィルムを用いることで、ディスプレイへのフレキシブル回路基板を接続する際に、電圧低下の少ない少電力型のディスプレイを提供するものである。

Claims

ガラスパネル基板上にＩＺＯ（インジウム亜鉛酸化物）導電薄膜が形成されている導電回路と、フレキシブル配線板上の導体回路を電気的に接続する異方導電性フィルムであって、異方導電フィルム中の導電粒子が金属あるいは合金粒子で、かつ平均粒子径が２から１３μｍであり、かつ粒子径が２から１３μｍの範囲の導電粒子の変形率が一粒子当り１ｇｆ荷重で３％から６０％であることを特徴とする異方導電性フィルム。
ガラスパネル基板とＩＺＯ導電薄膜の間に、１０ｎｍから１０００ｎｍの厚みのメタル導電薄膜が形成されている導電回路と、フレキシブル配線板上の導体回路を電気的に接続する、請求項１記載の異方導電性フィルム。
前記メタル導電薄膜が、クロム、アルミ、チタン、タンタルから選ばれた１種以上を主成分にすることを特徴とする請求項２記載の異方導電性フィルム。
前記メタル導電薄膜とＩＺＯ導電薄膜にメタル導電薄膜成分の酸化物層が形成されていることを特徴とする請求項２または３記載の異方導電性フィルム。
請求項４記載のメタル酸化物層が２００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の異方導電性フィルム
導電性粒子がＡｇ、Ｃｕ、Ｓｎのいずれか一種類以上の金属成分を主成分とする金属粒子、または金属合金粒子であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の異方導電性フィルム。
請求項１〜６のいずれかに記載の異方導電性フィルムを用いてＩＺＯ電極面とＦＰＣ電極面とを接続してなる接続体。