JP2016076341A - 異方性導電フィルム、並びに、接続方法及び接合体 - Google Patents
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Abstract
Description
このような配線基板は、高熱に晒されると変形するため、異方性導電フィルムを用いて圧着する際に、比較的低温で行う必要がある。異方性導電フィルムとしてエポキシ樹脂等を主成分とする所謂アニオン重合系の異方性導電フィルムが広く使用されている(例えば、特許文献1参照)が、エポキシ樹脂等を主成分とする所謂アニオン重合系は、200℃程度の加熱圧着が必要なため、プラスチック基板に対して使用できない。よって、異方性導電フィルムとしては、140℃〜180℃程度の温度で圧着可能なラジカル重合系が有利である。しかし、ラジカル重合系は、一般にガラスや各種プラスチック等に対して接着性が低いという問題があった。
<1> 少なくとも(メタ)アクリルモノマーを含有する異方性導電フィルムであって、
前記(メタ)アクリルモノマーが、少なくともカルボン酸を有する(メタ)アクリルモノマーを含有し、
前記異方性導電フィルム100g中に(メタ)アクリル基が0.01モル〜0.068モル含有されていることを特徴とする異方性導電フィルムである。
<2> 前記カルボン酸を有する(メタ)アクリルモノマーが、カルボン酸を有する(メタ)アクリル単官能モノマーである前記<1>に記載の異方性導電フィルムである。
<3> 前記カルボン酸を有する(メタ)アクリル単官能モノマーの分子量が、100から500である前記<2>に記載の異方性導電フィルムである。
<4> 前記異方性導電フィルム中に含有される前記(メタ)アクリルモノマーのうち、80質量%以上が(メタ)アクリル単官能モノマーである、前記<1>に記載の異方性導電フィルムである。
<5> 前記異方性導電フィルム中に含有される前記(メタ)アクリルモノマーのうち、80質量%以上がカルボン酸を有する(メタ)アクリル単官能モノマーである、前記<4>に記載の異方性導電フィルムである。
<6> 前記カルボン酸を有する(メタ)アクリル単官能モノマーが、前記異方性導電フィルム100質量部に対し、3質量部〜20質量部含有される、前記<2>、<3>、及び<5>のいずれかに記載の異方性導電フィルムである。
<7> 前記カルボン酸を有する(メタ)アクリル単官能モノマーが、前記異方性導電フィルム100質量部に対し、5質量部〜10質量部含有される、前記<2>、<3>、<5>、及び<6>のいずれかに記載の異方性導電フィルムである。
<8> 導電性粒子を含有する、前記<1>から<7>のいずれかに記載の異方性導電フィルムである。
<9> 第1の電子部品の端子と第2の電子部品の端子とを異方性導電接続させる接続方法であって、
前記第2の電子部品の端子上に請求項1から8のいずれかに記載の異方性導電フィルムを配置する第1の配置工程と、
前記異方性導電フィルム上に前記第1の電子部品を、前記第1の電子部品の端子が前記異方性導電フィルムと接するように配置する第2の配置工程と、
前記第1の電子部品を加熱押圧部材により加熱及び押圧する加熱押圧工程、とを含むことを特徴とする接続方法である。
<10> 前記第1の電子部品及び前記第2の電子部品の少なくともいずれかの電子部品の端子がプラスチック基板上に形成されており、
前記加熱が、140℃〜180℃の温度条件で行う、前記<9>に記載の接続方法である。
<11> 前記押圧が、2MPa以下の圧力条件で行う、前記<9>から<10>のいずれかに記載の接続方法である。
<12> 前記<9>から<11>のいずれかに記載の接続方法により接続されたことを特徴とする接合体である。
<13> 前記<12>に記載の接合体を有することを特徴とする、タッチパネル装置である。
本発明の異方性導電フィルムは、少なくともカルボン酸を有する(メタ)アクリルモノマーを含有する接着層形成成分、導電性粒子、更に必要に応じてその他の成分を含有する。
前記異方性導電フィルムは、第1の電子部品の端子と第2の電子部品の端子とを異方性導電接続させる異方性導電フィルムである。
第1の電子部品の端子と第2の電子部品の端子との接続において、少なくともいずれかの電子部品の端子がプラスチック基板上に形成されている場合において、該電子部品の接続に本発明の異方性導電フィルムを用いることが好ましい。
また、本発明者らは、接着性に優れ、環境試験後の接着強度の低下がみられない異方性導電フィルムを形成するうえで、異方性導電フィルム中に含有される(メタ)アクリル基の含有量を特定の範囲にする必要があることを見出した。
尚、異方性導電フィルム中に含有される(メタ)アクリル基の含有量については、後述する。
前記接着層形成成分としては、カルボン酸を有する(メタ)アクリルモノマーを含有すること以外には、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、前記接着層形成成分として、前記カルボン酸を有する(メタ)アクリルモノマーを含む(メタ)アクリルモノマーを含有させることができる。また、前記接着層形成成分として、バインダー、硬化剤、シランカップリング剤、エラストマーなども含有させることができる。
前記(メタ)アクリルモノマーとは、アクリルモノマー、及びメタクリルモノマーのいずれも含む意味である。
前記(メタ)アクリルモノマーとして、本発明では、少なくともカルボン酸を有する(メタ)アクリルモノマーを含有する。
前記カルボン酸を有する(メタ)アクリルモノマーが、分子内に重合性基を1つ有する単官能モノマー、つまりカルボン酸を有する(メタ)アクリル単官能モノマーであるとより好ましい。
前記カルボン酸を有する(メタ)アクリル単官能モノマーの分子量は、100から500であることが好ましく、200から350であることがより好ましい。
前記(メタ)アクリルモノマーとして、前記カルボン酸を有する(メタ)アクリル単官能モノマー以外にも、カルボン酸を有しない(メタ)アクリル単官能モノマーや2官能(メタ)アクリルモノマー等の(メタ)アクリル多官能モノマーを挙げることができる。
多官能の(メタ)アクリルモノマーが多く含有されていると、(メタ)アクリル基の量が上述した範囲内であっても、環境試験後の接着強度が大幅に低下しやすくなるという傾向がある。理由としては、(メタ)アクリルモノマーのうち単官能の(メタ)アクリルモノマーの含有量が多い(例えば、80質量%より多い)と、重合体は3次元架橋の割合が少ないため、変形による応力緩和が可能であるが、(メタ)アクリルモノマーのうち多官能の(メタ)アクリルモノマーの含有量が多い(例えば、80質量%より多い)と、重合体は3次元架橋の割合が増加するため、変形し難く応力緩和ができないためと考えられる。その結果、異方性導電フィルムの硬化収縮に伴う応力を吸収できず、接着界面に剥がれ等が生じ、接着強度が低下するのではないかと推察される。
前記バインダーとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、フェノキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、飽和ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、ブタジエン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリオレフィン樹脂などが挙げられる。前記バインダーは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、製膜性、加工性、接続信頼性の点からフェノキシ樹脂が特に好ましい。
前記フェノキシ樹脂とは、ビスフェノールAとエピクロルヒドリンより合成される樹脂であって、適宜合成したものを使用してもよいし、市販品を使用してもよい。
前記異方性導電フィルムにおける前記バインダーの含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、10質量%〜60質量%であると好ましい。
前記硬化剤としては、前記(メタ)アクリルモノマーを硬化できるものであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば有機過酸化物などが好適である。
前記有機過酸化物としては、例えばラウロイルパーオキサイド、ブチルパーオキサイド、ベンジルパーオキサイド、ジラウロイルパーオキサイド、ジブチルパーオキサイド、パーオキシジカーボネート、ベンゾイルパーオキサイドなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記硬化剤の前記異方性導電フィルムにおける含有量は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、0.5質量%〜15質量%であることが好ましい。
前記シランカップリング剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、エポキシ系シランカップリング剤、アクリル系シランカップリング剤、チオール系シランカップリング剤、アミン系シランカップリング剤などが挙げられる。
前記異方性導電フィルムにおける前記シランカップリング剤の含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、0.1質量%〜5.0質量%であると好ましい。
前記エラストマーとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリウレタン樹脂(ポリウレタン系エラストマー)、アクリルゴム、シリコーンゴム、ブタジエンゴムなどが挙げられる。
前記導電性粒子としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、金属粒子、金属被覆樹脂粒子などが挙げられる。
これらの中でも、ニッケル、銀、銅が好ましい。これらの金属粒子は、表面酸化を防ぐ目的で、その表面に金、パラジウムを施していてもよい。更に、表面に金属突起や有機物で絶縁皮膜を施したものを用いてもよい。
前記樹脂粒子への金属の被覆方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、無電解めっき法、スパッタリング法などが挙げられる。
前記樹脂粒子の材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、スチレン−ジビニルベンゼン共重合体、ベンゾグアナミン樹脂、架橋ポリスチレン樹脂、アクリル樹脂、スチレン−シリカ複合樹脂などが挙げられる。
前記平均粒子径は、任意に10個の導電性粒子について測定した粒子径の平均値である。
前記粒子径は、例えば、走査型電子顕微鏡観察により測定できる。
前記異方性導電フィルムにおいて、前記異方性導電フィルム100g中に含有される(メタ)アクリル基の量は、0.01モル〜0.068モルである。該(メタ)アクリル基の量が、0.015モル〜0.055モルであるとより好ましい。
(メタ)アクリル基の量が、0.01モルより少ないと前記異方性導電フィルムの接着力が低下し、(メタ)アクリル基の量が、0.068モルより大きいと前記異方性導電フィルムの接着強度が低下する。
尚、作製された異方性導電フィルムに対し、該異方性導電フィルム中に含有される前記(メタ)アクリル基の含有量は、例えば、液体クロマトグラフィー(液クロ)で分取した後、フーリエ変換赤外分光法(FT−IR)で分析し、検量線を用いて定量することにより求めることができる。
前記異方性導電フィルムは、剥離性基材の上に設けられていてもよい。
前記剥離性基材としては、仮貼り時に導電性粒子含有層から剥がされるフィルムであれば、特に制限なく用いることができる。
例えば、シリコーン系フィルム、弗素系フィルム、シリコーン系や弗素系などの離型剤で離型処理されたPET、PEN、グラシン紙などが挙げられる。前記剥離性基材の平均厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、12μm〜75μmが好ましい。
前記第1の電子部品及び前記第2の電子部品としては、前記異方性導電フィルムを用いた異方性導電接続の対象となる、端子を有する電子部品であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ガラス基板、フレキシブル基板、リジッド基板、IC(Integrated Circuit)チップ、TAB(Tape Automated Bonding)、液晶パネルなどが挙げられる。前記ガラス基板としては、例えば、Al配線形成ガラス基板、ITO配線形成ガラス基板などが挙げられる。前記ICチップとしては、例えば、フラットパネルディスプレイ(FPD)における液晶画面制御用ICチップなどが挙げられる。
前記プラスチック基板とは、透明性や電気特性を兼ね備えた熱可塑性のフレキシブル基板をいい、具体的には、PET、PEN、ポリシクロオレフィン等が挙げられる。中でも透明性・低誘電率・低誘電正接の点で、ポリシクロオレフィンが好ましく用いられ、価格的な優位性の点で、PETが好ましく用いられる。
本発明の接続方法は、第1の配置工程と、第2の配置工程と、加熱押圧工程とを少なくとも含み、更に必要に応じて、その他の工程を含む。
前記接続方法は、第1の電子部品の端子と第2の電子部品の端子とを異方性導電接続させる方法である。
前記第1の配置工程としては、前記第2の電子部品の端子上に本発明の前記異方性導電フィルムを配置する工程であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記第2の配置工程としては、前記導電性粒子含有層上に前記第1の電子部品を、前記第1の電子部品の端子が前記導電性粒子含有層と接するように配置する工程であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記加熱押圧工程としては、前記第1の電子部品を加熱押圧部材により加熱及び押圧する工程であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記加熱押圧部材としては、例えば、加熱機構を有する押圧部材などが挙げられる。前記加熱機構を有する押圧部材としては、例えば、ヒートツールなどが挙げられる。
本発明の異方性導電フィルムを使用することにより、140℃〜180℃と比較的低温で接続を行っても、良好な初期接続性および接続信頼性を得ることができる。
加熱温度が140℃より低いと熱活性が低いため接着性が劣り、かつ異方性導電フィルムが十分に流動できないため、接続性も劣り、結果として、初期接続性および接続信頼性が低下する。一方、加熱温度条件が180℃より高いと、プラスチック基板の端子部が変形するため、接続性が劣る。
前記押圧の時間としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、3秒間〜20秒間が好ましい。
本発明の接合体は、上記接続方法により接続された接合体であればよく、第1の電子部品と、第2の電子部品と、導電性粒子含有層とを少なくとも有し、更に必要に応じて、その他の部材を有する。
本発明の好ましい態様として、前記接合体を組み込んだタッチパネル装置が挙げられる。
本発明のタッチパネル装置は、本発明の前記接合体を有する。
<異方性導電フィルムの作製>
フェノキシ樹脂(商品名:YP−50、新日化エポキシ製造株式会社製)47質量部、カルボン酸を有する単官能モノマー(商品名:M−5300、東亞合成株式会社製)3質量部、ウレタン樹脂(商品名:UR−1400、東洋紡績株式会社製)25質量部、ゴム成分(商品名:SG80H、ナガセケムテックス株式会社製)15質量部、シランカップリング剤(商品名:A−187、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン製)2質量部、Au/Niめっき樹脂粒子(平均粒径10μm、商品名:ミクロパールAu、積水化学工業株式会社製)5質量部、及び有機過酸化物(商品名:ナイパーBW、日油株式会社製)3質量部を、固形分が50質量%となるように含有する、酢酸エチルとトルエンとの混合溶液を調整した。
実施例1の配合組成を下記表1−1に示す。
カルボン酸をもつ単官能モノマー(商品名:M−5300)の構造は以下に示すとおりである(ω−カルボキシ−ポリカプロラクトン(n≒2)モノアクリレート、分子量は300、うちアクリル基は71)。
CH2=CHCOO(C5H10COO)nH
従って、M−5300を3質量部配合させた実施例1の異方性導電フィルム100g中には、0.71gのアクリル基、つまり、0.01モルのアクリル基が含有されている。
作製した異方性導電フィルムを介して、FPC(ポリイミドフィルム厚み25μm、銅箔25μm、200μmピッチ(ライン:スペース=1:1、Auメッキ品)と、配線が形成されたPETフィルム(50μm)とを接合し、接合体を作製した。
ここで、FPCとPETフィルムとの接合は、以下の条件で行った。
ACF幅:2.0mm
ACF厚み:25μm
仮貼り条件:60℃/1MPa/2sec
圧着条件:160℃/2MPa/15sec
次に、作製した接合体について、以下に示す評価を行った。
まず、厚みが0.7mmのガラス板に両面テープで接合体のPETフィルム側を固定した。その後、剥離試験機(TENSILON、オリエンテック社製)を用いて、JISK6854−1(1999)に準拠し、上記の接合体を剥離速度50mm/分で、90度剥離試験を行い、接着強度を測定した。接着強度は、初期接着強度と、環境試験(60℃、95%RH環境下で200時間放置)後の接着強度を以下の基準で測定し、評価した。
[初期接着強度の評価基準]
○:5N/cm以上
△:3N/cm以上5N/cm未満
×:3N/cm未満
[環境試験後の接着強度の評価基準]
○:4N/cm以上
△:2N/cm以上4N/cm未満
×:2N/cm未満
接合体を得る際の圧着温度、及び接着強度の評価結果を下記表1−1に示す。
実施例1において、異方性導電フィルムの配合組成を表1−1、及び表1−2に示すとおりに変え、接合体作製時の圧着温度を表1−1、及び表1−2に示すとおりに変えた以外は、実施例1と同様にして、異方性導電フィルム及び接合体を作製した。
CH2=CHCOOCH2CH2OCOCH2CH2COOH
従って、HOA−MS(N)を10質量部配合させた実施例5の異方性導電フィルム100g中には、3.29gのアクリル基、つまり、0.046モルのアクリル基が含有されている。
従って、DCPを2質量部配合させることにより、異方性導電フィルム100g中には、0.86gのアクリル基、つまり、0.006モルのアクリル基が含有されている。
よって、DCPを2質量部、M−5300を10質量部配合させた実施例6の異方性導電フィルム100g中には、0.04モルのアクリル基が含有されている。
CH2=CHCO(OC2H4)nO−Ph
上記構造式中、n≒2である。
従って、M102を3質量部配合させることにより、異方性導電フィルム100g中には、0.90gのアクリル基、つまり、0.013モルのアクリル基が含有されている。
よって、M−5300を3質量部、M102を3質量部配合させた実施例10の異方性導電フィルム100g中には、0.023モルのアクリル基が含有されている。
実施例1において、異方性導電フィルムの配合組成を表2−1、及び表2−2に示すとおりに変え、接合体作製時の圧着温度を表2−1、及び表2−2に示すとおりに変えた以外は、実施例1と同様にして、異方性導電フィルム及び接合体を作製した。
得られた接合体について、実施例1と同様の評価を行った。結果を表2−1、及び表2−2に示す。
実施例6、及び7の結果から、(メタ)アクリルモノマーとして、2官能モノマーを含有させてもよいが、(メタ)アクリルモノマーのうち、80質量%以上が(メタ)アクリル単官能モノマーであるとより好ましいことがわかる。
実施例1、3、及び10の結果を比較することにより、カルボン酸を有する(メタ)アクリルモノマーが含有されてさえいれば、カルボン酸の量の多少は問わず、アクリル基が本発明で規定するモル数の範囲内であれば、本発明の所望とする効果が得られることがわかった。
比較例1〜4から、カルボン酸を有する(メタ)アクリルモノマーを含有していないと、たとえ配合量を変えても、本発明の所望とする効果は得られないことが確認できた。
また、比較例5から、カルボン酸を有する(メタ)アクリル単官能モノマーを含有させても、アクリル基が本発明で規定するモル数の範囲に含まれていないと、本発明の所望とする効果は得られないことがわかった。
実施例3、比較例5、及び6の結果を比較することにより、カルボン酸を有する(メタ)アクリルモノマーが含有されていても、アクリル基が本発明で規定するモル数の範囲内でなければ、カルボン酸の量の多少に関係なく、本発明の所望とする効果は得られないことがわかった。
比較例7から、アクリル基が本発明で規定するモル数の範囲内であっても、カルボン酸を有さず、さらに単官能モノマーでなく2官能モノマーのみ含有させたのでは、本発明の所望とする効果は得られないことがわかった。
Claims (13)
- 少なくとも(メタ)アクリルモノマーを含有する異方性導電フィルムであって、
前記(メタ)アクリルモノマーが、少なくともカルボン酸を有する(メタ)アクリルモノマーを含有し、
前記異方性導電フィルム100g中に(メタ)アクリル基が0.01モル〜0.068モル含有されていることを特徴とする異方性導電フィルム。 - 前記カルボン酸を有する(メタ)アクリルモノマーが、カルボン酸を有する(メタ)アクリル単官能モノマーである請求項1に記載の異方性導電フィルム。
- 前記カルボン酸を有する(メタ)アクリル単官能モノマーの分子量が、100から500である請求項2に記載の異方性導電フィルム。
- 前記異方性導電フィルム中に含有される前記(メタ)アクリルモノマーのうち、80質量%以上が(メタ)アクリル単官能モノマーである、請求項1に記載の異方性導電フィルム。
- 前記異方性導電フィルム中に含有される前記(メタ)アクリルモノマーのうち、80質量%以上がカルボン酸を有する(メタ)アクリル単官能モノマーである、請求項4に記載の異方性導電フィルム。
- 前記カルボン酸を有する(メタ)アクリル単官能モノマーが、前記異方性導電フィルム100質量部に対し、3質量部〜20質量部含有される、請求項2、3、及び5のいずれかに記載の異方性導電フィルム。
- 前記カルボン酸を有する(メタ)アクリル単官能モノマーが、前記異方性導電フィルム100質量部に対し、5質量部〜10質量部含有される、請求項2、3、5、及び6のいずれかに記載の異方性導電フィルム。
- 導電性粒子を含有する、請求項1から7のいずれかに記載の異方性導電フィルム。
- 第1の電子部品の端子と第2の電子部品の端子とを異方性導電接続させる接続方法であって、
前記第2の電子部品の端子上に請求項1から8のいずれかに記載の異方性導電フィルムを配置する第1の配置工程と、
前記異方性導電フィルム上に前記第1の電子部品を、前記第1の電子部品の端子が前記異方性導電フィルムと接するように配置する第2の配置工程と、
前記第1の電子部品を加熱押圧部材により加熱及び押圧する加熱押圧工程、とを含むことを特徴とする接続方法。 - 前記第1の電子部品及び前記第2の電子部品の少なくともいずれかの電子部品の端子がプラスチック基板上に形成されており、
前記加熱が、140℃〜180℃の温度条件で行う、請求項9に記載の接続方法。 - 前記押圧が、2MPa以下の圧力条件で行う、請求項9から10のいずれかに記載の接続方法。
- 請求項9から11のいずれかに記載の接続方法により接続されたことを特徴とする接合体。
- 請求項12に記載の接合体を有することを特徴とする、タッチパネル装置。
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