JP2836337B2

JP2836337B2 - 異方導電性樹脂フィルム状接着剤

Info

Publication number: JP2836337B2
Application number: JP4017964A
Authority: JP
Inventors: 泰史後藤; 功塚越; 共久太田; 豊山口
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd
Current assignee: Resonac Corp
Priority date: 1992-02-04
Filing date: 1992-02-04
Publication date: 1998-12-14
Anticipated expiration: 2013-12-14
Also published as: JPH05217617A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は相対峙する回路間に載置
し、回路間を加圧、加熱することにより回路間に導電粒
子を介在させて接続すると共に、フィルムを形成してい
る接着剤により接着固定する目的に使用される厚み方向
にのみ導電性を有する異方導電性の樹脂フィルム状接着
剤に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子部品の小形薄形化に伴い、これらに
用いる回路は高密度、高精細化している。これら微細回
路の接続は従来の半田やゴムコネクタなどでは対応が困
難であることから、最近では異方導電性の接着剤や膜状
物（以下接続部材と称す）が多様されるようになってき
た。この方法は、相対峙する回路間に導電性材料を所定
量含有した接着剤よりなる接続部材層を設け、加圧もし
くは加熱加圧手段を講じることによって、上下回路間の
電気的接続と同時に隣接回路間には絶縁性を付与し相対
峙する回路を接着固定するものである。厚み方向にのみ
導電性を有する異方導電性の樹脂フィルム状成形物に関
する先行技術文献としては、例えば特開昭５１−２１１
９２号公報に開示されているように、導電粒子を非導電
性ベースにより互いに接触しない状態に保持した混合体
を導電粒子の大きさにほぼ等しい厚さのシート状に成形
し、導電粒子を介してシート状の厚さ方向にのみ導電性
を有する構造としたものがある。これらの樹脂フィルム
成形物の成形方法は、一般に液状の樹脂中に導電粒子を
均一分散したものをバーコーター等により一定厚さで流
延したのち、乾燥あるいは硬化し所望の厚さの成形物を
得るものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記の方法では、フィ
ルムの単位面積当たりの導電点を多くし、高分解能化を
図るには、フィルム中の導電粒子の配合量を増加する必
要がある。しかしながら、これにより、導電粒子の凝集
が起こりやすくなり、隣接した回路間に凝集した導電粒
子で短絡が発生しやすくなるという問題点があった。本
発明はかかる状況に鑑みてなされたもので、分解性能並
びに接続信頼性に優れた異方導電性樹脂フィルム状接着
剤の新規な構成を提供せんとするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、導電
粒子の表面にフィルム形成樹脂に相溶し、かつ回路接続
時の熱圧により流動性を有する樹脂により被覆した第一
の絶縁層を設け、さらにフィルム形成樹脂に相溶しな
い、かつ回路接続時の熱圧により流動性を有する樹脂に
より被覆した第二の絶縁層を、第一の絶縁層の外側に設
けた絶縁被覆導電粒子をフィルム形成樹脂溶液中に分散
したのち流延、乾燥して異方導電性樹脂フィルム状接着
剤とするものである。

【０００５】フィルム形成樹脂とは、絶縁被覆導電粒子
のバインダーおよび接続回路間の接着剤として作用し、
フィルムに成形可能なもので回路接続時の熱圧により流
動性を有する絶縁性接着剤である。具体的には、溶剤に
可溶な各種合成樹脂やエラストマーの他、ポリエチレ
ン、酢酸ビニル、ポリプロピレン等の熱可塑性樹脂や、
高耐熱性を有したポリエーテルスルホン、ポリエーテル
イミド、ポリイミド等の樹脂およびエポキシ樹脂、フェ
ノール樹脂等の熱硬化性樹脂を用いることができる。こ
れらのうちでも特に熱硬化性樹脂は、回路接続時の熱圧
により網状構造を形成して硬化するので耐熱性に優れて
おり、高い接続信頼性が得られることからフィルム形成
樹脂の一部として使用されることが望ましい。樹脂フィ
ルム成形物の厚みは特に限定するものではないが、接続
する電極部分の凹凸に接着剤が充填することで接着力や
耐湿性が向上することから、ＦＰＣ等の電極部の凹凸以
上の厚みが適当である。また、薄くなると取扱いが容易
ではなく、しわの発生等により製造が困難になってくる
ことから０．００５mm〜１mmが適当である。

【０００６】第一の絶縁層はフィルム形成樹脂と相溶す
る樹脂であれば良い。相溶するとは相互に樹脂が親和性
を有し均一化した混和物を形成することで、一般に用い
られる相溶性の目安としてはＳＰ値（溶解性パラメー
タ：日本接着協会編、接着ハンドブック第２版Ｐ−４６
に詳しい）があり、ＳＰ値が近いほど相溶性が良く、概
ね１．０程度の差の樹脂は相互に良い親和性を示し、樹
脂間の接着も良好である。また、相互の樹脂の熱溶融温
度あるいは熱軟化温度の近い樹脂であることも相互の樹
脂が均一化した混和物を形成する一つの条件であり、概
ね１０℃程度の差の樹脂は相互に均一化した混和物を形
成する。これらの目安は各材料で微妙に異なるので個々
の検討が必要であり、大事なことは回路の接続時に第一
の絶縁層とフィルム形成樹脂が相互に均一化した混和物
を形成し、相互の接着性が良く、かつ接続回路間におい
てフィルム形成樹脂と同等の接着特性が第一の絶縁層に
も得られることである。よって、第一の絶縁層に用いる
樹脂はフィルム形成樹脂の選択により種々の樹脂が選択
できるが、フィルム形成樹脂の一成分である樹脂やこれ
に類似の化学構造をもつ樹脂が適用できる。さらに、エ
ポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を用いることにより、接続
時に導電粒子表面に存在する第一の絶縁層も硬化し、耐
熱性や信頼性の高い接続が可能になり、より好ましい。
また、熱可塑性樹脂であっても例えばナイロンのように
エポキシ樹脂硬化系においてエポキシ樹脂と反応し網状
化する樹脂を使用することは好ましい。この第一の絶縁
層の厚みは使用した樹脂の絶縁性により最適値が異なる
が、エポキシ樹脂等の一般的樹脂では０．０１〜１０μ
ｍが適当である。

【０００７】第二の絶縁層はフィルム形成樹脂と相溶し
ない樹脂であれば良い。相溶しないとは、相互の樹脂が
親和性を有さず均一化した混和物を形成しないことで、
前記のＳＰ値が概ね１．０以上の差の樹脂で、相互の樹
脂の熱溶融温度あるいは熱軟化温度が概ね１０℃以上の
差の樹脂を用いることが一つの目安になる。これらの目
安は各材料で微妙に異なるので個々の検討が必要であ
る。大事なことは、塗工によりフィルムを作成するとき
には、一般にフィルム形成樹脂を適当な溶剤で溶解、希
釈し適当な粘度の溶液を流延して作成するので、第二の
絶縁層は、このフィルム作成時に使用する溶剤やフィル
ム形成樹脂に溶解せず、すなわちフィルム形成樹脂溶液
に溶解しない樹脂を用いることである。互いに相溶しな
い樹脂であれば、適当な溶剤を選択することにより、フ
ィルム形成樹脂溶液に溶解しない第二の絶縁層を設ける
ことが可能となる。具体的には熱可塑性ポリウレタン、
可溶性ナイロン、エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、ポリ
エチレン、ポリエステル等が用いられ、これらの中から
フィルム形成樹脂溶液に溶解せず絶縁層の形成が容易な
樹脂を選択し用いる。また、この第二の絶縁層もフィル
ム形成樹脂や第一の絶縁層と同様に接続時に架橋する熱
硬化性樹脂であれば、より好ましく、熱可塑性樹脂であ
っても例えばナイロンのようにエポキシ樹脂硬化系にお
いてエポキシ樹脂と反応し網状化する樹脂を使用するこ
とは好ましい。この第二の絶縁層の厚みは、樹脂のフィ
ルム形成樹脂溶液に対する耐溶解性により最適値がこと
なるが、第一の絶縁層と同様に０．０１〜１０μｍが適
当である。ただし、第二の絶縁層が接続部の接着あるい
は耐湿性等に寄与しない樹脂であれば、フィルム形成樹
脂溶液に対する耐溶解性が十分である範囲内で、より薄
いことが好ましい。

【０００８】第一の絶縁層と第二の絶縁層の双方は接続
時の加圧加熱状態において、流動性を有する絶縁性樹脂
であり、かつ第一の絶縁層と第二の絶縁層のどちらか一
方または両方が接続時におけるフィルム形成樹脂の粘度
よりも大きな粘度をもつ必要がある。この高粘度化は高
分子量の樹脂を用いることや樹脂に低密度の架橋をする
ことにより達成できる。高粘度の絶縁層により、回路の
接続時に絶縁被覆粒子がフィルム形成樹脂と共に流動し
ても、絶縁層が導電粒子表面に保持された状態（被覆）
を維持することができる。このとき第二の絶縁層はフィ
ルム形成樹脂と相溶しないので、より絶縁層が導電粒子
表面に保持された状態（被覆）を維持しやすい。例え
ば、フィルム形成樹脂にエポキシ樹脂を用いた場合に
は、さらに高分子量のエポキシ樹脂やフェノキシ樹脂を
第一の絶縁層として使用し、可溶性ナイロンを第二の絶
縁層として使用した構成が適用できる。フェノキシ樹脂
は一般には熱可塑性樹脂の性質を示すが、エポキシ樹脂
の硬化系に混合した場合にその水酸基が架橋し網状構造
をとり、高分子量のエポキシ樹脂のように耐熱性や信頼
性の高い接続が可能になる。

【０００９】第一、第二の絶縁層は、絶縁層を形成する
樹脂を溶剤に溶解し、溶液状態で導電粒子表面に塗布し
た後乾燥する湿式法や、絶縁層を形成する樹脂の粉体と
導電粒子を高速で衝突させたり、混合してすり合わせた
り、融解して付着させる等の乾式法により形成すること
ができる。湿式法は樹脂が適当な溶剤に溶解しなければ
ならないが、絶縁層を所望の厚さに形成することが容易
であり、特に１μｍ以下の薄い絶縁層を容易に形成でき
る利点がある。乾式法は溶剤に溶解しにくい樹脂でも絶
縁層を形成できる利点があり、１μｍ以上の厚い絶縁層
の形成に適している。導電粒子とは導電性を有する粒子
である。本発明で用いられる導電粒子の種類は特に限定
されるものではなく、金属粒子やガラス、セラミック、
プラスチック粒子の表面に金属のメッキ層を形成した粒
子を単独または複合して用いることができる。また、粒
径は接続する回路の細かさにより選択されるが、各粒子
の粒径はできるだけ均一である必要がある。本発明の異
方導電性樹脂フィルム状接着剤を、例えば回路の接続材
料に使用する場合には、接続せんとする回路間に本発明
の接着剤を挿入し、加熱加圧することにより目的を達す
ることができる。また、本発明の樹脂フィルム状接着剤
は、上記した回路の接続材料だけではなく、スイッチ部
材、多層回路部材等への応用が可能である。

【００１０】

【作用】本発明によれば、導電粒子を樹脂中に均一分散
してなる樹脂フィルム状接着剤において、あらかじめ導
電粒子の表面にフィルム形成樹脂に相溶し、かつ回路接
続時の熱圧により流動性を有する樹脂により被覆した第
一の絶縁層を設け、さらにフィルム形成樹脂に相溶しな
いと共に、回路接続時の熱圧により流動性を有する樹脂
により被覆した第二の絶縁層を、第一の絶縁層の外側に
設けた絶縁被覆導電粒子を使用することにより、異方導
電性樹脂フィルム状接着剤内の導電粒子間が接触した場
合においても、個々の導電粒子間の電気絶縁性が保たれ
るので、高分解能の異方導電性樹脂フィルム状接着剤が
得られる。以下に、より詳細に本発明の作用を説明す
る。図１（ａ）は本発明の絶縁被覆導電粒子の断面図を
示し、図１（ｂ）は本発明の異方導電性樹脂フィルム状
接着剤を示す。図２は塗工前のフィルム形成樹脂溶液内
に絶縁被覆導電粒子を分散した状態を示す。ここで、第
二の絶縁層はフィルム形成樹脂溶液に溶解しないので、
たとえ第一の絶縁層がフィルム形成樹脂溶液に溶解する
樹脂であっても二層の絶縁層を保持した状態でフィルム
形成樹脂溶液内に存在し、かつ粒子同士の凝集もなく、
均一に分散する。図３は本発明の異方導電性樹脂フィル
ム状接着剤を用いて相対峙する回路を接続した状態を示
す。接続は加圧加熱下で行い、異方導電性樹脂フィルム
状接着剤を軟化あるいは溶融し、上下の両回路間に接着
剤が流動し充填されると共に、上下の回路間に導電粒子
が挟持され接続する。このとき、第一の絶縁層と第二の
絶縁層の一方または両方はフィルム形成樹脂よりも接続
時の粘度が大きいので接着剤の流動時においても導電粒
子表面から流れて除去されることなく、導電粒子同士の
凝集が起こっても個々の導電粒子間の絶縁性が保たれ、
隣接した回路間の絶縁性を維持する。より具体的には、
フィルム形成樹脂よりも第一の絶縁層の粘度が大きく第
二の絶縁層の粘度が小さい場合、第二の絶縁層は流れて
除去されるが、第一の絶縁層は流れて除去されることな
く、導電粒子表面を被覆している。また、フィルム形成
樹脂よりも第一の絶縁層の粘度が小さく第二の絶縁層の
粘度が大きい場合、第二の絶縁層は流れて除去されるこ
となく第一の絶縁層を包み込んだ状態を保持するので、
第一の絶縁層と第二の絶縁層の両方が導電粒子を被覆し
た状態を維持している。

【００１１】接続時に上下の両回路間に挟持された絶縁
被覆導電粒子は、その表面の第一および第二の絶縁層が
溶融または軟化し流動状態にあるので、接続圧力により
導電粒子表面から排除され、回路間を導電可能な状態に
接続する。この導電粒子表面から排除された第一の絶縁
層はフィルム形成樹脂と相溶し、接着剤として作用する
ので絶縁層の樹脂がフィルム形成樹脂中に混入すること
により電極間の接着力や接続信頼性を損なうことがなく
良好な接続が得られる。さらに第一の絶縁層に熱硬化性
樹脂を用いた場合には、この排除された第一の絶縁層が
硬化して網状硬化物を形成し、フィルム形成樹脂が熱硬
化性樹脂を含む場合に、その接続後の接着剤の特性を損
なうことなく、信頼性に優れた接続が得られる。また、
第二の絶縁層も第一の絶縁層と同様に熱硬化性樹脂を用
いた場合には、より信頼性に優れた接続が得られる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例に基づいて詳細に説明
するが、本発明はこれに限定されるものではない。

【００１３】実施例１平均粒径１０μｍのポリスチレン球状粒子の表面に０．
２μｍのＡｕ層を設けた導電粒子に、エピコート１００
９（ビスフェノール型エポキシ樹脂、油化シェル
（株））をメチルエチルケトンを溶剤として湿式で約２
μｍの第一の絶縁層を設け、さらにＣＭ４０００（可溶
性ナイロン、東レ（株）製）をメタノールを溶剤として
湿式で約０．５μｍの第二の絶縁層を設けた絶縁被覆導
電粒子を用意した。この絶縁被覆導電粒子をエピコート
１００１／エピコート８２８／ニポール１０３２（ニト
リルゴム、日本ゼオン（株）製）／ヒタノール２４００
（アルキルフェノール、日立化成工業（株）製）／キュ
アゾール２ＰＺ（２−フェニルイミダゾール、四国化成
工業（株）製）＝５０／２０／２０／１０／２の配合比
のフィルム形成樹脂トルエン溶液中に分散した後、バー
コーターで流延、乾燥し約２０μｍの厚さの異方導電性
フィルム接着剤を得た。この異方導電性フィルム接着剤
を用いて、ライン巾５０μｍ、ピッチ１００μｍ、厚さ
３５μｍの銅回路を有する全回路巾５０mmのフレキシブ
ル回路板（ＦＰＣ）同士の回路の位置合わせを行った
後、１７０℃−１０kgf/cm² −３０秒間の加熱加圧によ
り回路を接続した。この１対のＦＰＣ間の接続抵抗を測
定電流１Ａで測定し、隣接した接続回路間の絶縁抵抗を
測定電圧５０Ｖで測定し、特性の評価を行った。この結
果を、他の実施例、比較例と共に表１に示した。

【００１４】実施例２上記実施例１と同様に異方導電性フィルム接着剤を得、
評価したが、第一の絶縁層をＰＫＨＨ（フェノキシ樹
脂、ユニオンカーバイド日本（株）製）とした。

【００１５】実施例３上記実施例１と同様に異方導電性フィルム接着剤を得、
評価したが、第一の絶縁層をＰＫＨＨ（フェノキシ樹
脂、ユニオンカーバイド日本（株）製）とし、フィルム
形成樹脂をＰＫＨＨ／ニポール１０３２／ヒタノール２
４００＝５０／３０／２０の配合比とした。

【００１６】比較例１〜３上記実施例１〜３の導電粒子に絶縁層を設けなかったも
のを、それぞれ比較例１〜３とした。

【００１７】

【表１】

【００１８】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、異方導電性樹脂フィルム状接着剤内の導電粒子
は、２層の絶縁被覆層があるため、粒子間が接触した場
合においても、個々の導電粒子間のフィルム面方向に電
気絶縁性が保たれ、さらに、その絶縁被覆層が２層であ
り、第二の絶縁層がフィルム形成樹脂と相溶しない樹脂
で第一の絶縁層が相溶する樹脂のため、電極間で熱圧接
続する場合、第二の絶縁層が熱で流動除去されると第一
の絶縁層が容易に除去される。従って、導電粒子数が増
して凝集しても、厚み方向には容易に電気的に導電する
ので、従来に比べ分解性能並びに接続信頼性に優れた異
方導電性樹脂フィルム状接着剤が得られ、高精細の回路
の接続が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明に係る絶縁被覆導電粒子の断面
図。（ｂ）は本発明の異方導電性樹脂フィルム状接着剤
の断面図。

【図２】本発明の異方導電性樹脂フィルム状接着剤の製
造工程の１つの状態を示すもので、フィルム形成樹脂溶
液中に絶縁被覆導電粒子を分散した状態の断面図。

【図３】本発明の異方導電性樹脂フィルム状接着剤によ
り、２つのＦＰＣを接続した状態を示した断面図。

【図４】比較例として、従来の絶縁被覆をしていない導
電粒子を使用した異方導電性樹脂フィルム状接着剤によ
り、２つのＦＰＣを接続した状態を示した断面図であ
り、隣接した回路間で短絡している状態を示す。

【符号の説明】

１絶縁被覆導電粒子２導電粒子３第一の絶縁層４第二の絶縁層５フィルム形成樹脂６フィルム形成
樹脂溶液７ＦＰＣ８ＦＰＣの回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山口豊茨城県下館市大字小川1500番地日立化成工業株式会社下館研究所内 (56)参考文献特開昭63−53805（ＪＰ，Ａ) 特開平２−103875（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−237372（ＪＰ，Ａ) 特開平３−46774（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01R 11/01 G02F 1/1345 H01B 5/16

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】相対峙する回路間に載置し、回路間を加
圧加熱することにより回路間を接続、接着する目的に使
用される導電粒子を樹脂中に均一分散してなる樹脂フィ
ルム状接着剤において、導電粒子の表面にフィルム形成
樹脂に相溶し、かつ回路接続時の熱圧により流動性を有
する樹脂により被覆した第一の絶縁層を設け、さらにフ
ィルム形成樹脂に相溶せず回路接続時の熱圧により流動
性を有する樹脂により被覆した第二の絶縁層を、第一の
絶縁層の外側に設けた絶縁被覆導電粒子を用いることこ
とを特徴とする異方導電性樹脂フィルム状接着剤。
【請求項２】請求項１に記載の異方導電性樹脂フィル
ム状接着剤において、第一の絶縁層と第二の絶縁層のど
ちらか、あるいは両方がフィルム形成樹脂よりも回路接
続時の粘度が大きい樹脂からなることを特徴とする異方
導電性樹脂フィルム状接着剤。
【請求項３】請求項１または請求項２に記載の異方導
電性樹脂フィルム状接着剤において、フィルム形成樹脂
に熱硬化性樹脂を含み、かつ前記の第一の絶縁層と第二
の絶縁層のどちらか、あるいは両方がフィルム形成樹脂
に含まれる熱硬化性樹脂と同一の接続条件で硬化しうる
熱硬化性樹脂からなることを特徴とする異方導電性樹脂
フィルム状接着剤。