JP2895872B2 - 異方導電性材料、異方導電性接着剤およびその異方導電性接着剤を使用した電極間を電気的に接続する方法並びにその方法により形成される電気回路基板 - Google Patents
異方導電性材料、異方導電性接着剤およびその異方導電性接着剤を使用した電極間を電気的に接続する方法並びにその方法により形成される電気回路基板Info
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Description
基板上の電極とを電気的に接続するために用いられる異
方導電性材料に関する。
向には絶縁性を示す異方導電材料が知られている。
絶縁性高分子材料によってマイクロカプセル化した電気
接続用異方導電材料が開示されている。この電気接続用
異方導電材料を用いれば、加熱操作の前は個々の導電性
粒子表面に絶縁層が介在することになるので、高密度パ
ターン化された電極の接続が可能となる。
用異方導電材料であっても、加圧条件や加熱条件によっ
ては電気的接続に対する信頼性に欠けるという問題点が
残されている。
らの各種部品の高密度化の流れに伴い、多接点電極のフ
ァインピッチ化はますます進行しつつある。
的は、ファインピッチの多接点電極の接続に対しても信
頼性の高い異方導電性材料および接着剤を提供すること
にある。
導電性粒子の粒子径以下の粒子径であって所定強度を有
する絶縁性粒子を、1〜3kg/cm2Gの外圧により外れ得る
粒子同志の結合力によって付着させてなる異方導電性材
料と、絶縁性の接着成分中に、前記異方導電性材料が分
散された異方導電性接着剤、およびその異方導電性接着
剤を使用した電極間を電気的に接続する方法、並びにそ
の方法により形成される電気回路基板によって上記目的
を達成するものである。
説明する。
極のピッチに応じて小径であって、かつ、均一の粒子直
径を有することが必要である。例えば、導電性粒子の平
均粒子径(Dp)が2〜30μmの範囲にあって、平均粒子
径(Dp)±10%の範囲の粒子径を有する粒子が導電性粒
子全体の80重量%以上を占めるという狭い粒子径分布を
持つことが好ましい。
が好ましく、従って、電極間距離が30μm程度のファイ
ンピッチであれば、平均粒子径(Dp)は4〜9μmの範
囲が好ましい。電極間距離が30μm以上であれば、平均
粒子径(Dp)が10μmより大きいものも使用できる。
を有する粒子が全体の80wt%より少ない場合も、接続不
良を起こし易い。
径分布を有する固体粒子の表面に金属薄膜層を設けるこ
とによって得られる。
合物、シリカなどを例示することができ、特にシリカ粒
子は、電極回路を接着させるための加圧に対して変形し
ない強度を有しているので好適である。
ングによるメッキ方法などの公知の方法によって設ける
ことができる。
ては、薄膜層形成後固体粒子に導電性を付与し得るもの
であれば特に制限はなく、例えば、ニッケル、銅、金、
銀、スズ、ITO、パラジウム、などを挙げることができ
る。
粒子径を有する絶縁性粒子が付着させられる。
機物質、有機高分子化合物などを使用することができ、
セラミックスやシリカの微小粒子などが例示される。
p)に対する絶縁性粒子の平均粒子径(dp)の比dp/Dp
が、 0.05≦dp/Dp≦1 であることが必要である。dp/Dpの値が1を越える場合
は絶縁性粒子が電極に接触して導通不良となり、一方、
dp/Dpの値が0.05より小さい場合は加圧時に絶縁性粒子
が潰れたり、ピール強度低下の原因となるので、導電性
粒子同志の接触が起こり、導通不良が生じやすい。
の粒子径を有する粒子が絶縁性粒子全体の80重量%以上
を占めるという狭い粒子径分布を有していることが望ま
しい。
的は達成されるが、導電性粒子への付着性を良くするた
めに、絶縁性粒子の表面を絶縁性樹脂で被覆したものを
使用することができ、被覆する方法としては、通常の公
知の方法が採用される。
ル共重合体、ポリエチレン、エチレン−プロピレン共重
合体、エチレン−アクリル酸エステル共重合体、エチレ
ンアクリル酸塩共重合体、アクリル酸エステル系ゴム、
ポリイソブチレン、アタクチックポリプロピレン、ポリ
ビニルブチラール、アクリロニトリル−ブタジエン共重
合体、スチレン−イソプレンブロック共重合体、ポリブ
タジエン、エチルセルロース、ポリエステル、ポリアミ
ド、ポリウレタン、天然ゴム、シリコン系ゴム、ポリク
ロロプレンなどの合成ゴム類、ポリビニルエーテル、紫
外線硬化性樹脂、電子線硬化性樹脂などを挙げることが
できる。
ては、例えば、導電性粒子と絶縁性粒子を容器に入れて
短時間混合し、摩擦によって生じる帯電の極性の相違に
より付着させる方法など公知の方法が採用される。
同志は結合状態を維持しているが、1〜3kg/cm2G程度の
外圧によって簡単に外れ得る粒子同志の結合状態を意味
し、また、被覆とは1〜3kg/cm2G程度の外圧によっては
簡単に外すことができない強い力による粒子同志の結合
状態を意味する。
該導電性粒子の表面を一層に最密に被覆する量の1/3以
上であることが望ましい。
1単位が模式的に示されている。
分としては、エポキシ樹脂、アクリル酸エステル樹脂、
メラミン樹脂、尿素樹脂、フェノール樹脂などの熱硬化
性樹脂、多価アルコールのアクリル酸エステル、ポリエ
ステルアクリレート、多価カルボン酸の不飽和エステ
ル、などの紫外線、電子線などによる電磁波照射硬化性
樹脂を挙げることができる。
導電性粒子を0.2〜40重量%分散させるのがよい。この
ように、40重量%程度まで高濃度に分散させることがで
きるのは、前記したように、導電性粒子の表面に絶縁性
粒子を付着した粒子を分散しているので、各粒子間で導
通が生じないからである。従って、加圧方向の良好な導
電性を発揮しつつ、その他の方向の絶縁性を確保するこ
とができる。
チップの電極と基板の電極を接続する方法について第2
図を参照しつつ説明する。
プ4を対向させ、それぞれの電極間に本発明の異方導電
性接着剤を印刷または塗布等の方法により介在させた
後、接着剤中の絶縁性粒子を表面に付着した導電性粒子
5が単層に拡散する程度まで加圧する(第2図
(a))。符号6は接着成分を示す。
粒子の両電極側に付着している絶縁性粒子がその導電性
粒子から外れ、両電極に導電性粒子の上部と下部が接触
し、電極間が電気的に接続される。この加圧状態を維持
しつつ、接着剤を加熱するか又は電磁波を照射すれば、
接着成分6が硬化して収縮し、導電性粒子にスオレスが
かかるため、ICチップの電極3と基板の電極1とが導通
し、かつ、緊密に接着される(第2図(b))。
に付着している絶縁性粒子が圧力のかかる部分でのみ導
電性粒子の表面から外れ、導電性物質が現れるので、従
来技術のように加熱融解することなく電極間を電気的に
接続することができる。
がら35℃に保ち、この混合液にアンモニアガス71.7gを
溶解させた。この混合液に28%エチルシリケート17.4g
を加え、その後2時間撹拌を続けてSiO2換算として0.5
重量%に相当するシード粒子が分散した白濁液を得た。
gを加え、シード粒子が水−アルコール分散液中に分散
したヒールゾルを得た。
アンモニアガスでpH11.5にコントロールしながら、エチ
ルアルコール455gと水886gとの混合液および28%エチル
シリケート570gを同時に19時間かけて徐々に添加した。
全量添加後、液中に、NaOHlgが溶解した水溶液103gを加
え、これを70℃に加熱して2時間保持し分散液を得た。
pHを11.5にコントロールしながらエチルアルコール、水
およびエチルシリケートを添加し、NaOH水溶液を添加し
た後、加熱する操作を繰り返して、平均粒子径7μmの
粉末粒子(Gl)を得た。この粉末粒子の平均粒子径7μ
m±10%の範囲の粒子径を有する粒子は、96重量%であ
った。
した液に、硝酸銀29.2gを溶解した。撹拌下にある水600
gに粉末粒子(G1)20gを加え、さらに前記アンモニア性
硝酸銀水溶液を添加して充分分散させた。この混合液を
撹拌しながら、30%ホルマリン32.8mlを水180gで希釈し
た液を滴下し、粉末粒子表面に銀メッキを施した。次い
で、濾過洗浄後90℃で乾燥させて導電性粒子(G2)を得
た。得られた導電性粒子は、比重3.12であり、メッキ膜
の厚さは400Åであり、比抵抗は3×10-3Ω・cmであっ
た。
子径1.6μmで、平均粒子径1.6μm±10%の範囲の粒子
径を有する粒子が全体の88重量%である粉末粒子(G3)
を得た。
粉末(綜研化学製、商品名MP−100、粒子径0.4μ)40g
とを混合して樹脂を吸着させた。
子表面を上記樹脂で被覆して、絶縁性樹脂被覆絶縁性粒
子(G4)を得た。この絶縁性粒子の平均粒子径は1.9μ
mであり、0.15μmの絶縁性樹脂で被覆されていること
になる。
子(G4)60重量部をボールミルに入れて短時間混合し、
導電性粉末粒子(G2)の表面に絶縁性粒子(G4)を付着
させた異方導電性材料(G5)を得た。
接着剤(セメダイン(株)製、セメダインハイスーパ
ー、常温30分で硬化)の主剤40重量部に分散した。次い
で上記接着剤の硬化剤40重量部を加えて混合し、異方導
電性接着剤(B1)を調製した。
明電極上に塗布し、その上に同じ電極間距離30μmの透
明電極をセットして2kg/cm2Gで加圧した後、加圧下で10
分間保持して、電気的に接続された電気回路を作成し
た。
で測定したところ、抵抗値は107Ω以上あり、導通は認
められなかった。また、上下電極間の電気抵抗を測定し
たところ、抵抗値は1Ω以下で導通が認められた。
の上に塗布し、1cm×1cm、厚さ1mmの平板ガラスで挟み2
kgの荷重をかけ1分間保持した後、隣接する電極間の電
気抵抗を10組測定して107Ω以上の抵抗を示す数の割合
を求めた。
の上に塗布し、1cm×1cm、厚さ1mmのITOガラスで挟み10
本の電極それぞれとITOガラス間の抵抗を測定し、5Ω
以下の抵抗を示す割合および平均抵抗値を求めた。
例1で用いたエポキシ系熱硬化性樹脂92重量部に分散し
異方導電性接着剤(B2)を得た。
す。
4)の割合をそれぞれ、67重量部(G2)対33重量部(G
4)、26重量部(G2)対74重量部(G4)に変えて、異方
導電性材料を調製し、それぞれの異方導電性材料を使用
して、実施例1と同様の方法で異方導電性接着剤(B3)
と(B4)を得た。
った。その結果を第1表に示す。
−1080、密度0.92g/cm3を篩分けして平均粒径が1.9μm
で1.9μm±10%の範囲の粒子径を有する粒子が全体の8
8%である粉末粒子(G6)を得た。
粉末(綜研化学製、商品名MP−100粒子径0.4μ)42gを
混合し、ボールミルに入れて十分に混合し、粉末粒子
(G6)の表面にメチルメタクリレート樹脂を被覆した絶
縁性粒子(G7)を得た。
μmの絶縁性樹脂で被覆されていることになる。
子(G2)54重量部とをボールミルに入れて短時間混合
し、導電性粒子(G2)の表面に絶縁性粒子(G7)を付着
させて導電性材料(G8)を得た。
(セメダイン(株)製、セメダインスーパー、常温30分
で硬化)85重量部に分散し異方電性接着剤(B5)を調製
した。
評価を行った。その結果を第1表に示す。
化剤としてメチルヘキサヒドロ無水フタル酸(新日鉄理
化製、リカシッドMH−700)とベンジルジメチルアミン
を配合したエポキシ樹脂(ダイセル化学工業(株)製、
EHPE150)からなる硬化温度150℃の熱硬化性樹脂80重量
部に分散させて異方導電性接着剤(B6)を調製した。
より評価した。
の上に塗布し、1cm×1cm、厚さ1mmの平板ガラスで挟み2
kgの荷重をかけ180℃で5秒間加熱した後、隣接する電
極間の電気抵抗を10組測定して107Ω以上の抵抗を示す
数の割合を求めた。
の上に塗布し、1cm×1cm、厚さ1mmのITOガラスで挟み、
2kgの荷重をかけ180℃で5秒間加熱した後、10本の電極
それぞれとITOガラス間の抵抗を測定し、5Ω以下の抵
抗を示す割合および平均抵抗値を求めた。
チルメタクリレート樹脂粒子(綜研化学製、商品名MP−
1400、平均粒径が1.5μmで1.5μm±10%の範囲の粒子
径を有する粒子が全体の85%であるもの)38重量部を混
合し、絶縁性樹脂粒子を導電性粒子に付着させ、異方導
電性材料(G9)を得た。
た接着剤87重量部(主剤、硬化剤合わせて)とを用い
て、実施例1と同じ方法で異方導電性接着剤(B7)を得
て、実施例1に記した評価を行った。その結果を第1表
に示す。
は、隣接電極間絶縁率および上下導通率が優れているこ
とが分かる。
の表面に絶縁性粒子が付着しているので、これを対向す
る電極間に介在させて加圧すれば、極めて優れた隣接電
極間絶縁率および上下導通率をもって電極間を電気的に
接続することができる。
分中に、導電性粒子の表面に絶縁性粒子が付着してなる
粒子が分散しているので、前記異方導電性材料の優れた
効果を享受した接着剤を得ることができる。
接続する方法によれば、加圧操作により導電性粒子表面
が上下の電極に接触するので、非常に短時間での接続が
可能となる。
ては、全接続工程を通して加熱操作が不要となり、熱に
弱い電子部品等の接続には最適であるという顕著な効果
を有する。
式的に表した図、第2図は本発明の異方導電性接着剤に
よって電極が接着される状態を示す断面図である。 1、3……電極、2……基板 4……ICチップ、5……導電性粒子 6……接着成分
Claims (4)
- 【請求項1】所定強度を有する導電性粒子の表面に、該
導電性粒子の粒子径以下の粒子径であって所定強度を有
する絶縁性粒子を、1〜3kg/cm2Gの外圧により外れ得る
粒子同志の結合力によって付着させてなる異方導電性材
料。 - 【請求項2】請求項1記載の異方導電性材料を絶縁性の
接着成分中に分散させてなる異方導電性接着剤。 - 【請求項3】請求項2記載の異方導電性接着剤を対向す
る電極間に介在させて加圧することにより導電性粒子の
両電極側に付着している絶縁性粒子を該導電性粒子から
外し、次いで前記絶縁性の接着成分を硬化させて、電極
間を電気的に接続する方法。 - 【請求項4】請求項3記載の電極間を電気的に接続する
方法によって形成される電気回路基板。
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JP1249851A JP2895872B2 (ja) | 1989-09-26 | 1989-09-26 | 異方導電性材料、異方導電性接着剤およびその異方導電性接着剤を使用した電極間を電気的に接続する方法並びにその方法により形成される電気回路基板 |
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