JP2906612B2 - マイクロカプセル型導電性接着剤と接着方法 - Google Patents

マイクロカプセル型導電性接着剤と接着方法

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Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 マイクロカプセル型導電性接着剤に関し、 材料構成と、その使用法を提供することを目的とし、 導電性微粒子の表面を樹脂よりなる殻で被覆した第１
のマイクロカプセルと該カプセルよりも粒径が大きく、
硬化剤を樹脂よりなる殻中に封入して形成した第２のマ
イクロカプセルとを接着樹脂中に均一に分散させるなる
ことを特徴としてマイクロカプセル型導電性接着剤を形
成し、該接着剤を接着すべき第１の物体上に塗布し、該
物体に第２の物体を圧接することにより、前記導電性接
着剤を構成する第１のマイクロカプセルおよび第２のマ
イクロカプセルとが圧壊し、導電性微粒子が相互に接触
すると共に、第２のマイクロカプセルに含まれる硬化剤
と接着樹脂とが反応して硬化することを特徴として接着
方法を構成する。
〔産業上の利用分野〕
本発明はマイクロカプセル型導電性接着剤とその接着
方法に関する。
〔従来の技術〕
導電性接着剤として代表的なものは半田であり、プリ
ント配線基板やセラミック基板に電子部品や半導体素子
を装着する場合に、フローソルダリング，リフロー或い
は半田付けなどの方法を用いて接着が行われている。
また、ICやLSIのパッケージングにおいてチップのセ
ラミック基板への装着には金−シリコン（Au−Si）共晶
合金が使用されている。
然し、生産コストの低減と生産性の向上を目的として
導電性接着剤が普及してきており、液晶表示板を構成す
る透明導電膜（ITO膜）への接着，水晶振動子の電極膜
への接着などを始めとし、配線基板上に設けられている
バンプなどの導体パターンへのリード端子の接着にも導
電性接着剤が使用されるようになってきている。
こゝで、現在使用されている導電性接着剤はエポキシ
樹脂に銀（Ag）粉を混練したものが主流であるが、樹脂
としてはポリイミド，フェノール，ポリエステルなども
一部で使用されている。
また、導電フィラーとして、金（Au），銅（Cu）など
の金属の他、グラファイト粉なども一部で使用されてい
る。
このような、導電性接着剤は樹脂中に混入された金属
粒子が相互に接続することにより導電性を生じているも
のであり、導電性を生ずるためには 金属粒子の粒径が小さいこと、 金属粒子の含有量が多いこと、 などが必要である。
さて、部品の小形化が進み、高密度実装が進むに従っ
て、端子間隔が縮小してきており、従来のように基板上
に設けられているバンプなどの導体パターンに導電性接
着剤を塗布し、端子を当接して加熱する方法では端子間
の絶縁を保持することが困難になってきている。
例えば、ビームリードタイプのICの場合、ビームリー
ドの幅は50〜100μｍであり、またリード間の間隔も50
〜100μｍであるが、これを導電性接着剤を用いてバン
プ接着する場合は、相互のバンプ間の絶縁を保つことは
困難である。
〔発明が解決しようとする課題〕
材料コストの低減と生産性の向上を目的とし、導電性
接着剤が共晶半田に代わって端子接続に使用されつゝあ
るが、半導体ICのように端子数が多く、端子間隔が狭い
金属端子を基板上に設けたバンプのような導体パターン
に接着する場合には、接着の際に導電性接着剤のはみ出
しが生ずることから、端子間の絶縁を保持することは信
頼性の面から困難である。
そこで、このような場合でも信頼性よく絶縁を保ち得
る導電性接着剤を開発することが課題である。
〔課題を解決するための手段〕
上記の課題は導電性微粒子の表面を樹脂よりなる殻で
被覆した第１のマイクロカプセルと、このカプセルより
も粒径が大きく、硬化剤を樹脂よりなる殻中に封入して
形成した第２のマイクロカプセルとを接着樹脂中に均一
に分散させてなることを特徴としてマイクロカプセル型
導電性接着剤を形成し、この接着剤を接着すべき第１の
物体上に塗布し、この物体に第２の物体を圧接すること
により、導電性接着剤を構成する第１のマイクロカプセ
ルおよび第２のマイクロカプセルとが圧壊し、導電性微
粒子が相互に接触すると共に、第２のマイクロカプセル
に含まれる硬化剤と接着樹脂とが反応して硬化すること
を特徴として接着方法を構成することにより解決するこ
とができる。
〔作用〕
本発明に係る導電性接着剤は金属粉と硬化剤とをマイ
クロカプセルに封入して接着樹脂中に分散したものから
なっている。
第１図は本発明に係る導電性接着剤の接着機構を示す
ものである。
すなわち、導電性微粒子１の表面を樹脂よりなる殻２
で被覆した第１のマイクロカプセル３と硬化剤４を殻５
で被覆した第２のマイクロカプセル６とが接着樹脂７の
中に分散して形成してある接着剤を、接合すべき一方の
材料８の上に塗布した後、この上に他の材料９を位置決
めする。
（以上第１図Ａ） 次に、他の材料９に圧力を加えると、第２のマイクロ
カプセル６と第１のマイクロカプセル３とが壊れ、第２
のマイクロカプセル６の中に含まれている硬化剤と接着
樹脂とが反応し、架橋重合が生じて硬化すると共に、露
出した導電性微粒子が相互に接続する結果導電性を示す
ものである。
（以上同図Ｂ） また、第２図は導電性粒子１の殻２が破れて接着樹脂
の中で相互に接続して導通状態となっている状態を示し
ている。
さて、このような接着機構が成立するための必要条件
は、 第１および第２のマイクロカプセルの殻、特に第１の
殻が薄くて壊れやすいことで、実験の結果、１μｍ以下
が好ましい。
第２のマイクロカプセルが第１のマイクロカプセルに
比べ、平均粒径が遥かに大きいこと、 マイクロカプセルの殻は化学的に安定であって、経時
変化を生じないこと。
導電性微粒子の粒径が小さく、また含有量が多いこ
と、 である。
この条件を満たす場合は、凹凸のある二枚の基板間に
接着剤を塗布して圧着する場合、凸部同士の間にある接
着剤だけが働いて接着作用と導通効果を示すが、圧力が
加わらない部分の接着剤は第１および第２のマイクロカ
プセルが壊れないため接着作用は生じない。
なお、第１表は第１のマイクロカプセルＡと第２のマ
イクロカプセルＢの粒径比B/Aと第２のマイクロカプセ
ルＢの破壊度の関係を示しているが、接着が確実に行わ
れるためにはB/Aが＞１が必要となる。
なお、10程度と大きくなると硬化剤の量が多過ぎて特
性および取扱の面で適当ではなくなる。
〔実施例〕 試作例1:（第１のマイクロカプセルの製造例） 水370ml中にポリビニルアルコール20gと乳化剤2gとを
溶解させて水相を作った。
また、ジクロロエタン30mlにビスマレイミド（以下略
してBMI）を7gとジアミノジフェニルメタン（以下略し
てDDM）を4g溶解させ、これに粒径が0.3〜0.5μｍのAg
粉を5gとチタネートカップリング剤（品名KR−38S,味の
素（株））を0.1gを加えて油相を作った。
この油相に30分間に亙って超音波振動を加えて凝集し
ているAg粉を均一に分散させた。
次に、ホモジナイザを用い、水相を7000rpmで攪拌し
ながら油相を徐々に滴下し、Ag粉の表面に油相が存在す
るサスペンジョンを形成した。
このサスペンジョンをスリーワンモータで200rpmで攪
拌しながら、30mlの水に1gの触媒（ジアザビシクロウン
デセン）を溶解させたものを２時間かけて滴下し、65℃
に昇温して４時間攪拌を続けることによりAg粉の表面で
BMIとDDMとを反応させ、Ag粉の表面に約0.1μｍの厚さ
の殻を形成した。
試作例2:（第２のマイクロカプセルの製造例） ジクロロメタン30mlに過酸化ベンゾイル0.01gと硬化
剤としてアミン（品名HY−951,チバガイギ（株））を1g
およびメチルメタクリレート1gを加えて油相を作った。
また、水200mlに乳化剤1gを加えて水相を作った。
そして、ホモジナイザを用いて油相を4000rpmで攪拌
しながら水相を徐々に滴下し、エマルジョンを形成し
た。
このエマルジョンをスリーワンモータで120rpmで攪拌
しながら、66℃に昇温し、７時間かけてその場重合を行
い、ポリメチルメタクリレート（略称PMMA）の中にジク
ロロエタンと硬化剤（アミン，品名HY−951,チバガイギ
（株））を封入した。
次いで、ジクロロエタンを除去してアミンのみを封入
し、殻の厚さが0.5μｍで平均粒径が３μｍのマイクロ
カプセルを作った。
実施例1: 第３図に示すように、100μｍ角の金属端子11を100μ
ｍの間隔で一列に埋め込んだ部材12を用意し、また同形
状の金属端子13を備えた基板14を準備した。
一方、接着剤としては試作例１で形成した第１のマイ
クロカプセルを8g、また試作例２で形成した第２のマイ
クロカプセルを0.3gと接着樹脂（アラールダイトCY−23
0）2gを混練したものを用意した。
先ず、接着剤を金属端子13の並んだ基板14の上に塗布
した。
この状態では同図（Ａ）に示すように接着剤は金属端
子13の上にも絶縁物15の上にもついており接着樹脂７の
中に第１のマイクロカプセル３と第２のマイクロカプセ
ル６とが分散している。
（図では約1:1の量比で表したが第１のマイクロカプセ
ルが遥かに多い。） 次に、部材を400g/cm2の圧力を加え、暫時そのまゝで
放置した。
その結果、部材12の金属端子11と基板14の金属端子13
とは完全に導通状態であり、一方、金属端子11と13の間
は絶縁が保たれていた。
なお、同図（Ｂ）において、金属端子11と13の接合面
においては第２のマイクロカプセル６は破れ、また第１
のマイクロカプセル３も殻が破れ導電性微粒子１が露出
している状態を示している。
〔発明の効果〕
本発明の実施により、ビームリードタイプICのように
端子間の間隔が狭く、従来の導電性接着剤では絶縁が保
証できないような用途に対しでも導電性接着剤を使用す
ることが可能となり、これにより工程の短縮を達成する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の原理図、 第２図は導電性微粒子が接続している状態を示す平面図 第３図は実施例１を説明する断面図、 である。 図において、１は導電性微粒子、２と５は殻、３は第１
のマイクロカプセル、４は硬化剤、６は第２のマイクロ
カプセル、７は接着樹脂、である。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−47942（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−36289（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−29207（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−10304（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−160350（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−46774（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−107444（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C09J 9/00 - 9/02 H01L 21/50 - 21/607

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】第１のマイクロカプセルと、第２のマイク
    ロカプセルと、接着樹脂とを有し、 該第１のマイクロカプセルは、導電性微粒子の表面を樹
    脂からなる殻で被覆したものであり、 該第２のマイクロカプセルは、硬化剤を樹脂からなり、
    圧力によって壊れる殻で被覆したものであって、該第１
    のマイクロカプセルよりも粒径が大きいものであり、 該接着樹脂は、熱硬化性樹脂からなり、該第１と第２の
    マイクロカプセルのそれぞれが均一に分散されているも
    のである ことを特徴とするマイクロカプセル型導電性接着剤。
  2. 【請求項２】請求項１記載のマイクロカプセル型導電性
    接着剤を接着すべき第１の物体上に塗布し、該第１の物
    体に第２の物体を圧接して前記導電性接着剤を構成する
    第２のマイクロカプセルと、次いで第１のマイクロカプ
    セルとを圧壊させ、第２のマイクロカプセルに含まれる
    硬化剤と接着樹脂とを硬化反応させるとともに、第１の
    マイクロカプセルに含まれる導電性微粒子を相互に接触
    させることを特徴とする接着方法。
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