JP2954241B2 - 異方導電フィルム - Google Patents

異方導電フィルム

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、微細な回路同志の電気的接続、更に詳しく
はLCD（液晶ディスプレー）とフレキシブル回路基板の
接続や、半導体ICとIC搭載用回路基板のマイクロ接合等
に用いる事のできる異方導電フィルムに関するものであ
る。
〔従来の技術〕
最近の電子機器の小型化・薄型化に伴い、微細な回路
同志の接続、微小部分と微細な回路の接続等の必要性が
飛躍的に増大してきており、その接続方法として、半田
接合技術の進展と共に、新しい材料として、異方性の導
電性接着剤やシートが使用され始めている。（例えば、
特開昭59−120436、60−84718、60−191228、61−5580
9、61−274394、61−287974各号公報等） この方法は、接続しようとする回路間に所定量の導電
性粒子を含有する接着剤またはシートをはさみ、所定の
温度、圧力、時間により熱圧着することによって、回路
間の電気的接続を行なうと同時に隣接する回路間には絶
縁性を確保させるものである。
しかしながら、この方法においては接続厚み、すなわ
ち接続後の回路間の接着剤層の厚みが接続信頼性を左右
する。また、この最適接続厚みは５〜７μｍであること
が最近わかってきた。例えば、接続厚みが７μｍ以上で
あると導電性粒子の回路への接触面積や接触点の数が少
ないことに加えて、接着剤の温度変化による膨張や収縮
に伴ない接続抵抗の増大や接続不良を生じる。また、接
続厚みが５μｍ以下であると、導電性粒子の変形度が大
となり、粒子に大きな歪みが残ったり、クラックが入っ
たりすることが原因となり接続信頼性を確保できないこ
とに加えて、接着剤の接着強度が小さくなるために接続
信頼性が低下する。
これまでにも、温度変化に対する膨張、収縮率を接着
剤のそれに近づけたり、回路との接触面積を大きく取り
接続信頼性を向上させるといった目的で高分子核材に金
属薄層を被覆した導電粒子を用いた例は報告されている
が（特開昭61−74275、61−78069、62−165886、63−31
906、63−231889各号公報）、いずれも、隣接する回路
間の絶縁性を確保するために、ある所定の範囲にある粒
子径および粒度分布を持つもので、接続後の接続厚みを
制御しようとするものはない。
すなわち、熱圧着による接続作業において信頼性の高
い接続厚みに制御することは困難であり、複数個の回路
間の接続厚みにもばらつきが生じていた。そのため、複
数個の回路端子において、接続抵抗値にばらつきが生じ
たり、接続信頼性が所々において悪くなったりしてい
た。また、いかに導電粒子を良好に分散させておいて
も、粒度分布のばらつきによって、複数個の回路端子に
対する導電粒子の接触数、接触面積が異なり接続抵抗値
にばらつきが生じていた。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明は、微細な回路間を一定の接続厚みをもって接
続可能で、信頼性が高く、しかも、複数個の回路端子の
接続抵抗値にばらつきが極めて少ない異方導電フィルム
を提供せんとするものである。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は、絶縁性接着剤中に樹脂成分に対して３〜７
体積％の導電粒子を分散して成り、該導電粒子は２種類
の粒子径を持つと共に粒度分布が粒子径±0.2μｍの範
囲にあり、それぞれの粒子が30％以上の異なる硬度を持
つ高分子核材の表面に金属薄層を被覆してなるものであ
り、粒子径の小さい方が粒子径の大きい方よりも硬い粒
子であることを特徴とする異方導電フィルムである。
以下、本発明を実施例を示した図面を参照しながら説
明する。
第１図は、本発明による異方導電フィルムの断面模式
図である。この異方導電フィルムは、２種類の大きさと
硬さを持つ導電粒子（３）と（５）を、絶縁性接着剤
（６）に所定量分散して構成されており、離型フィルム
（７）上に流延、乾燥して厚さ150μｍ以下のフィルム
状に形成したものである。粒子径が小さい方の導電粒子
（３）の高分子核材（１）は、粒子径が大きい方の導電
粒子（５）の高分子核材（４）に比べ30％以上硬いもの
である。また、それぞれの導電粒子（３）および（５）
は、所定の粒子径±0.2μｍというシャープな粒度分布
を持つものであり、金属薄層（２）によって被覆されて
おり、導電粒子として用いられる。
第２図は、本発明による異方導電フィルムを用いた、
回路の接続状態を示す断面模式図である。この図のよう
に熱圧着による接続において、回路の端子（８）、
（８′）の接続厚みを、小さく硬い方の導電粒子（３）
で制御しつつ導通を取り、同時に大きく軟らかい方の導
電粒子（５）は導電粒子（３）の粒子径まで変形され導
通を取ることができる。すなわち、変形する導電粒子
（５）により回路端子との接触面積を大きく取ることに
よって導通抵抗を低下させ、変形しない導電粒子（３）
では導通を取るとともに接続厚みを一定に制御すること
により高い接続信頼性を実現するものである。
導電粒子（３）の粒子径は、隣接する回路間の絶縁性
を確保するためと、接続の高信頼性を確保するために５
〜７μｍが好ましく、導電粒子（５）の粒子径は導電粒
子（３）の1.5〜2.5倍程度の粒子径にするのが好まし
い。
また、全配合粒子に対する導電粒子（３）の割合は20
〜80体積％、好ましくは30〜70％である。20体積％以下
では満足する接続厚みの制御効果を得ることができず、
90体積％以上では回路端子との接触面積が低下し、接続
抵抗値が高くなると共に信頼性が低下する。絶縁性接着
剤に対する導電粒子の配合量は３〜７体積％が良い。３
体積％以下であると安定した導通信頼性が得られず、７
体積％以上では隣接回路間の絶縁信頼性が劣る。
硬い導電粒子（３）を構成する高分子核材（１）は、
異方導電フィルムにより回路間等を接続する際の熱圧着
条件である100〜200℃において、50kg/cm2の圧力をかけ
た時の変形率が５％以下のものであれば特に材質を問わ
ない。例えば、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、メラミン
樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂等が用いられる。
また、変形性導電粒子（５）の高分子核材（４）にはポ
リスチレンやシリコーンゴム、スチレンブタジエンゴ
ム、熱可塑性ポリエステル、エポキシ樹脂、ウレタン樹
脂等が使用可能である。
導電粒子（３）および（５）に被覆する金属薄層
（２）の種類は特に問わないが、酸化などに比較的安定
なニッケルやアルミニウムなどが好ましく、無電解メッ
キ法によって均一な厚みの被覆層を得ることが望まし
い。被覆厚みは0.05〜1.0μｍ程度で適用されるが、好
ましくは0.1〜0.5μｍである。0.05μｍ以下であると導
電信頼性が低下し、1.0μｍ以上であると変形性粒子の
硬度に影響が生じ変形が起こりにくくなる。さらに、こ
の金属被覆層に0.1μｍ程度の金メッキを施すことによ
って、接続抵抗値を低下させるとともに耐腐食性も増
し、接続信頼性が向上する。
本発明で用いられる接続性接着剤（６）は、絶縁性を
示すものであれば、熱可塑タイプ、熱硬化タイプあるい
は光硬化タイプのいずれでも良い。例えば、スチレンブ
タジエン樹脂、スチレン樹脂、エチレン酢酸ビニル樹
脂、アクリロニトリルブタジエンゴム、シリコン樹脂、
アクリル系樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、フェノ
ール樹脂、アミド系樹脂、エポキシメタクリレート系を
はじめとするアクリレート系樹脂などが適宜使用され、
必要に応じて２種以上の樹脂の併用が可能である。ま
た、必要に応じて、ロジン、テルペン樹脂、クマロン−
インデン樹脂などを代表とする粘着付与剤や架橋剤、老
化防止剤、カップリング剤などと併用して用いても良
い。
（実施例１〜３） スチレン系熱可塑性樹脂（TP−042、旭化成（株）
製）100重量部、粘着付与剤（Ｖ−120、新日鉄化学
（株）製）80重量部、水添炭化水素樹脂（アドマーブ
Ｓ、出光石油化学（株）製）20重量部を、トルエン400
重量部に溶解して接着剤溶液を調整した。
この溶液に、粒子径８±0.2μｍのポリスチレン粒子
（SP−80、綜研化学（株）製）に0.3μｍのニッケルを
無電解メッキして得た導電粒子と、粒子径5.0±0.08μ
ｍ、ロックウェル硬さ175（JIS K7202）よりなるメラ
ミン樹脂を核材とし、厚さ0.3μｍのニッケルを無電解
メッキして得た導電粒子を、樹脂固形分に対して５体積
％を混合、分散した。また、粒子径の小さい方、すなわ
ち、メラミン樹脂を核材とした導電粒子の全粒子量に対
する割合を30、50、70重量％と変えて異方導電フィルム
を作成した。
これらを用いて、ライン巾0.1mm、ピッチ0.2mm、厚み
35μｍ、端子数160本の銅回路を有するフレキシブル回
路基板（FPC）と、透明導電回路ガラス基板（ITO回路）
とを熱圧着によって接続した。いずれも、接続厚みの制
御は効果が認められ、熱衝撃試験（−40℃、30分⇔80
℃、30分）による信頼性試験を行なった後も良好な結果
を得た。
（比較例１） 実施例１〜３と同じ接着剤溶液に、導電粒子として、
平均粒子径８μｍ、最大粒子径18μｍ、最小粒子径２μ
ｍのポリスチレンを核材としたニッケル被覆導電粒子を
混合攪拌し、作成した異方導電フィルムを用いて、同様
にFPCとITO回路とを接続して評価した。
実施例１〜３に比べて、接続厚みにばらつきが生じ、
熱衝撃試験後の接続抵抗値にも上昇が見られた。
（比較例２） 導電粒子として、平均粒子径12μｍ、最大粒子径23μ
ｍ、最小粒子径５μｍのアトマイズ半田粉（日本アトマ
イズ工業（株）製）を用いた他は、実施例１〜３と同様
にして比較を行なった。
接続厚みの制御が出来ておらず、また、初期抵抗値は
低かったが、熱衝撃試験後の接続抵抗値は上昇した。
（実施例４〜６） 使用した導電粒子は実施例１〜３と同様であるが、絶
縁性接着剤として熱硬化性タイプの樹脂を使用した。そ
の配合は、エポキシ樹脂（エピコート1004、油化シェル
エポキシ（株）製）80重量部、フェノール樹脂（PR−12
686、住友デュレズ（株）製）40重量部、アクリロニト
リルブタジエン共重合体（JSP（株）製）15重量部、１
−ベンジル２−メチルイミダゾール（四国化成（株）
製）５重量部、メチルエチルケトン200重量部である。
実施例１〜３と同様に初期の接続抵抗値のばらつきが
極めて小さく、また、熱衝撃試験後の接続信頼性もさら
に良い結果を得た。
以上の実施例および比較例の結果を、第１表に示し
た。
〔発明の効果〕 以上に記述したように、硬度と大きさの異なる２種類
のプラスチックビーズ核材の表面に、金属薄層を被覆し
てなる導電粒子を用いて作成した異方導電フィルムは、
多数の微細回路間の接続を、接続厚みを一定に、しか
も、各接続回路間の接続抵抗値のばらつきを極めて小さ
く、信頼性高く接続することができ、極めて有用であ
る。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明による異方導電フィルムの断面模式図
で、第２図は本発明による異方導電フィルムを用いた回
路の接続状態を示す断面模式図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01B 5/16 H01B 1/20 - 1/22 H01B 1/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】絶縁性接着剤中に樹脂成分に対して３〜７
    体積％の導電粒子を分散して成り、該導電粒子は２種類
    の粒子径を持つと共に粒度分布が粒子±0.2μｍの範囲
    にあり、それぞれの粒子が30％以上の異なる硬度を持つ
    高分子核材の表面に金属薄層を被覆してなるものであ
    り、粒子径の小さい方が粒子径の大きい方よりも硬い粒
    子でありかつ100〜200℃、圧力50kg/cm2の条件による熱
    圧着時に５％以下の変形率であり、かつ熱圧着時に大き
    い方の粒子が小さい方の粒子の大きさまで変形可能な硬
    さであることを特徴とする異方導電フィルム。
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