JP3149083B2 - 導電用結合剤および導電接続構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上を利用分野］ この発明は導電用結合剤および導電接続構造に関す
る。

［従来の技術］ 相互に離間して配置された接続端子を電気的に接続す
る方法として各種の方式が知られている。最も一般的な
手法としては半田付けによる方法がある。近年の接続端
子のピッチ微細化の要求に即応して、半田付け手法も随
分と進歩している。最新の設備と細心の注意力をもって
すれば、半田付けは、200μｍ程度のピッチの接続端子
の接続に適用することが可能である。しかし、この手法
における欠点は、接続端子が半田濡れ性を有していなけ
ればならず、従って、少なくとも、導電性金属箔で形成
されていなければならないことと、高温接合のため、耐
熱性絶縁基板が用いられる必要があることである。これ
らの条件は、材料の価格を上昇させる。

安価な樹脂基板に形成された接続端子を電子部品に接
続する方法として、導電性接着剤による方法が知られて
いる。しかし、この方法は、接続端子上に導電性接着剤
を正確に位置決めして被着しなければならず、極めて非
能率的である。また、導電性接着剤が被着されていない
部分すなわち、接続端子間は全く接着されない為、接合
力が極度に不足し、接合強度の補強手段を必要とされ
る。このため、接合部分が広い容積を占めることにな
る。しかも、このような欠点に加えて、接続作業に伴な
う位置合わせの精度不良のため、接続端子のピッチが20
0〜300μｍ以下の場合には、短絡や導通不良が極度に増
大する。

他の技術として、−この方法は、上述した手法と比較
すると本発明の概念に割と近いが−異方導電性接着剤を
用いる方法がある。異方導電性接着剤とは、絶縁性接着
剤中に導電性微粒子を分散混合したものである。この異
方導電性接着剤を用いて基板の接続端子を電子部品の接
続端子に接続する場合、異方導電性接着剤は基盤に設け
られた接続端子上のみでなく接続端子間の基板上にも被
着される。基板の接続端子と電子部品の接続端子を異方
導電性接着剤を介在して熱圧着すると、各導電性微粒子
と基板もしくは電子部品の接続端子間に介在される絶縁
性接着剤は接続端子間に流動し、基板および電子部品の
接続端子は導電性微細子に直接接触する。この際、各導
電性微粒子が、互いに導通しないように十分に離間して
分散されていれば、基板または電子部品に設けられた接
続端子は短絡することはない。すなわち、異方導電性接
着剤とは接合された状態において、厚み方向には導電性
を有するが面方向には絶縁性を呈するものであり、導電
性に方向性を有する接着剤ということである。

この異方導電性接着剤は、絶縁性接着剤として100〜3
00℃の比較的低温で溶融する材料が用いられているため
樹脂基板にも適用できる。また、基板の接続端子上に被
着する際、位置合せが必要でないので能率的である。さ
らに、接続端子間にも接着剤が介在されているため、接
合強度を大きくできる、という特徴を有する。

［発明が解決しようとする課題］ 上述した如く、異方導電性接着剤は、厚さ方向には導
電性を、面方向には絶縁性を呈することが絶対的条件で
ある。厚さ方向に導電性を呈するためには、基板の接続
端子と電子部品の接続端子間には、最低（単に理論的に
は）、一個の導電性微粒子が介在される必要がある。面
方向に絶縁性を呈するためには、どの導電性微粒子も隣
接する導電性微粒子とは絶縁性接着剤により電気的に不
導通となる間隔に隔てられていることが理想である。隣
接する導電性微粒子が、たまたま隣の接続端子と絶縁さ
れていることを仮定すれば、そのような条件においての
み導電性微粒子同志が導通することが許容される。しか
し、そのような導電性微粒子が隣の接続端子から絶縁さ
れているという保証はない。それ故、どの導電性微粒子
も隣接の導電性微粒子とは導通することがないような構
造にする必要がある。

しかしながら、異方導電性接着剤において、絶縁性接
着剤中に分散される導電性微粒子の配置は単に攪拌によ
ってのみ決定される。このため、導電微粒子の分布は、
当然のことながら、一様ではなく密の部分と疎の部分を
有している。従って、密の部分においても導電性微粒子
が相互に導通しないこと、および疎の部分においても必
ず１つの接続端子に対して、１以上の導電性微粒子が位
置付けられなければならない、という条件が生じる。

接続端子のピッチが小さくなり、従って、接続端子の
巾が狭くなるに比例して、上記の条件を満足することは
困難になる。１つの接続端子上に位置する導電性微粒子
は、接続端子が巾狭になるにつれ小数となる。しかしな
がら、接続端子上に位置する導電性微粒子の数の増大を
図って、絶縁性接着剤中に混合する導電性微粒子の割合
を増やせば、密の部分の導電性微粒子の密度がさらに増
大される。言う迄もなく、この導電性微粒子の密の部分
は巾狭の接続端子間を満たし回路を短絡させる。

このような構造および作用のため、異方導電性接着剤
による接続は、接続端子のピッチが導電性微粒子の直径
の数倍程度の場合にまで適用可能であるとみられるにも
拘わらず、現実的には、これには程遠いものであった。
一例として直径10〜20μｍ程度の導電性微粒子を用いた
場合、接続端子のピッチは200〜300μｍとすることが限
界であった。この方法による限り、理論的にも、接続端
子のピッチが導電性微粒子の直径よりも小さい場合には
適用は不可能である。

この発明は、上述した実情に鑑みてなされたものであ
り、その目的とするところは、配線材料および基板材料
として如何なるものにも対応できるよう低温接合が可能
であり、且つ接続端子のピッチが従来よりも遥かに微小
の場合にも適用することのできる、全く新規な構造を有
する導電性結合剤およびこの導電性結合剤を用いた導電
接続構造を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ この発明の導電用結合剤は、樹脂微粒子の表面に導電
膜を設け、この導電膜の外周面を全体的または部分的に
外部から電気的に隔絶する、多数の微粉末から形成され
た低融点の樹脂層で覆って接続用微粒子を形成し、この
接続用微粒子を平面的に配列した状態で絶縁性接着剤中
に混合してなり、前記樹脂層が熱圧着力により厚み方向
の部分が溶融して押し流され、かつ面方向の部分がその
まま残存するようにしたいものである。

また、この発明の導電接続構造は、互いに対向する第
１、第２の接続端子間に、樹脂微粒子の表面に設けられ
た導電膜の外表面を全体的または部分的に電気的に隔絶
する、多数の微粉末から形成された樹脂層で覆った複数
の接続用微粒子を平面的に配列した状態で介在するとと
もに、前記第１、第２の接続端子間の空隙に絶縁性接着
剤を充填し、前記接続用微粒子の樹脂層の厚み方向の部
分が溶融して押し流され、かつ面方向の部分がそのまま
残存することにより、前記樹脂微粒子の導電膜で第１、
第２の接続端子を接続したものである。

［作用］ 異方導電性接着剤における問題点は、導電性微粒子を
相互に電気的に絶縁するために、絶縁性接着剤中に混入
できる導電性微粒子の割合を所定値以上にすることがで
きない点にあった。従って、もし仮に導電性微粒子が相
互に電気的に導通しないことが保証されれば、上記の問
題点は解消される。すなわち、導電性微粒子の割合が十
分に密になれば、接続端子の巾が如何に小さくなろうと
も、導通に必要な十分の数の導電性微粒子を、各接続端
子上に位置付けすることができる。しかも、この場合、
接続端子間に導電性微粒子がどのように密に分布しよう
とも、導電性微粒子相互が導通しない限り、接続端子が
短絡されることはない。

この発明の導電用結合剤は、絶縁性接着剤中に混合す
る接続用微粒子として、樹脂微粒子の表面に導電膜を設
け、この導電膜の外周面を全体的または部分的に外部か
ら電気的に隔絶する、多数の微粉末から形成された樹脂
層で覆ったものを平面的に配列した状態で用いている。
この場合、外周面を全体的または部分的に外部から電気
的に隔絶することは、樹脂微粒子の導電膜相互の導通を
防止することを意味する。従って、この発明の接続用微
粒子は上記した作用を呈する。

このような導電用結合剤において、結合剤の厚さ方向
に対して電気的な導通を達成できるならば、この結合剤
は、如何に小さなピッチで配列された接続端子に対して
も適用できるものであることは明らかである。この目的
のため、この発明の接続用微粒子の樹脂層は低融点のも
ので形成され且つ結合剤に加えらる熱圧着力により厚み
方向の部分は溶融し押し流されかつ面方向の部分がその
まま残存するものである。

従って、この導電用結合剤を用いて接続された導電接
続構造は、熱圧着治具等により接続された後、導電用結
合剤に含まれた接続用微粒子によって、結合剤の厚み方
向には導電性を呈するが、接続用微粒子が配列された方
向、すなわち面方向には絶縁性と呈する。

［実施例］ 以下、図面を参照して、この発明の実施例を説明す
る。

第１図はこの発明の導電用結合剤を用いて液晶表示パ
ネルとフィルム基板との接続に適用した導電接続構造を
示す。液晶表示パネル１は上下一対のガラス基板２、３
の対向面にITO（Indium Tin Oxide）等よりなる透明電
極４、５が形成され、その間の周囲に封止材６が設けら
れ、その内部に液晶７が封入されている。この場合、上
下の透明電極４、５は上側のガラス基板２から側方へ突
出した下側のガラス基板３上に設けられた接続端子８に
接続されている。なお、接続端子８は上下の透明電極と
同じ数だけ等間隔に配列されている。フィルム基板９は
TAB（Tape Automated Bonding）方式によりキャリアテ
ープ10の下面にフィンガリード11…を形成し、このフィ
ンガリード11…にICチップ12を接続したものである。す
なわち、キャリアテープ10の開口部13内に突出したフィ
ンガリード11…の内端部にICチップ12のバンプ14…をボ
ンディングする。この場合、図示しないヒータチップを
400〜500℃程度の高い温度に発熱させてフィンガリード
11をバンプ14に熱圧着する。このあと、ICチップ13のボ
ンディング面を樹脂15で封止する。なお、フィンガリー
ド11はキャリアテープ10にラミネートされた銅等の金属
箔をエッチングすることにより形成され、その外端部が
接続端子16をなす。この接続端子16は液晶表示パネル14
の接続端子８と同じ数だけ等間隔に配列されている。

そして、液晶表示パネル１とフィルム基板９は、導電
用結合剤17により液晶表示パネル１の接続端子８とフィ
ルム基板９の接続端子16が接続されている。すなわち、
導電用結合剤17は、第１図および第２図に示すように、
樹脂微粒子18の表面に導電膜19を形成し、この導電膜19
の外周面を電気的に隔絶する樹脂層20で覆って接続用微
粒子21を形成し、この接続用微粒子21…を相互に接続さ
せて平面的に配列した状態で絶縁性接着剤22中に混合し
たものである。この場合、樹脂微粒子18はアクリル樹脂
等よりなる、導電膜19は金、銀、銅、ニッケル、アルミ
ニウム等の金属をメッキや蒸着等で被覆したものであ
る。樹脂層20は導電膜19の外周面を電気的に隔絶するた
めのもので、絶縁性を有する低融点（100〜300℃程度）
の微粉末を導電膜19の外周面に静電気で吸着させた構成
となっている。なお、微粉末は樹脂微粒子18よりも遥か
に小さなものである。このような樹脂微粒子18の導電膜
19を樹脂層20で覆った接続用微粒子21はその径を約10μ
ｍ程度の大きさに形成することが可能である。また、絶
縁性接着剤22は熱可塑樹脂よりなる熱溶融型に属するホ
ットメルト型のものが望ましいが、それに限らず、熱硬
化樹脂よりなるものでもよい。

第２図は導電用結合剤17による接続端子８、16の接合
状態を示す。導電用結合剤17は、液晶表示パネル１のガ
ラス基板３の接続端子８とフィルム基板９の接続端子16
の間に配置されて、図示しないヒータチップにより熱圧
着される。すると、絶縁性接着剤22によりガラス基板３
とフィルム基板９が相互に接着されるのと同時に、対向
する接続端子８、16が接続用微粒子21により接続され
る。すなわち、接続端子８、16間に位置る接続用微粒子
21は接続端子８、16の上下に加圧され、かつ加熱される
ので、接続端子８、16が接触する部分（厚さ方向の部
分）の樹脂層20が溶融して押し流され、樹脂微粒子18の
表面に設けられた導電膜19が露出して接続端子８、16に
接続して導通する。しかし、接続端子８、16が接触しな
い部分（面方向の部分）の樹脂層20は厚さ方向の部分に
較べ加圧力が小さいため、そのまま残存する。なお、対
向する接続端子８、８または16、16間に配置された接続
用微粒子21は接続端子８、16によって加圧されないの
で、樹脂層20はそのまま残存する。したがって、樹脂微
粒子18の表面に設けられた導電膜19は接続端子８、16の
配列方向に導通することはなく、対向する接続端子８、
16のみに接触して導通する。この結果、隣接する接続端
子８、16は相互に導通することがなく、対向する接続端
子８、16のみが確実に接続される。この場合、仮に、対
向する接続端子８、16のピッチが接続用微粒子21の大き
さよりも小さくても、隣接する接続端子８、16が導通す
ることなく、対向する接続端子８、16のみを接続するこ
とが可能である。以下、このことについて説明する。

第３図は接続端子23のピッチを接続用微粒子21よりも
小さくした場合の接続端子23と接続用微粒子21との導通
関係を示す。この図において、各接続用微粒子21の中央
部に示された点線の円24a〜24dは熱圧着時に溶融される
樹脂層20の部分であり、従って、この領域が接続端子23
に接触する。また、二点鎖線で示された接続端子23は、
第２図の接続端子８および16に対応する。ここでは、接
続端子23の幅を樹脂微粒子18の表面に設けられた導電膜
19の外径の約1/2程度の大きさとし、そのピッチを導電
膜19と外径とほぼ同じ長さとし、かつ接続端子23の長さ
を接続用微粒子21のほぼ２倍程度とする。また、接続用
微粒子21…は隣接のものと相互に接続するよう隙間なく
配列されている。このことは接続端子23のピッチ方向だ
けでなく長さ方向においても同様である。左下側の樹脂
微粒子18の導電膜19と接続端子23とは接触領域24a内に
示されたハッチング部分内で接触している。その右隣の
導電膜19の接触領域24bは右隣りの接続端子23を飛び越
してしまうため、この右隣りの接続端子23と接触するこ
とがない。しかし、左下側の接続用微粒子21とその右隣
りの接続用微粒子21の前後尾の位置に樹脂微粒子18、18
の導電膜19、19の接触領域24c、24dは斜線で示すように
一部が右隣りの接続端子23の前後部において接触する。
これは、接続用微粒子21…が相互に接触して配置される
ため、前後の樹脂微粒子18、18の導電膜19、19が左下側
の樹脂微粒子18の導電膜19と右隣りの樹脂微粒子18の導
電膜19との中間に位置しているからである。

このように、接続端子23の幅およびピッチを接続用微
粒子21よりも小さく形成しても、隣接する接続端子23を
導通せずに、対向する接続端子23のみを接続することが
で可能となる。実際には、接続端子23の長さは接続用微
粒子21よりも遥かに長いから、接続端子23の長さ方向に
接続用微粒子21…が多数配列されることとなり、上述し
た接続がより一層確実なものとなる。例えば、接続端子
23の長さを1mmとしても、直径10μｍ程度の接続用微粒
子21ならば、長さ方向に100列程度は配列されることに
なる。しかも、この100列に配列された接続用微粒子21
は、第３図に示す如く、接続端子23のピッチ方向に少し
ずつ位置がずれている。従って、理論的には、接続用微
粒子21の直径よりも小さいピッチで配列された接続端子
に対しても適用することができる。

第４図〜第７図は上述した導電用接合剤17をフィルム
基板９の接続端子16上に設けて液晶表示パネル１と接続
する工程を示す。まず、第４図に示すように、ロール状
に巻かれた転写用シート25を引き出し、その下面に所定
箇所に導電用結合剤17を設ける。この転写用シート25は
第７図に示すように、テープ状をなす屈曲自在なベース
シート26の下面に剥離層27を設けたものであり、この剥
離層27に導電用結合剤17が設けられている。この導電用
結合剤17は上述と同様、接続用微粒子21…を相互に接触
させて平面的に配列した状態で絶縁性接着剤22中に混合
し、スクリーン印刷等の印刷手段により剥離層27に塗布
されて乾燥固化されている。

そして、転写用シート25の導電用結合剤17をフィルム
基板９の接続端子16に対応させる。この場合、転写用シ
ート25は屈曲自在であるから、フィルム基板９に予めIC
チップ12が接続されていても、導電用結合剤17をフィル
ム基板９の接続端子16に容易に対応させることができ
る。第５図において、仮にフィルム基板９の上部にICチ
ップ12が突出しているような場合であっても、転写用シ
ート25はその凸部に応じて屈曲するので、導電用結合剤
17を容易に対応させることができる。

この状態で、転写用シート25上にヒータチップ28を当
てて熱圧着すると、ヒータチップ28の熱により導電用結
合剤17がフィルム基板９の接続端子16に熱転写される。
この場合の熱圧着は、上述したICチップ12のボンディン
グのときよりも、低い温度で行なわれる。このように導
電用結合剤17がフィルム基板９側に転写されると、第６
図に示すように、導電用結合剤17は転写用シートの剥離
層27から剥離され、導電用結合剤17のみがフィルム基板
９の接続端子16に転写される。

この後、第１図に示すように、フィルム基板９を上下
反転させて、接続端子16を液晶表示パネル１の接続端子
８に導電用結合剤17を介して対応させ、この状態で熱圧
着すれば、上述したように導電用結合剤17の絶縁性接着
剤22により相互に接着されるとともに、接続用微粒子21
の導電膜19により接続端子８、16が電気的に接続され
る。

したがって、このような液晶表示パネル１とフィルム
基板９との接続構造では、対向する接続端子部７、16間
に導電用結合剤17を配置してヒータチップ等で熱圧着す
るだけで、簡単に接合することができる。この場合、各
接続端子８、16の端子数が多く、ファインピッチ化して
も、隣接する接続端子が導通せずに、対向する接続端子
のみを確実に接続することができる。

第８図は上述した導電用結合剤17を用いて液晶表示パ
ネル29の対向する透明電極4,5の一方と接続端子８との
接続に適用した場合を示す。この液晶表示パネル29にお
いても、上述と同様、対向面に透明電極４、５が設けら
れた一対のガラス基板２、３間に液晶７が封止材（ここ
では図示せず）により封止されているが、この封止材の
一部が導電用結合剤17で構成されている。すなわち、導
電用結合剤17はガラス基板２、３間に配置されて熱圧着
されると、上述したように絶縁性接着剤22が上下のガラ
ス基板２、３を接着すると同時に、接続用微粒子21が上
側の透明電極４と下側のガラス基板３の接続端子８とを
確実に接続し、隣接するもの同士の導通を防ぐ。なお、
このような液晶表示パネル29においても、第１図の液晶
表示パネル１と同様に、導電用結合剤17でフィルム基板
９に接合することができる。

［発明の効果］ 以上詳細に説明したように、この発明の導電用結合剤
は、接続用端子のピッチが従来よりも遥かに小さい場合
にも適用できる。しかも、接続用微粒子は、絶縁性接着
剤によって絶縁されている訳ではなく、接続用微粒子自
体が絶縁層を有しているものであるから接続端子の短縮
を確実に防止できる。また、このような導電用結合剤を
用いた導電接続構造は、低温接合が可能であるから接続
端子や絶縁基板の材料として安価なものにも適用するこ
とができ、かつ、接続用端子のピッチが小さいにも拘わ
らず接続の信頼性に優れたものである。さらに、接続用
微粒子を平面的に配列した状態で絶縁性接着剤中に混合
したので、接続工程数を削減および接続時間を短縮させ
ることができるので生産性を飛躍的に向上させることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の導電用結合剤を用いて液晶表示パネ
ルとフィルム基板を接続した場合の要部拡大断面図、第
２図は導電用結合剤による接続端子の接合状態を示す要
部拡大断面図、第３図は接続端子のピッチを接続用微粒
子よりも小さくした場合の接続端子と接続用微粒子との
導通を説明するための平面図、第４図〜第７図は導電用
結合剤を用いた接続工程を示し、第４図は転写用シート
に導電用結合剤を設ける工程を示す側面図、第５図は転
写用シートの導電用結合剤をフィルム基板に転写する工
程を示す断面図、第６図は導電用結合剤がフィルム基板
に転写された状態を示す断面図、第７図は転写用シート
に導電用結合剤を設けた状態の要部拡大断面図、第８図
は導電用結合剤を用いた液晶表示パネルを示す要部拡大
断面図である。 ８、16、23、33、34……接続端子、17、30、35……導電
用結合剤、18……樹脂微粒子、19……導電膜、20、36…
…樹脂層、21、37……接続用微粒子、22……絶縁性接着
剤。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】樹脂粒子の表面に導電膜を設け、この導電
   膜の外周面を全体的または部分的に外部から電気的に隔
   絶する、多数の微粉末から形成された低融点の樹脂層で
   覆って接続用微粒子を形成し、この接続用微粒子を平面
   的に配列した状態で絶縁性接着剤中に混合してなり、前
   記樹脂層が熱圧着力により厚み方向の部分が溶融して押
   し流され、かつ面方向の部分がそのまま残存することを
   特徴とする導電用結合剤。
2. 【請求項２】互いに対向する第１、第２の接続端子と、
   前記第１、第２の接続端子間に平面的に配列した状態で
   介在され、それぞれが樹脂微粒子の表面に設けられた導
   電膜の外周面を全体的または部分的に電気的に隔絶す
   る、多数の微粉末から形成された樹脂層で覆われた複数
   の接続用微粒子と、前記第１、第２の接続端子間の空隙
   に充填された絶縁性接着剤を具備し、前記接続用微粒子
   の樹脂層の厚み方向の部分が溶融して押し流され、かつ
   面方向の部分がそのまま残存することにより、前記第
   １、第２の接続端子を前記樹脂微粒子の表面の導電膜で
   接続したことを特徴とする導電接続構造。