JP3449889B2 - 異方導電性接着剤 - Google Patents
異方導電性接着剤Info
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- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
- H05K3/30—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
- H05K3/32—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
- H05K3/321—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by conductive adhesives
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- Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、微細な回路同志の
電気的接続、更に詳しくはＬＣＤ（液晶ディスプレイ）
におけるＴＣＰ（テープキャリアパッケージ）とＰＣＢ
（プリント回路基板）の接続や、電子部品と回路基板の
接続、半導体ＩＣとＩＣ搭載用基板のマイクロ接合等に
用いることのできる異方導電性接着剤に関するものであ
る。 【０００２】 【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ともに、新しい材料と
して、異方性の導電性接着剤やフィルムが使用されてい
る。（例えば、特開昭59-120436、60-84718、60―19122
8、61―55809、61―274394、61―287974、62―244142、
63―153534、63―305591、64―47084、64―81878、特開
平1―46549、1―251787各号公報等） 【０００３】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フィルムをは
さみ、所定の温度・圧力・時間により熱圧着する事によ
って回路間の電気的接続を行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。 【０００４】このような特長を生かして、近年急速に成
長しているＬＣＤ分野に於いて、ＬＣＤパネルとＴＣＰ
の接続では被着体の耐熱性がないことや微細な回路では
隣接端子間で電気的にショートしてしまうなど半田付け
などの従来の接続方法が適用できないことからこの異方
導電フィルムが必要不可欠の材料となっている。また、
特に、最近はＬＣＤの急速な大型化・高精細化が進み、
従来は半田付けを行っていたＴＣＰとＰＣＢの接続でも
異方導電接着剤、フィルムの適用が広まりつつある。 【０００５】この異方導電接着剤やフィルムに含まれて
いる導電性粒子には、一般的には、金属粒子や高分子核
材に金属被覆を施したものが用いられている。 【０００６】従来は、主に金属粒子、特に半田粒子など
の柔らかいものが用いられる場合が多く、相対する回路
端子間の間隔ばらつきを吸収して回路端子間の接触面積
を大きくとることができ、安定した導通性が得られると
いう長所があった。また、接続温度を金属粒子の溶融温
度よりも高くすることにより、導電性粒子と電極端子の
接続を強固にすることが可能となり、より接続信頼性を
高めることができるものであった。しかしながら、反
面、導電性粒子の粒径を揃えることが困難なため、例え
ば、２００μｍピッチ程度の回路同士の接続では平均粒
径１０μｍ程度の半田粒子を用いることがあるが、粒径
の分布が広く中には３０μｍ以上の大きな粒子が混入し
ているため、これにより隣接端子間の電気的短絡が生じ
る可能性が高く、微細な回路同士の接続への適用には限
界があった。また、金属粒子を溶融させると端子間短絡
が発生したり、高温高湿度放置試験や高温放置試験など
の処理を施した場合に金属粒子の酸化などの変化が生じ
接続が不安定になるなどの問題があった。 【０００７】これに対し、現在、ＬＣＤパネルとＴＣＰ
の接続には、７０μｍピッチ以下の微細な接続のため、
ほとんど高分子核材に金属被覆を施した粒子が用いられ
ている。この場合、作製方法によっては高分子核材粒子
の粒径分布を極めてシャープにできる、例えば、一般的
には５〜１０μｍ程度の平均粒径で、粒径の分布が±３
μｍ以下程度のものが容易に得ることができる。したが
って、極めて微細な回路接続にも対応でき、さらに、金
被覆が用いられる場合が多いこともあり、長期環境処理
による粒子表面の酸化などの変化が少ないという長所が
あった。 【０００８】しかしながら、最近半田付けからこの異方
導電性接着剤への代替え適用が始まったＴＣＰとＰＣＢ
の接続では、大きな電流が流れるため高分子核材に金属
被覆を施した粒子では電流容量が不足し接続抵抗値が高
くなったり、配線回路上の酸化膜や、フラックスなどの
残留物により十分な接続がとれない、など接続が不安定
になる問題が生じてきた。 【０００９】そこで、このような用途では、再び、金属
粒子の適用検討が始まり、例えば、比表面積の大きいニ
ッケルなどの硬い金属粒子を適用して、電流容量を拡大
したり、配線回路上の酸化膜・残留物を突き破って接続
することが考えられた。しかしながら、ニッケル粒子の
作製時にシャープな粒径分布を得ることは困難なため分
級などの方法で大きな粒子を除去する必要があり、更に
これでも１０μｍ以上の粒子を完全に除去する事は困難
であり、また接続時の樹脂の流れに伴って比表面積の大
きな粒子では粒子同士で凝集が生じるなど、接続した際
に隣接端子間の電気的絶縁性が低下するなどの問題があ
り十分満足いく物ではなかった。 【００１０】 【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
従来の欠点に鑑みて種々の検討の結果なされたものであ
り、その目的とするところは、微細な回路接続にも対応
でき、電流容量が大きく接続信頼性の高い異方導電性接
着剤を提供することにある。 【００１１】 【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、絶縁
性接着剤樹脂中に導電性粒子を分散させた異方導電性接
着剤において、該導電性粒子として平均粒子径０．５〜
３μｍ、比表面積０．１〜５ｍ2／ｇのコバルト粒子を
０．１〜５体積％配合したことを特徴とする異方導電性
接着剤に関するものである。 【００１２】以下、本発明を詳細に説明する。 【００１３】本発明の異方導電性接着剤は、平均粒子径
０．５〜３μｍ、比表面積０．１〜５ｍ2／ｇのコバル
ト粒子を導電性粒子として絶縁性接着剤に０．１〜５体
積％分散したことが特長である。 【００１４】たとえば、ＬＣＤ用途のＴＣＰとＰＣＢを
異方導電性接着剤を用いて接続した場合、電極端子は導
電性粒子によって機械的に接触し、上下間の安定した電
気的接続を得ることができる。この時、本発明の異方導
電フィルムを用いると、導電粒子が凝集することなく均
一に分散し、回路端子間の絶縁性を保ちながら接続に寄
与する導電粒子数を多く配合することができ、しかも回
路端子上の汚れなどの膜をつき破って接続することが可
能となる。これにより、従来の異方導電フィルムでは端
子間短絡が生じ接続困難であった微細な回路端子同士の
接続が可能となり、大きな電流容量を維持しながら高い
接続信頼性を得ることが可能となる。 【００１５】本発明における導電性粒子は、平均粒径が
０．５〜３μｍ、比表面積が０．１〜５ｍ2／ｇのコバ
ルト粒子であること以外は、特に制限することはない。
ここで、平均粒径は、ＦＳＳＳ法（フィッシャー・サブ
シーブ・サイザ− ＡＳＴＭ−Ｂ３３０）で測定したも
のであり、比表面積は、ＢＥＴ法（窒素表面積法ＡＳＴ
Ｍ Ｄ−３０３７−７３）により測定したものである。
平均粒径は、０．５μｍより小さい場合には、回路の表
面の凹凸に導電性粒子が吸収されていまい、導電性粒子
を介しての接続が十分に確保できない。また、３μｍ以
上の場合は、粒径分布のシャープなものを得ることが困
難であり、粒径の大きなものが混入する確率が高くなり
隣接端子間の絶縁性不良や大粒子による接続不良などが
生じてくる可能性がある。本発明の粒径で比表面積０．
１ｍ2／ｇ以下のものを作製することは現実には困難で
あり、５ｍ2／ｇ以上の場合には、粒子同士が凝集しや
すくなり隣接端子間の絶縁性不良などが発生しやすくな
ったり、粒子表面の凹凸が多くなることからも高電圧を
印加した場合に隣接端子間の絶縁性不良が発生しやすく
なる。例えば、異方導電フィルムのＬＣＤ用途でのＴＣ
ＰとＰＣＢとの接続では、平均粒径１〜２μｍ、比表面
積０．５〜２ｍ2／ｇ程度が望ましい。もちろん粒径分
布がシャープな方が好ましいことは言うまでもなく、最
大粒径は１０μｍ以下であればなお好ましい。 【００１６】本発明におけるコバルト粒子の作製法は特
に限定するものではないが、例えば一般に行われている
コバルトの地金を塩酸で溶かしてシュウ酸を加えて熱分
解させるなどの方法で良い。この方法では、熱分解させ
た時点でシャープな粒径分布を得ることが可能である。
この方法であれば、同程度の導電性・硬さをもつニッケ
ル粒子に比較して粒子作製後の粒径分布がシャープなた
めに大きな粒子が混入する可能性は極めて低く、大粒子
除去のための分級等も必要でなくなるという利点も出て
くる。 【００１７】絶縁性接着剤に対する配合量は、０．１〜
５体積％であることが望ましい。０．１体積％より配合
量が少ない場合には接続面積が少なくなるため接続信頼
性が低下し、逆に５体積％より配合量が多い場合には隣
接端子間の絶縁性が低下し短絡の発生にもつながる。 【００１８】本発明に用いられる接着剤は、絶縁性を示
すものであれば、熱可塑性、熱硬化性、光硬化性など特
に制限はない。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、アクリルニトリル
ブタジエンゴム、シリコン樹脂、アクリル樹脂、エポキ
シ樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、アミド樹脂、
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
系樹脂などが挙げられ、必要応じて２種以上の樹脂を組
み合わせれば良い。また、必要に応じて、粘着付与剤、
架橋剤、老化防止剤、カップリング剤等を併用しても良
い。 【００１９】本発明の異方導電性接着剤を作成する方法
は特に限定するものではない。例えば、一般に行われて
いるように、接着剤樹脂成分のうち固形のものをあらか
じめ溶剤に溶解しておき、これと液状の樹脂成分、さら
に添加剤等を加えて攪拌したのち、導電粒子を混合し均
一に樹脂中に分散させれば良い。分散を良くするため
に、あらかじめ導電粒子を添加剤で処理したり、超音波
処理などにより凝集を崩したほうが更に好ましい。ま
た、これを表面に離型処理を施したキャリアフィルムの
上に流延、乾燥して異方導電フィルムにしても良い。 【００２０】以下、本発明による実施例および従来方法
による比較例を示す。 【００２１】『実施例１』エポキシ樹脂（エピコート１
００１、油化シェルエポキシ（株）製）／ポリビニルブ
チラール樹脂（エスレックＢＭ−Ｓ、積水化学（株）
製）＝１：１をトルエン／酢酸エチル＝１：１の混合溶
媒に溶解した２５％溶液２００重量部イミダゾール系潜
在性硬化剤（ノバキュアＨＸ−３７２１、旭化成（株）
製）１００重量部を混合した接着剤を準備する。この中
に、平均粒径１．５μｍ、比表面積０．５ｍ2／ｇのコ
バルト粒子を０．５体積％分散させ、ポリエチレンテレ
フタレートのキャリアフィルムの上に乾燥後約５０μｍ
の厚さになるように塗布・乾燥し、その後２ｍｍ幅にス
リットして異方導電フィルムを作製した。このフィルム
の外観を観察したところ、導電性粒子は均一に分散して
いた。 【００２２】この異方導電フィルムを、回路幅０．１ｍ
ｍ、回路ピッチ０．２ｍｍ、６０端子を有するＰＣＢの
接続する端子部に置き、７０℃、５ｋｇ／ｃｍ2 、２ｓ
ｅｃの条件で加熱加圧して仮圧着を行った。その後、表
面のキャリアフィルムを剥がし、圧着プレスにセットし
て、回路幅０．１ｍｍ、回路ピッチ０．２ｍｍ、６０端
子を有するＴＣＰの端子をＰＣＢの回路端子に合うよう
に位置合わせしてＰＣＢの上に置き、１７５℃、３０ｋ
ｇ／ｃｍ2 、１５ｓｅｃの条件で加熱加圧して圧着接続
を行った。ここで用いたＰＣＢは、内層・外層銅箔１８
μｍのＦＲ−４であり、回路加工後表面をニッケル／金
メッキしたものである。また、ＴＣＰは、７５μｍのポ
リイミド基材と２５μｍの銅箔からできたものであり、
回路加工後表面をＳｎメッキしたものである。 【００２３】この接続体のＰＣＢ側で６０端子の直列の
接続抵抗値を測定（測定電流１μＡ）した結果、２Ω以
下で良好であった。隣接端子間の絶縁抵抗についても１
０10Ω以上（測定電圧１００ｖ、３０ｓｅｃ）と良好で
あった。また、このサンプルをＨＨ（高温高湿処理）試
験装置（８５℃、８５％ＲＨ）に投入し、接続抵抗値、
絶縁抵抗値の変化を観察した結果、１０００時間処理後
も接続抵抗は３Ω以下、絶縁抵抗値も１０10Ω以上と良
好な接続性が得られた。印加電流を上げていきながら電
圧を測定し、電圧電流特性が直線からはずれる点での電
流値を電流容量としたとき、電流容量は１０００ｍＡ／
ｍｍ2であり、十分大きなものであった。 【００２４】『実施例２』実施例１と同じ接着剤を準備
し、この中に、平均粒径０．７μｍ、比表面積１．０ｍ
2／ｇのコバルト粒子を１．０体積％分散させ、接着剤
樹脂厚さ５０μｍの異方導電フィルムを作製した。この
フィルムの外観を観察したところ、導電性粒子は均一に
分散していた。 【００２５】この異方導電フィルムを、実施例１と同様
にサンプル作製し評価を行った。接続抵抗値は２Ω以
下、隣接端子間の絶縁抵抗についても１０10Ω以上と良
好であった。また、ＨＨ処理後の接続抵抗値も３Ω以
下、絶縁抵抗値も１０10Ω以上と良好な接続性が得られ
た。また、電流容量は１２００ｍＡ／ｍｍ2で、十分大
きなものであった。 【００２６】『実施例３』（１）式の構造を有するメタ
アクリロイル化フェノールノボラック樹脂（ｍ：ｎ＝
３：７、ｍ＋ｎ＝８）をメチルエチルケトンに溶解した
５０％溶液１００重量部と、（２）式の構造を有するア
クリロニトリル−ブタジエン−メタクリル酸共重合体を
メチルエチルケトンに溶解した２０％溶液１００重量
部、１，１，３，３−テトラメチルブチルパーオキシ２
エチルヘキサノエート２重量部を混合した接着剤樹脂を
準備し、この中に、平均粒径１．８μｍ、比表面積０．
４ｍ2／ｇのコバルト粒子を１．５体積％分散させ、接
着剤樹脂厚さ５０μｍの異方導電フィルムを作製した。
このフィルムの外観を観察したところ、導電性粒子は均
一に分散していた。 【００２７】 【化１】 【００２８】 【化２】 【００２９】この異方導電フィルムを、実施例１と同様
にサンプル作製し評価を行った。但し、ここでは１５０
℃、３０ｋｇ／ｃｍ2 、１５ｓｅｃの条件で加熱加圧し
て圧着接続を行った。接続抵抗値は２Ω以下、隣接端子
間の絶縁抵抗についても１０ 9Ω以上と良好であった。
また、ＨＨ処理後の接続抵抗値も３Ω以下、絶縁抵抗値
も１０9Ω以上と良好な接続性が得られた。また、電流
容量は１３００ｍＡ／ｍｍ2で、十分大きなものであっ
た。 【００３０】『実施例４』実施例３と同じ接着剤を準備
し、この中に、平均粒径２．７μｍ、比表面積０．２ｍ
2／ｇのコバルト粒子を２．０体積％分散させ、接着剤
樹脂厚さ５０μｍの異方導電フィルムを作製した。この
フィルムの外観を観察したところ、導電性粒子は均一に
分散していた。 【００３１】この異方導電フィルムを、実施例３と同様
にサンプル作製し評価を行った。接続抵抗値は２Ω以
下、隣接端子間の絶縁抵抗についても１０9Ω以上と良
好であった。また、ＨＨ処理後の接続抵抗値も３Ω以
下、絶縁抵抗値も１０9Ω以上と良好な接続性が得られ
た。また、電流容量は１２００ｍＡ／ｍｍ2で、十分大
きなものであった。 【００３２】『比較例１』導電粒子として平均粒径が
３．０μｍ、比表面積０．４ｍ2／ｇのニッケル粒子を
接着剤樹脂中に６．０体積％配合したこと以外実施例１
と全く同じ異方導電フィルムを作製した。このフィルム
の外観を観察したところ、径１０μｍ以上の大きな導電
性粒子が混入しており、しかも粒子の凝集体がいくつも
見られた。 【００３３】この異方導電フィルムを、実施例１と同様
にサンプル作製し評価を行った。接続抵抗値は２Ω以下
と良好であったが、隣接端子間の絶縁抵抗は１０6Ω以
下のサンプルが多く見られた。また、ＨＨ処理後の接続
抵抗値は３Ω以下と良好であったが、絶縁抵抗値は１０
6Ω以下のサンプルが増える傾向が見られた。また、電
流容量は１５００ｍＡ／ｍｍ2で、十分大きなものであ
った。 【００３４】『比較例２』導電粒子として平均粒径が
０．１μｍ、比表面積７．５ｍ2／ｇのコバルト粒子を
接着剤樹脂中に１．５体積％配合したこと以外実施例１
と全く同じ異方導電フィルムを作製した。このフィルム
の外観を観察したところ、粒子の凝集体がいくつも見ら
れた。 【００３５】この異方導電フィルムを、実施例１と同様
にサンプル作製し評価を行った。粒子径が小さいことか
ら接続が不安定になり、接続抵抗値が３Ω以上のサンプ
ルが多く見られた。また、凝集により隣接端子間の絶縁
抵抗は１０6Ω以下のサンプルが多く見られた。また、
ＨＨ処理後の接続抵抗値も５Ω以上に上昇しており、絶
縁抵抗値は１０6Ω以下のサンプルが増え、接続が不安
定であることが確認された。また、電流容量は１１００
ｍＡ／ｍｍ2で、十分大きなものであった。 【００３６】『比較例３』導電粒子として平均粒径が
５．０μｍ、比表面積０．２ｍ2／ｇのコバルト粒子を
接着剤樹脂中に０．２体積％配合したこと以外実施例３
と全く同じ異方導電フィルムを作製した。このフィルム
の外観を観察したところ、粒子径２０μｍ以上の大きな
粒子がいくつも見られた。 【００３７】この異方導電フィルムを、実施例３と同様
にサンプル作製し評価を行った。大きな粒子が混入して
いることから接続が不安定になり、接続抵抗値が３Ω以
上のサンプルがいくつか見られた。また、大きな粒子に
より隣接端子間の絶縁抵抗は１０6Ω以下のサンプルが
いくつか見られた。また、ＨＨ処理後の接続抵抗値は５
Ω以上に上昇しており、絶縁抵抗値は１０6Ω以下のサ
ンプルが増え、接続が不安定であることが確認された。
また、電流容量も２００ｍＡ／ｍｍ2で、かなり小さい
ものであった。 【００３８】 【表１】 【００３９】 【発明の効果】本発明の異方導電性接着剤を用いること
により、多くの金属導電性粒子を均一に単一分散して配
合できるようになり、端子表面が酸化された場合や、汚
れている場合などでも確実に接続することができ、しか
も０．４ｍｍピッチ以下の微細な回路接続にも対応で
き、電流容量も大きな信頼性の高い接続が可能になり、
従来の異方導電性接着剤では接続できなかった用途にも
適用可能になるものである。
電気的接続、更に詳しくはＬＣＤ（液晶ディスプレイ）
におけるＴＣＰ（テープキャリアパッケージ）とＰＣＢ
（プリント回路基板）の接続や、電子部品と回路基板の
接続、半導体ＩＣとＩＣ搭載用基板のマイクロ接合等に
用いることのできる異方導電性接着剤に関するものであ
る。 【０００２】 【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ともに、新しい材料と
して、異方性の導電性接着剤やフィルムが使用されてい
る。（例えば、特開昭59-120436、60-84718、60―19122
8、61―55809、61―274394、61―287974、62―244142、
63―153534、63―305591、64―47084、64―81878、特開
平1―46549、1―251787各号公報等） 【０００３】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フィルムをは
さみ、所定の温度・圧力・時間により熱圧着する事によ
って回路間の電気的接続を行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。 【０００４】このような特長を生かして、近年急速に成
長しているＬＣＤ分野に於いて、ＬＣＤパネルとＴＣＰ
の接続では被着体の耐熱性がないことや微細な回路では
隣接端子間で電気的にショートしてしまうなど半田付け
などの従来の接続方法が適用できないことからこの異方
導電フィルムが必要不可欠の材料となっている。また、
特に、最近はＬＣＤの急速な大型化・高精細化が進み、
従来は半田付けを行っていたＴＣＰとＰＣＢの接続でも
異方導電接着剤、フィルムの適用が広まりつつある。 【０００５】この異方導電接着剤やフィルムに含まれて
いる導電性粒子には、一般的には、金属粒子や高分子核
材に金属被覆を施したものが用いられている。 【０００６】従来は、主に金属粒子、特に半田粒子など
の柔らかいものが用いられる場合が多く、相対する回路
端子間の間隔ばらつきを吸収して回路端子間の接触面積
を大きくとることができ、安定した導通性が得られると
いう長所があった。また、接続温度を金属粒子の溶融温
度よりも高くすることにより、導電性粒子と電極端子の
接続を強固にすることが可能となり、より接続信頼性を
高めることができるものであった。しかしながら、反
面、導電性粒子の粒径を揃えることが困難なため、例え
ば、２００μｍピッチ程度の回路同士の接続では平均粒
径１０μｍ程度の半田粒子を用いることがあるが、粒径
の分布が広く中には３０μｍ以上の大きな粒子が混入し
ているため、これにより隣接端子間の電気的短絡が生じ
る可能性が高く、微細な回路同士の接続への適用には限
界があった。また、金属粒子を溶融させると端子間短絡
が発生したり、高温高湿度放置試験や高温放置試験など
の処理を施した場合に金属粒子の酸化などの変化が生じ
接続が不安定になるなどの問題があった。 【０００７】これに対し、現在、ＬＣＤパネルとＴＣＰ
の接続には、７０μｍピッチ以下の微細な接続のため、
ほとんど高分子核材に金属被覆を施した粒子が用いられ
ている。この場合、作製方法によっては高分子核材粒子
の粒径分布を極めてシャープにできる、例えば、一般的
には５〜１０μｍ程度の平均粒径で、粒径の分布が±３
μｍ以下程度のものが容易に得ることができる。したが
って、極めて微細な回路接続にも対応でき、さらに、金
被覆が用いられる場合が多いこともあり、長期環境処理
による粒子表面の酸化などの変化が少ないという長所が
あった。 【０００８】しかしながら、最近半田付けからこの異方
導電性接着剤への代替え適用が始まったＴＣＰとＰＣＢ
の接続では、大きな電流が流れるため高分子核材に金属
被覆を施した粒子では電流容量が不足し接続抵抗値が高
くなったり、配線回路上の酸化膜や、フラックスなどの
残留物により十分な接続がとれない、など接続が不安定
になる問題が生じてきた。 【０００９】そこで、このような用途では、再び、金属
粒子の適用検討が始まり、例えば、比表面積の大きいニ
ッケルなどの硬い金属粒子を適用して、電流容量を拡大
したり、配線回路上の酸化膜・残留物を突き破って接続
することが考えられた。しかしながら、ニッケル粒子の
作製時にシャープな粒径分布を得ることは困難なため分
級などの方法で大きな粒子を除去する必要があり、更に
これでも１０μｍ以上の粒子を完全に除去する事は困難
であり、また接続時の樹脂の流れに伴って比表面積の大
きな粒子では粒子同士で凝集が生じるなど、接続した際
に隣接端子間の電気的絶縁性が低下するなどの問題があ
り十分満足いく物ではなかった。 【００１０】 【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
従来の欠点に鑑みて種々の検討の結果なされたものであ
り、その目的とするところは、微細な回路接続にも対応
でき、電流容量が大きく接続信頼性の高い異方導電性接
着剤を提供することにある。 【００１１】 【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、絶縁
性接着剤樹脂中に導電性粒子を分散させた異方導電性接
着剤において、該導電性粒子として平均粒子径０．５〜
３μｍ、比表面積０．１〜５ｍ2／ｇのコバルト粒子を
０．１〜５体積％配合したことを特徴とする異方導電性
接着剤に関するものである。 【００１２】以下、本発明を詳細に説明する。 【００１３】本発明の異方導電性接着剤は、平均粒子径
０．５〜３μｍ、比表面積０．１〜５ｍ2／ｇのコバル
ト粒子を導電性粒子として絶縁性接着剤に０．１〜５体
積％分散したことが特長である。 【００１４】たとえば、ＬＣＤ用途のＴＣＰとＰＣＢを
異方導電性接着剤を用いて接続した場合、電極端子は導
電性粒子によって機械的に接触し、上下間の安定した電
気的接続を得ることができる。この時、本発明の異方導
電フィルムを用いると、導電粒子が凝集することなく均
一に分散し、回路端子間の絶縁性を保ちながら接続に寄
与する導電粒子数を多く配合することができ、しかも回
路端子上の汚れなどの膜をつき破って接続することが可
能となる。これにより、従来の異方導電フィルムでは端
子間短絡が生じ接続困難であった微細な回路端子同士の
接続が可能となり、大きな電流容量を維持しながら高い
接続信頼性を得ることが可能となる。 【００１５】本発明における導電性粒子は、平均粒径が
０．５〜３μｍ、比表面積が０．１〜５ｍ2／ｇのコバ
ルト粒子であること以外は、特に制限することはない。
ここで、平均粒径は、ＦＳＳＳ法（フィッシャー・サブ
シーブ・サイザ− ＡＳＴＭ−Ｂ３３０）で測定したも
のであり、比表面積は、ＢＥＴ法（窒素表面積法ＡＳＴ
Ｍ Ｄ−３０３７−７３）により測定したものである。
平均粒径は、０．５μｍより小さい場合には、回路の表
面の凹凸に導電性粒子が吸収されていまい、導電性粒子
を介しての接続が十分に確保できない。また、３μｍ以
上の場合は、粒径分布のシャープなものを得ることが困
難であり、粒径の大きなものが混入する確率が高くなり
隣接端子間の絶縁性不良や大粒子による接続不良などが
生じてくる可能性がある。本発明の粒径で比表面積０．
１ｍ2／ｇ以下のものを作製することは現実には困難で
あり、５ｍ2／ｇ以上の場合には、粒子同士が凝集しや
すくなり隣接端子間の絶縁性不良などが発生しやすくな
ったり、粒子表面の凹凸が多くなることからも高電圧を
印加した場合に隣接端子間の絶縁性不良が発生しやすく
なる。例えば、異方導電フィルムのＬＣＤ用途でのＴＣ
ＰとＰＣＢとの接続では、平均粒径１〜２μｍ、比表面
積０．５〜２ｍ2／ｇ程度が望ましい。もちろん粒径分
布がシャープな方が好ましいことは言うまでもなく、最
大粒径は１０μｍ以下であればなお好ましい。 【００１６】本発明におけるコバルト粒子の作製法は特
に限定するものではないが、例えば一般に行われている
コバルトの地金を塩酸で溶かしてシュウ酸を加えて熱分
解させるなどの方法で良い。この方法では、熱分解させ
た時点でシャープな粒径分布を得ることが可能である。
この方法であれば、同程度の導電性・硬さをもつニッケ
ル粒子に比較して粒子作製後の粒径分布がシャープなた
めに大きな粒子が混入する可能性は極めて低く、大粒子
除去のための分級等も必要でなくなるという利点も出て
くる。 【００１７】絶縁性接着剤に対する配合量は、０．１〜
５体積％であることが望ましい。０．１体積％より配合
量が少ない場合には接続面積が少なくなるため接続信頼
性が低下し、逆に５体積％より配合量が多い場合には隣
接端子間の絶縁性が低下し短絡の発生にもつながる。 【００１８】本発明に用いられる接着剤は、絶縁性を示
すものであれば、熱可塑性、熱硬化性、光硬化性など特
に制限はない。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、アクリルニトリル
ブタジエンゴム、シリコン樹脂、アクリル樹脂、エポキ
シ樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、アミド樹脂、
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
系樹脂などが挙げられ、必要応じて２種以上の樹脂を組
み合わせれば良い。また、必要に応じて、粘着付与剤、
架橋剤、老化防止剤、カップリング剤等を併用しても良
い。 【００１９】本発明の異方導電性接着剤を作成する方法
は特に限定するものではない。例えば、一般に行われて
いるように、接着剤樹脂成分のうち固形のものをあらか
じめ溶剤に溶解しておき、これと液状の樹脂成分、さら
に添加剤等を加えて攪拌したのち、導電粒子を混合し均
一に樹脂中に分散させれば良い。分散を良くするため
に、あらかじめ導電粒子を添加剤で処理したり、超音波
処理などにより凝集を崩したほうが更に好ましい。ま
た、これを表面に離型処理を施したキャリアフィルムの
上に流延、乾燥して異方導電フィルムにしても良い。 【００２０】以下、本発明による実施例および従来方法
による比較例を示す。 【００２１】『実施例１』エポキシ樹脂（エピコート１
００１、油化シェルエポキシ（株）製）／ポリビニルブ
チラール樹脂（エスレックＢＭ−Ｓ、積水化学（株）
製）＝１：１をトルエン／酢酸エチル＝１：１の混合溶
媒に溶解した２５％溶液２００重量部イミダゾール系潜
在性硬化剤（ノバキュアＨＸ−３７２１、旭化成（株）
製）１００重量部を混合した接着剤を準備する。この中
に、平均粒径１．５μｍ、比表面積０．５ｍ2／ｇのコ
バルト粒子を０．５体積％分散させ、ポリエチレンテレ
フタレートのキャリアフィルムの上に乾燥後約５０μｍ
の厚さになるように塗布・乾燥し、その後２ｍｍ幅にス
リットして異方導電フィルムを作製した。このフィルム
の外観を観察したところ、導電性粒子は均一に分散して
いた。 【００２２】この異方導電フィルムを、回路幅０．１ｍ
ｍ、回路ピッチ０．２ｍｍ、６０端子を有するＰＣＢの
接続する端子部に置き、７０℃、５ｋｇ／ｃｍ2 、２ｓ
ｅｃの条件で加熱加圧して仮圧着を行った。その後、表
面のキャリアフィルムを剥がし、圧着プレスにセットし
て、回路幅０．１ｍｍ、回路ピッチ０．２ｍｍ、６０端
子を有するＴＣＰの端子をＰＣＢの回路端子に合うよう
に位置合わせしてＰＣＢの上に置き、１７５℃、３０ｋ
ｇ／ｃｍ2 、１５ｓｅｃの条件で加熱加圧して圧着接続
を行った。ここで用いたＰＣＢは、内層・外層銅箔１８
μｍのＦＲ−４であり、回路加工後表面をニッケル／金
メッキしたものである。また、ＴＣＰは、７５μｍのポ
リイミド基材と２５μｍの銅箔からできたものであり、
回路加工後表面をＳｎメッキしたものである。 【００２３】この接続体のＰＣＢ側で６０端子の直列の
接続抵抗値を測定（測定電流１μＡ）した結果、２Ω以
下で良好であった。隣接端子間の絶縁抵抗についても１
０10Ω以上（測定電圧１００ｖ、３０ｓｅｃ）と良好で
あった。また、このサンプルをＨＨ（高温高湿処理）試
験装置（８５℃、８５％ＲＨ）に投入し、接続抵抗値、
絶縁抵抗値の変化を観察した結果、１０００時間処理後
も接続抵抗は３Ω以下、絶縁抵抗値も１０10Ω以上と良
好な接続性が得られた。印加電流を上げていきながら電
圧を測定し、電圧電流特性が直線からはずれる点での電
流値を電流容量としたとき、電流容量は１０００ｍＡ／
ｍｍ2であり、十分大きなものであった。 【００２４】『実施例２』実施例１と同じ接着剤を準備
し、この中に、平均粒径０．７μｍ、比表面積１．０ｍ
2／ｇのコバルト粒子を１．０体積％分散させ、接着剤
樹脂厚さ５０μｍの異方導電フィルムを作製した。この
フィルムの外観を観察したところ、導電性粒子は均一に
分散していた。 【００２５】この異方導電フィルムを、実施例１と同様
にサンプル作製し評価を行った。接続抵抗値は２Ω以
下、隣接端子間の絶縁抵抗についても１０10Ω以上と良
好であった。また、ＨＨ処理後の接続抵抗値も３Ω以
下、絶縁抵抗値も１０10Ω以上と良好な接続性が得られ
た。また、電流容量は１２００ｍＡ／ｍｍ2で、十分大
きなものであった。 【００２６】『実施例３』（１）式の構造を有するメタ
アクリロイル化フェノールノボラック樹脂（ｍ：ｎ＝
３：７、ｍ＋ｎ＝８）をメチルエチルケトンに溶解した
５０％溶液１００重量部と、（２）式の構造を有するア
クリロニトリル−ブタジエン−メタクリル酸共重合体を
メチルエチルケトンに溶解した２０％溶液１００重量
部、１，１，３，３−テトラメチルブチルパーオキシ２
エチルヘキサノエート２重量部を混合した接着剤樹脂を
準備し、この中に、平均粒径１．８μｍ、比表面積０．
４ｍ2／ｇのコバルト粒子を１．５体積％分散させ、接
着剤樹脂厚さ５０μｍの異方導電フィルムを作製した。
このフィルムの外観を観察したところ、導電性粒子は均
一に分散していた。 【００２７】 【化１】 【００２８】 【化２】 【００２９】この異方導電フィルムを、実施例１と同様
にサンプル作製し評価を行った。但し、ここでは１５０
℃、３０ｋｇ／ｃｍ2 、１５ｓｅｃの条件で加熱加圧し
て圧着接続を行った。接続抵抗値は２Ω以下、隣接端子
間の絶縁抵抗についても１０ 9Ω以上と良好であった。
また、ＨＨ処理後の接続抵抗値も３Ω以下、絶縁抵抗値
も１０9Ω以上と良好な接続性が得られた。また、電流
容量は１３００ｍＡ／ｍｍ2で、十分大きなものであっ
た。 【００３０】『実施例４』実施例３と同じ接着剤を準備
し、この中に、平均粒径２．７μｍ、比表面積０．２ｍ
2／ｇのコバルト粒子を２．０体積％分散させ、接着剤
樹脂厚さ５０μｍの異方導電フィルムを作製した。この
フィルムの外観を観察したところ、導電性粒子は均一に
分散していた。 【００３１】この異方導電フィルムを、実施例３と同様
にサンプル作製し評価を行った。接続抵抗値は２Ω以
下、隣接端子間の絶縁抵抗についても１０9Ω以上と良
好であった。また、ＨＨ処理後の接続抵抗値も３Ω以
下、絶縁抵抗値も１０9Ω以上と良好な接続性が得られ
た。また、電流容量は１２００ｍＡ／ｍｍ2で、十分大
きなものであった。 【００３２】『比較例１』導電粒子として平均粒径が
３．０μｍ、比表面積０．４ｍ2／ｇのニッケル粒子を
接着剤樹脂中に６．０体積％配合したこと以外実施例１
と全く同じ異方導電フィルムを作製した。このフィルム
の外観を観察したところ、径１０μｍ以上の大きな導電
性粒子が混入しており、しかも粒子の凝集体がいくつも
見られた。 【００３３】この異方導電フィルムを、実施例１と同様
にサンプル作製し評価を行った。接続抵抗値は２Ω以下
と良好であったが、隣接端子間の絶縁抵抗は１０6Ω以
下のサンプルが多く見られた。また、ＨＨ処理後の接続
抵抗値は３Ω以下と良好であったが、絶縁抵抗値は１０
6Ω以下のサンプルが増える傾向が見られた。また、電
流容量は１５００ｍＡ／ｍｍ2で、十分大きなものであ
った。 【００３４】『比較例２』導電粒子として平均粒径が
０．１μｍ、比表面積７．５ｍ2／ｇのコバルト粒子を
接着剤樹脂中に１．５体積％配合したこと以外実施例１
と全く同じ異方導電フィルムを作製した。このフィルム
の外観を観察したところ、粒子の凝集体がいくつも見ら
れた。 【００３５】この異方導電フィルムを、実施例１と同様
にサンプル作製し評価を行った。粒子径が小さいことか
ら接続が不安定になり、接続抵抗値が３Ω以上のサンプ
ルが多く見られた。また、凝集により隣接端子間の絶縁
抵抗は１０6Ω以下のサンプルが多く見られた。また、
ＨＨ処理後の接続抵抗値も５Ω以上に上昇しており、絶
縁抵抗値は１０6Ω以下のサンプルが増え、接続が不安
定であることが確認された。また、電流容量は１１００
ｍＡ／ｍｍ2で、十分大きなものであった。 【００３６】『比較例３』導電粒子として平均粒径が
５．０μｍ、比表面積０．２ｍ2／ｇのコバルト粒子を
接着剤樹脂中に０．２体積％配合したこと以外実施例３
と全く同じ異方導電フィルムを作製した。このフィルム
の外観を観察したところ、粒子径２０μｍ以上の大きな
粒子がいくつも見られた。 【００３７】この異方導電フィルムを、実施例３と同様
にサンプル作製し評価を行った。大きな粒子が混入して
いることから接続が不安定になり、接続抵抗値が３Ω以
上のサンプルがいくつか見られた。また、大きな粒子に
より隣接端子間の絶縁抵抗は１０6Ω以下のサンプルが
いくつか見られた。また、ＨＨ処理後の接続抵抗値は５
Ω以上に上昇しており、絶縁抵抗値は１０6Ω以下のサ
ンプルが増え、接続が不安定であることが確認された。
また、電流容量も２００ｍＡ／ｍｍ2で、かなり小さい
ものであった。 【００３８】 【表１】 【００３９】 【発明の効果】本発明の異方導電性接着剤を用いること
により、多くの金属導電性粒子を均一に単一分散して配
合できるようになり、端子表面が酸化された場合や、汚
れている場合などでも確実に接続することができ、しか
も０．４ｍｍピッチ以下の微細な回路接続にも対応で
き、電流容量も大きな信頼性の高い接続が可能になり、
従来の異方導電性接着剤では接続できなかった用途にも
適用可能になるものである。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｈ０１Ｒ 11/01 Ｈ０１Ｒ 11/01 Ａ
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C09J 4/00 - 201/10
H01B 1/22
H01B 5/00 - 5/16
H01R 11/00 - 11/01
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 絶縁性接着剤樹脂中に導電性粒子を分散
させた異方導電性接着剤において、該導電性粒子とし
て、平均粒子径０．５〜３μｍ、比表面積０．１〜５ｍ
2／ｇのコバルト粒子を０．１〜５体積％配合したこと
を特徴とする異方導電性接着剤。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21424897A JP3449889B2 (ja) | 1997-08-08 | 1997-08-08 | 異方導電性接着剤 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21424897A JP3449889B2 (ja) | 1997-08-08 | 1997-08-08 | 異方導電性接着剤 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1161060A JPH1161060A (ja) | 1999-03-05 |
| JP3449889B2 true JP3449889B2 (ja) | 2003-09-22 |
Family
ID=16652631
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21424897A Expired - Lifetime JP3449889B2 (ja) | 1997-08-08 | 1997-08-08 | 異方導電性接着剤 |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JP3449889B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| JP2009218612A (ja) * | 2003-09-05 | 2009-09-24 | Hitachi Chem Co Ltd | 太陽電池ユニット、太陽電池セルの接続方法、太陽電池セルの接続構造及び太陽電池セル接続用導通材 |
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| JP5323310B2 (ja) * | 2005-11-10 | 2013-10-23 | 日立化成株式会社 | 接続構造及びその製造方法 |
| CN101529603B (zh) * | 2006-10-10 | 2010-12-29 | 日立化成工业株式会社 | 连接结构及其制造方法 |
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-
1997
- 1997-08-08 JP JP21424897A patent/JP3449889B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1161060A (ja) | 1999-03-05 |
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