JP3519100B2 - 異方導電性接着剤組成物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は電気回路の接続に使用さ
れる異方導電性接着剤組成物に関する。更に詳しくは、
導電性粒子として耐熱性高分子樹脂の無電解白金メッキ
被覆粒子を用いた異方導電性接着剤組成物であり、接続
抵抗が小さく接続性能と接続信頼性に優れる電気回路を
提供することができる。 【０００２】 【従来の技術】従来より液晶表示パネルとフレキシブル
プリント配線板を接続するように表示素子類を集積回路
に接続する場合には、接着剤に導電性粒子を配合した異
方導電性接着剤を用いて電気回路を形成することが知ら
れている。たとえば特開昭６２−１６５８８６号などに
提案されているように接着剤組成物に対して熱硬化性樹
脂に金属薄膜を被覆した導電性粒子を配合した異方導電
性接着剤組成物を用いる回路の接続部材が開示されてい
る。 【０００３】このように電気回路の接続分野において、
液晶表示素子に代表される表示素子類の接続端子がイン
ジウム／スズ酸化物膜であって、スパッタリング、真空
蒸着等により形成された金属薄膜であり、また接続端子
およびリードが非常に細かいピッチ配列になっている場
合、さらにＱＦＰ，ＴＡＢといった微小ピッチで多ピン
のＩＣ素子またはベアのＩＣ素子を配線板に接続する場
合には、従来の半田付けでは、微小ピッチへの適用が困
難であり、また接続時の高熱が素子類に悪い影響等を与
える。一方、多量の導電性金属粉を配合した導電性接着
剤を用いた場合には、不導通や隣接電極の短絡という課
題がある。このような微細な電気回路の接続において接
続の生産性、接続性能、接続信頼性の高い異方導電性接
着剤組成物の開発が望まれていた。 【０００４】 【本発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記
の異方導電性接着剤組成物は、導電性粒子がエポキシ樹
脂またはポリエステル樹脂のような熱硬化性樹脂に金属
薄膜を被覆したものであるが、その熱硬化性樹脂の粒子
が硬く、脆い傾向にあり、接続するときの加圧接着作業
中に粒子が変形しにくく破壊したりすることがある。そ
の結果、導電性粒子どうしの接触、通電性が損なわれ、
接続抵抗が増大し、導電性が低下するという接続性能、
接続信頼性に難点があった。更に熱硬化性樹脂粒子に被
覆する金属薄膜として一般にニッケルと金の二層膜が用
いられているが、ニッケル膜が硬く脆いという欠点があ
り、熱硬化性樹脂の破壊または変形に伴ないこれらの金
属薄膜の破壊が起こりやすいという難点があった。 【０００５】かかる異方導電性接着剤組成物を用いる導
電性粒子の破壊は、その接続電気抵抗を高くし、同時に
接続の許容電流の制限および雑音特性、オーミック性な
どの性能に影響を与え、改良が望まれていた。そこで導
電性粒子の金属薄膜として無電解ニッケル（Ｎｉ）メッ
キ・無電解金（Ａｕ）メッキの２層メッキで被覆するこ
とが検討されているが、Ｎｉ／Ａｕメッキ被覆粒子の導
電性粒子ではニッケルが硬く脆いことから接続接着作業
時の割れ破壊を完全に解決できず、接続抵抗の増大、通
電性を失ってしまうことがある。また金薄膜は展延性が
あり、導電性も優れているが、メッキ膜厚を厚くするこ
とが困難であり、導電性を良くし、接続抵抗を下げるに
は限界があり、大きな電流を使用する回路や微小のアナ
ログ信号回路の接続に使用することは困難であった。 【０００６】 【課題を解決するための手段】そこで、本発明者らは、
接着性バインダーと導電性粒子からなる異方導電性接着
剤組成物において、接着接続作業時に導電性粒子の割れ
破壊の少ないものの開発について鋭意検討したところ、
意外にも耐熱性高分子樹脂にメッキ被覆する金属膜とし
て白金金属が、例えば金の体積抵抗率２．３μオーム・
ｃｍ、ニッケルの体積抵抗率６．９μオーム・ｃｍであ
るのに対して１０．６μオーム・ｃｍとそれぞれ４．６
倍、１．５倍であり、導電性が悪いにもかかわらず、後
記実施例で示されるように接続抵抗を大幅に低くできる
ことを見出し、本発明を完成するに至った。その理由に
ついては、白金は貴金属特有の展延性があり、被覆膜が
割れ破壊することが少なく、自由に変形することができ
るので、概ね面接触で接続電極と密着することから接続
抵抗の低減、接続の安定性等が改善され、接続の信頼性
が向上するものであると考えられる。 【０００７】すなわち、本発明は接着性バインダーと導
電性粒子からなる異方導電性接着剤組成物において、接
着性バインダーが、一成分性とした熱硬化エポキシ樹
脂、熱硬化ウレタン樹脂または熱硬化もしくはエネルギ
ー線硬化不飽和樹脂であり；導電性粒子が、耐熱性高分
子樹脂として単官能のビニル化合物と多官能のビニル化
合物との共重合体またはベンゾグアナミン樹脂の粒子に
対し、体積抵抗率２．３μオーム・ｃｍの金、同６．９
μオーム・ｃｍのニッケルおよび同１０．６μオーム・
ｃｍの白金の内、体積抵抗率が最も高い白金を用いた無
電解白金メッキ処理により０．０５〜０．５μｍ厚の白
金薄膜（但し、０．０５μｍ厚の白金薄膜を除く）を被
覆した平均粒径１〜５０μｍのものであって、その配合
量が組成物全量中２〜１５重量％であり；４端子法によ
る接続抵抗の平均値（χ）が１ｍオーム以下および標準
偏差（σ）が０．０３５以下であり；導電性粒子の白金
被覆膜が割れ破壊することが少ないため、接続抵抗を低
減し、接続安定性および接続性能に優れることを特徴と
する異方導電性接着剤組成物を提供するものである。 【０００８】本発明に用いる接着性バインダーとしては
一成分性とした熱硬化性樹脂を主成分として用いる。接
着性バインダーに硬化性が付与されていないと、接続性
能、すなわち高温時の接着力が低下し、耐熱衝撃性、耐
熱老化性が損なわれる。硬化性を付与するには熱硬化エ
ポキシ樹脂、熱硬化ウレタン樹脂及び熱もしくはエネル
ギー線硬化不飽和樹脂を使用する。これらの熱もしくは
エネルギー線硬化性樹脂は単独もしくは複合して用いる
ことができる。 【０００９】かかる熱硬化エポキシ樹脂としてはビスフ
ェノール型エポキシ樹脂、フェノール（クレゾール）ノ
ボラック型エポキシ樹脂、ダイマー酸、フタール酸、無
水フタール酸等の多価カルボン酸または酸無水物とエピ
クロルヒドリンとの反応物、いわゆるグリシジルエステ
ル型樹脂、ヘキサメチレンジアミンのような脂肪族アミ
ンもしくはジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェ
ニルスルホン、アミノフェノールのような芳香族アミン
とエピクロロヒドリンとの反応物等のエポキシ基含有化
合物を主成分とし、硬化剤としてイミダゾール化合物
類、アミン化合物類及びそれらのアダクト体、マイケル
付加物等の変成物、酸ヒドラジド、酸無水物、フェノー
ル樹脂等と、触媒などの添加剤との混合物があげられ
る。これらの混合物は使用する前に反応、硬化すること
を防ぐためにエポキシ樹脂もしくは硬化剤、触媒等のい
ずれかを不活性化してもよい。不活性化の方法として
は、樹脂もしくは硬化剤をマイクロカプセルする方法等
がある。 【００１０】熱硬化ウレタン樹脂としては、ポリオキシ
ブチレンポリオール、ポリオキシプロピレンポリオー
ル、ポリオキシエチレンポリオールまたはこれらのブロ
ックまたはランダム共重合体のようなアルキレンエーテ
ルポリオール、多塩基酸と多価アルコールとの反応生成
物である水酸基末端ポリエステル樹脂、もしくはポリア
ミドアミン、ジアミノジフェニルメタン等のアミノ基含
有化合物のような活性水素を含有する化合物と、硬化剤
としてトリレンジイソシアネート、ジフェニレンメタン
ジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、ナフ
チレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネ
ート、イソホロンジイソシアネート、水添ジフェニルメ
タンジイソシアネートのようなポリイソシアネート化合
物のイソシアネート基をノニルフェノールのようなフェ
ノール類、カプロラクタムのようなラクタム類、メチル
エチルケトンオキシムのようなケトンオキシム類等と反
応させてイソシアネート基の活性を抑制した、いわゆる
ブロックドポリイソシアネートとの混合物があげられ
る。 【００１１】熱もしくはエネルギー線硬化不飽和樹脂と
してはたとえばスチレン、（メタ）アクリル酸エステル
類、不飽和ポリエステル樹脂等の分子中に少なくとも一
つ以上のラジカル重合性の二重結合をもった化合物と、
有機過酸化物、ベンゾフェノン、ベンゾインエーテル類
のような熱もしくはエネルギー線で活性ラジカルを生ず
る化合物との混合物があげられる。但しエネルギー線と
して電子線のような高エネルギー線を用いる場合、活性
ラジカルを発生させるための開始剤化合物を必ずしも使
う必要はない。 【００１２】本発明に用いられる導電性粒子とは、耐熱
性高分子樹脂の粒子に無電解白金メッキ処理により白金
薄膜を被覆したものであって、かかる耐熱性高分子樹脂
は、回路の接続における接着作業時に接着性バインダー
の硬化温度である８０−２００℃、１０−５０Ｋｇｗ／
ｃｍ²加圧条件下においても融解、流動、分解、炭化な
どの変化を起こさないものである。エチレン、プロピレ
ン、またはスチレン等の（メタ）アクリル酸エステル類
等に代表される単官能のビニル化合物とジアリルフタレ
ート、トリアリルトリメリテート、トリアリルシアヌレ
ート、ジビニルベンゼン、ジ（メタ）アクリレート、ト
リ（メタ）アクリレート類等の多官能性のビニル化合物
との共重合体、硬化ポリウレタン樹脂、硬化エポキシ樹
脂、フェノール樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、メラミン
樹脂、ポリアミド、ポリイミド、シリコーン樹脂、ふっ
素樹脂、ポリエステル、ポリフェニレンスルフィド、ポ
リフェニレンエーテル等があげられる。特に望ましいも
のは、熱時の弾性率、破壊強度といった物性から選定さ
れ、単官能ビニル化合物と多官能ビニル化合物との共重
合体またはベンゾグアナミン樹脂である。 【００１３】耐熱性高分子樹脂の無電解白金メッキ処理
は、一般に知られるプラスチックへの無電解メッキ処理
工程に従って行なうことができる。すなわち、第一に耐
熱性高分子樹脂の表面を酸もしくはアルカリエッチング
またはアニーリング等によって親水化、ポーラス化処理
を行なう。しかるのちにＰｄ，Ｓｎコロイド溶液等で表
面にメッキの生長開始の核となる物質を析出、吸着させ
る、いわゆるキャタリスト処理した後、主工程たる無電
解メッキを行う。白金を無電解メッキするためにはメッ
キ液として日本エレクトロプレーティングエンジニアー
ズ（株）製のレクトロレスＰｔ１００（商品名）等を用
いればよい。白金メッキの被覆膜の厚みは、最終的に必
要な接続性能に応じて設定すれば良いが、０．０５−
０．５μｍ、好ましくは０．１−０．２５μｍとする。
白金メツキの被覆膜の厚みが、０．０５μｍ未満の場
合、耐熱性高分子樹脂粒子の表面全面に均一被覆となら
ず、導電性の低下、接続抵抗のバラツキの原因になる。
また０．５μｍ以上になれば、価額が高くなり、経済的
でない。なお、無電解白金メッキ処理は一度の処理でも
良いが、さらに無電解白金または金等の貴金属メッキを
重ねてメッキ処理しても良い。 【００１４】本発明の異方導電性接着剤組成物には、平
均粒径１〜５０μｍ、白金メツキの被覆膜の厚み０．０
５〜０．５μｍの導電性粒子を２〜１５重量％配合す
る。２重量％未満であれば、接続回路の導電性が不足
し、また１５重量％以上では、接続した方向に対する異
方導電性能が乏しくなり、回路の接続用の異方導電性接
着剤組成物として望ましくない。たとえば、導電性粒子
の平均粒径と配合比は、それらが大ならば接続する電極
間で短絡等が発生するという不都合が生じるし、またこ
れらが小ならば接続が不完全になるという不都合が生ず
るので、接続をおこなう部位の寸法、形状を考慮してこ
れらを決定しなければならない。０．０２−０．３ｍｍ
ピッチ程度に配列された電極の接続には平均粒径１−２
０μｍ、配合比５−１０重量％がさらに望ましい。 【００１５】本発明の異方性導電接着剤組成物の形態
は、液状、ペースト、シート、フィルム、テープ状等で
提供するものであるが、特にこれに限定されるものでは
ない。回路の接続部位、使用方法および作業条件に対応
し自由に変えることができる。また本発明の異方導電性
接着剤組成物として、接着力をあげるためにシラン系、
チタネート系等のカップリング剤、粘度を下げるための
可塑剤等、接着性バインダーの劣化を防ぐための老化防
止剤、酸化防止剤等、導電性粒子の分散を向上するため
の分散剤等の添加剤を併せて用いてもよい。さらに粘度
粘性を調整するためにの増粘剤、希釈剤、充填剤、チキ
ソトロピー性付与剤などの添加剤を使用することもでき
る。 【００１６】 【実施例】以下、実施例について記載する。 （導電性粒子の製造） （製造例１）単官能ビニル化合物とジビニル化合物との
共重合体よりなる耐熱性高分子樹脂粒子（積水ファイン
ケミカル（株）、ミクロパールＳＰ、平均粒径５μｍ）
をＮａＯＨ水溶液（５０ｇ／ｌ）でエッチング処理した
後、Ｐｄコロイド溶液でキャタリスト処理したものを無
電解白金メッキ液（日本エレクトロプレーティングエン
ジニアーズ（株）、レクトロレスＰｔ１００）で攪伴
下、６０℃、２０分間処理して０．１５μｍ厚の白金膜
で被覆した導電性粒子を得た。 【００１７】（製造例２）ベンゾグアナミン樹脂よりな
る耐熱性高分子樹脂粒子（日本触媒化学（株）、エポス
ター、平均粒径５μｍ）を製造例１と同様にして白金メ
ッキ処理を行い、厚さ０．１５μｍの白金被覆した導電
性粒子を得た。 【００１８】（製造例３）製造例１の耐熱性高分子樹脂
粒子を用い、同様にして白金メッキ処理を８分間行な
い、厚さ０．０５μｍの白金膜の導電性粒子を得た。 【００１９】（異方導電接着剤組成物の調製） （実施例１）接着性バインダーとして固形エポキシ樹脂
（油化シェルエポキシ（株）、エピコート１００１／エ
ピコート１００９＝８０／１０部）と液状エポキシ樹脂
（油化シェルエポキシ（株）、エピコート８２８、１０
部）とのメチルイソブチルケトン溶液（５０ｗｔ％）２
００部に硬化触媒として１，２ジメチルイミダゾール
（四国化成（株））１０部を配合した熱硬化エポキシ樹
脂に、製造例１の導電性粒子１０部を添加しペイントロ
ールにて分散混合して異方導電性接着剤組成物を調製し
た後、離型処理したＰＥＴフィルムにバーコーターを用
いて塗布し、乾燥厚み２５μｍのフィルム状の異方導電
性接着剤組成物を得た。 【００２０】この異方導電性接着剤組成物を用いて、１
５０μｍ間隔で１５０μｍ幅の回路を形成させたガラス
エポキシ基板とフレキシブル基板とを硬化温度１９０
℃，加圧条件２０Ｋｇ／ｃｍ²、３０秒間の条件で接続
した。この接続の接続抵抗、接続抵抗の安定性、接着強
度を評価した。その結果は表１に示すように比較例に対
して良好な接続性能であった。この接続部分を電子顕微
鏡によって観察すると（図１）、白金のメッキ膜はわず
かなひび割れを持つのみでほぼ完全な状態を保ってい
た。さらにこのテスト基板を−３０℃、１時間／７５
℃、１時間を１サイクルとして５００サイクルを行なっ
た老化試験後も接続抵抗の増加はなく、接続性能の低下
はほとんど見られなかった。 【００２１】（実施例２）実施例１の異方導電性接着剤
組成物において、製造例１の導電性粒子に代えて製造例
２の導電性粒子を用い実施例１と同様にして異方性導電
接着剤組成物を調製し、実施例１と同様にして接続し、
接続性能を評価した。その結果を表１に示す。 【００２２】（比較例１）製造例３の導電性粒子を用
い、実施例２と同様にして異方導電性接着剤組成物を調
製し、接続性能を評価した。その結果は表１に示すよう
に接続抵抗が実施例１または２と比較して大きく、実用
に耐えない。 【００２３】（比較例２）導電性粒子として市販されて
いるＮｉ／Ａｕメッキ被覆の導電性粒子（単官能ビニル
化合物とジビニル化合物との共重合体よりなる耐熱性高
分子樹脂粒子、平均粒径５μｍにＮｉメッキの被覆膜の
厚み０．１μｍ、Ａｕメッキ被覆膜の厚み０．０５μｍ
の二層を無電解メッキしたもの）を用い、実施例２と同
様にして異方導電性接着剤組成物を調製し、接続性能を
評価した。その結果を表１に示す通り実施例１および２
に比較して、接続抵抗の初期値はやや大きいものであっ
た。この原因は接続部の電子顕微鏡による観察からメッ
キ膜の割れ、破壊に起因するものと推測される（図
２）。さらに老化試験後の評価では、接続抵抗が著しく
増大し、接続の信頼性が低下した。この理由はＮｉ／Ａ
ｕ金属膜の割れ破壊部分からサイクル老化試験中にＮｉ
の腐食または薄膜全体の破壊が進行したものと推定され
る。 【００２４】（接続抵抗の測定方法）テスト基板上の接
続点を４端子法に従って、デジタルマルチメーターにつ
なぎ、接続抵抗（ｍオーム）を測定した、得られた値の
平均値（χ）及び標準偏差（σ）を計算した。 【００２５】（接着強度の測定法）接続性能評価基板と
同じ物を被着体として用い、９０度剥離強度（Ｋｇ／ｃ
ｍ）を測定した。 【００２６】 【表１】【発明の効果】本発明の接着性バインダーと耐熱性高分
子樹脂に無電解白金メッキ被膜を施した導電性粒子から
なる異方導電性接着剤組成物は、電気回路の接続におい
て導電性粒子の割れ破壊の起こることが少なく、電気抵
抗の低減と接続の安定性および接続性能に優れるもので
ある。 【００２７】

【図面の簡単な説明】 【図１】 実施例１の白金メッキ被覆導電性粒子含有の
異方導電性接着剤組成物を用いた加圧接着後の導電性粒
子の状態を示す粒子構造の走査型電子顕微鏡（５０００
倍）の写真である。 【図２】 比較例２のＮｉ／Ａｕメッキ被覆導電性粒子
含有の異方導電性接着剤組成物を用いた加圧接着後の導
電性粒子の状態を示す粒子構造の走査型電子顕微鏡（５
０００倍）の写真である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭51−135938（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−49632（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−188184（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−165886（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−145180（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C09J 4/00 - 201/10 H01B 1/00 - 1/24 H01B 5/00 - 5/16

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 接着性バインダーと導電性粒子からなる
   異方導電性接着剤組成物において、接着性バインダー
   が、一成分性とした熱硬化エポキシ樹脂、熱硬化ウレタ
   ン樹脂または熱硬化もしくはエネルギー線硬化不飽和樹
   脂であり；導電性粒子が、耐熱性高分子樹脂として単官
   能のビニル化合物と多官能のビニル化合物との共重合体
   またはベンゾグアナミン樹脂の粒子に対し、体積抵抗率
   ２．３μオーム・ｃｍの金、同６．９μオーム・ｃｍの
   ニッケルおよび同１０．６μオーム・ｃｍの白金の内、
   体積抵抗率が最も高い白金を用いた無電解白金メッキ処
   理により０．０５〜０．５μｍ厚の白金薄膜（但し、
   ０．０５μｍ厚の白金薄膜を除く）を被覆した平均粒径
   １〜５０μｍのものであって、その配合量が組成物全量
   中２〜１５重量％であり；４端子法による接続抵抗の平
   均値（χ）が１ｍオーム以下および標準偏差（σ）が
   ０．０３５以下であり；導電性粒子の白金被覆膜が割れ
   破壊することが少ないため、接続抵抗を低減し、接続安
   定性および接続性能に優れることを特徴とする異方導電
   性接着剤組成物。