JP3816254B2 - 異方性導電接着剤 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ペースト状にして使用する熱硬化型接着剤、特に、例えばＩＣチップと回路基板との接着等に用いて好適なペースト状異方性導電接着剤に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、電子部品を電子機器の所定部位へ接着するための接着剤として、多くの異方性導電接着剤が提案されている。従来、この種の接着剤は、導電粒子を含むが、回路の高密度化に伴い、隣接回路間の絶縁性の確保が困難になってきた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の異方性導電接着剤による対向回路間接合の場合、接着剤に含まれる導電粒子が確率的に繋がって隣接回路間の絶縁性を低下させる問題があった。そのため、導電粒子の表面を樹脂で被覆したり、非導電性粒子を混合することで、粒子接触を生じても容易には回路短絡を生じないようにする等の提案、実施がなされてきた。
【０００４】
本発明は、ＩＣチップと回路基板との接着等、従来の異方性導電接着における上記の問題点を解決するためになされたもので、隣接回路間の絶縁性が確保される異方性導電接着剤を提供しようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記の目的を達成しようと鋭意研究を重ねた結果、導電核粒子の表面に絶縁性無機微粒子を被着させることにより、上記の目的が達成されることを見いだし、本発明を完成したものである。
【０００６】
すなわち、本発明は、（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）硬化剤および（Ｃ）導電粒子を必須成分とし、上記導電粒子が、導電核粒子の表面に絶縁性の無機微粒子を被着したものであることを特徴とする異方性導電接着剤である。また、上記した無機微粒子の平均粒子径が、導電核粒子の平均粒子径の５％未満であり、導電核粒子の表面積の５０％以上が無機微粒子で被着されている異方性導電接着剤である。
【０００７】
以下、本発明を詳細に説明する。
【０００８】
本発明に用いるエポキシ樹脂としては、１分子中に２個以上のエポキシ基を有する多価エポキシ樹脂であれば、一般に用いられているエポキシ樹脂が特に制限なく使用可能である。具体的なものとしては、例えば、フェノールノボラックやクレゾールノボラック等のノボラック樹脂、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、レゾルシン、ビスヒドロキシジフェニルエーテル等の多価フェノール類、エチレングリコール、ネオペンチルグリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ポリプロピレングリコール等の多価アルコール類、エチレンジアミン、トリエチレンテトラミン、アニリン等のポリアミノ化合物、アジピン酸、フタル酸、イソフタル酸等の多価カルボキシ化合物等とエピクロルヒドリン又は２−メチルエピクロルヒドリンを反応させて得られるグリシジル型のエポキシ樹脂が挙げられ、またジシクロペンタジエンエポキサイド、ブタジエンダイマージエポキサイド等の脂肪族および脂環族エポキシ樹脂等も挙げられ、これらは単独又は２種以上混合して使用することができる。
【０００９】
本発明に用いる硬化系成分としては、１分子中に２個以上の活性水素を有するものであれば特に制限することなく使用することができる。具体的なものとして、例えば、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、メタフェニレンジアミン、ジシアンジアミド、ポリアミドアミン等のポリアミノ化合物、無水フタル酸、無水メチルナジック酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、無水ピロメリット酸等の有機酸無水物、フェノールノボラック、クレゾールノボラック等のノボラック樹脂等が挙げられ、これらは単独又は２種以上混合して使用することができる。
【００１０】
本発明に用いる導電核粒子としては、金属粒子や無機粒体又は有機粒体に金属層を有する粒子であればよく、特に制限されるものではない。導電粒子の具体的なものとして、銅、銀、ニッケル、半田等の金属粒子が、また樹脂粒体に金属粒子で例示した金属の層を有するもの等が挙げられ、これら導電核粒子は単独又は２種以上混合して使用することができる。
【００１１】
本発明においては、平均粒径が導電核粒子の平均粒径の５％以下の絶縁性無機微粒子を用い、導電核粒子の表面面積の５０％以上を被覆することが好ましい。絶縁性無機微粒子の平均粒径が導電核粒子の平均粒径の５％を超えると、被着力が弱く分離しやすく、また、被覆する面積が導電核粒子の表面面積の５０％未満では、回路短絡防止の効果が乏しいので好ましくない。
【００１２】
導電核粒子に絶縁性無機微粒子を被覆するには、両者を、例えば、奈良機械社製ハイブリダイゼーションシステム等で混合すれば得られる。被覆の好ましい条件に適合する絶縁性の無機微粒子としては、酸化チタン等があり、これら無機微粒子は、導電核粒子との硬度の相違、選択した粒子形状などによってかなり強固に被覆することができる。
【００１３】
【作用】
本発明による異方性導電接着剤によれば、微細電極パターンの対向回路間接合を、隣接回路間の短絡の危険なしに行うという課題を満たすことができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例について説明する。
【００１５】
実施例
まず、５μｍのニッケル粒子１００重量部と、３０ｎｍの酸化チタン粒子３重量部をハイブリダイゼーションシステム（奈良機械社製）で混合し、酸化チタンで被覆されたニッケル粒子を得た。
【００１６】
次に、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂と、無水フタル酸、イミダゾール変性物を混合して得た熱硬化性樹脂１００重量部中に、上記酸化チタン被覆ニッケル粒子を１０重量部加えてペースト状異方性導電接着剤を得た。
【００１７】
この接着剤を、電極幅５５μｍ、電極間隔１５μｍでパターニングされたフレキシブル基板に塗布し、同一パターンで作成されたもう一つのフレキシブル基板を重ね、１５０℃，１００秒、４５ｋｇ／ｃｍ2 の条件で圧着した後、対向電極間の導通抵抗と、隣接電極間の絶縁抵抗の測定を行った。
【００１８】
比較例１
まず、５μｍのニッケル粒子１００重量部と、３０ｎｍの酸化チタン粒子０．１重量部をハイブリダイゼーションシステム（奈良機械社製）で混合し、被覆面積１２％の酸化チタン被覆ニッケル粒子を得た。
【００１９】
上記実施例１と同じ熱硬化性樹脂１００重量部中に、被覆面積１２％の酸化チタン被覆ニッケル粒子を１０重量部加えてペースト状異方性導電接着剤を得た。この接着剤を、実施例１と同様に、電極幅５５μｍ、電極間隔１５μｍでパターニングされたフレキシブル基板に塗布し、同一パターンで作成されたもう一つのフレキシブル基板を重ね、１５０℃，１００秒、４５ｋｇ／ｃｍ2 の条件で圧着した後、対向電極間の導通抵抗と、隣接電極間の絶縁抵抗の測定を行った。
【００２０】
比較例２
まず、５μｍのニッケル粒子１００重量部と、０．５μｍの酸化シリコン粒子１０重量部をハイブリダイゼーションシステム（奈良機械社製）で混合し、酸化シリコン被覆ニッケル粒子を得た。
【００２１】
次に、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂と、無水フタル酸、イミダゾール変性物を混合して得た熱硬化性樹脂１００重量部中に、上記した酸化シリコン被覆ニッケル粒子を１０重量部加えてペースト状異方性導電接着剤を得た。
【００２２】
この接着剤を、実施例１と同様に、電極幅５５μｍ、電極間隔１５μｍでパターニングされたフレキシブル基板に塗布し、同一パターンで作成されたもう一つのフレキシブル基板を重ね、１５０℃，１００秒、４５ｋｇ／ｃｍ2 の条件で圧着した後、対向電極間の導通抵抗と、隣接電極間の絶縁抵抗の測定を行った。
【００２３】
実施例１、比較例１〜２で作成したペースト状異方性導電接着剤について導通抵抗値、絶縁抵抗値について各試験を行ったので、その結果を表１に示す。
【００２４】
【表１】
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、導電核粒子の表面に平均粒径が導電核粒子の平均粒径の５％未満の絶縁性無機微粒子を、導電核粒子の表面面積の５０％以上被着させることで、高密度化回路においても、隣接回路間の絶縁性の確保が容易な異方性導電接着剤を得ることができた。
【発明の属する技術分野】
本発明は、ペースト状にして使用する熱硬化型接着剤、特に、例えばＩＣチップと回路基板との接着等に用いて好適なペースト状異方性導電接着剤に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、電子部品を電子機器の所定部位へ接着するための接着剤として、多くの異方性導電接着剤が提案されている。従来、この種の接着剤は、導電粒子を含むが、回路の高密度化に伴い、隣接回路間の絶縁性の確保が困難になってきた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の異方性導電接着剤による対向回路間接合の場合、接着剤に含まれる導電粒子が確率的に繋がって隣接回路間の絶縁性を低下させる問題があった。そのため、導電粒子の表面を樹脂で被覆したり、非導電性粒子を混合することで、粒子接触を生じても容易には回路短絡を生じないようにする等の提案、実施がなされてきた。
【０００４】
本発明は、ＩＣチップと回路基板との接着等、従来の異方性導電接着における上記の問題点を解決するためになされたもので、隣接回路間の絶縁性が確保される異方性導電接着剤を提供しようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記の目的を達成しようと鋭意研究を重ねた結果、導電核粒子の表面に絶縁性無機微粒子を被着させることにより、上記の目的が達成されることを見いだし、本発明を完成したものである。
【０００６】
すなわち、本発明は、（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）硬化剤および（Ｃ）導電粒子を必須成分とし、上記導電粒子が、導電核粒子の表面に絶縁性の無機微粒子を被着したものであることを特徴とする異方性導電接着剤である。また、上記した無機微粒子の平均粒子径が、導電核粒子の平均粒子径の５％未満であり、導電核粒子の表面積の５０％以上が無機微粒子で被着されている異方性導電接着剤である。
【０００７】
以下、本発明を詳細に説明する。
【０００８】
本発明に用いるエポキシ樹脂としては、１分子中に２個以上のエポキシ基を有する多価エポキシ樹脂であれば、一般に用いられているエポキシ樹脂が特に制限なく使用可能である。具体的なものとしては、例えば、フェノールノボラックやクレゾールノボラック等のノボラック樹脂、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、レゾルシン、ビスヒドロキシジフェニルエーテル等の多価フェノール類、エチレングリコール、ネオペンチルグリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ポリプロピレングリコール等の多価アルコール類、エチレンジアミン、トリエチレンテトラミン、アニリン等のポリアミノ化合物、アジピン酸、フタル酸、イソフタル酸等の多価カルボキシ化合物等とエピクロルヒドリン又は２−メチルエピクロルヒドリンを反応させて得られるグリシジル型のエポキシ樹脂が挙げられ、またジシクロペンタジエンエポキサイド、ブタジエンダイマージエポキサイド等の脂肪族および脂環族エポキシ樹脂等も挙げられ、これらは単独又は２種以上混合して使用することができる。
【０００９】
本発明に用いる硬化系成分としては、１分子中に２個以上の活性水素を有するものであれば特に制限することなく使用することができる。具体的なものとして、例えば、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、メタフェニレンジアミン、ジシアンジアミド、ポリアミドアミン等のポリアミノ化合物、無水フタル酸、無水メチルナジック酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、無水ピロメリット酸等の有機酸無水物、フェノールノボラック、クレゾールノボラック等のノボラック樹脂等が挙げられ、これらは単独又は２種以上混合して使用することができる。
【００１０】
本発明に用いる導電核粒子としては、金属粒子や無機粒体又は有機粒体に金属層を有する粒子であればよく、特に制限されるものではない。導電粒子の具体的なものとして、銅、銀、ニッケル、半田等の金属粒子が、また樹脂粒体に金属粒子で例示した金属の層を有するもの等が挙げられ、これら導電核粒子は単独又は２種以上混合して使用することができる。
【００１１】
本発明においては、平均粒径が導電核粒子の平均粒径の５％以下の絶縁性無機微粒子を用い、導電核粒子の表面面積の５０％以上を被覆することが好ましい。絶縁性無機微粒子の平均粒径が導電核粒子の平均粒径の５％を超えると、被着力が弱く分離しやすく、また、被覆する面積が導電核粒子の表面面積の５０％未満では、回路短絡防止の効果が乏しいので好ましくない。
【００１２】
導電核粒子に絶縁性無機微粒子を被覆するには、両者を、例えば、奈良機械社製ハイブリダイゼーションシステム等で混合すれば得られる。被覆の好ましい条件に適合する絶縁性の無機微粒子としては、酸化チタン等があり、これら無機微粒子は、導電核粒子との硬度の相違、選択した粒子形状などによってかなり強固に被覆することができる。
【００１３】
【作用】
本発明による異方性導電接着剤によれば、微細電極パターンの対向回路間接合を、隣接回路間の短絡の危険なしに行うという課題を満たすことができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例について説明する。
【００１５】
実施例
まず、５μｍのニッケル粒子１００重量部と、３０ｎｍの酸化チタン粒子３重量部をハイブリダイゼーションシステム（奈良機械社製）で混合し、酸化チタンで被覆されたニッケル粒子を得た。
【００１６】
次に、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂と、無水フタル酸、イミダゾール変性物を混合して得た熱硬化性樹脂１００重量部中に、上記酸化チタン被覆ニッケル粒子を１０重量部加えてペースト状異方性導電接着剤を得た。
【００１７】
この接着剤を、電極幅５５μｍ、電極間隔１５μｍでパターニングされたフレキシブル基板に塗布し、同一パターンで作成されたもう一つのフレキシブル基板を重ね、１５０℃，１００秒、４５ｋｇ／ｃｍ2 の条件で圧着した後、対向電極間の導通抵抗と、隣接電極間の絶縁抵抗の測定を行った。
【００１８】
比較例１
まず、５μｍのニッケル粒子１００重量部と、３０ｎｍの酸化チタン粒子０．１重量部をハイブリダイゼーションシステム（奈良機械社製）で混合し、被覆面積１２％の酸化チタン被覆ニッケル粒子を得た。
【００１９】
上記実施例１と同じ熱硬化性樹脂１００重量部中に、被覆面積１２％の酸化チタン被覆ニッケル粒子を１０重量部加えてペースト状異方性導電接着剤を得た。この接着剤を、実施例１と同様に、電極幅５５μｍ、電極間隔１５μｍでパターニングされたフレキシブル基板に塗布し、同一パターンで作成されたもう一つのフレキシブル基板を重ね、１５０℃，１００秒、４５ｋｇ／ｃｍ2 の条件で圧着した後、対向電極間の導通抵抗と、隣接電極間の絶縁抵抗の測定を行った。
【００２０】
比較例２
まず、５μｍのニッケル粒子１００重量部と、０．５μｍの酸化シリコン粒子１０重量部をハイブリダイゼーションシステム（奈良機械社製）で混合し、酸化シリコン被覆ニッケル粒子を得た。
【００２１】
次に、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂と、無水フタル酸、イミダゾール変性物を混合して得た熱硬化性樹脂１００重量部中に、上記した酸化シリコン被覆ニッケル粒子を１０重量部加えてペースト状異方性導電接着剤を得た。
【００２２】
この接着剤を、実施例１と同様に、電極幅５５μｍ、電極間隔１５μｍでパターニングされたフレキシブル基板に塗布し、同一パターンで作成されたもう一つのフレキシブル基板を重ね、１５０℃，１００秒、４５ｋｇ／ｃｍ2 の条件で圧着した後、対向電極間の導通抵抗と、隣接電極間の絶縁抵抗の測定を行った。
【００２３】
実施例１、比較例１〜２で作成したペースト状異方性導電接着剤について導通抵抗値、絶縁抵抗値について各試験を行ったので、その結果を表１に示す。
【００２４】
【表１】
【発明の効果】
本発明によれば、導電核粒子の表面に平均粒径が導電核粒子の平均粒径の５％未満の絶縁性無機微粒子を、導電核粒子の表面面積の５０％以上被着させることで、高密度化回路においても、隣接回路間の絶縁性の確保が容易な異方性導電接着剤を得ることができた。
Claims (2)
- （Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）硬化剤および（Ｃ）金属粒子を必須成分とし、上記金属粒子が、金属核粒子の表面に絶縁性の無機微粒子を被着したものであり、無機微粒子の平均粒子径が、金属核粒子の平均粒子径の５％未満であり、金属核粒子の表面積の５０％以上が、無機微粒子で被着されていることを特徴とする異方性導電接着剤。
- 前記無機微粒子が酸化チタンであることを特徴とする請求項１記載の異方性導電接着剤。
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