JP4381272B2 - 異方性導電接着剤及びそれを用いた異方性導電接着剤シート - Google Patents

Description

本発明は、異方性導電接着剤及びそれを用いた異方性導電接着剤シートに関する。

近年の電子機器の小形化、高機能化の流れの中で、接続すべき端子の面積と端子ピッチとが非常に小さくなっている。このため、そのような端子間の接続が可能な異方性導電接着剤が広く使用されるようになっている。例えば、液晶パネルを製造する際には、ガラス基板に形成されたインジウム-すず-酸化物（ＩＴＯ）などの透明電極と、ＴＡＢに形成された銅端子との間の接続を取るために、異方性導電接着剤が使用されている。

このような異方性導電接着剤としては、基本的にエポキシ樹脂と硬化剤とからなる絶縁性接着成分に導電粒子を分散させた一液性熱硬化型のものが主として使用されている。この場合、熱硬化は、温度１７０℃、プレス圧力４０ｋｇ／ｃｍ²で２０秒程度の熱圧着により行われている。

ところで、従来の液晶パネルは対向する２枚のガラス基板を使用していたが、近年、液晶パネルの軽量化、薄膜化及び低コスト化を図るために、対向するガラス基板の少なくとも一方の基板として、好ましくは両方の基板として耐熱性と透明性とが比較的良好なポリエステル（ＰＥＴ）フィルムやポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）フィルムなどの樹脂フィルム基板を使用することが試みられている。

しかしながら、従来と同様な硬化条件で、樹脂フィルム基板に異方性導電接着剤を適用した場合には、熱ストレスにより樹脂フィルム基板の変形が起こり、その変形によりＩＴＯ電極にクラックが発生して導通抵抗値が上昇するという問題があった。また、熱圧着時のプレス圧力のために導電粒子がＩＴＯ電極に押しつけられ、そのためにＩＴＯ電極にクラックが発生するという問題もあった。

この問題に対しては、熱圧着時の温度を硬化可能温度範囲の下限近くに低下させることが考えられる。しかし、硬化温度を低下させると異方性導電接着剤の粘度が高くなり、そのために導通させるべき電極間から絶縁性接着成分を十分に排除できなくなり、導通信頼性が低下することが考えられる。また、このように異方性導電接着剤の粘度が高くなった場合、接続すべき電極間の絶縁性接着成分を十分に排除するために熱硬化時のプレス圧力を更に高めることが必要となり、導電粒子のＩＴＯ電極へのあたりが強くなってＩＴＯ電極に著しくクラックが発生することが予想される。

また、このように異方性導電接着剤の溶融粘度とプレス圧力とに関連して引き起こされる液晶パネルの樹脂フィルム基板上に形成されたＩＴＯ電極のクラック発生の問題は、樹脂フィルム基板を使用した場合だけでなく、ガラス基板を使用した場合にも生じうる問題である。

更に、上述のようにＩＴＯ電極にクラックが発生すると、導通信頼性が低下するという問題もある。

本発明は、以上の従来技術の技術的課題を解決しようとするものであり、特に、液晶パネルの樹脂フィルム基板に異方性導電接着剤を適用した場合でも、樹脂フィルム基板上に形成されたＩＴＯ電極にクラックを生じさせることなく、高い導通信頼性で接続できるようにすることを目的とする。

本発明者らは、異方性導電接着剤の溶融粘度を一定の数値以下に設定し、しかもそれに含有すべき導電粒子として、１０％圧縮変位時の圧縮強度が一定の値以下となるものを使用することにより上述の目的が達成できることを見出し、本発明を完成させるに至った。

すなわち、本発明は、液晶パネル基板のＩＴＯ電極とＴＡＢとが、絶縁性接着成分中に導電粒子が分散してなる異方性導電接着剤で熱圧着された液晶パネル接続体の製造方法であって、該異方性導電接着剤の１３０℃における溶融粘度が６００００ｐｏｉｓｅ以下であり、且つ導電粒子の１０％圧縮変位時における圧縮強度が４．３７ｋｇｆ／ｍｍ ^２ 以上１０ｋｇｆ／ｍｍ ^２ 以下であり、熱圧着における温度を１２０〜１４０℃とし、プレス圧力を１０ｋｇ／ｃｍ ^２ 以下とする製造方法を提供する。

本発明の異方性導電接着剤によれば、液晶パネルの対向する樹脂フィルム基板に異方性導電接着剤を適用した場合でも、樹脂フィルム基板上に形成されたＩＴＯ電極にクラックを生じさせることなく、高い導通信頼性で接続できる。

以下、本発明を詳細に説明する。

本発明においては、異方性導電接着剤の熱圧着時における溶融粘度を６００００ｐｏｉｓｅ以下、好ましくは１００００ｐｏｉｓｅ以下となるようにする。このように溶融粘度を設定すると、熱圧着時に導通を取るべき電極間から絶縁性接着成分を十分に排除することができ、導通信頼性を向上させることができる。また、溶融粘度をこのような値に設定すると、従来４０ｋｇ／ｃｍ²程度であったプレス圧力を１０ｋｇ／ｃｍ²以下に低減させることができる。従って、導電粒子のＩＴＯ電極へのあたりを和らげることができるので、この点からもＩＴＯ電極のクラックの発生を抑制することができる。

更に、液晶パネルの基板としてＰＥＴやＰＥＳなどの樹脂フィルム基板を使用する場合、樹脂の耐熱性を考慮すると熱圧着温度を１２０〜１４０℃に低下させることが好ましいが、この場合にも溶融粘度を６００００ｐｏｉｓｅ以下とすれば、上述したようにＩＴＯ電極のクラックの発生を抑制することができる。加えて、熱圧着温度を低下させたことにより、樹脂フィルム基板の熱ストレスによる変形が起こりにくくなり、この点からもＩＴＯ電極のクラックの発生を抑制することができる。

なお、熱圧着時の溶融粘度を６００００ｐｏｉｓｅ以下に設定することは、異方性導電接着剤に使用する絶縁性接着成分の種類や配合を適宜調整することにより行うことができる。

また、本発明においては、異方性導電接着剤に配合する導電粒子として、１０％圧縮変位時の圧縮強度が１５ｋｇｆ／ｍｍ²以下、好ましくは１０ｋｇｆ／ｍｍ²以下となるものを使用する。これにより、熱圧着時にプレスされたときに、導電粒子自体が変形しやすくなる。よって、ＩＴＯ電極が導電粒子により受ける力を減少させることができ、ＩＴＯ電極のクラックの発生を抑制することができる。

なお、本発明において、導電粒子の１０％圧縮変位時の圧縮強度は室温下でのデータを適用してもよい。これは、熱圧着時に異方性導電接着剤に印加される圧力は瞬時に異方性導電接着剤に伝わるが、熱は伝導にある程度の時間が必要となり、圧力よりも遅れて印加されるためである。

なお、導電粒子の１０％圧縮変位時の圧縮強度を１５ｋｇｆ／ｍｍ²以下とするには、導電粒子の核となる樹脂の種類や重合度、被覆する金属の種類などを適宜調整することにより行うことができる。

本発明の異方性導電接着剤は、熱圧着時の溶融粘度と導電粒子の１０％圧縮変位時の圧縮強度とを上述のように設定する以外は、従来公知の異方性導電性接着剤と同様の構成とすることができる。例えば、基本的には、固形もしくは液状エポキシ樹脂などの重合成分とイミダゾール系硬化剤などの硬化成分とからなる絶縁性接着成分に、Ａｕ無電解メッキ層が表面に形成されたポリスチレン粒子、ポリジビニルベンゼン粒子などの導電粒子が分散した組成物とすることができる。この組成物には、必要に応じて、熱可塑性エラストマーなどの成膜成分や、脂肪族系石油樹脂などの粘着成分を配合することができる。

本発明の異方性導電接着剤は、上述の成分を均一に混合することにより製造することができる。

本発明の異方性導電接着剤の使用方法としては、従来の異方性導電接着剤と同様な方法により使用することができる。例えば、異方性導電接着剤を、シリコーン系剥離剤等で剥離処理されたペットフィルムなどに塗布して成膜することにより異方性導電接着剤シートを作製することを挙げることができる。この場合、特に好ましい態様としては、異方性導電接着剤として粘着成分を添加したものを使用する態様を挙げることができる。

本発明の異方性導電接着剤においては、圧着時の溶融粘度を６００００ｐｏｉｓｅ以下に設定する。このため、熱圧着時のプレス圧力を低減させることができ、従って、導電粒子のＩＴＯ電極へのあたりを和らげることができるので、ＩＴＯ電極のクラックの発生を抑制することが可能となる。また、導電粒子として１０％圧縮変位時の圧縮強度が１５ｋｇｆ／ｍｍ^２以下のものを使用する。従って、熱圧着時にプレスされたときに、導電粒子自体が変形しやすくなる。よって、ＩＴＯ電極が導電粒子により受ける力を減少させることができ、ＩＴＯ電極のクラック発生を抑制することが可能となる。これにより、高い導通信頼性を実現することが可能となる。

以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。

実施例１〜５及び比較例１〜３
表１の接着成分とトルエンとを固形分７０％となるように、撹拌モーターを用いて均一に混合し、更に導電粒子を混合することにより異方性導電接着剤を製造した。

得られた異方性導電接着剤を２５μｍ厚のフィルムとし、それをＰＥＳ基板上に形成されたＩＴＯ電極（０．２ｍｍピッチ）と、ＴＡＢ上に形成された銅端子との間に挟み、それらを温度１３０℃で圧力４ｋｇ／ｃｍ²で２０秒間加熱プレスすることによりＰＥＳ基板とＴＡＢとを接続した。

なお、導電粒子の１０％圧縮変位時の圧縮強度は、微小圧縮試験機（ＭＣＴＭ−２００、津製作所製）を用い、試験荷重３．００（ｇｆ）、負荷速度定数２（０．１３５ｇｆ／ｓｅｃ）、変位スケール５．００（μｍ）、圧子５０（μｍφ）という条件で測定した。それらの結果を表１に示す。

（評価）
ＰＥＳ基板とＴＡＢとの接続部のＩＴＯ電極を光学顕微鏡で観察し、ＩＴＯ電極にクラックが観察されなかった場合を「○」、観察された場合を「×」と評価した。得られた結果を表１に示す。

また、接続部の導通信頼性について、１００℃で１０００時間のエージング処理前後の抵抗値を測定した。初期導通特性が５０Ω以下で、１００℃で１０００時間のエージング処理後の抵抗上昇が初期の３倍以下の場合を「○」、初期導通特性が５０Ω以上、又は１００℃で１０００時間のエージング処理後の抵抗上昇が初期の３倍を超える場合を「×」と評価した。得られた結果を表１に示す。

（表注）
熱可塑性エラストマー*1： タフテックM-1911（水添ＳＥＢＳ）、旭化成工業社製
脂肪族系石油樹脂*2： エスコレッツ１３１０、トーネックス社製
飽和ポリエステル樹脂*3： エリーテルＵＥ３２２０、ユニチカ社製
高分子量固形エポキシ樹脂*4： ＥＰ１００９、油化シェル社製
イミダゾール系硬化剤*5： ノバキュアＨＸ３９２１ＨＰ、旭化成社製
（ビスフェノールＡタイプ液状エポキシ樹脂：イミダゾール系潜在性硬化剤＝２：１）
粒子Ａ*6： １０％ 架橋ポリスチレン／金メッキ （粒径８μｍ）
粒子Ｂ*7： １５％ 架橋ポリスチレン／金メッキ （粒径１２μｍ）
粒子Ｃ*8： ポリジビニルベンゼン／金メッキ （粒径５μｍ）
粒子Ｄ*9： ポリジビニルベンゼン／金メッキ （粒径１０μｍ）
粒子Ｅ*10： ベンゾグアナミン／金メッキ （粒径５μｍ）。

表１の結果から、実施例の異方性導電接着剤は、溶融粘度が６００００ｐｏｉｓｅ以下であり、使用した導電粒子の１０％圧縮変位時の圧縮強度が１５ｋｇｆ／ｍｍ²以下となっているので、接続部のＩＴＯにクラックを生じさせず、しかも導通信頼性も良好であったことがわかる。

一方、比較例１の異方性導電接着剤の場合には、溶融粘度が６００００ｐｏｉｓｅを超える７２３００ｐｏｉｓｅであったため、接続部の接着成分を十分に排除できず、導通信頼性が不十分であったことがわかる。また、比較例２及び３の異方性導電接着剤の場合には、導電粒子の１０％圧縮変位時の圧縮強度が１５ｋｇｆ／ｍｍ²を超える数値であったために、ＩＴＯへのあたりが強くクラックを生じさせ、導通信頼性も低下させてしまったことがわかる。

本発明の異方性導電接着剤によれば、液晶パネルの対向する樹脂フィルム基板に異方性導電接着剤を適用した場合でも、樹脂フィルム基板上に形成されたＩＴＯ電極にクラックを生じさせることなく、高い導通信頼性で接続できる。

Claims (3)

1. 液晶パネル基板のＩＴＯ電極とＴＡＢとが、絶縁性接着成分中に導電粒子が分散してなる異方性導電接着剤で熱圧着された液晶パネル接続体の製造方法であって、
   該異方性導電接着剤の１３０℃における溶融粘度が６００００ｐｏｉｓｅ以下であり、且つ導電粒子の１０％圧縮変位時における圧縮強度が４．３７ｋｇｆ／ｍｍ ^２ 以上１０ｋｇｆ／ｍｍ ^２ 以下であり、
   熱圧着における温度を１２０〜１４０℃とし、プレス圧力を１０ｋｇ／ｃｍ ^２ 以下とする製造方法。
2. 導電粒子の１０％圧縮変位時における圧縮強度が１０ｋｇｆ／ｍｍ^２以下である請求項１記載の製造方法。
3. 異方性導電接着剤が、更に粘着剤成分を含有する請求項１または２記載の製造方法。