JP4673116B2

JP4673116B2 - 異方導電性接着剤及びこれを用いて形成された電子機器

Info

Publication number: JP4673116B2
Application number: JP2005111608A
Authority: JP
Inventors: 恒彦寺田; 淳一木下
Original assignee: Tatsuta Electric Wire and Cable Co Ltd
Current assignee: Tatsuta Electric Wire and Cable Co Ltd
Priority date: 2004-11-01
Filing date: 2005-04-08
Publication date: 2011-04-20
Anticipated expiration: 2025-04-08
Also published as: JP2006152233A

Description

本発明は、回路基板や回路部品等を電気的に相互接続するために用いる異方導電性接着剤、及び、この異方導電性接着剤を用いて形成された電子機器に関するものである。

近年、電子手帳や、携帯端末等の入力装置として、液晶等の表示手段の上に透明なタッチパネルを配置し、表示手段により表示される文字、記号、絵柄等の入力画面をタッチパネル上から指やペン等を用いて押圧することにより、押圧位置に応じた信号を前記表示手段の出力領域または入力対象である他の表示装置または電子機器に入力する入力装置が用いられている。

このような入力装置で用いられる回路基板や回路部品等を電気的に相互接続するために、従来から、下記特許文献１、２に開示される異方導電性接着剤が用いられている。特許文献１のものは、導電性の粉体を含んだゴム弾性を有する導電性樹脂組成物の粉末を、熱硬化性樹脂及び／または熱可塑性樹脂からなる結合材１００重量部に、０．５〜１０重量部分散させたことを特徴とする異方導電性接着剤をその主旨としている。特許文献２のものは、熱接着性を有する高分子材料に、弾性体の表面に金属又は導電性金属酸化物の被膜を形成しかつ比重を１．７〜２．１としてなる導電性フィラーを分散させた異方導電性接着剤である。
特開昭６０−１１５６７８号公報特開昭６２−２４３６８８号公報

特許文献１の異方導電性接着剤は、導電性粒子である金属粒子が重力によって沈降してしまい、接続信頼性を得ることができない場合があった。このため開発されたのが、特許文献２に開示されるような樹脂を核としたメッキされた導電性粒子（樹脂核粒子）である。しかし、この樹脂核粒子は軽いため沈降しにくいという利点を有するが、表面層のみが金属であるので、許容電流が金属粒子に比較して劣るだけでなく、耐静電特性も劣る。

そこで、本発明の目的は、導電性粒子が沈降しにくいにもかかわらず、導電性能がよい異方導電性接着剤、及び、この異方導電性接着剤を用いて形成された電子機器を提供することである。

本発明の異方導電性接着剤は、溶剤と、ニッケル、銀、銅又はタングステンからなる導電性粒子を含有した熱接着性ポリマーと、から構成され、前記熱接着性ポリマーには、結晶性ポリエステルが３ｗｔ％以上３５ｗｔ％未満添加されているものである。また、前記導電性粒子が水アトマイズ法により製造されたものであって、前記導電性粒子の平均粒子径が２０〜５０μｍであることが好ましく、特に３０〜４０μｍであることが好ましい。なぜなら、例えば、タッチパネル等の電極取り出しに使用されている回路には、銀ペーストが使用されており、この銀ペースト部分の厚みが８〜１５μｍであるので、接続に使用する金属粒子径を２０μｍ以下にすると銀ペーストラインに埋もれてしまい、接続信頼性を得られないことがある。また、平均粒子径が５０μｍを超えると、例えば、異方導電性接着剤をスクリーン印刷塗布する際に、メッシュを通過しないという不具合が発生してしまうことがあるためである。また、前記導電性粒子が金又は銀でメッキされていることが好ましい。

本発明に係る電子機器は、上記の異方導電性接着剤を用いて、基材と前記基材に設けられた電極部とからなる入力部と、電極部を有する回路基板とを、前記電極部同士が電気的に接続されるように接着して形成されたものであることが好ましい。

本発明によれば、導電性粒子が沈降しにくいので、導電性能がよい異方導電性接着剤を提供することができる。また、スクリーン印刷にも適した異方導電性接着剤を提供することができる。

また、この異方導電性接着剤を用いれば、以下の効果を有する電子機器を提供できる。
入力部と回路基板との圧着時にレジンフローが起こりにくく、初期剥離強度及び長期信頼性が従来のものより向上する。また、接着剤の使用量が的確な場合、入力部における電極部と回路基板における電極部とに導電性粒子がめり込み、初期接続抵抗及び長期信頼性が従来のものより向上する。

次に、図を参照しながら、本発明の実施形態に係る異方導電性接着剤について説明する。図１は本発明の実施形態に係る異方導電性接着剤を用いて、回路基板や回路部品等を電気的に相互接続した状態を示す断面図である。１は上部基板、２は上部端子、３は膨潤ゲルを形成できるポリマーを含有した熱接着性ポリマーであるバインダー、４は下部基板、５は導電性粒子、６は下部端子である。上部基板１及び下部基板４はポリイミド又はＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等、上部端子２及び下部端子６は銅、銅表面に金メッキを施したもの又は銀ペースト等からなる。

本実施形態の異方導電性接着剤は、バインダー３と導電性粒子５とからなり、バインダー３は、膨潤ゲルを形成できるポリマーを熱接着性ポリマーに加えたもので、１２０〜１８０℃で加熱圧着可能な接着剤である。

膨潤ゲルを形成できるポリマーとしては、結晶性ポリエステル等があり、熱接着性ポリマーに３ｗｔ％以上３５ｗｔ％未満、好ましくは３ｗｔ％以上１５ｗｔ％以下で添加したものである。

熱接着性ポリマーとしては、ポリウレタン、飽和ポリエステル（非晶性）、ＳＢＳ（スチレン−ブタジエン−スチレン）、ＳＩＳ（スチレン−イソプレン−スチレン）、ＳＥＢＳ（スチレン−エチレン−ブチレン−スチレン）、ＳＥＰＳ（スチレン−エチレン−プロピレン−スチレン）、ＥＶＡ、共重合ナイロン、ダイマー酸ベースポリアミド、クロロプレンゴム、イソプレンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、ブチルゴム、ニトリルゴム、アクリルゴム等があり、少なくとも１種類、または、２種類以上をブレンドして使用できる。

導電性粒子５は、ニッケル、銀、銅又はタングステン等であり、上部端子２と下部端子６との距離に合わせて、水アトマイズ法により平均粒子径が２０〜５０μｍ、比表面積が０．１ｍ²／ｇ以下、タップ密度が６ｇ／ｍｌ以下に調整されたものである。ここで、水アトマイズ法とは、高圧水を用いて熔融金属の粉砕と急冷凝固を瞬時に行い、金属粉を製造する方法である。また、導電性粒子５がニッケルである場合、導電性を良くするために金メッキが１〜１０ｗｔ％施されているものでもよい。なお、１ｗｔ％未満だとニッケル粉表面全体を均一にメッキできず、導電性が不安定になる。また、１０ｗｔ％を超える場合は、粉体のコストが著しく高くなるので、経済的でない。また、導電性粒子５がニッケルである場合、本実施形態の異方導電性接着剤に０．５〜２０ｗｔ％配合されるものであることが好ましい。０．５ｗｔ％未満だと異方導電性接着剤の電気抵抗が高くなりすぎ、２０ｗｔ％を超えると異方導電性接着剤の電気的異方性を保持できなくなるためである。

なお、図１に示す状態は、本実施形態の異方導電性接着剤を、上部端子２が設けられた上部基板１と下部端子６が設けられた下部基板４との間にはさみ、外部から加熱圧着することにより形成される。このとき、導電性粒子５は、上部端子２と下部端子６との間に挟まれるように存在できるので、上部端子２と下部端子６とを容易に電気的に接続できる。

上記のように構成された本実施形態によれば、導電性粒子が沈降しにくいにもかかわらず、導電性能がよい異方導電性接着剤を提供することができる。

（実施例１〜４及び比較例１、２）
次に、本発明に係る異方導電性接着剤の実施例について説明する。表１に実施例１〜４及び比較例１、２の異方導電性接着剤の配合と、導電性粒子の沈降性及びスクリーン印刷塗布時の印刷性の試験結果を示す。

表１より、実施例１〜４の配合を有する異方導電性接着剤においては、導電性粒子の沈降が見られず、スクリーン印刷も良好な状態で行うことができた。しかし、比較例１では、スクリーン印刷を良好な状態で行うことができたものの、結晶性ポリエステルが少ないため導電性粒子の沈降が見られた。比較例２では、沈降は見られなかったが、印刷適正がなく、スクリーン印刷ができなかった。これらの結果から、本発明に係る実施例１〜４の配合を有する異方導電性接着剤は、導電性粒子が沈降しにくく、かつ、スクリーン印刷にも適しているという相乗効果を奏するものであることがわかる。

（実施例５）
次に、本発明に係る異方導電性接着剤を用いて形成したタッチパネル（実施例５）について説明する。図２は、本発明に係る異方導電性接着剤を用いて形成したタッチパネルの模式図である。

図２に示すように、実施例５のタッチパネル７は、入力パネル部８と、フレキシブルプリント基板（以下、ＦＰＣと略す）９とを備えてなる。入力パネル部８は、その表面に電極１０が設けられており、この電極１０とＦＰＣ９に設けられた電極（図示せず）とは、本発明に係る異方導電性接着剤を介して電気的に接続されている。このタッチパネル７と同構成のタッチパネルの実施例５のＦＰＣ付近の断面写真を図３に示す。

図３において、ａはポリイミド層、ｂは接着剤層、ｃは銅箔、ｄはＮｉＡｕめっき層、ｅは本発明に係る異方導電接着剤層、ｆは銀ペーストからなる電極層、ｇは基材であって、ｅに存在する１１は異方導電接着剤中の導電性粒子（Ｎｉ粉にＡｕめっきしたもの）である。ａ、ｂ、ｃ、ｄはＦＰＣを形成する層であり、ｆ、ｇは入力パネル部を形成する層である。なお、基材ｇには、フィルム（例えば、ポリエチレンテレフタレートからなるもの）、ガラス、プラスチック（例えば、ポリカーボネート、アートンからなるもの）が挙げられる。

図３より、導電性粒子１１が、ＮｉＡｕめっき層ｄと電極層ｆとの両方にめり込んで、電気的な接続を達成していることが視覚的に分かる。

（比較例３）
次に、実施例５と同様の構成のタッチパネル（比較例３）を作製した。但し、この比較例３のタッチパネルは、本発明に係る異方導電性接着剤の代わりに、プラスチック粉にＡｕめっきした導電性粒子を有する異方導電性接着剤を用いている。この異方導電性接着剤の層をＥ、導電性粒子を１２として、比較例３のＦＰＣ付近の断面写真を図４に示す。

図４より、導電性粒子１２が、押しつぶされた状態となっていることが視覚的に分かる。

次に、実施例５及び比較例３のタッチパネルの初期剥離強度及びその長期信頼性と、初期接続抵抗及びその長期信頼性との評価を行った。結果を表２に示す。

表２より、比較例３に比べ、実施例５のタッチパネルの方が、初期剥離強度及びその長期信頼性、初期接続抵抗及びその長期信頼性のどの評価結果もよいことが分かる。比較例３のタッチパネルでは、図３の断面写真に示されるように導電性粒子が押しつぶされているため、プラスチック粉表面の金めっき部分が剥離し、導電性が低減したものと考えられる。

なお、ポリイミド層ａ表面に凹凸が複数ある場合、導電性粒子１１がＮｉＡｕめっき層ｄと電極層ｆとにめり込んでいる部分が複数以上あるとほぼ断定できる。このとき、この表面の目視検査及び手触り検査により、凹凸の程度が適当であるかどうか（異方導電性接着剤中の導電性粒子１１がＮｉＡｕめっき層ｄと電極層ｆとに適度にめり込んでいる状態であるかどうか）を検証すれば、異方導電性接着剤が適量であるかどうかを検知することができる。その結果、導電性粒子１１がＮｉＡｕめっき層ｄと電極層ｆとに適度にめり込むのに適切な異方導電性接着剤の使用量を、量産する前の段階で調整できる。つまり、過不足のない異方導電性接着剤の使用量を容易に予め検知できる。この検証は実施例５及び比較例３のタッチパネルで以下のように行った。実施例５のタッチパネルにおける異方導電性接着剤の使用量を変えて複数作製し、目視検査及び手触り検査を用いてこれらのタッチパネルのポリイミド層表面を検査し、比較した。その結果、どれが適度な凹凸を有するかどうか判断でき、表２に示すように、適切な異方導電性接着剤の量が使用されているかどうかをその場で判断することができた。これに対し、比較例３のタッチパネルにおける異方導電性接着剤の使用量を変えて複数作製してみたが、どれにも凹凸がほとんどなく比較できない状態で、その場で異方導電性接着剤の使用量が適切であるかどうか判断できなかった。

本発明の実施形態に係る異方導電性接着剤を用いて、回路基板や回路部品等を電気的に相互接続した状態を示す断面図である。本発明に係る異方導電性接着剤を用いて形成したタッチパネルの模式図である。本発明に係る実施例５のタッチパネルのＦＰＣ付近の断面写真である。比較例３のタッチパネルのＦＰＣ付近の断面写真である。

符号の説明

１上部基板
２上部端子
３バインダー
４下部基板
５導電性粒子
６下部端子
７タッチパネル
８入力パネル部
９フレキシブルプリント基板
１０電極
１１、１２導電性粒子

Claims

溶剤と、
ニッケル、銀、銅又はタングステンからなる導電性粒子を含有した熱接着性ポリマーと、
から構成され、
前記熱接着性ポリマーには、結晶性ポリエステルが３ｗｔ％以上３５ｗｔ％未満添加されていることを特徴とする異方導電性接着剤。
前記導電性粒子が水アトマイズ法により製造されたものであって、前記導電性粒子の平均粒子径が２０〜５０μｍである請求項１に記載の異方導電性接着剤。
前記導電性粒子が金又は銀でメッキされている請求項１又は２に記載の異方導電性接着剤。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の異方導電性接着剤を用いて、基材と前記基材に設けられた電極部とからなる入力部と、電極部を有する回路基板とを、前記電極部同士が電気的に接続されるように接着して形成された電子機器。