JP4724369B2 - 導電粒子の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、例えば液晶表示装置（ＬＣＤ）及び回路基板間の電気的な接続に用いられる異方導電性接着剤用の導電粒子に関する。
従来より、例えば、液晶表示装置と集積回路基板等を接続する手段として、異方性導電接着剤が用いられている。
この異方性導電接着剤は、例えば、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）やＩＣチップの端子と、ＬＣＤパネルのガラス基板上に形成されたＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）電極の端子とを接続する場合を始めとして、種々の端子同士を接着するとともに電気的に接続する場合に用いられている。
近年、接続端子のファインピッチ化に伴う接続端子の接続面積の減少に対応するため、導電粒子の表面に樹脂をコーティングすることによって絶縁性を向上させることが行われている。
特開平７−１１８６１７号公報 特開２０００−２１５７３０号公報
しかしながら、このような従来の異方導電性接着剤によっても、圧着時における導電粒子の流れによる応力や、接続電極であるバンプの変形によって絶縁性が十分でない場合がある。
本発明は、このような従来の技術の課題を解決するためになされたもので、ファインピッチの接続端子に対して十分な絶縁性を有する異方導電性接着剤用の導電粒子を提供することを目的とする。
上記目的を達成するためになされた請求項１記載の発明は、導電性核体と、当該導電性核体上に形成される絶縁層を構成する絶縁性粒子と、当該絶縁層に埋め込まれる絶縁性微粒子とを、ハイブリダイゼーション処理によって同時に処理することにより、前記導電性核体上の絶縁層に前記絶縁性微粒子を埋め込む工程を有することを特徴とする導電粒子の製造方法である。
本発明の場合、導電性核体表面に形成された絶縁層に絶縁性微粒子を埋め込むことによって、熱圧着時に接続端子に対する導電性核体の接触が阻止されるため、ファインピッチの接続端子に対して十分な絶縁性を有する異方導電性接着剤及び異方導電性接着フィルムが得られる。
また、本発明にあっては、絶縁性微粒子の硬さを絶縁層より大きくすることによって、絶縁性を確実に向上させることが可能になる。
さらに、導電性核体として、絶縁性核体の表面に導電層が形成されたものを用いれば、適度な反発性が得られるため、よりファインピッチへの対応が可能になる。
さらにまた、絶縁性微粒子の平均粒子径を、導電性核体の平均粒子径の１／５以下となるようにすれば、接着力を低下させることなく、絶縁性を向上させることが可能になる。
また、本発明では、導電性核体と、絶縁性粒子と、絶縁性微粒子とを、ハイブリダイゼーション処理によって同時に処理することにより、絶縁性微粒子の分散性を向上させることができ、これにより絶縁性微粒子の脱落しにくい導電粒子を効率良く製造することができる。
以上述べたように本発明によれば、ファインピッチの接続端子に対して十分な絶縁性を有する異方導電性接着剤及び異方導電性接着フィルムを提供することができる。
以下、本発明に係る導電粒子及びこれを用いた異方導電性接着剤の好ましい実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
なお、本発明の導電粒子は、ペースト状又はフィルム状の異方導電性接着剤のいずれにも使用することができるものである。
図１（ａ）（ｂ）は、本発明に係る異方導電性接着フィルムの実施の形態の構成を示す断面図である。
図１（ａ）（ｂ）に示すように、本発明の異方性導電接着フィルム１は、一対の回路基板１１、２１の接続電極１２、２２の電気的な接続に用いられるもので、フィルム状の絶縁性接着剤樹脂２中に導電粒子３が分散されている。
この異方導電性接着フィルム１を用いて接続電極１２、２２の接続を行うには、図１（ａ）に示すように、回路基板１１、２１の間に異方導電性接着フィルム１を配置した状態で、回路基板１１、２１同士を熱圧着する。これにより、絶縁性接着剤樹脂２によって回路基板１１、２１が接着されるとともに、導電粒子３によって接続電極１２、２２が電気的に接続される。
図２は、本発明に係る導電粒子の実施の形態の構成を示す断面図である。
図２に示すように、本実施の形態の導電粒子３は、導電性の表面を有する導電性核体３０を有している。
ここで、導電性核体３０は、例えば、シリコーンゴム等のシリコーン重合体からなる樹脂粒子（絶縁層核体）３０Ａを核体として、その表面に導電層として金属めっき３０Ｂを施したものから構成される。この場合、金属めっき３０Ｂとしては、例えば、ニッケル／金めっきなどを用いることができる。
なお、導電粒子としては、例えば、ニッケル、金等の金属からなる粒子を用いることも可能であるが、ファインピッチへの対応の観点からは、樹脂粒子３０Ａの表面に金属めっき３０Ｂを施したものを用いることが好ましい。
また、導電性核体３０の表面には、隣接する接続電極間の絶縁性を確保する観点から、絶縁層３１が形成されている。
この場合、絶縁層３１の材料としては、仮圧着の際の加熱温度より高い軟化点を有する樹脂を用いることが好ましい。
好ましい絶縁層３１用樹脂の軟化点は、８０〜３００℃であり、さらに好ましくは８０〜２００℃である。
このような条件に合致する樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、アクリル−スチレン共重合体樹脂等があげられる。
また、絶縁層３１の厚さは、特に限定されることはないが、ファインピッチへの対応の観点からは、導電性核体の平均粒子径の１／５以上３／５以下とすることが好ましい。
なお、絶縁層３１は、種々の方法によって形成することが可能であるが、絶縁層３１の凹凸を増加させて接着性及び絶縁性を向上させる観点からは、後述するハイブリダイゼーション処理によって形成することが好ましい。
さらに、導電粒子の絶縁層３１には、絶縁性微粒子３２が埋め込まれている。この場合、絶縁性微粒子３２は、部分的に絶縁層３１の表面から露出している。
本発明の場合、絶縁性微粒子３２の種類は、特に限定されることはないが、導電粒子の絶縁性を十分に向上させる観点からは、絶縁層３１の硬さより大きいものを用いることが好ましい。
このような絶縁性微粒子３２としては、適度な硬さが得られる観点から、二酸化ケイ素（ＳiＯ2）からなるものが特に好ましい。
この場合、絶縁性微粒子３２の平均粒子径は、特に限定されることはないが、ファインピッチへの対応の観点からは、導電性核体の平均粒子径の１／５以下とすることが好ましい。
図３（ａ）〜（ｃ）は、本実施の形態の導電粒子を製造する方法の一例を示す工程図である。
図３（ａ）に示すように、まず、上記樹脂粒子３０Ａを核体としてその表面に金属めっき３Ｂを施した導電性核体３０を用意する。
次いで、図３（ｂ）に示すように、この導電性核体３０表面に、例えば、絶縁層形成用溶液への浸漬・乾燥により、絶縁層３１を形成する。
さらに、図３（ｃ）に示すように、絶縁層３１に、上述した多数の絶縁性微粒子３２を埋め込む。これにより、図２に示す本実施の形態の導電粒子３が完成する。
この場合、絶縁性微粒子３２の埋め込みは、公知のハイブリダイゼーション処理によって行うことができる。
ここで、ハイブリタイゼーション処理は、微粒子に微粒子を複合化するもので（例えば、粉体と工業 ＶＯＬ.27，ＮＯ.８，１９９５，ｐ35〜42等参照）、母粒子と子粒子とを気相中に分散させながら、衝撃力を主体とする機械的熱エネルギーを粒子に与えることによって、粒子の固定化及び成膜処理を行うものである。
以上述べたように本実施の形態にあっては、導電性核体３０表面に形成された絶縁層３１に絶縁性微粒子３２を埋め込まれていることから、熱圧着時に接続端子に対する導電性核体３０の接触が阻止されるため、ファインピッチの接続端子に対して十分な絶縁性を有する異方導電性接着剤及びそのフィルムが得られる。
また、本実施の形態にあっては、絶縁性微粒子３２の硬さを絶縁層３１より大きくすることによって、絶縁性を確実に向上させることができる。
さらに、導電性核体３０として、樹脂粒子３０Ａの表面に金属めっき３０Ｂが形成されたものを用いれば、適度な反発性が得られるため、よりファインピッチへの対応が可能になる。
さらにまた、絶縁性微粒子３２の平均粒子径を、導電性核体３０の平均粒子径の１／５以下となるようにすれば、接着力を低下させることなく、絶縁性を向上させることができる。
一方、本実施の形態の導電粒子は、核体表面に絶縁層３１が形成された導電性核体３０の絶縁層３１に、ハイブリダイゼーション処理によって絶縁性微粒子３２を埋め込むことによって、容易かつ効率良く製造することができる。
図４は、本発明に係る導電粒子の他の実施の形態の構成を示す断面図であり、以下、上記実施の形態と共通する部分については同一の符号を付しその詳細な説明を省略する。
図４に示すように、本実施の形態の導電粒子３Ａは、上記実施の形態と同様に、導電性核体３０の表面に絶縁層３１が形成され、さらに、絶縁層３１に多数の絶縁性微粒子３２が埋め込まれている。
本実施の形態の場合は、絶縁層３１を構成する材料によって絶縁性微粒子３２の表面が覆われている。
図５（ａ）（ｂ）は、本実施の形態の導電粒子を製造する方法の一例を示す工程図である。
図５（ａ）に示すように、本実施の形態においても、上記樹脂粒子３０Ａを核体としてその表面に金属めっき３Ｂを施した導電性核体３０を用意する。
そして、図５（ｂ）に示すように、上記絶縁層３１を構成する材料を用いて絶縁性微粒子３２の表面を被覆した絶縁粒子３３を用意し、上述のハイブリダイゼーション処理によってこの絶縁粒子３３を導電性核体３０に複合化する。
なお、縁性微粒子３２表面の被覆は、例えば、絶縁層形成用溶液への浸漬・乾燥によって行う。
このような構成を有する本実施の形態によっても、上記実施の形態と同様にファインピッチの接続端子に対して十分な絶縁性を有する異方導電性接着剤及び異方導電性接着フィルムが得られる。その他の構成及び作用効果については上述の実施の形態と同一であるのでその詳細な説明を省略する。
一方、上述した導電性核体３０と、上記絶縁層３１を構成する粒子と、上記絶縁性微粒子３２を上記ハイブリダイゼーションシステムに投入して導電粒子を作成することも可能である。
この工程によって導電粒子３を作成すれば、絶縁性微粒子３２の分散性を向上させることができ、これにより絶縁性微粒子３２の脱落しにくい導電粒子３を得ることができる。
以下、本発明の実施例を比較例とともに詳細に説明する。
＜実施例１＞
平均粒子径５μｍのシリコーンゴムからなる絶縁性核体に金めっきを施した粒子に、アクリル−スチレン共重合体樹脂からなる厚さ１μｍの絶縁層を形成した核体粒子を用意した。
そして、この核体粒子と、平均粒径０．５μｍのＳiＯ2粒子とをビニール袋に入れて混合させた後、ハイブリダイゼーションシステム（奈良機械社製 Ｏ型）に投入し、導電粒子を作成した。
この導電粒子４０重量部を、絶縁性接着剤樹脂としてエポキシ樹脂１００重量部を含む樹脂溶液に分散させ、さらに、そのバインダーペーストを剥離用のＰＥＴフィルム上にコーティングし、異方性導電接着フィルムを得た。
そして、この異方性導電接着フィルムをスリット状に切断して実施例とした。
＜実施例２＞
上記絶縁性核体に金めっきを施した粒子の表面に、上記ハイブリダイゼーションシステムを用いてアクリル−スチレン共重合体樹脂からなる厚さ１μｍの絶縁層を形成した。
そして、この核体粒子と上記ＳiＯ2粒子を上記ハイブリダイゼーションシステムに投入して導電粒子を作成した。
さらに、実施例１と同一の方法によって実施例２の異方導電性接着フィルムを作成した。
＜実施例３＞
上記絶縁性核体に金めっきを施した粒子と、上記アクリル−スチレン共重合体樹脂の粒子と、上記ＳiＯ2粒子を上記ハイブリダイゼーションシステムに投入して導電粒子を作成した。
さらに、実施例１と同一の方法によって実施例３の異方導電性接着フィルムを作成した。
＜比較例１＞
絶縁層を有しない導電粒子を用いた以外は実施例と同一の方法によって比較例１の異方導電性接着フィルムを作成した。
＜比較例２＞
ＳiＯ2粒子が埋め込まれていない導電粒子を用いた以外は実施例１と同一の方法によって比較例２の異方導電性接着フィルムを作成した。
実施例及び比較例のサンプルを、１０μｍの間隔でパターンが形成された一対の基板の間に配置し、熱圧着を行った。
そして、このようにして作成したサンプルについて絶縁性及び導通信頼性の試験を行った。その結果を表１に示す。
Figure 0004724369
ここで、絶縁性はパターン間の抵抗値が１×１０5Ω未満のものを×、１×１０5Ω以上１×１０8Ω未満のものを△、１×１０8Ω以上のものを○とした。
一方、導通信頼性は、−４０℃〜１００℃の温度サイクルを１０００サイクル繰り返した後におけるパターン間の抵抗値を測定し、パターン間の導通抵抗値が１０Ω未満のものを○、１０Ω以上のものを×とした。
〔評価結果〕
表１に示すように、実施例１〜３の異方性導電接着フィルムは、絶縁性が良く、また導通信頼性も良好であった。
一方、比較例１及び比較例２の異方導電性接着フィルムは、絶縁性の点で実施例１〜３のものよりも劣っていた。
（ａ）（ｂ）：本発明に係る異方導電性接着フィルムの実施の形態の構成を示す断面図である。 本発明に係る導電粒子の実施の形態の構成を示す断面図である。 （ａ）〜（ｃ）：同実施の形態の導電粒子を製造する方法の一例を示す工程図である。 本発明に係る導電粒子の他の実施の形態の構成を示す断面図である。 （ａ）（ｂ）：同実施の形態の導電粒子を製造する方法の一例を示す工程図である。
符号の説明
１ 異方導電性接着フィルム
２ 絶縁性接着剤樹脂
３ 導電粒子
３０ 導電性核体
３０Ａ 樹脂粒子（絶縁層核体）
３０Ｂ 金属めっき（導電層）
３１ 絶縁層
３２ 絶縁性微粒子

Claims (1)

  1. 導電性核体と、当該導電性核体上に形成される絶縁層を構成する絶縁性粒子と、当該絶縁層に埋め込まれる絶縁性微粒子とを、ハイブリダイゼーション処理によって同時に処理することにより、前記導電性核体上の絶縁層に前記絶縁性微粒子を埋め込む工程を有することを特徴とする導電粒子の製造方法。
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