JP6654954B2 - Anisotropic conductive connection structure - Google Patents
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Description
本発明は、異方性導電接続構造体に関する。 The present invention relates to an anisotropic conductive connection structure.
例えば特許文献1〜3に開示されるように、ディスプレイに表示された画像に対する入力操作を行う入力装置として、タッチパネルが広く使用されている。タッチパネルは、ユーザによる入力操作が行われる入力操作領域と、入力操作領域の周辺領域とに区分される。入力操作領域には、複数の電極が所定の配線パターンで配線された電極群が配置される。そして、電極群から複数の電極端子が引き出される。電極端子は、周辺領域に配置される。さらに、電極端子は、電子部品の端子と接続される。具体的には、電極端子と電子部品の端子とは、異方性導電接着剤に含有される導電粒子を挟待することによって異方性導電接続される。 For example, as disclosed in Patent Documents 1 to 3, a touch panel is widely used as an input device for performing an input operation on an image displayed on a display. The touch panel is divided into an input operation area where an input operation is performed by a user and a peripheral area of the input operation area. An electrode group in which a plurality of electrodes are wired in a predetermined wiring pattern is arranged in the input operation area. Then, a plurality of electrode terminals are extracted from the electrode group. The electrode terminals are arranged in the peripheral area. Further, the electrode terminals are connected to terminals of the electronic component. Specifically, the electrode terminals and the terminals of the electronic component are anisotropically conductively connected by sandwiching conductive particles contained in the anisotropic conductive adhesive.
このようなタッチパネルでは、ユーザがタッチパネル上のいずれかの位置にタッチすると、その位置で電極群に電気的な変化(例えば、静電容量の変化)が生じる。そして、電気的な変化が生じた位置に関する位置情報が電極群、及び電極端子を介して電子回路に入力される。電子回路は、入力された位置情報に基づいて、ユーザがタッチした位置を認識する。 In such a touch panel, when the user touches any position on the touch panel, an electrical change (for example, a change in capacitance) occurs in the electrode group at that position. Then, position information on the position where the electrical change has occurred is input to the electronic circuit via the electrode group and the electrode terminal. The electronic circuit recognizes the position touched by the user based on the input position information.
ところで、入力操作領域は、ユーザによって視認される領域となるので、電極群には透明性が求められる。このような透明性を有する電極材料として、ITOが知られている。しかし、ITOは抵抗値が非常に高いという問題があった。このため、ITOは、抵抗値の高さによる影響を比較的受けにくい小型のタッチパネルに適用されることが多かった。 By the way, since the input operation area is an area visually recognized by the user, the electrode group is required to have transparency. ITO is known as an electrode material having such transparency. However, ITO has a problem that the resistance value is very high. For this reason, ITO is often applied to a small touch panel that is relatively unaffected by the height of the resistance value.
上記の問題を解決するための技術として、特許文献2、3には、電極群を金属ナノワイヤ及びバインダで構成する技術が開示されている。金属ナノワイヤは、ITOに比べて抵抗値が非常に低いので、大型のタッチパネルにも適用可能となる。このため、金属ナノワイヤはタッチパネルの電極群を構成する材料として非常に注目されている。 As a technique for solving the above problem, Patent Literatures 2 and 3 disclose a technique in which an electrode group is configured by metal nanowires and a binder. Since metal nanowires have a very low resistance value compared to ITO, they can also be applied to large touch panels. For this reason, metal nanowires have received a great deal of attention as a material for forming an electrode group of a touch panel.
ところで、タッチパネルの電極端子は、ユーザによって視認されにくい周辺領域に配置されるので、必ずしも透明性は要求されない。しかし、製造コスト等の観点から、近年、電極群と電極端子とを同じ電極材料で構成するケースが増えてきている。したがって、電極群が金属ナノワイヤ及びバインダで構成される場合、電極端子も金属ナノワイヤ及びバインダで構成される。 By the way, since the electrode terminals of the touch panel are arranged in a peripheral area that is hardly seen by the user, transparency is not always required. However, from the viewpoint of manufacturing cost and the like, in recent years, the number of cases where the electrode group and the electrode terminal are formed of the same electrode material has been increasing. Therefore, when the electrode group is composed of the metal nanowires and the binder, the electrode terminals are also composed of the metal nanowires and the binder.
しかし、金属ナノワイヤは非常に脆い材料である。このため、金属ナノワイヤを含む電極端子上に異方性導電接着剤を直接配置した場合、異方性導電接続時に導電性粒子が電極端子の金属ナノワイヤを破断してしまう。すなわち、導電性粒子が電極端子を破断してしまう。この結果、導電性粒子と電極端子との導通が不十分となり、異方性導電接続部分の抵抗値が極めて大きくなってしまう。このため、金属ナノワイヤを含む電極端子と電子部品の電極端子とを直接異方性導電接続した場合、実用に耐えうる製品を作製することができなかった。すなわち、金属ナノワイヤを含む電極端子と電子部品の電極端子とを直接異方性導電接続することができなかった。 However, metal nanowires are very brittle materials. Therefore, when the anisotropic conductive adhesive is directly disposed on the electrode terminal including the metal nanowire, the conductive particles break the metal nanowire of the electrode terminal at the time of anisotropic conductive connection. That is, the conductive particles break the electrode terminals. As a result, conduction between the conductive particles and the electrode terminals becomes insufficient, and the resistance value of the anisotropic conductive connection portion becomes extremely large. For this reason, when the electrode terminal including the metal nanowires and the electrode terminal of the electronic component are directly anisotropically conductively connected, a product that can withstand practical use could not be manufactured. That is, the electrode terminal including the metal nanowire and the electrode terminal of the electronic component could not be directly anisotropically conductively connected.
このため、従来では、電極端子上に金属膜あるいは金属ペーストを積層した後に、電極端子と電極部品の端子とを異方性導電接続していた。しかし、この方法には、異方性導電接続に掛かるコストが極めて大きくなるという問題があった。 For this reason, conventionally, after laminating a metal film or a metal paste on the electrode terminal, the electrode terminal and the terminal of the electrode component are anisotropically conductively connected. However, this method has a problem that the cost for the anisotropic conductive connection becomes extremely large.
なお、ITOは金属ナノワイヤや、これによる集合体(電極端子)よりも高い強度を持つ材料である。このため、電極端子をITOで構成した場合、電極端子は導電性粒子によって破断されにくい。しかし、上述したように、ITOは抵抗値が非常に高いという問題があった。したがって、電極端子をITOで構成しても、上記の問題を根本的に解決することができない。 In addition, ITO is a material having higher strength than metal nanowires and an aggregate (electrode terminal) formed by the metal nanowires. Therefore, when the electrode terminals are made of ITO, the electrode terminals are not easily broken by the conductive particles. However, as described above, there is a problem that ITO has a very high resistance value. Therefore, even if the electrode terminals are made of ITO, the above problem cannot be fundamentally solved.
また、金属ナノワイヤを含む電極端子は、今後タッチパネル以外の様々な用途に使用されることが予想される。したがって、このような電極端子と他の電極端子とを低コストかつ安定して異方性導電接続する技術が強く求められていた。 Further, electrode terminals including metal nanowires are expected to be used for various applications other than touch panels in the future. Accordingly, there has been a strong demand for a technique for stably and anisotropically connecting such an electrode terminal to another electrode terminal at low cost.
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、金属ナノワイヤを含む第1の電極端子と第2の電極端子とを直接異方性導電接続することが可能な、新規かつ改良された異方性導電接続構造体を提供することにある。 Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to directly and anisotropically connect a first electrode terminal including a metal nanowire and a second electrode terminal. It is an object of the present invention to provide a new and improved anisotropic conductive connection structure.
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、基板と、基板上に形成され、金属ナノワイヤを含む第1の電極端子と、第2の電極端子を含む電子部品と、第1の電極端子と第2の電極端子とを導通する導電性粒子を含む異方性導電接着剤層と、を備え、導電性粒子は、樹脂を含むコア粒子と、コア粒子の表面を被覆し、かつ導電性を有する被覆層とを備え、導電性粒子の下端面の一部が第1の電極端子と導通する、異方性導電接続構造体が提供される。 According to an aspect of the present invention, there is provided an electronic component including a substrate, a first electrode terminal formed on the substrate and including a metal nanowire, an electronic component including a second electrode terminal, Anisotropic conductive adhesive layer containing conductive particles that conduct between the electrode terminal and the second electrode terminal, the conductive particles cover the surface of the core particles containing the resin, the core particles, And a conductive coating layer, wherein a part of the lower end surface of the conductive particles is electrically connected to the first electrode terminal.
ここで、導電性粒子の下端面は、第1の電極端子を破断し基板と接する中心領域と、中心領域の周囲に形成され、第1の電極端子と導通する導通領域と、を含む。 Here, the lower end surface of the conductive particles, a central area in contact with the substrate to break the first electrode terminal, are formed around the central region, the conductive region electrically connected to the first electrode terminal, the including.
また、第1の電極端子の端子間スペースが50μm未満となる場合、導電性粒子の異方性導電接続前の粒径は5μm未満であり、第1の電極端子の端子間スペースが50μm以上100μm未満となる場合、導電性粒子の異方性導電接続前の粒径は5μm以上10μm未満となり、第1の電極端子の端子間スペースが100μm以上となる場合、導電性粒子の異方性導電接続前の粒径は10μm以上第1の電極端子の幅未満となってもよい。 When the inter-terminal space of the first electrode terminal is less than 50 μm, the particle size of the conductive particles before anisotropic conductive connection is less than 5 μm, and the inter-terminal space of the first electrode terminal is 50 μm to 100 μm. If it is less than 5 μm, the particle size of the conductive particles before the anisotropic conductive connection is 5 μm or more and less than 10 μm, and if the space between the terminals of the first electrode terminal is 100 μm or more, the anisotropic conductive connection of the conductive particles The previous particle size may be 10 μm or more and less than the width of the first electrode terminal.
また、導電性粒子の圧縮回復率は、10%以下であってもよい。 The compression recovery rate of the conductive particles may be 10% or less.
また、被覆層の導電率は、金の導電率以上であってもよい。 Further, the conductivity of the coating layer may be equal to or higher than the conductivity of gold.
本発明の他の観点によれば、上記の異方性導電接続構造体を備える、タッチパネルが提供される。 According to another aspect of the present invention, there is provided a touch panel including the above-described anisotropic conductive connection structure.
本発明の他の観点によれば、上記のタッチパネルを備える、画像表示装置が提供される。 According to another aspect of the present invention, there is provided an image display device including the above touch panel.
以上説明したように本発明によれば、導電性粒子の下端面の一部が第1の電極端子と導通するので、第1の電極端子と第2の電極端子とを直接異方性導電接続することができる。 As described above, according to the present invention, a part of the lower end surface of the conductive particles is electrically connected to the first electrode terminal, so that the first electrode terminal and the second electrode terminal are directly connected by anisotropic conductive connection. can do.
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the specification and the drawings, components having substantially the same functional configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
<1.電極群及び電極端子の概要>
本実施形態では、図1に示す第1の電極端子30と後述する第2の電極端子52とを異方性導電接続する。ここで、第1の電極端子30及び第2の電極端子52はタッチパネルの構成要素の一部である。すなわち、本実施形態はタッチパネルに適用される。タッチパネルは、例えば各種ディスプレイ(画像表示装置)の表示面に設けられる。そこで、まず、図1に基づいて、第1の電極端子30及びその周辺構造について説明する。本実施形態では、基板15上に電極群20及び第1の電極端子30が配線される。基板15はユーザによって入力操作される入力操作領域Aと、入力操作領域Aの周辺領域Bとに区分される。そして、電極群20は入力操作領域Aに配置され、第1の電極端子30は周辺領域Bに配置される。電極群20は、複数の電極20aが所定の配線パターンで配線されたものである。この配線パターンは、図1に示す平行パターンの他、格子パターン等がありうる。そして、電極群20から複数の第1の電極端子30が引き出される。第1の電極端子30の幅Wは、電極20aの幅より大きくなっている。第1の電極端子30同士は互いに平行な方向に伸びている。第1の電極端子30の幅W及び端子間スペースPはタッチパネルに要求される特性等に応じて適宜設定されれば良い。本実施形態では、第1の電極端子30と後述する電子部品50が有する第2の電極端子52とを異方性導電接続する。もちろん、電極群20の配線パターンは図1の例に限定されない。
<1. Overview of electrode group and electrode terminal>
In the present embodiment, the
基板15は、透明性を有する材料で構成される。ここで、基板15を構成する材料は、透明性を有するものであれば特に制限されない。例えば、基板15は、タッチパネルの基板として使用される材料で構成されても良い。基板15を構成する材料としては、例えば、ポリカーボネート、アクリル、ポリエチレンテレフタレート、トリアセチルセルロース等の透明樹脂が挙げられる。基板15は、透明ガラス等で構成されてもよい。ただし、基板15は、透明樹脂で構成されることが好ましい。この場合、異方性導電接続時に第1の電極端子30が破壊されにくくなる可能性があるからである。
The
また、基板にはOCA(Optically Clear Adhesive)などの光学接着層、またはOCR(Optically Clear Resin)からなる層が設けられることがある。このような層が設けられている場合、押圧が過度に大きくなると外観上の不良が発生しやすくなるため、このような層の厚みは一例として100μm以下であることが好ましい。 Further, the substrate may be provided with an optical adhesive layer such as OCA (Optically Clear Adhesive) or a layer made of OCR (Optically Clear Resin). In the case where such a layer is provided, if the pressure is excessively large, a defect in appearance is likely to occur. Therefore, the thickness of such a layer is preferably 100 μm or less as an example.
電極群20及び第1の電極端子30は、金属ナノワイヤ及びバインダを含む。すなわち、本実施形態では、金属ナノワイヤによって導電ネットワークが形成される。金属ナノワイヤを構成する金属の種類は特に問われず、従来の電極に使用される金属ナノワイヤであれば本実施形態に好適に適用可能である。金属ナノワイヤを構成する金属としては、例えば、Ag、Au、Ni、Cu、Pd、Pt、Rh、Ir、Ru、Os、Fe、Co及びSn等が挙げられる。金属ナノワイヤは、これらのうちいずれか1種以上の金属で構成されてもよい。例えば、金属ナノワイヤは、Agで構成されても良い。また、金属ナノワイヤには、ヘイズ値を下げる(すなわち、被視認性を下げる)ための処理(例えば、染色や黒化処理など)を行ってもよい。
The
金属ナノワイヤの寸法は特に制限されない。例えば、金属ナノワイヤの寸法は、従来の電極に使用される金属ナノワイヤの寸法と同程度であってもよい。例えば、金属ナノワイヤの平均直径は、1〜500nmであってもよい。金属ナノワイヤの平均直径が1nm以下となる場合、金属ナノワイヤの導電率が劣化する可能性がある。金属ナノワイヤの平均直径が500nmよりも大きい場合、電極群20の全光線透過率が劣化し、ヘイズが高くなることがある。ここで、金属ナノワイヤの平均直径は、例えば、複数の金属ナノワイヤの直径の算術平均値である。金属ナノワイヤの形状は、金属ナノワイヤをSEM(走査型電子顕微鏡)等で観察することで測定可能である。
The size of the metal nanowire is not particularly limited. For example, the dimensions of the metal nanowires may be comparable to the dimensions of metal nanowires used in conventional electrodes. For example, the average diameter of the metal nanowires may be 1-500 nm. When the average diameter of the metal nanowire is 1 nm or less, the conductivity of the metal nanowire may be deteriorated. If the average diameter of the metal nanowires is larger than 500 nm, the total light transmittance of the
また、金属ナノワイヤの平均長さは、第1の電極端子30間のピッチ、サイズ、端子間スペースなどに応じて設定されてもよい。例えば、第1の電極端子30間のピッチが20μm以上の場合には、金属ナノワイヤの平均長さは第1の電極端子30間のピッチの1.5倍以下、好ましくは1.2倍以下、より好ましくは1倍以下、さらに好ましくは0.5倍以下である。金属ナノワイヤの平均長さは、好ましくは5〜50μmである。また、第1の電極端子30間のピッチが20μm未満となる場合には、金属ナノワイヤの平均長さは、5μm以上かつ第1の電極端子30間のピッチの0.5倍以下であることが好ましい。上記の条件が満たされる場合に、金属ナノワイヤの被視認性を低く(すなわち、見えにくく)し、かつ、第1の電極端子30間の短絡の発生を抑制することができる。さらに、金属ナノワイヤによって良好な導電ネットワークを形成することができる。
Further, the average length of the metal nanowires may be set according to the pitch, the size between the
バインダの種類も特に制限されず、金属ナノワイヤを用いた電極に適用されるバインダであればよい。バインダは、例えば、光硬化性樹脂の硬化物で構成される。光硬化性樹脂は、例えば、特許文献2、3に開示された樹脂等が挙げられる。一例として、バインダは、(メタ)アクリロイル化合物等であってもよい。また、バインダは、光硬化性樹脂以外の樹脂(例えば、特許文献2に開示されたアミド化合物等)を含んでいても良い。その他、バインダには、金属ナノワイヤを用いた電極に添加可能な添加剤が添加されていても良い。また、金属ナノワイヤの含有量は、電極群20及び第1の電極端子30に求められる特性等に応じて適宜調整されれば良い。
The type of the binder is not particularly limited, and any binder may be used as long as it is applied to an electrode using metal nanowires. The binder is made of, for example, a cured product of a photocurable resin. Examples of the photocurable resin include resins disclosed in Patent Documents 2 and 3. As an example, the binder may be a (meth) acryloyl compound or the like. Further, the binder may include a resin other than the photocurable resin (for example, an amide compound disclosed in Patent Document 2). In addition, an additive that can be added to the electrode using the metal nanowires may be added to the binder. In addition, the content of the metal nanowire may be appropriately adjusted according to the characteristics and the like required for the
また、電極群20及び第1の電極端子30の厚さも特に制限されない。ただし、これらの厚さは、金属ナノワイヤの平均直径や含有量によって調整されてもよい。大凡の目安として、これらの厚さは、金属ナノワイヤの平均直径以上、500nm以下が好ましい。ただし、電極群20及び第1の電極端子30の厚さは、上記範囲内でなるべく薄くすることが好ましい。これにより、導電ネットワークをより密にすることができるためである。
Further, the thicknesses of the
<2.異方性導電接続構造体の構成>
次に、図2及び図3に基づいて、本実施形態に係る異方性導電接続構造体(以下、単に「接続構造体」とも称する)10の構成について説明する。接続構造体10は、図2に示すように、基板15と、第1の電極端子30と、異方性導電接着剤層(以下、単に「接着剤層」とも称する)40と、電子部品50とを備える。電子部品50は、電子部品本体51と、第2の電極端子52とを備える。
<2. Configuration of anisotropic conductive connection structure>
Next, a configuration of the anisotropic conductive connection structure (hereinafter, also simply referred to as “connection structure”) 10 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 2, the
接着剤層40は、異方性導電接着剤が硬化したものであり、硬化樹脂層41と、導電性粒子42とを備える。ここで、本実施形態では、接着剤層40が第1の電極端子30上に直接設けられる。すなわち、本実施形態では、第1の電極端子30と第2の電極端子52とを直接異方性導電接続する。異方性導電接着剤は、硬化性樹脂と、導電性粒子42とを備える。硬化性樹脂は、重合性化合物、及び硬化開始剤を含む。
The
重合性化合物は、硬化開始剤によって硬化する樹脂である。硬化した重合性化合物、すなわち硬化樹脂層41は、接着剤層40内で第1の電極端子30と第2の電極端子52とを接着するとともに、導電性粒子42を接着剤層40内に保持する。重合性化合物としては、例えばエポキシ重合性化合物、及びアクリル重合性化合物等が挙げられる。エポキシ重合性化合物は、分子内に1つまたは2つ以上のエポキシ基を有するモノマー、オリゴマー、またはプレポリマーである。エポキシ重合性化合物としては、各種ビスフェノール型エポキシ樹脂(ビスフェノールA型、F型等)、ノボラック型エポキシ樹脂、ゴムおよびウレタン等の各種変性エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂、トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、トリフェニルメタン型エポキシ樹脂、及びこれらのプレポリマー等が挙げられる。
The polymerizable compound is a resin that is cured by a curing initiator. The cured polymerizable compound, that is, the cured
アクリル重合性化合物は、分子内に1つまたは2つ以上のアクリル基を有するモノマー、オリゴマー、またはプレポリマーである。アクリル重合性化合物としては、例えば、メチルアクリレート、エチルアクリレート、イソプロピルアクリレート、イソブチルアクリレート、エポキシアクリレート、エチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ジメチロールトリシクロデカンジアクリレート、テトラメチレングリコールテトラアクリレート、2−ヒドロキシ−1,3−ジアクリロキシプロパン、2,2−ビス[4−(アクリロキシメトキシ)フェニル]プロパン、2,2−ビス[4−(アクリロキシエトキシ)フェニル]プロパン、ジシクロペンテニルアクリレート、トリシクロデカニルアクリレート、トリス(アクリロキシエチル)イソシアネレート、およびウレタンアクリレート等が挙げられる。本実施形態では、上記で列挙した重合性化合物のうちいずれか1種を用いてもよく、2種以上を任意に組み合わせて用いてもよい。 The acrylic polymerizable compound is a monomer, oligomer, or prepolymer having one or more acrylic groups in a molecule. Examples of the acrylic polymerizable compound include methyl acrylate, ethyl acrylate, isopropyl acrylate, isobutyl acrylate, epoxy acrylate, ethylene glycol diacrylate, diethylene glycol diacrylate, trimethylolpropane triacrylate, dimethylol tricyclodecane diacrylate, and tetramethylene glycol. Tetraacrylate, 2-hydroxy-1,3-diacryloxypropane, 2,2-bis [4- (acryloxymethoxy) phenyl] propane, 2,2-bis [4- (acryloxyethoxy) phenyl] propane, Dicyclopentenyl acrylate, tricyclodecanyl acrylate, tris (acryloxyethyl) isocyanate, urethane acrylate and the like. That. In the present embodiment, any one of the above-listed polymerizable compounds may be used, or two or more thereof may be used in any combination.
硬化開始剤は、例えば、熱硬化開始剤である。熱硬化開始剤は、熱によって上記重合性化合物とともに硬化する材料である。熱硬化開始剤の種類も特に制限されない。熱硬化開始剤としては、例えば、エポキシ重合性化合物を硬化させる熱アニオンまたは熱カチオン硬化開始剤、アクリル重合性化合物を硬化させる熱ラジカル重合型硬化剤等が挙げられる。本実施形態では、重合性化合物によって適切な熱硬化開始剤を選択すればよい。なお、硬化開始剤の他の例としては、光硬化開始剤が挙げられる。光硬化開始剤としては、例えば、エポキシ重合性化合物を硬化させる光アニオンまたは光カチオン硬化開始剤、アクリル重合性化合物を硬化させる光ラジカル重合型硬化剤等が挙げられる。本実施形態では、重合性化合物によって適切な光硬化開始剤を選択すればよい。 The curing initiator is, for example, a thermosetting initiator. The thermosetting initiator is a material that is cured together with the polymerizable compound by heat. The type of the thermosetting initiator is not particularly limited. Examples of the thermal curing initiator include a thermal anion or thermal cationic curing initiator for curing an epoxy polymerizable compound, and a thermal radical polymerization type curing agent for curing an acrylic polymerizable compound. In this embodiment, an appropriate thermosetting initiator may be selected depending on the polymerizable compound. In addition, as another example of the curing initiator, a photo-curing initiator may be mentioned. Examples of the photocuring initiator include a photoanion or photocationic curing initiator for curing an epoxy polymerizable compound, a photoradical polymerization type curing agent for curing an acrylic polymerizable compound, and the like. In this embodiment, an appropriate photocuring initiator may be selected depending on the polymerizable compound.
硬化性樹脂は、エポキシ系の硬化性樹脂であることが好ましい。すなわち、本実施形態で使用される硬化性樹脂は、エポキシ系の重合性化合物を含むことが好ましい。エポキシ系の硬化樹脂層41は、アクリル系の硬化樹脂層41に比べて硬化後の形状保持性に優れているため、対抗する電子部品同士の接続が安定するからである。すなわち、本実施形態では、導電性粒子42が反発しにくい場合、第1の電極端子30と第2の電極端子52との距離が大きくなると、導電性粒子42は第2の電極端子52から離間してしまう可能性がある。この場合、導電性粒子42と第2の電極端子52との接続抵抗が非常に大きくなってしまう。
The curable resin is preferably an epoxy-based curable resin. That is, the curable resin used in the present embodiment preferably contains an epoxy-based polymerizable compound. This is because the epoxy-based cured
また、異方性導電接着剤には、上記の成分の他、膜形成樹脂、各種添加剤等を含めてもよい。膜形成樹脂は、異方性導電接着剤を取り扱い易くさせるためにフィルム形状としたい場合に異方性導電接着剤に添加される。膜形成樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、ポリエステルウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ブチラール樹脂などの種々の樹脂を用いることができる。また、本実施形態では、これらの膜形成樹脂のうちいずれか1種だけを使用することもできるし、2種以上を任意に組み合わせて使用することもできる。なお、膜形成樹脂は、膜形成性および接着信頼性を良好にするという観点からは、フェノキシ樹脂であることが好ましい。なお、異方性導電接着剤をフィルム形状とした場合、フィルム(すなわち、異方性導電フィルム)の厚さは特に制限されない。ただし、フィルムが厚くなりすぎると不要な樹脂の量が多くなりすぎ流動性などに問題が生じる。そのため100μm以下が好ましく、40μm以下がより好ましい。薄くなりすぎると取り扱いが困難になるため、5μm以上が好ましく、12μm以上がより好ましい。 In addition, the anisotropic conductive adhesive may contain a film-forming resin, various additives, and the like in addition to the above components. The film-forming resin is added to the anisotropic conductive adhesive when it is desired to form the film into a film in order to make the anisotropic conductive adhesive easy to handle. As the film-forming resin, for example, various resins such as an epoxy resin, a phenoxy resin, a polyester urethane resin, a polyester resin, a polyurethane resin, an acrylic resin, a polyimide resin, and a butyral resin can be used. In the present embodiment, only one of these film-forming resins can be used, or two or more of them can be used in any combination. The film-forming resin is preferably a phenoxy resin from the viewpoint of improving film-forming properties and adhesion reliability. When the anisotropic conductive adhesive has a film shape, the thickness of the film (that is, the anisotropic conductive film) is not particularly limited. However, if the film is too thick, the amount of unnecessary resin becomes too large, and there is a problem in fluidity and the like. Therefore, it is preferably 100 μm or less, more preferably 40 μm or less. If it is too thin, it becomes difficult to handle, so it is preferably at least 5 μm, more preferably at least 12 μm.
異方性導電接着剤に添加可能な添加剤としては、シランカップリング剤、無機フィラー、着色剤、酸化防止剤、および防錆剤等が挙げられる。シランカップリング剤の種類は特に制限されない。シランカップリング剤としては、例えば、エポキシ系、アミノ系、メルカプト・スルフィド系、ウレイド系のシランカップリング剤等が挙げられる。異方性導電接着剤にこれらのシランカップリング剤が添加された場合、ガラス基板等の無機基板への接着性を向上させることができる。 Examples of additives that can be added to the anisotropic conductive adhesive include a silane coupling agent, an inorganic filler, a coloring agent, an antioxidant, and a rust inhibitor. The type of the silane coupling agent is not particularly limited. Examples of the silane coupling agent include epoxy-based, amino-based, mercapto sulfide-based, and ureide-based silane coupling agents. When these silane coupling agents are added to the anisotropic conductive adhesive, the adhesiveness to an inorganic substrate such as a glass substrate can be improved.
また、無機フィラーは、異方性導電接着剤の流動性及び膜強度、特に後述する最低溶融粘度を調整するための添加剤である。無機フィラーの種類も特に制限されない。無機フィラーとしては、例えば、シリカ、タルク、酸化チタン、炭酸カルシウム、酸化マグネシウム等が挙げられる。 Further, the inorganic filler is an additive for adjusting the fluidity and the film strength of the anisotropic conductive adhesive, particularly the minimum melt viscosity described later. The type of the inorganic filler is not particularly limited. Examples of the inorganic filler include silica, talc, titanium oxide, calcium carbonate, and magnesium oxide.
導電性粒子42は、接着剤層40内で第1の電極端子30と第2の電極端子52とを異方性導電接続する材料である。具体的には、接着剤層40内で第1の電極端子30と第2の電極端子52とで挟持された導電性粒子42は、第1の電極端子30と第2の電極端子52とを導通させる。一方、他の導電性粒子42(例えば、第1の電極端子30同士の隙間に入り込んだ導電性粒子42、第2の電極端子52同士の隙間に入り込んだ導電性粒子42等)は、何れの端子間も導通させない(すなわち、第1の電極端子30間で導電性粒子42が連なる形でのショート、第2の電極端子52間で導電性粒子42が連なる形でのショートなどを生じさせない)。
したがって、導電性粒子42は、接着剤層40内で第1の電極端子30同士及び第2の電極端子52同士の絶縁性を維持しつつ、第1の電極端子30と第2の電極端子52とを導通させることができる。すなわち、導電性粒子42は、接着剤層40内で第1の電極端子30と第2の電極端子52に挟待されることでこれらを導通し、異方性導電接続する。導電性粒子42はショートしない程度に分散していてもよく、異方性導電フィルムに個々に独立するように配置されていてもよい。この配置は、各電極端子のサイズや電極端子の配列方向における距離などによって適宜設定されるが、規則的であってもよい。
The
Therefore, the
ここで、導電性粒子42は、第1の電極端子30を破断しており、第1の電極端子30の一部と導通している。具体的には、導電性粒子42の下端面(基板15に対向する面)は、図2及び図3に示すように、第1の電極端子30を破断する中心領域43と、中心領域43の周囲に形成され、第1の電極端子30と導通する導通領域44と、を含む。したがって、導電性粒子42は、導通領域44にて第1の電極端子30と導通している。一方、中心領域43は、例えば基板15に接触している。
Here, the
図6は、導電性粒子42による導通が行われていない第1の電極端子30の表面状態を模式的に示す平面図である。図6によれば、第1の電極端子30中に金属ナノワイヤ31が分散し、かつこれらが導電ネットワークを形成していることがわかる。図7は、導電性粒子42によって破断された第1の電極端子30の表面状態を示す平面図である。図7中の領域32は、導電性粒子42によって破断された領域を示す。なお、図7の表面状態は、以下の工程で確認可能である。すなわち、第1の電極端子30と第2の電極端子52を異方性導電接続した後にリペア処理を行う。ここで、リペア処理は、基板15から電子部品50を剥がすことを意味する。ついで、第1の電極端子30の表面をSEM観察する。
FIG. 6 is a plan view schematically illustrating a surface state of the
導電性粒子42は、コア粒子42aとコア粒子42aを被覆する被覆層42bとを備える。コア粒子42aは、圧縮変形に優れるプラスチック材料からなる粒子であることが好ましい。コア粒子42aを構成する材料としては、例えば、 (メタ)アクリレート系樹脂、ポリスチレン系樹脂、スチレン−(メタ)アクリル共重合樹脂、ウレタン系樹脂、エポキシ系樹脂、フェノール樹脂、アクリロニトリル・スチレン(AS)樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ジビニルベンゼン系樹脂、スチレン系樹脂、ポリエステル樹脂等が挙げられる。例えば(メタ)アクリレート系樹脂でコア粒子42aを形成する場合には、この(メタ)アクリル系樹脂は、(メタ)アクリル酸エステルと、さらに必要によりこれと共重合可能な反応性二重結合を有する化合物および二官能あるいは多官能性モノマーとの共重合体であることが好ましい。
The
被覆層42bは、導電性を有する材料で構成される。被覆層42bを構成する材料としては、例えば、銀、金、ニッケル、銅、及びパラジウム等が挙げられる。被覆層42bは、これらのうち、いずれか1種以上で構成されても良い。被覆層42bには、突起が形成されていてもよい。突起は例えば被覆層42bと同種の材料で構成される。突起の長さは特に制限されないが、10〜500nmであるか、または、導電性粒子42の粒径の10%以下であってもよい。導電性粒子42の粒径、突起の有無、長さは、例えば導電性粒子42をSEM等で観察することで確認できる。
The
また、導電性粒子42の粒径は特に制限されないが、第1の電極端子30の幅の1/80以上であることが好ましく、1/20以上であることがより好ましく、1/10〜1/5であることがさらにより好ましい。
Further, the particle size of the
電子部品50は、上述したように、電子部品本体51と第2の電極端子52とを備える。電子部品本体51の種類は特に問われない。例えば、電子部品本体51は、フレキシブル基板であってもよい。フレキシブル基板は、可撓性および柔軟性が高い材料で形成された基板である。フレキシブル基板を構成する材料は特に制限されず、公知のフレキシブル基板に適用される材料は本実施形態にも適用可能である。フレキシブル基板を構成する材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルサルフォン、ポリエチレン、ポリカーボネート、ポリイミド、およびアクリル樹脂などの樹脂の他、薄膜化された金属またはガラス等が挙げられる。
The
第2の電極端子52は、電子部品本体51上に複数設けられる。第2の電極端子52同士は互いに平行になっている。第2の電極端子52の幅及び端子間スペースは第1の電極端子30と同程度であれば良い。第2の電極端子52の各々は、第1の電極端子30と異方性導電接続される。第2の電極端子52を構成する材料は特に制限されない。第2の電極端子52を構成する材料としては、例えば、アルミニウム、銀、ニッケル、銅、および金などの金属、酸化インジウムスズ(ITO)、酸化インジウム亜鉛(IZO)、酸化インジウム、導電性酸化スズ、アンチモンスズ酸化物(ATO)、および導電性酸化亜鉛などの導電性金属酸化物、ポリアニリン、ポリピロール、およびポリチオフェンなどの導電性高分子などが挙げられる。第2の電極端子52を構成する金属は、各種金属(たとえば、金、すず等)によってめっきされていてもよい。第2の電極端子52は、第1の電極端子30と同様の電極材料で構成されていても良い。
A plurality of
<3.接着剤層の好ましい条件>
接着剤層の特に好ましい条件は以下の通りである。
(条件1)硬化性樹脂がアクリル系の硬化性樹脂となる場合、接着剤層40の最低溶融粘度は、8000〜12000Pa・sであることが好ましい。この場合、アクリル系硬化性樹脂の粘度が低くなるため、アクリル系硬化性樹脂が流動しやすくなる。したがって、第1の電極端子30と第2の電極端子52との熱圧着時に導電性粒子42に荷重が伝わりやすくなる。すなわち、導電性粒子42が潰れやすくなる。この結果、導電性粒子42の表面積が増大し、金属ナノワイヤとの接触面積が増大する。したがって、接続抵抗が小さくなる。なお、硬化性樹脂がエポキシ系の硬化性樹脂となる場合、必ずしもこの要件は満たされなくても良い。エポキシ系の硬化性樹脂は、アクリル系の硬化樹脂に比べて硬化後の形状保持性に優れているため、対抗する電子部品同士の接続が安定するからである。
<3. Preferred Conditions for Adhesive Layer>
Particularly preferred conditions for the adhesive layer are as follows.
(Condition 1) When the curable resin is an acrylic curable resin, the
(条件2)硬化性樹脂のガラス転移点は、なるべく高いことが好ましく、例えば150℃以上であることが好ましい。この場合、硬化樹脂層41が強固に導電性粒子42を保持することができるので、導電性粒子42の反発を長期間抑制することができるからである。この結果、例えば、後述する信頼性評価試験後の接続抵抗が減少する。
(Condition 2) The glass transition point of the curable resin is preferably as high as possible, for example, preferably 150 ° C. or higher. In this case, since the cured
(条件3)
第1の電極端子30の端子間スペースが50μm未満となる場合、導電性粒子42の異方性導電接続前の粒径(すなわち、球体時の直径)は5μm未満であることが好ましい。また、第1の電極端子30の端子間スペースが50μm以上100μm未満となる場合、導電性粒子42の異方性導電接続前の粒径は5μm以上10μm未満となることが好ましい。また、第1の電極端子30の端子間スペースが100μm以上となる場合、導電性粒子42の異方性導電接続前の粒径は10μm以上第1の電極端子の幅未満となることが好ましい。この場合、第1の電極端子30同士、あるいは第2の電極端子52同士の短絡を抑制することができるので、第1の電極端子30と第2の電極端子52とをより安定して異方性導電接続することができる。なお、導電性粒子42の粒径は、例えばSEM等で確認できる。
(Condition 3)
When the inter-terminal space of the
(条件4)
被覆層42bを構成する材料は、なるべく導電率が高いことが好ましい。上記で列挙した材料内では、金が好ましく、銀がさらに好ましい。つまり、被覆層42bの導電率は金の導電率以上であることが好ましい。被覆層42bの導電率が高いほど、第1の電極端子30との導通性が良好となるからである。
(Condition 4)
It is preferable that the material constituting the
(条件5)
被覆層42bは、突起が形成されていることが好ましい。この場合、突起によって被覆層42bと第1の電極端子30との接触面積が大きくなるからである。
(Condition 5)
The
(条件6)
導電性粒子42の圧縮回復率は10%以下であることが好ましい。この場合、導電性粒子42が圧縮変形しやすくなるので、第1の電極端子30との接触面積(すなわち、周辺領域44の面積)が大きくなり、かつ、第1の電極端子30が破断されにくくなる。さらに、導電性粒子42の反発も起こりにくくなる。ここで、圧縮回復率は、例えば以下の方法により測定される。まず、25℃の温度下で、導電性粒子42の中心方向に、導電性粒子42が30%圧縮変形するまで、すなわち、直径が30%短くなるまで、負荷(反転荷重値)を与える。その後、原点用荷重値(0.40mN)まで除荷を行う。この間の荷重−圧縮変位を測定し、下記式から圧縮回復率を求めることができる。なお、負荷速度は0.33mN/秒とする。
圧縮回復率(%)=[(L1−L2)/L1]×100
L1:負荷を与えるときの原点用荷重値から反転荷重値に至るまでのまでの圧縮変位
L2:負荷を解放するときの反転荷重値から原点用荷重値に至るまでの除荷変位
なお、導電性粒子42の変位は、SEM等で測定可能である。
(Condition 6)
The compression recovery rate of the
Compression recovery rate (%) = [(L1−L2) / L1] × 100
L1: Compressive displacement from load value for origin to reverse load value when load is applied L2: Unload displacement from reverse load value to load value for origin when release load is released The displacement of the
上述した条件1〜6の少なくとも1つ以上が満たされる場合、第1の電極端子30と第2の電極端子52とを安定して異方性導電接続することができる。具体的には、導電性粒子42と第1の電極端子30との接続抵抗が減少する。さらに、第1の電極端子30に導電性粒子42を直接接触させているので、低コストで接続構造体10を作製することができる。
When at least one of the above conditions 1 to 6 is satisfied, the
<4.粒子反発の効果について>
上述したように、導電性粒子42と第1の電極端子30との接続抵抗を増大させる要因の一つとして、導電性粒子42の反発が挙げられる。そこで、図4及び図5に基づいて、導電性粒子42の反発について説明する。
<4. About the effect of particle repulsion>
As described above, one of the factors that increases the connection resistance between the
図4は、上述した条件1〜7のいずれも満たさない異方性導電接着剤によって第1の電極端子30と第2の電極端子52とを異方性導電接続した直後の様子を示す。図4では、接着剤層140によって第1の電極端子30と第2の電極端子52とが異方性導電接続されている。接着剤層140は、硬化樹脂層141と導電性粒子142とを備える。図4に示すように、異方性導電接続直後では、導電性粒子142と第1の電極端子30との導通性は維持される。しかし、その後、図5に示すように、導電性粒子142が反発する。すなわち、導電性粒子142が元の形状に戻ろうとする。導電性粒子42の反発は、例えば硬化樹脂層41の劣化等に伴って生じる。この結果、導電性粒子142と第1の電極端子30とが離間する。両者が離間すると、これらの接続抵抗が大きく上昇してしまう。
FIG. 4 shows a state immediately after the
なお、従来の異方性導電接着剤では、導電性粒子142が反発することは、むしろ好ましい場合があった。すなわち、第1の電極端子30がITO等の丈夫な材料で構成される場合、導電性粒子142が反発しても、少なくとも両者は接触した状態を維持できる。その一方で、硬化樹脂層141が劣化すると、第1の電極端子30と第2の電極端子52との距離が大きくなる。しかし、導電性粒子142が反発すれば、導電性粒子142は、第1の電極端子30と第2の電極端子52とを導通することができる。
In the conventional anisotropic conductive adhesive, the repulsion of the
しかし、本実施形態では、導電性粒子42が反発することはむしろ好ましく無いと言える。したがって、本実施形態は、従来の異方性導電接着剤には無かった全く新しい知見によってなされたものであると言える。ちなみに、本実施形態では、導電性粒子42が反発しにくいため、もし第1の電極端子30と第2の電極端子52との距離が大きくなると、導電性粒子42は第2の電極端子52から離間してしまう可能性がある。このため、上述したように、硬化性樹脂は、劣化しにくいエポキシ系の硬化性樹脂であることが好ましい。
However, in the present embodiment, it can be said that repulsion of the
<5.接続構造体の製造方法>
接続構造体10の製造方法は特に制限されない。すなわち、異方性導電接着剤を用いた通常の圧着方法により接続構造体10を作製することができる。すなわち、第1の電極端子30が形成された基板15、異方性導電接着剤、電子部品50を順次積層する。ここで、第1の電極端子30と第2の電極端子52との位置が揃うように電子部品50の位置合わせを行う。ついで、電子部品50上に緩衝材等を介してヒートツールを押し当てる。ついで、ヒートツールを用いて第1の電極端子30と第2の電極端子52とを熱圧着する。以上の工程により、接続構造体10が作製される。
<5. Manufacturing method of connection structure>
The method for manufacturing the
<1.実施例1>
(1−1.第1の電極端子の準備)
特許文献3の実施例1に開示された方法に従って、ポリエチレンテレフタレート製の基板15上に複数の第1の電極端子30を形成した。ここで、第1の電極端子30の端子間スペースP及び幅Wはいずれも400μmとした。すなわち、L/S=1/1とした。また、第1の電極端子30の厚さは300nmとした。また、第1の電極端子30を構成する金属ナノワイヤを銀ナノワイヤとし、銀ナノワイヤの平均長さを500nm以下に調整した。
<1. Example 1>
(1-1. Preparation of First Electrode Terminal)
According to the method disclosed in Example 1 of Patent Document 3, a plurality of
(1−2.フレキシブル基板の準備)
厚さ25μmのポリイミド基板(新日鐵化学社製SC18−25−00CE)に厚さ18μmのNi/Auめっきを施すことで、フレキシブル基板(電子部品本体51)を作製した。ついで、フレキシブル基板にCuからなる第2の電極端子52を複数配置した。ここで、第2の電極端子52の端子間スペースは400μmとし、厚さは18μmとした。また、L/Sは1/1とした。
(1-2. Preparation of flexible substrate)
A flexible substrate (electronic component body 51) was produced by applying a Ni / Au plating having a thickness of 18 μm to a polyimide substrate having a thickness of 25 μm (SC18-25-00CE manufactured by Nippon Steel Chemical Co., Ltd.). Next, a plurality of
(1−3.異方性導電フィルムの準備)
フェノキシ樹脂(品名:YP50、新日鐵化学社製)30質量部、ポリブタジエン粉(品名:XER−91、JSR製)20質量部、フィラー(品名:R202、日本アエロジル社製)10質量部、エポキシ化合物(品名:ノバキュア(登録商標)HXA3932HP、旭化成イーマテリアルズ社製)40質量部、導電性粒子(日本化学株式会社製)を混合することで、接着剤組成物を作製した。ここで、導電性粒子の配合量は、異方性導電フィルム中の個数密度が3000〜7000個/mm2となるように調整した。つまり、異方性導電フィルムの面内の領域毎に個数密度にバラ付きはあるものの、各領域での個数密度が3000〜7000個/mm2の範囲内となるように個数密度を調整した。以下の他の実施例、比較例においても同様である。そして、別途用意した厚さ38μmの剥離処理PETフィルムに接着剤組成物をバーコータにより塗工、乾燥することで、厚さ18μmの異方性導電フィルムを得た。したがって、実施例1の硬化性樹脂はエポキシ系の硬化性樹脂となる。
(1-3. Preparation of anisotropic conductive film)
30 parts by mass of phenoxy resin (product name: YP50, manufactured by Nippon Steel Chemical Co., Ltd.), 20 parts by mass of polybutadiene powder (product name: XER-91, manufactured by JSR), 10 parts by mass of filler (product name: R202, manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.), epoxy An adhesive composition was prepared by mixing 40 parts by mass of a compound (product name: Novacure (registered trademark) HXA3932HP, manufactured by Asahi Kasei E-materials Co., Ltd.) and conductive particles (manufactured by Nippon Chemical Co., Ltd.). Here, the compounding amount of the conductive particles was adjusted such that the number density in the anisotropic conductive film was 3000 to 7000 particles / mm 2 . That is, although the number density varied in each in-plane region of the anisotropic conductive film, the number density was adjusted so that the number density in each region was in the range of 3000 to 7000 / mm 2 . The same applies to other examples and comparative examples below. Then, an adhesive composition was applied to a 38-μm-thick release-treated PET film by a bar coater and dried to obtain an 18-μm-thick anisotropic conductive film. Therefore, the curable resin of Example 1 is an epoxy curable resin.
ここで、異方性導電フィルム、すなわち硬化性樹脂のガラス転移点は130℃であり、最低溶融粘度は13000Pa・sであった。ガラス転移点は引張試験測定装置(A&D製RHEOVIBRON)によって測定し、最低溶融粘度は、以下の工程で測定した。まず異方性導電フィルムを重ね合わせて厚み300μmの積層シートを作成した。ついで、溶融粘度計(Thermo Fisher Scientific社製)に積層シートをセットした。そして、昇温速度10℃/min、周波数1Hz、加圧力1N、測定温度範囲30〜180℃の条件で溶融粘度計を駆動することで、異方性導電フィルムの最低溶融粘度、すなわち、硬化性樹脂の最低溶融粘度を測定した。 Here, the glass transition point of the anisotropic conductive film, that is, the curable resin was 130 ° C., and the minimum melt viscosity was 13000 Pa · s. The glass transition point was measured by a tensile test measuring device (RHEOVIBRON manufactured by A & D), and the minimum melt viscosity was measured by the following steps. First, a laminated sheet having a thickness of 300 μm was prepared by laminating anisotropic conductive films. Next, the laminated sheet was set on a melt viscometer (manufactured by Thermo Fisher Scientific). Then, by driving the melt viscometer under the conditions of a heating rate of 10 ° C./min, a frequency of 1 Hz, a pressure of 1 N, and a measurement temperature range of 30 to 180 ° C., the lowest melt viscosity of the anisotropic conductive film, that is, the curability The minimum melt viscosity of the resin was measured.
また、導電性粒子42の異方性導電接続前の粒径は5μmであり、被覆層42bは金であった。また、被覆層42bに突起はなく、圧縮回復率は10%であった。圧縮回復率は、島津製作所製微小圧縮試験機により測定した。
The particle diameter of the
(1−4.接続構造体の作製)
第1の電極端子30が形成された基板15、異方性導電フィルム、電子部品50を順次積層した。ここで、第1の電極端子30と第2の電極端子52との位置が揃うように電子部品50の位置合わせを行った。ついで、電子部品50上に緩衝材等を介してヒートツールを押し当てた。ついで、ヒートツールを用いて第1の電極端子30と第2の電極端子52とを熱圧着した。以上の工程により、接続構造体10を作製した。ここで、熱圧着の条件は、160℃−4MPa−5secとした。すなわち、ヒートツールの温度が圧着開始から5秒間で160℃になるようにヒートツールを昇温しつつ、4MPaの圧力で第1の電極端子30と第2の電極端子52とを5秒間熱圧着した。したがって、実施例1は、上述した条件4、6が満たされる。
(1-4. Production of Connection Structure)
The
(1−5.初期接続抵抗評価)
接続構造体10の接続抵抗をデジタルマルチメーター(商品名:デジタルマルチメーター7561、横河電機社製)を用いて測定した。接続抵抗が100Ω未満となる場合、評価を「A」とした。接続抵抗が100Ω以上300Ω未満となる場合、評価を「B」とした。接続抵抗が300Ω以上となる場合、評価を「C」とした。
(1-5. Evaluation of initial connection resistance)
The connection resistance of the
(1−6.信頼性試験後の接続抵抗評価)
接続構造体10を温度60℃、相対湿度95%の環境下に100時間放置することで、信頼性試験を行った。その後、1−5.と同様の方法により接続構造体10の接続抵抗を測定した。接続抵抗が300Ω未満となる場合、評価を「A」とした。接続抵抗が300Ω以上1000Ω未満となる場合、評価を「B」とした。接続抵抗が1000Ω以上となる場合、評価を「C」とした。
(1-6. Evaluation of connection resistance after reliability test)
A reliability test was performed by leaving the
(1−7.ピール強度の評価)
上記の信頼性評価試験の前後で接続構造体10のピール強度を測定した。信頼性評価試験前のピール強度は初期のピール強度となる。ピール強度は、引張試験機(商品名:テンシロン、エーアンドディー社製)を用いて測定した。具体的には、接続構造体10を1cm幅にカットした。ついで、カットした接続構造体10を水平に置いた。ついで、接続構造体10に対して90度の角度で引張試験を行った。このときのピール強度、すなわち接着強度を測定した。接着強度が10N/cm以上となる場合、評価を「A」とし、10N/cm未満となる場合、評価を「B」とした。
(1-7. Evaluation of peel strength)
The peel strength of the
<2.実施例2>
導電性粒子42を圧縮回復率30%の導電性粒子(日本化学株式会社製)に変更した他は、実施例1と同様の処理を行った。導電性粒子42の異方性導電接続前の粒径は5μmであり、被覆層42bは金であった。また、被覆層42bに突起はなかった。実施例2では、上述した条件4が満たされる。
<2. Example 2>
The same processing as in Example 1 was performed, except that the
<3.実施例3>
導電性粒子42を圧縮回復率30%の導電性粒子(日本化学株式会社製)に変更した他は、実施例1と同様の処理を行った。導電性粒子42の異方性導電接続前の粒径は5μmであり、被覆層42bはニッケルであった。また、被覆層42bに突起があった。なお、複数の導電性粒子42について、突起の長さを測定したところ、突起の長さは、0.05〜0.3μmの範囲内であった。なお、導電性粒子42の突起の長さは、以下の工程により測定した。すなわち、接続に寄与していない導電性粒子42を任意に50個選定した。そして、各導電性粒子42を基板15側からSEM(走査型電子顕微鏡)観察することで、各導電性粒子42が有する突起の長さを測定した。また、導電性粒子42の粒径は5μmであった。なお、導電性粒子42の粒径は、突起の大きさを除外した大きさとした。以下の実施例でも同様である。突起は被覆層42bと同様の金属粒子によって形成されたものである。導電性粒子の全表面積に対して、80%以上の領域に突起が形成されていた。従って、突起は導電粒子のほぼ全面を覆っていた。実施例3では、上述した条件5が満たされる。
<3. Example 3>
The same processing as in Example 1 was performed, except that the
<4.実施例4>
導電性粒子42を圧縮回復率30%の導電性粒子(日本化学株式会社製)に変更し、異方性導電フィルム中の個数密度が100〜1000個/mm2となるように調整し、異方性導電フィルムの厚みを23μmに変更した他は、実施例1と同様の処理を行った。導電性粒子42の異方性導電接続前の粒径は20μmであり、被覆層42bはニッケルであった。また、被覆層42bに突起があった。突起の長さを実施例3と同様の工程により測定したところ、0.05〜0.3μmの範囲内であった。また、突起は導電性粒子の全表面積に対して、80%以上の領域に突起が形成されていた。実施例4では、上述した条件3、5が満たされる。
<4. Example 4>
The
<5.実施例5>
導電性粒子42を圧縮回復率30%の導電性粒子(日本化学株式会社製)に変更し、異方性導電フィルム中の個数密度が100〜1000個/mm2となるように調整し、異方性導電フィルムの厚みを23μmに変更した他は、実施例1と同様の処理を行った。導電性粒子42の異方性導電接続前の粒径は20μmであり、被覆層42bは銀であった。また、被覆層42bに突起があった。突起の長さを実施例3と同様の工程により測定したところ、0.05〜0.3μmの範囲内であった。また、突起は導電性粒子の全表面積に対して、80%以上の領域に突起が形成されていた。実施例5では、上述した条件3、4、5が満たされる。
<5. Example 5>
The
<6.実施例6>
導電性粒子42を圧縮回復率30%の導電性粒子(日本化学株式会社製)に変更し、異方性導電フィルム中の個数密度が100〜1000個/mm2となるように調整し、異方性導電フィルムの厚みを23μmに変更した他は、実施例1と同様の処理を行った。導電性粒子42の異方性導電接続前の粒径は20μmであり、被覆層42bは金であった。また、被覆層42bに突起があった。突起の長さを実施例3と同様の工程により測定したところ、0.05〜0.3μmの範囲内であった。また、突起は導電性粒子の全表面積に対して、80%以上の領域に突起が形成されていた。したがって、実施例6は、上述した条件3、4、5が満たされる。
<6. Example 6>
The
<7.実施例7>
導電性粒子42を圧縮回復率10%の導電性粒子(日本化学株式会社製)に変更し、異方性導電フィルム中の個数密度が100〜1000個/mm2となるように調整し、異方性導電フィルムの厚みを23μmに変更した他は、実施例1と同様の処理を行った。導電性粒子42の異方性導電接続前の粒径は20μmであり、被覆層42bは金であった。また、被覆層42bに突起があった。突起の長さを実施例3と同様の工程により測定したところ、0.05〜0.3μmの範囲内であった。また、突起は導電性粒子の全表面積に対して、80%以上の領域に突起が形成されていた。したがって、実施例7は、上述した条件3、4、5、6が満たされる。
<7. Example 7>
The
<8.実施例8>
フェノキシ樹脂(品名:FX−280S、新日鐵化学社製)20質量部、フェノキシ樹脂(品名:YP50、新日鐵化学社製)10質量部、ポリブタジエン粉(品名:XER−91、JSR製)20質量部、フィラー(品名:R202、日本アエロジル社製)10質量部、エポキシ化合物(品名:ノバキュア(登録商標)HXA3932HP、旭化成イーマテリアルズ社製)40質量部、実施例7の導電性粒子42を混合することで、接着剤組成物を作製した。なお、導電性粒子42の個数密度は100〜1000個/mm2となるように調整した。そして、別途用意した厚さ38μmの剥離処理PETフィルムに接着剤組成物をバーコータにより塗工、乾燥することで、厚さ23μmの異方性導電フィルムを得た。したがって、実施例8の硬化性樹脂はエポキシ系の硬化性樹脂となる。他の処理は実施例1と同様に行った。
<8. Example 8>
20 parts by mass of phenoxy resin (product name: FX-280S, manufactured by Nippon Steel Chemical Co., Ltd.), 10 parts by mass of phenoxy resin (product name: YP50, manufactured by Nippon Steel Chemical Co., Ltd.), polybutadiene powder (product name: XER-91, manufactured by JSR) 20 parts by mass, 10 parts by mass of filler (product name: R202, manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.), 40 parts by mass of epoxy compound (product name: Novacure (registered trademark) HXA3932HP, manufactured by Asahi Kasei E-materials Co., Ltd.), and
ここで、異方性導電フィルム、すなわち硬化性樹脂のガラス転移点は150℃であり、最低溶融粘度は15000Pa・sであった。したがって、実施例8は、上述した条件2、3、4、5、6が満たされる。 Here, the glass transition point of the anisotropic conductive film, that is, the curable resin was 150 ° C., and the minimum melt viscosity was 15000 Pa · s. Therefore, in the eighth embodiment, the above-described conditions 2, 3, 4, 5, and 6 are satisfied.
<9.実施例9>
フェノキシ樹脂(品名:YP50、新日鐵化学社製)60質量部、ポリブタジエン粉(品名:XER−91、JSR製)30質量部、アクリル化合物(品名:DCP、新中村化学社製)10質量部、重合開始剤(品名:ナイパーBW、日油社製)2質量部、実施例7の導電性粒子を混合することで、接着剤組成物を作製した。なお、導電性粒子42の個数密度は100〜1000個/mm2となるように調整した。そして、別途用意した厚さ38μmの剥離処理PETフィルムに接着剤組成物をバーコータにより塗工、乾燥することで、厚さ23μmの異方性導電フィルムを得た。したがって、実施例9の硬化性樹脂はアクリル系の硬化性樹脂となる。他の処理は実施例1と同様に行った。
<9. Example 9>
60 parts by mass of phenoxy resin (product name: YP50, manufactured by Nippon Steel Chemical Co., Ltd.), 30 parts by mass of polybutadiene powder (product name: XER-91, manufactured by JSR), 10 parts by mass of acrylic compound (product name: DCP, manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.) An adhesive composition was prepared by mixing 2 parts by weight of a polymerization initiator (product name: Niiper BW, manufactured by NOF CORPORATION) and the conductive particles of Example 7. In addition, the number density of the
ここで、異方性導電フィルム、すなわち硬化性樹脂のガラス転移点は100℃であり、最低溶融粘度は10000Pa・sであった。したがって、実施例9は、上述した条件1、3、4、5、6が満たされる。 Here, the glass transition point of the anisotropic conductive film, ie, the curable resin, was 100 ° C., and the minimum melt viscosity was 10,000 Pa · s. Therefore, in the ninth embodiment, the above-described conditions 1, 3, 4, 5, and 6 are satisfied.
<10.実施例10>
導電性粒子42を圧縮回復率10%の導電性粒子(日本化学株式会社製)に変更した他は、実施例9と同様の処理を行った。導電性粒子42の異方性導電接続前の粒径は20μmであり、被覆層42bは金であった。また、被覆層42bに突起はなかった。したがって、実施例10は、上述した条件1、3、4、6が満たされる。
<10. Example 10>
The same processing as in Example 9 was performed except that the
<11.比較例1>
導電性粒子42を圧縮回復率30%の導電性粒子(日本化学株式会社製)に変更した他は、実施例1と同様の処理を行った。導電性粒子の異方性導電接続前の粒径は5μmであり、被覆層はニッケルであった。また、被覆層に突起はなかった。したがって、比較例1は、上述した条件をいずれも満たさない。
<11. Comparative Example 1>
The same processing as in Example 1 was performed, except that the
<12.比較例2>
熱圧着の条件を160℃、4MPa、5secとした他は、比較例1と同様の処理を行った。したがって、比較例2も上述した条件をいずれも満たさないが、熱圧着の条件が比較例1と異なる。
<12. Comparative Example 2>
The same processing as in Comparative Example 1 was performed except that the conditions of the thermocompression bonding were set to 160 ° C., 4 MPa, and 5 seconds. Therefore, Comparative Example 2 does not satisfy any of the above-described conditions, but the conditions of thermocompression bonding are different from Comparative Example 1.
<13.比較例3>
フェノキシ樹脂(品名:FX−280S、新日鐵化学社製)10質量部、フェノキシ樹脂(品名:YP50、新日鐵化学社製)30質量部、ポリブタジエン粉(品名:XER−91、JSR製)30質量部、フィラー(品名:R202、日本アエロジル社製)20質量部、アクリル化合物(品名:DCP、新中村化学社製)10質量部、重合開始剤(品名:ナイパーBW、日油社製)2質量部、比較例1の導電性粒子42を混合することで、接着剤組成物を作製した。なお、導電性粒子42の個数密度は実施例1と同様とした。そして、別途用意した厚さ38μmの剥離処理PETフィルムに接着剤組成物をバーコータにより塗工、乾燥することで、厚さ18μmの異方性導電フィルムを得た。したがって、比較例3の硬化性樹脂はアクリル系の硬化性樹脂となる。他の処理は比較例1と同様に行った。
<13. Comparative Example 3>
10 parts by mass of phenoxy resin (product name: FX-280S, manufactured by Nippon Steel Chemical Co., Ltd.), 30 parts by mass of phenoxy resin (product name: YP50, manufactured by Nippon Steel Chemical Co., Ltd.), polybutadiene powder (product name: XER-91, manufactured by JSR) 30 parts by mass, 20 parts by mass of filler (product name: R202, manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.), 10 parts by mass of acrylic compound (product name: DCP, manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.), polymerization initiator (product name: Niiper BW, manufactured by NOF CORPORATION) By mixing 2 parts by mass of the
ここで、異方性導電フィルム、すなわち硬化性樹脂のガラス転移点は110℃であり、最低溶融粘度は13000Pa・sであった。したがって、比較例3は、上述した条件をいずれも満たさない。 Here, the glass transition point of the anisotropic conductive film, that is, the curable resin was 110 ° C., and the minimum melt viscosity was 13000 Pa · s. Therefore, Comparative Example 3 does not satisfy any of the above-described conditions.
<14.比較例4>
導電性粒子42を圧縮回復率100%の導電性粒子(日本化学株式会社製)に変更した他は、実施例1と同様の処理を行った。導電性粒子の異方性導電接続前の粒径は5μmであった。また、導電性粒子は、いわゆる金属球であり、材質はニッケルであった。また、導電性粒子に突起はなかった。したがって、比較例4は、上述した条件をいずれも満たさない。
<14. Comparative Example 4>
The same processing as in Example 1 was performed except that the
表1に、上述した実施例1〜10、比較例1〜4の構成及び評価結果をまとめて示す。表1中の下線は、条件1〜6のいずれかを満たすパラメータを示す。また、「60/95」は、「信頼性評価試験後」を示す。 Table 1 collectively shows the configurations and evaluation results of Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 4 described above. An underline in Table 1 indicates a parameter that satisfies any of the conditions 1 to 6. “60/95” indicates “after the reliability evaluation test”.
<15.評価>
条件1〜6のいずれか1つ以上を満たす実施例1〜10では、初期特性及び信頼性評価試験後の特性がいずれも良好であった。したがって、実施例1〜10に係る接続構造体10では、第1の電極端子30と第2の電極端子52とを安定して異方性導電接続できていることになる。すなわち、実施例1〜10では、導電性粒子42が反発しにくくなっており、導電性粒子42と第1の電極端子30とが安定して導通している。
<15. Evaluation>
In Examples 1 to 10 satisfying any one or more of the conditions 1 to 6, the initial characteristics and the characteristics after the reliability evaluation test were all good. Therefore, in the
具体的には、実施例1、7〜10では、導電性粒子42の圧縮回復率が低いので、反発しにくくなっている。実施例2、5〜10では、被覆層42bが銀または金で構成されるので、導電性粒子42と第1の電極端子30との導通性が高くなっている。実施例3〜9では、被覆層42bに突起が形成されているので、導電性粒子42と第1の電極端子30との接触面積が増大する。実施例4〜10では、導電性粒子42の粒径が大きいので、異方性導電接続が安定化する。実施例8では、硬化性樹脂のガラス転移点が大きいので、導電性粒子42をより強固に保持することができる。実施例9、10では、アクリル系硬化性樹脂の最低溶融粘度が8000〜12000Pa・sとなっているので、アクリル系硬化性樹脂が流動しやすくなる。したがって、第1の電極端子30と第2の電極端子52との熱圧着時に導電性粒子42に荷重が伝わりやすくなる。比較例1は、上述した条件をいずれも満たさないので、接続抵抗が低い。比較例1では、導電性粒子の反発が起こり、導電性粒子と第1の電極端子30との導通性が極めて低くなったと考えられる。比較例2は、比較例1よりも熱圧着を高圧で行ったため、初期の接続抵抗はある程度良好であるものの、信頼性評価試験後の接続抵抗が大きく上昇した。比較例3も比較例1と同様の結果となった。比較例4は、導電性粒子として金属球を使用した例である。比較例4では、比較例2と同様に初期の接続抵抗はある程度良好であるものの、信頼性評価試験後の接続抵抗が大きく上昇した。したがって、比較例1〜4では、第1の電極端子30と第2の電極端子52とは実質的に異方性導電接続されていないことになる。
Specifically, in Examples 1, 7 to 10, since the compression recovery rate of the
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 As described above, the preferred embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It is obvious that those skilled in the art to which the present invention pertains can conceive various changes or modifications within the scope of the technical idea described in the claims. It is understood that these also belong to the technical scope of the present invention.
例えば、上記実施形態では、タッチパネルに接続構造体10を適用したが、本発明はかかる例に限定されない。すなわち、接続構造体10は、金属ナノワイヤを使用する電極端子と他の電極端子とを異方性導電接続する分野であれば特に制限なく適用できる。例えば医療やバイオ分野での機能性デバイスに使用されてもよく、バッテリーやエネルギー関連、車載(自動車)関連のデバイスに使用してもよい。
For example, in the above embodiment, the
10 異方性導電接続構造体
15 基板
20 電極群
30 第1の電極端子
40 異方性導電接着剤層
41 硬化樹脂層
42 導電性粒子
42a 樹脂コア
42b 被覆層
50 電子部品
51 電子部品本体
52 第2の電極端子
Claims (9)
前記基板上に形成され、金属ナノワイヤを含む第1の電極端子と、
第2の電極端子を含む電子部品と、
前記第1の電極端子と前記第2の電極端子とを導通する導電性粒子を含む異方性導電接着剤層と、を備え、
前記導電性粒子は、樹脂を含むコア粒子と、前記コア粒子の表面を被覆し、かつ導電性を有する被覆層とを備え、
前記導電性粒子の下端面の一部が前記第1の電極端子と導通し、
前記導電性粒子の下端面は、前記第1の電極端子を破断し前記基板と接する中心領域と、前記中心領域の周囲に形成され、前記第1の電極端子と導通する導通領域と、を含む、異方性導電接続構造体。 Board and
A first electrode terminal formed on the substrate and including a metal nanowire;
An electronic component including a second electrode terminal;
An anisotropic conductive adhesive layer containing conductive particles for electrically connecting the first electrode terminal and the second electrode terminal,
The conductive particles, core particles containing a resin, and covering the surface of the core particles, and comprising a coating layer having conductivity,
A part of the lower end surface of the conductive particles is electrically connected to the first electrode terminal ,
The lower end surface of the conductive particles includes a central region that breaks the first electrode terminal and comes into contact with the substrate, and a conduction region that is formed around the central region and conducts with the first electrode terminal. , Anisotropic conductive connection structure.
前記第1の電極端子の端子間スペースが50μm以上100μm未満となる場合、前記導電性粒子の異方性導電接続前の粒径は5μm以上10μm未満となり、
前記第1の電極端子の端子間スペースが100μm以上となる場合、前記導電性粒子の異方性導電接続前の粒径は10μm以上前記第1の電極端子の幅未満となる、請求項1または2記載の異方性導電接続構造体。 When the inter-terminal space of the first electrode terminal is less than 50 μm, the particle size of the conductive particles before anisotropic conductive connection is less than 5 μm,
When the inter-terminal space of the first electrode terminal is 50 μm or more and less than 100 μm, the particle size of the conductive particles before anisotropic conductive connection is 5 μm or more and less than 10 μm,
2. When the inter-terminal space of the first electrode terminal is 100 μm or more, the particle diameter of the conductive particles before anisotropic conductive connection is 10 μm or more and less than the width of the first electrode terminal. 3. The anisotropic conductive connection structure according to 2.
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