JP7777331B2 - 異方性導電フィルム並びにそれを用いた接合方法及び接合体 - Google Patents
異方性導電フィルム並びにそれを用いた接合方法及び接合体Info
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日立ハイテクノロジーズ株式会社製示差走査熱量計「DSC7000」を用い、速度10℃/分で200℃まで昇温した直後に、冷却速度10℃/分で0℃まで冷却する途中で観察される発熱ピークの面積から、結晶化エンタルピー(ΔHc:J/g)を得た。
日立ハイテクノロジーズ株式会社製示差走査熱量計「DSC7000」を用い、速度10℃/分で200℃まで昇温した(1st Run)直後に、冷却速度10℃/分で0℃まで冷却し、直ちに再び速度10℃/分で200℃まで昇温する(2nd Run)途中で観察される吸熱ピークの頂点の温度から、融点(Tm:℃)を得た。
図5に示すように、幅0.6mm、長さ10cm、厚み36μmのCu線を、ポリエステル樹脂製の基材フィルム上に0.4mmの間隔をあけて並行に8本並べてラミネートしたフレキシブルフラットケーブル(FFC)6を準備した。FFCの両端には基材フィルムが存在しない端子(長さ3mm)7、7’が設けられ、端子7、7’のCu線には、Snメッキが施されている。テフロンシート(図示せず)の上にFFC6を載せ、FFC6の一方の端子7の上に幅3mm、長さ10mm、厚み40μmの異方性導電フィルム1を重ね、さらにその上に幅2mm、長さ10mm、厚み75μmのNi板8を重ねた。その後、Ni板8側から加熱及び加圧することによって接合を行った。接合は、日本アビオニクス株式会社社製パルスヒート式プレス装置「TCW-315/NA-112」を用いて行った。その先端チップ寸法は10mm×4mmであった。接合条件は、設定温度250℃、圧力4MPa、昇温時間1秒、保持時間1秒とした。荷重をかけるのを停止するタイミング、すなわちプレスアウトする際の温度を変化させて試験を行った。接合後の外観を図6に示すとともに、図6のA-A’断面図を図7に示す。なお、本試験では、溶融した過剰の樹脂はCu線の間を通って流出するので、Cu線の表面はほとんど樹脂で覆われていない。
上記「(3)接続抵抗」で用いたのと同じフレキシブルフラットケーブル(FFC)を用い、Snメッキが施されたCu線からなる端子部の上に幅3mm、長さ10mm、厚み40μmの異方性導電フィルムを重ね、さらにその上に幅30mm、長さ60mm、厚み0.3mmのアルミ板を重ねた。その後、アルミ板側から加熱及び加圧することによって接合を行った。接合は、日本アビオニクス株式会社製パルスヒート式プレス装置「TCW-315/NA-112」を用いて行った。その先端チップ寸法は10mm×4mmであった。接合条件は、設定温度250℃、圧力4MPa、昇温時間1秒、保持時間1秒とした。加熱時の異方性導電フィルムの最高温度は、約190℃であった。得られたFFC試料の接着部の反対側をチャックで掴み、アルミ板と垂直方向に速度5mm/分で引っ張り、90°剥離試験によって接着強度を測定した。プレスアウトする際の温度を変化させて試験を行った。
・無水マレイン酸変性ポリプロピレン(MAn-PP)
三井化学株式会社製「アドマーQF551」
MFR(JIS K7210-1、230℃、荷重2.16kg):6g/10分
融点(Tm):139℃
結晶化エンタルピー(ΔHc):62J/g
無水マレイン酸の含有量:0.15モル%
・未変性ポリプロピレン(PP:ランダムコポリマー)
サンアロマー株式会社製「PC630S」
MFR(JIS K7210-1、230℃、荷重2.16kg):7g/10分
融点(Tm):147℃
結晶化エンタルピー(ΔHc):71J/g
・ABS
旭化成株式会社製「スタイラック321」
MVR(JIS K7210、220℃、荷重98N):7cm3/10分
融点(Tm):なし(非晶)
結晶化エンタルピー(ΔHc):ゼロ(非晶)
荷重たわみ温度(JIS K7191、フラットワイズ、曲げ応力1.8MPa):77℃
・Ni粉末
株式会社高純度化学研究所製「NIE03PB」
粒子径:3~5μm
・導電性樹脂粒子
日本化学工業株式会社製「55NR5.0-KSGD」
三次元架橋した粒子径5μmの樹脂粒子にNiメッキしたもの
無水マレイン酸変性ポリプロピレン「アドマーQF551」のペレットに、Ni粉末「NIE03PB」をドライブレンドし、Ni粉末の含有量が8質量%となるように混合した。その後二軸押出機(スクリュー径25mm、L/D=41)を用いて、シリンダー温度190℃、吐出量5kg/時間の条件で溶融混練してから、ストランド状に押出して切断し、組成物ペレットを作製した。得られた組成物ペレットを一軸押出機(スクリュー径20mm、L/D=25)に供給して、シリンダー温度180℃で溶融混練し、Tダイから押し出し、速度0.8m/分で引き取り、40μm厚の単層の異方性導電フィルム1を得た。この異方性導電フィルム1の断面模式図を図2に示す。得られた異方性導電フィルム1は、無水マレイン酸変性ポリプロピレン51とNi粉末4とを含む組成物の単層からなる。この異方性導電フィルム1を用い、前記の方法にしたがって、プレスアウトの温度を60℃(加熱停止から8秒後)にして接合し、接続抵抗と接着強度を測定した。結果をまとめて表1に示す。
実施例1において、Ni粉末の代わりに、導電性樹脂粒子「55NR5.0-KSGD」を用い、その含有量を3.5質量%とした以外は実施例1と同様にして40μm厚の単層の異方性導電フィルムを製造し、接続抵抗と接着強度を測定した。結果をまとめて表1に示す。
3台の一軸押出機(スクリュー径32mm、L/D=30)を備えた多層フィルム製造装置を用いた。第1押出機に実施例1で製造した無水マレイン酸変性ポリプロピレンとNi粉末とを含む組成物ペレットを投入し、第2及び第3押出機に、Ni粉末を含まない無水マレイン酸変性ポリプロピレン「アドマーQF551」のペレットを投入し、いずれの押出機もシリンダー温度180℃で溶融混練した。溶融混練後Tダイから押し出し、速度5m/分で引き取り、40μm厚の多層の異方性導電フィルムを得た。ここで、第1押出機の吐出量を第2及び第3押出機の2倍にして、第1押出機由来の層の厚みが20μmで、第2及び第3押出機由来の層の厚みが各10μmとなるようにした。ただし、第2及び第3押出機は、いずれも同じ樹脂を吐出したので、20μmの単一層が形成された。得られた異方性導電フィルム1の断面模式図を図3に示す。無水マレイン酸変性ポリプロピレン51とNi粉末4とを含む組成物の層(20μm)とNi粉末を含まない無水マレイン酸変性ポリプロピレン51の層(20μm)とを有する2層構造の異方性導電フィルム1が得られた。この異方性導電フィルム1を用いて実施例1と同様にして接続抵抗と接着強度を測定した。結果をまとめて表1に示す。
未変性ポリプロピレン「PC630S」のペレットに、Ni粉末「NIE03PB」をドライブレンドし、Ni粉末の含有量が8質量%となるように混合した。その後、実施例1と同じ二軸押出機を用い、同じ条件で組成物ペレットを作製した。実施例3と同じ多層フィルム製造装置を用い、得られた組成物ペレットを第2押出機に投入し、第1及び第3押出機に、Ni粉末を含まない無水マレイン酸変性ポリプロピレン「アドマーQF551」のペレットを投入し、いずれの押出機もシリンダー温度180℃で溶融混練した。溶融混練後Tダイから押し出し、速度5m/分で引き取り、40μm厚の多層の異方性導電フィルムを得た。ここで、第2押出機の吐出量を第1及び第3押出機の2倍にして、第1押出機由来の内層の厚みが20μmで、第1及び第3押出機由来の外層の厚みが各10μmとなるようにした。得られた異方性導電フィルム1の断面模式図を図4に示す。Ni粉末を含まない無水マレイン酸変性ポリプロピレン51の層(10μm)、未変性ポリプロピレン52とNi粉末4とを含む組成物の層(20μm)、Ni粉末4を含まない無水マレイン酸変性ポリプロピレン51の層(10μm)がこの順に配置された3層構造の異方性導電フィルム1が得られた。この異方性導電フィルム1を用いて実施例1と同様にして接続抵抗と接着強度を測定した。結果をまとめて表1に示す。
実施例1で得られた異方性導電フィルムを用い、プレスアウトの温度を150℃(加熱停止から0.5秒後)とした以外は、実施例1と同様にして接続抵抗と接着強度を測定した。結果をまとめて表1に示す。
実施例4で得られた未変性ポリプロピレンとNi粉末を含む組成物ペレットを、実施例1と同じ一軸押出機に投入し、実施例1と同じ条件で40μm厚の単層の異方性導電フィルムを得た。得られた異方性導電フィルムを用いて実施例1と同様にして、接続抵抗と接着強度を測定した。結果をまとめて表1に示す。
ABS「スタイラック321」のペレットに、Ni粉末「NIE03PB」をドライブレンドし、Ni粉末の含有量が8質量%となるように混合した。その後、実施例1と同じ二軸押出機を用い、同じ条件で組成物ペレットを作製した。得られた組成物ペレットを実施例1と同じ一軸押出機に供給して、シリンダー温度180℃で溶融混練し、Tダイから押し出し、速度0.8m/分で引き取り、40μm厚の単層の異方性導電フィルムを得た。得られた異方性導電フィルムを用いて実施例1と同様にして接続抵抗と接着強度を測定した。結果をまとめて表1に示す。表1中、「open」と記載しているのは、隣接する端子7’の間の導通が認められず回路が開(open)になったことを示したものである。このとき、測定点のうちの一部が「open」となった場合には、残りの測定点で得られた抵抗値の平均を採用した。
比較例2で得られた異方性導電フィルムを用い、プレスアウトの温度を110℃(加熱停止から2秒後)とした以外は、実施例1と同様にして接続抵抗と接着強度を測定した。結果をまとめて表1に示す。
2、2’ 回路基板
3、3’ 金属製端子
4 導電性粒子(Ni粉末)
5 樹脂
51 無水マレイン酸変性ポリプロピレン
52 未変性ポリプロピレン
6 FFC
7、7’ 端子
8 Ni板
9 コンタクトプローブ
10 接合体
Claims (18)
- 対向する複数の端子を持った回路基板を接続するための、単層フィルム又は多層フィルムからなる異方性導電フィルムであって、
前記異方性導電フィルムを構成する全ての層が結晶性を有するポリオレフィンを含み、
前記異方性導電フィルムを構成する少なくとも1層が、前記ポリオレフィン中に導電性粒子が分散した樹脂組成物からなり、
最外層に配置される層に含まれる前記ポリオレフィンが、無水カルボン酸基、カルボキシル基、エポキシ基及び水酸基からなる群から選択される少なくとも1種の官能基を有する単量体単位を含む変性ポリオレフィンであり、かつ
前記全ての層に含まれるポリオレフィンの、示差走査熱量計(DSC)にて10℃/分の降温速度で測定したときの結晶化エンタルピー(ΔHc)が20~200J/gであることを特徴とする異方性導電フィルム。 - 前記ポリオレフィンが、ポリプロピレン又はポリエチレンである請求項1に記載の異方性導電フィルム。
- 前記変性ポリオレフィンが、全単量体単位に対して前記官能基を有する単量体単位を0.01~2モル%含む請求項1又は2に記載の異方性導電フィルム。
- 溶融押出成形してなる請求項1~3のいずれかに記載の異方性導電フィルム。
- 前記異方性導電フィルムが単層フィルムであって、
該単層フィルムが、前記変性ポリオレフィン中に導電性粒子が分散した樹脂組成物からなる、請求項1~4のいずれかに記載の異方性導電フィルム。 - 前記異方性導電フィルムが2層フィルムであって、
一方の層が、前記変性ポリオレフィン中に導電性粒子が分散した樹脂組成物からなり、
他方の層が、前記変性ポリオレフィンを含み、かつ導電性粒子を含まない樹脂からなる、請求項1~4のいずれかに記載の異方性導電フィルム。 - 前記異方性導電フィルムが3層以上のフィルムであって、
1つ又は複数の内層と、2つの外層とから構成され、
少なくとも1つの内層が、前記ポリオレフィン中に導電性粒子が分散した樹脂組成物からなり、
2つの外層がいずれも、前記変性ポリオレフィンを含み、かつ導電性粒子を含まない樹脂からなる、請求項1~4のいずれかに記載の異方性導電フィルム。 - 前記内層の少なくとも1つに含まれる前記ポリオレフィンが、前記官能基を有する単量体単位を含まない未変性ポリオレフィンである、請求項7に記載の異方性導電フィルム。
- 溶融共押出成形してなる請求項6~8のいずれかに記載の異方性導電フィルム。
- 前記フィルムに含まれる全てのポリオレフィンの融点(Tm)を超える温度で溶融押出成形する、請求項1~9のいずれかに記載の異方性導電フィルムの製造方法。
- 請求項1~9のいずれかに記載の異方性導電フィルムを、支持フィルムを介さずに巻き付けてなるフィルムロール。
- 請求項1~9のいずれかに記載の異方性導電フィルムと支持フィルムとを含む多層構造体を巻き付けてなるフィルムロール。
- 15℃以上の温度で1カ月以上保管することを特徴とする、請求項11又は12に記載のフィルムロールの保管方法。
- 第1の電子部品の端子と第2の電子部品の端子とを異方性導電接続させる接続方法であって、
両端子の間に請求項1~9のいずれかに記載の異方性導電フィルムを配置する配置工程、
一方の端子側から加熱押圧部材により押圧しながら加熱して前記ポリオレフィンを溶融させる溶融工程、
押圧を継続しながら冷却する冷却工程、及び
押圧を解除する除圧工程を、この順に行うことを特徴とする接続方法。 - 前記配置工程において、予め一方の端子に異方性導電フィルムを固定してから他方の端子を配置する、請求項14に記載の接続方法。
- 端子を有する第1の電子部品と、端子を有する第2の電子部品と、前記第1の電子部品と前記第2の電子部品との間に介在して両端子を電気的に接続する異方性導電フィルムの溶融固化物とを有し、
前記異方性導電フィルムが、請求項1~9のいずれかに記載の異方性導電フィルムであることを特徴とする接合体。 - 請求項1~9のいずれかに記載の異方性導電フィルムが端子に固定されてなる電子部品であって、該端子が他の電子部品の端子とは電気的に接続されていない、電子部品。
- 15℃以上の温度で1カ月以上保管する、請求項17に記載の電子部品の保管方法。
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