JPH01185380A - 異方導電性接着剤 - Google Patents

異方導電性接着剤

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JPH01185380A JP63010313A JP1031388A JPH01185380A JP H01185380 A JPH01185380 A JP H01185380A JP 63010313 A JP63010313 A JP 63010313A JP 1031388 A JP1031388 A JP 1031388A JP H01185380 A JPH01185380 A JP H01185380A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は異方導電性接着剤、特には2つの回路基板、印
刷配線板同志あるいは印刷配線板と電子回路部品の端子
間に載置し、加熱加圧してこれらの回路基板を接着する
と共に、その両端子間を電気的に接続するようにする異
方導電性接着剤に関するものである。
(従来の技術) 絶縁性接着剤に導電性粒子を分散配合したものが異方導
電性を示すこと、またこの種の異方導電性接着剤が集積
回路素子、各種表示素子、電気部品およびこれらを搭載
した配線基板との接続用に使用されることはすでによく
知られているところであり、この異方導電性接着剤を構
成する導電性粒子については金、銀、ニッケル、アルミ
ニウム、鉄などの金属粒子を使用するもの(特公昭58
−56996号公報参照)、金属やプラスチックを核と
してその表面に貴金属などのメツキを施した粒子を使用
するもの(特開昭51−135938号公報参照)、カ
ーボンブラックを使用するもの(特公昭60−5218
7号公報参照)、黒鉛粉末を使用するもの(特公昭61
−9342号公報参照)、カーボンファイバー、セラミ
ックを使用するもの(特公昭59−64685号公報参
照)などが公知とされている。
しかし、金属粒子は化学的に不安定で、長期間の使用中
に周囲を覆う絶縁性接着剤や接着界面からの水分、空気
の侵入に伴うこれらとの接触によって酸化または硫化さ
れて、接続抵抗が上昇し。
または断線するという不利があり、貴金属メツキしたも
のは化学的に安定化されるけれども価格が高くなるので
産業上充分に利用されるものではない。また、カーボン
ブラック、カーボンファイバー、黒鉛粉末、セラミック
粉は化学的に安定であるけれどもこのカーボンブラック
は粒子径が3×10−3μmと非常に小さいためにこの
ような粒子を介して2つの電極間をつなぐことは事実上
不可能であり、カーボンファイバーは径が5〜15庫程
度であるけれども、このものは長さがありその長さ方向
が隣接する電極間にまたがってリークするために0゜6
mm以下の電極端子を有する回路基板を接続することが
できないという不利があり、黒鉛粒子は圧縮強度が30
0−1 、 OOOkg / am ト低く、脆いので
接着操作時の加熱加圧によってっぶれたり、砕けるため
に導電粒子としては適当ではない。
また、この導電性粒子については金属粉や無機質ガラス
、アルミナなどやプラスチックボールに貴金属メツキを
施したものも提案さ九ているが、このものはメツキ被覆
にピンボールがあるし、接着操作や配合時の機械的応力
によってつぶれたり、メツキが剥がれるために導通不良
や隣接端子間をリークさせるという不都合があり、セラ
ミック粉末については化学的に安定であるがこれは比抵
抗が1o−2Ω・0m以下であるために良好な導電性を
示すものが少なく、また硬いために被接着物(例えば透
明電極)の電極を損傷することがあるという不利がある
なお、二\に使用される導電性粒子については球形粉1
粒状粉、樹脂状粉、片状粉、針状粉、角状粉、海綿状粉
、不規則状形粉などが用いられているが、これは接触安
定性の点から、また粒度分布を揃えるための篩分けのた
めには等方性の形状のものとすることがよく、さらには
接着剤の膜厚と粒径の関係からは球状粉が好ましいもの
とされるのであるが、この球状粉のものは銀、銅、銅す
ず合金、ハンダ合金、無機質ガラス、アルミナ、エポキ
シ、スチレンなどのプラスチックボールにメツキを施し
たものしかなく、これらには前記したように化学的、機
械的安定性がわるく、したがって接続の安定性に欠ける
という不利がある。
また、この導電性粒子として金属粒子やセラミック粉を
用いる場合にはこれらが比重の大きいものであるために
絶縁性接着剤に混合するとこれが接着剤に沈降して濃度
ムラが発生し、したがって均一な分散性をもつものを得
ることが難しく、特に接続しようとする端子のピッチが
Q 、 4 mm以下のように小さいときには導通不良
やリークということがしばしば発生するという不利があ
る。
(発明の構成) 本発明はこのような不利を解決することのできる異方導
電性接着剤に関するものであり、これは絶縁性接着剤中
に、熱硬化性プラスチック球形粉を炭化焼成して得た平
均粒径が5〜50即で比重が1.4〜1.7であり、線
膨張率が2〜5X10−67℃である球形状非晶質カー
ボン粒子を分散配合してなることを特徴とするものであ
る。
すなわち、本発明者らは化学的に安定で接着性安定性が
よく、リークの心配のない異方導電性接着剤を開発すべ
く種々検討した結果、絶縁性接着剤中に分散配合させる
べき導電性粒子を熱硬化性プラスチック球形粉を炭化焼
成して得たものとすると、このものが平均粒径5〜50
71mで比重が1゜4−1.7であり、線膨張率が2−
5X10−’/℃である球形状非晶質カーボン粒子とな
るので、これが化学的に安定で接着操作時あるいは絶縁
性接着剤との混合時における機械的圧力にもつぶれたり
、砕けることがないし、比重が1.4〜1.7であるこ
とから絶縁性接着剤中に沈降することもなく、さらには
これが平均粒径が5〜50μ■の球状形のものとされて
いることから接着安定性のよいものになるということを
見出し、こ\に使用する絶縁性接着剤の種類、導電性粒
子を製造するための熱硬化性プラスチックの種類、この
炭化焼成方法などについての研究を進めて本発明を完成
させた。
なお、本発明における「平均粒径」は分布関数形から間
接的に求めた「メジアン径」を示すもので、液相沈降法
にもとづいて粒子を沈降させ、光透過法によって粒子濃
度の検出を行ない、粒度分布を知ることのできる装置(
例えば島津遠心沈降式粒度分布測定装置)を用いて測定
したものである。
以下にこれをさらに詳述する。
本発明の異方導電性接着剤を構成する絶縁性接着剤は公
知のものでよく、したがってこのものは熱可塑性、熱硬
化性の高分子物質、例えばポリスチロール、エチレン−
酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリル酸共重合体、
ポリアミド、ポリエステル、ポリビニルブチラール、ク
ロロプレン、SBR、アクリル酸ゴム、ニトリルゴム、
シリコーンゴムなどの単体またはこれらの2種以上の混
合体とすればよいが、これに必要に応じ溶剤、粘着付与
剤、老化防止剤、可塑剤、架橋剤、分散促進剤、顔料、
補強または増量のための有機系、無機系の充填剤などを
添加することは任意とされる。
なお、このものは後述する導電性粒子を分散配合したの
ち製膜されて目的とする異方導電性接着剤とされるが、
この製膜はカレンダロール、ドクターナイフコーター、
グラビヤロール、スクリーン印刷法などによって所望の
厚さに製膜すればよい。
つぎに本発明の異方導電性接着剤を構成する導電性粒子
は熱硬化性プラスチックの球状粉を炭化焼成して得た球
形状非晶質カーボン粒子(望ましくは真球度5μm以内
、より望ましくは21n以内)とすることが必要とされ
る。この熱硬化性プラスチックとしてはフェノール樹脂
、アミノ樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、
不飽和ポリスチレン樹脂、エポキシ樹脂、ジアリルフタ
レート樹脂、ポリウレタン樹脂などが例示されるが、こ
れは予じめこれらを硬化させた硬化物を機械的に粉砕し
て球形状のものとするか、界面重合などで反応物が相溶
し合わない液を攪拌して反応物を分散させたのち反応物
の撥水性、表面張力によって球形状とすれば球形が50
I1m以下の熱硬化性プラスチック球状粉として取得さ
れる。この熱硬化性プラスチック球状粉はついで炭化焼
成することによって球形状非晶質カーボン粒子とされる
のであるが、この炭化焼成は窒素ガス、アルゴンガスな
どの不活性ガス雰囲気中で行なう必要があるし、これを
2,000℃以上で焼成すると結晶化が高まって強度の
弱い黒鉛質のカーボンとなるのでこれは800〜1,2
00℃、好ましくは900〜1.000℃の温度で行な
うことがよく、またこの焼成時間については目的とする
焼成粉の容量、攪拌条件、炉内に充填される熱硬化性プ
ラスチック材の量によって異なるけれども数日〜1週間
、好ましくは5日以下、さらに好ましくは50時間以下
とすることがよいが、この実施時における温度の上昇、
下降は段階的に行なうことがよい。
なお、この炭化焼成によって得られる球形状非晶質カー
ボン粒子は処理前の熱硬化性プラスチック球状粉にくら
べて20%程度収縮するため、このちのを目的の粒径の
ものとするためには熱硬化性プラスチック球状粉の粒径
を目的とする粒径よりも20%増の範囲で篩分けしてお
くことがよいが、このものは焼成後の2次凝集もあるの
で爾後に所望のサイズに篩分けすることがよい。
このようにして得られたカーボン粒子は球形状非晶質の
もので平均粒径が5〜50μ訂のものとされ、このもの
は比重が黒鉛(比重1.55〜1.9)より小さい1.
4〜1.7のものとされるが、これはまたその線膨張率
が2〜5 X 10−6/℃のものとなる。
本発明の異方導電性接着剤は上記した絶縁性接着剤中に
この球形状非晶質カーボン粒子を分散配合させ、ついで
これを前記した方法で製膜することによって得ることが
できるが、この分散配合は三本ロールミル、ホモジナイ
ザーや通常の攪拌装置を用いて行なえばよく、またこの
カーボン粒子の配合量は絶縁性接着剤100容量部に対
し3゜容量部具上とすると確率的に平面方向に粒子が連
がって平面方向にも導電性となり、異方性が損なわれる
ので30重量部以下とする必要があるが、被接続電極ピ
ッチが0.6mm以下と小さいときには電極間距離がさ
らに小さくなるので15重量部以下とすることがよい。
しかし、これが少なすぎると導通の面から電極ピッチが
小さくなって接続に寄与する面積が小さくなり、接続す
べき電極」二に粒子が存在しなくなったり、少なすぎる
ことになって断線、高抵抗化となるのでこれは0.1重
量部以上、好ましくは2重量部以上とすることがよい。
このようにして得られた本発明の異方導電性接着剤はこ
れを2つの回路基板の間に載置して熱圧すると回路基板
同志が接着されると共にこの異方導電性接着剤に含有さ
れている球形状非晶質カーボン粒子によって膜と垂直の
方向のみに導通するので、この回路基板は電気的に接続
されたものとなるが、この球形状非晶質カーボン粒子の
線膨張率が2〜5×10″G/℃と小さいので、従来こ
の種の異方導電性接着剤においてみられるこの膜体の熱
膨張によって接着剤と電極との界面での接着力よりも強
い力でこれが引き剥がされるということがなく、したが
って導通不良、断線という事故を引き起こすおそれがな
く、抵抗値変化、強度変化も小さいという有利性が与え
られるほか、このものはその導電性粒子が化学的に安定
なカーボン粒子とされており、これが比重の小さいもの
とされているのでこれが絶縁性接着剤中に沈降すること
がなく均一に分散されるし、これはまたそれが球状形の
ものとされているので接触安定性がよく、リークの心配
もなく、さらには粒径の管理も容易であるという有利性
をもつものであるので、工業的に容易に目的とする異方
導電性接着剤を得ることができる。
つぎに本発明の実施例をあげるが、例中の部はとくにこ
とわらない限り重量部を示したものである。
実施例1、比較例1〜5 スチレン・ブタジェン・スチレンブロック共重合体(比
重0.94、メルトインデックス6)100部、軟化点
が145℃であるテルペン・フェノール系粘着付与剤6
0部、トルエン220部とからなる比重0.97の絶縁
性接着剤100容量部に、フェノール樹脂球形粉を90
0℃で3日間焼成して得た平均粒径が33庫、比重が1
.47゜線膨張率が3x 10−6/℃である球形状非
晶質カーボン粒子4.8容量部を添加し、ホモジナイザ
ーで均一に混練してから厚さ50μmのテフロンフィル
ム上にバーコータを用いて厚さ30/7raの膜体を作
り、異方導電性接着剤膜体を作った。
ついで、これをライン巾0.15+++m、ピッチ0゜
25mmのフレキシブル回路基板間に分圧させ、その片
側から先端にシリコーンゴムのクツションのライたヒー
ターを用いて200℃、2okg/dで10秒間熱圧し
て2つの回路基板を接続させ、その初期導通抵抗と線間
の絶縁抵抗を測定し、つぎに−40〜80℃での熱衝撃
試験を50サイクル行なったのちの抵抗値測定を行なっ
たところ、第1表に示したとおりの結果が得られた。
しかし、比較のためにこの導電性粒子としてニッケル粉
(比重8.85、線膨張率1.33 X 10−12= 一5/℃)を用いたもの(比較例1)、球状形のエポキ
シ樹脂に金メツキを施したもの(比重1.9、線膨張率
4.5 X 10−′″/ ℃’)を用いたもの(比較
例2)、不規則状の炭化けい素粉(比重3.17、線膨
張率4.8X10−6/℃)を用いたもの(比較例3)
、極小短繊維カーボンファイバー(比重1.78、線膨
張率5 X 10−6/’C)を用いたもの(比較例4
)、粒状ないし片状の黒鉛粉(比重1.75、線膨張率
4 X 10−/’C)を用いたもの(比較例5)を作
り、これらをオープニングが26μmと37μmの篩を
用いて篩分けし、これを用いて実施例と同様に処理して
その抵抗値を測定したところ、第1表に併記したとおり
の結果が得られた。
第   1   表 (備考)*・・・分散不良が生じ、リークはなかったも
のの初期抵抗の最大値が183Ωとなった。
実施例2、比較例6〜1゜ トルエン、メチルエチルケトン溶剤を用いた固形分が3
0%のクロロプレン系接着剤50部と熱可塑性ポリエス
テル(分子量20,000、融点137℃)75部およ
びトルエン200部とからなる比重1.05の絶縁性接
着剤に、実施例1および比較例1〜5で使用した導電性
粒子を実施例1と同様に分散配合し、同様に処理して作
った異方導電性接着剤膜体を25μM、ポリエステルフ
ィルムにラインr110 、2闘、ピッチ巾Q 、 4
 mmの銀・カーボンラインパターンをスクリーン印刷
で設け、これと同様のパターンを有する透明電極(ガラ
ス厚1.12mm、酸化インジュム抵抗30Ω/口)と
フレキシブル基板(25μmポリイミドベース、18μ
m銅箔で表面金メツキ処理したもの)に表面温度200
℃、30kg/cdの条件で5秒間で熱圧着し、このも
のの初期抵抗、初期絶縁抵抗および60℃、95%RH
の高温雰囲気中(1ライン当り10 m Aの電流を流
す)に100時間曝露した後の導通抵抗を測定したとこ
ろ、第2表に示したとおりの結果が得られた。
=15− 第   2   表 薯 つ

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、絶縁性接着剤中に熱硬化性プラスチック球形粉を炭
    化焼成して得た平均粒径が5〜50μmで比重が1.4
    〜1.7であり、線膨張率が2〜5×10^−^6/℃
    である球形状非晶質カーボン粒子を分散配合してなるこ
    とを特徴とする異方導電性接着剤。 2、絶縁性接着剤の比重が、その固化または硬化前に0
    .8以上である特許請求の範囲第1項記載の異方導電性
    接着剤。
JP63010313A 1988-01-20 1988-01-20 異方導電性接着剤 Expired - Lifetime JPH0623350B2 (ja)

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