JPH0329209A - 異方性導電フィルム - Google Patents

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、微細な回路同志の電気的接続、更に詳しくは
ＬＣＤ　（液晶ディスプレー）とフレキシブル回路基板
の接続や、半導体ＩＣとＩＣ搭載用回路基板のマイクロ
接合に用いる事のできる異方性導電フィルムに関するも
のである． 〔従来の技術〕 最近の電子機器の小型化・薄型化に伴い、微細な回路と
微細な回路の接続、微小部品と微細回路基板の接続等の
必要性が飛躍的に増大してきており、その接合方法とし
て、半田接合技術の進展と共に、新しい材料として、縞
状に導電部と絶縁部分を配した、いわゆる“エラスチッ
クコネクターや、異方性の導電性接着剤やシートが使用
され始めている．（例えば、特開昭５９−１２０４３６
　、６０−８４７１８、６０−　１９１２２８．６１〜
５５８０９、６１〜２７４３９４、６１〜２８７９７４
各号公報等） しかし、その多くは基本的には熱硬化性樹脂或いは熱可
塑性樹脂に分類され、それぞれの特徴を活かした使用方
法が提案されている．即ち、熱硬化性樹脂系では、その
耐熱性に基づく高信頼性を活かし、また、熱可塑性樹脂
系のものでは、その粘着性と、一度圧着した後に熱また
は溶剤で剥離が可能であり、良好な作業性を有している
ことを活かして使い分けられ、主として、液晶ディスプ
レーとフレヰシプルプリント回路基板の接合を中心とし
た微細回路の接合や、耐熱性の不足から半田付け接合方
法を採用出来ない回路同志の接合に用いられる．しかし
、上記特性をすべて合わせ持つ異方性導電フィルムは未
だなく、これを用いた電子機器の高信頼性化の足伽とな
っているのが現状である． また、導電粒子に関しては、従来その多くが半田粒子、
ニッケル粒子、カーボンブランク粉などを用いる場合が
多い．半田粒子を用いた場合、電子回路間を接続する際
の温度、圧力などの管理が難しい．すなわち、温度が高
すぎると半田粒子が溶融し隣接する回路間の絶縁が保て
なくなることがある．また、圧力が高すぎると半田粒子
がつぶれすぎるため、信頼性が劣り、圧力不足の場合は
十分な導通が得られない．また、ニッケル粒子やカーボ
ンブラック粉においては、そのものが硬く変形しないた
めに接触面積が小さく、導電性に関して不利である．一
部において、ボリスチレンのような熱可塑性プラスチッ
クビーズを用いた例（特開昭６１〜７７２７９、６１〜
７８０６９、６２−２４３６６８各号公報）もあるが、
耐熱性に問題がある．ｊｌ近の動向として、特に耐熱性
が求められており、樹脂だけでなく導電粒子も耐熱性を
考えなければならないのが現状である．（発明が解決し
ようとする課題） 本発明は、前記従来技術では得られなかった、良好な作
業性と、高信頼性とを合わせ持つ新規な異方性導電フィ
ルムを提供せんとするものである．〔課題を解決するた
めの手段〕 本発明は、エポキシ樹脂１００重量部と、これを硬化す
るのに用いるイξダゾール系化合物を主成分とする硬化
剤１〜２０重量部、およびエポキシ樹脂と相溶性が良く
、且つエポキシ樹脂と共通の溶剤で可溶な熱可塑性エジ
ストマー２０〜２００重量部を均一に混合した樹脂溶液
と、平均粒子径が５〜１５ｙｍの範囲にあり、且つ最大
粒子径が２５μｍ以下、最小粒子径が１μｍ以上である
ノボラック系フェノール樹脂の粒子状硬化物に、厚さ０
．１〜０．３μｍのニッケルもしくはアルａニウムをコ
ーティングした導電性微小粒子を前記樹脂溶液の固形分
に対してｌ〜１０体積％添加混合して、均一に分散せし
めた混合溶液を、離型フィルム上に流延、乾燥して厚さ
１５０μｍ以下のフィルム状に形戒しＢステージ化して
得られる、一度熱圧着した後、熱または有機溶剤によっ
て剥離できることを特徴とする異方性導電フィルムに関
するものである． 本発明において用いられるエポキシ樹脂は、通常のビス
フェノール系の他、脂肪族系或いは多官能芳香族系を用
いても良い．硬化剤としては、作業性、保存性、信頼性
の点から、イミダゾール系の硬化剤２−メチルイミダゾ
ール、２−フェニルイミダゾール、２−７ェニルー４メ
チルイξダゾール、２フェニルー４．５−ジヒドロキシ
メチルイ果ダゾール、２−フエニルー４−メチル−５−
ヒドロキシメチルイξダゾール、Ｎ，Ｎ−　（２−メチ
ルイ旦ダゾリル−（１）一エチル〕−アジボイルジアミ
ド、２．４−ジアごノー６−｛２゜−メチルイミダゾリ
ル−１’｝エチルーＳ−　　｝リアジン・イソシアヌー
ル酸付加物等の、常温で固体のイξダゾール系化合物か
ら選ばれた１種又は２種以上の混合物が用いられ、エポ
キシ樹脂と混合して保存性が良好（常温で３カ月以上、
冷蔵で６カ月以上）であり、且つ、加熱速硬化性（１２
０〜２００℃、５秒〜１分で初期ａＦ着性を与える）組
成物が好んで用いられる． エポキシ樹脂および硬化剤は、低温短時間硬化等の接合
条件、リペアー性等作業性や熱可塑性エラストマーとの
相溶性、さらには圧着・硬化後の耐熱性、耐湿性等の信
頼性要求特性に基づいて適宜選択される． 熱可塑性エラストマーはボリアくド樹脂、変性アクリル
系ゴム、エチレンー酢酸ビニル共重合体等が適用される
．その他、老化防止剤、酸化防止剤、促進剤、架橋剤、
カップリング剤、粘着付与剤等と適宜併用しても良い。

通常の異方性導電フィルムに要求される、いわゆるリペ
アー性、すなわち一度熱圧着した後に位置ずれ等を起こ
した場合、被着体を破損することなく熱または溶剤で剥
離できるという重要な特性は欠かすことのできないもの
である。

エポキシ樹脂ｌ００重量部に対する熱可塑性エラストマ
ーの配合量について種々検討を行なったところ、エポキ
シ樹脂１００重量部に対して熱可塑性エラストマーの配
合量が２０重量部以下では、エポキシ樹脂のマトリック
スに熱可塑性エラストマーが網目状に細く形成され、エ
ポキシ樹脂に耐衝撃性を与えており、エポキシ樹脂の高
い密着力、耐熱性に裏付けられた高信頼性が期待される
が、圧着後、被着体を破損することなく剥離することは
不可能であった．また、２００重量部以上では、樹脂マ
トリックスが熱可塑性エラストマーによって形成され、
島状に分布するエポキシ樹脂はほとんど密着強度に関与
しない為、熱可塑性エラストマーの持つ粘着（タッキネ
ス）性が中心となり、エポキシ樹脂本来の持つ被着体と
の密着強度や高信頼性が得られなかった．従って、エポ
キシ樹脂１００重量部に対しての熱可塑性エラストマー
は２０重量部以上、２００重量部以下の範囲で用いるの
が良い． 異方性導電フィルムを介して回路間の接続を確本田 保しようとする場合、ファインピッチ化された掛線間に
おいて、隣接する回路間の絶縁性確保はもちろんのこと
であるが、回路上においては導電粒子の接触面積が広い
方が安定した導電性を得ることができる．本発明におい
て用いられる導電粒子は、広い範囲の圧着条件において
潰れすぎずに変形し、回路との接触面積を広く取ること
が可能である．この導電粒子はノボラック系フェノール
樹脂を乳濁重合し、更には加熱硬化させた平均粒子径５
〜１５μｍ、最大粒子径２５μｍ、最小粒子径１μｍ以
上に分級されたフェノールビーズにニッケル、アルミニ
ウムなど酸化に対して安定な金属をＯ．ｌ〜０．３μｍ
の厚さに無電解メッキあるいは物理的、化学的な方法に
よりコーティングした球状の導電体である．接合する回
路のパターン精度に舎よっても異なるが、現状の接合に
用いられる回路幅／回路間隔＝０．１／０．１閣に適合
する為には、粒子径がｌＩｊｍ以下であると粒子同志の
凝集が著しくなったり、フィルム全体としての誘電特性
に影響がでてくる． また、最大粒子径が２５μｍ以上であると樹脂接着層の
厚みとの関係から被着体になじんだ平滑な接着面が得ら
れないと同時に、圧着後隣接する回路間に導電粒子が集
まった場合短絡する恐れがある．このことは樹脂接着剤
に対する導電粒子の配合量、分散度にも関係し、本発明
においては樹脂固形分に対して１〜１０体積％、更に好
ましくは３〜７体積％配合するのが良い．導電粒子の配
合量がｌ体積％以下であると安定した導電信頼性が得ら
れず、２０体積％以上では隣接回路間の絶縁信頼性が劣
る． また、平均粒子径については、断面観察によるその導電
メカニズムから、厚み方向に単一の粒子で電気的に接合
されていることが望ましく、５〜１５μｍの場合が最も
安定した接合状態を示した．〔実施例１〜４〕 エポキシ樹脂（油化シェル■製、Ｂ　Ｐ　−１００１）
をメチルエチルケトンで溶解して２０重量％溶液を調整
し、また、カルボン酸変性アクリロニトリル・ブタジエ
ン共重合体（日本合成ゴム■製、ＸＮＢＲ）も同じくメ
チルエチルケトンに溶解して１５重置％溶液に調整した
． 上記２種の樹脂溶液を混合し、エポキシ樹脂固形分１０
０重量部に対してエラストマー固形分を２０重量部、５
０重量部、１００重量部、２００重量部なる４種の均一
な混合物を調整した．更に、エポキシ樹脂固形分に対し
て各々２重量％となるように、イミダゾール系硬化剤お
よびジシアンジアミドをそれぞれ４種の樹脂溶液に加え
均一に混合した． 次にこのようにして得た樹脂混合溶液に、ニッケルを０
．１μｍの厚さに無電解メッキしたフェノールビーズ（
平均粒子径１０μｍ，最大粒子径２２μｍ，最小粒子径
２μｍ）を樹脂固形分に対して５体積％投入し、攪拌混
合機によって１時間混合した．このものをアプリケータ
ーを用いて、離型フィルム（厚さ２５μｍのポリエチレ
ンテレフタレート）上に乾燥後の厚みが２０μｍになる
ように流延し、８０゜Ｃで５分間乾燥後、１００゜Ｃ、
５分間加熱して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、インジウム・錫酸化物で回
路形成した透明導電回路とフレキシブルプリント回路板
（銅箔１８μｍ、回路中０．　１園、ボリイξド２５μ
ｍ）を回路端子部を位置合わせした後、１５０℃で２０
秒間熱圧着することにより接続した． このようにして接続した試験片について、初期特性と１
５０゜Ｃ、１０００時間処理後の特性の比較を行なった
．結果を第１表に示す． 〔比較例１〜２〕 また、比較例として、エポキシ樹脂固形分に対するエラ
ストマーの割合をｌＯ重量部（比較例ｌ）および２５０
重量部（比較例２）濯合した溶液より、実施例と同様に
して試料を作成し評価を行なった。その結果も第１表に
併記する。

以上の結果より、実施例１〜４においては優れた耐熱性
を示すことを確認した．また、圧着後、試験片を再度１
８０゜Ｃにて加熱し、直ちに引き剥がしたところ被着体
を破損することなく剥離が可能であった． 〔比較例３〜４｝ 次に、実施例と同様の配合比である樹脂溶液に、樹脂固
形分に対して５体積％の半田粉およびスチレンビーズに
ニッケルを０．１μｍメッキしたものを混合して同様の
試験片を作成し、１５０’Ｃ，１０００時間加熱後の接
続抵抗の変化を測定した．その結果を第２表に示す．使
用した半田粉およびスチレンビーズは球状であり、粒度
分布も実施例１〜４で用いたフェノールビーズと同様な
分布を示すものを用いた． 第２表 〔実施例５〕　（比較例５〜６） 実施例２および比較例３、４で作威した異方性導電フィ
ルムを用いて、圧着条件の圧力を２０〜５０ｋｇ／ｃｄ
の範囲において変化させ、１５０℃、２０秒間で圧着し
た時の接続抵抗と顕微鏡による圧着状態を観察した．そ
れぞれ実施例５および比較例５、６として、評価結果を
第３表に示す．第３表 （注） ◎・・・接続抵抗が３Ω以下で、 圧着後の粒子径が元の１．５〜２．５倍に変形Ｏ・・・
接続抵抗が３Ω以下で、 圧着後の粒子径が元の１〜１．５倍もしくは２．５倍以
上に変形Δ・・・接艙額Ω元が３Ω以上で、 圧着後の粒子径が元の１．５〜２．５倍に変形×・・・
ｔ銅禿抵屈力｛３Ω以上で、 圧着後の粒子径が元の１〜１．５倍もしくは２．５倍以
上に変形以上の結果より、フェノールビーズは耐熱性お
よび作業性を兼ね備えた導電粒子の芯材となり得ること
を確認した． 〔発明の効果〕 本発明の異方性導電フィルムは、エポキシ樹脂に対して
広い範囲で相溶性の良い熱可塑性エラストマーをエポキ
シ樹脂に均一に混合することにより、エポキシ樹脂の耐
熱性および高い密着力と熱可塑性エラストマーのリペア
ー性を合わせ持つと同時にエポキシ樹脂の跪性をなくし
、フェノール樹脂ビーズを導電粒子の芯材として使用す
ることにより、安定した耐熱性をはしめとする信頼性を
得ることができ、しかも、圧着条件の重要な要素である
圧力の範囲を広く選択でき、程よいつぶれ具合で広い接
触面積を持ち、安定した接続信頼性を得ることができた
もので、微細な回路や部品の接続用材料として有用であ
る．

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）エポキシ樹脂１００重量部と、これを硬化するの
   に用いるイミダゾール系化合物を主成分とする硬化剤１
   〜２０重量部、およびエポキシ樹脂と相溶性が良く、且
   つエポキシ樹脂と共通の溶剤で可溶な熱可塑性エラスト
   マー２０〜２００重量部を均一に混合した樹脂溶液と、
   平均粒子径が５１５μｍの範囲にあり、且つ最大粒子径
   が２５μｍ以下、最小粒子径が１μｍ以上であるノボラ
   ック系フェノール樹脂の粒子状硬化物に、厚さ０．１〜
   ０．３μｍのニッケルもしくはアルミニウムをコーティ
   ングした導電性微小粒子を前記樹脂溶液の固形分に対し
   て１〜１０体積％添加混合して、均一に分散せしめた混
   合溶液を、離型フィルム上に流延、乾燥して厚さ１５０
   μｍ以下のフィルム状に形成しＢステージ化して得られ
   る、一度熱圧着した後、熱または有機溶剤によって剥離
   できることを特徴とする異方性導電フィルム。