JPH0346774A - 異方導電性接着剤およびその異方導電性接着剤を使用した電極間を電気的に接続する方法並びにその方法により形成される電気回路基板 - 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、ＩＣ等の微細な電極と、それらが搭載される
基板上の電極とを電気的に接続するために用いられる異
方導電性接着剤に関する。

〔従来の技術〕

従来から、加圧方向には導電性を示すが、その他の方向
には絶縁性を示す異方導電材料が知られている。

例えば、特開昭６２−７６２１５号公報には、導電性粒
子を絶縁性高分子材料によってマイクロカプセル化した
電気接続用異方導電材料が開示されている。この電気接
続用異方導電材料を用いれば、加熱操作の前は個々の導
電性粒子表面に絶縁層が介在することになるので、高密
度にパターン化された電極の接続が可能となる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、前記マイクロカプセル化した電気接続用
異方導電材料であっても、加圧条件や加熱条件によって
は電気的接続に対する信頼性に欠けるという問題点が残
されている。

昨今の、電子機器の小型化、薄型化の趨勢から、これら
の各種部品の高密度化の流れに伴い、多接点電極のファ
インピッチ化はますます進行しつつある。

本発明は前記問題点を解決するためのもので、その目的
は、ファインピッチの多接点電極の接続に対しても信頼
性の高い異方導電性接着剤を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、絶縁性の接着成分中に、導電性粒子の表面が
絶縁性熱可塑性樹脂で被覆された粒子が分散された異方
導電性接着剤、およびその異方導電性接着剤を使用した
電極間を電気的に接続する方法、並びにその方法により
形成される電気回路基板によって上記目的を達成するも
のである。

以下に本発明に係る異方導電性接着剤について具体的に
説明する。

本発明の異方導電性接着剤に使用される絶縁性の接着成
分としては、エポキシ樹脂、アクリル酸エステル樹脂、
メラミン樹脂、尿素樹脂、フェノール樹脂などの熱硬化
性樹脂、多価アルコールのアクリル酸エステル、ポリエ
ステルアクリレート、多価カルボン酸の不飽和エステル
、などの紫外線、電子線などによる電磁波照射硬化性樹
脂を挙げることができる。

熱硬化性樹脂を用いる場合は、導電性粒子表面に被覆さ
れる絶縁性熱可塑性樹脂の軟化温度よりも高温で硬化す
る熱硬化性樹脂を用いるのが望ましく、さらに好ましく
は、１０℃以上の高い温度で硬化する樹脂を用いるのが
望ましい。

絶縁性の接着成分に分散される導電性粒子は、電極のピ
ッチに応じて小径であって、かつ、均一の粒子直径を有
することが必要である。例えば、平均粒子径（Ｄｐ）が
１〜１０μｍの範囲にあって、平均粒子径（Ｄ　ｐ）±
ｌＯ％の範囲の粒子径を有する粒子が全体の８０重量％
以上を占めるという狭い粒子径分布を持つことが好まし
い。

上記導電性粒子の平均粒子径（Ｄｐ）が１μｍよりも小
さい場合は、基板の平滑度に対する製作上の制限から、
接続不良を起こし易い。一方、平均粒子径（Ｄｐ）が１
０μｍよりも大きい場合は、ファインピッチの電極に対
応できない。

導電性粒子の平均粒子径は、電極間距離の０゜３倍以下
が好ましく、従って、電極間距離が３０μｍ程度のファ
インピッチであれば、平均粒子径（Ｄｐ）は４〜９μｍ
の範囲が好ましい。電極間距離が３０μｍ以上であれば
、平均粒子径（Ｄｐ）が１０μｍより大きいものも使用
できる。

平均粒子径（Ｄｐ）±ｌＯ％の範囲の粒子径を有する粒
子が全体の８０ｗｔ％より少ない場合も、接続不良を起
こし易い。

上記のような導電性粒子は、所望の平均粒子径と粒子径
分布を有する固体粒子の表面に金属薄膜層を設けること
によって得られる。

固体粒子としては、有機高分子化合物、シリカなどを例
示することができ、特にシリカ粒子は、電極回路を接着
させるための加圧に対して変形しない強度を有している
ので好適である。

金属薄膜層は、無電解メツキ方法、イオンスパッタリン
グによるメツキ方法などの公知の方法によって設けるこ
とができる。

また、固体粒子の表面に薄膜層として設ける金属として
は、薄膜層形成後固体粒子に導電性を付与し得るもので
あれば特に制限はなく、例えば、ニッケル、銅、金、銀
、スズ、ＩＴＯ，パラジウム、などを挙げることができ
る。

導電性粒子の表面には、絶縁性熱可塑性樹脂が被覆され
る。

被覆される絶縁性熱可塑性樹脂としては、エチレン−酢
酸ビニル共重合体、ポリエチレン、エチレン−プロピレ
ン共重合体、エチレン−アクリル酸エステル共重合体、
エチレンアクリル酸塩共重合体、アクリル酸エステル系
ゴム、ポリイソブチレン、アタクチックポリプロピレン
、ポリビニルブチラール、アクリロニトリル−ブタジェ
ン共重合体、スチレン−イソプレンブロック共重合体、
ポリブタジェン、エチルセルロース、ポリエステル、ポ
リアミド、ポリウレタン、天然ゴム、シリコン系ゴム、
ポリクロロプレンなどの合成ゴム類、ポリビニルエーテ
ルなどを挙げることができる。

被覆方法としては、例えば、導電性粒子と絶縁性熱可塑
性樹脂微粉末を容器に入れて混合し、摩擦によって生じ
る帯電の極性の相違により被覆する方法など公知の方法
が採用される。

更に、本発明の異方導電性接着剤に使用される絶縁性樹
脂被覆導電性粒子は、被覆層の厚さが導電性粒子の直径
の１−１０％の範囲にあることが好ましい。

絶縁性熱可塑性樹脂の被覆層の厚さが導電性粒子の直径
に対して１％より小さい場合は、絶縁層が薄すぎて接続
の信頼性が低下し、一方、該被覆層の厚さが、１０％よ
り大きい場合は、電極回路を接着させるための加圧によ
って、導電性粒子の表面から絶縁性熱可塑性樹脂の被覆
層が剥離し、電極間の導通不良を起こし易い等の不都合
がある。

また、ホットメルトタイプの瞬時加熱硬化においては絶
縁性樹脂被覆層の融解が不足し、導通不良を起こし易い
。

導電性粒子の直径に対する絶縁性熱可塑性樹脂の被覆層
の厚さは、より好ましくは、３〜８％の範囲である。

本発明の異方導電性接着剤では、絶縁性の接着成分に絶
縁性樹脂被覆導電性粒子を０．２〜４０重量％分散させ
るのがよい。このように、４０重量％程度まで高濃度に
分散させることができるのは、前記したように、導電性
粒子を絶縁性樹脂で被覆した粒子を分散しているので、
各粒子間で導通が生じないからである。従って、加圧方
向の良好な導電性を発揮しつつ、その他の方向の絶縁性
を確保することができる。

次に、本発明に係る異方導電性接着剤を用いて、ＩＣチ
ップの電極と基板の電極を接続する方法について第１図
を参照しつつ説明する。

まず、電極ｌを有する基板２と電極３を有するＩＣチッ
プ４を対向させ、それぞれの電極間に本発明の異方導電
性接着剤を印刷または塗布等の方法により介在させた後
、接着剤中の被膜粒子５が単層に拡散する程度まで加圧
する（図（ａ））。

符号６は接着成分を示す。

次いで、加圧状態を維持しつつ加熱することにより、導
電性粒子の表面に被覆された絶縁性熱可塑性樹脂の電極
との接触部分が一部融解し、電極間が電気的に接続され
る。

殆ど同時に、この加熱により、接着成分６が硬化して収
縮し、導電性粒子にストレスがかかるため、ＩＣチップ
の電極３と基板の電極ｌとが導通し、かつ、緊密に接着
される（図（ｂ））。接着成分の硬化温度は導電性粒子
を被覆した絶縁性熱可塑性樹脂の軟化温度より高いので
、電極間の導通不良や、隣接する導電性粒子間における
電気的ショートといった不都合は生じない。

なお、上記操作と異なり、被膜粒子が加圧操作によって
単層に拡散する前の段階で加熱操作を行うと、電極間の
導通不良や、隣接する導電性粒子間における電気的ショ
ートといった問題が生じるので好ましくない。

〔実施例〕

嚢１０．（導電性粒子の調製） エチルアルコール４８７ｇと水３８９ｇとの混合液を攪
拌しながら３５℃に保ち、この混合液にアンモニアガス
７１．７ｇを溶解させた。この混合液に２８％エチルシ
リケート１７．４ｇを加え、その後２時間攪拌を続けて
ＳｉＯ□換算として０゜５重量％に相当するシード粒子
が分散した白濁液を得た。

この白濁液に直ちにＮａＯＨＯ，０３ｇが溶解した水溶
液３．３ｇを加え、シード粒子が水−アルコール分散液
中に分散したヒールゾルを得た。

得られたヒールゾルのうち９７ｇを攪拌下３５℃に保ち
、アンモニアガスでｐＨ１１，５にコントロールしなが
ら、エチルアルコール４５５ｇと水８８６ｇとの混合液
および２８％エチルシリケート５７０ｇを同時に１９時
間かけて徐々に添加した。全量添加後、液中に、Ｎａ０
８１ｇが溶解した水溶液１０３ｇを加え、これを７０℃
に加熱して２時間保持し分散液を得た。

この分散液に上記と同様の方法で、アンモニアガスでｐ
Ｈを１１．５にコントロールしながらエチルアルコール
、水およびエチルシリケートを添加し、ＮａＯＨ水溶液
を添加した後、加熱する操作を繰り返して、平均粒子径
７μｍの粉末粒子（Ｇｌ）を得た。この粉末粒子の平均
粒子径７μｍ＋ｌＯ％の範囲の粒子径を有する粒子は、
９６重量％であった。

一方２４重量％のアンモニア水溶液２８ｄを水８００ｇ
で希釈した液に、硝酸銀２９．２ｇを溶解した。攪拌下
にある水６００ｇに粉末粒子（Ｇ１）２０ｇを加え、さ
らに前記アンモニア性硝酸銀水溶液を添加して充分分散
させた。この混合液を攪拌しながら、３０％ホルマリン
３２．８−を水１８０ｇで希釈した液を滴下し、粉末粒
子表面に銀メツキを施した。次いで、濾過洗浄後９０℃
で乾燥させて導電性粒子（Ｇ２）を得た。得られた導電
性粒子は、比重３．１２であり、メツキ膜の厚さは４０
０人であり、比抵抗は３Ｘ１０−３Ω・口であった。

爽血桝１ （絶縁性熱可塑性樹脂被覆導電性粒子の調製）参考例１
で調製した導電性粒子（Ｇ２）９０ｇとメチルメタクリ
レート樹脂粉末（綜研化学製、商品名ＭＰ−１０００粒
径０．４Ｂｍ、軟化温度１７０℃）ｌｏｇとを混合して
樹脂を導電性粒子（Ｇ２）の表面に吸着させた。

次に、樹脂を吸着させた導電性粒子をボールミルに入れ
て混合し、導電性粒子の表面を上記樹脂で被覆して、絶
縁性熱可塑性樹脂被覆導電性粒子（Ｇ３）得た。

この絶縁性熱可塑性樹脂被覆導電性粒子（Ｇ３）の平均
粒子径は７．７μｍで、絶縁性熱可塑性樹脂被覆層の厚
さは０．３μｍで、導電性粒子（Ｇ２）の直径に対して
４．２％であった。

（異方導電性接着剤の調製） 絶縁性熱可塑性樹脂被覆導電性粒子（Ｇ３）１０重量部
を、硬化剤としてメチルへキサヒドロ無水フタル酸（新
日本理化製、リカジッド　ＭＨ−７００）とベンツルジ
メチルアミンを配合したエポキシ樹脂（ダイセル化学工
業（株）製、ＥＨＰＥ　　１５０）からなる硬化温度１
５０℃の熱硬化性樹脂、９０重量部に分散させて異方導
電性接着剤（Ｂｌ）を調製した。

（電極の接続） 次に、この異方導電性接着剤を電極間距離３０μｍの透
明電極上に塗布し、その上に同じ電極間距離３０μｍの
透明電極をセットして２ｋｇ／ｃｊＧで加圧した後、加
圧下で１８０℃に加熱して、電気的に接続された電気回
路を作成した。

上記電気回路の隣接する電極間の電気抵抗をテスターで
測定したところ、抵抗値は１０７Ω以上あり、導通は認
められなかった。また、上下電極間の電気抵抗を測定し
たところ、抵抗値はｌΩ以下で導通が認められた。

さらに下記の方法により評価した。

（ａ）隣接電極間絶縁率 異方導電性接着剤を電極間の距離が３０μｍの透明電極
の上に塗布し、ＩｃＩＩＸ■Ｏ１１、厚さ１ｍｍの平板
ガラスで挟み２ｋｇの荷重をかけ１８０°Ｃで加熱した
後、隣接する電極間の電気抵抗を１０組測定してｌＯ７
Ω以上の抵抗を示す数の割合を求めた。

（ｂ）上下導通性 異方導電性接着剤を電極間の距離が３０μｍの透明電極
の上に塗布し、ＩＣｌｌＸＩＣ１１、厚さ１　ｍ＋ｎの
ＩＴＯガラスで挟み１０本の電極それぞれと■ＴＯガラ
ス間の抵抗を測定し、５Ω以下の抵抗を示す割合および
平均抵抗値を求めた。

その結果を第工表に示す。

此ｆｉｆ２ＬＬ 参考例１で得られた導電性粒子（Ｇ２）１０重量部を実
施例１で用いたエポキシ系熱硬化性樹脂９０重量部に分
散し異方導電性接着剤（Ｂ２）を得た。

実施例Ｉに記した評価を行いその結果を第１表に示す。

炊較烈主 参考例１で調製した導電性粒子（Ｇ２）６０重量部とポ
リ−４−メチルペンテン−１４０重量部を用いて、実施
例１と同様な方法により、樹脂を導電性粒子に被覆して
、絶縁性熱可塑性樹脂被覆導電性粒子（Ｇ４）を得た。

本粒子の平均粒子径は１１．０８μｍで、絶縁性熱可塑
性樹脂被覆層の厚さは２．０μｍで導電性粒子（Ｇ２）
の直径に対して２８％であった。

樹脂被覆導電性粒子（Ｇ４）を樹脂を溶解しない溶媒に
分散し、表面にシリコン系樹脂層を設けたポリイミド樹
脂フィルム上に塗り、沈降させ、乾燥して溶媒を飛ばし
、樹脂被覆導電性粒子が暫定的に付着したフィルム（Ｆ
ｌ）を得た。

これを下記の方法により評価した。

（ａ）隣接電極間絶縁率 ベースフィルムに仮固定されたフィルムを電極間距離３
０４ｍ透明電極に転写し、ＩａＩＸＩＧＩ＋、厚さ１ｌ
ＩＩの平板ガラスで挟み２ｋｇの荷重をかけ１８０℃で
加熱した後、隣接する電極間の電気抵抗を１０組測定し
てｌＯ７Ω以上の抵抗を示す数の割合を求めた。

（ｂ）上下導通性 ベースフィルムに仮固定されたフィルムを電極間距離３
０ｕｍの透明電極に転写し、１ｃｍＸ１ｃｍ。

厚さ１ｍのＩＴＯガラスで挟み１０本の電極それぞれと
ＩＴＯガラス間の抵抗を測定し、５Ω以下の抵抗を示す
割合および平均抵抗値を求めた。その結果を第１表に示
す。

実１１島−一り−１ 参考例１と同様にして平均粒子径が１．　９μｍ１９．
０μｍおよび１５．０μｍの粉末粒子（Ｇ５、Ｇ６、Ｇ
７）をそれぞれ調製し、さらに参考例１と同様な方法で
導電性粒子（Ｇ８、Ｇ９、ＧＩＯ）を得た。それぞれの
メツキ膜の厚さは４００人であり、比抵抗はそれぞれｌ
Ｘｌ０−’Ω・１．４ＸＩＯ−’Ω・国、６Ｘ１０−３
Ω曇１であった。

導電性粒子（Ｇ８、Ｇ９、ＧＩＯ）から実施例１と同様
な方法により、熱可塑性樹脂被覆導電性粒子（Ｇｌｌ、
Ｇ１２、Ｇ１３）を得た。それぞれの平均粒子径は２．
１４μｍ１９．８８μｍ。

１６．３μｍで樹脂被覆層の厚さはそれぞれ０゜０８、
ｃｚｍｌｏ、４ｍｍ１０．６１μｍであり、導電性粒子
（Ｇ８、Ｇ９、ＧＩＯ）に対してそれぞれ４．０％、４
．４％、４．０％であった。

樹脂被覆導電性粒子（ＧｌｌＳＧ１２、Ｇ１３）から、
実施例１と同じ方法により異方導電性接着剤（Ｂ３、Ｂ
４、Ｂ５）を得た。

実施例１に記した評価を行い、その結果を第１表に示す
。

次１■引５６ 参考例１の導電性粒子（Ｇ２）にメチルメタアクリレー
トを実施例１と同様な方法で被覆して、被覆層厚０．　
１μｍの被覆導電性粒子（Ｇ１４）（導電性粒子（Ｇ２
）９７．５重量部とメチルメタアクリレート２．５重量
部を使用）と被覆層厚０．６μｍの被覆導電性粒子（Ｇ
１５）（導電性粒子（Ｇ２）８０重量部とメチルメタア
クリレート２０重量部を使用）を得、これらの樹脂被覆
導電性粒子から実施例１と同じ方法により異方導電性接
着剤（Ｂ６、Ｂ７）をそれぞれ得た。

実施例１に記した評価を行い、その結果を第１表に示す
。

次虜１ 実施例１で得られた絶縁性熱可塑性樹脂被覆導電性粒子
（Ｇ３）３０重量部を、実施例１と同様な方法によりペ
ースト用樹脂７０重量部に分散させて、異方導電性接着
剤（Ｂ８）を得た。

実施例１に記した評価を行い、その結果を第１表に示す
。

北ｔＵ罪■ 実施例１の樹脂被覆導電性粒子（Ｇ３）１０重量部にメ
チルメタクリレートの軟化温度より１０℃低い温度で硬
化する熱硬化性樹脂（エポキシ系樹脂、三井東圧（株）
製、ＸＮ−２１−Ｆ、硬化温度１６０℃）９０重量部を
混合し、異方導電性接着剤（Ｂ９）を得た。

実施例１に記した評価を行い、その結果を第１表に示す
。

（以下余白） 第１表より、本発明により得られる異方導電性接着剤は
、従来公知の接着剤やフィルムより、隣接電極間絶縁率
および上下導通率が優れていることが明らかである。

〔発明の効果〕

本発明により得られる異方導電性接着剤は、絶縁性の接
着成分中に、導電性粒子の表面が絶縁性熱可塑性樹脂で
被覆された粒子が分散されているので、これを対向する
電極間に介在させて加圧し、該接着剤中の被膜粒子が単
層に拡散した後、加圧状態を維持しつつ加熱すれば、絶
縁性熱可塑性樹脂の前記電極接触部分が融解し、極めて
優れた隣接電極間絶縁率および上下導通率をもって電極
間を電気的に接続することができる。

従って、ＩＣ等の微細な電極と、それらが搭載される基
板上の電極とを電気的に接続するために用いられる接着
剤として有用であり、特に、ファインピッチの多接点電
極の接続に対しても信頼性が高いという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の異方導電性接着剤によって電極が接
着される状態を示す断面図である。 １．３−・・電極 ４−Ｉ　Ｃチップ ６・・・接着成分 ２・・・基板 ５・・・被覆粒子

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、絶縁性の接着成分中に、導電性粒子の表面が絶縁性
   熱可塑性樹脂で被覆された粒子が分散された異方導電性
   接着剤。 ２、絶縁性の接着成分が熱硬化性樹脂であり該熱硬化性
   樹脂の硬化温度が絶縁性熱可塑性樹脂の軟化温度より高
   いことを特徴とする請求項１記載の異方導電性接着剤。 ３、請求項１または２記載の異方導電性接着剤を対向す
   る電極間に介在させて加圧し、該接着剤中の被膜粒子が
   単層に拡散した後、加圧状態を維持しつつ加熱すること
   により、絶縁性熱可塑性樹脂の前記電極接触部分を融解
   し、電極間を電気的に接続する方法。 ４、請求項３記載の電極間を電気的に接続する方法によ
   って形成される電気回路基板。