JPH0371570A

JPH0371570A - 導電用結合剤および導電接続構造

Info

Publication number: JPH0371570A
Application number: JP20573689A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Sugiyama; 和弘杉山
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 1989-08-10
Filing date: 1989-08-10
Publication date: 1991-03-27

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］この発明は導電用結合剤および導電接続構造に関する。

［従来の技術］相互に離間して配置された接続端子を電気的に接続する
方法として各種の方式が知られている。

最も一般的な手法としては半田付けによる方法がある。

近年の接続端子のビー２チ微細化の要求に即応して、半
田付は手法も部分と進歩している。最新の設備と細心の
注意力をもってすれば、半田付けは、ｌｏＯＩＬｍ程度
のピッチの接続端子の接続に適用することが可能である
。しかし、この手法における欠点は、接続端子が半田濡
れ性を有していなければならず、従って、少なくとも、
導電性金属箔で形成されていなければならないことと、
高温接合のため、耐熱性絶縁基板が用いられる必要があ
ることである。これらの条件は、材料の価格を上昇させ
る。

安価な樹脂基板に形成された接続端子を電子部品に接続
する方法として、導電性接着剤による方法が知られてい
る。しかし、この方法は、接続端子上に導電性接着剤を
正確に位置決めして被着しなければならず、極めて非能
率的である。また、導電性接着剤が被着されていない部
分すなわち、接続端子間は全く接着されない為、接合力
が極度に不足し、接合強度の補強手段を必要とされる。

このため、接合部分が広い容積を占めることになる。し
かも、このような欠点に加えて、接続作業に伴なう位置
合わせの精度不良のため、接続端子のピッチが２００〜
３００　ｇｍ以下の場合には、短絡や導通不良が極度に
増大する。

他の従来技術として、−この方法は、ｈａした手法と比
較すると本発明の概念に割と近いが一異方導電性接着剤
を用いる方法がある。異方導電性接着剤とは、絶縁性接
着剤中に導電性微粒子を分散混合したものである。この
異方導電性接着剤を用いて基板の接ｂｆ、？ｊｊＡ子を
電子部品の接続端子に接続する場合、異方導電性接着剤
は基板に設けられた接続端子上のみでなく接続端子間の
基板上にも被着される。基板の接続端子と電子部品の接
続端子を異方導電性接着剤を介在して熱圧着すると。

各導電性微粒子と基板もしくは電子部品の接続端子間に
介在される絶縁性接着剤は接続端子間に流動し、基板お
よび電子部品の接続端子は導電性微粒子に直接接触する
。この際、各導電性微粒子が、互いに導通しないように
十分に離間して分散されていれば、基板または電子部品
に設けられた接続端子は短絡することはない、すなわち
、異方導電性接着剤とは接合された状態において、厚み
方向には導電性を有するが面方向には絶縁性を呈するも
のであり、導電性に方向性を有する接着剤ということで
ある。

この異方導電性接着剤は、絶縁性接着剤として１００〜
３００℃の比較的低温で溶融する材料が用いられている
ため樹脂基板にも適用できる。また、基板の接続端子上
に被着する際、位置合せが必要でないので能率的である
。さらに、接続端子間にも接着剤が介在されているため
、接合強度を大きくできる、という特徴を有する。

［発明が解決しようとする課題］上述した如く、異方導電性接着剤は、厚さ方向には導電
性を、面方向には絶縁性を呈することが絶対的条件であ
る。厚さ方向に導電性を呈するためには、基板の接続端
子と電子部品の接続端子間には、最低（単に理論的には
）、−個の導電性微粒子が介在される必要がある０面方
向に絶縁性を呈するためには、どの導電性微粒子も隣接
する導電性微粒子とは絶縁性接着剤により電気的に不導
通となる間隔に隔てられていることが理想である。Ｓ接
する導電性微粒子が、たまたま隣の接続端子と絶縁され
ていることを仮定すれば、そのような条件においてのみ
導電性微粒子同志が導通することが許容される。しかし
、そのような導電性微粒子が隣の接続端子から絶縁され
ているという保証はない、それ故、どの導電性微粒子も
隣接の導電性微粒子とは導通することがないような構造
にする必要がある。

しかしながら、異方導電性接着剤において、絶縁性接着
剤中に分散される導電性微粒子の配置は単に攪拌によっ
てのみ決定される。このため、導電性微粒子の分布は、
当然のことながら、−様ではなく密の部分と疎の部分を
有している。従って、密の部分においても導電性微粒子
が相互に導通しないこと、および疎の部分においても必
ず１つの接続端子に対して、玉以−りの導電性微粒子が
位置付けられなければならない、という条件が生じる。

接続端子のピッチが小さくなり、従って、接続端子の巾
が狭くなるに比例して、上記の条件を満足することは困
難になる。１つの接続端子上に位置する導電性微粒子は
、接続端子が巾狭になるにつれ小数となる。しかしなが
ら、接続端子上に位置する導電性微粒子の数の増大を図
って、絶縁性接着剤中に混合する導電性微粒子の割合を
増やせば、密の部分の導電性微粒子の密度がさらに増大
される。言う迄もなく、この導電性微粒子の密の部分は
巾狭の接続端子間を満たし回路を短絡させる。

このような構造および作用のため、異方導電性接着剤に
よる接続は、接続端子のピッチが導電性微粒子の直径の
数倍程度の場合にまで適用可能であるとみられるにも拘
わらず、現実的には、これには程遠いものであった。−
例として直径１０〜２０ｇｍ程度の導電性微粒子を用い
た場合、接続端子のピッチは２００〜３００　ｐｍとす
ることが限界であった。この方法による限り、理論的に
も、接続端子のピッチが導電性微粒子の直径よりも小さ
い場合には適用は不可能である。

この発明は、上述した実情に鑑みてなされたものであり
、その目的とするところは、配線材料および基板材料と
して如何なるものにも対応できるよう低温接合が可能で
あり、且つ接続端子のビー２チが従来よりも遥かに微小
の場合にも適用することのできる、全く新規な構造を有
する導電性結合剤およびこの導電性結合剤を用いた導電
接続構造を提供することにある。

［課題を解決するための手段］この発明の導電用結合剤は、導電性微粒子の外周面を全
体的または部分的に外部から電気的に隔絶する低融点の
樹脂層で覆った接続用微粒子を絶縁性接着剤中に混合し
てなり、前記樹脂層が熱圧着力により厚み方向の部分が
破壊され、かつ面方向の部分が残存するようにしたもの
である。

また、この発明の導電接続構造は、互いに対向する第１
、第２の接続端子間に導電性微粒子の外表面を全体的ま
たは部分的に電気的に隔絶する樹脂層で覆った複数の接
続用微粒子を介在するとともに、前記第１、第２の接続
端子間の空隙に絶縁性接着剤を充填し、前記接続用微粒
子の樹Ｗｒｉ層が厚み方向の部分が破壊され、かつ面方
向の部分が残存することにより、前記導電性微粒子で第
１、第２の接続端子を接続したものである。

［作用］異方導電性接着剤における問題点は、導電性微粒子を相
互に電気的に絶縁するために、絶縁性接着剤中に混入で
きる導電性微粒子の割合を所定値以上にすることができ
ない点にあった。従って、もし仮に導電性微粒子が相互
に電気的に導通しないことが保証されれば、上記の問題
点は解消される。すなわち、導電性微粒子の割合が十分
に密になれば、接続端子の巾が如何に小さくなろうとも
、導通に必要な十分な数の導電性微粒子を、各接続端子
上に位置付けすることができる。しかも、この場合、接
続端子間に導電性微粒子がどのように密に分布しようと
も、導電性微粒子相互が導通しない限り、接続端子が短
絡されることはない。

この発明の導電用結合剤は、絶縁性接着剤中に混合する
接続用微粒子として、導電性微粒子の外周面を全体的ま
たは部分的に外部から電気的に隔絶する樹脂層で覆われ
たものを用いている。この場合、外周面を全体的または
部分的に外部から電気的に隔絶するとは、導電性微粒子
相互の導通を防止することを意味する。従って、この発
明の接続用微粒子は上記した作用を呈する。

このような導電用結合剤において、結合剤の厚さ方向に
対して電気的な導通を達成できるならば、この結合剤は
、如何に小さなピッチで配列された接続端子に対しても
適用できるものであることは明らかである。この目的の
ため、この発明の接続用微粒子の樹脂層は低融点のもの
で形成され且つ結合剤に加えられる熱圧着力によりＨみ
方向の部分は破壊されかつ面方向の部分が残存するもの
である。

従って、この導電用結合剤を用いて接続された導電接続
構造は、熱圧着治具等により接続された後、導電用結合
剤に含まれた接続用微粒子によって、結合剤の厚み方向
には導電性を呈するが、接続用微粒子が配列された方向
、すなわち面方向には絶縁性を呈する。

［実施例１以下、図面を参照して、この発明の詳細な説明する。

第１図は導電用結合剤を示す。この導電用結合剤１は、
導電性微粒子２の外周面を樹脂層３で覆った接続用微粒
子４・・・を絶縁性接着剤５中に混合したものである。

この場合、導電性微粒子２は金、銀、ニッケル、銅、ス
ズ、アルミニウム等の金属粒子が望ましいが、これに限
らず、カーボン粒子でもよく、また有機、無機の粒子の
表面に金属メツキを施したものでもよい、樹脂層３は導
電性微粒子２の外周面を外部から電気的に隔絶するため
のもので、絶縁性を有する低融点（１００〜３００℃程
度）の微粉末を導電性微粒子２の外周面に静電気で吸着
させた構成となっている。なお、微粉末は導電性微粒子
２よりも遥かに小さなものである。このような導電性微
粒子２と樹脂Ｍ３とからなる接続用微粒子４はその径が
約１０Ｂｍ程度の大きさに形成することが可能である。

また、絶縁性接着剤５は熱可塑樹脂よりなる熱溶融型に
属するホットメルトηｌのものが望ましいが、これに限
らず、熱硬化樹脂よりなるものでもよい。なお、絶縁性
接着剤５の厚さは接続用微粒子４の大きさよりも少し厚
く形成されている。

このような導電用結合剤１においては、導電性微粒子２
が樹脂屑３で電気的に隔絶されているから、絶縁性接着
剤５中で接続用微粒子４・・・を相互に接触させた状態
で平面的に配列することができ、導電性微粒子２・・・
の密度を、接着力が十分と仮定する限り、限りなく増大
することができる。

また、接続用微粒子４の樹脂屑３は低融点の微粉末を静
電気で吸着させたものであるから、例えば熱圧着等によ
り加圧されると、その箇所の樹脂屑３が溶融して導電性
微粒子２が露出するので、導電性微粒子２を介して加圧
方向（厚さ方向）に対して導通可能となる。しかし、そ
れ以外の箇所つまり加圧方向と直交する面方向の箇所の
樹脂層３はそのまま残存するので、導電性微粒子２は面
方向に導通することはない。

第２図は上述した導電用結合剤ｌを用いた導電接続構造
を示す、この図において、７．８は上下に対向する基板
である。下側の基板７はガラス基板等であり、その上面
には第１の接続端子９・・・が同じピッチで複数（この
実施例では２個のみを示す）配列形成されている。上側
の基板８はフィルム基板等であり、その下面には第２の
接続端子１０・・・が第１の接続端子９・・・と同じピ
ッチで対向して形成されている。また、Ｌ下の基板７．
８間には上述した導電用結合剤ｌが配置されている。

すなわち、上下の基板７，８間には接続用微粒子４・・
・が相互に接触した状態で配置され、その空隙には絶縁
性接着剤５が充填された状態となる。そして、熱圧着に
より上下の基板７．８が絶縁性接着剤５で接着され、か
つ接続用微粒子４の導電性微粒子２により対向する第１
．第２の接続端子９．１０が電気的に接続される。この
場合、各接続端子９、ｔｏの幅は導電用結合剤１の接続
用微粒子４の径よりも広く形成されている。そのため、
接続端子９．１０間には少なくとも１ｇ１以上の接続用
微粒子４が配置される。

このような導電接続構造では、Ｌ下の基板７．８を熱圧
着すると、絶縁性接着剤５によりｆｚ下の基板７．８が
相互に接着されるのと同時に、第１、第２の接続端子９
．１０間に位置する接続用微粒子４の樹脂層３が接続端
子９．１０で−Ｌ下に加圧され、かつ加熱されるので、
接続端子９．１０が接触する部分（厚さ方向の部分）の
樹脂層３が溶融して押し流され、内部の導電性微粒子２
が露出して接続端子９、ｌＯに接触して導通する。しか
し、接続端子９．１０が接触しない部分（面方向の部分
）の樹脂層３は厚さ方向の部分に較べ加圧力が小さいた
め、そのまま残存する。なお、対向する接続端子９．９
または１Ｏ１１０間に配置された接続用微粒子４は接続
端子９．１０によって加圧されないので、樹脂層３はそ
のまま残存する。したがって、導電性微粒子２・・・は
接続端子９、ｌＯの配列方向に導通することはなく、対
向する接続端子９、ＩＯのみに接触して導通する。この
結果、隣接する接続端子９、工０は相互に導通すること
がなく、対向する接続端子９、１０のみが確実に接続さ
れる。この場合、仮に、対向する接続端子９、ｌＯのピ
ッチが接続用微粒子４の大きさよりも小さくても、隣接
する接続端子９、ｌＯが導通することなく、対向する接
続端子９．１０のみを接続することが可能である。以下
、このことについて説明する。

第３図は接続端子１１のピッチを接続用微粒子４よりも
小さくした場合の接続端子１１と導電性微粒子２との導
通関係を示す、この図において、各接続用微粒子４の中
央部に示された点線の円１２ａ〜１２ｄは熱圧着時に溶
融される樹脂層３の部分であり、従って、この領、域が
接続端子に接触する。また、二点鎖線で示された接続端
子１１は、第２図の接続端子９および１０に対応する。

ここでは、接続端子１１の輻を導電性微粒子２の約１／
２程度の大きさとし、そのピッチを導電性微粒子２とほ
ぼ同じ長さこし、かつ接続端子１１の長さを接続用微粒
子４のほぼ２倍程度とする。また、接続用微粒子４・・
・は隣接のものと相互に接触するよう隙間なく配列され
ている。このことは接続端子１工のピッチ方向だけでな
く長さ方向においても同様である。左下側の導電性微粒
子２と接続端子ｌｌとは接触領域１２ａ内に示されたハ
ツチング部分内で接触している。その右隣りの導電性微
粒子２の接触領域１２ｂは右隣りの接続端子ｌｌを飛び
越してしまうため、この右隣りの接続端子１１と接触す
ることがない、しかし、左下側の導電性微粒子２とその
右隣りの導電性微粒子２の前後に位置する導電性微粒子
２．２の接触領域１２ｃ、１２ｄは斜線で示すように一
部が右隣りの接続端子１１の前後部において接触する。

これは、導電性微粒子２・・・が相互に接触して配置さ
れるため、前後の導電性微粒子２．２が左下側の導電性
微粒子２と右隣りの導電性微粒子２との中間に位置して
いるからである。

このように、接続端子１１の輻およびピッチを接続用微
粒子４よりも小さく形成しても、隣接する接続端子１１
を導通させずに、対向する接続端子１１のみを接続する
ことかで可能となる。実際には、接続端子１１の長さは
接続用微粒子４よりも遥かに長いから、接続端子１１の
長さ方向に接続用微粒子４・・・が多数配列されること
となり、上述した接続がより一層確実なものとなる０例
えば、接続端子１１の長さを１ｍｍとしても、直径１０
Ｂｍ程度の接続用微粒子４ならば、長さ方向に１００列
程度は配列されることになる。しかも、この１００列に
配列された接続用微粒子４は、第３図に示す如く、接続
端子ｉｔのピッチ方向に少しずつ位置がずれている。従
って、理論的には、接続用微粒子４の直径よりも小さい
ピッチで配列された接続端子に対しても適用することが
できる。

第４図は上述した導電接続構造を液晶表示パネルとフィ
ルム基板との接続、および液晶表示ノくネルの対向電極
の接続に適用した場合を示す、液晶表示パネル１３は上
下一対のガラス基板１４．１５の対向面にＩ　Ｔ　Ｏ（
Ｉｎｄｉｕｍ　Ｔｉｎ　０ｘｉｄｅ）等よりなる透明電
極１６、エフが形成され、その間に液晶１８が封入され
ており、上下の透明電極１６．１７が上述した導電用結
合剤ｌにより下側のガラス基板１５の接続端子部１９に
接続されている。

この場合、対向するガラス基板１４．１５間の周囲には
封止材（図示せず）が設けられており、この封止材の一
部が導電用結合剤ｌで構成されている。そして、この導
電用結合剤ｌにより上側の透明電極１６が下側のガラス
基板１５の接続端子部１９に接続されている。なお、接
続端子部１９は上下の透明電極１６．１７と同じ数だけ
接続端子が等間隔に配列されている。

一方、フィルム基板２０はＴ　Ａ　Ｂ　（Ｔａｐｅ　Ａ
ｕｔｏｍａｆｅｄ　Ｂｏｎｄｉｎｇ）方式によりキャリ
アテープ２１の下面にフィンガリード２２・・・を形成
し、このフィンガリード２２・・・にＩＣチップ２３を
接合したものである。すなわち、キャリアテープ２１の
中央には開口部２４が形成され、この開口部２４内にフ
ィンガリード２２・・・の内側端が突出しており、この
突出したフィンガリード２２・・・の先端にＩＣチップ
２３のバンプ２５・・・がポンディングされて樹脂２６
で封止されている。この場合、フィンガリード２２はキ
ャリアテープ２１にラミネートされた銅等ノ金属箔をエ
ツチングすることにより形成され、その外端部が接続端
子部２７をなしている。なお、この接続端子部２７には
液晶表示パネル１３の接続端子１９と同数の接続端子が
配列されている。

そして、液晶表示パネル１３とフィルム基板２０とを接
続する場合には、液晶表示パネル１３の接続端子部１９
の上方にフィルム基板２０の接続端子部２７を対向させ
、その間に上述した導電用結合剤ｌを配置する。この状
態で、フィルム基板２０上にヒータチップ２８を押し当
てて導電用結合剤ｌを熱圧着すると、各接続端子部１９
．２７は導電用結合剤１の絶縁性接着剤５により相互に
接着されるとともに、接続用微粒子４の導電性微粒子２
により対向する接続端子が電気的に接続される。

したがって、このような液晶表示パネル１３とフィルム
基板２０との接続構造では、対向する接続端子部１９．
２７間に導電用結合剤ｌを配置してヒータチップ２８で
熱圧着するだけで、簡単に接続することができる。この
場合、各接＆Ｓ！端子部１９．２７の接続端子数が多く
、ファインピッチ化しても、隣接する接続端子が導通す
ることなく、対向する接続端子のみを確実に接続するこ
とができる。

第５図は導Ｔｒｌ接続構造の変形例を示す、この導７に
接続構造に用いられる導電用結合剤３０は、絶縁性接着
剤５中において接続用微粒子４・・・が厚さ方向にも積
み重ねられている。この導電用結合剤３０は上下に対向
する基板３工、３２間に配置されると、基板３１．３２
間には接続用微粒子４・・・が厚さ方向にも積み重ねら
れて配置され、かつこれらの空隙に絶縁性接着剤５が充
填されることとなる。そのため、−上下の基板３１．３
２を熱圧着すると、絶縁性接着剤５により上下の基板３
１．３２が接着され、かつ上下の基板３１．３２に対向
して設けられた接続端子３３．３４はその間において厚
さ方向に配列された導電性微粒子２・・・の相互の導通
により電気的に接続される。すなわち、対向する接続端
子３３．３４間において厚さ方向に配列された接続用微
粒子４・・・は熱圧着により上下部が相互に圧接し合う
ので、その部分の樹脂Ｍ３が相互に破壊され、上下の導
電性微粒子２が相互に導通する。しかし、面方向に隣接
する接続用ｉｌに粒子４の樹脂層３は破壊されずに残存
するので、面方向に隣接する導電性微粒子２は相互に導
通することはない、この結果、接続端子３３．３４のう
ち、隣接する接続端子３３．３４が導通することなく、
対向する接続端子３３．３４のみが確実に接続される。

第６図は導電用結合剤の変形例を示す、この導電用結合
剤３５は、導電性微粒子２の外周面に絶縁性を有する低
融点の樹脂層３６を膜状にコーティングして接続用微粒
子３７を構成し、この接続用微粒子３７を相互に接触さ
せて絶縁性樹脂５中に混合したものである。このような
導電用結合剤３５においても、熱圧着等により厚さ方向
の樹脂層３６が破壊されて内部の導電性微粒子２が露出
し、これと直交する方向の樹脂層３２は破壊されないの
で、上述した導電用結合剤ｌと同様の効果がある。

［発明の効果］以上詳細に説明したように、この発明の導電用結合剤は
、接続用端子のピッチが従来よりも遥かに小さい場合に
も適用できる。しかも、接続用微粒子は、絶縁性接着剤
によって絶縁されている訳ではなく、接続用微粒子自体
が絶縁層を有しているものであるから接続端子の短絡を
確実に防止できる。また、このような導電用結合剤を用
いた導″ｒＬ接続構造は、低温接合が可能であるから接
続端子や絶縁基板の材料として安価なものにも適用する
ことができ、かつ、接続用端子のピッチが小さいにも拘
わらず接続の信頼性に優れたものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の導電用結合剤を示す要部拡大断面図
、第２図はその導電用結合剤を用いた導電接続構造を示
す要部拡大断面図、第３図は接続端子のピッチを接続用
微粒子よりも小さく１．た場合の接続端子と導電性微粒
子との導通を説明するための平面図、第４図は上述した
導電接続構造を液晶表示パネルとフィルム基板との接続
、および液晶表示パネルの対向電極の接続に適用した場
合の断面図、第５図および第６図はこの発明の変形例を
示す要部拡大断面図である。ｌ、３０．３５・・・・・・導電用結合剤、２・・・・
・・導電性微粒子、３．３６・・・・・・樹脂層、４．
３７・・・・・・接続用微粒子、５・・・・・・絶縁性
接着剤、９、ＩＯ２１１・・・・・・接続端子、１９．
２７・・・・・・接続端子部。特許出願人カシオ計算機株式会社

Claims

【特許請求の範囲】

（１）　導電性微粒子および該導電性微粒子の外周面を
全体的または部分的に外部から電気的に隔絶するように
覆う低融点の樹脂層からなる接続用微粒子を絶縁性接着
剤中に混合して形成され、前記樹脂層が熱圧着力により
厚み方向の部分が破壊され、かつ面方向の部分が残存す
ることを特徴とする導電用結合剤。
（２）　互いに対向する第１、第２の接続端子と、前記
第１、第２の接続端子間に介在されそれぞれが導電性微
粒子の外周面を全体的または部分的に電気的に隔絶する
樹脂層で覆われた複数の接続用微粒子と、前記第１、第
２の接続端子間の空隙に充填された絶縁性接着剤を具備
し、前記接続用微粒子の樹脂層の厚み方向の部分が破壊され
、かつ面方向の部分が残存することにより、前記第１、
第２の接続端子を前記導電性微粒子で接続したことを特
徴とする導電接続構造。