JPH0415964B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は厚み方向には自由に通電するが平面方
向には絶縁体である異方導電体に関する。

〔従来技術〕

２つの電気部品を電気的に接続するコネクター
としては、たとえば特公昭58−36513号公報に記
載のように、導電性エラストマー層と非導電性エ
ラストマー層とを交互に積層し、電気接続に使用
される表面と各層とがほぼ直角になるようにスラ
イスした、厚み方向と、いずれか一方向の平面方
向の合計２方向にのみ導電性を有するストライプ
状コネクターや、特開昭52−126794号公報に開示
されているように、絶縁体シート中に導電性繊維
状物体がシートの厚み方向に配向されていたり、
さらには特開昭51−119732号公報のように導電粒
子を添加して、厚み方向の１方向にのみ導電性を
与えた異方導電性シートが知られている。

しかしながら、かかる従来のコネクターでは、
導電層と絶縁層を交互に積層・スリツトしたり、
あるいは導電性繊維を厚さ方向にのみ導通路を与
える様に導電性繊維状物体を配向させて埋め込ん
でいたり、さらには単なる導電粒子のブレンドで
あるので、単位mmあたり10個以上の導通点を与え
ることは困難で、さらに接続不良を起す危険性が
あり、信頼性が低く、また製造工程が煩雑で製品
のコスト高を招く欠点があつた。

〔発明の目的〕

本発明は上記従来の欠点を解消し、高密度の異
方導通点を与え、かつ製造工程が単純でコストダ
ウンが可能な異方導電性フイルムを提供すること
を目的とするものである。

〔発明の構成〕

上記目的を達成するため、本発明の異方導電体
は、壁材が導電性材料からなる無機質多孔性マイ
クロカプセルを用いたフイルム状異方導電体であ
つて、前記マイクロカプセル内には熱可塑性重合
体が内包され、かつ内包された熱可塑性重合体と
マイクロカプセル外のフイルム状熱可塑性重合体
とは、マイクロカプセルの細孔を通して結合して
いるとともに、前記フイルム状熱可塑性重合体の
厚みが前記マイクロカプセルの平均粒径の３倍以
下であることを特徴とする。

本発明における熱可塑性重合体とは、加熱によ
つて可塑流動性を示すもので、化学構造的には主
として線状の高分子である。

代表的なものとしては、ポリエチレン、ポリプ
ロピレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリ
ブタジエン、ポリスチレン、ブタジエン・スチレ
ンゴム、ブタジエン・イソプレンゴム、ポリメチ
ルペンテンなどで代表されるポリオレフイン、ポ
リエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフ
タレート、ポリエチレンナフタレート、ポリカー
ボネートなどで代表されるポリエステル、ポリ塩
化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリフツ化ビニ
リデン、ポリフツ化ビニルなどで代表されるハロ
ゲン化ポリマー、ポリヘキサメチレンアジペート
（ナイロン66）、ポリε−カプロラクタム（ナイロ
ン６）、ナイロン610などで代表されるポリアミ
ド、更にポリアクリロニトリル、ポリビニルアル
コールなどのビニルポリマー、ポリアセタール、
ポリエーテルスルホン、ポリエーテルケトン、ポ
リフエニレンエーテル、ポリスルホン、、ポリフ
エニレンスルフイドおよびそれらの共重合体や混
合体などであり、本発明の場合、フイルムに圧縮
力が加わつて通電がなされることを考慮すれば、
弾性のある重合体、例えばポリオレフインエラス
トマーやポリエステルエラストマー、さらには熱
融着性のある、融点150℃未満の非晶性共重合ポ
リエステル、例えば、エチレングリコール、ネオ
ペンチルグリコール、ジエチレングリコール、ブ
タンジオール、テレフタル酸、イソフタル酸、ア
ジピン酸、セバチン酸およびポリエチレングリコ
ールなどとの共重合体が好ましい。

また、本発明で使用する無機質多孔性マイクロ
カプセルとは、その粒子の一つの径が0.1μｍから
100μｍと微小であり、第３図に示すように壁材
１が平均10〜600Åの細孔径を有する多孔質で球
形の容器であり、内部に中空部２を有しており、
中空部２に液体、固体や気体を自由に封入・放出
できるものである。

代表的な製造法としては、例えば特公昭54−
6251号公報、特公昭57−55454号公報、特公昭55
−43404号公報などに記載されている「界面反応
法」、すなわち水溶液沈澱反応によつて無機粉体
を調整する方法であるが、その調整過程におい
て、油中水滴型（Ｗ／Ｏタイプ）エマルジヨンを
用いることによつて中空・球形・多孔質の無機粉
体粒子を調整することにより製造することができ
る。

マイクロカプセルを構成する無機材料の壁材と
しては、導電性材料、すなわち電気抵抗値が10^-3
〜10⁴オーム程度のもので、たとえば酸化第２錫、
酸化アンチモン、酸化インジウム等が使用され
る。もちろん導電性の乏しい酸化チタンや酸化ケ
イ素、炭酸カルシウムなどの無機材料からなる壁
材のマイクロカプセルの表面に導電性のある化合
物をメツキ・蒸着させてもよい。

マイクロカプセルの大きさは、0.1〜100μｍの
範囲に可変であるが、本発明の場合、後述するよ
うにシート状に成型することからして、特に１〜
20μｍの平均粒径分布のシヤープな球径のもの
が、熱可塑性重合体との相溶性、分布性などが良
く好ましい。

カプセル粒子表面の細孔径は、BET法で測定
して20〜600Åの範囲であるが、本発明において
は20〜100Åの範囲に主たる細孔径を有する分布
のものが好ましい。

もちろん形状は、完全な球状のものが分散性、
流動性、易滑性、平滑性、耐摩耗性などの点で好
ましい。

このようにマイクロカプセルは微小球状で、し
かも細孔を有する多孔質であるため、その粒子表
面積は著しく大きく、100〜1000m²／ｇにもなり、
さらに見掛け比重も小さく、0.1〜0.4程度とな
る。

なおマイクロカプセルの壁の厚さも0.01〜5μｍ
程度に自由に変えられ、これは外力による変形・
破壊などの力学特性のみならず、内包物の外部へ
の放出特性などによつて決められる。

本発明において重要なことは、マイクロカプセ
ルに熱可塑性重合体が内包されおり、マイクロカ
プセルに内包された熱可塑性重合体と、マイクロ
カプセルを取り巻く熱可塑性重合体との間に、マ
イクロカプセルの細孔を通して強固な結合が形成
されていることである。

なお、熱可塑性重合体のマイクロカプセルへの
内包量は、充填率で５〜100体積％が好ましく、
40〜80体積％がより好ましい。

マイクロカプセルに熱可塑性重合体に内包させ
るには、熱可塑性重合体のモノマー、たとえば熱
可塑性重合体がポリエチレングリコール、エチレ
ングリコール、ネオペンチルグリコール、テレフ
タル酸、イソフタル酸、アジピン酸などを主成分
とするポリエステルの場合にはエチレングリコー
ル中に前記無機質多孔性マイクロカプセルを含浸
してエチレングリコールをカプセル内に内包さ
せ、多孔質マイクロカプセルが分散したエチレン
グリコールスラリーと、２官能性カルボン酸とを
混合し、エステル交換および重縮合させることに
より行われる。

或いは、マイクロカプセルが収容された容器を
脱気し、次いでこの容器に熱可塑性重合体モノマ
ーを供給してモノマーを内包させたのち重合する
こともできる。

このように熱可塑性重合体をマイクロカプセル
に内包させることによつて、マイクロカプセルの
接着力が向上してマイクロカプセルの脱落が防止
される。

本発明において、安定した通電性を得るために
は、フイルム状熱可塑性重合体の厚さは重要な因
子であり、各マイクロカプセルが導通に有効に機
能するためには、フイルム状熱可塑性重合体の厚
さがマイクロカプセルの粒径の３倍以下であるこ
とが必要であり、より具体的には0.5倍から２倍
の範囲にある必要がある。

好ましくは0.7倍から1.5倍の範囲、特に好まし
くは0.8倍から1.0倍の範囲であり、マイクロカプ
セル粒径と実質的に同等か、それより極く僅かに
小さいものが特に好ましい。

フイルム厚さがマイクロカプセル粒径の0.5倍
より小さいとマイクロカプセルがフイルム表面に
露出してかえつて接触抵抗が高くなり、導電性が
低下するようになり、また2.0倍、好ましくは1.5
倍、さらに好ましくは1.0倍よりも大きくなると、
マイクロカプセル粒子を被覆する熱可塑性重合体
層が厚くなり、導電性が悪化するので好ましくな
い。

導電性のあるものとは、後述するように、面積
１mm²のところに圧縮力をかけ、厚さ１mmのものが
10％減少する時の抵抗値が1000オーム未満のもの
をいい、100オーム未満のものは、非常にすぐれ
た導電性を示すという。

更に本発明においては、マイクロカプセルのフ
イルム状熱可塑性重合体への添加量は、フイルム
表面における導通点の数により決定されるがその
添加量は１〜40重量％程度が好ましい。

すなわちマイクロカプセルの添加量がある限界
を越えるとフイルムの厚さ方向に導通路が形成さ
れるのみならず、マイクロカプセル相互の接触に
よつてフイルムの平面方向の導通が発生するから
である。

かかる点を考慮して決定される本発明における
マイクロカプセルの添加量は、フイルムの厚さ方
向にのみ導電性のある独立した導通点が１mmあた
り100個以上、より具体的には100〜500個の範囲
にあるように決定される。

次に異方導電体の１例を図面にもとづいて説明
する。

第１図は異方導電性の側面図であり、マイクロ
カプセル３かフイルム状熱可塑性重合体４内に独
立分散しており、しかも該マイクロカプセル表層
の重合体層の厚みが１ｍμ以下と薄いためにフイ
ルム面上下のみに導通性を示す。第２図は異方導
電体の平面図であり、マイクロカプセル１が各々
独立しており、平面内で導電性のないことを示し
ている。第３図は多孔性マイクロカプセルの断面
図であり、壁材１と、中空部２とにより形成され
る。

次に本発明における熱可塑性重合体フイルムの
製造方法について述べるが、本発明は必ずしもこ
れに限定されるものではない。

まず、マイクロカプセルを熱可塑性重合体のモ
ノマー中に含浸させてモノマーを内包させ、この
マイクロカプセルが分散したモノマーを用いて重
合させ熱可塑性重合体を製造する。

すなわち、マイクロカプセルは熱可塑性重合体
の重合工程に添加され、熱可塑性重合体がマイク
ロカプセルに内包される。

このようにして得られた熱可塑性重合体を、単
独で或いは他の添加剤を添加して常法により押し
出し機に供給し、重合体の融点以上の温度で溶融
させ、ドラフト比を10以下、好ましくは５以下に
して口金からシート状に押し出し、キヤステイン
グドラム或いはベルト上に適当な密着手法、たと
えばエアーナイフ法、静電印加法、プレスロール
法などを用いてキヤステイング冷却固化し、シー
ト状に成型する。

必要に応じて、縦および横方向に延伸や圧延し
たり、更に熱処理やエンボス加工、カレンダリン
グ、表面処理加工などをしても良いことは明らか
である。

かくして得られたシートの厚さは、前記のよう
にマイクロカプセルの平均粒径との関係において
決定される。

〔発明の効果〕

(1) 以上述べたように本発明によれば、マイクロ
カプセルに熱可塑性重合体が内包されているの
で、マイクロカプセル粒子と熱可塑性重合体が
強固に結合されており、マイクロカプセルを多
量に添加しても溶融押し出しや延伸によつてフ
イルムにボイドが生じたり、破れたりすること
がなく、さらにマイクロカプセルが脱落するこ
とがない。

(2) また、フイルムの厚さがマイクロカプセルの
粒径の３倍以内なので、マイクロカプセル上の
熱可塑性重合体の被覆が薄く、たとえば１ｍμ
以下であり、かつマイクロカプセルの壁材が導
電性材料で形成されているので、良好な導電性
が保持される。

(3) 更に本発明では、フイルム表面における導通
点がmmあたり100個以上なので、高密度の導通
点が達成される。

(4) 更にまた本発明の異方導電体は、マイクロカ
プセルが分散している熱可塑性重合体モノマー
を用いて重合させ、必要に応じて押し出し、延
伸するだけの操作で容易に製造することができ
るので、製造方法が簡単であり、製造コストの
低下をはかることができる。

この結果、本発明の異方導電体は、液晶表示装
置と駆動モジユールの接続、LCDとFPCとの接
続コネクター、あるいはICやLSIなどの基板への
コネクターとして、特に微細な導電ルートの結合
に好適に使用される。

以下、本発明で使用した用語について説明す
る。

(1) 比表面積（BET法）： （例えば、J.Am.Chem.Soc.，38，2219（1916）
に記載されている。） 窒素分子を粒子表面に吸着させて、この吸着
量を測定し、下記式(1)によつて全表面が単分子
吸着層で覆われたときの吸着気体の容積を求
め、これを窒素分子１個の容積で割つて分子数
を求めた。この分子数と下記式(2)の吸着分子１
個が表面で占める容積σを掛けることによつて
比表面積を得た。

Ｖ＝VmCP／（Ps−Ｐ）〔１ ＋（Ｃ−１）Ｐ／Ps〕 (1) ただし、Vmは全表面が単分子吸着層に覆わ
れたときの吸着分子の容積、Ｖは圧力ｐにおけ
る吸着気体の容積、Ｐは圧力を示し、Psは飽
和蒸気圧、Ｃは定数である。

σ＝1.091（Ｍ／NP） (2) ここで、σは吸着分子１個が表面で占める面
積、Ｍは分子量、Ｎはアボガドロ数、ｐは表面
における吸着分子層の密度を示す。

(2) 平均粒径： 粒子を走査型電子顕微鏡にて粒子の画像をキ
ヤツチし、その粒子によつて出来る光の濃淡を
イメージアナライザー（例えばQTM900：日
本レギレーター製）に結びつけ、次に数値処理
によつて求めた数平均径φnである。

Σdn／Σn＝φn ただし、ｎは個数、ｄは実孔径である。

(3) 導電性： 導電性は面積１mm²の所に圧縮力をかけ、厚さ
が10％減少した時の抵抗値を測定する。導電性
の目安として、厚さが１mmのときに100オーム
未満のものがすぐれており、100から1Kオーム
でも充分実用上問題ないが、1K〜10オームに
なると、用途が限定される。

(4) 導通点の個数： 導通点の個数は、任意の長さ方向の導通点の
個数であり、表面写真から導通性マイクロカプ
セルの個数を数える。

(5) マイクロカプセルの導電性： ASTM D150にしたがい、パウダー電極に
マイクロカプセルを充填し、その時の抵抗値を
測定する。

(6) カプセル内のポリマ充填率（体積％）： カプセル内のポリマ充填率は、〔100−空隙率
（％）〕で表わす。空隙率は、重合体の良溶媒で
フイルムを溶解し、添加されている不活性微粒
子を遠心沈降法で分離した。

この分解不活性微粒子を10torrの真空下、
100℃の温度で十分乾燥させた後、この分離不
活性微粒子1grをJIS C2330の灰分含有量試験
に基づき空気雰囲気下で800℃、４時間加熱し、
この時得られた単離不活性微粒子の重量Ｂ（単
位gr）を25℃、50％RHの雰囲気下で測定し
た。さらに、上記単離不活性微粒子の全空孔容
積Ａ（単位c.c.）を下記に示した浸透法にて求め
た。

これらの値から下記の式(1)にて空隙率を求め
た。

空隙率（％）＝（１−１−Ｂ／ρA）×100 ………(1) ただしρは25℃における重合体の非晶状態に
おける密度（ｇ／c.c.）。

なお、前記の浸透法による全空孔容積（c.c.）
の求め方は、一定量Ｃ（gr）の単離不活性微粒
子試料を溶媒（四塩化炭素）中で、76〜78℃の
温度で５時間煮沸後、遠心沈降法にて、粒子試
料のみを分離する。次に60〜70℃の熱風にて、
30分間乾燥させ、この時の重量Ｄ（gr）を測定
する。これらの値から下式(2)にて全空孔容積を
求めた。

全空孔容積（cc）＝Ｄ−Ｃ／1.595 ………(2) (7) 細孔径： 細孔径は、島津製作所（製）デジソープ2500
型を用い、BET法の収着等温曲線からBJH法
にて解析して求める。

(8) 粒子の見掛け比重： 粒子の見掛け比重は、無機質マイクロカプセ
ル１ｇを、測定法(2)で定義した数平均粒径φn
から６／π（φn）³で与えられる。

(9) フイルム状熱可塑性重合体の厚さ 熱可塑性重合体の厚さ（cm）は本発明フイル
ムの幅をＷ（cm）、長さをｌ（cm）にサンプリン
グした時の重さをＧ（gr）、密度をｄ（gr／c.c.）
としたときＧ／Wldで求める。

(10) フイルム状熱可塑性重合体中のマイクロカプ
セルの添加量： 熱可塑性重合体は、熱可塑性重合体Ａ（単位
gr）をJIS C2330の灰分含有量試験にもとづ
き、空気雰囲気下800℃、４時間加熱し、この
時得られた残渣の重さをＢ（単位gr）とすると、
（Ａ／Ｂ）×100で求める。

以下、本発明の実施例を述べる。

〔実施例〕

多孔質の球形マイクロカプセルとして、二酸化
スズからなる平均粒径10μｍ、平均細孔200Å、
比表面積400m²／ｇ、球形マイクロカプセルの壁
の厚さ1.8μｍのものを準備した。

該マイクロカプセルを、エチレングリコール液
に分散させ、減圧・加圧を３回くり返して、マイ
クロカプセル内にエチレングリコールを充填さ
せ、該マイクロカプセル分散液を、ジエチレング
リコール、ポリエチレングリコール、テレフタル
酸メチル、イソフタル酸メチルからなる重合層に
添加し、常法によりエステル交換後、重合を行な
いテレフタル酸60モル％、イソフタル酸40モル
％、エチレングリコール70モル％、ジエチレング
リコール30モル％のコポリエステルに対してポリ
エチレングリコールを15重量％共重合したコポリ
エステルエーテルを得た。

かくして得られた30重量％の無機質多孔性マイ
クロカプセルを含有するコポリエステルを270℃
に保たれた押出機に供給し、スリツト間隙0.1mm
の口金から溶融押し出しをした。

該溶融体を25℃に保たれたキヤステイングドラ
ム上に、、静電荷をかけながら密着キヤストをし、
厚さ20μｍのシートを得た（ドラフト比５）。シ
ート厚みは、マイクロカプセル平均径の２倍とな
つており、200個／mm²のフイルム以下の導通があ
つた。

かくして得られたシートを、液晶表示用の
LCPとFPCとの接続コネクターに用い、150℃で
加熱接着し、異方導電体としてすぐれた性能を示
した。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の異方導電体の断面図（第２図
のＡ−A′断面）、第２図は本発明の異方導電体の
平面図、第３図は本発明で使用するマイクロカプ
セルの拡大断面図である。 １……壁材、２……中空部、３……熱可塑性重
合体。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 壁材が導電性材料からなる無機質多孔性マイ
   クロカプセルを用いたフイルム状異方導電体であ
   つて、前記マイクロカプセル内には熱可塑性重合
   体が内包され、かつ内包された熱可塑性重合体と
   マイクロカプセル外のフイルム状熱可塑性重合体
   とは、マイクロカプセルの細孔を通して結合して
   いるとともに、前記フイルム状熱可塑性重合体の
   厚みが前記マイクロカプセルの平均粒径の３倍以
   下であることを特徴とする異方導電体。