JPH04237903A - 異方導電性接着剤 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電気回路の接続に用いら
れる異方導電性接着剤に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、異方導電性接着剤は主にフレキシ
ブルプリント基板（ＦＰＣ）とＬＣＤ、ＰＣＢ等の接続
に用いられてきたが、近年における電子・電気機器類の
軽薄短小化と高性能化の趨勢からコストの低減が要求さ
れるに至り、ＬＣＤの電極をインジウム−すず酸化物蒸
着膜（ＩＴＯ）から、安価なすず酸化物蒸着膜（ＴＯ）
としたり、ＰＣＢやＦＰＣの電極のメッキを高価な金か
ら安価なすずや半田に変えたりしてきた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ＴＯやすず、
半田などのメッキは、ＩＴＯや金に比べて表面が汚染さ
れ易く、またＬＣＤの場合、パターンの形成に用いるレ
ジストや液晶の封止に用いる樹脂が表面に付着し易く、
これらを完全に除去することが殆ど不可能なため、接続
電極上にはしばしば絶縁被膜が残り、特に導電性粒子と
して球状のカーボン粒子などを用いた従来の異方導電性
接着剤を使用した場合には、接続抵抗が非常に不安定に
なるという欠陥があった。またニッケル等の金属粉を導
電性粒子として用いたときには、そのままでは酸化や腐
食が起こり易く、金などの貴金属メッキを施す必要から
非常に高価なものとなり、また接着剤との密度差が大き
いため製造時に分離し易く、作業性を損なうなどの問題
があった。したがって、本発明の目的は接続電極上が汚
染されたり絶縁被膜が残っているような場合でも、安定
した電気的接続が得られ、作業性がよく、さらに安価に
提供できる異方導電性接着剤を提供しようとするもので
ある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明の異方
導電性接着剤は、電気絶縁性接着剤中に分散した導電性
粒子が、これよりも小さいカーボン粒子の集合体で構成
され、その密度が前記接着剤の３倍以下であることを特
徴とするものである。

【０００５】以下、本発明を例示した図面に基づいて、
さらに詳細に説明する。本発明の異方導電性接着剤で用
いられる導電性粒子は、図１および図２に示されるよう
に、これよりも小さい一次カーボン粒子１（または２）
の集合体３（または４）として構成されるもので、この
一次カーボン粒子の形状は球状（１）、針状（２）など
が例示される。一次粒子には長期にわたる接続信頼性が
要求されることから、材質的にカーボン、金メッキを施
した金属あるいは樹脂等の採用が考えられるが、金メッ
キはコストが高いため、コストも安く化学的に安定なカ
ーボン粒子、とくには導電性付与機能を有するカーボン
粒子が選択、使用される。このようなカーボン粒子には
黒鉛粒子、グラファイト粒子などが例示されるが、後述
する絶縁被膜を破るのに必要とされる能力から、硬度の
高いグラファイト粒子が好ましい。

【０００６】一次カーボン粒子１、２の大きさと集合体
３、４の強度は、接続時の電極表面の絶縁被膜を破る能
力を左右する。圧力集中のために一次カーボン粒子が球
状の場合には直径２０μｍ　以下、とくには１０μｍ　
以下、針状の場合には直径１０μｍ　以下であることが
好ましい。しかし、球状粒子１の集合体３では、一次粒
子が小さ過ぎると電極との接触部において多くの一次粒
子に加重が分散して絶縁被膜を破るだけの圧力が得られ
ないため、粒径は２μｍ　以上のものが望ましい。他方
、針状粒子２の集合体４では、一次粒子の長さが５μｍ
　以上であれば、荷重の分散を抑え、絶縁被膜を破るの
に十分な圧力を得ることができる。そして、これらの集
合体３、４はそれ自体が破壊されるのを防ぐために、５
ｇ／個以上の破壊強度を持つことが好ましい。一次カー
ボン粒子をこの集合体である二次粒子とする方法には、
一次カーボン粒子を熱硬化性樹脂バインダーで固化し、
これを粉砕して分級し所望の粒径の二次粒子を得る方法
、自己燒結性の樹脂を圧力２ｇ〜５ｋｇ／ｃｍ２、温度
　１００〜　２００℃で、３０〜　１２０分間燒結して
多孔質成形体とし、これを適当に粉砕した後、不活性ガ
ス雰囲気中で　８００〜２０００℃の温度で３〜５０時
間焼成する方法などが例示される。

【０００７】他方、導電性粒子の分散に用いられる電気
絶縁性接着剤は、エチレン酢酸ビニル共重合樹脂、カル
ボキシル変性エチレン酢酸ビニル樹脂、エチレン−アク
リレート共重合樹脂、エチレン−エチルアクリレート共
重合体、エチレン−イソブチルアクリレート共重合体、
ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリメチル−メタ
クリレート樹脂、ポリビニルエーテル樹脂、ポリビニル
ブチラール樹脂、ポリウレタン樹脂、スチレンプタジエ
ンブロック共重合体、カルボキシル変性スチレンブタジ
エン共重合体、スチレンイソブチレン共重合樹脂、スチ
レン−エチレン−ブチレン共重合樹脂、マレイン酸変性
スチレン−エチレン−ブチレン共重合樹脂、ポリブタジ
エンゴム、クロロプレンゴム、カルボシキルポリクロロ
プレンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、イソブチレン
−イソプレン共重合体、カルボキシル変性ニトリルゴム
、エポキシ樹脂、シリコーンゴムなどから選ばれる一種
または二種以上の組み合わせを主剤として調製される。

【０００８】上記主剤には粘着付与剤として、ロジン、
ロジン誘導体、テルペン樹脂、テルペンフェノール共重
合体、石油樹脂、クマロン−インデン樹脂、スチレン系
樹脂、イソプレン系樹脂、アルキルフェノール樹脂、フ
ェノール樹脂などが、一種または二種以上の組み合わせ
として必要に応じて添加される。また、反応性助剤、架
橋剤として、フェノール樹脂、ポリオール類、イソシア
ネート類、メラミン樹脂、尿素樹脂、ウロトロピン類、
アミン類、酸無水物、過酸化物、金属酸化物、トリフル
オロ酢酸クロム塩などの有機酸金属塩、Ｔｉ、Ｚｒ、Ａ
ｌのアルコキシドなどの金属アルコキシド、ジブチルす
ずオキシドなどの有機金属化合物、２，２−ジエトキシ
アセトフェノン、ベンジルなどの光開始剤、アミン類、
りん化合物、塩素化合物などの増感剤などが、必要に応
じて適宜選択使用される。

【０００９】本発明の異方導電性接着剤は、一般に、二
つの相対向する電子・電気回路基板上の電極群間に介在
させ、一方の電子・電気回路基板上方から加圧し、同時
に加熱あるいは光、電子線を照射して接着剤を活性化さ
せ、二つの回路基板を接着剤により固定し、相対向する
電極群を導電性粒子を介して電気的に接続するのに用い
られるが、この回路基板は具体的には、表示パネルなど
のガラス、ＬＳＩチップなどの金属、金属酸化物あるい
はポリイミド、ポリエステル樹脂をベースとしたフレキ
シブルプリント基板などである。これらの表面には、−
ＯＨ、−ＣＯＯＨ、−Ｃ＝Ｏ、−ＣＯＯＣＨ３　などの
極性基を備えているため、本接着剤にはこれに相応した
極性を持つことが要求され、その溶解性パラメーターと
して８．５　以上、　とくには９以上のものが望まれる
。これら溶解性パラメーターの調整に際し、アクリル樹
脂、ニトリルゴム、クロロプレンゴム、酢酸ビニル樹脂
などを主剤とする接着剤では、ベースポリマーだけでも
高い溶解性パラメーターを持っているため、このままで
もよいが、ポリイソブチレン、ポリブタジエン、ポリス
チレンなどの低い溶解性パラメーターを持つ樹脂を主剤
とした接着剤では、前述したフェノール系樹脂などの粘
着付与剤を加えることにより極性を相応させることが可
能となる。

【００１０】本発明の異方導電性接着剤は、接着剤成分
が常温、無溶剤で固形状態あるいは高粘度液状の場合、
適当な溶剤に溶解し、印刷、コーティング、スプレー等
の公知の方法により接続すべき電極上に直接塗布形成す
るか、セパレータ上に形成した後、所望の寸法にカット
し、これを接続電極部に転写して用いるか、また接着剤
成分が液状である場合には接続作業時に接続電極上に塗
布して用いるのであるが、接着剤成分と導電性粒子の密
度の差が大き過ぎると塗布作業時に粒子の沈降による分
離が早く分散不良を生じたり作業が煩雑になるため、導
電性粒子の密度は接着剤成分の密度の３倍以下とする必
要があり、併せて浮上による分離を防ぐために２倍以下
１／３以上とするのが好ましい。

【００１１】

【作用】本発明の異方導電性接着剤によれば、接続電極
がＴＯやすずメッキ、半田メッキで表面に絶縁被膜が存
在している場合でも導電粒子中の一部分に荷重が集中す
るため絶縁被膜を突き破り信頼性のよい安定した導通が
得られる。

【００１２】

【実施例】次に、本発明の具体的態様を実施例および比
較例により説明する。 実施例 自己燒結性フェノール樹脂ユニベックスＵＡ（ユニチカ
社製）の平均粒径５μｍ　の粒子を圧力５ｇ／ｃｍ２、
温度　１６０℃、時間６０分の条件で燒結し、気孔率３
５％の燒結体を得た。これをハンマーで粗砕した後、ス
テンレスボールミルにて粉砕、音波ふるいにより粒径２
６〜３８μｍ　に分級した。これをアルゴン雰囲気中で
室温から１５０℃までを３０分、　１５０℃から　９０
０℃までを１０時間かけて昇温した後、　９００℃で３
時間保持し、　９００℃から５０℃まで１５時間かけて
降温し、一次粒子の１０〜２０個が集合体となっている
粒径２０〜３０μｍ　、密度１．４ｇ／ｃｍ２の二次粒
子を得た。他方、スチレン−ブタジエン共重合ゴム　１
００重量部に対し、粘着付与剤としてテルペンフェノー
ル系樹脂５０重量部を加え、トルエンに溶解し、固形分
２５重量％の溶液とした。 これに上記二次粒子を接着剤中の固形分　１００重量部
に対して４重量部加え、厚さ８０μｍ　のＰＴＦＥシー
ト上にナイフコーターにてコーティング、乾燥し、厚さ
３０μｍ　の異方導電性接着剤を得た。

【００１３】比較例 焼成球状カーボン：ユニベックスＧＣＰ−５０（ユニチ
カ社製）を粒径２０〜３０μｍ　となるように分級し、
実施例と同様の接着剤中に４重量部加え、実施例と同様
に厚さ３０μｍ　の異方導電性接着剤とした。評価：図
３の（ａ）に示す形状の銅箔３５μｍ　すずメッキ処理
、　０．４ｍｍピッチの導電ライン５を有するＦＰＣ６
と、　３００（単位を下記外１で示す）のベタガラス基
板と３０（単位を下記外２で示す）のＩＴＯベタガラス
基板の２種類の基板７とを、上記の両異方導電性接着剤
８を用いてヒートシール接続し、図３の（ｂ）に示す断
面形状の試料９を作成し、ＦＰＣの隣接電極間の電気抵
抗を測定し、その結果を表１に示した。

【外１】

【外２】

【００１４】

【表１】

【００１５】

【発明の効果】本発明によれば、ＴＯやすずメッキ、半
田メッキ等の接続電極に対しても導通が安定しており、
性能を損なうことなく製品の原価を抑えることができる
ほか、金属粒子よりも接着剤成分との密度の差が小さい
ため、塗布作業時の分離が生じにくいので作業能率がよ
く、分散不良も生じにくいので歩留りが向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の異方導電性接着剤に用いられる導電性
粒子の拡大説明図である。

【図２】本発明の異方導電性接着剤に用いられる別の態
様の導電性粒子の拡大説明図である。

【図３】本発明の実施例で使用する試料の作成方法を示
すもので、（ａ）はこれに使用するＦＰＣの平面図、（
ｂ）はＦＰＣと基板とを異方導電性接着剤を介して結合
した試料の縦断面図である。

【符号の説明】

１、２…一次粒子、３、４…導電性粒子（二次粒子）、
８…異方導電性接着剤。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電気絶縁性接着剤中に分散した導電性粒子
   が、これよりも小さいカーボン粒子の集合体で構成され
   、その密度が前記接着剤の３倍以下である異方導電性接
   着剤。