JPH073230A - 異方導電性接着剤組成物 - Google Patents
異方導電性接着剤組成物Info
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Abstract
着剤組成物であって、回路の接続抵抗が小さく導電性に
優れ、かつ接続性能、接続信頼性の高い異方導電性接着
剤組成物を提供する。 【構成】 本発明の異方導電性接着剤組成物は、接着性
バインダーと導電性粒子からなり、導電性粒子が耐熱性
高分子樹脂の無電解白金メッキ被覆粒子であることを特
徴とするものである。
Description
れる異方導電性接着剤組成物に関する。更に詳しくは、
導電性粒子として耐熱性高分子樹脂の無電解白金メッキ
被覆粒子を用いた異方導電性接着剤組成物であり、接続
抵抗が小さく接続性能と接続信頼性に優れる電気回路を
提供することができる。
プリント配線板を接続するように表示素子類を集積回路
に接続する場合には、接着剤に導電性粒子を配合した異
方導電性接着剤を用いて電気回路を形成することが知ら
れている。たとえば特開昭62−165886号などに
提案されているように接着剤組成物に対して熱硬化性樹
脂に金属薄膜を被覆した導電性粒子を配合した異方導電
性接着剤組成物を用いる回路の接続部材が開示されてい
る。
液晶表示素子に代表される表示素子類の接続端子がイン
ジウム/スズ酸化物膜であって、スパッタリング、真空
蒸着等により形成された金属薄膜であり、また接続端子
およびリードが非常に細かいピッチ配列になっている場
合、さらにQFP,TABといった微小ピッチで多ピン
のIC素子またはベアのIC素子を配線板に接続する場
合には、従来の半田付けでは、微小ピッチへの適用が困
難であり、また接続時の高熱が素子類に悪い影響等を与
える。一方、多量の導電性金属粉を配合した導電性接着
剤を用いた場合には、不導通や隣接電極の短絡という課
題がある。このような微細な電気回路の接続において接
続の生産性、接続性能、接続信頼性の高い異方導電性接
着剤組成物の開発が望まれていた。
の異方導電性接着剤組成物は、導電性粒子がエポキシ樹
脂またはポリエステル樹脂のような熱硬化性樹脂に金属
薄膜を被覆したものであるが、その熱硬化性樹脂の粒子
が硬く、脆い傾向にあり、接続するときの加圧接着作業
中に粒子が変形しにくく破壊したりすることがある。そ
の結果、導電性粒子どうしの接触、通電性が損なわれ、
接続抵抗が増大し、導電性が低下するという接続性能、
接続信頼性に難点があった。更に熱硬化性樹脂粒子に被
覆する金属薄膜として一般にニッケルと金の二層膜が用
いられているが、ニッケル膜が硬く脆いという欠点があ
り、熱硬化性樹脂の破壊または変形に伴ないこれらの金
属薄膜の破壊が起こりやすいという難点があった。
電性粒子の破壊は、その接続電気抵抗を高くし、同時に
接続の許容電流の制限および雑音特性、オーミック性な
どの性能に影響を与え、改良が望まれていた。そこで導
電性粒子の金属薄膜として無電解ニッケル(Ni)メッ
キ・無電解金(Au)メッキの2層メッキで被覆するこ
とが検討されているが、Ni/Auメッキ被覆粒子の導
電性粒子ではニッケルが硬く脆いことから接続接着作業
時の割れ破壊を完全に解決できず、接続抵抗の増大、通
電性を失ってしまうことがある。また金薄膜は展延性が
あり、導電性も優れているが、メッキ膜厚を厚くするこ
とが困難であり、導電性を良くし、接続抵抗を下げるに
は限界があり、大きな電流を使用する回路や微小のアナ
ログ信号回路の接続に使用することは困難であった。
接着性バインダーと導電性粒子からなる異方導電性接着
剤組成物において、接着接続作業時に導電性粒子の割れ
破壊の少ないものの開発について鋭意検討したところ、
意外にも耐熱性高分子樹脂にメッキ被覆する金属膜とし
て白金金属が、例えば金の体積抵抗率2.3μオーム・
cm、ニッケルの体積抵抗率6.9μオーム・cmであ
るのに対して10.6μオーム・cmとそれぞれ4.6
倍、1.5倍であり、導電性が悪いにもかかわらず、接
続抵抗を大幅に低くできることを見出だし、本発明を完
成するに至った。その理由については、白金は貴金属特
有の展延性があり、被覆膜が割れ破壊することが少な
く、自由に変形することができるので、概ね面接触で接
続電極と密着することから接続抵抗の低減、接続の安定
性等が改善され、接続の信頼性が向上するものであると
考えられる。
電性粒子からなる異方性導電接着剤組成物において、導
電性粒子が耐熱性高分子樹脂粒子の無電解白金メッキ被
覆粒子であることを特徴とする異方導電性接着剤組成物
を提供するものである。
一成分性とした熱硬化性樹脂を主成分として用いる。接
着性バインダーに硬化性が付与されていないと、接続性
能、すなわち高温時の接着力が低下し、耐熱衝撃性、耐
熱老化性が損なわれる。硬化性を付与するには熱硬化エ
ポキシ樹脂、熱硬化ウレタン樹脂及び熱もしくはエネル
ギー線硬化不飽和樹脂を使用する。これらの熱もしくは
エネルギー線硬化性樹脂は単独もしくは複合して用いる
ことができる。
ェノール型エポキシ樹脂、フェノール(クレゾール)ノ
ボラック型エポキシ樹脂、ダイマー酸、フタール酸、無
水フタール酸等の多価カルボン酸または酸無水物とエピ
クロルヒドリンとの反応物、いわゆるグリシジルエステ
ル型樹脂、ヘキサメチレンジアミンのような脂肪族アミ
ンもしくはジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェ
ニルスルホン、アミノフェノールのような芳香族アミン
とエピクロロヒドリンとの反応物等のエポキシ基含有化
合物を主成分とし、硬化剤としてイミダゾール化合物
類、アミン化合物類及びそれらのアダクト体、マイケル
付加物等の変成物、酸ヒドラジド、酸無水物、フェノー
ル樹脂等と、触媒などの添加剤との混合物があげられ
る。これらの混合物は使用する前に反応、硬化すること
を防ぐためにエポキシ樹脂もしくは硬化剤、触媒等のい
ずれかを不活性化してもよい。不活性化の方法として
は、樹脂もしくは硬化剤をマイクロカプセルする方法等
がある。
ブチレンポリオール、ポリオキシプロピレンポリオー
ル、ポリオキシエチレンポリオールまたはこれらのブロ
ックまたはランダム共重合体のようなアルキレンエーテ
ルポリオール、多塩基酸と多価アルコールとの反応生成
物である水酸基末端ポリエステル樹脂、もしくはポリア
ミドアミン、ジアミノジフェニルメタン等のアミノ基含
有化合物のような活性水素を含有する化合物と、硬化剤
としてトリレンジイソシアネート、ジフェニレンメタン
ジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、ナフ
チレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネ
ート、イソホロンジイソシアネート、水添ジフェニルメ
タンジイソシアネートのようなポリイソシアネート化合
物のイソシアネート基をノニルフェノールのようなフェ
ノール類、カプロラクタムのようなラクタム類、メチル
エチルケトンオキシムのようなケトンオキシム類等と反
応させてイソシアネート基の活性を抑制した、いわゆる
ブロックドポリイソシアネートとの混合物があげられ
る。
してはたとえばスチレン、(メタ)アクリル酸エステル
類、不飽和ポリエステル樹脂等の分子中に少なくとも一
つ以上のラジカル重合性の二重結合をもった化合物と、
有機過酸化物、ベンゾフェノン、ベンゾインエーテル類
のような熱もしくはエネルギー線で活性ラジカルを生ず
る化合物との混合物があげられる。但しエネルギー線と
して電子線のような高エネルギー線を用いる場合、活性
ラジカルを発生させるための開始剤化合物を必ずしも使
う必要はない。
性高分子樹脂の粒子に無電解白金メッキ処理により白金
薄膜を被覆したものであって、かかる耐熱性高分子樹脂
は、回路の接続における接着作業時に接着性バインダー
の硬化温度である80−200℃、10−50Kgw/
cm2加圧条件下においても融解、流動、分解、炭化な
どの変化を起こさないものである。エチレン、プロピレ
ン、またはスチレン等の(メタ)アクリル酸エステル類
等に代表される単官能のビニル化合物とジアリルフタレ
ート、トリアリルトリメリテート、トリアリルシアヌレ
ート、ジビニルベンゼン、ジ(メタ)アクリレート、ト
リ(メタ)アクリレート類等の多官能性のビニル化合物
との共重合体、硬化ポリウレタン樹脂、硬化エポキシ樹
脂、フェノール樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、メラミン
樹脂、ポリアミド、ポリイミド、シリコーン樹脂、ふっ
素樹脂、ポリエステル、ポリフェニレンスルフィド、ポ
リフェニレンエーテル等があげられる。特に望ましいも
のは、熱時の弾性率、破壊強度といった物性から選定さ
れ、単官能ビニル化合物と多官能ビニル化合物との共重
合体またはベンゾグアナミン樹脂である。
は、一般に知られるプラスチックへの無電解メッキ処理
工程に従って行なうことができる。すなわち、第一に耐
熱性高分子樹脂の表面を酸もしくはアルカリエッチング
またはアニーリング等によって親水化、ポーラス化処理
を行なう。しかるのちにPd,Snコロイド溶液等で表
面にメッキの生長開始の核となる物質を析出、吸着させ
る、いわゆるキャタリスト処理した後、主工程たる無電
解メッキを行う。白金を無電解メッキするためにはメッ
キ液として日本エレクトロプレーティングエンジニアー
ズ(株)製のレクトロレスPt100(商品名)等を用
いればよい。白金メッキの被覆膜の厚みは、最終的に必
要な接続性能に応じて設定すれば良いが、0.05−
0.5μm、好ましくは0.1−0.25μmとする。
白金メツキの被覆膜の厚みが、0.05μm未満の場
合、耐熱性高分子樹脂粒子の表面全面に均一被覆となら
ず、導電性の低下、接続抵抗のバラツキの原因になる。
また0.5μm以上になれば、価額が高くなり、経済的
でない。なお、無電解白金メッキ処理は一度の処理でも
良いが、さらに無電解白金または金等の貴金属メッキを
重ねてメッキ処理しても良い。
均粒径1〜50μm、白金メツキの被覆膜の厚み0.0
5〜0.5μmの導電性粒子を2〜15重量%配合す
る。2重量%未満であれば、接続回路の導電性が不足
し、また15重量%以上では、接続した方向に対する異
方導電性能が乏しくなり、回路の接続用の異方導電性接
着剤組成物として望ましくない。たとえば、導電性粒子
の平均粒径と配合比は、それらが大ならば接続する電極
間で短絡等が発生するという不都合が生じるし、またこ
れらが小ならば接続が不完全になるという不都合が生ず
るので、接続をおこなう部位の寸法、形状を考慮してこ
れらを決定しなければならない。0.02−0.3mm
ピッチ程度に配列された電極の接続には平均粒径1−2
0μm、配合比5−10重量%がさらに望ましい。
は、液状、ペースト、シート、フィルム、テープ状等で
提供するものであるが、特にこれに限定されるものでは
ない。回路の接続部位、使用方法および作業条件に対応
し自由に変えることができる。また本発明の異方導電性
接着剤組成物として、接着力をあげるためにシラン系、
チタネート系等のカップリング剤、粘度を下げるための
可塑剤等、接着性バインダーの劣化を防ぐための老化防
止剤、酸化防止剤等、導電性粒子の分散を向上するため
の分散剤等の添加剤を併せて用いてもよい。さらに粘度
粘性を調整するためにの増粘剤、希釈剤、充填剤、チキ
ソトロピー性付与剤などの添加剤を使用することもでき
る。
共重合体よりなる耐熱性高分子樹脂粒子(積水ファイン
ケミカル(株)、ミクロパールSP、平均粒径5μm)
をNaOH水溶液(50g/l)でエッチング処理した
後、Pdコロイド溶液でキャタリスト処理したものを無
電解白金メッキ液(日本エレクトロプレーティングエン
ジニアーズ(株)、レクトロレスPt100)で攪伴
下、60℃、20分間処理して0.15μm厚の白金膜
で被覆した導電性粒子を得た。
る耐熱性高分子樹脂粒子(日本触媒化学(株)、エポス
ター、平均粒径5μm)を製造例1と同様にして白金メ
ッキ処理を行い、厚さ0.15μmの白金被覆した導電
性粒子を得た。
粒子を用い、同様にして白金メッキ処理を8分間行な
い、厚さ0.05μmの白金膜の導電性粒子を得た。
(油化シェルエポキシ(株)、エピコート1001/エ
ピコート1009=80/10部)と液状エポキシ樹脂
(油化シェルエポキシ(株)、エピコート828、10
部)とのメチルイソブチルケトン溶液(50wt%)2
00部に硬化触媒として1,2ジメチルイミダゾール
(四国化成(株))10部を配合した熱硬化エポキシ樹
脂に、製造例1の導電性粒子10部を添加しペイントロ
ールにて分散混合して異方導電性接着剤組成物を調製し
た後、離型処理したPETフィルムにバーコーターを用
いて塗布し、乾燥厚み25μmのフィルム状の異方導電
性接着剤組成物を得た。
50μm間隔で150μm幅の回路を形成させたガラス
エポキシ基板とフレキシブル基板とを硬化温度190
℃,加圧条件20Kg/cm2、30秒間の条件で接続
した。この接続の接続抵抗、接続抵抗の安定性、接着強
度を評価した。その結果は表1に示すように比較例に対
して良好な接続性能であった。この接続部分を電子顕微
鏡によって観察すると(図1)、白金のメッキ膜はわず
かなひび割れを持つのみでほぼ完全な状態を保ってい
た。さらにこのテスト基板を−30℃、1時間/75
℃、1時間を1サイクルとして500サイクルを行なっ
た老化試験後も接続抵抗の増加はなく、接続性能の低下
はほとんど見られなかった。
組成物において、製造例1の導電性粒子に代えて製造例
2の導電性粒子を用い実施例1と同様にして異方性導電
接着剤組成物を調製し、実施例1と同様にして接続し、
接続性能を評価した。その結果を表1に示す。
い、実施例2と同様にして異方導電性接着剤組成物を調
製し、接続性能を評価した。その結果は表1に示すよう
に接続抵抗が実施例1または2と比較して大きく、実用
に耐えない。
いるNi/Auメッキ被覆の導電性粒子(単官能ビニル
化合物とジビニル化合物との共重合体よりなる耐熱性高
分子樹脂粒子、平均粒径5μmにNiメッキの被覆膜の
厚み0.1μm、Auメッキ被覆膜の厚み0.05μm
の二層を無電解メッキしたもの)を用い、実施例2と同
様にして異方導電性接着剤組成物を調製し、接続性能を
評価した。その結果を表1に示す通り実施例1および2
に比較して、接続抵抗の初期値はやや大きいものであっ
た。この原因は接続部の電子顕微鏡による観察からメッ
キ膜の割れ、破壊に起因するものと推測される(図
2)。さらに老化試験後の評価では、接続抵抗が著しく
増大し、接続の信頼性が低下した。この理由はNi/A
u金属膜の割れ破壊部分からサイクル老化試験中にNi
の腐食または薄膜全体の破壊が進行したものと推定され
る。
続点を4端子法に従って、デジタルマルチメーターにつ
なぎ、接続抵抗(mオーム)を測定した、得られた値の
平均値(χ)及び標準偏差(σ)を計算した。
同じ物を被着体として用い、90度剥離強度(Kg/c
m)を測定した。
子樹脂に無電解白金メッキ被膜を施した導電性粒子から
なる異方導電性接着剤組成物は、電気回路の接続におい
て導電性粒子の割れ破壊の起こることが少なく、電気抵
抗の低減と接続の安定性および接続性能に優れるもので
ある。
着剤組成物(実施例)の加圧接着後の走査型電子顕微鏡
写真、5000倍のものである。
電性接着剤組成物(比較例2)の加圧接着後の走査型電
子顕微鏡写真、5000倍のものである。
異方導電性接着剤組成物を用いた加圧接着後の導電性粒
子の状態を示す粒子構造の走査型電子顕微鏡(5000
倍)の写真である。
含有の異方導電性接着剤組成物を用いた加圧接着後の導
電性粒子の状態を示す粒子構造の走査型電子顕微鏡(5
000倍)の写真である。
Claims (5)
- 【請求項1】 接着性バインダーと導電性粒子からなる
異方導電性接着剤組成物において、導電性粒子が耐熱性
高分子樹脂の無電解白金メッキ被覆粒子であることを特
徴とする異方導電性接着剤組成物。 - 【請求項2】 導電性高分子樹脂の無電解白金メッキ被
覆粒子が平均粒径1〜50μm、白金メッキ被覆膜の厚
さ0.05〜0.5μmであり、2〜15重量%を配合す
る請求項1に記載の異方導電性接着剤組成物。 - 【請求項3】 接着性バインダーが1成分性とした熱硬
化エポキシ樹脂、熱硬化ウレタン樹脂、熱硬化もしくは
エネルギー線硬化不飽和樹脂である請求項1ないし2に
記載の異方導電性接着剤組成物。 - 【請求項4】 耐熱性高分子樹脂が単官能のビニル化合
物と多官能のビニル化合物との共重合体である請求項1
ないし2に記載の異方導電性接着剤組成物。 - 【請求項5】 耐熱性高分子樹脂がベンゾグアナミン樹
脂である請求項1ないし2に記載の異方導電性接着剤組
成物。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10035893A JP3519100B2 (ja) | 1993-04-02 | 1993-04-02 | 異方導電性接着剤組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10035893A JP3519100B2 (ja) | 1993-04-02 | 1993-04-02 | 異方導電性接着剤組成物 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH073230A true JPH073230A (ja) | 1995-01-06 |
JP3519100B2 JP3519100B2 (ja) | 2004-04-12 |
Family
ID=14271866
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP10035893A Expired - Lifetime JP3519100B2 (ja) | 1993-04-02 | 1993-04-02 | 異方導電性接着剤組成物 |
Country Status (1)
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