JPH08273440A

JPH08273440A - 異方性導電膜

Info

Publication number: JPH08273440A
Application number: JP7557895A
Authority: JP
Inventors: Jiro Sato; 次郎佐藤; Yoshio Hayashi; 善夫林
Original assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1995-03-31
Filing date: 1995-03-31
Publication date: 1996-10-18

Abstract

(57)【要約】【構成】樹脂層中に導電性粉末を有し、接合する電極
の間に挟んで圧着し硬化することにより電極間の電気的
接合を得る異方性導電膜において、前記導電性粉末がＮ
ｉ，Ｃｕ，Ａｕ，Ａｇおよびその合金粉末もしくは金属
めっき粒子粉末からなり、前記電極間に位置する膜に分
散された導電性粉末の濃度が高いことを特徴とする異方
性導電膜である。【効果】本発明の異方性導電膜を用いると、従来の異
方性導電膜に比べ、接合部の導電性の向上と、隣り合う
端子間の絶縁性の向上の双方を同時に達成することがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、各種の基板上に形成さ
れた微細な配線パターンに対して、対応する他の配線パ
ターンまたは各種電子部品の電極を接続する際に用いら
れる、異方性導電膜に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子機器や電子部品が小型化する
にともない、各種の基板例えばリジッド基板やフレキシ
ブル基板の配線が微細になり、配線間の間隔（ピッチ）
も狭くなるいわゆる狭ピッチ化の傾向にある。これに対
応した他の配線基板の配線パターンや液晶表示素子、Ｉ
Ｃ等の電子部品の端子間隔も同様に狭ピッチ化してお
り、これらの狭ピッチ化した配線と配線または配線と端
子を信頼性高く電気的に接合する技術が必要になりつつ
ある。

【０００３】このような狭ピッチ化された配線パターン
に配線または端子を接続する方法として、例えば液晶基
板とＴＡＢの接続などにおいて異方性導電膜を用いる方
法が知られている。異方性導電膜は例えば熱硬化性樹脂
中に各種の導電性粒子を分散させ、これをテフロンなど
のベースフィルム上に層状に積層したものである。この
異方性導電膜を、互いに接続すべき相対する配線または
端子間に介在させて熱圧着させることにより、配線また
は端子の間で圧着された部分のみ導電性を示し、これに
より電気的に接続させることができる。

【０００４】異方性導電膜に用いられる導電性粉末は、
一般的に樹脂粒子の表面に金などの導電性が良好で耐酸
化性の高い金属の皮膜を形成したものが一般的である
が、ニッケル等の金属粉末を用いる場合もある。特に銀
を含む銅合金で表面の銀濃度が平均濃度より高い構造を
有する粒子を用いた場合、金などの高価な材料を用いず
に、高い導通と良好な信頼性が得られることが知られて
いる（特開平６−２２３６３３号公報）。上記の各種導
電性粉末はいずれも樹脂中に互いに接触しないように均
一に分散されている。

【０００５】

【発明の解決しようとする課題】上記の従来の異方性導
電膜を用いた場合、接続される配線のピッチが狭くなる
に従い、互いに接続される配線または端子部の接触面積
が小さくなるため、接続部の間に挟まれた導電性粒子の
個数が少なくなり、接続部の電気抵抗が大きくなる。樹
脂中に分散させた導電性粒子の個数を増やして電気抵抗
を小さくすることは可能であるが、導電性粒子間の距離
が短くなるためショートが起きやすくなり、隣り合う配
線間の絶縁性の信頼度が低下するという問題があった。
また狭ピッチ化にともない、導電性粒子一個あたりに流
れる電流量が増大するため、特に樹脂粒子の表面に金属
に皮膜を形成した導電性粒子を用いた場合は、高い電流
値での耐性が低く、ジュール熱により金属皮膜が破壊さ
れるために充分な電流量を流せない。

【０００６】そこで、本発明は狭ピッチ化した配線への
接続において、隣り合う配線間の絶縁性は低下させない
で、接続部の導電性を維持し、且つ電流値の上昇に対し
ても充分な耐性を有する、狭ピッチ接続に適した異方性
導電膜を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の異方性導電膜
は、樹脂層中に導電性粉末を有し、接合する電極の間に
挟んで圧着し硬化することにより電極間の電気的接合を
得る異方性導電膜において、前記導電性粉末がＮｉ，Ｃ
ｕ，Ａｕ，Ａｇおよびその合金粉末もしくは金属めっき
粒子粉末からなり、前記電極間に位置する膜に分散され
た導電性粉末の濃度が高いことを特徴とするものであ
り、特に導電性粉末が一般式Ａｇ_xＣｕ_y（０．０１≦ｘ
≦０．４０、０．６０≦ｙ≦０．９９、ｘ＋ｙ＝１、ｘ
およびｙは原子比）で表され粒子表面の銀濃度が平均濃
度より高くなっている銅合金粉末であることを特徴とす
るものである。

【０００８】本発明においては、異方性導電膜中に分散
した導電性粉末の濃度（単位面積当たりの個数）が均一
でなく、濃度の大きい密の部分と濃度の小さい疎の部分
が繰り返される周期的な分布をしている。この異方性導
電膜を基板に積層する際には、接合する配線または端子
の間には密の部分があり、その他は疎の部分があるよう
に位置を合わせて積層する。例えば８０μｍピッチの配
線を接続する場合、密の部分が８０μｍの周期で繰り返
される異方性導電膜を作製し、その密の部分が配線上に
なるように位置合わせをして積層する。このようにして
接合する事により、従来の異方性導電膜では困難であっ
た狭ピッチ接合における接合部の導電性の向上と配線間
の絶縁性の向上が同時に達成できることを見いだした。
密の部分の濃度を高めるほど、接合部の抵抗値を下げる
ことができる。また疎の部分の濃度を下げるほど、隣り
合う配線間の絶縁性を向上できる。さらに導電性粉末と
して銀を含み、表面の銀濃度が平均の濃度よりも高い構
造を有する銅合金粉を用いることにより、充分な電流値
に対する耐性を保持させることができることを見いだし
た。また本発明の方法を用いると、従来用いられていた
ピッチにおいても、接合部の導電性を向上させること
と、隣り合う端子間の絶縁性を向上させることを同時に
行うことも可能である。

【０００９】本発明において、異方性導電膜はベースフ
ィルム上に積層された形で用いられる。使用に際しては
異方性導電膜の露出した面を電極の並んだ面に位置合わ
せをして圧着する。次いでベースフィルムを剥離した
後、もう一方の接続する電極をその上から積層し加熱圧
着をした後硬化して接合させる。ベースフィルム上に任
意のパターンに導電性粉末の濃度の高い樹脂層を積層す
る方法としては特に制限はない。例えば一般的な各種の
印刷法やペーストの塗布方法により導電性粉末を所定濃
度に分散させた樹脂溶液をパターン印刷した後、溶剤を
乾燥除去する方法が用いられる。例えば印刷法としては
スクリーン印刷、凹版オフセット印刷、凸版オフセット
印刷等が挙げられる。スクリーン印刷法は比較的安価な
設備で実施できる。凹版オフセット印刷は細線を精度良
く印刷するのに適している。またその他のペーストの塗
布方法としては、ディスペンサー法が挙げられる。上記
の方法で導電性粉末の濃度の高い部分をベースフィルム
上に積層したものをそのまま用いることも可能である
が、充分な膜厚が得られず接着性が不安定な場合は、さ
らにその上に導電性粉末の濃度が低いかまたは導電性粉
末を含まない樹脂層を積層する事も可能である。この場
合はフィルム全体に一様に塗布するため、各種の一般的
なコーターが用いられる。例えば、ロールコーター、ブ
レードコーター、パイプドクター式コーター、ダイコー
ター、バーコーター等が挙げられる。導電性粉末の濃度
が低いかまたは含まない樹脂の溶液を上記コーターで、
導電性粉末の濃度の高い樹脂を積層した上から塗布した
後、溶剤を乾燥除去して均一な膜厚の異方性導電膜を得
る事ができる。また高濃度印刷部を形成した後、同様に
して低濃度印刷を印刷する二段階印刷の方法で作成して
もよい。

【００１０】異方性導電膜の厚みは５〜１００μｍが好
ましい。５μｍ未満では充分な接着性が得られず、１０
０μｍを越えると狭ピッチでの濃度分布の精度が得られ
ず好ましくない。塗布後に異方性導電膜をベースフィル
ムと積層した状態で、必要な長さと幅に切り出し使用す
る。枚葉で用いても良いし。ロール上に巻き上げて用い
ても良い。

【００１１】導電性粉末の濃度は、例えば光学顕微鏡を
用いて測定することができる。導電性粒子の多い部分の
少ない部分に対する濃度比は、好ましくは２以上であ
り、濃度比は大きいほど好ましい。本発明で導電性粉末
としては、Ｎｉ，Ｃｕ，Ａｕ，Ａｇおよびその合金粉末
もしくは金属めっき粒子粉末が使用可能であるが、特に
前記の銀を含む銅合金粉末は好ましい。Ａｕ粉は高価で
経済性に劣る。Ｃｕ粉は酸化されやすく導電性が低下し
やすい。銀粉はエレクトロマイグレーションを起こしや
すい。Ｎｉ粉は酸化されやすく、また堅く変形しにくい
ため接点が不安定になりやすい。また樹脂粉末などの表
面に金属めっきした粉体は、導電層が薄いため高い電流
値ではジュール熱により導電層の変形が起こり導電性が
低下しやすい。一方前記銅合金粉末は表面の耐酸化性に
優れると共に、エレクトロマイグレーションを起こしに
くい。従って狭ピッチ接続における導電性と配線間の絶
縁性の保持に適している。

【００１２】銅合金粉は前記の通りであるが、すでに公
知の方法で作製することができる（特開平１−２０５５
６１号公報）。中でも特に不活性ガスアトマイズ法が好
ましい。開示内容によれば、所定の組成の銀粒子と銅粒
子を黒鉛るつぼ中で融解し、不活性ガス雰囲気中で融液
をアトマイズし、微粉末化するものである。本発明で使
用できる導電性粉末は銀量ｘが０．０１〜０．４（原子
比）であるが、０．０１未満の場合は粒子表面の同成分
の酸化で電極との接点抵抗が不安定になる。ｘが０．４
を越えると電極間での銀マイグレーションによるショー
トが発生しやすくなる。粒子表面の銀濃度は平均の銀濃
度より高く、１．８倍以上が好ましい。１．８倍未満で
ある場合には粒子表面の耐酸化性が十分でない。本発明
で用いられる銀濃度とはＸＰＳ（Ｘ線光電子分光分析装
置：ＸＳＡＭ８００、ＫＲＡＴＯＳ社製）を用いて測定
したものである。

【００１３】本発明で用いる導電性粉末の平均粒径は、
２〜３０μｍ程度が好ましい。粒径が２μｍ未満である
と、導電性粉末と電極面との接触が不安定となり熱圧着
後の電気抵抗の信頼性が低下する。粒径が３０μｍを越
えると、狭ピッチ接続での隣り合う電極間の絶縁性の信
頼性が低下する。粒径の分布は狭い方が電極で挟まれて
導通に寄与する粉体の比率が高くなり好ましい。

【００１４】本発明の導電性粉末を分散した樹脂組成物
は高濃度部分に用いるものは導電性粉末１重量部に対し
て有機バインダーを０．２〜１００重量部含有してい
る。有機バインダーが０．２重量部未満の場合、配線間
の絶縁性の低下を起こし、１００重量部を越える場合は
充分な導電性が得られない。また導電性粉末の低濃度の
部分に用いる樹脂組成物は上記の高濃度部分の濃度より
低くし、必要に応じ任意に設定でき、全く導電性粉末を
含まなくても良い。

【００１５】本発明に用いられる有機バインダーとし
て、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、光硬化性樹脂などを
用いることができ、それぞれを単独で用いても良いし混
合して用いても良い。熱可塑性樹脂としては、熱可塑性
アクリル樹脂、ブチラール樹脂、塩化ビニル樹脂、ウレ
タン樹脂、ポリエステル樹脂、スチレン系樹脂などが挙
げられる。

【００１６】熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂およ
びその硬化剤、レゾール型フェノール樹脂、アミノ樹
脂、ポリウレタン樹脂、ポリイミド樹脂、熱硬化性アク
リル樹脂等が挙げられ、単独で用いても良いし混合して
用いても良い。エポキシ硬化剤はイミダゾール系やジシ
アンジアミドなど各種のものが使用可能であるが、イミ
ダゾール誘導体とエポキシ化合物との反応により形成さ
れた潜在性硬化剤などが好ましい。

【００１７】紫外線硬化型樹脂を用いる場合は重合性オ
リゴマー、硬化性モノマー、光重合開始剤等が組み合わ
されて用いられる。重合性オリゴマーとしてはエポキシ
（メタ）アクリレート、ウレタン（メタ）アクリレー
ト、ポリエステルアクリレート、ポリエーテルアクリレ
ート等が挙げられる。重合性モノマーとしてはアクリロ
イル基やメタクリロイル基を１分子中に１個または２個
以上有するものであり、通常は官能基数の異なるモノマ
ーの混合系で用いられる。光開始剤は光でラジカル重合
を開始するものが一般的であり、アセトフェノン系、チ
オキサントン系、ベンゾイン系、パーオキサイド系など
公知のものが使用できる。

【００１８】樹脂組成物をベースフィルムに印刷または
塗布する際に用いられる溶剤は、異方性導電膜の特性を
損なわないものであれば特に制限はない。たとえばメチ
ルカルビトール、エチルカルビトール、及びそれらのア
セテート、メチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、及び
それらのアセテート、メチルエチルケトン、アセトン、
酢酸エチル等が挙げられる。

【００１９】本発明に用いられるベースフィルムは耐熱
性や寸法安定性が要求範囲に入れば特に制限はない。例
えばＰＥＴフィルム、テフロンフィルム、ポリイミドフ
ィルムなどが挙げられる。これらのフィルムは必要に応
じてその片面または両面に剥離性を付与するために架橋
シリコン層を積層したり、逆に密着性を向上させるため
のコロナ処理などをすることができる。特に表面を剥離
性膜で処理したＰＥＴフィルムやポリイミドフィルムは
寸法安定性に優れるため好ましい。ベースフィルムの膜
厚は特に制限は無いが、１０〜１００μｍの範囲が一般
的である。

【００２０】本発明の材料を用いて電極を形成する場
合、必要に応じて位置制御用のパターンを設けることも
できる。またプロセス上、リペア性を確保するために一
旦仮止めしてから本接着する二段階加熱方式をとること
もできる。銅合金粉末作成例銅粒子（純度９９．９重量％以上）６０３ｇ、銀粒子
（純度９９．９重量％以上）５４ｇを混合して、黒鉛る
つぼ中１７００℃まで窒素雰囲気加熱溶融した。融液を
るつぼ先端より窒素雰囲気中に噴出し、噴出と同時に、
５０Ｋｇ／ｃｍ²Ｇの窒素ガス（純度９９．９重量％以
上）を融液に対して噴出し、アトマイズした。得られた
導電性粉末は球状で平均粒子径は１０μｍであった。気
流分級機（日清エンジニアリング社製ＴＣ−１５Ｎ）
を用いて５〜１０μｍの粒径範囲でで分級した。平均粒
子径は７μｍであった。表面銀濃度は０．５５であっ
た。平均銀濃度は０．０５であり粒子表面の銀濃度は平
均の銀濃度の１１倍であった。

【００２１】

【実施例１】１．異方性導電膜の作製ビスフェノールＡ型液状エポキシ樹脂（商品名：ＡＥＲ
３３１、旭チバ社製）９ｇ、ビスフェノールＡ型固形エ
ポキシ樹脂（商品名：ＡＥＲ６６４、旭チバ社製）２１
ｇ、硬化剤（商品名：ＨＸ３７４８１、旭化成工業社
製）１３．５ｇ、ポリエステル樹脂（商品名：エリーテ
ルＵＥ３５００、ユニチカ社製）１５ｇ、シラン系カッ
プリング剤（商品名：ＬＳ−２９４０、信越化学工業社
製）０．１ｇ溶剤としてメチルエチルケトン２１ｇを混
合して溶解し樹脂溶液Ａを得た。この溶液に上記粉末作
成例で作製した銅合金粉末９ｇを添加し撹拌して、銅合
金粉末が均一に分散した分散液Ａを得た。

【００２２】分散液Ａと同じ樹脂溶液Ａを作製し、銅合
金粉末を２ｇ添加し撹拌して、銅合金粉末が均一に分散
した分散液Ｂを得た。スクリーン印刷用のスクリーン版
は、幅６０μｍで長さ１０ｃｍの開口部が６０μｍの間
隔で平行に１００個並んだパターンを作製した。このス
クリーン版を用い上記の溶液Ａを、厚み２０μｍの片面
コロナ処理したテフロンフィルムの処理面上にスクリー
ン印刷した後、温風加熱して乾燥塗膜を得た。印刷され
たパターンのライン幅の平均は６６μｍで、厚みの平均
は１１μｍであった。

【００２３】上記のパターン形成したフィルム上にバー
コーターを用いて分散液Ｂを塗布し温風加熱して均一な
厚みの乾燥塗膜を得た。乾燥膜の厚みの平均は２２μｍ
であった。得られた乾燥膜を光学顕微鏡で観察した結
果、銅合金粉末の濃度の高い線状部が１００本平行に並
んでおり、そのピッチ間隔は１２０μｍであった。濃度
の高い部分と低い部分の濃度比は２．８倍であった。濃
度の高い線状部に直交する方向に幅３ｍｍの帯状に上記
フィルムを切断して異方性導電膜（１）を得た。２．配線の接続と評価得られた異方性導電膜（１）をＴＡＢとガラス基板上の
ＩＴＯ電極との端子間（ピッチ１２０μｍ）の接合に用
いた。ＩＴＯ電極の端子上に異方性導電膜（１）の高濃
度部が接するように位置合わせをして圧着したのちベー
スフィルムを除去した。その上にＴＡＢを重ねて、この
端子間を１５０℃、４０Ｋｇ／ｃｍ²で２０秒間加熱圧
着して接合した。

【００２４】導通性は、接合部の電気抵抗の最大値が５
０Ω以下の場合は○とし、５０Ωを越える場合は×とし
た。隣り合う端子間の絶縁性は、抵抗値の最低値が１Ｋ
Ω以上の場合は○とし、１ＫΩ未満の場合は×とした。
高い電流値での耐性は１００ｍＡおよび５００ｍＡの電
流を流して導通性に変化の無かった場合は○で、導通性
が低下した端子があった場合には×とした。その結果を
表１に示すが、いずれの評価でも○であった。

【００２５】

【比較例１】実施例１で示したと同じ方法で分散液Ａを
作製し、片面をコロナ処理した厚み２０μｍのテフロン
フィルムの処理面上に、バーコーターを用いて均一の厚
みに塗布して乾燥した。乾燥膜の厚みは２０μｍであっ
た。得られたフィルムを幅３ｍｍの帯状に切り出し異方
性導電膜（２）を得た。

【００２６】実施例と同様のＴＡＢとＩＴＯ電極を異方
性導電膜（２）を介して接合した。導電性、絶縁性、高
い電流値での耐性の評価結果は表１に示すとおりであ
る。

【００２７】

【比較例２】実施例１で示したと同じ方法で分散液Ｂを
作製し、片面をコロナ処理した厚み２０μｍのテフロン
フィルムの処理面上に、バーコーターを用いて均一の厚
みに塗布して乾燥した。乾燥膜の厚みは２２μｍであっ
た。得られたフィルムを幅３ｍｍの帯状に切り出し異方
性導電膜（３）を得た。

【００２８】実施例１と同様の条件でＴＡＢとＩＴＯ電
極を、異方性導電膜（３）を介して接合した。ただしこ
の場合は異方性導電膜の位置合わせは不要である。導電
性、絶縁性、高い電流値での耐性の評価結果は表１に示
すとおりである。

【００２９】

【実施例２】実施例１で示したと同じ方法で樹脂溶液Ａ
を７９．６ｇ作製し、ポリスチレン粒子表面に金めっき
を施した導電性粒子（粒径８μｍ）を１２ｇ添加し攪拌
して均一な分散液Ｃを得た。また同様にして樹脂溶液Ａ
を７９．６ｇ作製し、上記の導電性粒子を４ｇ添加し攪
拌して均一な分散液Ｄを得た。

【００３０】実施例１同様の方法で、ベースフィルム上
に分散液Ｃをパターン印刷した。得られたラインの幅は
６５μｍで膜厚は１２μｍであった。さらにこの上に分
散液Ｄを実施例１同様にして塗布し均一な厚みの乾燥塗
膜を得た。厚みは２３μｍであった。このフィルムを実
施例１と同様に３ｍｍ幅の帯状に切り出し、異方性導電
膜（４）を得た。

【００３１】実施例と同様のＴＡＢとＩＴＯ電極を異方
性導電膜（４）を介して接合した。導電性、絶縁性、高
い電流値での評価結果は表１に示すとおりである。

【００３２】

【実施例３】実施例１と同様にして分散液３と分散液４
を作製した。凹版オフセット印刷機により分散液１をベ
ースフィルム上にピッチ間隔１００μｍで１００本平行
に並んだパターンで印刷し乾燥した。得られた乾燥膜の
ライン幅の平均値は５６μｍで厚みは１７μｍであっ
た。用いたベースフィルムは厚み２０μｍのＰＥＴフィ
ルムの片面に架橋シリコン層を積層した剥離性フィルム
を用い、架橋シリコン層上に印刷した。

【００３３】上記のパターン形成したフィルム上にバー
コーターを用いて分散液Ｂを塗布し温風加熱して均一な
厚みの乾燥塗膜を得た。乾燥膜の厚みの平均は２１μｍ
であった。得られた乾燥膜を光学顕微鏡で観察した結
果、銅合金粉末の濃度の高い線状部が１００本平行に並
んでおり、そのピッチ間隔は１００μｍであった。導電
性粉末の濃度の高い部分の低い部分に対する濃度比は
３．８倍であった。

【００３４】印刷したラインと直交する方向に幅３ｍｍ
の帯状にフィルムを切り出し異方性導電膜（５）とし
た。得られた異方性導電膜（５）をＴＡＢとガラス基板
上のＩＴＯ電極との端子間（ピッチ１００μｍ）の接合
に用いた。ＩＴＯ電極の端子上に異方性導電膜（５）の
高濃度部が接するように位置合わせをして圧着したのち
ベースフィルムを除去した。その上にＴＡＢを重ねて、
この端子間を１５０℃、４０Ｋｇ／ｃｍ²で２０秒間加
熱圧着して接合した。導電性、絶縁性、高い電流値での
耐性の評価結果は表１に示すとおりである。

【００３５】

【表１】

【００３６】

【発明の効果】本発明の異方性導電膜を用いると、従来
の異方性導電膜に比べ、接合部の導電性の向上と、隣り
合う端子間の絶縁性の向上の双方を同時に達成すること
ができる。また請求項２に記載した導電性粉末を用いる
と、樹脂粉末に金属めっきしたものよりも、高い電流値
での耐性を高くすることができ、高い電流値においても
導電性を維持することができる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】樹脂層中に導電性粉末を有し、接合する
電極の間に挟んで圧着し硬化することにより電極間の電
気的接合を得る異方性導電膜において、前記導電性粉末
がＮｉ，Ｃｕ，Ａｕ，Ａｇおよびその合金粉末もしくは
金属めっき粒子粉末からなり、前記電極間に位置する膜
に分散された導電性粉末の濃度が高いことを特徴とする
異方性導電膜。
【請求項２】請求項１記載の導電性粉末が一般式Ａｇ
_xＣｕ_y（０．０１≦ｘ≦０．４０、０．６０≦ｙ≦０．
９９、ｘ＋ｙ＝１、ｘおよびｙは原子比）で表され粒子
表面の銀濃度が平均濃度より高くなっている銅合金粉末
であることを特徴とする異方性導電膜。