JPH10168412A - 異方導電性接着剤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 加熱温度１５０℃以下、加熱時間３０秒以下
の比較的低温短時間で回路同士を接続でき、且つ接続信
頼性に優れ、保存性にも優れる異方導電性接着剤を提供
する。 【解決手段】 （１）ラジカル重合性樹脂（２）有機過
酸化物（３）エポキシ樹脂（４）硬化剤（５）熱可塑性
エラストマーからなる絶縁性接着性成分に対し、（６）
導電粒子を分散させたことを特徴とする低温加熱硬化型
異方導電性接着剤。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、微細な回路同志の
電気的接続、更に詳しくはＬＣＤ（液晶ディスプレイ）
とＦＰＣ（フレキシブルプリント回路基板）との接続
や、ＦＰＣとＰＣＢ（プリント回路基板）との接続、半
導体ＩＣとＩＣ搭載用基板のマイクロ接合等に使用され
る微細接続材料に使用される加熱硬化型異方導電性接着
剤に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】最近の電子機器の小型化・薄型化に伴
い、微細な回路同志の接続、微小部分と微細な回路の接
続等の必要性が飛躍的に増大してきており、その接続方
法として、半田接合技術の進展とともに、新しい材料と
して、例えば接着剤あるいは接着フィルム中に導電性粒
子を含む異方導電性接着剤が使用されている。この方法
は、接続しようとする回路間に所定量の導電性粒子を含
有する異方導電性接着剤をはさみ、所定の温度・圧力・
時間により熱圧着する事によって回路間の電気的接続及
び接着を行うと同時に、隣接する回路間には絶縁性を確
保させるものである。さらに近年、接続しようとする回
路部材の微細化・小型化が一層進み、接着の際の熱によ
るダメージや熱膨張収縮による寸法変化が無視できない
問題となってきた。そのため、より低温で接続でき且つ
信頼性・接続安定性に優れる異方導電性接着剤が強く求
められてきている。

【０００３】従来の異方導電性接着剤に使用されてきた
接着性バインダー樹脂としては、大きく分けて加熱溶融
して接着するもの（熱可塑性樹脂）と加熱により硬化反
応を生じて接着するもの（熱硬化性樹脂）との２つに分
類できる。バインダー樹脂として熱可塑性の樹脂を使用
した異方導電性接着剤は（例えば特開昭62-154746 ,62-
109878, 61-77278, 61-77279号公報）、接着する際の加
熱温度を樹脂の溶融温度以上にコントロールする事が必
要であるが、接着性樹脂の選定によっては比較的低い温
度で接続でき、また化学反応を伴わないため短時間で接
続が可能であった。そのため、被接着物の熱によるダメ
ージを低く抑える事が可能であった。しかし、これらの
接着剤を用いて回路を接続した際の接続部の耐熱性・耐
湿性・耐薬品性はバインダー樹脂の性質上限界があり、
接続の信頼性・安定性に問題があった。

【０００４】バインダー樹脂として熱硬化性の樹脂を使
用した異方導電性接着剤は（例えば特開昭61-74205,特
開平1-113480,特開平6-52715,特開平7-268303号公
報）、接着する際の加熱温度は使用する熱硬化性樹脂の
硬化温度とする必要がある。また十分な接着強度や接続
信頼性を得るためには硬化反応を十分に進行させる必要
があり、１５０〜２００℃で３０秒前後加熱状態を保持
する必要がある。しかし、十分に加熱硬化した後は耐熱
性・耐薬品性、耐湿性に優れていることから現在このタ
イプの異方導電性接着剤が主流となっている。但し、こ
のタイプの異方導電性接着剤は前述の使用上の制限から
被接着物に熱的損傷を与えたり、熱膨張収縮による寸法
変化を生じるなどの問題が残されている。

【０００５】一方、低温接続性を有する異方導電性接着
剤としてカチオン重合性物質とスルホニウム塩とを配合
した接着性樹脂中に導電性粒子を分散させたもの（特開
平7-90237号公報）やエポキシ樹脂などの反応性接着剤
に４−（ジアルキルアミノ）ピリジン誘導体と導電性粒
子を含有させたもの（特開平4-189883号公報）も提案さ
れているが、接着剤樹脂の保存性や被接続回路端子の腐
食などに問題があった。更に、低温接続を可能とするも
のとして、ラジカル重合性樹脂と有機過酸化物、熱可塑
性エラストマーとを配合した接着剤中に、導電粒子を分
散させた熱硬化型異方性導電性接着剤を用いることも考
えられているが、ラジカル重合性樹脂と熱可塑性エラス
トマーとが加熱接着時に両者の相溶性の違いから分離し
てしまい、十分な接着強度と接続信頼性が得られないと
いう問題があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は加熱温度１５
０℃以下、加熱時間３０秒以下の比較的低温短時間で回
路同士を接続でき、且つ接続信頼性に優れ、保存性にも
優れる異方導電性接着剤を提供するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、（１）ラジカ
ル重合性樹脂（２）有機過酸化物（３）エポキシ樹脂
（４）硬化剤（５）熱可塑性エラストマーからなる絶縁
性接着性成分に対し（６）導電粒子を分散させたことを
特徴とする低温加熱硬化型異方導電性接着剤である。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明において用いられるラジカ
ル重合性樹脂としては、分子内に少なくとも１個以上、
好ましくは２個以上の不飽和結合を有する化合物で、不
飽和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、ビニ
ルエステル樹脂、ビスマレイミド樹脂、アクリレート樹
脂等があげられる。これらの樹脂を単独又は併用しても
良い。また、硬化性、加熱時の流動性、作業性を改良す
るために、トリメチロールプロパントリアクリレート、
ペンタエリスリトールテトラアクリレート、テトラエチ
レングリコールジアクリレートなどのアクリレート類や
スチレンなど各種モノマー類を併用することも可能であ
る。

【０００９】本発明において用いられる有機過酸化物と
しては、通常市販されている過酸化物を用いることがで
きるが、特に一分間の半減期温度が９０℃以上１５０℃
以下の有機過酸化物を用いるこによって、本異方導電性
接着剤の低温接続性と保存性を両立させることができ
る。そのような有機過酸化物としては、例えばｔ−ブチ
ルパーオキシ２−エチルヘキサネート、ｔ−ヘキシルパ
ーオキシ２−エチルヘキサネート、1,1-ビス（ｔ−ブチ
ルパーオキシ）3,3,5-トリメチルシクロヘキサン、1,1-
ビス（ｔ−ヘキシルパーオキシ）3,3,5-トリメチルシク
ロヘキサン、ビス（4-t-ブチルシクロヘキシル）パーオ
キシジカーボネートなどを挙げることができ、単独ある
いは２種以上混合して用いる。また、これらの過酸化物
には保存性を改良するために各種重合禁止剤をあらかじ
め添加しておく事も可能である.有機過酸化物の配合量
は、ラジカル重合性樹脂１００重量部に対し０．１〜１
０重量部であるが、０．１重量部未満だと低温硬化性に
問題が生じ、１０重量部を越えると保存性が低下する。

【００１０】本発明に用いるエポキシ樹脂は、１分子中
に少なくとも２個以上のエポキシ基を有するものであ
る。具体的には、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビ
スフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＳ型エ
ポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、ク
レゾールノボラック型エポキシ樹脂等の他、分子中にナ
フタレン骨格を有するエポキシ樹脂としては、１，６−
ビス−（２，３−エポキシプロポキシ）ナフタレン、ま
たは２、７−ジヒドロキシナフタレンとホルムアルデヒ
ドとの縮合物をエピクロルヒドリンと反応した樹脂、２
−ヒドロキシナフタレンと２、７−ジヒドロキシナフタ
レンとホルムアルデヒドとの縮合物をエピクロルヒドリ
ンと反応した樹脂等が挙げられるが、これらのものに限
定されるものではなく、また単独でも混合して用いても
差し支えない。エポキシ樹脂は、ラジカル重合性樹脂１
００重量部に対して５〜２００重量部、好ましくは１０
〜１００重量部用いられる。１０重量部未満だと接着性
に効果が少なく、また１００重量部を越えると硬化性が
低下する。

【００１１】本発明に用いる硬化剤は特に限定するもの
ではなく、エポキシ樹脂の硬化剤として用いられるアミ
ン類、酸無水物類、フェノール類などが挙げられる。特
に好ましいものとしては、速硬化性及び保存性の面から
ジシアンジアミド、イミダゾール類、有機酸ヒドラジ
ド、ポリアミン等の潜在性硬化剤、またはこれらの誘導
体をマイクロカプセル化したものが挙げられる。硬化剤
は、エポキシ樹脂１００重量部に対して５〜３００重量
部、好ましくは１０〜１５０重量部用いられる。１０重
量部未満だと硬化性に効果が少なく、また１５０重量部
を越えると接着性、信頼性が低下する。

【００１２】本発明において用いられる熱可塑性エラス
トマーとしては、熱可塑性樹脂やゴム系樹脂であるが、
極性基含有の熱可塑性エラストマーが接着性の面から好
ましい。例えばカルボキシル基含有スチレン−ブタジエ
ン共重合体、カルボキシル基含有スチレン−イソブチレ
ン共重合体、カルボキシル基含有スチレン−ブタジエン
飽和共重合体、カルボキシル基含有スチレン−イソブチ
レン飽和共重合体、カルボキシル基含有スチレン−エチ
レン−ブテン−スチレン共重合体、カルボキシル基含有
スチレン−エチレン−ブテン−スチレン飽和共重合体、
カルボン酸変性アクリルニトリル−ブタジエン共重合
体、水添カルボン酸変性アクリルニトリル−ブタジエン
共重合体、カルボン酸変性アクリルゴム、ポリビニルブ
チラール樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ポリウレタ
ン樹脂、セルロース誘導体、アミノ基変性ポリオール樹
脂、アミノ基変性フェノキシ樹脂、ヒドロキシ末端飽和
共重合ポリエステル樹脂、カルボキシル末端飽和共重合
ポリエステル樹脂等があげられ、単独あるいは２種以上
混合して用いる。熱可塑性エラストマーの配合量はラジ
カル重合性樹脂１００重量部に対し１０〜２００重量部
であるが、１０重量部未満だと接着強度が低下し、２０
０重量部を越えると接続信頼性が低下する。

【００１３】本発明に用いられる導電性粒子としては、
各種金属（Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｃｒ，Ｓｎ，Ｍｏ，Ｐ
ｂ，Ｚｎ，Ａｇなど）、金属合金、金属酸化物、カーボ
ン、グラファイト、プラスチック粒子の表面に金属層を
形成したものが適用できる。これらの導電性粒子の粒径
や材質は、接着接続したい回路のピッチやパターン、回
路端子の厚みや材質などによって適切なものを選ぶこと
ができる。導電粒子の配合量は、絶縁性接着性成分に対
し０．１〜５体積％であるが、０．１体積％未満だと接
続端子上に存在する導電粒子量が少なくなるため接続信
頼性が低下し、５体積％を越えると微細回路を接続する
場合に隣接端子間でショートが発生し易くなる。

【００１４】さらに、本発明の異方導電性接着剤中には
適切なカップリング剤を適量添加することができる。カ
ップリング剤を添加する目的は、本異方導電性接着剤の
接着界面の接着性を改質し、接着強度や耐熱性、耐湿性
を向上し接続信頼性を向上するものである。そのような
カップリング剤として特にシラン系カップリング剤を好
適に添加使用することができ、エポキシシラン系、メル
カプトシラン系、アクリルシラン系カップリング剤（例
えば、β−（３，４エポキシシクロヘキシル）エチルト
リメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメト
キシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラ
ン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランな
ど）を用いることができる。

【００１５】本発明の異方導電性接着剤は、ラジカル重
合性樹脂が有機過酸化物から加熱によって発生したラジ
カルにより硬化するため、加熱硬化型異方導電性接着剤
としては極めて低温且つ短時間で接着が可能になってお
り、且つエポキシ樹脂の硬化後の極性基及び熱可塑性エ
ラストマーの作用により接着特性も優れる。そのため、
本異方導電性接着剤に加えられている導電性粒子の導電
作用と相俟って接続信頼性にも優れている。以下、本発
明を実施例および比較例により説明する。

【００１６】

【実施例】

『実施例』および『比較例』 １．接着性樹脂配合物の作製 表１に示す材料を、表１に示す不揮発成分の配合比にな
るようトルエン又はＴＨＦ中に溶解して接着性樹脂配合
物溶液を得た。 ２．導電性粒子 平均粒径５μｍのＮｉ／Ａｕメッキポリスチレン粒子を
上記接着性樹脂配合物溶液に不揮発分の体積分率で１％
になるように添加し、３０分間撹拌した。 ３．異方導電性接着剤の作製 上記１．２．によって得られた、配合物を離型処理した
５０μｍＰＥＴフィルム上に流延し、４０℃のオーブン
中で５分間乾燥し厚さ１５μｍのフィルム形状の異方導
電性接着剤を得た。 ４．評価方法 ３のフィルム形状の異方導電性接着剤を幅２ｍｍに裁断
した。これを1.1mm厚ＩＴＯガラス（表面抵抗３０Ω／
□）の上に８０℃，３秒、５Kg/cm２で貼り付けた後、
ＰＥＴフィルムを剥がし、１００μｍピッチ、３５μｍ
厚Ｃｕ回路を６０本有する７５μｍポリイミド製フレキ
シブルプリント配線板（ＦＰＣ）を接着剤上に貼り合わ
せて、加熱温度１５０℃、加熱時間３０秒、圧力３０Kg
/cm２で加熱加圧することにより接続した。得られた回
路接続物の接着強度、接続抵抗値、接続信頼性（温度８
５℃、湿度８５％、１００時間放置後の接続抵抗値）、
保存性（２５℃、１週間放置後使用したときの接続抵抗
値）の評価結果を表１に示す。

【００１７】

【表１】

【００１８】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば微細な回路同志の電気的接続、更に詳しくはＬＣＤ
（液晶ディスプレイ）とＦＰＣ（フレキシブルプリント
回路基板）との接続や、ＦＰＣとＰＣＢ（プリント回路
基板）との接続、半導体ＩＣとＩＣ搭載用基板のマイク
ロ接合等に使用される微細接続材料に使用される加熱硬
化型異方導電性接着剤に関して、特に加熱温度１５０℃
以下、加熱時間３０秒以下の比較的低温短時間での接続
が可能で、且つ接続信頼性に優れ、保存性にも優れる異
方導電性接着剤が得られるため、極めて有用である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （１）ラジカル重合性樹脂（２）有機過
   酸化物（３）エポキシ樹脂（４）硬化剤（５）熱可塑性
   エラストマーからなる絶縁性接着性成分に対し（６）導
   電粒子を分散させたことを特徴とする低温加熱硬化型異
   方導電性接着剤。