JPH11134934A

JPH11134934A - 異方導電性接着剤

Info

Publication number: JPH11134934A
Application number: JP29902997A
Authority: JP
Inventors: Kazuyoshi Yoshida; 一義吉田
Original assignee: Shin Etsu Polymer Co Ltd; Shin Etsu Chemical Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Polymer Co Ltd; Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date: 1997-10-30
Filing date: 1997-10-30
Publication date: 1999-05-21
Anticipated expiration: 2017-10-30
Also published as: JP3741841B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】熱圧着後、初期の導通抵抗を低く安定なもの
とするとともに、長期にわたる接続信頼性を保つことが
できる異方導電性接着剤を提供する。【解決手段】表面に複数の突起２を持ち、且つ１０％
圧縮変位強度が、１０ｋｇｆ／ｍｍ² 以上の第１の導電
性粒子３と、表面に突起を持たない略真球状を有し、且
つ１０％圧縮変位強度が０Ｋｇｆ／ｍｍ² を超え１０Ｋ
ｇｆ／ｍｍ² 以下の第２の導電性粒子４との混合粒子
０．０１〜１００容量部を、絶縁性接着剤５の１００容
量部中に分散してなる異方導電性接着剤１である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＬＣＤ（液晶ディ
スプレイ）やＰＤＰ（プラズマディスプレイ）などの表
示体同士、あるいはそれらの駆動回路を搭載した回路基
板（ＰＣＢ、ＦＰＣ）や回路基板同士との間の電気的接
続に利用される、異方導電性接着剤に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から異方導電性接着剤は、ＬＣＤや
ＰＤＰなどの表示体とＰＣＢ、ＦＰＣとの接続、あるい
はＰＣＢ、ＦＰＣ間の接続などに用いられている。この
異方導電性接着剤は、絶縁性接着剤中に導電性粒子を分
散させたもので、その導電性粒子としては、ファーネス
ブラック、チャンネルブラック、アセチレンブラックな
どのカーボンブラックやグラファイトなどのカーボン粒
子、金、銀、銅、ニッケル、アルミニウムなどの金属粒
子、表面を金属でメッキしたプラスチック粒子などが使
用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかして、これらの導
電性粒子の中で、金属粒子やカーボン粒子などのように
圧力によって変形しにくいものは、熱圧着時の加熱、加
圧による絶縁性接着剤の物性の変位量に容易に追従でき
ず、接続後の種々の使用環境下において絶縁性接着剤の
残存応力を受けて微視的に動き、部分的な導通不良、高
抵抗値化などを生じさせるので電気的接続の長期信頼性
に重大な悪影響を及ぼしている。従ってこれを解消する
ため、変形しやすいプラスチック粒子を核として、その
表面に金属メッキを施した導電性粒子を使用することが
行われている。

【０００４】しかし、このような導電性粒子は、容易に
変形に追随して使用環境下での絶縁性接着剤の微視的な
動きを吸収して導通不良、高抵抗値化を防ぐことはでき
るが、熱圧着された状態では被接続電極と面接触になる
ため、接触圧力が点接触する高硬度なものを用いたとき
よりも結果的に抵抗値が高くなり、初期の導通抵抗が設
定したものとなりにくく、不安定なものになるという欠
点があった。

【０００５】本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなさ
れたもので、熱圧着後、初期の導通抵抗を低く安定にす
るとともに、長期にわたって接続信頼性を保つことがで
きる優れた異方導電性接着剤を提供することを課題とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
解決するために鋭意研究を重ねた結果、絶縁性接着剤に
分散配合させる導電性粒子を、複数の突起を有する高硬
度の第１の導電性粒子と、略真球状を有する低硬度の第
２の導電性粒子との混合粒子を採用し、これら各粒子の
材料、硬度、配合比、粒径などについて研究を進め、本
発明を完成させた。すなわち、本発明は、表面に複数の
突起を持ち、且つ１０％圧縮変位強度１０kgf/mm² 以上
の第１の導電性粒子と、表面に突起を持たない略真球状
を有し、かつ１０％圧縮変位強度が０kgf/mm² を超え５
kgf/mm² 以下の第２の導電性粒子との混合粒子を絶縁性
接着剤中に分散してなることを特徴とするものである。
また、本発明は、第１の導電性粒子と第２の導電性粒子
との混合割合が、容量比で９５：５ないし５：９５の範
囲である異方導電性接着剤が好ましい。

【０００７】本発明は、第１の導電性粒子として、複数
の突起を持つ１０％圧縮変位強度１０kgf/mm² 以上の導
電性粒子を用い、この複数の突起が被着体に多点で、且
つ高い接触圧力で接触することにより初期の接続安定性
を発現し、また第２の導電性粒子として略真球状を有す
る１０％圧縮変位強度が０kgf/mm² を超え５kgf/mm²以
下の導電性粒子を用いることで、絶縁性接着剤の熱圧着
時に蓄積した残存応力による使用環境下での微視的な動
きを吸収して長期接続の信頼性が得られる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の異方導電性接着剤
について、詳細に説明する。本発明を構成する第１の導
電性粒子としては、表面に複数の突起を持つ金、銀、
銅、ニッケル、パラジウム、ステンレス、真鍮、半田な
どの金属または合金粒子、タングステンカーバイト、シ
リカカーバイトなどのセラミック粒子、カーボン粒子、
表面に金属メッキした高硬度のプラスチック粒子、セラ
ミック粒子、カーボン粒子などが挙げられる。これらの
中には、製造方法によって複数の突起を持たないものも
存在するが、真球状の粒子でも通常用いられている技
術、例えばメカノフュージョン法などによって表面に複
数の突起を持たせたものとすればよい。

【０００９】なお、例示した第１の導電性粒子の中で
は、絶縁性接着剤中に分散剤配合したときの沈降安定性
を考慮するとカーボン粒子やプラスチック粒子など絶縁
性接着剤マトリックスの比重に近い比重を有する粒子を
使用することが望ましい。また、電気絶縁性のものや抵
抗値が高いものにあっては、突起の表面にさらに貴金属
メッキを施すことにより良好な導電性を持たせることが
できる。この貴金属メッキは、通常用いられる方法によ
り、金、銀、銅、パラジウム、ニッケルなどの金属や合
金を単層または複層でメッキすればよいが、その際、最
外表面は金やパラジウムなどの変質を起こしにくい金属
にするのが好ましい。

【００１０】本発明を構成する第１の導電性粒子は、接
触点を増やすために複数の突起を有するものが採用され
る。この突起が小さすぎたり、少なすぎると、前記した
ような効果が小さくなるので、導電性粒子の内接球径よ
り０．３μｍ以上、好ましくは１μｍ以上突出した突起
を粒子１個当り３個以上、好ましくは４個以上、通常は
４〜８個有するものがよい。ここでいう、内接球とは粒
子の内部に含まれ得る最大の球をいう。

【００１１】このような第１の導電性粒子は、複数の突
起を持つことに加えて、高硬度であることも重要であっ
て、具体的には、１０％圧縮変位強度が１０kgf/mm² 以
上、特には３０kgf/mm² 以上が好ましく、通常は１００
kgf/mm² 以下である。本発明において１０％圧縮変位強
度とは、通常使用される微小圧縮試験機（島津製作所：
ＭＣＴＭ−５００）などの圧縮試験機を用いた場合の導
電性粒子の粒子径が１０％変位したときの強度を示すも
ので、この値が１０kgf/mm² 未満であると、良好な初期
抵抗を得るだけの接触圧力を得ることができない。この
ような強度を有する導電性粒子は、上記で例示した材料
を用いることにより得られる。

【００１２】第２の導電性粒子としては、例えばポリア
クリル系、ポリスチレン系、フェノール系、ポリウレタ
ン系、ポリイミド系、シリコーン系、ベンゾグアナミン
系、エポキシ系、ポリオレフィン系、ポリビニル系など
の樹脂、またはこれらの共重合体、及びこれらのエラス
トマー樹脂や、アクリル系、イソプレン系、ブタジエン
系などの合成ゴム、天然ゴムなどで作られたプラスチッ
ク粒子の表面に貴金属メッキを施したものなどが挙げら
れるが、これらの中で、弾性率、成形性などの点から、
ポリスチレン系、ポリウレタン系、ポリイミド系、ポリ
アクリル系、ポリブタジエン系の樹脂を使用したものが
好ましく採用される。また、前記した貴金属メッキは、
第１の導電性粒子と同様に、通常用いられる方法によ
り、金、銀、銅、パラジウム、ニッケルなどの金属を単
層または複層でメッキすればよいが、その際表面は金や
パラジウムなどの変質を起こしにくい金属、合金にする
のが好ましい。

【００１３】この第２の導電性粒子は、略真球状である
が、この略真球状とは、内接球径と外接球径との半径の
比（％）が１３０％以内、好ましくは１２０％以内、よ
り好ましくは１１０％以内の範囲のものをいう。また、
この第２の導電性粒子は、略真球状であることに加え
て、低硬度であることも重要であって、具体的には、１
０％圧縮変位強度が０kgf/mm² を超え５kgf/mm² 以下、
特には０．３kgf/mm² 以上、３kgf/mm² 以下がより好ま
しく、この範囲が０kgf/mm² であると、変形しすぎて初
期抵抗が不安定となり、逆に５kgf/mm² を超えると、接
着剤の残存応力に追従できず、長期の接続信頼性が得ら
れない。

【００１４】これら第１の導電性粒子と第２の導電性粒
子との混合割合は容量比で９５：５ないし５：９５の範
囲が好ましく、８０：２０ないし２０：８０の範囲がさ
らに好ましい。第１の導電性粒子が多すぎると長期にわ
たる接続の信頼性が悪くなり、逆に第２の導電性粒子が
多すぎると初期の接続安定性が低下しやすくなる。

【００１５】また、これら第１の導電性粒子と第２の導
電性粒子の平均粒径の比は、１００：５０ないし２０：
１００の範囲が好ましく、１００：８０ないし５０：１
００の範囲がより好ましい。第１の導電性粒子と第２の
導電性粒子との平均粒径がこの範囲外の場合には、小さ
い方の導電性粒子の作用が小さくなる。すなわち第１の
導電性粒子が大きすぎると長期にわたる接続の信頼性が
悪くなり、第２の導電性粒子が大きすぎると初期の接続
安定性が低下しやすくなる。

【００１６】第１及び第２の導電性粒子の平均粒径は、
接続すべき基板の端子ピッチにもよるが、通常、１〜５
０μｍの範囲である。基板の端子ピッチが小さくなるほ
ど小さな平均粒径の導電性粒子を使わなければ接続の信
頼性、線間絶縁抵抗を良好にできなくなる。また、各々
の導電性粒子の粒子径はできるだけ均一に揃っているこ
とが望ましく、各々のＣＶ値として４０％以下がより好
ましい。なお、ここでいう平均粒径とは市販のコールタ
ーカウンター（粒度分布測定器）による測定の重量分布
での平均粒径を示し、ＣＶ値は（標準偏差／平均粒径）
×１００を示す。

【００１７】また、本発明の異方導電性接着剤を構成す
る絶縁性接着剤としては、通常用いられているものでよ
く、加熱によって接着性を示すものであれば熱可塑性、
熱硬化性のいずれでもよい。具体的には、エチレン−酢
酸ビニル共重合体、カルボキシル変性エチレン−酢酸ビ
ニル共重合体、エチレン−イソブチルアクリレート共重
合体、ポリアミド、ポリエステル、ポリメチルメタクリ
レート、ポリビニルエーテル、ポリビニルブチラール、
ポリウレタン、スチレン−ブチレン−スチレン（ＳＢ
Ｓ）共重合体、カルボキシル変性ＳＢＳ共重合体、スチ
レン−イソプレン−スチレン（ＳＩＳ）共重合体、スチ
レン−エチレン−ブチレン−スチレン（ＳＥＢＳ）共重
合体、マレイン酸変性ＳＥＢＳ共重合体、ポリブタジエ
ンゴム、クロロプレンゴム（ＣＲ）、カルボキシル変性
ＣＲ、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、アクリロニトリル−ブタジエンゴム
（ＮＢＲ）、カルボキシル変性ＮＢＲ、エポキシ樹脂、
シリコーンゴム（ＳＲ）などから選ばれる１種または２
種以上の組み合わせにより得られるものを主剤として調
製されたものが挙げられる。

【００１８】この絶縁性接着剤には上記したものに、粘
着付与剤としてのロジン、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の１
種または２種以上；反応性助剤；架橋剤としてのフェノ
ール樹脂、ポリオール樹脂、イソシアネート類、メラミ
ン樹脂、尿素樹脂、ウトロピン類、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
などの有機金属塩、チタン、ジルコニア、アルミニウム
などのアルコキシド、ジブチル錫ジオキサイドなどの有
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、燐化合物、塩素化合
物などの増感剤などを添加することは任意であり、これ
にはまた硬化剤、加硫剤、劣化防止剤、耐熱添加剤、熱
伝導向上剤、軟化剤、着色剤、各種カップリング剤、金
属不活性剤などを適宜添加してもよい。

【００１９】本発明の異方導電性接着剤は、前記した絶
縁性接着剤中に第１及び第２の導電性粒子を常法にした
がって分散、混合することによって得られるが、この第
１及び第２の導電性粒子の合計の配合量は、前記絶縁性
接着剤１００容量部に対して、０．０１〜１００容量
部、好ましくは０．５〜５０容量部、より好ましくは１
〜１０容量部の範囲であり、この配合量が０．０１容量
部未満であると導通不良を起こしやすく、逆に１００容
量部を超えると絶縁不良を起こしやすいので好ましくな
い。

【００２０】なお、この絶縁性接着剤は、接着、粘着成
分が常温で固形、あるいは高粘度液体の場合には、これ
をエステル系、ケトン系、エーテルエステル系、エーテ
ル系、アルコール系、炭化水素系の溶剤、例えば、酢酸
エチル、メチルエチルケトン、酢酸ブチルセロソルブ、
酢酸エチルカルビトール、ジイソアミルエーテル、シク
ロヘキサノール、石油スピリット、トルエンなどの溶剤
に溶解して溶液とし、これを適宜のコート法、印刷法に
よって接続すべき電極上の所望の位置に塗布すればよ
く、またセパレータ上に形成した後、所望の寸法にカッ
トし、これを接続電極上に転写して用いたり、あるいは
接着、粘着成分が液状である場合には、接続作業時にこ
れを接続電極上に塗布して用いることもできる。

【００２１】このようにして得られた本発明の異方導電
性接着剤は、例えば図１に示したように、複数の突起２
を持つ第１の導電性粒子３と略真球状を有する第２の導
電性粒子４とを絶縁性接着剤５中に分散させてなる異方
導電性接着剤１をＩＴＯガラス基板６とフレキシブルプ
リント基板７との間に設けることによって使用に供され
る。

【００２２】この異方導電性接着剤は、一般に２つの対
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・電気回路基板の上方から加圧し、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、２つの回路基板を異方導電性接着剤で固定し、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。こ
の回路基板としては、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樹
脂、ポリエステル樹脂などをベースとしたフレキシブル
プリント回路などが使用される。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の実施例及び比較例を挙げる。（実施例１）１）絶縁性接着剤溶液の調製ＮＢＲ１００重量部、固形ビスフェノールＡ型エポキシ
樹脂５０重量部、アルキルフェノール１００重量部、酸
化チタン２０重量部に、トルエン３００重量部を加えて
これらを溶解して調製した。

【００２４】２）第１の導電性粒子の調製平均粒径１０μｍの球状フェノール樹脂粒子を焼成して
平均粒径７μｍのカーボン粒子を作り、このカーボン粒
子とタールを自動乳鉢で攪拌してカーボン粒子表面にタ
ールを付着させた後、３０００℃で焼成し、複数の突起
を持つ平均粒径８μｍ、ＣＶ値１８％のカーボン粒子を
得た。この表面にニッケルメッキを０．１μｍ、さらに
その表面に金メッキを０．０２μｍ行って、平均粒径
８．１μｍ、高さ０．１〜１μｍの複数の突起を持つ第
１の導電性粒子を得た。この導電性粒子の１０％圧縮変
位強度は２１kgf/mm² であった。

【００２５】３）第２の導電性粒子の調製平均粒径８μｍ、ＣＶ値１０％の球状アクリルゴム粒子
の表面にニッケルメッキを０．１μｍ、さらにその表面
に金メッキを０．０２μｍ行って、平均粒径８．１μｍ
で略真球状（１０５％）を有する第２の導電性粒子を得
た。この導電性粒子の１０％圧縮変位強度は１kgf/mm²
であった。

【００２６】４）異方導電性接着剤の製作前記１）の絶縁性接着剤溶液の固形分１００容量部に対
して、前記２）の第１の導電性粒子及び前記３）の第２
の導電性粒子を各々５容量部づつ加えて攪拌機で１時間
混合し、異方導電性接着剤を得た。

【００２７】５）異方導電性接着剤付きフレキシブルプ
リント基板（ＦＰＣ）の製作厚さ２５μｍのＰＥＴフィルムからなる可撓性基材の上
に、市販の銀ペースト・ＤＷ−２５０Ｈ−５（東洋紡績
社製、商品名）をスクリーン印刷により印刷して０．２
mmピッチの導電ラインを形成した後、１３０℃のオーブ
ンで５時間乾燥させ、硬化させた。次いで、その接続端
子部に上記で製作した異方導電性接着剤を、溶媒を除去
した後の厚さが７μｍとなるようにスクリーン印刷で塗
布して異方導電性接着剤層を形成し、残る部位に市販の
絶縁レジスト・ＪＥＨ−１１２（日本アチソン社製、商
品名）を設け、これを所望の寸法に切断して異方導電性
接着剤付きＦＰＣを得た。

【００２８】次に、このようにして得た異方導電性接着
剤付きＦＰＣを面積抵抗率５０Ω／□の透明導電酸化膜
基板（ＩＴＯ）の接続端子とＦＰＣの間に１６０℃、４
０kg１２秒の条件で熱圧着し、高温１１０℃〜低温−２
０℃の環境試験を行って、両接続端子間の抵抗値を初期
と１０００時間後で測定したところ、表１に示した通り
の結果が得られた。

【００２９】（実施例２）実施例１において、第１の導
電性粒子を金属メッキする前のカーボン粒子（１０％圧
縮変位強度２０kgf/mm² ）を用いて、異方導電性接着剤
を得た以外は実施例１と同様にして環境試験を行い、そ
の結果を表１に示した。

【００３０】（比較例１）実施例１の２）第１の導電性
粒子の調製で得た第１の導電性粒子１０容量部のみを、
前記１）絶縁性接着剤溶液の調製で得た絶縁性接着剤１
００容量部に加えて撹拌機で１時間混合し、異方導電性
接着剤を得た以外は実施例１と同様にして環境試験を行
い、その結果を表１に示した。

【００３１】（比較例２）前記実施例１の３）第２の導
電性粒子の調製で得た第２の導電性粒子１０容量部のみ
を、前記１）絶縁性接着剤溶液の調製で得た絶縁性接着
剤１００容量部に加えて撹拌機で１時間混合し、異方導
電性接着剤を得た以外は実施例１と同様にして環境試験
を行い、その結果を表１に示した。

【００３２】（比較例３）実施例１（２）において、焼
成温度を２５００℃とした以外は、前記（２）と同様に
して第１の導電性粒子を得た。この第１の導電性粒子の
１０％圧縮変位強度は９kgf/mm² であった。これについ
て、第１の導電性粒子以外は実施例１と同様にして異方
導電性接着剤を作製し、同様の環境試験を行い、その結
果を表１に示した。

【００３３】（比較例４）実施例１（３）において、球
状フェノール樹脂粒子を使用した以外は、前記（３）と
同様にして第２の導電性粒子を得た。この第２の導電性
粒子の１０％圧縮変位強度は６kgf/mm² であった。これ
について、第２の導電性粒子以外は実施例１と同様にし
て異方導電性接着剤を作製し、同様の環境試験を行い、
その結果を表１に示した。

【００３４】（比較例５）実施例１において、絶縁性接
着剤１００容量部に対し、第１の導電性粒子を０．４容
量部、第２の導電性粒子９．６容量部を混合して異方導
電性接着剤を得た以外は実施例１と同様にして環境試験
を行い、その結果を表１に示した。

【００３５】（比較例６）実施例１において、絶縁性接
着剤１００容量部に対し、第１の導電性粒子を９．６容
量部、第２の導電性粒子０．４容量部を混合して異方導
電性接着剤を得た以外は実施例１と同様にして環境試験
を行い、その結果を表１に示した。

【００３６】（比較例７）実施例１において、第１の導
電性粒子の平均粒径を１２μｍ、第２の導電性粒子の平
均粒径を５μｍとして異方導電性接着剤を得た以外は実
施例１と同様にして環境試験を行い、その結果を表１に
示した。

【００３７】（比較例８）実施例１において、第１の導
電性粒子の平均粒径を２μｍ（ＣＶ値１０％）、第２の
導電性粒子の平均粒径を１２μｍ（ＣＶ値１８％）とし
て異方導電性接着剤を得た以外は実施例１と同様にして
環境試験を行い、その結果を表１に示した。

【００３８】（比較例９）実施例１において、第１の導
電性粒子の平均粒径を５５μｍ、ＣＶ値４５％として異
方導電性接着剤を得た以外は実施例１と同様にして熱圧
着を行い、端子間の絶縁抵抗を測定したが、端子間で短
絡を生じていた。

【００３９】（比較例１０）実施例１において、第１の
導電性粒子を平均粒径８μｍの球状カーボン粒子にニッ
ケルメッキ、金メッキを同様に行って、平均粒径８．１
μｍ、１０％圧縮変位強度２１kgf/mm² として表面に突
起を持たない粒子とした以外は、実施例１と同様にして
環境試験を行い、その結果を表１に示した。

【００４０】

【表１】

【００４１】

【発明の効果】本発明の異方導電性接着剤によれば、初
期の接続安定性を保持するための高硬度の第１の導電性
粒子と接続の長期信頼性を保持するための第２の導電性
粒子によって、初期抵抗値及び長期信頼性の両者に優れ
た性能を有する異方導電性接着剤を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の異方導電性接着剤の一使用例を示す縦
断面図である。

【符号の説明】

１…異方導電性接着剤２…突起３…第１の導電性粒子４…第２の導電性粒子５…絶縁性接着剤６…ＩＴＯガラス基板７…フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面に複数の突起を持ち、且つ１０％圧
縮変位強度が１０kgf/mm² 以上の第１の導電性粒子と、
表面に突起を持たない略真球状を有し、且つ１０％圧縮
変位強度が０kgf/mm² を超え５kgf/mm² 以下の第２の導
電性粒子との混合粒子０．０１〜１００容量部を絶縁性
接着剤１００容量部中に分散してなることを特徴とする
異方導電性接着剤。
【請求項２】第１の導電性粒子と第２の導電性粒子と
の混合割合が、容量比で９５：５ないし５：９５の範囲
である請求項１記載の異方導電性接着剤。