JPS592179B2 - 電気的部材の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、導電性に異方性を持たせることのできる接着
剤を用いて、ダイオード、トランジスタ、ＩＣ等の電子
部品を始めとし、液晶表示体パネル、発光ダイオード、
エレクトロクロミックパネル等より必要とする他部へ接
着方式により電気的な接続をする方式に関するものであ
る。

さらに詳しくは、銅、ニッケル、銀、金などの金属微粒
子を接着剤中に分散させ、該金属粒子の含有量、形状、
大きさ、分布状態、さらには接着剤層の厚みをコントロ
ールし電気的接続をとろうとする部分に必要に応じて圧
力を加えて接着剤層の厚み方向には導電性を有し、面方
向には絶縁性を保持するようにした導電性が異方的であ
る接着剤を用いて電気的な接続をとる方式に関するもの
である。

本発明の特徴は、１つは分散させる導電粒子や接着剤を
任意に選ぷことにより、接着導電層を薄くすることも坪
くすることも可能であり、この結果、特に薄くすること
により導電異方性の効果は著るしく顕著になる。

即ち、ＩＣ等の細密半導体パターンにおける電気的導通
と絶縁の分離がきわめて効果的に行えるものである。ま
た、本発明は接着により導電異方性の効果が生じるもの
であるため、導通をとつた後、他の押えなり、支持は必
要ない。したがつて、一度接着により固定された導電異
方性接着剤層は経時変化に対してきわめて堅牢である。
即ち、別な言い方をすれば、固定と電気的接続の２工程
を１工程に簡単化しているものである。さらに別な特徴
は、スクリーン印刷化が可能であるという点である。即
ち、他部との電気的接続をするには、本発明による導電
異方性接着剤を印刷や塗布して接着するだけで可能であ
る。また接着による導通であるため、被導電体の表面の
凹凸が多少存在しても、本質的には導電異方性の機能を
損うことはない。従来の導電性を有する有機材料として
は、導電塗料、導電性エラストマーがあるが、いずれも
電気的な導電性は等方的であつた。

これに対して、本発明に係る導電異方性接着剤は、接着
方式により形成された接着剤層が導電性に関して異方的
であることが特徴であり、前述したように、断面の形状
が凹凸があり、又その形状が複雑である品物同志を電気
的に結合させる場合にも都合がよい。又、接着剤である
から、電気的に結合すると同時に、合体させて有機結合
体として、その機能を増大させる箇所に用いると効果が
あり、さらに両者を合体したのち、接着層よりあふれ出
た余分な接着剤はそのまま周囲の保護剤として使用され
るという効果もある。また本発明の対象とする物体は乾
燥されない初期状態にあつては液状であることから、こ
の物体を例えば刷毛のようなもので必要な部分に塗りつ
けたり、任意形状の複雑なパターンマスクを用いて模様
の通りに転写させ、その模様に導電性の性質をもたせる
ことができる。本発明を具体的に図面を用いて説明する
と、即ち、第１図に示すように、互いに電気的に導気的
に導通させる必要のある電気的部材１，２間に本発明に
係わる導電異方性を持ちうる接着剤を用いて加圧接着方
式により接着剤層３を形成し、基板１，２のある部分Ａ
，Ｂ，Ｃ，Ｄを想定すると、Ａ−＋Ｂ，Ｃ−＋Ｄ１方向
は導通するがＡ−＋Ｃ，Ｂ→ＤおよびＡ−＋Ｄ，Ｃ−＋
Ｂ方向は絶縁されるという性質を持たせることが可能で
ある。導電異方性を持ちうる接着剤は、絶縁性を有する
エポキシ系、シリコン系等の各種接着剤に、導電性を有
する貴金属粒子、重金属粒子、軽金属粒子単体あるいは
合金、さらにはメツキ粒子などを分散させ、含有量、形
状、大きさ、分散状態、厚み接着方法などを適当にコン
トロールすることにより得られる。導電異方性接着剤の
導電機構は、基本的には導電粒子間の接触にあると解釈
され、分散媒中に於ける導電粒子はその分散の不均一性
、クラスターを形成する粒子の密集効果、さらには接着
界面近傍への凝集効果などにより導電領域の無数の島が
出来るものと推定される。ｚ第２図１および２は、本発
明に係る導電異方性接着剤の導通の原理を説明する簡単
な模型図である。

４，５は、それぞれ導通をとるべき基板であり、６は接
着方式により形成された接着剤層、７，ｒは導電性粒子
を表わす。

第２図２は、粒子７／のサイズが接着剤層゛６の厚みに
ほぼ等しいもので、導通接触のとり方としては単純であ
るが、点接触は接触抵抗が一般に大きいので、第２図１
のような複数個の導電粒子７による導通接触をとる方が
良い。このように絶縁性接着剤に導電性粒子を分散させ
た組成物の導電特性を調べると、一般に第３図のように
なる。即ち、横軸に導電粒子と絶縁性接着剤との比率Ｖ
ｍをとり、縦軸に導電率σをとると、導電粒子の比率が
ある値Ｋ点以下になると導電性が著るしく低くなり、Ｋ
点以上では、良好な導電性が生じるようになる。ここで
、Ｋ点近傍及びそれ以下の低い導電率を有する組成の接
着剤を厚みのコントロール、粒子径および接着方法を適
当に選んでやることにより、厚み方向には導電性を有し
ながら横方向には絶縁性を持つ特性が得られる。本発明
は、このように接着方式によつて得られる導電異方性接
着剤を用いて電気的に接続する単純で確実かつ、きわめ
て安価な画期的な方法を提供するものであり、トランジ
スタ、ダイオード、ＩＣチツプ等の半導体チツプを初め
とし、液晶表示パネル、エレクトロクロミツクパネル、
ＬＥＤ、ニキシ一管、デシトロン等の表示素子、電卓用
キーボード、さらには電子ウオツチ、電子式卓上計算機
、計測器、電算機、電話交換器等の電気的な接続を必要
とする、あらゆるところに使用される。

本発明の有効な応用の一つにＩＣを含む半導体素子のリ
ードの取出しがある。現在、ＩＣを含む半導体素子の製
造数量は膨大なものであり、大量生産によるコストダウ
ンも著るしいものであるが、例えば、ＩＣ製品コスト構
成を見るとＩＣ等の半導体チツプ価格に対して、チツプ
のパツドからワイヤボンデイング等でリード端子をとり
出す作業に相当のコストがかかつている。そのため、Ｉ
Ｃ関係の分野では、ＩＣのコストを下げるために、この
ワイヤボンデイング方式を他の効率的な方式に切替える
ことが真剣に検討されている。その結果、一部ではＩＣ
チツプパツドからのリードの取出しを全パツド同時に行
なおうとするフエースボンデイング方式等が採用されて
いる。しかし現実にはハンダバンプの量や加熱温度、圧
力等のコントロールが難しく、信頼性が確立していず、
まだ高価になつている。したがつてパツド数の少ないチ
ツプに一部利用されているにすぎない。本発明による方
式では、上記問題を一掃し、大幅なコストダウンが可能
である。

第４図は、本発明によるＩＣのボンデング説明図である
。

ＩＣチツプ８と、あらかじめ基板１１上にエツチング等
でＩＣチツプのパツドに対応したリード層１０、および
この間に本発明に係わる導電異方性を持ちうる接着剤層
９を配置し、次いでｂ図のように接着剤層９を介して圧
着接続し、ＩＣチツプ８のパツドより必要部分の導通を
導電リード層１０にとることができる。この時、同時に
接着層９によりＩＣチツプ８は基板１１に固着される。
また、ＩＣチツプ８のパツド部分１２を凸状に形成した
場合、本発明の導電異方性効果はさらに増大し、信頼性
も著るしく高まる。第５図は、第４図の立体斜視図であ
る。

基板１５の上に所定パターンの導電リード層１４を形成
し、本発明に係わる導電異方性接着剤層１３を介してＩ
Ｃチツプ１６を接着する。この場合においても、Ｃチツ
プのパツド１７を下部の導電リード層の位置合わせのみ
を行なうだけで所定の電気的接続をとることが可能であ
る。また、別な応用例として、液晶表示パネルからの電
気的接続がある。

，第６図はその模型図である。

２２，２３は液晶表示パネルの上下電極基板であり、１
８は液晶電極の透明導電膜によるリード端子である。

１９は電気的導通をとるべき基板であり、２０は回路基
板上の導電接点である。

このような液晶パネルと基板の間に、本発明に係わる導
電異方性を持ちうる接着剤層２１が配置される。導電異
方性接着剤層２１は図における説明上、中間に位置して
いるが、実際の作業においては基板１９又は液晶パネル
の電極端子に印刷、塗布等で形成される。第６図のよう
な接続方式では、下部電極基板２３が突出しているため
に回路基板１９と接触させる場合、不都合となるので、
第７図のように回路基板２５の中央部に中抜き部２６を
設けることが有効である。第７図において、２９，３０
は液晶表示用上下電極基板ガラスであり、２４はメタラ
イズした透明電極リード端子である。

２５は回路基板、２６は中抜き部、２７は回路基板上の
導通接点部、２８は本発明に係わる導電異方性を持ちう
る接着剤層である。

このように、本発明による電気的接続方式を液晶表示パ
ネルに適用すると、これまで１本ずつ独立してリード端
チをとり出す必要があつた接続方式を、きわめて単純に
導電異方性接着剤を塗布又はスクリーン印刷し、圧接し
て接着するのみで、必要とする電気的導通を個別に取り
出すことが可能となる。

さらに、塗布する接着剤を導通接着に必要な量よりも意
識的に厚くした次のような使い方も可能である。

即ち、多量の接着剤は圧接されると、ちようど液晶表示
パネルを第８図に示すように、周囲をモールドする形と
なり、液晶表示体の保護にも非常に効果的である。第８
図において、３３，３４は液晶表示用電極基板ガラス、
３１は回路基板、３２は圧接された導電異方性接着剤を
表わす。

さらに本発明による電気的接続方式を用いると、半導体
１Ｃ、薄膜ＩＣ、超小型能動素子、超小型受動素子、薄
膜素子、厚膜素子、その他薄膜および厚膜配線等からな
不回路系の結線、・・イブリツド化がきわめて容易に行
なえる。これは上記電気素子のアナログ式、デジタル式
を問わず、電子式のウオツチや、電子式卓上計算機への
応用がきわめて容易になり、４これまで複雑な微小電気
的配線のため困難とされていた分野への適用も可能とな
る。

第９図は、・・イブリツド化した配線の状態を示した一
例であり、これらはいずれも素子の張付け接着のみで配
線が可能である。

厚膜あるいは薄膜による抵抗、コンデンサ、能動素子等
３５、さらにはリード配線３６を基板３７上に形成した
後、基板３７全面を本発明に係わる導電異方性接着剤層
３８で被い、しかる後、受動素子、能動素子、半導体１
Ｃ等の外付部品３９を接着固定するものである。第１０
図は、液晶表示パネル上に該表示パネル駆動用のＩＣチ
ツプを一体化した時計用モジユールの例である。

液晶表示用上下電極基板ガラス４１，４０のどちらか−
方の基板上に必要なセグメントパターン４２よりリード
線４３を該当するＩＣチツプ４４のパツド間隔に合わせ
て配置すれば、個々のパツドから１本ずつワイヤボンデ
ングするわずられしさがなく、本発明による導電異方性
接着方式により、容易に接着導通をとることができる。
第１１図は、液晶表示パネルに回路部分をすべて取り付
けた電子式卓上計算機のモジユールである。

即ち、液晶表示用電極ガラス基板４５上に該電子式卓上
計算機の駆動に必要なすべての回路素子４８を本発明に
よる導電異方性接着剤を用いて導通取付けしたものであ
る。いずれの場合も、基板上の配線４９を厚膜、薄膜等
で形成した後、回路素子のチツプを位置合わせして、本
発明による接着により容易に作成できる。以上、本発明
の導電異方性を持たせた接着剤による電気的接続方式に
ついて具体的な応用例をあげて説明したが、この他に、
前記したようにダイオード、トランジスタ等の電子部品
の電気的接続から始まり、電卓、電子ウオツチ、電算機
等にも幅広く応用が可能である。

なお、本発明による方式の実際の適用に当つては、接着
剤の硬化過程に圧力を加えたり、また超音波を併用した
りすることが重要な特性改良につながるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係わる現象説明図である。 １，２・・・・・・導通させる必要のある電気的部材、
３・・・・・・本発明に係わる導電異方性接着剤。 第２図１，２は、本発明に係わる導電異方性接着の原理
図である。４，５・・・・・・導通をとるべき基板、６
・・・・・・接着剤層、７，７／・・・・・・導電性粒
子群と粒子。 第３図は、導電性粒子と母体接着剤の比率対導電率の関
係を示したグラフである。 第４図Ａ，ｂは、本発明による応用例の模型図である。 ８・・・・・・半導体チツプ、９・・・・・・本発明に
係わる接着剤、１０・・・・・・導通をとるべきリード
端子、１１・・・・・・回路基板、１２・・・・・・半
導体チツプ上のパツド。 ｂ図は接着した状態の図であり、９は圧接された導電異
方性接着剤層を示す。第５図は、本発明による接着方式
をＩＣチツプのボンデイングに応用した説明図である。 １６・・・ＩＣチツプ、１３・・・・・・本発明に係わ
る導電異方性接着剤層、１４・・・・・・エツチング等
で形成したリード線、１５・・・・・・回路基板、１７
・・・・・・ＩＣチツプ上のパツド。 第６図は本発明による接着方式を液晶表示パネルに応用
した説明図である。 ２２，２３・・・・・・液晶表示用上下電極ガラス基板
、１８・・・・・・透明導電リード端子、１９・・・・
・・回路基板、２０・・・・・・回路基板上のリード線
、２１・・・・・・本発明に係わる導電異方性接着剤層
。 第７図は第６図の改良断面図である。 ２９，３０・・・・・・液晶表示用上下電極ガラス基板
、２４・・・・・メタライズした透明導電リード端子、
２５・・・・・・回路基板、２６・・・・・・中抜き、
２７・・・・・・回路基板上のリード線、２８・・・・
・・本発明に係わる導電異方性接着剤。 第８図は本発明の一応用例の副次効果の説明図である。 ３３，３４・・・・・・液晶表示用電極基板ガラス、３
１・・・・・・中抜きした回転基板、３２・・・・・・
本発明に係わる導電異方性接着剤が圧接されモールドし
た状態。 第９図は本発明によるハイブリツド配線の一実施例であ
る。 ３５・・・・・・厚膜あるいは薄膜による抵抗、コンデ
ンサ、能動素子等、３６・・・・・・リード配線、３７
・・・・・・基板、３８・・・・・・本発明に係わる導
電異方性接着剤層、３９・・・・・・受動素子、能動素
子、半導体１Ｃ等。 第１０図は液晶表示パネルと半導体チツプとを一体化し
た時計の例である。 ４０，４１・・・・・・液晶表示パネル用上下電極基板
ガラス、４２・・・・・・セグメントパターン、４３・
・・・・・リード線、４４・・・・・・ＩＣチツプ。 第１１図は、液晶表示パネルに回路素子をすべて取付け
た電子式卓上計算機の例である。 ４５，４６・・・・・・液晶表示パネル用上下電極基板
ガラス、４７・・・・・・表示セグメント、４８・・・
・・・回路素子群、４９・・・・・・配線。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 互いに電気的に導通させる必要のある複数の電気的
   部材間に、絶縁性を有する接着剤中に導電性を有する微
   粒子を混入、分散させてなる厚み方向には導電性を有し
   面方向には絶縁性を有する導電異方性接着剤を印刷、塗
   布により介在させ、前記電気的部材により前記導電異方
   性接着剤を加圧し、該接着剤が前記電気部材の周囲をモ
   ールドするよう盛り上がつた状態で接着して固定すると
   同時に前記電気的部材間を電気的に導通させることを特
   徴とする電気的部材の製造方法。