JPS6127902B2 - - 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、エレクトロクロミツクス
パネル等より必要とする他部へ接着方式により電
気的な接続をする接続構造に関するものである。

さらに詳しくは、銅、ニツケル、銀、金などの
金属微粒子やカーボンフアイバーなどの導電性微
片を接着剤中に分散させ、該金属粒子等の含有
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
接着剤を任意に選ぶことにより、接着導電層を薄
くすることも厚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、基板上への接着剤
の形成が容易である。即ち、他点との電気接続を
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、又はシート状の接着剤
を置くだけで可能である。又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こと
ができる。また本発明の対象が液状の接着剤の場
合は、乾燥されない初期状態にあつては液体であ
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―Ｄ、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、さらにメツキ粒子、カーボンフアイバーな
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。

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、
７，７′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Vm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、ニキシー管、デジ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、IC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果的な方式に
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。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に
説明する。第４図は基板１７上に電気素子を多数
マルチ実装（ハイブリツド化）した状態を示す斜
視図である。リジツトやフレキシブルな基板１７
の表面には、導電材の厚膜あるいは薄膜の形成に
よる抵抗、コンデンサ、能動素子等の膜形成素子
１５（第４図の基板１７上の斜線部）と、導電材
の配線パターンであるリード配線１６が多数組形
成されている。この配線パターン群上に本発明に
係わるシート状の導電異方性接着剤層１８で前記
基板１７をほぼ一面に覆う。しかる後、受動素
子、能動素子、半導体IC等の外付部品である電
気素子１９，１９……を押圧（必要により加熱す
る）すると各電気素子１９，１９……の各端子が
所定の配線パターン１６に電気的に接続して固定
される。第４図の前記接着剤１８に形成された斜
線部分は各電気素子の接着される部分である。従
つて、各電気素子の各端子が前記接着剤１８を介
して基板１７の配線パターンに接続（導通）さ
れ、しかも各電気素子の下面が前記接着剤１８を
介して前記基板１７の表面に接合される。よつて
各電気素子の各端子が前記配線パターンに接続さ
れるとともに、各電気素子のうち広い面積を有す
るその下面が前記接着剤１８を介して基板１７の
表面に接合されるからその接合力は確実に高ま
る。この点は、電気素子本体の側方から突出した
リード端子が前述の如き接着剤を介して基板に接
続・接合される場合においては、前記リード端子
の接合面積を広く確保できないことからその接合
強度も十分確保できないものであるが、本発明に
おいては十分な接合強度の確保が可能となり、各
電気素子の押え部材を不要とすることが真に可能
となる。

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。

以上の如く本発明は、基板表面の配線パターン
群上にほぼ一面に導電異方性接着剤を設け、この
接着剤上に複数個の電気素子を載置押圧するのみ
で所定の配線パターンと電気素子の端子が接続し
かつ電気素子の固定がはかれるものであるから、
次の様な著しい効果を有する。

各電気素子を基板の各配線パターンに位置合
わせした状態で導電異方性接着剤上に単に載置
押圧すれば接続と固定が同時にはかられるか
ら、電気素子が多数となつた場合その作業性が
すこぶる良好となる。最近とみに要求度の高い
マルチ実装に有益である。

接着剤を導電異方性としたことによりマルチ
実装における基板表面の配線パターン群及び各
電子素子が高密度にレイアウトされてもその絶
縁性は十分確保される。つまり本発明の接着剤
は押圧方向に導電性を有するため、配線パター
ンと電気素子との導通は厚み方向に確保され面
方向には絶縁性が保たれる。又、各電子素子ど
うしにおいてその隣接部に接着剤が盛り上がつ
てもその隣接方向には押圧力が作用しないため
確実な絶縁性を有し厚み方向のみ導通がはから
れる。従つて本発明はマルチ実装を真に有効な
らしめることになる。

電気素子の端子と基板表面の配線パターンの
導通は、ワイヤーボンデイングやハング接続で
は個々の接続箇所において導通がバラついたり
固定力が不安定となるものであるが、本発明で
は各電気素子を接着剤の上に単に載置し圧着す
ればよく各導通箇所の接着剤の量、圧着力・温
度条件・圧着時間等の導通・接着条件が均一と
なり、導通性を接合力も均一安定化する。この
点は本発明のマルチ実装においてはその電気素
子数や導通箇所数が多数となるから前述の均一
化によつてもたらされる品質の安定化は実上は
かり知れないメリツトである。

上記ワイヤーやハングは重くマルチ実装とな
るトータルとしての重量が大きくなり、携帯機
器や宇宙産業用デバイスにとつて重大な問題を
もたらすが、本発明では薄い接着剤で済むため
極めて軽量化がはかられる。又、このため衝撃
力に対しても信頼性が高い。

電気素子は本発明の接着剤により固定され他
の押えなり支持手段は必要ない。本発明のよう
なマルチ実装においては、各電気素子毎に他の
押えを用いると前記他の押えが各電気素子毎に
形状、高さが異なることにより極めて複雑とな
るものであるが本発明にかかる複雑さが皆無で
ある。ことに本発明は、各々の電気素子の各端
子が前記接着剤を介して基板上の配線パターン
に接続されるから前述の如く電気的導通がはか
られるものであるが、更に各電気素子の下面に
も前記接着剤が存在しこの下面が前記接着剤を
介して基板表面に接合されることとなり、従つ
て各電気素子のうち面積を広く確保できるその
下面が基板に接合されるから接着強度を著しく
高く確保できる。よつて、電気素子の押え部材
を必要としないことを真に実用化させ得る。

本発明の接着剤は基板表面にほぼ一面にわた
つて形成できる。例えば液状の接着剤であれば
広い基板であつてもスクリーン等の印刷やロー
ルコーターなどの塗布が容易であり、シート状
の接着剤であれば予め基板形状にプレス抜きし
ておいた接着剤を基板に単に貼り付ければよ
く、複雑な配線パターンに沿つた接着剤の形成
は一切不要であることとあいまつて、本発明の
マルチ実装において効率的な接着剤形成が可能
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……導電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図は本発明
によるハイブリツド配線の一実施例である、１５
……厚膜あるいは薄膜による抵抗コンデンサ、能
動素子等の膜形成素子、１６……リード配線、１
７……基板、１８……本発明に係わる導電異方性
接着剤層、１９……受動素子、能動素子、半導体
IC等の電気素子。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 接続すべき複数個の電気素子に対応する複数
   の配線パターンが表面に形成された基板、前記基
   板の前記配線パターン上にほぼ一面に設けられ且
   つ絶縁性を有する接着剤中に導電性微片が混入・
   分散され厚み方向に導電性を有し面方向に絶縁性
   を有する導電異方性接着剤、前記接着剤上に配
   設・され各々の電気素子の各端子が前記接着剤を
   介して前記配線パターンに接続され、且つ前記電
   気素子の下面が前記接着剤を介して前記基板に接
   合されている複数個の電気素子とを有することを
   特徴とする電気素子の接続構造。