JPS6258515A - 異方導電体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は厚み方向には自由に通電するが平面方向には絶
縁体である異方導電体に関する。

〔従来技術〕

２つの電気部品を電気的に接続するコネクターとしては
、たとえば特公昭５８−３６５１３号公報に記載のよう
に、導電性エラストマ一層と非導電性エラストマ一層と
を交互に積層し、電気接続に使用される表面と各層とが
ほぼ直角になるようにスライスした、厚み方向と、いず
れか一方向の平面方向の合計２方向にのみ導電性を有す
るストライプ状コネクターや、特開昭５２−１２６７９
４号公報に開示されているように、絶縁体シート中に導
電性繊維状物体がシートの厚み方向に配向されていたり
、さらには特開昭５１−１１９７３２号公報のように導
電粒子を添加して、厚み方向の１方向にのみ導電性を与
えた異方導電性シートが知られている。

しかしながら、かかる従来のコネクターでは、導電層と
絶縁層を交互に積層・スリットしたり、あるいは導電性
繊維を厚さ方向にのみ導通路を与える様に導電性繊維状
物体を配向させて埋め込んでいたり、さらには単なる導
電粒子のブレンドであるので、単位ｌあたり１０個以上
の導通点を与えることは困難で、さらに接続不良を起す
危険性があり、信頼性が低く、また製造工程が煩雑で製
品のコスト高を招く欠点があった。

〔発明の目的〕

本発明は上記従来の欠点を解消し、高密度の異方導通点
を与え、かつ製造工程が単純でコストダウンが可能な異
方導電性フィルムを提供することを目的とするものであ
る。

〔発明の構成〕

上記目的を達成する本発明の異方導電体は、壁材が導電
性材料からなる、熱可塑性重合体が内包された無機質多
孔性マイクロカプセルが熱可塑性重合体に添加されてな
り、該重合体の厚みが前記マイクロカプセルの平均粒径
の３倍以下であることを特徴とするものである。

本発明における熱可塑性重合体とは、加熱によって可塑
流動性を示すもので、化学構造的には主として線状の高
分子である。

代表的なものとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン
、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリブタジェン、ポ
リスチレン、ブタジェン・スチレンゴム、ブタジェン・
イソプレンゴム、ポリメチルペンテンなどで代表される
ポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブ
チレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポ
リカーボネートなどで代表されるポリエステル、ポリ塩
化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデン
、ポリフッ化ビニルなどで代表されるハロゲン化ポリマ
ー、ポリへキサメチレンアジペート（ナイロン６６）、
ポリε−カプロラクタム（ナイロン６）、ナイロン６１
０などで代表されるポリアミド、更にポリアクリロニト
リル、ポリビニルアルコールなどのビニルポリマー、ポ
リアセタール、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルケ
トン、ポリフェニレンエーテル、ポリスルホン、ポリフ
ェニレンスルフィドおよびそれらの共重合体や混合体な
どであり、本発明の場合、フィルムに圧縮力が加わって
通電がなされることを考慮すれば、弾性のある重合体、
例えばポリオレフィンエラストマーやポリエステルエラ
ストマー、さらには熱融着性のある、融点１５０℃未満
の非品性共重合ポリエステル、例えば、エチレングリコ
ール、ネオペンチルグリコール、ジエチレングリコール
、ブタンジオール、テレフタル酸、イソフタル酸、アジ
ピン酸、セパチン酸およびポリエチレングリコールなど
との共重合体が好ましい。

また、本発明で使用する無機質多孔性マイクロカプセル
とは、その粒子の一つの径が０．１μｍから１００μｍ
と微小であり、第３図に示すように壁材１が平均１０〜
６００人の細孔径を有する多孔質で球形の容器であり、
内部に中空部２を有しており、中空部２に液体、固体や
気体を自由に封入・放出できるものである。

代表的な製造方法としては、例えば特公昭５４−６２５
１号公報、特公昭５７−５５４５４号公報、特公昭５５
−４３４０４号公報などに記載されている「界面反応法
」、すなわち水溶液沈澱反応によって無機粉体を調整す
る方法であるが、その調整過程において、油中水滴型（
Ｗ１０タイプ）エマルジョンを用いることによって中空
・球形・多孔質。

の無機粉体粒子を調整することにより製造することがで
きる。

マイクロカプセルを構成する無機材料の壁材としては、
導電性材料、すなわち電気抵抗値が１０４〜１０４オー
ム程度のもので、たとえば酸化第２錫、酸化アンチモン
、酸化インジウム等が使用される。もちろん導電性の乏
しい酸化チタンや酸化ケイ素、炭酸カルシウムなどの無
機材料からなる壁材のマイクロカプセルの表面に導電性
のある化合物をメッキ・蒸着させてもよい。

マイクロカプセルの大きさは、０．１〜１００μｍの範
囲に可変であるが、本発明の場合、後述するようにシー
ト状に成型することからして、特に１〜２０μｍの平均
粒径分布のシャープな球径のものが、熱可塑性重合体と
の相溶性、分布性などが良く好ましい。

カプセル粒子表面の細孔径は、ＢＥＴ法で測定して２０
〜６００人の範囲であるが、本発明においては２０〜１
００人の範囲に主たる細孔径を有する分布のものが好ま
しい。

もちろん形状は、完全な球状のものが分散性、流動性、
易滑性、平滑性、耐摩耗性などの点で好ましい。

このようにマイクロカプセルは微小球状で、しかも細孔
を有する多孔質であるため、その粒子表面積は著しく大
きく、１００〜１０００ｍ／ｇにもなり、さらに見掛は
比重も小さく、０．１〜０．４程度となる。

なおマイクロカプセルの壁の厚さも０．０１〜５μｍ程
度に自由に変えられ、これは外力による変形・破壊など
の力学特性のみならず、内包物の外部への放出特性など
によって決められる。

本発明において重要なことは、マイクロカプセルに熱可
塑性重合体が内包されおり、マイクロカプセルに内包さ
れた熱可塑性重合体と、マイクロカプセルを取り巻く熱
可塑性重合体との間に、マイクロカプセルの細孔を通し
て強固な結合が形成されていることである。

なお、熱可塑性重合体のマイクロカプセルへの内包量は
、充填率で５〜１００体積％が好ましく、４０〜８０体
積％がより好ましい。

マイクロカプセルに熱可塑性重合体を内包させるには、
熱可塑性重合体の七ツマ−１たとえば熱可塑性重合体が
ポリエチレングリコール、エチレングリコール、ネオペ
ンチルグリコール、テレフタル酸、イソフタル酸、アジ
ピン酸などを主成分とするポリエステルの場合にはエチ
レングリコール中に前記無機質多孔性マイクロカプセル
を含浸してエチレングリコールをカプセル内に内包させ
、多孔質マイクロカプセルが分散したエチレングリコー
ルスラリーと、２官能性カルボン酸とを混合し、エステ
ル交換および重縮合させることにより行われる。

或いは、マイクロカプセルが収容された容器を脱気し、
次いでこの容器に熱可塑性重合体モノマーを供給してモ
ノマーを内包させたのち重合することもできる。

このように熱可塑性重合体をマイクロカプセルに内包さ
せることによって、マイクロカプセルの接着力が向上し
てマイクロカプセルの脱落が防止される。

本発明において、安定した通電性を得るためには、熱可
塑性重合体の厚さは重要な因子であり、各マイクロカプ
セルが導通に有効に機能するためには、熱可塑性重合体
の厚さがマイクロカプセルの粒径の３倍以下であること
が必要であり、より具体的には０．５倍から２倍の範囲
にある必要がある。

好ましくは０．７倍から１．５倍の範囲、特に好ましく
は０．８倍から１．０倍の範囲であり、マイクロカプセ
ル粒径と実質的に同等か、それより極く僅かに小さいも
のが特に好ましい。

フィルム厚さがマイクロカプセル粒径の０．５倍より小
さいとマイクロカプセルがフィルム表面に露出してかえ
って接触抵抗が高くなり、導電性が低下するようになり
、また２、０倍、好ましくは１．５倍、さらに好ましく
は１．０倍よりも大きくなると、マイクロカプセル粒子
を被覆する熱可塑性重合体層が厚くなり、導電性が悪化
するので好ましくない。

導電性のあるものとは、後述するように、面積１ｍｍ”
のところに圧縮力をかけ、厚さＩＨのものが１０％減少
する時の抵抗値が１０００オーム未満のものをいい、１
００オーム未満のものは、非常にすぐれた導電性を示す
という。

更に本発明においては、マイクロカプセルの熱可塑性重
合体への添加量は、フィルム表面における導通点の数に
より決定されるがその添加量は１〜４０重量％程度が好
ましい。

すなわちマイクロカプセルの添加量がある限界を越える
とフィルムの厚さ方向に導通路が形成されるのみならず
、マイクロカプセル相互の接触によってフィルムの平面
方向の導通が発生するからである。

かかる点を考慮して決定される本発明におけるマイクロ
カプセルの添加量は、フィルムの厚さ方向にのみ導電性
のある独立した導通点が１ｍｓあたり１００個以上、よ
り具体的には１００〜５００個の範囲にあるように決定
される。

次に異方導電体の１例を図面にもとづいて説明する。

第１図は異方導電体の側面図であり、マイクロカプセル
３が熱可塑性重合体４内に独立分散しており、しかも該
マイクロカプセル表層の重合体層の厚みが１ｍμ以下と
薄いためにフィルム面上下のみに導通性を示す。第２図
は異方導電体の平面図であり、マイクロカプセル１が各
々独立しており、平面内で導電性のないことを示してい
る。第３図は多孔性マイクロカプセルの断面図であり、
壁材１と、中空部２とより形成される。

次に本発明における熱可塑性重合体フィルムの製造方法
について述べるが、本発明は必ずしもこれに限定される
ものではない。

まず、マイクロカプセルを熱可塑性重合体のモノマー中
に含浸させて七ツマ−を内包させ、このマイクロカプセ
ルが分散したモノマーを用いて重合させて熱可塑性重合
体を製造する。

すなわち、マイクロカプセルは熱可塑性重合体の重合工
程に添加され、熱可塑性重合体がマイクロカプセルに内
包される。

このようにして得られた熱可塑性重合体を、単独で或い
は他の添加剤を添加して常法により押し出し機に供給し
、重合体の融点以上の温度で溶融させ、ドラフト比を１
０以下、好ましくは５以下にして口金からシート状に押
し出し、キャスティングドラム或いはベルト上に適当な
密着手法、たとえばエアーナイフ法、静電印加法、プレ
スロール法などを用いてキャスティング冷却固化し、シ
ート状に成型する。

必要に応じて、縦および横方向に延伸や圧延したり、更
に熱処理やエンボス加工、カレンダリング、表面処理加
工などをしても良いことは明らかである。

かくして得られたシートの厚さは、前記のようにマイク
ロカプセルの平均粒径との関係において決定される。

〔発明の効果〕

（１１以上述べたように本発明によれば、マイクロカプ
セルに熱可塑性重合体が内包されているので、マイクロ
カプセル粒子と熱可塑性重合体が強固に結合されており
、マイクロカプセルを多量に添加しても溶融押し出しや
延伸によってフィルムにボイドが生じたり、破れたりす
ることがなく、さらにマイクロカプセルが脱落すること
かない。

（２）　　また、フィルムの厚さがマイクロカプセルの
粒径の３倍以内なので、マイクロカプセル上の熱可塑性
重合体の被覆が薄く、たとえば１ｍμ以下であり、か一
つマイクロカプセルの壁材が導電性材料で形成されてい
るので、良好な導電性が保持される。

（３）更に本発明では、フィルム表面における導通点が
龍あたり１００個以ヒなので、高密度の導通点が達成さ
れる。

（４）更にまた本発明の異方導電体は、マイクロカプセ
ルが分散している熱可塑性重合体モノマーを用いて重合
させ、必要に応じて押し出し、延伸するだけの操作で容
易に製造することができるので、製造方法が簡単であり
、製造コストの低下をはかることができる。

この結果、本発明の異方導電体は、液晶表示装置と駆動
モジュールの接続、ＬＣＤとＦＰＣとの接続コネクター
、あるいはＩＣやＬＳＩなどの基板へのコネクターとし
て、特に微細な導電ルートの結合に好適に使用される。

以下、本発明で使用した用語について説明する。

（１）比表面積（ＢＥＴ法）二 （例えば、Ｊ、Ａｎ＋、Ｃｈｅｍ、Ｓｏｃ、、３８．２
２１９（１９１６）に記載されている。） 窒素分子を粒子表面に吸着させて、この吸着量を測定し
、下記式（１）によって全表面が単分子吸着層で覆われ
たときの吸着気体の容積を求め、これを窒素分子１個の
容積で割って分子数を求めた。この分子数と下記式（２
）の吸着分子１個が表面で占める容積σを掛けることに
よって比表面積を得た。

Ｖ　−Ｖ＋ｎＣＰ／（Ｐｓ−Ｐ）　（１＋　（Ｃ−１）
Ｐ／Ｐｓ　）　　　ｆｌ）ただし、Ｖｍは全表面が単分
子吸着層に覆われたときの吸着分子の容積、■は圧力ｐ
における吸着気体の容積、Ｐは圧力を示し、Ｐｓは飽和
蒸気圧、Ｃは定数である。

σ−１，０９１（Ｍ／ＮＰ）　　　　　　　　　　　　
　（２）ここで、びは吸着分子１個が表面で占める面積
、Ｍは分子量、Ｎはアボガドロ数、ｐは表面における吸
着分子層の密度を示す。

（２）平均粒径： 粒子を走査型電子顕微鏡にて粒子の画像をキャッチし、
その粒子によって出来る光の濃淡をイメージアナライザ
ー（例えばＱ　Ｔ　Ｍ２Ｏ３：日本レギレーター製）に
結びつけ、次の数値処理によって求めた数平均径φｎで
ある。

Σｄｎ／Σｎ＝φｎ ただし、ｎは個数、ｄは実孔径である。

（３）導電性： 導電性は、面積１龍２の所に圧縮力をかけ、厚さが１０
％減少した時の抵抗値を測定する。導電性の目安として
、厚さが１１１のときに１００オーム未満のものがすぐ
れており、１００からＩＫオームでも充分実用上問題な
いが、ＩＫ〜１０オームになると、用途が限定される。

（４）導通点の個数： 導通点の個数は、任意の長さ方向の導通点の個数であり
、表面写真から導電性マイクロカプセルの個数を数える
。

（５）マイクロカプセルの導電性： ＡＳＴＭ　０１５０にしたがい、パウダー電極にマイク
ロカプセルを充填し、その時の抵抗値を測定する。

（６）カプセル内のポリマ充填率（体積％）：カプセル
内のポリマ充填率は、〔１０〇−空隙率（％）〕で表わ
す。空隙率は、重合体の良溶媒でフィルムを溶解し、添
加されている不活性微粒子を遠心沈降法で分離した。

この分離不活性微粒子を１Ｑｔｏｒｒの真空下、１００
°Ｃの温度で十分乾燥させた後、この分離不活性微粒子
１ｇｒをＪＩＳ　Ｃ２３３０の灰分台を量試験に基づき
空気雰囲気下で８００℃、４時間加熱し、この時得られ
た単離不活性微粒子の重量Ｂ　（単位ｇｒ）を２５℃、
　５０％ＲＨの雰囲気下で測定した。

さらに、上記単離不活性微粒子の全空孔容積Ａ（単位ｃ
ｃ）を下記に示した浸透法にて求めた。

これらの値から下記の式（１１にて空隙率を求めた。

ただしρは２５℃における重合体の非晶状態における密
度（ｇ／ｃｃ）　　。

なお、前記の浸透法による全空孔容積（ｃｃ）の求め方
は、一定量Ｃ（ｇｒ）の単離不活性微粒子試料を溶媒（
四塩化炭素）中で、７６〜７８℃の温度で５時間煮沸後
、遠心沈降法にて、粒子試料のみを分離する。次に６０
〜７０℃の熱風にて、３０分間乾燥させ、この時の重量
Ｄ　（ｇｒ）を測定する。

これらの値から下式（２）にて全空孔容積を求めた。

（７）細孔径： 細孔径は、品性製作所（製）デジソープ２５００型を用
い、ＢＥＴ法の収着等温曲線からＢＪＨ法にて解析して
求める。

（８）粒子の見掛は比重： 粒子の見掛は比重は、無機質マイクロカプセル１ｇを、
測定法（２）で定義した数平均粒径φｎ熱可塑性重合体
の厚さく印）は本発明フィルムの幅をＷ　（ｃｍ）　、
長さをｌ（ｅ＋ｎ）にサンプリングした時の重さをＧ　
（ｇｒ）、密度をｄ　（ｇｒ／ｃｃ）としたときＧ／Ｗ
βｄで求める。

αφ熱可塑性重合体中のマイクロカプセルの添加量： 熱可塑性重合体は、熱可塑性重合体Ａ（単位ｇｒ）をＪ
ＩＳ　Ｃ２３３０の灰分含有量試験にもとづき、空気雰
囲気下８００°Ｃ１４時間加熱し、この時得られた残渣
の重さをＢ　（単位ｇｒ）とすると、（Ａ／Ｂ）Ｘ１０
０で求める。

以下、本発明の実施例を述べる。

〔実施例〕

多孔質の球形マイクロカプセルとして、二酸化スズから
なる平均粒径１０μｍ、平均細孔２００人、比表面積４
００ｍ／ｇ、球形マイクロカプセルの壁の厚さ１．８μ
ｍのものを準備した。

該マイクロカプセルを、エチレングリコール液に分散さ
せ、減圧・加圧を３回くり返して、マイクロカプセル内
にエチレングリコールを充填させ、該マイクロカプセル
分散液を、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコ
ール、テレフタル酸メチル、イソフタル酸メチルからな
る重合層に添加し、常法によりエステル交換後、重合を
行ないテレフタル酸６０モル％、イソフタル酸４０モル
％、エチレングリコール７０モル％、ジエチレングリコ
ール３０モル％のコポリエステルに対してポリエチレン
グリコールを１５重量％共重合したコポリエステルエー
テルを得た。

かくして得られた３０重量％の無機質多孔性マイクロカ
プセルを含有するコポリエステルを２７０℃に保たれた
押出機に供給し、スリット間隙０．１　ｍの口金から溶
融押し出しをした。

該溶融体を２５℃に保たれたキャスティングドラム上に
１、静電荷をかけながら密着キャストをし、厚さ２０μ
ｍのシートを得た（ドラフト比５）。シート厚みは、マ
イクロカプセル平均径の２倍となっており、２００個／
　ｖｍ　２のフィルム以下の導通があった。

かくして得られたシートを、液晶表示用のＬＣＰとＦＰ
Ｃとの接続コネクターに用い、１５０℃テ加熱接着し、
異方導電体としてすぐれた性能を示した。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の異方導電体の断面図（第２図のＡ−Ａ
’断面）、第２図は本発明の異方導電体の平面図、第３
図は本発明で使用するマイクロカプセルの拡大断面図で
ある。 １・・・壁材、２・・・中空部、３・・・熱可塑性重合
体。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 壁材が導電性材料からなる、熱可塑性重合体が内包され
   た無機質多孔性マイクロカプセルが熱可塑性重合体に添
   加されてなり、該重合体の厚みが前記マイクロカプセル
   の平均粒径の３倍以下であることを特徴とする異方導電
   体。