JPS63231889A - 回路の接続部材 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は導電性に異方性會もたせることのできを接続部
材に係り、更に詳しくは集積回路、液晶表示パネルある
いはＥＬ素子等の接続端子とそれに対同配置さ３た他の
電気部拐との朕続端子間を電気的に接続するに通した回
路の接続部材に関する。

（従来の技術） 従来より集積回路類の配線基板への接続、表示素子類と
配線基板への接続、電気回路とリードとの接続などのよ
うに接続端子が細かいピッチで並んでいる場合の接続方
法として、ノ・ンダ付や導電性接層剤による方法が広く
用いられている。しかしながら、こｒしらの方法におい
ては導電回路部のみに限定して接続部材を形成しなけれ
ばならないので、高密度、高精細化の進む微細回路の接
続に困難全きたしていた。

最近このような回路接続用の接続Ｓ材について検討が加
えら扛、すでに特開昭５１−２０９４１号公報、特開昭
５５−１０４００７号公報、特開昭５６−１２２１９３
号公報、特開昭５１−２１１９２号公報等により提案さ
ｎている。

これらはいはいには、該金属の融点以上の温匿が必要で
あり、接続温度が金踊の融点より高くなる程、溶融金属
の粘度低下により電気的接続を必要とする（口）踏部以
外にも流ｔだす結果、隣接回路間との充分な絶縁性が得
ら扛ず微細回路に対応できなかった。その為に接続時の
昇温カーブに光分留意して、温度・時間の条件全般足し
なければならなかった。

本発明者等は上記欠点を解消する方法として、熱可塑性
粒子のはｙ全表向を、融点が１００〜２５０℃の低融点
金属により被榎さγした粒子と絶縁性接着剤とよりなる
回路の接続部材全提案した。（特願昭５９−１９９２４
７号）この方法によりは、接続時の加熱加圧により尋篭
性寂子相互もしくは４電性粒子と回路とが浴融連結し、
また熱可塑性核材は回路と面接触状となるため優れた接
続信頼性が得らｎ、さらに高分子核材の変形度により接
続状態を広い条件中で制御可能であり、低融点金属は薄
層であるために隣接回路との絶縁性も光分に得られるも
のであった。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら前記した先願発明は、その後の検討により
次の問題点を有していることがわかった。

すなわち、低融点金属の被櫟層を粒子表面に施した場合
には、金属の厚みが薄層であるのに対しその表面積が大
きな為に、接続部材中の導電性粒子は特にその表面層近
傍に発生する酸化堝食のために導電性が低下するので、
保管を窒素雰囲気中や但温化で行なうなどの特別な配慮
を必要とすることであった。

本発明は上記従来技術の欠点に鑑みてなされたものであ
り保存安定性ならびに接続のＪｔＮ頼性にすぐれた回路
の接続部材を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） か瓦る目的は本発明によｒしは、高分子重合体からなる
核材表面に熱圧により合金となりうる２重の金属薄層を
設けた４電性粒子と熱活性を有する絶縁性接着剤とから
なる接続部材を用いることにより達成さｒＬる。

以下本発明にかかる接続部材の禍成を図面音用いて説明
する。第１図は本発明に使用する導電性粒子を示す＠ｌ
模式図であり、高分子核材１の表面が第１の金属薄層２
および第２の金属薄層３で被接された状態を示している
。

本発明で用いらｎる尚分子核材１としては、各種プラス
チック類筐たはゴム類や天然尚分子類があり、これらを
主成分として必要に応じて架橋剤、硬化剤、安定剤など
の飽加剤を用いることができる。

高分子核材１の構造としては、完全な充実体、内部が気
体からなる中空体、内部に気泡地を有する発泡体、小粒
子の集りである凝集体などのいすｎでも良く、これらを
単独あるいは複台して用いることが可能である。

高分子核材の形状は、はｙ球状が代表的であるがその形
状については特に問わない。

とｎらの高分子核材は回路接続時の加圧あるいは加熱加
圧により軟化あるいは変形可能であることが好ましいが
必須要件ではない。

高分子核材は既知の技術たとえは特開昭５７−１７７０
１号公報、％開昭５９−１７０１１４号公報あるいは特
開昭６０−２０８３３４号公報に記載された方法などに
より製造することもできるが、東洋曹達工業■、日本付
成ゴム■、住友化学工業■、日本触媒化学工業■、東し
■、鐘紡■、日立化成工業−などから、クロマトグラム
用光填剤、標準粒子化粧品用途向などとして市販さｒ（
ている樹脂微粒子を用いることができる。

金属薄層２および６は次の要件を満たす各袖の金属が適
用可能である。

すなわち金属薄層２おＪび３の選択にあたっての要件は
、標準電惚（Ｅｏ）の大なる方を金属薄層の第２層とす
ること、および金Ｉ！４薄層２および乙の２者間での付
会化されたときの融点が１００へ２５０℃の範囲にある
ことを必要とする。融点範囲を１００〜２５０℃とした
理由は、１００℃以下では回路接続部における英用土の
耐熱性が不足し、２５０℃以上では接続時に高温を要す
るため回路に装着する電子部品類に熱損傷を及ぼすため
である。

Ｅｏは基準を極と組み付せて電池をつくっ１こ時の端子
間電圧であり本発明においては丸善株式会社発行の化学
便覧基礎機、改訂２版、１２０４〜１２０６頁記載の値
によった。Ｅｏが大なる方を金属薄層の第２Ｎｋとする
ことは、金属薄層２，６の耐酸化腐食性を同上させるこ
とから必要″′ｒ：ある。

Ｅｏの値を例示すると、小さな順にたとえはＡＩ　（−
１，６６２Ｖ）、Ｚｎ（−Ｑ、７６３）、Ｃｄ（−Ｑ、
４０３）、　Ｉｎ（−０，３４３）、ＴＩ　（−０，３
３６）、５ｎ（−０，１３６）、Ｐｂ（−ａ１２６）、
５ｂ（０，１５２）、Ａｇ（（Ｌ７９９）、Ａｕ（１，
６９１Ｊなどがある。

同様に融点について例示すると（前掲誉７６５頁）たと
えばＡｇ／Ｓｎ　（２２７℃）、Ａｕ／ｐｂ（２１５）
、Ａｕ／Ｓｎ　　（２ｆ　　７　）、Ａｕ／ＴＩ（１３
１）、Ｃｄ／Ｕｎ　（１２５）、Ｃｄ／ｐ　ｂ（２４８
）、Ｃｄ／Ｓｎ　（１７７）、Ｉｎ／５ｎ（１１７）、
Ｉｎ／Ｚｎ　（１４１）、Ｐｂ／５ｂ（２４７）、Ｓｂ
／Ｓｎ　（１８５）などがある。

こｒしら金属の尚分子核材１への形成方法としては、蒸
看法、スパッタリング法、めっき法、溶射法などが通用
できるが、均一厚みのピンホールのない薄層を形成でさ
ることから無１１解めっき方法が好ましい。特に第２の
被積層は腐食防止の点からピンホール等の欠陥の無い反
映とすべきであり、そのためには置換性による無電糎め
っき法がさらに好ましい。被＆層の厚みとしては、第１
層と第２層を付わせて０．０１〜５μｍ程度が通用でき
、０．０５〜１μｍがさらに良好である。この厚みは４
を性靭子の粒径の１／〜１／　　に入るものが好ましく
、第１層ｓ　　　　　ｉｏｏ。

と第２層の厚み比は特に規定しない。また第１層の中に
は、その下地層としての第３の金属層や表面処理剤によ
る／ｉ＃を、さらに形成することも可能である。

上記により得らｎた導電性粒子は平均寂径が０．５〜５
０μｍ、粒子径の最大径に対する最小径の比が０．５〜
１．０であるものが好ましい。粒子径が０５μｍ以下で
は多量の４電性粒子ケ必要とし、筐だ結果的に充填粒子
量が多くなるため接着力の低下が大きく、５０μｍ以上
になると、粒子が大きく隣接回路間（スペース部）が導
通されるようになる為好ましくない。

導電性粒子の形状については、前記の如く最大径に対す
る最／Ｊ％径の比（以下′Ｅ１径比）が０．５Ｓ−１，
０程度が好ましい。この範囲外では、粒子がフレーク状
になり、本発明の目的とする（口）路間の導通性と隣接
回路間の絶縁性を得るには不向きになるし、また回路間
の接着性も低下する傾向が強くなる。この範囲を満たす
例としては、はｙ球状であるものが代表的であるが、上
記の条件を満たすものであれば特に限定されない。

また粒子表向に突起物や凹凸があっても良い。

筐た単−粒子に限定さγＬず凝楽体からなる粒子であっ
ても良い。

複だ粒子径は全体的な平均粒径全とるものとし、粒子の
形状や粒子径の測定は、たとえば走査形電子顯彼鏡など
による方法が便利である。

導電性粒子が球状であると、接続時の加熱加圧により粒
子相互あるいは粒子と回路面との接触を得やすく高導電
性を得やすい。

導電性粒子は接続部材の厚み方向に単層で存在しても良
いし、厚み方向に複数個配列した構造であっても良い。

また、カーボンや金属枝子およびめっき粒子などの通常
の２に電性粒子と板付して用いることもできる。

接着剤中に占める導電性粒子はＱ、１へ１０体積％が好
ましい。ａ１体積％以下では満足する導電性が得られず
、１０体Ｓ％以上では１舞接回路との絶縁性が低下しま
た、接続部材の透明性が低下して接続部材の位置合せが
行い難くなる。

本発明で用いろｎる接着剤としては、回路接続時におい
て、２５０℃以下で活性化するものであれば良い。ここ
で活性とは、熱溶融糸での流動性や、硬化糸での反応剤
の活性化などを云う。このような接着剤は、基本的には
絶縁性を示す通常の接着性シート類に用いらｔている配
合が適用可能である。通常の接層シート類に用いらｎる
配付は凝集力を付与するポリマーと、その他必要に応じ
て用いる粘着付与剤、釉層性調整剤、架橋剤、老化防止
剤、分散剤等からなっている。

本発明にか又る接続部材の製造方法としては、ポリマお
よびその他必要に応じて使用する添加剤からなる接着剤
組成物を溶剤に泗解するか懸濁状に媒体中に分散しある
いは熱溶融させて液状とした後に２４１１１性粒子をボ
ールミルなどの通常の方法により混甘し、導電性粒子混
合接着剤組成物を得る。

上記導電性粒子＃、付接接着剤、接続を要する一方ある
いは双方の回路上にスクリーン印刷やロールコータ等の
手段を用いて直接回路上に接続部劇層を形成しても良い
。また接続部材の連続長尺体を回路上に施しても良い。

この場合接続部材の連続長尺体を得るには紙やプラスチ
ックフィルム等に必要に応じて剥離処坤を行なったセパ
レータ上に前記手段により接続部材ノー全形成後巻重し
ても良いし、接着層の粘着性が無い場合においてはセパ
レータを用いずに巻重することも可能である。

このようにして得ろねた接続部材はかなりの透明性を有
する。接続部材が透明性を有すると製造時の品質管埋が
行い易く外観上の見映えも良い。讐た表示系予知の接層
等においては、被着体を透視できる構成をとることが口
Ｊ能となる。

得ろわだ接続部材音用いて回路を接着する方法としては
、たとえば回路にフィルム状接続部材を仮貼付した状態
でセパレータのある場合にはセパレータを剥離し、ある
いは４を性接着剤組成物を塗布し必要に応じて溶剤除去
後の状態でその而に回路を熱プレスあるいは加熱ロール
等で貼付ければよい。

第２図は、か〜る方法により回路を接続した状態を模式
的に示したもので、熱と圧力によって接着剤５が軟化流
動するとともに４’［、性粒子も軟化変形し、温度と圧
力の影響を受は易い回路（接続端子）６，７間において
は各回路に接する而で高分子核材１の被接層である、第
１の金属薄層２と第２の金属薄層３は相互に拡散混合す
ることで台金化し融点１００〜２５０℃の一体化層４′
ｆ：形成する。

このとき一体化層は回路６およびＺ上に浴融し、回路と
の金属結合を形成して密着化する。

一方、非回路部６と６′間においては、（ロ）路間６゜
７あるいは６，７′はどには加圧さγＬないために変形
することは少なく、従って導電性粒子の粒径ＪＰ添加量
を選択することと付わせて、隣接回路との絶縁性が光分
に保たれる。

第３図から第５図は本発明になる導電性粒子を用いた回
路接続時の導電性粒子を示す断＠模式図である。

第３図においては回路１０が一体化層４と金属結合を形
成しないたとえば酸化インジウムのような場合であるが
、この場合も一体化層４は溶融により回路１０と密着し
大きな接触面積をとることができるので信頼性が向上す
る。

第４図においては高分子核材１が１００〜２５０℃の範
囲において軟化変形しない場合であるが、この場合も回
路と一体化層４とで金属結合を形成し、また金属薄層２
および３は薄層であり、筐た高分子核材１は回路接続後
の熱変化に対して接着剤と熱膨張係数や弾性率が同様な
性質であるため光分は追随性を有するので信頼性の高い
接続が得られる。

第５図は回路６，７間において複数ないしそれ以上の導
電性粒子が存在する場合であるが、回路６および７ある
いは粒子接Ｍ都の表面において一体化層を形成するので
、やはり信頼性に富んだ接続が得らｎる。なお上記した
第６図から第５図はそれぞｒ′Ｌ複合してももちろん良
好な結果が得らｎる。

（作用） 本発明においては、導電性粒子の第２の金属薄層に標準
電極電位の大きな金ｗ４を形成するので、導電性粒子の
酸化や腐食が発生し難い。すなわち標準電極電位の大き
な程、よく知らｎているようにイオン化傾向は／ｈさく
、安定な最外層（第２の金属薄層）により外部雰囲気と
遮断されるので、第１の金属薄層は劣化を生じ難い。

そのために導電性粒子の保存性が大巾に向上し、またこ
の接続部材を用いた接続回路の寿命特性を著しく向上で
きる。

また回路接続時の接着剤の活性化温度を適宜設定するこ
とにより、金属薄層の第１層と第２層は回路接続時の熱
によりｌ＠融し低融点の付会を形成し、回路面と強固な
金属結付を形成するなどして連結もしくは密着性に富ん
だ接続を得ることかできるので回路との低抵抗接続がｏ
Ｊ能となる。

この時高分子核材は、接着剤と比較的性質が似ているこ
とから熱膨張係数や弾性率などの特性を近似もしくは一
致することか口Ｊ能であり、金属は薄層であるので熱変
形に対して追随性の高い接続を得ることができる。

さらに４１！性粒子の金属薄層の第１　／＃と第２層は
、熱や圧力により藺単に相互で拡散するので、前記一体
化層を主に回路間において形成する。

一方、熱や圧力の影曽の少ない隣接回路間においては粒
子の変形が少く、高精細性で分解能の高い接続が得らｎ
る。

（実施例） 以下実施例により、さらに詐細に説明する。

実施例−１ （１）　　導電性粒子の作製 トレパールＥＰ−Ｂ（平均粒径５μｍ硬化エポキシ粒子
球、東し株式会社裂商品名〕會、サーキットブレツブ１
０１７〔クリーナ、日本エレクトロプレイテインクエン
ジニャース株式会社（以下ＥＥＪＡと略）製部品名〕中
で６０℃−３０分間前処理した。次にチーキットブレツ
ブ３３１６（アクテペータ、ＥＥＪＡ製商品名）中で、
２０℃−３分間の活性化処理を行なった。

その後、第１表に示した無電％　Ｓ　ｎめつき液中で８
０℃−１時間のスズめっきを行なった。さらにその後、
無電解金めつき浴５１１（上村工業株式会社製商品名）
中にて９０℃−１０分間の置換金めつきを行なった。上
記の各処理およびめっき時は、液を充分に攪拌しながら
行ない、各工程の後には水洗をおこなった。

以上の粒子構成は走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）による断
面観察の結果、第１層がＳｎＯ，１ａｍ第２層がＡｕＱ
、０５μｍ’″Ｃあり、比重はピラノメータ法により測
定の結果１．９であった。

（２）　　接続部材の作製 ｉｌ剤は二ボール１０３２にトリルゴム、日本ゼオン株
式会社製商品）、ヒタノール２４００（アルキルフェノ
ール樹脂、日立化成工業株式会社製商品名）、エピコー
ト１００１（ビスフェノール型エポキシ１ｌｌｌｆｔ、
油化シェルっボキク株式会社製商品名）、キニアゾール
２９Ｚ（２−２エニルイミダゾール、四国化成工業株式
会社製藺品名）をそ７ＬぞγＬ５０／２０／３０／２の
重量比で配付し、全体を２０％のメチルエテルケトン浴
液とした。

この接着剤中に（１）により得た導電性粒子全固形分比
で２体積％となるように混合分散（接着剤の比重は１．
０）とした。この４電性粒子混合接着剤溶液を、バーコ
ータによりセパレータ（シリコーン処理ポリエステルフ
ィル、ム）上に塗布し、１００℃−６分間の乾燥により
厚み２０μｍのフィルム状接続部材會得１こ。

（３）回路の接続構造体の作製 ライン巾Ｑ、　１ｍ＋ｎ、ピッチ（１２ｍｍ、厚み１８
μｍのＣｕ回路を有する全回路中１１００ＩＩ１のフレ
キシブル回路叛（ＦＰＣ）に、接着中６ｍｍ長さ１００
＋ｎｍに切断した接続部材を載置して手帖りにより接続
部材付のＦＰＣを得た。

その後セパレータを剥離して他の同一ピッチを有する透
ＢＡ導電ガラス（酸化インジウム（ロ）路、ガラス厚み
１ｍｍ　）と顕倣鏡下で回路の位置合せを行ない、１７
０℃−２０ｋｇ／（ｍ−２０秒の加熱加圧により接続後
、さらに２２０℃−１０分間の加熱を５ｋｇ／−の加圧
下で行ない接着剤を硬化した。

（４）評価 導電性粒子の保存性をみるために、めっき直後の粒子と
その粒子をさらに６０℃−９０％ＲＨ下で１００時間処
理したものとを用いて、接続部材全作製して評価した。

上記接続部材により構造体全作製後に２分して、一方は
接続部の観察全行ない、他の一方は接続信頼性の評価を
行うために初期の抵抗特性の測定後に６０℃−９０％Ｒ
Ｈ下で、１、５００時間保存後の抵抗を測定した。

抵抗は接続回路の抵抗をマルチメータにより、また隣接
回路との絶縁性全絶線抵抗計により求めた。結果を第３
表に示した。

実施ｆｌＪ−１においては、粒子のみの保存状態を変え
ても特性差が無く、良好な保存性を有していることがわ
かった。また接続部の断面をＳＥＭで観察したところ、
Ｃｕｌ路には金属被８７−が一体化した金属結合をして
おり、ｆＴｏ回路面でも一体化した台金層が光分に密着
している様子が観察できた。

このことは金属の被ａ層全形成するＳｎとＡｕが、接着
剤の熱処理時において台金一体化した為とみられる。一
体化した金属部は回路および接着剤により崗囲ヲ堕わｎ
ているので、回路接続後は酸化劣化が進行しないものと
考えらγ（る。

実施例−２ 実施例−１と同様に試料の作製と評価を行なったが、第
２の金）／Ｉ４薄層をｐｂとし、また接着剤もホットメ
ルト系とした為に回路の接続条件も若干変えた。

ｐｂめっき浴組成は第２表に示した。条件は４０℃で１
時間である。この導電性粒子は、第１層がＳｎ０．１μ
ｍ、第２層がＰｂ１１μｍの構成であり比重は１．８で
あった。

接着剤は、ツルプレンＴ　　４０６（ステレンーブタジ
エンプロックボリマー、旭化成工業株式会社製商品名）
、Ｙ８ボリスタＳ−１４５（テルペンフェノール、安原
油脂株式会社製商品名）を固形分重量比で７５対２５と
して、全体を２０％トルエン浴液とし、実施例−１と同
様にして接続部材を得た。以上の接続部材を用いて１９
０℃−２０ｋｇ／ｃｍ−１分間の加熱加圧により接続構
造体を得た。

評価結果を第６表に示すが、本実施例においては接着剤
をホットメルト性としたので後加熱は不要であり、Ｐｂ
／Ｓｎ糸であるために１９０℃の加熱加圧で、実施例−
１と同様な良好な結果を得た。

比較例 実施例−２と同様であるが、金属薄層を半田めっきとし
その下地層としてＣｕ　ｆ用いた。

すなわち導電性粒子は実施例−１と同様にトレバールＥ
Ｐ−Ｂ’ｉｉ用いて、クリーナ、アクテペータの各処理
後に、無電解鋼めっきによる下地を２０℃−３０分間の
処理により作製後に、半田めっきを２０℃で２Ａ／＃と
なるまうに電気めっき法により１０分間おこなった。め
っき液は銅がサーキットプレツブ５５０１、半田がンル
ダーレックス−ＬＰＧ−＋［？あり、いずｉＬもＥＥＪ
Ａの商品名である。本比較例の導電性粒子は第１／？ｖ
の銅０．１　ａｍ　、　第２層が牛［Ｅ［１１８ｍであ
り、比重は１．８であった。

本比較例の場合には、粒子の保存試験後は黒色状に変色
していた。また接続抵抗か高く、隣接（ロ）路との絶縁
性も悪かった。

（発明の効果） 以上詳述したように本発明によ７Ｌば、接続部材の保存
特性が良好であり、この接続部材を用いた回路の接続体
は、低抵抗、高分解能、長期寿命特性などの優ｉした特
性を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に用いる導電性粒子の断面模式図。 第２図は、本発明になる接続部材を用いた回路（端子）
の接続の様子を示す断面模式図。 第３図から第５図は本発明になる接続部材を用いた回路
接続時の４１１性粒子を示す断面模式符号の説明 １　高分子核材　　　　２　第１の金属薄層３　第２の
金属薄層　　４一体化層 ５　接着剤　　　　　　６　端子電極 ７　端子電極　　　　　８　基板 ９　基板　　　　　　　１０　　端子電極代理人弁理士
　廣　瀬　　章′べ 手続補正書（１１醗） 特許庁長官殿　　　　　　７１６２“４”２４　Ｂ２、
発明の名称 回路の接続部材 ３、補正をする者 事件との関係　　　　　　　特許出願人名　称　（４４
５）日立化成工業株式会社４、代　理　人 電話東京３４６−３１１１　（大代表）＆補正の内容 には、」 「これらはいずｎもその基本思想は、相対峙する回路間
に導電性材料を含む異方導電性の接続部材層を設け、加
圧または加熱加圧手段を構じることによって、回路間の
電気的接続と同時に隣接回路間に絶縁性を付与し相対峙
する回路を接着固定するものである。 しかしながらこのような従来の方法においては、回路間
の導通は王として複数個の導電性材料、多くの場合には
金楓粒子の接触によって得られるものであり、いま−歩
導通の信頼性が不足していた。 上記導通の信頼性向上の方法として、接着剤成分中に熱
浴融性金属粒子を充填し、回路接続時の加熱により金属
粒子を溶融させて接続する試みもある。 しかしながらこの方法においても、接続時の条件中が狭
く温度・圧力一時間の厳密なコントロールが要求さｎる
為、接続信頼性が充分に得られない欠点を有していた。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、対向配置された２つの絶縁性基板上に設けられた接
   続端子間に、導電性接続部材を配置し熱圧することによ
   り端子間の導通接続をするものにおいて、前記導電性接
   続部材が高分子重合体からなる核材表面に形成された第
   １の金属薄層および第１の金属薄層の上に形成された第
   ２の金属薄層とからなる導電性粒子と熱活性の絶縁性接
   着剤とよりなり、前記導電性粒子は接続すべき端子間に
   おいて熱圧により第１の金属薄層と第２の金属薄層とが
   融合一体化した合金層を形成するものであることを特徴
   とする回路の接続部材。 ２、核材表面に形成された金属薄層において、第１の金
   属薄層より第２の金属薄層の標準電極電位が大である特
   許請求の範囲第１項記載の回路の接続部材。 ３、第１の金属層と第２の金属層から形成される合金層
   の溶融温度が１００〜２５０℃の範囲である特許請求の
   範囲第１項記載の回路の接続部材。