JP2823799B2

JP2823799B2 - 異方導電接着剤

Info

Publication number: JP2823799B2
Application number: JP6178623A
Authority: JP
Inventors: 一義吉田
Original assignee: Shin Etsu Polymer Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Polymer Co Ltd
Priority date: 1994-07-29
Filing date: 1994-07-29
Publication date: 1998-11-11
Anticipated expiration: 2013-11-11
Also published as: JPH0845337A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＬＣＤ、ＥＬ、ＬＥ
Ｄ、ＥＣＤ、プラズマディスプレイなどの表示体の接続
端子とその駆動部分を搭載した回路基板あるいは各種電
気回路の基板間などの接続に有用な、２つの表示体、回
路基板の端子部に塗布して、これらを接着すると共にそ
の両端子間を電気的に接続する異方導電接着剤に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、２つの端子間に電気的導通を与え
る手段として、絶縁性接着剤中に導電性粒子を均一に分
散した種々の異方導電接着剤を、端子間に薄膜状に塗布
したものが知られている。この異方導電接着剤が使用さ
れる電子機器の普及に伴い、自動車内、屋外などさまざ
まな環境下での接続の信頼性が要求されるようになって
いる。通常、導電性粒子には、真球状で、できるだけ粒
径を均一にした、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
したプラスチックボールなどが使用されてきているが、
カーボン粒子は接触抵抗が高く安定した接続状態を保持
しにくいため、より低抵抗で安定した接続の得られる金
属粒子や表面を金属でメッキしたプラスチックボールが
多用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、導電性粒子と
して金属粒子を用いた場合には、絶縁性接着剤との比重
差が大きいため、絶縁性接着剤中に導電性粒子を均一に
分散しても保管中に導電性粒子と絶縁性接着剤とが分離
・沈降し易く、導電性粒子が均一に分散した異方導電接
着剤の製造が困難で作業性が悪いという欠点があった。
表面を金属でメッキしたプラスチックボールでは、この
欠点はないが、プラスチックボール表面と金属メッキと
の界面の密着力が弱く、しかもプラスチックボールの圧
縮変形量が大きいために、端子の圧着接続時に金属メッ
キにクラックを生じて部分的に金属メッキが剥れ、リー
クをひきい起こし易く、安定した電気的接続が図れなく
なることがあった。プラスチックボールはまた絶縁性ゆ
えに帯電し易く、そのため導電性粒子同士が凝集体を作
り易く、金属メッキ後の粒子が球形状のもののほか凝集
体にメッキされたものも混入し、粒子サイズや形状が不
均一になったり、絶縁性接着剤への分散配合が困難とな
り、凝集導電粒子による隣接回路間の短絡を生ずること
があった。

【０００４】さらに金属メッキは通常、下層にＮｉなど
の卑金属、上層にＡｕなどの貴金属を施す２層構造と
し、総厚は 0.5μｍ以下にすることが多いが、金属メッ
キされた凝集体が外力などにより分離して下層の卑金属
が露出し、せっかく表面に貴金属メッキを施しても下層
でメッキの腐食が発生することがあった。また、真球状
の粒子は接続される電極と一点のみで接触するため、使
用環境下での温度、湿度などの変化による絶縁性接着剤
の微視的な動きや、振動、落下などの外力に対して接触
点が外れ易く、電気的導通の信頼性を損なった。したが
って、本発明の目的は、種々の使用環境下において、導
電性粒子が絶縁性接着剤の残存応力による微視的な動き
や、振動、落下などの外力を受けても容易に接触点を外
さない状態を保ち、電気的接続の信頼性を大きく向上す
ると共に製造時の作業性のよい異方導電接着剤を提供す
るものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者は異方導電接着
剤における電気的接続の信頼性が導電性粒子の接触点数
および接触点の清浄度に起因し、接触点が多いほど、ま
た接触点の清浄度が高いほど、その信頼性が向上するこ
と、さらに導電性粒子の核としてカーボン粒子を用いる
と、導電性粒子の比重が絶縁性接着剤のそれに近づいて
製造時の分離が防止されると共に、カーボン粒子表面の
多孔性によって金属メッキの密着性が向上し、圧着時の
メッキ層の剥離も防止できること、さらにカーボン粒子
の導電性により導電性粒子の帯電を妨げて導電性粒子同
士の凝集が防止できることを見出し、本発明に至った。
すなわち、本発明による異方導電接着剤は、（イ）10％
圧縮時の強度が 10kgf/mm²以上、 80kgf/mm²以下で、表
面にタールまたはピッチの付着・焼成により黒鉛化され
た複数の突起をもつカーボン粒子を核とし、（ロ）この
核の表面に厚さ0.05〜 0.3μm の卑金属メッキ層と厚さ
50〜 500Åの貴金属メッキ層とを順次設けた、全体の粒
径が５〜 100μm の導電性粒子を、（ハ）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。

【０００６】上記導電性粒子の核としてのカーボン粒子
には、接触点を増やすために複数の突起を有するものが
用いられる。突起が小さすぎたり少なすぎたりすると、
表面のメッキ後に多点での接触ができなくなるため、導
電性粒子の仮想最大内接球径より 0.5μm 以上、とくに
は２μm 以上突出し、粒子１個当たり４個以上有するの
が好ましい。カーボン粒子は端子への圧着接続時に突起
部に荷重が集中するため高強度のものがよく、具体的に
は10％圧縮時の強度で 10kgf/mm²以上、とくには 15kgf
/mm²以上で通常は 80kgf/mm²以下、また粒子の圧縮破壊
強度で 30kgf/mm²以上、とくには 50kgf/mm²以上で通常
は100kgf/mm²以下のものが好ましい。このようなカーボ
ン粒子としては、原料の真球状カーボン粒子の表面に黒
鉛化が容易なタールまたはピッチを付着させた後、約 8
00〜 3,000℃で焼成して黒鉛化させたものがよく、これ
により一層均一な粒子径をもつ高強度の粒子となる。

【０００７】カーボン粒子の表面は接触抵抗が高く接触
点が汚染され易いため、このカーボン粒子に金、銀、白
金、パラジウムなどの貴金属メッキを施して、清浄な表
面をもたせる必要がある。貴金属メッキを施し易くし、
かつ低い抵抗にするために、ニッケルなどの卑金属をメ
ッキしてから貴金属メッキを施すことが、一般に行われ
ている。このとき、ニッケルなどの卑金属メッキ層の厚
さは、薄すぎると上記のような貴金属メッキを施し易く
し、かつ低い抵抗にするといった効果が少なくなり、厚
すぎるとカーボン粒子表面の突起がなくなってしまうの
で、0.05〜 0.3μm 程度とすることがよく、貴金属メッ
キ層の厚さはコストの点からできる限り薄く、かつ確実
に表面を覆うように50〜 500Å、とくには 100〜 300Å
とすればよい。こうしてできた導電性粒子の突起を含め
た外径は、できるだけ均一なものがよく、大きすぎると
隣接電極間で短絡を生じ易くなるので、粒径５〜 100μ
m の範囲内のものが好ましい。

【０００８】得られた導電性粒子は次に絶縁性接着剤中
に分散させて本発明の異方導電接着剤とするが、この絶
縁性接着剤としては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く、熱可塑性の
ものは比較的低温、短時間の加熱で接着しポットライフ
も長く、熱硬化性のものは接着強度が大きく耐熱性も優
れているので、これらはその使用目的に応じて適宜選択
すればよい。この絶縁性接着剤の具体例としては、エチ
レン・酢酸ビニル共重合体、カルボキシル変成エチレン
・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
（ＳＢＳ）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（ＳＥＢ
Ｓ）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）などが挙げられ、これら
は１種単独または２種以上を組合せて使用される。前記
導電性粒子の絶縁性接着剤中への分散量は、多過ぎて導
電性粒子が確率的に平面方向に連なって異方導電性を損
なわないようにするため、他方、少なすぎて接続すべき
電極上に粒子が少なくなって接続不良をきたし、断線、
高抵抗値化を招くことがないようにするため、絶縁性接
着剤 100容量部に対して 0.1〜30容量部、とくには１〜
15容量部が好ましい。

【０００９】本発明の異方導電接着剤は前述したように
２つの接続すべき端子部に塗布して表示体および／また
は基板間を接着すると共にその両端子間を電気的に接続
するのであるが、この表示体としては、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、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基板などが挙げられる。これ
らの表面には−ＯＨ、−ＣＯＯＨ、−Ｃ＝Ｏ、−ＣＯＯ
ＣＨ₃ などの極性基を備えているため、上記絶縁性接着
剤にはこれに対応した官能基をもつことが望ましく、そ
の溶解度パラメーターとして 8.5以上、とくには 9.0以
上のものが望ましい。これら溶解度パラメーターの調整
に際し、上記アクリル樹脂、ニトリルゴム、クロロプレ
ンゴム、酢酸ビニル樹脂などを主剤とする接着剤では、
ベースポリマー自体が高い溶解度パラメーターをもって
いるためこのままでもよいが、ポリイソブチレン、ポリ
ブタジエン、ポリスチレンなどの低い溶解度パラメータ
ーをもつ樹脂を主剤とする場合には、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
ル樹脂などの粘着付与剤を加えて極性を対応させること
ができる。

【００１０】本発明の異方導電接着剤には、さらに必要
に応じて、反応性助剤、架橋剤としてのフェノール樹
脂、ポリオール類、イソシアネート類、メラミン樹脂、
尿素樹脂、ウロトロピン樹脂、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−ジエトシキアセトフェノン、ベンジル
などの光開始剤、アミン類、リン化合物、塩素化合物な
どの増感剤、さらには硬化剤、加硫剤、制御剤、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するこ
とができる。

【００１１】本発明の異方導電接着剤は、接着成分が常
温、無溶剤で固形状態あるいは高粘度液状の場合、これ
を適当な溶剤に溶解し、印刷、コーティング、スプレー
などの公知の方法により、接続すべき表示体、電子・電
気回路基板の端子部に直接塗布形成して使用することも
できるが、セパレーターフィルムないしシート上に形成
した後、所望の寸法にカットし、これを接続端子部に転
写して用いたり、また、接着剤成分が液状である場合に
は接続作業時に接続端子部に塗布して用いることもでき
る。塗布後、接続すべき一方の表示体、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
の照射により接着剤を活性化させ、２つの表示体および
／または回路基板を接着剤により接合・固定すると共
に、相対する両端子部を導電性粒子を介して電気的な接
続を行う。

【００１２】

【作用】本発明の異方導電接着剤は導電性粒子が複数の
突起をもち、表面が清浄な貴金属によって覆われた構造
であるため、接続すべき電極と多数の点で低い接触抵抗
を保持して接触し、振動、落下などの衝撃に耐え、長期
にわたる使用環境下での接続の信頼性を向上させ、カー
ボン粒子表面と金属メッキの密着性がよいために圧着時
にメッキが剥れたりすることなく安定した電気的接続が
達成され、さらに比重が絶縁性接着剤に近いために分離
することがなく、粒子の凝集も起こらないため製造時の
作業性にもすぐれたものである。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の具体的態様を実施例および比
較例を挙げて説明する。実施例平均粒径20μｍの球状フェノール樹脂粒子を焼成して平
均粒径14μｍのカーボン粒子を作り、このカーボン粒子
100重量部に対しタール15重量部を加え、不活性ガス雰
囲気下で撹拌しながら 3,000℃で焼成し、図１に示すよ
うな多数の突起を有する平均粒径20μｍのカーボン粒子
２を得た。その表面にニッケルメッキ（卑金属メッキ）
３を 0.1μｍ、さらにこの表面に金メッキ（貴金属メッ
キ）４を200Å行って導電性粒子１を得た。他方、クロ
ロプレンゴム（ＣＲ） 100重量部、飽和ポリエステル樹
脂10重量部、アルキルフェノール系粘着付与剤45重量
部、テルペンフェノール系粘着付与剤15重量部、酸化マ
グネシウム５重量部、酸化亜鉛４重量部をトルエンに溶
解し、40重量％の絶縁性接着剤溶液を調製した。この絶
縁性接着剤５の 100容量部に対して上記導電性粒子１を
10容量部加えて撹拌機で１時間混合し、図２に示す異方
導電接着剤７を得た。25μｍのＰＥＴフィルム上に銀ペ
ーストにて 0.3mmピッチの回路を形成したフレキシブル
プリント回路基板（ＦＰＣ、被接続基板）６上に、乾燥
後の膜厚が14μｍとなるように上記異方導電接着剤７を
塗布し、異方導電接着剤層付きＦＰＣを得た。

【００１４】比較例平均粒径20μｍの真球状フェノール樹脂粒子の表面にニ
ッケルメッキを 0.1μｍ、またさらに表面に金メッキを
200Å行った導電性粒子を得た。上記実施例１で調製し
た絶縁性接着剤溶液 100容量部中に、この導電性粒子10
容量部を加え、撹拌機で１時間混合したが、約５〜30個
程度の凝集体が存在した。以下、実施例１と同様の方法
で異方導電接着剤層付きＦＰＣを得た。

【００１５】実施例および比較例のＦＰＣを、図２に示
すように、面積抵抗率30ΩのＩＴＯ薄膜（被接続基板
６）と 140℃30kg12秒の条件でヒートシールし、−40
℃、30分〜85℃、30分を１サイクルとした熱衝撃試験を
1,000時間行い、ＦＰＣの隣接電極間の抵抗値の測定を
行った。得られた結果を表１に示す。なお、表中の* は
短絡箇所における値を示し、**では導電性粒子の金メッ
キ表面にクラックが存在した。

【表１】

【００１６】

【発明の効果】本発明の異方導電接着剤によれば、導電
性粒子の凝集による短絡が防止され、貴金属メッキの剥
れによる接触抵抗の不安定化もなく、環境の変化による
絶縁性接着剤の微小な動きや、振動、落下などの外力に
耐え、使用環境下でのさまざまな動的ストレスによる接
触点の脱離を緩和し、低い接触抵抗を保つことによっ
て、高い電気的接続信頼性をもつ電気・電子部品が作業
性よく製造される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の異方導電接着剤に使用される導電性粒
子の縦断面図である。

【図２】本発明の異方導電接着剤の一使用例を示す縦断
面図である。

【符号の説明】

１‥導電性粒子２‥カーボン粒子、
３‥卑金属メッキ層、４‥貴金属メッキ層、５‥絶縁性接着剤、
６‥被接続基板、７‥異方導電接着剤。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】（イ）10％圧縮時の強度が 10kgf/mm²以
上、 80kgf/mm²以下で、表面にタールまたはピッチの付
着・焼成により黒鉛化された複数の突起をもつカーボン
粒子を核とし、（ロ）この核の表面に厚さ0.05〜 0.3μ
m の卑金属メッキ層と厚さ50〜 500Åの貴金属メッキ層
とを順次設けた、全体の粒径が５〜 100μm の導電性粒
子を、（ハ）絶縁性接着剤中に分散してなることを特徴
とする異方導電接着剤。