JPH11209714A

JPH11209714A - 異方導電接着剤

Info

Publication number: JPH11209714A
Application number: JP1039998A
Authority: JP
Inventors: Kazuyoshi Yoshida; 一義吉田
Original assignee: Shin Etsu Polymer Co Ltd; Shin Etsu Chemical Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Polymer Co Ltd; Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date: 1998-01-22
Filing date: 1998-01-22
Publication date: 1999-08-03

Abstract

(57)【要約】【課題】ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）やＰＤＰ
（Plasma Display）とそれらの駆動回路を搭載した回路
基板との間の電気的接続等に利用される異方導電接着剤
を提供する。【解決手段】柔軟性を有する核２１と、この核２１よ
りも硬質な殻２２とからなるアクリル系樹脂粒子の表面
に金属メッキ２３が施されてなる導電粒子２を絶縁性接
着剤３中に分散してなることを特徴とし、更に導電粒子
の１０％圧縮強度は、０．２〜５．０kg/mm²であり、か
つ、復元率が５〜９０％であることを特徴とする異方導
電接着剤。【効果】初期の接続抵抗を低く、かつ、長期にわたる
接続の信頼性に優れた性能を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＬＣＤ（Liquid C
rystal Display）やＰＤＰ（Plasma Display）とそれら
の駆動回路を搭載した回路基板との間の電気的接続等に
利用される異方導電接着剤に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より異方導電接着剤は、ＬＣＤやＰ
ＤＰなどの表示体とＰＣＢ（PrintedCircuit Board）、
ＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）との接続、あるい
はＰＣＢ、ＦＰＣ間の接続などに用いられている。この
異方導電接着剤は、絶縁性接着剤中に導電粒子を分散さ
せたもので、その導電粒子としては、例えば、ファーネ
スブラック、チャンネルブラック、アセチレンブラック
などのカーボンブラックやグラファイトなどのカーボン
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粒子などが検
討されている。

【０００３】しかしながら、これらの導電粒子の中で、
金属粒子やカーボン粒子などのように圧力（５〜１００
kgf／cm²、通常は２０〜４０kgf／cm²）によって変形し
にくいものは、熱圧着時の加熱、加圧による絶縁性接着
剤の物性の変位量に容易に追従できず、接続後の種々の
使用環境下において絶縁性接着剤の残存応力を受けて微
視的に動き、部分的な導通不良、高抵抗値化などを生じ
させるので電気的接続の長期信頼性に重大な悪影響を及
ぼしている。従って、これらの悪影響等を解消するた
め、金属粒子やカーボン粒子に比べ変形しやすいプラス
チック粒子を核としてその表面に金属メッキを施した導
電粒子を使用することが検討されている。

【０００４】このプラスチック粒子を核に用いた導電粒
子は、熱圧着された状態で被着体と面接触し、この接触
面積が広いほど接触抵抗が低いものとなり、また、プラ
スチック粒子の復元性が高いほど、被着体に強い接触圧
で接触するために接触抵抗を一定に保ちやすくすること
ができるものである。ところが、接触面積は、プラスチ
ック核が柔軟なほど大きくなり、復元性は硬いほど強く
なるといった相反するものであった。即ち、接触面積を
大きくするために柔軟にすると、粒子は塑性変形しやす
くなり、弾性を持たないために、復元率が低くなり、逆
に、硬くすると復元率が大きくなり、接触圧は上がるも
のの接触面積は小さく、点接触に近くなり、どちらの場
合も電気的接続の長期信頼性に欠けるものとなってしま
うという課題がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来の
課題に鑑み、これを解消しようとするものであり、特
に、温湿度サイクル、及び熱衝撃によっても電気的接続
を確実に且つ高信頼性に保つ異方導電接着剤を提供する
ことを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記従来の
課題を解決する方法等について種々検討した結果、導電
粒子に２つの機能を持たせるべく、核と殻を持つ構成と
し、柔軟な核により接触面積を大きくするとともに、硬
質な殻により復元率を持たせることとし、これによって
電気的接続の信頼性についても温湿度サイクルや熱衝撃
での安定性が向上することを見い出し、これら構成材料
の成分の種類、硬度などについての研究を進め、本発明
を完成するに至ったのである。すなわち、本発明の異方
導電接着剤は、柔軟性を有する核と、この核よりも硬質
な殻とからなるアクリル系樹脂粒子の表面に金属メッキ
が施されてなる導電粒子を絶縁性接着剤中に分散してな
ることを特徴とし、更に該導電粒子の１０％圧縮強度が
０．２〜５．０kg/mm²であり、かつ、復元率が５〜９０
％であることを特徴とするものである。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を詳
しく説明する。本発明を構成する導電粒子の核として
は、後述する殻の成分との密着性を良好にして、核と殻
が熱圧着時やその後の熱衝撃などによって界面剥離を起
こさないように殻に用いる樹脂成分を含んでいることが
望ましい。従って、本発明では、核、殻ともに耐熱性に
優れ、硬度調節が容易で、懸濁重合しやすいアクリル系
樹脂を使用する。なお、アクリル系樹脂以外の樹脂で
核、殻を構成しても目的の異方導電接着剤が得られない
こととなる。

【０００８】核として使用されるアクリル系樹脂として
は、柔軟性を持たせるためにアルキル基が分子量の大き
めな炭素数（アルキル基）４〜１８のアクリル酸エステ
ル、炭素数（アルキル基）４〜１８のメタクリル酸エス
テルの１種または数種から適宜選択し、これを架橋させ
る多官能基モノマーとしてはエチレングリコールジメタ
クリレート、１，３ブチレングリコールジメタクリレー
ト、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、ジエチ
レングリコールジメタクリレート、トリメチロールプロ
パントリメタクリレート、アリルグリシジルエーテル、
Ｎ−メチロールメタクリルアミド、ジアリルフタレート
等のモノマーが用いられる。また、柔軟性の調節のため
に、塩化ビニル、酢酸ビニル、ブタジエンゴム、アクリ
ロニトリルなどを共重合させてもよい。懸濁重合は、従
来公知の方法により行うことができる。

【０００９】本発明を構成する殻は、懸濁重合によって
得られた核の表面で、硬くするようにアルキル基の分子
量の小さめな炭素数（アルキル基）１〜７のアクリル酸
エステル、炭素数（アルキル基）１〜７のメタクリル酸
エステルなどを用い、適宜前記した共重合物を混合して
もよく、重合反応させ、核表面に殻を形成させることに
より得られる。核と殻の重量比は、後述する圧縮強度、
復元率に大きな影響を与えるが、これらを考慮しながら
調節し、殻／核が１／２０〜２／１の重量比に設定され
る。殻／核が上記重量比の範囲外であると、後述する圧
縮強度、復元率の調整を上記した材料の選択によって行
うことが困難となる。すなわち、殻／核の重量比が１／
２０よりも小さくなると、殻の性能としての復元率を持
たせることが困難になるし、２／１よりも大きくなる
と、核の性能としての圧縮強度を発現させることが困難
になる。上記した核の材料や重合反応によって得られる
核は、通常、核だけで０超〜３kg／mm²程度の圧縮強度
を持ち、０超〜４０％の復元率を持つ。この核に上記し
た殻の材料や重合反応によって核より硬質な殻を形成す
ることによって目的とする導電粒子とほぼ同一の圧縮強
度、復元率を持つアクリル系樹脂粒子を得ることができ
る。つまり、このアクリル系樹脂粒子は、下記のように
表面に金属メッキを施すが、この金属メッキによって圧
縮強度、復元率が大きく変化することはなく、変化した
としても圧縮強度±０．３kg／mm²程度、復元率±３％
程度であるので、これを考慮して核を形成すればよい。

【００１０】こうして製造されたアクリル系樹脂粒子の
表面には、導通性を与えるために金属メッキが施され
る。良好な接続を得るために最表面は、貴金属メッキと
することが好ましく、例えば、Ｎｉ／Ａｕ、Ｎｉ／Ｐ
ｄ、Ａｇ／Ａｕ等の２層構造の貴金属メッキとされる。
このメッキ方法も従来公知の無電解めっき法等を用いる
ことにより形成することができる。メッキの厚さは、通
常、１層目のＮｉ、Ａｇ等で０．０５〜０．５μｍ、２
層目のＡｕ、Ｐｄ等で０．００５〜０．０５μｍとすれ
ばよい。

【００１１】得られた導電粒子の平均粒径は、接続すべ
き基板の端子ピッチにより変動するものであるが、通
常、１〜５０μｍの範囲である。基板の端子ピッチが小
さくなるほど、小さな平均粒径の導電粒子を使用しなけ
れば接続の信頼性、線間絶縁抵抗を両立できなくなる。
また、粒子径は、出来るだけ均一に揃っていることが望
ましく、ＣＶ値として４０％以下がより好ましい。な
お、本発明で規定する「平均粒径」とは、市販のコール
ターカウンター（粒度分布測定器）による測定の重量分
布での平均粒径を示し、また、ＣＶ値は（標準偏差／平
均粒径）×１００を示す。

【００１２】また、導電粒子の１０％圧縮強度は、０．
２〜５．０kg／mm²、好ましくは、０．５〜３．５kg/mm
²とすることが望ましい。１０％圧縮強度が０．２kg/mm
²未満であると、容易に変形し過ぎて、導電粒子の周囲
を覆う絶縁性接着剤の皮膜を突き破ることができず、接
続が不安定になったり、導電粒子間が短絡して線間絶縁
抵抗が保てなくなる等の不具合を生じ、好ましくない。
また、１０％圧縮強度が５kg/mm²を越えると、前記した
ように被着体に面接触しづらくなり、点接触に近く、こ
れにより、長期にわたる接続信頼性に欠け、好ましくな
い。なお、本発明で規定する「１０％圧縮強度」は、通
常使用される微小圧縮試験機（島津製作所：ＭＣＴＭ−
５００など）を用いた場合の導電粒子の粒子径が１０％
変位したときの強度を示すものである。

【００１３】さらに、導電粒子の復元率は、５〜９０
％、好ましくは、１０〜６０％であることが望ましい。
復元率が５％未満であると、塑性変形に近く、接続に必
要な接触圧を高く保つことができず、また、９０％を超
えると、前記圧縮強度との関係から製造的に困難とな
り、好ましくない。なお、本発明で規定する「復元率」
とは、前記した微小圧縮試験機によって測定されるもの
で、１ｇの荷重をかけた点から荷重を除去し、変位が戻
る程度を「％」で示したものである。詳細に説明すれ
ば、導電粒子に微小圧縮試験機で荷重をかけていくと荷
重−圧縮変位の関係は、図１に示すように、関係の増加
とともに圧縮変位が増加し、図中Ａの点で荷重を除去す
ると変位が戻る。このときの圧縮量ａに対する復元量ｂ
の％、すなわち、（ｂ／ａ）×１００が復元率（％）で
ある。

【００１４】本発明の異方導電接着剤を構成する絶縁性
接着剤としては、通常用いられているものでよく、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
のいずれでもよい。具体的には、エチレン−酢酸ビニル
共重合体、カルボキシル変性エチレン−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（ＳＥＢＳ）共重合体、マレ
イン酸変性ＳＢＥＳ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、アミン変性ＮＢＲ、エポキシ
樹脂、フェノール樹脂、シリコーンゴム、アクリルゴム
などから選ばれる１種または２種以上の組み合わせによ
り得られるものを主剤として調整されたものが挙げられ
る。

【００１５】この絶縁性接着剤には、上記した主剤に、
粘着付与剤としてのロジン、ロジン誘導体、テルペン樹
脂、テルペンフェノール樹脂、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、キシレン樹脂などの１種または２
種以上；反応性助剤；架橋剤としてのポリオール、イソ
シアネート類、メラミン樹脂、尿素樹脂、ウトロピン
類、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−ジエトキ
シアセトフェノン、ベンジルなどの光開始剤；アミン
類、燐化合物、塩素化合物などの増感剤などを添加する
ことは任意であり、これにはまた、硬化剤、加硫剤、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
してもよい。

【００１６】本発明の異方導電接着剤は、前記した絶縁
性接着剤中に前記した導電粒子を常法にしたがって分散
混合することによって得られる。導電粒子の配合量は、
前記絶縁性接着剤１００容量部に対して、０．０１〜１
００容量部、好ましくは、１〜１０容量部の範囲であ
る。導電粒子の配合量が０．０１容量部未満であると、
導通不良を起こしやすく、逆に１００容量部を超えると
絶縁不良を起こしやすくなり、好ましくない。なお、こ
の絶縁性接着剤は、接着、粘着成分が常温で固形、或い
は高粘度液体の場合には、これをエステル系、ケトン
系、エーテルエステル系、エーテル系、アルコール系、
炭化水素系の溶剤、例えば、酢酸エチル、メチルエチル
ケトン、酢酸ブチルセロソルブ、酢酸エチルカルビトー
ル、ジイソアミルエーテル、シクロヘキサノール、石油
スピリット、トルエンなどの溶剤に溶解して溶液とし、
これを適宜の印刷法、コート法によって接続すべき電極
上の所望の位置に塗布すればよく、また、セパレーター
上に形成した後、所望の寸法にカットし、これを接続電
極上に転写して用いたり、或いは接着、粘着成分が液状
である場合には、接続作業時にこれを接続電極上に塗布
して用いることもできる。

【００１７】このようにして得られた本発明の異方導電
接着剤は、例えば、図２に示すように、柔軟性を有する
核２１と、これよりも硬質な殻２２と、表面の金属メッ
キ２３とからなる導電粒子２を絶縁性接着剤３中に分散
させてなる異方導電接着剤１をＬＣＤ基板４とフレキシ
ブルプリント基板５との間に設けることによって使用さ
れる。なお、６は導体（回路）を示す。この異方導電接
着剤は、一般に２つの対向する電子、電気回路基板上の
電極群間に介在させ、一方の電子、電気回路基板の上方
から加圧し、同時に加熱、或いは光、電子線を照射して
接着剤を活性化させ、２つの回路基板を異方導電接着剤
で固定し、対向する電極群を導電粒子を介して電気的に
接続するものである。この回路基板としては、例えば、
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樹脂、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などが使
用される。

【００１８】

【実施例】以下に、本発明を実施例及び比較例により詳
細に説明するが、本発明はこの実施例に限定されるもの
ではない。なお、実施例、比較例中の１０％圧縮強度、
復元率の測定は微小圧縮試験機（島津製作所社製、ＭＣ
ＴＭ−５００）を用い、１０％圧縮強度は試験モード１
（圧縮試験）、試験荷重５０．００ｇｆ、変位フルスケ
ール５０μｍ、圧子平面５０μｍφ、負荷速度１．９７
５ｇｆ／ｓｅｃという条件で測定し、また、復元率は試
験モード２（負荷、除荷試験）、反転荷重値１．００ｇ
ｆ、負荷速度０．４５５ｇｆ／ｓｅｃ、変位フルスケー
ル５０μｍ、圧子平面５０μｍφ、原点用荷重値０．１
０ｇｆという条件で測定した。

【００１９】〔実施例１〕 (1)絶縁性接着剤溶液の調製ＮＢＲ１００重量部、エポキシ当量１０００〜１２００
のビスフェノール型エポキシ樹脂１５０重量部、２−メ
チルイミダゾール２０重量部、酸化チタン（ＴｉＯ₂）
５０重量部に、シクロヘキサノン３００重量部を加えて
これを溶解して絶縁性接着剤溶液を調製した。

【００２０】(2)導電粒子の作製ステアリルアクリレート１００重量部と、エチレングリ
コールジメタクリレート４重量部と、ブタジエンゴム３
０重量部と、過酸化ベンゾイル０．５重量部とを水２０
０重量部中で１００℃、１０００rpmの回転下で２時間
懸濁重合し、平均粒径７μｍ、ＣＶ値２８％の核を含む
懸濁液を得た。この核を少量取り圧縮強度と復元率を測
定したところ、圧縮強度０．８ｋｇ／ｍｍ²、復元率３
％であった。更に、この懸濁液の撹拌下にエチルメタク
リレート５０重量部、エチレングリコールジメタクリレ
ート２重量部を加えて９０℃で１０００rpmの回転下で
２時間重合して表面に殻を形成し、冷却、水洗、乾燥し
て平均粒径１０μｍ、ＣＶ値３５％のアクリル樹脂粒子
を得た。このアクリル樹脂粒子を少量取り圧縮強度と復
元率を測定したところ、圧縮強度２．１ｋｇ／ｍｍ²、
復元率５０％であった。次いで、この粒子表面にニッケ
ルメッキ０．３μｍ、金メッキ０．０２μｍの順で無電
界メッキを施して導電粒子（平均粒径１０μｍ、ＣＶ値
３５％）を得た。この導電粒子の１０％圧縮強度は、
２．２kg/mm²、復元率は５０．１％であった。

【００２１】(3)異方導電接着剤の作製上記(1)で調製した絶縁性接着剤溶液の固形分１００容
量部に、上記(2)で作製した導電粒子を１０容量部加え
て異方導電接着剤を作製した。

【００２２】(4)異方導電接着剤付フレキシブルプリン
ト基板（ＦＰＣ）の作製厚さ２５μｍのＰＥＴフィルムよりなる可撓性基材の上
に、市販の銀ペースト（ＤＷ−２５０Ｈ−５、東洋紡績
製）をスクリーン印刷により印刷して０．２mmピッチの
導電ラインを形成したのち、１３０℃のオーブンで５時
間乾燥させ、硬化させた。次いで、上記接続端子部に上
記で作製した異方導電接着剤を溶媒を除去した後の厚み
が９μｍとなるように、スクリーン印刷で塗布して異方
導電接着剤層を形成し、残る部位に市販の絶縁レジスト
（ＪＥＨ−１１２、日本アチソン製）を設け、これを所
望の寸法に切断して異方導電接着剤付ＦＰＣを得た。次
に、このようにして得た異方導電接着剤付ＦＰＣを面積
抵抗率５０Ω／□の透明導電酸化膜基板（ＩＴＯ）の接
続端子とＦＰＣの間に１６０℃、３０kgf/cm²、１２秒
の条件で熱圧着し、高温下１１０℃、３０分〜低温下−
２０℃、３０分の環境試験を１０００サイクル行って、
両接続端子間の抵抗値を測定したところ、下記表１に示
す結果が得られた。

【００２３】〔比較例１〕導電粒子として、単一成分の
スチレン樹脂粒子にＮｉ、Ａｕメッキを行った導電粒子
（１０％圧縮強度１２kg/mm²、復元率４９％、平均粒径
１０μｍ、ＣＶ値３５％）を用いた以外は、実施例１と
同様に異方導電接着剤付ＦＰＣを得た。実施例１と同様
に両接続端子間の抵抗値を測定したところ、下記表１に
示す結果が得られた。

【００２４】〔比較例２〕導電粒子として単一成分のア
クリル樹脂粒子にＮｉ、Ａｕメッキを行った導電粒子
（１０％圧縮強度１kg/mm²、復元率３％、平均粒径１０
μｍ、ＣＶ値４５％）を用いた以外は、上記実施例１と
同様に異方導電接着剤付ＦＰＣを得た。実施例１と同様
に両接続端子間の抵抗値を測定したところ、下記表１に
示す結果が得られた。

【００２５】〔比較例３〕導電粒子として１０％圧縮強
度０．８kg/mm²、復元率３％、平均粒径７μｍのアクリ
ル樹脂粒子を核とし、スチレン樹脂を殻として懸濁重合
して得た平均粒径１０μｍの樹脂粒子（１０％圧縮強度
２．８kg/mm²、復元率５３％）にＮｉ、Ａｕメッキを行
った導電粒子（１０％圧縮強度２．８kg/mm²、復元率５
３％、平均粒径１０μｍ）を用いた以外は、上記実施例
１と同様に異方導電接着剤付ＦＰＣを得た。実施例１と
同様に熱圧着を行い、両端子間の抵抗値を測定したとこ
ろ、熱圧着時に粒子の破壊が観察され、下記表１に示す
結果が得られた。

【００２６】

【表１】

【００２７】（表１の考察）上記表１の結果から明らか
なように、本発明範囲となる実施例１は、本発明外範囲
となる比較例１〜３に較べて、初期の接続抵抗を低く、
かつ、高温下１１０℃、３０分〜低温下−２０℃、３０
分の環境試験を１０００サイクルにわたって行っても接
続端子間の抵抗値に変化かなく、長期にわたる接続の信
頼性に優れた性能を有する異方導電接着剤であることが
判明した。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、導電粒子が柔軟性を有
し、且つ復元力を高く保てるため、初期の接続抵抗を低
く、かつ、長期にわたる接続の信頼性に優れた性能を有
する異方導電接着剤を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】復元率を説明するための説明図である。

【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異方導電接着剤２導電粒子３絶縁性接着剤４ＬＣＤ基板５ＦＰＣ２１核２２殻２３金属メッキ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】柔軟性を有する核と、この核よりも硬質
な殻とからなるアクリル系樹脂粒子の表面に金属メッキ
が施されてなる導電粒子を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。
【請求項２】導電粒子の１０％圧縮強度が０．２〜
５．０kg/mm²であり、かつ、復元率が５〜９０％である
請求項１記載の異方導電接着剤。