JP2001237006A - 接続材料 - Google Patents

接続材料

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 接着性、電気的接続性、絶縁性に優れ、高電
圧または高電流が印加される場合でも隣接する電極間が
短絡することがなく、高電圧、または高電流用の相対す
る電極を有する被接続部材の接続に使用することが可能
な接続材料を提供する。 【解決手段】 相対する電極を有する被接続部材を接続
するための接続材料であって、熱硬化性樹脂を主成分と
する樹脂成分と、樹脂成分に対して１〜６０重量％の電
極から解離する金属イオンを捕捉する金属イオン捕捉剤
と導電性材料とを含み、金属イオン捕捉剤は導電性粒子
よりも小さい粒径を有する接続材料。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は相対する電極を有す
る被接続部材を接続するための接続材料、特に高電圧、
高電流がかかる電極を有する被接続部材を接続するのに
適した接続材料に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】相対する電極を有する被接続部材を接続
するための接続材料として、従来用いられていたハンダ
に代えて異方性導電膜（以下、ＡＣＦという場合があ
る）が用いられるようになっている。このＡＣＦは熱硬
化性樹脂中に導電性粒子を分散させた接続材料であり、
被接続部材間に介在させて熱圧着することにより、電極
間では導電性粒子が電極と接触して電気的接続を行い、
電極の存在しない部分では導電性粒子が分散した状態で
樹脂が硬化し、絶縁と機械的固着を行うようにされてい
る。
【０００３】このようなＡＣＦは対向する電極間は電気
的に接続し、隣接する電極間は絶縁される異方導電性を
有している。プリント基板に半導体素子を実装する場
合、あるいはプリント基板に他のプリント基板例えばフ
レキシブルプリント基板（以下、ＦＰＣという場合があ
る）を接続する場合などに用いられており、通常の液晶
表示装置（以下、ＬＣＤという場合がある）においても
採用されている。
【０００４】ところがこのようなＡＣＦは一般に低電
圧、低電流の電極を接続する場合に適しており、高電
圧、高電流が電極に印加される場合には電気的接続性な
いし絶縁性を確保できないとされている。例えばプラズ
マディスプレイパネル（以下、ＰＤＰという場合があ
る）では５０〜５００Ｖ、５００ｍＡ〜２Ａの高電圧、
高電流が印加されるため、例えばＰＤＰとＦＰＣの接続
の場合はＡＣＦによる接続は困難であり、依然としてハ
ンダによる接続が行われていた。
【０００５】高電圧または高電流の場合にＡＣＦが使用
できない原因を調べたところ、通電中の電極金属のマイ
グレーションにより隣接する電極間が短絡することが大
きな原因であることがわかった。このようなマイグレー
ションは高電圧、または高電流であるほど大きいことが
わかった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、接着
性、電気的接続性、絶縁性に優れ、高電圧または高電流
が印加される場合でも隣接する電極間が短絡することが
なく、高電圧、または高電流用の相対する電極を有する
被接続部材の接続に使用することが可能な接続材料を提
供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は次の接続材料で
ある。 （１） 相対する電極を有する被接続部材を接続するた
めの接続材料であって、熱硬化性樹脂を主成分とする樹
脂成分と、樹脂成分に対して１〜６０重量％の電極から
解離する金属イオンを捕捉する金属イオン捕捉剤と導電
性粒子とを含み、金属イオン捕捉剤は導電性粒子よりも
小さい粒径を有する接続材料。 （２） 導電性粒子の粒径が１〜２０μｍ、金属イオン
捕捉剤の粒径が０．１〜１０μｍである上記（１）記載
の接続材料。 （３） 金属イオン捕捉剤がビスマス系イオン交換体お
よび／またはビニルトリアジン化合物である上記（１）
または（２）記載の接続材料。 （４） 金属イオン捕捉剤の比表面積が０．８〜１００
ｍ2／ｇである上記（１）ないし（３）のいずれかに記
載の接続材料。 （５） 相対する電極に印加される電圧が５０〜５００
Ｖである上記（１）ないし（４）のいずれかに記載の接
続材料。
【０００８】本発明において接続の対象となる被接続部
材は、相対する電極、特に多数の電極を有する部材がす
べて対象になるが、５０〜５００Ｖ、特に７０〜３００
Ｖの高電圧または１００ｍＡ〜１０Ａ、特に２００ｍＡ
〜５Ａの高電流が印加される電極を有する接続部材の接
続に適している。このような被接続部材の接続としては
前述のＰＤＰまたはその駆動用のプリント基板とこれら
を結ぶＦＰＣとの接続などがあげられる。これらの被接
続部材を構成する基板としてはガラス基板、樹脂基板な
どがあげられ、ＦＰＣにはポリイミド樹脂基板が用いら
れることが多い。これらの基板に形成される電極として
銀、銅、ニッケル、クロムなど、金属イオンとして解離
する金属を含む電極があげられるが、解離しない金属が
含まれていてもよい。
【０００９】本発明の接続材料は熱硬化性樹脂、導電性
粒子および金属イオン捕捉剤を含み、この接続材料を被
接続部材間に介在させ、両側から加圧して相対する電極
を押しつけて導電性粒子と接触させ、樹脂を電極の存在
しない部分に集め、この部分では導電性粒子を分散させ
た状態で硬化させて接着することにより、電気的接続と
機械的固着を行うように構成される。
【００１０】本発明の接続材料に用いる熱硬化性樹脂の
主剤樹脂としてはエポキシ樹脂、ウレタン樹脂、フェノ
ール樹脂、水酸基含有ポリエステル樹脂、水酸基含有ア
クリル樹脂など、硬化剤との併用により加熱下またはＵ
Ｖ等の光照射下により硬化する樹脂が制限なく使用でき
るが、特にその硬化温度、時間、保存安定性等のバラン
スからエポキシ樹脂が好ましい。エポキシ樹脂として
は、ビスフェノール型エポキシ樹脂、エポキシノボラッ
ク樹脂または分子内に２個以上のオキシラン基を有する
エポキシ化合物等が使用できる。これらの樹脂には市販
品がそのまま使用できる。
【００１１】上記の熱硬化性樹脂の主剤樹脂は一般に硬
化剤と併用することにより硬化反応を行うことができる
が、主剤樹脂に硬化反応に寄与する官能基が結合してい
る場合は硬化剤を省略することができる。硬化剤として
はイミダゾール、アミン、酸無水物、ヒドラジッド、ジ
シアンジアミド、これらの変性物など、加熱、光照射等
により主剤樹脂と反応して硬化反応を行うものが使用で
き、市販品でもよい。このような硬化剤としては潜在性
硬化剤が好ましい。
【００１２】潜在性硬化剤は常温における製造、保存な
らびに比較的低温（４０〜１００℃）による乾燥時には
硬化反応を行わず、硬化温度における加熱加圧（熱圧
着）またはＵＶ等の光照射により硬化反応を行う硬化剤
である。このような潜在性硬化剤としてはイミダゾー
ル、アミン等の上記の硬化剤成分をマイクロカプセル化
したものなどが特に好ましく、市販品をそのまま使用す
ることもできる。熱活性の場合、硬化開始温度としては
８０〜１５０℃のものが好ましい。
【００１３】導電性粒子としては、はんだ、ニッケル等
の金属粒子、高分子核材粒子をメッキ等により導電材で
被覆した導電材被覆粒子、またはこれらの導電性の粒子
を絶縁性樹脂で被覆した絶縁材被覆導電性粒子などが使
用できる。これらの導電性粒子の平均粒径は１〜２０μ
ｍ、好ましくは３〜１０μｍとすることができる。
【００１４】金属イオン捕捉剤は電極から構成材料が金
属イオンとして解離したときに、この金属イオンを捕捉
してマイグレーションを防止する化合物であり、イオン
交換体、錯体形成剤等が利用でき、無機質のものでも有
機質のものでもよい。無機質のものとしては、例えばビ
スマス系イオン交換体、アンチモン系イオン交換体、ビ
スマス・アンチモン系イオン系交換体など、有機質のも
のとしてはビニルトリアジン化合物などがあげられる。
【００１５】ビスマス系イオン交換体は、ビスマスを構
成成分として含むイオン交換体であって、ＢｉＯ（Ｏ
Ｈ）、ＢｉＯ（ＯＨ）0.7（ＮＯ3）0.3、ＢｉＯ（Ｏ
Ｈ）0.74（ＮＯ3）0.15（ＨＳｉＯ3）0.11などがあげら
れる。アンチモン系イオン交換体はアンチモンを構成成
分として含むイオン交換体であって、Ｓｂ2Ｏ2・２Ｈ2
Ｏなどがあげられる。ビスマス・アンチモン系イオン交
換体はビスマスとアンチモンを構成成分として含むイオ
ン交換体であり、上記ビスマス系イオン交換体とアンチ
モン系イオン交換体を任意の割合、例えば５：５〜７：
３で配合した組成物などがあげられる。これらのイオン
交換体は陽イオン交換により金属イオンを捕捉するもの
と推測される。
【００１６】ビニルトリアジン化合物はビニルトリアジ
ン、その誘導体、またはこれらの酸付加物などがあげら
れる。これらの中では下記式（１）で示される２，４−
ジアミノ−６−ビニル−ｓ−トリアジン、式（２）で示
される２，４−ジアミノ−６−ビニル−ｓ−トリアジン
・イソシアヌル酸付加物、および式（３）で示される
２，４−ジアミノ−６−メタクリロイルオキシエチル−
ｓ−トリアジン・イソシアヌル酸付加物が好ましい。こ
れらのトリアジン化合物は解離した金属イオンを錯体形
成により捕捉するものと推測される。
【００１７】
【化１】
【００１８】上記の金属イオン捕捉剤は導電性粒子より
小さい粒径のものを使用する。このような平均粒径とし
て０．１〜１０μｍ、好ましくは０．１〜３μｍとする
ことができる。金属イオン捕捉剤の粒径を導電性粒子よ
り小さくすることにより、接続時の電気的接続性を良好
にすることができる。金属イオン捕捉剤は比表面積が
０．８〜１００ｍ2／ｇ、好ましくは１〜５０ｍ2／ｇの
ものを用いるのが好ましく、これにより金属イオンとの
接触の機会を多くしてマイグレーションを有効に防止す
ることができる。
【００１９】本発明では上記の各成分のほかに接続材料
に塗布性あるいはフィルム成形性を付与するために熱可
塑性樹脂を配合することができる。このような熱可塑性
樹脂としてはフェノキシ樹脂、ポリエステル樹脂、アク
リル樹脂等が使用できる。このほか本発明の接続材料に
は必要により他の添加剤を配合することができる。他の
添加剤としては、例えばガラス基板との親和性を高める
ためにシランカップリング剤、界面活性剤、老化防止剤
等があげられる。
【００２０】熱硬化性樹脂に対する熱可塑性樹脂の配合
割合は０〜１００重量％、好ましくは０〜９９重量％と
することができる。金属イオン捕捉剤はこれらの樹脂成
分の合計量に対して１〜６０重量％、好ましくは３〜５
０重量％配合される。他の添加剤の配合割合は接着剤成
分中１０重量％以下、好ましくは５重量％以下とするこ
とができる。導電性粒子の配合割合は前記各成分からな
る接着剤成分に対して１〜５０容量％、好ましくは１〜
３０容量％とすることができる。
【００２１】本発明の接続材料はペースト状またはフィ
ルム状の形態の製品とすることができる。ペースト状と
する場合は、材料の選択により無溶媒でペースト状とす
ることができるが、一般的には上記の各成分を溶媒に溶
解または分散させてペースト状とすることができる。溶
媒としては、アルコール、ケトン、エステル、エーテ
ル、フェノール類、アセタール、窒素含有炭化水素のよ
うな溶媒が使用でき、例えば、トルエン、ＭＥＫ、酢酸
エチル、セロソルブアセテート等があげられる。溶媒の
使用量は、樹脂成分に対して２０〜４０重量％程度であ
る。フィルム状とする場合は上記のペーストを剥離処理
したＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等の剥離シ
ートにフィルム状に塗布し、溶媒を揮発させることによ
り成形することができる。
【００２２】上記の接続材料を相対する電極を有する被
接続部材としての例えばガラス基板とＦＰＣ間に介在さ
せた状態で、被接続部材の両側から加圧、加熱して、樹
脂を硬化させることにより接続を行う。接続材料がペー
スト状の場合は被接続部材の電極を含む接続領域に接続
材料を塗布し、乾燥後あるいは乾燥することなく被接続
部材を重ねて圧着し、硬化させる。接続材料がフィルム
状の場合は、接続材料を被接続部材間に介在させて加
圧、加熱、硬化を行う。硬化は加熱のほかＵＶ等の光照
射によって行うこともできる。
【００２３】上記の接続の工程では、被接続部材間に接
続材料を介在させた状態で加熱して接続材料の樹脂を溶
解させ加圧すると、接続材料の樹脂は電極の対向する部
分から電極のない部分に流れ、導電性粒子が電極間に残
って電極間に接触して圧着する。電極のない部分に流れ
た樹脂分はその部分で導電性粒子を分散させた状態で硬
化して被接続部材間を固着する。これにより電極間の電
気的接続と被接続部材間の機械的固着が行われる。
【００２４】本発明の接続材料は導電性粒子よりも小粒
径の金属捕捉剤を用いるため電極のピッチ、面積および
間隔が狭い場合でも機械的固着および電気的接続は良好
に行われる。
【００２５】
【発明の効果】本発明によれば、熱硬化性樹脂、導電性
粒子およびこれよりも小粒径の金属イオン捕捉剤を用い
るため、接着性、電気的接続性、絶縁性に優れ、高電圧
または高電流が印加される場合でも隣接する電極間が短
絡することがなく、高電圧、または高電流用の相対する
電極を有する被接続部材の接続に使用することが可能で
ある。このようにして接続されたＰＤＰ等の接続体は電
極に高電圧または高電流を印加して使用されるが、これ
によって電極から解離する金属イオンは金属イオン捕捉
剤によって捕捉されてマイグレーションが抑制され、マ
イグレーションによる短絡が防止される。
【００２６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
により説明する。図１（ａ）は実施形態の接続材料によ
る接続中の状態を示す模式的断面図、（ｂ）は接続後の
状態を示す模式的断面図である。
【００２７】図１において、１はＰＤＰに用いられるガ
ラス基板で、銀からなる電極２を有する。３はＦＰＣに
用いられるフレキシブル基板で、ニッケル−金メッキさ
れた銅箔等の電極４を有する。電極２および４は相対す
る位置に設けられ、図１（ａ）のように対向した状態で
フィルム状の接続材料５を挟んで接続する。接続材料５
は熱硬化性樹脂を主成分とする樹脂６と、導電性粒子７
と、導電性粒子７よりも粒径の小さい金属イオン捕捉剤
８から形成される。ペースト状接続材料を用いるときは
ガラス基板１にコーティングする。
【００２８】接続方法は図１（ａ）に示すように、ガラ
ス基板１に接続材料５を載せ、これを挟むようにフレキ
シブル基板３を対向させて置き、接続材料５を加熱しな
がら上下方向に加圧する。これにより接続材料５の樹脂
６は溶融して、電極２、４が存在しない部分のガラス基
板１とフレキシブル基板３間の間隙９に流れて硬化し、
図１（ｂ）に示すような接続体１０が得られる。
【００２９】接続体１０は電極２、４間に導電性粒子７
が残留して接触し、この状態で樹脂６が硬化収縮して電
極２と電極４が導電性粒子７を圧着し、電気的接続状態
を保つ。接続材料５に金属イオン捕捉剤８として導電性
粒子７よりも粒径の小さいものを用いることにより、電
極２、４と導電性粒子７の接触は良好に保たれ、優れた
接着強度と電気的接続信頼性を得ることができる。
【００３０】上記の実施形態はＰＤＰのガラス基板とＦ
ＰＣとを接続する場合を示しているが、ＰＤＰ駆動用の
プリント基板とＦＰＣとの接続、その他の被接続部材間
の接続にも適用することができる。
【００３１】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。
【００３２】実施例１〜７、比較例１〜４ （接続材料の調製）熱硬化性樹脂としてビスフェノール
Ａ型エポキシ樹脂（油化シェル社製、８２８、商品
名）、硬化剤としてイミダゾール硬化剤（四国化成工業
社製、２Ｅ４ＭＺ、商品名）、熱可塑性樹脂としてフェ
ノキシ樹脂（東都化成社製、ＹＰ５０、商品名）、導電
性粒子（積水ファインケミカル社製、ＡＵ−２０５、商
品名、平均粒径５μｍ）、カップリング剤としてエポキ
シシラン（日本ユニカー社製、Ａ１８７、商品名）、金
属イオン捕捉剤Ａとしてビスマス・アンチモン型イオン
交換体（東亜合成（株）社製、ＩＸＥ−６３３、商品
名）、金属イオン捕捉剤Ｂとしてビニルトリアジン化合
物として２，４−ジアミノ−６−ビニル−ｓ−トリアジ
ン・イソシアヌル酸付加物（四国化成工業社製、ＶＴ・
ＯＫ、商品名）、金属イオン捕捉剤Ｃとして２，４−ジ
アミノ−６−メチクリロイルオキシエチル−ｓ−トリア
ジン・イソシアヌル酸付加物（四国化成工業社製、ＭＡ
ＶＴ・ＯＫ、商品名）を表１、２の組成で用い、トルエ
ンに溶解させてペースト状とした。これをポリエチレン
テレフタレート製剥離フィルム上に乾燥膜厚４０μｍと
なるようにコーティングし、８０℃の熱風循環式オーブ
ン中に５分間放置してフィルム状の接続材料を得た。
【００３３】（接続試験）ガラス基板（旭硝子社製、Ｐ
Ｄ２００、商品名）に０．２ｍｍピッチ（ライン／スペ
ース＝１／１）、厚さ５〜１０μｍの銀層からなる電極
パターンを形成し、一方ＦＰＣとしてポリイミド樹脂に
０．２ｍｍピッチ（ライン／スペース＝１／１）、厚さ
１８μｍのニッケル−金メッキ銅層からなる電極パター
ンを形成した。これらのガラス基板とＦＰＣを電極を対
向させ、前記フィルム状の接続材料を挟んで、２００
℃、４０ｋｇｆ／ｃｍ2で１０分間熱圧着し、接続体を
得た。
【００３４】（導通試験）接続体のガラス基板とＦＰＣ
の各電極間の導通試験を行い、抵抗値が５Ω未満のもの
を○、５Ω以上１０Ω未満を△、１０Ω以上を×と判定
した。
【００３５】（絶縁試験）また隣接するパターン間の初
期絶縁抵抗値と、６０℃、相対湿度８５％環境下で１０
０ＶＤＣを隣接する電極間に１００時間印加した後の絶
縁抵抗値を測定し、１０6Ω以上を○、１０6Ω未満にな
った場合は、不合格として１０6Ω未満になった時間を
表示した。
【００３６】以上の結果を表１、２に示す。表１、２の
結果より、金属イオン捕捉剤が１重量％未満の比較例１
では絶縁抵抗値の低下が著しい。金属イオン捕捉剤が６
０重量％を超える比較例２、３および金属イオン捕捉剤
の平均粒径が導電性粒子の平均粒径より大きい比較例４
では電気的接続性が劣ることがわかる。
【００３７】
【表１】 ＊１：他の成分の合計量に対する容量％
【００３８】
【表２】 ＊１：他の成分の合計量に対する容量％
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は実施形態の接続材料による接続中の状
態を示す模式的断面図、（ｂ）は接続後の状態を示す模
式的断面図である。
【符号の説明】
１ ガラス基板 ２、４ 電極 ３ フレキシブル基板 ５ 接続材料 ６ 樹脂 ７ 導電性粒子 ８ 金属イオン捕捉剤 ９ 間隙 １０ 接続体

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 相対する電極を有する被接続部材を接続
    するための接続材料であって、 熱硬化性樹脂を主成分とする樹脂成分と、樹脂成分に対
    して１〜６０重量％の電極から解離する金属イオンを捕
    捉する金属イオン捕捉剤と導電性粒子とを含み、 金属イオン捕捉剤は導電性粒子よりも小さい粒径を有す
    る接続材料。
  2. 【請求項２】 導電性粒子の粒径が１〜２０μｍ、金属
    イオン捕捉剤の粒径が０．１〜１０μｍである請求項１
    記載の接続材料。
  3. 【請求項３】 金属イオン捕捉剤がビスマス系イオン交
    換体および／またはビニルトリアジン化合物である請求
    項１または２記載の接続材料。
  4. 【請求項４】 金属イオン捕捉剤の比表面積が０．８〜
    １００ｍ2／ｇである請求項１ないし３のいずれかに記
    載の接続材料。
  5. 【請求項５】 相対する電極に印加される電圧が５０〜
    ５００Ｖである請求項１ないし４のいずれかに記載の接
    続材料。
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