JPH03250570A

JPH03250570A - 導電接続方法

Info

Publication number: JPH03250570A
Application number: JP2044319A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Atsumi; 厚見　好則; Kazuhiro Sugiyama; 和弘杉山
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 1990-02-27
Filing date: 1990-02-27
Publication date: 1991-11-08

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］この発明は互いに離間対向する接続端子を電気的に接続
する導電接続方法に関する。

［従来の技術］相互に離間して配置された接続端子を電気的に接続する
方法として各種の方式が知られている。

最も一般的な手法としては半田付けによる方法がある。

近年の接続端子のピッチ微細化の要求に即応して、半田
付は手法も腑分と進歩している。最新の設備と細心の注
意力をもってすれば、半田付けは、２００μｍ程度のビ
ー２チの接続端子の接続に適用することが可能である。

しかし、この手法における欠点は、接続端子が半田濡れ
性を有していなければならず、従って、少なくとも、導
電性金属箔で形成されていなければならないことと、高
温接合のため、耐熱性絶縁基板が用いられる必要がある
ことである。これらの条件は、材料の価格を上昇させる
。

安価な樹脂基板に形成された接続端子を電子部品に接続
する方法として、導電性接着剤による方法が知られてい
る。しかし、この方法は、接続端子上に導電性接着剤を
正確に位置決めして被着しなければならず、極めて非能
率的である。また、導電性接着剤が被着されていない部
分すなわち、接続端子間は全く接着されない為、接合力
が極度に不足し、接合強度の補強手段を必要とされる。

このため、接合部分が広い容積を占めることになる。し
かも、このような欠点に加えて、接続作業に伴なう位置
合わせの精度不良のため、接続端子のピッチが２００〜
３００μｍ以下の場合には、短絡や導通不良が極度に増
大する。

他の従来技術として、−この方法は、上述した手法と比
較すると本発明の概念に割と近い一興方導電性接着剤を
用いる方法がある。異方導電性接着剤とは、絶縁性接着
剤中に導電性微粒子を分散混合したものである。この異
方導電性接着剤を用いて基板の接続端子を電子部品の接
続端子に接続する場合、異方導電性接着剤は基板に設け
られた接続端子上のみでなく接続端子間の基板上にも被
着される。基板の接続端子と電子部品の接続端子を異方
導電性接着剤を介在して熱圧着すると、各導電性微粒子
と基板もしくは電子部品の接続端子間に介在される絶縁
性接着剤は接続端子間に流動し、基板および電子部品の
接続端子は導電性微粒子に直接接触する。この際、各導
電性微粒子が互いに導通しないように十分に離間して分
散されていれば、基板または電子部品に設けられた接続
端子は短絡することはない、すなわち、異方導電性接着
剤とは接合された状態において、厚み方向には導電性を
有するが面方向には絶縁性を呈するものであり、導電性
に方向性を有する接着剤ということである。

この異方導電性接着剤は、絶縁性接着剤として１００〜
３００℃の比較的低温で溶融する材料が用いられている
ため樹脂基板にも適用できる。また、基板の接続端子上
に被着する際、位置合せが必要でないので能率的である
。さらに、接続端子間にも接着剤が介在されているため
、接合強度を大きくできる、という特徴を有する。

［発明が解決しようとする課Ｉｌｌ上述した如く、異方導電性接着剤は、厚さ方向には導電
性を、面方向には絶縁性を呈することが絶対的条件であ
る。厚さ方向に導電性を呈するためには、基板の接続端
子と電子部品の接続端子間には、最低（単に理論的には
）、−個の導電性微粒子が介在される必要がある０面方
向に絶縁性を呈するためには、どの導電性微粒子も隣接
する導電性微粒子とは絶縁性接着剤により電気的に不導
通となる間隔に隔てられていることが理想である。隣接
する導電性微粒子が、たまたま隣の接続端子と絶縁され
ていることを仮定すれば、そのような条件においてのみ
導電性微粒子同志が導通することが許容される。しかし
、そのような導電性微粒子が隣の接続端子から絶縁され
ているという保証はない、それ故、どの導電性微粒子も
隣接の導電性微粒子とは導通することがないような構造
にする必要がある。

しかしながら、異方導電性接着剤において、絶縁性接着
剤中に分散される導電性微粒子の配置は単に撹拌によっ
てのみ決定される。このため、導電性微粒子の分布は、
当然のことながら、−様ではなく密の部分と疎の部分を
有している。従って、密の部分においても導電性微粒子
が相互に導通しないこと、および疎の部分においても必
ず１つの接続端子に対して、１以上の導電性微粒子が位
置付けられなければならない、という条件が生じる。

接続端子のピッチが小さくなり、従って、接続端子の巾
が狭くなるに比例して、上記の条件を満足することは困
難になる。１つの接続端子上に位置する導電性微粒子は
、接続端子が中挟になるにつれ小数となる。しかしなが
ら、接続端子上に位置する導電性微粒子の数の増大を図
って、絶縁性接着剤中に混合する導電性微粒子の割合を
増やせば、密の部分の導電性微粒子の密度がさらに増大
される。言う迄もなく、この導電性微粒子の密の部分は
中挟の接続端子間を満たし回路を短絡させる。

このような構造および作用のため、異方導電性接着剤に
よる接続は、接続端子のピッチが導電性微粒子の直径の
数倍程度の場合にまで適用可能であるとみられるにも拘
わらず、現実的には、これには程遠いものであった。−
例として直径ｌＯ〜２０ＩＬｍ程度の導電性微粒子を用
いた場合、接続端子のピッチは２００〜３００　Ｂｍと
することが限界であった。この方法による限り、理論的
にも、接続端子のピッチが導電性微粒子の直径よりも小
さい場合には適用は不可能である。

この発明は、上述した実情に鑑みてなされたものであり
、その目的とするところは、配線材料および基板材料と
して如何なるものにも対応できるよう低温接合が可能で
あり、且つ接続端子のピッチが従来よりも遥かに微小の
場合にも適用することのできる、全く新規な構造の導通
用結合剤を用いた導電接続方法を提供することにある。

［課題を解決するための手段Ｊこの発明は上述した目的を達成するために、導電性微粒
子と、該導電性微粒子の外周面を外部から電気的に隔絶
する絶縁膜とからなり、前記絶縁膜が前記導電性微粒子
よりも微細で低融点を有する多数の絶縁性微粒子を相互
に接合することにより形成された導通用微粒子を形成し
、この導通用微粒子を絶縁性接着剤中に混合して導通用
結合剤を構成し、この導通用結合剤を互いに対向する第
１、第２の接続端子間に介在して熱圧着することにより
、前記導通用微粒子の絶縁膜の厚み方向の部分が破壊さ
れ、かつ面方向の部分が残存することにより、前記第１
．第２の接続端子を前記導電性微粒子で接続することで
ある。

［作用］異方導電性接着剤における問題点は、導電性微粒子を相
互に電気的に絶縁するために、絶縁性接着剤中に混入で
きる導電性微粒子の割合を所定値以上にすることができ
ない点にあった。従って。

もし仮に導電性微粒子が相互に電気的に導通しないこと
が保証されれば、上記の問題点は解消される。すなわち
、導電性微粒子の割合が十分に密になれば、接続端子の
巾が如何に小さくなろうとも、導通に必要な十分な数の
導電性微粒子を、各接続端子上に位置付けすることがで
きる。しかも、この場合、接続端子間に導電性微粒子が
どのように密に分布しようとも、導電性微粒子相互が導
通しない限り、接続端子が短絡されることはない。

この発明の導通用結合剤は、絶縁性接着剤中に混合する
導通用微粒子として、導電性微粒子の外周面に該導電性
微粒子よりも微細で低融点の絶縁性微粒子の相互の接合
により構成される絶縁膜を形成したものを用いている。

この絶縁膜は導電性微粒子相互の電気的導通を防止、す
る、従って、この発明の導通用微粒子は上記した作用を
呈する。

このような導通用結合剤において、結合剤の厚さ方向に
対して電気的な導通を達成できるならば、この結合剤は
、如何に小さなピッチで配列された接続端子に対しても
適用できるものであることは明らかである。この目的の
ため、この発明の導通用微粒子の絶１ｊ１ｍｌは低融点
のもので形成され且つ結合剤に加えられる熱圧着力によ
り厚み方向の部分は破壊されかつ面方向の部分が残存す
るものである。

従って、この導通用結合剤を用いた導電接続方法は、互
いに対向する第１、第２の接続端子間に導通用結合剤を
介在させて熱圧着治具等により熱圧着すると、導通用結
合剤に含まれた導通用微粒子によって、結合剤の厚み方
向には導電性を呈するが、導通用微粒子が配列された方
向、すなわち面方向には絶縁性を呈するので、隣接する
第１、第２の接続端子同士を短絡させずに、対向する第
１、第２の接続端子のみを導電性微粒子で確実に接続す
ることができる。

［実施例］以下、図面を参照して、この発明の実施例を説明する。

第３図（Ａ）〜（Ｃ）は導通用結合剤の製造工程を示す
、まず、第３図（Ａ）に示すように、樹脂微粒子１の表
面に導電膜２を形成することにより導電性微粒子３を形
成し、この導電性微粒子３の外周面に絶縁性微粒子４を
付着する。樹脂微粒子ｌはアクリル等よりなる。導電膜
２は金、銀、銅、ニッケル、アルミニウム等の金属を無
電解メツキや蒸着等で被覆したものである。絶縁性微粒
子４は導電性微粒子３の外周面を外部から電気的に隔絶
するためのもので、絶縁性を有する低融点（１００〜３
００℃程度）の微粉末樹脂よりなり、導電膜２の外周面
に静電気で吸着されている。なお、絶縁性微粒子４は導
電性微粒子３よりも遥かに小さなものである。−例とし
ては、導電性微粒子３は直径１０ｐｍ程度に、また、絶
縁性微粒子４は直径１終ｍ程度とされる。

次に、絶縁性微粒子４が付着された導電性微粒子３をボ
ールミル等により５０℃程度で攪拌し、第３１１！Ｊ（
Ｂ）に示すように、絶縁性微粒子４を膜状もしくは膜状
に近い連続した状態になるまで相互に接合する。このと
き、絶縁性微粒子４は、相互融着、または化学的結合、
もしくは物理的結合等によって接合される。この結果、
導電性微粒子３の外周面には絶縁性微粒子４が相互に接
合された絶縁膜５が形成され、これにより導通用微粒子
６が形成される。

そして、第３図（Ｃ）に示すように、導通用微粒子６を
相互に接触させて平面的に配列した状態で絶縁性接着剤
７中に混合する。これにより、導通用結合剤８が形成さ
れる。この場合、絶縁性接着剤７は　１００〜３００℃
程度の低温溶融材料であり、例えば熱可塑性樹脂よりな
る熱溶融型に属するホットメルト型のものが望ましいが
、これに限らず、熱硬化性樹脂よりなるものでもよい、
なお、絶縁性接着剤７の厚さは導通用微粒子６の大きさ
よりも少し厚く形成されている。

このような導通用結合剤８においては、導電性微粒子３
が絶縁膜５で電気的に隔絶されているから、絶縁性接着
剤７中で導通用微粒子６・・・を相互に接触させた状態
で平面的に配列することができ、導電性微粒子３・・・
の密度を、接着力が十分と仮定する限り、限りなく増大
することができる。

また、導通用微粒子６の絶縁［１５は低融点の絶縁性微
粒子４を膜状もしくはそれに近い状態に連続するように
接合させたものであるから１例えば熱圧着により加熱お
よび加圧されると、その箇所の絶縁膜５が溶融して導電
性微粒子３が露出するので、導電性微粒子３を介して加
圧方向（厚さ方向）に対して導通可能となる。しかし、
それ以外の箇所つまり加圧方向と直交する面方向の箇所
の絶縁膜５はそのまま残存するので、導通用微粒子６は
面方向に導通することはない。

第１図は上述した導通用結合剤８を用いた導電接続構造
を示す、この図において、９．ｌＯは上下に対向する基
板である。下側の基板９は例えばガラス基板等であり、
その上面には第１の接続端子１．１・・・が同じピッチ
で複数（この実施例では２個のみを示す）配列形成され
ている。上側の基板ｌＯは例えばフィルム基板等であり
、その下面には第２の接続端子１２・・・が第１の接続
端子１１・・・と同じビー２チで対向して形成されてい
る。また上下の基板９．１０間には上述した導通用結合
剤８が介在されている。すなわち、上下の基板９．１０
間には導通用微粒子６・・・が相互に接触した状態で配
置され、その空隙には絶縁性接着剤７が充填された状態
となる。この場合、各接続端子１１．１２の幅は導通用
結合剤８の導通用微粒子６の径よりも広く形成されてい
る。そのため、接続端子１１．１２間には少なくとも１
個以上の導通用微粒子６が配置される。

この状態で、上下の基板９．１０を熱圧着すると、絶縁
性＃着剤７により上下の基板９、ｌＯが相互に接着され
るのと同時に、第１、第２の接続端子１１．１２間に位
置する導通用微粒子６の絶縁Ｉ５！５が接続端子１１．
１２で上下に加圧され、かつ加熱されるので、接続端子
１１．１２が接触する部分（厚さ方向の部分）の絶縁Ｍ
５が溶融して押し流され、内部の導電性微粒子３が露出
して接続端子１１．１２に接触して導通する。しかし、
接続端子１１．１２が接触しない部分（面方向の部分）
の絶縁膜５は厚さ方向の部分に較べ加圧力が小さいため
、そのまま残存する。なお、対向する接続端子１１．１
１または１２．１２間に配置された導通用微粒子６は接
続端子１１．１２によって加圧されないので、絶縁膜５
はそのまま残存する。したがって、導電性微粒子３・・
・は接続端子１１．１２の配列方向に導通することはな
く、対向する接続端子１１．１２のみに接触して導通す
る。この結果、隣接する接続端子１１゜１２は導通用微
粒子６によって相互に短絡することがなく、対向する接
続端子１１．１２のみが確実に接続される。この場合、
仮に、接続端子１１．１２のピッチが導通用微粒子６の
大きさよりも小さくても、隣接する接続端子１１．１２
が導通することはなく、対向する接続端子１１．１２の
みを接続することが可能である。以下、このことについ
て説明する。

第２図は接続端子１３のピッチを導通用微粒子６よりも
小さくした場合の接続端子１３と導電性微粒子３との導
通関係を示す、この図において、各導通用微粒子６の中
央部に示された点線の円１４ａ−１４ｄは熱圧着時に溶
融される絶縁膜５の部分であり、従って、この領域が接
続端子１３に接触する。また、二点鎖線で示された接続
端子１３は、第１図の接続端子１１および１２に対応す
る。ここでは、接続端子１３の幅を導電性微粒子３の約
１／２程度の大きさとし、そのピッチを導電性微粒子３
とほぼ同じ長さとし、かつ接続端子１３の長さを導通用
微粒子６のほぼ２倍程度とする。また、導通用微粒子６
・・・は隣接のものと相互に接触するよう隙間なく配列
されている。このことは接続端子１３のピッチ方向だけ
でなく長さ方向においても同様である。したがって、例
えば左下側の導電性微粒子３と接続端子１３とが接触領
域１４ａ内に示されたハツチング部分内で接触すると、
その右隣りの導電性微粒子３の接触領域１４ｂは右隣り
の接続端子１３を飛び越してしまうため、この右隣りの
接続端子１３と接触することがない、しかし、左下側の
導電性微粒子３とその右隣りの導電性微粒子３の前後に
位置する導電性微粒子３，３の接触領域１４ｃ、１４ｄ
は斜線で示すように一部が右隣りの接続端子１３の前後
郡において接触する。これは、導電性微粒子３・・・が
相互に接触して配置されるため、前後の導電性微粒子３
．３が左下側の導電性微粒子３と右隣りの導電性微粒子
３との中間に位置しているからである。

このように、接続端子１３の幅およびピッチを導通用微
粒子６より小さく形成しても、隣接する接続端子１３を
導通させずに、対向する接続端子１３のみを接続するこ
とが可能となる。実際には、接続端子１３の長さは導通
用微粒子６よりも遥かに長いから、接続端子１３の長さ
方向に導通用微粒子６・・・が多数配列されることとな
り、上述した接続がより一層確実なものとなる０例えば
、接続端子１３の長さを１厘■としても、直径１０ｐｍ
程度の導通用微粒子６ならば、長さ方向に１００列程度
は配列されることになる。しかも、この１００列に配列
された導通用微粒子６は、第２図に示す如く、接続端子
１３のピッチ方向に少しずつ位置がずれている。従って
、理論的には、導通用微粒子６の直径よりも小さいピッ
チで配列された接続端子に対しても適用することができ
る。

第４図および第５図は上述した導電接続構造の各変形例
を示す、この場合、両図に示された導電接続構造は上述
した導通用結合剤８の導電性微粒子３の構造が異なるだ
けで、他の部分は上述した導電接続構造と同じである。

したがって、ここでは、同一部分に同一符号を付し、そ
の説明を省略する。

第４図に示された導通用接合剤８の導電性微粒子１５は
、絶縁粒子１６の表面に導電膜２を形成したものであり
、その外周面には上述と同様、絶縁性微粒子４を膜状も
しくはそれに近い状態に結合してなる絶縁膜５が形成さ
れている。この場合、絶縁粒子１６は酸化シリコン（Ｓ
ｉ０？）、酸化チタン（Ｔｉ０２）等の無機材料よりな
る硬質の粒子であり、その表面には上述と同様に、無電
解メツキや蒸着等により導電Ｍ２が形成されている。こ
のような導電性微粒子１５を用いた導通用接合剤８では
、接続端子１１．１２間に介在されて熱圧着される際に
、絶縁粒子１６が無機材料よりなる硬質の粒子であるか
ら、加圧されても変形し難く、接続端子１１．１２に接
触する部分の絶縁膜５を確実に押し流して導電膜２を接
続端子１１．１２に接触させることができる。

また、第５図に示された導通用接合剤８の導電性微粒子
！７は、金、銀、銅、ニッケル、スズ、アルミニウム等
の金属粒子、あるいはカーボン粒子等であり、それ自体
が導電性を有する材料よりなり、その外周面には前述と
同様、絶縁性微粒子４を膜状もしくはそれに近い状態に
結合してなる絶縁Ｍ５が形成されている。このような導
通用結合剤８においても、前述と同様、対向する接続端
子１１．１２のみを導電性微粒子１７で確実に接続する
ことができる。

次に、第６図および第７図を参照して、上述した導電接
続構造を液晶表示パネルとフィルム基板の接続、または
液晶表示パネルとＩＣチップの接続に適用した具体例に
ついて説明する。

第６図は上述した導電接続構造を液晶表示パネルとフィ
ルム基板との接続に適用した場合を示す、液晶表示パネ
ル１８は上下一対のガラス基板１９．２０の対向面にＩ
Ｔ　Ｏ（Ｉｎｄｉｕｍ　Ｔｉｎ　０ｗ１ｄｅ）等よりな
る透明電極２１．２２が形成され、その間の周囲に封止
剤２３が設けられ、この封止剤２３によりガラス基板１
９．２０間に液晶２４が封入され、下側のガラス基板２
０が上側のガラス基板１９から外側に突出した箇所には
接続端子２５が等間隔に多数配列された構造となってい
る。一方、フィルム基板２６はＴＡＢ（丁ａｐｅ　Ａｕ
ｔ。

ｍａｔｅｄ　Ｂｏｎｄｉｎｇ）方式によりキャリアテー
プ２７の下面にフィンガリード２８・・・を形成し、こ
のフィンガリード２８・・・にＩＣチップ２９を接合し
たものである。すなわち、キャリアテープ２７の中央に
は開口部３０が形成され、この開口部３０内にフィンガ
リード２８・・・の内側端が突出して設けられている。

この突出したフィンガリード２８・・・の先端にはＩＣ
チップ２９のバンプ３１・・・がポンディングされた上
、樹脂３２で封止されている。

この場合、フィンガリード２８はキャリアテープ２７に
ラミネートされた銅等の金属箔をエツチングすることに
より形成され、その外端部が接続端子３３に形成されて
いる。なお、この接続端子３３は液晶表示パネル１８の
接続端子２５と同数配列されている。

そして、液晶表示パネル１８とフィルム基板２６とを接
続する場合には、液晶表示パネル１８の接続端子２５の
上方にフィルム基板２６の接続端子３３を対向させ、そ
の間に上述した導通用結合剤８を配置する。この状態で
、フィルム基板２３上にヒータチップ（図示せず）を押
し当てて導通用結合剤８を熱圧着する。すると、各接続
端子２５．３３は導通用結合剤８の絶縁性接着剤７によ
り相互に接着されるとともに、導通用微粒子６の導電性
微粒子３により対向する接続端子２５．３３が電気的に
接続される。

したがって、このような液晶表示パネル１８とフィルム
基板２６との接続構造では、対向する接続端子２５．３
３間に導通用結合剤８を配置して熱圧着するだけで、簡
単に接続することができる。この場合、各接続端子２５
．３３の数が多く、ファインピッチ化しても、隣接する
接続端子２５．３３は導通することがなく、対向する接
続端子２５．３３のみを確実に接続することができる。

第７図は液晶表示パネル１８にＩＣチップ２９を接続す
る所謂チップ・オン・ガラス方式に適用した場合を示す
、この場合には、液晶表示パネル１８の下側のガラス基
板２０が上側のガラス基板１９よりも大きく突出してお
り、この突出した下側のガラス基板２０上に接続端子３
４が所定の配列状態でパターン形成されている。この接
続端子３４にＩＣチー、プ２９を接続する場合には、接
続端子３４上に導通用結合剤８を配置し、この導通用結
合剤８を介してＩＣチップ２９のバンプ３１を接続端子
３４に対向配置する。この状態で。

ＩＣチー２プ２９上にヒータチップ（図示せず）を押し
当てて導通用結合剤８を熱圧着すれば、ＩＣチップ２９
とガラス基板２０は導通用結合剤８の絶縁性接着剤７に
より相互に接着されるとともに、隣接する接続端子３４
および隣接するバンプ３１が相互に短絡することがなく
、対向する接続端子３４とバンプ３１のみを導通用微粒
子６の導電性微粒子３により電気的に確実に接続するこ
とができる。

［発明の効果］以上詳細に説明したように、この発明によれば、接続端
子のピッチが従来よりも遥かに小さい場合にも適用でき
、しかも導通用微粒子が絶縁性接着剤によって絶縁され
ている訳ではなく、導通用微粒子自体が絶縁膜を有して
いるものであるから接続端子の短絡を確実に防止でき、
また低温接合が可能であるから接続端子や絶層基板の材
料として安価なものにも適用することができ、かつ、接
続端子のピッチが小さいにも拘わらず接続の信頼性に優
れたものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の導電接続方法を適用した接続構造の
一例を示す要部拡大断面図、第２図は接続端子のピッチ
を導通用微粒子よりも小さくした場合の接続端子と導電
性微粒子との導通を説明するための平面図、第３図（Ａ
）〜（Ｃ）は導通用結合剤の製造工程を示す各断面図、
第４図および第５図は導電接続構造の各変形例を示す各
断面図、第６図はこの発明の導電接続方法を液晶表示パ
ネルとフィルム基板との接続に適用した場合の断面図、
第７図は液晶表示パネルとＩＣチップとの接続に適用し
た場合の断面図である。３．１５．１７・・・・・・導電性微粒子、４・・・・
・・絶縁性微粒子、５・・・・・・絶縁膜、６・・・・
・・導通用微粒子、７・・・・・・絶縁性接着剤、８・
・・・・・導通用結合剤。１１．１２．１３．２５．３３．３４・・・・・・接続
端子、２９・・・・・・バンプ。３−は敗粒各第図第図４燵蜀ｉ材敏粒）５靭障第図

Claims

【特許請求の範囲】

　導電性微粒子と、該導電性微粒子の外周面を外部から
電気的に隔絶する絶縁膜とからなり、前記絶縁膜が前記
導電性微粒子よりも微細で低融点を有する多数の絶縁性
微粒子を相互に接合することにより形成された導通用微
粒子を形成し、この導通用微粒子を絶縁性接着剤中に混
合して導通用結合剤を構成し、この導通用結合剤を互い
に対向する第１、第２の接続端子間に介在して熱圧着す
ることにより、前記導通用微粒子の絶縁膜の厚み方向の
部分が破壊され、かつ面方向の部分が残存することによ
り、前記第１、第２の接続端子を前記導電性微粒子で接
続することを特徴とする導電接続方法。