JPH04218210A - 異方導電フィルム - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、微細な回路同志の電気
的接続、より詳しくは、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）と
フレキシブル回路基板の接続や、半導体ＩＣとＩＣ搭載
用回路基板のマイクロ接合に用いる事のできる異方導電
フィルムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】最近の電子機器の小型化、薄型化に伴い
、微細な回路同志の接続、微小部品と微細回路の接続等
の必要性が飛躍的に増大してきており、その接続方法と
して、異方性の導電性接着剤やフィルムが使用され始め
ている。（例えば、特開昭　　５９−１２０４３６、６
０−１９１２２８、６１−２７４３９４、６１−２８７
９７４、６２−２４４１４２、６３−１５３５３４、６
３−３０５５９１、６４−４７０８４、６４−８１８７
８、特開平　　１−４６５４９、１−２５１７８７各号
公報）

【０００３】この方法は、接続しようとする回路間に、
所定量の導電粒子を含有する接着剤またはフィルムをは
さみ、所定の温度、圧力、時間により熱圧着することに
よって、回路間の電気的接続を行うと同時に隣接する回
路間には絶縁性を確保させるものである。

【０００４】従来、この異方導電接着剤ないしは異方導
電フィルムには、大別して熱可塑性樹脂を接着剤成分と
した熱可塑タイプと、熱硬化性樹脂を接着剤成分とした
熱硬化タイプが有り、ＬＣＤパネルのドライバーＩＣと
ＬＣＤ基板の接続を始めとして、多数の而も微細な回路
端子同志を一括接続する用途に採用が急速に進んでいる
。

【０００５】最近ではＬＣＤパネルのカラー化・大型化
に伴い、熱可塑タイプに替わって、より高い信頼性が得
られるエポキシ系樹脂を中心とした熱硬化タイプの異方
導電フィルムの採用が増えつつある。

【０００６】熱可塑タイプについては、ＳＢＳ（スチレ
ン−ブタジエン−スチレン），ＳＩＳ（スチレン−イソ
プレン−スチレン），ＳＥＢＳ（スチレン−エチレン−
ブタジエン−スチレン）等スチレン系共重合体が主とし
て用いられてきているが、これら熱可塑タイプの使用方
法は、基本的には溶融融着方式であり、その作業性は一
般的に条件を選べば熱硬化タイプのものに比べて比較的
低温・短時間での適用が可能であり、良好であると考え
られるが、接合部分に求められる耐熱性、接着力等今後
益々強くなる高信頼性への要求に応えられなくなってき
ている。

【０００７】一方熱硬化タイプのものについても、作業
性については被着体（ＬＣＤパネル、基板等）の耐熱性
に基く加熱温度の上限があり、又サイクル時間の短縮等
、作業効率向上への強い要求から、通常２００℃以下の
温度で３０秒前後或いはそれ以下の時間で硬化しなけれ
ばならない。又同時に通常の使用条件下では室温で３ケ
月以上の貯蔵安定性を必要とする。

【０００８】更に、異方導電フィルムによる回路同志の
接続作業において、位置ずれ等の理由によって、一度接
続した被接続部材を破損または損傷せずに剥離し再圧着
すること（所謂”リペア”）が可能である事への要求が
強い。

【０００９】これらの要求特性を満たす異方導電フィル
ムは既に上市されているが、ＬＣＤパネルやプリント回
路基板等、被着体の大型化が進むに従って、異方導電フ
ィルムの熱硬化反応時の硬化収縮や種々の雰囲気中での
樹脂自体の歪み応力に基づき、被着体が損傷（例えば基
板のクラックや反り）するという問題が新たに生じてき
ている。

【０００１０】即ち、速硬化・長ライフ・リペア性に加
えて、接合部分に残存する歪みが小さい、従って長期間
高信頼性を有する熱硬化タイプの異方導電フィルムは未
だ得られていないのが現状である。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】異方導電フィルムは、
多数の微細な回路端子を一括接続するために用いられる
が、被着体（液晶ディスプレイーパネル等）の大型化に
よって、接合端子数も増加し、従って接続部分も長くな
り、全体に加わる異方導電フィルムの熱硬化による収縮
応力や、種々の環境下における歪みも比例して大きくな
っている。

【００１２】このため所定の加熱加圧条件で接合した場
合においても、基板（例えばガラス基板）が反ったり、
基板端面の小さな瑕疵を始めとして、基板（パネル）全
面にクラックを生じる。このことを防ぐ方法として、接
合幅を細くして、トータルの応力量を減らす等の対策を
講じているが、応力集中に基づく歪みは減少するものの
、結局接合信頼性を低下させることになっている。

【００１３】異方導電フィルムに必要な特性は作業性、
信頼性等の他に、造膜性（フィルム形成性）、加熱加圧
時の適度の流動性、被着体への適度の粘着性、キャリア
フィルムとの密着性、キャリアフィルムからの離型性等
々の特性が満たされていなければならない。

【００１４】本発明は、熱硬化タイプの長所を生かしな
がら、従来の熱硬化タイプでは得られなかった、極めて
歪み（応力）の小さい、高信頼性の異方導電フィルムを
提供せんとするものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】従来の熱硬化タイプの異
方導電フィルムはエポキシ樹脂を主成分とし、潜在性硬
化剤、溶剤、導電性粒子を混合し、離型性の良好なフィ
ルム、例えばフッ素樹脂系フィルムやシリコン処理を施
したポリエステルフィルム上に流延・乾燥して作製され
ている。

【００１６】しかし、これらの系では硬化時の収縮や硬
化物の高い弾性率、被着体に比べ高い熱膨張系数に基づ
く硬化後の応力が大きく、残留歪みとして、例えばＬＣ
Ｄ基板とドライバーＩＣ搭載ガラスエポキシ樹脂回路基
板を、通常の条件で３ｍｍ×５０ｍｍの大きさで接合を
行った場合０．５〜と２．０ｋｇ／ｍｍ２の応力が接合
ガラス部分に加わっており、この応力が信頼性を低下さ
せることになっている。これを低減する方法として、各
種の可塑剤、添加物等の混合が考えられるが、硬化性、
保存性、接着力、粘着性等の特性の一部が損なわれ、結
果として信頼性の良好なフィルムは得られない。

【００１７】本発明は、樹脂の硬化収縮や硬化物の高い
弾性率による応力を減らすべく樹脂処方面から種々検討
を行ない、エポキシ樹脂、シリコン変性エポキシ樹脂、
および反応性エラストマーと、潜在性硬化剤とを樹脂成
分として、これに導電粒子を配合して作製した異方導電
フィルムが、従来のフィルムに比べて樹脂硬化後の残留
応力が極めて小さいことを見出し本発明に到達した。

【００１８】本発明において、シリコン変性エポキシ樹
脂と反応性エラストマーの配合比率が、残留応力の多寡
を決定する。シリコン変性エポキシ樹脂とエラストマー
の配合量の合計が多くなれば、残留応力は減少するが、
熱硬化性の特性が損なわれ、少なすぎる場合は残留応力
を減少させる効果は得られない。

【００１９】又、反応性エラストマーの配合量は、被着
体を接合硬化した後に、例えばＬＣＤドライバーＩＣの
不良等の理由で剥離して再度圧着する、所謂リペア性（
可能か不可能か）を決める重要な要素であり、他の特性
を保持しながら適性な添加量を決定しなければならない
。

【００２０】シリコン変性エポキシ樹脂及び反応性エラ
ストマーの配合比は、夫々樹脂固形量の５〜２０部、１
５〜６０部であり、さらに好ましくは１０〜２０部、３
０〜５０部の場合に、リペア性を始めとする各種特性を
保持しながら、残留応力を大幅に低減させることが出来
る。

【００２１】本発明におけるエポキシ樹脂は、一分子中
に少なくとも二個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹
脂が用いられている。具体例としては、ビスフェノール
Ａ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、
ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂、フェノールノボラッ
ク型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹
脂、ダイマー酸ジグリシジルエステル、フタル酸ジグリ
シジルエステル、テトラブロムビスフェノールＡジグリ
シジルエーテル、ビスフェノールヘキサフロロアセトン
ジグリシジルエーテル、トリグリシジルイソシアヌレー
ト、テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン等が挙
げられ、単独或いは二種以上を混合して用いられるが、
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂が好んで用いられる。

【００２２】シリコン変性エポキシ樹脂は、一分子中に
少なくとも二個以上のエポキシ基とシロキサン構造とを
有するエポキシ樹脂が用いられる。具体例としては、ビ
スフェノールＡ型エポキシ樹脂中で、ポリシラノールと
架橋剤のメトキシシラン誘導体を加熱攪拌し、橋架けし
たシリコーン相をエポキシ樹脂中に分散させたものや、
同じくビスフェノールＡ型エポキシ樹脂と両末端シラノ
ールポリジメチルシロキサン、架橋剤としてシランカッ
プリング剤、及び触媒を加えて加熱攪拌したもの、或い
はエポキシ樹脂中に相溶化剤としてポリエーテル変性シ
リコーンオイルを用いてＲＴＶシリコンゴムを分散させ
たもの等が挙げられ、単独或いは二種以上を混合して用
いられる。シリコン変性率は５０％（重量％、以下同じ
）程度のもの迄使用可能であるが、樹脂の溶解性・相溶
性・応力等全ての特性についてバランスの良いフィルム
を得るためには、５〜３０％の変性率の範囲が好んで用
いられる。

【００２３】反応性エラストマーとは、カルボキシル基
含有スチレン−ブタジエン共重合体、カルボキシル基含
有スチレン−イソプレン共重合体、カルボキシル基含有
スチレン−ブタジエン飽和共重合体、カルボキシル基含
有スチレン−イソプレン飽和共重合体、カルボキシル基
含有スチレン−エチレン−ブテン−スチレン共重合体、
カルボキシル基含有スチレン−エチレン−ブテン−スチ
レン飽和共重合体、カルボン酸末端アクリロニトリル−
ブタジエン共重合体、カルボン酸変性アクリロニトリル
−ブタジエン共重合体、水添カルボン酸変性アクリロニ
トリル−ブタジエン共重合体、カルボン酸変性アクリル
ゴム、ブチラール樹脂、ウレタン樹脂、アミノ基変性ポ
リオール樹脂、アミノ基変性フェノキシ樹脂、ヒドロキ
シ末端飽和共重合ポリエステル樹脂、カルボキシ末端飽
和共重合ポリエステル樹脂等の、ケトン系或いは芳香族
系の溶剤に可溶であり、かつまたシリコン変性エポキシ
樹脂のエポキシ基と反応性を有し、しかも相溶性が良好
で共通の溶媒に均一に溶解するものを選択して用いる。

【００２４】潜在性硬化剤としては、ジシアンジアミド
及びその誘導体や、三フッ化ホウ素・アミンコンプレッ
クス、イミダゾール類及びその誘導体等が挙げられるが
、フィルムの保存安定性と、速硬化性への要求から、イ
ミダゾール系の硬化剤が好んで用いられる。

【００２５】イミダゾール系硬化剤としては、イミダゾ
ール、２−メチルイミダゾール、２−エチルイミダゾー
ル、２−エチル−４−メチルイミダゾール、２−フェニ
ルイミダゾール、２−フェニル−４−メチルイミダゾー
ル、１−ベンジル−２−メチルイミダゾール、１−ベン
ジル−２−エチルイミダゾール、１−ベンジル−２−エ
チル−５−メチルイミダゾール、２−フェニル−４−メ
チル−５−ヒドロキシメチルイミダゾール、２−フェニ
ル−４，５−ジヒドロキシメチルイミダゾール、２−メ
チルイミダゾールアジン、２−ヘプタデシルイミダゾー
ル、２−ウンデシルイミダゾール、２，４−ジアミノ−
６｛２’−メチルイミダゾリル−（１）’｝エチル−Ｓ
−トリアジン・イソシアヌール酸付加物、Ｎ，Ｎ’−｛
２−メチルイミダゾリル−（１）−エチル｝ドデカンジ
オイルジアジド、Ｎ，Ｎ’−｛２−メチルイミダゾリル
−（１）−エチル｝−エイコンサンジオイルジアジドな
どが使用可能である。又これらイミダゾール化合物とエ
ポキシ樹脂を反応させ、付加物或いはマイクロカプセル
化したものも適宜選択して用いられ、一種又は二種以上
組み合わせて用いられる。

【００２６】溶剤としては、反応性エラストマー、エポ
キシ樹脂、およびシリコン変性エポキシ樹脂を、共に溶
解又は均一分散する溶剤であれば全て使用可能である。

【００２７】具体的には、アセトン、メチルエチルケト
ン、メチルイソブチルケトン、ベンゼン、トルエン、キ
シレン、メチルアルコール、エチルアルコール、イソプ
ロピルアルコール、ｎ−ブチルアルコール、酢酸エチル
、テトラヒドロフラン、メチルセロソルブ、エチルセロ
ソルブ、ジアセトンエーテル、メチルセロソルブアセテ
ート、エチルセロソルブアセテート、ジメチルホルムア
ミド、ジメチルアセトアミドなどが挙げられ、溶解性・
作業性を考慮して単独あるいは二種以上を混合して用い
られる。

【００２８】導電粒子としては、ニッケル、鉄、銅、ア
ルミニウム、錫、鉛、クロム、コバルト、銀、金などの
金属および金属酸化物、半田をはじめとする合金や、カ
ーボン、グラファイト、あるいはガラスやセラミック、
プラスチックなどの核材にメッキなどの方法によって金
属をコーティングした導電粒子などが挙げられる。耐候
性・信頼性の点からは、金、ニッケル、半田合金などの
金属をコーティングしたものが好ましい。

【００２９】本発明に用いられる導電粒子の径は、接合
される回路の精度によっても変える必要があるが、隣接
する回路間の絶縁性を確保するためと接続の信頼性を確
保するためには、１〜１０μｍの範囲であることが必要
であり、さらに好ましくは３〜８μｍの範囲で粒度分布
がシャープなものがより良好な信頼性を示す。

【００３０】導電粒子の配合量は、３〜１０体積％が良
く、好ましくは４〜６％の間で用いられる。配合量が３
体積％以下の場合、接合後安定した導通信頼性が得られ
ず、１０体積％以上では隣接回路間の絶縁信頼性が劣る
場合が生じるので好ましくない。

【００３１】以上のようにして、選択準備した樹脂材料
及び導電粒子を用いて異方導電フィルムを作製するが、
さらに樹脂溶液の安定性・相溶性、導電粒子の分散性向
上のために各種界面活性剤、消泡剤や、安定剤を適宜添
加してもよい。

【００３２】異方導電フィルムの作製方法は、次に示す
方法によって行なう。先ず、エポキシ樹脂及びシリコン
変性エポキシ樹脂を溶剤に溶解し、樹脂溶液を作製する
。次にエポキシ樹脂との反応性を有するエラストマーを
溶剤に溶解しエラストマー溶液を作製する。これらの樹
脂溶液を所定の配合比で混合し、均一に分散させる。 次に潜在性硬化剤を添加混合し、この中に、予め表面処
理をした導電粒子を秤取し、樹脂溶液中に均一に分散す
る迄十分攪拌混合する。更に必要に応じて各種の添加剤
を加え、溶剤で調整して固形分２０〜３０％の異方導電
フィルム用樹脂溶液を作製する。次にこの樹脂溶液を離
型処理を施したポリエステル系フィルム若しくはフッ素
樹脂系フィルムの上に流延・乾燥し、乾燥後の厚みが２
０〜５０μｍの異方導電フィルムを得る。

【００３３】

【実施例】以下、実施例を用いて本発明を詳細に説明す
る。

【００３４】〔実施例１〕 エポキシ当量３４０のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂
と平均分子量２，５００両末端シラノールポリジメチル
シロキサンに、架橋剤としてのシランカップリング剤と
触媒とを加えて、ＭＥＫ（メチルエチルケトン）中で８
０℃で加熱攪拌して、１５％シリコン変性エポキシ樹脂
を作製し、更にＭＥＫを加えて６０％溶液を作製した。 この樹脂溶液８０重量部（以下、添加量は全て重量部数
を表す）と、エポキシ当量３４０のビスフェノールＡ型
エポキシ樹脂２０部及びカルボン酸変性アクリロニトリ
ル−ブタジエン共重合体４５部を、ＤＭＦ（ジメチルホ
ルムアミド）３０部とＭＥＫ（メチルエチルケトン）１
５部との混合溶剤に溶解して作製した反応性エラストマ
ー５０％溶液９０部と共に混合攪拌し、均一な樹脂溶液
を得た。

【００３５】ここに、ＭＣＳ（メチルセロソルブ）２２
部に溶解した２−ウンデシルイミダゾール８部を混合し
た。導電粒子として、平均粒径１０μｍ，最大粒径２０
μｍ、最小粒径２μｍの半田アトマイズ粉４５ｇを均一
に分散させ、更にＭＥＫによって全固形分が２２％とな
るように希釈、異方導電フィルム用樹脂溶液を得た。

【００３６】これを、シリコン樹脂で離型処理をほどこ
したポリエチレンテレフタレートフィルムに乾燥後の厚
みが２５μｍになるように塗膜を形成し、５０℃で１時
間乾燥させ（キャリアフィルム付き）異方導電フィルム
を得た。

【００３７】〔実施例２〕 エポキシ当量１９５のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂
と平均分子量３２００の末端シラノールポリジメチルシ
ロキサンに、シランカップリング剤と触媒を添加し、ト
ルエン中で１００℃で３時間加熱反応させ、変性率７％
のシリコン変性エポキシ樹脂を得、更にトルエンを加え
て６５％樹脂溶液を調整した。この樹脂溶液８０部と、
アセチル化度３％以下、アセタール化度６５ｍｏｌ％の
ポリビニルアセタール樹脂をトルエンに溶解して得られ
た３０％溶液８０部と、Ｎ，Ｎ’−｛２−メチルイミダ
ゾリル−（１）−エチル｝−エイコサンジオイルジアジ
ド１２部を混合し均一に分散する。

【００３８】ここに実施例１と同じ半田アトマイズ粉４
０部を添加、均一に分散せしめ、更にトルエンを添加し
て、樹脂固形分２２％の溶液を得た。この樹脂溶液を厚
み５０μｍのＦＥＰ（４フッ化エチレン−６フッ化プロ
ピレン共重合体）フィルム上に、流延・乾燥し、厚み２
５μｍの異方導電フィルムを得た。

【００３９】〔比較例１〕 実施例１のシリコン変性エポキシ樹脂の代わりに、エポ
キシ当量が約６００のエポキシ樹脂を使用する以外は、
実施例１と全く同様にして異方導電フィルムを作製した
。

【００４０】〔比較例２〕 実施例２に用いた反応性エラストマーの代わりに、エポ
キシ当量が１９５及び６４０のビスフェノール型エポキ
シ樹脂を、それれぞれ４５ｇ、１５ｇをＭＥＫ／ＭＩＢ
Ｋ＝１／１の混合溶媒６０ｇに溶解して作製した５０％
エポキシ樹脂溶液１２０部と、潜在性硬化剤であるＮ，
Ｎ’−｛２−メチルイミダゾリル−（１）−エチル｝−
エイコサンジオイルジアミドを２０部用いた以外は、実
施例２と全く同様にして、異方導電フィルムを作製した
。

【００４１】〔比較例３〕 エポキシ当量１９５のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂
７５部とエポキシ当量６４０のビスフェノールＡ型エポ
キシ樹脂１５部を、ＭＥＫ／ＭＩＢＫ＝１／１の混合溶
剤６０部に溶解して６０％エポキシ樹脂溶液を作製した
。このエポキシ樹脂溶液１００部に、２−ウンデシルイ
ミダゾール６部をＭＣＳ２４部に溶解して添加混合し、
均一な樹脂溶液とした。

【００４２】この樹脂溶液に、導電粒子として実施例１
と同じ平均粒径１０μｍ、最大粒径２０μｍ、最小粒径
２μｍの半田アトマイズ粉３５ｇを均一分散させ、更に
ＭＥＫ／ＭＩＢＫ混合溶剤で全固形分が２４％となるよ
うに希釈、異方導電フィルム用樹脂溶液を得た。これを
シリコン樹脂で離型処理を施したポリエチレンテレフタ
レートフィルムに、乾燥後の厚みが２５μｍになるよう
に塗膜を形成し、５０℃で１時間乾燥し、異方導電フィ
ルムを得た。

【００４３】以上のようにして得られた４種の異方導電
フィルムを、テストパターン（基板厚さ０．５ｍｍ、銅
箔厚さ１８μｍ、回路幅０．１ｍｍ、回路間隔０．１ｍ
ｍ、パターン表面はＮｉ／Ａｕ〔５／１μ〕メッキ）に
３ｍｍ×３０ｍｍの大きさに仮止めし、キャリアフィル
ムを剥がした後、全面にＩＴＯ膜（インジウム／スズ酸
化膜）を形成した１．１ｍｍのガラス板表面に、１５０
℃で１分間圧着した。次にこれらの試験片を、光弾性実
験装置を用いて回路基板の圧着部について、ガラス端面
から光を入射し、光路差をコンペンセーターで測定し、
圧着面にかかる応力値を測定した。その結果を表１に示
す。

【００４４】また、作業性、信頼性評価結果を表２に示
す。作業性、初期特性等については、シリコン変性エポ
キシ樹脂、反応性エラストマーを使用しない場合と比較
して遜色ない結果であったが、表１に示すように、本発
明による異方導電フィルムはその硬化後、接着界面に残
留する応力値はシリコン変性エポキシ樹脂と反応性エラ
ストマーの組合せによって、これらを使用しない場合と
比較して約１／３〜１／１０の大きさに大幅に減少して
いた。

【００４５】又、反応性エラストマーを適宜選択使用す
ることで、所謂リペア性についても良好であり、更に又
、信頼性特にＴＣ（温度サイクルテスト、−３０⇔ＲＴ
⇔８０℃）において、シリコン変性エポキシ樹脂、反応
性エラストマーを使用しない樹脂系で作製したフィルム
が１００サイクル未満で不良（導電不良）を発生したの
に比較し、本発明によるフィルムによれば、５００サイ
クル以上まで安定であった。その他の特性は通常の熱硬
化タイプ異方導電フィルムと大差ないものであった。

【００４６】

【表１】

【００４７】

【表２】

【００４８】

【発明の効果】本発明の異方導電フィルムは、貯蔵安定
性、硬化性、リペア性などの諸特性を低下させることな
く、硬化後に接着界面に残留する応力値を大幅に減少さ
せることが出来、微細な回路同志の信頼姓の高い電気的
接続を実現することが出来、マイクロ接合用の異方導電
フィルムとして有用である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エポキシ樹脂、シリコン変性エポキシ樹脂
   、反応性エラストマー、潜在性硬化剤、およびこれらを
   溶解する溶剤と、これらの樹脂固形分に対して３〜１０
   体積％の導電性粒子を含む混合物溶液を、キャリアフィ
   ルム上に流延・乾燥し、製膜してなる事を特徴とする異
   方導電フィルム。