JPH057078A - 異方導電性接着剤 - Google Patents

異方導電性接着剤

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JPH057078A
JPH057078A JP18325491A JP18325491A JPH057078A JP H057078 A JPH057078 A JP H057078A JP 18325491 A JP18325491 A JP 18325491A JP 18325491 A JP18325491 A JP 18325491A JP H057078 A JPH057078 A JP H057078A
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Shin Etsu Chemical Co Ltd
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    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistors
    • H05K3/32Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistors electrically connecting electric components or wires to printed circuits
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 温度変化や落下、振動等の外力に対し信頼性
の高い接続が得られ、しかも安価で製造し易い異方導電
性接着剤を提供する。 【構成】 絶縁性接着剤と導電性粒子とからなる異方導
電性接着剤において、該導電性粒子が複数の突起をもつ
カーボン粒子であることを特徴とする異方導電性接着剤
である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電気回路間、特には液
晶ディスプレイ(LCD)とフレキシブルプリント回路
基板(FPC)、あるいは硬質配線基板(PCB)とF
PC等の接続に用いられる異方導電性接着剤に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】近年電子、電気機器が小型化、薄型化
し、自動車内、屋外等さまざまな環境下で使用されるよ
うになり、電子、電気回路間の接続に高信頼性が要求さ
れるようになった。この要求を満たすため、異方導電性
接着剤に用いられる導電性粒子には、できるだけ粒径を
均一にし、表面を接触抵抗の低い金等でコートしたニッ
ケル等の金属粉、プラスチックボールが使われるように
なった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら金等の貴
金属メッキは非常に高価なものであり、特に金属粉を使
用した場合、接着剤成分との密度差が大きいため製造時
に分離が起こり易く、作業性が悪いという欠点があっ
た。本発明は上記の欠点を解決するもので、安価で接続
の信頼性が高く、しかも製造時の作業性のよい異方導電
性接着剤を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者は、異方導電性
接着剤における接続の信頼性が、導電粒子の材質よりも
その形状にあり、温度、湿度等の環境変化による内部応
力および振動、落下等の外力による導電性粒子の微視的
な動きをなくせばよいことを見出し本発明を完成させた
のであって、これは絶縁性接着剤と導電性粒子とからな
る異方導電性接着剤において、該導電性粒子が複数の突
起をもつカーボン粒子であることを特徴とする異方導電
性接着剤を要旨とする。
【0005】本発明に用いられる導電性粒子は、長期に
わたる接続の信頼性が要求されるため、化学的に安定な
カーボン粒子とするのがよい。さらに環境の変化や外力
による微視的な動きを抑えるため、被接続電極に対し複
数の接点好ましくは3点以上の接点をもたせることが必
要であるから、カーボン粒子の形状は多数の突起を有す
るものとする。突起は小さすぎたり、少なすぎると、さ
まざまな力に対する微視的な動きの制御効果が小さくな
るため、導電性粒子の内接球より0.5μm以上、好ま
しくは2μm以上突出した突起を粒子1個あたり4個以
上有するものがよい。なおここでいう内接球とは粒子の
内部に含まれ得る最大の球をいう。導電性粒子の粒径は
できるだけ均一なものとするが、大きすぎるかまたは配
合量が多すぎると隣接電極間で短絡を生じ易いので、粒
径5〜100μmの範囲から選ばれたものとする。ただ
し突起をもつ粒子の粒径は突起を含めた外径、すなわち
外接球の直径、換言すれば粒子を内部に含み得る最小の
球の直径とする。配合量はこの異方導電性接着剤を接続
電極上に載置した際、1mm2あたり50〜500個と
なるようにするのがよい。導電性粒子は圧接時に突起部
に荷重が集中するため、高強度であることが望ましく、
10%圧縮時の強度が10kgf/mm2 以上、好まし
くは15kgf/mm2以上とするのがよい。
【0006】このようなカーボン粒子の製造方法として
は、有機物を燒結、焼成した後粉砕分級する方法、核と
なる球状カーボン粒子、例えばピッチを精製する過程で
副生する球状メソカーボンマイクロビーズや塊状重合、
懸濁重合等の方法で得られる球状樹脂を焼成しカーボン
化したものに有機物を付着させた後、これを約800〜
2500℃で焼成する方法等が例示されるが、より均一
な粒子径をもつ粒子を得るためには後者の方法が望まし
い。このとき核となるカーボン粒子に付着させる有機物
としては、黒鉛化が容易であることからタール、ピッチ
等を用いるのがよい。
【0007】接着剤で電極間を接続するまでは、導電性
粒子は接着剤成分中に分散された状態であるが、接続時
には周囲の接着剤成分を排除し、電極同士を接続するも
ので、接着剤成分との接着性あるいは密着性は悪い方が
よく、シリコーン樹脂、フッ素樹脂等で表面処理された
ものであることが好ましい。しかし離型剤被覆が厚すぎ
ると導電性を損なうため、被覆厚は1μm以下、好まし
くは0.1μm以下とすることがよく、また導電性粒子
の全表面を覆わなくても十分効果はある。
【0008】導電性粒子の分散に用いられる電気絶縁性
接着剤は、エチレン酢酸ビニル共重合樹脂、カルボキシ
ル変性エチレン酢酸ビニル樹脂、エチレン−アクリレー
ト共重合樹脂、エチレン−エチルアクリレート共重合
体、エチレン−イソブチルアクリレート共重合体、ポリ
アミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリメチル−メタクリ
レート樹脂、ポリビニルエーテル樹脂、ポリビニルブチ
ラール樹脂、ポリウレタン樹脂、スチレンブタジエンス
チレンブロック共重合体(SBS)、カルボキシル変性
SBS、スチレンイソプレンスチレン共重合樹脂(SI
S)、スチレン−エチレン−ブチレンスチレン共重合樹
脂(SEBS)、マレイン酸変性SEBS、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
ソブレン共重合体、カルボキシル変性ニトリルゴム、エ
ポキシ樹脂、シリコーンゴムなどから選ばれる一種また
は二種以上の組み合わせを主剤として調製される。
【0009】上記主剤には粘着付与剤として、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、イソブレン系樹脂、アルキルフェノール樹脂、フ
ェノール樹脂などが、一種または二種以上の組み合わせ
として必要に応じ添加される。また反応性助剤、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酸金属塩、Ti,Zr,Alの
アルコキシドなどの金属アルコキシド、ジブチルすずオ
キシ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、りん
化合物、塩素化合物などの増感剤なども必要に応じて適
宜選択使用される。
【0010】本発明の異方導電性接着剤は、一般に二つ
の相対抗する電子・電気回路基板上の電極群間に介在さ
せ、一方の電子・電気回路基板上方から加圧し、同時に
加熱あるいは光、電子線を照射して接着剤を活性化さ
せ、二つの回路基板を接着剤により固定し、相対向する
電極群を導電性粒子を介して電気的に接続するのである
が、この回路基板は具体的には、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、ポリエステル樹脂をベースとしたフレキシブル
プリント回路基板などである。これらの表面には、−O
H,−COOH,−C=O,−COOCH3 などの極性
基をを備えているため、本接着剤にはこれに相応した接
着剤をもつことが要求され、その溶解性パラメーターと
して8.5以上、特には9以上のものが望ましい。これ
ら溶解性パラメーターの調整に際し、アクリル樹脂、ニ
トリルゴム、クロブレンゴム、酢酸ビニル樹脂などを主
剤とする接着剤では、ベースポリマーだけでも高い溶解
性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
などの低い溶解性パラメーターをもつ樹脂を主剤とした
接着剤では、前述したフェノール系樹脂などの粘着付与
剤を加えることにより極性を相応させることが可能とな
る。
【0011】本発明の異方導電性接着剤では、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
レー等の公知の方法により接続すべき電極上に直接塗布
形成するか、セパレータ上に形成した後に、所望の寸法
にカットし、これを接続電極部に転写して用いるか、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電
極上に塗布して用いる。ここで本発明による異方導電性
接着剤を塗布する際、接着成分は適当に例えば50〜5
00ポイズ程度に粘度調節され、流動可能な状態にある
が、粘度が調節された接着剤成分と導電粒子の密度に違
いがありすぎると、導電粒子が沈降あるいは浮上して分
離し易く、分散不良等の不具合が生じるため、導電粒子
の密度は粘度が調節された接着剤成分の密度の1/3〜
3倍、好ましくは1/2〜2倍の範囲にするのがよい。
以上によって、環境の変化や振動、落下等による導電性
粒子の微視的な動きが抑制され、長期にわたり接続信頼
性の高いしかも製造作業性が良く安価な異方導電性接着
剤を得ることができる。
【0012】
【実施例】(実施例1)平均粒径30μmの球状フェノ
ール樹脂を焼成して平均粒径24μm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、不活性ガス雰囲気中で攪拌しながら20
00℃で焼成し、多数の突起を有する平均粒径30μm
で密度1.5g/cm3 の導電性粒子を得た。つぎにス
チレン−エチレン−ブチレン−スチレン共重合ゴム10
0重量部に対し、テルペン−フェノール系粘着付与剤5
0重量部を加え、トルエンに溶解し、25重量%の溶液
とした。このとき接着剤溶液の密度は1.1g/cm3
であった。この接着剤溶液100重量部に対し、上記導
電性粒子1.5重量部を加えた接着剤を、25μmのP
ETフィルム上に銀ペーストにて0.3mmピッチのパ
ターンを形成したFPCの電極群上に、スクリーン印刷
し、乾燥して厚さ25μmの異方導電性接着剤層とし、
異方導電性接着剤付きFPCを得た。
【0013】(実施例2)実施例1で得られた導電性粒
子100重量部に対し、0.5重量部のフッ素樹脂系離
型コート剤を50gのエタノールで希釈したものを加
え、70℃1時間でエタノールを除去した後、150℃
1時間加熱して表面を離型処理した導電性粒子を得た。
この導電性粒子を用い実施例1と同じ異方導電性接着剤
付きFPCを得た。こうして得た各粒子の10%圧縮時
の強度S10(kgf/mm2 )を、荷重P(kg
f)、粒子半径r(mm)から、S10=(2.8×
P)/(πr2 )の式により求めたところ平均で18k
gf/mm2 であった(粉体用微小圧縮試験機PCT−
200、島津製作所製を使用)。
【0014】(比較例1)導電性粒子として、平均粒径
30μmの突起のない球状カーボンを用いた他は実施例
1と同じ異方導電性接着剤付きFPCを得た。
【0015】0.3mmピッチの硬質配線基板(PC
B)と表面抵抗30ΩのITDベタガラス基板を、実施
例1、2、比較例1にて得られた異方導電性接着剤付き
FPCにてヒートシール接続し、初期および熱衝撃試験
(−30℃30分と85℃30分の条件を交互に200
回繰り返す)後のPCB側の隣接電極間の抵抗値を測定
し、その結果を表1に示す。
【0016】
【表1】
【0017】
【発明の効果】上記より明らかなように、導電性粒子と
して多数の突起を有するカーホン粒子を使用することに
より、環境の変化による接着剤、被接続回路基板等の熱
膨張の違いで起こる導電性粒子を動かそうとする力や、
振動、落下等の外力にも耐え、接続信頼性の高い異方導
電性接着剤が得られる。また接着剤成分と導電性粒子と
の密度差が少ないので、製造時に分離が起こらず、作業
性がよいため製造コストダウンに有効である。また導電
性粒子を離型処理すれば、さらに高い接続信頼性が得ら
れ、本発明の異方導電性接着剤により電子、電気機器の
使用範囲が広がる。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 絶縁性接着剤と導電性粒子とからなる異
    方導電性接着剤において、該導電性粒子が複数の突起を
    もつカーボン粒子であることを特徴とする異方導電性接
    着剤。
  2. 【請求項2】 上記導電性粒子が、カーボン粒子に有機
    物を付着させた後焼成、黒鉛化させて所定の粒径とした
    ものである請求項1に記載の接着剤。
  3. 【請求項3】 上記導電性粒子が離型処理されたもので
    ある請求項1または2に記載の接着剤。
JP3183254A 1991-06-27 1991-06-27 異方導電性接着剤 Expired - Lifetime JPH0746752B2 (ja)

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