JPS6174275A - 回路の接続部材 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は回路の接続に用いられる導電性の接　　　　　
−続部材に関する。

〔従来の技術〕

従来より集積回路類の配線基板への接続、表示素子類と
配線基板への接続、電気回路とり一ドとの接続などのよ
うに接続端子が細かいピッチで並んでいる場曾の接続方
法として、・・ンダ付や導電性接着剤による方法が広（
用いらｎて（・る。

しかしながら、こｎらの方法におい又は導電回路部のみ
に限定して接続部材を形成しなけｎばならな（・ので、
高密度、高精細化の進む微細回路の接続に困難をきたし
ていた。

最近回路接続用の接続部材について検討が加えらｎ、す
でに特開昭５１−２０９４１号公報、特開昭５５−１０
４００７号公報、特開昭５６−１２２１９３号公報、特
開昭５１−２１１９２号公報等により提案されている。

こ几らはいずれもその基本思想は、相対峙する回路間に
導電性材料を含む異方４電江のＷ：続部材層を設け、加
圧まだは加熱加圧手段を構じることによって、回路間の
電気的接続と同時に隣接回路間に絶縁、　　性を付与し
相対峙する回路を接着固定するものである。

しかしながらこのような従来の方法においては、回路間
の専曲は主として複数個の尋電性材料、多くの場合には
金！Ｂ粒子の接触によって得らｎるものでめつ、いま−
歩４通の信頼性が不足していた。

上記４通の信頼性向上の方法として、接着剤成分中に熱
溶融性金属粒子を光墳し、回路接続時の加熱により金属
粒子を溶融させて接続する試みもある。

しかしながらこの方法においても、接続時の条件中が狭
く温度・圧力・時間の厳苦なコントロールが妄求さｎる
為、接続信頼性が充分に得らｎない欠点を有して（・た
。

すなわち接続時に金属粒子を加ｉＰｌ浴融する為には、
該金属の融点以上の温度か必要であり、接続温度が金属
の融点より高くなる程、浴融金属の粘度低下により電気
的接続を必要とする回路部以外にも流れだす結果隣接回
路間との充分な絶縁性が得らｎず微細回路に対応できな
かった。その為に接続時の昇温カーブに光分留意して、
湿度・時間の条件を設定しなけｎばならなかった。さら
に加熱加圧時における偏圧によっても接続回路部の接続
部材の厚みに変動を生じ゛る為に導電性にバラツキを生
じる欠点を有していた。

本発明者らは、先に回路接続用に極めて良好な透明性を
有する導電性接着シートを提案したが、さらに上記した
従来技術の欠点を改善し、３頓性の高い接続を可能とす
る方法につ（・て鋭意検討の結果、本発明ｖｃ４した。

〔発明の目的〕

本発明は簡便な接着作業により信頼性にすぐｎた異方導
電性と高接着力を併せて有する微細回路接続用の接続部
材を提供することを目的とする。

〔発明の開示〕

すなわち本発明は接着剤成分と導電性粒子とよりなる４
’ｔｌｌ性接続部材において４を性粒子は平均粒径が１
〜５０　ａｍ　、粒子の最大径に対する最小径の比が０
．５〜１．０である（ａ）融点が１００〜２５０℃の低
融点金属粒子とＴｂ）融点が２５０℃以上の高融点金属
粒子が複合して接続部材中に０．１〜１０体積％含有さ
れ、かつ接続部材は前記導゛亀性粒子の平均粒径の１１
００；１０以上の厚みを有し、全光殊透過率４０％以上
であることを特徴とする接続部材である。

不発明にか〜る接続部材の構成を図面を用いて説明する
と第１図及び第２図は本発明にか−る接続部材の断面模
式図で６つ、融点１００〜２５０℃の低融点金属粒子１
および融点２５０℃以上の高融点金属粒子２は第１図の
如（厚み方向に複層あるいはそｎ以上で存在しても良（
・し、第２図の如（単層で存在しても良い。金属粒子の
大きさは粒子１く粒子２でめゐことか加圧時のスペーサ
として作用−ｒる為に最も好ましいが、粒子１≧粒子２
であっても良くあるいは混在しても良（・。男３図およ
び筆４図はか〜る接続部材により絶縁基板乙に形成さｎ
た回路４゜５を専通接続した状況を示すもので低融点金
属粒子１は接続時の熱により浴融し回路４および５の各
々または一方の回路面との漣結材として作用するととも
に第３図のよ′５に高融点金属粒子２相互の連結材とし
ても作用する。金属粒子２は、接続回路間における４亀
性付与の俵を杉成し、らるいは又、接続回路間における
ｈ−み抹持材として作用する。接着剤５は低融点金属粒
子１の融点にお（・てＶ、化し接着性を発現する絶縁性
執可塑性ポリマであるために、すぐｎた接続作業性と高
接着力および相対峙する回路間４゜５の安定した高導電
性と隣接回路間４−４’、５−５’、４−５’、あるい
は４′−５間の絶縁を果たす。

少量の金属粒子を含む本発明になる接続部材が、高接着
力と面方向の高絶縁性、厚み方向の高導電性を示す理由
につ（・ては必ずしも明らかでないが、次のようｌ’ｌ
：推計」さｎる。

一般に絶縁性あるいは接着性を示すポリマ類と、金圀類
を相対的に比較すると、金属類の方が熱伝４率が良く、
また極性も扁い特性を有することが知らｎている。従っ
て接続時の加熱あるいは加熱加圧により主に金ＦＡ類よ
りなる４′ｂｆ。

回路間においては絶縁部に較べて相対的に距離も短かい
ことと合わせて熱伝導性に優るため、低融点金属粒子は
優先的に熱溶融して４を注目路面ある（・は、金属粒子
相互間に浴融接続さｎる。絶縁回路部にお（・ては、極
性の比較的類似したたとえば絶縁性回路部と徽Ｎ削のポ
リマ同士で接続さｎ（この部分は柔軟性に富むため衝撃
に強い）低融点金属粒子は絶縁性ポリマ部にお（・では
熱伝導性が劣るこ七から溶融し難く高絶縁性が得られる
。

こ八らの坤由により高接着力と絶縁性が得やすし・。ま
た接続部は後述するように接着剤中の今頃粒子が互し・
に厚み方向により接触し易い構造をとっているが、さら
に金属粒子相互間を低融点金属粒子で溶融連結する為に
高４を性を得やすい。

本発明で用いらｎる金属粒子は直径で１〜５０μｍ、粒
子径の最大径に対する最小径の比が０．５〜１．０であ
り接着４１中に０．　ｊ〜１０体撹％含有するものとす
る。粒子径については最大径で１〜５０μｍが適当であ
る。１μｍ以下では多情の金属粒子を必要とするため接
着力の低下が大きい。５０μｍ以上では接続部材層の厚
みとの関係から被着体になじんだ平滑な接着面が得られ
ないため、やはり充分な接着性が傅らｎな（・。　　　
　６ 形状につ（・ては、最大径に対する最小径の比（以下粒
径比という）が（１５〜１．０程度とする。

この範囲外で６ると一！ｊＦ電性と接着性のバランスが
くずｎる。この範囲を満たす例としてははｙ球状である
ものが代表的であるが、上記の条件を満足するものであ
れば待に限定さｎない。また粒子表面に突起物や凹凸が
あっても良い。

また粒子径は全体的な平均粒径をとるものとする。

粒子形状および粒子径の測定は、亡とえは電子顕＆鏡な
どによる方法が便利でろる。

金属粒子がたとえば涼秋であると接続時の加熱らるいは
加熱加圧により接着剤層は流動化し、球状粒子の１部が
回路面に接した状態で存在できる。

これに対して、たとえばフレーク状の場合には、粒子の
長辺側が昇路表面に沿って存在し、昇路表面のほとんど
を金楠粒子が占有するため接着性の低下が大きり・。ま
た極微細な回路の接続においては金属粒子が回路の面方
向に配位すると隣接回路間の絶縁性が低下し、好ましく
ない。

低融点金属粒子は融点が１００〜２５０℃の範囲ＶＣあ
るものが適用できる。融点が１００℃よりも低いと高温
Ｕ＃におげろ回路の接続信籾性が低下するため好ましく
なく、２５０℃以上であると、回路接続時に高副を必要
とし回路に装着した部品に高温による悪影ヤが生じるた
め好ましくない。

こｎら金属粒子としては各種の共晶合金あるいは非共晶
低融点合金あるいは単独金属が使用できる。たとえばＰ
ｂａａ９％／５ｎ１１．１％（Ｎｌｉ点２５０℃）、以
下同様な表現で示すと、Ｐｂ８２．６／Ｃｄ　１７．４
　（２４８℃）Ｐｂ８５／Ａｕ１５（２１５℃）、Ｔｌ
　９　！ｃ７／Ｎａ　６．３　（２３８℃）、ＴＪ９２
／Ａｓ８（２２０℃）、Ｔｌ　９９．ａ／Ｌ　：Ｑ、６
（２１１℃）、ＴＩ　８２．９／Ｃｄ　１７．１　（２
０３℃）、Ｔ１９７７Ｍｇ５（２０５℃）、Ｔｌ　８０
／Ｓｂ　２０（１９５℃）、Ｔｅ５２．５／Ｂ１４７．
５（１８８℃）、Ｔｌ　９６．５／Ｋｉ５　（１７３℃
）、Ｔｌ　７５／Ａｕ　２７（１３１℃）、Ｂ１９７／
Ｎａ５（２１８℃）、Ｂｉ７６．５／２１５Ｔ７Ｉ（１
９８℃）、Ｂ１６０／Ｃｄ４０（１４４℃）、Ｂ１５７
／５ｎ４３（１３９℃）、Ｂ１５６．５／Ｐｂ４ｉ５（
１２５℃）、５ｎ（２３２℃）、５ｎ６７．７／Ｃｄ３
２．３（１７７℃）、Ｓｎ５Ｍ１−５／Ｔｌ１５（１７
０℃）、Ｉ　ｎ　９７．２／　Ｚｎ　２，８　（１４４
℃）、Ｉｎ７４／Ｃｄ２６（１２３℃）、Ｂ１５７／Ｐ
ｂ１１／５ｎ４２（１３５℃）、ＢＩ３６／Ｓｎ４０／
Ｚｎ４（１３０℃）、Ｂ　ｉ　５１９　／　Ｓ　ｎ　２
５．９　／　Ｃｄ２０．２＜１０５℃）、５ｎ４８／Ｉ
ｎ５２　（１１７℃）Ｉｎ（１５７℃）、Ａｇ５／Ｐｂ
１５／Ｉｎ８０　（１４９℃）、Ｐｂ５８／５ｎ６２　
（１８３℃）、Ｐｂ　４７／５ｎ５０／Ｓｂ３　（１８
６℃）、Ｐｂ５０／１ｎ５０（１８０℃）、Ｐｂ５０／
５ｎ５０　（１８３℃）、ｐｂｌ　０／Ｓｎ９０　（１
８３℃）　　Ａｕ１５／Ｐｂ９６．５（２２１℃）、Ｐ
ｂ５／５ｎ９５（１８３℃）、Ａｇ１０／ｆｎ５’０（
２（１４℃）、Ｐｂ６０／５ｎ４０（１８３℃）、５ｎ
９５／５ｂ５（２３２℃）、などがある。

高融点金属粒子としては融点が２５０℃以上のたとえば
Ｎ１（４５５℃）、Ｆｅ（１５３６℃）、Ｃｒ（１８９
０℃）、Ｃｏ（１４９５℃）Ａ　ｌ　（６６０℃）、５
ｂ（６３０℃）、Ｍ。

（２６１０℃）、Ｃｕ（１０８５℃）、Ａｇ（９６１℃
）、Ｐｒ（１７７３℃）、Ａｕ（１０６３℃）、Ｂｉ（
２７１℃）、Ｐｂ（３２７℃）、Ｐｄ（１５５２℃）、
Ｚｎ（４２０℃）等があり、これらの単体あるいは付会
や酸化物などでも良（・。

接着剤中に占める金属粒子はその総量が０．１〜１０体
積％が適当である。ＣＬＩ％以下ては満足する導″電性
が得らｎず、１０体積％以上では回路隣接方向の絶縁併
が低下し、また後着力の低下や透明性の低下などにより
好ましくない。

本発明で用いられる接着剤としては、基不的には絶縁性
を示′を通常の接着性シート類に用いらｎている配合が
適用可能である。通常の接着シートに用（・ら几る配合
は凝集力を付与するポリマーと、その他必要に応じて用
（・る粘着付与剤、粘着性調整剤、架橋剤、老化防止剤
、分散剤等からなっている。

これらポリマ一種としては、エチレン酢酸ビニル共重合
体、エチレン−酢酸ビニル共重合体ｆｆ性物、ポリエチ
レン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−アク
リル酸共重合体、エチレン−アクリル酸エステル共Ｎ＠
体、エチレン−アクリル酸塩共重合体、アクリル酸エス
テル系ゴム、ポリイソブチレン、アタクチックポリプロ
ピレン、ポリビニルブチラール、アクリロニトリル−ブ
タジェン共重合体、スチレン−ブタジェンブロック共重
合体、スチレン−イソプレンブロック共重合体、ポリブ
タジェン、エチレンセルロース、ポリエステル、ポリア
ミド、ポリウレタン、天然ゴム、シリコン系ゴム、ポリ
クロロプレン等の合成ゴム類、ポリビニルエーテルなど
が適用可能であり、単独あるいは２種以上併用して用（
・られる。

粘着付与剤としては、ジシクロペンタジェン樹脂、ロジ
ン、変性ロジン、テルペン樹脂、キシレンｍ脂、テルペ
ンーフェノール樹脂、アルキルフェノール樹脂、クマロ
ン−インデン樹脂等がらり、こ九らを必要に応じて、単
独らるいは２控以上併用して用いる。粘着性調整剤とし
てはたとえばジオクチルフタレートをはじめとする各種
可塑剤類等が代表的である。

架橋剤はポリマーの凝集力を高めることが必要な場＠に
用いらｎ１ポリマの官能基と反応する多官能性物質であ
り、たとえばポリインシアネート、メラミン樹脂尿素樹
脂、フェノール樹脂等があげられる。

老化防止剤は、ポリマーバインダの熱、酸素、光等に対
する安定性を高めることが必要な場合に用いるものでた
とえば金属石ケン類を代表とする安定剤や、アルキルフ
ェノール類ナトの酸化防止剤、ベンゾフェノン系、ペン
シトリアゾメ ール系などの紫外線吸収剤等ｌあり、やはり必要に応じ
て単′＄ｉあるいは２種以上併用して用いられる。

分散剤は、４を牲程子の分散性同上のだめに用（・る場
合がある。この例としてはたとえば界面活性剤かあＱノ
ニオン系、カチオン系、アニオン系、両性のうち１棟ら
るいは２種以上併用して用（・ることかできる。

本発明にか＼る接続部材の製造方法としては、ポリマお
よびその他必要に応じて使用する金加剤からなる接着剤
組成物を溶剤に溶解し、あるいは熱溶融させて液状とし
た後に前記金属粒子をボールミルなどの通常の方法によ
り混合し導電性粒子混合接着剤組成物を得た。

上記導電性粒子混合接着剤を、接続を要する一方あるい
は双方の回路上にスクリーン印刷やロールコータ等の手
段を用いて接続部材層を形成しても良いし、あるいは又
接続部材の連続長尺体を得るに＋１紙やプラスチックフ
ィルム等に必要に応じて剥離処理を行なったセパレータ
上に前記手段により接続部材層を形成後巻重しても良い
し、接着層の粘着性が無い場合においてはセパレータを
用いずに巻重することも可能である。

上記製法において接着剤組成物中に溶剤を含む場＠にお
いては溶剤乾燥時の接続部材厚み方向の体積減少を利用
して導電性粒子が淳み方向により密な配列を有する接続
部材を得ることが可能であり、又無溶剤下のホットメル
ト塗工においては、製造時のＺ剤による環境汚染を防止
することが可能となる。

接続部材層の厚みは、導電性粒子の粒径および接続部材
の特性を考慮して相対的に決定される。

すなわち接着剤により導電性粒子を充分に保持するため
には導電性粒子の粒径の１１０％以上を最低必要とする
。１１０％以下であると導電性粒子が接着剤で保護され
ない為に酸化あるいは腐食等により導電性に劣化を生じ
る。また接続部材の特性上５〜１００μｍの厚みが必要
である。

５μｍ以下−では充分な接着性が得られず、１００μｍ
以上では充分な導電性を得る為に多量の導電性粒子の混
合を必要とすることから実用的でない。接着剤層には必
要に応じて導電性あるいは非導電性のたとえば不織布等
よりなる芯材を用いても良い。

得られた接続部材面は、必要に応じて塵埃等の付着防止
のためにセパレータで僚っても良いし、らるいは両面セ
パレータを用いｎば連続的に巻重することも可能である
。

このようにして得らｎた接続部材はかなりの透明性を有
する。接続部材が透明性を有すると製造時の品質管理が
行い易く外観上の見映えも良い。また表示素子類の接着
等においては、被着体を透視でさる構成をとることが可
能となる。

得らｎた接続部材を用いて回路を接着する方法としては
たとえば回路Ａにフィルム状接続部材を仮貼付した状態
で、セパレータを剥離し、ある（・は導電性接着剤組成
物を塗布し必要に応じて溶剤除去後の状態で、その面に
回路Ｂを熱プレスあるいは加熱ロール等で貼付けｎばよ
い。

このとき接着剤の欧化、流動により両回路Ａ。

Ｂは強力に接続され、また同時に金属粒子の溶融により
安定した導通回路を、接着層内に形成することができる
。

本発明を以下実施例によりさらに詳細に説明する。

実施例１〜４ （１）接続部材の作成 低融点金属粒子として５ｎ４８／Ｉｎ５２よ　。

りなる平均粒径２０μｍの粒子、高融点金、晴粒子とし
ては平均粒径２０ａｍのＮｉ粒子（融点４５５℃）を使
用した。

上記粒子をスチレンブタジェンブロック共重合体（Ｍ１
２．６）１００部と軟化点１２０℃の芳香族系粘着付与
剤４０部およびトルエン２００部よりなる接着剤浴液中
に各々の金属粒子が２．５体積％（金禎粒子全体で５体
積％）となるように配合した接着剤浴液をボールミルで
４８時間混合して、導を注板子混合の接着剤溶液をえた
。

この溶液をバーコータでセパレータ（シリコン処理ポリ
エステルフィルム）上に塗布し１００℃−３分乾燥して
浴剤を除去することでフィルム状の接続部材ケ得た。

（２）評価 ライン巾ａ　１　ｆｆ１ｌｌｌピッチＱ、　２　＋１１
０１の回路を有する全回路幅１ＱＱｍｍのフレキシブル
回路板（ＦＰＣ）に、接着層５化、長さ１００闘に切断
した上記接続部材を４ｇ置して１００℃−２ｋｇ／ａｎ
’　−５秒の加熱加圧により仮貼付して接続部利付ＦＰ
Ｃを得た。

そのらとセパレータを剥離しτ、他の同一ピッチを有す
るＦＰＣをセパレータ剥離面に載せ工顕微鏡でＦＰＣ回
路の位置合せをした後、圧力５ｋｇ／ｃｍで１０秒間加
熱加圧して回路を接続した。接着温度は第１表に示すと
おりでありプレスの熱板温度を調節して求ぬた。

このとき接着シートは透明であるために、透過光の助け
により回路の位置合せが容易で８った０ 特性を第１表に示したが、いすｎの実施例におり・でも
元号なる接Ｍｃ４通抵抗および＠接回路との絶縁性を示
しかつ元号な接着力を有して（・た。また接続条件の広
い範囲で良好な特性をえた。

実施例５ 実施例１〜４で得た導電性粒子混合接着剤溶液をセパレ
ータ上でな（、前記実施例の一方のＦＰＣ回路上ＶＣ，
直接バーコータで塗布乾燥して、接続部材付ＦＰＣをえ
た。

そのらと実施例１〜４と同様にして他のＦＰＣを接続し
た。

結果を第１表に示したが、良好な特性を示した。

なお本実施例ＶＣおいては、接続部材を一方の回路に仮
貼付する工程が不要でめった。

比較例１〜５ 実施例１〜４と同様であるが、金属粒子の添加層、厚み
を変えた。条件および評価結果を第１表に示した。この
結果より比較例１においては浮みが大きいため透明性が
低下し、比較例２では金）ｆ４粒子の添県量が多いため
、し・ずｎも透明性が低下し、また隣接回路とのＭ５縁
性も低下した。比較例５においては、厚み／金属粒子の
粒径の比が小さい為に接着力が低下した。

比較例４〜５（′！、低融点金属粒子を単独で用いたか
、比較例４においては加熱加圧時の偏圧により４通抵抗
のばらつきが太きかった。

比較例５では接続温度を高くしたところ低融点金属粒子
が隣接回路ンこはみだして絶縁性がなくなった。

実施例６〜９ 低融点金属粒子としてＢ　ｉ　５７／Ｓｎ　４５＜Ｎ１
点１６９℃）の粒径５ａｍおよび４５　ａｍの粒子と高
融点余病粒子としてはＡＩ（融点６６０℃）の５μｍと
４５　ａｍを使用した。

接着剤としては、熱可塑性ポリエステル樹脂（ガラス転
移点７℃）の３０％メチルエチルケトン＠液を用いて実
施例１〜４と同様にフィルム状接続部材ンえた。条件お
よび結果を第１辰に示すが良好な特性がえらｎた。接続
断面の顕微鏡観案の納置実施り１６〜７の高融点金属粒
子の方が低融点金属粒子より大きい〜予後の場合におい
ては、Ｉ”　Ｐ　Ｃ回路と金属板子接触点の間に低融点
金属粒子が九項されて接続していた。

実施例８〜９の低融点金属粒子の粒径が高融点金属粒子
まり大き（・場合には、金線粒子相互間および回路と金
属粒子間に低融点金属粒子が浴融して連結横這をしてい
た。

第１表において （１）４通抵抗は、接続部材により接続した２枚のＦＰ
Ｃの対向電極間の抵抗をマルチメータにて測定（接続面
ｉＪＱ、１ｍｍＸ３ａｎｎ）（２）絶＠折抗は、接続部
材により接続した２枚のＦＰＣの隣接回路間の抵抗をハ
イメグオームメータにて測定 （３）　　接３Ｉ力は、ＪＩＣＣ−６４８１に準拠した
９０度剥略法により０ なお一方のＦＰＣを両面粘着テープで固定して仰１定し
た。

（４）全光線透過率はＪＩＳ　　Ｋ−６７１４に準拠し
て日本篭色工業■製デジタル濁度計ＮＤＨ＝２０Ｄによ
りｄ用足した。

〔発明の効果〕

以上詳述したよ５ｖｃ、本発明になる接続部材は導電性
粒子として低融照会１４粒子と冒融点金属粒子を複合し
て用いることりこより、接続時の加熱ろるいは加熱加圧
により、導電性粒子相互あるいは４電回路部と溶融連結
するため信頼性に優れた微細回路の接続が可能となる。

また高融点金属粒子は接続操作時の回路間のスペーサと
して作用するため、厚み方向の均一な導電性と面方向の
絶縁性が広（・接続条作中において得らｎる。

さらに接続部材は透明でおるため微細な回路の位置合せ
を透過光などの助けをかりて容易に行なえる利点を有す
る。

【図面の簡単な説明】

第１スおよび第２図は不発明に係る接続部材の断面模式
図、第３図および第４図は回路接続部の断面模式図であ
る。 符号の説明 １、低融点金属粒子　　２．高融点金属粒子五　接着剤
　　　　　　４，５．　　回路部６、絶縁基板 第２図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、接着剤成分と導電性粒子とよりなる接続部材におい
   て、前記導電性粒子は平均粒径が１〜５０μｍ、粒子の
   最大径に対する最小径の比が０．５〜１．０である （ａ）融点が１００〜２５０℃の低融点金属粒子と、 （ｂ）融点が２５０℃以上の高融点金属粒子の総量が接
   続部材中に０．１〜１０体積％含有され、かつ接続部材
   は前記導電性粒子の平均粒径の１１０％以上の厚みを有
   し、全光線透過率（ＪＩＳ　Ｋ−６７１４）が４０％以
   上であることを特徴とする回路の接続部材。 ２、接着剤成分が前記低融点金属粒子の融点において軟
   化し接着性を発現する熱可塑性ポリマを生成分とする感
   熱貼付性である特許請求の範囲第１項記載の回路の接続
   部材。