JPH01315906A - 異方性導電膜 - 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〕 本発明は導体端子とフレキシブル回路板（ＦＰＣ）等を
電気的かつ機械的に接続するための異方性導電膜に関す
る。

〔従来の技術〕

電子機器の小形高能率化にともない回路板端子部などへ
の配線接続もまずます微細かつ高密化しつつある。この
ような微細接続技術の一つに異方性導電膜と呼ばれる接
続部材か実用に供せられている。これ等は熱可塑性樹脂
層中に金属や黒鉛などの導電体粒子（以下、導体粒子と
呼ぶ）を適量分散させたものて、これを被接続部間に挟
み込み加熱と同時に加圧して接続部とうしを接着する。

このとき樹脂層中に分散していた導体粒子は互に接触し
て加圧方向に導通状態となり、同時に樹脂が硬化して被
接続部とうしを接着・固定する。−方、加圧方向と垂直
な方向では導体粒子の接触が起りにくいため、導体粒子
は接触せず電気的絶縁か保たれる。

異方性導電膜はこのような特性を持つため、従来、はん
だ付か困難な高密度プリント基板の端子部の接続や、非
常に多数かつ微細な端子（ランド）に、夫々リート線群
を一括接続する必要があるドツトマトリクス型表示パネ
ルへの利用などが進みつつある。従来、このような異方
性導電膜には、溶剤型アクリル樹脂などの基剤に導体粒
子として、はんだ、ニッケル、黒鉛などのいずれか−種
を混合したものか用いられていた。この内でもはんだ粒
子を用いたものは、粒子が熱可塑性樹脂の流動温度での
加熱により溶融して接触面積が著しく増加するため、接
続抵抗が低く、特性が安定していた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、上述した従来の異方性導電膜には次の様な欠点
があった。それは、加熱、加圧条件を極めて精密に制御
する必要かあることて、その理由を第３図および第４図
により説明する。第３図は、従来の異方性導電膜４０の
断面を模式的に示す図、第４図はこの異方性導電膜４０
を用い、２枚の回路板２０および３０の相対する端子２
１と３１を電気的に接続した場合を示す図である。この
異方性導電膜４０において熱可塑性樹脂層４］はアクリ
ル系樹脂でアクリルポリマーに可塑剤などを加えたもの
てあり、一方、金属粒子４２は、直径的１０〜２０　μ
ｍのＰｂ−３ｍ−Ｉｎ系はんだボールである。また、回
路板２０は銀箔とポリイミドから成るフレキシブル回路
板（ＦＰＣ）てあり、回路板３０は通常のプリント配線
板（ＰＷＢ）である。これ等を接続する異方性導電膜４
０の全体の厚さは、約２５μｍ〜５０μｍ程度で、厚さ
は端子２１．３１の厚みの合計と端子の巾寸法と端子間
隔の比率なとによって適宜選択する。

これ等を加熱、加圧して接着する場合、特に圧縮率か接
続抵抗および隣接端子間の絶縁性に極めて重要な影響を
及ばず。すなわち、圧縮率が小さけれは接続抵抗は大き
くなり、圧縮率が大きすぎると、第４図に示す通り、金
属粒子４２か流動する熱可塑性樹脂４１とともに流れ出
る量が多くなり隣接端子どうしが短絡するかもしくは絶
縁性が損なわれる危険が大きくなる。一般に、接着後の
端子間寸法は３〜５μｍ程度であるから圧縮寸法許容値
も同程度以下に抑える必要がある。このため接続部品の
反りや端子厚のバラツキおよび加熱加圧工具の熱変形や
傾斜などを３〜５μｍ以下とする必要が生じる。しなか
って、作業条件や、設備面て細心の注意か必要となり、
作業能率の低下や接続の信頼性品質への悪影響か生し問
題となっていた。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の異方性導電膜は、鉛、錫、インジウム等の純金
属やはんな等の合金など低融点金属から成る粒子の表面
に有機又は無機質の電気絶縁性物質、例えばエポキシや
メラミン樹脂およびＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、カラスなと
の被膜を施した金属粒子と金属粒子より小さな粒径の電
気絶縁性の粒子例えはカラスヒーズ、球状アルミナ、熱
硬化性樹脂の粒子等から成る絶縁体粒子とを熱可塑性樹
脂層中に混合・分散させたものである。

金属粒子は電気的接続に用い、その表面の絶縁性被膜は
不要の横方向の電気絶縁性を保ち、隣接端子間の短絡を
防ぐ働きをする。一方、絶縁体粒子は金属粒子より高融
点の付値のものを選ひ、加熱圧着時も変形しないため、
接続部間隔を一定に保つスペーサとしての働きをする。

このため、加熱や加圧条件を従来に比べ厳密に制御する
必要が無くなり、接続作業のや容易化や設備の簡素化が
可能となる。

〔実施例〕

次に、本発明について図面により詳細に説明する。第１
図は本発明の第１の実施例による異方性導電膜の断面図
である。この異方性導電膜１は以下の様にして製造する
。まず、金属粒子１２として市販の粒径か２０〜５０　
ｕ、　ｍの６０８ｎ−４０ｐｂはんだ粒子１２ａを用意
する。別に、はんだ粒子１　’２　ａに電気絶縁性被膜
１２１）を被覆するため、表１に示すエポキシ／ポリア
ミド樹脂（アミン硬化型）を以下により塗布する。

表１　エポキシ／ポリアミド樹脂の調合組成（ａ）ラッ
カーヘース エピコート］　ＯＯ］、　　　　　　５０部メチルーイ
ソフチルケ１〜ン　２５部 ギシレン　　　　　　　　　２５部 （ｂ）ポリアミド樹脂溶液 ポリアミド樹脂　　　　　　５０部 インプロパツール　　　　　２５部 １ヘルエン　　　　　　　　　２５部 （ｃ）シンナー メヂル　イソブヂルケ１〜ン　２０重量％オキシトール
（セロソルブ）２０重量％フチルオキシトール　　　　
１０重量％ｎ−ブタノール　　　　　　　５重量％１〜
ルエン　　　　　　　　　４５重１％以上の（ａ）液お
よび（ｂ）液を７５２５の割合で調合した液に（Ｃ）液
を加え粘度をおよそ２００センチボイスにする。

この液にはんだ粒子１２ａを入れ、この混合液を８０〜
１００℃のＮ２力°ス中に噴霧してシンナー分を蒸発さ
せ樹脂を予備硬化する。その後さらに１５０〜１７０℃
のＮ２ガス中で約１ｏ分間浮遊攪拌して樹脂層を完全に
硬化させ電気絶縁性被膜］２１〕とする。

一方、絶縁体粒子］−３として市販の最大粒径が１０μ
ｍの球状シリカ（ＳｊＯ２）を用意する。

電気絶縁被膜１２ｂを施した金属粒子１２を１゜０部に
対し球状シリカを１０部（いずれも重量比）の割合で混
合する。これ等混合粒子を従来の異方性導電膜の製造と
同様にメタクリル酸エステル重合体（アクリルポリマー
）とキシレンく溶剤）およびシフヂルフタレ−１・（可
塑剤）がら成る溶液に混合し、パラフィンコーチインク
したクラフト紙（台紙）に塗布、乾燥してフィルム化す
る。このようにして完成した異方性導電：膜１の厚さは
４０μｍであった。

次に、前記の方法によって製造した異方性導電Ｍ１を用
いて、ドツトマトリクス型表示パネルの厚膜印刷による
回路板３の端子３１にＦＰＣ（フレキシブル回路板）２
を以下の様にして接続する（第２図）。まず、クラフト
紙（図示せず）上に形成された異方性導電膜１をＦＰＣ
２の導体端子２１の配列郡全体を覆う様な寸法のテープ
状に切断し貼付ける。異方性導電膜１は、熱可塑性樹脂
１１を構成するアクリル樹脂中の可塑剤の働きにより、
わずかなタック性があり、押圧すること又は約１００〜
１２０°Ｃのアイロン等て圧着して仮接着てきる。その
後、クラフト紙を剥離除去する。次に異方性導電膜１か
仮接着されたＦＰＣ２を厚膜印刷回路板３の導体端子３
１に精密に位置合わせする。その後熱圧着装置を用い温
度１７５°Ｃ圧力３０〜６０　ｋｇ／　ｃｍ２て５秒間
熱圧着する。

この過程で異方性導電膜１中の熱可塑性樹脂１］か軟化
し、圧力によって接続部の導体端子２１．３１の間隔か
加圧前の約１／４の１０μｍに狭められる。この時、金
属粒子１２中の６０Ｓｎ−４０Ｐｂはんた粒子］２ａ（
融点１６８°Ｃ）は溶融しているので加圧力により電気
絶縁性被膜］２ｂ（エポキシ／ポリアミド樹脂）を破っ
て流れ出る。これによってＦＰＣ２の導体端子２１と厚
膜印刷回路板３の導体端子３１がはんだ１２ａ″て接合
状態となり電気的接続が達成される。

一方、導体端子２１．３１の間隔以外の部分に位置する
金属粒子１２は加圧力を受ける割合が小さいため、電気
絶縁性被膜１２ｂは破壊されずそのまま冷却する。従っ
て、電気的接続は起らず隣接する導体端子（図示せず）
間の絶縁性が保たれる。この時、絶縁体粒子１３である
球状シリカは加熱加圧によって溶融や破壊することが無
い。従って、導体端子２１と３１の間隙寸法はその間に
挟まれた絶縁体粒子の直径寸法以下になり得ないため、
加圧力を従来の異方性導電膜のそれに比べ約２倍まで高
めても良好な接続が達成できた。もちろん導体端子間以
外の部分に流れ出た絶縁体粒子］３は電気的接続には全
く無関係であり無害である。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明の異方性導電膜を用いた電気
的接続方法によれば、従来の裸の金属粒子だけを用いた
接続方法に比べ隣接端子間の短絡不良の発生率を極めて
小さくできる。このため、例えば液晶テレヒジョン用Ｘ
−Ｙドツトマトリクス表示パネルの例では、４００Ｘ６
４０本の導体端子が０．３＋ｎｍ以下の間隔て配列して
いるものを夫々ＦＰＣの端子と接続する工程で、従来の
接続不良の発生率を５分１以下に改善し得な。

この外、ファクシミリセンサ、ＣＣＤセンサ、等々、微
細接続の必要性は枚挙のいとまがなく、本発明の接続方
法はこれ等の製造工程歩留りを飛−］〇− 躍的に改善できると同時に絶縁粒子による寸法調節効果
により圧着設備や作業条件が簡略化できるため工業上極
めて有効、かつ重要ある。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明の一実施例を示す異方性導電膜の
断面図、第１図（ｂ）は金属粒子の拡大断面図、第２図
は本発明の異方性導電膜を用いて電気的接続した状態を
示す断面図、第３図は従来の異方性導電膜の断面図、第
４図は従来の異方性導電膜を用いて電気的接続をした状
態を示す断面図である。 １．４０・・・異方性導電膜、２．２０・・ＦＰＣ５３
・・・厚膜回路板、３０・・・ＰＷＢ、１１．４］・熱
可塑性樹脂、１２．４２・・・金属粒子、１２ａ・はん
な粒子、１２ｂ・・電気絶縁性被膜、１３・・絶縁体粒
子、２１．３１・・・導体端子。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 表面が電気絶縁性の被膜で覆われた低融点金属粒子と、
   該低融点金属粒子の粒径より小さい粒径を有しかつ前記
   低融点金属粒子とり高い融点を有する絶縁体粒子とを熱
   可塑樹脂層中に分散させたことを特徴とする異方性導電
   膜。