JPH03126783A - 異方導電性接着フイルム - Google Patents

異方導電性接着フイルム

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JPH03126783A
JPH03126783A JP1257625A JP25762589A JPH03126783A JP H03126783 A JPH03126783 A JP H03126783A JP 1257625 A JP1257625 A JP 1257625A JP 25762589 A JP25762589 A JP 25762589A JP H03126783 A JPH03126783 A JP H03126783A
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film
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adhesive film
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JP1257625A
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Kenji Emori
健二 江森
Shigeyoshi Ishii
栄美 石井
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Minnesota Mining and Manufacturing Co
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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〕 本発明は貫層方向にのみ高導電性を有し、かつ高い接着
力を有する集積回路等の微細、多ピン化端子と、必要と
する他の電気部材との回路との間を電気的に接続するに
適した異方導電性接着フィルムに関する。
〔従来の技術〕
従来より絶縁性ポリマーバインダー中に所定量の導電性
粒子を含有せしめ、所定の熱及び圧力をかけることによ
って、貫層方向にのみ高導電性を有し、電気的接続と機
械的接着が同時に行える異方導電性接着フィルム（以下
ＣＴＡと称する）が提案されている。
このＣＴＡは、フレキシブル配線基板（以下ＦＰＣと称
する）と液晶表示パネル等の接続に使用されてきたが、
端子ピッチが微細化（端子１゜本／　ａｍ　）多端子化
されるようになり、かつ、導体表面がコスト低減のため
に従来の金メツキからアルミ、クロム、半田等に変わり
つつあることによって、従来のＣＴＡでは種々の問題点
が生じ充分な対応ができなくなってきている。
〔発明が解決しようとする課題〕
好ましい異方導電性を得るためには、導電粒子が均一に
分散しているよりも凝集した粒子として含有せしめる方
が好ましい。たとえば、導電性粒子として、フィルム形
成時に熱を加えることによつて凝集させた粒子を使用す
る方法（特開昭６０−２１８７０６号公報参照）が提案
されている。
しかし、このような方法では、一般に凝集性のコントロ
ールが困難であり、しかも凝集の程度も不十分であるた
めに導通安定性に欠けていた。
またカルボニル法で製造されたニッケル粒子を含有した
金属粒子複合シート（特開昭６０−１．９３２０８号公
報参照）も提案されているが、カルボニル法では粒径２
μｍ以下のニッケル粒子を製造することは困難であり、
かつ高温の熱分解工程を経るために粒子同志が融着し、
その結果平均粒径が大きくばらつき、ショートを起しや
すい等の問題が生じがちであった。さらに粒子の融着に
より、ＣＴＡ使用時に加圧、加熱しても融着粒子が崩れ
難いためアルミニウムのように柔らかい導体の場合、こ
れを過度に変形させてしまいエージングによる抵抗値変
化が大きくなるなどの問題点が生じた。
導電性粒子として高分子核材を金属被覆した粒子（特開
昭６２−　ｒ−８８１８４号公報参照）が提案されてい
るが、ＦＰＣの導体表面がアルミニウム、クロム及び半
田などの場合、高分子核材が軟化するために回路表面に
生成している汚染層を突き破って接続することができず
、初期抵抗値が高く、かつ、バラツキが大きく、接続部
の信頼性が不足する場合があった。また金属被覆自体も
破断しやすいなどの問題もあり、特に集積回路を配線基
板に接続する場合に使用すると、集積回路のバンプ下に
粒子に応力が集中して破断しやすく抵抗値の安定性に欠
けた。
高分子核材を金属被覆した粒子の問題点を解決すべく、
高分子核材を金属被覆した粒子の上に更に金属粒子を付
着させた粒子（特開昭６３−３０１４０８号公報参照）
が提案されているが、安定して製造することが難かしい
ばかりでなく依然として高分子材料を使用しているため
にＦＰＣ等のスプリングバックが起りやすく、初期から
抵抗値が高く、かつ、バラツキも大きく接続部の信頼が
不足する問題が完全に解消されなかった。また高分子核
材の金属被覆上に付着させる金属粒子の平均粒径が比較
的大きい（最大粒径５０μｍ）ためショートが起きやす
いばかりでなく、使用されるて、導体表面がアルミニウ
ム、クロム、半田などの易汚染性物質であってもすぐれ
た抵抗値安定性を示し、集積回路のように微細、多ピン
化端子でもショートが発生しない、貫層方向のみに高い
導電性と接続信頼性とを合せもつ異方導電性接着フィル
ムを提供することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
本発明によれば、導電性粒子とポリマーバインダーとを
フィルムベース上に含む異方導電性接着フィルムであっ
て、導電性粒子が化学的沈澱法で製造され、１〜ｌｏｏ
ｍ／ｇの比表面積と、０．０２〜２．０μｍの一次粒子
平均粒径と、５〜４０μｍの二次粒子平均粒径とを有す
る凝集したニッケル粒子であり、フィルム中の導電性粒
子量が０．　５〜１０．０体積％、フィルム厚みが５〜
２５μｍであることを特徴とする異方導電性接着フィル
ムが提供される。
本発明で用いられるニッケル粒子は化学的沈澱法によっ
て得られたものであって本発明の目的に適しているが、
電解法、カルボニル法、粉砕法、アトマイズ法、ガス中
蒸発法やプラズマ蒸発法によって得られたものは後述の
理由によって不適当である。
化学的沈澱法によって得られたニッケル粒子は一次粒子
の粒径が３μｍ以下と小さく、かつ比表面積が０．５ｍ
２／ｇ以上と大きい上に凝集体として得られやすい。更
に凝集粒子が一定値以上の物理的応力によって可塑的に
ほぐれやすいとう特徴をあわせもつ、この微細な一次粒
子とその集まりである凝集体が接続部にすぐれた抵抗値
安定性と端子１０本／　ｍｍという端子ピッチの微細化
に適応するすぐれた分解能を発現するのである。
すなわち、本発明によれば、加圧、加熱時に、たとえば
ボールミル法により径が５〜４０μｍの範囲になるよう
にコントロールされたニッケルの凝集粒子がほぐれて対
向する端子間に均一に貫層面方向に並び導通を形成する
。この凝集粒子かはぐれる過程で導体表面を研磨し清浄
化するのでアルミニウム、クロム、半ＩＪＩなどの汚染
性表面でも確実な導通が得られるのである。また従来の
導電性粒子とは違って本発明の凝集粒子は完全に塑性変
形してしまうので被着体のスプリングバックが小さく、
かつアルミニウム導体のように比較的軟質の導体を過度
に変形させることもなく、すぐれた抵抗値安定性が得ら
れる。さらに−次粒子が粒径２μｍ以下と微細であり、
また凝集粒子の変形は塑性変形であるので、端子のエツ
ジによる粒子肩落ち現象が起らず端子１０本／＋ａｍと
いう端子ピッチの微細化に対応するすぐれた分解能が得
られるのである。
本発明において導電性粒子の材料がニッケルである理由
は、通常用いられる導電性粒子の材質のうち、金、白金
は高価であり、銀は電食によりマイグレーションしやす
く、銅、アルミニウム、クロム等は酸化しやすく、カー
ボンブラックは抵抗が高く、高導電性が得られないから
である。
また、ニッケル粒子の製法を化学的沈澱法に特定した理
由は下記の通りである。
先ず第一に電解法によって得た粒子はフレーク状ある意
は樹枝状を呈しており、粒度分布も大き過ぎ、かつフィ
ルム製造時に長片側がシート形になって存在するので集
積回路などの微細回路同志の接続に際しては隣接回路間
に粒子の長片側が存在しやすく隣接回路間での絶縁性が
得られないことから使用できない。同様に、粉砕法、ア
トマイズ法によって得られた粒子は粒子径が大きい。シ
ョートが発生しやすいという欠点が見られる。カルボニ
ル法によって得られた粒子は粒子径が粉砕法やアトマイ
ズ法で得られた粒子と比べると小さいが化学的沈澱法に
よって得られた粒子に比べて大きく、しかも先述したよ
うに製造工程中の熱分解過程で粒子同志が融着するので
平均粒径のばらつきが大きく、抵抗値が不安定でかつシ
ョートが発生しやすいなどの問題点があった。さらにガ
ス中蒸発法やプラズマ蒸発法によって得られた粒子では
、−次粒子は比較的小さいが、カルボニル法と同様に製
造工程中に加熱過程があり得られた粒子は融着しており
平均粒径のばらつきが大きい。
また製造工程が複雑であるばかりでなく高度の技術を必
要とするために得られる粒子の価格が非常に高価である
という欠点がある。
ニッケル粒子の比表面積を１〜１００ｍ２／ｇに限定す
る理由は、１ｍ”／ｇ未満では平均粒径が大きくなりシ
ョートが発生しやすくなり、反対に１．００ｍ２／ｇを
超えると平均粒径が小さくなりすぎてＣＴＡの厚さが厚
い場合に厚さ方向の凝集性が不足して抵抗値の安定性に
欠けるおそれがあるためである。比表面積はＡＳＴＭ　
　Ｄ３０３７−７３に示される窒素表面積法（ＢＥＴ法
）により測定した値である。
ニッケル粒子の一次粒子の平均粒径は０．０２〜２．０
μｍでなければならない。平均粒径が０．０２μｍ未満
ではＣＴＡの厚さが厚い場合、厚さ方向の凝集性が不足
して抵抗値の安定性が欠けるおそれがあり、反対に平均
粒径が２．０μｍより大きい粒子ではショートが発生し
やすく、また粒子径のばらつきが大きくなるため抵抗値
のばらつきが大きくなるなどの問題点が生じる。
凝集粒子の大きさは平均粒径が５〜４０μｍでなければ
ならない。平均粒径が５μｍ未満の凝集粒子は分解能の
点では有利であるが汚染性導体表面の研磨、清浄化能力
に欠けるため抵抗値が不安定になるおそれがある。反対
に４０μｍを超えるとショートが発生しやすくなったり
、粒子分散液中で粒子の沈降速度が早すぎて沈降して偏
在するため、コーティング時に不具合が発生するなどの
問題点を生じる。
異方導電性接着フィルム中のニッケル粒子の含有量は０
．５〜１０．０体積％でなければならない。０．５体積
％未満では導通の安定性を欠くおそれがあり、反対に１
０．０体積％を超えるとショートを発生しやすくなるか
らである。
ＣＴＡの厚さは粒子径を考慮して決められるものである
が、５〜２５μｍでなければならない。
５μｍ未満では接着力に乏しくなり、反対に２５μｍを
越えると使用している粒子の凝集性が不足↑０ して抵抗値が不安定になるおそれがあるからである。
本発明で用いられる導電性粒子たるニッケル粒子を担持
するバインダー成分はポリマーと必要に応じて使用する
添加剤としての粘着付与剤、老化防止剤、分散剤等から
なる。
本発明に使用される絶縁性のポリマーは、基本的には電
気絶縁シートに用いられるポリマ一種が使用可能であっ
て、具体的にはアクリル酸エステル共重合体、エチレン
・アクリル酸エステル共重合体、エチレン・アクリル酸
共重合体、エチレン・酢酸ビニル共重合体、ポリエチレ
ン、エチレン・プロピレン共重合体、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・スチレン−ブチレンブロック
共重合体、ポリビニルブチラール、ポリビニルホルマー
ル、フェノキシ、ポリエステル、ポリウレタン、ポリア
ミド、ＮＢＲ，ＳＢＲ。
クロロプレンゴム、エポキシ樹脂、シリコーン樹１ 脂、フェノール樹脂あるいは光硬化型絶縁性樹脂、嫌気
性樹脂などがあり単独あるいは２種以上併用して用いる
ことができる。
粘着付与剤としてはテルペン樹脂、テルペンフェノール
樹脂、ロジン類、変性ロジン類、キシレン樹脂、アルキ
ルフェノール樹脂、クマロン樹脂、芳香族系石油樹脂等
がある。
老化防止剤としてはアルキルフェノール類、メルカプト
類、ホスファイト類、アミン類等がある。
これら粘着付与剤や老化防止剤は必要に応じて単独又は
２種以上を併用して用いてもよい。
分散剤としては、ノニオン系、カチオン系、アニオン系
、両性の界面活性剤等が使用できる。
上記の構成材料を使用する異方導電性接着フィルムの製
造方法としては、ポリマー及び必要に応じて使用する添
加剤からなるバインダーの溶液、あるいは熱溶物中ヘニ
ツケル粒子を分散させて撹拌を行い凝集体を形成した二
次粒子を含有する配合物を紙あるいはプラスチックフィ
ルム等に必要に応じて離型処理を行ったセパレータ上に
コーチ２ イングし、溶液塗布の場合には乾燥を行いセパレータと
共に巻き重ねて接着フィルムを得る。常温で粘着性を示
さない熱接着タイプの場合にはセパレータを用いずに接
着フィルムのみで巻き重なることも可能である。
このようにして得られた接着シートは良好な透明性を有
するから製造時の品質管理が行いやすく、また被着体を
透視できる構成をとることが可能となり、回路接続の位
置合せが容易であるため、貼付作業を自動化できる利点
を有する。
得られた接着シートを用いて被着体を接着する方法とし
ては、特開昭６０−１９３２０８号公報及び特開昭６０
−２１８７０６号公報に記載されているような従来から
公知の方法を何等の支障もなく利用できる。
また、本発明の接着フィルムはニッケル粒子が粒径２．
０μｍ以下と小さく、かつその添加量も少ないことから
実用上充分なフレキシビリティを有する。
〔実施例〕
３ 本発明を実施例により以下により具体的に説明する。
実施例１〜１２及び比較例１〜１０ （１）接着剤溶液の調製及びＣＴＡの作製スチレン・ブ
タジェンブロック共重合体（メルトインデックス２．６
）１００重量部と軟化点１３０℃のテルペン系粘着付与
剤５０重量部及びトルエン３００重量部からなるポリマ
ーバインダー溶液中に化学的沈澱法で作られた比表面積
０．７〜１２５ｍ２／ｇで、−時粒子径が０．０１〜７
．５μｍのニッケル粒子凝集体を、添加量をいろいろに
変えて添加した。この溶液をボールミル中で攪拌混合す
るにあたりミリング時間を変化させることにより種々の
大きさのニッケルの凝集体粒子の分散体を含有するポリ
マーバインダーのトルエン溶液を調製した。
この溶液をナイフコーターによりセパレーター（両面シ
リコン処理した厚さ５０μｍのポリエステルフィルム）
上に厚さをいろいろに規制しつつ塗布し、１２０℃で３
分間乾燥してトルエンを蒸４ 発除去してフィルム厚５〜３０μｍのＣＴＡを得た。
（２） 評価及び測定方法 上記により得たＣＴＡの構成及び測定結果を第１表に示
す。
５ ０　（ｎ　０　？　０　ＣＴ）　ＯＣ’３　Ｃ４ＣＱ−
７１１’；’− Ｏｏ　ＯＯｏ　。
ｃｑ　　Ｃｑ　　（Ｎ　　ｕ”ｐ　　Ｃ’Ｊ　　Ｃ％１
０）　寸　０ｑ 寸　０り　０り ０つＬｌ’：Ｉｃ０ −Ｎの寸００トの■０ 本 鄭 叡 第１表の測定結果は下記の測定方法によって得られた値
である。
測定方法 ｉ）凝集粒子の大きさ 画像処理装置５ＰＩＣＣＡｎ（商品名、日本アビオニク
ス社製）により測定した。
ｉｉ）抵抗値の安定性 ライン巾０．１ｍｍ、ピッチ０．２ｍｍ、厚さ１５μｍ
のＡ１回路を有するフレキシブル回路板（Ｆ　Ｐ　Ｃ）
に、接着中３ｍｍ、長さ２０ｍｍに切断したＣＴＡを１
００℃Ｘ　１０ｋｇ／ｃｍ２Ｘ　５秒の条件で仮圧着し
た。その後セパレータを剥離し、同一ピッチを有するニ
ッケルメタライズドＩＴＯガラスに顕微鏡で位置合せし
た後、１５０℃Ｘ　３０　ｋｇ／ｃＩｒＩ２×１５秒の
条件で本圧着し回路を接続した。
そして初期及び６０℃×９５％ＲＨの耐湿試験１６８時
間後に抵抗値をマルチメータで測定した。
なお測定した抵抗値には約０．　５オームの導体抵抗が
含まれている。
ｉｉ）　　ショートの測定 ７ ライン巾０．０５ｍｍ、ピッチ０．１ｍｍ、厚さ１５μ
ｍのＡｊ？回路を有するＦＰＣと非導電性のガラスを抵
抗値測定サンプルと同様に本圧着し、隣接端子間にショ
ートが発生しているかどうがマルチメーターで測定した
。隣接端子数として２００本測定した。
評価 本発明の範囲内に入る実施例１〜１２はいずれも抵抗値
安定性及び分解能ともすぐれた結果を示していることが
表１より明らかである。
一方、比較例１は１次粒子の粒径が０．０１μｍと極端
に小さい例であるが、エージングでオープンが発生した
。反対に比較例２は一時粒子の粒径が２．５μｍと大き
過ぎるためショートの発生が見られたり、さらにＡＩ導
体表面の研磨、清浄効果の不足に起因すると思われる抵
抗値の安定性の欠除が見られた。従って、−次粒子の大
きさには最適の範囲が存在し、本実験によってそれが０
．０２〜２．０μｍであることが見出された。
比較例３はニッケルの凝集粒子をボールミルを８ 使用してほぼ］−次粒子の大きさにまでほぐした例であ
る。特開昭６０−２１８７０６号の開示するところでは
、本比較例でも乾燥過程で粒子が凝集して安定した抵抗
値が得られるはずであるが、実際にはオープンが発生す
るほど不安定であった。
従って、実用的には予め凝集した粒子を用いないと安定
した導通が得られ難いことがわかる。
比較例４は凝集粒子の大きさを５０μｍと大きくした例
であるがショートが発生している。従って凝集粒子の大
きさにも最適範囲があり、本実験によりそれが５〜４０
μｍであることが見出された。
比較例５及び６はニッケル粒子の添加量を変化させた例
であり、０．３体積％ではショートは発生しないが抵抗
値が不安定であり、反対に１３体積％では抵抗値は安定
しているがショートが発生ずるという問題点が見られた
。従ってニッケル添加量にも最適範囲があり、本実験に
よりその範囲が０．５〜１０．０体積％であることが見
出された。
９ 比較例７〜１０はニッケル粒子の種類を変えて実験した
結果を示している。比較例７の粒子としてはファイパー
ル（商品名、住良化学工業（株）製のＡｕメツキポリス
チレン粒子）を使用し、比較例８〜１０の粒子にはカル
ボニル法で製造したニッケル粒子を用いている。高分子
核材を金属被覆した粒子であるファインパールを用いる
と初期から抵抗値が高く、オープンこそ見られなかった
が、エージングで抵抗値の顕著な上昇が見られた。
また、比較例８〜１０のカルボニル法で製造されたニッ
ケル粒子を使用した場合には、ショートが発生したり、
エージングにおける抵抗値の顕著な上昇が見られた。
〔発明の効果〕
以上詳述したように、本発明の異方導電性接着フィルム
は、特定の製法により得られた特定粒径のニッケル粒子
の凝集体を使用することにより次の効果を奏する。
（１）接触材料の界面の酸化層などの汚染層を突き破っ
て接触することができるため、回路の接続０ 材料として使用する場合には適用回路の種類を選ばずに
広範囲の回路に対して適用できる。
（２）効果的に導電性を発現できるから、ポリマーバイ
ンダー中への添加量が少量でも目標とする導電性が得ら
れるので、機械的強度などのフィルムの物性低下が少な
い。
（３）添加量が少量であるから高接着力が得られ、しか
も貫層（厚み）方向のみ高導電性を有する。
（４）ニッケル粒子の粒径が小さいから微細、多ピン化
の進む集積回路に使用してもショートの発生がない。
上記の諸効果を有する本発明の異方導電性接着フィルム
は微細化の進む電子回路業界にとって極めて有効な材料
であり、当業界の発展に大きく寄与するものである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 導電性粒子とポリマーバインダーとをフィルムベース上
    に含む異方導電性接着フィルムにおいて、導電性粒子が
    化学的沈澱法で製造され、１〜１００ｍ＾２／ｇの比表
    面積と０．０２〜２．０μｍの一次粒子平均粒径と５〜
    ４０μｍの二次粒子平均粒径とを有する凝集したニッケ
    ル粒子であり、フィルム中の導電性粒子量が０．５〜１
    ０．０体積％でフィルム厚みが５〜２５μｍであること
    を特徴とする異方導電性接着フィルム。
JP1257625A 1989-10-02 1989-10-02 異方導電性接着フイルム Pending JPH03126783A (ja)

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