JPH03129607A

JPH03129607A - 異方性導電膜

Info

Publication number: JPH03129607A
Application number: JP26778189A
Authority: JP
Inventors: Yukio Yamada; 幸男山田; Yuji Kouchi; 裕治古内
Original assignee: Sony Chemicals Corp
Current assignee: Dexerials Corp
Priority date: 1989-10-14
Filing date: 1989-10-14
Publication date: 1991-06-03

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、基板上に配された多数の配線導体パターンに
対し、各々対応する他の配線導体パターン若しくは集積
回路（ＩＣ）等の電子部品のリード電極を接続する際に
適用して好適な異方性導電膜に関するものである。

〔発明の概要］本発明は、熱圧着によって相対向して配される配線導体
パターン間の電気的接続を図る異方性導電膜において、
熱接着性を有する高分子材料に表面が金属で被覆された
樹脂粒子と、低融点金属粒子とを分散せしめることによ
り、相対向して配される配線導体パターンの圧着状態の
良否の確認が行えるようにするとともに、これら配線導
体パターン間距紬を一定に保持させようとするものであ
る。

〔従来の技術〕

近年、電子機器の小型化、電子部品の小型化に伴って例
えばフレキシブル基板、剛性基板等の配線基板における
配線導体パターンの間隔が非常に狭ピッチ化してきてい
る。また、これら配線導体パターンに対応した他の配線
基板の配線導体パターンや液晶表示素子、ｌＣ等の電子
部品のパッド間隔等も同様に狭ピッチ化しており、これ
ら狭ピンチに配列された配線導体パターン同士若しくは
配線導体パターンとバンドを接続する作業が必要になっ
てきている。

このように狭ピンチ化された配線導体パターン同士等の
接続を図るには、例えば熱接着性を有する高分子材料に
導電性を示す金属粒子等の導電材を分散せしめ、これを
シート上に延伸してフィルム状となした異方性導電膜が
使用されている。

上記異方性導電膜は、相対向する配線導体パターン間に
介在され熱圧着されることによって圧着された部分のみ
導電性を示し、これら配線導体パターン同士を電気的に
接続させるものである。従って、異方性導電膜は特に狭
ピッチ化された配線導体パターン同士の接続に使用して
有利である。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、熱接着性を有する高分子材料に分散せしめら
れる導電材としては、ｔｉ続の信頼性を高めるために特
開昭６１−７７２７９号公報に記載されるように樹脂粒
子の表面に低融点金属が被覆された金属被覆粒子等が使
用されるようになってきている。

ところが、上記金属被覆粒子を使用した場合には、例え
ば圧着後の配線導体パターン同士の圧着状態（圧＠温度
や圧着圧力あるいはプレスの平面性等）の良否判断がで
きないという問題が生ずる。

そこで本発明は、上述のような従来の実情に鑑みて提案
されたものであり、相対向して配される配線導体パター
ンの圧着状態の良否の確認が行えるとともに、これら配
線導体パターン間距離を一定に保持することのできる信
頼性の高い異方性導電膜を提（Ｊｊすることを目的とす
る。

〔課題を解決するための手段］上述の目的を達成するために、本発明の異方性導電膜は
、熱接着性を有する高分子材料に表面が金属で被覆され
た樹脂粒子と低融点金属粒子とを分散せしめたことを特
徴としている。

本発明にかかる熱接着性を有する高分子材料には、従来
よりこの種の分野において使用されているものがいずれ
も使用できる。

例えば、高分子ポリマーとしては、ポリエステル樹脂、
ビニル樹脂、アクリル樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリ
ビニルアセタール樹脂、ポリカーボネート樹脂、セルロ
ース樹脂、ケトン樹脂、スチレン樹脂、ポリアミド樹脂
、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ロジン及びテルペン
系樹脂等の熱可塑性又は熱硬化性樹脂等の合成樹脂、あ
るいはポリイソプレン樹脂、ブタジェンスチレン共重合
体、ポリブタジェン、ポリクロロプレン、ブタジェンア
クリロニトリル共重合体、ポリウレタン、クロロスルホ
ン化ポリエチレン、アクリル酸アルキルエステル共重合
体、エチレンプロピレン共重合体等の合成ゴム等が挙げ
られ、これらのポリマーは単独で使用してもよいし、あ
るいは適宜２種以上組み合わせて使用してもよい。

一方、上記高分子材料に分散せしめられる樹脂粒子とし
ては、例えば、ヘンゾグアナミン、ジビニルヘンゼン、
架橋ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポ
リスチレン及びアクリロニトリル−スチレン共重合体、
アクリロニトリル−ブタジェン−スチレン共重合体、ポ
リカーボネート、ポリメチルメタアクリレート等の各種
アクリレート、あるいはポリビニルブチラール、ボリイ
藁ド、ポリアミド、アルキルフェノール、ポリイソブチ
レン、ナイロン、フェノール、セルロースアセテート、
ポリウレタンゴム、シリコーンゴム、エポキシ等の合成
樹脂や各種ゴム類等から作製された粒子がいずれも使用
でき、熱可塑性であると熱硬化性であると問わない。ま
たこれらは単体であってもよいし、２種以上の複合物で
あってもよい。

なお、上記高分子材料の形状は、配線導体パターン同士
の良好な接触が得られるように球状でしかも表面性が良
好なものが望ましいが、表面に若干の凹凸があっても差
し支えない。

また、上記樹脂粒子に対して導電性を付与するために表
面に金属を被覆するが、ここで使用される金属としては
例えば次のようなものが挙げられる。すなわち、金、白
金、銀、すす、銅、ニンケル、亜鉛、アルミ、パラジウ
ム、コバルト、あるいは酸化インジウム、酸化すず等で
ある。

これら金属は、特に融点が１００〜２５０“Ｃの範囲に
あるものが好適である６例えば、融点が１００°Ｃより
も低いと、高温時における回路の接続信頼性が低下する
。一方、２５０°Ｃを越えると、回路接続時に高温を必
要とし回路に装着した部品に高温による熱影響が生ずる
。

また、上記金属被覆の厚みは、１００入〜１Ｏｏｏｏｏ
入程度であることが望ましい、膜厚が１００人未満であ
ると導電性が不安定となり易く、ｔｏｏｏｏｏ入を越え
ると粒子の比重が大きくなり高分子材料中に沈降分離が
生じ易くなる。

また、上記金属が表面に被覆された樹脂粒子の平均粒径
は、例えば０．５〜５０μｍ程度が好ましい。粒径が０
．５μｍより小さいと、加熱圧着後の導体パターンに対
する当たりが不十分となり接続後の電気抵抗が不安定と
なる。一方、粒径が５０μｍを越えると、回路基板の接
着力が低下し、安定した電気抵抗が得られなくなる。

上記金属を樹脂粒子の表面に被覆する手法としては、例
えば蒸着法、スパッタリング法、メツキ法等の真空Ｆｉ
膜形成技術や、当該樹脂粒子の合成時に熱溶融金属粉を
吸着させたり、官能基を有する樹脂粒子と熱溶融金属を
化学結合させたり、界面活性剤やカップリング剤等によ
り吸着させるなどの化学的手法による方法が採用される
。

このように金属が表面に被覆された樹脂粒子の高分子材
料中に占める割合としては、例えば５〜７０重量％程度
であることが好ましい。５ｍ璽％より少ないと満足する
導電性が得られず、７０重量％より多いと隣接する配線
導体パターンとの絶縁性が低下する。

一方、低融点金属粒子には、この種の分野で使用されて
いるものがいずれも使用できるが、特に融点が５０〜３
００　’Ｃの金属及びその合金等が好適である。例えば
、カーボン粒子、カーボン・ファイバーあるいはニッケ
ル、銅、金、銀、ハンダ等の金属粒子又はこれらの合金
粒子等が挙げられる。

上記低融点金属粒子の平均粒径は、少なくとも先の金属
が表面に被覆された樹脂粒子の平均粒径よりも大きいこ
とが必要である。これは、低融点金属粒子の粒径が樹脂
粒子の粒径よりも小さいど、相対向する配線導体パター
ン間において当該低融点金属粒子がつぶれず、圧着後の
配線導体パターンの圧着状態を確認することができなく
なるためである。

上記低融点金属粒子の高分子材料中に占める割合として
は、例えば３０〜９５重量％程度であることが望ましい
。３０重量％より少ないと配線導体パターン同士の圧着
状態がｆｌｉ認できなくなり、９５重量％を越えるとプ
レスの平面性に影響され易くなって相対向する配線導体
パターン間距離を一定に保つことができなくなる。

なお、本発明にかかる異方性導電膜には、樹脂粒子と低
融点金属粒子を高分子材料中に分散させる分散剤、酸化
防止剤、消泡剤、レベリング剤、充填剤、滑剤、帯電防
止剤、顔料等を本発明の効果を損なわない範囲で必要に
応して添加される。

本発明にかかる異方性導電膜を製造するには、例えば高
分子材料中に前述の金属が表面に被覆された樹脂粒子と
低融点金属粒子を混入し、これをポットミル又はライカ
イ機で十分に混練した後、この液状態をシート上に延伸
させフィルムとなすことによって製造される。

なお、上記フィルムの厚みは５〜１５０μｍ程度とする
ことが好ましい。厚みが５μｍ未満では十分な接着性が
得られず、逆に１５０μｍを越えると多量の導電材を必
要とするため実用的でない。

〔作用〕

熱接着性を有する高分子材料に表面が金属で被覆された
樹脂粒子と低融点金属粒子とを分散−〇しめて作製した
異方性導電膜を相対向する配線導体パターン間に介在さ
せ加熱圧着すると、表面が金属で被覆された樹脂粒子が
相対向する配線導体パターン間の間隔を一定に保持する
ように働くとともにこれらの電気的接続を図る。一方、
低融点金属粒子はつぶれてこれら配線導体パターン同士
の圧着状態のＧ！認を容易ならしめるとともにこれらの
電気的接続をも図る。

〔実施例〕

以下、本発明を適用した具体的な実施例について図面を
参照しながら説明する。

ｌないし−ＬＬＱ先ず、硬化剤（商品名：　ＨＸ３７４８１．旭化或社製
）２０重量部、フェノキシ樹脂（商品名：ＹＰ５０゜東
部化成社製）４０重量部、エポキシ樹脂（商品名：エビ
コート８２６．シェル化学社製）４０重量部を混合した
。そして、これらに表１に示す割合で表面に金属が被覆
された樹脂粒子と低融点金属粒子を分散させた。

上記金属被覆樹脂粒子には、次の３種類（Ａ。

Ｂ、Ｃ）のものを使用した。

Ａ：奥野製薬社製、商品名オーロパールにＡｕ２ＯＳを
施したもの。

Ｂ：積木化学社製、商品名ごクロパールにＡｕメツキを
施したもの。

Ｃ：触媒化学社製、商品名工ポスターＣＰにＡｕメツキ
を施したもの。

またこれらの金属メツキの重さは、いずれも２０重量％
であり、厚みは２μｍである。また、これらはいずれも
粒径が８μｍのものを使用した。

一方、低融点金属粒子には、粒径２０μｍ以下の半田粒
子（タイプ１８６．千住金属社製）を使用した。

次に、第１図に示すように、上記高分子材料（１）中に
金１７１被覆樹脂粒子（２）と半田粒子（３）が分散せ
しめられてなる異方性導電膜（４）を０．２　ｍｍピッ
チで設けられた配線導体パターン（５）を有する回路基
板（６）と、表面にインジウムが蒸着されたガラス基板
（１１）との間に第３図に示すように介在させ、これら
を１７０″Ｃ，４０ｋｇ／ｃ己で２０秒間熱圧着した。

なお、上記回路基板（６〉には、第２図に示すように、
厚み７５μｍのポリイミド基材（７）に塗布厚１５〜２
０ｔ！ｍの接着剤（８〉を介して厚み３５μｍの！Ｍ　
（９）と厚み３μｍ以下の半田メツキ（１０）が順次形
成されたものを使用した。上記半田メツキ（１０）には
、スズと鉛の割合が８：２のものを使用した。

次いで、上記半田粒子（３）のつぶれ具合による配線導
体パターン（５）　の圧着状態を顕微鏡にて確認した。

このとき、半田粒子（３）のつぶれ具合が確認できる場
合を○とし、確認できない場合を×として評価した。

次に、これらガラス基板（３）と回路基板（６）に対し
て１０５’Ｃで３０分間加熱を加えた後−４０°Ｃで３
０分間冷却し、これを１００サイクル繰り返して電気抵
抗を測定し導通性を調べた。

導通性は、電気抵抗の最大値が３０Ω以下をＯとし、３
０Ω以上をΔとして評価した。

また、上記ガラス基板（３〉　と回路基板（６）とを圧
着する際に、これらの間に厚み０．３μｍのシリコーン
放熱シート（東し社製）を介在させた後、これらを１７
０°Ｃ，４０ｋｇ／ｃｎｌｌで２０秒間熱圧着した後、
先のものと同様に１０５°Ｃで３０分間加熱を加えた後
−４０°Ｃで３０分間冷却し、これを１００サイクル繰
り返して電気抵抗を測定し導通性を調べた。

なおここでの導通性は、電気抵抗の最大値が３０Ω以下
をＯとし、３０Ω〜５０ΩをΔとし、５０Ω以上を×と
して評価した。

且漣劇生り先の実施例で調製した高分子材料に第１表に示す割合で
Ｎｉ粉（インコニノケル、タイプ１２３゜日興ファイン
プロダクツ社製）を分散させた他は実施例と同様とした
。なお、Ｎｉ粉の粒径は２０μｍ以下とした。

比較斑主先の実施例で調製した高分子材料に第１表に示す割合で
Ｎｉ粉（インコニッケル、タイプ１２３゜日興ファイン
プロダクツ社製）と半田粒子（タイプ１８６．千住金属
社製）を分散させた他は実施例と同様とした。なお、こ
れらＮｉ粉及び半田粒子の粒径は２０μｍとした。

此圭ｄ通史先の実施例で調製した高分子材料に第１表に示す割合で
金属被覆樹脂粒子Ａを分散させた他は実施例と同様とし
た。

止較班土先の実施例で調製した高分子材料に第１表に示す割合で
金属被覆樹脂粒子Ｂを分散させた他は実施例と同様とし
た。

止較拠ｉ先の実施例で調製した高分子材料に第１表に示す割合で
金属被覆樹脂粒子Ｃを分散させた他は実施例と同様とし
た。

ｆ′６および　・　７先の実施例で調製した高分子材料に第１表に示す割合で
半田粒子（タイプ１８６．千住金属社製）と金属被覆樹
脂粒子Ａを分散させた他は実施例と同様とした。

（以下余白）上記の表かられかるように、実施例１ないし実施例１０
においては、いずれも圧着状態が確認でき、また導通性
についてもラバー有りなしにかかわらずいずれも良好な
値が得られている。

一方、比較例６及び比較例７におい°ζは、金属被覆樹
脂粒子と半田粒子の割合が好適な範囲より外れているた
め、導通性が若干劣っている。また、比較例２について
は、半田粒子が分散されているため、圧着状態は優れる
が導通性の面においてやはり若干劣っている。

その他の比較例１．比較例２ないし比較例５については
、半田粒子が極めて少ないか或いは全く分散されていな
いために、圧着状態が確認できず、また導通性について
も良好な値が得られていない。

〔発明の効果〕

以上の説明からも明らかなように、本発明においては、
表面が金属で被覆された樹脂粒子が相対向する配線導体
パターン間の間隔を一定に保持させる働きをすると同時
に、低融点金属粒子がこれら配線導体パターン間におい
てつぶれ当該配線導体パターン同士の圧着状態の確認を
容易ならしめる働きをする。

従って、本発明の異方性感Ｔ４膜によれば、配線導体パ
ターン同士の圧着状態を目視で確認することができると
ともに、プレス等の平面性の良否にかかわらず配線導体
パターン同士の圧着状態を同一条件に保持させることが
できる。また、金属パターン同士の接続では、低融点金
属粒子が混合されているため金属結合での接続が可能と
なり安定した導通が図れる。また、サーマルショック等
の加速サージングでは、膨張、収縮を樹脂粒子自身がす
るため、安定した導通抵抗を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用した異方性導電膜の一例を示す概
略的な断面図である。第２図は本発明の異方性導電膜によって接続される回路
基板の具体的構成を示す拡大断面図であ第３図は本発明
にかかる異方性導電膜によって回路基板とガラス基板と
が電気的に接続された状態を示す拡大断面図である。高分子材料金属被覆樹脂粒子低融点金属粒子異方性導電膜

Claims

【特許請求の範囲】

熱接着性を有する高分子材料に表面が金属で被覆された
樹脂粒子と低融点金属粒子とが分散されてなる異方性導
電膜。