JPS63102110A - 異方導電体及びその製法 - 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〕 この発明は、加圧方向には導電性を示すが、その他の方
向には絶縁性を示す異方導電体に関する。

〔従来の技術〕

従来よシ、加圧方向には導電性を示すがその他の方向に
は絶縁性を示す異方導電体ないし異方導電フィルムが提
案されている。（例えば特開昭６０−１９３３５３号公
報、特開昭６１−７６８７号公報１％公昭５７−３４６
５７号公報、特公昭６〇−１４０７９１号公報、特公昭
５９−２１７９号公報参照）０例えば、ゴムフィルム中
に直径３０μｍ前後の金属粒子を一様に分散せしめてな
る異方導電膜（例えば電子材料Ｖｏｌ、２３．階７．　
　ｐ６９−７３（１９８４）参照）がある。これは２例
えば第６図（ａ）に示すように、フレキシブルプリント
基板６１の電極パターン６２と、ガラス基板６３上の電
極パターン６４との間にこの異方導電膜６５を挾み。

約１５０℃の温度を加えながら圧着するだけで両電極パ
ターン間の接続が行なわれる。

この異方導電膜中の金属粒子Ｍには、鉛−錫系（Ｐｂ　
−Ｓｎ　）の低融点ノ・ンダが用いられておシ、約１５
０℃に加熱されるとこの金属粒子が溶け、これと同時に
ゴムフィルムも溶ける０これによυ前記金属が両基板の
電極パターン上に広がってこれらの間の電気的接続が達
成される。

一方、加圧によって電極間から押し出されるゴムは、隣
接電極間にで、各電極の段差によってできる空間を埋め
る。その結果、第６図（ｂ）に示す如くこの空間をうめ
るゴムの体積に対する金属粒子の充てん密度は下がシ、
電極パターン間の膜の厚さ方向には導電性を保ち、他の
方向には絶縁性を保つように接続が行なわれる。従って
、５本／■程度の密度に形成された電極パターン（ここ
では。

電極幅Ｗ、　＝　１００　ｐｍ　）に対しては、良好な
分解能を示すことが報告されている０ 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかしながら、ＶＬＳＩ（超大規模集積回路）が多用さ
れてくると、このＶＬＳＩの接続にも。

このような異方導電膜の使用が望まれてくるが。

ＶＬＳＩにおいては高精細度の多接点電極（１０本／ｍ
以上）が用いられておシ、そのままでは使用不可能とな
る。例えば、２０本／■の電極パターン（電極幅Ｗ２　
＝　２５μｍ）同志を接続する際には。

数μｍオーダー以下の粒径の均一な導電性粒子が均一に
フィルムに分散されなければならないが。

第７図（ａ）に示すごとく粒子Ｍ同志の凝集や、第７図
（ｂ）に示すような大径粒子の混入による隣接電極間の
ショートや、第７図（Ｃ）に示すような２粒子Ｍが存在
しないことＫよる接続不良等の問題点が生ずること罠な
り、１０本／■以上の高精細度の多接点電極をこのよう
な異方導電膜で接続することは困難であった。

また、第８図（ａ）　、　（ｂ）に示すように、所定０
粒径範囲以下の導電粒子が上下電極パッド８１．８２或
いは電極パターン間に多数存在するようにしたものの場
合は。

（１）接続抵抗が増大する。

（２）点接触の連続のため、電流が点接触部分に集中し
９発熱により樹脂の変質や素子の破壊にまで至る。

（３）パッド間で、抵抗値、電流容量、静電容量等の電
気特性が均一にならない。

などの欠点を有し、電気接続材料としての信頼性に欠け
るという問題点を有している。

そこで、第８図（ｅ）に示すようにボール状のスペーサ
８３を入れて、上下電極パターン間の距離を一定となる
ようにするものが提案されたが、パターン当りの導電粒
子数がパラつく、上下電極に加えられる加圧力が導電粒
子に充分加わらなくなるので接続抵抗が増大する等の問
題点を有している。

その外、第８図（Ｃ）に示すように、半田粒８４を用い
たものも、加圧、加熱によって溶融８４’Ｌ、。

電極パターン間の平行度がくるうこと、それによって接
続抵抗値が均一にならないこと等、前記第８図（ａ）　
、　（ｂ）のものと同様の問題点を有している。

半田粒８４の外にスペーサ８３を混入することも考えら
れるが、第８図（ｅ）と同様の問題点をもつことは明ら
かである。

それに加え、半田を用いるものの場合、上下電極パター
ンの材料を選ぶか、あるいは何らかのブロッキング層を
形成しなければならないという新たな問題点も生ずる。

さらに、このような異方導電体を使用してＩＣチップを
接続した場合、ＩＣチップのエツジ部分でショートする
ことがあるという問題点がある。

第８図（ｆ）において、基板上の電極パターン８２に対
し、ＩＣチップ８５のバッド８６が対向するように配置
し９両者を従来の異方導電体８７によって接続するもの
とする。ＩＣチップ８５は、拡大図に示すように２時と
してパリ８５′を有するときがあシ、これが電極パター
ン８２にショートする。

この問題点を回避するものとして、第８図（ｇ）に示す
ようにスペーサ８８を置くものが提案されたが、これで
は量産性に欠けること、信頼性に欠け。

歩留りを高くすることができないこと１等の新たな問題
点を生じていた。

この発明は、このような点に鑑みてなされたものであシ
、電極パターン間或いは電極パッド間の電気特性のバラ
ツキのない、また信頼性の高い。

量産性の優れた。しかもスペーサを用いる必要のない異
方導電体を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段および作用〕この発明に
おいては、前記問題点を解決するため、導電粒子を絶縁
物によって電気的に絶縁して分散配置し、加圧方向に対
しては、電気的に接続するようにした異方導電体におい
て、前記導電粒子の直径を１．０〜１００μｍとし、か
つ特定の直径において粒子の粒径分布を±５％以内に収
めた球状粒子とすると共に、この導電粒子を単層に分散
配置せしめたことを特徴とする。

これによれば、目的とする分解能に応じて導電粒子の直
径をかえ、また必要とする接続抵抗に応じて導電粒子の
分散比を調整することによりそれぞれ目的とする特性の
電気接続を実現でき、しかもパッド当シの抵抗値が均一
な信頼性の高い電気接続を行なうことができる。

〔実施例〕

以下図面を参照して、この発明の詳細な説明する。第１
図はこの発明の１実施例の異方導電体の構造を示す。図
において、１は球状の導電粒子であシ、絶縁性樹脂２中
に夫々独立して、かつ一層として分散配置されている。

球状の導電粒子１は、適度の硬度の導電性金属でも良い
が、この実施例では、第２図（ｂ）に示すように、ジビ
ニルベンゼン樹脂からなる球形の芯物質１１と、その表
面を被覆するニッケルメッキ層１２からなる導電粒子が
用いられている。この球状導電粒子１をポリ−４−メチ
ルペンテン−１熱可塑性樹脂中に分散し、フィルム状と
している。

導電粒子１が絶縁性樹脂２中に単層で分散されるために
、絶縁性樹脂２の厚さ！は、その時の導電粒子１の直径
Ｒの２倍以内とされている。

第１の実施例の詳細は以下のとおシである。

芯物質１１は、ジビニルベンゼンを懸濁重合した後１分
級により粒径１０．０±０．２μｍ　としたものを用い
た。この芯物質１１の比重は１．１９　、　　耐熱性３
２７℃（ＴＧＡ）、硬度１２３９体積抵抗率３、６　Ｘ
　１０１４Ω・ロ、熱膨張率９．８　Ｘ　１０−’ａａ
／ａａ　＠’Ｃであった。ニッケルメッキ層１２は無電
解メッキ法により得、膜厚は約９００人であった。

絶縁性樹脂２を構成するポリ−４−メチルペンテン−１
は体積抵抗率１０１＠Ω・ロ以上、硬度６０Ｒ１比重０
．８３　、融点２４０℃、吸水率０．０１％（ＡＳＴＭ
Ｄ　５７０　）である。

フィルム形成方法としては、以下の２方法があげられる
。（１）ポリ−４−メチルペンテン−１を高比重溶媒（
例えばトリクロルエチレン、クロロホルムｅｔｃ　）に
所定量溶解し、加圧ろ過により０．２μｍ以上のゴミ、
不純物を除く。この溶液中に所定量の前記導電粒子を加
えホモジナイザーで高速攪拌２分散した。前記分散溶液
を所定のベースフィルム上に所定量塗布、乾燥し、所望
の膜厚のフィルムを形成する。

（２）前記ポリ−４−メチルペンテン−１を２５０℃。

Ｎｉ下で溶融し、所定量の前記導電粒子を加え、これを
攪拌分散した。この分散溶融液を所定のローラで圧延、
冷却して所望の膜厚のフィルムを作成する。

第５図は、この発明による異方導電体の導電粒子（１０
μｍ）の添加量と分散個数の関係を示すものである。ま
た、導電粒子の添加量が約０．６（ｍｇ／−）よシ少な
いとはぼ単層構成とすることができ、それよシ多いと一
部２層になる部分が生ずることがわかった。

このときの電気特性を第１表にまとめる。

なお測定は９本発明分については、１５０μｍＸ１５０
μｍで間隔２５μｍのもの１個について行ない。

市販品１．１については、１５０μｍＸ１５０μｍでは
導通が粒子の存在確率に依頼し、はとんど０ＰＥＮで測
定不可能であったので、５５μｍＸａ■にて測定し、１
５０μｍＸ１５０μｍＫ換算した。

第３図は、この発明の他の実施例を示す。第３図（ａ）
　において、４はベースフィルムであシ、このベースフ
ィルム上に絶縁性樹脂でマイクロカプセル化した導電粒
子３を一列に配置している。マイクロカプセル化した導
電粒子３は、第３図（ｂ）Ｋ示すように、導電粒子１を
絶縁性樹脂で包み込むことによって得られる。導電粒子
３は、第２図（ｂ）に示したものと同様の構成であれば
良い。この導電粒子３を包み込む絶縁性樹脂は、第１図
の絶縁性樹脂２と同様のもの例えば、ポリ−４−メチル
−１−ペンテンあるいは、ポリブチレンフタレート熱可
塑性樹脂等が用いられる。そしてこの場合もやは９マイ
クロカプセル化した導電粒子３の粒径をそろえておく必
要がある。即ち、マイクロカプセル化した導電粒子３（
以下、単にマイクロカプセルという）は、必要とする分
解能に応じて１μｍ〜１００μｍのうちから特定の粒径
を選び、その特定の粒径において２粒径分布を±５％以
内に収める０ このような粒径分布とすることにより９％別なスペーサ
ーの必要はなくなる。

このベースフィルム４に仮固定されたマイクロカプセル
３を基板の電極部等必要な個所に転写する◇その後、Ｉ
Ｃ等の電子部品を配置し、加熱加圧する。

第４図は、ＩＣチップ６を基板１０の電極９上に固定し
た例を示している。ＩＣチップ６のパッド部分７は、導
電粒子１によって電極９に接続される。このとき導電粒
子１０粒径は均一であり。

かつ導電粒子１は一列に配列しているので、接続抵抗等
電気特性が均一化される。

マイクロカプセルを用いる場合、ベースフィルムを用い
ることなく直接、接続部分に配置しても良い。例えばヒ
ートロー２等で直接、あるいは所定の溶媒に分散した後
、ディスペンサ、スプレー。

スクリーン印刷等で基板の必要個所に単層に配置しても
曳い。

なお、各層に用いられた材料物質としては、実施例に使
用した物質に限定されるものではなく。

他にも種々利用できる。以下、その選定の際に考慮すべ
き評価基準を上げる。

芯物質、絶縁性樹脂の選定基準としては、（１）融点、
（２）軟化点、（３）耐湿性（吸水率）、（４）被着体
に対する接着力、（５）体積抵抗率、（６）色、（７）
硬度、（８）溶融粘度がある。

例えば、ＩＣチップの接続に用いる場合には。

比較的高温度（約３００℃）にすることができるので、
融点、軟化点の高いものが選択でき、よシ耐環境信頼性
の高いものとすることが出来る。液晶を使用した装置で
は、融点、軟化点の低いものが要求されることなどであ
る。特に半導体装置用に適する特性としては、ＤＴＡ（
示差熱分析）曲線において、融解に伴う吸熱ピークの立
ち上がシが２００℃（少なくとも１５０’Ｃ以上）以上
であシ。

３００℃以内の温度領域で酸化等の変質が起らないこと
（発熱ピークが観測されないこと）０また３００℃以内
の温度領域内で、溶融粘度が１，０００ポアズ以下であ
Ｌ　　１５０’ＣＸ１００時間で劣化しないこと、など
である。具体的な物質としては、フェノール樹脂、不飽
和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、キシレン樹脂等が
使用でき、またユリャ樹脂、メラミン樹脂、アリル樹脂
、フラン樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、シリ
コーン樹脂。

ポリアミド樹脂、ポリアミド−イミド樹脂、ポリイミド
樹脂、ポリウレタン樹脂、テフロン樹脂。

ポリオレフィン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂等の熱硬化
性高分子、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポ
リブチレン樹脂、ポリメタクリル酸樹脂、メチル樹脂、
ポリスチレン樹脂、アクリロニトリル−スチレン樹脂、
ポリスチレン樹脂、アクリロニトリルースチレンーフタ
ジ二ンＷ脂、ビニル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステ
ル樹脂。

ポリカーボネート樹脂、ポリアセタール樹脂、アイオノ
マー樹脂、ポリエーテルスルオン樹脂、ポリフェニルオ
キシド樹脂、ポリフェニレンスル７アイド樹脂、ポリフ
ェニレンオキシド樹脂、芳香族ポリイミド樹脂、フッ素
樹脂、塩化エーテル樹脂、スチロール樹脂、塩化ビニリ
デン樹脂、ビニルカルバゾール樹脂、ビニルブチラール
樹脂、ビニルホルマール樹脂、ビニルアセタール樹脂、
ポリビニルアルコール樹脂、酢酸ビニル樹脂、塩化ビニ
ル樹脂、ポリアミド酸樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、
ポリオレフィン樹脂、ボリアリレート樹脂、ポリスルホ
ン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリフェニレンサ
ルファイド樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリウレタン樹脂
、フェノール樹脂等の熱可塑性高分子、エチルセルロー
ス樹脂、酢酸セルロース樹脂等の繊維素系樹脂、のうち
から適宜選択組合せ可能である。

市販品としては、ジビニルベンゼンｍＪＩＷにニッケル
メツ中したもので積水ファインケミカル株式会社製のミ
クロパール５Ｐ−Ｎｉがある。

また導電メッキ層としては、無電解メッキ可能なもので
あシ、電極パッドに損傷を与えないような材料を選択す
る。具体的な金属としては、金。

白金、パラジウム、銀、銅、鉄、ニッケル、アルミニウ
ム、クロム、ハンダ等の金属化合物、導電性カーボン等
の導電性無機化合物及び、有機金属化合物等の導電性有
機化合物等のうちから上下電極基の材質等に応じて適宜
選択可能である。

また、実施例では、導電層の形成を無電解メッキ法によ
って行なったが、導電層の形成は無電解メッキ法の他、
無電解メツキー電解メッキ法、真空蒸着法等、使用導電
材料に応じて適宜選択可能である０また導電層は一層に
限定されず多層あるいは前記金属の合金であってもよく
被接続電極に応じて適宜選択可能である。その他気中懸
濁被覆法、無機質カプセル化法等、他の方法を用いても
良いことはいうまでもない。

ここで、芯物質と絶縁性樹脂層とは同一物質を使用する
ことも可能であるが、芯物質の方が表面層よシもやや融
点あるいは軟化点が高くなるように複合度等を調整する
のが望ましい（通常数〜数十℃以上）０ 〔発明の効果〕 以上述べたように、この発明によれば９粒径の均一な導
電粒子によって異方導電体を構成しているので、特別な
スペーサを用いることなく、高分解能でかつ寸法精度の
高い異方導電体を得るととができる。

また、導電粒子を一層に配列しているので、パッド当り
の接続抵抗値の低い、かつバラツキのない接続が可能と
なる。

芯物質に合成樹脂を用いたものでは、導電性物質で球状
物質を形成する場合に比べ９粒径分布を均一化し易い上
９粒径あるいは膜厚の調整が容易でおシ、従って、高分
解能の異方導電体を得ることができる。また９粒子自体
が適度の弾力性を有するため、熱圧着時に接着部品にク
ラックが生じたシすることもなく、密着性も向上する。

更に、予めフィルム状にしたものでは基板の必要部分に
配置或いは転写することによって簡単に接続を行なうこ
とができるため９作業性の高い実装が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は、導電粒子を絶縁性樹脂に分散したこ
の発明の実施例を示す図、第３図は、マイク党カプセル
を用いたこの発明の実施例を示す図、第４図は、ＩＣチ
ップの接着に応用した例を示す図、第５図は、この発明
の特性を示す図、第６図、第７図、第８図は従来例を示
す図である。 １・・−球状導電粒子。 ２・・・絶縁性樹脂。 ３・・・マイクロカプセル。 ４・・・ベース・フィルム。 ５・・・絶縁性樹脂皮膜。 ６・・・ＩＣチップ。 ７・・・電極パッド。 ８…パツシベーシヨ／膜。 ９・・・下部電極パターン。 １０・・・基板。 １１・・・芯物質。 １２・・・導電性メッキ。 １３・・・絶縁性樹脂０

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）導電粒子を絶縁物によつて互いに電気的に絶縁し
   て分散配置せしめ、加圧接着したときに加圧方向に電気
   的に良導体となるようにした異方導電体において、前記
   導電粒子の直径を１．０〜１００．０μｍで、かつ、前
   記範囲の特定の直径に対し、粒径の分布が±５％以内に
   収められた球状粒子とすると共に、この導電粒子を単層
   に分散配置せしめたことを特徴とする異方導電体。 （２）前記導電粒子を絶縁物の層中に分散させると共に
   前記絶縁物の厚さを、前記導電粒子の直径の２倍以内に
   したことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の異
   方導電体。（３）前記導電粒子を絶縁する絶縁物が、導
   電粒子をそれぞれ包みこみ、マイクロカプセル化してい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の異方
   導電体。 （４）前記マイクロカプセル化された導電粒子が、シー
   ト上に単層に配列していることを特徴とする特許請求の
   範囲第３項に記載の異方導電体。 （５）溶媒あるいは加熱により絶縁物を溶かした後、導
   電粒子を加え、攪拌分散せしめた後、この導電粒子分散
   液を所定のローラで圧延・冷却して所望の膜厚のフィル
   ムを得ることを特徴とする異方導電体の製造方法。 （６）導電粒子を絶縁体で包んでマイクロカプセル化し
   た後、シート上に固着したことを特徴とする異方導電体
   の製造方法。