KR20170038693A - 접속 구조체 및 전자 부품 - Google Patents

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KR20170038693A
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가즈노부 후쿠시마
마사키 사사키
가즈타카 나카다
다이사쿠 스토
겐타로 오부치
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다이요 잉키 세이조 가부시키가이샤
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Abstract

[과제] 도전성을 유지하면서, 내전압성이 우수한 도전성 접속 구조체 및 해당 접속 구조체를 갖는 전자 부품을 제공한다.
[해결수단] 제1 전극을 갖는 부재와 제2 전극을 갖는 부재가 도전 입자를 0.01 내지 4.0부피%의 농도로 포함하는 접착제층 중의 도전 입자를 포함하는 도전 물질을 개재해서 전기적으로 접속하고 있는 이방 도전성의 접속 구조체이며, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극의 전기적 접속 개소의 접착제층의 막 두께가, 상기 도전 입자의 최대 입자 직경의 2분의 1 미만이고, 또한 비전기적 접속 개소의 접착제층의 막 두께가, 상기 도전 입자의 최대 입자 직경 이상인 것을 특징으로 하는 접속 구조체 등이다.

Description

접속 구조체 및 전자 부품{CONNECTION STRUCTURE AND ELECTRONIC COMPONENT}
본 발명은, 제1 전극과 제2 전극이 접착제층 중에서 전기적으로 접속하고 있는 이방 도전성의 접속 구조체 및 전자 부품에 관한 것이다.
근년의 일렉트로닉스 기기의 경박단소화에 수반하는 프린트 배선판의 고밀도화에 수반하여, 전자 부품의 전기적 접속, 예를 들어 배선판과 전자 소자의 전기적 접속이나 배선판 간의 전기적 접속에 사용하는 기술로서, 도전성 접착제의 개발·개량이 진행되고 있다(예를 들어 특허문헌 1, 2). 도전성 접착제는 전기적으로 접속하고자 하는 부재 간에 도포하고, 열 압착함으로써, 경량 또한 공간 절약으로 전기적 접속을 가능하게 한다.
도전성 접착제 자체는 절연성이지만, 열 압착에 의해, 도전성 접착제에 함유되는 도전 입자가 전극 사이에 끼어 가압됨으로써 도전하는 경로가 형성되기 때문에, 부재 간의 전기적인 접속이 가능하게 된다. 한편, 열 압착 후에도 전극 사이에 끼워지지 않아 압력이 가해지지 않았던 영역은, 도전 입자는 분산된 채 그대로이기 때문에, 절연성이 유지된다. 이에 의해, 소위 이방 도전성의 접속 구조체가 된다.
일본특허공개 제2012-216770호 공보 일본특허공개 제2013-045650호 공보
상기와 같은 도전성 접착제를 사용해서 형성한 이방 도전성의 접속 구조체는, 압력이 가해지지 않았던 영역에는 절연성이 유지되고 있지만, 그 영역에는 도전 입자가 존재하기 때문에, 우수한 내전압성을 부여하는 것이 곤란했다.
따라서 본 발명의 목적은, 도전성을 유지하면서, 내전압성이 우수한 이방 도전성의 접속 구조체 및 해당 접속 구조체를 갖는 전자 부품을 제공하는 데 있다.
본 발명자들은 상기를 감안하여 예의 검토한 결과, 특정한 구조를 갖는 접속 구조체가 상기 과제를 해결할 수 있는 것을 발견하여, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
즉, 본 발명의 접속 구조체는, 제1 전극을 갖는 부재와 제2 전극을 갖는 부재가 도전 입자를 0.01 내지 4.0부피%의 농도로 포함하는 접착제층 중의 도전 입자를 포함하는 도전 물질을 개재해서 전기적으로 접속하고 있는 이방 도전성의 접속 구조체이며, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극의 전기적 접속 개소의 접착제층의 막 두께가, 상기 도전 입자의 최대 입자 직경의 2분의 1 이하이고, 또한 비전기적 접속 개소의 접착제층의 막 두께가, 상기 도전 입자의 최대 입자 직경 이상인 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명의 다른 접속 구조체는, 제1 전극을 갖는 부재와 제2 전극을 갖는 부재가 도전 입자를 0.01 내지 4.0부피%의 농도로 포함하는 접착제층 중의 도전 입자를 포함하는 도전 물질을 개재해서 전기적으로 접속하고 있는 이방 도전성의 접속 구조체이며, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극의 전기적 접속 개소의 전기적으로 접속하는 방향에서 본 상기 도전 물질의 길이 방향의 직경이, 비전기적 접속 개소의 접착제층 중의 상기 도전 입자의 길이 방향의 직경의 2배 이상인 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명의 접속 구조체는, 상기 접속 개소의 도전 물질이 전기적 접속 방향으로 가압 변형되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명의 접속 구조체는, 상기 도전 입자가 열 용융성 도전 입자를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 접속 구조체는, 상기 접속 개소가 2㎫ 이하의 압력으로 압착되어 있음으로써, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극이 전기적으로 접속된 적층 구조체인 것이 바람직하다.
본 발명의 접속 구조체는, 프린트 배선판끼리를 전기적으로 접속하고 있는 것이 바람직하다.
본 발명의 접속 구조체는, 상기 프린트 배선판 중 적어도 한쪽이 플렉시블 프린트 배선판인 것이 바람직하다.
본 발명의 전자 부품은 상기 접속 구조체를 갖는 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명에 따르면, 도전성을 유지하면서, 내전압성이 우수한 이방 도전성의 접속 구조체 및 해당 접속 구조체를 갖는 전자 부품을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 접속 구조체를 모식적으로 도시하는 부분 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시하는 부분 단면도의 X-X 방향의 대략적인 단면도이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 접속 구조체를 모식적으로 도시하는 부분 단면도이다. 도 1에 도시하는 접속 구조체(1)는, 접착제층(2), 제1 전극(3), 및 제2 전극(4)을 갖는다. 제1 전극(3)과 제2 전극(4)은 접착제층(2) 중에서 복수의 도전 물질(5)을 개재해서 전기적으로 접속하고 있다. 접착제층(2)은, 도전 입자(6)를 0.01 내지 4.0부피%의 농도로 포함한다. 제1 전극(3)과 제2 전극(4)의 전기적 접속 개소의 접착제층의 막 두께(즉, 제1 전극(3)과 제2 전극(4) 사이의 거리)가, 도전 입자(6)의 최대 입자 직경의 2분의 1 이하이고, 또한 비전기적 접속 개소(즉, Z축 방향으로 전극에 끼워지지 않은 개소)의 접착제층의 막 두께가, 도전 입자(6)의 최대 입자 직경 이상이다. 또한, Z축 방향에서 본 상기 도전 물질의 길이 방향의 직경(타원형의 경우에는 긴 직경, 원형의 경우에는 직경)이 상기 도전 입자의 길이 방향의 직경(타원형의 경우에는 긴 직경, 원형의 경우에는 직경)의 2배 이상이다. 도 2는, 상기 제1 전극(3)과 상기 제2 전극(4)이 전기적으로 접속하는 방향(Z축 방향)에서 본, 도 1에 도시하는 접속 구조체(1)의 X-X 방향의 대략 단면도이다.
본 발명의 접속 구조체는, 열 용융성 도전 입자를 고형분 환산으로 0.01 내지 4.0부피% 포함하는 도전성 접착제를 사용함으로써, 후술하는 바와 같이, 170℃ 이하, 2㎫ 이하의 열 압착 조건에서도 용이하게 형성하는 것이 가능하고, 이에 의해 부재끼리를 용이하게 이방 도전 접착할 수 있다. 도전 입자의 배합량을 적게 함으로써, 전극 사이의 도전 입자가 적어지기는 하지만, 이에 의해 열 압착 시에 전극 사이에 끼워진 도전 입자 1개당 가해지는 압력의 증가에 수반하여, 도전 입자의 찌부러진 상태(가압 방향(Z축 방향)의 일차원 수축과 X-Y 방향의 이차원 신장)가 증가하여, Z축 방향에서 본 도전 물질의 길이 방향의 직경이, 도전 입자의 길이 방향의 직경의 2배 이상인 도전 물질을 전극 사이에 형성할 수 있다.
여기서, 상기 부피%의 산출 방법으로서는, JIS K-5400에 준거하여 100ml의 비중 컵을 사용해서 열 용융성 도전 입자 이외의 조성물(접착제)의 비중을 측정하여, 열 용융성 도전 입자의 진비중을 사용해서 하기 식에서 산출한다.
(식)
도전 입자의 농도(부피%)=100×(열 용융성 도전 입자의 배합량/열 용융성 도전 입자의 진비중)/((열 용융성 도전 입자의 배합량/열 용융성 도전 입자의 진비중)+(열 용융성 도전 입자 이외의 조성물의 배합량/열 용융성 도전 입자 이외의 조성물의 비중))
자세한 메커니즘은 명백하지 않지만, 상기한 바와 같이, 도전성 접착제를 사용해서 제조한 접속 구조체에 있어서는, 도전 입자가 전극 사이에 끼워짐으로써 전기적으로 접속되기 때문에, 전극 사이에 끼워지는 도전 입자가 감소하면 도전성이 저하된다고 생각할 수 있지만, 본 발명의 접속 구조체에 있어서는, 도전 입자의 찌부러진 상태가 크고, 넓은 표면적에서 도전 물질이 전극 사이에 끼워지게 되기 때문에, 끼워진 도전 물질의 수가 소량이어도, 도전성을 확보할 수 있다고 생각된다. 한편, 접착제층에 포함되는 도전 입자의 배합량을 소량으로 함으로써, 비전기적 접속 개소의 접착제층에 있어서는, 분산되어 있는 도전 입자의 농도가 낮아져서 보다 절연성이 높아져서, X-Y 방향에서 인접하는 전극 사이의 내전압성이 향상되었다고 생각된다.
[제1 전극 및 제2 전극]
제1 전극 및 제2 전극은, 도전 재료이면 특별히 한정되지 않고, 예를 들어 구리, 금 도금, 땜납 도금, Cu-Ni-Au, Mo-Al-Mo 등의 재료를 사용할 수 있다. 또한, 제1 전극을 지지하는 제1 지지 부재, 및 제2 전극을 지지하는 제2 지지 부재는 절연성이면 특별히 한정되지 않는다. 제1 전극 및 제2 전극이 유래하는 전자 부품은 특별히 한정되지 않고, 예를 들어 리지드 프린트 배선판, 플렉시블 프린트 배선판 등의 프린트 배선판, 트랜지스터, 다이오드 등의 전자 소자 등을 들 수 있다.
본 발명의 접속 구조체는, 도 1에 도시하는 부분 단면도와 같이, 제1 전극 및 제2 전극을 각각 2이상 갖고 있어도 된다.
제1 전극 및 제2 전극은 각각, Z축 방향의 두께가 0.01 내지 50㎛인 것이 바람직하고, 0.01 내지 20㎛인 것이 보다 바람직하고, 0.01 내지 10㎛인 것이 더욱 바람직하다.
[도전 물질]
본원 발명에 있어서, 상기 도전 물질은, 제1 전극과 제2 전극이 전기적으로 접속하는 방향(Z축 방향)에서 본 길이 방향의 직경이, 상기 접착제층 중의 도전 입자의 길이 방향의 직경의 바람직하게는 2배 이상, 보다 바람직하게는 2.5배 이상, 더욱 바람직하게는 3배 이상이 된 도전 입자를 포함하는 물질이다. 또한, 도전 물질의 형성의 용이함의 관점에서, 상한은 바람직하게는 10배 이하, 보다 바람직하게는 5배 이하이다.
상기 도전 물질의 Z축 방향에서 본 길이 방향의 직경은, 예를 들어 접속 구조체를, 제1 전극과 제2 전극 사이에서, Z축 방향과 직각인 방향(X-Y면)으로 절단 또는 박리한 후에, Z축 방향에서 관찰해서 평가할 수 있다. 상기 도전 물질의 Z축 방향의 길이 방향의 직경으로서, 전극 위의 상기 도전 물질의 길이 방향의 직경을 측정하고, 그 평균값을 A라 하고, 또한 상기 접착제층 중의 도전 입자의 길이 방향의 직경으로서, 비전기적 접속 개소의 도전 입자의 길이 방향의 직경을 측정하고, 그 평균값을 a라 하여, 얻어진 A의 값을 a의 값으로 나누어, 상기 도전 물질과 상기 접착제층 중의 도전 입자의 길이 방향의 직경을 비교한다.
상기 도전 물질은, Z축 방향에서 본 형상이, 대략 원형 또는 대략 타원형인 것이 바람직하다. 상기 도전 물질은, 상기 접착제층 중의 도전 입자와 동일한 재료로 이루어지거나, 일부 또는 전부가 상기 접착제층 중의 도전 입자와 동일한 재료와 전극의 합금인 것이 바람직하다. 후술하는 바와 같은 도전 입자를 함유하는 도전성 접착제를 도포한 후, 열 압착함으로써, 전극 사이에서 도전 입자를 가압 변형시킴으로써, 상기와 같은 도전 물질을 전극 사이에 용이하게 형성할 수 있다. 또한, 상기 도전 물질은, 후술하는 바와 같은 열 용융성 도전 입자를 포함하는 것이 바람직하다.
[접착제층 중의 도전 입자]
상기 접착제층 중의 도전 입자의 농도는 0.01 내지 4.0부피%이다. 바람직하게는, 0.01 내지 3.5부피%이고, 보다 바람직하게는 0.1 내지 3.0부피%이고, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 2.5부피%이고, 특히 바람직하게는 0.1 내지 2.0부피%이다. 여기서, 도전 입자란 부피 고유 저항이 1×106Ω·㎝ 이하인 물질의 입자를 의미한다.
상기 접착제층 중의 도전 입자는 열 용융성 도전 입자인 것이 바람직하다. 특히 170℃ 이하, 2㎫ 이하에서의 열 압착으로 용융하는 도전 입자를 사용하는 것이 바람직하고, 그 중에서도 저융점 땜납 입자가 보다 바람직하다.
여기서, 저융점 땜납 입자란, 융점이 200℃ 이하, 바람직하게는 170℃ 이하, 보다 바람직하게는 150℃ 이하인 땜납 입자를 의미한다.
또한, 저융점 땜납 입자로서는 납을 포함하지 않는 땜납 입자가 바람직하고, 이 납을 포함하지 않는 땜납 입자란, JIS Z 3282(땜납-화학 성분 및 형상)에서 규정되어 있는, 납 함유율 0.10질량% 이하의 땜납 입자를 의미한다.
납을 포함하지 않는 땜납 입자로서는, 주석, 비스무트, 인듐, 구리, 은, 안티몬에서 선택되는 1종류 이상의 금속으로 구성되는 저융점 땜납이 적절하게 사용된다. 특히, 비용, 취급성, 접합 강도의 밸런스 관점에서, 주석(Sn)과 비스무트(Bi)의 합금이 바람직하게 사용된다.
이러한 땜납 입자 중 Bi의 함유량은 15 내지 65질량%, 바람직하게는 35 내지 65질량%, 보다 바람직하게는 55 내지 60질량%의 범위에서 적절히 선택된다.
Bi의 함유량을 15질량% 이상으로 함으로써, 그의 합금은 약 160℃에서 용융을 개시한다. 또한 Bi의 함유량을 증가시키면 용융 개시 온도는 저하되어 가서, 20질량% 이상에서 용융 개시 온도가 139℃가 되고, 58질량%에서 공정(共晶) 조성이 된다. Bi 함유량을 15 내지 65질량%의 범위로 함으로써, 저융점화 효과가 충분히 얻어지는 결과, 저온에서도 충분한 도통 접속이 얻어진다.
이러한 도전 입자는 구상인 것이 바람직하고, 레이저 회절식 입도 분포 측정에 의한 평균 입자 직경 D50이 0.1 내지 20㎛, 바람직하게는 3 내지 17㎛, 보다 바람직하게는 7 내지 15㎛인 것이 바람직하다. 도전 입자의 평균 입자 직경 D50을 20㎛ 이하로 함으로써, 미세한 개소라도 충분한 도전 접속이 가능하게 된다. 또한, 도전 입자의 평균 입자 직경 D50을 0.1㎛ 이상으로 함으로써, 접착제층 중에서의 도전 입자의 응집을 억제할 수 있다. 또한, 본 발명에 있어서, 구상의 도전 입자란, 도전 입자의 형상을 확인할 수 있는 배율에 있어서, 구상 분말의 긴 직경과 짧은 직경의 비가 1 내지 1.5인 것을 90% 이상 포함하는 것을 말한다.
[접착제층]
접착제층은, 접착제용 수지 성분을 포함하는 수지 조성물을 경화 또는 고화해서 형성한 층이다. 접착제층의 두께는, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극의 전기적 접속 개소에서는, 상기 도전 입자의 최대 입자 직경의 2분의 1 미만인 것이 바람직하고, 5분의 1 미만인 것이 보다 바람직하고, 7분의 1 미만인 것이 더욱 바람직하고, 9분의 1 미만인 것이 특히 바람직하고, 15분의 1 미만인 것이 보다 바람직하고, 19분의 1 미만인 것이 가장 바람직하다. 비전기적 접속 개소의 접착제층의 막 두께는, 상기 도전 입자의 최대 입자 직경 이상이다.
상기 접착제용 수지 성분으로서는, 공지 관용의 열경화형, 열 용융형, 자외선 경화형, 습기 경화형 수지 중 적어도 어느 한 종을 사용할 수 있다. 이들 수지 중에서도 열 압착에 의한 전기적인 접속이 용이하므로, 열경화형, 자외선 경화형 수지가 바람직하다. 열경화형 수지로서는, 아크릴레이트 수지 등의 에틸렌성 불포화 결합을 갖는 화합물, 에폭시 수지 등을 들 수 있다. 열 용융형의 수지로서는, 열가소성의 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리아미드, 폴리아세탈, 폴리카르보네이트, 폴리페닐렌술피드, 폴리에테르에테르케톤을 들 수 있다. 자외선 경화형 수지로서는, 우레탄아크릴레이트, 아크릴 수지 아크릴레이트(즉 아크릴 공중합 수지의 아크릴레이트), 에폭시아크릴레이트를 들 수 있다. 습기 경화형 수지로서는 습기 경화형 폴리우레탄 수지, 실리콘 수지, 시아노아크릴레이트를 들 수 있다. 그 중에서도, 열경화형 수지가 보다 바람직하고, 에틸렌성 불포화 결합을 갖는 화합물이 특히 바람직하다. 또한, 이방 도전성의 접속 구조체를 용이하게 얻을 수 있는 관점에서, 상기 접착제용 수지 성분을 포함하는 수지 조성물이, 도전성 접착제인 것이 보다 바람직하다. 상기 접착제층이 도전성 접착제를 경화 또는 고화해서 형성한 층인 것이 바람직하다. 이하, 열경화형 접착제용 성분에 대해서 설명한다.
(에틸렌성 불포화 결합을 갖는 화합물)
열경화형 수지로서, 에틸렌성 불포화 결합을 갖는 화합물을 배합함으로써, 170℃ 이하, 2㎫ 이하에서 열 압착 가능한 도전성 접착제를 용이하게 얻을 수 있다.
에틸렌성 불포화 결합을 갖는 화합물로서는, 단관능 또는 다관능의 (메타)아크릴로일기 함유 화합물을 바람직하게 사용할 수 있다. 본원 명세서에 있어서 (메타)아크릴로일기란, 아크릴로일기 및 메타크릴로일기를 총칭하는 용어이며, 다른 유사한 표현에 대해서도 마찬가지이다.
이러한 (메타)아크릴로일기 함유 화합물로서는, 예를 들어 치환 또는 비치환된 지방족 아크릴레이트, 지환식 아크릴레이트, 방향족 아크릴레이트, 헤테로환 함유 아크릴레이트 및 이들의 에틸렌옥사이드 변성 아크릴레이트, 에폭시아크릴레이트, 방향족 우레탄아크릴레이트, 지방족 우레탄아크릴레이트, 폴리에스테르아크릴레이트, 폴리에테르아크릴레이트, 폴리올아크릴레이트, 알키드아크릴레이트, 멜라민아크릴레이트, 실리콘아크릴레이트, 폴리부타디엔아크릴레이트, 및 이들에 대응하는 메타크릴레이트류 등을 사용할 수 있다.
보다 구체적으로는, 단관능의 (메타)아크릴로일기 함유 화합물로서는, 메틸(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, 부틸(메타)아크릴레이트, 히드록시에틸(메타)아크릴레이트, 4-히드록시부틸(메타)아크릴레이트, 히드록시프로필(메타)아크릴레이트, 부톡시메틸(메타)아크릴레이트, 2-에틸헥실(메타)아크릴레이트, 라우릴(메타)아크릴레이트, 이소데실(메타)아크릴레이트, 글리세롤모노(메타)아크릴레이트 등의 지방족 (메타)아크릴레이트, 시클로헥실(메타)아크릴레이트, 4-(메타)아크릴옥시트리시클로[5.2.1.02,6]데칸, 이소보르닐(메타)아크릴레이트 등의 지환식 (메타)아크릴레이트, 페녹시에틸(메타)아크릴레이트, 벤질(메타)아크릴레이트, 페닐(메타)아크릴레이트, 2-히드록시-3-페녹시프로필(메타)아크릴레이트 등의 방향족 (메타)아크릴레이트, 지방족 에폭시 변성 (메타)아크릴레이트 등 변성 (메타)아크릴레이트, 테트라히드로푸르푸릴(메타)아크릴레이트, (메타)아크릴로일옥시에틸프탈산, γ-(메타)아크릴옥시알킬트리알콕시실란 등을 사용할 수 있다.
또한, 다관능의 (메타)아크릴로일기 함유 화합물로서는, 비스페놀-A-디(메타)아크릴레이트, 알킬렌옥사이드 변성 비스페놀-A-디(메타)아크릴레이트, 1,4-부탄디올디(메타)아크릴레이트, 1,6-헥산디올디(메타)아크릴레이트, 1,9-노난디올디(메타)아크릴레이트, 에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 폴리프로필렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨테트라(메타)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨펜타(메타)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨헥사(메타)아크릴레이트, 비스[4-(메타)아크릴옥시메틸]트리시클로[5.2.1.02, 6]데칸, 비스[4-(메타)아크릴옥시-2-히드록시프로필옥시페닐]프로판, 이소포론디이소시아네이트 변성 우레탄(메타)아크릴레이트, 헥사메틸렌디이소시아네이트 변성 우레탄(메타)아크릴레이트, 올리고실록사닐디(메타)아크릴레이트, 트리메틸헥사메틸렌디이소시아네이트 변성 우레탄(메타)아크릴레이트, 트리알릴이소시아누레이트, 비닐(메타)아크릴레이트, 알릴(메타)아크릴레이트 등을 사용할 수 있다.
이 외에, 이하의 화합물도 사용할 수 있다.
(1) 2-히드록시에틸(메타)아크릴레이트를, 2,4-톨릴렌디이소시아네이트를 통해서 액상 폴리부타디엔의 히드록실기와 우레탄 부가 반응시킴으로써 얻어지는 액상 폴리부타디엔우레탄(메타)아크릴레이트,
(2) 무수 말레산을 부가한 말레화 폴리부타디엔에, 2-히드록시아크릴레이트를 에스테르화 반응시켜서 얻어지는 액상 폴리부타디엔아크릴레이트,
(3) 폴리부타디엔의 카르복실기와, (메타)아크릴산글리시딜의 에폭시에스테르화 반응에 의해 얻어지는 액상 폴리부타디엔(메타)아크릴레이트,
(4) 액상 폴리부타디엔에 에폭시화제를 작용시켜서 얻어지는 에폭시화 폴리부타디엔과, (메타)아크릴산의 에스테르화 반응에 의해 얻어지는 액상 폴리부타디엔(메타)아크릴레이트,
(5) 히드록실기를 갖는 액상 폴리부타디엔과, (메타)아크릴산클로라이드의 탈염소 반응에 의해 얻어지는 액상 폴리부타디엔(메타)아크릴레이트, 및
(6) 분자 양 말단에 히드록실기를 갖는 액상 폴리부타디엔의 이중 결합을 수소 첨가한 액상 수소화 1,2폴리부타디엔 글리콜을, 우레탄(메타)아크릴레이트 변성한 액상 수소화 1,2폴리부타디엔(메타)아크릴레이트.
이들 시판품의 예로서는, NISSO PB TE-2000, NISSO PB TEA-1000, NISSO PB TE-3000, NISSO PB TEAI-1000(이상 모두 닛본소다사 제조), MM-1000-80, MAC-1000-80(이상 모두 니혼세끼유가가꾸사 제조), 폴리벡 ACR-LC(닛본히드라진고교사 제조), HYCAR VT VTR 2000×164(우베고산사 제조), Quinbeam101(닛본제온사 제조), Chemlink5000(SARTOMER사 제조), BAC-15(오사까유끼가가꾸고교사 제조), BAC-45(오사까유끼가가꾸고교사 제조), UAT-2000(교에이샤가가꾸사 제조), 에폴리드 PB-3600(다이셀가가꾸고교사 제조), EY RESIN, BR-45UAS(라이트케미컬고교사 제조) 등을 들 수 있다.
이러한 (메타)아크릴로일기 함유 화합물 중, 특히, 2-히드록시-3-페녹시프로필아크릴레이트, 페녹시에틸아크릴레이트, 4-히드록시부틸아크릴레이트, 테트라히드로푸르푸릴아크릴레이트, 2-히드록시에틸아크릴레이트, 2-히드록시프로필아크릴레이트, 2-아크릴로일옥시에틸프탈산, 지방족 우레탄아크릴레이트가 바람직하다.
이들 에틸렌성 불포화 결합을 갖는 화합물은, 1종 또는 2종 이상 혼합해서 사용할 수 있다.
이상 설명한 바와 같은 에틸렌성 불포화 결합을 갖는 화합물은, 접착제용 수지 성분을 포함하는 수지 조성물 중에, 용제를 제외한 유기 성분 중의 에틸렌성 불포화 결합 당량이 260 내지 1000이 되도록 배합하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 260 내지 700, 더욱 바람직하게는 350 내지 700, 특히 바람직하게는 350 내지 550, 가장 바람직하게는 400 내지 500이다. 에틸렌성 불포화 결합 당량을 260 이상으로 함으로써 경화 시에 발생하는 경화 수축이 억제되어, 충분한 접착 강도를 얻을 수 있다. 또한, 에틸렌성 불포화 결합 당량을 1000 이하로 함으로써, 충분한 경화성을 얻을 수 있다. 여기서, 에틸렌성 불포화 결합 당량이란, 그램 당량으로 에틸렌성 불포화 결합수당의 질량이다. 에틸렌성 불포화기가 (메타)아크릴로일기인 경우에는 일반적으로 (메타)아크릴 당량이라고도 불린다. 예를 들어, 에틸렌성 불포화기가 (메타)아크릴로일기인 경우에는, (메타)아크릴로일기 1개당 유기 성분(용제를 포함하는 경우는 용제를 제외함)의 질량이라 정의된다. 즉, 에틸렌성 불포화 결합 당량은, 유기 성분(용제를 포함하는 경우는 용제를 제외함)의 질량 합계를 조성물 중의 에틸렌성 불포화 결합의 수로 나눔으로써 얻을 수 있다.
또한, 여기서 말하는, 유기 성분이란, 무기 성분 이외의 모든 성분을 말하며, 구체적으로는 수지 성분이나 후술하는 퍼옥사이드, 습윤 분산제, 소포제 등을 들 수 있다.
이러한 에틸렌성 불포화 결합을 갖는 화합물의 중합 개시제로서 후술하는 퍼옥사이드를 사용함으로써, 반응이 빠르게 개시되어, 신속한 경화가 가능하게 되어, 접착 강도가 양호해진다.
에틸렌성 불포화 결합을 갖는 화합물의 배합량은, 접착제용 수지 성분을 포함하는 수지 조성물의 총 질량에 대해 10 내지 90질량%, 바람직하게는 30 내지 60질량%, 보다 바람직하게는 40 내지 55질량%이다. 에틸렌성 불포화 결합을 갖는 화합물의 배합량을, 접착제용 수지 성분을 포함하는 수지 조성물의 총 질량에 대해 10질량% 이상으로 함으로써, 충분한 경화성이 얻어지고, 접착 강도도 양호하게 된다. 또한, 에틸렌성 불포화 결합을 갖는 화합물의 배합량을, 접착제용 수지 성분을 포함하는 수지 조성물의 총 질량에 대해 90질량% 이하로 함으로써, 경화 수축이 억제되고 접착 강도도 양호해진다.
접착제용 수지 성분을 포함하는 수지 조성물이, 열경화형 수지로서 상기 에틸렌성 불포화 결합을 갖는 화합물을 함유하는 경우, 상기 화합물 이외의 유기 바인더를 더 함유하는 것이 바람직하다. 유기 바인더를 첨가함으로써, 열경화 시에 발생하는 응력을 완화시키고, 접착 강도를 더욱 향상시킬 수 있다.
유기 바인더란 유기 수지 성분이며, 공지 관용의 천연 수지, 합성 수지를 사용할 수 있다. 이러한 유기 바인더로서는, 셀룰로오스 및 로진 등의 천연 수지, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리카르보네이트, 폴리염화비닐, 폴리아세트산 비닐, 폴리아미드, 아크릴 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 불소 수지, 실리콘 수지, 폴리에스테르 수지, 아세탈 수지, 부티랄 수지 등의 합성 수지를 사용할 수 있다. 그 중에서도 아크릴 수지, 부티랄 수지, 포화 폴리에스테르 수지를 사용하는 것이 바람직하고, 포화 폴리에스테르 수지가 보다 바람직하다.
아크릴 수지의 구체예로서는, 쿠라리티 시리즈(구라레사 제조)의 쿠라리티LA2330 등을 들 수 있다.
부티랄 수지의 구체예로서는, 세끼스이가가꾸 에스렉 시리즈(세끼스이가가꾸고교사 제조)의 에스렉 BL-1, BL-1H, BL-2, BL-2H, BL-5, BL-10, BL-10, BL-S, BL-L 등을 들 수 있다.
포화 폴리에스테르 수지의 구체예로서는, 도요보 바이런 시리즈(도요보세끼사 제조)의 바이런 200, 220, 240, 245, 270, 280, 290, 296, 300, 337, 500, 530, 550, 560, 600, 630, 650, BX1001, GK110, 130, 140, 150, 180, 190, 250, 330, 590, 640, 680, 780, 810, 880, 890 등을 들 수 있다.
유기 바인더는, 실온(25℃), 대기압에 있어서 고형인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 고형의 유기 바인더를 사용함으로써 접착제용 수지 성분을 포함하는 수지 조성물의 경화 후의 강도를 유지하기 쉬워진다. 유기 바인더의 Tg(유리 전이 온도)는 -20 내지 150℃, 바람직하게는 0 내지 120℃, 보다 바람직하게는 10 내지 70℃인 것이 바람직하다.
유기 바인더의 분자량은 1,000 내지 100,000, 바람직하게는 3,000 내지 80,000, 보다 바람직하게는 5,000 내지 60,000인 것이 바람직하다. 분자량이 1,000 이상이면 경화 시에 블리드 아웃하지 않고 응력 완화할 수 있고, 100,000 이하이면 에틸렌성 불포화 결합을 갖는 화합물과 용이하게 상용하여 충분한 유동성을 얻을 수 있다.
유기 바인더의 배합량은, 접착제용 수지 성분을 포함하는 수지 조성물의 총 질량에 대해 1 내지 90질량%, 바람직하게는 3 내지 60질량%, 보다 바람직하게는 5 내지 60질량%, 더욱 바람직하게는 5 내지 45질량%, 더욱 바람직하게는 10 내지 45질량%, 특히 바람직하게는 20 내지 40질량%이다.
접착제용 수지 성분을 포함하는 수지 조성물이, 열경화형 수지로서 에틸렌성 불포화 결합을 갖는 화합물을 함유하는 경우, 중합 개시제로서 퍼옥사이드를 함유하는 것이 바람직하다. 퍼옥사이드에 의해, 에틸렌성 불포화 결합을 갖는 화합물의 라디칼 반응이 개시된다. 그 결과, 에틸렌성 불포화 결합을 갖는 화합물의 경화가 저온에서 단시간에 행해져서, 전자 부품에 있어서의 부재끼리의 접착력을 향상시킬 수 있다.
상기 퍼옥사이드로서는 액상 및 분말의 퍼옥사이드가 포함되고, 구체예로서는, 이하의 재료를 들 수 있다.
메틸에틸케톤퍼옥사이드, 시클로헥사논퍼옥사이드 및 아세틸아세톤퍼옥사이드 등의 케톤퍼옥사이드, 1,1-디(t-헥실퍼옥시)-3,3,5-트리메틸시클로헥산, 1,1-디(t-헥실퍼옥시)시클로헥산, 1,1-디(t-부틸퍼옥시)-2-메틸시클로헥산 및 1,1-디(t-부틸퍼옥시)시클로헥산 등의 퍼옥시케탈, 2,2-디(t-부틸퍼옥시)부탄, n-부틸4,4-디-(t-부틸퍼옥시)발레레이트 및 2,2-디(4,4-디-(t-부틸퍼옥시)시클로헥실)프로판 등의 퍼옥시케탈, p-멘탄히드로퍼옥사이드, 디이소프로필벤젠히드로퍼옥사이드, 1,1,3,3-테트라메틸부틸히드로퍼옥사이드, 쿠멘히드로퍼옥사이드 및 t-부틸히드로퍼옥사이드 등의 하이드로퍼옥사이드, 디(2-t-부틸퍼옥시이소프로필)벤젠, 디쿠밀퍼옥사이드, 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸퍼옥시)헥산, t-부틸쿠밀퍼옥사이드, 디-t-헥실퍼옥사이드, 디-t-부틸퍼옥사이드 및 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸퍼옥시)헥신-3 등의 디알킬퍼옥사이드, 디이소부틸퍼옥사이드, 디(3,5,5-트리메틸헥사노일)퍼옥사이드, 디라우로일퍼옥사이드, 디숙신산퍼옥사이드, 디-(3-메틸벤조일)퍼옥사이드, 벤조일(3-메틸벤조일)퍼옥사이드, 디벤조일퍼옥사이드 및 디-(4-메틸벤조일)퍼옥사이드 등의 디아실퍼옥사이드, 디-n-프로필퍼옥시디카르보네이트, 디이소프로필퍼옥시디카르보네이트, 디(4-t-부틸시클로헥실)퍼옥시디카르보네이트, 디(2-에틸헥실)퍼옥시디카르보네이트, 디-sec-부틸퍼옥시디카르보네이트 등의 퍼옥시디카르보네이트, 쿠밀퍼옥시네오데카노에이트, 1,1,3,3-테트라메틸부틸퍼옥시네오데카노에이트, t-헥실퍼옥시네오데카노에이트, t-부틸퍼옥시네오데카노에이트, t-부틸퍼옥시네오헵타노에이트, t-헥실퍼옥시피발레이트, t-부틸퍼옥시피발레이트, 1,1,3,3-테트라메틸부틸퍼옥시-2-에틸헥사노에이트, 2,5-디메틸-2,5-디(2-에틸헥사노일퍼옥시)헥산, t-헥실퍼옥시-2-에틸헥사노에이트, t-부틸퍼옥시-2-에틸헥사노에이트, t-헥실퍼옥시이소프로필모노카르보네이트, t-부틸퍼옥시말레산, t-부틸퍼옥시-3,5,5-트리메틸헥사노에이트, t-부틸퍼옥시라우레이트, t-부틸퍼옥시이소프로필모노카르보네이트, t-부틸퍼옥시-2-에틸헥실모노카르보네이트, t-헥실퍼옥시벤조에이트, 2,5-디메틸-2,5-디(벤조일퍼옥시)헥산, t-부틸퍼옥시아세테이트, t-부틸퍼옥시-3-메틸벤조에이트, t-부틸퍼옥시벤조에이트 및 t-부틸퍼옥시알릴모노카르보네이트 등의 퍼옥시에스테르 및 3,3',4,4'-테트라(t-부틸퍼옥시카르보닐)벤조페논.
이러한 퍼옥사이드 중에서도 액상의 것을 사용하는 것이 바람직하다. 액상의 퍼옥사이드를 사용함으로써, 보존 안정성도 우수한 접착제용 수지 성분을 포함하는 수지 조성물을 얻을 수 있다. 여기서, 액상의 퍼옥사이드란, 실온(25℃), 대기압에 있어서 액상의 퍼옥사이드를 말한다.
통상, 열경화성 수지 조성물에서는, 분체의 경화제를 배합하여, 잠재성 경화제로서의 기능을 부여하고 있지만, 상기 에틸렌성 불포화 결합을 갖는 화합물을 함유하는 경우에는, 의외로도, 액상의 퍼옥사이드를 사용함으로써, 접착제용 수지 성분을 포함하는 수지 조성물의 보존 안정성이 향상된다. 그 결과, 액상의 퍼옥사이드에 의하면, 접착제용 수지 성분을 포함하는 수지 조성물 중에 양호하게 분산되어, 에틸렌성 불포화 결합을 갖는 화합물에 대하여 양호하게 작용하여 경화를 촉진시킨다.
액상의 퍼옥사이드로서는, 예를 들어 메틸에틸케톤퍼옥사이드, 시클로헥사논퍼옥사이드 및 아세틸아세톤퍼옥사이드 등의 케톤퍼옥사이드, 1,1-디(t-헥실퍼옥시)-3,3,5-트리메틸시클로헥산, 1,1-디(t-헥실퍼옥시)시클로헥산, 1,1-디(t-부틸퍼옥시)-2-메틸시클로헥산 및 1,1-디(t-부틸퍼옥시)시클로헥산 등의 퍼옥시케탈, 2,2-디(t-부틸퍼옥시)부탄, n-부틸4,4-디-(t-부틸퍼옥시)발레레이트 및 2,2-디(4,4-디-(t-부틸퍼옥시)시클로헥실)프로판 등의 퍼옥시케탈, p-멘탄히드로퍼옥사이드, 디이소프로필벤젠히드로퍼옥사이드, 1,1,3,3-테트라메틸부틸히드로퍼옥사이드, 쿠멘히드로퍼옥사이드 및 t-부틸히드로퍼옥사이드 등의 하이드로퍼옥사이드, 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸퍼옥시)헥산, t-부틸쿠밀퍼옥사이드, 디-t-헥실퍼옥사이드, 디-t-부틸퍼옥사이드 및 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸퍼옥시)헥신-3 등의 디알킬퍼옥사이드, 디이소부틸퍼옥사이드, 디(3,5,5-트리메틸헥사노일)퍼옥사이드, 디-(3-메틸벤조일)퍼옥사이드 및 벤조일(3-메틸벤조일)퍼옥사이드, 디벤조일퍼옥사이드 등의 디아실퍼옥사이드, 디-n-프로필퍼옥시디카르보네이트, 디이소프로필퍼옥시디카르보네이트, 디(2-에틸헥실)퍼옥시디카르보네이트, 디-sec-부틸퍼옥시디카르보네이트 등의 퍼옥시디카르보네이트, 쿠밀퍼옥시네오데카노에이트, 1,1,3,3-테트라메틸부틸퍼옥시네오데카노에이트, t-헥실퍼옥시네오데카노에이트, t-부틸퍼옥시네오데카노에이트, t-부틸퍼옥시네오헵타노에이트, t-헥실퍼옥시피발레이트, t-부틸퍼옥시피발레이트, 1,1,3,3-테트라메틸부틸퍼옥시-2-에틸헥사노에이트, 2,5-디메틸-2,5-디(2-에틸헥사노일퍼옥시)헥산, t-헥실퍼옥시-2-에틸헥사노에이트, t-부틸퍼옥시-2-에틸헥사노에이트, t-헥실퍼옥시이소프로필모노카르보네이트, t-부틸퍼옥시-3,5,5-트리메틸헥사노에이트, t-부틸퍼옥시라우레이트, t-부틸퍼옥시이소프로필모노카르보네이트, t-부틸퍼옥시-2-에틸헥실모노카르보네이트, t-헥실퍼옥시벤조에이트, t-부틸퍼옥시아세테이트, t-부틸퍼옥시-3-메틸벤조에이트, t-부틸퍼옥시벤조에이트 및 t-부틸퍼옥시알릴모노카르보네이트 등의 퍼옥시에스테르 및 3,3',4,4'-테트라(t-부틸퍼옥시카르보닐)벤조페논을 들 수 있다.
그 중에서도, 본 발명에 있어서 바람직한 퍼옥사이드로서는, 1,1-디(t-헥실퍼옥시)-3,3,5-트리메틸시클로헥산, 1,1-디(t-헥실퍼옥시)시클로헥산, n-부틸-4,4-디-(t-부틸퍼옥시)발레레이트 등의 퍼옥시케탈, 1,1,3,3-테트라메틸부틸하이드로퍼옥사이드 등의 하이드로퍼옥사이드, 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸퍼옥시)헥산, t-부틸쿠밀퍼옥사이드, 디-t-헥실퍼옥사이드, 디-t-부틸퍼옥사이드, 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸퍼옥시)3-헥신 등의 디알킬퍼옥사이드, 디아실퍼옥사이드, 퍼옥시카르보네이트 및 1,1,3,3-테트라메틸부틸퍼옥시-2-에틸헥사노에이트, t-헥실퍼옥시-2-에틸헥사노에이트, t-부틸퍼옥시-2-에틸헥사노에이트, t-헥실퍼옥시이소프로필모노카르보네이트, t-부틸퍼옥시-3,3,5-트리메틸헥사노에이트, t-부틸퍼옥시라우레이트, t-부틸퍼옥시-2-에틸헥실모노카르보네이트, t-헥실퍼옥시벤조에이트, t-부틸퍼옥시-3-메틸벤조에이트 및 t-부틸퍼옥시벤조에이트 등의 퍼옥시에스테르를 들 수 있다. 또한, 상기 특히 바람직한 퍼옥사이드 중, 퍼옥시에스테르를 사용함으로써 우수한 밀착성이 얻어진다. 그 중에서도 하기 구조를 갖는 알킬퍼옥시에스테르를 사용함으로써, 매우 우수한 접착 강도가 얻어진다.
Figure pat00001
(화학식 중 R 및 R'는 각각 독립적으로 알킬기를 나타낸다)
이상 설명한 바와 같은 퍼옥사이드는, 1분간 반감기 온도가 80 내지 160℃, 바람직하게는 85 내지 145℃, 보다 바람직하게는 90 내지 135℃인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 1분간 반감기 온도를 80℃ 이상으로 함으로써, 실온에서의 사용에 있어서 충분한 가사 시간을 확보할 수 있다. 또한, 1분간 반감기 온도를 160℃ 이하로 함으로써, 충분한 경화성을 확보할 수 있다.
퍼옥사이드는, 단독으로도 사용되지만, 복수 종류를 조합하여 사용할 수도 있다.
이러한 퍼옥사이드의 배합량은, 에틸렌성 불포화 결합을 갖는 화합물 100질량부에 대해 0.1 내지 20질량부, 바람직하게는 3 내지 15질량부, 보다 바람직하게는 5 내지 10질량부의 범위에서 적절히 선택된다. 퍼옥사이드의 배합량을 에틸렌성 불포화 결합을 갖는 화합물 100질량부에 대해 0.1질량부 이상으로 함으로써, 충분한 경화성을 확보할 수 있다. 퍼옥사이드의 배합량을 에틸렌성 불포화 결합을 갖는 화합물 100질량부에 대해 20질량부 이하로 함으로써, 충분한 밀착성을 확보할 수 있다.
접착제용 수지 성분을 포함하는 수지 조성물은, 틱소트로피성 부여제를 배합하는 것이 바람직하다. 틱소트로피성 부여제를 배합함으로써, 비중이 높은 도전 입자의 침강을 방지할 수 있다.
틱소트로피성 부여제로서는, 공지 관용의 것을 사용할 수 있고, 예를 들어 벤토나이트, 왁스, 스테아르산 금속염, 변성 우레아, 실리카 등을 사용할 수 있다. 이들 중에서도 실리카가 바람직하다. 상기 실리카는 비정질 실리카인 것이 바람직하고, 1차 입자의 평균 입자 직경이 50㎚ 이하의 비정질 실리카인 것이 더욱 바람직하고, 표면을 소수화 처리한 소수성 비정질 실리카인 것이 특히 바람직하다.
이러한 틱소트로피성 부여제의 배합량은, 접착제용 수지 성분을 포함하는 수지 조성물의 총 질량에 대해 0.01 내지 20질량%, 바람직하게는 0.1 내지 10질량%, 보다 바람직하게는 1 내지 5질량%의 범위에서 적절히 선택된다. 배합량을 0.01질량% 이상으로 함으로써 비중이 높은 도전 입자의 침강을 방지할 수 있어, 20질량% 이하로 함으로써 충분한 밀착성을 확보할 수 있다.
접착제용 수지 성분을 포함하는 수지 조성물은, 습윤 분산제를 배합하는 것이 바람직하다. 습윤 분산제를 배합함으로써, 도전분의 분산이 양호해져서 응집에 의한 조대 입자의 발생을 방지할 수 있다.
습윤 분산제로서는, 공지 관용의 것을 사용할 수 있고, 예를 들어 지방족 카르복실산, 지방족 카르복실산 염, 고급 알코올 황산 에스테르, 알킬술폰산, 인산 에스테르, 폴리에테르, 폴리에스테르카르복실산이나 이들의 염류를 사용할 수 있다. 이들 중에서도 인산 에스테르가 바람직하다.
이러한 습윤 분산제의 배합량은, 접착제용 수지 성분을 포함하는 수지 조성물의 총 질량에 대해 0.01 내지 10질량%, 바람직하게는 0.05 내지 5질량%, 보다 바람직하게는 0.1 내지 3질량%의 범위에서 적절히 선택된다. 배합량을 0.01질량% 이상으로 함으로써 조대 입자의 발생을 방지할 수 있고, 배합량을 10질량% 이하로 함으로써 충분한 절연성을 확보할 수 있다.
접착제용 수지 성분을 포함하는 수지 조성물은, 소포제를 배합하는 것이 바람직하다. 소포제를 배합함으로써, 기포의 발생을 억제하는 것이 가능하게 되어 보이드의 발생을 방지할 수 있다.
소포제로서는, 공지 관용의 것을 사용할 수 있고, 예를 들어 실리콘 수지, 변성 실리콘 수지, 유기 고분자 중합체, 유기 올리고머 등 사용할 수 있다. 이들 중에서도 유기 고분자 중합체나 유기 올리고머가 바람직하고, 비닐에테르의 중합물이 보다 바람직하다.
이러한 소포제의 배합량은, 접착제용 수지 성분을 포함하는 수지 조성물의 총 질량에 대해 0.01 내지 10질량%, 바람직하게는 0.1 내지 5질량%, 보다 바람직하게는 0.5 내지 3질량%의 범위에서 적절히 선택된다. 배합량을 0.01질량% 이상으로 함으로써 보이드의 발생을 방지할 수 있고, 배합량을 10질량% 이하로 함으로써 충분한 밀착성을 확보할 수 있다.
접착제용 수지 성분을 포함하는 수지 조성물은, 필요에 따라 레벨링제 등의 공지 관용의 첨가제를 배합할 수 있다.
접착제용 수지 성분을 포함하는 수지 조성물은, 용제를 포함하지 않는 것이 바람직하다. 여기서, 「용제를 사용하지 않는다」란, 접착제용 수지 성분을 포함하는 수지 조성물이 실질적으로 용제를 포함하지 않고, 접착제용 수지 성분을 포함하는 수지 조성물의, 150℃, 30분 가열에 의한 질량의 감소가, 가열 전의 질량과 비교해서, 3질량% 이하인 것을 말한다.
상기 접착제층의 두께는 0.01 내지 5㎛가 바람직하고, 0.01 내지 2㎛가 보다 바람직하고, 0.01 내지 1㎛가 더욱 바람직하다.
본 발명의 접속 구조체는, 전자 부품에 있어서의 부재끼리의 전기적 접속에 사용할 수 있다. 예를 들어, 프린트 배선판과 전자 소자의 전기적 접속이나 프린트 배선판 간의 전기적 접속에 사용할 수 있고, 그 중에서도, 리지드 프린트 배선판과 플렉시블 프린트 배선판의 전기적 접속에 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 스마트폰, 태블릿 단말기, 웨어러블 단말기에 있어서의 전기적 접속에도 적절하게 사용할 수 있다. 또한 고주파 특성이 양호하기 때문에, 고주파 특성이 요구되는 전자 기기에 있어서의 전기적 접속에도 적절하게 사용할 수 있다.
본 발명의 접속 구조체는, 170℃ 이하, 2㎫ 이하로 열 압착함으로써 부재끼리를 이방 도전 접착하는, 열 용융성 도전 입자를 포함하는 도전성 접착제이며, 상기 열 용융성 도전 입자를 포함하는 도전 입자의 배합량이 고형분 환산으로 0.01 내지 4.0부피%인 도전성 접착제를 사용함으로써 용이하게 형성할 수 있다.
도전성 접착제의 도포 방법은 특별히 한정되지 않고, 예를 들어 상기 도전성 접착제는, 프린트 배선판 등에 있어서의 접속 부재의 전기적 접속 개소에, 스크린 메쉬나 메탈 마스크에 의한 도포, 혹은 디스펜서 등의 도포 장치에 의해 도포할 수 있다.
접속 개소에 도전성 접착제가 충분히 공급된 것을 확인한 후, 피접속 부재(부품)를 접속 부재(기판)의 접속 개소에 실어, 소정 온도, 소정 압력으로의 열 압착을 행함으로써 경화한다. 이에 의해, 접속 부재(기판)와 피접속 부재(부품)가 전기적으로 접속할 수 있다.
열 압착 시의 열 압착 온도는 100 내지 240℃, 바람직하게는 120 내지 200℃, 보다 바람직하게는 140 내지 160℃로 하고, 열 압착 압력은 0.05 내지 2.0㎫, 바람직하게는 0.1 내지 1.5㎫, 보다 바람직하게는 0.5 내지 1.0㎫로 하고, 열 압착 시간은 1 내지 60초, 바람직하게는 1 내지 20초, 보다 바람직하게는 1 내지 9초로 열 압착된다. 100℃ 이상의 온도에서의 처리에 의하면, 열반응이 양호하게 진행되고, 240℃ 이하의 온도에서의 처리를 행함으로써, 접착 대상의 전자 부품 등이 가열에 의한 손상을 받지 않고 본래의 성능을 유지한다. 또한, 압력을 0.05㎫ 이상으로 함으로써, 전자 부품간에 충분한 접합이 형성되고, 도전성도 충분해진다. 또한, 열 압착 압력을 작게 함으로써, 전자 부품에의 과잉의 부하의 인가에 의한 손상이 방지된다. 또한, 열 압착 시간은, 단시간으로 함으로써 전자 부품에의 열에 의한 손상이 방지된다.
상기 도전성 접착제에 따르면, 도전 입자를 0.01 내지 4.0부피%로 함으로써, 전극에 끼워지는 도전 입자의 수가 적어지고, 도전 입자에 가해지는 압력이 증대하기 때문에, 저온 또한 저압력, 구체적으로는 170℃ 이하, 나아가서는 150℃ 이하이고 또한 2.0㎫ 이하, 1.5㎫ 이하, 나아가서는 1.0㎫ 이하의 열 압착으로도 부재끼리를 이방 도전 접착할 수 있다. 그 결과, 150℃, 0.8㎫라고 하는, 상당한 저온 또한 저압력에서도 이방 도전 접착하는 것도 가능하다.
[실시예]
이하, 본 발명을 실시예에 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다. 또한, 이하에 있어서 특별히 언급하지 않는 한, 「부」, 「%」는 질량 기준인 것으로 한다.
(도전성 접착제의 제조)
표 1에 나타내는 배합 비율(질량부)로 각 성분을 배합 교반하고, 도전성 접착제 1 내지 6을 제조했다.
Figure pat00002
*1: 에틸렌성 불포화 결합을 갖는 화합물 (A-1): 2-히드록시-3-페녹시프로필아크릴레이트(도아고세사 제조 아로닉스 M-5700, 분자량: 222, Tg: 17℃, 점도: 1.65dPa·s/25℃)
*2: 에틸렌성 불포화 결합을 갖는 화합물 (A-2): 페녹시에틸아크릴레이트(교에이샤가가꾸사 제조 라이트 아크릴레이트 PO-A, 분자량: 192, Tg: -22℃, 점도: 0.125dPa·s/25℃)
*3: 에틸렌성 불포화 결합을 갖는 화합물 (A-3): 지방족 우레탄아크릴레이트(다이셀·올넥스 가부시끼가이샤 제조 EBECRYL270, 분자량: 1500, Tg: -27℃, 점도: 30dPa·s/60℃)
*4: 포화 폴리에스테르 수지(도요보세끼사 제조 바이런 337, 분자량: 10000, Tg: 14℃)
*5: 1,1,3,3-테트라메틸부틸퍼옥시-2-에틸헥사노에이트(니찌유사 제조 퍼옥타 O, 성상: 액체, 1분간 반감기 온도: 124.3℃, 10시간 반감기 온도: 65.3℃)
*6: 저융점 땜납 입자(42Sn-58Bi[42Sn-58Bi 조성의 구상 입자: 평균 입자 직경(레이저 회절식 입도 분계 측정에 의한 평균 입자 직경 D50), 13.12㎛)])
*7: 실리카 미립자[비표면적 170㎡/g](닛본에어로실사 제조 에어로실 R974)
*8: 인산 에스테르(교에이샤가가꾸사 제조 라이트 에스테르 P-2M)
*9: 비닐에테르 중합체(교에이샤가가꾸사 제조 플로우렌 AC-326F)
*각 수지 조성물(각 도전성 접착제)에 포함되는, 유기 성분 중 에틸렌성 불포화 결합 당량은, 도전성 접착제 1 내지 6 모두, 457이었다(도전성 접착제는 모두 무용제).
(유기 성분 중의 에틸렌성 불포화 결합 당량의 산출 방법)
(유기 성분의 질량 합계)/(조성물 중의 에틸렌성 불포화 결합의 수)
=67.0/0.1466=457
(열 용융성 도전 입자의 함유량(도전 입자의 농도)(부피%)의 산출 방법)
JIS K-5400에 준거하여 100ml의 비중 컵(요시미쯔세이끼(주))을 사용해서 땜납분(저융점 땜납 입자) 이외의 조성물(접착제)의 비중을 측정하여, 땜납분(저융점 땜납 입자)의 진비중을 사용해서 하기 식으로 부피%를 산출했다.
또한, 42Sn-58Bi의 진비중은 8.7, 땜납분 이외의 조성물(접착제)의 비중은 1.13이었다.
(식)
도전 입자의 농도(부피%)=100×(땜납분의 배합량/땜납분의 진비중)/((땜납분의 배합량/땜납분의 진비중)+(땜납분 이외의 조성물의 배합량/땜납분 이외의 조성물의 비중))
(실시예 1 내지 4 및 비교예 1, 2)
(도통 저항의 평가)
시험편의 제작
상기에서 제조한 도전성 접착제 1 내지 6을, 리지드 기판(기재: FR-4, 전극폭: 100㎛, 전극 길이: 6㎜, 피치폭: 0.2㎜, 역ㄷ자형 전극수 70, 직선형 전극 1, 플래시 Au 처리) 위에, 메탈 마스크(마스크 두께: 80㎛, 개구: 15㎜×1㎜)를 개재해서 스크레이퍼에 의해 도포했다. 이어서, 도전성 접착제를 도포한 상태의 리지드 기판에 대해, 플렉시블 기판(폭: 16㎜, 기재: 폴리이미드, 전극폭: 100㎛, 전극 길이: 6㎜, 피치폭: 0.2㎜, 역ㄷ자형 전극수 70, 직선형 전극수 1, 플래시 Au 처리)을 적재했다. 이 적재 시에는, 리지드 기판의 전극과 플렉시블 기판의 전극의 위치를 데이지 체인이 형성되도록 맞추고, 양쪽 전극의 중첩되는 길이가 3.5㎜가 되도록 했다. 이와 같이 해서 적재한 기판끼리의 접합면에 대해, 0.79㎫(툴: 폭 3㎜ 길이 18㎜, 하중: 42.7N), 150℃, 6초로 열 압착을 행하여, 70개의 전기적 접속 개소를 갖는 데이지 체인 회로 시험편을 제작했다.
도통 저항의 측정
상기 방법에 의해 얻어진 시험편의 저항값을 테스터(히오끼덴끼사 제조 밀리옴 하이테스터 3540)를 사용하여 측정했다.
(내전압의 평가)
시험편의 제작
상기에서 제조한 도전성 접착제 1 내지 6을, 리지드 기판(기재: FR-4, 전극폭: 100㎛, 전극 길이: 6㎜, 피치폭: 0.2㎜, 빗살형 전극수 71, 플래시 Au 처리) 위에, 메탈 마스크(마스크 두께: 80㎛, 개구: 15㎜×1㎜)를 개재해서 스크레이퍼에 의해 도포했다. 이어서, 도전성 접착제를 도포한 상태의 리지드 기판에 대해, 플렉시블 기판(폭: 16㎜, 기재: 폴리이미드, 전극폭: 100㎛, 전극 길이: 6㎜, 피치폭: 0.2㎜, 빗살형 전극수 71, 플래시 Au 처리)을 적재했다. 이 적재 시에 있어서는, 리지드 기판의 전극과 플렉시블 기판의 전극의 위치를 내전압을 측정할 수 있도록 맞추어서, 양쪽 전극의 중첩되는 길이가 3.5㎜가 되도록 하였다. 이와 같이 해서 적재한 기판끼리의 접합면에 대해, 0.79㎫(툴: 폭 3㎜ 길이 18㎜, 하중: 42.7N), 150℃, 6초로 열 압착을 행하여, 시험편을 제작했다.
내전압의 측정
상기 방법에 의해 얻어진 시험편의 내전압을 테스터(어드밴테스트사 제조 TR8601 HIGH MEGOHM METER)를 사용하여 측정했다.
(밀착 강도의 평가)
시험편의 제작
상기에서 제조한 도전성 접착제 1 내지 6을, 리지드 기판(기재: FR-4, 전극폭: 100㎛, 전극 길이: 6㎜, 피치폭: 0.2㎜, 역ㄷ자형 전극수 70, 직선형 전극 1, 플래시 Au 처리) 위에, 메탈 마스크(마스크 두께: 80㎛, 개구: 15㎜×1㎜)를 개재해서 스크레이퍼에 의해 도포했다. 이어서, 도전성 접착제를 도포한 상태의 리지드 기판에 대해, 플렉시블 기판(폭: 16㎜, 기재: 폴리이미드, 전극폭: 100㎛, 전극 길이: 6㎜, 피치폭: 0.2㎜, 역ㄷ자형 전극수 70, 직선형 전극수 1, 플래시 Au 처리)을 적재했다. 이 적재 시에 있어서는, 리지드 기판의 전극과 플렉시블 기판의 전극의 위치를 데이지 체인이 형성되도록 맞추고, 양쪽 전극의 중첩되는 길이가 3.5㎜가 되도록 했다. 이와 같이 해서 적재한 기판끼리의 접합면에 대해, 0.79㎫(툴: 폭 3㎜ 길이 18㎜, 하중: 42.7N), 150℃, 6초로 열 압착을 행하여, 70개의 전기적 접속 개소를 갖는 데이지 체인 회로 시험편을 제작했다.
밀착 강도의 측정
상기 방법에 의해 얻어진 시험편의 밀착 강도를 본드 테스터(노드슨·어드밴스트·테크놀러지사 제조 4000Plus)를 사용해서 JIS K 6854-1에 준해서 플렉시블 기판을 수직 방향으로 필링해서 밀착 강도를 측정했다.
(Z축 방향에서 본 도전 입자의 찌부러진 상태의 평가)
상기 접착 강도의 측정에서 떼어낸 리지드 기판을 전자 현미경(니혼덴시사 (JEOL) 제조 JSM-5610LV)으로 관찰하고, 기판 중앙부에 위치하는 전극 위(1개, 중첩된 길이 3.5㎜의 부분)의 Z축 방향에서 본 도전 물질의 길이 방향의 직경을 모두 측정하고, 그 평균값을 A라 하였다. 다음에 기판 중앙부에 위치하는 전극 사이(1개, 중첩된 길이 3.5㎜의 부분)의 Z축 방향에서 본 도전 입자의 길이 방향의 직경을 모두 측정하고, 그 평균값을 a라 하였다. 얻어진 A의 값을 a의 값으로 나누어서 도전성 입자의 찌부러진 상태(배)를 구하였다.
(도전 입자의 최대 입자 직경의 평가)
상기 밀착 강도의 측정에서 떼어낸 리지드 기판을 전자 현미경(니혼덴시사 (JEOL) 제조 JSM-5610LV)으로 관찰하고, 기판 중앙부에 위치하는 전극 사이(1개, 중첩된 길이 3.5㎜의 부분)의 Z축 방향에서 본 도전 입자의 길이 방향의 직경을 모두 측정하고, 그 중에서 최대의 직경을 최대 입자 직경이라 하였다.
(전기적 접속 개소의 접착제층 막 두께의 평가)
밀착 강도의 평가와 마찬가지의 방법으로 제작한 시험편을 절단하고, 그 단면을 디지털 현미경(키엔스사 제조 VHX-5000)으로 관찰하여, 전기적 접속 개소의 접착제층 막 두께를 측정하였다.
(온도 사이클 시험)
상기 도통 저항과 동일한 방법으로 시험편을 제작하였다. 시험편을 구스모또가세이사 제조 WINTECH NT1531W를 사용해서 -40℃ 유지 시간 1분, 125℃ 유지 시간 1분의 조건에서 1000 사이클 경과한 시험편의 도통 저항을 측정하여 초기값과의 변화율(%)을 산출하고, 변화율이 0 내지 2%인 것을 ○, 2% 초과 내지 10%를 △, 10% 초과를 ×라 평가하였다.
Figure pat00003
상기 표 중에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 접속 구조체는, 도전성을 유지하면서, 내전압성이 우수한 것을 알 수 있다.
1 : 접속 구조체
2 : 접착제층
3 : 제1 전극
4 : 제2 전극
5 : 도전 물질
6 : 도전 입자
7 : 제1 전극의 지지 부재
8 : 제2 전극의 지지 부재

Claims (8)

  1. 제1 전극을 갖는 부재와 제2 전극을 갖는 부재가 도전 입자를 0.01 내지 4.0부피%의 농도로 포함하는 접착제층 중의 도전 입자를 포함하는 도전 물질을 개재해서 전기적으로 접속하고 있는 이방 도전성의 접속 구조체이며, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극의 전기적 접속 개소의 접착제층의 막 두께가, 상기 도전 입자의 최대 입자 직경의 2분의 1 미만이고, 또한 비전기적 접속 개소의 접착제층의 막 두께가, 상기 도전 입자의 최대 입자 직경 이상인 것을 특징으로 하는 접속 구조체.
  2. 제1 전극을 갖는 부재와 제2 전극을 갖는 부재가 도전 입자를 0.01 내지 4.0부피%의 농도로 포함하는 접착제층 중의 도전 입자를 포함하는 도전 물질을 개재해서 전기적으로 접속하고 있는 이방 도전성의 접속 구조체이며, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극의 전기적 접속 개소의 전기적으로 접속하는 방향에서 본 상기 도전 물질의 길이 방향의 직경이, 비전기적 접속 개소의 접착제층 중의 상기 도전 입자의 길이 방향의 직경의 2배 이상인 것을 특징으로 하는 접속 구조체.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 도전 물질이 전기적 접속 방향으로 가압 변형되어 있는 것을 특징으로 하는 접속 구조체.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 도전 입자 또는 상기 도전 물질이 열 용융성인 것을 특징으로 하는 접속 구조체.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 접속 개소가 2㎫ 이하의 압력으로 압착되어 있는 것을 특징으로 하는 접속 구조체.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 프린트 배선판끼리를 전기적으로 접속하고 있는 것을 특징으로 하는 접속 구조체.
  7. 제6항에 있어서, 상기 프린트 배선판 중 적어도 한쪽이 플렉시블 프린트 배선판인 것을 특징으로 하는 접속 구조체.
  8. 제1항 또는 제2항에 기재된 접속 구조체를 갖는 전자 부품.
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