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目的

精細ピッチの接続においても短絡せず、簡便な工程を用い、導電性ペーストスクリーン印刷性を損なわず、これによって収率を向上させ、また導電性ペースト中の導電性粒子絶縁性粒子に置き換えることにより、加熱、加圧接続後の種々の環境下において高い信頼度電気的導通性を有し、折り曲げに強い、熱圧着性接続部材を提供する。

構成

絶縁性可撓性基材と、絶縁性粒子を混合した導電性ペーストより形成された導電ラインと、導電ラインの接続端子部分に設けられた導電性粒子を混合分散した絶縁性接着剤層とからなる熱圧着性接続部材。

概要

背景

従来より、熱圧着性接続部材はLCD、EL、LED、ECD、プラズマディスプレイ等の表示器と、PCB(硬質プリント配線板)、FPC(フレキシブルプリント基板)との接続、あるいはPCB、FPC間での接続等に用いられている。従来より熱圧着性接続部材の構成は、図5の断面図に示すような絶縁性可撓性基材1上に所望の導電ライン2を導電性ペ−ストにより形成し、その上に導電性粒子3を絶縁性接着剤4中に分散してなる異方導電性接着剤層5を設けたものが公知となっている(特公昭55−38073、特公昭58−56996など)。なお図中6は導電ライン2を覆う絶縁レジスト層である。

ところが、近年の電気電子機器の小型化、精密化に伴い、熱圧着性接続部材に要求される接続端子ピッチも0.3mm台、0.2mm台と微細化してきた。このような場合、上記した導電性粒子を絶縁性接着剤中に分散したタイプでは、導電ライン間が導電性粒子により短絡しやすいため、図6の断面図に示すように絶縁性可撓性基材1上に所望の導電ライン2を形成後の導電ラインの厚さより径の大きい導電性粒子3を分散混合した導電性ペ−ストにより形成し、その上から絶縁性接着剤層4を設けたものなどが提案されている(特表昭62−500828、特開昭62−154746など)。

これらの熱圧着性接続部材に要求される性能は電気的接続でありその信頼性は接続部位における接着剤の強度もさることながら、接続に寄与する粒子の数が大きく関与している。すなわち、接続に関与している粒子の数は多ければ多いほど、熱圧着性接続部材としての電気的接続の信頼性は向上する。

概要

精細ピッチの接続においても短絡せず、簡便な工程を用い、導電性ペーストスクリーン印刷性を損なわず、これによって収率を向上させ、また導電性ペースト中の導電性粒子を絶縁性粒子に置き換えることにより、加熱、加圧接続後の種々の環境下において高い信頼度電気的導通性を有し、折り曲げに強い、熱圧着性接続部材を提供する。

絶縁性可撓性基材と、絶縁性粒子を混合した導電性ペーストより形成された導電ラインと、導電ラインの接続端子部分に設けられた導電性粒子を混合分散した絶縁性接着剤層とからなる熱圧着性接続部材。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
2件
牽制数
3件

この技術が所属する分野

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請求項1

絶縁性可撓性基材上の、絶縁性粒子を混合した導電性ペ−ストにより形成された導電ラインと、該導電ラインの少なくとも接続端子部分に設けられた、絶縁性接着剤中導電性粒子混合分散した異方導電接着剤層とからなることを特徴とする熱圧着性接続部材

請求項2

導電ラインが絶縁性可撓性基材上に設けられたポリウレタン樹脂ポリエステル樹脂アクリル樹脂エポキシ樹脂より選択される1種または2種以上からなる高分子層を介して、スクリ−ン印刷により設けられたものである請求項1記載の熱圧着性接続部材。

請求項3

絶縁性粒子の粒径(r1 )と導電性粒子の粒径(r2 )が以下の式で示されるものである請求項1記載の熱圧着性接続部材。(式)(1/3)t≦(r1 )≦L1/5(r1 )≦(r2 )≦2/3(r1 )ただし、t:導電ライン厚さ、L:スクリ−ン版の紗開口部の1辺の長さ。

請求項4

高分子層を形成する樹脂100重量部に対し平均粒径0.01〜10μmの無機フィラー及びまたは有機樹脂フィラーを0.1〜10重量部 混合したものである請求項2記載の熱圧着性接続部材。

技術分野

0001

本発明は液晶ディスプレイ(LCD)、エレクトロルミネッセンス(EL)、発光ダイオ−ド(LED)、エレクトロクロミックディスプレイ(ECD)、プラズマディスプレイ等の表示体接続端子とその駆動部分を搭載した回路基板、あるいは各種電気回路基板間を接続するために使用される熱圧着性接続部材に関する。

背景技術

0002

従来より、熱圧着性接続部材はLCD、EL、LED、ECD、プラズマディスプレイ等の表示器と、PCB(硬質プリント配線板)、FPC(フレキシブルプリント基板)との接続、あるいはPCB、FPC間での接続等に用いられている。従来より熱圧着性接続部材の構成は、図5の断面図に示すような絶縁性可撓性基材1上に所望の導電ライン2を導電性ペ−ストにより形成し、その上に導電性粒子3を絶縁性接着剤4中に分散してなる異方導電性接着剤層5を設けたものが公知となっている(特公昭55−38073、特公昭58−56996など)。なお図中6は導電ライン2を覆う絶縁レジスト層である。

0003

ところが、近年の電気電子機器の小型化、精密化に伴い、熱圧着性接続部材に要求される接続端子のピッチも0.3mm台、0.2mm台と微細化してきた。このような場合、上記した導電性粒子を絶縁性接着剤中に分散したタイプでは、導電ライン間が導電性粒子により短絡しやすいため、図6の断面図に示すように絶縁性可撓性基材1上に所望の導電ライン2を形成後の導電ラインの厚さより径の大きい導電性粒子3を分散混合した導電性ペ−ストにより形成し、その上から絶縁性接着剤層4を設けたものなどが提案されている(特表昭62−500828、特開昭62−154746など)。

0004

これらの熱圧着性接続部材に要求される性能は電気的接続でありその信頼性は接続部位における接着剤の強度もさることながら、接続に寄与する粒子の数が大きく関与している。すなわち、接続に関与している粒子の数は多ければ多いほど、熱圧着性接続部材としての電気的接続の信頼性は向上する。

0005

(従来技術の欠点)しかしながら、上記従来の技術のうち、図5に示すような絶縁性接着剤中に導電性粒子を分散混合した熱圧着性接続部材では、導電性粒子の混合量を多くすると図7の平面図に示すように導電ラインのギャップにも導電性粒子の数が多くなって導電ライン間が短絡し、熱圧着性接続部材としての性能を満足できなくなる。したがって、従来は短絡を起さない最大限の量の導電性粒子を混合した異方導電性接着剤(導電性粒子を分散した絶縁性接着剤)を使用していた。このため、接続の信頼性には限界があり、さらにできる限り信頼性を向上させるために導電性粒子を短絡を起こさない最大限の量まで混合するために絶縁性接着剤としての電気的絶縁性が減少し、接続ピッチが小さいときには図5に示すように熱圧着性接続部材の接続部のみに異方導電接着剤を塗布し、これ以外の部分は絶縁性の優れた絶縁レジスト層を設けざるを得なかった。このため絶縁レジスト層を付与するための工程が必要となり、工程が繁雑化するといった問題もあった。

0006

また、通常、熱圧着性接続部材の導電ラインはスクリ−ン印刷によって形成されるが、図6の構成において導電性粒子数を増加させることは導電性ペ−ストのスクリ−ン印刷性を非常に悪化させ、電気的に接続した導電ラインを得ることが難しくなって、その収率を悪化させていた。さらに図6の構成の導電性ペ−ストに混合される導電性粒子としてAu、Ag、Ptなどの貴金属微粒子や、Ni、Al、Feなどの金属微粒子、またそれらを核としてその表面に貴金属メッキを施したものやカ−ボンブラック黒鉛粉末、カ−ボンファイバ−などの高硬度を有するものが用いられているが、これら導電性粒子は熱圧着時の加熱、加圧による絶縁性可撓性基材、導電性ペ−ストおよび絶縁性接着剤層の変形、流動変移量に容易に追従できず、接続後におかれる種々の環境下で、絶縁性可撓性基材、導電性ペ−ストおよび絶縁性接着剤層の残存応力を受けて導電性粒子は微視的に動き、部分的に導通不良、高抵抗値化などを生じ、電気的導通の信頼性に重大な悪影響を及ぼす危険があった。また、これら導電性粒子表面は導電性ペ−ストとの密着性が悪く、導電性粒子を含む導電ラインは、折り曲げた際に導電性粒子と導電ラインの界面でクラックが発生しやすく、電気的に断線しやすいといった欠点ももっていた。

0007

本発明は上記のような従来の問題点を解決するもので、精細ピッチの接続においても短絡せず、簡便な工程を用い、導電性ペ−ストのスクリ−ン印刷性を損なわず、これによって収率を向上させ、また導電性ペ−スト中の導電性粒子を絶縁性粒子に置き換えることにより、加熱、加圧接続後の種々の環境下において高い信頼度電気的導通性を有し、折り曲げに強い熱圧着性接続部材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

0008

発明者は、前記課題を解決する手段を鋭意検討した結果、絶縁性接着剤中に導電性粒子を、導電性ペ−スト中には絶縁性粒子を混合し、該絶縁性粒子を被覆する導電性ペ−ストの被覆を突出させて、接続端子同士を直接接触させるとともに、導電性粒子によってもこれらを接続させることにより、接続後のより高い信頼度の電気的導通性を確保できることを見出し、更にこれらの粒子に必要な大きさの関係、混合量、材質等を決定し、本発明を完成した。これは、特許請求の範囲の請求項1に記載してあるように、絶縁性可撓性基材上の、絶縁性粒子を混合した導電性ペ−ストにより形成された導電ラインと、該導電ラインの少なくとも接続端子部分に設けられた絶縁性接着剤中に導電性粒子を混合分散した異方導電接着剤層とからなることを特徴とする熱圧着性接続部材を要旨とするものである。また本発明は特許請求の範囲の請求項2に記載してあるように、導電ラインが絶縁性可撓性基材上に設けられたポリウレタン樹脂ポリエステル樹脂アクリル樹脂エポキシ樹脂より選択される1種または2種以上からなる高分子層を介して、スクリ−ン印刷により設けられたものである請求項1記載の熱圧着性接続部材である。また本発明は特許請求の範囲の請求項3に記載してあるように、絶縁性粒子の粒径(r1 )と導電性粒子の粒径(r2 )が以下の式で示されるものである請求項1記載の熱圧着性接続部材である。
(式)(1/3)t≦(r1 )≦L
1/5(r1 )≦(r2 )≦2/3(r1 )
ただし、t:導電ライン厚さ、L:スクリ−ン版の紗開口部の1辺の長さ。また本発明は特許請求の範囲の請求項4に記載してあるように、高分子層を形成する樹脂100重量部に対し平均粒径0.01〜10μmの無機フィラー及びまたは有機樹脂フィラーを0.1〜10重量部 混合したものである請求項2記載の熱圧着性接続部材である。

0009

本発明の熱圧着性接続部材の導電ラインは、これを形成する導電性ペ−スト中に分散配合された絶縁性粒子により導電ラインに突出部が形成され、その突出部が対向する接続端子に直接接触して電気的接続を行うことを目的としている。この際、導電ライン中に埋没した絶縁性粒子の圧縮強度は、少なくとも接続押圧時に導電性ペ−ストの被膜突破しない強度範囲を有していることが必要であり、より好ましくはゴム弾性を有するものである。これは、絶縁性粒子の加熱、加圧時の変形量が導電性ペ−ストのそれに追従していることが好ましいためであり、弾性をもたせることにより導電性ペ−ストの突出部をそれが電気的に接続している接続端子に接触圧力を与え続け、これにより安定した接続が得られるものと思われる。接続の信頼性は導通に関与する突出部の数が多ければ多いほど向上するが、前述したように導電性ペ−スト中に分散させる絶縁性粒子の量を多くし過ぎると、これをスクリ−ン印刷する際に導電性ペ−ストのスクリ−ン通過性を非常に悪化させるおそれがあり、結果として導電ラインの断線等の不都合が発生することがあるため、本発明においては導電性ペ−ストに混合する絶縁性粒子の量をスクリ−ン通過性を悪化させない程度までとし、絶縁性粒子の減少による信頼性の悪化を導電ラインの上に設ける異方導電接着剤中の導電性粒子により補うものである。なお、本願において絶縁性とは体積抵抗率106 Ω・cm以上を示し、導電性とは102 Ω・cm以下であることを示す。

0010

この導電性ペ−ストを構成する材料における導電性付与剤としては、外径0.1〜10μmの球状、粒状、鱗片状、板状、樹枝状サイコロ状、海綿状等のAg、AgメッキCu、Cu、Au、Ni、Pd、さらにはこれらの合金類、これら1種または2種以上をメッキした樹脂粉ファネスブラックチャンネルブラック等のカ−ボンブラックやグラファイト粉末の1種または2種以上を使用したものが適宜選択して用いられ、後述する有機性バインダ−に対し10〜90wt%の割合で分散配合されている。

0011

導電性付与剤が分散される絶縁性のバインダ−好ましくは有機性バインダーには、熱可塑性および熱硬化性樹脂等の樹脂組成物が用いられるが、耐熱性、特には接続時の加熱、加圧に耐えうるものとするために熱硬化性樹脂を用いることが好ましい。必要に応じ、硬化促進剤レベリング剤、分散安定剤、消泡剤揺変剤等が適宜添加されてもよい。

0012

前記絶縁性粒子の形状としては球状、粒状、鱗片状、樹枝状、板状、サイコロ状、海綿状等のものから適宜選択されるが、押圧された状態でより安定した電気的接続を得るためには、導電ラインがこれに対向する接続端子に多点で接触するような形状、例えば、海綿状、樹枝状等の複数の突起を有するものであることがより好ましい。また、この絶縁性粒子は、導電ライン形成時および熱圧着に導電性ペ−ストの被膜を突破しないようにするために、多孔質の表面をもつことがより好ましく、この多孔質の表面は、導電性ペ−スト中の有機性バインダ−成分を物理化学的吸着し、これにより、非常に高い密着性を得ることができるようになるのでる。さらに、より望ましくは、その表面のSP値と導電性ペ−スト中のバインダ−のそれとの差が2以内、好ましくは1以内とすることがよい。これにより化学的分子的な結合力相似性を得、絶縁性粒子表面とバインダ−とのぬれがよくなり、これにより、より高い密着性を得ることができ、この密着性が導電ラインの耐屈曲性を向上させる結果となる。しかし、この絶縁性粒子が導電性ペ−スト中の有機溶剤に容易に溶解するものの場合には、表面処理をして不溶解性のものとしておくことが望ましい、また、この有機溶剤を容易に吸収して膨張を起こすものも使用できる。更に、この絶縁性粒子は80〜200℃での熱圧着時に容易に溶融しない耐熱性をもつことが望ましく、これを樹脂とした場合には溶融点が80℃以上のもの、好ましくは120℃以上のものがよい。

0013

これらの要求特性をもつため、絶縁性粒子としては、樹脂からなるものとすることが望ましい。これはその重合方法等により形状および弾性を制御することができ、さらに表面を多孔質としたり、表面のSP値の調節を絶縁性粒子の材料選定または有機性極性基の導入など公知の表面改質技術等により行うことが可能であるからである。このような要求特性を満足する樹脂として、ポリスチレン系ポリイミド系、ポリアクリル系、ポリエステル系、ポリウレタン系、ポリアミド系、フェノ−ル系、エポキシ系、ポリオレフィン系、ポリビニル系等の樹脂、これらの共重合体、およびこれらのエラストマ−樹脂や、イソプレン系、ブタジエン系等の合成ゴム等が挙げられ、適宜選択して用いられる。このうち、耐溶剤性、弾性率、成形性、吸油性、密着性等において、特にポリアミド系樹脂、フェノ−ル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂等が要求特性をより満足している。

0014

このような絶縁性粒子を導電性ペ−スト中に分散配合して導電ラインを形成する場合に、該絶縁性粒子が埋没されるだけの厚みを1回の印刷で得るためには、スクリ−ン印刷を用いることが最適である。これによって形成される導電ラインに埋没、固定された絶縁性粒子の数は、後述する異方導電接着剤中の導電性粒子の数との合計で、低ピッチの場合でも安定した接続状態を得るために、導電ラインの接続端子部分の面積1mm2 当たり、粒子数が20個以上好ましくは60個以上となるようにするのが望ましく、導電性粒子による導通(接続)と絶縁性粒子によってえられる突出部による導通(接続)との比は3:7〜7:3が好ましい。低ピッチの場合粒子数が20個より少ないと、これを熱圧着した際に粒子の存在が少なく、あるいは熱圧着部に粒子が存在しないおそれがある。なお、前述したように導電性ペ−スト中の絶縁性粒子の数を極端に多くし過ぎるとこれをスクリ−ン印刷によって設ける際に、絶縁性粒子によって版詰まり起しやすく、導電性ペ−ストの体積抵抗率が減少して安定な抵抗値が得られなかったりすることもあり、導電性ペ−ストに分散配合する絶縁性粒子の配合量は、5〜50容量部とすることが望ましい。

0015

前記導電性ペ−ストのスクリ−ン印刷に用いられるスクリ−ン材は、線径10〜40μmのステンレス等の鉄合金平織綾織したもの、ニッケルメッキなどにより格子状に形成した電鋳版を剛性フレ−ムに張ったものが一般的に使われ、精密な導電ラインを形成する場合には、アクリル系等のマスク材ラインパタ−ン開口部を該線材や該線材の交点を塞がないように線材を細くすることが必要になり、紗厚(Ts)は必然的に薄くなるが、導電性ペ−ストの通過性の点からTsに対する開口率(φ)の比は好ましくは0.8以上、より好ましくは1.5以上がよく、そのためには紗、版の強力を落とさずに線材の強度を上昇させ、線径を細くすることが必要で、φは35%以上、好ましくは60%以上である。

0016

通常、導電性ペ−ストはスクリ−ン印刷性(スクリ−ン版の通過性)を良くするために低粘度に作られており、そのため、印刷された導電性ペ−ストは可撓性基材上に幅方向ダレて導電ラインの幅はスクリ−ン版上のラインパタ−ン開口部の幅よりも20〜50%程度広くなる。そのため、スクリ−ン版のラインパタ−ン開口部の幅は導電性ペ−ストのダレを見込んで所望する導電ラインの幅の20〜50%程度狭く補正して作製し、これを用いてスクリ−ン印刷することにより所望の導電ラインの幅を得ている。例えば150μmの幅の導電ラインを所望すればスクリ−ン版のラインパタ−ン開口部の幅は100μm程度にすれば良い。このスクリ−ン版で導電性ペ−ストを印刷すると、可撓性基材上で導電性ペ−ストが少しダレて150μmの幅となり、所望の導電ラインが得られる。しかしながらこのスクリ−ン版のラインパタ−ン開口部の補正は本発明のように絶縁性粒子を混合した導電性ペ−ストを印刷する際にはスクリ−ン通過性を悪化させ、導電ラインの断線を招くこともあるので、後述するように導電性ペ−ストを印刷する前に可撓性基材上に請求項2で示した高分子物質を塗布してこの高分子物質に導電性ペ−スト中の溶剤成分を吸収させ、印刷後のダレを抑止し、これによってスクリ−ン版のラインパタ−ン開口部の補正をなくすことが精細な導電ラインを所望する際には望ましい。

0017

スクリーン印刷される導電性ペーストに分散配合される絶縁性粒子の粒径(r1 )は、図3(a),(b)に示すように導電ラインの線幅Tcおよび厚さ(t)、印刷版の格子状の紗の開口部(正方形または矩形の短辺)の1辺の長さ(L:通常はTc>L)、との関係により決定され、即ち、r1 がtに対して小さすぎると突出部の形成が困難となることもあり、接続の安定性が悪くなるので、r1 ≧(1/3)t、好ましくはr1 ≧tとし、また、r1 がTcおよびLに対して大きいと、物理的に導電ラインの形成が困難となり、印刷時に版づまりを生じたりすることもあるので、r1 <Tc、r1 <L、好ましくはr1 <(1/2)Tcであるのがよい。すなわち、(1/3)t≦r1 ≦L(<TC )であることが必要となる。なお図中cはスクリーン材を構成する線材、dはマスク材、eはラインパターン開口部を示す。通常、導電ラインの厚み(t)は5〜30μm程度であり、印刷版の格子状の紗の開口部の1辺の長さ(L)はスクリーンメッシュにより異なり、 0.4mmピッチ以下の精細な導電ラインを形成する際には 250メッシュ以上、 500メッシュ程度までの版を用いることが多く、このときのLは、25μm〜70μm程度であるため、絶縁性粒子の粒径(r1 )は5〜70μm、好ましくは20〜50μmの範囲から適宜選択することが最適である。

0018

以上の工程により形成された所望の導電ラインはスクリーン印刷性を向上するため接続に関与する絶縁性粒子の数が少ない場合や、電気的接続の信頼性をより一層上げるためには、これらの導電性ペースト、絶縁性粒子を用いて絶縁性可撓性基材上に形成した所望の導電ラインの対向する接続端子との接続部に、さらに異方導電接着剤層を設ける必要がある。この異方導電接着剤を構成するマトリックスとしての絶縁性接着剤としては絶縁性の接着剤であればこれを特に限定する必要はなく、加熱によって接着性を示すものであれば熱可塑性、熱硬化性のいずれであってもよいが、熱可塑性のものは比較的低温、短時間の加熱で接着し、ポットライフも長く、熱硬化性のものは接着強度が大きく、耐熱性もすぐれているので、これらはその使用目的に応じて適宜選択すればよい。

0019

この絶縁性接着剤を構成する主剤は、エチレン酢酸ビニル共重合体カルボキシル変成エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリレート共重合体、エチレン−エチルアクリレート共重合体、エチレン−イソブチルアクリレート共重合体、ポリアミド、ポリエステル、ポリメチルメタクリレートポリビニルエーテルポリビニルブチラール、ポリウレタン、スチレンブチレン−スチレン(SBS)共重合体、カルボキシル変成SBS共重合体、スチレン−イソプレン−スチレン(SIS)共重合体、スチレン−エチレン−ブチレン−スチレン(SEBS)共重合体、マレイン酸変成SEBS共重合体、ポリプジエンゴムクロロプレンゴム(CR)、カルボキシル変成CR、スチレン−ブタジエンゴムイソブチレンイソプレン共重合体アクリロニトリル−ブタジエンゴム(NBR)、カルボキシル変成NBR、エポキシ樹脂、シリコーンゴム(SR)などから選ばれる1種または2種以上の組合せにより得られる。好ましくはCR、カルボキシル変性CR、スチレン−ブタエンゴム、NBR、カルボキシル変性NBRである。

0022

この絶縁性接着剤に導電性粒子を分散混合して異方導電性接着剤を得るが、この導電性粒子としては金、銀、銅、ニッケルパラジウム、ステンレス、真鍮半田等の金属粒子タングステンカーバイトシリカカーバイト等のセラミック粒子カーボン粒子、表面を金属被覆したプラスチック粒子等が用いられるが、接続後の安定性を向上するには前記した導電性ペーストに混合される絶縁性粒子とほぼ同等の弾性率を有する粒子を用いることが望ましく、したがって、これらのうちでは表面を金属被覆したプラスチック粒子がもっとも好ましい。異方導電接着剤として前記絶縁性接着剤中に導電性粒子を混合する際には導電性粒子の数が少なすぎると前記した導電ラインの接続に関与する突出部の不足を補うことが困難となるし、逆に極端に多くなり過ぎても短絡を起こしやすくなったり、電気的絶縁性を損なうこともあるので異方導電接着剤の絶縁性接着剤 100容量部に分散配合する導電性粒子の配合部数は、1〜30容量部好ましくは1〜15容量部とすることが良い。

0023

これら導電性粒子の粒径(r2 )は、前記導電性ペーストに混合される絶縁性粒子の粒径(r1 )との兼ね合いで決定されるが、1/5(r1 )≦(r2 )≦2/3r1 であることが接続の安定性に対して好ましい。これは、1/5(r1)>(r2 )であるとこれを熱圧着した際に図4(a)に示したように導通に関与しない導電性粒子hが生じることもまれにはあり、逆に(r2 )>2/3(r1 )であるとこれを熱圧着した際に図4(b)に示したように導電ラインの突出部iが導通に関与できなくなるからである。即ち図4(a)は絶縁性可撓性基材1の下に設けられた導電ライン2中に含まれる絶縁性粒子7による突出部iと、ITOガラス基板8上のITO電極(図示せず)は電気的に接続されるが、この際、導電性粒子3の径が絶縁性粒子7の径に比較して極端に小さい場合には、異方導電接着剤5中の導電性粒子3h, は導通に関与するが、導通に関与しない導電性粒子3hが存在している状態を示すものであり、図4(b)は図4(a)と構成は同じものを示すが、図4(a)とは逆に導電性粒子3の径が絶縁性粒子7の径に比較して2/3より大きいと、突出部iは導通に関与するが、突出部i,は導通に関与しない状態を示すものである。

0024

本発明が適用される熱圧着接続部材の絶縁性可撓性基材としては、絶縁性の可撓性基材であればこれを特に限定するものではないが、例えばポリイミド、ポリエチレンテレフタレートポリエチレンナフタレートポリブチレンテレフタレートポリカーボネートポリフェニレンサルファイドポリ−1,4−シクロヘキサンジメチレンテレフタレートポリアリレート液晶ポリマー等から選ばれる好ましくは厚さ10〜50μmの耐熱性を有する高分子フィルムを用いることができる。その上に前記絶縁性粒子を分散配合してなる導電性ペーストをスクリーン印刷により所望の導電ラインに形成した後、少なくとも該導電ラインの接続端子部分に前記異方導電接着剤層を、従来公知の方法、即ち、ロールコーティング、バーコーティングナイフコーティング、スプレーコーティング、スクリーン印刷、グラビア印刷等の方法を用いて設けることにより本発明の熱圧着性接続部材を得る。また、異方導電接着剤層中の導電性粒子の数が少なく、電気的絶縁性が十分であれば熱圧着性接続部材全面に異方導電接着剤を塗布することができ、これにより工程を簡略化することができる。図1(a)は本発明の熱圧着性接続部材を用いたITOガラス基板との接続構造を、図1(b)はその部分拡大図を示すものであり、図4と同一符号のものは同一のものを示す。請求項3の場合には、絶縁性粒子によって生じた突起部kと導電性粒子3とが無駄なく導通に関与することができる。

0025

なお、前述し、図2に示したように前記絶縁性可撓性基材1の少なくとも片面にポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂より選択される1種または2種以上からなる高分子層9を1〜15μmの厚さで塗布した後、前記導電性ペーストをスクリーン印刷した本願の請求項2に挙げたものでは、これら高分子層9が導電性ペースト中の溶剤成分を吸収して導電性ペーストの揺変性を向上させ、印刷後の導電性ペーストのダレを防ぎ、スクリーン版の補正を小さく、場合によってはなくすことが可能となり、導電性ペーストのスクリーン印刷性を向上させることができるとともに、導電性ペーストの絶縁性可撓性基材1への転写性、密着性を上げ、耐屈曲性の優れた熱圧着性接続部材が高収率で得られる。

0026

前記高分子層にはその後の導電ペーストのスクリーン印刷での版離れ性を向上させるため、さらには導電ラインの硬化時の加熱によってブロッキングを起こさないようにするため、平均粒径0.01〜10μmのシリカ、けい酸塩炭酸カルシウム等の無機フィラー、アクリル、スチレン、シリコーンフェノール等の有機樹脂フィラーを 0.1〜10重量部加えることが望ましい。なお、これらの粒子の平均粒径配分量は版離れ性の向上やブロッキングの防止の観点から0.01μm以上、0.1重量部とし、他方、粒子が高分子層から脱離したり、精細な導電ラインを形成するためには10μm以下、10重量部以下とするのが好ましい。

0027

一般に、従来の熱圧着性接続部材の製造は、図5に示したような異方導電接着剤を異方導電手段として用いる場合には、前記絶縁性可撓性基材の上に前記スクリーン版(ラインパターン開口部の幅を補正したもの)を用いて前記導電性ペーストを所望の導電ラインに形成し、次いで接続部を固定する接着剤として異方導電接着剤層(絶縁性接着剤に導電性粒子を分散配合したもの)を被接続基板との接続部の導電ライン上に設け、必要であれば前記異方導電接着剤の塗布部分以外の部位に絶縁レジスト層を設ける事により製造されている。また、図6に示すような異方導電手段として導電ライン中に導電性粒子を固定する場合には、前記可撓性基材の上に前記スクリーン版(ラインパターン開口部の幅を補正したもの)を用いて前記導電性ペースト中に前記導電性粒子を分散混合したものを所望の導電ラインに形成し、次いでその全面に前記絶縁性接着剤を塗布して製造を行っている。

0028

一方、本願の熱圧着性接続部材の製造方法は、前記可撓性基材上にポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂より選択される1種または2種以上からなる高分子層を塗布し、または塗布せずして、この上に前記スクリーン版(高分子層を設けたものにあってはラインパターン開口部の幅を補正しないもの)を用いて前記導電性ペースト中に前記絶縁性粒子を分散混合したものを所望の導電ラインに形成し、次いで前記異方導電接着剤をその全面に設けるものである。この際、導電性ペースト中に分散混合される絶縁性粒子の数を従来の構造のものよりも少なくすることによりスクリーン版の通過性を向上させ、また、異方導電接着剤層中に分散混合される導電性粒子の量を従来の構造のものよりも少なくすることにより、短絡を防ぎ、接着剤の絶縁性を向上させて、全面に異方導電接着剤を塗布することができるようになる、これにより、工程を簡略化し、製品の収率を向上させることができる。

0029

本発明の熱圧着性接続部材は以上のように構成され、導電ラインを形成する導電性ペースト中に分散配合され、埋没、固定された絶縁性粒子によって導電ライン上に突出部が形成され、さらにこの上に異方導電接着剤を塗布する事により接続時の加熱、加圧操作により突出部の導電性ペーストと異方導電接着剤中の導電性粒子が対向する接続端子に接触して電気的導通を行うものである。このように本発明は、接続端子同士を直接接触させて電気的に接続するとともに導電性粒子による接続を行うため、接続端子間の短絡の可能性を最小限に抑えながらも、種々の環境下で電気的導通の信頼性の向上が図れるという優位性が与えられる。さらに、導通は導電性粒子と、絶縁性粒子による突出部の和によって確保されるので導電性ペースト中の絶縁性粒子の混合量を減少させることも可能になり、これによりスクリーン印刷性を向上し、断線等のトラブルの発生を抑えることもできる。また、導電性ペースト中の粒子に絶縁性粒子を使用することにより、導電性ペーストとのぬれがよく、導電ライン形成時および加熱、加圧時において、絶縁性粒子としてゴム弾性を有するものを用いた場合には、導電性ペーストが突破することがないばかりではなく、その弾性故に対向する接続端子に接触圧力を保持し続け、安定した接続が図れることになる。さらにこれにより結果的に耐屈曲性の優れた導電ラインが得られる。また、さらに、異方導電接着剤中の導電性粒子の混合量を減少することにより、短絡を防ぐばかりではなく、電気的絶縁性の向上も図れ、これによって精細ピッチの熱圧着性接続部材においても全面に異方導電接着剤を塗布することもできるようになり、絶縁レジスト層を別個に塗布することなく、したがって、工程の簡略化が可能になるのである。なお本発明においては、異方導電接着剤層は少なくとも導電ラインの接続端子部分に設ければよいが、導電ライン上全面に設けてもよい。本発明における導電ラインは絶縁性可撓性基材の片面及びまたは両面に設けられていてもよいし、同一面上の一部分にのみ設けられていてもよい。

0030

本発明の実施例を以下に説明する。
I.導電性ペーストの作製。
有機性バインダーとして、分子量20,000〜25,000、水酸基価6.0KOHmg/g、酸価1.0KOHmg/g、溶解度パラメーター9.2の飽和共重合ポリエステル樹脂と、ヘキサメチレンジイソシアネートビウレット量体メチルエチルケトオキシムブロックしたブロックイソシアネートの混合物を用い、鱗片状の粒径1〜3μmのAg粉末を導電性付与剤とし、レベリング剤、分散安定剤、消泡剤、揺変剤各々1重量部を加えて酢酸カルビトールに溶解したのち、10%変形時の圧縮強度が2.6kgf/mm2である多孔質ナイロン樹脂弾性微粒子(平均粒径約30μm、海綿状)を10容量部加えて導電性ペーストを作成した。

0031

II.異方導電接着剤溶液の作製
カルボキシル変成NBR 100重量部に対して、アルキルフェノール系粘着付与剤40重量部、劣化防止剤、耐熱添加剤、アミン系シランカップリング剤を各々1重量部づつ加え、石油ナフサ:ブチルカルビトール=1:1の混合溶媒に溶解し、35重量%の絶縁性接着剤溶液を作製し、これに粒径約15μmの表面を金により被覆したフェノール樹脂粒子を絶縁性接着剤の固形分 100容量部に対し10容量部加え、異方導電接着剤溶液を作製した。

0032

III.熱圧着接続部材の製造
次に、厚さ25μmのポリエチレンナフタレート(以下PENと略す)フィルムよりなる絶縁性可撓性基材の上に、分子量20,000〜25,000、水酸基価6.0KOHmg/g、酸価1.0KOHmg/g、溶解度パラメーター9.2の飽和共重合ポリエステル樹脂と、ヘキサメチレンジイソシアネートのビウレット3量体をメチルエチルケトオキシムでブロックしたブロックイソシアネートの混合物をトルエンに溶解し、平均粒径3μmのシリコーン樹脂粒子を飽和共重合ポリエステル樹脂 100重量部に対して3重量部加えた溶液を溶剤除去後の厚さが2μmとなるように全面に塗布し、この上に上記I.で作製した各種導電性ペーストをスクリーン線径16μm、紗厚35μm、紗の開口部1辺の長さ(L)63μm、紗の開口率65%の強化ステンレススクリーン版で 0.1mm幅のラインパターン開口部をアクリル系マスク材により形成したスクリーン版を用いて、 0.2mmピッチの導電ラインを形成した。次いでその全面に上記II.で作製した異方導電接着剤を溶媒を除去した後の厚みが15μmとなるように、バーコーターにて塗布して乾燥し、異方導電接着剤層を形成し、所望の寸法に裁断し、本発明の熱圧着性接続部材を得た。

0033

IV.比較例1の熱圧着性接続部材の作製
導電ペーストとして上記I.の有機性バインダー、導電性付与剤として20容量部のニッケル粒子(平均粒径約30μm)を混合したもの、絶縁性接着剤として上記II.の絶縁性接着剤を、絶縁性可撓性基材として厚さ25μmのPENフィルムを使用して、絶縁性可撓性基材上に導電性ペーストを上記III.のスクリーン版を用いて 0.2mmピッチの導電ラインを形成しようとしたが、導電ペーストがダレて導電ラインどうしが短絡したため、ラインパターン開口部を0.07μmに補正して印刷し、 0.2mmピッチの導電ラインを形成した。その全面に絶縁性接着剤を溶媒を除去した後の厚みが15μmとなるように塗布して比較例1の熱圧着性接続部材を得た。

0034

V.比較例2の熱圧着性接続部材の作製
導電ペーストとして上記I.の有機性バインダー、導電性付与剤を用い、異方導電接着剤として上記II.の絶縁性接着剤中に粒径約15μmの表面を金により被覆したフェノール樹脂粒子を絶縁性接着剤の固形分 100容量部に対し20容量部加えた異方導電接着剤溶液を用いて厚さ25μmのPENフィルム上に導電性ペーストを上記III.のスクリーン版を用いて 0.2mmピッチの導電ラインを形成しようとしたが、導電ペーストがダレて導電ラインどうしが短絡したため、ラインパターン開口部を0.07μmに補正して印刷し、 0.2mmピッチの導電ラインを形成した。その接続端子部に異方導電接着剤を溶媒を除去した後の厚みが15μmとなるように塗布し、残りの部分に絶縁レジスト層を塗布して比較例2の熱圧着性接続部材を得た。

0035

こうして得た熱圧着性接続部材を面積抵抗率30ΩのITOガラス基板の接続端子に 140℃、30kg/cm2、12sec の条件で熱圧着し、熱衝撃試験(85℃、30min と-30℃、30min とを交互にくり返す。)を行った後の放置時間と、両接続端子間の抵抗値の変化、および60℃、95%RHの環境に放置した時間と両接続端子間の抵抗値の変化との関係を測定し、結果をそれぞれ表1、表2に、さらにこれらの製品率を表3に示す。なお表1〜表2の数字の単位はΩである。表1〜表3の結果から、本発明の熱圧着性接続部材は従来品に比較して、種々の環境下において、高い信頼度の電気的導通性を有し、短絡せず、折り曲げに強く収率の高いことが確認された。

0036

0037

0038

発明の効果

0039

以上のように本発明の熱圧着性接続部材を用いると、微細な電気、電子回路等の接続端子であっても短絡、断線する恐れはなく、導電性ペースト中の絶縁性粒子および異方導電接着剤の導電性粒子により加熱、加圧操作により、導電ラインの突出した部分と、導電性粒子との双方が確実に対向する接続端子に接続され、夏期屋外、車内、水中等の過酷な条件下においても電気的導通の信頼性の向上が図れる。さらに、工程は簡略で、製品収率が良く、耐屈曲性に優れた熱圧着性接続部材となるものである。

図面の簡単な説明

0040

図1(a)本発明の熱圧着性接続部材を用いた接着構造の一例を示す縦断面図。
(b)上記接続部の拡大図。
図2本発明の他の実施態様を示す熱圧着性接続部材とITOガラス基板との接続構造の説明図。
図3スクリーン版の構成を説明する説明図。
(a)平面図(b)XーX, 線断面図
図4本発明における絶縁性粒子および導電性粒子の粒径を比較説明する説明図。
(a)導電性粒子の径が絶縁性粒子の径に比較して小さい場合。(b)導電性粒子の径が絶縁性粒子の径に比較して大きい場合。
図5従来の熱圧着性接続部材の一例を示す縦断面図
図6他の従来の熱圧着性接続部材の一例を示す縦断面図。
図7従来の熱圧着性接続部材の不都合の様子を説明する平面図。

--

0041

1…絶縁性可撓性基材
2…導電ライン
3…導電性粒子
4…絶縁性接着剤
5…異方導電接着剤
6…絶縁レジスト層
7…絶縁性粒子
8…ITOガラス基板
9・・・高分子層
3h、3h, …導電性粒子
i、i, 、k…導電ラインの突出部
c…紗の構成線
d…マスク材
e…ラインパターン開口部
L…紗の開口部の
Tc …ラインパターンの巾

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