JP6639079B2 - 異方性導電材料 - Google Patents
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Description
1.異方性導電材料、及び接続構造体
2.実施例
図1は、異方性導電材料を用いた接続構造体の一部断面を模式的に示す図である。図1に示すように、接続構造体は、第1の支持基板12上に端子11が形成された第1の電子部品10と、第2の支持基板21上に端子22が形成された第2の電子部品20と、第1の電子部品10の端子11と第2の電子部品20の端子22とを接続する導電性粒子33を含有する異方性導電材料の硬化物からなる異方性導電膜30とを備える。
St=2.8P/(π・d2) (式1)
以下、本発明の実施例について説明する。本実施例では、所望の圧縮弾性率を有する導電性粒子を作製し、これをバインダー樹脂に添加して異方性導電フィルムを作製した。そして、異方性導電フィルムを用いて基材とFPC(Flexible Printed Circuits)とを接続し、初期及び信頼性試験後の抵抗値を測定した。なお、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。
導電性粒子は、コア粒子と、コア粒子を被覆する第1の金属層と、第1の金属層に付着させた微粒子と、第1の金属層と微粒子とを被覆する第2の金属層とを有するものを作製した。先ず、ジビニルベンゼンとアクリル酸の共重合体からなる平均粒子径10μmのプラスチック核体粒子をコア粒子として用意した。プラスチック核体粒子は、架橋度を調整し、所定の圧縮弾性率となるものを調製した。
導電性粒子の表面に設けられた突起部の占有面積は、SEMによって得られた画像の解析により行った。突起部の占有面積割合は、突起部の表面積の積算値を、表面に突起部を設けていない同粒径の表面積の値で除し、百分率(%)にて求めた。なお、下記試験結果において、突起部の占有面積割合が100%を上回るものがあるが、これは突起部の上に重ねて突起部が形成されているような粒子も実在し、重ねてできている突起部についても加算して計算したためである。
導電性粒子の30%変形時の圧縮弾性率は、微小圧縮試験機(MCT−W201、島津製作所製)を用い、次のようにして求めた。直径50μmのダイヤモンド製円柱の平滑端面で、圧縮速度0.331mN/秒間にて、導電性粒子を30%圧縮し、その際の荷重値(圧縮変形荷重値)を求めた。圧縮変形荷重値P(単位:mN)と粒子直径d(単位:μm)から下記式1により圧縮弾性率St(単位:MPa)を算出した。
St=2.8P/(π・d2) (式1)
下記組成のバインダー樹脂を調製した。
基材フィルムとして、PETフィルム(弾性率:5.3GPa、製品名:PET−01−BU、三井化学東セロ株式会社製)、シクロオレフィンコポリマーフィルム(弾性率:2.6GPa、製品名:ARTON D4540、JSR社製)、及びポリイミドフィルム(弾性率:6.9GPa、製品名:ユーピレックス75S、宇部興産社製)を用意した。厚み125μmの各基材フィルムの表面にITO配線パターンを形成して、第1の電子部品を用意した。
デジタルマルチメーター(商品名:デジタルマルチメーター7561、横河電機社製)を用いて、接合構造体の初期抵抗値(R1)を測定した。初期抵抗の評価は、次の基準により行った。
◎:0.3Ω以下
○:0.3Ωより大きく、0.5Ω以下
×:0.5より大きい
◎:0.5Ω以下
○:0.5Ωより大きく、1.0Ω以下
×:1.0Ωより大きい
表2に示すように、弾性率が5.3GPaのPETフィルムを基材フィルムとした第1の電子部品を用いた。導電性粒子は、表面に突起部を有しないものを使用した。導電性粒子の30%変形時の圧縮弾性率は、32MPaであった。この導電性粒子を添加した異方性導電フィルムを用いて第1の電子部品と第2の電子部品とを接続させ、接続構造体を得た。接続構造体の初期抵抗値(R1)は0.55Ωであり、初期抵抗の評価は×であった。信頼性試験後抵抗値(R2)は1.21Ω、ΔRは0.66Ωであり、信頼性の評価は○であった。よって、総合判定は×であった。
表2に示すように、30%変形時の圧縮弾性率が197MPaの導電性粒子を用いたこと以外は、比較例1と同様に接続構造体を得た。接続構造体の初期抵抗値(R1)は0.97Ωであり、初期抵抗の評価は×であった。信頼性試験後抵抗値(R2)は2.53Ω、ΔRは1.56Ωであり、信頼性の評価は×であった。よって、総合判定は×であった。
表2に示すように、弾性率が6.9GPaのポリイミドフィルムを基材フィルムとした第1の電子部品を用いたこと以外は、比較例2と同様に接続構造体を得た。接続構造体の初期抵抗値(R1)は0.25Ωであり、初期抵抗の評価は◎であった。信頼性試験後抵抗値(R2)は0.6Ω、ΔRは0.35Ωであり、信頼性の評価は◎であった。よって、総合判定は◎であった。
表2に示すように、弾性率が2.6GPaのシクロオレフィンコポリマーフィルムを基材フィルムとした第1の電子部品を用いた。導電性粒子は、微粒子としてニッケルを付着させ、表面に突起部を有するものを使用した。導電性粒子の突起部が無い場合の表面積に占める突起部の面積割合は55%であった。また、導電性粒子の30%変形時の圧縮弾性率は、28MPaであった。この導電性粒子を添加した異方性導電フィルムを用いて第1の電子部品と第2の電子部品とを接続させ、接続構造体を得た。接続構造体の初期抵抗値(R1)は0.52Ωであり、初期抵抗の評価は×であった。信頼性試験後抵抗値(R2)は2.72Ω、ΔRは2.2Ωであり、信頼性の評価は×であった。よって、総合判定は×であった。
表2に示すように、弾性率が2.6GPaのシクロオレフィンコポリマーフィルムを基材フィルムとした第1の電子部品を用いた。導電性粒子は、微粒子としてニッケルを付着させ、表面に突起部を有するものを使用した。導電性粒子の突起部が無い場合の表面積に占める突起部の面積割合は55%であった。また、導電性粒子の30%変形時の圧縮弾性率は、32MPaであった。この導電性粒子を添加した異方性導電フィルムを用いて第1の電子部品と第2の電子部品とを接続させ、接続構造体を得た。接続構造体の初期抵抗値(R1)は0.28Ωであり、初期抵抗の評価は◎であった。信頼性試験後抵抗値(R2)は0.69Ω、ΔRは0.51Ωであり、信頼性の評価は○であった。よって、総合判定は○であった。
表2に示すように、30%変形時の圧縮弾性率が49MPaの導電性粒子を用いたこと以外は、実施例1と同様に接続構造体を得た。接続構造体の初期抵抗値(R1)は0.25Ωであり、初期抵抗の評価は◎であった。信頼性試験後抵抗値(R2)は0.59Ω、ΔRは0.34Ωであり、信頼性の評価は◎であった。よって、総合判定は◎であった。
表2に示すように、30%変形時の圧縮弾性率が101MPaの導電性粒子を用いたこと以外は、実施例1と同様に接続構造体を得た。接続構造体の初期抵抗値(R1)は0.29Ωであり、初期抵抗の評価は◎であった。信頼性試験後抵抗値(R2)は0.62Ω、ΔRは0.33Ωであり、信頼性の評価は◎であった。よって、総合判定は◎であった。
表2に示すように、30%変形時の圧縮弾性率が197MPaの導電性粒子を用いたこと以外は、実施例1と同様に接続構造体を得た。接続構造体の初期抵抗値(R1)は0.91Ωであり、初期抵抗の評価は×であった。信頼性試験後抵抗値(R2)は3.31Ω、ΔRは2.40Ωであり、信頼性の評価は×であった。よって、総合判定は×であった。
表2に示すように、弾性率が5.3GPaのPETフィルムを基材フィルムとした第1の電子部品を用いた。導電性粒子は、微粒子としてニッケルを付着させ、表面に突起部を有するものを使用した。導電性粒子の突起部が無い場合の表面積に占める突起部の面積割合は55%であった。また、導電性粒子の30%変形時の圧縮弾性率は、28MPaであった。この導電性粒子を添加した異方性導電フィルムを用いて第1の電子部品と第2の電子部品とを接続させ、接続構造体を得た。接続構造体の初期抵抗値(R1)は0.51Ωであり、初期抵抗の評価は×であった。信頼性試験後抵抗値(R2)は2.63Ω、ΔRは2.12Ωであり、信頼性の評価は×であった。よって、総合判定は×であった。
表2に示すように、弾性率が5.3GPaのPETフィルムを基材フィルムとした第1の電子部品を用いた。導電性粒子は、微粒子としてニッケルを付着させ、表面に突起部を有するものを使用した。導電性粒子の突起部が無い場合の表面積に占める突起部の面積割合は55%であった。また、導電性粒子の30%変形時の圧縮弾性率は、32MPaであった。この導電性粒子を添加した異方性導電フィルムを用いて第1の電子部品と第2の電子部品とを接続させ、接続構造体を得た。接続構造体の初期抵抗値(R1)は0.29Ωであり、初期抵抗の評価は◎であった。信頼性試験後抵抗値(R2)は0.64Ω、ΔRは0.35Ωであり、信頼性の評価は◎であった。よって、総合判定は◎であった。
表2に示すように、30%変形時の圧縮弾性率が49MPaの導電性粒子を用いたこと以外は、実施例4と同様に接続構造体を得た。接続構造体の初期抵抗値(R1)は0.24Ωであり、初期抵抗の評価は◎であった。信頼性試験後抵抗値(R2)は0.56Ω、ΔRは0.32Ωであり、信頼性の評価は◎であった。よって、総合判定は◎であった。
表2に示すように、30%変形時の圧縮弾性率が101MPaの導電性粒子を用いたこと以外は、実施例4と同様に接続構造体を得た。接続構造体の初期抵抗値(R1)は0.25Ωであり、初期抵抗の評価は◎であった。信頼性試験後抵抗値(R2)は0.55Ω、ΔRは0.30Ωであり、信頼性の評価は◎であった。よって、総合判定は◎であった。
表2に示すように、30%変形時の圧縮弾性率が197MPaの導電性粒子を用いたこと以外は、実施例4と同様に接続構造体を得た。接続構造体の初期抵抗値(R1)は0.81Ωであり、初期抵抗の評価は×であった。信頼性試験後抵抗値(R2)は2.51Ω、ΔRは1.70Ωであり、信頼性の評価は×であった。よって、総合判定は×であった。
表3に示すように、弾性率が5.3GPaのPETフィルムを基材フィルムとした第1の電子部品を用いた。導電性粒子は、微粒子としてニッケルを付着させ、表面に突起部を有するものを使用した。導電性粒子の突起部が無い場合の表面積に占める突起部の面積割合は9%であった。また、導電性粒子の30%変形時の圧縮弾性率は、49MPaであった。この導電性粒子を添加した異方性導電フィルムを用いて第1の電子部品と第2の電子部品とを接続させ、接続構造体を得た。接続構造体の初期抵抗値(R1)は0.33Ωであり、初期抵抗の評価は○であった。信頼性試験後抵抗値(R2)は0.79Ω、ΔRは0.46Ωであり、信頼性の評価は◎であった。よって、総合判定は○であった。
表3に示すように、突起部が無い場合の表面積に占める突起部の面積割合が29%である導電性粒子を用いたこと以外は、実施例7と同様に接続構造体を得た。接続構造体の初期抵抗値(R1)は0.26Ωであり、初期抵抗の評価は◎であった。信頼性試験後抵抗値(R2)は0.62Ω、ΔRは0.36Ωであり、信頼性の評価は◎であった。よって、総合判定は◎であった。
表3に示すように、突起部が無い場合の表面積に占める突起部の面積割合が81%である導電性粒子を用いたこと以外は、実施例7と同様に接続構造体を得た。接続構造体の初期抵抗値(R1)は0.23Ωであり、初期抵抗の評価は◎であった。信頼性試験後抵抗値(R2)は0.55Ω、ΔRは0.32Ωであり、信頼性の評価は◎であった。よって、総合判定は◎であった。
表3に示すように、突起部が無い場合の表面積に占める突起部の面積割合が91%である導電性粒子を用いたこと以外は、実施例7と同様に接続構造体を得た。接続構造体の初期抵抗値(R1)は0.28Ωであり、初期抵抗の評価は◎であった。信頼性試験後抵抗値(R2)は0.75Ω、ΔRは0.47Ωであり、信頼性の評価は◎であった。よって、総合判定は◎であった。
表3に示すように、突起部が無い場合の表面積に占める突起部の面積割合が98%である導電性粒子を用いたこと以外は、実施例7と同様に接続構造体を得た。接続構造体の初期抵抗値(R1)は0.35Ωであり、初期抵抗の評価は○であった。信頼性試験後抵抗値(R2)は0.91Ω、ΔRは0.56Ωであり、信頼性の評価は○であった。よって、総合判定は○であった。
表3に示すように、突起部が無い場合の表面積に占める突起部の面積割合が110%である導電性粒子を用いたこと以外は、実施例7と同様に接続構造体を得た。接続構造体の初期抵抗値(R1)は0.38Ωであり、初期抵抗の評価は○であった。信頼性試験後抵抗値(R2)は0.98Ω、ΔRは0.60Ωであり、信頼性の評価は○であった。よって、総合判定は○であった。
表3に示すように、弾性率が5.3GPaのPETフィルムを基材フィルムとした第1の電子部品を用いた。導電性粒子は、微粒子としてパラジウムを付着させ、表面に突起部を有するものを使用した。導電性粒子の突起部が無い場合の表面積に占める突起部の面積割合は55%であった。また、導電性粒子の30%変形時の圧縮弾性率は、52MPaであった。この導電性粒子を添加した異方性導電フィルムを用いて第1の電子部品と第2の電子部品とを接続させ、接続構造体を得た。接続構造体の初期抵抗値(R1)は0.23Ωであり、初期抵抗の評価は◎であった。信頼性試験後抵抗値(R2)は0.53Ω、ΔRは0.30Ωであり、信頼性の評価は◎であった。よって、総合判定は◎であった。
表3に示すように、弾性率が5.3GPaのPETフィルムを基材フィルムとした第1の電子部品を用いた。導電性粒子は、微粒子として酸化アルミニウムを付着させ、表面に突起部を有するものを使用した。導電性粒子の突起部が無い場合の表面積に占める突起部の面積割合は55%であった。また、導電性粒子の30%変形時の圧縮弾性率は、51MPaであった。この導電性粒子を添加した異方性導電フィルムを用いて第1の電子部品と第2の電子部品とを接続させ、接続構造体を得た。接続構造体の初期抵抗値(R1)は0.22Ωであり、初期抵抗の評価は◎であった。信頼性試験後抵抗値(R2)は0.51Ω、ΔRは0.29Ωであり、信頼性の評価は◎であった。よって、総合判定は◎であった。
Claims (18)
- バインダー樹脂と、
前記バインダー樹脂中に含まれ、30%変形時の圧縮弾性率が30MPa以上120MPa以下である導電性粒子とを含有し、
前記導電性粒子が、樹脂からなるコア粒子と、前記コア粒子を被覆する金属層と、表面に形成された突起部とを有する異方性導電材料。 - 前記導電性粒子の突起部が無い場合の表面積に占める突起部の面積割合が、20%以上95%以下である請求項1記載の異方性導電材料。
- 前記導電性粒子の突起部が、ニッケル、パラジウム、及びチタンからなる群から選択される1種以上から構成される請求項1又は2に記載の異方性導電材料。
- 前記導電性粒子が、コア粒子と、前記コア粒子を被覆する第1の金属層と、前記突起部を構成する前記第1の金属層に付着させた微粒子と、前記第1の金属層と前記微粒子とを被覆する第2の金属層とを有する請求項1又は2に記載の異方性導電材料。
- 前記微粒子が、ニッケル、パラジウム、チタン、及び金属酸化物からなる群から選択される1種以上から構成される請求項4記載の異方性導電材料。
- 前記第1の金属層が、ニッケルを含み、
前記第2の金属層が、金を含む請求項4又は5に記載の異方性導電材料。 - 前記バインダー樹脂が、ラジカル硬化型である請求項1乃至6のいずれか1項に記載の異方性導電材料。
- 第1の電子部品の端子と第2の電子部品の端子とを接続する異方性導電材料であって、
前記第1の支持基板及び前記第2の支持基板の少なくとも一方の弾性率が、5.5GPa以下である請求項1乃至7のいずれか1項の異方性導電材料。 - 前記第1の支持基板及び前記第2の支持基板の少なくとも一方が、プラスチック基板である請求項8記載の異方性導電材料。
- 当該異方性導電材料がフィルム状である請求項1乃至9のいずれか1項の異方性導電材料。
- 第1の支持基板上に端子が形成された第1の電子部品と、
第2の支持基板上に端子が形成された第2の電子部品と、
前記第1の電子部品の端子と前記第2の電子部品の端子とを接続する導電性粒子を含有する異方性導電材料の硬化物からなる異方性導電膜とを備え、
前記異方性導電材料が、バインダー樹脂と、前記バインダー樹脂中に含まれ、30%変形時の圧縮弾性率が30MPa以上120MPa以下である導電性粒子とを含有し、前記導電性粒子が、樹脂からなるコア粒子と、前記コア粒子を被覆する金属層と、表面に形成された突起部とを有する接続構造体。 - 前記第1の支持基板及び前記第2の支持基板の少なくとも一方の弾性率が、5.5GPa以下である請求項11に記載の接続構造体。
- 前記第1の支持基板及び前記第2の支持基板の少なくとも一方が、プラスチック基板である請求項12に記載の接続構造体。
- 請求項11乃至13のいずれか1項に記載の接続構造体を備えるタッチパネル装置。
- 第1の支持基板上に端子が形成された第1の電子部品と、第2の支持基板上に端子が形成された第2の電子部品とを、バインダー樹脂と、前記バインダー樹脂中に含まれ、30%変形時の圧縮弾性率が30MPa以上120MPa以下である導電性粒子とを含有し、前記導電性粒子が、樹脂からなるコア粒子と、前記コア粒子を被覆する金属層と、表面に形成された突起部とを有する異方性導電材料を介在させて圧着し、前記異方性導電材料を硬化させ、接続構造体を得る接続構造体の製造方法。
- 前記第1の支持基板及び前記第2の支持基板の少なくとも一方の弾性率が、5.5GPa以下である請求項15に記載の接続構造体の製造方法。
- 前記第1の支持基板及び前記第2の支持基板の少なくとも一方が、プラスチック基板である請求項16に記載の接続構造体の製造方法。
- 前記異方性導電材料が、フィルム状である請求項15乃至17のいずれか1項に記載の接続構造体の製造方法。
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