(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
平均組成がＡｇＸ  Ｃｕ１−Ｘ  （０．０１≦ｘ≦０．４：重量比）で表され且つ粉末の表面銀濃度が平均の銀濃度の１．５倍以上であり、且つ粉末の最小と最大の粒子径の比が０．０１以上０．５未満である銅合金粉末１重量部に対して、有機バインダー１〜５０重量部を有する異方導電性組成物。
【請求項２】
請求項１記載の銅合金粉末が（Ａ）、（Ｂ）の特徴を有する請求項１記載の異方導電性組成物。
（Ａ）平均粒子径が２〜１５ミクロンであり、且つ平均粒子径±２ミクロン範囲の大きさの粒子の存在が銅合金粉末中５０体積％以上
（Ｂ）金属粉末の含有酸素量１〜３０００ｐｐｍ
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＴＡＢアウターリード接続、ＴＡＢインナーリード接続、ＩＣベアチップ接続、ＥＬパネル接続などに利用でき、液晶パネル、プリント基板の接続に用いることができる。さらに液晶テレビ、ファミコン、液晶ビデオカメラ、液晶テレビ、液晶カメラ、ＥＬパネルなどに利用できる。
【０００２】
【従来の技術】
液晶ディスプレイの高密度化、狭額縁化が進む中で、駆動用ＩＣ回路のパネルへの接続や、プリント基板へのＴＡＢ接続などに於いて、低電圧での駆動（低抵抗化）や、高精細な接続信頼性が要求されてきている。従来から、液晶パネルへのドライバーＩＣ接続は、ＩＴＯで形成された接続端子上に、先ず、異方導電性フィルムを貼り合わせ仮付けした後、その上に金メッキやはんだメッキなどの酸化防止処理を施した接続端子を有するＴＡＢをアライメントし、加圧、加熱することで、相対するＴＡＢ端子とＩＴＯ端子方向のみに導通接続をとる方法が用いられてきた。異方導電性フィルムに用いられている導電粒子としては、金やニッケルをメッキしたプラスチック粒子を樹脂に分散したフィルムや、はんだ粉、ニッケル粉を分散したフィルムが用いられてきた。（例えば、特開平３−１２９６０７号公報、特開平５−４０４０２号公報、特開平３−２９２０７号公報、特開昭６０−２１８７０６号公報）
また、ＬＳＩチップの電極を基板上の接続端子に接続する方法として、異方導電性接着剤として用いることが知られている。この場合も、異方導電性フィルムに用いられる導電性粒子と有機バインダーからなる組成物が用いられてきた。異方導電性組成物の場合には、直接被接続基板上の端子上に印刷して、接続基板あるいはＬＳＩチップ電極をアライメントし、加圧しながら、光、熱などの硬化手段を用いて接続する方法が用いられてきた。この場合にも、異方導電性フィルムと同様に接続端子、被接続端子（電極）間に存在する導電粒子を介して端子間方向にのみ導電性を得ることができるものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記異方導電性組成物には下記の問題点があった。すなわち、プラスチック粒子にニッケルや金でメッキした導電粒子では核の樹脂粒子の部分は絶縁であるため、導通がメッキの部分でしかなくファインピッチでの電圧低下が高すぎて使いものにならない。また、接続時の圧力をかけすぎると、メッキの部分にクラックが入り接続抵抗が著しく上昇したり、不安定になったりしていた。金属粉としてニッケル粉の場合、固有抵抗が配線で用いられる銅や銀に比べて数倍高いために、接続された導電粒子での抵抗がファインピッチでより高くなりすぎてファインピッチでの応用が困難であった。はんだ粒子では、ニッケル粒子より抵抗がさらに高く、ファインピッチ化への応用が制限されていた。銀粉は、導電性も良くファインピッチ化への応用もできるが、隣接電極間での絶縁抵抗が低下するために、ファインピッチ化への実際の応用は制限されていた。銅粉では、導電性も良いが、接続抵抗が酸化環境下で上昇し、信頼性が不足であった。また、上記導電粒子を用いた場合には、抵抗値が高く動作上電流密度に限界があり、回路設計も制限されていた。また、ＬＳＩチップが大きくなる傾向に伴い、チップ電極と被接続基板電極間の異方導電性組成物の厚みのずれが、チップのそりや、多ピン化での接続不良が問題になってきている。また、異方導電性組成物もファインピッチ化の動きの中で膜厚が薄くなり、そのため膜厚にばらつきがあると問題になるため、導電粒子の分散性がより必要になってきた。
【０００４】
即ち、近年のファインピッチ化の流れの中で、異方導電性組成物も薄膜化の傾向にある。ファインピッチのアライメントにおけるＣＣＤカメラを用いてのアライメント作業精度の向上や、ファインピッチ接続時の隣接電極間への導電粒子も回り込みによる短絡防止のため、薄膜の異方導電組成物を作製する必要がある。また、一般的に異方導電フィルムは、ベースフィルムにブレードコーターを用いて導電粒子と有機バインダーと溶剤からなるワニスを一定厚みでコートし、乾燥して作製されるが、薄膜の異方導電フィルムを作製するためには、ワニスのチキソ性、粘度特性、導電粒子の分散性が重要な因子になる。異方導電性接着剤として用いる場合には、被接続基板電極上にペースト状で直接印刷して用いるが、一定の厚みがより必要になってきており、チキソ性がかなり重要になってきた。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、一般式ＡｇＸ  Ｃｕ１−Ｘ  （０．０１≦ｘ≦０．４：重量比）で表され且つ粉末の表面銀濃度が平均の銀濃度の１．５倍以上であり、且つ粉末の最小と最大の粒子径の比が０．０１以上０．５未満である銅合金粉末１重量部に対して、有機バインダー１〜５０重量部を有する異方導電性フィルムを提供する。    本発明で用いる銅合金粉末は、一般式ＡｇＸ  Ｃｕ１−Ｘ  （ただし、０．０１≦ｘ≦０．４：重量比）で表され、且つ粉末表面の銀濃度が平均の銀濃度の１．５倍より高いことを特徴とするが、Ｘが０．０１未満であると接続抵抗の著しい増大を招く。Ｘが０．４を超える場合には、隣接端子間での絶縁破壊につながる。好ましくは、Ｘが０．０２〜０．３である。粉末表面の銀濃度が平均の銀濃度より高いことで酸化による導電性の劣化と、隣接電極間での絶縁低下を防止できる。特に、絶縁低下には、銀のマイグレーションが大きく影響し、表面の銀濃度は酸化防止に効果を有するが、平均の銀濃度が低いことで著しい絶縁劣化を防止できる。粉末表面の銀濃度が平均の銀濃度の１．５倍より大きいことが好ましく、さらに、２倍以上がより好ましい。
【０００６】
また、本発明で用いる銅合金粉末は、最小と最大の粒子径比が０．０１以上０．５未満であることを特徴とする。本発明で用いる最小粒子径、最大粒子径とは、体積積算粒度分布において、小径側から体積積算５％であるところの粒子径を最小粒子径、体積積算の９５％であるところの粒子を最大粒子径とした。
本発明で用いる銅合金粉末は、最小と最大の粒子径が０．０１以上０．５未満であることにより、ワニスやペーストに適度なチキソ性、粘度を付与できる。その結果、薄膜にしても、きれいな塗膜が得られる。しかも、銅合金粉末は導電性に優れるため、樹脂の上にニッケルや金をメッキした粒子に比べて細かい粉末が入っていても帯電して凝集するようなことが起こりにくい特徴を有する。最小と最大の粒子径の比が０．５以上では、適度なチキソ性が得られにくく、０．０１未満の場合には、細粉による凝集が起こり始める。好ましくは０．０３〜０．４、さらに好ましくは、０．０３〜０．３であり、最も好ましくは０．０３〜０．２である。
【０００７】
さらに、本発明で用いる銅合金粉末の平均粒子径は、２〜１５ミクロンが好ましく、２〜１０ミクロンであるのがさらに好ましい。粒子径分布は、接続に関与する導電粒子の数が多い方が良く、接続電極間隔から、平均粒子径±２ミクロンの範囲の粉末が５０体積％以上含有するものが好ましい。より好ましくは、５０〜１００体積％、さらに好ましくは、６０〜１００体積％である。
【０００８】
さらに、本発明で用いられる銅合金粉末は、含有酸素量として、１〜３０００ｐｐｍ有しているのが好ましく、酸素を含有していることで、有機バインダーとの濡れ性を良好にできる。特に表面に有しているのが好ましく、少量の銅の化合物であるのが好ましい。例えば、酸化第一銅成分で粒子表面に極少量存在することでエポキシ樹脂などの有機バンダーとの濡れ性は向上し、分散が良好になる。しかし、３０００ｐｐｍを超える場合には接続抵抗が逆に高くなりすぎ、接続時の作動電圧低下になる。１ｐｐｍ未満であると、粒子表面での有機バインダーとの濡れ性が損なわれる。好ましくは、５０〜２０００ｐｐｍ、さらに好ましくは１００〜２０００ｐｐｍである。
【０００９】
本発明で用いる銅合金粉末は、シラン、チタン、アルミニウムなどの公知のカップリング剤で処理して用いることもできる。
本発明で用いる有機バインダーとは、熱硬化型、熱可塑性、光硬化型、電子線硬化型より選ばれた１種類以上の有機バインダーである。中でも、熱硬化型、熱可塑性型有機バインダーを少なくとも含有ものが好ましい。有機バインダーとしては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、フェノキシ樹脂などの公知の有機バインダーを用いることができる。中でも、エポキシ樹脂を含むものが好ましい。エポキシ樹脂としては、固形、液状エポキシ樹脂を用いることができる。例えば、ビスＡ型エポキシ、ゴム変性ビスＡ、ウレタン変性ビスＡ型、ビスＦ型、ｏクレゾール型、ノボラック型、臭素化、ビフェニル型などを用いることができる。この時の硬化剤としては、潜在性硬化剤を用いるのが好ましい。例えば、ホウ素化合物、ヒドラジド、３級アミン、イミダゾール、ジシアンジアミド等及びこれらの誘導体、アミンイミド等などがあるがこれらのマイクロカプセル型潜在性硬化剤が良い。例えば、脂肪族アミン、芳香族アミン、カルボン酸無水物、チオール、アルコール、フェノール、イソシアネート、３級アミン、ホウ素錯塩、無機酸、ヒドラジド化合物、イミダゾール化合物及びこれらの変性物からなるマイクロカプセル型潜在性硬化剤が好ましい。また、有機バインダーとしては、エチレン酢酸ビニル共重合体、ポリエチレン、エチレンーアクリル酸共重合体、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−アクリル酸エステル共重合体、ポリイソブチレン、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、ポリブタジエン、スチレン−イソプレンブロック共重合体、シリコ−ンゴム、アルキルフェノール樹脂、フェノキシ樹脂、スチレンブタジエン系ブロックコポリマ−等ＳＢＳ樹脂、ポリビニルブチラ−ル樹脂、ポリビニルアセタ−ル樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、カルボキシル変性ニトリルゴム、熱可塑性ポリウレタン樹脂などの公知の樹脂を用いることができる。
【００１０】
有機バインダーは、銅合金粉末を分散させる媒体として用いられるが、銅合金粉末１重量部に対して、１〜５０重量部用いる。１重量部未満では、端子間での絶縁不良を起こしやすい。５０重量部を超える場合には、接続端子同士での導電性が不足する。好ましくは、２〜４０重量部である。さらに、３〜３５重量部が好ましい。
【００１１】
本発明の異方導電性フィルムの作製する方法としては、先ずベースフィルム（ポリエチレンテレフタレート、テトロフルオロエチレン、シリコーン処理ＰＥＴ、ポリエチレン）上に前記銅成分を有する金属粉末と有機バインダーからなる組成物に溶剤としてトルエンやＭＥＫなどの公知溶剤を加えてブレードコーターなどにより塗付する。塗布される異方導電性フィルムの厚みは、最大粒子径によっても異なるが、最大粒子径＋２ミクロン程度の薄膜から〜１００ミクロン程度の一般的な厚さまで塗布することができる。室温からやや高い温度（好ましくは、２０〜１００℃）で乾燥後、必要に応じてカバーフィルムを貼りあわせる。カバーフィルムとしては、ベースフィルムと同じ材質でも構わないが、ベースフィルムより容易に剥がし易いものが好ましい。この時の異方導電性フィルムは、ベースフィルムとカバーフィルムとに挟まれた形になる。ベースフィルムとカバーフィルムとに挟まれた状態を３層構造と呼ぶが、カバーフィルムのない２層構造のままでも構わない。その後、スリッターを用いて１〜１０ｍｍ程度（特に指定は無い）にスリットしてロール状に巻き取り、使用時にカバーフィルムのあるものは剥がして絶縁基板上の接続端子上に軽く貼り合わせる。異方導電性フィルムは粘着性を有しているのが好ましく、接続端子上に粘着力を有して貼り合わせられるのが好ましい。貼り合わせる場合（仮圧着とも言う）には、軽くベースフィルムの上から圧力を加えるのが好ましい。この場合には、異方導電性フィルム中に分散した導電粒子があまり変形しない程度の圧力であれば良い。例えば、０．１〜１００ｋｇ／ｃｍ２  までの圧力が良い。またこの時、加熱しても構わない。加熱硬化する（本圧着という）場合には、仮圧着した後に、１〜１００ｋｇ／ｃｍ２  程度の圧力で加圧して、異方導電フィルム中の導電粒子を変形させて、接続端子（接続電極）と被接続端子と充分な接触面を確保しながら、有機バインダーの硬化を充分に行う。エポキシ樹脂を有機バインダーに用いる場合には、硬化剤が充分に作用するような温度での加熱が好ましい。例えば、１００〜２５０℃程度の加熱温度が好ましい。加熱時間としては、作業性、生産性の点から、数秒から数十秒程度が好ましい。
【００１２】
異方導電性接着剤は、前記銅合金粉末と有機バインダーを溶剤を用いてペースト状に作製される。この場合には、前記の溶剤のほかに、ジエチレングリコール系、ジプロピレングリコール系、アルコール系、エステル系などの公知の溶剤を用いることができるし、チキソ性を付与するために多少のチキソ剤、カップリング剤を用いることができる。異方導電性接着剤として用いる場合には、スクリーン印刷などの印刷方法で被接続基板電極上にペーストを塗布する。その後、必要に応じて若干乾燥した後、接続基板やＬＳＩチップをアライメントして加圧、加熱して接続する。フィルムの場合と異なって、加熱時間は、数十秒から数時間等の長めが好ましい。圧力は、フィルムとほぼ同等で構わない。
【００１３】
接続基板としては、導体回路が形成されている絶縁基板を意味する。例えば、ポリイミド、ポリエステル、ポリエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ガラスポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン、アルミナ、窒化アルミ、ガラスエポキシ、紙フェノール基板、ポリイミドアミド、ＢＴ基板、ポリフェニレンエーテル、ＰＥＴ、シアネート基板、低温焼成多層基板などの多層基板や、ビルドアップで形成される基板を意味する。中でもフレキシブルな基板が好ましい。接続端子としては、銅、銀、銀パラジウム、金、白金、銀白金、ニッケル、はんだ及びこれらにはんだメッキ、スズメッキ、金メッキ、ニッケルメッキされた導体を意味する。
【００１４】
接続端子は基板の接続電極でも良いし、チップの基板への接続電極を意味し、例えばＬＳＩチップを接続電極をフェースダウンで接続する場合や、コンデンサー、抵抗器、ＬＣフィルター、ＬＳＩパッケージ外部端子、ＳＡＷフィルター等のチップ部品にも用いることができるが、この時の接続電極としては、ＬＳＩの場合、金バンプ、はんだバンプ、アルミ電極や、これらにメッキしたものやチップ部品では、銀、銀パラジウム、銅、銀白金、ニッケル、金、パラジウム、カーボンやこれらに金、はんだ、すず、ニッケルなどのメッキした導体を用いることができる。
【００１５】
接続基板あるいはＬＳＩチップ電極が接続される被接続基板としては、接続基板と同等な導体で形成される基板で構わない。被接続基板の導体回路としては、エッチング、蒸着、メッキ、導電性ペースト等の公知な方法で作製されるもので構わなく、中でもコンデンサー、パッケージ、抵抗器などの機能部品が実装されるプリント回路であるのが好ましい。また、ドライバーＩＣが接続される液晶パネルも被接続基板として用いることもできる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に発明の異方導電性組成物の実施例を示す。
【００１７】
【実施例】
本発明で用いる導電粒子は、下記の方法で作製した。
銅、銀の所定量の粉末を黒鉛るつぼ中に入れて、高周波誘導加熱装置を用いて１７００℃まで加熱溶解した。溶解後、るつぼ先端にとりつけたノズルより不活性ガス雰囲気中（ヘリウムガス）に噴出した。噴出と同時に、ノズル先端の周囲に取り付けたガスノズルより、融液に向かって不活性ガス（ヘリウムガス）を噴出してアトマイズした。得られた銅銀合金粉末の平均組成は、粉末を濃硝酸に溶解し、ＩＣＰ高周波誘導結合型プラズマ（セイコー電子工業社製：ＪＹ３８Ｐ２）及びＩＣＰ−ｍａｓｓを用いて測定した。粉末表面の銀濃度は、ＸＰＳ（Ｘ線光電子分光分析装置：ＸＳＡＭ８００、ＫＲＡＴＯＳ社製）を用いてＣｕ２Ｐ、Ａｇ３ｄ電子のメインピークの面積値を用いて装置内ファクターより算出した。平均の粒子径は、レ−ザ−回折型測定装置ＲＯＤＯＳ  ＳＲ型（ＳＹＭＰＡＴＥＣ  ＨＥＲＯＳ＆ＲＯＤＯＳ）を用いて体積積算平均粒子径を求めた。また、最小粒子径、最大粒子径は体積積算粒度分布の小粒径側から積算値５％、９５％での値をグラフより読みとった。また、平均粒子径±２ミクロンの範囲の粒子の存在は体積積算粒子分布より求めた。
【００１８】
表１で作製された導電粉末を所定の有機バインダーとともに溶剤（トルエン、ＭＥＫ）を用いて溶解混合して、ベースフィルム上にコートした。厚さは、２０〜４０ミクロンの範囲でコントロールした。また、５０℃で１時間乾燥後、カバーフィルムを張り合わせて３層構造のフィルムとした。フィルムの厚みは、マイクロメーターを用いて測定した。また、ペーストは、導電粉末と所定の有機バインダーを溶剤を用いて攪拌混合して作製した。表２−１、表２−２に示す。
【００１９】
フィルムへの塗工性として、３０ｃｍ四方の中での膜厚みのムラ（最小膜厚、最大膜厚の比が１．３以下を良とした。）を評価した。
表２、表３で作製した異方導電フィルムあるいは異方導電接着剤を用いた、接続基板あるいはＬＳＩチップＡと被接続基板Ｂの組み合わせを表４に示す。
表４に示される異方導電性フィルムあるいは異方導電接着剤を用いた接続基板の特性を表５に示す。接続時の３００端子のギャップのバラツキの最大と最小値が１０％以内である場合を良好、１０〜２０％を可、２０％以上を悪であるとした。接続抵抗は、３００端子の平均値を接続回路抵抗を補正して求めた。また、この時の抵抗値のバラツキを測定し、平均抵抗値の±３０％以内である端子数が２００個以上を良好、１００から２００個を可、それ以下を悪とした。最小抵抗の比が１．５倍以下であるものを良好であるとした。絶縁試験は、５０Ｖ印可したとき、１０１２オーム以上の隣接抵抗値以上を良好とし、１０１０〜１１を可とし、それ以下を悪とした。
【００２０】
また、耐環境試験は、ー５５〜１２５℃（各３０分）のヒートサイクル試験で行った。この時の抵抗変化率が１５％以下であるものを良好であるとした。
電流密度は、直流電圧を印可したときの、対向電極間（導体間）に流れる電流値を測定した。１００ｍＡ以上流せる場合を良好であるとした。
【００２１】
【比較例】
表１で作製された導電粉末を所定の有機バインダーを用いて実施例と同様に作製した異方導電フィルムあるいは異方導電接着剤を表６、表７に示す。  表６、表７で作製した異方導電性フィルムあるいは異方導電接着剤を用いて接続した接続基板あるいはＬＳＩチップＡと被接続基板Ｂの組み合わせを表８に示す。表８の評価結果を表９に示す。
【００２２】
【表１】
0003614228.tif 000002
【００２３】
【表２】
0003614228.tif 000003
【００２４】
【表３】
0003614228.tif 000004
【００２５】
【表４】
0003614228.tif 000005
【００２６】
【表５】
0003614228.tif 000006
【００２７】
【表６】
0003614228.tif 000007
【００２８】
【表７】
0003614228.tif 000008
【００２９】
【表８】
0003614228.tif 000009
【００３０】
【表９】
0003614228.tif 000010
【００３１】
【発明の効果】
本発明の異方導電性組成物は、導電性、隣接電極間での絶縁性、環境試験に優れるのみならず最小、最大粒子が０．０１以上０５未満である銅合金粉末より形成されるために、ワニスの良好なチキソ性が得られ、薄膜化しても塗膜ムラやワニスダレが少なく、分散性に優れ、よって多数端子接続時での安定な導電性が確保できる特徴を有するものである。