(57)【要約】【課題】異方導電性接着剤は、絶縁性の高い接着剤中に導電粒子を均一分散させた材料であり、電子部品の相対する電極間の電気的接続と、隣接電極間の絶縁性、及び固定の目的に使用されている。従来の異方導電性接着剤では、クリープ試験に対して耐久性が低く、回路抵抗を安定させることは困難であった。本発明ではクリープ特性および導通性が良好な非反応型の異方導電性接着剤を可能にする。【解決手段】（Ａ）〜（Ｃ）成分からなる異方導電性接着剤。  （Ａ）成分：ポリアミドエラストマー  （Ｂ）成分：球状の導電性粉体  （Ｃ）成分：溶剤【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）〜（Ｃ）成分からなる異方導電性接着剤。
（Ａ）成分：ポリアミドエラストマー
（Ｂ）成分：球状の導電性粉体
（Ｃ）成分：溶剤
【請求項２】
（Ａ）成分が、不飽和脂肪酸の重合反応により合成された１分子に２以上のカルボキシル基を有する化合物を原料として合成されたポリアミドエラストマーからなる請求項１に記載の異方導電性接着剤。
【請求項３】
（Ａ）成分の融点が９０℃〜１４０℃の請求項１または２に記載の異方導電性接着剤。
【請求項４】
（Ｂ）成分が有機粒子をコアとするメッキ粉である請求項１〜３に記載の異方導電性接着剤。
【請求項５】
フレキシブルプリントサーキットに請求項１〜４に記載の異方導電性接着剤をスクリーン印刷または塗布した後、（Ｃ）成分を揮発させたフレキシブルプリントサーキット部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異方導電性接着剤に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
異方導電性接着剤（以下、ＡＣＰとも呼ぶ。）は、絶縁性の高い接着剤中に導電粒子を均一分散させた材料であり、電子部品の相対する電極間の電気的接続と、隣接電極間の絶縁性、及び固定の目的に使用されている。特許文献１の様に、フレキシブルプリントサーキット（以下、ＦＰＣと呼ぶ）に溶剤を含んだＡＣPを印刷して加熱乾燥するとＦＰＣにＡＣＰの塗膜が形成される。塗膜を含むＦＰＣはヒートシールコネクタ部材として知られている。表示素子の電極部とヒートシールコネクタ部材の電極部を位置合わせしたうえで、加熱圧着することにより各電極を選択的に接続することができる。また、ＡＣＰの塗膜を形成したＦＰＣの状態で輸送されることもある。
【０００３】
２種類の部材をＡＣＰで接続した電子部品は信頼性試験によりその耐久性が確認される。試験項目としては、接着力を確認する方法としては加熱状態で加重をかけるクリープ試験、電気的接続を確認する方法としては回路の抵抗値を測定することが知られており、初期の抵抗値と高温放置試験やヒートサイクル試験などの信頼性試験後の抵抗値を比較することで導通の安定性を確認する。
【０００４】
ＡＣＰの構成成分としては、特許文献２の様なゴムを溶剤に溶かしたワニスを接着剤に使用することが知られている。その他にもエラストマー、熱可塑性樹脂などの非反応型が多く流通している。しかしながら、溶剤を揮発させて形成させた塗膜は、ホットメルト型接着剤であるため、加熱圧着しても反応型接着剤より接着力が低い。初期接着性が発現したとしても、信頼性試験には耐えることができない。剥離試験用のテストピースを剥離方向に加重をかけた状態で８５℃放置するクリープ試験では、ホットメルト型であるため放置時に軟質化して被着体が剥離する事が多い。
【０００５】
また、信頼性向上を目的に無溶剤型・反応型のＡＣＰが知られている。特許文献３の様なエポキシ樹脂を使用したＡＣＰや特許文献４の様なウレタン樹脂を使用したＡＣＰがある。昨今はＦＰＣにポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等が使用されるため、被着体の耐熱温度が低温化している。そのため、反応が開始する温度まで加熱することが困難になると共に反応が終了する時間を確保すると生産性の低下を招く。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭６０−１７０１７７号公報
【特許文献２】特開平５−２４７４２４号公報
【特許文献３】特表平８−５１１５７０号公報
【特許文献４】特開昭６１−４７７６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来のＡＣＰでは、クリープ試験に対して耐久性が低く、回路抵抗を安定させることは困難であった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
発明者らは、上記目的を達成するべく鋭意検討した結果、ポリアミドエラストマーを接着剤に用いたＡＣＰにより特異的に信頼性を向上することを見いだし本発明を完成するに至った。
【０００９】
本発明の要旨を次に説明する。本発明の第一の実施態様は、（Ａ）〜（Ｃ）成分からなる異方導電性接着剤である。
（Ａ）成分：ポリアミドエラストマー
（Ｂ）成分：球状の導電性粉体
（Ｃ）成分：溶剤
【００１０】
本発明の第二の実施態様は、（Ａ）成分が不飽和脂肪酸の重合反応により合成された１分子に２以上のカルボキシル基を有する化合物を原料として合成されたポリアミドエラストマーからなる請求項１に記載の異方導電性接着剤である。
【００１１】
本発明の第三の実施形態は、（Ａ）成分の融点が９０℃〜１４０℃の請求項１または２に記載の異方導電性接着剤である。
【００１２】
本発明の第四の実施形態は、（Ｂ）成分が有機粒子をコアとするメッキ粉である請求項１〜３に記載の異方導電性接着剤である。
【００１３】
本発明の第五の実施形態は、フレキシブルプリントサーキットに請求項１〜４に記載の異方導電性接着剤をスクリーン印刷または塗布した後、（Ｃ）成分を揮発させたフレキシブルプリントサーキット部材である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明ではクリープ特性および導通性が良好な非反応型のＡＣＰを可能にする。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は剥離強度試験の測定方法である。
【図２】図２はクリープ試験の測定方法である。
【図３】図３は導通性試験の測定方法である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の詳細を次に説明する。本発明で使用することができる（Ａ）成分としては、アミド結合を有するポリアミドエラストマーである。特に好ましくは、不飽和カルボン酸のラジカル重合反応により合成された１分子に２以上のカルボキシル基を有する化合物を原料とする、ポリアミドエラストマーが好ましい。１分子に２以上のカルボキシル基を有する化合物の合成方法の例としては化１が挙げられるが、これに限定されない。一般的なポリアミド樹脂としてナイロンが周知であるが、ラクタムを重縮合反応により合成される場合や、飽和脂肪族ジアミンと飽和脂肪族ジカルボン酸の縮合反応で合成される場合が一般的である。ナイロンは側鎖を有さない直鎖状の樹脂であるため（Ａ）成分とは異なる。
【化１】
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（ＲおよびＲ’は重合開始剤の有機基を示す。）
【００１７】
また、（Ａ）成分は加熱する信頼性試験において耐性を有するためには、融点が８０℃以上が好ましく、特に好ましくは９０℃以上である。また、加熱圧着時に（Ａ）成分が溶融するにあたり、被着体の耐熱性を考慮すると（Ａ）成分の融点は１４０℃以下であることが特に好ましい。エラストマーの中には融点が確認できないタイプも有るが、これは室温以上の雰囲気では温度を上げればそれだけ軟質化することを示すため、本発明には適さないこともある。融点を確認する方法としては、示差走査熱量計（ＤＳＣ）、ＴＧ／ＤＴＡ（示差熱天秤）などが上げられるが、これらに限定されるものではない。
【００１８】
本発明の（Ａ）成分としては、ポリエーテルやポリエステルなどとポリアミドのブロック共重合体などを用いても良く、官能基としてアミノ基やカルボキシル基などが残留していても良い。また、２種類以上の（Ａ）成分を混合しても良い。（Ａ）成分の具体例としては、富士化成工業株式会社製のトーマイドＰＡシリーズ、ＴＰＡＥシリーズが挙げられるがこれらに限定されるわけではない。
【００１９】
本発明で使用することができる（Ｂ）成分としては、球状の導電性粒子が使用できる。球状とは、真球状の粒子や表面に凹凸がある球状の粒子も含む。材質は、金、銀、白金、ニッケル、パラジウムなどの金属粉や有機ポリマー粒子に金属薄膜を被覆したメッキ粒子が使用できる。
【００２０】
本発明においては、軟質な有機ポリマー粒子をコアにしたメッキを使用することが好ましい。また、粒子は接続する基板の電極間におけるピッチ幅や電極の厚さによって平均粒径を使い分けることが知られている。ピッチ幅が狭くなる程、平均粒径が小さい（Ｂ）成分を使用することが好ましい。平均粒径としては１〜５０μmで、粒度分布がシャープなものが特に好ましい。
【００２１】
（Ｂ）成分の添加量としては、（Ａ）成分１００質量部に対して、（Ｂ）成分を１〜１００質量部添加することが好ましく、１００質量部以上では（Ｂ）成分が多すぎて電極間で絶縁性を充分に保つことができない可能性があり、１質量部以下では安定な導通性を得られない可能性がある。（Ｂ）成分は粒度分布における平均粒径やメッキ粉におけるコア材またはメッキ成分である金属の種類を変えれば比重が変わるため、（Ｂ）成分の添加量に幅がある。
【００２２】
本発明で使用することができる（Ｃ）成分としては、（Ａ）成分を溶解することができる溶剤であれば使用できる。具体例としては、メタノール、メチルエチルケトン、トルエン、キシレン、イソホロン、酢酸エチル、ベンジルアルコールなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、（Ｃ）成分は粘度や粘性を調整するためにも添加する。添加量が多くなれば粘度が低くなると共に粘性が低下する。また、添加量が少なければ粘度が高い状態であると共に粘性も高い状態が維持される。
【００２３】
（Ｃ）成分の添加量としては、（Ａ）成分１００質量部に対して、（Ｃ）成分を１〜１０００質量部添加することが好ましく、さらに好ましくは（Ｃ）成分は５０〜９００質量部である。（Ｃ）成分が９００質量部以上の場合、接着剤の粘性が下がりすぎて導電性粒子の沈降が激しくなり、５０質量部以下の場合、粘性が有りすぎて取扱いが困難になる。
【００２４】
本発明のＡＣＰの取扱いは、ディスペンス塗布やスクリーン印刷により塗布することができる。塗膜が一定になると共に溶剤が均一に揮発するため、スクリーン印刷が特に好ましい。また、電極を有する被着体に塗布されたＡＣＰを熱風乾燥炉やベルトコンベアー式ＩＲ炉などに投入して溶剤を揮発させる。乾燥させることによりＡＣＰの塗膜が形成される。もう一方の電極を有する被着体と位置あわせをして、加熱圧着をすることで接着剤成分が一度溶解すると共に、導電性粒子が両方の電極に押しつけられて電気的接続が確保され、室温に戻った状態で機械的に固定される。
【００２５】
塗膜を形成する対象としては、ポリアミド樹脂やポリエチレンテレフタレート樹脂などから製造されるＦＰＣなどが挙げられる。塗膜を形成したＦＰＣは輸送されて有る程度時間が経過した後に基板と合わせて加熱圧着される場合も有る。そのため、塗膜は室温において固体である必要があり、好ましくは（Ａ）成分の融点または軟化点が室温以上である必要がある。
【００２６】
本発明の特性を損なわない範囲において、（Ａ）成分以外のエラストマー、ゴム、熱可塑性樹脂などの樹脂成分、具体的には熱可塑性エラストマーであるウレタンゴム、シリコーンゴム、クロロスルフォン化ゴム、クロロプレンゴム、塩素化ポリエチレン、アクリルゴム、フッ素ゴム、エチレンビニルアセテートなどを添加しても良い。これらの添加により、樹脂強度・接着強さ・作業性・保存性等に優れた組成物および乾燥後に優れた塗膜が得られる。
【００２７】
また、本発明の特性を損なわない範囲において、顔料、染料などの着色剤、金属粉、炭酸カルシウム、タルク、シリカ、アルミナ、水酸化アルミニウム等の無機充填剤、難燃剤、有機充填剤、可塑剤、酸化防止剤、消泡剤、カップリング剤、レベリング剤、レオロジーコントロール剤等の添加剤を適量配合しても良い。これらの添加により、樹脂強度・接着強さ・作業性・保存性等に優れた組成物およびその硬化物が得られる。また、導電粒子径やバインダー固形分を調整することによって、様々なピッチを持つ電極回路にも対応する組成物およびその塗膜が得られる。
【実施例】
【００２８】
次に実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
【００２９】
［実施例１〜６］
異方導電性接着剤を調製するために下記成分を準備した。また、（Ａ）成分および（Ａ’）成分のＴＧ／ＤＴＡによる融点の測定結果を表１にまとめた。
【００３０】
（Ａ）成分：ポリアミドエラストマー
・ポリアミドエラストマー（固形分１００％）（ＴＰＡＥ−３２  富士化成工業株式会社製）
・ポリアミドエラストマー（固形分１００％）（ＴＰＡＥ−３１  富士化成工業株式会社製）
・ポリアミドエラストマー（固形分１００％）（ＰＡ−２０１  富士化成工業株式会社製）
・ポリアミドエラストマー（固形分１００％）（ＰＡ−２００  富士化成工業株式会社製）
（Ｂ）成分：球状の導電性粉体
・平均粒径３０μmの球状メッキ粉（ブライト６ＧＮＲ３０−ＢＨＢ  日本化学工業株式会社製）
（Ｃ）成分：溶剤
・工業用トルエン（トルエン  日本アルコール販売株式会社製）
・工業用メタノール（メタノール  三菱ガス化学株式会社製）
その他の成分：充填剤
・タルク粉（ミクロエースＰ−２  日本タルク株式会社製）
・アモルファスシリカ（アエロジルＲ９７２  日本アエロジル株式会社製）
【００３１】
［比較例１〜７］
異方導電性接着剤を調製するために下記成分を準備した。（Ａ’）成分以外の成分は実施例と同様の原料を使用した。
【００３２】
（Ａ’）成分：（Ａ）成分以外のエラストマー
・ポリウレタンエラストマー（固形分１００％）（パンテックスＴ−５２０２  大日本インキ工業株式会社製）
・ポリウレタンエラストマー（固形分１００％）（パンテックスＴ−５２１０  大日本インキ工業株式会社製）
・ポリウレタンエラストマー（固形分１００％）（ミラクトランＰ２２ＳＲＮＡＴ  ）
・ポリエステルエラストマー（固形分６０％）（ニチゴーポリエスターＴＰ−２９０  日本合成化学工業株式会社製）
・ポリエステルエラストマー（固形分６０％）（ニチゴーポリエスターＴＰ−２９３  日本合成化学工業株式会社製）
・ＳＥＢＳゴムエラストマー（固形分１００％）（クレイトンＦＧ１９０１Ｘ  クレイトンポリマージャパン株式会社製）
（Ｃ）成分：溶剤
・工業用イソホロン（イソホロン  ゴードー溶剤株式会社製） 
【表１】
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【００３３】
［融点測定方法］
表１におけるＴＧ／ＤＴＡによる融点の測定条件は次の通り。アルミニウムカップに１ｍｇ〜１０ｍｇのサンプルを入れ、窒素雰囲気下で昇温速度１０℃／ｍｉｎにて、−４０℃〜１５０℃の温度範囲で測定を行い、示差熱量（ＤＴＡ）が減少する温度もしくは微分示差熱量（ＤＤＴＡ）値が急激に減少する変化点の温度を「融点（℃）」とする。融点が確認できない場合、例えばＤＴＡ、ＤＤＴＡが徐々に変動するため明確な変化点がわからない時は、「無し」と表記する。
装置メーカー：Ｓｅｉｋｏ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ  Ｉｎｃ．
装置：ＥＸＳＴＡＲ６０００  ＴＧ／ＤＴＡ６２００
アルミニウムカップ：Ｏｐｅｎ  Ｓａｍｐｌｅ  Ｐａｎ  φ５
【００３４】
実施例１〜６および比較例１〜７の製造方法例は次の通り。（Ｃ）成分が入った容器に（Ａ）成分または（Ａ’）成分を少しづつ前記容器に添加する。全ての（Ａ）成分または（Ａ’）成分を添加後、３時間撹拌する。（Ａ）成分が溶け残った場合は撹拌時間を延長して溶け残りが無くなるまで撹拌する。または、加熱しながら撹拌を行う。次に、（Ｂ）成分および、その他の成分である充填剤を添加して１時間撹拌した後、４０μmのクリアランス調整をした三本ロールミルに２回通す。詳細な調製量は表２に従い、数値は全て質量部で表記する。
【表２】
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【００３５】
実施例１〜６および比較例１〜７の異方導電性接着剤に対して、テストピース作成方法に従ってテストピースを作成し、はく離強度試験、クリープ試験、導電性試験を実施した。その結果を表３にまとめた。
【００３６】
［テストピース作成方法（スクリーン印刷、乾燥、加熱圧着）］
異方導電性接着剤をＦＰＣに対して以下の条件でスクリーン印刷を行う。
メッシュ規格：ＳＵＳメッシュ＃８０
印刷速度：４０ｍｍ／ｓｅｃ
印圧：０．２ＭＰａ
異方導電性接着剤を印刷したＰＥＴフィルムまたはＦＰＣを熱風乾燥炉に入れて、１２０℃×１０分で乾燥させて（Ｃ）成分を揮発させて、ＰＥＴフィルムまたはＦＰＣの表面に均一な組成物の塗膜を形成させる。塗膜を形成したＰＥＴフィルムまたはＦＰＣと基板の位置を調整した後、剥離強度試験、クリープ試験、導通性試験で作成するテストピースは、以下の条件で加熱圧着することで接着を行う。テストピース作成に際しては適宜最適な条件設定で行う。
ヘッド接触面積：３ｍｍ×６０ｍｍ
加熱条件：１１０〜１６０℃
加圧条件：３〜５ＭＰａ
加熱圧着時間：１０〜３０ｓｅｃ
【００３７】
［剥離強度試験］
ＰＥＴフィルム上に印刷、乾燥し、ＩＴＯガラスへ図１の様に加熱圧着してテストピースを作成する。接着部の寸法は３ｍｍ×１０ｍｍとする。３０分放置後、は強度強度試験を行う。ＩＴＯガラスに対して９０度の角度でＰＥＴフィルムを試験速度５０ｍｍ／ｍｉｎで引張りはく離強度を測定する。４個のテストピースを測定する。最大強度（Ｎ）の平均値と幅（１０ｍｍ）から計算して「剥離強度（Ｎ／ｍ）」とする。ＰＥＴフィルムとＩＴＯガラスの仕様は以下の通り。
ＰＥＴフィルム：幅１０ｍｍ、厚さ３８μｍ
ＩＴＯガラス：蒸着膜付きガラスを指す。６０ｍｍ×２５ｍｍ×１．１ｍｍ
面積抵抗１０Ω／□  （以下、ＩＴＯガラスは同様の仕様）
「剥離強度（Ｎ／ｍ）」の評価は以下の通り行い、表２にまとめた。
○：８００Ｎ／ｍ以上
△：４００〜８００Ｎ／ｍ
×：４００Ｎ／ｍ未満
【００３８】
［クリープ試験］
剥離強度試験と同様のＰＥＴフィルムおよびＩＴＯガラスを用いて図２の様に加熱圧着してテストピースを作成した。３０分放置後、余分な接着部は引き剥がして３ｍｍ×５０ｍｍとして、図２の５：加重方向に３ｇｆ／ｍｍ（幅）の割合で加重をかけてテストピースを８５℃雰囲気に放置する。５個のテストピースを同時に放置する。すべてのテストピースが加重で剥離するまで測定を行い、以下の判断基準から「クリープ特性」を評価して、表２にまとめた。
○：２４時間以上ですべて剥離
△：１２〜２４時間ですべて剥離
×：１２時間ですべて剥離
【００３９】
［導電性確認］
以下のＦＰＣと剥離強度試験およびクリープ試験と同仕様のＩＴＯガラスを用いて導通性確認を行った。図３の様に、導電性塗料の端部からＦＰＣの圧着部までは７ｍｍの距離を保って加熱圧着する。３０分放置後、テストピースをヒートサイクル試験器に投入し、−４０℃×３０分＋８５℃×３０分を１サイクルとして１００時間連続してヒートサイクルを繰り返す。試験終了後、取り出して３０分放置後に、テスターの電極を図３の８：銀ペーストの塗膜と９：ＦＰＣの電極に当てて抵抗値を測定する。５０本の配線の平均抵抗値を「導通性（Ω）」とする。
ＦＰＣの材質：ポリイミド
ＦＰＣの厚さ：２５μm
配線：厚さ３５μmの銅に金メッキ処理
配線のピッチ：０．４ｍｍ（Ｌ／Ｓ＝０．２ｍｍ／０．２ｍｍ）
配線の本数：５０本
銀ペースト：ＴｈｒｅｅＢｏｎｄ３３５０Ｃ（室温乾燥タイプ）
以下の判断基準から「導通性（Ω）」を評価して、表２にまとめた。
○：平均値が１５Ω未満
△：平均値が１５〜２０Ω
×：平均値が２０Ω以上
【００４０】
［総合評価］
以下の点数に従い剥離強度試験、クリープ試験、導通性試験の結果を合計して「総合評価」とする。
○：２点
△：１点
×：０点
【表３】
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【００４１】
実施例と比較例を比較すると、比較例１〜７ではクリープ特性と導通性を共に維持する組成物が無いが、実施例におていはクリープ特性と導通性が両立されていると共に剥離強度も維持している。また、表１より実施例６の（Ａ）成分の融点が８５℃とクリープ試験における雰囲気温度８５℃と同じであるため、実施例１〜５と比較しても若干特性が落ちるものの最低限の剥離強度、クリープ特性、導通性を維持している。比較例で使用している（Ａ’）成分はＡＣＰの分野で汎用されているポリエステルエラストマー、ウレタンエラストマー、ゴムエラストマーを用いて試験を行っているが全ての試験項目において特性を維持しておらず、（Ａ）成分であるポリアミドエラストマーがＡＣＰとしての特性を維持するために特異的に優位な作用をもたらしている。また、スクリーン印刷などによりＡＣＰの塗膜が形成されたＦＰＣは、その状態で輸送される事が多く塗膜の安定性も維持される必要がある。そのため、明確な融点を有する（Ａ）成分であるとＡＣＰの塗膜が安定する。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
非反応型ＡＣＰにとって８５℃のクリープ特性を維持することは非常に困難であるが、本発明のＡＣＰはクリープ特性を維持すると共に、導通性においても安定した特性を示している。ＡＣＰをＦＰＣに大量に印刷した後、バッチ炉により大量に乾燥を行い、短時間の加熱圧着により電子部品の大量生産が可能であると共に、反応型ＡＣＰに近いレベルの特性を維持した本発明は、現行の非反応型ＡＣＰの用途以外にも適用が可能と言える。
【符号の説明】
【００４３】
１：ＰＥＴフィルム
２：ＩＴＯガラス
３：接着部
４：剥離方向
５：加重方向
６：ＦＰＣ
７：ＩＴＯガラスの導通面
８：銀ペーストの塗膜
９：ＦＰＣの電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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