スリーボンド･テクニカルニュース
平成 ８ 年 ７ 月 １ 日 発 行

47

異方導電性接着剤
はじめに
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ます。
この機能性材料は、約15年前に液晶ディスプレイ市場に投入されました。その間現在まで、液晶ディスプレイの高機能化に伴い、異方導電性接着剤に対する期待も大きく変化し、改良がなされてきました。そして現在、他のデバイスへの用途展開も検討されてきています。
本稿ではそれらの情報を提供するとともに、スリーボンドで最近開発した対応商品、技術を紹介します。

目

次

はじめに
1．異方導電性接着剤の概念 …………………………………………………………… 2
2．異方導電性接着剤の用途と種類 …………………………………………………… 3
3．印刷型異方導電性接着剤ThreeBond3373 ……………………………………… 44．異方導電性フィルム状接着剤ThreeBond3370K ………………………………… 75．今後の商品開発について …………………………………………………………… 1011．異方導電性接着剤の概念

皮膜を有した材料等が考えられています。また形状は、球異方導電性接着剤は、一括して相対する電極を電気的に形に近いものが選択され、その粒子径には各仕様、特に電接続、固定化するものです。また、ハンダ付けでは接合で極間の距離などから数μｍから数十μｍまでの粒径の材料きない材質や、ハンダ付け時の高温に耐えられない材料にが選択されています。
また、異方導電性接着剤は組み付けの作業工程の違いにも使用できます。
異方導電性接着剤の材料は、電極間を固定するための接着剤（バインダー）とこのバインダー中に、均一に分散さよって、フィルムタイプ・電極に印刷可能なペーストタイプ・塗布できる液状タイプとして供給されています。

れた導電粒子から構成されています。バインダー成分とし接合作業は基本的に、熱と圧力によってバインダーを押ては接着力はもちろん、隣の電極と導通しない絶縁性を保し広げ、導電粒子を電極に接触させます。熱の代わりに紫持し、各信頼性を有する材料でなければなりません。これ

外線などによって、固化させるバインダーを使用する場合らの基本特性を満足すれば、仕様により合成ゴム、熱可塑もあります。

性樹脂、熱硬化性樹脂などあらゆる樹脂がバインダーとして可能です。

通電性においてこれら接合部では、Ａ電極の抵抗、Ａ電極と導電粒子との界面に起こる接触抵抗、導電粒子自体の導電性粒子は、図1のように電極間に介在する形になり通電性、導電粒子とＢ電極界面での接触抵抗、Ｂ電極の抵ます。従って、相対する電極間に安定した通電性を示し、抗の5つの合計抵抗が考えられます。従って各電極間にお隣接電極に接しない形状及び、分散数でなければなりませいて、より均一な抵抗を得られるものでなければなりません。この導電材料には、これら基本特性を考慮したうえで、ん。

金属（ニッケルやニッケルに金コートした複合材）、プラ

このように、異方導電性を有する材料は、用途によってスチックやレジンのコアに金属メッキしたものあるいは、機能を発揮できるように、十分調整された材料となっていそれらの上に熱や圧力などによって破壊 、溶融 する絶縁ます。

1)2)

図1．異方導電性接着剤による接続の概念

表1．異方導電性接着剤の分野

22．異方導電性接着剤の用途と種類
表1に示すように、現状の異方導電性接着剤市場は大きくは3種類の用途に分類されます。

この用途の電極接続にはいくつかの種類があります。一番多く利用されているのは、液晶ディスプレイとTapeCarrier Package(TCP)と呼ばれている素子の接合部位です（図まず小型の液晶デバイスとは電卓やシステム手帳などに2②上）。また、携帯性と大画面化ということから、液晶画見られる、液晶表示面積が小さく、表示そのものも数字や面 の 周 囲 に 直 接 Ｉ Ｃ チ ッ プ を 固 定 す る 手 法 Chip On

簡単なアルファベットが確認できるもので、安価に大量生Glass(COG)も5〜6インチサイズのナビゲーションシステ産されている製品です。こうした製品には、回路基板も安ム、テレビなどに使用され始めています。これらは液晶表価なポリエステルが使用されている場合が多く、その上に示素子と制御素子との接続(Outer Lead Bondingと呼ぶ)に印刷回路を形成しているので、同様な印刷工程で材料形成使用されています。また一方では、制御素子とキーボードできる印刷タイプの異方導電性接着剤が使用されていまなどとの回路の接続においても、ハンダに代わり異方導電す。（図2①）性フィルムを使用しているタイプもあります。（図2②下）

またこれらの用途に似たものでは、ＥＬ素子の導通や、またＣＲＴ、ＬＣＤに続く表示デバイスとして注目され液晶デバイスそのものを軽く割れないようにしたプラスチている、ＰＤＰ（プラズマディスプレイパネル）のようなック液晶素子の導通などにも使用されています。

接続電流値の高い用途にも利用が進んでいます。3つ目の次に、大型液晶デバイスとはノートパソコン、ワープロ用途としては、ＢＧＡ、ＰＧＡ、ＭＣＭと呼ばれる素子内を始め、液晶テレビ、カーナビゲーションシステムなどがのフリップチップ実装手法の一つとして、異方性ペースト上げられ、表示画面が多彩で情報のやり取りが多いタイプが検討されています。（図3）です。これらの液晶素子の電極との接続には、信頼性の高さや作業性の良さからフィルム状の異方導電性接着剤が使用されています。

図3．異方導電性接着剤用途2

それでは次に、これらの用途に対してスリーボンドで新規に開発しました異方導電性接着剤について紹介します。

図2．異方導電性接着剤の用途13

3．印刷型異方導電性接着剤ThreeBond3373
この接着剤は、先に用途紹介しました小型液晶パネル表示用電極の接続に使用します。

この接続には、低温、短時間で接着できる異方導電性材料でなくてはなりません。ここで、この用途に使用される基板基材のポリエステルフィルム3)と、大型液晶表示パネル

ここではThreeBond3373の使用方法を紹介しながら、基の接続に使用されるポリイミドフィルムの代表特性4)を参考として表2に示します。

本特性について報告します。
3−1．接続用途の詳細
電卓などに使用される液晶表示部関連材料に要求される項目のなかに、素材料の低コスト化、及び製造時間の短縮化があります。この点は液晶表示の電極接続部材も同様です。従って、液晶表示を駆動させるプリント基板の導通材料も低コスト材料を使用しています。
すなわち、銅箔をエッチングして回路形成した基板でな
く、ポリエステルフィルム等に銀やカーボンのペーストを回路印刷してなる、フレキシブルな印刷回路基板です。こ
うした材料は低コストである反面、耐熱性がないので、

図4．ThreeBond3373供給システム

表2．代表的なポリエステルフィルムとポリイミドフィルムの特性

表3．ThreeBond3373の特性及び推奨成膜条件

4

3−2．ヒートシールコネクター必要となります。また、印刷後の乾燥工程においても、温図4で示すように、ThreeBond3373はペースト状で、印度・時間・乾燥設備により成膜後の特性が変わります。成刷加工会社で加工され成膜される異方導電性接着剤です。

膜中に溶剤が残留すれば耐熱性等が、また極端に熱乾燥温

印刷加工会社は、プリント基板のベースとなるフィルム度が高く時間が長ければ、接着性が悪化します。表3に（例えばポリエステルフィルム）をＡ社から購入し、そのThreeBond3373の性状及び推奨成膜条件を示します。

上に、Ｂ社から購入した印刷回路形成用導電樹脂(銀やカまた、成膜後の表面写真を図5に示します。導電粒子が、ーボンのペースト)を印刷し、その上にThreeBond3373を接着バインダーから突出しているのが観察されます。バイ印刷して複合材料を作成します。この複合材料を一般的に

ンダー厚みは、被着体が液晶表示パネルあるいは駆動用プヒートシールコネクターと呼び、この後、ヒートシールコリント基板等で変わりますが、15〜25μｍ必要です。

ネクターを液晶表示パネルと接続する工程が続きます。
このように、ThreeBond3373はこれらの基材との複合材

表4．ThreeBond3373推奨接続条件料となりますので、回路形成技術などとのマッチングが非常に重要なポイントとなります。こうした面で弊社と、印刷加工会社は密な技術協力が必要となります。弊社は、こうした技術協力について十分なフォロー活動を行っていく所存です。
3−3．加工上のポイント
ThreeBond3373はスクリーン印刷後、溶剤を乾燥させて成膜し完成します。こうした工程中、印刷・成膜時の膜厚が重要なポイントとなりますので、正確な印刷工程管理が

図5．ThreeBond3373印刷断面

53−4．ThreeBond3373の基本特性

バインダー樹脂にはできるだけ加熱接着時の流動性のな

ThreeBond3373は、ヒートシールコネクター部材としてい合成ゴムを使用し、熱により溶融接着するのではなく、使用される為、基材ＰＥＴフィルム等の劣化温度以下で接熱によって粘着性を発現して被着体のＬＣＤに固定化する

続できること、安価な製品への組み込み等の制約から、で手法を採っています。そして導電粒子は表面から突出すよきるだけ短時間で接着が完了するものでなければならない

うな大きいものを使用し、加熱圧着時に押しつぶされて被ことは前述しました。その条件の中で信頼性を維持しなけ着体の電極と接触し易い形態としています。こうすることればなりません。その高信頼性を発現するようThreeBondにより、広い接着条件で高信頼性を得ることができます。

3373は、先ほど図5で示しました写真のような形態をとっ表4に、その条件を示します。ています。

また、ThreeBond3373信頼性試験の接着力を図6に、導通抵抗を図7に示します。

図6．ThreeBond3373信頼性試験60℃×95％ＲＨ（接着強度変化）

図7．ThreeBond3373信頼性試験60℃×95％ＲＨ（回路抵抗変化）

64．異方導電性フィルム状接着剤ThreeBond3370K
本項では、大型液晶表示パネルと駆動素子であるＴＣＰとの接続用に開発しました、微細ピッチ対応熱硬化型異方導電性フィルム状接着剤について紹介します。紹介にあたり、周辺技術の動向についても説明します。
4−1．市場での要求性能①接続周辺材料の変化
大型の液晶ディスプレイにおいて、高精細化が図られていることはもちろん、液晶表示ガラスパネルそのものも、従来1.1mm厚さのものが、軽量化などから、0.7mmに薄くなってきています。また、透明電極として、アンチモンドープした酸化インジウム錫（ＩＴＯ）だけではなく、アルミニウムやクロムなどをメッキした電極も増えてきています。
またＴＣＰにおいても、アウター側電極ピッチが、70μｍと高精細化されたものが市場に導入されています。試作
ピッチとしては、20〜30μｍ程度のものまで、作成可能の図8．ＬＣＤ／ＴＣＰ接続断面図及び顕微鏡写真ようです。これらパターンの高精細化から、ＴＣＰの電極を形成する銅箔厚みも、1オンス、3/4オンス、1/2オンス（18μｍ）と多彩となってきています。また、同様にＴＣＰのポリイミドと銅箔を貼り合わせる接着剤においても特性が満足されるよう、改良が加えられています。実際の異それでは表5に、ThreeBond3370Kの基本特性について報告

方導電性フィルム状接着剤でＬＣＤとＴＣＰを接合した断し、以下にその説明をします。

面部分を図示します。（図8）。

表5．ThreeBond3370K基本特性

7

②ThreeBond3370Kの仕様
1）幅、厚み、リールサイズについて液晶表示パネル画面に対しての周辺枠の狭細化に伴い、1.5、2.0、2.5mm幅を現在用意しています。また先ほど説明しましたように、ＴＣＰ素子電極（銅箔）などの厚みの種類に対応した、17、23μｍ膜厚のものがあります。長さは、50ｍを基本長にし、内径1インチの鍵付き、外形130ø
リールで製品化しております。

4）リペア性
また、これらの高信頼性を有する反面、接続後、電極間の位置ずれが発生した場合、引き剥がして補修しなければなりません。こうした場合、ThreeBond3370Kは約180℃位の熱を加えながらゆっくりと引き剥がすことが可能です。
その後液晶表示パネルの表面をケトン系溶剤等でこすり落とすことにより、再び熱圧着可能な状態になります。

2）タック性、透明性
この用途の異方導電性接着剤においては、タック性、透明性が重要なポイントとなります。これは、図9のような製造工程をとりますが、その工程中で電極間の位置を確認する為の透明性と、簡単に仮押さえできるタック力を合わせ持つ事が要求されます。ThreeBond3370Kは、70〜80℃であれば、1秒でセットが可能です。
3）硬化性
ThreeBond3370Kは、エポキシ樹脂を使用しています。
160〜170℃、20秒の圧着条件で信頼性を得る硬化を完了することができます。図10から図12にその一例を報告します。
図13に示すようにThreeBond3370Kの弾性率が高温域まで安定していることから、高信頼性であることがわかります。
図9．ThreeBond3370Kによる接続工程図

図13．動的弾性率、損失弾性率、損失係数の温度依存性8図10．ThreeBond3370K信頼性試験結果85℃×90％ＲＨ（抵抗値変化：170℃ 20sec圧着）

図11．ThreeBond3370K信頼性試験85℃×90％ＲＨ（剥離強度変化）

図12．ThreeBond3370K信頼性試験（線間絶縁変化）

95．今後の商品開発についてThreeBond3370Kは液晶表示パネルとＴＣＰ素子との接続用に開発したタイプですが、前述しましたＣＯＧ5)・ＰＤＰ
・ＴＣＰ素子と入力側のプリント基板との接続などの用途についても開発を進めています。

開発部課長

電気事業開発課
宮内昭彦

富岡英一

木村浩

長田誠之

《参考文献》
1) '94 ISHM Proceeding，Mr.H.Date et al.
2) 特開昭62-76215
3) '94 ISHM Proceeding，Mr.H.Date et al.
東レ株式会社「ルミラー」資料
4） 宇部興産株式会社「ユーピレックスＳ」資料
5） 特公平5-27668

技術と友情で世界をむすぶ

株式会社スリーボンド
本社 〒193-0941 東京都八王子市狭間町1456 電話 0426(61)1333（代）●スリーボンド・テクニカルニュース編集委員会

10