異方性導電材料及び接続構造体
【課題】接着性と耐熱クリープ特性とを高めることができる異方性導電材料、並びに該異方性導電材料を用いた接続構造体を提供する。
【解決手段】本発明に係る異方性導電材料は、導電性粒子５と、バインダー樹脂として、カルボキシル基及びフェノール性水酸基の内の少なくとも１種の基を有する熱可塑性樹脂と、ＭｇＯ及びＺｎＯの内の少なくとも１種の金属酸化物を吸着したフェノール樹脂と、溶剤とを含む。本発明に係る接続構造体１は、第１の接続対象部材２と、第２の接続対象部材４と、該第１，第２の接続対象部材２，４を電気的に接続している接続部３とを備える。接続部３は、上記異方性導電材料により形成されている。
【解決手段】本発明に係る異方性導電材料は、導電性粒子５と、バインダー樹脂として、カルボキシル基及びフェノール性水酸基の内の少なくとも１種の基を有する熱可塑性樹脂と、ＭｇＯ及びＺｎＯの内の少なくとも１種の金属酸化物を吸着したフェノール樹脂と、溶剤とを含む。本発明に係る接続構造体１は、第１の接続対象部材２と、第２の接続対象部材４と、該第１，第２の接続対象部材２，４を電気的に接続している接続部３とを備える。接続部３は、上記異方性導電材料により形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の導電性粒子を含む異方性導電材料に関し、様々な接続対象部材の電極間の電気的な接続に用いることができる異方性導電材料、並びに該異方性導電材料を用いた接続構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）、ガラス基板及び半導体チップなどの様々な接続対象部材の電極間の電気的な接続に、異方性導電材料が用いられている。例えば、タッチパネルでは、フレキシブルプリント基板の電極が他の電極と、異方性導電材料により電気的に接続されている。異方性導電材料では、インク又は樹脂中に複数の導電性粒子が分散されている。
【０００３】
上記異方性導電材料の一例として、下記の特許文献１には、ポリアミドエラストマーと、ポリウレタンエラストマーと、スチレン−イソブチレン−スチレンコポリマーと、導電性フィラーとを含む異方性導電材料が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１６８５１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、フレキシブルプリント基板を用いた電子部品では、電子部品の小型化に伴って、異方性導電材料を用いた接着部分の面積が小さくなってきている。さらに、フレキシブルプリント基板が曲げられた状態で、電子部品が用いられることも多くなってきている。
【０００６】
特許文献１に記載のような従来の異方性導電材料により、フレキシブルプリント基板の電極を他の電極と接続したタッチパネル等の接続構造体において、フレキシブルプリント基板が折り曲げられた場合には、剥離が生じることがある。また、従来の異方性導電材料では、耐熱クリープ特性が低いことがある。このため、上記接続構造体が高温下で長期間使用されると、剥離が生じやすいという問題がある。
【０００７】
本発明の目的は、接着性と耐熱クリープ特性とを高めることができる異方性導電材料、並びに該異方性導電材料を用いた接続構造体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の広い局面によれば、導電性粒子と、バインダー樹脂として、カルボキシル基及びフェノール性水酸基の内の少なくとも１種の基を有する熱可塑性樹脂と、ＭｇＯ及びＺｎＯの内の少なくとも１種の金属酸化物を吸着したフェノール樹脂と、溶剤とを含む、異方性導電材料が提供される。
【０００９】
本発明に係る異方性導電材料のある特定の局面では、上記熱可塑性樹脂は、ポリアミドエラストマー及びポリウレタン樹脂の内の少なくとも１種を含む。
【００１０】
本発明に係る異方性導電材料は、フレキシブルプリント基板の電極の電気的な接続に用いられる異方性導電材料であることが好ましい。本発明に係る異方性導電材料は、タッチパネル用異方性導電材料であることが好ましい。
【００１１】
本発明に係る接続構造体は、第１の接続対象部材と、第２の接続対象部材と、該第１，第２の接続対象部材を電気的に接続している接続部とを備えており、該接続部が、本発明に従って構成された異方性導電材料により形成されている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る異方性導電材料は、導電性粒子と、カルボキシル基及びフェノール性水酸基の内の少なくとも１種の基を有する熱可塑性樹脂と、ＭｇＯ及びＺｎＯの内の少なくとも１種の金属酸化物を吸着したフェノール樹脂と、溶剤とを含むので、接着性と耐熱クリープ特性とを高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る異方性導電材料を用いた接続構造体を模式的に示す正面断面図である。
【図２】図２は、実施例及び比較例において、接着力の測定に用いたフレキシブルプリント基板を示す模式図である。
【図３】図３は、実施例及び比較例において接着力を測定する方法を説明するための模式図である。
【図４】図４は、実施例及び比較例において耐熱クリープを測定する方法を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００１５】
本発明に係る異方性導電材料は、導電性粒子と、カルボキシル基及びフェノール性水酸基の内の少なくとも１種の基を有する熱可塑性樹脂と、ＭｇＯ及びＺｎＯの内の少なくとも１種の金属酸化物を吸着したフェノール樹脂と、溶剤とを含む。カルボキシル基及びフェノール性水酸基の内の少なくとも１種の基を有する熱可塑性樹脂は、バインダー樹脂である。
【００１６】
上記組成の採用により、異方性導電材料を用いた接続構造体において、接着性と耐熱クリープ特性とを高めることができる。本発明に係る異方性導電材料を用いて、フレキシブルプリント基板の電極を他の電極と接続し、タッチパネル等の接続構造体を得たときに、該接続構造体が折り曲げられても、剥離が生じ難くなる。また、得られた接続構造体が高温下で長期間使用されても、剥離が生じ難くなる。
【００１７】
以下、先ず、本発明に係る異方性導電材料に含まれている各成分の詳細を説明する。
【００１８】
（バインダー樹脂）
本発明に係る異方性導電材料は、バインダー樹脂として、カルボキシル基及びフェノール性水酸基の内の少なくとも１種の基を有する熱可塑性樹脂（以下、熱可塑性樹脂Ａと略記することがある）を含む。熱可塑性樹脂Ａは、カルボキシル基及びフェノール性水酸基の内のいずれか１種の基を有していれば特に限定されない。熱可塑性樹脂Ａは１種のみが用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。
【００１９】
熱可塑性樹脂Ａは、カルボキシル基及びフェノール性水酸基の内の少なくとも１種の基を有する。この特定の基を有する熱可塑性樹脂と、ＭｇＯ及びＺｎＯの内の少なくとも１種の金属酸化物を吸着したフェノール樹脂との併用により、異方性導電材料の接着性及び耐熱クリープ特性が効果的に高くなる。
【００２０】
異方性導電材料の接着性及び耐熱クリープ特性をより一層高める観点からは、熱可塑性樹脂Ａの重量平均分子量は、好ましくは５０００以上、より好ましくは１００００以上、更に好ましくは２００００以上、好ましくは２０００００以下、より好ましくは１５００００以下、更に好ましくは１０００００以下である。
【００２１】
熱可塑性樹脂Ａとしては、ポリアミドエラストマー、ポリウレタン樹脂及びポリエステル樹脂等が挙げられる。熱可塑性樹脂Ａは、溶剤に可溶な程度に架橋構造を有する熱可塑性樹脂であってもよい。
【００２２】
異方性導電材料の接着性及び耐熱クリープ特性をより一層高める観点からは、熱可塑性樹脂Ａは、ポリアミドエラストマー及びポリウレタン樹脂の内の少なくとも１種を含むことが好ましい。異方性導電材料は、ポリアミドエラストマーを含んでいてもよく、ポリウレタン樹脂を含んでいてもよく、ポリアミドエラストマーとポリウレタン樹脂との双方を含んでいてもよい。
【００２３】
上記ポリアミドエラストマー及び上記ポリウレタン樹脂はそれぞれ、ガラス転移温度（Ｔｇ）の高い（硬い）ハードセグメントとガラス転移温度（Ｔｇ）の低い（柔らかい）ソフトセグメントとを有し、接着力はエステル結合を有したソフトセグメントで発揮され、凝集力はハードセグメント同士の水素結合で発揮される。ただし、極性による相互作用及び水素結合といった比較的弱い力のため、上記ポリアミドエラストマー又は上記ポリウレタン樹脂を用いただけでは、接着力及び耐熱クリープ（凝集力）は十分に高くならない。
【００２４】
カルボキシル基及びフェノール性水酸基の内の少なくとも１種の基を有するポリアミドエラストマー及びポリウレタン樹脂に加えて、ＭｇＯ及びＺｎＯの内の少なくとも１種の金属酸化物を吸着したフェノール樹脂をさらに配合すると、吸着されている金属酸化物の一部が、カルボキシル基及びフェノール性水酸基とも吸着し、全体として、物理的な架橋（配位結合）が形成される。この物理的な架橋は、化学架橋とは異なり、熱により可逆的なため、柔軟性を維持しながら高い凝集力を発現することができる。
【００２５】
異方性導電材料の接着性及び耐熱クリープ特性をより一層高める観点からは、上記ポリアミドエラストマーは、ハードセグメントとしてポリアミド骨格を有し、かつソフトセグメントとしてポリエーテルエステル骨格及びポリエステル骨格の内の少なくとも１種の骨格を有するポリアミドエラストマーであることが好ましい。このようなポリアミドエラストマーの市販品として、富士化成工業社製のＴＰＡＥシリーズが挙げられる。中でも、上記ポリアミドエラストマーの市販品として、富士化成工業社製「ＴＰＡＥ−３１」、「ＴＰＡＥ−３２」及び「ＴＰＡＥ−３３」が好適に用いられる。
【００２６】
上記ポリアミドエラストマーには、末端にカルボキシル基が一定量存在しているため、別途、カルボキシル基を導入する必要がなく、好都合である。
【００２７】
上記ポリウレタン樹脂は、一般的に、ハードセグメント成分として反応性の高いイソシアネート化合物と、ソフトセグメント成分として分子内に活性水素を有する鎖延長剤と、ポリオール化合物とを用いて合成される。これらの材料の組み合わせにより、各種の特性を有するポリウレタン樹脂が得られる。このハードセグメント成分とソフトセグメント成分とを自由に組み合わせる事により、柔軟なポリウレタン樹脂から硬いポリウレタン樹脂まで自由に合成する事ができる。
【００２８】
上記イソシアネート化合物としては、ジフェニルメタン−４，４’−ジイソシアネート（ＭＤＩ）及びイソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）等が挙げられる。これら以外のイソシアネート化合物を用いてもよい。
【００２９】
上記鎖延長剤としては、グリコール化合物及びアミン化合物等が挙げられる。これら以外の鎖延長剤を用いてもよい。上記鎖延長剤の分子量は１０００以下であることが好ましい。
【００３０】
上記ポリオール化合物としては、ポリエステルポリオール及びポリエーテルポリオール等が挙げられる。上記ポリエステルポリオールとしては、ポリプロピレンアジペート、ポリヘキサメチレンカーボネート及びポリ−ε−カプロラクトン等が挙げられる。上記ポリエーテルポリオールとしては、ポリテトラメチレングリコール及びポリエチレングリコール等が挙げられる。
【００３１】
上記ポリウレタン樹脂（架橋前のポリウレタン）の市販品は多く存在する。上記ポリウレタン樹脂（架橋前のポリウレタン）の市販品としては、日本ポリウレタン工業社製のミラクトンシリーズ、大日精化社製のレザミンシリーズ、及びＤＩＣ社製のパンデックスシリーズ等が挙げられる。
【００３２】
一般のポリウレタン樹脂は、フェノール性水酸基を有さず、更にカルボキシキ基を有さない。カルボキシル基を有するポリウレタン樹脂は、例えば、ポリウレタン樹脂を合成する際に、カルボキシル基を有するジオール化合物を用いることにより得ることが可能である。
【００３３】
異方性導電材料の接着性及び耐熱クリープ特性をより一層高める観点からは、上記ポリウレタン樹脂の重量平均分子量は５０００以上であることが好ましい。ポリウレタン樹脂の重量平均分子量は、より好ましくは１００００以上、好ましくは２０００００以下、より好ましくは１５００００以下、更に好ましくは１０００００以下である。
【００３４】
熱可塑性樹脂Ａの含有量は特に限定されない。異方性導電材料１００重量％中（固形分換算：溶剤は除く）、上記熱可塑性樹脂Ａの含有量は、好ましくは３０重量％以上、より好ましくは５０重量％以上、好ましくは９５重量％以下、より好ましくは９０重量％以下である。熱可塑性樹脂Ａの含有量が上記下限以上及び上記上限以下であると、接着性及び耐熱クリープ特性により一層優れた異方性導電材料が得られる。異方性導電材料中には、スクリーン印刷のために、各種のフィラー等が配合されていることが多いので、上記熱可塑性樹脂Ａの含有量が多すぎると、接着性及び耐熱クリープ特性以外の他の特性が悪くなる傾向がある。
【００３５】
（金属酸化物を吸着したフェノール樹脂）
本発明に係る異方性導電材料は、ＭｇＯ及びＺｎＯの内の少なくとも１種の金属酸化物を吸着したフェノール樹脂（以下、フェノール樹脂Ｂと略記することがある）を含む。フェノール樹脂Ｂは、ＭｇＯ及びＺｎＯの内の少なくとも１種の金属酸化物を吸着していれば特に限定されない。フェノール樹脂Ｂは、１種のみが用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。
【００３６】
フェノール樹脂ＢがＭｇＯ及びＺｎＯの内の少なくとも１種の金属酸化物を吸着していることにより、異方性導電材料の接着性及び耐熱クリープ特性を効果的に高めることができる。
【００３７】
金属酸化物を吸着した上記フェノール樹脂Ｂは、フェノール樹脂溶液に、ＭｇＯ又はＺｎＯの粉体を分散させ、室温で１日程度攪拌した後、過剰のＭｇＯ又はＺｎＯを除去することで簡単に得ることができる。
【００３８】
ＭｇＯ及びＺｎＯの内の少なくとも１種の金属酸化物が吸着されるフェノール樹脂Ｂの具体例としては、アルキルフェノール、ｔ−ブチルフェノール、ｐ−ビニルフェノール及びテルペンフェノール等が挙げられる。
【００３９】
なかでも、レゾールタイプのフェノール樹脂が好ましい。特にｔ−ブチルフェノールは、酸性が高いため、金属酸化物が吸着しやすく広く用いられている。
【００４０】
フェノール樹脂Ｂの含有量は特に限定されない。異方性導電材料１００重量％中（固形分換算：溶剤は除く）、上記フェノール樹脂Ｂの含有量は、好ましくは０．５重量％以上、より好ましくは１重量％以上、好ましくは２０重量％以下、より好ましくは１０重量％以下である。フェノール樹脂Ｂは軟化点が高いため、フェノール樹脂Ｂを多く配合すると、異方性導電材料が硬くなり、接着力が低くなる傾向がある。フェノール樹脂Ｂの配合量が少なすぎると、熱可塑性樹脂Ａとの配位結合が十分に発生せずに凝集力が発揮できなくなる傾向がある。フェノール樹脂Ｂの含有量が上記下限以上及び上記上限以下である場合に、接着性及び耐熱クリープ特性により一層優れた異方性導電材料が得られる。
【００４１】
（導電性粒子）
本発明に係る異方性導電材料に含まれている導電性粒子は、例えば、第１，第２の接続対象部材の電極間を電気的に接続する。本発明に係る異方性導電材料は、複数の導電性粒子を含むことが好ましい。上記導電性粒子は、導電性を有する粒子であれば特に限定されない。導電性粒子の導電層の表面が絶縁層により被覆されていてもよい。この場合には、接続対象部材の接続時に、導電層と電極との間の絶縁層が排除される。上記導電性粒子としては、例えば、有機粒子、無機粒子、有機無機ハイブリッド粒子もしくは金属粒子等の表面を金属層で被覆した導電性粒子、又は実質的に金属のみで構成される金属粒子等が挙げられる。上記導電層は特に限定されない。上記導電層としては、金層、銀層、銅層、ニッケル層、パラジウム層又は錫を含有する金属層等が挙げられる。上記導電層は、多層構造を有していてもよい。
【００４２】
電極の損傷を抑制し、かつ電極間の導通信頼性をより一層高める観点からは、上記導電性粒子は、樹脂粒子と、該樹脂粒子の表面上に設けられた導電層とを有することが好ましい。
【００４３】
導電性粒子の平均粒子径は好ましくは０．５μｍ以上、好ましくは１００μｍ以下である。
【００４４】
導電性粒子の「平均粒子径」は、数平均粒子径を示す。導電性粒子の平均粒子径は、任意の導電性粒子５０個を電子顕微鏡又は光学顕微鏡にて観察し、平均値を算出することにより求められる。
【００４５】
上記導電性粒子の含有量は特に限定されない。異方性導電材料１００重量％中、上記導電性粒子の含有量は、好ましくは０．１重量％以上、より好ましくは０．５重量％以上、好ましくは２０重量％以下、より好ましくは１０重量％以下である。上記導電性粒子の含有量が上記下限以上及び上記上限以下であると、接続されるべき上下の電極間に導電性粒子を容易に配置できる。さらに、接続されてはならない隣接する電極間が複数の導電性粒子を介して電気的に接続され難くなる。すなわち、隣り合う電極間の短絡をより一層防止できる。
【００４６】
（溶剤）
本発明に係る異方性導電材料に含まれている溶剤は特に限定されない。該溶剤の使用により、異方性導電材料の粘度を容易に調整できる。上記溶剤としては、例えば、Ｎ−メチルピロリドン、ベンジルアルコール、イソホロン、ジメチルホルムアミド、酢酸エチル、メチルセロソルブ、トルエン、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサン、シクロヘキサノン、ｎ−ヘキサン、テトラヒドロフラン及びジエチルエーテル等が挙げられる。これら以外の溶剤を用いてもよい。溶剤は、１種のみが用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。
【００４７】
上記溶剤は、熱可塑性樹脂Ａを分散又は溶解した液として添加されてもよく、フェノール樹脂Ｂを分散又は溶解した液として添加されてもよく、導電性粒子を分散させた液として添加されてもよい。
【００４８】
溶剤の含有量は、他の成分の分散又は溶解性、並びに異方性導電材料の粘度などを考慮して、適宜調整される。異方性導電材料１００重量％中、溶剤の含有量は好ましくは０．０１重量％以上、より好ましくは０．１重量％以上、更に好ましくは１重量％以上、好ましくは８５重量％以下、より好ましくは７５重量％以下である。
【００４９】
（他の成分）
本発明に係る異方性導電材料は、熱可塑性樹脂Ａ以外の他のバインダー樹脂、熱硬化性化合物、硬化剤、硬化促進剤、光硬化性化合物、光重合開始剤、充填剤、貯蔵安定剤、イオン捕捉剤、シランカップリング剤、粘着付与剤又はレベリング剤等をさらに含んでいてもよい。
【００５０】
（異方性導電材料の詳細及び用途）
本発明に係る異方性導電材料は、ペースト状又はフィルム状の異方性導電材料であることが好ましく、ペースト状の異方性導電材料であることが好ましい。ペースト状の異方性導電材料は、異方性導電ペーストである。フィルム状の異方性導電材料は、異方性導電フィルムである。
【００５１】
本発明に係る異方性導電材料を用いて、フレキシブルプリント基板の電極を他の電極と接続し、タッチパネル等の接続構造体を得たときに、該接続構造体が折り曲げられても、剥離が生じ難くなる。また、得られた接続構造体が高温下で長期間使用されても、剥離が生じ難くなる。
【００５２】
本発明に係る異方性導電材料は、フレキシブルプリント基板の電極の電気的な接続に用いられる異方性導電材料であることが好ましい。フレキシブルプリント基板は柔軟性が高く、力が付与されたり、振動が与えられたりすると湾曲しやすい。さらに、フレキシブルプリント基板は曲げられた状態で用いられることがある。フレキシブルプリント基板が曲げられると、異方性導電材料とフレキシブルプリント基板との接着部分で剥離が生じやすい。しかし、本発明に係る異方性導電材料の使用により、異方性導電材料とフレキシブルプリント基板との接着力が高くなるので、剥離を効果的に抑制することができる。従って、本発明に係る異方性導電材料は、フレキシブルプリント基板の電極の電気的な接続に好適に用いられる。
【００５３】
本発明に係る異方性導電材料は、タッチパネル用異方性導電材料であることが好ましい。本発明に係る異方性導電材料は、フレキシブルプリント基板の電極の電気的な接続に用いられるタッチパネル用異方性導電材料であることが好ましい。タッチパネルでは、使用時に異方性導電材料と接続対象部材との接着部分に力が加わったり、異方性導電材料が高温の環境下に晒されたりする。本発明に係る異方性導電材料の接着性及び耐熱クリープ特性は高いので、本発明に係る異方性導電材料を用いたタッチパネルにおいて、異方性導電材料と接続対象部材との接着性を高めることができ、更に異方性導電材料が高温下に晒されても、異方性導電材料と接続対象部材との剥離を生じ難くすることができる。
【００５４】
また、本発明に係る異方性導電材料は、様々な接続対象部材を接着するために使用できる。上記異方性導電材料は、第１，第２の接続対象部材が電気的に接続されている接続構造体を得るために好適に用いられる。
【００５５】
図１に、本発明の一実施形態に係る異方性導電材料を用いた接続構造体の一例を模式的に正面断面図で示す。
【００５６】
図１に示す接続構造体１は、第１の接続対象部材２と、第２の接続対象部材４と、第１，第２の接続対象部材２，４を接続している接続部３とを備える。接続部３は、導電性粒子５を含む異方性導電材料により形成されている。
【００５７】
第１の接続対象部材２の上面２ａには、複数の電極２ｂが設けられている。第２の接続対象部材４の下面４ａには、複数の電極４ｂが設けられている。電極２ｂと電極４ｂとが、１つ又は複数の導電性粒子５により電気的に接続されている。従って、第１，第２の接続対象部材２，４が導電性粒子５により電気的に接続されている。
【００５８】
電極２ｂ，４ｂ間の接続は、通常、第１の接続対象部材２と第２の接続対象部材４とを異方性導電材料を介して電極２ｂ，４ｂ同士が対向するように重ね合わせた後に、異方性導電材料を硬化させる際に、加圧することにより行われる。加圧により、一般に導電性粒子５は圧縮される。
【００５９】
上記接続構造体としては、具体的には、回路基板上に、半導体チップ、コンデンサチップ又はダイオードチップ等の電子部品チップが搭載されており、該電子部品チップの電極が、回路基板上の電極と電気的に接続されている接続構造体等が挙げられる。回路基板としては、フレキシブルプリント基板等の様々なプリント基板、ガラス基板、又は金属箔が積層された基板等の様々な回路基板が挙げられる。第１，第２の接続対象部材は、電子部品又は回路基板であることが好ましい。
【００６０】
第１，第２の接続対象部材の内の少なくとも一方は、フレキシブルプリント基板であることが好ましい。上記接続構造体は、タッチパネルであることが好ましい。
【００６１】
以下、本発明について、実施例および比較例を挙げて具体的に説明する。本発明は、以下の実施例のみに限定されない。
【００６２】
（合成例１）
カルボキシル基を有するポリウレタン樹脂の合成：
撹拌器、温度計、冷却管及び空気ガス導入管を装備した１０Ｌ反応容器に、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート２１００ｇ（１０ｍｏｌ）、２，２−ビス（ヒドロキシメチル）酪酸１４９ｇ（１ｍｏｌ）、ポリカプロラクトンポリオール（重量平均分子量２０００）６０００ｇ（３ｍｏｌ）、エチレンオキサイド変性ビスフェノールＡ（分子量３２４）１９９４ｇ（６ｍｏｌ）、及びジブチルチンラウレート５ｇを一括に仕込み、窒素雰囲気下、６０℃で５時間反応させ、カルボキシル基有するポリウレタン樹脂を得た。得られたカルボキシル基を有するポリウレタン樹脂の酸価は３．５ｍｇＫＯＨ／ｇ、重量平均分子量は１５０００であった。
【００６３】
（合成例２）
ＭｇＯ吸着フェノール樹脂の作製：
Ｔ-ブチルフェノール樹脂ＴＤ-２６１０（ＤＩＣ社製）１００ｇをイソホロン４００ｇに溶解した後、ＭｇＯ１０ｇを分散させ、室温で２４時間攪拌した。その後、過剰のＭｇＯを遠心分離機にて除去し、ＭｇＯ吸着フェノール樹脂含有溶液（固形分２０重量％）を得た。吸着率は５．７％であった。
【００６４】
（実施例１）
異方性導電ペーストの作製：
合成例１で得られたカルボキシル基を有するポリウレタン樹脂をイソホロンに溶解させた溶液（固形分２３重量％）２０重量部と、合成例２で得られたＭｇＯ吸着フェノール樹脂含有溶液（固形分２０重量％）１．１５重量部と、充填剤（日本タルク社製「Ｐ−４」）１．４重量部と、粘着付与剤（荒川化学社製「ペンセルＤ−１２５」）１重量部と、酸化防止剤（チバ・スペシャルティケミカルズ社製「イルガノックス１０１０」）０．０２重量部と、酸化チタン（石原産業社製「ＣＲ−６０」）０．２重量部と、導電性粒子（樹脂粒子がニッケル層により被覆されており、更に該ニッケル層が金層により被覆されている導電性粒子、平均粒子径３０μｍ）０．４重量部とを配合し、配合物を得た。
【００６５】
得られた配合物を、公転真空ミキサー「あわとり練太郎」にて、２０００回転で３分混練することにより、異方性導電ペーストを作製した。
【００６６】
（実施例２）
合成例１で得られたカルボキシル基を有するポリウレタン樹脂をイソホロンに溶解させた溶液（固形分２３重量％）を、ポリアミドエラストマー（富士化成工業社製「ＴＰＡＥ−３２」、Ｍｗ＝２．８万、酸価＝２．２）をベンジルアルコールに溶解させた溶液（固形分２３重量％）２０重量部に変更したこと以外は実施例１と同様にして、異方性導電ペーストを得た。
【００６７】
（比較例１）
合成例２で得られたＭｇＯ吸着フェノール樹脂含有溶液（固形分２０重量％）を用いなかったこと以外は実施例１と同様にして、異方性導電ペーストを得た。
【００６８】
（比較例２）
合成例２で得られたＭｇＯ吸着フェノール樹脂含有溶液（固形分２０重量％）を用いなかったこと以外は実施例２と同様にして、異方性導電ペーストを得た。
【００６９】
（比較例３）
通常のポリアミドエラストマー（富士化成工業社製「ＴＰＡＥ−３２」）２．８重量部と、ポリウレタン樹脂（日本ポリウレタン工業社製「ミラクトンＰ３９０ＲＳＵＰ」）１．２重量部と、スチレンエラストマー（カネカ社製「シブスター０６２Ｍ」）１．０重量部と、ジメチルホルムアミド９重量部と、シクロヘキサノン４重量部と、トルエン２．２５重量部と、充填剤（日本タルク社製「Ｐ−４」）２．５重量部と、粘着付与剤（荒川化学社製「ペンセルＤ−１２５」）１．５重量部と、酸化防止剤（チバ・スペシャルティケミカルズ社製「イルガノックス１０１０」）０．０２重量部と、酸化チタン（石原産業社製「ＣＲ−６０」）０．２重量部と、導電性粒子（樹脂粒子がニッケル層により被覆されており、更に該ニッケル層が金層により被覆されている導電性粒子、平均粒子径３０μｍ）０．４重量部とを配合し、配合物を得た。
【００７０】
得られた配合物を、公転真空ミキサー「あわとり練太郎」にて、２０００回転で３分混練することにより、異方性導電ペーストを作製した。
【００７１】
（評価）
得られた異方性導電ペーストを用いて、接着力（９０度ピール強度）及び耐熱クリープを測定した。測定用サンプルの作成方法及び評価方法は以下の通りである。
【００７２】
「接着力の測定サンプルの作成方法」
図２に示す仕様のフレキシブルプリント基板の一部（大洋工業社製、構成：厚み２５μｍのポリイミドフィルム／厚み９μｍの銅箔、電極めっき：Ｎｉ５μｍ／Ａｕ０．５μｍ）を用意した。図２に示すように、フレキシブルプリント基板では、電気めっきされた銅箔５１（銅配線）上に、カバーレイ５２が設けられている。
【００７３】
このフレキシブルプリント基板上に、１００メッシュ（材質ステンレス）の版を使用して、乾燥後の厚みが２０〜２５μｍになるように、得られた異方性導電材料をスクリーン印刷した。次に、熱風乾燥オーブン内で１１０℃で１０分乾燥を行った。その後、コンスタントヒーター方式圧着機（大橋製作所：ＢＤ−０３ＳＤＳＳ）を用いて、フレキシブルプリント基板とＩＴＯガラスとを異方性導電材料を介して、圧着温度１４０℃及び圧力２９４．２Ｎ／ｃｍ２の条件で、１５秒間貼り合わせ、接着力の測定用サンプルを得た。
【００７４】
「接着力の測定方法」
図３に示すように、静的材料試験機（島津製作所社製「ＥＺ−Ｇｒａｐｈ」）を用いて、得られた接着力の測定用サンプルについて、引っ張り速度５０ｍｍ／分で９０度剥離試験を行った。得られた９０度ピール強度の最大値を接着力の測定値とした。図３に示すように、ＩＴＯガラス６１からフレキシブルプリント基板６２を矢印Ｘ１で示す方向に剥離して、接着力を測定した（異方性導電材料の図示は省略）。
【００７５】
「耐熱クリープの測定用サンプルの作成方法」
厚み３８μｍの未処理ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム（３ｍｍ×２０ｍｍの大きさ）を用意した。このＰＥＴフィルムに１００メッシュ（材質ステンレス）の版を使用して、乾燥後の厚みが２０〜２５μｍになるように、得られた異方性導電材料をスクリーン印刷した。次に、熱風乾燥オーブン内で１１０℃で１０分乾燥を行った。その後、コンスタントヒーター方式圧着機（大橋製作所：ＢＤ−０３ＳＤＳＳ）を用いて、ＰＥＴフィルムとＩＴＯガラスとを異方性導電材料を介して、圧着温度１４０℃及び圧力２９４．２Ｎ／ｃｍ２の条件で、１５秒間貼り合わせ、耐熱クリープの測定用サンプルを得た。
【００７６】
「耐熱クリープの測定方法」
８５℃のオーブン内に、耐熱クリ―プの測定用サンプルを入れ、図４に示すように、０．２９Ｎ／ｃｍの荷重がかけた後、どれだけの時間、剥離せずに保持できるかを測定した。すなわち、ＩＴＯガラス７１を主面が鉛直方向と垂直な平面内に位置するように、かつＩＴＯガラス７１の下面７１ａにＰＥＴフィルム７２が接着されている状態となるように配置した。ＰＥＴフィルム７２の端部７２ａに重り７３を付けＰＥＴフィルム７２に、矢印Ｘ２で示す方向に０．２９Ｎ／ｃｍの荷重をかけた（異方性導電材料の図示は省略）。
【００７７】
また、４８時間放置しても落下が生じなかった場合には、「落下せず」と判定して、ＰＥＴフィルムの剥離した距離を測定した。
【００７８】
結果を下記の表１に示す。
【００７９】
【表１】
【符号の説明】
【００８０】
１…接続構造体
２…第１の接続対象部材
２ａ…上面
２ｂ…電極
３…接続部
４…第２の接続対象部材
４ａ…下面
４ｂ…電極
５…導電性粒子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の導電性粒子を含む異方性導電材料に関し、様々な接続対象部材の電極間の電気的な接続に用いることができる異方性導電材料、並びに該異方性導電材料を用いた接続構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）、ガラス基板及び半導体チップなどの様々な接続対象部材の電極間の電気的な接続に、異方性導電材料が用いられている。例えば、タッチパネルでは、フレキシブルプリント基板の電極が他の電極と、異方性導電材料により電気的に接続されている。異方性導電材料では、インク又は樹脂中に複数の導電性粒子が分散されている。
【０００３】
上記異方性導電材料の一例として、下記の特許文献１には、ポリアミドエラストマーと、ポリウレタンエラストマーと、スチレン−イソブチレン−スチレンコポリマーと、導電性フィラーとを含む異方性導電材料が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１６８５１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、フレキシブルプリント基板を用いた電子部品では、電子部品の小型化に伴って、異方性導電材料を用いた接着部分の面積が小さくなってきている。さらに、フレキシブルプリント基板が曲げられた状態で、電子部品が用いられることも多くなってきている。
【０００６】
特許文献１に記載のような従来の異方性導電材料により、フレキシブルプリント基板の電極を他の電極と接続したタッチパネル等の接続構造体において、フレキシブルプリント基板が折り曲げられた場合には、剥離が生じることがある。また、従来の異方性導電材料では、耐熱クリープ特性が低いことがある。このため、上記接続構造体が高温下で長期間使用されると、剥離が生じやすいという問題がある。
【０００７】
本発明の目的は、接着性と耐熱クリープ特性とを高めることができる異方性導電材料、並びに該異方性導電材料を用いた接続構造体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の広い局面によれば、導電性粒子と、バインダー樹脂として、カルボキシル基及びフェノール性水酸基の内の少なくとも１種の基を有する熱可塑性樹脂と、ＭｇＯ及びＺｎＯの内の少なくとも１種の金属酸化物を吸着したフェノール樹脂と、溶剤とを含む、異方性導電材料が提供される。
【０００９】
本発明に係る異方性導電材料のある特定の局面では、上記熱可塑性樹脂は、ポリアミドエラストマー及びポリウレタン樹脂の内の少なくとも１種を含む。
【００１０】
本発明に係る異方性導電材料は、フレキシブルプリント基板の電極の電気的な接続に用いられる異方性導電材料であることが好ましい。本発明に係る異方性導電材料は、タッチパネル用異方性導電材料であることが好ましい。
【００１１】
本発明に係る接続構造体は、第１の接続対象部材と、第２の接続対象部材と、該第１，第２の接続対象部材を電気的に接続している接続部とを備えており、該接続部が、本発明に従って構成された異方性導電材料により形成されている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る異方性導電材料は、導電性粒子と、カルボキシル基及びフェノール性水酸基の内の少なくとも１種の基を有する熱可塑性樹脂と、ＭｇＯ及びＺｎＯの内の少なくとも１種の金属酸化物を吸着したフェノール樹脂と、溶剤とを含むので、接着性と耐熱クリープ特性とを高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る異方性導電材料を用いた接続構造体を模式的に示す正面断面図である。
【図２】図２は、実施例及び比較例において、接着力の測定に用いたフレキシブルプリント基板を示す模式図である。
【図３】図３は、実施例及び比較例において接着力を測定する方法を説明するための模式図である。
【図４】図４は、実施例及び比較例において耐熱クリープを測定する方法を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００１５】
本発明に係る異方性導電材料は、導電性粒子と、カルボキシル基及びフェノール性水酸基の内の少なくとも１種の基を有する熱可塑性樹脂と、ＭｇＯ及びＺｎＯの内の少なくとも１種の金属酸化物を吸着したフェノール樹脂と、溶剤とを含む。カルボキシル基及びフェノール性水酸基の内の少なくとも１種の基を有する熱可塑性樹脂は、バインダー樹脂である。
【００１６】
上記組成の採用により、異方性導電材料を用いた接続構造体において、接着性と耐熱クリープ特性とを高めることができる。本発明に係る異方性導電材料を用いて、フレキシブルプリント基板の電極を他の電極と接続し、タッチパネル等の接続構造体を得たときに、該接続構造体が折り曲げられても、剥離が生じ難くなる。また、得られた接続構造体が高温下で長期間使用されても、剥離が生じ難くなる。
【００１７】
以下、先ず、本発明に係る異方性導電材料に含まれている各成分の詳細を説明する。
【００１８】
（バインダー樹脂）
本発明に係る異方性導電材料は、バインダー樹脂として、カルボキシル基及びフェノール性水酸基の内の少なくとも１種の基を有する熱可塑性樹脂（以下、熱可塑性樹脂Ａと略記することがある）を含む。熱可塑性樹脂Ａは、カルボキシル基及びフェノール性水酸基の内のいずれか１種の基を有していれば特に限定されない。熱可塑性樹脂Ａは１種のみが用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。
【００１９】
熱可塑性樹脂Ａは、カルボキシル基及びフェノール性水酸基の内の少なくとも１種の基を有する。この特定の基を有する熱可塑性樹脂と、ＭｇＯ及びＺｎＯの内の少なくとも１種の金属酸化物を吸着したフェノール樹脂との併用により、異方性導電材料の接着性及び耐熱クリープ特性が効果的に高くなる。
【００２０】
異方性導電材料の接着性及び耐熱クリープ特性をより一層高める観点からは、熱可塑性樹脂Ａの重量平均分子量は、好ましくは５０００以上、より好ましくは１００００以上、更に好ましくは２００００以上、好ましくは２０００００以下、より好ましくは１５００００以下、更に好ましくは１０００００以下である。
【００２１】
熱可塑性樹脂Ａとしては、ポリアミドエラストマー、ポリウレタン樹脂及びポリエステル樹脂等が挙げられる。熱可塑性樹脂Ａは、溶剤に可溶な程度に架橋構造を有する熱可塑性樹脂であってもよい。
【００２２】
異方性導電材料の接着性及び耐熱クリープ特性をより一層高める観点からは、熱可塑性樹脂Ａは、ポリアミドエラストマー及びポリウレタン樹脂の内の少なくとも１種を含むことが好ましい。異方性導電材料は、ポリアミドエラストマーを含んでいてもよく、ポリウレタン樹脂を含んでいてもよく、ポリアミドエラストマーとポリウレタン樹脂との双方を含んでいてもよい。
【００２３】
上記ポリアミドエラストマー及び上記ポリウレタン樹脂はそれぞれ、ガラス転移温度（Ｔｇ）の高い（硬い）ハードセグメントとガラス転移温度（Ｔｇ）の低い（柔らかい）ソフトセグメントとを有し、接着力はエステル結合を有したソフトセグメントで発揮され、凝集力はハードセグメント同士の水素結合で発揮される。ただし、極性による相互作用及び水素結合といった比較的弱い力のため、上記ポリアミドエラストマー又は上記ポリウレタン樹脂を用いただけでは、接着力及び耐熱クリープ（凝集力）は十分に高くならない。
【００２４】
カルボキシル基及びフェノール性水酸基の内の少なくとも１種の基を有するポリアミドエラストマー及びポリウレタン樹脂に加えて、ＭｇＯ及びＺｎＯの内の少なくとも１種の金属酸化物を吸着したフェノール樹脂をさらに配合すると、吸着されている金属酸化物の一部が、カルボキシル基及びフェノール性水酸基とも吸着し、全体として、物理的な架橋（配位結合）が形成される。この物理的な架橋は、化学架橋とは異なり、熱により可逆的なため、柔軟性を維持しながら高い凝集力を発現することができる。
【００２５】
異方性導電材料の接着性及び耐熱クリープ特性をより一層高める観点からは、上記ポリアミドエラストマーは、ハードセグメントとしてポリアミド骨格を有し、かつソフトセグメントとしてポリエーテルエステル骨格及びポリエステル骨格の内の少なくとも１種の骨格を有するポリアミドエラストマーであることが好ましい。このようなポリアミドエラストマーの市販品として、富士化成工業社製のＴＰＡＥシリーズが挙げられる。中でも、上記ポリアミドエラストマーの市販品として、富士化成工業社製「ＴＰＡＥ−３１」、「ＴＰＡＥ−３２」及び「ＴＰＡＥ−３３」が好適に用いられる。
【００２６】
上記ポリアミドエラストマーには、末端にカルボキシル基が一定量存在しているため、別途、カルボキシル基を導入する必要がなく、好都合である。
【００２７】
上記ポリウレタン樹脂は、一般的に、ハードセグメント成分として反応性の高いイソシアネート化合物と、ソフトセグメント成分として分子内に活性水素を有する鎖延長剤と、ポリオール化合物とを用いて合成される。これらの材料の組み合わせにより、各種の特性を有するポリウレタン樹脂が得られる。このハードセグメント成分とソフトセグメント成分とを自由に組み合わせる事により、柔軟なポリウレタン樹脂から硬いポリウレタン樹脂まで自由に合成する事ができる。
【００２８】
上記イソシアネート化合物としては、ジフェニルメタン−４，４’−ジイソシアネート（ＭＤＩ）及びイソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）等が挙げられる。これら以外のイソシアネート化合物を用いてもよい。
【００２９】
上記鎖延長剤としては、グリコール化合物及びアミン化合物等が挙げられる。これら以外の鎖延長剤を用いてもよい。上記鎖延長剤の分子量は１０００以下であることが好ましい。
【００３０】
上記ポリオール化合物としては、ポリエステルポリオール及びポリエーテルポリオール等が挙げられる。上記ポリエステルポリオールとしては、ポリプロピレンアジペート、ポリヘキサメチレンカーボネート及びポリ−ε−カプロラクトン等が挙げられる。上記ポリエーテルポリオールとしては、ポリテトラメチレングリコール及びポリエチレングリコール等が挙げられる。
【００３１】
上記ポリウレタン樹脂（架橋前のポリウレタン）の市販品は多く存在する。上記ポリウレタン樹脂（架橋前のポリウレタン）の市販品としては、日本ポリウレタン工業社製のミラクトンシリーズ、大日精化社製のレザミンシリーズ、及びＤＩＣ社製のパンデックスシリーズ等が挙げられる。
【００３２】
一般のポリウレタン樹脂は、フェノール性水酸基を有さず、更にカルボキシキ基を有さない。カルボキシル基を有するポリウレタン樹脂は、例えば、ポリウレタン樹脂を合成する際に、カルボキシル基を有するジオール化合物を用いることにより得ることが可能である。
【００３３】
異方性導電材料の接着性及び耐熱クリープ特性をより一層高める観点からは、上記ポリウレタン樹脂の重量平均分子量は５０００以上であることが好ましい。ポリウレタン樹脂の重量平均分子量は、より好ましくは１００００以上、好ましくは２０００００以下、より好ましくは１５００００以下、更に好ましくは１０００００以下である。
【００３４】
熱可塑性樹脂Ａの含有量は特に限定されない。異方性導電材料１００重量％中（固形分換算：溶剤は除く）、上記熱可塑性樹脂Ａの含有量は、好ましくは３０重量％以上、より好ましくは５０重量％以上、好ましくは９５重量％以下、より好ましくは９０重量％以下である。熱可塑性樹脂Ａの含有量が上記下限以上及び上記上限以下であると、接着性及び耐熱クリープ特性により一層優れた異方性導電材料が得られる。異方性導電材料中には、スクリーン印刷のために、各種のフィラー等が配合されていることが多いので、上記熱可塑性樹脂Ａの含有量が多すぎると、接着性及び耐熱クリープ特性以外の他の特性が悪くなる傾向がある。
【００３５】
（金属酸化物を吸着したフェノール樹脂）
本発明に係る異方性導電材料は、ＭｇＯ及びＺｎＯの内の少なくとも１種の金属酸化物を吸着したフェノール樹脂（以下、フェノール樹脂Ｂと略記することがある）を含む。フェノール樹脂Ｂは、ＭｇＯ及びＺｎＯの内の少なくとも１種の金属酸化物を吸着していれば特に限定されない。フェノール樹脂Ｂは、１種のみが用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。
【００３６】
フェノール樹脂ＢがＭｇＯ及びＺｎＯの内の少なくとも１種の金属酸化物を吸着していることにより、異方性導電材料の接着性及び耐熱クリープ特性を効果的に高めることができる。
【００３７】
金属酸化物を吸着した上記フェノール樹脂Ｂは、フェノール樹脂溶液に、ＭｇＯ又はＺｎＯの粉体を分散させ、室温で１日程度攪拌した後、過剰のＭｇＯ又はＺｎＯを除去することで簡単に得ることができる。
【００３８】
ＭｇＯ及びＺｎＯの内の少なくとも１種の金属酸化物が吸着されるフェノール樹脂Ｂの具体例としては、アルキルフェノール、ｔ−ブチルフェノール、ｐ−ビニルフェノール及びテルペンフェノール等が挙げられる。
【００３９】
なかでも、レゾールタイプのフェノール樹脂が好ましい。特にｔ−ブチルフェノールは、酸性が高いため、金属酸化物が吸着しやすく広く用いられている。
【００４０】
フェノール樹脂Ｂの含有量は特に限定されない。異方性導電材料１００重量％中（固形分換算：溶剤は除く）、上記フェノール樹脂Ｂの含有量は、好ましくは０．５重量％以上、より好ましくは１重量％以上、好ましくは２０重量％以下、より好ましくは１０重量％以下である。フェノール樹脂Ｂは軟化点が高いため、フェノール樹脂Ｂを多く配合すると、異方性導電材料が硬くなり、接着力が低くなる傾向がある。フェノール樹脂Ｂの配合量が少なすぎると、熱可塑性樹脂Ａとの配位結合が十分に発生せずに凝集力が発揮できなくなる傾向がある。フェノール樹脂Ｂの含有量が上記下限以上及び上記上限以下である場合に、接着性及び耐熱クリープ特性により一層優れた異方性導電材料が得られる。
【００４１】
（導電性粒子）
本発明に係る異方性導電材料に含まれている導電性粒子は、例えば、第１，第２の接続対象部材の電極間を電気的に接続する。本発明に係る異方性導電材料は、複数の導電性粒子を含むことが好ましい。上記導電性粒子は、導電性を有する粒子であれば特に限定されない。導電性粒子の導電層の表面が絶縁層により被覆されていてもよい。この場合には、接続対象部材の接続時に、導電層と電極との間の絶縁層が排除される。上記導電性粒子としては、例えば、有機粒子、無機粒子、有機無機ハイブリッド粒子もしくは金属粒子等の表面を金属層で被覆した導電性粒子、又は実質的に金属のみで構成される金属粒子等が挙げられる。上記導電層は特に限定されない。上記導電層としては、金層、銀層、銅層、ニッケル層、パラジウム層又は錫を含有する金属層等が挙げられる。上記導電層は、多層構造を有していてもよい。
【００４２】
電極の損傷を抑制し、かつ電極間の導通信頼性をより一層高める観点からは、上記導電性粒子は、樹脂粒子と、該樹脂粒子の表面上に設けられた導電層とを有することが好ましい。
【００４３】
導電性粒子の平均粒子径は好ましくは０．５μｍ以上、好ましくは１００μｍ以下である。
【００４４】
導電性粒子の「平均粒子径」は、数平均粒子径を示す。導電性粒子の平均粒子径は、任意の導電性粒子５０個を電子顕微鏡又は光学顕微鏡にて観察し、平均値を算出することにより求められる。
【００４５】
上記導電性粒子の含有量は特に限定されない。異方性導電材料１００重量％中、上記導電性粒子の含有量は、好ましくは０．１重量％以上、より好ましくは０．５重量％以上、好ましくは２０重量％以下、より好ましくは１０重量％以下である。上記導電性粒子の含有量が上記下限以上及び上記上限以下であると、接続されるべき上下の電極間に導電性粒子を容易に配置できる。さらに、接続されてはならない隣接する電極間が複数の導電性粒子を介して電気的に接続され難くなる。すなわち、隣り合う電極間の短絡をより一層防止できる。
【００４６】
（溶剤）
本発明に係る異方性導電材料に含まれている溶剤は特に限定されない。該溶剤の使用により、異方性導電材料の粘度を容易に調整できる。上記溶剤としては、例えば、Ｎ−メチルピロリドン、ベンジルアルコール、イソホロン、ジメチルホルムアミド、酢酸エチル、メチルセロソルブ、トルエン、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサン、シクロヘキサノン、ｎ−ヘキサン、テトラヒドロフラン及びジエチルエーテル等が挙げられる。これら以外の溶剤を用いてもよい。溶剤は、１種のみが用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。
【００４７】
上記溶剤は、熱可塑性樹脂Ａを分散又は溶解した液として添加されてもよく、フェノール樹脂Ｂを分散又は溶解した液として添加されてもよく、導電性粒子を分散させた液として添加されてもよい。
【００４８】
溶剤の含有量は、他の成分の分散又は溶解性、並びに異方性導電材料の粘度などを考慮して、適宜調整される。異方性導電材料１００重量％中、溶剤の含有量は好ましくは０．０１重量％以上、より好ましくは０．１重量％以上、更に好ましくは１重量％以上、好ましくは８５重量％以下、より好ましくは７５重量％以下である。
【００４９】
（他の成分）
本発明に係る異方性導電材料は、熱可塑性樹脂Ａ以外の他のバインダー樹脂、熱硬化性化合物、硬化剤、硬化促進剤、光硬化性化合物、光重合開始剤、充填剤、貯蔵安定剤、イオン捕捉剤、シランカップリング剤、粘着付与剤又はレベリング剤等をさらに含んでいてもよい。
【００５０】
（異方性導電材料の詳細及び用途）
本発明に係る異方性導電材料は、ペースト状又はフィルム状の異方性導電材料であることが好ましく、ペースト状の異方性導電材料であることが好ましい。ペースト状の異方性導電材料は、異方性導電ペーストである。フィルム状の異方性導電材料は、異方性導電フィルムである。
【００５１】
本発明に係る異方性導電材料を用いて、フレキシブルプリント基板の電極を他の電極と接続し、タッチパネル等の接続構造体を得たときに、該接続構造体が折り曲げられても、剥離が生じ難くなる。また、得られた接続構造体が高温下で長期間使用されても、剥離が生じ難くなる。
【００５２】
本発明に係る異方性導電材料は、フレキシブルプリント基板の電極の電気的な接続に用いられる異方性導電材料であることが好ましい。フレキシブルプリント基板は柔軟性が高く、力が付与されたり、振動が与えられたりすると湾曲しやすい。さらに、フレキシブルプリント基板は曲げられた状態で用いられることがある。フレキシブルプリント基板が曲げられると、異方性導電材料とフレキシブルプリント基板との接着部分で剥離が生じやすい。しかし、本発明に係る異方性導電材料の使用により、異方性導電材料とフレキシブルプリント基板との接着力が高くなるので、剥離を効果的に抑制することができる。従って、本発明に係る異方性導電材料は、フレキシブルプリント基板の電極の電気的な接続に好適に用いられる。
【００５３】
本発明に係る異方性導電材料は、タッチパネル用異方性導電材料であることが好ましい。本発明に係る異方性導電材料は、フレキシブルプリント基板の電極の電気的な接続に用いられるタッチパネル用異方性導電材料であることが好ましい。タッチパネルでは、使用時に異方性導電材料と接続対象部材との接着部分に力が加わったり、異方性導電材料が高温の環境下に晒されたりする。本発明に係る異方性導電材料の接着性及び耐熱クリープ特性は高いので、本発明に係る異方性導電材料を用いたタッチパネルにおいて、異方性導電材料と接続対象部材との接着性を高めることができ、更に異方性導電材料が高温下に晒されても、異方性導電材料と接続対象部材との剥離を生じ難くすることができる。
【００５４】
また、本発明に係る異方性導電材料は、様々な接続対象部材を接着するために使用できる。上記異方性導電材料は、第１，第２の接続対象部材が電気的に接続されている接続構造体を得るために好適に用いられる。
【００５５】
図１に、本発明の一実施形態に係る異方性導電材料を用いた接続構造体の一例を模式的に正面断面図で示す。
【００５６】
図１に示す接続構造体１は、第１の接続対象部材２と、第２の接続対象部材４と、第１，第２の接続対象部材２，４を接続している接続部３とを備える。接続部３は、導電性粒子５を含む異方性導電材料により形成されている。
【００５７】
第１の接続対象部材２の上面２ａには、複数の電極２ｂが設けられている。第２の接続対象部材４の下面４ａには、複数の電極４ｂが設けられている。電極２ｂと電極４ｂとが、１つ又は複数の導電性粒子５により電気的に接続されている。従って、第１，第２の接続対象部材２，４が導電性粒子５により電気的に接続されている。
【００５８】
電極２ｂ，４ｂ間の接続は、通常、第１の接続対象部材２と第２の接続対象部材４とを異方性導電材料を介して電極２ｂ，４ｂ同士が対向するように重ね合わせた後に、異方性導電材料を硬化させる際に、加圧することにより行われる。加圧により、一般に導電性粒子５は圧縮される。
【００５９】
上記接続構造体としては、具体的には、回路基板上に、半導体チップ、コンデンサチップ又はダイオードチップ等の電子部品チップが搭載されており、該電子部品チップの電極が、回路基板上の電極と電気的に接続されている接続構造体等が挙げられる。回路基板としては、フレキシブルプリント基板等の様々なプリント基板、ガラス基板、又は金属箔が積層された基板等の様々な回路基板が挙げられる。第１，第２の接続対象部材は、電子部品又は回路基板であることが好ましい。
【００６０】
第１，第２の接続対象部材の内の少なくとも一方は、フレキシブルプリント基板であることが好ましい。上記接続構造体は、タッチパネルであることが好ましい。
【００６１】
以下、本発明について、実施例および比較例を挙げて具体的に説明する。本発明は、以下の実施例のみに限定されない。
【００６２】
（合成例１）
カルボキシル基を有するポリウレタン樹脂の合成：
撹拌器、温度計、冷却管及び空気ガス導入管を装備した１０Ｌ反応容器に、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート２１００ｇ（１０ｍｏｌ）、２，２−ビス（ヒドロキシメチル）酪酸１４９ｇ（１ｍｏｌ）、ポリカプロラクトンポリオール（重量平均分子量２０００）６０００ｇ（３ｍｏｌ）、エチレンオキサイド変性ビスフェノールＡ（分子量３２４）１９９４ｇ（６ｍｏｌ）、及びジブチルチンラウレート５ｇを一括に仕込み、窒素雰囲気下、６０℃で５時間反応させ、カルボキシル基有するポリウレタン樹脂を得た。得られたカルボキシル基を有するポリウレタン樹脂の酸価は３．５ｍｇＫＯＨ／ｇ、重量平均分子量は１５０００であった。
【００６３】
（合成例２）
ＭｇＯ吸着フェノール樹脂の作製：
Ｔ-ブチルフェノール樹脂ＴＤ-２６１０（ＤＩＣ社製）１００ｇをイソホロン４００ｇに溶解した後、ＭｇＯ１０ｇを分散させ、室温で２４時間攪拌した。その後、過剰のＭｇＯを遠心分離機にて除去し、ＭｇＯ吸着フェノール樹脂含有溶液（固形分２０重量％）を得た。吸着率は５．７％であった。
【００６４】
（実施例１）
異方性導電ペーストの作製：
合成例１で得られたカルボキシル基を有するポリウレタン樹脂をイソホロンに溶解させた溶液（固形分２３重量％）２０重量部と、合成例２で得られたＭｇＯ吸着フェノール樹脂含有溶液（固形分２０重量％）１．１５重量部と、充填剤（日本タルク社製「Ｐ−４」）１．４重量部と、粘着付与剤（荒川化学社製「ペンセルＤ−１２５」）１重量部と、酸化防止剤（チバ・スペシャルティケミカルズ社製「イルガノックス１０１０」）０．０２重量部と、酸化チタン（石原産業社製「ＣＲ−６０」）０．２重量部と、導電性粒子（樹脂粒子がニッケル層により被覆されており、更に該ニッケル層が金層により被覆されている導電性粒子、平均粒子径３０μｍ）０．４重量部とを配合し、配合物を得た。
【００６５】
得られた配合物を、公転真空ミキサー「あわとり練太郎」にて、２０００回転で３分混練することにより、異方性導電ペーストを作製した。
【００６６】
（実施例２）
合成例１で得られたカルボキシル基を有するポリウレタン樹脂をイソホロンに溶解させた溶液（固形分２３重量％）を、ポリアミドエラストマー（富士化成工業社製「ＴＰＡＥ−３２」、Ｍｗ＝２．８万、酸価＝２．２）をベンジルアルコールに溶解させた溶液（固形分２３重量％）２０重量部に変更したこと以外は実施例１と同様にして、異方性導電ペーストを得た。
【００６７】
（比較例１）
合成例２で得られたＭｇＯ吸着フェノール樹脂含有溶液（固形分２０重量％）を用いなかったこと以外は実施例１と同様にして、異方性導電ペーストを得た。
【００６８】
（比較例２）
合成例２で得られたＭｇＯ吸着フェノール樹脂含有溶液（固形分２０重量％）を用いなかったこと以外は実施例２と同様にして、異方性導電ペーストを得た。
【００６９】
（比較例３）
通常のポリアミドエラストマー（富士化成工業社製「ＴＰＡＥ−３２」）２．８重量部と、ポリウレタン樹脂（日本ポリウレタン工業社製「ミラクトンＰ３９０ＲＳＵＰ」）１．２重量部と、スチレンエラストマー（カネカ社製「シブスター０６２Ｍ」）１．０重量部と、ジメチルホルムアミド９重量部と、シクロヘキサノン４重量部と、トルエン２．２５重量部と、充填剤（日本タルク社製「Ｐ−４」）２．５重量部と、粘着付与剤（荒川化学社製「ペンセルＤ−１２５」）１．５重量部と、酸化防止剤（チバ・スペシャルティケミカルズ社製「イルガノックス１０１０」）０．０２重量部と、酸化チタン（石原産業社製「ＣＲ−６０」）０．２重量部と、導電性粒子（樹脂粒子がニッケル層により被覆されており、更に該ニッケル層が金層により被覆されている導電性粒子、平均粒子径３０μｍ）０．４重量部とを配合し、配合物を得た。
【００７０】
得られた配合物を、公転真空ミキサー「あわとり練太郎」にて、２０００回転で３分混練することにより、異方性導電ペーストを作製した。
【００７１】
（評価）
得られた異方性導電ペーストを用いて、接着力（９０度ピール強度）及び耐熱クリープを測定した。測定用サンプルの作成方法及び評価方法は以下の通りである。
【００７２】
「接着力の測定サンプルの作成方法」
図２に示す仕様のフレキシブルプリント基板の一部（大洋工業社製、構成：厚み２５μｍのポリイミドフィルム／厚み９μｍの銅箔、電極めっき：Ｎｉ５μｍ／Ａｕ０．５μｍ）を用意した。図２に示すように、フレキシブルプリント基板では、電気めっきされた銅箔５１（銅配線）上に、カバーレイ５２が設けられている。
【００７３】
このフレキシブルプリント基板上に、１００メッシュ（材質ステンレス）の版を使用して、乾燥後の厚みが２０〜２５μｍになるように、得られた異方性導電材料をスクリーン印刷した。次に、熱風乾燥オーブン内で１１０℃で１０分乾燥を行った。その後、コンスタントヒーター方式圧着機（大橋製作所：ＢＤ−０３ＳＤＳＳ）を用いて、フレキシブルプリント基板とＩＴＯガラスとを異方性導電材料を介して、圧着温度１４０℃及び圧力２９４．２Ｎ／ｃｍ２の条件で、１５秒間貼り合わせ、接着力の測定用サンプルを得た。
【００７４】
「接着力の測定方法」
図３に示すように、静的材料試験機（島津製作所社製「ＥＺ−Ｇｒａｐｈ」）を用いて、得られた接着力の測定用サンプルについて、引っ張り速度５０ｍｍ／分で９０度剥離試験を行った。得られた９０度ピール強度の最大値を接着力の測定値とした。図３に示すように、ＩＴＯガラス６１からフレキシブルプリント基板６２を矢印Ｘ１で示す方向に剥離して、接着力を測定した（異方性導電材料の図示は省略）。
【００７５】
「耐熱クリープの測定用サンプルの作成方法」
厚み３８μｍの未処理ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム（３ｍｍ×２０ｍｍの大きさ）を用意した。このＰＥＴフィルムに１００メッシュ（材質ステンレス）の版を使用して、乾燥後の厚みが２０〜２５μｍになるように、得られた異方性導電材料をスクリーン印刷した。次に、熱風乾燥オーブン内で１１０℃で１０分乾燥を行った。その後、コンスタントヒーター方式圧着機（大橋製作所：ＢＤ−０３ＳＤＳＳ）を用いて、ＰＥＴフィルムとＩＴＯガラスとを異方性導電材料を介して、圧着温度１４０℃及び圧力２９４．２Ｎ／ｃｍ２の条件で、１５秒間貼り合わせ、耐熱クリープの測定用サンプルを得た。
【００７６】
「耐熱クリープの測定方法」
８５℃のオーブン内に、耐熱クリ―プの測定用サンプルを入れ、図４に示すように、０．２９Ｎ／ｃｍの荷重がかけた後、どれだけの時間、剥離せずに保持できるかを測定した。すなわち、ＩＴＯガラス７１を主面が鉛直方向と垂直な平面内に位置するように、かつＩＴＯガラス７１の下面７１ａにＰＥＴフィルム７２が接着されている状態となるように配置した。ＰＥＴフィルム７２の端部７２ａに重り７３を付けＰＥＴフィルム７２に、矢印Ｘ２で示す方向に０．２９Ｎ／ｃｍの荷重をかけた（異方性導電材料の図示は省略）。
【００７７】
また、４８時間放置しても落下が生じなかった場合には、「落下せず」と判定して、ＰＥＴフィルムの剥離した距離を測定した。
【００７８】
結果を下記の表１に示す。
【００７９】
【表１】
【符号の説明】
【００８０】
１…接続構造体
２…第１の接続対象部材
２ａ…上面
２ｂ…電極
３…接続部
４…第２の接続対象部材
４ａ…下面
４ｂ…電極
５…導電性粒子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性粒子と、
バインダー樹脂として、カルボキシル基及びフェノール性水酸基の内の少なくとも１種の基を有する熱可塑性樹脂と、
ＭｇＯ及びＺｎＯの内の少なくとも１種の金属酸化物を吸着したフェノール樹脂と、
溶剤とを含む、異方性導電材料。
【請求項２】
前記熱可塑性樹脂は、ポリアミドエラストマー及びポリウレタン樹脂の内の少なくとも１種を含む、請求項１に記載の異方性導電材料。
【請求項３】
フレキシブルプリント基板の電極の電気的な接続に用いられる異方性導電材料である、請求項１又は２に記載の異方性導電材料。
【請求項４】
タッチパネル用異方性導電材料である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の異方性導電材料。
【請求項５】
第１の接続対象部材と、第２の接続対象部材と、該第１，第２の接続対象部材を電気的に接続している接続部とを備え、
前記接続部が、請求項１〜４のいずれか１項に記載の異方性導電材料により形成されている、接続構造体。
【請求項１】
導電性粒子と、
バインダー樹脂として、カルボキシル基及びフェノール性水酸基の内の少なくとも１種の基を有する熱可塑性樹脂と、
ＭｇＯ及びＺｎＯの内の少なくとも１種の金属酸化物を吸着したフェノール樹脂と、
溶剤とを含む、異方性導電材料。
【請求項２】
前記熱可塑性樹脂は、ポリアミドエラストマー及びポリウレタン樹脂の内の少なくとも１種を含む、請求項１に記載の異方性導電材料。
【請求項３】
フレキシブルプリント基板の電極の電気的な接続に用いられる異方性導電材料である、請求項１又は２に記載の異方性導電材料。
【請求項４】
タッチパネル用異方性導電材料である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の異方性導電材料。
【請求項５】
第１の接続対象部材と、第２の接続対象部材と、該第１，第２の接続対象部材を電気的に接続している接続部とを備え、
前記接続部が、請求項１〜４のいずれか１項に記載の異方性導電材料により形成されている、接続構造体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−１７４４４８（Ｐ２０１２−１７４４４８Ａ）
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−３４３８１（Ｐ２０１１−３４３８１）
【出願日】平成２３年２月２１日（２０１１．２．２１）
【出願人】（０００００２１７４）積水化学工業株式会社 (5,781)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月２１日（２０１１．２．２１）
【出願人】（０００００２１７４）積水化学工業株式会社 (5,781)
【Ｆターム（参考）】
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