CN101822130B - 电路连接材料和使用其的电路部件的连接结构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供电路连接材料(1),为将对向的电路电极彼此之间电连接的电路连接材料,含有(1)产生游离自由基的固化剂、(2)自由基聚合性物质和(3)具有以下述通式(I)所表示的结构单元的聚酰胺酰亚胺树脂。式(I)中,R1和R2各自独立地表示碳原子数为1~18的亚烷基,X1和X2各自独立地表示亚芳基或碳原子数为1~18的亚烷基,m和n各自独立地表示1~20的整数,Y表示3价的有机基团。
Description
技术领域
本发明涉及电路连接材料和使用其的电路部件的连接结构。
背景技术
作为半导体元件或液晶显示元件用粘接剂,使用粘接性优异、且显示高可靠性的环氧树脂等的热固性树脂(例如,参照专利文献1)。作为上述粘接剂的构成成分,通常使用环氧树脂、具有与环氧树脂反应性的酚树脂等固化剂、促进环氧树脂与固化剂反应的热潜在性催化剂。热潜在性催化剂,成为决定粘接剂的固化温度和固化速度的重要因素,从室温下的储存稳定性和加热时的固化速度观点考虑,可以使用各种化合物。
另外,最近,由丙烯酸酯衍生物或甲基丙烯酸酯衍生物等自由基聚合性化合物和作为自由基聚合引发剂的过氧化物构成的自由基固化型粘接剂受到关注。自由基固化性粘接剂可以在低温且短时间内固化(例如,参照专利文献2、3)。
专利文献1:日本特开平1-113480号公报
专利文献2:日本特开2002-203427号公报
专利文献3:国际公开第98/44067号小册子
发明内容
发明要解决的问题
这些技术主要普及于液晶显示器等平板显示器(Flat Panel Display,以下称为“FPD”)的领域中,在印刷线路板(Printed Wiring Board,以下有时称为“PWB”)和卷带式封装(Tape Carrier Package,以下称为“TCP“)或覆晶薄膜(Chip On Flex,以下称为“COF”)的连接中开始使用。FPD领域的挠性线路板(Flexible Printed Circuits,以下有时称为“FPC”)和PWB的连接中使用电路连接材料,对于电路一般实施镀金处理。而另一方面,安装有芯片或电容器等部件的PWB中,利用焊锡进行安装是主流。为了得到良好的锡焊焊接性(半田付け性),作为电路的表面处理,使用苯并咪唑系树脂络合物的覆膜。至于大型的主板等,由于不使用金可以减少成本,因此一般是通过苯并咪唑处理(以下有时称为“OSP处理”)形成苯并咪唑系树脂覆膜。在被如OSP处理过的电路基板的安装中,现在一直探讨上述电路连接材料的使用。
只要是使用环氧树脂的阴离子聚合系粘接剂,即使对OSP处理过的基板,也可以赋予良好的粘接力和连接可靠性。但是,从高密度安装的流程来看,电路基板的结构以多层结构为主流,为了散掉连接时的热,在连接部的附近设置有通孔或透孔等。由于该通孔或透孔,对阴离子聚合系粘接剂的固化不能给予充足的热量。如果使用足够的时间赋予必要的热量,则需要长时间的连接,因此使用阴离子聚合系粘接剂在生产效率上并不现实。而另一方面,在FPD领域的FPC和PWB的连接中使用自由基固化性粘接剂,即使150℃以下的低温也可以固化,但是适用于OSP处理过的基板的情况与适用于镀金处理过的基板的情况相比,有粘接强度显著降低这样的问题。
这里,本发明的目的在于提供一种150℃以下的低温也可以固化,且对OSP处理过的基板的连接赋予充足的粘接强度的电路连接材料,以及使用其的电路部件的连接结构。
解决问题的手段
本发明提供电路连接材料,为将对向的电路电极彼此之间电连接的电路连接材料,含有(1)产生游离自由基的固化剂、(2)自由基聚合性物质和(3)具有以下述通式(I)表示的结构单元的聚酰胺酰亚胺树脂。
[化1]
式(I)中,R1和R2各自独立地表示碳原子数为1~18的亚烷基,X1和X2各自独立地表示亚芳基或碳原子数为1~18的亚烷基,m和n各自独立地表示1~20的整数,Y表示3价的有机基团。
该电路连接材料通过含有具有以上述通式(I)表示的结构单元的聚酰胺酰亚胺树脂,从而成为在150℃以下的低温也可以固化,且对OSP处理过的基板的连接赋予充足的粘接强度的材料。
在本发明的电路连接材料中,成分(3)优选为使(a)具有酸酐基和羧基的化合物或具有2个以上酸酐基的化合物与(b)以下述通式(II)表示的二异氰酸酯反应而得到的聚酰胺酰亚胺树脂。
[化2]
式(II)中,R1和R2各自独立地表示碳原子数为1~18的亚烷基,X1和X2各自独立地表示亚芳基或碳原子数为1~18的亚烷基,m和n各自独立地表示1~20的整数。
通过使上述成分(a)与成分(b)反应,可以容易地得到成分(3)的聚酰胺酰亚胺树脂。
本发明提供电路连接材料,为将对向的电路电极彼此之间电连接的电路连接材料,含有(1)产生游离自由基的固化剂、(2)自由基聚合性物质和(3)具有以下述通式(III)表示的结构单元的聚酰胺酰亚胺树脂。
[化3]
式(III)中,X1表示亚芳基或碳原子数为1~18的亚烷基,Y表示3价的有机基团,R3表示具有以下述通式(IV)表示的结构单元的2价基团。式(IV)中,X2表示亚芳基或碳原子数为1~18的亚烷基,R1表示碳原子数为1~18的亚烷基,R4表示具有以下述通式(V)表示的结构单元的2价基团,式(V)中,R2表示碳原子数为1~18的亚烷基。
[化4]
[化5]
该电路连接材料通过含有具有以上述通式(III)所表示的结构单元的聚酰胺酰亚胺树脂,从而成为在150℃以下的低温也可以固化,且对OSP处理过的基板的连接赋予充足的粘接强度的材料。
在本发明的电路连接材料中,成分(3)优选为使(a)具有酸酐基和羧基的化合物或具有2个以上酸酐基的化合物与(b)以下述通式(VI)表示的二异氰酸酯反应而得到的聚酰胺酰亚胺树脂。
OCN-R3-X1-NCO (VI)
式(VI)中,X1表示亚芳基或碳原子数为1~18的亚烷基,R3表示具有以下述通式(IV)表示的结构单元的2价基团。
通过使上述成分(a)与成分(b)反应,可以容易地得到成分(3)的聚酰胺酰亚胺树脂。
在本发明的电路连接材料中,成分(3)优选为成分(a)与成分(b)以及与成分(b)不同的(c)聚异氰酸酯化合物反应而得到的聚酰胺酰亚胺树脂。通过使用成分(a)与成分(b)以及上述成分(c)反应而得到的聚酰胺酰亚胺树脂,可以对得到的电路连接材料赋予更优异的耐热性。
本发明的电路连接材料优选含有在表面具有突起部的导电粒子。通过使电路连接材料中含有在表面具有突起部的导电粒子,即使在以非导电性物质的覆膜形成电路电极表面的情况下,由于导电粒子所具有的突起部贯通所述覆膜,因此可以得到电路电极彼此之间更稳定的连接。
本发明的电路部件的连接结构具有第一电路部件、第二电路部件和电路连接部件,所述第一电路部件为在第一电路基板的主面上形成有单个或多个第一电路电极的电路部件,所述第二电路部件为在第二电路基板的主面上形成有单个或多个第二电路电极的电路部件,所述电路连接部件设置在第一电路基板的主面和第二电路基板的主面之间、且将第一电路电极和第二电路电极以对向配置的状态电连接的电路连接部件,电路连接部件是上述本发明的电路连接材料的固化物,第一电路电极和/或第二电路电极具有苯并咪唑系树脂络合物覆膜,覆膜形成在电路电极表面中的与电路连接材料相接触的部分。
本发明的电路部件的连接结构由于以苯并咪唑系树脂络合物的覆膜形成电路电极表面,因此可以保护电路电极的氧化,得到良好的锡焊焊接性。另外,本发明的连接结构通过由上述本发明的电路连接材料来连接电路部件彼此,从而具有充足的粘接强度和连接可靠性。
发明效果
根据本发明,可以得到在150℃以下的低温也可以固化,且对OSP处理过的基板的连接赋予充足的粘接强度的电路连接材料,以及使用其的电路部件的连接结构。
附图说明
图1是显示电路连接材料的一个实施方式的截面图。
图2是显示连接结构的一个实施方式的截面图。
符号说明
1...电路连接材料、1a...连接部、3...树脂层、5...导电性粒子、10...第一电路部件、11...第一基材、13...第一电路电极、20...第二电路部件、21...第二基板、23...第二电路电极、23a...导体部、23b...覆膜、100...电路部件的连接结构。
具体实施方式
以下,对本发明的优选实施方式进行详细说明。但是,本发明并不限定于以下实施方式。
本实施方式涉及的电路连接材料是用于电连接电路电极彼此之间的粘接剂。图1是显示电路连接材料的一个实施方式的截面图。图1所示的电路连接材料1由树脂层3和分散在树脂层3内的多个导电粒子5构成,具有膜状的形状。树脂层3含有(1)产生游离自由基的固化剂、(2)自由基聚合性物质和(3)聚酰胺酰亚胺树脂。换句话说,电路连接材料1含有(1)产生游离自由基的固化剂、(2)自由基聚合性物质、(3)聚酰胺酰亚胺树脂和导电性粒子5。电路连接材料1被加热时,通过自由基聚合性物质的聚合,在粘接剂层3中形成交联结构,形成电路连接材料1的固化物。
以下,说明有关电路连接材料1的各构成材料。电路连接材料1所使用的产生游离自由基的固化剂是过氧化物、偶氮系化合物等通过加热进行分解而产生游离自由基的物质,可以根据作为目的的连接温度、连接时间和可使用时间等进行适宜的选择。其混合量,以电路连接材料1的整体重量为基准,优选为0.05~10重量%,更优选为0.1~5重量%(电路连接材料1的整体重量为10重量份,优选为0.05~10重量份,更优选为0.1~5重量份)。产生游离自由基的固化剂具体的可以从二酰基过氧化物、过氧化二碳酸酯、过氧化酯、过氧化缩酮、二烷基过氧化物和氢过氧化物等中选出。另外,为了抑制电路部件的连接端子的腐蚀,优选从过氧化酯、二烷基过氧化物和氢过氧化物中选定,更优选从可以得到高反应性的过氧化酯中选出。
作为二酰基过氧化物类,例如可以举出过氧化-2,4-二氯苯甲酰、过氧化-3,5,5-三甲基己酰、过氧化辛酰、过氧化月桂酰、过氧化硬脂酰、过氧化琥珀酰、过氧化苯甲酰甲苯和过氧化苯甲酰。
作为过氧化二碳酸酯类,例如可以举出二正丙基过氧化二碳酸酯、二异丙基过氧化二碳酸酯、双(4-叔丁基环己基)过氧化二碳酸酯、二-2-乙氧基甲氧基过氧化二碳酸酯、双(过氧化-2-乙基己基)二碳酸酯、二甲氧基丁基过氧化二碳酸酯和双(过氧化-3-甲基-3-乙氧基丁基)二碳酸酯。
作为过氧化酯类,例如可以举出过氧化新癸酸-1,1,3,3-四甲基丁酯、过氧化新癸酸-1-环己基-1-甲基乙酯、过氧化新癸酸叔己酯、过氧化新戊酸叔丁酯、过氧化-2-乙基己酸-1,1,3,3-四甲基丁酯、2,5-二甲基-2,5-双(过氧化-2-乙基己酰基)己烷、过氧化-2-乙基己酸-1-环己基-1-甲基乙酯、过氧化-2-乙基己酸叔己酯、过氧化-2-乙基己酸叔丁酯、过氧化异丁酸叔丁酯、1,1-双(过氧化叔丁基)环己烷、叔己基过氧化异丙基单碳酸酯、过氧化-3,5,5-三甲基己酸叔丁酯、过氧化月桂酸叔丁酯、2,5-二甲基-2,5-双(过氧化间甲苯酰基)己烷、叔丁基过氧化异丙基单碳酸酯、叔丁基过氧化-2-乙基己基单碳酸酯、过氧化安息香酸叔己酯和过氧化乙酸叔丁酯。
作为过氧化缩酮类,例如可以举出1,1-双(过氧化叔己基)-3,3,5-三甲基环己烷、1,1-双(过氧化叔己基)环己烷、1,1-双(过氧化叔丁基)-3,3,5-三甲基环己烷、1,1-(过氧化叔丁基)环十二烷和2,2-双(过氧化叔丁基)癸烷。
作为二烷基过氧化物类,例如可以举出α,α′-双(过氧化叔丁基)二异丙基苯、二枯基过氧化物、2,5-二甲基-2,5-二(过氧化叔丁基)己烷和叔丁基枯基过氧化物。
作为氢过氧化物类,例如可以举出二异丙基苯氢过氧化物和异丙基苯氢过氧化物。
这些产生游离自由基的固化剂,可以单独地或混合使用,也可以混合分解促进剂、抑制剂等使用。此外,这些固化剂如果是用聚氨酯类、聚酯类高分子物质等被覆进行微囊化的固化剂时,由于延长可使用时间,因而优选。
电路连接材料1中所使用的自由基聚合性物质,是指具有能够通过自由基进行聚合的官能团的物质,例如可以举出丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、马来酰亚胺化合物、柠糠酰亚胺树脂和纳特酰亚胺(nadimide)树脂等。将电路连接材料1的整体重量作为100重量份,自由基聚合性物质的混合量优选为20~50重量份,更优选为30~40重量份。自由基聚合性物质可以以单体和低聚物的任何一种状态使用,也可以合用单体和低聚物。
作为上述丙烯酸酯(也包括对应的甲基丙烯酸酯,以下相同),例如可以举出丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸异丙酯、丙烯酸异丁酯、乙二醇二丙烯酸酯、二乙二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、2-羟基-1,3-二丙烯酰氧基丙烷、2,2-双[4-(丙烯酰氧基甲氧基)苯基]丙烷、2,2-双[4-(丙烯酰氧基聚乙氧基)苯基]丙烷、丙烯酸双环戊烯基酯、丙烯酸三环癸烯基酯、三(丙烯酰氧基乙基)异氰脲酸酯和氨酯丙烯酸酯。这些可以单独使用或组合2种以上使用,也可以根据需要适宜的使用氢醌、氢醌甲基醚类等阻聚剂。另外,具有双环戊烯基和/或三环癸烯基和/或三嗪环的情况,由于耐热性提高,因此优选。
上述马来酰亚胺化合物为分子中至少含有两个以上马来酰亚胺基的化合物,例如可以举出1-甲基-2,4-双马来酰亚胺苯、N,N′-间亚苯基双马来酰亚胺、N,N′-对亚苯基双马来酰亚胺、N,N′-间甲苯基双马来酰亚胺、N,N′-4,4-亚联苯基双马来酰亚胺、N,N′-4,4-(3,3′-二甲基亚联苯基)双马来酰亚胺、N,N′-4,4-(3,3′-二甲基二苯基甲烷)双马来酰亚胺、N,N′-4,4-(3,3′-二乙基二苯基甲烷)双马来酰亚胺、N,N′-4,4-二苯基甲烷双马来酰亚胺、N,N′-4,4-二苯基丙烷双马来酰亚胺、N,N′-3,3′-二苯砜双马来酰亚胺、N,N′-4,4-二苯醚双马来酰亚胺、2,2-双[4-(4-马来酰亚胺苯氧基)苯基]丙烷、2,2-双[3-仲丁基-4,8-(4-马来酰亚胺苯氧基)苯基]丙烷、1,1-双[4-(4-马来酰亚胺苯氧基)苯基]癸烷、4,4′-环亚己基-双[1-(4-马来酰亚胺苯氧基)-2-环己基苯]和2,2-双[4-(4-马来酰亚胺苯氧基)苯基]六氟丙烷。这些可以单独使用或组合两种以上使用。
上述柠糠酰亚胺树脂是指使在分子中至少具有1个柠糠酰亚胺基的柠糠酰亚胺化合物聚合而成的树脂,作为柠糠酰亚胺化合物,例如可以举出苯基柠糠酰亚胺、1-甲基-2,4-双柠糠酰亚胺苯、N,N′-间亚苯基双柠糠酰亚胺、N,N′-对亚苯基双柠糠酰亚胺、N,N′-4,4-亚联苯基双柠糠酰亚胺、N,N′-4,4-(3,3-二甲基亚联苯基)双柠糠酰亚胺、N,N′-4,4-(3,3-二甲基二苯基甲烷)双柠糠酰亚胺、N,N′-4,4-(3,3-二乙基二苯基甲烷)双柠糠酰亚胺、N,N′-4,4-二苯基甲烷双柠糠酰亚胺、N,N′-4,4-二苯基丙烷双柠糠酰亚胺、N,N′-4,4-二苯醚双柠糠酰亚胺、N,N′-4,4-二苯砜双柠糠酰亚胺、2,2-双[4-(4-柠糠酰亚胺苯氧基)苯基]丙烷、2,2-双[3-仲丁基-3,4-(4-柠糠酰亚胺苯氧基)苯基]丙烷、1,1-双[4-(4-柠糠酰亚胺苯氧基)苯基]癸烷、4,4′-环亚己基-双[1-(4-柠糠酰亚胺苯氧基)苯氧基)-2-环己基苯]和2,2-双[4-(4-柠糠酰亚胺苯氧基)苯基]六氟丙烷。这些可以单独使用或组合两种以上使用。
上述纳特酰亚胺树脂是指使在分子中至少具有1个纳特酰亚胺基的纳特酰亚胺化合物聚合而成的树脂,作为纳特酰亚胺化合物,例如可以举出苯基纳特酰亚胺、1-甲基-2,4-双纳特酰亚胺苯、N,N′-间亚苯基双纳特酰亚胺、N,N′-对亚苯基双纳特酰亚胺、N,N′-4,4-亚联苯基双纳特酰亚胺、N,N′-4,4-(3,3-二甲基亚联苯基)双纳特酰亚胺、N,N′-4,4-(3,3-二甲基二苯基甲烷)双纳特酰亚胺、N,N′-4,4-(3,3-二乙基二苯基甲烷)双纳特酰亚胺、N,N′-4,4-二苯基甲烷双纳特酰亚胺、N,N′-4,4-二苯基丙烷双纳特酰亚胺、N,N′-4,4-二苯醚双纳特酰亚胺、N,N′-4,4-二苯砜双纳特酰亚胺、2,2-双[4-(4-纳特酰亚胺苯氧基)苯基]丙烷、2,2-双[3-仲丁基-3,4-(4-纳特酰亚胺苯氧基)苯基]丙烷、1,1-双[4-(4-纳特酰亚胺苯氧基)苯基]癸烷、4,4′-环亚己基-双(1-(4-纳特酰亚胺苯氧基)苯氧基)-2-环己基苯和2,2-双(4-(4-纳特酰亚胺苯氧基)苯基]六氟丙烷。这些可以单独使用或组合两种以上使用。
在电路连接材料1中使用的聚酰胺酰亚胺树脂只要是具有以上述通式(I)或(III)表示的结构单元的树脂,就没有特别的限定,使具有酸酐基和羧基的化合物或具有2个以上酸酐基的化合物(以下,有时称为“成分(a)”)和用上述通式(II)或(VI)表示的二异氰酸酯(以下,有时称为“成分(b)”)一起,与成分(b)不同的聚异氰酸酯(以下,有时称为“成分(c)”)反应就可以容易地得到。
成分(a)的具有酸酐基和羧基的化合物没有特别的限定,例如可以使用以下述通式(VII)或下述通式(VIII)所表示的化合物。如果考虑密合性、成本方面等,特别优选偏苯三酸酐。
[化6]
式(VII)和(VIII)中,R’表示氢、碳原子数为1~10的烷基或苯基,X3表示-CH2-、-CO-、-SO2-或-O-。
成分(a)的具有2个以上酸酐基的化合物没有特别的限定,例如可以举出四羧酸二酐。作为四羧酸二酐,例如可以使用均苯四甲酸二酐、3,3′,4,4′-二苯甲酮四羧酸二酐、3,3′,4,4′-联苯四羧酸二酐、1,2,5,6-萘四甲酸二酐、2,3,5,6-吡啶四甲酸二酐、1,4,5,8-萘四甲酸二酐、3,4,9,10-苝四甲酸二酐、4,4′-磺酰基双邻苯二甲酸酐、间叔丁基苯-3,3′,4,4′-四甲酸二酐、4,4′-氧双邻苯二甲酸酐、1,1,1,3,3,3-六氟-2,2-双(2,3-或3,4-二羧基苯基)丙烷二酐、或2,2-双〔2,3-或3,4-二羧基(2,3-或3,4-二羧基苯氧基)苯基〕丙烷二酐。这些可以单独地使用或组合2种以上使用。
成分(b)的二异氰酸酯可以通过使以下述通式(IX)表示的碳酸酯二醇类和以下述通式(X)表示的二异氰酸酯类反应而得到。
[化7]
式(IX)中,R2表示碳原子数为1~18的亚烷基,m表示1~20的整数。
OCN-X1-NCO (X)
式(X)中,X1表示亚苯基等亚芳基(可以具有甲基等碳原子数为1~5的低级烷基作为置换基)或碳原子数为1~18的亚烷基。
作为以上述通式(IX)表示的碳酸酯二醇类,可以举出α,ω-聚(六亚甲基碳酸酯)二醇、α,ω-聚(3-甲基-五亚甲基碳酸酯)二醇,而作为市售的碳酸酯二醇可以举出大赛璐化学(株)(Daicel Chemical Industries,Ltd)制的商品名PLACCEL、CD-205、205PL、205HL、210、210PL、210HL、220、220PL、220HL。这些可以单独地使用或组合2种以上使用。
作为以上述通式(X)表示的二异氰酸酯类,优选使用在通式(X)中,X1具有芳香族环的芳香族聚异氰酸酯,如二苯基甲烷-2,4′-二异氰酸酯,3,2′-、3,3′-、4,2′-、4,3′-、5,2′-、5,3′-、6,2′-或6,3′-二甲基二苯基甲烷-2,4′-二异氰酸酯,3,2′-、3,3′-、4,2′-、4,3′-、5,2′-、5,3′-、6,2′-或6,3′-二乙基二苯基甲烷-2,4′-二异氰酸酯,3,2′-、3,3′-、4,2′-、4,3′-、5,2′、5,3′-、6,2′-或6,3′-二甲氧基二苯基甲烷-2,4′-二异氰酸酯,二苯基甲烷-4,4′-二异氰酸酯,二苯基甲烷-3,3′-二异氰酸酯,二苯基甲烷-3,4′-二异氰酸酯,二苯基醚-4,4′-二异氰酸酯,苯甲酮-4,4′-二异氰酸酯,二苯砜-4,4′-二异氰酸酯,甲苯-2,4-二异氰酸酯,甲苯-2,6-二异氰酸酯,间苯二甲基二异氰酸酯,对苯二甲基二异氰酸酯,2,6-萘二异氰酸酯,4,4′-〔2,2-双(4-苯氧基苯基)丙烷〕二异氰酸酯等。这些可以单独地使用或组合2种以上使用。
另外,作为以通式(X)表示的二异氰酸酯类,在本发明目的的范围内,可以使用六亚甲基二异氰酸酯、2,2,4-三甲基六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、4,4′-二异氰酸酯二环己基甲烷、1,4-反式环己烷二异氰酸酯、氢化间苯二甲基二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯等脂肪族或脂环式异氰酸酯,或3官能以上的聚异氰酸酯。
关于通式(X)所表示的二异氰酸酯类,为了避免随着时间推移的变化,可以使用以所需的封端剂进行稳定化而得到的物质。作为封端剂,有醇、酚、肟等,但是没有特别的限定。
关于以通式(IX)表示的碳酸酯二醇类和以通式(X)表示的二异氰酸酯类的混合量,羟基数和异氰酸酯基数的比率优选为异氰酸酯基/羟基=1.01以上。
关于以通式(IX)表示的碳酸酯二醇类和以通式(X)表示的二异氰酸酯类的反应,可以在没有溶剂或有机溶剂的存在下进行。反应温度优选为60~200℃,更优选为80~180℃。反应时间可以根据每批投料的规模、所采用的反应条件等适宜地选择。
像这样得到的成分(b)的二异氰酸酯的数均分子量优选为500~10000,更优选为1000~9500,特别优选为1500~9000。如果数均分子量不到500,则得到的聚酰胺酰亚胺树脂粘接性有降低的倾向;如果超过10000,则会有异氰酸酯化合物的反应性降低,得到聚酰胺酰亚胺树脂变困难的倾向。
成分(c)是与上述成分(b)不同的聚异氰酸酯化合物。通过使用成分(c),可以使电路连接材料1的耐热性提高。作为成分(c)只要是成分(b)以外的聚异氰酸酯化合物,就没有特别的限定,例如可以举出以式(II)或(VI)所表示的二异氰酸酯类或3价以上的聚异氰酸酯类。这些可以单独地使用或组合2种以上使用。
作为成分(c)的聚异氰酸酯化合物,其总量的50~100重量%优选为芳香族聚异氰酸酯,如果考虑耐热性、溶解性、机械特性、成本方面等的平衡,特别优选为4,4′-二苯基甲烷二异氰酸酯。
合用成分(b)和成分(c)时,成分(b)/成分(c)的当量比优选为0.1/0.9~0.9/0.1,更优选为0.2/0.8~0.8/0.2,特别优选为0.3/0.7~0.7/0.3。当量比如果在该范围,就可以同时得到良好的翘曲性、密合性和良好的耐热性等膜特性。
另外,关于成分(a)的具有酸酐基和羧基的化合物或具有2个以上酸酐基的化合物的混合比例,成分(a)中的羧基和酸酐基的总数与成分(b)和成分(c)中的异氰酸酯基的总数的比优选为0.6~1.4,更优选为0.7~1.3,特别优选为0.8~1.2。该比如果不到0.6或超过1.4,则会有难以提高成分(3)的聚酰胺酰亚胺树脂分子量的倾向。
在本发明中,作为成分(3)而使用的聚酰胺酰亚胺树脂的制造方法中的、使成分(a)和成分(b)以及与成分(b)不同的成分(c)反应的反应,可以在有机溶剂、优选在非含氮系极性溶剂的存在下,一边从反应系除去游离产生的二氧化碳气体一边加热缩合来进行。
作为上述非含氮系极性溶剂,可以举出醚系溶剂,例如:二乙二醇二甲醚、二乙二醇二乙醚、三乙二醇二甲醚、三乙二醇二乙醚;含硫系溶剂,例如二甲基亚砜、二乙基亚砜、二甲基砜、环丁砜;酯系溶剂,例如:γ-丁内酯、乙酸溶纤剂;酮系溶剂,例如:环己酮、甲基乙基酮;芳香族烃系溶剂,例如:甲苯、二甲苯,这些可以单独地使用或组合2种以上使用。优选选择能够溶解所生成的树脂的溶剂来使用。为了成为高挥发性、能够赋予低温固化性、且在效率好的均一体系中进行反应,最优选为γ-丁内酯。溶剂的使用量优选为所生成的聚酰胺酰亚胺树脂的0.8~5.0倍(重量比)。不到0.8倍时,合成时的粘度过高,有由于不能搅拌而使合成变困难的倾向,如果超过5.0倍,有降低反应速度的倾向。
反应温度优选为80~210℃,更优选为100~190℃,特别优选为120~180℃。不到80℃时,反应时间变得过长,如果超过210℃,在反应中产生三维化反应容易引起凝胶化。反应时间可以根据每批投料的规模、所采用的反应条件等适宜地选择。另外,根据需要还可以在叔胺类、碱金属、碱土类金属、锡、锌、钛和钴等金属或半金属化合物等催化剂的存在下,进行反应。
像这样得到的成分(3)的聚酰胺酰亚胺树脂的数均分子量优选为4000~40000,更优选为5000~38000,特别优选为6000~36000。如果数均分子量不到4000,有耐热性降低,在电路连接材料1中进行混合时的连接电阻的耐久性恶化的倾向,如果超过40000,在非含氮系极性溶剂中变得难于以溶解,合成中容易不溶化。另外,有操作性变差的倾向。
另外,合成结束后,可以用醇类、内酰胺类、肟类等封端剂来封闭树脂末端的异氰酸酯基。
另外,为了提高电路连接材料1的耐热性,优选合用成分(b)和成分(c),但是也可以单独使用。对于分别的单独使用成分(b)和成分(c)的情况,优选使用成分(b)。成分(b)的二异氰酸酯在其骨架中具有应力缓和成分,可以进一步提高电路连接材料的粘接力。
电路连接材料1(树脂层3)除了以上这样的成分外,还可以含有其它的成分。例如,可以含有热塑性树脂和热固性树脂。
作为上述热塑性树脂,可以使用聚乙烯树脂、聚酰亚胺树脂、聚氯乙烯树脂、聚苯醚树脂、聚乙烯醇缩丁醛树脂、聚乙烯醇缩甲醛树脂、聚酰胺树脂、聚酯树脂、苯氧树脂、聚苯乙烯树脂、二甲苯树脂和聚氨酯树脂等。
另外,作为热塑性树脂,可以优选地使用Tg(玻璃化温度)为40℃以上、且分子量为10000以上的含羟基的树脂,例如可以适宜地使用苯氧树脂。苯氧树脂可以通过使二官能酚类和表卤代醇反应直到成为高分子量为止而得到,也可以通过使二官能环氧树脂和二官能酚类进行加聚反应而得到。
作为热固性树脂可以举出脲醛树脂、三聚氰胺树脂、酚醛树脂、二甲苯树脂、环氧树脂和聚异氰酸酯树脂等。
含有上述热塑性树脂时,由于操作性也好,固化时的应力缓和优异,因此优选。另外,上述热塑性树脂和热固性树脂具有羟基等官能团时,由于粘接性提高,因此更优选,也可以是由含有环氧基的弹性体或自由基聚合性的官能团进行过改性而得到的树脂。用自由基聚合性官能团进行改性过的树脂,由于耐热性提高,因此优选。
从制膜性等角度出发,上述热塑性树脂的重均分子量为10000以上是优选的,但是如果成为1000000以上,有混合性变差的倾向。另外,本申请中所规定的重均分子量是指按以下的条件,通过凝胶渗透色谱法(GPC),使用由标准聚苯乙烯的校准曲线而测定的值。
(GPC条件)
使用仪器:日立L-6000型(日立制作所(株)制)
色谱柱:Gelpack GL-R420+Gelpack GL-R430+Gelpack GL-R440(合计三根)(日立制作所(株)制)
洗脱液:四氢呋喃
测定温度:40℃
流量:1.75ml/min
检测器:L-3300RI(日立制作所(株)制)
电路连接材料1(树脂层3)还可以进一步含有填充材料、软化材料、促进剂、防老化剂、着色剂、阻燃剂、触变剂、偶联剂和异氰酸酯类等。含有填充材料时,由于可以得到连接可靠性等的提高,因此优选。填充材料的最大直径只要不到导电粒子5的粒径,就可以使用,混合量优选为5~60体积%的范围。如果超过60体积%,可靠性提高的效果达到饱和。作为偶联剂,从粘接性提高的角度,优选含有乙烯基、丙烯基、氨基、环氧基和异氰酸酯基的物质。根据需要,还可以适宜的使用氢醌、氢醌一甲基醚类等阻聚剂。
作为导电粒子5,可以举出含有Au、Ag、Ni、Cu和焊锡等金属的金属粒子以及碳粒子。导电粒子5优选从Au、Ag和铂族的贵金属中选出的金属,更优选由Au来构成其最外层。通过以这些金属来构成导电粒子5的最外层,可以充分地延长电路连接材料1的可使用时间。导电粒子5可以是具有以Ni等过渡金属构成的核体和被覆该核体表面的上述最外层的被覆粒子。或者也可以是具有以玻璃、陶瓷或塑料构成的绝缘性的核体,和被覆该核体表面的上述最外层的被覆粒子。特别优选核体具有由塑料或热熔融金属构成的核体的被覆粒子。像这样的被覆粒子,在电路连接材料1被加热和加压时发生变形。其结果为,导电粒子5和电路电极的接触面积变大,提高连接可靠性。
导电粒子5优选在表面具有突起部。通过在导电粒子5的表面设置突起部,从而OSP处理基板的电路连接材料1的连接可靠性提高。这样的连接可靠性提高的理由可以认为是因为,在电路电极表面是以苯并咪唑系树脂络合物等非导电性覆膜形成的OSP处理基板等中,导电粒子的突起部贯通电路电极的非导电性物质的覆膜,可以与电路电极的导体部分直接接触。导电粒子5优选具有多个该突起部。考虑为通过设置多个突起部,该突起部变得更容易贯通非导电性的物质。对向的电路的材质是在有机基板上形成的金属时,导电粒子可以是在表面具有多个突起部的Ni粉体,该Ni粉体可以不是被覆粒子。所述Ni粉体的平均粒径优选在2.0~7.0μm的范围内。所述Ni粉体的粒径如果为7.0μm以下,与大于7.0μm的情况相比,由于充分的排出了电极间的树脂,因此伴随吸湿或温度上升所产生的电极间隙间的膨胀被抑制。其结果是连接可靠性提高。而另一方面,粒径如果为2.0μm以上,与不到2.0μm的情况相比,所述Ni粉体容易贯通电路电极的非导电性物质的覆膜,容易抑制连接电阻的上升。另外,本申请中规定的导电粒子的平均粒径是用SALD-1000(岛津制作所制商品名)测定的由激光衍射方式测定的结果。
导电粒子5的混合量可以根据用途适宜地设定,但是,通常相对于100体积份的粘接剂层3(即,电路连接材料1中导电粒子5以外的部分),为0.1~30体积份的范围内。进一步从防止在同一电路基板上相邻的电路电极之间的短路的观点出发,导电粒子的混合量更优选为0.1~10体积份。
本发明涉及的电路连接材料不限定于图1所示的构成。例如,电路连接材料可以具有由组成不同的2层以上的层构成的层积结构。这种情况例如可以是固化剂和导电粒子分别包含在不同的各自的层中。由此,电路连接材料的保存稳定性提高。另外,电路连接材料也可以不含有导电粒子。
接下来,说明有关使用电路连接材料1的本发明电路部件的连接结构。电路连接材料1可以被适当地用于形成下述连接结构:半导体芯片、电阻芯片和电容器芯片等芯片部件和印刷电路板这样的具有1个或2个以上的电路电极(连接端子)的电路部件彼此之间被连接而成的连接结构。
图2是显示电路部件连接结构的一个实施方式的截面图。图2所示的电路部件的连接结构100具有第一电路部件10、第二电路部件20和连接部1a,所述第一电路部件10为具有第一基板11和在其主面上形成的第一电路电极13的电路部件,所述第二电路部件20为具有第二基板21和在其主面上形成的第二电路电极23、且以第二电路电极23和第一电路电极13对向的方式配置的电路部件,所述连接部1a介于第一电路部件10和第二电路部件20之间。
连接部1a是固化电路连接材料1而形成的固化物。连接部1a以电连接对向的第一电路电极13和第二电路电极23的方式粘接第一电路部件10和第二电路部件20。对向的第一电路电极13和第二电路电极23通过导电粒子5电连接。另外,连接部不含导电粒子5的情况,可以通过电路连接材料1电连接第一电路电极13和第二电路电极23。
第一基板11是含有由聚酯对苯二甲酸酯、聚醚砜、环氧树脂、丙烯酸树脂和聚酰亚胺树脂组成的组中选出的至少一种树脂的树脂膜。第一电路电极13由具有作为电极能发挥功能的导电性的材料(优选选自由金、银、锡、铂族的金属和铟-锡氧化物组成的组中的至少一种)形成。
第二基板21是以半导体芯片类的有机硅或镓·砷等、玻璃、陶瓷、玻璃·环氧复合体、塑料等绝缘基板形成的多层线路板。第二电路电极23具有导体部23a和形成电路电极23表面中的与连接部1a相接触的部分的覆膜23b。导体部23a由具有电路电极23作为电极能发挥功能的导电性的材料(优选选自由金、银、锡、铂族的金属和铟-锡氧化物组成的组中的至少一种)形成。覆膜23b是苯并咪唑系树脂络合物的覆膜。苯并咪唑系树脂络合物的覆膜是如下形成的膜:由苯并咪唑系衍生物和金属生成的络合物在电极表面上互相结合而形成的膜。苯并咪唑系树脂络合物的覆膜可以通过对形成有电路电极的基板进行苯并咪唑处理(OSP处理)来形成。OSP处理例如可以使用作为市售品的四国化成(株)制的商品名タフエ一スF2(GLICOAT-SMD(F2))或F2(LX)、三和研究所(株)制的商品名ド一コ一トGVII、乐思化学(Enthone.Inc)制的商品名Entek106A或106A(X)、或MEC株式会社制的商品名メツクシ一ルCL-5824S、CL-5018或CL-5018S来进行。这些可以单独地使用或组合2种以上使用。
以往的可以在150℃以下的低温下固化的电路连接材料,在电路电极是具有苯并咪唑系树脂络合物覆膜的构成时,得到良好的粘接强度是困难的。而相对于此,连接结构100中,通过连接部1a为电路连接材料1的固化物,即使在150℃以下的低温也可以固化,且可以得到充分高的粘接强度。
电路部件的连接结构100例如可以通过如下的方法得到:以第一电路电极13和第二电路电极23对峙的方式将第一电路部件10、上述的膜状电路连接材料1和第二电路部件20顺次层积而得到层积体,对该层积体进行加热和加压或光照射,来连接第一电路部件10和第二电路部件20从而使第一电路电极13和第二电路电极23被电连接。
该方法中,首先,在第二电路部件20上贴合有形成在支撑膜上的膜状电路连接材料1的状态下,进行加热和加压,临时粘接电路连接材料1,剥离支撑膜后,一边将第一电路部件10进行位置对齐以使得电路电极为对向,从而可以准备层积体。为了防止由连接时的加热所产生的挥发成分对连接的影响,优选在连接工序前,对电路部件预先进行加热处理。
加热和加压上述层积体的条件可以根据电路连接材料中组合物的固化性等进行适宜地调整,使电路连接材料固化,得到充分的粘接强度。
本发明并不限于上述实施方式中。本发明在不脱离其宗旨的范围内,可以进行各种各样的变化。例如,为得到更良好的电连接,电路电极(连接端子)的至少一方优选具有由从金、银、锡、铂族选出的至少一种金属构成的最外层。电路电极可以具有组合有如铜/镍/金这样的多种金属的多层构成。
构成连接结构的电路部件所具有的基板可以是有机硅和镓·砷等半导体芯片、以及玻璃、陶瓷、玻璃·环氧复合体和塑料等绝缘基板。
实施例
以下,使用实施例进一步具体地说明本发明内容。但本发明并不限于这些实施例中。
(1)电路连接材料的制作
(1-1)聚酰胺酰亚胺树脂A的合成
在5升安装有搅拌机、带油水分离器的冷却管、氮导入管和温度计的四口烧瓶中,装入1000.0g(0.50摩尔)的1,6-己二醇系聚碳酸酯二醇(DAICEL化学工业(株)制、商品名PLACCEL CD-220)、250.27g(1.00摩尔)的4,4′-二苯基甲烷二异氰酸酯和833.51g的γ-丁内酯,升温至140℃。在140℃反应5小时,得到作为成分(b)的二异氰酸酯(通式(II)中,R1和R2都为六亚甲基,X1和X2都为二苯基甲烷基,m=13,n=1的二异氰酸酯)。
进一步,在该反应液中装入288.20g(1.50摩尔)作为成分(a)的偏苯三酸酐、125.14g(0.50摩尔)作为成分(c)的4,4′-二苯基甲烷二异氰酸酯和1361.14g的γ-丁内酯,升温至160℃后,反应6小时,生成数均分子量为18000的聚酰胺酰亚胺树脂(以下,称为“聚酰胺酰亚胺树脂A”)。冷冻干燥反应液后,作为固体成分回收聚酰胺酰亚胺树脂A。这里,成分(b)/成分(c)的摩尔比为0.5/0.5。
(1-2)聚酰胺酰亚胺树脂B的合成
在5升安装有搅拌机、带油水分离器的冷却管、氮导入管和温度计的四口烧瓶中,装入1000.0g(0.50摩尔)的1,6-己二醇系聚碳酸酯二醇(DAICEL化学工业(株)制、商品名PLACCEL CD-220)、250.27g(1.00摩尔)的3,3′-二苯基甲烷二异氰酸酯和833.51g的γ-丁内酯,升温至140℃。在140℃反应5小时,得到作为成分(b)的二异氰酸酯(通式(II)中,R1和R2都为六亚甲基,X1和X2都为二苯基甲烷基,m=13,n=1的二异氰酸酯)。
进一步,在该反应液中装入321.27g(1.50摩尔)作为成分(a)的均苯四甲酸二酐、125.14g(0.50摩尔)作为成分(c)的3,3′-二苯基甲烷二异氰酸酯和1361.14g的γ-丁内酯,升温至160℃后,反应6小时,生成数均分子量为19000的聚酰胺酰亚胺树脂(以下,称为“聚酰胺酰亚胺树脂B”)。冷冻干燥反应液后,作为固体成分回收聚酰胺酰亚胺树脂B。这里,成分(b)/成分(c)的摩尔比为0.5/0.5。
实施例1
将作为产生游离自由基的固化剂的2,5-二甲基-2,5-双(过氧化-2-乙基己酰基)己烷(日本油脂(株)制、商品名PERHEXA25O)8重量份(PERHEXA25O由于是50%的溶液,因此换算成不挥发成分为4重量份)、作为自由基聚合性物质的氨酯丙烯酸酯低聚物(新中村化学工业(株)制、商品名UA5500T)的甲苯溶解品70重量%溶液50重量份(换算成不挥发成分为35重量份)、双环戊二烯型二丙烯酸酯(东亚合成(株)制、商品名DCP-A)10重量份和2-甲基丙烯酰氧基乙基酸式磷酸酯(共荣社化学(株)制、商品名P-2M)3重量份、作为聚酰胺酰亚胺树脂的在甲基乙基酮中溶解聚酰胺酰亚胺树脂A而得到的30重量%溶液66.7重量份(换算成不挥发成分为20重量份)、作为热塑性树脂的在甲苯/醋酸乙酯=50/50的混合溶剂中溶解双酚F型苯氧树脂(酚·醛加聚物的由表氯醇生成的二缩水甘油醚化合物、重均分子量为35000~50000)而得到的50重量%溶液50重量份(换算成不挥发成分为25重量份)和在甲苯中溶解乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(三井杜邦聚化学(デユポンポリケミカルズ)制、商品名EV40W)而得到的20重量%溶液50重量份(换算成不挥发成分为10重量份)混合,进一步混合表面具有多个突起部的平均粒径为2~3.3μm的Ni粉体5重量部。通过用涂布装置将该混合溶液涂布在PET膜上,在70℃热风干燥10分钟,得到粘接剂层厚度为35μm的膜状电路连接材料。
实施例2
将作为产生游离自由基的固化剂的2,5-二甲基-2,5-双(过氧化-2-乙基己酰基)己烷(日本油脂(株)制、商品名PERHEXA25O)8重量份(PERHEXA25O由于是50%的溶液,因此换算成不挥发成分为4重量份)、作为自由基聚合性物质的氨酯丙烯酸酯低聚物(新中村化学工业(株)制、商品名UA5500T)的甲苯溶解品70重量%溶液42.9重量份(换算成不挥发成分为30重量份)、双环戊二烯型二丙烯酸酯(东亚合成(株)制、商品名DCP-A)10重量份和2-甲基丙烯酰氧基乙基酸式磷酸酯(共荣社化学(株)制、商品名P-2M)3重量份、作为聚酰胺酰亚胺树脂的在甲基乙基酮中溶解聚酰胺树脂A而得到的30重量%溶液100重量份(换算成不挥发成分为30重量份)、作为热塑性树脂的在甲苯/醋酸乙酯=50/50的混合溶剂中溶解双酚F型苯氧树脂(酚·醛加聚物的由表氯醇生成的二缩水甘油醚化合物、重均分子量为35000~50000)而得到的50重量%溶液40重量份(换算成不挥发成分为20重量份)和在甲苯中溶解乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(三井杜邦聚化学(デユポンポリケミカルズ)制、商品名EV40W)而得到的20重量%溶液50重量份(换算成不挥发成分为10重量份)混合,进一步混合表面具有多个突起部的平均粒径为2~3.3μm的Ni粉体5重量部,与实施例1同样地进行制膜,得到电路连接材料。
实施例3
将作为产生游离自由基的固化剂的2,5-二甲基-2,5-双(过氧化-2-乙基己酰基)己烷(日本油脂(株)制、商品名PERHEXA25O)8重量份(PERHEXA25O由于是50%的溶液,因此换算成不挥发成分为4重量份)、作为自由基聚合性物质的氨酯丙烯酸酯低聚物(新中村化学工业(株)制、商品名UA5500T)的甲苯溶解品70重量%溶液50重量份(换算成不挥发成分为35重量份)、双环戊二烯型二丙烯酸酯(东亚合成(株)制、商品名DCP-A)10重量份和2-甲基丙烯酰氧基乙基酸式磷酸酯(共荣社化学(株)制、商品名P-2M)3重量份、作为聚酰胺酰亚胺树脂的在甲基乙基酮中溶解聚酰胺树脂B而得到的30重量%溶液66.7重量份(换算成不挥发成分为20重量份)、作为热塑性树脂的在甲苯/醋酸乙酯=50/50的混合溶剂中溶解双酚F型苯氧树脂(酚·醛加聚物的由表氯醇生成的二缩水甘油醚化合物、重均分子量为35000~50000)而得到的50重量%溶液50重量份(换算成不挥发成分为25重量份)和在甲苯中溶解乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(三井杜邦聚化学(デユポンポリケミカルズ)制、商品名EV40W)而得到的20重量%溶液50重量份(换算成不挥发成分为10重量份)混合,进一步混合表面具有多个突起部的平均粒径为2~3.3μm的Ni粉体5重量部,与实施例1同样地进行制膜,得到电路连接材料。
比较例1
将作为产生游离自由基的固化剂的2,5-二甲基-2,5-双(过氧化-2-乙基己酰基)己烷(日本油脂(株)制、商品名PERHEXA25O)8重量份(PERHEXA25O由于是50%的溶液,因此换算成不挥发成分为4重量份)、作为自由基聚合性物质的苯乙烯/马来酸酐共聚物(Nova Chemicals制、商品名D-250)的甲苯溶解品30重量%溶液10重量份(换算成不挥发成分为3重量份)、氨酯丙烯酸酯低聚物(新中村化学工业(株)制、商品名UA5500T)的甲苯溶解品70重量%溶液42.9重量份(换算成不挥发成分为30重量份)、双环戊二烯型二丙烯酸酯(东亚合成(株)制、商品名DCP-A)17重量份和2-甲基丙烯酰氧基乙基酸式磷酸酯(共荣社化学(株)制、商品名P-2M)3重量份、作为热塑性树脂的在甲苯/醋酸乙酯=50/50的混合溶剂中溶解双酚F共聚型苯氧树脂(酚·醛加聚物的由表氯醇生成的二缩水甘油醚化合物、重均分子量为35000~50000)而得到的50重量%溶液70重量份(换算成不挥发成分为35重量份)和在甲苯中溶解聚醚系聚氨酯树脂(DIC拜耳聚合物(株)制(DIC BayerPolymer Ltd.)、商品名T-6075N)而得到的15重量%溶液100重量份(换算成不挥发成分为15重量份)混合,进一步混合表面具有多个突起部的平均粒径为2~3.3μm的Ni粉体5重量部,与实施例1同样地进行制膜,得到电路连接材料。
比较例2
将作为产生游离自由基的固化剂的2,5-二甲基-2,5-双(过氧化-2-乙基己酰基)己烷(日本油脂(株)制、商品名PERHEXA25O)8重量份(PERHEXA25O由于是50%的溶液,因此换算成不挥发成分为4重量份)、作为自由基聚合性物质的氨酯丙烯酸酯低聚物(新中村化学工业(株)制、商品名UA5500T)的甲苯溶解品70重量%溶液57.1重量份(换算成不挥发成分为40重量份)、双环戊二烯型二丙烯酸酯(东亚合成(株)制、商品名DCP-A)10重量份和2-甲基丙烯酰氧基乙基酸式磷酸酯(共荣社化学(株)制、商品名P-2M)3重量份、作为热塑性树脂的在甲苯/醋酸乙酯=50/50的混合溶剂中溶解双酚F型苯氧树脂(酚·醛加聚物的由表氯醇生成的二缩水甘油醚化合物、重均分子量为35000~50000)而得到的50重量%溶液80重量份(换算成不挥发成分为40重量份)和在甲苯中溶解乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(三井杜邦聚化学(デユポンポリケミカルズ)制、商品名EV40W)而得到的20重量%溶液50重量份(换算成不挥发成分为10重量份)混合,进一步混合表面具有多个突起部的平均粒径为2~3.3μm的Ni粉体5重量部,与实施例1同样地进行制膜,得到电路连接材料。
比较例3
将作为环氧树脂和阴离子聚合型固化剂的咪唑系微囊混合型环氧树脂(旭化成化学(株)制、商品名HX-3941HP)60重量份、作为膜形成成分的溶解于甲苯/醋酸乙酯=50/50的混合溶剂中而得到的40重量%的苯氧树脂(PKHC、重均分子量45000、インケムコ一ポレ一シヨン社制)50重量份(换算成不挥发成分为20重量份)、作为丙烯酸橡胶的在甲苯/醋酸乙酯=50/50的混合溶剂中溶解丙烯酸丁酯40份-丙烯酸乙酯30份-丙烯腈30份-甲基丙烯酸缩水甘油酯3份的共聚物(重均分子量约为85万)而得到的10重量%溶液丙烯酸橡胶200重量份(换算成不挥发成分为20重量份)和作为偶联剂的γ-(甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷(东丽·道康宁·有机硅(株)制(東レ·ダウコ一ニング·シリコ一ン)、商品名SH6040)1重量份混合,进一步混合表面具有多个突起部的平均粒径为2~3.3μm的Ni粉体5重量部,与实施例1同样地进行制膜,得到电路连接材料。
实施例1~3和比较例1~3的电路连接材料的组成以重量份(换算成不挥发成分)示于表1中。
表1
(2)电路部件的连接结构的制作
(2-1)OSP处理或镀金处理过的印刷线路板(PWB)的制作
在玻璃环氧多层印刷线路板上形成线宽为100μm、间距为200μm、厚度为5μm的铜电路电极(以下称为“PWB”)。进一步,在PWB的铜电路电极表面使用苯并咪唑化合物(四国化成(株)制、商品名タフエ一ス)进行OSP处理,形成厚度为0.10μm~0.32μm的苯并咪唑系树脂络合物的覆膜(以下称为“OSP-PWB”)。另外,可以对PWB实施镀金处理来代替OSP处理,制作在铜电路电极表面形成有厚度为0.10μm~0.32μm金覆膜的PWB(以下称为“Gold-PWB”)。被制作的PWB作为评价用,在连接部的周边没有设置通孔等向PWB的背面逃逸热的回路。
(2-2)镀金处理过的挠性印刷线路板(FPC)的制作
准备在厚度为25μm聚酰亚胺膜上直接形成有线宽为100μm、间距为200μm、厚度为18μm的铜电路电极的挠性线路板(以下称为“FPC”)。对FPC实施镀金处理,制作在铜电路电极表面上形成有厚度为0.10μm~0.32μm的金覆膜的FPC(以下称为“Gold-FPC”)。被制作的FPC作为评价用,在连接部的周边没有设置通孔等向FPC的背面逃逸热的回路。
(2-3)电路电极的连接(PWB和FPC的连接)
在OSP-PWB或Gold-PWB上贴合上述膜状的电路连接材料的粘接面后,在70℃、1MPa下进行2秒钟的加热和加压,进行临时连接,其后,剥离PET膜。然后,以Gold-FPC的电路电极和OSP-PWB或Gold-PWB的电路电极相对的方式进行位置对齐后,将使用实施例1~3和比较例1~2的电路连接材料的制品在140℃、2MPa下进行10秒的加热和加压。将使用比较例3的电路连接材料的制品在170℃、2MPa下进行20秒的加热和加压。通过使夹在Gold-FPC和OSP-PWB或Gold-PWB之间的电路连接材料固化,来连接FPC和PWB。FPC和PWB的基板间的宽度为2mm。
(3)电路部件的连接结构的评价
(3-1)粘接力的测定
测定由所制作的电路部件的连接结构中剥离FPC所必须的力,作为粘接力。测定按照JIS Z-0237,90度剥离,剥离速度为50mm/分钟,使用粘接力测定装置进行粘接力测定。测定粘接后即刻以及在85℃/85%RH的高温高湿槽中保持500小时的进行高温高湿处理后的粘接力。
(3-2)连接电阻的测定
为了测定含有制作的电路连接结构的电路连接部的电路间的电阻值,使用万用表测定在PWB和FPC上相互相邻的电路间的电阻值。用不同的相邻电路间的电阻150点的平均(x+3σ)表示电阻值。高温高湿试验后的电阻值是连接后即刻的电阻值的2倍以内的电阻值为良好的水平。得到的结果示于表2中。
表2
连接Gold-PWB和Gold-FPC的情况,实施例1~3和比较例1~3的电路连接材料都显示连接后即刻为6N/cm以上,高温高湿处理后为4N/cm以上的良好的粘接力。高温高湿处理后的连接电阻的上升也少,耐用性为良好。
使用实施例1~3的电路连接材料连接OSP-PWB和Gold-FPC的情况下,都显示良好的粘接力和连接电阻。高温高湿处理后也维持良好的粘接力,连接电阻的上升保持在稳定的范围内。而使用低温固化系的比较例1和2的电路连接材料连接OSP-PWB和Gold-FPC的情况下,从连接后即刻开始粘接力低于6N/cm,显示对于OSP处理基板的低的粘接性。没有评价使用比较例1和2的电路连接材料连接OSP处理基板时的连接电阻。使用比较例3的电路连接材料的情况下,对OSP处理基板也显示良好的粘接力和连接电阻。但是,连接条件为170℃、20秒这样的高温长时间,难以应用于容易由通孔等逃逸热的电路基板。
Claims (15)
3.一种电路连接材料,为将对向的电路电极彼此之间电连接的电路连接材料,其特征在于,含有
(1)产生游离自由基的固化剂、
(2)自由基聚合性物质、
(3)具有以下述通式(III)表示的结构单元的聚酰胺酰亚胺树脂、和导电粒子,
式(III)中,X1表示亚芳基或碳原子数为1~18的亚烷基,Y表示3价的有机基团,R3表示具有以下述通式(IV)表示的结构单元的2价基团,
式(IV)中,X2表示亚芳基或碳原子数为1~18的亚烷基,R1表示碳原子数为1~18的亚烷基,R4表示具有以下述通式(V)表示的结构单元的2价基团,
式(V)中,R2表示碳原子数为1~18的亚烷基,
其中,所述导电粒子在表面具有突起部。
5.根据权利要求2或4所述的电路连接材料,其中,所述成分(3)是使所述成分(a)与所述成分(b)以及与所述成分(b)不同的(c)聚异氰酸酯化合物反应而得到的聚酰胺酰亚胺树脂。
6.根据权利要求1或3所述的电路连接材料,其中,所述对向的电路电极中的至少一方的电路电极具有苯并咪唑系树脂络合物覆膜。
9.根据权利要求8所述的电路连接材料,其中,所述通式(X)表示的二异氰酸酯类是芳香族聚异氰酸酯。
10.根据权利要求2或4所述的电路连接材料,其中,所述成分(b)的数均分子量为500~10000。
11.根据权利要求5所述的电路连接材料,其中,所述成分(c)含有4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯。
12.根据权利要求1或3所述的电路连接材料,其中,所述成分(3)的数均分子量为4000~40000。
13.根据权利要求1或3所述的电路连接材料,其含有热塑性树脂。
14.根据权利要求13所述的电路连接材料,其中,所述热塑性树脂是从聚乙烯树脂、聚酰亚胺树脂、聚氯乙烯树脂、聚苯醚树脂、聚乙烯醇缩丁醛树脂、聚乙烯醇缩甲醛树脂、聚酰胺树脂、聚酯树脂、苯氧树脂、聚苯乙烯树脂、二甲苯树脂和聚氨酯树脂组成的组中选出的至少一种以上的树脂。
15.一种电路部件的连接结构,其特征在于,具有
在第一电路基板的主面上形成有单个或多个第一电路电极的第一电路部件,
在第二电路基板的主面上形成有单个或多个第二电路电极的第二电路部件,
设置在所述第一电路基板的所述主面和所述第二电路基板的所述主面之间、且将所述第一电路电极和所述第二电路电极以对向配置的状态电连接的电路连接部件,
所述电路连接部件是权利要求1~14中的任一项所述的电路连接材料的固化物,
所述第一电路电极和/或所述第二电路电极具有苯并咪唑系树脂络合物覆膜,所述覆膜形成所述电路电极表面中的与所述电路连接材料相接触的部分。
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