CN105304160B

CN105304160B - 导电性粘接剂以及使用其的电子部件

Info

Publication number: CN105304160B
Application number: CN201510142512.6A
Authority: CN
Inventors: 大渕健太郎; 福岛和信
Original assignee: Taiyo Ink Mfg Co Ltd
Current assignee: Taiyo Holdings Co Ltd
Priority date: 2014-06-03
Filing date: 2015-03-27
Publication date: 2018-09-14
Anticipated expiration: 2035-03-27
Also published as: CN105304160A

Abstract

本发明提供不具有以往的不良情况、不仅维持了导电性粘接剂原本所需的导电性和硬度、并且具有高粘接强度的导电性粘接剂以及使用其的电子部件。得到了一种导电性粘接剂，其特征在于，包含：(A)导电粉末、(B)式(I)(式中，R1表示烷基、芳基、烷基芳基或芳基烷基，m+n＝0、1或2)所示的缩水甘油醚化合物、以及(C)固化剂，所述导电性粘接剂不含溶剂。

Description

导电性粘接剂以及使用其的电子部件

技术领域

本发明涉及导电性粘接剂以及使用其的电子部件，特别是涉及对电子产品中的构件彼此的电连接有效的导电性粘接剂。

背景技术

关于电子部件等向布线基板上的安装，一直以来使用焊料，近年来，出于对人体、自然环境的影响的担心，无铅的焊料成为主流。

另一方面，近年来，由于伴随电子设备的小型化的电子部件的高密度化、伴随LSI运算速度提高等的传输速度的高速化，电子部件的放热变大。另外，最近，开始在车载等严酷的使用条件下使用电子部件。

因此，关于利用焊料安装的电子部件，由于冷热循环而积累应变，其结果，存在焊料接合部容易产生裂纹的问题。

对此，进行了代替焊料的导电性粘接剂的开发，作为其一例，提出了包含银粉和规定的热固化性树脂的导电性树脂糊剂(专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特公平5-11365号

发明内容

发明要解决的问题

该专利文献1中提出了以下的技术：将对规定的热固化性树脂使用两种固化剂而成的树脂糊剂用于发光二极管用的芯片接合，从而以快速度进行良好的粘接。

然而，专利文献1中的技术中，为了提高固化速度，需要在高温下进行固化。因此，存在无法应用于塑料基板那样的不耐受高温的基板的问题。

进而，随着电子部件的高密度化，粘接面的缩小化推进，要求导电性粘接剂的粘接力的进一步提高。

所以，本发明的目的在于，提供不仅维持了导电性粘接剂原本所需的导电性和硬度、并且即使利用较低温度下的处理也可强力地粘接以电子部件为代表的粘接面积小的部件的导电性粘接剂。

用于解决问题的方案

本发明人等为了解决上述问题而进行了深入研究，结果完成了将以下的内容作为主要特征的技术方案。

即，本发明的导电性粘接剂的特征在于，其包含：(A)导电粉末、(B)式(I)所示的缩水甘油醚化合物、以及(C)固化剂，

(式中，R1表示烷基、芳基、烷基芳基或芳基烷基，m+n＝0、1或2)

所述导电性粘接剂不含溶剂。

本发明的导电性粘接剂中，前述(A)导电粉末优选为银粉，(B)缩水甘油醚化合物优选为式(II)所示的化合物。

本发明的导电性粘接剂中，(C)固化剂优选为咪唑系的固化剂，咪唑系的固化剂特别优选为1-氰基乙基-2-苯基咪唑和2,4-二氨基-6-[2’-甲基咪唑基-(1’)]-乙基-均三嗪异氰脲酸加成物中的至少任一种。

本发明的电子部件的特征在于，其是使用上述本发明的导电性粘接剂将构件彼此电连接而成的。

发明的效果

根据本发明，能够提供不仅维持了导电性粘接剂原本所需的导电性和硬度、并且即使利用较低温度下的处理也可强力地粘接以电子部件为代表的粘接面积小的部件的导电性粘接剂。

本发明的导电性粘接剂由于不含溶剂，因此不易发生固化收缩，而且会抑制其固化物中的气泡的产生，由此可实现强力的导电粘接。

根据本发明的导电性粘接剂，能够提供将构件彼此强力地导电粘接而成的电子部件。

具体实施方式

本发明的导电性粘接剂的特征在于，包含：(A)导电粉末、(B)式(I)所示的缩水甘油醚化合物、以及(C)固化剂，

所述导电性粘接剂不含溶剂。

这种本发明的导电性粘接剂中，“未使用溶剂”或“无溶剂”是指：导电性粘接剂实质上不含溶剂、稀释剂等，粘接剂的、由150℃、30分钟加热造成的失重与加热前的质量相比，为1质量％以下。

以下，对构成本发明的导电性粘接剂的各成分进行说明。

[(A)导电粉末]

作为本发明中使用的导电粉末，例如可列举出金、银、铜、镍、铝、铂、钯、锡、铋、锌、铁、铟、铱、锇、铑、钨、钼、钌等低电阻的金属、以及它们的合金、或者氧化锡(SnO₂)、氧化铟(In₂O₃)、ITO等导电性氧化物、导电性碳等。尤其优选银粉。

这种导电粉末可以使用平均粒径D50为0.1μm～20μm的球状、薄片状或它们的混合物。

(A)导电粉末的配混比率在导电性粘接剂中以80质量％～95质量％、优选83质量％～92质量％、更优选84质量％～91质量％的范围适宜选择。

[(B)缩水甘油醚化合物]

本发明的导电性粘接剂包含(B)式(I)所示的缩水甘油醚化合物。

利用该化合物，固化物的粘接强度和硬度均得到良好的结果。另外，能够将对导电性粘接剂的导电性的影响抑制至最小。

式(I)中，R1表示烷基、芳基、烷基芳基或芳基烷基，m+n＝0、1或2。

上述通式(I)所示的缩水甘油醚化合物当中，m+n＝1或2的化合物可以如下制造：例如，使用路易斯酸催化剂将双环戊二烯二甲醇与烷基单缩水甘油醚、芳基单缩水甘油醚、烷基芳基单缩水甘油醚或芳基烷基单缩水甘油醚进行反应，利用碱使催化剂失活后，使羟基部分与环氧氯丙烷在碱和相转移催化剂的存在下进行反应，从而制造。

上述通式(I)中，作为R1所示的烷基，例如可列举出碳原子数1～18的烷基、例如甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、1-甲基丁基、2-甲基丁基、3-甲基丁基、1-乙基丙基、1,1-二甲基丙基、1,2-二甲基丙基、2,2-二甲基丙基、己基、环己基、庚基、环己基甲基、辛基、异辛基、2-乙基己基、叔辛基、壬基、癸基、异癸基、十一烷基、十二烷基、十三烷基、十四烷基、十五烷基、十六烷基、十七烷基、十八烷基等直链、支链或环状的基团，它们也可以包含不饱和基团。

作为R1所示的芳基，例如可列举出苯基、萘基等基团。

作为R1所示的烷基芳基，可列举出被上述烷基取代了的苯基或萘基等基团。

作为R1所示的芳基烷基，例如可列举出苄基、α-甲基苄基、α,α-二甲基苄基等基团。

作为R1，在这些当中，优选具有碳原子数4～18的烷基的基团。

式(I)所示的(B)缩水甘油醚化合物的粘度在25℃下为0.01～100dPa·s、优选为0.1～24dPa·s、更优选为0.5～10dPa·s、进一步优选为1.5～5dPa·s。(B)缩水甘油醚化合物的粘度为0.01dPa·s以上且100dPa·s以下时，可得到充分的流动性，可以不使用溶剂而容易地制备适度的粘度的导电性粘接剂。

需要说明的是，上述粘度为使用E型粘度计在25℃下旋转5次时的测定值。

本发明中，在式(I)的缩水甘油醚化合物当中，优选使用m+n＝0的化合物、即式(II)所示的化合物。式(II)的化合物的粘度低，变得更容易不使用溶剂(无溶剂)地将粘接剂制备成合适的粘度。

式(II)的缩水甘油醚化合物可以如下制造：例如，使双环戊二烯二甲醇的羟基部分与环氧氯丙烷在碱催化剂和相转移催化剂的存在下进行反应，从而制造。

这种(B)缩水甘油醚化合物的配混比率设为导电性粘接剂中1质量％～30质量％、优选设为5质量％～20质量％、更优选设为8质量％～15质量％。

[(C)固化剂]

本发明的导电性粘接剂中包含(C)固化剂。

作为固化剂，例如可以使用：

1,2-二氨基环己烷、1,4-二氨基-3,6-二乙基环己烷、异佛尔酮二胺等脂环式多胺系固化剂；

间苯二甲胺、二氨基二苯基甲烷、二氨基二苯基砜等芳香族多胺系固化剂；

哌啶等仲胺系固化剂；

N,N-二甲基哌嗪、三乙烯二胺、2,4,6-三(二甲基氨基甲基)苯酚、苄基二甲基胺(BDMA)、2-(二甲基氨基甲基)苯酚(DMP-10)等仲胺系固化剂、以及2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、1,2-二甲基咪唑、1-苄基-2-甲基咪唑、1-苄基-2-苯基咪唑、1-氰基乙基-2-甲基咪唑、1-氰基乙基-2-乙基-4-甲基咪唑、1-氰基乙基-2-十一烷基咪唑、1-氰基乙基-2-苯基咪唑、2,4-二氨基-6-[2’-甲基咪唑基-(1’)]-乙基-均三嗪的异氰脲酸加成物(在咪唑的1位的N上加成异氰脲酸)等咪唑系固化剂；

甲基四氢邻苯二甲酸酐、四氢邻苯二甲酸酐、甲基纳迪克酸酐、六氢邻苯二甲酸酐以及甲基六氢邻苯二甲酸酐等酸酐。

此外，也可以使用潜在性固化剂，例如三氟化硼-胺络合物、双氰胺、有机酰肼、光/紫外线固化剂等。

其中，优选使用咪唑系固化剂、叔胺系固化剂，特别优选使用咪唑系固化剂。使用这些固化剂时，能够以比较稳定的反应速度获得可靠的固化状态。

作为本发明中使用的咪唑的市售品的例子，可列举出2MZ、2MZ-P、2PZ、2PZ-PW、2P4MZ、C11Z-CNS、2PZ-CNS、2PZCNS-PW、2MZ-A、2MZA-PW、C11Z-A、2E4MZ-A、2MA-OK、2MAOK-PW、2PZ-OK、2MZ-OK、2PHZ、2PHZ-PW、2P4MHZ、2P4MHZ-PW、2E4MZ·BIS、VT、VT-OK、MAVT、MAVT-OK(四国化成工业株式会社制造)。

特别是使用1-氰基乙基-2-苯基咪唑(2PZ-CN：四国化成工业株式会社制造)、以及2,4-二氨基-6-[2’-甲基咪唑基-(1’)]-乙基-均三嗪异氰脲酸加成物(2MA-OK：四国化成工业株式会社制造)时，从固化状态和保存稳定性的观点出发是优选的。

这种固化剂可以为一种，也可以组合使用两种以上。

本发明的导电性粘接剂中的这些固化剂的配混量相对于缩水甘油醚化合物设为1质量％～12质量％、优选设为3质量％～9质量％、进一步优选设为5质量％～7质量％。

需要说明的是，本发明的导电性粘接剂可以根据需要配混惯用公知的消泡剂、流平剂等添加剂类。

以上说明那样的本发明的导电性粘接剂的、由150℃、30分钟加热造成的失重与加热前的质量相比优选设为0.7质量％以下、更优选设为0.5质量％以下、进一步优选设为0.3质量％以下。由此，能够可靠地抑制气泡，结果能够在量产时提供具有稳定的粘接强度的导电性粘接剂。

本发明的导电性粘接剂由于可以通过将上述各成分混合而主要以一液型粘接剂的形式制造，因此处理性优异。进而，本发明的导电性粘接剂的保存稳定性也优异。

利用本发明的导电性粘接剂的构件彼此的粘接例如如下进行。

在印刷电路基板等的粘接构件的粘接位置通过利用丝网、金属掩模的图案印刷或者通过利用分配器等涂布装置的涂布来涂布粘接剂。

确认在粘接位置充分供给粘接剂之后，将被粘接构件(部件)放置于粘接构件(基板)的粘接位置，在100℃～180℃、优选为120℃～160℃的范围内、以15分钟～50分钟、优选为20分钟～40分钟的条件加热，固化。

由此，粘接剂中的缩水甘油醚化合物与固化剂发生反应而固化，粘接构件(基板)与放置在其上的被粘接构件(部件)牢固地导电粘接。

以下，利用实施例具体说明本发明，但本发明不限定于这些。另外，以下，在没有特别说明的情况下，“份”、“％”为质量基准。

实施例

I.导电性粘接剂的制备

实施例1和2、以及比较例1～6

以下述表1中示出的配混比率(质量比)配混各成分，搅拌混合后，利用三辊磨进行分散。由此，得到本发明的导电性粘接剂和比较用的导电性粘接剂(实施例1和2、以及比较例1～6)。

II.粘接强度的测定

在玻璃环氧覆铜基板(基材FR4、铜厚35μm)上相距约10mm宽的间隙利用透明胶带实施遮蔽，利用刮板涂布由实施例1和2、比较例1～5得到的导电性粘接剂。需要说明的是，比较例6的导电性粘接剂明显增稠，无法涂布。

涂布后，剥离透明胶带，将镀金M3螺母(JIS B 1181-1995，用作被粘接物)(二面宽度：5.5mm、对角距离：6.4mm、高度：2.4mm，1种)的具有未倒角的孔的面作为粘接面来配置，使用热风循环式干燥炉，在150℃下加热30分钟进行粘接。由此得到测定用试验片。

在得到的试验片的被粘接的镀金M3螺母的侧面，以与基板面平行的方式施加剪切速度5mm/分钟的剪切力，使用数字测力计(NIDEC-SHIMPO CORPORATION制造的FGP-50、电动支架FCS-TV)，测定镀金M3螺母与基板的粘接面的剪切强度。将测定的剪切强度除以镀金M3螺母的粘接面积，算出粘接强度。

将得到的结果一并示于表1。

III.电阻率值的测定

在玻璃基板上相距2mm宽的间隙利用透明胶带实施遮蔽，利用刮板涂布由实施例1和2、比较例1～5得到的导电性粘接剂。需要说明的是，比较例6的导电性粘接剂明显增稠，变得无法涂布。

涂布后，剥离透明胶带，使用热风循环式干燥炉，在150℃下加热固化30分钟，得到测定用的试验片。

关于得到的试验片，使用Surf coder(小坂研究所制造，SE-30H)测定导电性粘接剂的图案膜厚(T)，使用MEASURING MICROSCOPE(OLYMPUS株式会社制造的STM-MJS)测定图案宽度(W)。进而，使用试验机(日置电机株式会社制造的Digital high tester3256)测定图案长度(L)5cm的电阻值(R)。

利用上述测定的膜厚(T)、图案宽度(W)电阻值(R)、以及图案长度(L)(5cm)，根据下述式算出电阻率值(ρ)。

ρ(Ω·cm)＝R(Ω)·A(cm²)/L(cm)

ρ：电阻率值

R：图案长度(L)5cm的电阻值(电阻)

A：截面积(T×W)

L：图案长度

根据计算结果，确认到实施例1和2以及比较例1～5中的试验片均具有10Ω·cm以下的电阻率值。

IV.导通性试验

利用试验机(日置电机株式会社制造的Digital high tester3256)确认M3螺母与基板的铜部分的导通性，均确认到取得了导通。

V.铅笔硬度试验

对于各样品的粘接剂固化部分，根据JIS K 5600的试验方法测定铅笔硬度。所有的样品均确认到8H以上的铅笔硬度。

VI.失重

将由实施例1和2、比较例1～6得到的粘接剂分别采集2g、置于直径5cm的铝盘上，利用热风循环式干燥炉在150℃下加热30分钟，测定加热后的质量。比较加热前后的各粘接剂的质量，结果均为0.3质量％以下的失重。

表1

(*1)(*2)比较例6明显增稠，无法涂布，因此无法测定。

上述表1中的材料如以下所述。

缩水甘油醚化合物1：双环戊二烯二甲醇型环氧树脂

(ADEKA株式会社制造的EP-4088L，环氧当量：165g/eq，粘度：2.3dPa·s，总氯：0.09质量％)

缩水甘油醚化合物2：双酚A型双酚F型混合环氧树脂

(新日铁住金化学株式会社制造的ZX-1059，环氧当量：165g/eq，粘度：25dPa·s，水解性氯：0.03质量％以下)

缩水甘油醚化合物3：双酚F型环氧树脂

(DIC株式会社制造的830-S，环氧当量：169g/eq，粘度：35.4dPa·s，水解性氯：0.006质量％)

缩水甘油醚化合物4：双酚A型环氧树脂

(DIC株式会社制造的840-S，环氧当量：186g/eq，粘度：103dPa·s，水解性氯：0.003质量％)

缩水甘油醚化合物5：双酚A型环氧树脂

(DIC株式会社制造的850-S，环氧当量：187g/eq，粘度：133dPa·s，水解性氯：0.012质量％)

缩水甘油醚化合物6：双酚F型环氧树脂

(ADEKA株式会社制造的EP-4901HF，环氧当量：169g/eq，粘度：26dPa·s，总氯0.12质量％)

导电粉末1：薄片状银粉(DOWA ELECTRONICS,INC.制造的AA-4703，比表面积：1.01m²/g，振实密度：3.5g/cm³，平均粒径4μm)

导电粉末2：薄片状银粉EA-0101(Metaro Inc.制造，比表面积：0.32m²/g，振实密度：5.5g/cm³，平均粒径5.5μm)

固化剂1：2,4-二氨基-6-[2’-甲基咪唑基-(1’)]-乙基-均三嗪异氰脲酸加成物(四国化成株式会社制造的2MAOK-PW)

固化剂2：二乙烯三胺(和光纯药株式会社制造)

由表1中示出的结果明显可知，使用双环戊二烯二甲醇型环氧树脂的实施例1和2的导电性粘接剂与比较例1～5相比，均粘接强度高，作为导电性粘接剂表现出良好的结果。

另外，本发明的粘接剂在导通性、硬度、失重方面也不逊色于比较例的组合物，可以说具有优良的品质。

Claims

1.一种导电性粘接剂，其特征在于，包含：

(A)导电粉末、

(B)式(I)所示的缩水甘油醚化合物、以及

(C)固化剂，

式中，R1表示烷基、芳基、烷基芳基或芳基烷基，m+n＝0、1或2，

所述导电性粘接剂不含溶剂。

2.根据权利要求1所述的导电性粘接剂，其特征在于，所述(A)导电粉末为银粉。

3.根据权利要求1或2所述的导电性粘接剂，其特征在于，所述(B)缩水甘油醚化合物为式(II)所示的化合物，

4.根据权利要求1所述的导电性粘接剂，其特征在于，所述(C)固化剂为咪唑系的固化剂。

5.根据权利要求4所述的导电性粘接剂，其特征在于，所述咪唑系的固化剂包含1-氰基乙基-2-苯基咪唑和2,4-二氨基-6-[2’-甲基咪唑基-(1’)]-乙基-均三嗪异氰脲酸加成物中的至少任一种。

6.一种电子部件，其是使用权利要求1～5中任一项所述的导电性粘接剂将构件彼此电连接而成的。