DE60100365T2

DE60100365T2 - Leitfähiger Klebstoff und diesen verwendende Verbindungsanordnung

Info

Publication number: DE60100365T2
Application number: DE60100365T
Authority: DE
Inventors: Hiroaki Nara-shi Takezawa; Takashi Higashiosaka-shi Kitae; Yukihiro Hirakata-shi Ishimaru; Tsutomu Akashi-shi Mitani
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2000-01-07
Filing date: 2001-01-03
Publication date: 2004-04-29
Anticipated expiration: 2021-01-04
Also published as: EP1114852A2; EP1114852A3; EP1114852B1; US20030127632A1; US20010015424A1; US6749774B2; DE60100365D1; US6521144B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen leitfähigen Klebstoff, welcher zur lötfreien Befestigung elektronischer Komponenten verwendet wird, und eine unter Verwendung desselben verbundene Struktur.
In den letzten Jahren ist die Elektroindustrie aufgrund des zunehmenden Umweltbewusstseins mit der Bewegung konfrontiert, bleihaltige Lötmittel, welche zur Befestigung elektronischer Komponenten verwendet werden, vollständig abzuschaffen und diese Bewegung wird bedeutend.
Als bleifreie Befestigungstechniken wurden Befestigungstechniken, welche bleifreie Lötmittel verwenden, eifrig entwickelt und ein Teil der Entwicklung wurde in die Praxis umgesetzt. Es bleibt jedoch noch eine Anzahl von Problemen zu lösen, wie Einfluss einer hohen Befestigungstemperatur auf Komponenten mit niedrigem Wärmewiderstand oder bleifreie Elektroden.
Andererseits wurden bisher nur wenige Beispiele bleifreier Befestigung und Verwendung eines leitfähigen Klebstoffes berichtet, welcher die folgenden Eigenschaften neben dem Aspekt der bleifreien Befestigung aufweist.
Erstens ist die Verarbeitungstemperatur von etwa 150°C niedriger als die Temperatur zum Löten und elektronische Komponenten mit höherer Leistung können zu niedrigen Kosten verwirklicht werden. Zweitens ist die volumenbezogene Masse eines leitfähigen Klebstoffes etwa halb so groß wie die von Lötmittel, so dass elektronische Einrichtungen einfacher leichter gemacht werden können. Drittens tritt, da die Verbindung nicht mittels Metall wie beim Löten erreicht wird, keine Metallermüdung auf und die Zuverlässigkeit der Befestigung ist ausgezeichnet.
Daher wird erwartet, dass ein revolutionäres Befestigungsverfahren, das die Umwelterfordernisse, niedrige Kosten und hohe Zuverlässigkeit erfüllt, durch Vervollständigung der Befestigungstechnik unter Verwendung eines leitfähigen Klebstoffes realisiert werden kann.
Das Problem bei der Verwendung eines leitfähigen Klebstoffes zur Befestigung ist, dass die Haftfestigkeit niedriger als die von Lötmittel ist. Insbesondere beträgt die Festigkeit gegen Biegebeanspruchung etwa 1/10 der von Lötmittel, so dass eine elektronische Komponente mit einer großen Fläche, auf die eine Biegebeanspruchung leicht einwirkt, manchmal unter der Abtrennung der Elektrode mit dem leitfähigen Klebstoff in der Zwischenschicht leidet, so dass ein Verbindungsfehler bzw. -verlust verursacht wird.
Es wurde von zahlreichen Versuchen berichtet, die Haftfestigkeit zu verbessern, aber nicht eine einzige Technik ist fähig, die gleiche Festigkeit wie die von Lötmittel zu erreichen. Ein repräsentatives Beispiel wird unten gezeigt werden.
Wie in der Veröffentlichung von Hiroo Miyairi, "Development of Functional Adhesives and the New Technology" (herausgegeben durch CMC, 30. Juni 1997, 194 Seiten) beispielsweise beschrieben ist, wurde eine Anzahl von Techniken zur Verbesserung der Haftfähigkeit durch Zugabe eines organischen Metalles, genannt ein Silankopplungsmittel, zu dem Klebstoffmaterial, welches eine chemische Bindung mit sowohl dem Harz als auch dem Metall eingehen kann, berichtet.
Jedoch verwenden die vorerwähnten Techniken entweder eine Dehydrierungsreaktion oder eine Substitutionsreaktion, so dass die Reaktivität des Kupplungsmittels mit dem Harz oder mit dem Metall gering war, und die Bedingungen (Temperatur, Wasserstoffionenkonzentration, etc.) zur Optimierung der Reaktion konnten nicht genau bestimmt werden, usw. Es war daher schwierig, eine deutliche Verbesserung der Haftfestigkeit zu erreichen.
Des Weiteren schlägt die JP9(1997)-176285A die Verwendung eines Harzes mit einer in das Gerüst eingeführten Phosphorsäureestergruppe als Bindemittelharz vor. Gemäß diesem Verfahren wird die funktionelle Gruppe in dem Bindemittelharz an das Metall adsorbiert, so dass eine gewisse Verbesserung der Haftfestigkeit erreicht werden kann. Die Adsorptionskraft ist jedoch im Vergleich mit einer kovalenten Bindung oder einer Koordinationsbindung gering, so dass deutlich verbesserte Effekte nicht erhalten werden konnten.
Wie oben beschrieben worden ist, war die Verbesserung der Haftfestigkeit der Schlüsselfaktor zur praktischen Nutzung der Befestigungstechnik unter Verwendung eines leitfähigen Klebstoffes gewesen.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die oben beschriebenen herkömmlichen Probleme zu lösen, indem ein leitfähiger Klebstoff mit deutlich verbesserter Haftfestigkeit und höherer Zuverlässigkeit gegenüber Biegebeanspruchung zur Verfügung gestellt wird. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Struktur zur Verfügung zu stellen, welche unter Verwendung dieses leitfähigen Klebstoffes verbunden ist.
Um die obige Aufgabe zu lösen, umfasst ein leitfähiger Klebstoff der vorliegenden Erfindung ein Bindemittelharz und einen Metallfüllstoff als Hauptkomponenten, worin das Bindemittelharz eine funktionelle Gruppe in seiner Molekülkette enthält, die eine mehrzähnige Bindung mit einem Elektrodenmetall ausbildet, nachdem das Bindemittelharz aufgebracht ist und wobei das Bindemittelharz in einer Menge zwischen 5 und 25 Gew% und der Metallfüllstoff in einer Menge zwischen 75 und 95 Gew% enthalten ist, wenn man den leitfähigen Klebstoff als 100 Gew% nimmt.
Eine Verbindungsstruktur der vorliegenden Erfindung wird unter Verwendung eines leitfähigen Klebstoffes ausgebildet, um den Klebstoff mit einer Elektrode elektrisch zu verbinden, wobei der leitfähige Klebstoff ein Bindemittelharz und einen Metallfüllstoff als Hauptkomponenten umfasst und das Bindemittelharz eine funktionelle Gruppe in seiner Molekülkette enthält, welche eine mehrzähnige Bindung mit einem Elektrodenmetall ausbildet, nachdem das Bindemittelharz aufgetragen ist.
Bei der vorliegenden Erfindung bezieht sich die mehrzähnige Bindung auf einen Zustand, in welchem mehrzähnige Liganden (eine Vielzahl von Chelat-Liganden), welche in das Bindemittelharz eingebracht sind, Koordinationsbindungen mit dem Elektrodenmaterial ausbilden. Mit anderen Worten die Haftung wird nicht nur durch Verwendung der gewöhnlich schwachen van der Waal's-Kraft durch Wasserstoffbindung erreicht, sondern anstelle davon wird eine chemische Bindung (Koordinationsbindung) zwischen dem Bindemittelharz und der Elektrode ausgebildet.
Das Verfahren zum Einbringen eines mehrzähnigen Liganden in ein Bindemittelharz wird im Wege der folgenden Ausführungsformen erklärt werden.
Ausführungsform 1
Bei der ersten Methode wurde ein Harz, in welches ein gewünschter mehrzähniger Ligand eingeführt war, als Additiv in dem Bindemittelharz (ein reaktiver Verdünner, ein Härtungsmittel, oder dergleichen) verwendet.
Beispielsweise wird ein lineares Epoxidharz mit einer Molekülkette, in welche eine Dicarbonylgruppe ausgedrückt durch die nachfolgende chemische Formel 1 eingeführt wurde, mit einem Ringöffnungskatalysator gemischt, und dann auf die Oberfläche einer Elektrode (Cu-Folie) aufgetragen. Wenn das Harz erhitzt und ausgehärtet wird, bildet die Dicarbonylgruppe im mittleren Teil des Moleküls eine Koordinationsbindung mit der Elektrode (Cu-Folie) aus, was durch die nachfolgende Formel 2 ausgedrückt ist. Natürlicherweise öffnen sich die Epoxidringe an beiden Enden des Moleküls und bilden Brückenbindungen aus.
(chemische Formel 1)
(chemische Formel 2)
Das hier verwendete Bindemittel Harz umfasst als die Hauptkomponente ein gewöhnliches Epoxidharz ohne jeglichen Liganden (Bisphenol A, Bisphenol F, ein Novolak-Epoxidharz). Das obige Harz, in welches der mehrzähnige Ligand eingeführt wurde, wird unter Vermischen und Kneten verwendet, um im Bindemittelharz in einer Menge von zwischen 10 und 50 Gew% enthalten zu sein.
Des Weiteren kann ein Ligand in das Harz eingeführt sein, das als ein Härtungsmittel in dem Bindemittelharz verwendet werden soll, nicht nur für den reaktiven Verdünner.
Ausführungsform 2
Bei der zweiten Methode wurde ein Harz, in welches ein erwünschter mehrzähniger Ligand eingeführt war, als die Hauptkomponente (die in größter Menge enthaltene Komponente) in dem Bindemittelharz verwendet.
Beispielsweise wird ein Bisphenolepoxidharz vom F-Typ mit einer Molekülkette, in welche eine Dicarbonylgruppe, ausgedrückt durch die folgende chemische Formel 3, eingeführt war, mit einem Ringöffnungskatalysator vermischt, was dann auf die Oberfläche einer Elektrode (Cu-Folie) aufgetragen wurde. Wenn das Harz erhitzt und ausgehärtet ist, bildet die Dicarbonylgruppe im mittleren Teil des Moleküls eine Koordinationsbindung mit der Elektrode (Cu-Folie), wie in Ausführungsform 1 aus.
(chemische Formel 3)
Das hier verwendete Bindemittelharz umfasst als Neben- bzw. Hilfskomponente ein gewöhnliches Epoxidharz ohne irgendeinen Liganden (einem reaktiven Verdünner, einem Härtungsmittel oder dergleichen). Das obige Harz, in welches der mehrzähnige Ligand eingeführt war, wird unter Vermischen und Kneten verwendet, um in dem Bindemittelharz in einer Menge zwischen 30 und 100 Gew% enthalten zu sein.
Bei dem Klebstoff und der Verbindungsstruktur der vorliegenden Erfindung, wie sie oben beschrieben sind, wird bevorzugt, dass die mehrzähnige Bindung in einer Zahl zwischen 2 und 4 ausgebildet wird. Natürlich kann die Zahl der mehrzähnigen Bindung größer sein.
Des Weiteren wird bei dem Klebstoff und der Verbindungsstruktur, wie sie oben beschrieben sind, bevorzugt, dass das in seiner Molekülkette eine funktionelle Gruppe enthaltende Harz, das eine mehrzähnige Bindung ausbildet, in einer Menge zwischen 10 und 100 Gew% des Gesamtharzes vorliegt.
Des Weiteren wird bei dem Klebstoff und der Verbindungsstruktur, wie sie oben beschrieben sind, bevorzugt, dass das Bindemittelharz in einer Menge zwischen 5 und 25 Gew% und der Metallfüllstoff in einer Menge zwischen 75 und 95 Gew% enthalten ist, wenn der leitfähige Klebstoff als 100% angenommen wird. Daneben können wahlweise, falls erforderlich, ein Härtungsmittel, ein Härtungskatalysator, ein Vernetzungsmittel und ein Ringöffnungskatalysator für das Bindemittelharz, ein Dispersionsmittel für den Metallfüllstoff, ein Viskositätsmodifikator, ein pH-Modifikator oder dergleichen zugegeben werden. Daher bezieht sich bei der vorliegenden Erfindung die Formulierung "Hauptkomponenten" in der Formulierung "umfassend ein Bindemittelharz und einen Metallfüllstoff als Hauptkomponenten" auf die Konstitution, in welcher das Bindemittelharz und der Metallfüllstoff zusammen wenigstens 90 Gew% des leitfähigen Klebstoffes umfassen.
Des Weiteren wird bei dem Klebstoff und der Verbindungsstruktur, wie sie oben beschrieben sind, bevorzugt, dass wenigstens zwei funktionelle Gruppen vorliegen, welche gleich oder verschieden voneinander sind und aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus einer Carbonylgruppe, einer Carboxylgruppe, einer Aminogruppe, einer Iminogruppe, einer Iminoessigsäuregruppe, einer Iminopropionsäuregruppe, einer Hydroxylgruppe, einer Thiolgruppe, einer Pyridiniumgruppe, einer Imidogruppe, einer Azogruppe, einer Nitrilgruppe, einer Ammoniumgruppe und einer Imidazolgruppe besteht.
Des Weiteren wird bei dem Klebstoff und der Verbindungsstruk tur, wie sie oben beschrieben sind, bevorzugt, dass der Metallfüllstoff wenigstens ein Teilchen ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Silber, silberplattiertem Nickel und silberplattiertem Kupfer besteht. Wenn die Oberfläche des Metallfüllstoffes Silber ist, reagiert sie nicht mit dem Liganden des Bindemittelharzes, sondern der Ligand reagiert selektiv mit dem Elektrodenmetall. Wenn jedoch der Ligand des Bindemittelharzes in einer großen Menge enthalten ist, kann sogar, wenn Kupfer als der Metallfüllstoff verwendet wird, da nicht alle Liganden mit dem Metallfüllstoff reagieren, Kupfer als der Metallfüllstoff verwendet werden.
Des Weiteren wird bei dem Klebstoff und der Verbindungsstruktur, wie sie oben beschrieben sind, bevorzugt, dass das Bindemittelharz wenigstens ein Harz ist, das aus einem thermoplastischen Harz und einem aushärtbaren Harz besteht.
Des Weiteren wird bei dem Klebstoff und der Verbindungsstruktur, wie sie oben beschrieben sind, bevorzugt, dass das thermoplastische Harz wenigstens ein Harz ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem Polyesterharz, einem Siliconharz, einem Vinylharz, einem Vinylchloridharz, einem Acrylharz, einem Polystyrolharz, einem ionomeren Harz, einem Polymethylpentenharz, einem Polyimidharz, einem Polycarbonatharz, einem Fluorharz und einem thermoplastischen Epoxidharz besteht.
Gemäß der oben beschriebenen Erfindung kann die Befestigungstechnik durch den leitfähigen Klebstoff mit deutlich verbesserter Haftfestigkeit realisiert werden.
Wenn der leitfähige Klebstoff der vorliegenden Erfindung und das Elektrodenmetall einander kontaktieren, reagiert der Ligand des Bindemittelharzes sehr leicht mit dem Metall, so dass der Ligand schnell mit dem Elektrodenmetall unter Ausbildung eines Chelat-Liganden koordiniert wird, das heißt einer starken che mischen Bindung. Da der Ligand an die Molekülkette des Harzes gebunden wird, ist die Bindung auch zwischen dem Bindemittelharz und dem Elektrodenmetall sowie zwischen dem leitfähigen Klebstoff und dem Elektrodenmetall verstärkt.
Die Verbindungsstruktur der vorliegenden Erfindung wird durch elektrische Verbindung des leitfähigen Klebstoffes der vorliegenden Erfindung mit der Elektrode ausgebildet, so dass diese Verbindungsstruktur gegenüber herkömmlichen Verbindungsstrukturen eine verbesserte Haftfestigkeit aufweist. Darüber hinaus kann, da das thermoplastische Harz eine ausgezeichnete Flexibilität im Vergleich mit einem wärmeaushärtenden Harz besitzt, dieser leitfähige Klebstoff eine Bindung mit einer ausgezeichneten Biegerelaxationsfähigkeit gegenüber Biegestress aufweisen.
Die Verbindungsstruktur der vorliegenden Erfindung wird vorzugsweise durch Befestigen einer Komponente und eines Substrates unter Verwendung des oben beschriebenen leitfähigen Klebstoffes ausgebildet, was die Haftfestigkeit gegenüber Biegebeanspruchung sogar mehr verbessern kann.
Die vorliegende Erfindung kann anstelle des herkömmlichen Lötmittels verwendet werden, beispielsweise als ein leitfähiger Klebstoff, um ein Halbleitersubstrat mit einem elektronischen Komponentenchip zu verbinden. Des Weiteren kann der leitfähige Klebstoff auch auf eine leitfähige Paste aufgetragen werden, indem der leitfähige Klebstoff in Durchbohrungen bzw. Hohlräume, welche in einem elektrisch isolierenden Basismaterial vorgesehen sind, um elektrische Kontinuität über die Dickenrichtung des elektrisch isolierenden Basismaterials zu erreichen, gefüllt wird.
1 ist eine Querschnittsansicht, welche eine zusammengesetzte Struktur zeigt, die zur Bewertung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
2 ist eine Querschnittsansicht, welche das Bewertungsverfahren einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung im Wege von Beispielen unter Bezugnahme auf Zeichnungen beschrieben werden.
Allgemeine experimentelle Methode
1 ist eine Seitenansicht einer befestigten Struktur, die zur Bewertung verwendet wird. Ein leitfähiger Klebstoff 3 wird auf eine Elektrode 2 im Screen-Print-Verfahren aufgedruckt, welche auf einem Substrat 1 angeordnet ist, und danach wird eine Elektrode 5 einer Komponente 4 befestigt, die Struktur wird in einem Ofen 30 Minuten auf 150°C erhitzt. So wurde die befestigte Struktur erzeugt. Das für das Substrat 1 und die Komponente 4 verwendete Material war das gleiche und auch das für die Elektrode 2 und die Elektrode 5 verwendete Material war das gleiche.
Die Bewertungsmethode ist in 2 gezeigt. Zunächst wurde Druck auf die Komponente 4 von der Rückseite der befestigten Struktur, welche wie oben beschrieben geschaffen worden war, unter Verwendung eines Substratstoßwerkzeuges 6 ausgeübt. Der Grad der Deflektion wurde gemessen, sobald der Verbindungswiderstand sich auf wenigstens das Zweifache des ursprünglichen Wertes erhöht hatte. Dann wurde die Haftfestigkeit gegen Biegebeanspruchung gewertet. Der Abstand zwischen Substratbefestigungswerkstücken 7 und 8 wurde auf 100 mm bestimmt.
Das Substrat und die Komponente werden genauer beschrieben.

(1) Komponente: 0-ohmiger Widerstand Basismaterial: Aluminiumoxid oder ein Glas-Epoxidsubstrat (3216-Größe) Elektrodenspezifizierung: wie in Tabelle 1
(2) Substrat Basismaterial: Aluminiumoxid oder Glas-Epoxidsubstrat (30 × 150 × 1,6 mm) Elektrodenspezifizierung: wie in Tabelle 1 gezeigt
(3) Leitfähiger Klebstoff Füllstoff: Silberpulver (85 Gew%) (durchschnittlicher Teilchendurchmesser: 3 bis 10 um) Bindemittelharz (15 Gew%) : wie in Tabelle 1 gezeigt

Nachfolgend werden die jeweiligen Ausführungsformen im Detail erklärt.
In den Beispielen 1 und 2 umfasst der leitfähige Klebstoff ein Material, in welchem eine funktionelle Gruppe in ein wärmeaushärtendes Harz eingeführt war. In Beispiel 3 und 4 umfasst der leitfähige Klebstoff ein Material, in welches eine funktionelle Gruppe in ein thermoplastisches Harz eingeführt war.
Beispiel 1
Beispiel 1 ist ein Beispiel, das bereits in Ausführungsform 1 erklärt wurde, in welchem ein Harz, in welches ein mehrzähniger Ligand eingeführt war, als eine Additivkomponente (ein reaktiver Verdünner) eingeführt war.
Das Bindemittelharz, welches für den leitfähigen Klebstoff verwendet wurde, wurde durch Vermischen von 15 Gew% eines reaktiven Verdünners erhalten, in welchen eine Dicarbonylgruppe, ausgedrückt durch die chemische Formel 4 unten, in seine Molekülkette eingeführt war, 75 Gew% eines Bisphenol-F-Epoxidharzes, 5 Gew% eines Härtungsmittels (Maleinsäureanhydrid) und 5 Gew% eines Lösungsmittels (Butylcarbitolacetat).
(chemische Formel 4)
Im Ergebnis waren, im Vergleich mit den Fällen des Vergleichsbeispiels 1 (ein herkömmlicher leitfähiger Klebstoff), des Vergleichsbeispiels 5 (ein Silankopplungsmittel war zugegeben) und des Vergleichsbeispiels 7 (ein Epoxidharz, in welches eine Phosphorsäureestergruppe eingeführt war), der Betrag der Durchbiegung (Deflektion) zur Zeit des NG-Anwuchses und die Haftfestigkeit gegenüber Biegebeanspruchung verbessert.
Beispiel 2
Das Bindemittelharz, das für den leitfähigen Klebstoff verwendet wurde, war dasselbe Epoxidharz wie in Beispiel 1, in welchem eine Dicarbonylgruppe in seine Seitenkette gebunden war (chemische Formel 4 oben). Als Elektrode wurde eine herkömmliche Cu-Dickfolie verwendet.
Im Ergebnis waren, im Vergleich mit den Fällen von Vergleichsbeispiel 2 (ein herkömmlicher leitfähiger Klebstoff), Vergleichsbeispiel 6 (ein Silankopplungsmittel war zugegeben) und Vergleichsbeispiel 8 (ein Epoxidharz, in welches eine Phosphorsäureestergruppe eingeführt war), der Betrag der Deflektion zur Zeit des NG-Anwuchses und die Haftfestigkeit gegenüber Biegebeanspruchung verbessert.
Beispiel 3
Mit Ausnahme, dass ein thermoplastisches Siliconharz verwendet wurde, in welches eine Dicarbonylgruppe in die Seitenkette des Silicons, ausgedrückt durch die nachfolgende chemische Formel 5, eingeführt war, waren die Konstitutionen die gleichen wie in Beispiel 1.
(chemische Formel 5)
Im Ergebnis waren, im Vergleich mit den Fällen des Vergleichsbeispiels 1 (herkömmlicher leitfähiger Klebstoff), des Vergleichsbeispiels 5 (Silankopplungsmittel war zugesetzt) und des Vergleichsbeispiels 4 (ein Epoxidharz, in welchem eine Phosphorestergruppe eingeführt war), der Betrag der Verbiegung (Deflektion) zur Zeit der NG-Anwuchses und die Haftfestigkeit gegenüber Biegebeanspruchung verbessert.
Beispiel 4
Das Bindemittelharz, das für den leitfähigen Klebstoff verwendet wurde, war das Harz, in welchem eine Dicarbonylgruppe an die Seitenkette des Siliconharzes, ausgedrückt durch die chemische Formel 4 oben, gebunden war. Eine herkömmliche Cu-Folie wurde als Elektrode verwendet.
Im Ergebnis waren, im Vergleich mit den Fällen des Vergleichsbeispiels 2 (ein herkömmlicher leitfähiger Klebstoff), des Vergleichsbeispiels 6 (ein Silankupplungsmittel war zugegeben) und des Vergleichsbeispiels 8 (ein Epoxidharz, in welches eine Phosphorsäureestergruppe eingeführt war), der Betrag der Verbiegung (Deflektion) zur Zeit des NG-Anwuchses und die Haftfe stigkeit gegenüber Biegebeanspruchung verbessert. Des Weitere war die Haftfestigkeit gegenüber Beispiel 2 größer.
Beispiel 5
Mit Ausnahme, dass ein Epoxidharz verwendet wurde, in welches der in das Harz einzuführende Ligand in eine Aminocarbonylgruppe in Beispiel 1, ausgedrückt durch die chemische Formel 6 unten, ausgetauscht wurde, waren die Konstitutionen die gleichen wie in Beispiel 1.
(chemische Formel 6)
Im Ergebnis waren, im Vergleich mit den Fällen des Vergleichsbeispiels 1 (ein herkömmlicher leitfähiger Klebstoff), des Vergleichsbeispiels 5 (ein Silankupplungsmittel war zugegeben) und des Vergleichsbeispiels 7 (ein Epoxidharz, in welches eine Phosphorsäureestergruppe eingeführt war), der Betrag der Verbiegung (Deflektion) zur Zeit des NG-Anstieges und die Haftfestigkeit gegenüber Biegebeanspruchung verbessert.
Beispiel 6
Mit Ausnahme, dass die Elektrode in eine kalzinierte Cu-Dickfolie getauscht wurde, waren die Konstitutionen die gleichen wie in Beispiel 5.
Im Ergebnis waren, im Vergleich mit den Fällen des Vergleichsbeispiels 2 (ein herkömmlicher leitfähiger Klebstoff), des Vergleichsbeispiels 6 (ein Silankupplungsmittel war zugegeben) und des Vergleichsbeispiels 8 (ein Epoxidharz, in welches eine Phosphorsäureestergruppe eingeführt war), der Betrag der Verbiegung (Deflektion) zur Zeit des NG-Anstieges und die Haftfestigkeit gegenüber Biegebeanspruchung verbessert.
Beispiel 7
Mit Ausnahme, dass ein Epoxidharz verwendet wurde, in welches der in das Harz einzuführende Ligand gegen eine Dicarbonylgruppe in Beispiel 1, ausgedrückt durch die chemische Formel 7 unten, eingeführt war, waren die Konstitutionen die gleichen wie in Beispiel 1.
(chemische Formel 7)
Im Ergebnis waren, im Vergleich mit den Fällen des Vergleichsbeispiels 1 (ein herkömmlicher leitfähiger Klebstoff), des Vergleichsbeispiels 5 (ein Silankupplungsmittel war zugegeben) und des Vergleichsbeispiels 7 (ein Epoxidharz, in welches eine Phosphorsäureestergruppe eingeführt war), der Betrag der Verbiegung (Deflektion) zur Zeit des NG-Anstieges und die Haftfestigkeit gegenüber Biegebeanspruchung verbessert.
Beispiel 8
Mit Ausnahme, dass die Elektrode in eine kalzinierte Cu-Dickfolie getauscht wurde, waren die Konstitutionen die gleichen wie in Beispiel 7.
Im Ergebnis waren, im Vergleich mit den Fällen des Vergleichsbeispiels 2 (ein herkömmlicher leitfähiger Klebstoff), des Vergleichsbeispiels 6 (ein Silankupplungsmittel war zugegeben) und des Vergleichsbeispiels 8 (ein Epoxidharz, in welches eine Phosphorsäureestergruppe eingeführt war), der Betrag der Verbiegung (Deflektion) zur Zeit des NG-Anstieges und die Haftfestigkeit gegenüber Biegebeanspruchung verbessert.
Beispiel 9
Mit Ausnahme, dass ein Epoxidharz verwendet wurde, in welches der in das Harz einzuführende Ligand in eine Dicarbonylgruppe getauscht wurde, ausgedrückt durch die nachfolgende chemische Formel 8, waren die Konstitutionen die gleichen wie in Beispiel 1.
(chemische Formel 8)
Im Ergebnis waren, im Vergleich mit den Fällen des Vergleichsbeispiels 1 (ein herkömmlicher leitfähiger Klebstoff), des Vergleichsbeispiels 5 (ein Silankupplungsmittel war zugegeben) und des Vergleichsbeispiels 7 (ein Epoxidharz, in welches eine Phosphorsäureestergruppe eingeführt war), der Betrag der Verbiegung (Deflektion) zur Zeit des NG-Anstieges und die Haftfestigkeit gegenüber Biegebeanspruchung verbessert.
Beispiel 10
Mit Ausnahme, dass die Elektrode in eine kalzinierze Kupfer-Dickfolie ausgetauscht wurde, waren die Konstitutionen die gleichen wie in Beispiel 9.
Im Ergebnis waren, im Vergleich mit den Fällen des Vergleichsbeispiels 2 (ein herkömmlicher leitfähiger Klebstoff), des Vergleichsbeispiels 6 (ein Silankupplungsmittel war zugegeben) und des Vergleichsbeispiels 8 (ein Epoxidharz, in welches eine Phosphorsäureestergruppe eingeführt war), der Betrag der Ver biegung (Deflektion) zur Zeit des NG-Anstieges und die Haftfestigkeit gegenüber Biegebeanspruchung verbessert.
Beispiel 11
Mit Ausnahme, dass ein Epoxidharz verwendet wurde, in welchem der in das Harz einzuführende Ligand in eine Dicarbonylgruppe ausgetauscht wurde, ausgedrückt durch die nachfolgende chemische Formel 9, waren die Konstitutionen die gleichen wie in Beispiel 1.
(chemische Formel 9)
Im Ergebnis waren, im Vergleich mit den Fällen des Vergleichsbeispiels 1 (ein herkömmlicher leitfähiger Klebstoff), des Vergleichsbeispiels 5 (ein Silankupplungsmittel war zugegeben) und des Vergleichsbeispiels 7 (ein Epoxidharz, in welches eine Phosphorsäureestergruppe eingeführt war), der Betrag der Verbiegung (Deflektion) zur Zeit des NG-Anstieges und die Haftfestigkeit gegenüber Biegebeanspruchung verbessert.
Beispiel 12
Mit Ausnahme, dass die Elektrode in eine kalzinierte Cu-Dickfolie ausgetauscht wurde, waren die Konstitutionen die gleichen wie in Beispiel 11.
Im Ergebnis waren, im Vergleich mit den Fällen des Vergleichsbeispiels 2 (ein herkömmlicher leitfähiger Klebstoff), des Vergleichsbeispiels 6 (ein Silankupplungsmittel war zugegeben) und des Vergleichsbeispiels 8 (ein Epoxidharz, in welches eine Phosphorsäureestergruppe eingeführt war), der Betrag der Ver biegung (Deflektion) zur Zeit des NG-Anstieges und die Haftfestigkeit gegenüber der Biegebeanspruchung verbessert.
Beispiel 13
Mit Ausnahme, dass ein Epoxidharz verwendet wurde, in welchem der in das Harz einzuführende Ligand gegen eine Dicarbonylgruppe, ausgedrückt durch die nachfolgende chemische Formel 10, eingeführt wurde (worin n einen Grad der Polymerisierung von etwa 2 im Mittel anzeigt), waren die Konstitutionen die gleichen wie in Beispiel 1.
(chemische Formel 10)
Im Ergebnis waren, im Vergleich mit den Fällen des Vergleichsbeispiels 1 (ein herkömmlicher leitfähiger Klebstoff), des Vergleichsbeispiels 5 (ein Silankupplungsmittel war zugegeben) und des Vergleichsbeispiels 7 (ein Epoxidharz, in welches eine Phosphorsäureestergruppe eingeführt war), der Betrag der Verbiegung (Deflektion) zur Zeit des NG-Anstieges und die Haftfestigkeit gegenüber Biegebeanspruchung verbessert.
Beispiel 14
Mit Ausnahme, dass die Elektrode in eine kalzinierte Cu-Dickfolie ausgetauscht wurde, waren die Konstitutionen die gleichen wie in Beispiel 13.
Im Ergebnis waren, im Vergleich mit den Fällen des Vergleichsbeispiels 2 (ein herkömmlicher leitfähiger Klebstoff), des Vergleichsbeispiels 6 (ein Silankupplungsmittel war zugegeben) und des Vergleichsbeispiels 8 (ein Epoxidharz, in welches eine Phosphorsäureestergruppe eingeführt war), der Betrag der Verbiegung (Deflektion) zur Zeit des NG-Anstieges und die Haftfestigkeit gegenüber Biegebeanspruchung verbessert.
Vergleichsbeispiel 1
Mit Ausnahme, dass ein herkömmlicher leitfähiger Klebstoff der folgenden Zusammensetzung anstelle des Bindemittelharzes in Beispiel 1 verwendet wurde, wurde der Versuch in gleicher Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt.

– Bisphenolepoxidharz F-Typ 90 Gew%

– Härtungsmittel (Diethylentriamin) 5 Gew%

– Lösungsmittel (Butylcarbitolacetat) 5 Gew%
Vergleichsbeispiel 2
Mit Ausnahme, dass eine kalzinierte Cu-Dickfolie anstelle der Cu-Folie im Vergleichsbeispiel 1 verwendet wurde, wurde der Versuch in der gleichen Weise wie im Vergleichsbeispiel 1 durchgeführt.
Vergleichsbeispiel 3
Mit Ausnahme, dass anstelle des Bindemittelharzes in Beispiel 3 ein an beiden Enden mit Wasserstoff gesättigtes Dimethyldisiliconharz verwendet wurde, wurde der Versuch in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt.
Vergleichsbeispiel 4
Mit Ausnahme, dass eine kalzinierte Cu-Dickfolie anstelle der Cu-Folie im Vergleichsbeispiel 1 verwendet wurde, wurde der Versuch in der gleichen Weise wie im Vergleichsbeispiel 3 durchgeführt.
Vergleichsbeispiel 5
Mit Ausnahme, dass ein Silankupplungsmittel anstelle des Bindemittelharzes in Beispiel 1 verwendet wurde, wurde der Versuch in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt.
Vergleichsbeispiel 6
Mit Ausnahme, dass eine kalzinierte Cu-Dickfolie anstelle der Cu-Folie im Vergleichsbeispiel 5 verwendet wurde, wurde der gleiche Versuch wie im Vergleichsbeispiel 5 durchgeführt.
Vergleichsbeispiel 7
Mit Ausnahme, dass ein Epoxidharz, in welches eine Phosphorsäureestergruppe in sein Molekulargerüst eingeführt war, anstelle des Bindemittelharzes in Beispiel 1 verwendet wurde, wurde der Versuch in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt.
Vergleichsbeispiel 8
Mit Ausnahme, dass eine kalzinierte Cu-Dickfolie anstelle der Cu-Folie im Vergleichsbeispiel 7 verwendet wurde, wurde der Versuch in der gleichen Weise wie im Vergleichsbeispiel durchgeführt.
Alle Ergebnisse der Beispiele 1 bis 14 und der Vergleichsbeispiele 1 bis 8 oben der vorliegenden Erfindung sind in der nachfolgenden Tabelle 1 gezeigt.
Tabelle 1–1
Tabelle 1–2
sIn den obigen Beispielen der vorliegenden Erfindung waren die Bindemittelharze, welche für den leitfähigen Klebstoff verwendet wurden, nur ein Epoxidharz und ein Siliconharz, es sind jedoch auch weitere Harze, welche in den Ausführungsformen beschrieben sind, zur Verwendung wirksam. Des Weiteren wurde nur eine Dicarbonylgruppe als der Ligand, der an die Seitenkette des Bindemittelharzes gebunden ist, gezeigt, es können aber auch weitere in den Ausführungsformen beschriebene Liganden verwendet werden. Des Weiteren wurde nur Kupfer als Elektrodenmetall verwendet, es können jedoch andere Metalle, welche gewöhnlicherweise als Elektroden verwendet werden, wie sie in den Ausführungsbeispielen beschrieben sind, verwendet werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung können die Probleme in Bezug auf die Befestigung von leitfähigen Klebstoffen, d. h. die Haftfestigkeit und insbesondere die Festigkeit gegenüber Biegebeanspruchung in einfacher Weise gelöst werden. Die vorliegende Erfindung trägt in großem Umfang zur kommerziellen Verwendung der Befestigungstechnik bei, welche leitfähige Klebstoffe verwendet.

Claims

Leitfähiger Klebstoff, umfassend ein Bindemittelharz und einen Metallfüllstoff als Hauptkomponenten, wobei das Bindemittelharz in seiner Molekülkette eine funktionelle Gruppe enthält, die eine mehrzähnige Bindung mit einem Elektrodenmetall ausbildet, nachdem das Bindemittelharz aufgebracht ist und wobei das Bindemittelharz in einer Menge zwischen 5 und 25 Gew% und der Metallfüllstoff in einer Menge zwischen 75 und 95 Gew% enthalten ist, wenn man den leitfähigen Klebstoff als 100 Gew% nimmt.
Leitfähiger Klebstoff nach Anspruch 1, worin die funktionelle Gruppe zwischen 2 und 4 Bindungen ausbilden kann.
Leitfähiger Klebstoff nach Anspruch 1 und/oder 2, worin das eine funktionelle Gruppe in seiner Molekülkette enthaltende Harz in einer Menge zwischen 10 und 100 Gew% des gesamten Bindemittelharzes vorliegt.
Leitfähiger Klebstoff gemäß jedem der Ansprüche 1 bis 3, worin wenigstens zwei funktionelle Gruppen vorliegen, welche gleich oder verschieden voneinander sind und aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus einer Carbonylgruppe, einer Carboxylgruppe, einer Amingruppe, einer Iminogruppe, einer Iminoessigsäuregruppe, einer Iminopropionsäuregruppe, einer Hydroxylgruppe, einer Thiolgruppe, einer Pyridiniumgruppe, einer Imidogruppe, einer Azogruppe, einer Nitrilgruppe, einer Ammoniumgruppe und einer Imidazolgruppe besteht.
Leitfähiger Klebstoff gemäß jedem der Ansprüche 1 bis 4, worin der Metallfüllstoff wenigstens ein Partikel ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Silber, silberplattiertem Nickel und silberplattiertem Kupfer besteht.
Leitfähiger Klebstoff nach jedem der Ansprüche 1 bis 5, worin das Bindemittelharz wenigstens ein Harz ist, das aus einem thermoplastischen Harz und einem wärmeaushärtenden Harz ausgewählt ist.
Leitfähiger Klebstoff nach Anspruch 6, worin das thermoplastische Harz wenigstens ein Harz ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem Polyesterharz, einem Silikonharz, einem Vinylharz, einem Vinylchloridharz, einem Acrylharz, einem Polystyrolharz, einem ionomeren Harz, einem Polymethylpentenharz, einem Polyimidharz, einem Polycarbonatharz, einem Fluorharz und einem thermoplastischen Epoxidharz besteht.
Verbindungsstruktur, die unter Verwendung eines in einem der Ansprüche 1 bis 7 beanspruchten leitfähigen Klebstoffes ausgebildet ist, um den Klebstoff mit einer Elektrode elektrische zu verbinden.
Verfahren zur Herstellung einer Verbindungsstruktur, ausgebildet unter Verwendung eines in einem der Ansprüche 1 bis 7 beanspruchten Klebstoffes, um den Klebstoff mit einer Elektrode elektrisch zu verbinden.