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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine anisotropisch leitfähige Klebstoffzusammensetzung
und einen daraus hergestellten anisotropisch leitfähigen Klebstofffilm.
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Hintergrund der Erfindung
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Anisotropisch
leitfähige
Klebstoffe, die Klebstoffe auf Epoxyharz-Basis enthalten, sind als
Klebstoffe bekannt, welche verwendet werden, um Leiterplatten, wie
FPC („flexible
printed circuits",
flexible Leiterplatten) oder TAB („tape automated bondings", TAB-Verfahren)
und PCB („printed
circuit boards",
Leiterplatten) oder Glasleiterplatten zusammen zu verbinden, wobei
elektrische Verbindung zwischen den Elektroden ermöglicht wird.
Die von derartigen Klebstoffen geforderte Haupteigenschaft ist die
Fähigkeit,
innerhalb einer kurzen Zeit bei einer verhältnismäßig niedrigen Temperatur auszuhärten, so
dass die Leiterplatte keine thermische Beschädigung erleidet. Eine zusätzliche
Eigenschaft ist es, eine verlässliche
elektrische Verbindung bereitzustellen.
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Zum
Beispiel offenbart die ungeprüfte
japanische Patentoffenlegungsschrift (Kokai) Nr.7-90237 ein Schaltungsverbindungsmaterial,
umfassend leitfähige
Teilchen, in einer Klebstoffkomponente dispergiert, umfassend ein
aromatisches Sulfoniumsalz, zugegeben in einer vorgeschriebenen
Menge zu einer kationischen polymerisierbaren Substanz, wie einem
Epoxyharz. Die ungeprüfte
japanische Patentoffenlegungsschrift (Kokai) Nr. 10-273635 offenbart
ebenfalls ein Schaltungsverbindungselement, umfassend leitfähige Teilchen
und eine Klebstoffzusammensetzung, deren unabdingbare Komponenten
epoxidiertes Polybutadien, ein Epoxyharz auf Naphthalinbasis, ein
aromatisches Sulfoniumsalz und ein Phenoxyharz sind. Die in diesen
Offenlegungsschriften offenbarten leitfähigen Klebstoffe sind beide
beschrieben, zum Thermokompressionsbinden innerhalb 20 sec. bei
130°C und innerhalb
20 sec. bei 140°C
fähig zu
sein. Da jedoch das reaktionsfreudige Härtungsmittel und das Epoxyharz
in Mischung aufbewahrt werden, gibt es ein Risiko von beeinträchtigter
Haltbarkeitsdauer bei Raumtemperatur. Ein anderes Problem ist, dass
die im Trocknungsschritt während
der Herstellung des Klebstofffilms angewendete hohe Temperatur (etwa
80°C) kationische
Polymerisation beschleunigt. Um dies zu vermeiden, ist es notwendig,
den Trocknungsschritt für
einen längeren
Zeitraum bei niedriger Temperatur durchzuführen, wobei auf diese Weise
die Herstellungsleistung verringert wird.
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Andere
Beispiele anisotropisch leitfähiger
Klebstoffe werden in der ungeprüften
japanischen Patentoffenlegungsschrift (Kokai) Nr. 11-35903 und der
ungeprüften
japanischen Patentoffenlegungsschrift (Kokai) Nr. 10-269853 offenbart,
welche ein organisches Peroxid und einen Vinylester oder dergleichen,
ein Acrylat, Methacrylat oder dergleichen gebrauchen. Gemäß den Beispielen
in der ungeprüften
japanischen Patentoffenlegungsschrift (Kokai) Nr. 11-35903 kann
der offenbarte Klebstoff innerhalb 15 sec. bei 130°C durch Thermokompression
gebunden werden. Gemäß den Beispielen
in der ungeprüften
japanischen Patentoffenlegungsschrift (Kokai) Nr. 10-269853 kann
dessen Klebstoff innerhalb 30 sec. bei 160°C durch Thermokompression gebunden
werden. Diese Technologien zeigen jedoch nicht nur das zuvor genannte
Problem der geringen Herstellungsleistung aufgrund des Trocknungsschritts,
sondern sie gebrauchen ebenfalls ein Peroxid als ein Ausgangsmaterial,
wobei die Sorge vor dem Auftreten einer Explosion beim Kontakt mit
Metallen aufgebracht wird. Daher steigen die Herstellungskosten,
da die Herstellungseinrichtungen streng vorgeschrieben sein müssen.
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Eine
zusätzliche
Technologie zum Bewirken von Thermokompressionsbinden bei niedriger
Temperatur wird in der nationalen Offenlegungsschrift Nr. 8-511570
offenbart. Dieser Fall offenbart eine anisotropisch leitfähige Klebstoffzusammensetzung,
umfassend ein kationisch polymerisierbares Monomer, wie ein Glycidylepoxyharz;
ein thermoplastisches Harz; einen thermischen Mehrkomponenten-Initiator,
umfassend ein metallorganisches Komplexkation, einen Stabilisierungszusatzstoff
und ein Härtungsbeschleuniger;
und leitfähige Teilchen.
Diese Offenlegungsschrift gibt an, dass der Klebstoff bei 120°C rasch härten kann.
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Ein
anderes Beispiel ist die ungeprüfte
japanische Patentoffenlegungsschrift (Kokai) Nr. 11-60899, welche eine
leitfähige
Epoxyharzzusammensetzung offenbart, umfassend (a) ein cycloaliphatisches
Epoxyharz, (b) ein Diol, (c) ein thermoplastisches Elastomer auf Styrolbasis
mit einer Epoxygruppe im Molekül,
(d) einen ultraviolett-aktivierbaren kationischen Polymerisationskatalysator
und (e) leitfähige
Teilchen von 1–50 Gewichtsteilen
auf 100 Gewichtsteile des cycloaliphatischen Epoxyharzes. Die ungeprüfte japanische
Patentoffenlegungsschrift (Kokai) Nr. 11-116778 offenbart ebenfalls
eine leitfähige
Epoxyharzzusammensetzung, umfassend (a) ein cycloaliphatisches Epoxyharz,
(b) einen Klebrigmacher mit einem aromatischen Ring im Molekül, (c) ein
thermoplastisches Elastomer auf Styrolbasis mit einer Epoxygruppe
im Molekül,
(d) einen ultraviolett-aktivierbaren kationischen Polymerisationskatalysator
und (e) leitfähige
Teilchen von 1–50
Gewichtsteilen auf 100 Gewichtsteile des cycloaliphatischen Epoxyharzes.
Diese Offenlegungsschriften lehren, dass deren offenbarte Klebstoffe
fähig sind,
innerhalb von 30 sec. bei Temperaturen von 70–120°C bzw. 70–150°C gehärtet zu werden.
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In
den in diesen Offenlegungsschriften offenbarten Klebstoffen ist
ein kationischer Polymerisationskatalysator einer Lewissäure oder
dessen Komplex in Kombination mit dem cycloaliphatischen Epoxyharz
sehr reaktionsfreudig, und daher tritt das Härten rasch ein; die hohe Reaktivität führt jedoch
zu dem Problem einer kurzen Haltbarkeitsdauer im Falle üblicher
kationischer Polymerisationskatalysatoren. Aus diesem Grund wird ein „ultraviolettaktivierbarer
kationischer Polymerisationskatalysator" verwendet, welcher eine niedrige Wirksamkeit
als Katalysator aufweist, wenn er nicht ultravioletter Bestrahlung
ausgesetzt wird, und höhere
Wirksamkeit bei ultravioletter Bestrahlung aufweist. Derartige leitfähige Klebstoffe
erzeugen jedoch kationisch aktive Spezies, wie Lewissäuren, nach
ultravioletter Bestrahlung, was zu hoher Reaktivität bei verhältnismäßig niedrigen
Temperaturen in Kombination mit dem cycloaliphatischen Epoxyharz
führt.
Es wird angenommen, dass diese leitfähigen Klebstoffe eine kurze
Verwendungszeit nach der ultravioletten Bestrahlung aufweisen.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Es
ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diese Probleme
des Standes der Technik zu überwinden
und eine anistropisch leitfähige
Klebstoffzusammensetzung und einen anisotropisch leitfähigen Klebstofffilm
bereitzustellen, die überlegene
Eigenschaften aufweisen. Die Erfindung stellt insbesondere eine anistropisch
leitfähige
Klebstoffzusammensetzung und eine unter Verwendung der Zusammensetzung
hergestellten anisotropisch leitfähigen Klebstofffilm bereit,
gleichzeitig mit den Eigenschaften ausgestattet, dass (1) die Zusammensetzung
bei Raumtemperatur eine lange Haltbarkeitsdauer aufweist (zum Beispiel
bleibt die Zusammensetzung für
mindestens etwa 30 Tage verwendbar), (2) die Zusammensetzung vor
der Aktivierung auf verhältnismäßig hohe
Temperatur erwärmt
werden kann, da deren Härtungsreaktion
bei etwa 80°C
noch nicht abläuft,
und der so erhaltende Klebstofffilm verglichen mit dem Stand der
Technik in einer kurzen Zeit wirkungsvoller hergestellt werden kann,
da der Trocknungsprozess für
die Filmbildung verkürzt
werden kann, (3) die Zusammensetzung eine genügend lange Verwendungszeit
aufweist, welche als die Zeitspanne definiert ist, für welche
die Zusammensetzung von der Aktivierung durch ultraviolette Bestrahlung
bis zum Thermokompressionsbinden stehen gelassen werden kann, wobei
auf diese Weise die erforderliche genügende Zeit für das Verfahren
des Thermokompressionsbindens bereitgestellt wird, welche bevorzugt
mindestens 10 min., stärker
bevorzugt mindestens 30 min. und noch stärker bevorzugt mindestens 60
min. unter Berücksichtigung
der Aufrechterhaltungszeit, usw. im Montageschritt der Halbleitervorrichtung
für die
eigentliche Verwendung beträgt, (4)
die Zusammensetzung bei einer niedrigen Temperatur von 100 bis 130°C während des
Thermokompressionsbindens nach ultravioletter Aktivierung rasch
härtet,
d.h. Härtbarkeit
bevorzugt innerhalb einer Minute, stärker bevorzugt innerhalb 30
sec. und noch stärker
bevorzugt innerhalb 10 sec. und (5) die Zusammensetzung ausgezeichnete
Verbindungsbeständigkeit
nach Verbindung zwischen den Substraten bereitstellt (zum Beispiel
wird der Widerstand nicht erhöht
oder bleibt derselbe, auch nach der Prüfung bei hoher Temperatur/hoher Feuchtigkeit,
wie in Tabelle 1 der Ausführungsbeispiele
gezeigt.
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„Anisotropisch
leitfähige
Klebstoffzusammensetzung",
wie durchgehend in der vorliegenden Beschreibung verwendet, bezieht
sich auf eine Klebstoffzusammensetzung, welche fähig ist, zwei Leiterplatten
zusammenzubinden, wenn die zwei Leiterplatten für elektrische Verbindung zwischen
Leitern auf den Leiterplatten zusammenlaminiert werden. Leitfähigkeit
wird in der für
das Substrat normalen Richtung aufgewiesen, um eine elektrische
Verbindung zwischen einander auf den Leiterplatten gegenüberliegenden
Leitern bereitzustellen, aber ohne Leitfähigkeit in Richtung der Ebene
der Substrate aufzuweisen, um einen Kurzschluss benachbarter Leiter
auf den Leiterplatten zu vermeiden. Mit anderen Worten weist die
Klebstoffzusammensetzung anisotrope Leitfähigkeit auf, wenn sie gebunden
ist. Derartige Klebstoffzusammensetzungen werden üblicherweise
in Form von Filmen verwendet und ein aus einer derartigen anisotropisch
leitfähigen
Klebstoffzusammensetzung gebildeter Klebstofffilm wird ein „anisotropisch
leitfähiger
Klebstofffilm" genannt.
Anisotrope Leitfähigkeit
ist ein Phänomen,
wenn ein Klebstofffilm verwendet wird, um zwei Substrate durch Thermokompressionsbinden
zusammenzubinden. Die nicht-leitfähigen Klebstoffkomponenten,
welches jene von den leitfähigen
Teilchen verschiedenen Komponenten sind, werden verflüssigt und
durch die Wärme
und den Druck des Thermokompressionsbindens entfernt, wodurch eine
elektrische Verbindung zwischen den Leitern auf den Substraten bereitgestellt
wird, während
in Richtung der Ebene der Substrate wegen der Gegenwart der nicht-leitfähigen Klebstoffkomponenten
keine Leitfähigkeit
aufgewiesen wird.
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Gemäß der Erfindung
wird eine anisotropisch leitfähige
Klebstoffzusammensetzung bereitgestellt, umfassend ein cycloaliphatisches
Epoxyharz und ein Glycidylgruppenenthaltendes Epoxyharz, einen ultraviolett-aktivierbaren
kationischen Polymerisationskatalysator und ein kationisches Polymerisationsverzögerungsmittel,
und leitfähige
Teilchen.
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Die
Erfindung stellt ferner einen anisotropisch leitfähigen Klebstofffilm
bereit, erhalten durch Beschichten auf einen Träger und Trocknen einer Beschichtungslösung, umfassend
eine solche anisotropisch leitfähige Klebstoffzusammensetzung
mit einem ferner zugegebenen thermoplastischen Elastomer oder Harz.
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Die
Zusammensetzung weist bei Raumtemperatur eine lange Haltbarkeitsdauer
auf (die Zusammensetzung bleibt für mindestens etwa 30 Tage verwendbar).
Die Zusammensetzung ermöglicht
ebenfalls, den Trocknungsschritt bei einer verhältnismäßig hohen Temperatur, etwa
80°C, während der
Herstellung des Klebstofffilms durchzuführen, und kann auf diese Weise
die Herstellungsleistung für
Klebstofffilme erhöhen.
Die Zusammensetzung kann ebenfalls bei einer niedrigen Temperatur
von 100 bis 130°C
während
des Thermokompressionsbindens nach Aktivierung mit ultravioletten
Strahlen rasch gehärtet
werden, und weist eine genügend lange
Verwendungszeit nach Aktivierung bis zum Thermokompressionsbinden
auf, wobei auf diese Weise die für
das Verfahren des Thermokompressionsbindens notwendige genügende Zeit
bereitgestellt wird. Sie weist ebenfalls ausgezeichnete Verbindungsbeständigkeit
nach Verbindung der Substrate auf.
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Ausführliche Beschreibung der Erfindung
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Die
anisotropisch leitfähige
Klebstoffzusammensetzung der Erfindung ist gekennzeichnet durch
Umfassen, als wesentliche Komponenten davon, eines Epoxyharzes einschließlich (1)
einem cycloaliphatischen Epoxyharz und (2) einem Glycidylgruppen-enthaltenden Epoxyharz,
ein ultraviolett-aktivierbarer kationischer Polymerisationskatalysator,
ein kationisches Polymerisationsverzögerungsmittel, und leitfähige Teilchen.
Die anisotropische leitfähige
Klebstoffzusammensetzung der Erfindung wird üblicherweise in Form eines
Klebstofffilms verwendet, in welchem Fall ein thermoplastisches
Elastomer oder Harz zur Bildung des Films zugegeben wird. Die vorliegende
Erfindung wird fortan in Begriffen ihrer Funktion erläutert, unter
Verwendung eines Klebstofffilms zur Veranschaulichung.
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Das
cycloaliphatische Epoxyharz hat die Funktion, in Kombination mit
dem ultraviolettaktivierbaren kationischen Polymerisationskatalysator,
rasches Härten
bei niedriger Temperatur zu ermöglichen.
Andererseits hat das Glycidylgruppen-enthaltende Epoxyharz zusammen
mit dem kationischen Polymerisationsverzögerungsmittel die Funktion
der Verlängerung
der Verwendungszeit des Klebstofffilms nach ultravioletter Aktivierung.
Zusätzlich
weist das Glycidylgruppen-enthaltende Epoxyharz eine niedrigere
Reaktivität
als das cycloaliphatische Epoxyharz auf und weist Reaktivität in einem
leicht höheren
Temperaturbereich auf. Der ultraviolett-aktivierbare kationische
Polymerisationskatalysator ist eine Verbindung, die eine Lewissäure oder
dergleichen als eine kationisch aktive Spezies durch ultraviolette
Bestrahlung erzeugt und eine Epoxy-Ringöffnungsreaktion katalysiert.
Das kationische Polymerisationsverzögerungsmittel verzögert oder
hemmt eine kationische Polymerisationsreaktion durch Substituieren
eines Teils des kationischen Polymerisationskatalysators und durch
Maskieren der Lewissäure
oder anderer kationisch aktiver Spezies in der kationischen Polymerisation,
wobei dadurch die Verwendungszeit des Klebstofffilms ausgedehnt
wird.
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Um
zufriedenstellende elektrische Verbindung zwischen Substraten unter
Verwendung des anisotropisch leitfähigen Klebstoffilms zu erreichen,
ist es notwendig, die nicht-leitfähigen Klebstoffkomponenten
zwischen den leitfähigen
Teilchen und den Leitern auf den Leiterplatten durch genügende Verflüssigung
jener Klebstoffkomponenten durch die Wärme und den Druck des Thermokompressionsbindens
hinreichend zu entfernen. Die Fließeigenschaften der Klebstoffkomponenten
während
des Thermokompressionsbindens verändert sich abhängig von
den Grenzviskositäten
der Harze in dem Klebstoff und dem Viskositätsanstieg aufgrund der allmählich ablaufenden
Wärmehärtungsreaktion.
Ein Merkmal der Zusammensetzung, umfassend ein cycloaliphatisches
Epoxyharz als das Epoxyharz und umfassend einen ultraviolett-aktivierbaren
kationischen Polymerisationskatalysator, ist, dass sie hohe Lagerfähigkeit
bei Raumtemperatur aufweist und für mindestens 30 Tage verwendbar
bleibt, da sie vor der Aktivierung durch ultraviolette Strahlen
keine katalytische Funktion aufweist. Einmal durch ultraviolette
Strahlen aktiviert, wird die Zusammensetzung jedoch innerhalb einer
kurzen Zeit bei niedriger Temperatur Wärmehärten erfahren. Weil die Wärmehärtungsreaktion
nach Aktivierung rasch abläuft
und ein Viskositätsanstieg
innerhalb einer kurzen Zeit aufgrund der Wärmehärtungsreaktion auftritt, muss
das Thermokompressionsbinden unverzüglich durchgeführt werden.
Zugabe eines kationischen Polymerisationsverzögerungsmittels kann zum Verzögern der
Härtungsreaktion
in Betracht gezogen werden. Auch wenn jedoch ein derartiges Verzögerungsmittel
zugegeben wird, wird, wenn nach der ultravioletten Bestrahlung die
Zeit bis zum Thermokompressionsbinden um die zur Anordnung der Leiterplatten,
usw. erforderliche Zeit ausgedehnt wird, der Viskositätsanstieg
der Klebstoffkomponenten aufgrund der allmählich ablaufenden Wärmehärtungsreaktion,
genügendes
Entfernen der Klebstoffkomponenten zwischen den leitfähigen Teilchen
und den Leitern auf den Leiterplatten verhindern, wobei dies dazu
neigt, zu einer weniger stabilen elektrischen Verbindung zu führen. Wenn
andererseits ein Glycidylgruppen-enthaltendes Epoxyharz als ein Epoxyharz
beinhaltet ist, tritt die Wärmehärtungsreaktion
nach ultravioletter Bestrahlung behutsamer ein, wobei auf diese
Weise die Verwendungszeit nach der Aktivierung ausgedehnt wird,
aber es wird notwendig, die Bindungstemperatur zu erhöhen oder
die Bindungszeit zu verlängern,
um genügende
Härte für eine zufriedenstellende
elektrische Verbindung zu erreichen.
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Hier
ist gezeigt worden, dass die anisotropisch leitfähige Klebstoffzusammensetzung,
umfassend ein Epoxyharz, umfassend sowohl ein cycloaliphatisches
Epoxyharz als auch ein Glycidylgruppen-enthaltendes Epoxyharz, einen
ultraviolett-aktivierbaren kationischen Polymerisationskatalysator
und ein kationisches Polymerisationsverzögerungsmittel, ebenso wie der
davon erhaltene Klebstofffilm, einen verzögerten Viskositätsanstieg
nach ultravioletter Bestrahlung und eine längere Verwendungszeit aufgrund
der Wirkung des Glycidylgruppen-enthaltenden Epoxyharzes und des
kationischen Polymerisationsverzögerungsmittels
aufweist, während
die höhere
Reaktivität
des cycloaliphatischen Epoxyharzes aufgrund der Kombination des
cycloaliphatischen Epoxyharzes mit dem ultraviolett-aktivierbaren
kationischen Polymerisationskatalysator hinreichendes Härten bei
niedriger Temperatur bereitstellt und stabilisierte elektrische
Verbindungen ermöglicht.
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Folglich
weist die anisotropisch leitfähige
Klebstoffzusammensetzung der Erfindung (1) eine lange Haltbarkeitsdauer
bei Raumtemperatur auf, so dass die Härtungsreaktion nicht bis zur
Aktivierung durch ultraviolette Strahlen abläuft, (2) kann die Zusammensetzung
vor der Aktivierung auf eine verhältnismäßig hohe Temperatur erwärmt werden,
da ihre Härtungsreaktion
bei etwa 80°C
noch nicht abläuft
und der so erhaltende Klebstofffilm kann, verglichen mit dem Stand
der Technik, in einer kurzen Zeit wirkungsvoller hergestellt werden,
da das Trocknungsverfahren für
die Filmbildung verkürzt
werden kann, (3) eine längere
Verwendungszeit, bevorzugt mindestens 10 min., stärker bevorzugt
mindestens 30 min. und noch mehr bevorzugt mindestens 60 min. bei üblicher
Temperatur auch nach Aktivierung durch ultraviolette Bestrahlung,
wobei auf diese Weise das zufriedenstellende Bewirken des Verfahrens
des Thermokompressionsbindens ermöglicht wird, (4) minimierte
Verformung von Materialien durch rasches Thermokompressionsbinden
(bevorzugt innerhalb von einer Minute, stärker bevorzugt innerhalb von
30 sec. und noch mehr bevorzugt innerhalb von 10 sec.) bei einer niedrigen
Temperatur von 100 bis 130°C,
wenn elektrische Verbindungen durch Thermokompressionsbinden von
leicht verformbaren Materialien, wie FPCs und TABs mit Polyester-
und Polyimidpolymermaterialien als Grundmaterialien oder Polycarbonatleiterplatten
und PCBs mit glasverstärkten
Epoxymaterialien als Grundmaterialien, hergestellt werden, und (5)
ausgezeichnete gegenseitige Konnektivität nach der Verbindung zwischen
den Substraten.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der anisotropisch leitfähigen
Klebstoffzusammensetzung der Erfindung, umfasst sie ein Epoxyharz,
umfassend ein cycloaliphatisches Epoxyharz und ein Glycidylgruppen-enthaltendes
Epoxyharz, einen ultraviolett-aktivierbaren kationischen Polymerisationskatalysator
und ein kationisches Polymerisationsverzögerungsmittel, und leitfähige Teilchen,
und wobei der anisotropisch leitfähige Klebstoff durch Thermokompressionsbinden
nach ultravioletter Bestrahlung verwendet wird, und
- 1) eine Verwendungszeit von mindestens 10 min. aufweist, wobei
die Verwendungszeit als die Zeitspanne definiert ist, während der
die Zusammensetzung von der Aktivierung durch ultraviolette Bestrahlung
bis zum Thermokompressionsbinden stehen gelassen werden kann und
- 2) vollständig
innerhalb 60 sec. bei einer Temperatur für das Thermokompressionsbinden
von 100 bis 130°C
wärmegehärtet werden
kann.
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Jede
der Komponenten wird nun erläutert
werden.
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Cycloaliphatisches Epoxyharz
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Wie
vorstehend erwähnt,
verbessert das cycloaliphatische Epoxyharz die rasche Härtbarkeit
und die Härtbarkeit
bei niedriger Temperatur der Klebstoffzusammensetzung. Die Kombination
dieser Komponente mit dem ultraviolett-aktivierbaren kationischen
Polymerisationskatalysator ermöglicht
rasches Härten
bei niedriger Temperatur. Wegen der geringen Viskosität wirkt
es ebenfalls, um den engen Kontakt zwischen der Zusammensetzung
und dem Substrat zu erhöhen.
Das für
die Erfindung verwendete cycloaliphatische Epoxyharz ist ein Epoxyharz
mit einem Durchschnitt von mindestens zwei cycloaliphatischen Epoxygruppen
pro Molekül.
Als Beispiele der cycloaliphatischen Epoxyharze können die
folgenden erwähnt
werden, die zwei Epoxygruppen im Molekül aufweisen: Vinylcyclohexendioxid,
3,4-Epoxycyclohexylmethyl-3,4-epoxycyclohexancarboxylat, Bis(3,4-epoxycyclohexyl)adipat
und 2-(3,4-Epoxycyclohexyl-5,5-spiro-3,4-epoxy)cyclohexan-meta-dioxan. Polyfunktionelle
cycloaliphatische Epoxyharze mit 3, 4 oder mehr Epoxygruppen im
Molekül
(zum Beispiel, Epolide GT: erhältlich
von Daicel Chemical Industries, Ltd.) können ebenfalls verwendet werden.
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Das
für die
Erfindung verwendete cycloaliphatische Epoxyharz weist Epoxyäquivalente
im Bereich von üblicherweise
90 bis 500, bevorzugt 100 bis 400, stärker bevorzugt 120 bis 300
und am meisten bevorzugt 210 bis 235 auf. Mit weniger als 90 Epoxyäquivalenten
ist die Bruchfestigkeit nach dem Wärmehärten verringert, und die Klebefestigkeit
ist niedriger, wodurch die Zuverlässigkeit der Verbindung verringert
werden kann. Mit mehr als 500 Epoxyäquivalenten ist die Viskosität des gesamten
Systems übermäßig erhöht, die
Fließeigenschaften
sind während
des Thermokompressionsbindens schlecht oder die Reaktivität ist erniedrigt,
wobei die Zuverlässigkeit
der Verbindung verringert werden kann.
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Glycidylgruppen-enthaltendes
Epoxyharz
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Wie
vorstehend erwähnt,
hat das Glycidylgruppen-enthaltende Epoxyharz mit einer Wirkung
eines kationischen Polymerisationsverzögerungsmittels die Funktion
der Verlängerung
der Verwendungszeit der Zusammensetzung nach ultravioletter Aktivierung.
Es weist niedrigere Reaktivität
als das cycloaliphatische Epoxyharz auf, während es eine Reaktivität in einem
leicht höheren
Temperaturbereich aufweist. Wenn eine Zusammensetzung, umfassend
nur das cycloaliphatische Epoxyharz ohne Glycidylgruppen-enthaltendes
Epoxyharz, verwendet wird, neigt die Härtungsreaktion dazu, auch bei
niedrigeren Temperaturen nahe Raumtemperatur abzulaufen, wobei der
Nachteil kürzerer
Verwendungszeit nach Aktivierung durch ultraviolette Bestrahlung
aufgeworfen wird. Folglich verhindert, wie vorstehend erläutert, wenn
die Zeit bis zum Thermokompressionsbinden um die zur Anordnung der
Leiterplatten, usw. erforderliche Zeit verlängert wird, der Viskositätsanstieg
der Zusammensetzung aufgrund der Wärmehärtungsreaktion hinreichende
Entfernung der Klebstoffkomponenten zwischen den leitfähigen Teilchen
und dem Leiter auf jeder Leiterplatte, wobei dies folglich dazu neigt,
eine instabile elektrische Verbindung zu ergeben. Das Glycidylgruppenenthaltende
Epoxyharz kompensiert diesen Nachteil derartiger cycloaliphatischer
Epoxyharze. Das verwendete Glycidylgruppen-enthaltende Epoxyharz
ist ein Epoxyharz mit einem Durchschnitt von mindestens zwei Glycidylgruppen
im Molekül.
Als Beispiele von für
die Erfindung verwendeten Glycidylgruppen-enthaltenden Epoxyharzen
können
aus Bisphenol A und Epichlorhydrin synthetisierte Epoxyharze vom
Bisphenol A-Typ, Epoxyharze vom Bisphenol F-Typ mit niedriger Viskosität, polyfunktionelle
Phenol-Novolac-Epoxyharze, ortho-Kresol-Epoxyharze und dergleichen erwähnt werden.
Epoxyharze vom Glycidylester-Typ,
wie Glycidylhexahydrophthalatester, können ebenfalls verwendet werden.
Diese sind jedoch auf Epoxyharze beschränkt, welche keine kationische
Polymerisation-hemmende Gruppen, wie Amine oder Schwefel- oder Phosphor-
enthaltende Gruppen, aufweisen.
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Das
für die
Erfindung verwendete Glycidyl-enthaltende Epoxyharz weist Epoxyäquivalente
im Bereich von gewöhnlich
170 bis 5500, bevorzugt 170 bis 1000, stärker bevorzugt 170 bis 500
und am meisten bevorzugt 175 bis 210 auf. Mit weniger als 170 Epoxyäquivalenten,
kann die Bruchfestigkeit nach dem Wärmehärten verringert und die Klebefestigkeit
vermindert werden. Mit mehr als 5500 Epoxyäquivalenten wird die Viskosität des gesamten
Systems übermäßig erhöht, die
Fließeigenschaften
sind während
des Thermokompressionsbindens schlecht oder die Reaktivität wird vermindert,
so dass die Verbindungszuverlässigkeit
verringert werden kann.
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Mischungsverhältnisse
für das
cycloaliphatisches Epoxyharz und das Glycidylgruppenenthaltende
Epoxyharz
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Das
cycloaliphatische Epoxyharz und das Glycidylgruppen-enthaltende
Epoxyharz stellen ein zufriedenstellendes Gleichgewicht für die Eigenschaften
der Zusammensetzung bereit. Insbesondere ist es möglich, eine
Zusammensetzung bereitzustellen, welche sowohl die rasche Härtbarkeit
des cycloaliphatischen Epoxyharzes bei niedriger Temperatur als
auch die lange Haltbarkeitsdauer des Glycidylgruppen-enthaltenden
Epoxyharzes bei Raumtemperatur zufriedenstellend aufweist. Das Gewichtsverhältnis von
cycloaliphatischem Epoxyharz zu Glycidylgruppen-enthaltendem Epoxyharz
beträgt
gewöhnlich
20:80 bis 98:2, bevorzugt 40:60 bis 94:6, stärker bevorzugt 50:50 bis 90:10
und am meisten bevorzugt 50:50 bis 80:20. Wenn die Menge des cycloaliphatischen
Epoxyharzes weniger als 20 %, bezogen auf die Gesamtmenge des cycloaliphatischen
Epoxyharzes und des Glycidylgruppen-enthaltenden Epoxyharzes beträgt, können die
Härtungseigenschaften
bei niedriger Temperatur verringert sein, und die Klebefestigkeit
und die Verbindungszuverlässigkeit
können
mangelhaft sein. Wenn die Menge des cycloaliphatischen Epoxyharzes
mehr als 98 % beträgt,
kann die Härtungsreaktion
auch nahe Raumtemperatur gefördert
werden, wobei auf diese Weise die Verwendungszeit nach der ultravioletten
Bestrahlung verkürzt
wird.
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Ultraviolett-aktivierbarer
kationischer Polymerisationskatalys
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Der
ultraviolett-aktivierbare kationische Polymerisationskatalysator
ist eine Verbindung, die durch Erzeugen einer kationisch aktiven
Spezies, wie einer Lewissäure,
durch ultraviolette Bestrahlung eine Epoxy-Ringöffnungsreaktion katalysiert.
Als Beispiele derartiger Polymerisationskatalysatoren können Allyldiazoniumsalze,
Diallyliodoniumsalze, Triallylsulfoniumsalze, Triallylseleniumsalze,
Eisen-Aren-Komplexe und dergleichen erwähnt werden. Eisen-Aren-Komplexe
sind wegen ihrer thermischen Stabilität besonders bevorzugt, und
insbesondere können
Xylol-Cyclopentadienyleisen(II)hexafluorantimonat, Cumol-Cyclopentadienyleisen(II)hexafluorphosphat
und Xylol-Cyclopentadienyleisen(II)tris(trifluormethylsulfonyl)methanid
erwähnt
werden.
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Der
für die
Erfindung verwendete ultraviolett-aktivierbare kationische Polymerisationskatalysator
wird gewöhnlich
von 0,05 bis 10,0 Gewichtsteilen, bevorzugt 0,075 bis 7,0 Gewichtsteilen,
stärker
bevorzugt 0,1 bis 4,0 Gewichtsteilen und am meisten bevorzugt 1,0
bis 2,5 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile des Epoxyharzes
verwendet. Wenn die Menge weniger als 0,05 Gewichtsteile beträgt, können die
Härtungseigenschaften
bei niedriger Temperatur verringert sein und die Klebefestigkeit
und die Verbindungszuverlässigkeit können mangelhaft
sein. Wenn die Menge mehr als 10,0 Gewichtsteile beträgt, kann
die Härtungsreaktion auch
nahe Raumtemperatur gefördert
werden, und die Haltbarkeitsdauer kann bei Raumtemperatur verringert sein.
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Kationisches Polymerisationsverzögerungsmittel
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Das
kationische Polymerisationsverzögerungsmittel
verzögert
oder hemmt die kationische Polymerisationsreaktion durch Substituieren
eines Teils des kationischen Polymerisationskatalysators und durch
Maskieren der Lewissäure
oder anderer kationisch aktiver Spezies in der kationischen Polymerisation.
Insbesondere können
Kronenester, wie 15-Krone-5, 1,10-Phenanthrolin und dessen Derivate,
Toluidine, wie N,N-Diethyl-meta-toluidin,
Phosphine, wie Triphenylphosphin, und Triazine usw. erwähnt werden.
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Das
für die
Erfindung verwendete kationische Polymerisationsverzögerungsmittel
wird gewöhnlich
von 0,01 bis 10,0 Äquivalenten,
bevorzugt 0,05 bis 5,0 Äquivalenten,
stärker
bevorzugt 0,10 bis 3,0 Äquivalenten und
am meisten bevorzugt 0,4 bis 2,0 Äquivalenten, bezogen auf den
ultraviolett-aktivierbaren kationischen Polymerisationskatalysator,
verwendet. Wenn das kationische Polymerisationsverzögerungsmittel
mit mehr als 10,0 Äquivalenten
vorhanden ist, können
die Härtungseigenschaften
bei niedriger Temperatur verringert sein und die Klebefestigkeit
und die Verbindungszuverlässigkeit
können
mangelhaft sein, während,
wenn es mit weniger als 0,05 Äquivalenten
vorhanden ist, die Härtungsreaktion
auch nahe Raumtemperatur gefördert werden
kann, und die Haltbarkeitsdauer bei Raumtemperatur daher verringert
sein kann.
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Leitfähige Teilchen
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Die
verwendeten leitfähigen
Teilchen können
leitfähige
Teilchen, wie Kohlenstoffteilchen oder Metallteilchen aus Silber,
Kupfer, Nickel, Gold, Zinn, Zink, Platin, Palladium, Eisen, Wolfram,
Molybdän,
Lötmetall oder
dergleichen, oder Teilchen, hergestellt durch Überziehen der Oberfläche dieser
Teilchen mit einer leitfähigen
Beschichtung eines Metalls oder dergleichen, sein. Es ist ebenfalls
möglich,
nicht-leitfähige
Teilchen eines Polymers, wie Polyethylen, Polystyrol, Phenolharz,
Epoxyharz, Acrylharz oder Benzoguanaminharz, oder Glasperlen, Siliciumdioxid,
Graphit oder eine Keramik, deren Oberflächen mit einer leitfähigen Beschichtung eines
Metalls oder dergleichen bedeckt worden sind, zu verwenden.
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Die
mittlere Teilchengröße der verwendeten
leitfähigen
Teilchen kann sich in Abhängigkeit
von der Elektrodenbreite und dem Abstand zwischen den für die Verbindung
verwendeten benachbarten Elektroden verändern. Wenn zum Beispiel die
Elektrodenbreite 50 μm
und der Zwischenraum zwischen benachbarten Elektroden 50 μm beträgt (d.h.,
der Elektrodenabstand beträgt
100 μm),
ist eine mittlere Teilchengröße von 3 bis
20 μm geeignet.
Durch Verwenden einer anisotropisch leitfähigen Klebstoffzusammensetzung,
in welcher leitfähige
Teilchen mit einer mittleren Teilchengröße in diesem Bereich dispergiert
sind, ist es möglich,
voll zufriedenstellende leitfähige
Eigenschaften zu erreichen, während
Kurzschluss zwischen benachbarten Elektroden ebenfalls angemessen
verhindert wird. In den meisten Fällen liegt, da der Abstand
der für
die Verbindung zwischen den zwei Leiterplatten verwendeten Elektroden
von 50 bis 1000 μm
betragen wird, die mittlere Teilchengröße der leitfähigen Teilchen
bevorzugt im Bereich von 2 bis 40 μm. Wenn sie kleiner als 2 μm sind, können sie
in Löchern
in der Elektrodenoberfläche
vergraben sein, wobei sie auf diese Weise ihre Funktion als leitfähige Teilchen
verlieren, und wenn sie größer als
40 μm sind,
können
sie dazu neigen, einen Kurzschluss zwischen benachbarten Elektroden
herzustellen.
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Die
Menge der zugegebenen leitfähigen
Teilchen kann sich in Abhängigkeit
von der Fläche
der verwendeten Elektroden und der durchschnittlichen Teilchengröße der leitfähigen Teilchen
verändern.
Eine zufriedenstellende Verbindung kann gewöhnlich mit wenigen (zum Beispiel
etwa 2 bis etwa 10) pro Elektrode vorhandenen leitfähigen Teilchen
erreicht werden. Für
noch niedrigeren elektrischen Widerstand können die leitfähigen Teilchen
in der Zusammensetzung von 10 bis 300 pro Elektrode beinhaltet sein.
Wenn für
das Thermokompressionsbinden ein hoher Druck angewendet werden soll,
kann die Zahl leitfähiger
Teilchen an jeder Elektrode auf 300 bis 1000 erhöht werden, und der Druck kann
gleichmäßig verteilt
werden, um eine zufriedenstellende Verbindung zu erreichen. Die
Menge leitfähiger
Teilchen bezogen auf das Gesamtvolumen der Zusammensetzung abzüglich der
leitfähigen
Teilchen beträgt
gewöhnlich
0,1 bis 30 Volumen-%, bevorzugt 0,5 bis 10 Volumen-% und stärker bevorzugt
1 bis 5 Volumen-%. Wenn die Menge weniger als 0,1 Volumen-% beträgt, kann
es eine größere Wahrscheinlichkeit
geben, dass die leitfähigen
Teilchen an der Elektrode abwesend sind, wenn eine Verbindung hergestellt
wird, wobei auf diese Weise das Risiko einer geringeren Verbindungszuverlässigkeit
erhöht
wird. Wenn die Menge mehr als 30 Volumen-% beträgt, kann ein Kurzschluss zwischen
benachbarten Elektroden dazu neigen, aufzutreten.
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Thermoplastisches Elastomer
oder Harz
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Das
thermoplastische Elastomer oder Harz ist eine Komponente, die, wenn
notwendig, in der Zusammensetzung beinhaltet ist, und es ist insbesondere
beinhaltet, wenn die Zusammensetzung als ein anisotropisch leitfähiger Klebstofffilm
verwendet wird. Das thermoplastische Elastomer oder Harz erhöht die Filmverformbarkeit
des Klebstofffilms, während
es ebenfalls die Schlagbeständigkeit
des so erhaltenden Klebstofffilms erhöht und für verbesserte Bindungszuverlässigkeit
die durch die Härtungsreaktion
erzeugte, übrigbleibende innere
Spannung mindert. Der gebräuchlich
als ein thermoplastisches Elastomer bekannte Typ einer Polymerverbindung
ist zusammengesetzt aus einem harten Abschnitt, welcher unterhalb
einer bestimmten Temperatur eine begrenzte Phase darstellt, und
einem weichen Abschnitt, der Kautschukelastizität zeigt. Derartige Elastomere
schließen
thermoplastische Elastomere auf Styrol-Basis, Elastomere auf Styrol-Basis,
welche Blockcopolymere sind, einschließlich zum Beispiel einer Styroleinheit
im harten Abschnitt und einer Polybutadieneinheit oder Polyisopreneinheit
im weichen Abschnitt, ein. Als typische Beispiele können Styrol-Butadien-Styrol
Blockcopolymer (SBS), Styrol-Isopren-Styrol Blockcopolymer (SIS), ebenso
wie Styrol-(Ethylen-Butylen)-Styrol Blockcopolymer (SEBS), wobei
die Dienkomponente im weichen Abschnitt hydriert ist, und Styrol-(Ethylen-Propylen)-Styrol
Blockcopolymer (SEPS) erwähnt
werden. Es können
ebenfalls thermoplastische Elastomere auf Styrol-Basis mit reaktiven
Gruppen verwendet werden, wie Elastomere des Typs, welche durch Glycidylmethacrylat
Epoxy-modifiziert sind, oder Elastomere des Typs, wobei die ungesättigte Bindung
eines konjugierten Diens epoxidiert ist. Mit derartigen Elastomeren
mit reaktiven Gruppen erhöht
die hohe Polarität der
reaktiven Gruppen die Verträglichkeit
mit dem Epoxyharz, so dass die Bandbreite der Formulierung mit Epoxyharzen
erweitert wird, während
deren Einschluss in eine vernetzte Struktur durch eine Vernetzungsreaktion mit
dem Epoxyharz die Bindungszuverlässigkeit
nach dem Härten
aufgrund der Wärme-
und Feuchtigkeitsbeständigkeit
verbessern kann. Ein Beispiel eines epoxyidierten Elastomers auf
Styrol-Basis ist Epofriend A1020 (Daicel Chemical Industries, Ltd.).
In der vorliegenden Erfindung kann ein thermoplastisches Harz ebenfalls anstelle
eines thermoplastischen Elastomers verwendet werden. Weil das thermoplastische
Harz während
des Thermokompressionsbindens des Klebstofffilms durch Verflüssigung
entfernt werden muss, um eine zufriedenstellende elektrische Verbindung
zwischen den Leitern auf den verbundenen Substraten zu gewährleisten, ist
es auf ein Harz mit einer Tg von nicht höher als der Temperatur des
Thermokompressionsbindens beschränkt
(zum Beispiel 100 bis 130°C).
Derartige Harze schließen
zum Beispiel Polystyrolharze ein.
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Bei
Verwendung eines thermoplastischen Elastomers oder Harzes, dass,
wenn notwendig, für
die Erfindung verwendet wird, wird es gewöhnlich von 10 bis 900 Gewichtsteilen,
bevorzugt 20 bis 500 Gewichtsteilen, stärker bevorzugt 30 bis 200 Gewichtsteilen
und am meisten bevorzugt 40 bis 100 Gewichtsteilen bezogen auf 100
Gewichtsteile des Epoxyharzes zugegeben. Wenn es mit weniger als
10 Gewichtsteilen zugegeben wird, kann die Filmverformbarkeit der
Zusammensetzung verringert sein, und wenn es mit mehr als 900 Gewichtsteilen
zugegeben wird, können
die Fließeigenschaften
der Zusammensetzung als Ganzes bei niedriger Temperatur bis zum
Punkt eines schlechten Kontakts, wenn die leitfähigen Teilchen und die Leiterplatte
verbunden werden, verringert sein, und können zu erhöhtem elektrischen Widerstand
oder niedrigerer Verbindungszuverlässigkeit und manchmal niedrigerer
Bindungsfestigkeit führen.
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Andere Zusatzstoffe
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Die
anisotropisch leitfähige
Klebstoffzusammensetzung der Erfindung kann ebenfalls einen zugegebenen
kationischen Polymerisationsreaktionsbeschleuniger zusätzlich zu
den vorstehend erwähnten
Komponenten enthalten. Zugabe eines Reaktionsbeschleunigungsmittels
kann ferner die Härtbarkeit
bei niedriger Temperatur und die Eigenschaft rascher Härtung verbessern.
Ein Beispiel für
ein derartiges Reaktionsbeschleunigungsmittel ist Di-tert-butyloxalat.
Das Reaktionsbeschleunigungsmittel wird in einer Menge im Bereich
von gewöhnlich
0,01 bis 5 Gewichtsteilen, bevorzugt 0,05 bis 3 Gewichtsteilen und
stärker
bevorzugt 0,1 bis 2 Gewichtsteilen bezogen auf 100 Gewichtsteile
des cycloaliphatischen Epoxyharzes und des Glycidylgruppen-enthaltenden
Epoxyharzes, zugegeben. Für
eine verbesserte Bindung zwischen der Leiterplatte und der Klebstoffzusammensetzung
kann ebenfalls ein Kupplungsmittel beinhaltet sein. Zum Beispiel
ein Silan-Kupplungsmittel wie ein γ-Glycidoxypropyltrimethoxysilan.
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Andere
Zusatzstoffe, wie Antioxidationsmittel (zum Beispiel Antioxidationsmittel
auf Basis gehinderter Phenole), Diole (zum Beispiel Bis(phenoxyethanol)fluoren),
Kettenübertragungsmittel,
Sensibilisatoren, Klebrigmacher, thermoplastische Harze, Füllmaterialien,
Flussmittel, Weichmacher, Antischaummittel und dergleichen können ebenfalls
zugegeben werden, solange die Wirkung der Erfindung nicht behindert
wird.
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Verfahren
zur Herstellung des anisotropisch leitfähigen Klebstofffilms Der anisotropisch
leitfähige Klebstofffilm
kann erhalten werden durch Herstellen einer Beschichtungslösung, umfassend
die vorgenannte anisotropisch leitfähige Klebstoffzusammensetzung
in einem geeigneten Lösungsmittel,
wie Tetrahydrofuran (THF), unter Verwendung geeigneter Beschichtungsvorrichtungen,
wie eine Rakelbeschichtungsvorrichtung oder dergleichen, um es auf
einen Träger,
wie eine Polymerfolie, zu beschichten, und dann Trocknen der beschichteten
Folie. Das Trocknen wird bei einer niedrigen Temperatur, bei welcher
das Lösungsmittel
verdampft, durchgeführt.
Die Klebstoffzusammensetzung der Erfindung ist jedoch beständig, ohne
auch bei höheren
Temperaturen von etwa 80°C
eine Härtungsreaktion
zu erfahren. Demzufolge kann das Trocknen unter Erhöhen der
Temperatur durchgeführt
werden, solange die Härtungsreaktion
nicht gefördert
wird, und das kann die Herstellungsleistung verbessern. Die Stärke des
hergestellten Klebstofffilms beträgt 5 bis 100 μm, um Lücken zwischen
den Verbindungen zu vermeiden, wenn die Leiterplatten durch Thermokompressionsbinden
zusammen verbunden werden, und um die notwendige und genügende Füllung zu
ermöglichen.
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Elektrisches Verbindungsverfahren
für Leiterplatten
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Ein
Verfahren zur elektrischen Verbindung von auf den Oberflächen von
zwei Substraten (ein erstes Substrat und ein zweites Substrat) bereitgestellten
Leitern wird nun erklärt
werden. Dieses Verfahren ist im Wesentlichen dasselbe, wie das herkömmliche
Verfahren, mit Ausnahme des Aktivierungsverfahrens durch ultraviolette
Bestrahlung.
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Zuerst
wird der leitfähige
Klebstofffilm in Kontakt mit dem Leiter des ersten Substrats angeordnet,
und der Klebstofffilm wird ultravioletter Bestrahlung ausgesetzt.
Dieser Schritt ist günstig
zum vorbereitenden Fixieren des Substrats und des Klebstofffilms,
wenn die Oberfläche
des Klebstofffilms vor dem Härten
Klebrigkeit aufweist. Wenn eine Seite des Klebstofffilms mit einem
Träger,
der transparent gegenüber
ultravioletten Strahlen ist, bedeckt ist, kann ultraviolette Bestrahlung
durch den Träger
hindurch bewirkt werden. Wenn der Träger andererseits ultraviolette
Strahlen absorbiert, wird die ultraviolette Bestrahlung nach dem
Ablösen
des Trägers von
dem Klebstofffilm durchgeführt.
Die ultraviolette Bestrahlung wird gewöhnlich unter Verwendung einer Hochdruck-Quecksilberlampe
durchgeführt,
und die Bestrahlungsdosis wird gewöhnlich auf 100 bis 10.000 mJ/cm2, als eine ausreichende Dosis zur Aktivierung
des ultraviolett-aktivierbaren kationischen Polymerisationskatalysators
eingestellt.
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Als
nächstes
wird das zweite Substrat mit dem Leiter dieses Substrats in Kontakt
mit dem aktivierten Klebstofffilm angeordnet, und Thermokompressionsbinden
wird bei einer Temperatur von 100 bis 130°C, zum Beispiel 120°C, bewirkt.
Die Verwendungszeit von der Aktivierung bis zum Thermokompressionsbinden
beträgt
gewöhnlich
mindestens 10 min., bevorzugt mindestens 30 min. und stärker bevorzugt
mindestens etwa 60 min.. Das Thermokompressionsbinden kann mit einem
Plätteisen,
einem Heizblock oder einer erwärmten Walze
durchgeführt
werden. Der Bindungsdruck wird geeignet ausgewählt, um nach dem Binden hinreichende elektrische
Verbindung zu erreichen. Der angewendete Druck liegt gewöhnlich im
Bereich von 1 bis 5 MPa. Eine Bindungszeit von 10 sec. ist gewöhnlich ausreichend,
aber es gibt gewöhnlich
auch mit einer Bindungszeit von einer Minute oder länger kein
Problem bezogen auf die Klebeleistung.
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Beispiele
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Die
vorliegende Erfindung wird nun weiter ausführlich durch Beispiele erläutert werden.
Es ist jedoch selbstverständlich,
dass die Erfindung durch diese Beispiele in keiner Weise eingeschränkt ist.
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Beispiel 1
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(1) Herstellung einer anisotropisch
leitfähigen
Klebstofffilmzusammensetzung
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Nach
Vermischen von 4 g des cycloaliphatischen Harzes "Epolide GT401" (Produktname von
Daicel Chemical Industries, Ltd.; Epoxyäquivalente = 291), 1 g des
Glycidylgruppenenthaltenden Epoxyharzes "Epikote 154" (Produktname von Yuka Shell Epoxy,
Ltd.; Epoxyäquivalente
= 178) und 5 g des Styrol-Butadien-Styrol Blockcopolymers "Epofriend A1020" (Produktname von
Daicel Chemical Industries, Ltd.; Epoxyäquivalente = 510) mit 12 g
von Tetrahydrofuran (THF), wurde das Gemisch bis zur Einheitlichkeit
gerührt.
Die leitfähigen Teilchen
(Gold-beschichtete Nickelteilchen, mittlere Teilchengröße von ungefähr 6 μm) wurden
in einer Menge von 3 Volumen-% eines fertigen Feststoffs zugegeben-,
und Rühren
wurde fortgesetzt bis die leitfähigen
Teilchen innig dispergiert waren, um eine Dispersion zu erhalten.
Getrennt wurden 0,072 g des ultraviolett-aktivierbaren kationischen
Polymerisationskatalysators "Irgacure
261" (Produktname
von Nippon Ciba Geigy, Ltd.; Cumolcyclopentadienyleisenhexafluorphosphat),
0,022 g des kationischen Polymerisationsverzögerungsmittels "N,N-Diethyl-m-toluidin", 0,2 g des Silanhaftkkupplungsmittels "A187" (Produktname von
Nippon Unicar Co., Ltd.; γ-Glycidoxypropyltrimethoxysilan),
0,066 g Di-tert-butyloxalat
(Reaktionsverstärker)
und 0,6 g Methylethylketon (MEK) vereinigt und zur Einheitlichkeit
gerührt,
und dieses Gemisch wurde zur vorgenannten Dispersion gegeben und
damit gerührt,
um eine anisotropisch leitfähige
Klebstoffzusammensetzung zu erhalten.
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(2) Fertigung eines anisotropisch
leitfähigen
Klebstofffilms
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Die
auf diese Weise erhaltene Dispersion wurde unter Verwendung einer
Rakelbeschichtungsvorrichtung auf eine Silikon-behandelte Polyesterfolie
beschichtet, und für
5 min. bei 80°C
an Luft getrocknet, um einen anisotropisch leitfähigen Klebstofffilm mit einer
Stärke
von 40 μm
zu erhalten.
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(3) Fertigung eines Verbindungsprobestreifens
für eine
Leiterplatte
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Ein
anisotropisch leitfähiger
Klebstofffilm mit einer Breite von 3 mm und einer Länge von
etwa 4 cm wurde auf einer Leiterplatte (PCB) mit einer Konstruktion
mit 196 goldbeschichteten Kupferdrähten mit einer Stärke von
35 μm, einer
Leiterbreite von 200 μm
und einem Abstand zwischen den Leitern von 400 μm auf einem 0,6 mm starken FR4-Glasepoxysubstrat
aufgebracht und dann wurde Thermokompressionsbinden bei 40°C für 3 sec.
bei einem Druck von 1,4 MPa durchgeführt und die Polyesterfolie
wurde abgelöst
(vorbereitendes Binden).
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Die
Oberfläche
des anisotropisch leitfähigen
Klebstofffilms wurde luftgekühlt,
um Erwärmen
auf eine das Wärmehärten-fördernde
Temperatur zu vermeiden, während
sie für
15 sec. ultravioletten Strahlen mit einer zentralen Wellenlänge von
365 nm und einer Intensität
von 400 mW/cm2 ausgesetzt war (ultraviolette
Aktivierung). Die Oberflächentemperatur
des anisotropisch leitfähigen
Klebstofffilms erreichte während
der ultravioletten Bestrahlung ein Maximum von 30°C. Das verwendete
ultraviolette Bestrahlungsgerät
war eine Scheinwerferlichtquelle L5662-01 mit einer Quecksilber-Xenonlampe
als Lichtquelle mit einer daran montierten Direktstrahl-Einheitsbelichtungseinheit
E6255 und einem Durchlassfilter A6562 UV (beides Produkte von Hamamatsu
Photonics, KK.).
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Eine
flexible Leiterplatte (FPC) mit einer Konstruktion mit 196 zinnbeschichteten
Kupferdrähten
mit einer Stärke
von 18 μm,
einer Leiterbreite von 200 μm
und einem Abstand zwischen den Leitern von 400 μm wurde auf einer 75 μm starken
Polyimidfolie ausgerichtet und an dem anisotropisch leitfähigen Klebstofffilm, der
vorbereitendem Binden unterworfen worden war, befestigt. Der anisotropisch
leitfähige
Filmteil davon wurde Thermokompressionsbinden bei 120°C für 10 sec.
bei 3,0 MPa Druck unterworfen, um einen Leiterverbindungsprobestreifen
zu erhalten (Hauptbinden).
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(4) Elektrische Widerstandsprüfung und
Wärme-/Feuchtigkeitsbeständigkeitsprüfung
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(4-1) Binden unmittelbar
nach ultravioletter Aktivierung
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Der
elektrische Widerstand zwischen der PCB und der FPC mit dem Leiterverbindungsprobestreifen, welcher
dem Hauptbinden unmittelbar nach der ultravioletten Bestrahlung
unterworfen wurde, wurde unter Verwendung eines digitalen Vielfachmessgeräts gemessen,
und die Maximalwerte sind in Tabelle 1 gezeigt (in der Reihe: „Normal", „Unmittelbar
nach dem Binden").
Nach dem Stehenlassen des Probestreifens für 240 h in einer Atmosphäre bei 85°C / 85 %
r. F. (relative Feuchtigkeit) wurde der elektrische Widerstand in
derselben Weise gemessen und die Wärme-/Feuchtigkeitsbeständigkeit
des Probestreifens (Verbindungszuverlässigkeit) wurde bewertet (in
der Reihe: „Normal", „85°C / 85 %
r. F." in Tabelle
1).
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(4-2) Binden nach Verstreichen
von 60 min. nach ultravioletter Aktivierung
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Ein
Probestreifen, welcher dem Hauptbinden nach Stehen für 60 min.
in einer Atmosphäre
bei 30°C und
70 % r. F. nach der ultravioletten Bestrahlung unterworfen wurde,
wurde in derselben Weise, wie vorstehend, geprüft. Die Ergebnisse sind in
Tabelle 1 gezeigt, in den Reihen: „RT 60 min.", „Unmittelbar
nach dem Binden" und „RT 60
min.", „85°C / 85 %
r. F.".
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Beispiel 2
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Die
in Beispiel 1 durchgeführte
Prüfung
wurde wiederholt, aber mit der, wie in Tabelle 1 gezeigt, veränderten
Menge des kationischen Polymerisationsverzögerungsmittels.
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Beispiel 3
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Die
in Beispiel 1 durchgeführte
Prüfung
wurde wiederholt, aber unter Verwendung von Epikote YL980 (Produkt
von Yuka Shell Epoxy, Ltd.; Epoxyäquivalente = 189) anstelle
von Epikote 154 als dem Glycidylgruppen-enthaltenden Epoxyharz.
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Vergleichsbeispiele 1-3
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Dieselbe
Prüfung
wurde wie in Beispiel 1 durchgeführt,
aber für
Vergleichsbeispiel 1 war das cycloaliphatische Epoxyharz (GT401)
nicht beinhaltet, für
Vergleichsbeispiel 2 war das kationische Polymerisationsverzögerungsmittel
(N,N-Diethyl-m-toluidin) nicht beinhaltet und für Vergleichsbeispiel 3 war
das Glycidylgrupen-enthaltende Epoxyharz (Epikote 154) nicht beinhaltet.
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Die
in Tabelle 1 gezeigten Ergebnisse dokumentieren, dass die anisotropisch
leitfähigen
Klebstofffilme der Erfindung eine Verwendungszeit von mindestens
60 min. nach ultravioletter Aktivierung aufweisen, und das unter
Verwendung dieser Klebefilme hergestellte Probestreifen ausgezeichnete
Verbindungsbeständigkeit aufweisen.
Andererseits wies der unter Verwendung eines Klebstofffilms, welcher
aus einer kein cycloaliphatisches Epoxyharz-enthaltenden Zusammensetzung
erhalten wurde, ungenügende
Wärme-/Feuchtigkeitsbeständigkeit
auf und wies daher geringere Verbindungsbeständigkeit auf. Die Klebstofffilme,
erhalten aus Zusammensetzungen, welche kein Glycidylgruppen-enthaltendes
Epoxyharz oder kationisches Polymerisationsverzögerungsmittel enthalten, wiesen
geringe Verwendungszeit auf.
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Wirkung der Erfindung
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Die
anisotropisch leitfähige
Klebstoffzusammensetzung der Erfindung weist (1) eine lange Haltbarkeitsdauer
bei Raumtemperatur, (2) hohe Herstellungsleistung für Klebstofffilme,
da die Härtungsreaktion
bei den hohen Temperaturen der Klebstofffilmherstellung, zum Beispiel
bei einer Trocknungstemperatur von 80°C, nicht gefördert wird, (3) eine genügend lange
Verfügbarkeit
nach der Aktivierung bis zum Thermokompressionsbinden, wobei auf
diese Weise die erforderliche genügende Zeit für das Verfahren
des Thermokompressionsbindens unter Berücksichtigung der Aufrechterhaltung,
usw. im Montageschritt der Halbleitervorrichtung zur eigentlichen
Verwendung bereitgestellt wird, (4) rasche Härtbarkeit bei einer niedrigen
Temperatur von 100 bis 130°C
während
des Thermokompressionsbindens nach ultravioletter Aktivierung, und
(5) ausgezeichnete gegenseitige Verbindungsbeständigkeit nach Verbindung zwischen
den Substraten auf.
