DE60217109T2

DE60217109T2 - Durch uv-strahlung aktivierbare klebefolie

Info

Publication number: DE60217109T2
Application number: DE60217109T
Authority: DE
Inventors: Hiroaki Yamaguchi; Tetsu Kitamura
Original assignee: 3M Innovative Properties Co
Current assignee: 3M Innovative Properties Co
Priority date: 2001-05-29
Filing date: 2002-05-03
Publication date: 2007-07-12
Anticipated expiration: 2022-05-04
Also published as: EP1401984A1; WO2002097002A1; KR20040030634A; DE60217109D1; EP1401984B1; JP2002363506A; CN1243810C; ATE349504T1; CN1527869A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine durch UV-Strahlung aktivierbare Klebefolie und ein Produktionsverfahren dafür.
Bis jetzt sind verschiedene Epoxidharzzusammensetzungen als ein Klebstoff in großer Vielfalt verwendet worden und verschiedene Studien sind mit dem Bestreben durchgeführt worden, deren Eigenschaften zu verbessern. Die japanische ungeprüfte Patentschrift (Kokai) Nr. 7-197000 offenbart zum Beispiel eine härtbare Zusammensetzung, die ein Epoxidharz und ein säuremodifiziertes styrolbasierendes Elastomer, das in der Lage ist, mit dem Epoxidharz zu reagieren, umfasst. In dieser Zusammensetzung wird ein säuremodifiziertes styrolbasierendes Elastomer verwendet, wodurch nicht nur die Schlagzähigkeit der Epoxidharzzusammensetzung verbessert wird, sondern auch die Kompatibilität zwischen dem styrolbasierenden Elastomer und dem Epoxidharz. In der Zusammensetzung läuft jedoch eine Reaktion zwischen der sauren funktionellen Gruppe und dem Epoxidharz während der Lagerung ab und die verwendbare Zeit kann verkürzt werden. Da das Härtungsmittel, das in dieser Zusammensetzung enthalten ist, Vernetzen durch die Polyadditionsreaktion vornimmt, beträgt des Weiteren die Reaktionstemperatur 150°C oder mehr und die Reaktionszeit ist verhältnismäßig lang mit zehn Minuten oder mehr. Dementsprechend ist diese Zusammensetzung nicht als ein Klebstoffmaterial für die Verwendung im elektrischen oder elektronischen Gebiet geeignet, wo die Härtung innerhalb einer sehr kurzen Zeitspanne vollendet sein muss.
Beispiele für die Epoxidharzzusammensetzung für die Verwendung im elektrischen oder elektronischen Gebiet umfassen eine Epoxidharzzusammensetzung, die zum Bilden einer anisotropen elektrisch leitenden Klebefolie verwendet wird, die in der japanischen ungeprüften Patentschrift (Kokai) Nr. 5-32799 beschrieben ist.
Diese Epoxidharzzusammensetzung umfasst ein Epoxidharz und ein reaktives styrolbasierendes Elastomer, und durch Dispergieren elektrisch leitender Partikel in dieser Zusammensetzung und Formen der Zusammensetzung in eine Folie wird eine anisotrope elektrisch leitende Klebefolie gebildet. Die Verwendung dieser anisotropen elektrisch leitenden Klebefolie ist insofern vorteilhaft, dass Schaltungssubstrate, wie eine flexible gedruckte Schaltung, mit hinreichend hoher Festigkeit verklebt werden können und die Leiter, wie ein Verbindungsanschluss auf den Substraten, die sich gegenüberliegen, so verbunden werden können, dass eine elektrische Leitung zwischen ihnen ermöglicht wird, ohne einen Kurzschluss zu verursachen. Falls die anisotrope elektrisch leitende Klebefolie verwendet wird, werden die Leiter im Allgemeinen durch Zwischenlegen der anisotropen elektrisch leitenden Klebefolie zwischen zwei Schaltungssubstrate und Erwärmen von diesen, während Druck angewandt wird, verklebt. Durch derartiges Verkleben werden elektrisch leitende Partikel zwischen zwei Verbindungsanschlüssen, die einander gegenüberliegen, angeordnet, und die Leiter werden in dem Zustand, miteinander elektrisch leitend zu sein, verklebt, sodass die elektrische Leitung zwischen gegenüberliegenden Verbindungsanschlüssen erreicht werden kann.
Um die neue Anforderung der Verbesserung der Produktivität zu erfüllen, muss andererseits die Klebung innerhalb einer extrem kurzen Klebezeit von 10 bis 30 Sekunden bewerkstelligt werden. Dementsprechend ist die Zugabe eines Härtungsmittels als ein Mittel zum Erfüllen einer derartigen Anforderung vorgeschlagen worden. Die Klebung kann innerhalb einer extrem kurzen Zeitspanne bewerkstelligt werden, indem ein Härtungsmittel verwendet wird, jedoch wird die Zusammensetzung, zu der ein derartiges Härtungsmittel zugegeben wurde, in dem Zustand gelagert, wobei ein hochreaktives Härtungsmittel und ein Epoxidharz gemischt sind, und es besteht daher das Risiko, dass die Lagerstabilität bei Raumtem peratur beeinträchtigt ist.
Um dieses Problem zu bewältigen, ist ein durch UV-Strahlung aktivierbarer Klebstoff vorgeschlagen worden, zu dem ein sogenannter „durch UV-Strahlung aktivierbarer kationischer Polymerisationskatalysator" zugegeben wurde, der eine geringe katalytische Aktivität aufweist, sofern er nicht mit UV-Strahlen bestrahlt wird, und der bei Bestrahlung mit UV-Strahlen in die katalytische Aktivität erhoben wird. Die japanische ungeprüfte Patentschrift (Kokai) Nr. 11-60899 offenbart zum Beispiel eine elektrisch leitende Epoxidharzzusammensetzung, die ein cycloaliphatisches Epoxidharz, ein Diol, ein styrolbasierendes thermoplastisches Elastomer, einen durch UV-Strahlung aktivierbaren kationischen Polymerisationskatalysator und elektrisch leitende Partikel umfasst, und gibt an, dass diese elektrisch leitende Epoxidharzzusammensetzung bei einer Temperatur von 70 bis 120°C innerhalb von 30 Sekunden gehärtet werden kann.
Ein derartiger durch UV-Strahlung aktivierbarer Klebstoff gewährleistet Lagerstabilität für eine lange Zeitspanne, solange keine Bestrahlung mit UV-Strahlen erfolgt, sobald er jedoch durch die Bestrahlung mit UV-Strahlen aktiviert wird, wird die Reaktivität hoch und die Polymerisationsreaktion kann allmählich ablaufen. Falls eine Folie, die diesen Klebstoff umfasst, zum Verkleben von Substraten wie oben beschrieben verwendet wird, werden, wenn die Polymerisationsreaktion vor dem thermischen Pressbinden der Substrate miteinander übermäßig abläuft, die Fluidität, die ursprünglich für die Klebung nötig war, und damit wiederum die Fähigkeit, die zu verklebenden Substrate zu benetzen, reduziert, um in einigen Fällen schlechte Klebeeigenschaften zu zeigen.
Es ist möglich, thermisches Pressbinden durchzuführen, während eine durch UV-Strahlung aktivierbare Klebefolie mit UV-Strahlen bestrahlt wird, zum Beispiel durch Verwenden eines Quarzglases als Tisch eines echten Pressbindungsapparats und Bestrahlen einer durch UV-Strahlung aktivierbaren Klebefolie durch das Quarzglas und Schaltungssubstrat von unten mit einem UV-Strahl. Es ist jedoch unmöglich zu vermeiden, dass das Schaltungssubstrat mit einem UV-Strahl bestrahlt wird. Dieses Verfahren ist daher nicht geeignet für ein Schaltungssubstrat, das aus einem UV-strahlempfindlichen Material oder einem Material mit geringer UV-Strahl-Durchlässigkeit hergestellt ist.
Um dieses Problem zu bewältigen, ist ein Verfahren des Zugebens eines Stabilisators, der in der Lage ist, die kationische Polymerisation zu hemmen, zu einem derartigen durch UV-Strahlung aktivierbaren Klebstoff bekannt (zum Beispiel japanische ungeprüfte internationale Patentschrift (Kohyo) Nr. 8-511572). Diese Zugabe eines Stabilisators, der in der Lage ist, die kationische Polymerisation zu hemmen, kann die Wirkungen des Verbesserns der Lagerstabilität der durch UV-Strahlung aktivierbaren Klebefolie und des Verlängerns der verwendbaren Zeit davon, und zwar der zulässigen Lagerzeit von der Aktivierung durch die Bestrahlung mit UV-Strahlen bis zum thermischen Pressbinden, erzielen.
Falls die durch UV-Strahlung aktivierbare Folie durch die Schritte Auftragen einer Lösung, die ein Lösemittel und einen durch UV-Strahlung aktivierbaren Klebstoff, der einen derartigen Stabilisator enthält, umfasst, auf eine Trennvorrichtung und Trocknen der Beschichtung produziert wird, verringert sich jedoch der Stabilisatorgehalt in dem Klebstoff manchmal in dem Trocknungsschritt aufgrund von Verdampfung zusammen mit dem Lösemittel oder Sublimation durch die Wärme zum Zeitpunkt des Trocknens. Diese Tendenz ist auffallender in dem Teil, der dichter an der Oberfläche der Klebefolie ist, als dem Teil auf der Trennvorrichtungsseite. Dementsprechend weist der Teil auf der Oberflächenseite der Klebefolie, die wie oben produziert wurde, dass heißt auf der Seite, die in Kontakt mit dem ersten zu verklebenden Körper steht, eine geringere Stabilisatorkonzentration auf als der Teil auf der Trennvorrichtungsseite, demzufolge kann die Klebefolie keine hinreichend lange verwendbare Zeit nach der Bestrahlung mit UV-Strahlen aufweisen.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die oben beschriebenen Probleme zu lösen und eine durch UV-Strahlung aktivierbare Klebefolie bereitzustellen, die in der Lage ist, hohe Lagerstabilität und eine lange verwendbare Zeit nach der Bestrahlung mit UV-Strahlen zu gewährleisten und ein hinreichend gutes Klebeverhalten nach der Bestrahlung mit UV-Strahlen aufrechtzuerhalten, verglichen mit herkömmlichen durch UV-Strahlung aktivierbaren Klebefolien.
Um die oben beschriebenen Probleme zu lösen, wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine durch UV-Strahlung aktivierbare Klebefolie bereitgestellt, die durch Auftragen einer durch UV-Strahlung aktivierbaren Klebstoffzusammensetzung, die ein Epoxidharz, einen durch UV-Strahlung aktivierbaren kationischen Polymerisationskatalysator und einen kationischen Polymerisationsinhibitor auf einer Trennvorrichtung umfasst, Trocknen der Beschichtung und dann Aussetzen der Folie einer Atmosphäre mit einer Wasserdampfdichte von nicht weniger als 7 μg/cm³ und weniger als der gesättigte Wasserdampf erhalten wird.
Des Weiteren wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer durch UV-Strahlung aktivierbaren Klebefolie bereitgestellt, das Mischen eines Epoxidharzes, eines durch UV-Strahlung aktivierbaren kationischen Polymerisationskatalysators und eines kationischen Polymerisationsinhibitors, um eine durch UV-Strahlung aktivierbare Klebstoffzusammensetzung herzustellen, Auftragen der durch UV-Strahlung aktivierbaren Klebstoffzusammensetzung auf eine Trennvorrichtung, Trocknen der Beschichtung und Aussetzen der Folie einer Atmosphäre mit einer Wasserdampfdichte von nicht weniger als 7 μg/cm³ und weniger als der gesättigte Wasserdampf umfasst.
In der durch UV-Strahlung aktivierbaren Klebefolie der vorliegenden Erfindung wird eine vorbestimmte Menge an Wassermolekülen in die Klebstoffschicht durch Auftragen einer durch UV-Strahlung aktivierbaren Klebstoffzusammensetzung auf eine Trennvorrichtung, Trocknen der Beschichtung und Aussetzen der Folie einer Atmosphäre mit einer vorbestimmten Wasserdampfdichte inkorporiert. Die Wassermoleküle fungieren als eine Lewis-Säure-Base und haben die Wirkung des Unterdrückens der kationischen Polymerisation. Dementsprechend unterdrückt die vorbestimmte Menge an Wasser, die in die Klebstoffschicht inkorporiert wird, entsprechend die kationische Polymerisation nach der Bestrahlung mit UV-Strahlen und verlängert die verwendbare Zeit. Der Begriff „verwendbare Zeit", wie hierin verwendet, steht für eine zulässige Lagerzeit von der Aktivierung der Klebefolie durch Bestrahlen mit UV-Strahlen darauf bis zum thermischen Pressbinden der Substrate.
1 ist eine Konzeptansicht, die den Aufbau einer herkömmlichen durch UV-Strahlung aktivierbaren Klebefolie zeigt.
2 ist eine Konzeptansicht, die den Aufbau einer durch UV-Strahlung aktivierbaren Klebefolie gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Die durch UV-Strahlung aktivierbare Klebefolie der vorliegenden Erfindung wird durch Auftragen einer durch UV-Strahlung aktivierbaren Klebstoffzusammensetzung, die (1) ein Epoxidharz, (2) einen durch UV-Strahlung aktivierbaren kationischen Polymerisationskatalysator und (3) einen kationischen Polymerisationsinhibitor auf einer Trennvorrichtung umfasst, Trocknen der Beschichtung und Aussetzen der Folie einer Atmosphäre mit einer Wasserdampfdichte von nicht weniger als 7 μg/cm³ und weniger als der gesättigte Wasserdampf erhalten.
Beispiele für das Epoxidharz, das verwendet werden kann, umfassen verschiedene Epoxidharze, die herkömmlich für Epoxidharzklebstoffe verwendet werden. In der vorliegenden Erfindung werden vorzugsweise ein cycloaliphatisches Epoxidharz und ein glycidylgruppenhaltiges Epoxidharz in Kombination verwendet.
Das cycloaliphatische Epoxidharz weist, wenn es in Kombination mit dem durch UV-Strahlung aktivierbaren kationischen Polymerisationskatalysator verwendet wird, die Funktion des Ermöglichens einer schnellen Härtung bei niedrigen Temperaturen auf. Das glycidylgruppenhaltige Epoxidharz hat andererseits die Funktion des Verlängerns der verwendbaren Zeit der Klebefolie nach der UV-Aktivierung, in Zusammenarbeit mit einem kationischen Polymerisationsinhibitor. Die Reaktivität dieses Harzes ist geringer als die des cycloaliphatischen Epoxidharzes und es weist eine Reaktivität in dem etwas hohen Temperaturbereich auf. Der durch UV-Strahlung aktivierbare kationische Polymerisationskatalysator ist eine Verbindung, die einen kationisch aktivierten Keim, wie eine Lewis-Säure, bei Bestrahlung mit UV-Strahlen produziert und eine Ringöffnungsreaktion des Epoxids katalysiert. Der kationische Polymerisationsinhibitor unterdrückt oder hemmt die kationische Polymerisationsreaktion, indem er den kationischen Polymerisationskatalysator teilweise verdrängt und den kationisch aktivierten Keim, wie eine Lewis-Säure, in der kationischen Polymerisation abfängt, wobei dadurch die verwendbare Zeit der Klebefolie verlängert wird.
Um eine gute elektrische Verbindung zwischen Substraten bei Verwendung einer durch UV-Strahlung aktivierbaren Klebefolie mit dazu zugegebenen elektrisch leitenden Partikeln zu erhalten, muss die Klebstoffkomponente vollständig durch die Wärme und den Druck bei dem thermischen Pressbinden verflüssigt sein, um die nicht elektrisch leitenden Klebstoffkomponenten zwischen dem elektrisch leitenden Partikel und der Schaltung auf dem Schaltungssubstrat zu entfernen. Die Fluidität der Klebstoffkomponente bei dem thermischen Pressbinden variiert in Abhängigkeit von der spezifischen Viskosität des Harzes in dem Klebstoff und der Erhöhung der Viskosität aufgrund des allmählichen Ablaufens der Wärmehärtungsreaktion. Die Zusammensetzung, die ein cycloaliphatisches Epoxidharz als ein Epoxidharz enthält und einen durch UV-Strahlung aktivierbaren kationischen Polymerisationskatalysator umfasst, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerstabilität bei Raumtemperatur hoch ist und der verwendbare Zustand mindestens 30 Tage aufrechterhalten werden kann, da die Zusammensetzung keine katalytische Wirkung vor der Aktivierung durch UV-Strahlen aufweist; nach der Aktivierung durch UV-Strahlen läuft die Wärmehärtungsreaktion jedoch schnell bei geringer Temperatur ab. Da die Wärmehärtungsreaktion nach der Aktivierung schnell abläuft und die Viskosität innerhalb einer kurzen Zeit aufgrund der Wärmehärtungsreaktion ansteigt, muss das thermische Pressbinden rasch durchgeführt werden.
Um die Härtungsreaktion zu verzögern, wurde vorgeschlagen, einen kationischen Polymerisationsinhibitor zuzugeben. Wie in 1 gezeigt, wird eine Klebstoffzusammensetzung 2 auf eine Trennvorrichtung 3 aufgetragen und unter Wärme getrocknet, um eine Klebefolie 1 zu produzieren, und in diesem Trocknungsschritt verdampft jedoch der kationische Polymerisationsinhibitor 4 zusammen mit dem Lösemittel oder sublimiert aufgrund der Wärme bei dem Trocknen, der Gehalt an dem kationischen Polymerisationsinhibitor 4 in der Klebstoffzusammensetzung 2 verringert sich demzufolge, sodass eine hinreichend lange verwendbare Zeit nicht gewährleistet werden kann. Diese Tendenz ist auf der Oberflächenseite der Klebefolie, die mit UV-Strahlen bestrahlt wird, auffallender. Dementsprechend läuft die Wärmehärtungsreaktion insbesondere auf der Oberflächenseite der Klebefolie ab und die Viskosität der Klebstoffkomponente steigt an. Dies führt dazu, dass die Klebstoffkomponente zwischen dem elektrisch leitenden Partikel und der Schaltung auf dem Schaltungssubstrat nicht zufriedenstellend entfernt wird, und daher kann eine unstabile elektrische Verbindung resultieren.
Das Wassermolekül fungiert als eine Lewis-Base und hat die Wirkung des Hemmens der kationischen Polymerisation. Das Wasser ist zudem eine Substanz, die sehr sicher bei der Verwendung ist. In der vorliegenden Erfindung wird daher die Klebefolie, die aus einem durch UV-Strahlung aktivierbaren Klebstoff erhalten wird, der ein Epoxidharz, einen durch UV-Strahlung aktivierbaren kationischen Polymerisationskatalysator und einen kationischen Polymerisationsinhibitor umfasst, einer Atmosphäre mit einer vorbestimmten Wasserdampfdicht ausgesetzt, wodurch eine hinreichend lange verwendbare Zeit gewährleistet wird. Wenn insbesondere, wie in 2 gezeigt, eine Klebefolie 1, die durch Auftragen einer Klebstoffzusammensetzung 2, die einen kationischen Polymerisationsinhibitor 4 auf einer Trennvorrichtung 3 enthält, und Trocknen der Beschichtung erhalten wird, einer Atmosphäre mit einer Wasserdampfdichte von nicht weniger als 7 μg/cm³ und weniger als der gesättigte Wasserdampf, vorzugsweise nicht weniger als 10 μg/cm³, insbesondere nicht weniger als 12 μg/cm³, ausgesetzt wird, dringt das Wassermolekül 5 in die Klebstoffschicht von der Oberflächenseite der Klebefolie ein. Die Konzentration des Polymerisationsinhibitors 4 ist demzufolge gering und die Konzentration des Wassermoleküls 5 hoch im Oberflächenbereich, der mit UV-Strahlen bestrahlt wird, wohingegen die Konzentration des Polymerisationsinhibitors 4 hoch und die Konzentration des Wassermoleküls 5 gering ist in dem Teil auf der Trennvorrichtungsseite. Dies stellt die Wirkung bereit, dass die kationische Polymerisation in der Klebstoffschicht einheitlich gehemmt wird, wodurch die Lagerstabilität der Klebefolie verbessert, die verwendbare Zeit nach der Bestrahlung mit UV-Strahlen verlängert und die hohe Adhäsionsfestigkeit selbst nach Bestrahlung mit UV-Strahlen aufrechterhalten werden kann.
Wie oben beschrieben ist die durch UV-Strahlung aktivierbare Klebefolie der vorliegenden Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass: (1) die Härtungsreaktion nicht vor Aktivierung durch UV-Strahlen abläuft und daher die Lagerstabilität bei Raumtemperatur hoch ist; (2) die Temperatur auf eine verhältnismäßig hohe Temperatur vor der Aktivierung erhöht werden kann (da die Härtungsreaktion selbst bei zum Beispiel 80°C nicht abläuft), sodass das Trocknen für die Folienbildung innerhalb einer kurzen Zeitspanne vollendet und die Klebefolie mit guter Effizienz (innerhalb einer kurzen Zeitspanne), verglichen mit herkömmlichen Verfahren, produziert werden kann; (3) die verwendbare Zeit nach der Aktivierung durch die Bestrahlung mit UV-Strahlen bei einer gewöhnlichen Temperatur verlängert werden kann, vorzugsweise auf 10 min oder mehr, und daher das thermische Pressbinden zufriedenstellend ausgeführt werden kann; (4) falls ein Material dazu neigt, unter Wärme zu deformieren, wie FPC, TAB, die beide auf einem Polymermaterial basieren (z.B. Polyester, Polyimid), PCB, das auf einem glasverstärkten Epoxidmaterial basiert, und ein Schaltungssubstrat, das aus Polycarbonat oder Polyethersulfon hergestellt ist, verklebt wird, um elektrische Verbindungen auszuführen, die Deformierung des Materials zu einem Minimum unterdrückt werden kann, indem es schnell (vorzugsweise innerhalb 1 Minute, noch bevorzugter innerhalb von 30 Sekunden, insbesondere innerhalb von 10 Sekunden) bei einer niedrigen Temperatur in einer Größenordnung von 100 bis 130°C thermisch pressgebunden wird; und (5) die verklebten Substrate eine ausgezeichnete Zusammenschaltung aufweisen.
Die jeweiligen Komponenten, aus denen die bevorzugte durch UV-Strahlung aktivierbare anisotrope elektrisch leitende Klebefolie besteht, sind nachstehend beschrieben.
Cycloaliphatisches Epoxidharz
Das cycloaliphatische Epoxidharz verbessert die schnelle Härtbarkeit und die Härtbarkeit bei niedriger Temperatur der Klebstoffzusammensetzung, wie vorstehend beschrieben. Durch die Kombination dieser Komponente mit einem durch UV-Strahlung aktivierbaren kationischen Polymerisationskatalysator kann die schnelle Härtung bei einer niedrigen Temperatur verwirklicht werden. Des Weiteren hat diese Komponente aufgrund ihrer niedrigen Viskosität die Funktion des Erhöhens der Haftung zwischen der Zusammensetzung und dem Substrat. Dieses cycloaliphatische Epoxidharz ist ein Epoxidharz mit durchschnittlich 2 oder mehr cycloaliphatischen Epoxidgruppen im Molekül. Beispiele für das cycloaliphatische Epoxidharz umfassen Vinylcyclohexendioxid, 3,4-Epoxycyclohexylmethyl-3,4-epoxycyclohexancarboxylat, Bis(3,4-epoxycyclohexyl)adipat, 2-(3,4-Epoxycyclohexyl-5,5-spiro-3,4-epoxy)cyclohexan-meta-dioxan und Kombinationen davon. Darüber hinaus kann ein sogenanntes polyfunktionelles cycloaliphatisches Epoxid mit drei, vier oder mehr Epoxidgruppen im Molekül ebenfalls verwendet werden (zum Beispiel Epo-Lead GT, erhältlich von Daicel Chemical Industries, Ltd.).
Dieses cycloaliphatische Epoxidharz weist gewöhnlich ein Epoxidäquivalent von 90 bis 500, vorzugsweise 100 bis 400, noch bevorzugter 120 bis 300, insbesondere 210 bis 235, auf. Wenn das Epoxidäquivalent weniger als 90 beträgt, kann die Zähigkeit nach dem Wärmehärten und die Adhäsionsfestigkeit sinken, was die Verbindungsverlässlichkeit reduziert, wohingegen wenn das Epoxidäquivalent 500 übersteigt, die Viskosität des Systems als Ganzes übermäßig hoch wird, was zu einer schlechten Fluidität bei dem thermischen Pressbinden und einer Reduktion der Reaktivität führt, wobei die Verbindungsverlässlichkeit sinken kann.
Glycidylgruppenhaltiges Epoxidharz
Das glycidylgruppenhaltige Epoxidharz hat die Funktion des Verlängerns der verwendbaren Zeit der Klebefolie nach der Aktivierung durch UV-Strahlen, in Zusammenarbeit mit dem kationischen Polymerisationsinhibitor, wie oben beschrieben. Die Reaktivität dieser Komponente ist geringer als die des cycloaliphatischen Epoxidharzes und sie weist eine Reaktivität in dem etwas hohen Temperaturbereich auf. Wenn eine Klebefolie, die kein glycidylgruppenhaltiges Epoxidharz enthält und nur ein cycloaliphatisches Epoxidharz enthält, verwendet wird, läuft die Härtungsreaktion selbst bei einer niedrigen Temperatur in der Nähe von Raumtemperatur leicht ab und die verwendbare Zeit nach der Aktivierung durch die Bestrahlung mit UV-Strahlen ist unvorteilhaft kurz. Wenn zum Beispiel der Schritt des Positionierens der Schaltungssubstrate miteinander Zeit braucht und eine lange Zeit bis zum thermischen Pressbinden verbraucht wird, erhöht sich dementsprechend die Viskosität der Zusammensetzung durch die Wärmehärtungsreaktion, was dazu führt, dass die Klebstoffkomponente zwischen dem elektrisch leitenden Partikel und der Schaltung auf dem Schaltsubstrat nicht zufriedenstellend entfernt wird und eine unstabile elektrische Verbindung auftreten kann. Das glycidylgruppenhaltige Epoxidharz gleicht diesen Mangel des cycloaliphatischen Epoxidharzes aus. Das glycidylhaltige Epoxidharz, das verwendet wird, ist ein Epoxidharz mit durchschnittlich zwei oder mehr Glycidylgruppen im Molekül. Beispiele für das glycidylgruppenhaltige Epoxidharz umfassen bisphenol-A-artiges Epoxidharz, das aus Bisphenol A und Epichlorhydrin synthetisiert wird, bisphenol-F-artiges Epoxidharz von geringer Viskosität, polyfunktionelles phenolnovolakartiges Epoxidharz, o-cresolartiges Epoxidharz und Kombinationen davon. Darüber hinaus kann auch glycidylesterartiges Epoxidharz, wie Glycidylester der Hexahydrophthalsäure, verwendet werden. Das glycidylgruppenhaltige Epoxidharz ist jedoch auf ein Epoxidharz beschränkt, das eine Gruppe aufweist, die die kationische Polymerisation hemmt, zum Beispiel ein Amin oder eine Gruppe, die Schwefel oder Phosphor enthält.
Dieses glycidylgruppenhaltige Epoxidharz weist gewöhnlich ein Epoxidäquivalent von 170 bis 5.500, vorzugsweise 170 bis 1.000, noch bevorzugter 170 bis 500, insbesondere 175 bis 210, auf. Wenn das Epoxidäquivalent weniger als 170 beträgt, können die Zähigkeit nach dem Wärmehärten und die Adhäsionsfestigkeit sinken, wohingegen wenn das Epoxidäquivalent 5.500 übersteigt, die Viskosität des Systems als Ganzes übermäßig hoch wird, was zu einer schlechten Fluidität bei dem thermischen Pressbinden und einer Reduktion der Reaktivität führt, wobei die Verbindungsverlässlichkeit sinken kann.
Mischungsverhältnis zwischen cycloaliphatischem Epoxidharz und glycidylgruppenhaltigem Epoxidharz
Das cycloaliphatische Epoxidharz und das glycidylgruppenhaltige Epoxidharz geben einer guten Zusammensetzung eine Ausgewogenheitscharakteristik. Insbesondere kann der bereitgestellte Klebstoff sowohl die schnelle Härtbarkeit bei niedrigen Temperaturen des alicyclischen Epoxidharzes als auch die Lagerstabilität bei Raumtemperatur des glycidylgruppenhaltigen Epoxidharzes in guter Ausgewogenheit aufweisen. Das Gewichtsverhältnis des cycloaliphatischen Epoxidharzes zu dem glycidylgruppenhaltigen Epoxidharz beträgt im Allgemeinen 10:90 bis 98:2, vorzugsweise 40:60 bis 94:6, noch bevorzugter 50:50 bis 90:10, insbesondere 50:50 bis 80:20. Wenn die Menge des cycloaliphatischen Epoxids weniger als 10 Gew.-% der Gesamtmenge des cycloaliphatischen Epoxidharzes und des glycidylgruppenhaltigen Epoxidharzes beträgt, nimmt die Härtbarkeit bei niedrigen Temperaturen ab und eine hinreichend hohe Adhäsionsfestigkeit kann nicht erreicht werden oder die Verbindungsverlässlichkeit kann abnehmen, wohingegen wenn die Menge des cycloaliphatischen Epoxidharzes 98 Gew.-% übersteigt, die Härtungsreaktion selbst in der Nähe von Raumtemperatur leicht abläuft und die verwendbare Zeit nach Bestrahlung mit UV-Strahlen daher verkürzt sein kann.
Durch UV-Strahlung aktivierbarer kationischer Polymerisationskatalysator
Der durch UV-Strahlung aktivierbare kationische Polymerisationskatalysator ist eine Verbindung, die eine Lewis-Säure als den kationischen Aktivierungskeim bei Bestrahlung mit UV-Strahlen produziert und die Ringöffnungsreaktion des Epoxids katalysiert. Beispiele für diesen Polymerisationskatalysator umfassen Aryldiazoniumsalz, Diaryliodoniumsalz, Triarylsulfoniumsalz, Triarylselensalz und Eisen-Aren-Komplex. Darunter ist der Eisen-Aren-Komplex bevorzugt, da dieser thermisch stabil ist, und spezifische Beispiele davon umfassen Xylen-cyclopentadienyleisen(II)-hexafluorantimonat, Cumen-cyclopentadienyleisen(II)-hexafluorphosphat, Xylen-cyclopentadienyleisen(II)-tris(trifluormethylsulfonyl)methid.
Die Menge des durch UV-Strahlung aktivierbaren kationischen Polymerisationskatalysators beträgt im Allgemeinen 0,05 bis 10 Masseteile, vorzugsweise 0,075 bis 7,0 Gewichtsteile, noch bevorzugter 0,1 bis 4,0 Gewichtsteile, insbesondere 1,0 bis 2,5 Gewichtsteile, pro 100 Gewichtsteile des Epoxidharzes. Wenn die Menge weniger als 0,05 Gewichtsteile beträgt, nimmt die Härtbarkeit bei niedrigen Temperaturen ab, demzufolge kann eine hinreichend hohe Adhäsionsfestigkeit nicht erhalten werden oder die Verbindungsverlässlichkeit kann abnehmen, wohingegen wenn die Menge 10,0 Gewichtsteile übersteigt, die Härtungsreaktion selbst in der Nähe von Raumtemperatur leicht abläuft und daher die Lagerstabilität bei Raumtemperatur abnehmen kann.
Kationischer Polymerisationsinhibitor
Der kationische Polymerisationsinhibitor unterdrückt oder hemmt die kationische Polymerisationsreaktion durch Verdrängen eines Teils des kationischen Polymerisationskatalysators und durch Abfangen einer Lewis-Säure oder desgleichen als der kationisch aktivierte Keim in der kationischen Polymerisation. Spezifische Beispiele davon umfassen Kronenether, wie 15-Krone-5, 1,10-Phenanthrolin und Derivate davon, Toluidine, wie N,N-Diethyl-meta-toluidin, Phosphine, wie Triphenylphosphin, und Triazine.
Dieser kationische Polymerisationsinhibitor wird gewöhnlich in einer Menge von 0,01 bis 10 Äquivalente, vorzugsweise 0,05 bis 5,0 Äquivalente, noch bevorzugter 0,10 bis 3,0 Äquivalente, insbesondere 0,4 bis 2,0 Äquivalente, zu dem durch UV-Strahlung aktivierbaren kationischen Polymerisationskatalysator verwendet. Wenn die Menge des kationischen Polymerisationsinhibitors 10,0 Äquivalente übersteigt, wird die Härtungseigenschaft bei niedrigen Temperaturen reduziert und eine hinreichend hohe Adhäsionsfestigkeit kann nicht erhalten werden, demzufolge kann die Verbindungsverlässlichkeit abnehmen, wohingegen wenn die Menge weniger als 0,05 Äquivalente beträgt, die Härtungsreaktion selbst bei Raumtemperatur leicht abläuft und die Lagerstabilität bei Raumtemperatur abnehmen kann.
Elektrisch leitendes Partikel
Das elektrisch leitende Partikel, das verwendet werden kann, ist ein elektrisch leitendes Partikel, wie Metallpartikel (z.B. Silber, Kupfer, Nickel, Gold, Zinn, Zink, Platin, Palladium, Eisen, Wolfram, Molybdän, Lötzinn) und Kohlenstoffpartikel, oder ein Partikel, das aus dem Aufbringen einer elektrisch leitenden Beschichtung, wie Metall, auf die Oberfläche dieser Partikel resultiert. Des Weiteren kann auch ein Partikel, das aus dem Aufbringen einer elektrisch leitenden Beschichtung, wie Metall, auf die Oberfläche eines nicht elektrisch leitenden Partikels, wie Polymer (z.B. Polyethylen, Polystyrol, Phenolharz, Epoxidharz, Acrylharz, Benzoguanaminharz), Glasperle, Siliciumdioxid, Graphit und Keramik, resultiert, verwendet werden. Die Form des elektrisch leitenden Partikels ist nicht speziell beschränkt, jedoch wird normalerweise eine fast kugelförmige Form bevorzugt. Selbst wenn die Oberfläche des Partikels etwas uneinheitlich oder stachelig ist, ist es anwendbar. Die Form kann ebenfalls eine Ellipse oder Nadel sein.
Die durchschnittliche Partikelgröße der verwendeten elektrisch leitenden Partikel kann gemäß der Breite der Elektrode, die für die Verbindung verwendet wird, und dem Abstand zwischen benachbarten Elektroden variiert werden. In dem Fall, wobei die Elektrodenbreite 50 μm und der Abstand zwischen benachbarten Elektroden 50 μm beträgt (und zwar beträgt der Abstand von Elektrodenmitte zu Elektrodenmitte 100 μm), ist eine durchschnittliche Partikelgröße in einer Größenordnung von 3 bis 20 μm geeignet. Wenn eine anisotrope elektrisch leitende Klebefolie mit darin dispergierten elektrisch leitenden Partikeln mit einer durchschnittlichen Partikelgröße in diesem Bereich verwendet wird, kann eine hinreichend gute elektrisch leitende Eigenschaft erhalten und gleichzeitig der Kurzschluss zwischen benachbarten Elektroden zufriedenstellend verhindert werden. Der Mittelpunktsabstand der Elektrode, die zum Verbinden der Schaltungssubstrate miteinander verwendet wird, beträgt gewöhnlich 50 bis 1.000 μm und daher beträgt die durchschnittliche Partikelgröße der elektrisch leitenden Partikel vorzugsweise 2 bis 40 μm. Wenn die durchschnittliche Partikelgröße weniger als 2 μm beträgt, sind die Partikel völlig in den Unebenheiten der Elektrodenoberfläche begraben und können nicht als ein elektrisch leitendes Partikel fungieren, wohingegen wenn sie 40 μm übersteigt, leicht ein Kurzschluss zwischen benachbarten Elektroden erzeugt werden kann.
Die Menge der zugegebenen elektrisch leitenden Partikel kann gemäß der Fläche der verwendeten Elektrode und der durchschnittlichen Partikelgröße der elektrisch leitenden Partikel variiert werden. Solange mehrere (zum Beispiel 2 bis 10) elektrisch leitende Partikel pro eine Elektrode vorliegen, wird gewöhnlich eine gute Verbindung erzielt. Falls eine größere Reduktion des Verbindungswiderstands angestrebt wird, kann dies durch derartiges Mischen der elektrisch leitenden Partikel in den Klebstoff, dass 10 bis 300 Partikel vorliegen, erzielt werden. Des Weiteren kann, in dem Fall, wobei ein großer Druck bei dem thermischen Pressbinden ausgeübt wird, die Anzahl der elektrisch leitenden Partikel auf der Elektrode auf 300 bis 1.000 Partikel erhöht werden, um den Druck zu verteilen und dadurch eine gute Verbindung zu erzielen. Die Menge der elektrisch leitenden Partikel beträgt gewöhnlich 0,1 bis 30 Vol.-%, vorzugsweise 0,5 bis 10 Vol.-%, insbesondere 1 bis 5 Vol.-%, bezogen auf das Gesamtvolumen des Klebstoffs, der die elektrisch leitenden Partikel enthält. Wenn die Menge weniger als 0,1 Vol.-% beträgt, liegen die elektrisch leitenden Partikel höchstwahrscheinlich nicht bei dem Binden auf der Elektrode vor und die Verbindungsverlässlichkeit kann abnehmen, wohingegen wenn die Menge 30 Vol.-% überschreitet, leicht ein Kurzschluss zwischen benachbarten Elektroden erzeugt wird.
Thermoplastisches Elastomer oder Harz
Das thermoplastische Elastomer oder Harz wird vorzugs weise beim Formen des durch UV-Strahlung aktivierbaren Klebstoffs in eine Klebefolie eingearbeitet. Dieses thermoplastische Elastomer oder Harz erhöht die Folienformbarkeit der Klebefolie, verbessert die Schlagzähigkeit der erhaltenen Klebefolie, schwächt die Restspannung ab, die in dem Inneren aufgrund der Härtungsreaktion erzeugt wird, und verbessert die Bindungsverlässlichkeit. Das thermoplastische Elastomer ist eine Art einer Polymerverbindung, die im Allgemeinen thermoplastisches Elastomer genannt wird, das aus einem harten Segment als eine Phase, die bei einer bestimmten Temperatur oder darunter eingeschränkt ist, und einem weichen Segment, das in der Lage ist, Gummielastizität anzuwenden, besteht. Ein derartiges Elastomer umfasst ein styrolbasierendes thermoplastisches Elastomer und das styrolbasierende Elastomer umfasst zum Beispiel ein Blockcopolymer, das eine Styroleinheit in dem harten Segment und eine Polybutadieneinheit, eine Polyisopreneinheit oder desgleichen in dem weichen Segment enthält. Typische Beispiele dafür umfassen ein Styrol-Butadien-Styrol-Blockcopolymer (SBS), ein Styrol-Isopren-Styrol-Blockcopolymer (SIS), ein Styrol-(Ethylen-Butylen)-Styrol-Blockcopolymer (SEBS), wobei die Dien-Komponente als das weiche Segment hydriert ist, ein Styrol-(Ethylen-Propylen)-Styrol-Blockcopolymer (SEPS) und Kombinationen davon. Des Weiteren können auch styrolbasierende thermoplastische Elastomere mit einer reaktiven Gruppe verwendet werden, wie ein Elastomer, das epoxidmodifiziert mit Glycidylmethacrylat ist, und ein Elastomer, wobei eine ungesättigte Bindung des konjugierten Diens epoxidiert ist. In dieser Art von Elastomer mit einer reaktiven Gruppe wird die Kompatibilität mit Epoxidharz aufgrund der hohen Polarität der reaktiven Gruppe erhöht, um den Mischspielraum zu erweitern, und gleichzeitig, da das Elastomer in eine vernetzte Struktur durch die Vernetzungsreaktion mit Epoxidharz inkorporiert wird, kann die Beständigkeit gegenüber Wärme und Feuchtigkeit nach dem Härten, und damit wiederum die Bindungsverlässlich keit, erhöht werden. Beispiele für das epoxidierte styrolbasierende Elastomer umfassen Epo-Friend A1020 (produziert von Daicel Chemical Industries, Ltd.). In der vorliegenden Erfindung kann auch ein thermoplastisches Harz anstelle des thermoplastischen Elastomers verwendet werden. Das thermoplastische Harz muss verflüssigt und zum Zeitpunkt des thermischen Pressbindens der Klebefolie entfernt sein, um eine gute elektrische Verbindung zwischen Schaltungen auf verbundenen Substraten zu erzielen, und ist daher auf ein Harz beschränkt, das eine Tg unter der Temperatur des thermischen Pressbindens (zum Beispiel 100 bis 130°C) aufweist. Beispiele für dieses Harz umfassen Polystyrolharz, Phenoxyharz und Kombinationen davon.
Die Menge des thermoplastischen Elastomers oder Harzes beträgt gewöhnlich 10 bis 900 Gewichtsteile, vorzugsweise 20 bis 500 Gewichtsteile, noch bevorzugter 30 bis 200 Gewichtsteile, insbesondere 40 bis 100 Gewichtsteile, pro 100 Gewichtsteile Epoxidharz. Wenn die Menge weniger als 10 Gewichtsteile beträgt, kann die Folienformbarkeit des Klebstoffs reduziert sein, wohingegen wenn sie 900 Gewichtsteile übersteigt, die Fluidität des Klebstoffs als Ganzes abnimmt, was zu schlechtem Kontakt zwischen dem elektrisch leitenden Partikel und dem Schaltungssubstrat beim Binden führt, demzufolge kann ein Anstieg des Verbindungswiderstands oder eine Reduktion der Verbindungsverlässlichkeit auftreten, oder die Adhäsionsfestigkeit kann abnehmen.
Andere Additive
Die durch UV-Strahlung aktivierbare Klebstoffzusammensetzung kann einen kationischen Polymerisationsreaktionsbeschleuniger zusätzlich zu den oben beschriebenen Komponenten enthalten. Durch die Zugabe dieses Reaktionsbeschleunigers kann die Härtbarkeit bei niedrigen Temperaturen und die schnelle Härtbarkeit noch mehr verbessert werden. Beispiele für den Reaktionsbeschleu niger umfassen Di-tert-butyloxalat. Die Menge des zugegeben Reaktionsbeschleunigers beträgt gewöhnlich 0,01 bis 5 Gewichtsteile, vorzugsweise 0,05 bis 3 Gewichtsteile, insbesondere 0,1 bis 2 Gewichtsteile, pro 100 Gewichtsteile des alicyclischen Epoxidharzes und des glycidylgruppenhaltigen Epoxidharzes. Um die Bindungseigenschaft zwischen dem Schaltungssubstrat und der Klebefolie zu erhöhen, kann auch ein Haftvermittler, wie γ-Glycidoxypropyltrimethoxysilan und β-(3,4-Epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilan, zugegeben werden.
Des Weiteren können, solange die Wirkung der vorliegenden Erfindung nicht beeinflusst wird, andere Additive, wie ein Antioxidationsmittel (z.B. ein gehindertes phenolbasierendes Antioxidationsmittel), ein Diol (z.B. Bis(phenoxyethanol)fluoren), ein Kettenübertragungsmittel, ein Sensibilisierungsmittel (z.B. Anthracen), ein Klebrigmacher, ein thermoplastisches Harz (z.B. Polyvinylacetal, Polyvinylbutyral, Acrylharz und Kombinationen davon), ein Füllstoff, wie Siliciumdioxid, ein Mittel zum Regulieren der Fluidität, ein Weichmacher, ein Entschäumungsmittel, zu der Klebstoffzusammensetzung zugegeben werden.
Trennvorrichtung
Diese durch UV-Strahlung aktivierbare Klebstoffzusammensetzung wird auf eine Trennvorrichtung aufgetragen und getrocknet, um die Klebefolie zu bilden. Die gebildete durch UV-Strahlung aktivierbare Klebefolie ist vorzugsweise vor Bestrahlung mit unnötigen UV-Strahlen so gut wie möglich geschützt, bevor die Folie mit UV-Strahlen bestrahlt wird. Obwohl die Trennvorrichtung eine Folie sein kann, die durch Formen eines Harzes, wie Nylon, Polyester, Polypropylen, acrylbasierendem Harz, Polycarbonat, Vinylharz, Polyethylen und Polyimid, erhalten wurde, ist dieser Folie, die als Trennvorrichtung verwendet wird, dementsprechend vor zugsweise die Funktion vermittelt, den UV-Durchlässigkeitsfaktor zu reduzieren, und sie weist eine Trennschicht auf, die aus einem siliconbasierenden oder fluorbasierenden Trennmittel auf einer Fläche oder beiden Flächen davon gebildet wird.
Der UV-Durchlässigkeitsfaktor beträgt vorzugsweise 10 oder weniger bei einer Wellenlänge von 300 bis 400 nm. Beispiele für das Verfahren zum Reduzieren des UV-Durchlässigkeitsfaktors der Trennvorrichtung umfassen ein Verfahren des Knetens einer UV-absorbierenden Komponente in die Folie selbst, ein Verfahren des Auftragens einer Tinte, die eine UV-absorbierende Komponente enthält, auf die Folienoberfläche und ein Verfahren des Bildens eines Films aus Metall, wie Aluminium und Nickel, auf der Folienoberfläche durch Metallisierung oder desgleichen. Die Trennvorrichtung kann nicht nur auf einer Fläche, sondern auch auf beiden Flächen der Klebefolie bereitgestellt werden.
Produktionsverfahren der durch UV-Strahlung aktivierbaren Klebefolie
Die durch UV-Strahlung aktivierbare Klebefolie kann durch Herstellen einer Beschichtungslösung, die die durch UV-Strahlung aktivierbare Klebstoffzusammensetzung, die in einem geeigneten organischen Lösemittel gelöst ist, enthält, Auftragen der Beschichtungslösung auf die Trennvorrichtung unter Verwendung eines geeigneten Auftragsmittels, wie einer Rakelauftragsmaschine, und Trocknen der Beschichtung, erhalten werden. Dieser Klebstoff ist stabil und die Härtungsreaktion davon läuft selbst bei einer hohen Temperatur von etwa 80°C nicht ab. Dementsprechend kann, solange die Härtungsreaktion nicht abläuft, das Trocknen durchgeführt werden, während die Temperatur erhöht wird, und dadurch die Arbeitseffizienz gesteigert werden. Mit höherer Trocknungstemperatur wird jedoch mehr Polymerisationsinhibitor verloren und daher wird die Trocknung vorzugsweise bei einer niedrigen Temperatur, die das Verdampfen des Lösemittels verursacht, durchgeführt. Die Dicke der gebildeten Klebefolie beträgt vorzugsweise 5 bis 100 μm, sodass beim Verbinden der Substrate miteinander durch thermisches Pressbinden der verbundene Teil ohne Hohlräume auf erforderliche und zufriedenstellende Art und Weise aufgefüllt werden kann.
Die derartig produzierte Klebefolie wird einer Atmosphäre mit einer Wasserdampfdichte von nicht weniger als 7 μg/cm³ und weniger als der gesättigte Wasserdampf ausgesetzt, um Wassermoleküle in die Klebstoffschicht zu inkorporieren. Diese Atmosphäre mit einer Wasserdampfdichte von nicht weniger als 7 μg/cm³ und weniger als der gesättigte Wasserdampf bedeutet eine Atmosphäre von mehr als einer Wasserdampfdichte, die 25°C/30 % rF und weniger als ein Taupunkt entspricht, zum Beispiel eine Atmosphäre, wobei bei einer Atmosphärentemperatur von 50°C die relative Luftfeuchtigkeit 10 % rF bis weniger als 100 % rF beträgt. Die Klebefolie wird einer derartigen Atmosphäre für eine Zeitspanne ausgesetzt, die in einer Größenordnung liegt, die es erlaubt, dass eine hinreichend große Anzahl an Wassermolekülen in die Klebstoffschicht inkorporiert wird, ohne die Erzeugung eines Tautropfens auf der Oberfläche der Klebefolie zu verursachen. Das Tauen auf der Oberfläche der Klebefolie führt zu einer extremen Reduktion der Reaktivität des Klebstoffs in diesem Teil. Dementsprechend beträgt die Zeitspanne des Aussetzens der Klebefolie vorzugsweise 20 Sekunden bis weniger als 1 Stunde.
Die derartig produzierte durch UV-Strahlung aktivierbare Klebefolie weist eine geringe Polymerisationsinhibitorkonzentration und eine hohe Wasserkonzentration im Oberflächenbereich, der mit UV-Strahlen bestrahlt wird, auf, jedoch weist sie andererseits eine hohe Polymerisationsinhibitorkonzentration und eine geringe Wasserkonzentration in dem Teil auf der Trennvorrichtungsseite auf. Demzufolge wird eine Wirkung hervorgebracht, wobei die kationische Polymerisation in der Klebstoffschicht einheitlich gehemmt wird, sodass die Klebefolie in der Lagerstabilität verbessert oder die verwendbare Zeit nach der Bestrahlung mit UV-Strahlen verlängert werden kann, und die hohe Adhäsionsfestigkeit selbst nach der Bestrahlung mit UV-Strahlen aufrechterhalten werden kann.
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Beispiele ausführlicher beschrieben.
BEISPIELE
Produktion einer durch UV-Strahlung aktivierbaren anisotropen elektrisch leitenden Klebefolie
6,0 g cycloaliphatisches Epoxidharz (Epo-Lead GT401, eine Handelsbezeichnung, produziert von Daicel Chemical Industries, Ltd., Epoxidäquivalent: 219), 1,5 g glycidylgruppenhaltiges Epoxidharz (Epicote 154, Yuka Shell Epoxy Co., Ltd., Epoxidäquivalent: 178), 0,85 g Irganox 1010 (Tetrakis(methylen(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyhydrocinnamat)methan, Ciba Specialty Chemicals Corp.), 0,15 g BPEF (Bisphenoxyethanolfluoren, produziert von Osaka Gas Chemical Co.) und 3,3 g Styrol-Butadiene-Styrol-Blockcopolymer (Epo-Friend CT128 (1,3 g), Epoxidäquivalent: 60 und Epo-Friend A1010 (2,0 g), Epoxidäquivalent: 510, beides von Daicel Chemical Industries, Ltd. produziert) wurden mit 12 g Tetrahydrofuran gemischt und gerührt, bis eine einheitliche Lösung erhalten wurde. Zu dieser Lösung wurden elektrisch leitende Partikel (Acrylharzpartikel, beschichtet mit einer Nickelschicht und Goldschicht, durchschnittliche Partikelgröße: 5 μm) zugegeben und die Lösung wurde kontinuierlich gerührt, bis die elektrisch leitenden Partikel gründlich dispergiert waren, um eine Dispersion zu erhalten. 0,125 g durch UV-Strahlung aktivierbarer kationischer Polymerisationskatalysator (Xylen-cyclopentadienyl eisen(II)-(tris(trifluormethylsulfonyl)methid), 0,033 g kationischer Polymerisationsinhibitor (N,N-Diethyl-m-toluidin), 0,25 Silan-Haftvermittler (A187, eine Handelsbezeichnung, produziert von Nippon Unicar Co., Ltd., γ-Glycidoxypropyltrimethoxysilan) und 0,6 g Methylethylketon wurden separat gemischt und gerührt, bis eine einheitliche Lösung erhalten wurde. Diese wurde zu der oben hergestellten Dispersion zugegeben und die gemischte Lösung wurde weiter gerührt, um eine durch UV-Strahlung aktivierbare anisotrope elektrisch leitende Klebstoffzusammensetzung zu erhalten. Dieser Klebstoff wurde auf eine siliconbehandelte Polyesterfolie (Trennvorrichtung) unter Verwendung einer Rakelauftragsmaschine aufgetragen, bei 60°C für 10 Minuten getrocknet und dann einer Atmosphäre mit einer Wasserdampfdichte von 14 μg/cm³ (25°C-60 % rF) für etwa 1 Minute ausgesetzt, um eine 20 μm dicke durch UV-Strahlung aktivierbare anisotrope elektrisch leitende Klebefolie (E-1) zu bilden.
Außerdem wurden 4,0 g cycloaliphatisches Epoxidharz (Cyracure UVR6128, eine Handelsbezeichnung, produziert von Union Carbide Japan Corp., Epoxidäquivalent: 200), 1,5 g glycidylgruppenhaltiges Epoxidharz (Epicote 154, eine Handelsbezeichnung, produziert von Yuka Shell Epoxy Co., Ltd.) und 4,5 g Paphen PKHC (Phenoxyharz, produziert von Phenoxy Associates Co., Ltd.) mit 9 g Methylethylketon gemischt und gerührt, bis eine einheitliche Lösung erhalten wurde. Dazu wurden die gleichen elektrisch leitenden Partikel wie oben zugegeben, um einen endgültigen Feststoffgehalt von 3 Vol.-% aufzuweisen, und die Lösung wurde kontinuierlich gerührt, bis die elektrisch leitenden Partikel gründlich dispergiert waren, um eine Dispersion zu erhalten. 0,120 g durch UV-Strahlung aktivierbarer kationischer Polymerisationskatalysator (Xylen-cyclopentadienyleisen(II)-(tris(trifluormethylsulfonyl) methid), 0,016 g kationischer Polymerisationsinhibitor (N,N-Diethyl-m-toluidin), 0,1 Silan-Haftvermittler (A187, eine Handelsbezeichnung, produziert von Nippon Unicar Co., Ltd., γ-Glycidoxypropyltrimethoxysilan) und 0,6 g Methylethylketon wurden separat gemischt und gerührt, bis eine einheitliche Lösung erhalten wurde. Diese wurde zu der oben hergestellten Dispersion zugegeben und die gemischte Lösung wurde weiter gerührt, um eine durch UV-Strahlung aktivierbare anisotrope elektrisch leitende Klebstoffzusammensetzung zu erhalten. Dieser Klebstoff wurde auf eine siliconbehandelte Polyesterfolie (Trennvorrichtung) unter Verwendung einer Rakelauftragsmaschine aufgetragen, bei 60°C für 10 Minuten getrocknet und dann einer Atmosphäre mit einer Wasserdampfdichte von 11 μg/cm³ (26°C-40 % rF) für etwa 1 Minute ausgesetzt, um eine 20 μm dicke durch UV-Strahlung aktivierbare anisotrope elektrisch leitende Klebefolie (E-2) zu bilden.
Des Weiteren wurde eine durch UV-Strahlung aktivierbare anisotrope elektrisch leitende Klebefolie (C-1) auf die gleiche Art und Weise wie E-1 erhalten, mit der Ausnahme, dass die Beschichtung einer Atmosphäre mit einer Wasserdampfdichte von 6 μg/cm³ (22°C-32 % rF) ausgesetzt wurde. Außerdem wurde eine durch UV-Strahlung aktivierbare anisotrope elektrisch leitende Klebefolie (C-2) auf die gleiche Art und Weise wie E-2 erhalten, mit der Ausnahme, dass die Beschichtung einer Atmosphäre mit einer Wasserdampfdichte von 6 μg/cm³ (25°C-27 % rF) ausgesetzt wurde. Darüber hinaus wurde eine durch UV-Strahlung aktivierbare anisotrope elektrisch leitende Klebefolie (C-3) auf die gleiche Art und Weise wie E-2 erhalten, mit der Ausnahme, dass die Beschichtung einer Atmosphäre von gesättigtem Wasserdampf (die Dichte von gesättigtem Wasserdampf bei 25°C beträgt 24 μg/cm³) für eine Minute ausgesetzt wurde. Kondensation von Wasser wurde auf der Oberfläche der Klebefolie beobachtet.
Produktion einer Schaltungssubstratprobe für die Verbindungsprüfung
Die derartig erhaltenen durch UV-Strahlung aktivierbaren anisotropen elektrisch leitenden Klebefolien, die jeweils eine Breite von 2 mm und eine Länge von 4 cm aufwiesen, wurden mit UV-Strahlen mit einer Zentralwellenlänge von 365 nm unter Luftkühlung bestrahlt. E-1 und C-1 wurden mit UV-Strahlen mit einer Intensität von 80 mW/cm² für 10 Sekunden und E-2 und C-2 wurden mit UV-Strahlen mit einer Intensität von 120 mW/cm² für 5 Sekunden bestrahlt. Jede durch UV-Strahlung aktivierbare anisotrope elektrisch leitende Klebefolie, die oben mit UV-Strahlen bestrahlt wurde, wurde auf ein 0,7 mm dickes Glassubstrat mit einem ITO- (Indiumzinnoxid)-Film geklebt und bei 30°C und einem Druck von 1,0 MPa für 3 Sekunden thermisch pressgebunden und dann wurde die Polyesterfolie als die Trennvorrichtung abgezogen (temporäres Pressbinden). Danach wurde eine flexible Schaltung, die mittels eines vergoldeten Kupferdrahts mit einem Leitermittelpunktsabstand von 70 μm, einer Leiterbreite von 35 μm und einer Dicke von 12 μm konstruiert und auf einer 25 μm dicken Polyimidfolie gebildet war, positioniert und auf jeder der temporär pressgebundenen durch UV-Strahlung aktivierbaren anisotropen elektrisch leitenden Folien befestigt. Minuten nach der Bestrahlung von UV-Strahlen darauf wurde der durch UV-Strahlung aktivierbare anisotrope elektrisch leitende Folienteil bei 120°C und einem Druck von 2,0 MPa für 10 Sekunden thermisch pressgebunden, um eine Schaltungsprobe für die Verbindungsprüfung zu erhalten (echtes Pressbinden).
Bewertung des verbundenen Zustands
Der Verbindungswiderstand zwischen dem Glassubstrat mit einem ITO-Film und der flexiblen Schaltung in jeder der derartig produzierten Schaltungsproben für die Verbindungsprüfung wurde unter Verwendung eines digitalem Multimeters gemessen. Während der Glasträger mit einem ITO-Film darauf fixiert wurde, wurde die flexible Schaltung bei einem Winkel von 90° gezogen, um die Schälfestigkeit zu bestimmen. Des Weiteren wurde die Reaktivität der Klebefolie nach der Bestrahlung mit UV-Strahlen unter Verwendung eines Differential-Scanning-Kalorimeters untersucht. Die erhaltenen Ergebnisse sind nachstehend in Tabelle 1 gezeigt.
Tabelle 1 (Bewertungsergebnisse)
Von den Ergebnissen der Schälfestigkeit wurde bestätigt, dass die Klebefolien der vorliegenden Erfindung ein sehr gutes Klebeverhalten verglichen mit den Vergleichsbeispielen aufweisen. Des Weiteren besteht kein sehr großer Unterschied bei der Spitzenaktivitätstemperatur, die mit Hilfe des Differential-Scanning-Kalorimeters gemessen wurde, und dies offenbart, dass die Reaktivität nicht abnimmt, selbst wenn die Folie Wasserdampf ausgesetzt wird. Außerdem ist aus den Ergebnissen des Verbindungswiderstands zu sehen, dass die Klebefolien der vorliegenden Erfindung gute Verbindungscharakteristiken aufweisen, die denen der Vergleichsbeispiele gleichen.
Wie oben beschrieben, weist die durch UV-Strahlung aktivierbare Klebefolie der vorliegenden Erfindung eine ausgezeichnete Lagerstabilität auf und kann gleichzeitig aufgrund der Inkorporierung von Wasser in der Nähe ihrer Oberfläche mit derartigen Wirkungen begünstigt werden, dass die Härtung der Klebstoffkomponente nach der Aktivierung durch UV-Bestrahlung verhindert, die verwendbare Zeit verlängert und eine sehr gute Klebeeigenschaft aufrechterhalten wird.

Claims

Durch UV-Strahlung aktivierbare Klebefolie, umfassend ein Epoxidharz, einen durch UV-Strahlung aktivierbaren kationischen Polymerisationskatalysator und einen kationischen Polymerisationsinhibitor und Wasser in einer Menge, die wirksam ist, die kationische Polymerisation der Folie zu unterdrücken und die Zeit von der Aktivierung bis zum thermischen Pressbinden zu verlängern, nachdem die durch UV-Strahlung aktivierbare Klebefolie durch Bestrahlung durch Ultraviolettstrahlen aktiviert wurde.
Durch UV-Strahlung aktivierbare Klebefolie nach Anspruch 1, wobei das Epoxidharz ein cycloaliphatisches Epoxidharz und ein glycidylgruppenhaltiges Epoxidharz enthält.
Durch UV-Strahlung aktivierbare Klebefolie nach Anspruch 2, wobei das Gewichtsverhältnis des cycloaliphatischen Epoxidharzes zu dem glycidylgruppenhaltigen Epoxidharz 10:90 bis 98:2 beträgt.
Durch UV-Strahlung aktivierbare Klebefolie nach Anspruch 1, wobei die durch UV-Strahlung aktivierbare Klebstoffzusammensetzung ferner elektrisch leitende Partikel enthält.
Durch UV-Strahlung aktivierbare Klebefolie nach Anspruch 1, wobei die durch UV-Strahlung aktivierbare Klebstoffzusammensetzung ferner ein thermoplastisches Elastomer oder Harz enthält.
Durch UV-Strahlung aktivierbare Klebefolie nach Anspruch 5, wobei das thermoplastische Elastomer oder Harz ein Phenoxyharz ist und in einer Menge von 10 bis 900 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteile des Epoxidharzes vorliegt.
Durch UV-Strahlung aktivierbare Klebefolie nach Anspruch 1, wobei die Zeit von der Aktivierung bis zum thermischen Pressbinden bei einer gewöhnlichen Temperatur mindestens etwa 10 Minuten beträgt.
Verfahren zur Herstellung einer durch UV-Strahlung aktivierbaren Klebefolie, umfassend Mischen eines Epoxidharzes, eines durch UV-Strahlung aktivierbaren kationischen Polymerisationskatalysators und eines kationischen Polymerisationsinhibitors, um eine durch UV-Strahlung aktivierbare Klebstoffzusammensetzung herzustellen, Auftragen der durch UV-Strahlung aktivierbaren Klebstoffzusammensetzung auf eine Trennvorrichtung, Trocknen der Beschichtung und Aussetzen der Folie einer Atmosphäre mit einer Wasserdampfdichte von nicht weniger als 7 μg/cm³ und weniger als der gesättigte Wasserdampf.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Epoxidharz ein cycloaliphatisches Epoxidharz und ein glycidylgruppenhaltiges Epoxidharz umfasst.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Gewichtsverhältnis des cycloaliphatischen Epoxidharzes zu dem glycidylgruppenhaltigen Epoxidharz 10:90 bis 98:2 beträgt.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die durch UV-Strahlung aktivierbare Klebstoffzusammensetzung ferner elektrisch leitende Partikel enthält.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die durch UV-Strahlung aktivierbare Klebstoffzusammensetzung ferner ein thermoplastisches Elastomer oder Harz enthält.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei das thermoplastische Elastomer oder Harz ein Phenoxyharz ist und in einer Menge von 10 bis 900 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteile des Epoxidharzes enthalten ist.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Zeitspanne, in der die Folie einer Atmosphäre mit einer Wasserdampfdichte von nicht weniger als 7 μg/cm³ und weniger als der gesättigte Wasserdampf ausgesetzt wird, 20 Sekunden bis weniger als 1 Stunde beträgt.
Gegenstand, umfassend ein Substrat, wobei das Substrat eine äußere Oberfläche aufweist und sich die durch UV-Strahlung aktivierbare Klebefolie nach einem der Ansprüche 1 bis 7 auf mindestens einem Teil der äußeren Oberfläche befindet.
Gegenstand, umfassend ein erstes Substrat, ein zweites Substrat und die durch UV-Strahlung aktivierbare Klebefolie nach Anspruch 4, die zwischen dem ersten und dem zweiten Substrat positioniert ist, wobei die Klebefolie durch Bestrahlung aktiviert worden ist, bevor die Substrate kombiniert werden.