JP2004182935A

JP2004182935A - 導電性接着剤

Info

Publication number: JP2004182935A
Application number: JP2002354316A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Yanai; 將浩谷内
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2002-12-05
Filing date: 2002-12-05
Publication date: 2004-07-02

Abstract

【課題】多大な手間とコストを必要とすることなく、導電性金属のマイグレーションを抑制することができ、しかもプリント基板にダメージを与えることがない導電性接着剤を提供する。
【解決手段】本発明の導電性接着剤は、脂環式エポキシ樹脂、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、エポキシ反応性希釈剤、及びアミン系液状硬化剤及びとトリアジン系硬化促進剤及び導電性フィラーとを少なくとも含有する。
【選択図】なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子や各種電気電子部品の組立て、基板への接着などに用いられる導電性接着剤に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＩＣ、ＬＳＩ、その他の半導体素子及び各種電気電子部品の組立あるいは基板への接着には、優れた導電性を有する上に信頼性が高いことからＳｎ−Ｐｂ共晶はんだが広く使用されてきた。
ところが、近年機器の軽薄短小化に伴い、ＬＳＩ等の半導体素子の小型、高機能化が進み、接続端子の幅及び間隔を狭めた微細ピッチの多数接続端子が必要となってきている。しかしながら、はんだは、接続端子の微細ピッチ化が進むと、はんだ付け時にブリッジ現象を起こす危険性を有し、微細ピッチ化への対応には限界があった。それに加えてはんだはリフロー温度が高いために接合できる部材に制約があり、更に鉛を含有している点が環境保護の観点から問題とされている。即ち、最近の環境問題への認識の高まりから、エレクトロニクス実装の分野において、はんだ合金中の鉛に対する規制が行われようとしており、電子部品の実装に鉛を用いない接合技術の確立が急務となっている。
【０００３】
鉛フリー実装技術としては、主として鉛フリーはんだ及び導電性接着剤が挙げられるが、鉛フリーはんだよりも、接合部の柔軟性や実装温度の低温化等のメリットが期待できる導電性接着剤に注目が集まっている。
【０００４】
上記導電性接着剤は、一般的に、樹脂系接着成分中に導電性粒子を分散させたものであり、接着剤で電極を接続した後に樹脂を硬化させ、導電性粒子同士の接触により、接続部の導通を確保するものである。従って、接合部が樹脂で接着されるため、熱や外力による変形に対して柔軟に対応でき、導通部が合金であるはんだと比較して、接合部に亀裂が発生し難いというメリットを有していることから、はんだの代替材料として期待されている。
【０００５】
しかしながら、従来の導電性接着剤はマイグレーションが発生し、その結果短絡が生じ易いものであった。マイグレーションとは、高湿度下において電極に直流電圧が印加されると銀粉などの導電性接着剤中の導電性金属成分がイオン化して析出し、側方へ成長していく現象である。電極に塗布された導電性ペーストが長期間経過する間にマイグレーションを発生すると、導電性金属成分がイオン化して析出することによりイオン析出跡が形成され、その結果、相隣るイオン析出跡同士がつながることにより短絡を生じていた。このようなマイグレーションは、特に高温高湿環境下で発生し易い傾向がある。
【０００６】
マイグレーションの発生を抑制する方法としては、回路パターンに水分を与えないようにタフィーやヒュームシールなどの防水塗膜を施す方法、導電性ペーストの硬化後、表面をマイグレーション性の小さいＡｌやＣｒなどの金属で覆う方法、溶融ガラスフリットで防湿保護する方法などが知られている。
しかし、これら従来の方法は、いずれも多大な手間とコストを要するものであり、高温の加熱処理を必要とするためプリント基板にダメージを与え易いものであった。
【０００７】
また、従来から銀マイグレーション防止にトリアジン骨格を持つ化合物が有効であることが知られており、例えば、鎌形一夫ら、電子通信学会論文誌１９８６／１．Ｖｏｌ．Ｊ６９−Ｃ、Ｎｏ．１、ｐ．１２６等に開示されている。
この技術を利用した特許としては、特公昭６２−５３５３１号公報、特公昭６３−５４３００号公報、特公昭６３−３９４２４号公報、特公平１−２３３１３号公報、特公平１−１９８３４号公報、特開昭６１−２１００７６号公報が挙げられるが、これらは導電性ペーストとして使用されているものではない。
更に、特開平１１−１４４５２７号公報［特許文献１］では、２，４−ジアミノ−６−ビニル−ｓ−トリアジン・イソシアヌル酸付加物、又は２，４−ジアミノ−６−メタクリロイルオキシエチル−ｓ−トリアジン・イソシアヌル酸付加物を使用した導電性ペーストに銀マイグレーション防止作用があることが開示されているが、これらの化合物は固形であって、エポキシ樹脂などの導電性接着剤の主剤となる樹脂には相溶し難く、マイグレーション防止作用を発揮するために必要な分散性が課題となっており、分散性の一層の向上が望まれている。
【０００８】
更に、導電性接着剤の導電性向上を目指した場合、内部応力などによる接着強度が低下することも課題となっており、導電性を維持したまま接着強度保持という一層の性能向上が望まれている。
【０００９】
【特許文献１】
特開平１１−１４４５２７号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、多大な手間とコストを必要とすることなく、導電性金属のマイグレーションを抑制することができ、しかもプリント基板にダメージを与えることがない導電性接着剤を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、以下に示す導電性接着剤が提供される。
〔１〕脂環式エポキシ樹脂と液状硬化剤と導電性フィラーとを少なくとも含有することを特徴とする導電性接着剤。
〔２〕ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂を含有することを特徴とする前記〔１〕に記載の導電性接着剤。
〔３〕該液状硬化剤が、硬化物に可撓性を付与する液状硬化剤であることを特徴とする前記〔１〕又は〔２〕に記載の導電性接着剤。
〔４〕該硬化物に可撓性を付与する液状硬化剤が、ポリアミドアミン系硬化剤、ポリアミン系硬化剤のいずれかであることを特徴とする前記〔３〕に記載の導電性接着剤。
〔５〕該液状硬化剤が少なくともマイクロカプセル潜在性硬化剤であることを特徴とする前記〔１〕〜〔４〕のいずれかに記載の導電性接着剤。
〔６〕硬化促進剤を含有することを特徴とする前記〔１〕〜〔５〕のいずれかに記載の導電性接着剤。
〔７〕該硬化促進剤が、２，４−ジアミノ−６−｛２’−メチルイミダゾリル−（１’）｝−エチル−ｓ−トリアジン、２，４−ジアミノ−６−｛２’−メチルイミダゾリル−（１’）｝−エチル−ｓ−トリアジンイソシアヌル酸付加アンジアミドのいずれかであることを特徴とする前記〔６〕に記載の導電性接着剤。
〔８〕エポキシ反応性希釈剤を含有することを特徴とする前記〔１〕〜〔７〕のいずれかに記載の導電性接着剤。
〔９〕該導電性フィラーが、銀であることを特徴とする前記〔１〕〜〔８〕のいずれかに記載の導電性接着剤。
〔１０〕該導電性フィラーが、球状粉末とリン片状粉末の混合物からなることを特徴とする前記〔１〕〜〔９〕のいずれかに記載の導電性接着剤。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、上記本発明について詳しく説明する。
本発明の導電性接着剤は、脂環式エポキシ樹脂と液状硬化剤と導電性フィラーとを少なくとも含有する。かかる構成の導電性接着剤は、安価且つ簡便に製造可能である。しかも、導電性金属のマイグレーション抑制作用を有する化合物の分散性に優れ、硬化時の収縮が大きい（即ち、硬化収縮性が大きい）ので体積当りの導電性が従来の導電性接着剤より向上している。
【００１３】
本発明における脂環式エポキシ樹脂は有機バインダーとして用いられ、該脂環式エポキシ樹脂としては、例えば４〜７員環の環状脂肪族基を有する脂環式エポキシ化合物が挙げられる。具体的には、４−ビニルシクロヘキセンモノオキサイド、ビニルシクロヘキセンジオキサイド、メチル化ビニルシクロヘキセンジオキサイド、（３，４−エポキシシクロヘキシル）メチル−３，４−エポキシシクロヘキシルカルボキシレート、ビス−（３，４−エポキシシクロヘキシル）アジペート、ビス−（３，４−エポキシシクロヘキシルメチレン）アジペート、ビス−（２，３−エポキシシクロペンチル）エーテル、（２，３−エポキシ−６−メチルシクロヘキシルメチル）アジペート、ジシクロペンタジエンジオキサイド等の５員環や６員環の環状脂肪族基とエポキシ基をそれぞれ１〜２個有する脂環族エポキシ化合物が挙げられる。また、多官能脂環式エポキシ樹脂、例えば３官能、４官能の脂環式エポキシ樹脂を使用しても良く、多官能脂環式エポキシ樹脂は架橋密度を向上させることができ、硬化性を向上させることもできる。
【００１４】
上記脂環式エポキシ樹脂の中では、メチル化ビニルシクロヘキセンジオキサイドが好ましく、メチル化ビニルシクロヘキセンジオキサイドとビス−（３，４−エポキシシクロヘキシルメチレン）アジペートを用いることが更に好ましい。メチル化ビニルシクロヘキセンジオキサイドは、低粘度であるため配合物の粘度調整にも有効であり、硬化性に優れており、更にそのメチル基が立体障害となり、類似構造のビニルシクロヘキセンジオキサイドよりも反応性が抑制されているので、反応速度を制御しやすく、硬化収縮性も制御できる。また、ビス−（３，４−エポキシシクロヘキシルメチレン）アジペートを併用すると、可撓性を付与することができ、接着強度も向上させることができる。
【００１５】
本発明における脂環式エポキシ樹脂の配合量は、導電性接着剤中の有機バインダー全体の１０重量％以上であることが好ましい。該配合量が１０重量％未満の場合は、体積当りの導電率が低下する虞がある。
【００１６】
本発明の導電性接着剤においては、前記脂環式エポキシ樹脂以外にも他のエポキシ樹脂を含有させることができる。該他のエポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、アルキル置換ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、アルキル置換ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂、水添ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、ウレタン変性エポキシ樹脂、ポリスルフィド変性エポキシ樹脂、ゴム変性エポキシ樹脂、ポリアルキレングリコール型エポキシ樹脂等が挙げられる。尚、これらのエポキシ樹脂は、混合して用いることができる。但し、本発明はこれらに限定されるわけではない。
【００１７】
上記他のエポキシ樹脂は、固形でも液状でもよい。固形エポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、水添ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂等が挙げられる。尚、これらの固形又は液状エポキシ樹脂は、混合して用いても良い。但し、本発明はこれらに限定されるわけではない。
【００１８】
上記固形エポキシ樹脂と液状エポキシ樹脂を混合するには、例えば、加熱した液状エポキシ樹脂中に粉砕した固形エポキシ樹脂を投入し溶解した後、放冷すればよく、放冷過程で反応性希釈剤などを混合することもできる。
尚、固形エポキシ樹脂と液状エポキシ樹脂の混合比は特に限定されない。
【００１９】
本発明においては、前記他のエポキシ樹脂の中でも、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂を用いることが好ましい。ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂を含有させると、硬化収縮性のコントロールが容易になり、導電性や接着強度が向上し、低コスト化が可能になる。前記脂環式エポキシ樹脂とビスフェノールＡ型エポキシ樹脂を併用する場合、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂の配合量は、有機バインダー全体の５〜７０重量％とすることが好ましく、１０〜６０重量％とすることがより好ましい。５重量％未満では充分な強度を得ることが難しく、７０重量％を超えると粘度が高くなって作業性が悪くなる。
なお、本発明において有機バインダーとは導電性接着剤に含まれる成分の内、導電性フィラーを除く樹脂成分をいう。
【００２０】
本発明の導電性接着剤は、液状硬化剤を含有する。液状硬化剤は、固形の潜在性とは異なり、特定の温度まで反応が抑制されることがない。該液状硬化剤としては、例えば芳香族アミン系硬化剤、脂肪族アミン系硬化剤、脂環族アミン系硬化剤、エポキシ変性アダクトアミン系硬化剤、ポリオキシアルキレンアミン系硬化剤、複素環式アミン系硬化剤、ポリアミン系硬化剤、３官能チオール系硬化剤、イミダゾール系硬化剤などが挙げられる。これらは単独で用いても、混合して用いても良い。このような液状硬化剤を用いれば、溶媒を使用しなくても導電性接着剤を製造することができ、塗膜中にボイドなどの発生もなく、低粘度組成の導電性接着剤となり、均一接着が可能となる。但し、本発明は上記液状硬化剤に限定されない。また、本発明においては、同一の化合物が液状硬化剤でもあり、後述する硬化促進剤でもあり、マイグレーション防止硬化剤でもある場合がある。
【００２１】
本発明における液状硬化剤としては、硬化物に可撓性を付与する液状硬化剤（以下、単に可撓性付与液状硬化剤ともいう。）を用いることが好ましい。かかる液状硬化剤は、マイグレーション防止化合物の分散性を向上させ、導電性接着剤が硬化する際の収縮を大きくすることにより体積当りの導電性を向上させ、更に導電性を維持したまま接着力を向上させる（即ち、接着力をバランスをとって向上させる）ことができる。
【００２２】
上記可撓性付与液状硬化剤としては、ポリアミドアミン系硬化剤（富士化成：トーマイド、ヘンケルジャパン：バーサミド等）、ポリオキシアルキレンアミン系硬化剤（ＨＵＮＴＳＭＡＮ：ジェファーミン等）、複素環式アミン系硬化剤（油化シェルエポキシ：エポメート等）、ポリアミン系硬化剤（例えば、脂肪族ポリアミン系では、トリエチレンテトラミン、ｍ−キシレンジアミン、ポリアミン変性化合物など）、３官能チオール系硬化剤（ＴＨＥＩＣ−ＢＭＰＡ等）、脂肪族アミン（例えばメチルペンタンジアミン）などが挙げられる。これらは単独で用いても、混合して用いても良く、他のアミン系硬化剤、例えば芳香族アミン、脂環族アミンなど混合して用いても良い。但し、本発明はこれらの可撓性付与液状硬化剤に限定されるものではなく、導電性接着剤に可撓性を付与するものであればいかなる液状硬化剤でも使用することができる。
【００２３】
本発明においては、上記可撓性付与液状硬化剤の中でも、ポリアミドアミン系硬化剤、ポリアミン系硬化剤が好ましい。これらの可撓性付与液状硬化材は、特に本発明が目的とする効果に優れている。即ち、硬化性が良好で、導電性接着剤に優れた可撓性を付与することができ、導電性金属のマイグレーション抑制作用を有する化合物の分散性を向上させ、該化合物の添加量を低減することによって、体積当りの導電性の向上させる効果に優れ、接着力もバランスをとって向上させるという効果に特に優れている。
【００２４】
また、これら可撓性付与液状硬化剤は、それ自体がマイグレーション抑制作用を有するので、他のマイグレーション抑制作用を有しない硬化剤と硬化剤としての働きがないマイグレーション抑制化合物とを併用した導電性接着剤に比べ、体積当りの導電性が向上する効果もある。
尚、単なる液状硬化剤は、それ自体がマイグレーション抑制作用を有しないので、マイグレーション抑制作用を発揮するためには、後述するマイグレーション抑制効果を有する硬化促進剤やマイグレーション防止剤を添加する必要がある。
【００２５】
本発明においては、可撓性付与液状硬化剤を使用した場合、脂環式エポキシ樹脂に加え、前記ビスフェノール系エポキシ樹脂（固形および液状）を含有させることが好ましく、可撓性エポキシ樹脂を含有させれば、更に接着強度が向上する。但し、配合の割合で可撓性エポキシなどが脂環式エポキシ樹脂に比べ、非常に多い場合、接着強度は高くなるものの、導電性が低下するので、配合比のバランスを考慮する必要がある。なお、可撓性付与液状硬化剤で硬化物に可撓性を付与することによっても、接着強度が良好となる。
【００２６】
本発明においては、液状硬化剤をマイクロカプセル化した潜在性硬化剤を使用することが好ましい。該潜在性硬化剤を用いると、通常の液状硬化剤に比べポットライフ（接着剤の可使時間）が向上し、硬化収縮性を大きくすることにより体積当りの導電性の向上を更に図ることができ、接着力もバランスをとって更に向上させることができ、また導電性金属のマイグレーション抑制作用を有する化合物の分散性を更に向上させ、該化合物の添加量を低減することによって、体積当りの導電性を更に向上させることができる。該マイクロカプセル潜在性硬化剤としては、市販の低温速硬化ブレード等のノバキュアＨＸ３７１２、ＨＸ−３７２２などが挙げられる。
【００２７】
本発明における前記液状硬化剤の添加量は、注意を要する。即ち、液状硬化剤はエポキシ樹脂の当量よりやや過剰に加えると、マイグレーション抑制効果が向上することが期待される。一方、エポキシ樹脂の当量以上に添加すると、硬化性に問題を生じる上に、体積当りの導電性も低下する傾向がある。このような観点から、液状硬化剤の添加量はマイグレーションと硬化性や体積当りの導電性との相関を考慮して決める必要がある。尚、硬化不十分で接着強度が不足する場合は、他の硬化剤や、硬化促進剤を添加することによって硬化させることで、接着強度を保持することができる。
【００２８】
本発明の導電性接着剤においては、硬化促進剤を含有させることにより、硬化時間を短縮し、硬化温度を低下させることが好ましい。エポキシ系樹脂は、前記液状硬化剤が添加されていれば効果反応は進むが、硬化促進剤が添加されていると硬化速度が促進される。尚、本発明においては、同一の化合物が硬化促進剤でもあり、前記液状硬化剤でもあり、後述するマイグレーション防止硬化剤でもある場合がある。
【００２９】
上記硬化促進剤としては、例えば、３級アミン化合物や尿素化合物や、通常潜在性硬化剤として使用されている硬化剤例えばジシアンジアミド、アミンアダクト化合物や尿素アダクト化合物などが挙げられる。該３級アミン化合物としては、２−メチルイミダゾール、１、２−ジメチルイミダゾール、２，４−ジアミノ−６−｛２’−メチルイミドゾリル−（１’）｝−エチル−ｓ−トリアジン、２，４−ジアミノ−６−｛２’−メチルイミドゾリル−（１’）｝−エチル−ｓ−トリアジンイソシアヌル酸付加物などが挙げられ、上記尿素化合物としては、３−フェニル−１，１−ジメチル尿素及び又は３−ｐ−クロロフェニル−１，１−ジメチル尿素などが挙げられる。更に他の硬化促進剤潜在性硬化剤として使用されているものも使用できる。例えばジシアンジアミド、アミンアダクト化合物、尿素アダクト化合物なども挙げられる。但し、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００３０】
本発明においては、上記硬化促進剤の中でも、２，４−ジアミノ−６−｛２’−メチルイミドゾリル−（１’）｝−エチル−ｓ−トリアジン、２，４−ジアミノ−６−｛２’−メチルイミドゾリル−（１’）｝−エチル−ｓ−トリアジンイソシアヌル酸付加物、ジシアンジアミドのいずれかが、特に好ましい。これらの硬化促進剤は、硬化温度を低下させ、硬化時間を短縮する効果が特に優れており、接着強度を高くする効果にも優れる。また、これらはトリアジン骨格を有することからそれ自体がマイグレーション抑制効果を有するので、マイグレーション抑制剤の添加量を減らすこともできる。
【００３１】
上記硬化促進剤の量は、エポキシ樹脂１００重量部に対して５重量部以下が好ましい。この量が５重量部を越えると、硬化性はよいものの、接着強度不足及び耐湿性、耐液晶性等の信頼性に悪影響を及ぼすことになる。
【００３２】
本発明の導電性接着剤には、エポキシ反応性希釈剤を添加することが好ましい。該反応性希釈剤を添加すると、導電性接着剤の粘度調整が容易になり、配合、塗布など作業工程が簡便になり、種々な塗布工程の対応が可能となる。また導電性接着剤が硬化する際の硬化収縮も大きくすることができ、ボイドの発生も防ぐことができる。更に、２官能以上であれば、硬化反応で硬化物の架橋密度を向上させることができるので、より好ましい。また、理由は不明だが、これら反応性希釈剤を配合組成物に添加して用いた場合、ポットライフが長くなる傾向にあり、作業性を向上させることができる。
【００３３】
なお、本発明におけるエポキシ反応性希釈剤は、その２５℃における粘度が１〜２００ｃＰのものが好ましく、より好ましくは１〜１００ｃＰ、特に好ましくは１〜５０ｃＰのものである。
粘度が２００ｃＰを超えると、接着剤組成物全体を適切な粘度にするため大量に加えなければならないので好ましくない。
【００３４】
本発明において好適に使用することができる反応性希釈剤としては、例えばｎ−ブチルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、２−エチルヘキシルグリシジルエーテル、ｏ―クレジルグリシジルエーテル、スチレンオキサイド、フェニルグリシジリエーテル、クレジルグリシジルエーテル、ｐ−ｓｅｃ−ブチルフェニルグリシジルエーテル、グリシジルメタクリレート、ジグリシジルエーテル、ブタンジオールジグリシジルエーテル、ジグリシジルアニリン、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、グリセリントリグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールグリシジルエーテル、シクロヘキサンジメタノールジグリシジルエーテル、アルキレンジグリシジルエーテル、ポリグリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテルなどが挙げられる。但し、これらに限定されるものではない。これらは単独でも用いても、混合して用いても良い。更に安定した導電性を与えるためには反応性基が２官能以上であることが好ましく、例えば、ジグリシジルエーテル、ブタンジオールジグリシジルエーテル、ジグリシジルアニリン、ネオペンチルグリコールグリシジルエーテル、シクロヘキサンジメタノールジグリシジルエーテル、アルキレンジグリシジルエーテル、ポリグリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、グリセリントリグリシジルエーテルなどが挙げられる。これらは単独でも用いても、混合して用いても良い。但し、本発明はこれらのエポキシ反応性希釈剤に限定するものではなく、低粘度なエポキシ反応性希釈剤であればいかなるものでも使用することができる。
【００３５】
本発明において、エポキシ反応性希釈剤の添加量は、エポキシ樹脂全体量１００重量部に対して１００重量部以下が好ましい。この量が１００重量部を越えると、希釈効果はあるものの、ベースエポキシ樹脂組成物の硬化物のそのもの特性が変化し、接着強度が低下するので好ましくない。
【００３６】
本発明の導電性接着剤は、導電性フィラーを含有する。該導電性フィラーとしては、金、銀、銅、ニッケルなどの導電性金属；アルミナ、ガラスなどの無機絶縁体やポリエチレン、ポリスチレンなどの有機高分子の表面を導電性物質でコートしたもの；カーボン；グラファイトなどが挙げられる。又、導電性フィラーとして特開平７−１７９８３２号公報に記載の低融点金属をコーティングしたものを用いることもできる。これらは単独で用いても２種以上を併用しても良い。
【００３７】
本発明においては、上記導電性フィラーの中でも、導電性接着剤に高い導電率を付与できるという点で銀が好ましい。
【００３８】
又、本発明で用いられる導電性フィラーの形状は、球状、リン片状、又は樹枝状があり、これらの形状のものを単独で用いることもできれば、２種以上の混合系で用いることもできる。又、粗粉と細粉を混合して用いることもできれば、高融点金属粉末と低融点金属粉末を混合して用いることもできる。
【００３９】
本発明においては、上記形状の導電性フィラーの中でも、球状粉末とリン片状粉末の混合物を用いることが好ましい。かかる混合物を導電性フィラーとして用いると、導電性接着剤の導電率が向上し、更に、リン片状粉末が通電経路を形成し、球状粉末が樹脂層のマトリックスを強固にし、導電性と強度のバランスを取ることができる。
【００４０】
本発明における導電性フィラーの配合量は、導電性接着剤の用途に応じて適切な範囲で選択することができる。加圧プロセスのない通常の導電性接着剤として用いる際の配合率は導電性接着剤全体の６５〜９０重量％とすることが好ましい。６５重量％未満では十分な導電性を得ることが難しく、９０重量％を超えると作業性が劣る。より好ましくは７０〜９０重量％である。
【００４１】
本発明の導電性接着剤においては、本発明の特徴を損なわない範囲で適当な溶剤又は希釈剤を用いることもできる。これは、導電性接着剤をペースト状にした場合に十分な粘度とチキソ性を与えるものである。
上記溶剤は公知のものでよく、例えば、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチル−ピロリドン、カルビトール、メチルカルビトール、カルビトールアセテート、酢酸ブチルセロソルブ、酢酸エチルセロソルブ、酢酸メチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、エチルセロソルブ、メチルセロソルブ等が挙げられる。これらは単独で用いても複数の溶剤を適当量混合して用いてもよい。但し、保存特性は低下するので使用時には注意を要する。
【００４２】
本発明の導電性接着剤には、マイグレーション防止化合物を添加することもできる。マイグレーション防止化合物は、銀等の金属の溶出を抑制する化合物で、錯体を形成しやすい化合物である。尚、本発明においては、同一の化合物がマイグレーション防止化合物でもあり、前述した液状硬化剤でもあり、硬化促進剤でもある場合がある。
【００４３】
上記マイグレーション防止化合物の例としては、２，４−ジアミノ−６−ビニル−ｓ−トリアジン・イソシアヌル酸付加物、２，４−ジアミノ−６−メタクリロイルオキシエチル−ｓ−トリアジン・イソシアヌル酸付加物、２，４−ジアミノ−６−ビニル−ｓ−トリアジン、２，４−ジアミノ−６−メタクリロイルオキシエチル−ｓ−トリアジン、下記に示すようなトリアジン化合物、及びトリアジン骨格を持つ樹脂（ＢＴレジン：三菱ガス化学）などが挙げられる。
【００４４】
本発明におけるマイグレーション防止化合物の添加量は、前記マイグレーション防止作用を有する（可撓性付与液状硬化剤や硬化促進剤）から遊離されるマイグレーション防止化合物との合計が導電性接着剤全体の３０重量％を超えないように添加することが好ましい。この値を超えると、マイグレーション防止効果が上がらないばかりか、体積当りの導電性が低下することになり好ましくない。
【００４５】
次に、マイグレーション防止効果を有するトリアジン化合物の具体例を表１〜表３に構造式で示す。尚、下記１〜表３に示す構造式中のＡは、次の構造式（１）で表される。
【００４６】
【化１】

【００４７】
【表１】

【００４８】
【表２】

【００４９】
【表３】

【００５０】
本発明の導電性接着剤においては、酸化防止剤を含有させることが好ましい。該酸化防止剤としては、プロピオン酸、リノール酸、ステアリン酸、ラウリン酸、ペンタデシル酸などの脂肪酸及びその金属塩、ジカルボン酸、オキシカルボン酸、フェノール類、レゾルシン、カテコール、ハイドロキノンなどの多価フェノール、金属キレート剤、高級脂肪族アミン、有機チタネート化合物、ロジン、アントラセン及びその誘導体などが挙げられ、市販のはんだ用フラックスも使用できる。これらの酸化防止剤の中では、プロピオン酸、リノール酸、ステアリン酸、ラウリン酸、ペンタデシル酸などの脂肪酸、レゾルシン、カテコール、ハイドロキノンなどの多価フェノールが好ましい。
【００５１】
本発明おける酸化防止剤の添加量は一般的には導電性フィラーに対して、０．１〜２０重量％が好ましいが、添加量が少な過ぎると導電性フィラーが酸化を受け易く、また多過ぎると接着性や導電性が低下したり、接着剤ペーストの吸湿性が高くなるので０．３〜１０重量％が特に好ましい。
【００５２】
また、本発明の導電性接着剤における他の配合物としては、接着強度向上のために添加されるシランカップリング剤やチタンカップリング剤等のカップリング剤が挙げられる。上記シランカップリング剤としては、例えば、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−β−（アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−β−（アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β−（アミノエチル）−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、Ｎ−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−ユレイドプロピルトリエトキシシラン等のアミノシランカップリング剤、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、γ−グリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン等のエポキシシランカップリング剤、ビニルトリクロロシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス（β−メトキシエトキシ）シラン等のビニルシランカップリング剤、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン等のメルカプトシランカップリング剤、γ−メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン等のアクリルシランカップリング剤、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン、トリフルオロメチルトリメトキシシラン等の一般式
ＲＳｉ（ＯＲ’）_３
〔式中、Ｒは１個又は２個以上のハロゲン原子が置換してもよい炭素数１〜４程度の直鎖又は分岐鎖状のアルキル基を示し、Ｒ’は炭素数１〜４程度の直鎖又は分岐鎖状のアルキル基を示す。〕
で表されるアルキルトリアルコキシシラン等を挙げることができる。
【００５３】
前記チタンカップリング剤の具体例としては、例えば、イソプロピルトリイソステアロイルチタネート、イソプロピルトリス−イソデシルベンゼンスルホニルチタネート、イソプロピルトリス−ｎ−デシルベンゼンスルホニルチタネート、イソプロピルトリス（ジオクチルピロホスフェート）チタネート、テトライソプロピル−ビス（ジオクチルホスファイト）チタネート、テトラオクチル−ビス（ジトリデシルホスファイト）チタネート、テトラ（２，２−ジアリルオキシメチル−１−ブチル）−ビス（ジ−トリデシルホスファイト）チタネート、ビス（ジオクチルピロホスフェート）オキシアセテートチタネート、ビス（ジオクチルピロホスフェート）エチレンチタネート、イソプロピルトリオクタノイルチタネート、イソプロピルジメタクリルイソステアロイルチタネート、イソプロピルイソステアロイルジアクリルチタネート、イソプロピルトリ（ジオクチルホスフェート）チタネート、イソプロピルトリクミルフェニルチタネート、イソプロピルトリ（Ｎ−アミノエチル・アミノエチル）チタネート、ジクミルフェニルオキシアセテートチタネート、ジイソステアロイルエチレンチタネート等を挙げることができる。なお、これらに限定されるものではない。
【００５４】
これらのカップリング剤の添加量は、本発明に用いる導電性接着剤の組成により大きく変化するが、導電性接着剤全体を１００重量部とした場合、５重量部以下が好ましい。５重量部を越えると、樹脂の凝集力が低下し、結果として接着力や信頼性が低下する。
【００５５】
本発明の導電性接着剤においては、前記成分の他に、その用途に応じて、或いは必要に応じて、粘度調整や硬化性付与用樹脂、充填剤、レベリング剤、酸化促進剤、難燃剤、チクソ性付与剤、沈降防止剤、顔料、消泡剤、腐食防止剤、粘着性付与剤、希釈用溶媒などの各種添加剤を含有しても良い。
【００５６】
本発明の導電性接着剤は、上記の各種成分をボールミル、ロールミル、プラネタリーミキサー等の各種混練機を用いて、常法により、例えば１０〜６０分間混練することにより得られる。
【００５７】
上記混練した導電性接着剤は、スクリーン印刷、ディスペンサー塗布等の方法により、絶縁基体やリードフレームに塗布する。なお、これらは液状硬化剤を使用しているため、保存には冷凍あるいは冷蔵保存が必要である。
【００５８】
本発明の導電性接着剤の加熱硬化条件は、樹脂が十分硬化すると共に、熱による劣化が問題にならない範囲であれば特に制限はない。一般的な温度範囲としては、１５０〜２４０℃であるが、固形の硬化剤を溶融する目的はボイドの生成を防ぐことなので、これよりも低い温度で予備加熱を行っても良い。
【００５９】
上記本発明において、例えば銀フィラーを用いた場合、特に高温高湿環境下では銀がイオン化して銀イオンとなるが、この銀イオンはマイグレーション抑制化合物によって銀析出が抑制される。従って、この導電性接着剤をプリント基板の電極に塗布し、電子部品を接着しても、銀イオンの析出による短絡の発生は抑制される。
【００６０】
【実施例】
以下、実施例及び比較例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。
なお、下記の実施例及び比較例における「部」は、「重量部」である。
【００６１】
実施例１〜１０、比較例１〜４において、以下に示す配合比の導電性接着剤を作製した。
【００６２】
（実施例１）
脂環式エポキシ樹脂：セロキサイド２０８１
（ダイセル化学株式会社製）１００重量部
２−エチルー４−メチルイミダゾール
（四国化成株式会社製）４重量部
２，４−ジアミノ−６−ビニル−ｓ−トリアジン・イソシアヌル酸付加物
１０重量部
銀フィラー６００重量部
これらの各成分を配合混練し、導電性接着剤を作製した。
【００６３】
（比較例１）
脂環式エポキシ樹脂：セロキサイド２０８１（ダイセル化学社製）の代りに、可撓性エポキシ樹脂：フレップ５０（東レ・チオコール株式会社製）を使用した以外は、実施例１と同様に導電性接着剤を作製した。
【００６４】
（実施例２）
脂環式エポキシ樹脂：セロキサイド２０２１
（ダイセル化学株式会社製）３０重量部
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂：ＹＬ９８０
（油化シェルエポキシ株式会社製）７０重量部
液状硬化剤ポリオキシアルキレンアミン：ジェファーミンＤ２３０
（ＨＵＮＴＳＭＡＮ株式会社製）２８重量部
２，４−ジアミノ−６−ビニル−ｓ−トリアジン１０重量部
銀フィラー６００重量部
これらの各成分を配合混練し、導電性接着剤を作製した。
【００６５】
（比較例２）
液状硬化剤ポリオキシアルキレンアミン：ジェファーミンＤ２３０（ＨＵＮＴＳＭＡＮ株式会社製）の代わりに、固形硬化剤ジシアンジアミド変性：ＥＨ３８４２（旭電化株式会社製）１０重量部を使用した以外は、実施例２と同様に導電性接着剤を作製した。
【００６６】
（実施例３）
脂環式エポキシ樹脂：セロキサイド２０２１
（ダイセル化学株式会社製）４０重量部
ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂：エピコート８０６
（油化シェルエポキシ株式会社製）６０重量部
液状硬化剤ポリアミドアミン：＃２９６
（富士化成株式会社製）３０重量部
銀フィラー６００重量部
これらの各成分を配合混練し、導電性接着剤を作製した。
【００６７】
（比較例３）
液状硬化剤ポリアミドアミン：＃２９６（富士化成株式会社製）の代わりに、固形硬化剤ジシアンジアミド８重量部を使用した以外は、実施例３と同様に導電性接着剤を作製した。
【００６８】
（実施例４）
脂環式エポキシ樹脂：セロキサイド２０２１
（ダイセル化学株式会社製）４０重量部
ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂：エピコート８０６
（油化シェルエポキシ株式会社製）６０重量部
マイクロカプセル潜在性状硬化剤：ＨＸ−３７２２
（旭チバ株式会社製）３０重量部
銀フィラー６００重量部
これらの各成分を配合混練し、導電性接着剤を作製した。
【００６９】
（比較例４）
実施例４のマイクロカプセル潜在性硬化剤：ＨＸ−３７２２（旭チバ株式会社製）の代わりに、固形硬化剤ジシアンジアミド８重量部を使用する以外は、実施例４と同様に作製した。
【００７０】
（実施例５）
脂環式エポキシ樹脂：セロキサイド２０８１
（ダイセル化学株式会社製）５０重量部
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂：ＹＬ９８０
（油化シェルエポキシ株式会社製）５０重量部
液状硬化剤ポリアミン：ＥＨ２６１
（旭電化株式会社製）３０重量部
銀フィラー６００重量部
これらの各成分を配合混練し、導電性接着剤を作製した。
【００７１】
（実施例６）
脂環式エポキシ樹脂：セロキサイド２０８１
（ダイセル化学株式会社製）５０重量部
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂：ＹＬ９８０
（油化シェルエポキシ株式会社製）５０重量部
液状硬化剤ポリアミン：ＥＨ２６１
（旭電化株式会社製）３０重量部
硬化促進剤（アミンアダクト化合物）：アミキュアＰＮ−４０Ｊ
（味の素株式会社製）１重量部
銀フィラー６００重量部
シランカップリング剤：ＫＢＭ４０３
（信越シリコーン株式会社製）全重量に対して３重量％
これらの各成分を配合混練し、導電性接着剤を作製した。
【００７２】

これらの各成分を配合混練し、導電性接着剤を作製した。
【００７３】

これらの各成分を配合混練し、導電性接着剤を作製した。
【００７４】

これらの各成分を配合混練し、導電性接着剤を作製した。
【００７５】
（実施例１０）
脂環式エポキシ樹脂：セロキサイド２０８１
（ダイセル化学株式会社製）１０重量部
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂：ＹＬ９８０
（油化シェルエポキシ株式会社製）７０重量部
液状硬化剤ポリアミン：ＥＨ２６１（旭電化株式会社製）
３３重量部
２，４−ジアミノ−６−ビニル−ｓ−トリアジン５重量部
反応性希釈剤：セロキサイド３０００
（ダイセル化学株式会社製）２０重量部
硬化促進剤：２，４−ジアミノ−６−｛２′−
メチルイモダゾリル−（１′）｝−エチル−ｓ−トリアジン１重量部
銀フィラー６００重量部
シランカップリング剤：ＫＢＭ４０３（信越シリコーン株式会社製）
全重量に対して３重量％
これらの各成分を配合混練し、導電性接着剤を作製した。
【００７６】
実施例１〜１０、比較例１〜３で作製した導電性接着剤について、接着強度（剪断強度）、体積固有抵抗、導電率の測定、及びマイグレーション発生の評価を行った。結果を表４に示す。
【００７７】
【表４】

【００７８】
各種物性の測定及び評価は次のようにして行った。
接着強度（剪断強度）は、銅板上に導電性接着剤を膜厚７０〜１００μｍ、幅２ｍｍ、長さ２ｍｍに塗布し、銅チップ（２ｍｍ×２ｍｍ×１ｍｍ）を５つ載せて所定温度で硬化させ、作成した硬化物にプッシュプルゲージの先端を押し込みチップ脱落等の強度を読み取ることにより測定した。
接着強度（剪断強度）が５Ｋｇｆ／ｃｍ^２以上のものを○、５Ｋｇｆ／ｃｍ^２未満のものを×とした。
【００７９】
体積固有抵抗は、基盤上に導電性接着剤を膜厚５０〜１００μｍ、幅１ｃｍ、長さ７ｃｍに塗布し、所定温度で硬化させ、作成した硬化物の１ｃｍ当りの抵抗値（Ｒ）をデジタルマルチメーターで測定し、その数値を下記（１）式に代入することにより算出した。
【数１】
体積固有抵抗値＝Ｒ×ｔ×１０^−４Ω・ｃｍ（１）
〔Ｒ：抵抗値、ｔ：膜厚（μｍ）〕
【００８０】
導電率は、１×１０^−４Ω／ｃｍ以上のものを○、１×１０^−４Ω／ｃｍ未満のものを×とした。
【００８１】
マイグレーション発生は、図１に示す手段により測定し評価した。
図１は、導電性テスト手段の平面図であり、ガラエポ基盤１０上に針状先端部を有する電極１１を５００μｍピッチで２個形成し、３０ボルトの直流電圧を加えたものである。電極１１の素材は銅であり、その面積は０．３ｍｍ^２である。
テスト環境温度は６０℃、湿度は９５％である。
【００８２】
マイグレーション発生の観察はＪＩＳＺ３２８４に従って行い、１０００時間通電して観察した結果、マイグレーションが発生しなかったものを○、発生したものを×とした。
【００８３】
【発明の効果】
本発明の導電性接着剤は、脂環式エポキシ樹脂と液状硬化剤と導電性フィラーとを少なくとも含有するので、硬化収縮性を大きくすることにより体積当りの導電性の向上を図り、更に接着力もバランスをとって向上させ、その上に導電性金属のマイグレーション抑制作用を有する化合物の分散性を向上させ、該化合物の添加量を低減することによって、更なる体積当りの導電性の向上させることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】導電テスト手段の平面図である。
【符号の説明】
１０ガラエポ基盤
１１電極

Claims

脂環式エポキシ樹脂と液状硬化剤と導電性フィラーとを少なくとも含有することを特徴とする導電性接着剤。
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂を含有することを特徴とする請求項１に記載の導電性接着剤。
該液状硬化剤が、硬化物に可撓性を付与する液状硬化剤であることを特徴とする請求項１又は２に記載の導電性接着剤。
該硬化物に可撓性を付与する液状硬化剤が、ポリアミドアミン系硬化剤、ポリアミン系硬化剤のいずれかであることを特徴とする請求項３に記載の導電性接着剤。
該液状硬化剤がマイクロカプセル潜在性硬化剤であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の導電性接着剤。
硬化促進剤を含有することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の導電性接着剤。
該硬化促進剤が、２，４−ジアミノ−６−｛２’−メチルイミダゾリル−（１’）｝−エチル−ｓ−トリアジン、２，４−ジアミノ−６−｛２’−メチルイミダゾリル−（１’）｝−エチル−ｓ−トリアジンイソシアヌル酸付加アンジアミドのいずれかであることを特徴とする請求項８に記載の導電性接着剤。
エポキシ反応性希釈剤を含有することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の導電性接着剤。
マイグレーション防止化合物を含有することを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の導電性接着剤。
該マイグレーション防止化合物が、２，４−ジアミノ−６−ビニル−ｓ−トリアジン・イソシアヌル酸付加物、２，４−ジアミノ−６−メタクリロイルオキシエチル−ｓ−トリアジン・イソシアヌル酸付加物、２，４−ジアミノ−６−ビニル−ｓ−トリアジン、２，４−ジアミノ−６−メタクリロイルオキシエチル−ｓ−トリアジンのいずれかであることを特徴とする請求項９に記載の導電性接着剤。
該導電性フィラーが、銀であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の導電性接着剤。
該導電性フィラーが、球状粉末とリン片状粉末の混合物からなることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の導電性接着剤。