JP2007238942A

JP2007238942A - 接着剤組成物

Info

Publication number: JP2007238942A
Application number: JP2007058097A
Authority: JP
Inventors: Andrew Collins; アンドリュー・コリンズ
Original assignee: National Starch and Chemical Investment Holding Corp
Current assignee: National Starch and Chemical Investment Holding Corp
Priority date: 2006-03-10
Filing date: 2007-03-08
Publication date: 2007-09-20
Also published as: EP1832615A2; US20070212551A1; KR20070092629A; CN101033383A; TW200801065A; EP1832615A3

Abstract

【課題】様々な電子用途に利用される接着剤を提供すること。
【解決手段】一つのそのような接着剤はＢステージ処理可能な接着剤であって、このものは液晶ポリマーなどの様々な材料を含む蓋や基板などの電子部品に対して優れた接着力を与える。この接着剤は潜在性を与え、ＬＣＰを含む蓋及び基板などの蓋及び基板の間を十分に密封する能力を与える。この接着剤は溶剤、１以上の固体エポキシ類、１以上の潜在性硬化剤、及び１以上のチキソトロピー剤を含む。
【選択図】なし

Description

発明の詳細な説明

発明の分野
本発明は電子パッケージに利用される接着剤に関する。
発明の背景
電子パッケージはしばしば様々な用途に接着剤を利用する。一つのそのような一般的な用途は蓋（lid）を基板に固着することに使用される接着剤である。この蓋は、蓋と基板との間の空間に存在する電子回路を保護するためにほぼ気密なシールを与えるように蓋密封接着剤で基板に固着される。蓋を基板に接着するプロセスは、蓋の、基板に固着される部分に接着剤を施し、次に基板上の所望の位置に蓋を置くことを一般に含む。その後パッケージは機械的な力によって一緒に保持され、接着剤を硬化するために加熱される。

現在、蓋と基板とを接着するために使用される接着剤のタイプとしては、ペースト、又は液状、接着剤、Ｂステージ処理可能な接着剤などが挙げられる。蓋の上にディスペンスした後ペースト接着剤は十分なチキソトロピー性を有するので、機械的なクランピングなどの外部応力が接着剤にかからない限りその接着剤が流動又は脱落することはない。ペースト接着剤は接着が起こる直前に蓋に施されなければならない。熱、光、又は放射線に曝露されると、ウエットペースト接着剤は硬化して液状から固体に変化する。Ｂステージ処理可能な接着剤は、二つの異なる技術を経て形成される。Ｂステージ可能な接着剤を形成するための一つのプロセスは、溶媒、固体樹脂及び他の望ましい成分で溶液を形成することである。ウエットペーストを蓋に施した後その溶媒を、通常は加熱によって除去し、分子量が増大しない固体タックフリーＢステージ処理された接着剤を形成する。Ｂステージ処理可能な接着剤を形成するための第２のプロセスは分子量を増大させる化学反応による。分子量の増加は接着剤のガラス転移温度を上昇させ、従って接着剤マトリックスのモビリティーが室温で制限される。この結果、室温では固体又は半固体のタックフリー接着剤となる。接着剤の形成方法にかかわらず、Ｂステージ処理された接着剤はウエット接着剤として蓋及び基板などの電子パッケージに施され、フィルム、シートなどの形で、中間の未反応のタックフリー固体状態に転換される。追加の熱を施すと、Ｂステージ処理接着剤は最終硬化固体状態に転換される。通常、Ｂステージ処理可能な接着剤は室温で合理的な潜在性を必要とする。さらに、そのような接着剤はそれらを容易に加工し、輸送し、貯蔵することができるように反応性を維持しなければならない。有利には、反応性は高温で速く、要求される製造時間を短くする。

Ｂステージ処理可能な接着剤は製造者に多くの利点を与える。Ｂステージ処理可能な接着剤は一つのロケーションで施すことができ、一方、接着／組み立ては第二の異なるロケーションで行うことができる。異なるロケーションでプロセスを前もって決める能力は、高容量アセンブリ操作、例えば、それらの操作の様々な部分を外部委託するＯＥＭなどのために特に望ましい。このシナリオにおいて、ＯＥＭは、蓋の上にＢステージ処理可能な接着剤をあらかじめ塗布する下請契約者を有することによって液状接着剤を扱うことを回避することができ、その後接着状態の準備においてその蓋をそのＯＥＭに輸送する。

より長期の保存寿命を与える商業的に入手可能な接着剤は、例えば、１時間以上などの長い硬化時間と、より高い温度を必要とする一方、より短い硬化時間を１７０℃〜１８０℃などのより低い温度で与える接着剤は比較的短期の貯蔵寿命、通常実質的に2ヶ月未満の貯蔵寿命を有する。例えば、２５℃で２ヶ月を超える貯蔵寿命を与える商業的に入手可能な接着剤は一般に硬化するために１時間以上要する。従って、２５℃で長期の貯蔵寿命を与え、低温で速やかに硬化する接着剤を提供することが有利である。

電子パッケージの目的のために使用される蓋は、従来からセラミックであり、一方、基板は従来から金属である。現在入手できる蓋のシール用接着剤はそのような材料に対して許容できる接着力を与える。しかし、蓋及び基板、特にワイアレス用及び電源用のものは、液晶ポリマー（ＬＣＰ）から形成されるようになってきている。ＬＣＰパッケージはそのパッケージの電気的性能を損なうことなく製造者にコスト減をもたらす。ＬＣＰのより低い表面エネルギーのために、ＬＣＰは金属やセラミックと接着することがより困難であり、現在入手できる蓋シール用接着剤はＬＣＰと使用すると適切なシールを与えない。よって、ＬＣＰに対して良好に接着できる蓋シール用接着剤を与えることが有利である。

発明の概要
本発明は、様々な電子用途に利用される接着剤を提供する。一つのそのような接着剤はＢステージ処理可能な接着剤であって、このものはＬＣＰなどの様々な材料を含む蓋や基板などの電子部品に対して優れた接着力を与える。この接着剤は潜在性（latency）を与え、ＬＣＰを含む蓋及び基板の間を十分に密封する能力を与える。この接着剤は溶剤、１以上の固体エポキシ類、１以上の潜在性硬化剤、及び１以上のチキソトロピー剤を含む。

発明の詳細な記述
本発明は溶剤、１以上の固体エポキシ類、１以上の潜在性硬化剤、及び１以上のチキソトロピー剤を含むＢステージ処理可能な接着剤を与える。この接着剤は、蓋シール用途などの様々な電子組立用途に有用である。本発明の接着剤は２５℃で２ヶ月を超える貯蔵寿命を与え、しかも低温で速やかに硬化する。接着剤の貯蔵寿命は、接着剤が特定の条件下で貯蔵され、それでもなお特定の性能要件を満たすことができる最大時間として定義される。この接着剤は約１７０℃の温度で１０分未満、及び約１８０℃の温度で５分未満で硬化されることができる。長期の貯蔵寿命及び低温での迅速な硬化の組み合わせはいかなる市販の接着剤によっても提供されていない。Ｂステージ処理の際に、ウエット接着剤（Ａステージ）は所望の表面に施され、その後タックフリーなコーティングをその表面にもたらすようにＢステージ処理される。Ｂステージプロセスに続いて、そのユニットは加熱され、その接着剤が硬化されて部品、例えば、蓋及び基板の間に結合が形成される。

組成物の固体エポキシは１以上のフレキシブル化された（flexibilized）エポキシ類、例えば、エポキシ官能基含有ゴムなど（例えば、エポキシ官能基含有ブタジエン、エポキシ官能基含有シリコーン、エポキシ官能基含有アクリルゴム、エポキシ官能基含有ニトリルゴム、エポキシ−ＣＴＢＮ付加体、エポキシ−ウレタン付加体、それらの混合物などが挙げられるが、これらに限定されない。）を含んでもよい。これら材料は過剰のエポキシと官能基含有ゴムとが反応して付加体を生成することによって製造される。いくつかの市販のフレキシブル化エポキシ類としては、EPOTUF（Reicholdから市販）、EPON（Shellから市販）、DER（Dowから市販）、ARALDITE（Huntsmanから市販）などが挙げられる。

液状エポキシ成分も固体エポキシ成分とともに含めることができる。本接着剤組成物における使用に適する液状エポキシ樹脂の例としては、フレキシブル化されることができるものが挙げられ、例えば、ビスフェノールＡ及びビスフェノールＦの一官能性及び多官能性グリシジルエーテル類、脂肪族及び芳香族エポキシ類、飽和及び不飽和エポキシ類、脂環族エポキシ樹脂、それらの組み合わせなどが挙げられる。

非グリシジルエーテルエポキシド類としては、例えば、環構造及びエステル結合の部分である二つのエポキシド基を含む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サンカルボキシレート；二つのエポキシド基を含み、その１つが環構造の部分であるビニルシクロヘキセンジオキシド；３，４−エポキシ−６−メチルシクロヘキシルメチル−３，４−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、ジシクロペンタジエンジオキシドなどが挙げられる。

グリシジルエーテルエポキシド類が本発明において好ましく、これは非グリシジルエーテルエポキシド類とそれぞれ別個に又は組み合わせて使用できる。このタイプの好ましいエポキシ樹脂は、ビスフェノールＡ樹脂である。別の好ましいエポキシ樹脂は、ビスフェノールＦタイプ樹脂である。これらの樹脂は一般に１モルのビスフェノールＦエポキシ樹脂と２モルのエピクロロヒドリンとの反応によって製造される。さらに好ましいタイプのエポキシ樹脂はエポキシノボラック樹脂である。エポキシノボラック樹脂は、一般にフェノール樹脂とエピクロロヒドリンとの反応によって製造される。好ましいエポキシノボラック樹脂は、ポリ（フェニルグリシジルエーテル）−コ−ホルムアルデヒドである。ビフェニルタイプエポキシ樹脂もまた本発明において利用されることができる。このタイプの樹脂は、一般にビフェニル樹脂とエピクロロヒドリンとの反応によって製造される。ジシクロペンタジエン−フェノールエポキシ樹脂、ナフタレン樹脂、エポキシ官能性ブタジエンアクリロニトリルコポリマー、エポキシ官能性ポリジメチルシロキサン、及びそれらの混合物は、採用できる付加タイプのエポキシ樹脂である。商業的に入手可能なビスフェノールＦタイプの樹脂は、CVC Specialty Chemicals, Maple Shade, New Jerseyから8230Eの商品名で、Resolution Performance Products LLCからRSL1739の商品名で入手できる。ビスフェノールＡタイプの樹脂は、Resolution TechnologyからEPON 828、EPON 1001、EPON 1002として商業的に入手できる。ビスフェノールＡ及びビスフェノールＦのブレンドは、Nippon Chemical CompanyからZX-1059の商品名で入手できる。Vanticoから商業的に入手できるXP71756.00としての樹脂も利用できる。

Ｂステージ可能な接着剤を生成するための溶液ベースのアプローチを可能にするために、固体エポキシブレンド物は基板に施される前に溶剤に溶解される。好ましくは、その溶剤はＢステージプロセスの際に蒸発する。エポキシ樹脂を容易に溶解し、非反応性で、約７０〜１７０℃の範囲の適当な沸点を有する慣用の溶剤を本用途に使用できる。利用できる溶剤としては、例えば、ケトン類、エステル類、アセテート類、アルコール類、エーテル類、安定で組成物中のエポキシ及びフェノール樹脂を溶解する他の慣用の溶剤などが挙げられる。好ましい溶剤としては、例えば、γ−ブチロラクトン、プロピレングリコールメチルエチルアセテート（ＰＧＭＥＡ）などが挙げられる。

１以上の潜在性硬化剤が接着剤組成物に含められる。好ましい潜在性硬化剤は一般に固体であり、イミダゾール類などが挙げられる。利用できるイミダゾール類としては、例えば、非−Ｎ−置換イミダゾール類、例えば、２−フェニル−４−メチルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール、２−フェニルイミダゾール、イミダゾールなどが挙げられるがこれらに限定されない。他の有用なイミダゾール成分としては、例えば、アルキル置換イミダゾール、Ｎ−置換イミダゾール、それらの混合物などが挙げられる。加えて、カプセル化（encapsulated）イミダゾール類及び他のカプセル化硬化剤も利用できる。許容できる潜在性硬化剤はAsahi Kaseiから市販されているNOVACUREである。

系の粘度は溶液ベースのＢステージ処理可能なペースト用の溶剤で調整することが可能であるが、粘度はまたＢステージ処理可能な溶液タイプ及び化学促進（chemical advancement）タイプの接着剤のための希釈剤で調整することができる。反応性希釈剤としては、グリシジルエーテル類、例えば、1,4-ブタンジオールジグリシジルエーテル、ビニルエーテル類、例えば、エチレンビニルエーテル、ビニルエステル類、例えば、エチレンビニルエステル、アクリレート類、例えば、メチルメタクリレート、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、グリセロールジグリシジルエーテル、アルキルフェノールのグリシジルエーテル（Cardolite CorporationからCardolite NC513として商業的に入手可能)、ブタンジオジグリシジルエーテル（BDGEとしてAldrichから商業的に入手可能）などが挙げられるが、他の希釈剤も利用できる。

接着剤は１以上のチキソトロピー剤を含むことができる。様々なチキソトロピー剤を利用することができ、例えば、シリカ、フュームドシリカ、ミネラル充填材、セラミック充填材、金属充填材、当業者に知られている他の慣用のチキソトロープなどが挙げられるが、これらに限定されない。加えて、界面活性剤、カップリング剤、脱泡剤（air release agent）、流動添加剤、接着促進剤、及び他の成分を所望により添加することもできる。所望であれば、接着剤の体積抵抗率を低減するために導電性充填材を添加できる。その導電性充填材としては、例えば、銀、銅、金、パラジウム、白金、ニッケル、金又は銀でコートされたニッケル、カーボンブラック、炭素繊維、グラファイト、アルミニウム、インジウム錫酸化物、銀コートされた銅、銀コートされたアルミニウム、金属コートされたガラス球、金属コートされた充填材、金属コートされたポリマー、銀コートされた繊維、銀コートされた球、アンチモンドープされた錫酸化物、導電性ナノスフィア類、ナノシルバー、ナノアルミニウム、ナノカッパー、ナノニッケル、カーボンナノチューブ、及びそれらの混合物などが挙げられるが、これらに限定されない。さらに非導電性充填材を所望により添加して接着剤の熱膨張係数を低減することができる。非導電性充填材としては、例えば、シリカ、アルミナ、粘土、これらの混合物などが挙げられる。

本発明の接着剤組成物は、合計を１００重量％として、約５０重量％〜約９０重量％のエポキシ、約３０重量％〜約５０重量％の溶剤、約０．１重量％〜約１０重量％のチキソトロピー剤、及び約２重量％〜約２０重量％の潜在性硬化剤を含む。好ましい接着剤組成物は、約６５重量％〜約８５重量％のエポキシ、約３５重量％〜約４５重量％の溶剤、約０．２重量％〜約１０重量％のチキソトロピー剤、及び約５重量％〜約１５重量％の潜在性硬化剤を含む。

本発明の接着剤はいずれの所望の用途にも利用でき、特に電子部品の組み立てを含む用途に利用できる。好ましい用途は蓋を基板に取り付けることである。パッケージ蓋は、基板に固着される壊れやすい、敏感な電子部品をカバーし、保護するために利用される。図１に示すようにパッケージ蓋１０は、その蓋の開口の周縁部を囲むリム１１を有する。本発明の接着剤は、粘性のある液状又はタックフリーのＢステージ処理可能な形でリムの全て又は一部に施されることができる。図２に示すように、電子部品の組み立ての際に蓋１０は基板２０上にリム１１が基板と直接接触するような所望の位置で配置される。熱、ＵＶ光及び／又は圧力がそのユニットに施されて、接着剤が硬化して気密シールされたパッケージが形成されてそれがその内部の電子部品を保護する。接着剤がＢステージ処理可能な接着剤として施される場合、パッケージ蓋は、輸送又は貯蔵された後、組み立てられる。本発明の接着剤は非導電性であり、液晶ポリマーなどの様々な表面に化学的耐性、フレキシビリティ、良好な接着性の利益を与える。

当業者に明らかであるように、本発明の多くの変更及び変形がその精神及び範囲を逸脱することなく行い得る。本明細書に記載される特定の態様は例示の手段としてのみ与えられ、本発明は添付の特許請求の範囲の記載並びにそのような特許請求の範囲が与える均等物の全範囲によってのみ制限されるべきである。

接着剤付のパッケージ蓋の斜視図である。基板に固着したパッケージ蓋の斜視図である。

Claims

１以上の固体エポキシ類、１以上の潜在性硬化剤、１以上のチキソトロピー剤、及び１以上の溶剤を含む電子部品において使用するための接着剤。
１以上の固体エポキシ類の少なくとも１つがフレキシブル化エポキシである、請求項１の接着剤。
１以上の固体エポキシ類がエポキシ官能基含有ブタジエン、エポキシ官能基含有シリコーン、エポキシ官能基含有アクリルゴム、エポキシ官能基含有ニトリルゴム、エポキシ−ＣＴＢＮ付加体、エポキシ−ウレタン付加体、及びそれらの混合物からなる群から選ばれる、請求項１の接着剤。
１以上の潜在性硬化剤が１以上のイミダゾール類である、請求項１の接着剤。
潜在性硬化剤の１以上がマイクロカプセル化されている、請求項１の接着剤。
１以上のイミダゾール類が非−Ｎ−置換イミダゾール類、２−フェニル−４−メチルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール、２−フェニルイミダゾール、アルキル置換イミダゾール、Ｎ−置換イミダゾール、及びそれらの混合物からなる群から選ばれる、請求項４の接着剤。
ケトン類、エステル類、アルコール類、エーテル類、γ−ブチロラクトン、アセテート類、プロピレングリコールメチルエチルアセテート、及びそれらの混合物からなる群から選ばれる、請求項１の接着剤。
１以上のチキソトロピー剤が無機充填材、金属充填材、有機チキソトロープ類、及びそれらの混合物からなる群から選ばれる、請求項１の接着剤。
液状エポキシ成分をさらに含む請求項１の接着剤。
希釈剤、界面活性剤、カップリング剤、脱泡剤、流動添加剤、接着促進剤、及びそれらの混合物からなる群の１以上をさらに含む請求項１の接着剤。
接着剤がＢステージ処理可能なタックフリー組成物として部品に施されることができる、請求項１の接着剤。
接着剤が約５０重量％〜約９０重量％のエポキシを含む、請求項１の接着剤。
接着剤が約３０重量％〜約５０重量％の溶剤を含む、請求項１の接着剤。
接着剤が約２重量％〜約２０重量％の潜在性硬化剤を含む、請求項１の接着剤。
接着剤が約０．１重量％〜約１０重量％のチキソトロピー剤を含む、請求項１の接着剤。
接着剤が約１７０℃の温度で約１０分未満で硬化する、請求項１の接着剤。
接着剤が約１８０℃の温度で約５分未満で硬化する、請求項１の接着剤。
接着剤が、部品に施された後、２５℃で２ヶ月を超える貯蔵寿命を有する、請求項１１の接着剤。
接着剤が液晶ポリマー表面に接着する、請求項１の接着剤。
接着剤が１以上の導電性充填材をさらに含む、請求項１の接着剤。
接着剤が１以上の非導電性充填材をさらに含む、請求項１の接着剤。
電子アセンブリにおける基板に蓋をシールする方法であって、蓋に請求項１の接着剤を施し、蓋と基板とを接触させる工程を含む方法。
蓋と基板とに熱及び／又は圧力を施す更なる工程を含む請求項２２の方法。
電子アセンブリにおける液晶ポリマー基板に蓋をシールする方法であって、蓋に請求項１の接着剤を施し、蓋と基板とを接触させる工程を含む方法。
蓋と基板とに熱及び／又は圧力を施す更なる工程を含む請求項２４の方法。
請求項１の接着剤を有する電子デバイス。