JP2013209575A - Electroconductive adhesive - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electroconductive adhesive that satisfies high thermal conductivity required for electroconductive adhesives, is capable of stably bonding a semiconductor element to a substrate and exhibits high thermal stress.SOLUTION: An electroconductive adhesive comprises (a) a conductive filler, (b) an adduct produced by reacting a polyoxyalkylenediamine, which has a molecular weight of 500-5,000, and a bisphenol type epoxy resin, which is in a liquid state at 25°C, at 50-150°C so that the equivalent ratio of epoxy groups to amino groups becomes 10-40, (c) a resol type phenol resin that is in a liquid state at 25°C, and (d) a curing accelerator. The amount of the resol type phenol resin is preferably 10-50 pts.wt. based on 100 pts.wt. of the adduct. The adduct may be produced by first reacting the polyoxyalkylenediamine and the bisphenol type epoxy resin and subsequently adding more bisphenol type epoxy resin.

Description

本発明は、導電性接着剤に関し、さらに詳細には耐熱性と柔軟性を兼ね備えて半導体素子を基板に安定に接着させることができる導電性接着剤に関するものである。   The present invention relates to a conductive adhesive, and more particularly to a conductive adhesive that has both heat resistance and flexibility and can stably bond a semiconductor element to a substrate.

半導体素子をリードフレ−ムや基板等に接着する方法として、錫−鉛はんだ等のはんだが用いられてきたが、近年では、環境汚染を起こさない鉛フリーはんだ、さらに、基板の薄型化や多層化,モジュール化などに適した低温実装可能な導電性接着剤に注目されるようになってきた。   Solder such as tin-lead solder has been used as a method for bonding semiconductor elements to lead frames, substrates, etc. In recent years, lead-free solder that does not cause environmental pollution, and substrate thinning and multilayering have been used. Attention has come to be paid to conductive adhesives that can be mounted at low temperatures, suitable for modularization.

導電性接着剤は、一般に,導電機能を担う金属(導電性フィラー)にバインダー機能を担う樹脂を混合してなり、ディスペンス又はスクリーン印刷などで塗布され、その上に部品を搭載してから熱を加えて硬化されることで接着される。
このような導電性接着剤においては、金属を保持するバインダー樹脂成分は、導電性接着剤の接着性能を決める大きな要素であり、バインダー樹脂の代表例がエポキシ樹脂であり、イミダゾール系の硬化剤で硬化させている〔例えば、特許文献1参照〕。さらに、導電性接着剤の性能改善が検討され、例えば、接合処理の高温処理時におけるバインダー樹脂部分に発生する微細なクラックを抑えた導電性接着剤〔特許文献2参照〕、リワーク性を改善した導電性接着剤〔特許文献3参照〕、タックフリータイムを長くして作業性を向上した導電性接着剤〔特許文献4参照〕など種々の要求に応えた導電性接着剤が提案され、いずれも主にバインダー樹脂成分の改良によって達成されている。
In general, conductive adhesives are made by mixing a resin having a binder function with a metal having a conductive function (conductive filler), applied by dispensing or screen printing, etc., and heat is applied after mounting a component thereon. In addition, it is bonded by being cured.
In such a conductive adhesive, the binder resin component that holds the metal is a major factor that determines the adhesive performance of the conductive adhesive. A typical example of the binder resin is an epoxy resin, and an imidazole-based curing agent. It is cured [see, for example, Patent Document 1]. Furthermore, the improvement of the performance of the conductive adhesive was studied, for example, the conductive adhesive that suppressed fine cracks generated in the binder resin portion during the high-temperature treatment of the joining process (see Patent Document 2), and the reworkability was improved. Conductive adhesives that meet various requirements such as conductive adhesives (see Patent Document 3) and conductive adhesives that improve workability by extending the tack-free time (see Patent Document 4) have been proposed. This is mainly achieved by improving the binder resin component.

導電性接着剤は、半導体素子を基板上に固着させるとき、基板と半導体素子に挟まれて加熱されることで両者を固着させている。この加熱は、バインダー樹脂としてエポキシ樹脂を用いたときには、そのエポキシ樹脂の硬化を進行させるために、通常、200℃前後で30〜90分ほど加熱される。硬化に必要な温度と時間で加熱された後、室温に戻されるが、この冷却過程で、基板とエポキシ樹脂それぞれの膨張率が異なることから、基板と半導体素子に挟まれたバインダー樹脂に歪がかかり、接着が完璧でなくなることがある。このような歪をなくするためには、バインダー樹脂に熱応力に対する柔軟性が必要となる。しかし、これまで用いられてきたバインダー樹脂は、高い柔軟性と高熱伝導率とを同時に満足することができず、高い接合性、熱伝導性を備え、かつ熱応力緩和性を必要とするダイボンド接合などに適した導電性接着剤が求められている。   When the semiconductor adhesive is fixed on the substrate, the conductive adhesive is sandwiched between the substrate and the semiconductor element and heated to fix them. When an epoxy resin is used as the binder resin, this heating is usually performed at around 200 ° C. for about 30 to 90 minutes in order to advance the curing of the epoxy resin. After heating at the temperature and time required for curing, the temperature is returned to room temperature, but during this cooling process, the expansion coefficient of the substrate and the epoxy resin are different, so the binder resin sandwiched between the substrate and the semiconductor element is distorted. It may take up and the adhesion may not be perfect. In order to eliminate such distortion, the binder resin needs to be flexible with respect to thermal stress. However, the binder resin that has been used so far cannot satisfy both high flexibility and high thermal conductivity at the same time, and has high bondability, thermal conductivity, and die bond bonding that requires thermal stress relaxation. There is a need for a conductive adhesive suitable for such applications.

特開平8−176408号公報JP-A-8-176408 特開2004−359830号公報JP 2004-359830 A 特開2005−132854号公報JP 2005-132854 A 特開2007−197498号公報JP 2007-197498 A

かかる問題点に鑑みてなされた本発明の目的は、導電性接着剤として要求される高い熱伝導性を満足させつつも、半導体素子を基板に安定に接着させることができ高い熱応力を示す導電性接着剤を提供することにある。   An object of the present invention made in view of such problems is to provide a conductive material exhibiting high thermal stress that can stably adhere a semiconductor element to a substrate while satisfying high thermal conductivity required as a conductive adhesive. It is in providing an adhesive.

上記課題を解決した本発明の導電性接着剤は、a)導電性フィラー、b)数平均分子量500〜5000のポリオキシアルキレンジアミンと25℃で液状であるビスフェノール型エポキシ樹脂とを、アミノ基に対するエポキシ基の当量比を10〜40とし、80〜200℃で反応させて生成された付加体、c)25℃で液状であるレゾール型フェノール樹脂、d)硬化促進剤、を含んでなっている。   The conductive adhesive of the present invention that has solved the above problems comprises: a) a conductive filler; b) a polyoxyalkylene diamine having a number average molecular weight of 500 to 5000 and a bisphenol type epoxy resin that is liquid at 25 ° C. An adduct formed by reacting at an epoxy group equivalent ratio of 10 to 40 at 80 to 200 ° C., c) a resol type phenol resin that is liquid at 25 ° C., and d) a curing accelerator. .

このとき、レゾール型フェノール樹脂が、付加体100重量部に対して10〜50重量部とするのが好ましい。   At this time, it is preferable that a resol type phenol resin shall be 10-50 weight part with respect to 100 weight part of addition bodies.

また、付加体は、分子量500〜5000のポリオキシアルキレンジアミンと25℃で液状であるビスフェノール型エポキシ樹脂を、アミノ基に対するエポキシ基の当量比を5〜25として、80〜200℃で反応させ、室温に戻してから追加で前記ビスフェノール型エポキシ樹脂を加え、最終的にアミノ基に対するエポキシ基の当量比を10〜40としてもよい。   The adduct is reacted with polyoxyalkylenediamine having a molecular weight of 500 to 5000 and a bisphenol type epoxy resin that is liquid at 25 ° C. at 80 to 200 ° C. with an equivalent ratio of epoxy groups to amino groups of 5 to 25, After returning to room temperature, the bisphenol-type epoxy resin is additionally added, and finally the equivalent ratio of epoxy groups to amino groups may be 10 to 40.

本発明の導電性接着剤は、加熱硬化して接着された後に、導電性接着剤が持つ高い熱応力特性により、高温高湿、高温エージング、ヒートサイクル等の種々の過酷な環境において歪を緩和することができるため、長期において強固な接着が可能となる。   The conductive adhesive of the present invention relaxes strain in various harsh environments such as high temperature and high humidity, high temperature aging, heat cycle, etc. due to the high thermal stress characteristics of the conductive adhesive after heat curing and bonding Therefore, strong adhesion is possible in the long term.

導電性接着剤−2について、温度85℃、相対湿度85%の雰囲気でのエージング試験の結果(表4)をグラフで示している。About the conductive adhesive-2, the result (Table 4) of the aging test in the atmosphere of temperature 85 degreeC and relative humidity 85% is shown with the graph. 導電性接着剤−2について、温度150℃の雰囲気でのエージング試験の結果(表4)をグラフで示している。About the conductive adhesive-2, the result (Table 4) of the aging test in the atmosphere of temperature 150 degreeC is shown with the graph. 導電性接着剤−2について、温度−50℃と150℃を1サイクル(1時間)とするヒートサイクル試験の結果(表4)をグラフで示している。About the conductive adhesive-2, the result (Table 4) of the heat cycle test which makes temperature -50 degreeC and 150 degreeC 1 cycle (1 hour) is shown with the graph.

本発明の導電性接着剤は、a)導電性フィラーと、b)数平均分子量〔以下、単に「分子量」と記す〕500〜5000のポリオキシアルキレンジアミンと、25℃で液状のビスフェノール型エポキシ樹脂を、アミノ基に対しエポキシ基の当量比を3〜15とし、50〜150℃で反応させて生成された付加体〔以下、特に断らない限り、単に「付加体」と記す。〕と、c)25℃で液状のレゾール型フェノール樹脂と、d)硬化促進剤とを少なくとも含んで構成されている。   The conductive adhesive of the present invention comprises a) a conductive filler, b) a polyoxyalkylene diamine having a number average molecular weight (hereinafter simply referred to as “molecular weight”) of 500 to 5000, and a bisphenol type epoxy resin that is liquid at 25 ° C. Is an adduct formed by reacting at 50 to 150 ° C. with an equivalent ratio of epoxy group to amino group of 3 to 15 (hereinafter, simply referred to as “adduct” unless otherwise specified). And c) a resol type phenol resin that is liquid at 25 ° C., and d) a curing accelerator.

1.各成分の詳細:
以下、各成分について順に詳述する。
a)導電性フィラー:
導電性フィラーは、導電性接着剤における導電性に寄与する成分であり、金、銀、パラジウム、銅、アルミニウム、ニッケルなどの金属粉体であり、さらに銅、ニッケル、アルミニウムなどの金属粉体の表面に金、銀、パラジウムをコーティングしたものも包含する。
1. Details of each ingredient:
Hereinafter, each component will be described in detail.
a) Conductive filler:
The conductive filler is a component that contributes to conductivity in the conductive adhesive, and is a metal powder such as gold, silver, palladium, copper, aluminum, nickel, and further, a metal powder such as copper, nickel, aluminum. Also included are gold, silver and palladium coated on the surface.

導電性フィラーの形状は、球形形状、フレーク形状など特に限定されるものではないが、フレーク形状に一部球形形状のものを併用すると、フレーク形状の隙間に球形形状のものが入り込んで導電性が良くなりより好ましいものとなる。また、球形形状ものを用いる際にも、粒子径範囲が異なる二種以上を併用すると、大きな粒子径の金属粉の隙間を、小さな粒子径の金属粉が埋め込むようになり好ましいものとなる。
導電性フィラーの平均粒子径(D50)は、好ましくは1〜10μm、より好ましくは2〜6μmである。1μmより小さい粒子径でも使用し得るが微粉体とするのに高いコストが必要であり、また10μmを超えると導電性接着剤をペースト状とするのが難しくなる傾向にある。平均粒子径(D50)の算出方法としては、レーザー法や沈降法等の一般的な粒度分布測定法を用いて測定された体積積算粒子径50%値から算出される。
The shape of the conductive filler is not particularly limited, such as a spherical shape or a flake shape. However, if a part of the flake shape is partially spherical, the spherical shape enters the gap in the flake shape and the conductivity is reduced. It becomes better and more preferable. In addition, when two or more types having different particle diameter ranges are used in combination with a spherical shape, it is preferable that the metal powder having a small particle diameter is embedded in the gap between the metal powder having a large particle diameter.
The average particle diameter (D50) of the conductive filler is preferably 1 to 10 μm, more preferably 2 to 6 μm. Although a particle size smaller than 1 μm can be used, a high cost is required to obtain a fine powder. As a calculation method of the average particle diameter (D50), the average particle diameter (D50) is calculated from a volume integrated particle diameter 50% value measured using a general particle size distribution measurement method such as a laser method or a sedimentation method.

導電性フィラーは、最終の導電性接着剤中に80〜92重量%とするのが好ましい。80重量%未満では、導電性が劣り、また92重量%を超えると導電性はよいが、接着をする成分が相対的に少なくなることから導電性接着剤としての接着性が悪くなる傾向になる。   The conductive filler is preferably 80 to 92% by weight in the final conductive adhesive. If it is less than 80% by weight, the conductivity is inferior, and if it exceeds 92% by weight, the conductivity is good, but the adhesiveness as a conductive adhesive tends to be poor because there are relatively few components to adhere. .

b)付加体:
付加体は、ポリオキシアルキレンジアミンと、ビスフェノール型エポキシ樹脂との反応で製造される。
b−1)ポリオキシアルキレンジアミン;
付加体の製造に使用されるポリオキシアルキレンジアミンは、ポリオキシアルキレンの両末端にアミノ基を配した構造であり、一般式[1]で表される。式中、Rは、アルキレン基であり、好ましくは炭素数2〜6、さらに好ましくは2または3であり、nは繰返し単位である。
b) Adducts:
The adduct is produced by a reaction between polyoxyalkylene diamine and a bisphenol type epoxy resin.
b-1) polyoxyalkylenediamine;
The polyoxyalkylene diamine used for the production of the adduct has a structure in which amino groups are arranged at both ends of the polyoxyalkylene, and is represented by the general formula [1]. In the formula, R is an alkylene group, preferably 2 to 6 carbon atoms, more preferably 2 or 3, and n is a repeating unit.

Figure 2013209575
Figure 2013209575

ポリオキシアルキレンジアミンの分子量は、500〜5000であり、好ましくは900〜4000である。従って、式中のnは、ポリオキシアルキレンジアミンの分子量が上記範囲にあるのを満たす数である。また、式中のRは、一つの分子中では同じ炭素数のアルキレン基であってもよく、あるいは、一つの分子中に異なる炭素数のオキシアルキレンが混合されたもの(例えば、ポリオキシエチレンオキシプロピレンジアミン)であってもよい。また、式中のRの構成が異なるポリオキシアルキレンジアミンを2種以上混合(例えば、ポリオキシエチレンジアミンとポリオキシプロピレンジアミンとの混合)してもよい。
これらポリオキシプロピレンジアミンは、公知であり、例えば、ハンツマン社から「ジェファーミン」の名称で市販されているのがあり、これを使用することもできる。
The molecular weight of the polyoxyalkylene diamine is 500 to 5000, preferably 900 to 4000. Therefore, n in the formula is a number that satisfies the molecular weight of the polyoxyalkylene diamine within the above range. R in the formula may be an alkylene group having the same carbon number in one molecule, or a mixture of oxyalkylenes having different carbon numbers in one molecule (for example, polyoxyethyleneoxy Propylenediamine). Moreover, you may mix 2 or more types of polyoxyalkylene diamine from which the structure of R in a formula differs (for example, mixing of polyoxyethylene diamine and polyoxypropylene diamine).
These polyoxypropylene diamines are known, for example, commercially available from Huntsman under the name “Jeffamine”, and these can also be used.

ポリオキシアルキレンジアミンの分子量は、一般にアミン価を測定し、そのアミン価から平均分子量(数平均分子量)として求めることができ、本発明では、分子量が500〜5000、好ましくは900〜4000のポリオキシアルキレンジアミンが使用される。この方法で求めた分子量が500未満では、屈曲性が低下して耐熱性接着剤としたときに柔軟性に欠け、クラックが入り導電性を損なう傾向にあり、分子量が5000を超えると、本発明が目的とする耐熱性接着剤における耐熱性が低下する傾向がある。   The molecular weight of the polyoxyalkylene diamine can generally be determined as an average molecular weight (number average molecular weight) from the amine value by measuring the amine value. In the present invention, the polyoxyalkylene diamine has a molecular weight of 500 to 5000, preferably 900 to 4000. Alkylene diamines are used. When the molecular weight obtained by this method is less than 500, the flexibility is lowered and the heat-resistant adhesive is not flexible, and there is a tendency to crack and impair the conductivity. However, the heat resistance of the intended heat resistant adhesive tends to decrease.

b−2)ビスフェノール型エポキシ樹脂;
ビスフェノール型エポキシ樹脂は、ビスフェノール類の2つのOH基にそれぞれ末端エポキシ基(オキシラン環)を有する化合物を置換させた化合物の総称であり、代表的にビスフェノール類とエピクロルヒドリンを反応させて得られるビスフェノールA型エポキシ樹脂の化学構造は、式[2](式中、nは繰返し単位)で表される。
b-2) bisphenol type epoxy resin;
Bisphenol-type epoxy resin is a general term for compounds in which two OH groups of bisphenols are each substituted with a compound having a terminal epoxy group (oxirane ring), and is typically obtained by reacting bisphenols with epichlorohydrin. The chemical structure of the type epoxy resin is represented by the formula [2] (wherein n is a repeating unit).

Figure 2013209575
Figure 2013209575

ビスフェノール類は、ビスフェノールA〔4,4’−ジヒドロキシ−2,2’−ジフェニルプロパン〕、ビスフェノールF〔4,4’−ジヒドロキシ−2,2’−ジフェニルメタン〕、ビスフェノールAD〔4,4’−ジヒドロキシ−2,2’−ジフェニルエタン〕、ビスフェノ−ルC〔4,4’‐イソプロピリデンビス(2‐メチルフェノール)〕、ビスフェノールS〔4,4’−ジヒドロキシ−2,2’−ジフェニルスルホキシド〕、ビスフェノールフルオレン、4,4’−(1−フェニルエチリデン)ビスフェノ−ルなどがあり、1種または2種以上が選ばれる。特に、ビスフェノールAを用いたエポキシ樹脂(ビスフェノールA型エポキシ樹脂)、ビスフェノールFを用いたエポキシ樹脂(ビスフェノールF型エポキシ樹脂)が好ましく用いられる。   Bisphenols include bisphenol A [4,4′-dihydroxy-2,2′-diphenylpropane], bisphenol F [4,4′-dihydroxy-2,2′-diphenylmethane], and bisphenol AD [4,4′-dihydroxy. -2,2'-diphenylethane], bisphenol C [4,4'-isopropylidenebis (2-methylphenol)], bisphenol S [4,4'-dihydroxy-2,2'-diphenylsulfoxide], There are bisphenolfluorene, 4,4 ′-(1-phenylethylidene) bisphenol, and one or more are selected. In particular, an epoxy resin using bisphenol A (bisphenol A type epoxy resin) and an epoxy resin using bisphenol F (bisphenol F type epoxy resin) are preferably used.

付加体の製造に使用されるビスフェノール型エポキシ樹脂は、25℃で液状のものであり、好ましくは、エポキシグラム当量が150〜250g/eq(eqは当量を示す)で、25℃における粘度が3000〜10000mPa・sの低粘度タイプである。本発明の導電性接着剤では、所謂“溶剤”を使用しておらず、固形状や高粘度タイプのものは、導電性接着剤の製造が難しくなり、室温で液状であり、かつ低粘度であるのが都合がよい。   The bisphenol type epoxy resin used for the production of the adduct is liquid at 25 ° C., and preferably has an epoxy gram equivalent of 150 to 250 g / eq (eq represents an equivalent) and a viscosity at 25 ° C. of 3000. It is a low viscosity type of 10000 mPa · s. In the conductive adhesive of the present invention, a so-called “solvent” is not used, and a solid or high-viscosity type is difficult to produce a conductive adhesive, is liquid at room temperature, and has low viscosity. It is convenient to have it.

ビスフェノール型エポキシ樹脂は、公知であり、例えば、(株)ADEKA、大日本インキ化学工業(DIC)(株)などからの市販品があり、これらを任意に選んで使用できる。   Bisphenol type epoxy resins are known, for example, commercially available products from ADEKA Corporation, Dainippon Ink & Chemicals, Inc. (DIC) Corporation, etc., and these can be arbitrarily selected and used.

ポリオキシアルキレンジアミンとビスフェノール型エポキシ樹脂との反応は、ポリオキシアルキレンジアミンのアミノ基とビスフェノール型エポキシ樹脂のエポキシ基との反応であり、両者を室温あるいはそれ以上の温度で接触させることで容易に進行する。   The reaction between polyoxyalkylene diamine and bisphenol-type epoxy resin is the reaction between the amino group of polyoxyalkylene diamine and the epoxy group of bisphenol-type epoxy resin, which can be easily brought into contact with each other at room temperature or higher. proceed.

この付加体は、本発明の導電性接着剤における中間体であり、付加体は流動性を有しているのがよく、従って、付加体は温和な条件で製造されことが要求される。分子構造では、ポリオキシアルキレンジアミンは分子中に2つの一級アミノ基(−NH)を有しており、それぞれのアミノ基の2つの水素原子のうち1つ目の水素(H)は、エポキシ基とより容易に反応することから、先ずポリオキシアルキレンジアミンの両末端それぞれにビスフェノール型エポキシ樹脂が付加して、両末端エポキシ体となり、アミノ基の二つ目の水素、および付加により生成した水酸基(−OH)の水素は、反応が相対的に遅くなることから、付加体の製造条件により一部エポキシ基と反応していても、多くの水素が未反応で残っていると考えられる。 This adduct is an intermediate in the conductive adhesive of the present invention, and the adduct should have fluidity. Therefore, the adduct is required to be produced under mild conditions. In the molecular structure, polyoxyalkylenediamine has two primary amino groups (—NH 2 ) in the molecule, and the first hydrogen (H) of the two hydrogen atoms of each amino group is an epoxy. First, a bisphenol-type epoxy resin is added to both ends of the polyoxyalkylenediamine to form an epoxy compound at both ends, and the second hydrogen of the amino group, and the hydroxyl group formed by the addition. Since the reaction of (—OH) hydrogen is relatively slow, it is considered that a large amount of hydrogen remains unreacted even if it partially reacts with an epoxy group depending on the production conditions of the adduct.

この観点から、ポリオキシアルキレンジアミンとビスフェノール型エポキシ樹脂との反応は、ポリオキシアルキレンジアミンのアミノ基に対し、ビスフェノール型エポキシ樹脂のエポキシ基を当量比で10〜40、好ましくは15〜30とし、80〜200℃、好ましくは120〜180℃の温度で4〜6時間攪拌する。80℃未満では、反応が不充分であることがあり、また、200℃を超えると、反応が過度に進行して、付加体の流動性がなくなることになる。   From this point of view, the reaction between the polyoxyalkylene diamine and the bisphenol type epoxy resin is 10 to 40, preferably 15 to 30 in terms of the equivalent ratio of the epoxy group of the bisphenol type epoxy resin to the amino group of the polyoxyalkylene diamine. Stir at a temperature of 80 to 200 ° C., preferably 120 to 180 ° C. for 4 to 6 hours. If it is less than 80 degreeC, reaction may be inadequate, and when it exceeds 200 degreeC, reaction will advance excessively and the fluidity | liquidity of an adduct will be lose | eliminated.

代表的な実施形態では、40〜60℃でポリオキシアルキレンジアミンを液体状態とし、この中に攪拌しながらビスフェノール型エポキシ樹脂を溶解させて50〜80℃に加温して30分〜1時間保持し、次いで徐々に160℃まで昇温し4時間攪拌保持する。   In a typical embodiment, polyoxyalkylene diamine is made into a liquid state at 40 to 60 ° C., and the bisphenol type epoxy resin is dissolved therein while stirring and heated to 50 to 80 ° C. and held for 30 minutes to 1 hour. Next, the temperature is gradually raised to 160 ° C., and the mixture is stirred for 4 hours.

このようにして製造された付加体は、一つの分子中に複数のエポキシ基を有する形態になっている。また、この付加体に、さらにビスフェノール型エポキシ樹脂を混合してもよい。この場合、上記のポリオキシアルキレンジアミンのアミノ基に対し当量比で2以上、好ましくは当量比で5〜25として40〜200℃、好ましくは50〜150℃で反応させ、室温に戻してからビスフェノール型エポキシ樹脂を追加して、最終的にアミノ基に対するエポキシ基の当量比を10〜40とする。
反応に加えられたビスフェノール型エポキシ樹脂の一部、および後で加えられたビスフェノール型エポキシ樹脂は、付加体となっていないが、ここでは説明上「付加体」としてまとめて扱うことにする。
The adduct thus produced is in a form having a plurality of epoxy groups in one molecule. Further, this adduct may be further mixed with a bisphenol type epoxy resin. In this case, bisphenol is reacted at an equivalent ratio of 2 or more with respect to the amino group of the above polyoxyalkylenediamine, preferably 5 to 25 at an equivalent ratio of 40 to 200 ° C., preferably 50 to 150 ° C., and returned to room temperature. A type epoxy resin is added, and finally the equivalent ratio of epoxy groups to amino groups is set to 10-40.
A part of the bisphenol-type epoxy resin added to the reaction and the bisphenol-type epoxy resin added later are not adducts, but here they are collectively treated as “adducts” for the sake of explanation.

付加体の使用量は、導電性フィラー100重量部に対し、好ましくは10〜25重量部である。好ましくは10〜15重量部で用いられる。10重量部未満では、導電性接着剤の接着性が劣ることがあり、25重量部を超えると導電性が低下する場合がある。   The amount of the adduct used is preferably 10 to 25 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the conductive filler. Preferably it is used at 10 to 15 parts by weight. If it is less than 10 weight part, the adhesiveness of a conductive adhesive may be inferior, and when it exceeds 25 weight part, electroconductivity may fall.

c)レゾール型フェノール樹脂:
レゾール型フェノール樹脂は、レゾール型フェノール樹脂の水酸基と付加体に残るエポキシ基とを反応させて付加体分子を網目構造にする硬化剤として機能する。
c) Resol type phenol resin:
The resol type phenol resin functions as a curing agent that reacts the hydroxyl group of the resol type phenol resin with the epoxy group remaining in the adduct to make the adduct molecule a network structure.

レゾール型フェノール樹脂は、フェノール類とアルデヒド類との反応で生成する。ここで、フェノール類は、フェノール、クレゾール、キシレノール、エチルフェノール、ブチルフェノール、オクチルフェノール、アリルフェノール、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS、レゾルシン、カテコールなどのフェノール類、ハロゲン化フェノール、フェニルフェノール、アミノフェノールなどであり、アルデヒド類は、ホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒド、トリオキサン、フルフラール、アセトアルデヒドなどである。   A resol type phenol resin is produced by a reaction between phenols and aldehydes. Here, phenols are phenol, cresol, xylenol, ethylphenol, butylphenol, octylphenol, allylphenol, bisphenol A, bisphenol F, bisphenol S, resorcin, catechol and other phenols, halogenated phenol, phenylphenol, aminophenol, etc. The aldehydes are formaldehyde, paraformaldehyde, trioxane, furfural, acetaldehyde and the like.

レゾール型フェノール樹脂は、フェノール類とアルデヒド類それぞれの化合物の種類、配合比、反応温度、反応時間、触媒などの製造条件により重合度、あるいは架橋の程度が変わり、高粘度、あるいは室温で固体ともなり得るが、本発明の導電性接着剤には、導電性接着剤としての使用上の利点のために、25℃で液状のノボラック型フェノール樹脂が選ばれる。フェノール類とアルデヒド類との反応は、一般に、酸性の触媒を使用するとノボラックと呼ばれる固形の樹脂となるが、アルカリ性の触媒を使用すると液状のレゾールと呼ばれる液体の樹脂となるとされている。従って、本発明に用いるレゾール型フェノール樹脂は、アルカリ性の触媒を使用して得られたものが好ましい。
レゾール型フェノール樹脂の典型的化学構造は、以下の式[2]で表される。
Resole-type phenolic resins vary in degree of polymerization or degree of crosslinking depending on the type of compound of each of phenols and aldehydes, compounding ratio, reaction temperature, reaction time, catalyst, etc. However, a novolac type phenol resin that is liquid at 25 ° C. is selected for the conductive adhesive of the present invention because of the advantage in use as a conductive adhesive. The reaction between phenols and aldehydes is generally a solid resin called novolak when an acidic catalyst is used, but a liquid resin called liquid resol is used when an alkaline catalyst is used. Therefore, the resol type phenol resin used in the present invention is preferably obtained using an alkaline catalyst.
A typical chemical structure of a resol type phenol resin is represented by the following formula [2].

Figure 2013209575
Figure 2013209575

レゾール型フェノール樹脂は、その水酸基が付加体末端部のエポキシ基と反応して、付加体の分子鎖を架橋化して硬化させる機能をするものであり、レゾール型フェノール樹脂自体の分子量は大きくする必要はない。具体的には、フェノールとホルマリンから製造されたレゾール型フェノール樹脂では、25℃における粘度が1500〜3500mPA・s、OHグラム当量が100〜150g/eqのものが好ましく選ばれる。   The resol-type phenolic resin has a function of causing the hydroxyl group to react with the epoxy group at the end of the adduct to crosslink and cure the molecular chain of the adduct, and the molecular weight of the resol-type phenolic resin itself must be increased. There is no. Specifically, a resol type phenol resin produced from phenol and formalin is preferably selected to have a viscosity at 25 ° C. of 1500 to 3500 mPA · s and an OH gram equivalent of 100 to 150 g / eq.

レゾール型フェノール樹脂は、明和化成(株)から「MEH−8010」(フェノールグラム当量130g/eq.)、「MEH−8000H」(フェノールグラム当量141g/eq.)、「MEH−8005」(フェノールグラム当量135g/eq.)、「MEH−8015」(フェノールグラム当量134g/eq.)などの商品が上市されておりこれらを使用することができる。   Resol type phenol resins are available from Meiwa Kasei Co., Ltd. as “MEH-8010” (phenol gram equivalent 130 g / eq.), “MEH-8000H” (phenol gram equivalent 141 g / eq.), “MEH-8005” (phenol gram). Equivalents of 135 g / eq.) And “MEH-8015” (phenol gram equivalent of 134 g / eq.) Are commercially available and can be used.

レゾール型フェノール樹脂の使用量は、上記付加体との関連で選ばれるが、一般に付加体100重量部に対し、好ましくは10〜50重量部、より好ましくは20〜40重量部である。10重量部未満では、硬化が不充分で導電性接着剤の耐熱性が劣ることがあり、硬化が十分な場合でも熱伝導率が低下することがある。50重量部を超えると導電性接着剤の高弾性が得られない場合がある。   The amount of the resol type phenol resin used is selected in relation to the above adduct, but is generally preferably 10 to 50 parts by weight, more preferably 20 to 40 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the adduct. If it is less than 10 parts by weight, the curing may be insufficient and the heat resistance of the conductive adhesive may be inferior, and the thermal conductivity may be lowered even when the curing is sufficient. If it exceeds 50 parts by weight, the high elasticity of the conductive adhesive may not be obtained.

d)硬化促進剤:
硬化促進剤は、付加体のエポキシ基とレゾール型フェノール樹脂の水酸基との反応による架橋化反応を促進させる機能を有し、一般に使用されるものが任意に選ばれ、具体的には、2−フェニル−4,5−ジヒドロキシメチルイミダゾール、2−フェニル−4−メチル−5−ヒドロキシメチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、1−シアノ−2−エチル−4−メチルイミダゾール、4,4’−メチレンビス(2−エチル−5−メチルイミダゾール)、2−ヘプタデシルイミダゾールなどのイミダゾール誘導体、ベンジルジメチルアミン等の3級アミン、トリフェニルフォスフィン(TPP)などがある。これら硬化促進剤は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
d) Curing accelerator:
The curing accelerator has a function of accelerating the crosslinking reaction by the reaction between the epoxy group of the adduct and the hydroxyl group of the resol type phenol resin, and one that is generally used is arbitrarily selected. Phenyl-4,5-dihydroxymethylimidazole, 2-phenyl-4-methyl-5-hydroxymethylimidazole, 2-ethyl-4-methylimidazole, 1-cyano-2-ethyl-4-methylimidazole, 4,4 ′ There are imidazole derivatives such as methylenebis (2-ethyl-5-methylimidazole) and 2-heptadecylimidazole, tertiary amines such as benzyldimethylamine, and triphenylphosphine (TPP). These curing accelerators may be used alone or in combination of two or more.

硬化促進剤の配合量は、付加体とレゾール型フェノール樹脂の反応と関連して選ばれるが、ここでは、付加体100重量部に対し、好ましくは1〜5重量部、より好ましくは2〜3重量部である。この範囲は、導電性接着剤としての機能を考慮して選ばれたものである。   The blending amount of the curing accelerator is selected in relation to the reaction between the adduct and the resol type phenol resin. Here, it is preferably 1 to 5 parts by weight, more preferably 2 to 3 parts per 100 parts by weight of the adduct. Parts by weight. This range is selected in consideration of the function as a conductive adhesive.

e)その他:
本発明の導電性接着剤は、その他成分として、ネオデカン酸グリシジルエステルなどの可塑剤、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランなどのカップリング剤を任意に加えることができる。また、アジピン酸などの酸添加物や微粉末シランなどのレオロジーコントロール剤、固体の付加体を溶解させるための有機溶剤などを任意に加えることができる。しかし、本発明における25℃で液状であるレゾール型フェノール樹脂を用いることで、固体の付加体を溶解させる有機溶剤を使用せずに導電性接着剤の各成分を均一にすることができ、有機溶剤の残留によるボイド発生など性能不良を回避することが可能となる。
その他成分の選択、その使用量は、本発明の導電性接着剤の性能に支障のない範囲で任意に決められる。
e) Other:
The conductive adhesive of the present invention may optionally include a plasticizer such as glycidyl neodecanoate and a coupling agent such as γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane as other components. Moreover, an acid additive such as adipic acid, a rheology control agent such as fine powdered silane, an organic solvent for dissolving the solid adduct, and the like can be optionally added. However, by using a resol type phenolic resin that is liquid at 25 ° C. in the present invention, each component of the conductive adhesive can be made uniform without using an organic solvent that dissolves the solid adduct. It becomes possible to avoid poor performance such as generation of voids due to residual solvent.
The selection of other components and the amount used are arbitrarily determined within a range that does not hinder the performance of the conductive adhesive of the present invention.

2.導電性接着剤の製造:
本発明の導電性接着剤は、上記したように、予めポリオキシアルキレンジアミンとビスフェノール型エポキシ樹脂との反応で付加体を製造し、その付加体を用い、導電性フィラー、レゾール型フェノール樹脂、硬化促進剤と混合して製造される。混合する順序は、特に限定するものではない。混合は、室温ないし50℃以下の低い温度で行うのがよい。この時点では、混合物中の一部水酸基と一部エポキシ基が反応することがあっても、その割合は比較的低い。混合の温度を高くすると、この反応割合が高くなり、この後の接着対象物への塗布に支障を来たすことがある。
2. Production of conductive adhesive:
As described above, the conductive adhesive of the present invention is prepared in advance by reaction of polyoxyalkylenediamine and bisphenol type epoxy resin, and using the adduct, conductive filler, resol type phenol resin, curing Manufactured with an accelerator. The order of mixing is not particularly limited. Mixing is preferably performed at room temperature to a low temperature of 50 ° C. or lower. At this point, even if some hydroxyl groups and some epoxy groups in the mixture may react, the proportion is relatively low. When the mixing temperature is increased, this reaction rate is increased, which may hinder subsequent application to the bonding object.

上記では、予め付加体を製造したが、ポリオキシアルキレンジアミン、ビスフェノール型エポキシ樹脂、レゾール型フェノール樹脂、硬化促進剤、導電性フィラー、さらにその他任意成分を混合して導電性接着剤としてもよい。この場合、接着対象物の間に導電性接着剤を塗布してから、50〜80℃で、0.5〜2時間加熱し、次いで温度を高くして最終的に120〜200℃に2〜4時間保持する。すなわち、この場合では、ポリオキシアルキレンジアミン分子中の一級アミノ基の一つ目の水素(H)が優先的に、特に初期の50〜80℃の状態でビスフェノール型エポキシ樹脂のエポキシ基と反応して実質的に付加体が形成されている。   In the above, the adduct was produced in advance, but polyoxyalkylene diamine, bisphenol type epoxy resin, resol type phenol resin, curing accelerator, conductive filler, and other optional components may be mixed to form a conductive adhesive. In this case, after applying a conductive adhesive between the objects to be bonded, it is heated at 50 to 80 ° C. for 0.5 to 2 hours, and then the temperature is increased to finally reach 120 to 200 ° C. Hold for 4 hours. That is, in this case, the first hydrogen (H) of the primary amino group in the polyoxyalkylenediamine molecule preferentially reacts with the epoxy group of the bisphenol-type epoxy resin particularly in the initial state of 50 to 80 ° C. Thus, an adduct is substantially formed.

上記した組成で構成された本発明の導電性接着剤は、分子中に比較的フレキシブルな分子構造であるポリオキシアルキレン基のソフトセグメントが存在し、このソフトセグメントの両端部をビスフェノール型エポキシ樹脂、さらにレゾール型フェノール樹脂との反応による架橋化により硬化したハードセグメントで挟んでいる。そして、ソフトセグメントが主として導電性接着剤の柔軟性を決め、ハードセグメントが主として耐熱性を決めている。このように、本発明の導電性接着剤は、ソフトセグメントとハードセグメントの分子構造、さらにそれらの構成比を適正にすることで、耐熱性と共に柔軟性を満足することができるようにしたものである。   The conductive adhesive of the present invention configured with the composition described above has a soft segment of a polyoxyalkylene group having a relatively flexible molecular structure in the molecule, and both ends of the soft segment are bisphenol type epoxy resin, Further, it is sandwiched between hard segments cured by cross-linking by reaction with a resol type phenolic resin. The soft segment mainly determines the flexibility of the conductive adhesive, and the hard segment mainly determines the heat resistance. As described above, the conductive adhesive of the present invention is capable of satisfying flexibility as well as heat resistance by optimizing the molecular structure of the soft segment and the hard segment, and further their composition ratio. is there.

本発明の導電性接着剤は、接着対象物の間に塗布された後、加熱されることで硬化して接着がなされる。具体的には、接着は130〜220℃で、15〜120分で硬化させて達成される。すなわち、接着対象の一方、例えば基板上に導電性接着剤を塗付し、その上にもう一つの接着対象物、例えば半導体素子を置き、この硬化条件下に置くことで、導電性接着剤が硬化され、接着対象物同士の接着が達成される。接着対象物としての支持基材表面の材質としては、金やパラジウム鍍金などの貴金属表面基板、銅基板にニッケル、銀、あるいはそれらの合金を鍍金した金属表面基板、プリント基板のリジット基板などに用いられるガラスエポキシ基板などが挙げられる。   After the conductive adhesive of the present invention is applied between objects to be bonded, it is heated to be cured and bonded. Specifically, adhesion is achieved by curing at 130-220 ° C. for 15-120 minutes. That is, a conductive adhesive is applied on one of the objects to be bonded, for example, a substrate, and another object to be bonded, for example, a semiconductor element is placed on the substrate, and the conductive adhesive is placed under this curing condition. Cured and adhesion between the objects to be bonded is achieved. As the material for the surface of the supporting substrate as the object to be bonded, it is used for precious metal surface substrates such as gold and palladium plating, metal surface substrates plated with nickel, silver or their alloys on copper substrates, rigid substrates for printed circuit boards, etc. And a glass epoxy substrate.

1)実施例に用いた成分
a)導電性フィラー:
平均粒子径(D50)が4−7μmのフレーク形状の銀粉末〔田中貴金属工業(株)製〕を用いた。
1) Component a) conductive filler used in the examples:
A flake-shaped silver powder (manufactured by Tanaka Kikinzoku Kogyo Co., Ltd.) having an average particle size (D50) of 4-7 μm was used.

b)ポリオキシアルキレンジアミンとビスフェノール型エポキシ樹脂の付加体:
b−1)ポリオキシアルキレンジアミン;
ポリエチレンジアミン;分子量900〔ハンツマン社製、「ジェファーミンED900」(商品名)〕、
ポリプロピレンジアミン;分子量2000〔ハンツマン社製、「ジェファーミンD2000」(商品名)〕、
ポリプロピレンジアミン;分子量4000〔ハンツマン社製・「ジェファーミンD4000」(商品名)〕、
をそれぞれ用いた。
b) Adduct of polyoxyalkylenediamine and bisphenol type epoxy resin:
b-1) polyoxyalkylenediamine;
Polyethylenediamine; molecular weight 900 [manufactured by Huntsman, “Jeffamine ED900” (trade name)],
Polypropylenediamine; molecular weight 2000 [manufactured by Huntsman, “Jeffamine D2000” (trade name)],
Polypropylene diamine; molecular weight 4000 [manufactured by Huntsman, “Jeffamine D4000” (trade name)],
Were used respectively.

b−2)ビスフェノール型エポキシ樹脂:
ビスフェノールA型エポキシ樹脂;室温で液状、エポキシグラム当量=173g/eq、粘度=3500〜5500mPa・s(25℃)〔大日本インキ化学工業株式会社製、「EPICLON EXA−850CRP」(商品名)〕、
ビスフェノールF型エポキシ樹脂;室温で液状、エポキシグラム当量=160g/eq、液状、粘度=1100〜1500mPa・s(25℃)〔大日本インキ化学工業株式会社製、「EEPICLON EXA−830CRP」(商品名)〕、
をそれぞれ用いた。
b-2) Bisphenol type epoxy resin:
Bisphenol A type epoxy resin; liquid at room temperature, epoxy gram equivalent = 173 g / eq, viscosity = 3500-5500 mPa · s (25 ° C.) [Dainippon Ink Chemical Co., Ltd., “EPICLON EXA-850CRP” (trade name)] ,
Bisphenol F type epoxy resin; liquid at room temperature, epoxy gram equivalent = 160 g / eq, liquid, viscosity = 1100-1500 mPa · s (25 ° C.) [Dainippon Ink Chemical Co., Ltd., “EEPICLON EXA-830CRP” (trade name) )],
Were used respectively.

b−3)付加体の合成:
ポリオキシアルキレンジアミンにビスフェノール型エポキシ樹脂を加え、攪拌しながら80℃に加温し1時間保持し、さらに160℃まで昇温し4時間攪拌保持して合成した。比較例として、ポリオキシアルキレンジアミンとビスフェノール型エポキシ樹脂の配合量を、本発明の範囲の外にして付加体とした。
b-3) Synthesis of adduct:
A bisphenol-type epoxy resin was added to polyoxyalkylenediamine, heated to 80 ° C. with stirring and held for 1 hour, further heated to 160 ° C. and stirred for 4 hours for synthesis. As a comparative example, the blending amount of polyoxyalkylenediamine and bisphenol type epoxy resin was out of the scope of the present invention to obtain an adduct.

実施例および比較例として製造した付加体の組成を表1、2に示す。尚、付加体−5、6では、付加体の合成の後、導電性接着剤調整時にビスフェノール型エポキシ樹脂をさらに追加しており、厳密な意味では付加体とビスフェノール型エポキシ樹脂の混合物であるが、説明の都合上、ここでは付加体として示している。   The compositions of the adducts produced as Examples and Comparative Examples are shown in Tables 1 and 2. In addition, in the adducts 5 and 6, after the synthesis of the adduct, a bisphenol type epoxy resin is further added at the time of adjusting the conductive adhesive. For convenience of explanation, it is shown as an additional body here.

Figure 2013209575
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c)レゾール型フェノール樹脂;
レゾール型ホルムアルデヒド樹脂:明和化成株式会社製、「MEH−8000H」(商品名)を用いた。粘度=1500〜3500mPa・s(25℃)、水酸基当量=141g/OH基を用いた。
c) resol type phenol resin;
Resol type formaldehyde resin: “MEH-8000H” (trade name) manufactured by Meiwa Kasei Co., Ltd. was used. Viscosity = 1500-3500 mPa · s (25 ° C.), hydroxyl group equivalent = 141 g / OH group was used.

d)硬化促進剤;
2−フェニル−4−メチル−5−ヒドロキシメチルイミダゾール〔四国化成工業株式会社製、「キュアゾール 2P4MHZ」(商品名)〕を用いた。
d) a curing accelerator;
2-Phenyl-4-methyl-5-hydroxymethylimidazole [manufactured by Shikoku Kasei Kogyo Co., Ltd., “Curazole 2P4MHZ” (trade name)] was used.

2)導電性接着剤の配合割合
導電性フィラーとして銀粉末、表1,2に示した付加体、レゾール型フェノール樹脂としてビスフェノールA型エポキシ樹脂あるいはビスフェノールF型エポキシ樹脂、硬化促進剤として2−フェニル−4−メチル−5−ヒドロキシメチルイミダゾールを混合し、3本ロール〔井上製作所製〕および自転公転混練装置〔シンキー社製、「AR−250」(型番)〕で室温下5分間混練し、導電性接着剤とした。評価に用いた導電性接着剤の配合を表3に示す。
2) Mixing ratio of conductive adhesive Silver powder as conductive filler, adduct shown in Tables 1 and 2, bisphenol A type epoxy resin or bisphenol F type epoxy resin as resol type phenolic resin, 2-phenyl as curing accelerator -4-methyl-5-hydroxymethylimidazole was mixed and kneaded at room temperature for 5 minutes with a three-roll (manufactured by Inoue Seisakusho) and a rotation and revolution kneading apparatus (manufactured by Shinky, “AR-250” (model number)) Adhesive. Table 3 shows the composition of the conductive adhesive used for the evaluation.

Figure 2013209575
Figure 2013209575

3)導電性接着剤の評価方法
a)貯蔵弾性率;テフロン(登録商標)処理した支持基材上に、硬化後の膜厚が0.5mmとなるように導電性接着剤組成物を5×40mmの形状で塗布し、160℃、60分間加熱処理し、支持基材から剥離させ試験用の導電性接着剤の硬化体として、貯蔵弾性率の評価用の試料とした。
この試料を、動的粘弾性測定装置〔SII社製、「EXSTAR DMS6100」(商品名)〕を用い、下記の条件で測定し、25℃における貯蔵弾性率を弾性率とした。
・治具:引張り
・チャック間距離:20mm
・昇温速度:3℃/分
・測定周波数:1Hz
・サンプルサイズ:0.5mm(幅)×40mm(長さ)
ダイシェア強度:接着強度測定器〔Dage社製、「Series4000」(製品名)〕を用い、200mm/sec.25℃でのダイシェア強度を測定した。
3) Evaluation method of conductive adhesive a) Storage elastic modulus: 5 × the conductive adhesive composition on a support substrate treated with Teflon (registered trademark) so that the film thickness after curing is 0.5 mm. The sample was applied in a shape of 40 mm, heat-treated at 160 ° C. for 60 minutes, peeled from the supporting substrate, and used as a cured product of a conductive adhesive for testing, and used as a sample for evaluating storage elastic modulus.
This sample was measured under the following conditions using a dynamic viscoelasticity measuring apparatus (“EXSTAR DMS6100” (trade name) manufactured by SII), and the storage elastic modulus at 25 ° C. was defined as the elastic modulus.
・ Jig: Tensile ・ Distance between chucks: 20 mm
・ Rise rate: 3 ° C / min ・ Measurement frequency: 1 Hz
・ Sample size: 0.5mm (width) x 40mm (length)
Die shear strength: 200 mm / sec. Using an adhesive strength measuring instrument [manufactured by Dage, “Series 4000” (product name)]. The die shear strength at 25 ° C. was measured.

b)熱伝導率:テフロン(登録商標)処理した支持基材上に、硬化後の膜厚が1mmとなるように導電性接着剤組成物を直径1cmの円形状に塗布し、160℃、60分間加熱処理し、支持基材から剥離させ試験用の導電性接着剤の硬化体として、熱伝導率の評価用の試料とした。この試料を、熱伝導率測定器〔大阪市工業研究所製〕を用いレーザーフラッシュ法で求めた。 b) Thermal conductivity: A conductive adhesive composition was applied in a circular shape with a diameter of 1 cm on a Teflon (registered trademark) -treated support base so that the film thickness after curing was 1 mm. The sample was subjected to heat treatment for minutes, peeled off from the supporting substrate, and used as a test product for evaluating thermal conductivity as a cured product of a conductive adhesive for testing. This sample was obtained by a laser flash method using a thermal conductivity measuring instrument (manufactured by Osaka City Industrial Research Institute).

c)ダイシェア強度:銀めっきされたNi−Cuフレームに硬化後の膜厚が約0.03mmとなるように導電性接着剤組成物を塗布し、支持基材である2×2mmのシリコンチップをマウントし、160℃、60分間加熱処理してダイシェア強度評価用の試料とした。この試料を、接着強度測定器〔Dage社製、「Series4000」(製品名)〕を用い、200mm/sec.25℃でのダイシェア強度を測定した。
評価は、温度85℃、相対湿度85%の雰囲気下、および温度150℃雰囲気下に所定時間保持するエージング試験(大気下)、−50℃の冷却と150℃の加熱をそれぞれ30分行って1サイクル(1時間)とし、これを繰り返して所定時間行うヒートサイクル試験(大気下)を行い、ダイシェア強度を経時的に測定した。)
c) Die shear strength: A conductive adhesive composition was applied to a silver-plated Ni-Cu frame so that the film thickness after curing was about 0.03 mm, and a 2 × 2 mm silicon chip as a supporting substrate was applied. The sample was mounted and heat-treated at 160 ° C. for 60 minutes to obtain a sample for die shear strength evaluation. This sample was measured at 200 mm / sec. Using an adhesive strength measuring device [manufactured by Dage, “Series 4000” (product name)]. The die shear strength at 25 ° C. was measured.
The evaluation is performed by performing an aging test (in the air) for a predetermined time in an atmosphere of 85 ° C. and 85% relative humidity and 150 ° C. for a predetermined time, cooling at −50 ° C. and heating at 150 ° C. for 30 minutes, A cycle (1 hour) was repeated, and a heat cycle test (in the atmosphere) was repeated for a predetermined time, and the die shear strength was measured over time. )

d)体積抵抗率:ガラス支持基材上に、マスキング基材を用いて5mm幅で60mmの長さで、硬化後の膜厚が約0.03mmとなるように導電性接着剤組成物を塗布し、160℃、60分間加熱処理して体積抵抗率評価用の試料とした。この試料体を、抵抗器〔HIOKI社製、「ミリオームハイテスタ3540」(製品名)〕を用いて体積抵抗率を測定した。
評価は、温度85℃、相対湿度85%の雰囲気下、および温度150℃雰囲気下に所定時間保持するエージング試験(大気下)、−50℃の冷却と150℃の加熱を交互に30分毎繰り返し所定時間行うヒートサイクル試験(大気下)を行い、体積抵抗率を経時的に測定した。
d) Volume resistivity: A conductive adhesive composition is applied on a glass supporting substrate so that the film thickness after curing is about 0.03 mm with a width of 5 mm and a length of 60 mm using a masking substrate. The sample was subjected to heat treatment at 160 ° C. for 60 minutes to obtain a sample for volume resistivity evaluation. The volume resistivity of this sample body was measured using a resistor [manufactured by HIoki Corporation, “Milliohm Hitester 3540” (product name)].
Evaluation is performed in an atmosphere of 85 ° C. and a relative humidity of 85%, and an aging test (under the atmosphere) for a predetermined time in an atmosphere of 150 ° C., cooling at −50 ° C. and heating at 150 ° C. are alternately repeated every 30 minutes. A heat cycle test (in the atmosphere) performed for a predetermined time was performed, and the volume resistivity was measured over time.

4)測定結果
導電性接着剤1〜10それぞれの硬化体について、熱伝導率、貯蔵弾性率の測定結果を表3に示す。
4) Measurement results Table 3 shows the measurement results of thermal conductivity and storage elastic modulus for each of the cured bodies of the conductive adhesives 1 to 10.

Figure 2013209575
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実施例である導電性接着剤−2について、硬化体を温度85℃、相対湿度85%の雰囲気,および温度150℃の雰囲気下に保持するエージング試験(大気下)、−50℃と150℃の加熱を交互に30分毎繰り返し行うヒートサイクル試験(大気下)を行い、それぞれの試験でのダイシェア強度と体積抵抗率を経時的に測定した。測定結果を表4に示す。温度85℃、相対湿度85%の雰囲気での保持時間によるダイシェア強度及び体積抵抗値の測定結果を図1に示す。   About the conductive adhesive-2 which is an Example, the aging test (under air | atmosphere) which hold | maintains a hardening body in the atmosphere of temperature 85 degreeC, relative humidity 85%, and temperature 150 degreeC, -50 degreeC and 150 degreeC A heat cycle test (in the atmosphere) in which heating was alternately repeated every 30 minutes was performed, and die shear strength and volume resistivity in each test were measured over time. Table 4 shows the measurement results. FIG. 1 shows the measurement results of the die shear strength and the volume resistance value depending on the holding time in an atmosphere having a temperature of 85 ° C. and a relative humidity of 85%.

Figure 2013209575
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比較例である導電性接着剤−9、10のそれぞれについて、硬化体を室温に戻した直後、および温度85℃、相対湿度85%の雰囲気に1000時間保持した後でのダイシェア強度及び体積抵抗値を測定した。測定結果を表5に示す。   For each of the conductive adhesives-9 and 10 as comparative examples, the die shear strength and the volume resistance value immediately after returning the cured body to room temperature and after holding it in an atmosphere of 85 ° C. and 85% relative humidity for 1000 hours Was measured. Table 5 shows the measurement results.

Figure 2013209575
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実施形態である導電性接着剤−1〜8については、熱伝導率が1W/mK以上と高く、貯蔵弾性率は全て1000MPa以下を示し低弾性であり熱応力低減する機能を有することが確認された。
導電性接着剤−2について行った種々の条件下における体積抵抗値は、低く保持され、かつ長期信頼性(劣化による接着の剥れが起きにくい)に優れていることが確認できた。比較例である導電性接着剤組成物−9、10については、体積抵抗値とダイシェア強度の何れか一方が、初期値と1000時間後で大きく変化しており、長期信頼性において劣ることが確認された。
この結果から、本発明の導電性接着剤は、接着硬化後において低弾性であり熱応力を低減する高い機能を有し、そのために接着層に剥れがないことで接着剤として充分な接着強度を有し、かつ、高い熱伝導度をも有していることが確認された。
Regarding the conductive adhesives -1 to 8 which are the embodiments, the thermal conductivity is as high as 1 W / mK or higher, the storage elastic modulus is all 1000 MPa or lower, and it is confirmed that it has a low elasticity and a function of reducing thermal stress. It was.
It was confirmed that the volume resistance value under various conditions performed for the conductive adhesive-2 was kept low and excellent in long-term reliability (adhesion peeling due to deterioration hardly occurred). Regarding the conductive adhesive compositions-9 and 10 which are comparative examples, either the volume resistance value or the die shear strength is greatly changed after the initial value and 1000 hours, and it is confirmed that the long-term reliability is inferior. It was done.
From this result, the conductive adhesive of the present invention has low elasticity after adhesive curing and has a high function of reducing thermal stress. Therefore, the adhesive layer does not peel off and therefore has sufficient adhesive strength as an adhesive. In addition, it was confirmed to have a high thermal conductivity.

本発明の導電性接着剤は、高い熱伝導性を満足させつつ、高い熱応力を示し、過酷な熱履歴を経ても半導体素子を基板に安定に接着させることができ、電子産業に対する寄与が大きい。   The conductive adhesive of the present invention exhibits high thermal stress while satisfying high thermal conductivity, and can stably adhere a semiconductor element to a substrate even through a harsh thermal history, greatly contributing to the electronic industry. .

Claims (3)

a)導電性フィラー、b)数平均分子量500〜5000のポリオキシアルキレンジアミンと25℃で液状であるビスフェノール型エポキシ樹脂とを、アミノ基に対するエポキシ基の当量比を10〜40とし、50〜150℃で反応させて生成された付加体、c)25℃で液状であるレゾール型フェノール樹脂、d)硬化促進剤、を含んでなることを特徴とする導電性接着剤。   a) a conductive filler, b) a polyoxyalkylenediamine having a number average molecular weight of 500 to 5000 and a bisphenol-type epoxy resin that is liquid at 25 ° C., the equivalent ratio of epoxy groups to amino groups is 10 to 40, and 50 to 150 A conductive adhesive comprising: an adduct formed by reaction at ° C; c) a resol-type phenolic resin that is liquid at 25 ° C; and d) a curing accelerator. 前記レゾール型フェノール樹脂が、前記付加体100重量部に対して10〜50重量部であることを特徴とする請求項1に記載の導電性接着剤。   The conductive adhesive according to claim 1, wherein the resol type phenolic resin is 10 to 50 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the adduct. 前記付加体が、数平均分子量500〜5000のポリオキシアルキレンジアミンと25℃で液状であるビスフェノール型エポキシ樹脂を、アミノ基に対するエポキシ基の当量比を5〜25として、50〜150℃で反応させ、室温に戻してから追加で前記ビスフェノール型エポキシ樹脂を加え、最終的にアミノ基に対するエポキシ基の当量比を10〜40とすることを特徴とする請求項1に記載の導電性接着剤。   The adduct is reacted with polyoxyalkylene diamine having a number average molecular weight of 500 to 5000 and bisphenol type epoxy resin which is liquid at 25 ° C. at 50 to 150 ° C. with an equivalent ratio of epoxy groups to amino groups of 5 to 25. The conductive adhesive according to claim 1, wherein the bisphenol-type epoxy resin is additionally added after returning to room temperature, and finally the equivalent ratio of the epoxy group to the amino group is set to 10 to 40.
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