JP2014031465A

JP2014031465A - 回路接続材料

Info

Publication number: JP2014031465A
Application number: JP2012173731A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Hayashi; 慎一林
Original assignee: Dexerials Corp
Current assignee: Dexerials Corp
Priority date: 2012-08-06
Filing date: 2012-08-06
Publication date: 2014-02-20
Anticipated expiration: 2032-08-06
Also published as: KR102098758B1; JP6007022B2; KR20140019235A; CN103571370A

Abstract

【課題】反りの発生を抑制することができる回路接続材料を提供する。
【解決手段】β−メチル型エポキシ樹脂と、カチオン重合開始剤とを含有する回路接続材料。前記β−メチル型エポキシ樹脂の配合量が、１０〜３５質量％であり、前記β−メチル型エポキシ樹脂が、ビスフェノールＡ型β−メチルエポキシ樹脂又はジシクロペンタジエン型β−メチルエポキシ樹脂である回路接続材料。前記カチオン重合開始剤が、アリール基を有するスルホニウム塩である回路接続材料。
【選択図】図１

Description

本発明は、電極間の接続に用いられる回路接続材料に関する。

近年、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）パネルは、大画面化、高精細度化、狭額縁化され、これに伴って接続ピッチの微細化や接続の細線化も急速に進んでいる。そのため、例えばＣＯＧ（Chip On Glass）実装によって発生するガラス基板の僅かな反りであっても、液晶画面に色ムラを発生させてしまう。この色ムラの発生原因は、実装時のＩＣ（Integrated Circuit）チップとガラス基板の熱膨張量の差にあるため、実装温度の低温化が進められている。

例えば、ＡＣＦ（Anisotropic Conductive Film）圧着条件の低温化プロセスとして、アニオン硬化系よりも迅速な硬化反応が期待できるカチオン硬化系（例えば、特許文献１参照。）や、グリシジルエーテル型エポキシ樹脂に代えて反応性の高い脂環式エポキシ樹脂を使用することが試みられている（例えば、特許文献２参照。）。

しかしながら、従来の異方性導電フィルムの低温硬化では、十分に反りの発生を抑制することが困難であった。

特開２００７−１６２０１９号公報特開２００７−２３８７５１号公報

本発明は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、反りの発生を抑制することができる回路接続材料を提供する。

本件発明者らは、鋭意検討を行った結果、エポキシ樹脂としてβ−メチル型エポキシ樹脂を配合することにより低温硬化性が向上し、反りの発生を抑制することができることを見出した。

すなわち、本発明に係る回路接続材料は、β−メチル型エポキシ樹脂と、カチオン重合開始剤とを含有することを特徴とする。

また、本発明に係る実装体は、前記回路接続材料によって、第１の電子部品と第２の電子部品とが電気的に接続されていることを特徴とする。

また、本発明に係る実装体の製造方法は、前記回路接続材料を第１の電子部品の端子上に貼付け、前記回路接続材料上に第２の電子部品を仮配置させ、前記第２の電子部品上から加熱押圧装置により押圧し、前記第１の電子部品の端子と、前記第２の電子部品の端子とを接続させることを特徴とする。

本発明によれば、エポキシ樹脂としてβ−メチル型エポキシ樹脂が配合されているため、低温硬化性が向上し、反りの発生を抑制することができる。

実装体の反り量測定の試験を説明するための側面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら下記順序にて詳細に説明する。
１．回路接続材料
２．実装体及び実装体の製造方法
３．実施例

＜１．回路接続材料＞
本実施の形態における回路接続材料は、β−メチル型エポキシ樹脂と、カチオン重合開始剤とを含有する。

β−メチル型エポキシ樹脂としては、ジシクロペンタジエン型、ビスフェノールＡ型、ビスフェノールＦ型、フェノールノボラック型、脂環型、複素環型、グリシジルエステル型、グリシジルアミン型等を単独又は混合して用いることができる。

これらの中でも、硬化物の物性の観点から、下記一般式（Ｉ）で表わされるビスフェノールＡ型β−メチルエポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型β−メチルエポキシ樹脂、及び、下記一般式（ＩＩ）で表わされるジシクロペンタジエン型β−メチルエポキシ樹脂を単独又は混合して用いることが好ましい。特に、ジシクロペンタジエン型β−メチルエポキシ樹脂は、そのバルキーな骨格により応力を軽減させ、反り量を小さくすることができる。

但し、一般式（Ｉ）中、Ｒ１、Ｒ２は、それぞれ独立に水素原子又は炭素数１〜４のアルキル基を表わし、ｎは０〜５である。

但し、一般式（ＩＩ）中、ｎは０〜５である。

ビスフェノールＡ型β−メチルエポキシ樹脂は、ビスフェノールＡにβ−メチルエピクロルヒドリンを反応させて得ることができ、ビスフェノールＦ型β−メチルエポキシ樹脂は、ビスフェノールＦにβ−メチルエピクロルヒドリンを反応させて得ることができる。また、ジシクロペンタジエン型β−メチルエポキシ樹脂は、フェノールジシクロペンタジエンにβ−メチルエピクロルヒドリンを反応させて得ることができる。

また、β−メチル型エポキシ樹脂の含有量は、１０〜３５質量％であることが好ましい。β−メチル型エポキシ樹脂の含有量が、接着剤成分の１０〜３５質量％であることにより、優れた低温硬化性を示すともに反りの発生を抑制することができる。配合量が１０質量％未満の場合、低温硬化時に硬化不足が発生してしまう。

また、膜形成性を向上させるために、エピクロルヒドリンとビスフェノールとから作られる高分子量エポキシ樹脂であるフェノキシ樹脂を混合することが好ましい。フェノキシ樹脂の含有量は、少なすぎるとフィルムを形成せず、多すぎると電気接続を得るための樹脂の排除性が低くなる傾向があるため、絶縁性接着樹脂全体に対して２０〜６０質量％であることが好ましく、より好ましくは３０〜６０質量％である。

カチオン重合開始剤は、カチオン種がエポキシ樹脂末端のエポキシ基を開環させ、エポキシ樹脂同士を自己架橋させる。このようなカチオン硬化剤としては、スルホニウム塩、ジアゾニウム塩、ヨードニウム塩、ホスホニウム塩、セレノニウム塩等のオニウム塩を挙げることができる。特に、アリール基を有するスルホニウム塩は、低温での反応性に優れ、ポットライフが長いため、カチオン重合開始剤として好適である。

また、接着剤成分の他の添加組成物として、シランカップリング剤を添加することが好ましい。シランカップリング剤としては、エポキシ系、アミノ系、メルカプト・スルフィド系、ウレイド系などを用いることができるが、本実施の形態では、エポキシ系シランカップリング剤が好ましく用いられる。これにより、有機材料と無機材料の界面における接着性を向上させることができる。また、無機フィラーを添加させてもよい。無機フィラーとしては、シリカ、タルク、酸化チタン、炭酸カルシウム、酸化マグネシウムなどを用いることができ、無機フィラーの種類は特に限定されるものではない。無機フィラーの含有量により、流動性を制御し、粒子捕捉率を向上させることができる。また、これらの各成分を配合する際には、トルエン、酢酸エチル、又はこれらの混合溶剤が好ましく用いられる。

本実施の形態における回路接続材料は、非導電性フィルム（ＮＣＦ：Non Conductive Film）や、接着剤中に導電性粒子が分散され、フィルム状に形成された異方性導電フィルム（ＡＣＦ：Anisotropic Conductive Film）に適用される。

ＡＣＦに分散される導電性粒子としては、異方性導電フィルムにおいて使用されている公知の何れの導電性粒子を挙げることができる。導電性粒子としては、例えば、ニッケル、鉄、銅、アルミニウム、錫、鉛、クロム、コバルト、銀、金等の各種金属又は金属合金の粒子、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、アクリロニトリル・スチレン（ＡＳ）樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ジビニルベンゼン系樹脂、スチレン系樹脂等の樹脂粒子の表面に金属をコートしたもの、これらの粒子の表面に更に絶縁薄膜をコートしたもの等を使用することができる。また、導電性粒子の平均粒径は、１〜１０μｍであることが好ましく、より好ましくは２〜６μｍである。また、接着剤成分中の導電性粒子の平均粒子密度は、接続信頼性及び絶縁信頼性の観点から、１０００〜８００００個／ｍｍ^２であることが好ましく、より好ましくは３０００〜５００００個／ｍｍ^２である。

このような構成からなる回路接続材料は、β−メチル型エポキシ樹脂と、カチオン重合開始剤とが配合されているため、低温硬化性を向上させるとともに、反りの発生を抑制することができる。

次に、前述した回路接続材料の製造方法について説明する。本実施の形態における回路接続材料の製造方法は、剥離基材上にバインダ組成物を塗布する塗布工程と、剥離基材上の組成物を乾燥させる乾燥工程とを有する。

塗布工程では、前述した、β−メチル型エポキシ樹脂と、カチオン重合開始剤とを含有するバインダ組成物を配合し、有機溶剤を用いて調整した後、この組成物を剥離基材上にバーコーター、塗布装置等を用いて塗布する。

有機溶剤としては、トルエン、酢酸エチル、又はこれらの混合溶剤、その他各種有機溶剤を用いることができる。また、剥離基材は、例えば、シリコーンなどの剥離剤をＰＥＴ（Poly Ethylene Terephthalate）、ＯＰＰ（Oriented Polypropylene）、ＰＭＰ（Poly-4-methylpentene−1）、ＰＴＦＥ（Polytetrafluoroethylene）などに塗布した積層構造からなり、組成物のフィルム形状を維持する。

次の乾燥工程では、剥離基材上のバインダ組成物を熱オーブン、加熱乾燥装置などにより乾燥させる。これにより、回路接続材料が膜状に形成された接着フィルムを得ることができる。

＜２．実装体及び実装体の製造方法＞
次に、前述した回路接続材料を用いた実装体及びその製造方法について説明する。本実施の形態における実装体は、前述した、β−メチル型エポキシ樹脂と、カチオン重合開始剤とを含有する回路接続材料によって、第１の電子部品と第２の電子部品とが電気的に接続されてなるものである。

第１の電子部品としては、例えばＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）、非結晶ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）など、表面が平滑なファインピッチの端子を有する配線材が挙げられる。また、第２の電子部品としては、ファインピッチのバンプなどの端子が形成されたＩＣ（Integrated Circuit）が挙げられる。

また、本実施の形態における実装体の製造方法は、前述した、β−メチル型エポキシ樹脂と、カチオン重合開始剤とを含有する回路接続材料を第１の電子部品の端子上に貼付け（仮圧着）、回路接続材料上に第２の電子部品を仮配置させ、第２の電子部品上から加熱押圧装置により押圧し、第１の電子部品の端子と、第２の電子部品の端子とを接続させるものである。これにより、導電性粒子を介して第１の電子部品の端子と第２の電子部品の端子とが接続された実装体が得られる。

本実施の形態における実装体は、β−メチル型エポキシ樹脂と、カチオン重合開始剤とが配合された回路接続材料を用いているため、低温で硬化させることができ、反り量を小さくすることができる。

＜３．実施例＞
以下、本発明の実施例について説明する。本実施例では、回路接続材料としてβ−メチル型エポキシ樹脂を配合した異方性導電フィルム（ＡＣＦ：Anisotropic Conductive Film）を作製し、実装体の導通抵抗、反り量について評価した。なお、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

異方性導電フィルムの作製、実装体の作製、導通抵抗の評価、及び反り量の評価は、次のように行った。

［異方性導電フィルムの作製］
フェノキシ樹脂（商品名：ＹＰ５０、東都化成社製）、エポキシ樹脂、シランカップリング剤（商品名：ＫＢＭ４０３、信越化学社製）、硬化剤（商品名：ＳＩ−６０Ｌ、三新化学社製）で構成された接着剤中に、導電性粒子（品名：ＡＵＬ７０４、積水化学工業社製）を粒子密度５００００個／ｍｍ^２になるように分散させて、厚み２０μｍの異方性導電フィルムを作製した。エポキシ樹脂は、ビスフェノールＡ型β−メチルエポキシ樹脂（１モルのビスフェノールＡに２モルのβ−メチルエピクロルヒドリンを反応させて得た。）、ジシクロペンタジエン型β−メチルエポキシ樹脂（１モルのフェノールジシクロペンタジエンに２モルのβ−メチルエピクロルヒドリンを反応させて得た。）、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（商品名：ＥＰ−８２８、ジャパンエポキシレジン社製）、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂（商品名：ＥＰ−４０８８Ｓ、ＡＤＥＫＡ社製）の中から単独または２種以上を組み合わせて使用した。

［実装体の作製］
異方性導電フィルムを用いて評価用ＩＣ（外形：１．８ｍｍ×２０ｍｍ、バンプ高さ：１５μｍ）と、評価用ＩＴＯコーティングガラス（ガラス厚０．５ｍｍ）との接合を行った。先ず、１．５ｍｍ幅にスリットされた異方性導電フィルムを評価用ＩＴＯコーティングガラスに貼り付け、仮圧着し（条件：７０℃−１ＭＰａ−１ｓｅｃ）、その上に評価用ＩＣを位置あわせした後、圧着条件１３５℃−６０ＭＰａ−５ｓｅｃにて本圧着を行い、実装体を完成させた。

［導通抵抗の評価］
実装体について、初期（Initial）の接続抵抗と、温度８５℃、湿度８５％ＲＨ、５００時間のＴＨテスト（Thermal Humidity Test）後の接続抵抗を測定した。測定にはデジタルマルチメータ（品番：デジタルマルチメータ７５５５、横河電機社製）を用い、４端子法にて電流２ｍＡを流したときの抵抗値を測定した。ＴＨテスト後の接続抵抗値が１０．０Ω未満を○及び１０．０Ω以上を×と評価した。

［反り量の評価］
図１に示すように、触針式表面粗度計（商品名：ＳＥ−３Ｈ、小坂研究所社製）を用いて、ガラス基板１１とＩＣチップ１２とが異方性導電フィルム１３を介して接続された実装体のガラス基板１１の下側から触針２０でスキャンし、ガラス基板面の反り量（μｍ）を測定した。

［実施例１］
フェノキシ樹脂５５質量部、ビスフェノールＡ型β−メチルエポキシ樹脂３５質量部、シランカップリング剤２質量部、及び硬化剤８質量部で構成された接着剤の異方性導電フィルムを作製した。

実施例１の異方性導電フィルムを用いて作製した実装体の初期の接続抵抗は、０．２Ωであり、ＴＨテスト後の接続抵抗は６．３Ωであった。よって導通抵抗の評価は○であった。また、実装体の反り量は１１．５μｍであった。

［実施例２］
フェノキシ樹脂５５質量部、ジシクロペンタジエン型β−メチルエポキシ樹脂３５質量部、シランカップリング剤２質量部、及び硬化剤８質量部で構成された接着剤の異方性導電フィルムを作製した。

実施例２の異方性導電フィルムを用いて作製した実装体の初期の接続抵抗は、０．２Ωであり、ＴＨテスト後の接続抵抗は６．２Ωであった。よって導通抵抗の評価は○であった。また、実装体の反り量は９．８μｍであった。

［実施例３］
フェノキシ樹脂５５質量部、ジシクロペンタジエン型β−メチルエポキシ樹脂２５質量部、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂１０質量部、シランカップリング剤２質量部、及び硬化剤８質量部で構成された接着剤の異方性導電フィルムを作製した。

実施例３の異方性導電フィルムを用いて作製した実装体の初期の接続抵抗は、０．２Ωであり、ＴＨテスト後の接続抵抗は６．８Ωであった。よって導通抵抗の評価は○であった。また、実装体の反り量は９．７μｍであった。

［実施例４］
フェノキシ樹脂５５質量部、ジシクロペンタジエン型β−メチルエポキシ樹脂１５質量部、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂２０質量部、シランカップリング剤２質量部、及び硬化剤８質量部で構成された接着剤の異方性導電フィルムを作製した。

実施例４の異方性導電フィルムを用いて作製した実装体の初期の接続抵抗は、０．２Ωであり、ＴＨテスト後の接続抵抗は７．７Ωであった。よって導通抵抗の評価は○であった。また、実装体の反り量は９．４μｍであった。

［実施例５］
フェノキシ樹脂５５質量部、ジシクロペンタジエン型β−メチルエポキシ樹脂５質量部、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂３０質量部、シランカップリング剤２質量部、及び硬化剤８質量部で構成された接着剤の異方性導電フィルムを作製した。

実施例５の異方性導電フィルムを用いて作製した実装体の初期の接続抵抗は、０．２Ωであり、ＴＨテスト後の接続抵抗は１９．７Ωであった。よって導通抵抗の評価は×であった。また、実装体の反り量は８．７μｍであった。

［比較例１］
フェノキシ樹脂５５質量部、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂３５質量部、シランカップリング剤２質量部、及び硬化剤８質量部で構成された接着剤の異方性導電フィルムを作製した。

比較例１の異方性導電フィルムを用いて作製した実装体の初期の接続抵抗は、０．４Ωであり、ＴＨテスト後の接続抵抗は３８．１Ωであった。よって導通抵抗の評価は×であった。また、実装体の反り量は８．５μｍであった。

［比較例２］
フェノキシ樹脂５５質量部、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂３５質量部、シランカップリング剤２質量部、及び硬化剤８質量部で構成された接着剤の異方性導電フィルムを作製した。

比較例２の異方性導電フィルムを用いて作製した実装体の初期の接続抵抗は、０．４Ωであり、ＴＨテスト後の接続抵抗は３５．２Ωであった。よって導通抵抗の評価は×であった。また、実装体の反り量は８．３μｍであった。

［参照例１］
フェノキシ樹脂５５質量部、ビスフェノールＡ型β−メチルエポキシ樹脂３５質量部、シランカップリング剤２質量部、及び硬化剤８質量部で構成された実施例１と同様の接着剤の異方性導電フィルムを作製した。

参照例１の異方性導電フィルムを用いて、１７０℃−６０ＭＰａ−５ｓｅｃの条件で熱圧着して実装体を作製した。この実装体の初期の接続抵抗は、０．２Ωであり、ＴＨテスト後の接続抵抗は４．８Ωであった。よって導通抵抗の評価は○であった。また、実装体の反り量は１６．７μｍであった。

［参照例２］
フェノキシ樹脂５５質量部、ジシクロペンタジエン型β−メチルエポキシ樹脂３５質量部、シランカップリング剤２質量部、及び硬化剤８質量部で構成された実施例２と同様の接着剤の異方性導電フィルムを作製した。

参照例２の異方性導電フィルムを用いて、１７０℃−６０ＭＰａ−５ｓｅｃの条件で熱圧着して実装体を作製した。この実装体の初期の接続抵抗は、０．２Ωであり、ＴＨテスト後の接続抵抗は４．０Ωであった。よって導通抵抗の評価は○であった。また、実装体の反り量は１５．７μｍであった。

［参照例３］
フェノキシ樹脂５５質量部、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂３５質量部、シランカップリング剤２質量部、及び硬化剤８質量部で構成された比較例１と同様の接着剤の異方性導電フィルムを作製した。

参照例３の異方性導電フィルムを用いて、１７０℃−６０ＭＰａ−５ｓｅｃの条件で熱圧着して実装体を作製した。この実装体の初期の接続抵抗は、０．２Ωであり、ＴＨテスト後の接続抵抗は６．０Ωであった。よって導通抵抗の評価は○であった。また、実装体の反り量は１６．９μｍであった。

［参照例４］
フェノキシ樹脂５５質量部、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂３５質量部、シランカップリング剤２質量部、及び硬化剤８質量部で構成された比較例２と同様の接着剤の異方性導電フィルムを作製した。

参照例４の異方性導電フィルムを用いて、１７０℃−６０ＭＰａ−５ｓｅｃの条件で熱圧着して実装体を作製した。この実装体の初期の接続抵抗は、０．２Ωであり、ＴＨテスト後の接続抵抗は５．８Ωであった。よって導通抵抗の評価は○であった。また、実装体の反り量は１６．０μｍであった。

表１に、実施例１〜５における異方性導電フィルムの配合、及び評価結果を示し、表２に、比較例１、２及び参照例１〜４における異方性導電フィルムの配合、及び評価結果を示す。

通常の圧着条件（１７０℃−６０ＭＰａ−５ｓｅｃ）では、参照例１〜４のように、ビスＡ型β−メチルエポキシ樹脂、ＤＣＰ型β−メチルエポキシ樹脂、ビスＡ型エポキシ樹脂、ＤＣＰ型エポキシ樹脂のいずれのエポキシ樹脂を用いた場合、良好な導通抵抗が得られたが、反り量が大きかった。

低温の圧着条件（１３５℃−６０ＭＰａ−５ｓｅｃ）では、比較例１、２のように、ビスＡ型エポキシ樹脂、ＤＣＰ型エポキシ樹脂を用いた場合、硬化不足のため良好な導通抵抗が得られなかった。

一方、実施例１〜５のように、ビスＡ型β−メチルエポキシ樹脂、ＤＣＰ型β−メチルエポキシ樹脂を用いた場合、低温の圧着条件でも良好な導通抵抗が得られ、反り量を小さくすることができた。特に、ＤＣＰ型β−メチルエポキシ樹脂を用いた場合、バルキーな骨格の効果によって反り量をさらに小さくすることができた。

１１ガラス基板、１２ＩＣチップ、１３異方性導電フィルム

Claims

β−メチル型エポキシ樹脂と、カチオン重合開始剤とを含有する回路接続材料。
前記β−メチル型エポキシ樹脂の配合量が、１０〜３５質量％である請求項１記載の回路接続材料。
前記β−メチル型エポキシ樹脂が、ビスフェノールＡ型β−メチルエポキシ樹脂又はジシクロペンタジエン型β−メチルエポキシ樹脂である請求項１又は２記載の回路接続材料。
前記カチオン重合開始剤が、アリール基を有するスルホニウム塩である請求項１乃至３のいずれか１項に記載の回路接続材料。
前記請求項１乃至４のいずれか１項に記載の回路接続材料によって、第１の電子部品と第２の電子部品とが電気的に接続されてなる実装体。
前記請求項１乃至４のいずれか１項に記載の回路接続材料を第１の電子部品の端子上に貼付け、
前記回路接続材料上に第２の電子部品を仮配置させ、
前記第２の電子部品上から加熱押圧装置により押圧し、前記第１の電子部品の端子と、前記第２の電子部品の端子とを接続させる実装体の製造方法。