JP2018518544A - エンジニアードポリマー系電子材料 - Google Patents

Abstract

電子組み立てプロセスで使用される組成物であって、有機媒体に分散されたフィラーを含み、前記有機媒体が、ポリマーを含み、前記フィラーが、グラフェン、官能化グラフェン、酸化グラフェン、多面体オリゴマーシルセスキオサン、黒鉛、２Ｄ材料、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、銀、ナノ繊維、カーボン繊維、ダイアモンド、カーボンナノチューブ、二酸化シリコン、及び金属被覆粒子のうち一以上を含み、前記組成物が、前記組成物の全重量の０．００１重量％から４０重量％のフィラーを含む組成物。【選択図】図１

Description

本発明は、電子部品及びデバイスの製造並びに電子組み立て及びパッケージングに使用されるポリマー組成物に関する。

表面実装技術（ＳＭＴ）は、印刷回路基板（ＰＣＢ）の表面に部品が直接実装又は配置された電子回路を製造するための方法である。このように製造された電子デバイスは、表面実装デバイス（ＳＭＤ）と呼ばれる。電子産業では、ＳＭＴは、部品を回路基板の穴にリード線で嵌装するスルーホール技術による製造方法に大きく取って代わった。大型のトランスやヒートシンクパワー半導体などの表面実装に向いていない部品に対しては、同一基板上で両方の技術を使用することができる。ＳＭＴ部品は、リードがより小さいか、又はリードを全く有していないため、スルーホールの対応部品よりも通常小さい。ＳＭＴ部品は、部品のボディに多様な型の短いピンやリード、平坦なコンタクト、半田ボールのマトリクス（ＢＧＡ）、又は終端部を有しうる。

部品を配置する場合、印刷回路基板は、通常、半田パッドと呼ばれる、無穴で、平坦な、かつ大抵は錫−鉛、銀、又は金でメッキされた銅パッドを有する。最初に、フラックスと半田微粒子との粘着性の混合物である半田ペーストが、スクリーン印刷プロセスを使用して、ステンレス鋼又はニッケルのステンシルにより、全ての半田パッドに塗布される。インクジェットプリンターに似たジェット印刷メカニズムによって塗布することもできる。ペースティングの後、基板はピックアンドプレース機へと進み、コンベヤーベルト上に配置される。基板に配置される部品は、通常、紙／プラスチックテープによってリールに巻き取られて、又はプラスチックチューブに入れられて製造ラインに送達される。大きい集積回路は、静電気防止トレイで送達されるものもある。数値制御式のピックアンドプレース機は、部品をテープ、チューブ、又はトレイから取り外し、ＰＣＢ上に配置する。次に、基板は、リフロー半田付けオーブン内へと搬送される。最初に、予熱ゾーンに入り、そこでは基板及び全ての部品の温度が徐々に均一に上げられる。次に、基板は、温度が半田ペーストの中の半田粒子を溶融させるのに十分な高さであるゾーンに入り、部品のリードが回路基板のパッドに接合される。溶融した半田の表面張力は部品が適切な位置に維持される手助けとなり、半田パッドの配置が正確に設計されていれば、表面張力によって自動的に部品がパッドに並べられる。半田をリフロー接合するための数多くの技術が存在する。一つは、赤外線ランプの使用であり、赤外線リフローと呼ばれる。別の技術は、熱ガス対流の使用である。再び普及しつつある別の技術は、蒸気相リフローと呼ばれる方法を用いる、高沸点の特殊なフルオロカーボン液体である。

電子デバイスにおける半田接合部は、熱機械的な疲労の影響を受けやすい。これは、半田接合部によって接合されたワークピースどうしは、典型的には、異なる熱膨張係数（ＣＴＥ）を有するからである。さらに、電子デバイスにおける半田接合部は、高い機械的強度及び高い落下衝撃耐性を示すことが望まれる。したがって、これらの接合部は、典型的には、「アンダーフィル」として知られる材料に封入される。アンダーフィルは、典型的には、有機ポリマーと無機フィラー（たとえば、シリカ）との複合材である。これらのアンダーフィルの硬化前及び硬化後の特性は、材料のスペクトラムの両極端にある。硬化前のアンダーフィルは、最小のギャップ（典型的には、２５ミクロン未満）を水のように自由に流れることが期待される。硬化後のアンダーフィルは、岩石のように硬質な無機物様の特性を帯びつつ、無機シリコン及び有機基板に強度に接合することが期待される。フィラーの量を増加させることで、アンダーフィルの機械的特性が向上しうる。しかし、これによって組成物の粘度も上昇しうる。したがって、未硬化状態において粘度が低減され、硬化状態において機械的特性が向上したアンダーフィル材料（又は、アンダーフィル材料の代替物）が必要とされる。さらに、従来のアンダーフィル材料は、標準的なＳＭＴリフロープロセス及びプロファイルを使用して硬化させることができない。したがって、アンダーフィル材料を使用する場合、別個の特別なプロセス工程が必要であり、プロセスの複雑さが増してしまう。

ＬＥＤチップ構造の中で、フリップチップが最も成長しているチップ構造であり、横構造及び垂直構造のＬＥＤの両方から市場のシェアを獲得している。フリップチップＬＥＤの浸透は、２０１４年の５％未満から２０２０年までに２０％超まで成長すると期待される。さらに、フリップチップＣＳＰ、つまり（レベル２）アセンブリにおいても著しい成長があり、ＣＳＰパッケージはフリップチップＬＥＤダイと原則的に同じ設置面積を有するので、同一又はより強度の電力及びルーメンの出力に対するパッケージコスト及び設置面積が減少する。

パッケージ内のフリップチップＬＥＤアセンブリについて、フリップチップＬＥＤダイとパッケージ基板との間のフリップチップ相互接続を形成するためにＳＡＣ系半田ペーストを使用する傾向が高まっている。銀エポキシ又は焼結金属材料を使用して、フリップチップＬＥＤダイとパッケージ基板とのフリップチップ相互接続を形成することもできる。

パッケージ基板にフリップチップＬＥＤを組み立てる（レベル１、取り付け）業者も、ＣＳＰ ＬＥＤを組み立てる（レベル２）業者もが直面する重大な課題がある。リフローの後、ノークリーン半田ペーストを使用した場合、典型的には、フラックス残留物が基板上のアノード及びカソードの半田パッドの周辺や間に残る。この場合、リフローが正しく行われなかったなら、高電流が相互接続を流れてアノードとカソードとの間に電圧バイアスが印加されることにより、特に水分の存在下でアノード及びカソードの半田相互接続間で動作時に電位が短絡する可能性がある。同じ課題は、銀エポキシ又は焼結金属材料を使用してフリップチップＬＥＤダイとパッケージ基板との間、又はＣＳＰ ＬＥＤパッケージと基板との間にフリップチップ相互接続を形成する場合にも起こりうる。ＬＥＤパッケージ業者又は組み立て業者が一般的に入手可能なアンダーフィル材料を使用することを考えた場合、アンダーフィルを硬化させるための別の（半田リフロー工程とは別の）硬化工程が必要となり、スループットが低下し、コストが高くなる。さらに、半田ペーストを使用したフリップチップＬＥＤ又はＣＳＰ ＬＥＤは、ダイ又はパッケージが浮揚、傾斜する可能性がある。

本発明は、従来技術に付随する問題の少なくともいくつかに取り組み、少なくともこれらに対する商業的に容認可能な代替的解決を提供することを目的とする。

本発明は、電子組み立てプロセスで使用される組成物であって、有機媒体に分散されたフィラーを含む前記組成物を提供し、
そこでは、前記有機媒体は、ポリマーを含み、
前記フィラーは、グラフェン、官能化グラフェン、酸化グラフェン、多面体オリゴマーシルセスキオサン、黒鉛、２Ｄ材料、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、銀、ナノ繊維、カーボン繊維、ダイアモンド、カーボンナノチューブ、二酸化シリコン、及び金属被覆粒子のうちの一以上を含み、
前記組成物は、前記組成物の全重量の０．００１重量％から４０重量％の前記フィラーを含む。

本明細書に規定される各観点又は実施形態は、反する旨が明確に示されない限り、その他のいかなる観点又は実施形態とも組み合わせてよい。特に、好ましい、又は有利であると示されるいずれの特徴も、その他のいかなる好ましい、又は有利であると示される特徴とも組み合わせてよい。

本明細書で使用される「グラフェン」という用語は、黒鉛の単一原子面（単層グラフェンと呼ばれる）、又は数層のグラフェン、又は多層のグラフェン又はグラフェンプレートレットを包含する。

本明細書で使用される「２Ｄ材料」という用語は、第三の寸法より比例的にずっと大きい二つの寸法を有する材料を包含する。このような材料の例には、窒化ホウ素、二硫化モリブデン、二セレン化タングステン、遷移金属ジカルコゲナイド、ニッケルＨＩＴＰ（２，３，６，７，１０，１１−ヘキサイミノトリフェニレン）、ゲルマネン、グラファン、フォスフォレン、スタネン、シリシン、ボロフェン、グラフィン、フッ化グラフェン、並びにパラジウム及びロジウムなどの２Ｄ合成金属がある。

本明細書で使用される「酸化グラフェン」という用語は、酸化黒鉛を基礎媒体に分散したときに得られる分子シートを包含する。酸化グラフェンは、表面に酸素含有官能基を有するグラフェンシートを含む。

本明細書で使用される「官能化グラフェン」とう用語は、表面に一以上の官能基を有するグラフェンを包含する。

本明細書で使用される「多面体オリゴマーシルセスキオサン（ＰＯＳＳ）」という用語は、実験式ＲＳｉＯ_１．５（Ｒは、水素原子、又はたとえばアルキル、アルキレン、アクリレート、ヒドロキシル、又はエポキシドなどの有機官能基であってよい）のナノ構造を包含する。ＰＯＳＳは、シリカによるかご型のコアと、かご型の角に付着したその他の有機官能基とから構成されるシリカナノ粒子と呼んでよい。ＰＯＳＳは、有機物及び無機物の両方から構成され、無機シリコン及び酸素による内側コアと、極性でも非極性でもよい有機構成要素による外側層とを有する。シルセスキオサン構造は、ランダム状、はしご状、かご状、又は部分的かご状を有しうる。ＰＯＳＳナノ構造は、１ナノメートルから３ナノメートルの範囲の直径を有し、したがって存在する最小のシリカ粒子とみなしてよい。多面体オリゴマーシルセスキオサンの分子構造は、以下の通りである。

本明細書で使用される「表面実装技術」（ＳＭＴ）という用語は、部品が印刷回路基板（ＰＣＢ）の表面に直接実装又は配置される電子回路を製造するための方法を包含する。

本明細書で使用される「表面実装プロセス」という用語は、ＳＭＴを使用したプロセスを指す。

本明細書で使用される「硬化可能（ｃｕｒａｂｌｅ）」という用語は、それが指す種（つまり、組成物又はポリマー）が、たとえば電子線、レーザ、ＵＶ、熱、または化学的添加物によってもたらされるポリマー鎖の架橋をうけることが可能であることを意味する。

本明細書で使用される「電子組み立てプロセス」という用語は、一般的にＳＭＴと呼ばれるプロセスも含む、電子デバイス又は部品を製造するためのプロセスを指す。

本明細書で使用される「ポリマー」という用語は、典型的には、熱可塑性又は熱硬化性のポリマーを指す。

本発明者らは、組成物は、フィラーを含有しない組成物に比べて、より向上した機械的強度、及び／又は熱疲労耐性、及び／又はバリア性を示すことを発見した。特に、組成物は、たとえば落下衝撃耐性、たわみ曲げ抵抗、熱衝撃耐性、ＣＴＥ、降伏強度、破壊靭性、引張り応力、熱サイクル耐性などのより向上した機械的熱的特性のうち一以上を示しうる。

組成物を電子デバイス製造方法に使用する場合に、このような特性が特に有利であるのは、このような特性がデバイスに転写されるからである。たとえば、フリップチップと有機印刷回路基板との熱膨張の違いにより熱機械的ひずみを被る可能性のある、フリップチップと有機回路基板との間に形成された半田ジョイントを（封入により）補強するために、組成物を従来のアンダーフィル材料の代わりに使用してよい。

組成物を半田フラックスとして半田ペーストに使用してよい。二つのワークピース間の半田ペーストを加熱すると、半田ジョイントが形成され、組成物が硬化して半田ジョイントが封入され、半田ジョイントが補強される。又は、たとえば、最終的な接着剤結合が高い機械的強度、及び／又は熱疲労耐性を示すことが望まれる場合、組成物を導電性接着剤に使用してよい。

好ましい機械的、及び／又は熱的な疲労特性が、１００％のつば高さ（ｃｏｌｌａｒ ｈｅｉｇｈｔ）又は隅肉高さ（ｆｉｌｌｅｔ ｈｅｉｇｈｔ）、又は１００％未満のつば高さ又は隅肉高さにおいて、組成物により示されうる。

ポリマーの流動力学及び／又は硬化動力学によると、有利にも、リフローされなかった半田ペーストが外れて運ばれていくことが防止され、より高いＴｇ及び好ましい熱機械的特性が獲得されうる。

ポリマーは、硬化性ポリマーであってよい。組成物は、標準的なＳＭＴラインを使用して処理してよく、標準的なＳＭＴリフロープロセス及びプロファイルを使用して硬化又は固定（ｓｅｔ）してよい。これが特に有利であるのは、従来のアンダーフィル材料と異なり、電子組み立てプロセス中に別個の特別なプロセス工程が必要とならないためである。したがって、本発明の組成物を使用した電子組み立てプロセスは、従来のアンダーフィル材料を使用した電子組み立てプロセスに比べて簡略である。組成物は、たとえば、熱、レーザ、又はＵＶによって硬化させてよい。組成物は、典型的には、熱を使用して、たとえばリフローオーブン内で半田ペーストに沿って硬化させる。使用する温度は、典型的には、２００℃から３００℃、例えば、ピーク温度として約２４５℃である。

組成物は、室温で安定であり、簡単に処理可能であり、半田ペースト残留物と相溶性を有する。組成物は、典型的には、ペースト状又はゲル状の粘稠度を示す。

組成物は、低温及び高温の両方での成形、オーバーモールディング、埋め込み（ｐｏｔｔｉｎｇ）、及び封入に使用してよい。組成物は、印刷及び／又は堆積された半田ペーストに対応させて使用してよい。

たとえば、組成物は、たとえば電話、コンピュータ、カメラ、タブレット、及びディスプレイなどのシステムを製造するための標準的な電子組み立て、半導体パッケージング、並びにたとえばＰＶモジュール及び電池などの同類のシステムの組み立てなどの用途を有する。

電子組み立てプロセスの例としては、たとえば、ダイ取り付け、フリップチップ、パッケージオンボード、ボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）、表面実装技術（ＳＭＴ）、及びＬＥＤ製造プロセスがある。電子組み立てプロセスは、好ましくは、表面実装技術（ＳＭＴ）プロセスである。

フィラーは有機媒体に分散される。つまり、有機媒体が連続相を形成し、フィラーが不連続相を構成する。

フィラーは、たとえば、球状、棒状、プレートレット状、及び／又はフレーク状の形態であってよい。フィラーの最大寸法（又は、フィラーが球状の形態である場合、最大直径）は、１ナノメートルから２５マイクロメートル、たとえば、１ナノメートルから１００ナノメートル、又は１ナノメートルから１０ナノメートル、又は０．１マイクロメートルから２５マイクロメートル、又は１マイクロメートルから５マイクロメートル（たとえば、ＳＥＭでの測定において）であってよい。

組成物は、膜（フィルム）の形態であってよく、たとえばＢ段階膜（つまり、組成物を部分的に硬化させた膜）であってよい。膜は、ワークピースに予め塗布してよく、たとえばホットスタンピングなどのスタンピングを用いてワークピースの周囲に形成してよい。

組成物は、フリップチップＬＥＤ取り付け方法、又はフリップチップＣＳＰ（チップスケールパッケージ）ＬＥＤ取り付け方法に使用したとき、特に有益である。

基板上のフリップチップ組み立て（レベル１）の際に塗布した場合、組成物は、ダイ取り付け相互接続（半田、焼結金属、又は金錫でさえも）を補強し、パッケージの信頼性を向上させうる。この補強によって、組み立て後に記録されるダイのせん断値（ｓｈｅａｒ ｖａｌｕｅ）が向上する。組成物は、基板上のフリップチップ又はＣＳＰパッケージ組み立て（レベル２）の際に塗布してもよい。組成物によってパッケージオンボードの半田相互接続が補強され、それにより部品のせん断値が上昇する。

従来のフリップチップ取り付け方法では、基板とダイとの間の熱膨張係数（ＣＴＥ）の不整合により生じる応力に対してフリップチップアセンブリを補強するために、アンダーフィル材料を使用する。しかし、この方法は多くの欠点がある。第一に、半田ジョイントにおける応力（ダイと基板との間のＣＴＥの不整合による）は、半田ジョイントリフロー後にアセンブリが冷却した直後に生じる。リフロー後にアンダーフィル材料を塗布しても、リフロー応力、並びに信頼性試験及び寿命期間における温度逸脱の際にアセンブリが遭遇する可能性のある追加的な応力による不具合に対してのみジョイントが補強されるだけである。この方法では、リフロー工程中でのＣＴＥ不整合による応力の拡大を防げない。第二に、アンダーフィルはダイ取り付け（又は、パッケージ取り付け）の後に塗布される。アンダーフィルは、通常、ダイ−基板アセンブリの周縁にディスペンシングされる。その後、アンダーフィルは、毛管力によって半田ジョイントの周囲に移動し、ダイ（又はパッケージ）と基板との間のスペースを充填する。あいにく、毛管作用による駆動力は、スタンドオフ高さ（ダイと基板との間の高さ）が約５０ミクロン以下である場合、ダイと基板との間のギャップを充填するのに十分ではない。最後に、アンダーフィルを充填した後、半田ジョイントの補強に望まれる特性を獲得するために、アセンブリをオーブンに入れてアンダーフィルを硬化させる。この追加的なアンダーフィル硬化工程は、さらに１時間から２時間を要しうる。

本発明の組成物を使用することで、従来のアンダーフィルプロセスの欠点を克服しうる。組成物は、典型的には、半田相互接続を形成する前に塗布するので、ダイ（又はパッケージ）と基板との間のスタンドオフ高さが制限されない。スタンドオフ高さが２５ミクロン（又は未満）のアセンブリを容易に補強することができる。第二に、組成物は、半田リフロー工程（典型的にはは、リフローオーブン内）で硬化するので、追加的な硬化工程を要さない。これにより、アセンブリのスループットが上昇し、プロセスのコストが低下する。最後に、組成物は、すでに硬化してアセンブリ内のバンプの間又は周囲に固定されているので、リフロー後にアセンブリが冷却する前にそもそも、組成物は、半田ジョイントの周囲におけるＣＴＥ不整合による応力の発生を打ち消してしまっている。

半田ジョイントの形成後、半田ジョイントの間又は周囲に本発明の組成物を低応力の熱硬化性樹脂として硬化させてよい。その後のリフローの際、組成物は、ダイを下方へと維持し、効果的に半田を定形状に固定させる。これによって、半田ジョイントを有するアセンブリは、ボンド線太さの変化又はパッケージの傾斜もしくは浮揚なしに、何度もリフローを持ちこたえることが可能になる。組成物は、半田ジョイントの再溶融にともなって収量が低下することなしに多数回のリフローを必要とする用途において、ダイ取り付けのために従来のＳＡＣ系合金を使用することを可能にする。

フリップチップ及びＣＳＰのＬＥＤが小型になるにつれ、Ｐ／Ｎパッド間のギャップが減少して７０ミクロン〜１００ミクロンに近づきつつある。従来のプロセスでは、リフロー後、半田ペースト残留物を適切に取り除かなければ、高温高湿及び逆バイアスでの信頼性試験の際に漏電電流につながる。スタンドオフ高さが５０ミクロン未満の場合、取り除き作業が現実的でない場合がある。本発明の組成物をリフロー前に半田パッド間に塗布すると、逆バイアス試験の際に漏電電流をなくすことができるかもしれない。したがって、組成物は、追加的な取り除き工程なしに、著しい信頼性向上をＬＥＤ製造業者にもたらしうる。

フリップチップ及びＣＳＰのＬＥＤが小型になるにつれ、それらを常用の半田ペーストを使用して組み立てることが、リフローの際のダイ（又はパッケージ）の傾斜、浮揚、及び回転により困難になってきている。リフローの際に半田が溶融するので、半田の表面張力によってダイ（又はパッケージ）が持ち上がる（かつ、ずれる）が、これらの部品は軽重量であるため、ダイが定位置に維持されるのに十分でない。本発明の組成物は、リフロー前に半田パッドに塗布すると、溶融した半田の横方向の表面張力を打ち消す粘着性を与える。組成物は、この打ち消す力が、半田がダイを濡らしてジョイントを形成する能力を犠牲にすることなく部品を基板に固定することを確実にするのにちょうど適切となることを保証しうる。

組成物は、組成物の全重量の０．００１重量％から４０重量％のフィラーを含む。好ましくは、組成物は、組成物の全重量の０．０１重量％から１０重量％のフィラー、より好ましくは、組成物の全重量の０．０２重量％から５重量％のフィラー、さらにより好ましくは、組成物の全重量の０．０３重量％から４重量％のフィラー、さらにより好ましくは、組成物の全重量の０．０４重量％から１重量％のフィラー、さらにより好ましくは、組成物の全重量の０．０４重量％から０．８重量％のフィラー、さらにより好ましくは、組成物の全重量の０．０５重量％から０．４重量％のフィラーを含む。代替的な好ましい実施形態では、組成物は、組成物の全重量の３０重量％から４０重量％のフィラー、好ましくは、３３重量％から３７重量％のフィラーを含む。このような組成物は、特に好ましい流動学的な特性を示す。別の代替的な好ましい実施形態では、組成物は、組成物の全重量の０．１重量％から４重量％のフィラーを含む。組成物は、組成物の全重量の少なくとも０．０１重量％のフィラー、好ましくは、少なくとも０．０２重量％のフィラー、より好ましくは、少なくとも０．０３重量％のフィラー、さらにより好ましくは、少なくとも０．０４重量％、さらにより好ましくは、少なくとも０．０５重量％のフィラーを含んでよい。組成物は、組成物の全重量の２０重量％以下のフィラー、好ましくは１０重量％以下のフィラー、より好ましくは、５重量％以下のフィラー、さらにより好ましくは４重量％以下のフィラー、さらにより好ましくは、１重量％以下のフィラー、さらにより好ましくは、０．８重量％以下のフィラー、さらにより好ましくは、０．４重量％以下のフィラーを含んでよい。フィラーの存在により、より向上した機械的及び／又は熱的な疲労特性が与えられる。フィラーのレベルが高いほど、硬化前の組成物の粘度が高まりうる。したがって、低粘度の組成物は、小型の特徴を有する電子デバイス及び部品に、より簡単に塗布しうる。これは、表面実装技術製造方法には特に重要である。電子組み立て用途向けの印刷、ピン転写、及びノーフロー接着剤組成物などの用途には、高粘度の組成物がより好ましいであろう。

組成物の硬化前の典型的な粘度は、１２Ｐａ・ｓから２０Ｐａ・ｓ、より典型的には室温で約１６Ｐａ・ｓである。粘度は、平行板配置を使用して、１０／ｓの定せん断速度でレオメータにより測定する。未硬化の組成物の粘度は、組成物が噴霧又は吐出又はディスペンシング可能な十分な低さであってよい。したがって、組成物は、基板又はアセンブリ全体を形状適合的に被覆及び増強するのに使用可能となりうる。

組成物は好ましくは硬化性組成物であり、及び／又は、ポリマーは好ましくは硬化性ポリマーである。

フィラーは、好ましくは、グラフェン、酸化グラフェン、官能化グラフェン、多面体オリゴマーシルセスキオサン、及び２Ｄ材料の一以上を含む。ポリマー組成物が硬化すると、これらの種は、組成物に特に高い機械的及び／又は熱的な疲労耐性特性を与えうる。特に、これらの種は、硬化組成物に、フィラー非含有又は従来のフィラーを含有する組成物に比べて高い落下衝撃耐性及び衝撃曲げ強度を与えうる。これらの種を含有する組成物は、ＣＴＥが整合しないワークピースどうしを接合するための低熱膨張係数（ＣＴＥ）接着剤として使用可能である。硬化組成物は、耐引っ掻き性の用途においても高硬度を示しうる。

これらの特性を与えるには、たとえばグラフェン及び官能化グラフェンなどのフィラーは、ごく低レベルしか必要とされない。したがって、これらの種を低レベルに含有する組成物は、好ましい機械的及び／又は熱的疲労特性の両方を示しえ、未硬化組成物は特に低い粘度を示しうる。グラフェン及び／又は官能化グラフェンなどのフィラーの使用により、結果として得られる組成物の熱安定性が向上し、組成物のガラス転移温度（Ｔｇ）が上昇し、これによって組成物の作業限界が上昇しうる。

酸化グラフェンの使用によって、組成物を貫通可能な水分の量が減少し、封止されたパッケージ／アセンブリの密閉性が向上しうる。グラフェン及び／又は官能化グラフェンの使用により、組成物内の自由イオンが除去／係留される作用があり、最終生成物の電気的特性が向上しうる。

グラフェンは、単層グラフェン、数層グラフェン、又は多層グラフェン（ＭＬＧ）であってよい。このようなグラフェンを使用することで、組成物の電気及び／又は熱の伝導性が高められうる。

多面体オリゴマーシルセスキオサン（ＰＯＳＳ）は、８個の角の有機基に囲まれた無機シリカ状コアを有する明確に規定されたクラスタであるＰＯＳＳマクロマーの特有の構造のため、建造物用ブロックとして働く。多面体オリゴマーシルセスキオサンは、酸化させるとシリカを形成する最小のケイ酸塩前駆体と考えられる。本発明では、ＰＯＳＳは、分子レベルで材料に分散することができない従来の複合体の不足を克服するために組成物に有利に組み込まれる。フィラーがＰＯＳＳを含む場合、硬化組成物は、より高い落下衝撃耐性及び衝撃曲げ強度を示す。ＰＯＳＳの使用により、材料の熱伝導性が高められうる。

フィラーは、好ましくは、多面体オリゴマーシルセスキオサンと、グラフェン及び官能化グラフェン（たとえば、酸化グラフェン）の一以上とを含む。これにより、組成物は特に低い粘度を与えられ、かつ組成物は特に好ましい機械的特性を与えられうる。ＰＯＳＳ又はグラフェン／官能化グラフェンのみが同等量使用された組成物に比べて、粘度は典型的にはより低く、機械的特性は典型的にはより好ましい。すなわち、驚くべきことに、ＰＯＳＳとグラフェン及び／又は官能化グラフェン（たとえば、酸化グラフェン）との組合せによって、相乗効果が得られる。ＰＯＳＳの使用により、所望の特性を得るのに要求されるグラフェン／官能化グラフェンの量が低下しうる。

グラフェンの官能化は、グラフェンの表面特性を制御し、固体及び溶液の両方の形態において、剥離したグラフェン層を長時間安定化させる手助けとなりうる。従来のグラフェンに対する官能化グラフェンの使用の利点は、たとえば、ポリマーマトリクスに対する混合、分散、及び相互作用が向上すること、ポリマーマトリクスにおけるグラフェン層の再積層が防止されること、及び、水分および気体の非浸透性が向上することである。

フィラーは、好ましくは、官能化グラフェンを含み、官能化グラフェンは、酸化グラフェンを含む。酸化グラフェンの使用により、組成物に特に好ましい機械的特性が与えられうる。

フィラーが官能化グラフェンを含む場合、官能化グラフェンは、有機及び／又は無機基により、好ましくは、アミン基、シラン基及び／又はチタネート基、エポキシ基、エステル基、及び多面体オリゴマーシルセスキオサンのうち一以上により官能化してよい。このような官能化グラフェンの使用により、組成物に特に好ましい機械的特性が与えられうる。官能化グラフェンは、ゴム分子及び／又はフラックス官能基により有利に官能化されうる。官能化グラフェンは、金属ナノ粒子（つまり、最長寸法が１ナノメートルから５００ナノメートルの粒子）により、たとえば銀、銅、金、及び、たとえば銀銅又は銀金などの合金のうち一以上を含むナノ粒子により官能化してよい。このような金属ナノ粒子の使用により、組成物の電気及び／又は熱の伝導性が高められうる。官能化グラフェンは、酸化金属又は酸化メタロイドのナノ粒子により官能化してよい。酸化金属は、たとえば、アルカリ土類金属、遷移金属、又はポスト遷移金属の酸化物であってよい。このような酸化物の使用により、組成物の水分及び気体の非浸透性が高められ、及び／又は組成物の熱伝導性が高められうる。

グラフェンはフッ素により有利に官能化され得、たとえば、フッ化グラフェン、フッ化酸化グラフェン、又は底面のｓｐ^２面にフッ化有機分子が付着した酸化グラフェンであってよい。このようなフィラーにより、組成物は実質的に水分及び気体の両方に対して非浸透性となりうる。

フィラーは、好ましくは、官能化グラフェンを含み、官能化グラフェンは、多面体オリゴマーシルセスキオサンにより官能化されたグラフェン（及び／又は酸化グラフェン）を含む。このようなフィラーの使用により、組成物に特に低い粘度が与えられ、硬化組成物に特に好ましい機械的特性が与えられうる。

フィラーは、窒化ホウ素を含んでよい。グラフェン及びその他の黒鉛状材料と異なり、窒化ホウ素の使用によって組成物の色は変化しない。

ポリマーは、好ましくは、エポキシ樹脂を含み、より好ましくは、エポキシ樹脂は、種々の官能性のエポキシ樹脂、及び／又は典型的には高分子量である固体二官能性（たとえば、トリ−又はテトラ−）エポキシ樹脂を含む。このような樹脂は高いレベルの架橋を示しうるので、硬化組成物が特に好ましい機械的特性を示すこととなる。固体エポキシ樹脂の使用により、組成物の固体含有量が増加する。本発明での使用に適したポリマーとしては、たとえば、ビスフェノールＡのジグリセジルエーテル、ビスフェノールＦのジグリセジルエーテル、パラアミノフェノールのトリグリセジルエーテル、ジアミノジフェニルスルホンのテトラグリセジルエーテル、ジアミノジフェニルメタンのテトラグリセジルエーテル、ジアミノジフェニルエーテルのテトラグリセジルエーテル、及びトリス（２，３−エポキシプロピル）イソシアヌレートがある。ポリマーは、たとえばポリオレフィン熱可塑性物質又はアクリル熱可塑性物質などの熱可塑性物質であってよい。熱可塑性物質の使用は、組成物が膜の形態である場合に有利となりうる。

好ましい実施形態では、フィラーは酸化グラフェンを含み、組成物は、０．１重量％から４重量％の酸化グラフェンを含む。

このような組成物によって、特に好ましい機械的特性を有する組成物が得られる。

この好ましい実施形態では、有機媒体は、好ましくは、
少なくとも２８０℃の沸点を有する３０重量％から４０重量％の有機溶媒、
５重量％から１０重量％の種々の官能性のエポキシ樹脂、
好ましくは高分子量である、１５重量％から３０重量％の固体二官能性エポキシ樹脂、
ジカルボン酸を含む３重量％から１０重量％の活性剤、
置換芳香族アミンを含む２重量％から８重量％の触媒、
ホスフェン系塩を含む１重量％から５重量％の触媒、
１重量％から５重量％の液状無水物型硬化剤、
０．１重量％から４重量％の液体型応力調整剤、及び
０．１重量％から３重量％の接着促進剤を含む。

好ましくは、有機媒体は、好ましくは少なくとも２８０℃の沸点を有する有機溶媒をさらに含む。このような溶媒の使用は、組成物の低粘度を維持する手助けとなり、最終生成物に安定性を付与する手助けとなりうる。本発明で使用するのに適切な少なくとも２８０℃の沸点を有する有機溶媒は、たとえば、ブチルカルビトール、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル、及びグリコールエーテルである。

好ましくは、有機媒体は活性剤をさらに含み、より好ましくは、活性剤はジカルボン酸を含む。活性剤は、組成物が塗布された表面（たとえば、電子回路基板パッド）上に酸化層があれば除去し、半田ペーストの組成物との濡れ性能を高めうる。

好ましくは、有機媒体は、触媒をさらに含む。触媒の使用は、硬化性組成物が架橋する手助けとなりうる。触媒は、好ましくは、置換芳香族アミン及び／又はホスフェン系塩を含む。このような触媒は、低反応性を示す。したがって、これらは、典型的には高温でのみ架橋するので、組成物の室温安定性を高める手助けとなりうる。

好ましくは、有機媒体は、硬化剤をさらに含み、より好ましくは、硬化剤は液状無水物型硬化剤を含む。このような硬化剤の存在は、高温でのみエポキシ樹脂と架橋反応することで、組成物の室温安定性を高める手助けとなりうる。

好ましくは、有機媒体は、応力調整剤、好ましくは液体型応力調整剤をさらに含む。応力調整剤の使用は、エポキシ樹脂の脆性を低減させる作用をもたらしうる。

有機媒体は、好ましくは、接着促進剤をさらに含む。これにより、組成物と半田ジョイントとの接合を高める作用がもたらされうる。

好ましい実施形態では、有機媒体は、
少なくとも２８０℃の沸点を有する３０重量％から４０重量％の有機溶媒、及び／又は、
５重量％から１０重量％の種々の官能性のエポキシ樹脂、及び／又は、
好ましくは高分子量である、１５重量％から３０重量％の固体二官能性エポキシ樹脂、及び／又は、
ジカルボン酸を含む３重量％から１０重量％の活性剤、及び／又は、
置換芳香族アミンを含む２重量％から８重量％の触媒、及び／又は、
ホスフェン系塩を含む１重量％から５重量％の触媒、及び／又は、
１重量％から５重量％の液状無水物型硬化剤、及び／又は、
０．１重量％から４重量％の液体型応力調整剤、及び／又は、
０．１重量％から３重量％の接着促進剤を含む。

特に好ましい実施形態では、有機媒体は、
少なくとも２８０℃の沸点を有する約３９重量％の有機溶媒、
約８重量％の種々の官能性のエポキシ樹脂、
好ましくは高分子量である、約２９重量％の固体二官能性エポキシ樹脂、
ジカルボン酸を含む約９重量％の活性剤、
置換芳香族アミンを含む約３重量％の触媒、
ホスフェン系塩を含む約４重量％の触媒、
約２重量％の液状無水物型硬化剤、
約４重量％の液体型応力調整剤、及び
約２重量％の接着促進剤を含む。

組成物は、膜転写、ピン転写、部品の浸漬、ペーストのディスペンシング、印刷、噴霧、キャスティング、及びドクターブレード法のうち一以上を使用して、デバイスに塗布してよい。浸漬高さ及び浸漬時間を変化させて最大１００％までの種々のつば高さ（ｃｏｌｌａｒ ｈｅｉｇｈｔ）を得ることができる。

組成物は、毛管作用添加剤（ｃａｐｉｌｌａｒｙ ａｄｄｉｔｉｖｅｓ）を使用すると高温（たとえば、１７０℃から２８０℃）で流動しうる。

組成物のつば高さは、浸漬高さ及び／又は浸漬時間を変化させることで最大１００％まで変化させうる。たとえば、つば高さは、約３０％から最大１００％まで変化させうる。種々のつば高さを得るために用いられる適切な浸漬高さ及び浸漬時間の例を下記の表１に示す。
表１：様々なつば高さを得るための浸漬条件

好ましい実施形態では、フィラーは、グラフェン、酸化グラフェン、黒鉛フレーク、グラフェンプレートレット、還元された酸化グラフェン、２Ｄ材料、又はこれらのうち２つ以上の組合せを含む。これにより、組成物には、高い機械的強度及び／又は高い熱疲労耐性が付与されうる。

組成物は、着色顔料を含んでよい。これにより、硬化組成物に所望の色が付与されうる。

さらなる観点では、本発明は、本明細書に記載の硬化性組成物を含むアンダーフィルを提供する。

アンダーフィルは、たとえば、エッジフィル、コーナーフィル、又はエッジボンドであってよい。好ましい観点では、アンダーフィルは一以上の工程で塗布することができ、好ましくは、一以上の工程は、浸漬及び／又はディスペンシングを含む。

さらなる観点では、本発明は、本明細書に記載の組成物を含む半田フラックスを提供する。

さらなる観点では、本発明は、本明細書に記載の硬化性組成物を含む片側補強又は両側補強（ＤＳＲ：ｄｕａｌ−ｓｉｄｅ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ）材料を提供する。

さらなる観点では、本発明は、本明細書に記載の組成物を含む封入剤を提供する。

さらなる観点では、本発明は、本明細書に記載の組成物を含むバリア材を提供する。

さらなる観点では、本発明は、半田合金及び本明細書に記載の組成物を含む電子材料を提供する。

半田合金は、たとえば、半田ボール、粉末、棒、又はワイヤの形態で提供してよい。硬化性組成物は、少なくとも部分的に、半田ボール、棒、ワイヤ、又は粉末の粒子を被覆してよい。合金は、たとえば、ＳＡＣ合金などの無鉛合金であってよい。

さらなる観点では、本発明は、導電性粒子及び本明細書に記載の組成物を含む導電性接着剤を提供する。

導電性粒子は、典型的には、金属（たとえば、銀、銅、金の一以上）、合金（たとえば、ＳＡＣ合金などの無鉛合金）、及び／又は、金属及び／又は合金により被覆された粒子を含む。導電性粒子は、板、棒、及び／又は、球の形態であってよい。導電性粒子は、典型的には、１ナノメートルから４０マイクロメートルのオーダー、たとえば１ナノメートルから５００ナノメートルの最長寸法（球状の場合、直径）を有する。導電性粒子は、ポリマー組成物に分散される。

さらなる観点では、本発明は、非導電性粒子及び本明細書に記載の組成物を含む非導電性接着剤を提供する。

非導電性粒子は、典型的には、金属又はメタロイドの酸化物、炭化物、及び窒化物（たとえば、酸化アルミニウム、窒化ホウ素、シリコンカーバイド、及び窒化アルミニウム）を含む。金属は、たとえば、アルカリ土類金属、遷移金属、又はポスト遷移金属であってよい。

非導電性粒子は、板、棒、及び／又は、球の形態であってよい。非導電性粒子は、典型的には、１ナノメートルから４０マイクロメートルのオーダー、たとえば１ナノメートルから５００ナノメートルの最長寸法（球状の場合、直径）を有する。非導電性粒子は、ポリマー組成物に分散される。

さらなる観点では、本発明は、半田粒子及び本明細書に記載の組成物を含む半田ペーストを提供する。

半田粒子は、典型的には、金属（たとえば、銀、銅、及び金の一以上）、合金（たとえば、ＳＡＣ型合金などの無鉛合金）、及び／又は、金属及び／又は合金により被覆された粒子を含む。半田粒子は、板、棒、及び／又は球の形態であってよい。半田粒子は、典型的には、１ナノメートルから４０マイクロメートル、たとえば１ナノメートルから５００ナノメートルの最長寸法（球状の場合、直径）を有する。半田粒子は、ポリマー組成物に分散される。

本発明の組成物、半田フラックス、電子材料、導電性接着剤、半田ペースト、アンダーフィル、補強（ＤＳＲ）材料、封入剤、及び／又はバリア材は、たとえばＬＵＭＥＴ（商標）Ｐ３９（アルファ（登録商標））などの無鉛、ゼロハロゲン、かつノークリーンの半田ペーストを含んでよい。

さらなる観点では、本発明は、本明細書に記載の硬化性ポリマー組成物である組成物に少なくとも部分的に封入された半田ジョイントを提供する。半田ジョイントは、典型的には硬化ポリマー組成物に実質的に封入され、より典型的には硬化ポリマー組成物に完全に封入される。

さらなる観点では、本発明は、半田ジョイントを形成する方法であって、
本明細書に記載の半田ペーストを、接合される２以上のワークピース間に供給すること、及び
半田ペーストを加熱して半田ジョイントを形成することを含む方法を提供する。

半田ペーストは、典型的には１７０℃から２８０℃の温度に加熱される。

さらなる観点では、本発明は、本明細書に記載の組成物を製造する方法であって、
ポリマーを含む有機媒体を供給すること、及び
前記有機媒体にフィラーを分散することを含み、
前記フィラーが、グラフェン、２Ｄ材料、官能化グラフェン、酸化グラフェン、多面体オリゴマーシルセスキオサン、黒鉛、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、銀、ナノ繊維、カーボン繊維、ダイアモンド、カーボンナノチューブ、二酸化シリコン、及び金属被覆粒子のうち一以上を含み、
前記組成物が、前記組成物の全重量の０．００１重量％から４０重量％の前記フィラーを含む方法を提供する。

有機媒体の成分は、それらにフィラーを分散する前に、典型的には最高で１５０℃、より典型的には５０℃から１２０℃、さらにより典型的には約９０℃の温度で混合して、均質な混合物を形成する。典型的には、次に、たとえば３本ロールミルを使用して、有機媒体を粉砕する。ＦＯＧ＜１０ミクロンとなったことを確認した後、典型的には、粉砕プロセスを停止させる。有機媒体へのフィラーの分散においては、機械的混合を含めてよい。

さらなる観点では、本発明は、電子組み立て方法、表面実装技術（ＳＭＴ）方法、ダイ取り付け方法、リフロー半田付け方法、回路基板製造方法、及び太陽電池製造方法から選択される方法における本明細書に記載の組成物の使用を提供する。

さらなる観点では、本発明は、電子パッケージング、フリップチップ、ＬＥＤ組み立て、及び気密封止における本明細書に記載の組成物の使用を提供する。

さらなる観点では、本発明は、組成物の流動性を高めるためのグラフェン及び／又は官能化グラフェンの使用を提供する。

さらなる観点では、本発明は、有機媒体に分散されたフィラーを含む組成物であって、前記有機媒体が硬化性ポリマーを含み、
前記フィラーが、グラフェン、２Ｄ材料、官能化グラフェン、酸化グラフェン、多面体オリゴマーシルセスキオサン、黒鉛、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、銀、ナノ繊維、カーボン繊維、ダイアモンド、カーボンナノチューブ、二酸化シリコン、及び金属被覆粒子のうち一以上を含み、
前記組成物が、前記組成物の全重量の０．００１重量％から４０重量％のフィラーを含む組成物を提供する。

組成物は、たとえば、半田フラックスとして使用してよく、導電性接着剤に使用してよく、アンダーフィル材料として使用してよく、電子デバイスの製造に使用してよく、半田ジョイントの補強に使用してよく、片側補強材料又は両側補強（ＤＳＲ）材料として使用してよく、封入剤として使用してよく、接着剤として使用してよく、又はバリア材（たとえば、半田ジョイントへの侵入を防止する材料）として使用してよい。

さらなる観点では、本発明は、表面実装プロセスに使用される組成物であって、前記組成物が、有機媒体に分散されたフィラーを含み、
前記有機媒体が、ポリマーを含み、
前記フィラーが、グラフェン、官能化グラフェン、酸化グラフェン、多面体オリゴマーシルセスキオサン、黒鉛、２Ｄ材料、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、銀、ナノ繊維、カーボン繊維、ダイアモンド、カーボンナノチューブ、二酸化シリコン、及び金属被覆粒子のうち一以上を含み、
前記組成物が、ポリマー前記組成物の全重量の０．００１重量％から４０重量％のフィラーを含む組成物を提供する。

さらなる観点では、本発明は、１２Ｐａ・ｓから２０Ｐａ・ｓの粘度を有し、改良された機械的強度、改良された熱疲労耐性、及び改良されたバリア性のうち一以上を有する組成物を提供するためのフィラーの使用であって、
前記フィラーが、グラフェン、官能化グラフェン、酸化グラフェン、多面体オリゴマーシルセスキオサン、黒鉛、２Ｄ材料、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、銀、ナノ繊維、カーボン繊維、ダイアモンド、カーボンナノチューブ、二酸化シリコン、及び金属被覆粒子の一以上を含むフィラーの使用を提供する。

さらなる観点では、本発明は、たとえば、印刷、ピン転写、ノーフロー接着剤組成物などの電子組み立て用途における、２０Ｐａ・ｓ超の粘度を有する本明細書に記載の組成物の使用を提供する。先に議論したように、これらの用途は、粘度が高いほど利益を受ける。高粘度は、たとえば、フィラーのレベルを高めることにより与えられうる。

さらなる観点では、本発明は、組成物の熱膨張係数（ＣＴＥ）を制御するためのフィラーの使用であって、
前記フィラーが、グラフェン、官能化グラフェン、酸化グラフェン、多面体オリゴマーシルセスキオサン、黒鉛、２Ｄ材料、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、銀、ナノ繊維、カーボン繊維、ダイアモンド、カーボンナノチューブ、二酸化シリコン、及び金属被覆粒子の一以上を含むフィラーの使用を提供する。ＣＴＥを制御することで、組成物の熱疲労寿命が高められうる。

発明を以下の非限定的な図面を参照して記載する。
図１は、本発明に係る多数の組成物の衝撃曲げ試験の結果を示すプロットである。 図２は、本発明に係る多数の組成物の落下衝撃耐性試験の結果を示すプロットである。

発明を以下の非限定的な実施例に関連して記載する。

［実施例１］
改良ハマーズ法を使用して、天然フレーク状黒鉛から酸化黒鉛を調製した。市販の黒鉛粉末及び１０ｇの硝酸ナトリウムを、５００ｍLの９８％濃度の硫酸に撹拌下で添加し、次に氷バッチに保持した。１５分後、１０ｇの黒鉛粉末（３００メッシュ）をゆっくり添加し、１０分間撹拌して均質な混合物を得た。反応混合物全体を氷バッチ内で撹拌しながら、６７ｇの過マンガン酸カリウムを非常にゆっくり慎重に添加した。〜３０分の全反応後に、反応混合物全体を〜４０℃に維持されたホットプレートセットに移動させた。次に、反応混合物の色が赤みを帯びるまで、〜２．５時間撹拌した。その後、室温において、〜３０分間冷却させた。その後、撹拌下で５００ｍＬの脱イオン水を非常にゆっくり添加した。１０分〜１５分撹拌した後、１Ｌの脱イオン温水と、その後に１００ｍｌの３０体積％の過酸化水素を反応混合物に添加し、〜５分間撹拌した。最終生成物を４，０００ｒｐｍで８分間行われる遠心分離により分離し、次に同じ遠心分離条件で脱イオン水により徹底的かつ綿密に洗浄した。未反応化学物質や副産物が全て除去されるように、かつｐＨが〜７に近づくように、この工程をほぼ〜２０回繰り返した。次に、アセトンで３回〜４回洗浄し、６５℃に設定したオーブンに保持して完全に乾燥させた。次に、酸化黒鉛粉末を固体の形態で得て、さらなる使用に備えた。

次に、以下を含む有機媒体を調製した。
ａ）高沸点の有機溶媒：３９重量％
ｂ）種々の官能性のエポキシ樹脂：８重量％
ｃ）高分子量かつ二官能性の固体エポキシ樹脂：２９％
ｄ）活性剤としてのジカルボン酸：９重量％
ｅ）触媒としての置換芳香族アミン：３重量％
ｆ）触媒としてのホスフェン系塩：４重量％
ｇ）液状無水物型硬化剤／触媒：２重量％
ｈ）液体型応力調整剤：４重量％
ｉ）接着促進剤：２重量％

上記の種（ａ）から（ｉ）の全てを所定の比率で混合し、均質な混合物が得られるまで９０℃に加熱した。次に、混合物を３本ロールでの粉砕にかけた。ＦＯＧ＜１０ミクロンとなったことを確認した後、粉砕プロセスを停止させた。次に、酸化黒鉛粉末を有機媒体に機械的混合により分散させて、０．１重量％から４重量％の酸化グラフェンを含む硬化性組成物を得た。

［熱サイクル試験］
組成物を半田粒子と混合して半田ペーストを形成した。また、上記の組成物を使用し、しかしフィラーは使用せずに半田ペーストを調製した（比較例）。半田ペーストを使用し、ＳＭＴ方法を使用して、印刷回路基板に半田ジョイントを形成した。

以下の手順を用いて熱サイクル試験を行った。
装置：
・エスペック熱サイクルチャンバー（空気−空気）ＴＳＡ−１０１Ｓ
・アジレント３４９８０Ａデータロガー
試験条件：
・ＩＰＣ９７０１−Ａ規格にしたがった試験
・−４０℃（１０分）から＋１２５℃（１０分）を１，０００サイクル
故障定義付け：
・ＩＰＣ９７０１−Ａによる：公称抵抗値の２０％上昇（最大で５回までの連続読み取り走査において）
故障分析：
・２４０サイクル、５００サイクル、７５０サイクル、及び１，０００サイクル後の断面、顕微鏡分析

結果を以下の表２に示す。
表２：熱サイクル結果

本発明の組成物は、フィラーを含有しない組成物に比べて、改良された熱サイクル耐性特性を示すことが理解されよう。

［衝撃曲げ試験］
以下の手順を用いて衝撃曲げ試験を行った。
試験条件：
・試験装置をデータロガーに接続
・固定基板たわみを１．２ミリメートルとして使用
・最初の故障が発生するまで試験
・衝撃を与える部品箇所：部品の角
・衝撃を与えるピンの形状：円形（直径１０ミリメートル）
試験装置：
・表面仕上げ：ＥｎｉＧ
・５０×５０ミリメートル、０．８ミリメートル厚さ
・部品：ＢＧＡ８４
故障定義付け
・電気抵抗の２００Ω上昇

結果を図１に示す。実施例１の組成物（右側）は、組成物がフィラーを含有しない比較例（左側及び中間）に比べて高い衝撃曲げ耐性を示したことが理解されよう。

［落下衝撃耐性試験］
以下の手順を用いて落下衝撃耐性試験を行った。
装置：
・ランスモントＨＣ１８衝撃テスター
・ランスモントＴＰ４
・アナテックイベント検出器
試験条件：
・ＪＥＤＥＣ規格ＪＥＳＤ２２−Ｂ１１１「ハンドヘルド電子製品の部品の基板レベル落下試験方法」に従う
・使用条件Ｂを使用（１，５００Ｇｓ、０．５ｍｓｅｃパルス、半正弦曲線）

実施例１の落下衝撃耐性は、フィラーを含有しない、又は従来のフィラーを含有する比較例に比べて高いことが分かった。落下衝撃耐性試験の結果を図２に示す（ひし形：本発明、正方形／円形：参照例）。

以上の詳細な記載は説明及び例示として提供されたものであり、添付の請求項の範囲を限定することを意図したものではない。本明細書に例示した現在好ましい実施形態に関する多くの変形が当業者には明らかとなるであろうが、添付の請求項及びそれら均等物の範囲に含まれる。

Claims (45)

1. 電子組み立てプロセスに使用される組成物であって、
   有機媒体に分散されたフィラーを含み、
   前記有機媒体が、ポリマーを含み、
   前記フィラーが、グラフェン、官能化グラフェン、酸化グラフェン、多面体オリゴマーシルセスキオサン、黒鉛、２Ｄ材料、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、銀、ナノ繊維、カーボン繊維、ダイアモンド、カーボンナノチューブ、二酸化シリコン、及び金属被覆粒子のうち一以上を含み、
   前記組成物が、前記組成物の全重量の０．００１重量％から４０重量％の前記フィラーを含むことを特徴とする組成物。
2. 前記組成物の前記全重量の０．０１重量％から１０重量％の前記フィラー、好ましくは、前記組成物の前記全重量の０．０２重量％から５重量％の前記フィラー、より好ましくは、前記組成物の前記全重量の０．０３重量％から４重量％の前記フィラー、さらにより好ましくは、前記組成物の前記全重量の０．０４重量％から１重量％の前記フィラー、さらにより好ましくは、前記組成物の前記全重量の０．０４重量％から０．８重量％の前記フィラーを含む請求項１に記載の組成物。
3. 前記組成物の前記全重量の０．０５重量％から０．４重量％の前記フィラーを含む請求項１に記載の組成物。
4. 前記組成物が、硬化性組成物であり、及び／又は、前記ポリマーが硬化性ポリマーである請求項１から３のいずれかに記載の組成物。
5. 前記フィラーが、グラフェン、酸化グラフェン、官能化グラフェン、及び多面体オリゴマーシルセスキオサンのうち一以上を含む請求項１から４のいずれかに記載の組成物。
6. 前記フィラーが、
   多面体オリゴマーシルセスキオサン、及び
   グラフェン及び官能化グラフェンのうち一以上を含む請求項１から５のいずれかに記載の組成物。
7. 前記フィラーが、官能化グラフェンを含み、前記官能化グラフェンが、酸化グラフェンを含む請求項１から６のいずれかに記載の組成物。
8. 前記フィラーが、官能化グラフェンを含み、前記官能化グラフェンが、有機及び／又は無機基により、好ましくは、アミン基、シラン基及び／又はチタネート基、エポキシ基、エステル基、及び多面体オリゴマーシルセスキオサンのうち一以上により官能化されている請求項１から７のいずれかに記載の組成物。
9. 前記フィラーが、官能化グラフェンを含み、前記官能化グラフェンが、多面体オリゴマーシルセスキオサンにより官能化されたグラフェンを含む請求項１から８のいずれかに記載の組成物。
10. 前記ポリマーが、エポキシ樹脂を含み、好ましくは、前記エポキシ樹脂が、種々の官能性のエポキシ樹脂、及び／又は、高分子量の固体二官能性エポキシ樹脂を含む請求項１から９のいずれかに記載の組成物。
11. 前記フィラーが、酸化グラフェンを含み、
    前記組成物が、０．１重量％から４重量％の前記酸化グラフェンを含む請求項１から５のいずれかに記載の組成物。
12. 前記有機媒体が、
    少なくとも２８０℃の沸点を有する３０重量％から４０重量％の有機溶媒、
    ５重量％から１０重量％の種々の官能性のエポキシ樹脂、
    好ましくは高分子量である、１５重量％から３０重量％の固体二官能性エポキシ樹脂、
    ジカルボン酸を含む３重量％から１０重量％の活性剤、
    置換芳香族アミンを含む２重量％から８重量％の触媒、
    ホスフェン系塩を含む１重量％から５重量％の触媒、
    １重量％から５重量％の液状無水物型硬化剤、
    ０．１重量％から４重量％の液体型応力調整剤、及び
    ０．１重量％から３重量％の接着促進剤を含む請求項１１に記載の組成物。
13. 前記有機媒体が、一以上の有機溶媒をさらに含む請求項１から１２のいずれかに記載の組成物。
14. 前記有機溶媒が、少なくとも２８０℃の沸点を有する請求項１３に記載のポリマー組成物。
15. 前記有機媒体が、活性剤をさらに含み、好ましくは、前記活性剤が、ジカルボン酸を含む請求項１から１４のいずれかに記載の組成物。
16. 前記有機媒体が、触媒をさらに含み、好ましくは、前記触媒が、置換芳香族アミン及び／又はホスフェン系塩を含む請求項１から１５のいずれかに記載の組成物。
17. 前記有機媒体が、硬化剤をさらに含み、好ましくは、前記硬化剤が、液状無水物型硬化剤を含む請求項１から１６のいずれかに記載の組成物。
18. 前記有機媒体が、応力調整剤、好ましくは、液体型応力調整剤をさらに含む請求項１から１７のいずれかに記載の組成物。
19. 前記有機媒体が、接着促進剤をさらに含む請求項１から１８のいずれかに記載の組成物。
20. 前記有機媒体が、
    少なくとも２８０℃の沸点を有する３０重量％から４０重量％の有機溶媒、及び／又は
    ５重量％から１０重量％の種々の官能性のエポキシ樹脂、及び／又は
    高分子量である１５重量％から３０重量％の固体二官能性エポキシ樹脂、及び／又は
    ジカルボン酸を含む３重量％から１０重量％の活性剤、及び／又は
    置換芳香族アミンを含む２重量％から８重量％の触媒、及び／又は
    ホスフェン系塩を含む１重量％から５重量％の触媒、及び／又は
    １重量％から５重量％の液状無水物型硬化剤、及び／又は
    ０．１重量％から４重量％の液体型応力調整剤、及び／又は
    ０．１重量％から３重量％の接着促進剤を含む請求項１から１９のいずれかに記載の組成物。
21. 前記有機媒体が、
    少なくとも２８０℃の沸点を有する約３９重量％の有機溶媒、
    約８重量％の種々の官能性のエポキシ樹脂、
    高分子量である約２９重量％の固体二官能性エポキシ樹脂、
    ジカルボン酸を含む約９重量％の活性剤、
    置換芳香族アミンを含む約３重量％の触媒、
    ホスフェン系塩を含む約４重量％の触媒、
    約２重量％の液状無水物型硬化剤、
    約４重量％の液体型応力調整剤、及び
    約２重量％の接着促進剤を含む請求項１から２０のいずれかに記載の組成物。
22. 前記組成物が、膜転写（ｆｉｌｍ ｔｒａｎｓｆｅｒ）、ピン転写、部品の浸漬、ディスペンシング、吐出、印刷、噴霧、キャスティング、及びドクターブレード法のうち一以上を使用して、デバイスに塗布されうる請求項１から２１のいずれかに記載の組成物。
23. 前記組成物が、毛管作用添加剤（ｃａｐｉｌｌａｒｙ ａｄｄｉｔｉｖｅｓ）を使用して、高温で流動可能である請求項１から２２のいずれかに記載の組成物。
24. 硬化した前記組成物のつば高さ（ｃｏｌｌａｒ ｈｅｉｇｈｔ）が、浸漬高さ及び／又は浸漬時間を変化させることにより、最大１００％まで変化させうる請求項１から２３のいずれかに記載の組成物。
25. 前記フィラーが、グラフェン、酸化グラフェン、黒鉛フレーク、グラフェンプレートレット、還元された酸化グラフェン、又はこれらのうち２つ以上の組合せを含む請求項１から２４のいずれかに記載の組成物。
26. 前記組成物が、着色顔料を含む請求項１から２５のいずれかに記載の組成物。
27. 膜（ｆｉｌｍ）の形態である請求項１から２６のいずれかに記載の組成物。
28. 請求項１から２７のいずれかに記載の組成物を含むことを特徴とするアンダーフィル。
29. 前記アンダーフィルが、一以上の工程で塗布可能であり、好ましくは、前記一以上の工程が、浸漬及び／又はディスペンシングを含む請求項２８に記載のアンダーフィル。
30. 請求項１から２７のいずれかに記載の組成物を含むことを特徴とする半田フラックス。
31. 請求項１から２７のいずれかに記載の組成物を含むことを特徴とする片側又は両側補強材料。
32. 半田合金、及び
    請求項１から２７のいずれかに記載の組成物を含むことを特徴とする電子材料。
33. 導電性粒子、及び
    請求項１から２７のいずれかに記載の組成物を含むことを特徴とする導電性接着剤。
34. 非導電性粒子、及び
    請求項１から２７のいずれかに記載の組成物を含むことを特徴とする非導電性接着剤。
35. 半田粒子、及び
    請求項１から２７のいずれかに記載の組成物を含むことを特徴とする半田ペースト。
36. 一度硬化させた請求項１から２７のいずれかに記載の組成物。
37. 硬化ポリマー組成物で少なくとも部分的に封入された半田ジョイントであって、前記ポリマー組成物が、請求項１から２７のいずれかに記載のポリマー組成物であることを特徴とする半田ジョイント。
38. 半田ジョイントを形成する方法であって、
    接合される２以上のワークピースの間に請求項３５に記載の半田ペーストを供給すること、及び
    前記半田ペーストを加熱して半田ジョイントを形成することを含むことを特徴とする方法。
39. 接合される２以上の前記ワークピースの間に前記半田ペーストを供給する工程は、前記ワークピースの少なくとも１つに前記半田ペーストを塗布することを含み、
    前記ペーストが、膜の形態であり、
    前記半田ペーストの加熱が、ホットスタンピングを含む請求項３８に記載の方法。
40. 請求項１から２７のいずれかに記載の組成物を製造する方法であって、
    ポリマーを含む有機媒体を供給すること、及び
    前記有機媒体にフィラーを分散することを含み、
    前記フィラーが、グラフェン、酸化グラフェン、２Ｄ材料、官能化グラフェン、酸化グラフェン、多面体オリゴマーシルセスキオサン、黒鉛、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、銀、ナノ繊維、カーボン繊維、ダイアモンド、カーボンナノチューブ、二酸化シリコン、及び金属被覆粒子のうち一以上を含み、
    前記組成物が、前記組成物の全重量の０．００１重量％から４０重量％の前記フィラーを含むことを特徴とする方法。
41. 電子組み立て方法、ダイ取り付け方法、リフロー半田付け方法、回路基板製造方法、及び太陽電池製造方法から選択される方法における請求項１から２７のいずれかに記載の組成物の使用。
42. 電子パッケージング、フリップチップ、ＬＥＤ組み立て、及び気密封止における請求項１から２７のいずれかに記載の組成物の使用。
43. １２Ｐａ・ｓから２０Ｐａ・ｓの粘度を有し、改良された機械的強度、改良された熱疲労耐性、及び改良されたバリア性のうち一以上を有する組成物を提供するためのフィラーの使用であって、
    前記フィラーが、グラフェン、酸化グラフェン、官能化グラフェン、多面体オリゴマーシルセスキオサン、黒鉛、２Ｄ材料、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、銀、ナノ繊維、カーボン繊維、ダイアモンド、カーボンナノチューブ、二酸化シリコン、及び金属被覆粒子のうち一以上を含むことを特徴とするフィラーの使用。
44. 印刷、ピン転写、ノーフロー接着剤組成物などの電子組み立て用途における請求項１から２７のいずれかに記載の組成物の使用であって、
    前記組成物が、２０Ｐａ・ｓ超の粘度を有することを特徴とする組成物の使用。
45. 硬化性組成物の熱膨張係数（ＣＴＥ）を制御するためのフィラーの使用であって、
    前記フィラーが、グラフェン、酸化グラフェン、官能化グラフェン、多面体オリゴマーシルセスキオサン、黒鉛、２Ｄ材料、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、銀、ナノ繊維、カーボン繊維、ダイアモンド、カーボンナノチューブ、二酸化シリコン、及び金属被覆粒子のうち一以上を含むことを特徴とするフィラーの使用。