JP2550350B2 - 導電性の接合方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は導電性の接合方法に関するものである。さら
に詳しくは、溶融性複素５員環式化合物重合体を接着剤
として使用して、加熱溶融接着後、冷却硬化して接合す
る導電性の接合方法に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、エレクトロニクス分野ではその部品、配線など
の接合法としてはハンダ付けが主として行われている。
また、最近では導電性接着剤が開発され、ハンダに代わ
る接合システムとして使われるようになってきた。これ
らの導電性接着剤は導電性フィラー、バインダー、溶
剤、添加剤よりなっており、ICチップ、セラミックコン
デンサー、光ディスクの接着、コネクター、スイッチの
シーリング、リードワイヤーやリード線の接着、半導体
チップの基板接着などの接合に使用されている。

〔発明が解決すべき問題点〕

上述の従来の導電性接着剤は添加する導電性フィラー
として高価な銀などを使い、またフィラーの比重が大き
いため、使用前に混合物を均一に分散させてから使用す
る必要がある。また一般に溶剤を含むため、塗布後の乾
燥工程が長く、溶剤による歪み、ずれ、縮みなどの弊害
がある。更に、有機溶剤による中毒や火災の危険があり
取り扱いや運搬、保管が難しいといった問題がある。ま
た、従来の導電性接着剤は金属と金属のように非多孔質
どうしの接合にはあまり有効ではなく、最近、ポリアセ
チレン、ポリピロール、ポリチオフェンなどの導電性高
分子化合物が知られており、これらのフィルムが製造さ
れているがこれらの導電性高分子化合物を接合すること
も従来の導電性接着剤では困難である。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者らは、上記問題を解決するために鋭意探索し
た結果、溶融性複素５員環式化合物重合体を接着剤とし
て用いて加熱溶融して被着体を接着したのち冷却後、硬
化して接合することが可能であることを見い出して、本
発明を完成させた。

即ち、本発明は導電性接着剤を用いて、接合する方法
において、導電性接着剤として、水や溶剤を含まない溶
融性複素５員環式化合物重合体或いはドーパントで予め
ドープ処理された該重合体をドーパントと併用し或いは
併用することなく使用して、該重合体の軟化点以上の温
度に加熱し、被着体を接着したのち、冷却硬化して接合
する方法であって、必要により接合後、ドーパントでド
ープ処理することを特徴とする導電性の接合方法であ
る。

本発明で使用される溶融性複素５員環式化合物重合体
は一般式 〔式（Ｉ）中、Ｒはアルキル基、Ｘは酸素、硫黄、セレ
ン、テルル又は＝NR′で表わされるアミノ基（ここで
Ｒ′は水素、アルキル基またはアリール基を示す。）で
ある。〕 で表される単量体単位を繰り返し単位とする複素５員環
式化合物重合体であり、該重合体の高分子鎖の複素５員
環核上にアルキル基を有しており、上式（Ｉ）のうち、
Ｒで示されるアルキル基としては、ペンチル、ヘキシ
ル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、ウンデシ
ル、ドデシル等の直鎖アルキル基のほかに、シクロオク
チル基のような環状アルキル基、或は分枝構造を有する
アルキル基などが挙げられる。これらのアルキル基はハ
ロゲン、ニトロ、シアノ、アルコキシ、アリール、アル
ケニルなどの原子又は基を有していてもよい。

また、窒素、酸素、硫黄などのヘテロ原子を含んでい
てもよい。

本発明で使用される複素５員環式化合物重合体は、通
常、一般式 〔式（II）中、Ｒ及びＸは前記したと同じ。〕 で表される、複素５員環式化合物の酸化的カップリング
反応によって製造される。

また2,5−ジハロゲン化した複素５員環式化合物をマ
グネシウムと反応させてジグニリャール化した後、ニッ
ケル触媒によりカップリングして重合体を製造する方法
によっても合成することができる。

要するに、本発明で使用される複素５員環式化合物重
合体は、一般式（Ｉ）で表わされる複素５員環式化合物
単位が2,5位または2,4位で結合している重合体であり、
あるいは一部架橋構造を有した重合体であっても構わな
い。これら重合体の分子量（テトラヒドロフラン溶媒に
よるゲルパーミエィションクロマトグラフィーにより、
ポリスチレン換算値で求めた値。以下、単にMWとか
く。）は通常10,000〜1,000,000である。

複素５員環式化合物の酸化的カップリング反応による
具体的な重合方法としては、酸化剤触媒を用いて重合す
る方法、電気化学的に重合する方法等が挙げられ、中で
も酸化剤触媒を用いて重合する方法が重合体を安価に容
易に得る手段として好ましい。

これらの重合用触媒としては塩化アルミニウム、塩化
鉄、塩化モリブデン、塩化タングステン、塩化錫、塩化
アンチモン、五フッ化ヒ素等のルイス酸として知られて
いる化合物が挙げられる。これらのうち、塩化アルミニ
ウムのように酸化力を持たないものや酸化力の弱いもの
は、塩化第二銅や二酸化マンガン、酸素などのような酸
化剤を併用することも好ましい。

これらの酸化剤触媒を、上記アルキル置換複素５員環
式化合物中に添加することにより室温下で容易に本発明
で使用される複素５員環式化合物重合体を製造すること
ができる。必要に応じて、この反応系中に不活性溶媒を
加えることも反応の制御などが容易に行えるようになる
ので好ましい方法である。

本発明では水や溶剤を含まない複素５員環式化合物重
合体をその軟化点以上の温度に加熱して溶融または軟化
した状態で被着体を接着して冷却後、硬化することによ
って接合することができる。

ここで加熱する方法や被着体を接着する手段について
は特に制限はなく一般的な方法が利用できる。例えば、
ホットプレス、温風加工、高周波加熱などの方法が挙げ
られる。

本発明で使用される複素５員環式化合物重合体は予め
ドーパントでドープ処理されている重合体であっても構
わない。

ここで使用されるドーパントとしては特に制限はな
く、導電性の複素５員環式化合物重合体を形成するの
に、ドーパントとして使用する公知の化合物が使用可能
である。このようなドーパントとしてはヨウ素、臭素、
塩素、三塩化ヨウ素などのハロゲン化合物、硫酸、硝
酸、過塩素酸、ホウフッ化水素酸等のプロトン酸、三塩
化アルミニウム、三塩化鉄、塩化モリブデン、塩化タン
グステン、塩化アンチモン、五フッ化ヒ素、三酸化イオ
ウなどのルイス酸、ヘキサフルオロアンチモン酸ニトロ
シル（NOSbF₆）、ヘキサフルオロヒ酸ニトロシル（NAsF
₆）、トリフルオロメタンスルホン酸ニトロシル（NOCF₃
SO₃）、ヘキサフルオロアンチモン酸ニトロイル（NO₂Sb
F₆）、トリフルオロメタンスルホン酸ニトロイル（NO₂C
F₃SO₃）などの酸化剤、リチウム（Li）、ナトリウム（N
a）、カリウム（Ｋ）、ルビジウム（Rb）、セシウム（C
s）などのアルカリ金属、Ｒ″₄NAで表されるテトラアル
キルアンモニウム塩（ここで、Ｒ″はアルキル基、Ａは
陰イオン基を示す。）など各種のドーパント物質が使用
可能である。

本発明の方法では、被着体との接合前の接着時におい
て、ドーパントを併用してもよい。具体的には、ドープ
処理し、又は処理しない重合体に、例えば四酸化二沃素
（I₂O₄）を混合する（四酸化二沃素は熱分解して沃素と
なり、ドーパントとして作用する）。

尚、本発明の方法では、被着体を接合したのちさらに
必要に応じてドーパントでドープ処理することもでき
る。

これらのドーパントを接合品にドープする方法につい
ては特に制限はなく、一般的には接合品とドーパント物
質とを接触させればよく、気相、あるいは液相中で行わ
れることが多い。

或いは過塩素酸リチウム（LiClO₄）、テトラフルオロ
ホウ酸リチウム（LiBF₄）、ヘキサフルオロヒ酸リチウ
ム（LiAsF₆）、テトラフルオロホウ酸テトラブチルアン
モニウム（Bu₄NBF₄）、過塩素酸テトラブチルアンモニ
ウム（Bu₄NCIO₄）などの電解質塩を含む電解溶液中で電
気化学的にドープする方法も採用できる。また、上述の
接合時にドーパントを添加しても良い。

本発明では複素５員環式化合物重合体が接合および導
電性を付与するものであるが、さらに接着性、導電性、
機械的強度、安定性などの改良の目的で可塑剤、粘着付
与剤、充填剤を添加することができる。

これらの添加成分については特に制限はなく、例え
ば、粘着性付与剤としては、ポリエチレン、ポリプロピ
レン、ポリメタクリル酸エステル、ポリアクリル酸エス
テル、ポリカーボネート、ポリビニルエーテル、セルロ
ース系樹脂、ポリアミド、ポリイミド、ポリ酢酸ビニ
ル、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリウレタン、ロ
ジン、ポリテルペン樹脂、石油樹脂など工業上入手可能
の樹脂等を用いることができる。

また、充填剤としては、ポリアセチレンやポリピロー
ルなどの導電性高分子化合物や炭素繊維、金属繊維、あ
るいはタルク、クレー、炭酸カルシウム、酸化チタン、
シリカ等が挙げられる。

本発明では複素５員環式化合物重合体とこれらの添加
剤との混合比は特に制限はなく、必要に応じて任意の量
比を取ることができる。

〔実施例〕

以下に実施例を挙げて更に詳しく本発明を説明する。

参考例 本発明で使用する溶融性複素５員環式化合物重
合体の製造例 クロロホルム３中に無水塩化第二鉄240gを入れたの
ち、さらに３−オクチルチオフェン60gを加えて室温で2
4時間かきまぜた。

反応混合物をメタノール10中に加えて良くかきまぜ
たのち、不溶物を濾過により集め、メタノール、希塩
酸、水、アンモニア水を含むメタノール、蒸留水で充分
に洗浄して、減圧下、80℃で10時間乾燥して、暗緑色の
ポリマー51gを得た。

このポリ−３−オクチルチオフェンの融点Tmを測定し
たところ、156℃であった。又、このポリマーの分子量
（MW）は146,000であった。

同様にして、ポリ−３−ペンチルチオフェン（MW;18
7,000）、ポリ−３−ヘキシルチオフェン（MW;293,00
0）、ポリ−３−ドデシルチオフェン（MW;109,000）、
ポリ−３−ヘキサデシルチオフェン、ポリ−３−ドコシ
ルチオフェン（MW;135,000）等の３位にアルキル基を有
するチオフェンのポリマーが得られた。

実施例 １ テトラフルオロホウ酸リチウムを電解質としてチオフ
ェンを含むベンゾニトリル中、陰極にニッケル板、陽極
にネサガラスを用いて20Vで電解重合して得られた5cm×
5cm、厚さ30μｍのポリチオフェンのフィルム２枚のう
ちの一方のフィルムの端に参考例で得たポリ−３−オク
チルチオフェンを幅約1cm、厚さ約100μｍになるように
溶融塗布した。この端の部分をもう１枚のフィルムの端
と重ね合わせてから200℃の鉄板に挾んで圧着し、冷却
することにより接合した。接合部分の接着性は良好であ
り、充分な強度で接合していた。この場合、接合部分の
電気伝導度は１×10^-8S/cmであった。接合後、更にフィ
ルム全体を室温で飽和蒸気圧のヨウ素ガスに24時間接触
させたところ、接合部分の電気伝導度は17S/cmを示し
た。

実施例 ２ パラトルエンスルホン酸ナトリウムを電解質として、
ピロールを含むアセトニトリル中、陰極にニッケル板、
陽極にネサガラスを用いて3Vで電解重合して得られた5c
m×5cm、厚さ100μｍのポリピロールフィルム２枚のう
ちの一方のフィルムの端に参考例で得たポリ−３−ドデ
シルチオフェンを幅約1cm、厚さ100μｍになるように溶
融塗布した。この端の部分をもう一枚のフィルムの端と
重ね合せてから、160℃の鉄板に挾んで圧着し、冷却す
ることにより接合した。

接合部分の接着性は良好であり、充分な機械的強度を
有していた。この場合、接合部分の電気伝導度は２×10
^-4S/cmであった。接合後、更にフィルム全体を室温で飽
和蒸気圧のヨウ素ガスに24時間接触させたところ、接合
部分の電気伝導度は20S/cmであった。

〔発明の効果〕

本発明の方法は無溶剤で取り扱いが容易であり、接合
速度が速く、従来、困難であった導電性高分子の接合な
ど非多孔質どうしの接合を容易におこなうことが可能と
なり、工業上極めて価値がある。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−80517（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−174399（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−140313（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−174223（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】導電性接着剤を用いて接合する方法におい
   て、導電性接着剤として、水や溶剤を含まない溶融性複
   素５員環式化合物重合体或いはドーパントで予めドープ
   処理された該重合体をドーパントと併用し或いは併用す
   ることなく使用して、該重合体の軟化点以上の温度に加
   熱し、被着体を接着したのち、冷却硬化して接合する方
   法であって、必要により接合後、ドーパントでドープ処
   理することを特徴とする導電性の接合方法。