JP2797044B2 - 接着方法及び接着性部材 - Google Patents

接着方法及び接着性部材

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JP2797044B2
JP2797044B2 JP4125394A JP12539492A JP2797044B2 JP 2797044 B2 JP2797044 B2 JP 2797044B2 JP 4125394 A JP4125394 A JP 4125394A JP 12539492 A JP12539492 A JP 12539492A JP 2797044 B2 JP2797044 B2 JP 2797044B2
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俊二 近森
寿明 高橋
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ニッポン高度紙工業 株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電子材料、特に耐熱性の
電子積層部品に好適な接着方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、エレクトロニクス産業が発展を続
ける中で、機器の小型軽量化、多機能高機能化、信頼性
向上、製造の合理化といった傾向はますます加速されて
いる。その中で、フレキシブルプリント基板、金属基
板、セラミック基板等に対する高信頼性、低コストから
くる作業性の合理化の要求もますます厳しいものになっ
ている。
【0003】これらの基板や積層部品は、通常ベースと
なるフィルム,金属板,セラミックス板等の被着体の上
に接着剤で金属等の導体を積層したものが用いられる
が、これらに使用される接着剤についても上記要求にと
もなって接着力,耐熱性,電気特性の向上と、作業性の
改善が望まれている。従来、上記用途に主に用いられて
きた接着剤は、エポキシ系接着剤であるが、より耐熱性
を必要とする場合等には使い難いイミド系接着剤も使わ
れている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、多用されてい
るエポキシ系接着剤には、ポリイミド接着剤に比べ約1
50℃程も耐熱性が低いという本質的な問題があり、高
度な耐熱性を要求されるようなところには使用できない
という欠点がある。
【0005】又、耐熱性の点では優れているイミド系接
着剤にも、これを用いて接着する際、接着の信頼性を高
めるため極めて限定された特定の乾燥状態にする加熱乾
燥処理を要するが、そのコントロールが難しく、且つイ
ミド化反応時に発生する水による発泡を防止するための
工夫及び注意が必要になる他、熱圧着の条件も350
℃,50kg/cmと極めて高い温度圧力を要し、その
設備費が高くなるとともに作業性もよくないという問題
点が存在している。
【0006】本発明の課題は、上記した問題点を有する
従来技術に対し、それらにはない良好な作業性を有し、
且つ高接着力,耐熱性,高温高湿下における高信頼性
(高湿下の寸法安定性)の接着,接合を実現できる接着
方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者は上記課題を解
決すべく鋭意研究を重ねた結果、本発明者らが先に開発
した特定のポリアミドイミド樹脂を適切な方法で使用す
ることにより、当該課題を一挙に解決できることを見出
し、本発明を完成した。
【0008】即ち、本発明は下記化2中の一般式(1)
又は(2)(但し、Xは酸素原子、硫黄原子、スルホニ
ル基、又はメチレン基を表わし、nは2以上の整数を表
わす)で示される樹脂、又はそれらの混合物からなる極
性有機溶媒可溶性芳香族ポリアミドイミド樹脂接着剤を
被着体に塗布し、150℃〜320℃で乾燥した後、そ
の接着剤を溶かす溶媒を該接着剤層の表面に接着剤量の
3〜12重量%塗布し、次いで加熱・圧着することを特
徴とする接着方法を提供するものである。以下本発明を
詳細に説明する。本発明に使用される芳香族ポリアミド
イミド樹脂は、極性有機溶媒可溶性芳香族ポリアミドイ
ミド樹脂(以下PAIと略記する)であって、一般式
【0009】
【化2】 (但し、Xは酸素原子、硫黄原子、スルホニル基、又は
メチレン基を表し、nは2以上の整数を表す)で示され
る樹脂、又は、その混合物が用いられる。
【0010】本発明で用いられるPAIの還元粘度は
0.5以上であれば特に制限されないが、使用時の溶液
粘度より3.5付近までが実用的である。還元粘度が低
すぎると機械的強度が低下するし、還元粘度が高すぎる
と極性有機溶媒に対する溶解度が低下し実用的でなくな
る。
【0011】これらのPAI樹脂は公知の方法、例えば 芳香族ジアミンと無水トリメリット酸クロライドとを
反応させるか、あるいは 芳香族ジイソシアネートとトリカルボン酸を反応させ
ることによって製造できる。このうちの反応を代表例
として以下に説明する。
【0012】
【化3】 (式中のXは前記と同じ意味を持つ)或いは、
【0013】
【化4】 の(A),(B)いずれかの芳香族ジアミンと無水トリ
メリット酸クロライドとを、N,N−ジメチルアセトア
ミド、N−メチル−2−ピロリドン等の極性有機溶媒中
で反応させる。
【0014】(A)の芳香族ジアミンとしては、4,
4’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミ
ノジフェニルスルフィド、4,4’−ジアミノジフェニ
ルスルホン、4,4’−ジアミノベンゾフェノン、4,
4’−ジアミノジフェニルメタンをあげることができ
る。さらに、(A)の芳香族ジアミンと(B)のm−フ
ェニレンジアミンでは、可撓性、耐熱性、耐湿性の優れ
ている(A)の芳香族ジアミンがより好適である。
【0015】発明のPAIの極性有機溶媒としては、
N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセ
トアミド、N,N−ジメチルスルホキシド、N−メチル
−2−ピロリドン、またはこれらの混合溶媒、或いはこ
れらと他の慣用溶媒との混合系溶媒をあげることができ
る。これらの溶媒のなかで、N−メチル−2−ピロリド
ン及びN,N−ジメチルアセトアミドが接着性の点から
好ましい溶媒としてあげられる。
【0016】接着剤層の表面に塗布する溶媒も上記と同
じ溶媒が用いられる。接着剤層の上に塗布する溶媒の量
は、接着剤量(重量)の3〜12重量%、好ましくは4
〜9重量%である。塗布溶媒量が接着剤量の20重量%
を越えると、接着剤の接着力(ピール強度)が低下し、
且つ耐熱性及び耐湿性が悪化する。
【0017】本発明の範囲においては、特に後処理をす
る必要がなく、接着力,耐熱耐湿性もよい。塗布溶媒量
が12重量%より多い場合には接着性をあげるための後
処理工程を必要とする。さらに好ましい範囲では、後処
理の必要がない他、塗布量のコントロールも容易であ
り、接着強度,耐熱性,耐湿性も優れたものが得られる
という利点がある。
【0018】本発明で用いる上記のPAI接着剤には高
熱伝導性無機フィラーを配合することができる。ここで
用いられる高熱伝導性無機フィラーとは0.05cal
/cm.sec.℃以上の高熱伝導性無機フィラーのこ
とをいう。具体例としては、ベリリヤ(BeO)、マグ
ネシア(MgO)、窒化ホウ素(BN)、アルミナ(A
2 3 )、炭化ケイ素(SiC)、窒化ケイ素(Si
3 4 )、雲母及びこれらの混合物をあげることができ
る。また、毒性、耐湿性、絶縁性の点を考慮すると、窒
化ホウ素若しくは雲母が特に好ましいフィラーとして推
奨される。
【0019】フィラーの形状は特に限定されず、球状、
角形状、針状、層状、リン片状等、いずれの形状でも用
いることができる。また、粒径もいわゆる微粉体であれ
ば使用できるが、通常200μm以下、特に50μm以
下が好ましい。フィラーの配合割合は1〜35容量%で
あり、好ましくは5〜25容量%である。フィラーの配
合割合が高すぎると機械的強度及び可撓性が低下し、ま
た低すぎると耐熱性、及び耐湿性向上効果が小さい。
【0020】これらのフィラーの添加方法としては、公
知の撹拌混合機を用いることができる。又、本発明で用
いるPAI接着剤には、シランカップリング剤、ガラス
粉末、ガラス繊維、耐熱繊維の他、適宜難燃性、安定
剤、接着促進剤、色材等各種の添加物を配合することも
できる。
【0021】PAI接着剤を被着体に塗布する方法及び
接着剤層に溶媒を塗布する方法としては、公知の塗布
法、例えばロールコーター法、ブレードコーター法、ス
クリーン印刷等の印刷法、転写法、スプレー法等を用い
ることができる。接着剤は被着体の一方に塗布してもよ
いが、より接着性を高めるためには両方に塗布するのが
よい。被着体にPAI接着剤を塗布した後、乾燥する。
【0022】その乾燥条件は接着剤層の厚みにより適宜
選定されるが、乾燥温度150℃〜320℃の範囲から
選ぶのがよい、具体例を示すと接着剤層が25μmの場
合200℃〜250℃で乾燥する。
【0023】本発明の接着方法に於ては、上記のように
してPAI接着剤を被着体に塗布・乾燥してから、その
上に溶媒を薄く塗布した後、加熱・圧着を行う必要があ
る。その加熱・圧着の条件は接着剤の厚さ,乾燥温度,
溶媒塗布量を勘案して選定するのがよい。好ましくは、
温度150℃〜200℃、圧力10〜30kg/cm2
から選ばれる。この条件はイミド接着剤の場合の熱圧着
条件に比べ、低温・低圧であり、設備費の大巾低減がで
き、方法も簡便となるため、工業的には極めて有利であ
る。
【0024】本発明の接着方法が適用される被着体とし
ては、PAI接着剤で接着できるものなら、いかなる材
質及び形状,構造を有するものでもよい。しかし、本発
明の接着方法の特長が最も発揮されやすい被着体は、耐
熱性・耐湿性を要求される電子部品関連の材料であり、
例えば金属(例えば銅,ステンレス,アルミ,チタン,
ニッケル,鉄等)、セラミックス(例えばアルミナ系,
SiC,その他)、耐熱性樹脂(例えばポリイミド,ポ
リアミドイミド等)等から選ばれた1種又は2種以上か
らなる被着体を互に接着するのに特に有効である。
【0025】本発明で用いる被着体にPAI接着剤を塗
布乾燥した接着性部材(中間体)はその形で保存,運搬
が容易であり、接着する必要があるときに、該接着性部
材をとり出して溶剤を塗布して加熱・圧着するという使
い方ができる。この方法は接着を必要とする者にとって
極めて簡便、好適な方式であり、従来のイミド系接着剤
を用いる方法に比べ、工業的メリットが極めて大きいと
いえる。
【0026】
【作用】本発明の接着方法では、まず被着体にPAI接
着剤を塗布した後の乾燥工程により、被着体と接着剤層
の接着性が向上し、両者の強固な接着が得られる。次
に、その接着剤層の表面に薄く溶剤を塗布することによ
り、接着剤層表面に流動性が生じ、接着すべき被着体表
面の形状にそって変形し、その表面にぴったり全面的に
接触し、接着するため、この間の接着力も向上すると考
えられる。その結果、被着体相互の接着が完全なものに
なると推測できるのである。
【0027】なお、残留した溶媒はもともと塗布量が少
なく、その量もコントロールされているため、接着剤層
全体に拡散し、接着性、その他の特性に悪影響をおよぼ
すことはほとんどない。しかし、より完全にするために
は、エッチング等による回路作製後等に200℃以下の
温度で後処理することが好ましい。このように本発明の
溶媒の影響をうけないという点は、従来のイミド系接着
剤の問題点であったイミド化時の水分発生と発泡現象及
びそれを防止するための煩雑な作業並びに大量溶媒の除
去の必要がないという利点を生じているのである。
【0028】
【実施例】以下実施例,比較例で本発明を具体的に説明
する。 製造例1(接着剤1) 4,4’−ジアミノジフェニルエーテル(DADPE)
と無水トリメリット酸クロライド(TMAC)から合成
した有機溶媒可溶性の芳香族ポリアミドイミド樹脂(還
元粘度1.4)100重量部にN−メチルピロリドン4
00重量部を加え、該PAIを溶解し、溶液状の接着剤
1を得た。
【0029】製造例2(接着剤2) m−フェニレンジアミンと無水トリメリット酸クロリド
から合成した有機溶媒可溶性の芳香族ポリアミドイミド
樹脂(還元粘度1.0)100重量部にN−メチルピロ
リドン400重量部を加え、該PAIを溶解し、溶液状
の接着剤2を得た。
【0030】実施例1 接着剤1を厚さ0.635mmのアルミナ板〔(株)ノ
リタケカンパニー製〕に溶液状にて市販のロールコータ
ーにより200μmの厚さにコーティングした後、11
0℃で10分間、いて250℃で20分間乾燥した。
【0031】次に、その接着剤層の表面に下記(数1)
に示す溶媒塗布量が9重量%のN−メチルピロリドン
(溶媒)をロールコーターで薄く均一に塗布した。その
上に厚さ35μmの圧延銅箔を重ね合せ、上下にテフロ
ン及びシリコンゴムシートのクッション材を挟み、プレ
ス機で20kg/cm2 、180℃、30分間加熱圧着
した。
【0032】
【数1】
【0033】得られた積層品の接着強度をピール強度測
定法JIS C6481により測定したところ180°
ピールで1.30kg/cmであった。又、プレッシャ
ークッカー(121℃,100%RH)で1時間放置し
た耐湿テストの後の同ピール強度は1.22kg/c
m、300℃、20分間放置の耐熱テスト後は1.20
kg/cmであり、夫々の接着性は良好であった。以上
の結果を表1に示す。
【0034】実施例2〜4、比較例1,2 表1に示す接着剤,被着体,最終乾燥温度,溶媒塗布量
にて実施例1と同様にして積層品を作製し、接着強度を
測定した。結果を表1に示す。
【0035】
【表1】
【0036】
【発明の効果】本発明は高い接着力とともに、耐熱性と
高温高湿下における高い信頼性を要求される電子部品,
精密機械部品,測定機器部品等の簡便且つ経済的な接着
方法を提供した。特に従来そのような用途にもっぱら用
いられてきたイミド系接着剤が有していた水の発生や発
泡の問題、又大量の溶媒の除去の問題を解決できたこと
と熱圧着条件がより低温低圧でできるようになったこと
による設備費の低減効果は大きいといえる。
【0037】又、本発明方法の中間体に相当する接着性
部材は運搬・保存ができ、これを利用した合理的な部材
の接着化により使用者により大きな工業的,経済的が提
供される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−16027(JP,A) 特開 昭55−15862(JP,A) 特開 平1−114433(JP,A) 永田宏二著 「接着技術」 近代編集 社 (昭和43年10月20日発行) P. 111〜123 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C09J 5/00,5/06 C09J 179/08

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記一般式(1)又は(2) 【化1】 (但し、Xは酸素原子、硫黄原子、スルホニル基、又は
    メチレン基を表わし、nは2以上の整数を表わす)で示
    される樹脂、又はそれらの混合物からなる極性有機溶媒
    可溶性芳香族ポリアミドイミド樹脂接着剤を被着体に塗
    布し、150℃〜320℃で乾燥した後、その接着剤を
    溶かす溶媒を該接着剤層の表面に該接着剤量の3〜12
    重量%塗布し、次いで加熱・圧着することを特徴とする
    接着方法。
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永田宏二著 「接着技術」 近代編集社 (昭和43年10月20日発行) P.111〜123

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