JP3572778B2

JP3572778B2 - adhesive

Info

Publication number: JP3572778B2
Application number: JP03242196A
Authority: JP
Inventors: 仁昭伊達; 有子穗積; 英士 ▲徳▼平; 誠臼居
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1996-02-20
Filing date: 1996-02-20
Publication date: 2004-10-06
Anticipated expiration: 2016-02-20
Also published as: JPH09227849A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は接着剤に係り、更に詳細には配線回路基板等に各種素子を接合するはんだ接合の代わりに用いる導電性接合及び素子固定用の接着剤に関するものである。
【０００２】
近年、配線回路基板等に対する各種素子のはんだ接合に代わる接合方式として、簡便に素子を電気的に接合、或いは固定することのできる接着剤の適用が注目され、実用化されている。
【０００３】
一方、そのような接着剤としては動作時の発熱量が比較的大きい機能素子の電気的な接合、或いは固定に対しても安定で耐熱性に優れたものが要求されている。
【０００４】
【従来の技術】
配線回路基板等に対して実装する各種機能素子の接合材料としては、従来より主にはんだが数多く用いられているが、回路パターンのファイン化、作業環境や動作環境等にも良好に対処できるはんだに代わる接合材料として樹脂系、或いは導電性を有する樹脂系の接着剤が用いられている。
【０００５】
ところが、前記した各種機能素子の中にも高性能化に伴って動作時の発熱量が比較的大きくなる傾向のものがあり、またそのような機能素子を含む電子部品の実装基板の信頼性試験の温度条件も１５０℃程度の高温にする要求がある。
【０００６】
そのような素子接合用の接着剤としては耐吸湿性、電気絶縁性等の観点から熱可塑性樹脂系の接着剤よりも熱硬化性樹脂系の接着剤の方が適しており、その中でも電気的特性、低温速硬化、コスト等から総合的に評価するとエポキシ樹脂系の接着剤が最も有用である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記したような従来の素子接合用のエポキシ樹脂系の接着剤は、ビスフェノールＡ型のエポキシ樹脂、またはビスフェノールＦ型のエポキシ樹脂等の主剤にイミダゾールや酸無水物（メチルテトラヒドロ無水フタル酸、無水コハク酸など）等からなる硬化剤と導電性フィラーとを混合したものが大部分であり、そのような接着剤のガラス転移温度は１３０℃以下のものがほとんどである。
【０００８】
従って、従来のエポキシ樹脂系の接着剤で上述の如き動作発熱量が比較的大きい機能素子を配線回路基板等に接合した場合、そのような高い動作発熱に対する接合の安定化と、１５０℃程度の高温な温度条件での信頼性試験とに対応することができないという問題があった。
【０００９】
本発明は上記したような従来の問題点に鑑み、エポキシ樹脂系の接着剤のガラス転移温度を高めることにより、動作発熱量が比較的大きい機能素子の配線回路基板等に対する接合を安定化させると共に、１５０℃程度の高い温度条件での信頼性試験にも対応できる耐熱性に優れた新規な接着剤を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記した目的を達成するため、配線回路基板等に対する動作発熱量が比較的大きい機能素子の固定や電気的接合等には、ビスフェノールＦ型のエポキシ樹脂の１００重量部に対しビスフェノールＳ型のエポキシ樹脂を１．０〜１２０重量部を配合したエポキシ樹脂と硬化剤と有する接着剤を用いる。
【００１１】
また、ビスフェノールＳ型のエポキシ樹脂をビスフェノールＦ型のエポキシ樹脂に溶解した主剤と、硬化物質を熱可塑性樹脂で被覆したカプセル型硬化剤と、導電性粒子を絶縁性樹脂で被覆したカプセル型フィラーとを混合・分散して作成した異方性導電接着剤を用いても良い。
【００１２】
このような組成の異方性導電接着剤は、ビスフェノールＦ型のエポキシ樹脂にビスフェノールＳ型のエポキシ樹脂を溶解させたものを主剤として用いることにより、従来のエポキシ樹脂系の接着剤よりもガラス転移点が１５℃〜２０℃程度高くなり、耐熱性を高めることができる。
【００１３】
従って、上記接着剤を発熱量の大きい各種素子の接合に適用した場合、その接合の安定化が実現でき、また素子を接合した実装基板等の１５０℃程度の高い温度条件での信頼性試験にも十分に対応することが可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下図面を用いて本発明の実施例について詳細に説明する。
図１は本発明に係る異方性導電接着剤の一実施例を説明するための拡大模式図である。
【００１５】
本実施例では図示のように、例えばビスフェノールＦ型のエポキシ樹脂の１００ｇにビフェニル型のエポキシ樹脂の２５ｇとビスフェノールＳ型のエポキシ樹脂の２５ｇとを溶解・混合させて主剤１を得る。
【００１６】
次に該主剤１に、イミダゾール、酸無水物（メチルテトラヒドロ無水フタル酸、無水コハク酸など）等の硬化剤、例えば本実施例ではイミダゾール２ａをアクリル樹脂等の熱可塑性樹脂２ｂで被包されたマイクロカプセル型の硬化剤２の７５ｇと、金、銀、或いははんだ等の金属微粒子、例えば本実施例では銀の金属微粒子３ａの表面をエポキシ樹脂とアミン、或いはテトラエチレンペンタアミンやヘキサメチレンジアミン等のアミン化合物と反応して得られる絶縁性樹脂３ｂで被覆されたマイクロカプセル型フィラー３を体積比で５ｖｏｌ％添加して混合・分散させる。
【００１７】
このようにして作成された接着剤は、ガラス転移温度が従来の接着剤より１５℃程度高い１５３℃の耐熱性の良好な目的とする異方性導電接着剤を得ることができる。
【００１８】
因に、表１に示されるようにビスフェノールＦ型のエポキシ樹脂の１００重量部に対して、ビフェニル型のエポキシ樹脂の５０重量部を溶解・混合させた主剤、ビスフェノールＳ型のエポキシ樹脂の５０重量部とを溶解・混合させた主剤、ビフェニル型のエポキシ樹脂の２５重量部とビスフェノールＳ型のエポキシ樹脂の２５重量部とを溶解・混合させた主剤のそれぞれに、前記マイクロカプセル型の硬化剤の５０重量部及び導電性付与用のマイクロカプセル型フィラーの５ｖｏｌ％とを混合・分散させたサンプルＮｏ．１，Ｎｏ．２，Ｎｏ．３と、従来例と同様にビスフェノールＡ型のエポキシ樹脂の１００重量部のみの主剤と、ビスフェノールＦ型のエポキシ樹脂の１００重量部のみの主剤のそれぞれに、前記マイクロカプセル型の硬化剤の５０重量部及び導電性付与用のマイクロカプセル型フィラーの５ｖｏｌ％とを混合・分散させた比較サンプルのＮｏ．４，Ｎｏ．５の５種類の異方性導電接着剤を作成した。
【００１９】
【表１】

【００２０】
次にこれら５種類の異方性導電接着剤のガラス転移点（℃）を測定した結果と、該５種類の異方性導電接着剤の製剤直後から１ヵ月放置後における粘度の経時変化を調べた結果とを表２に示す。
【００２１】
【表２】

【００２２】
この表２に示す各異方性導電接着剤のガラス転移点の測定結果から明らかなように、ビスフェノールＦ型のエポキシ樹脂と、ビフェニル型のエポキシ樹脂、またはビスフェノールＳ型のエポキシ樹脂のいずれか一方、或いは両方とを溶解した混合物を主剤とした本発明のサンプルＮｏ．１，Ｎｏ．２，Ｎｏ．３のガラス転移点は、ビスフェノールＡ型のエポキシ樹脂、或いはビスフェノールＦ型のエポキシ樹脂のみを主剤とした従来タイプの比較サンプルＮｏ．４，Ｎｏ．５に比べて、１５℃以上に上昇し、良好な耐熱性が期待できる。
【００２３】
また、前記５種類の異方性導電接着剤を用いたサンプルの粘度の経時変化を調べた結果は同様に表２から明らかなように、本発明のサンプルＮｏ．１，Ｎｏ．２，Ｎｏ．３と従来タイプの比較サンプルＮｏ．４，Ｎｏ．５のいずれも製剤直後の粘度に対して室温（２０℃）で１ヵ月放置した後の粘度の増加がほとんどなく、良好なポットライフを示している。
【００２４】
次に、前記５種類の異方性導電接着剤を、例えば電極間隔が２０μｍのＡｌ膜の櫛型電極パターン上にそれぞれ一定量塗布し、１７０℃で１分間と、その後１５０℃で２時間加熱して硬化した後、それらを８５℃の温度と８５％の湿度の環境条件下で、前記櫛型電極パターンにＤＣ５Ｖを印加して２００時間保持する電食試験を行った結果と、
前記５種類の異方性導電接着剤を用いて、ガラスエポキシ基板（例えば１００μｍピッチで設けた３６０端子を有する）にチップを接合したサンプル（樹脂系接着剤の１種類に付き５００枚）を作り、これらのサンプルを−６５℃〜１５０℃の温度で５００サイクル繰り返す条件により熱サイクル試験を行った結果とを表３に示す。
【００２５】
なお、上記５種類の異方性導電接着剤中に存在し、その存在濃度によっては電食に影響のあるＣｌ⁻，Ｎａ^＋，Ｋ^＋等の不純物イオン濃度の合計値は２０ｐｐｍ程度であった。
【００２６】
【表３】

【００２７】
この各異方性導電接着剤の電食試験の結果は表３から明らかなように、いずれのサンプルも製剤直後の絶縁抵抗は１０^１１Ω以上と良好であり、２００時間後の絶縁抵抗もほとんど変化が無いといった耐電食性を示している。
【００２８】
また、前記５種類の異方性導電接着剤を用いたサンプルの熱サイクル試験を行った結果も同様に表３から明らかなように、ビスフェノールＡ型のエポキシ樹脂、或いはビスフェノールＦ型のエポキシ樹脂のみを主剤とした従来タイプの比較サンプルＮｏ．４，Ｎｏ．５を用いたものでは、いずれも約半数乃至はそれ以上の数が樹脂の熱劣化等により導通不良となっている。
【００２９】
これに対してビスフェノールＦ型のエポキシ樹脂と、ビフェニル型のエポキシ樹脂、またはビスフェノールＳ型のエポキシ樹脂のいずれか一方、或いは両方とを溶解した混合物を主剤とした異方性導電接着剤の本発明のサンプルＮｏ．１，Ｎｏ．２，Ｎｏ．３を用いたものは、そのような導通不良の発生が全く無く、極めて良好な耐熱性を示す結果が得られている。
【００３０】
次に、本発明に係る異方性導電接着剤の他の実施例を詳細に説明する。
本実施例では、表４に示されるようにビスフェノールＦ型のエポキシ樹脂の１００重量部に対してビフェニル型のエポキシ樹脂の配合量を０．１重量部，１．０重量部，５０重量部，１２０重量部，１３０重量部と変化させて溶解・混合させた各主剤と、ビスフェノールＦ型のエポキシ樹脂の１００重量部に対してビスフェノールＳ型のエポキシ樹脂の配合量を０．１重量部，１．０重量部，５０重量部，１２０重量部，１３０重量部と変化させて溶解・混合させた各主剤のそれぞれに前記マイクロカプセル型の硬化剤の５０重量部と導電性付与用のマイクロカプセル型フィラーの５ｖｏｌ％とを混合・分散させたサンプルＮｏ．１１〜Ｎｏ．２０の１０種類の異方性導電接着剤を作成した。
【００３１】
【表４】

【００３２】
次にこれらサンプルＮｏ．１１〜Ｎｏ．２０の１０種類の異方性導電接着剤のガラス転移点（℃）を測定した結果を表５に示す。
【００３３】
【表５】

【００３４】
前記した各異方性導電接着剤のガラス転移点の測定結果は、表５から明らかなように、ビスフェノールＦ型のエポキシ樹脂の１００重量部とビフェニル型のエポキシ樹脂、或いはビスフェノールＳ型のエポキシ樹脂の０．１重量部とを溶解した混合物を主剤とした異方性導電接着剤のサンプルＮｏ．１１，Ｎｏ．１６以外のサンプルＮｏ．１２〜Ｎｏ．１５とＮｏ．１７〜Ｎｏ．２０のガラス転移点は、前記従来タイプのエポキシ樹脂系の接着剤と比較して１２℃以上に上昇し、１４７℃から１６０℃と高められている。
【００３５】
また、前記１０種類の異方性導電接着剤を用いたサンプルの粘度の経時変化を調べた結果、ビスフェノールＦ型のエポキシ樹脂の１００重量部とビフェニル型のエポキシ樹脂、或いはビスフェノールＳ型のエポキシ樹脂の１３０重量部とを溶解した混合物を主剤とした異方性導電接着剤のサンプルＮｏ．１５，Ｎｏ．２０のポットライフは常温（２０℃）で１時間程度であったが、その他のサンプルＮｏ．１１〜Ｎｏ．１４とＮｏ．１６〜Ｎｏ．１９のポットライフは常温（２０℃）で２４時間から１ヵ月後でも良好なポットライフが得られることが確認できた。
【００３６】
更に、前記１０種類の異方性導電接着剤を用いたサンプルの電食試験を前記した電食試験と同様な方法により実施した結果、表２のサンプルＮｏ．１〜Ｎｏ．３の例と同様に、いずれのサンプルも製剤直後の絶縁抵抗は１０^１１Ω以上で２００時間後の絶縁抵抗もほとんど変化が無いといった耐電食性を示した。
【００３７】
更に、前記１０種類の異方性導電接着剤を用いたサンプルの熱サイクル試験を前記した熱サイクル試験と同様な方法により実施した結果、ビスフェノールＦ型のエポキシ樹脂の１００重量部とビフェニル型のエポキシ樹脂、或いはビスフェノールＳ型のエポキシ樹脂の０．１重量部とを溶解した混合物を主剤とした異方性導電接着剤のサンプルＮｏ．１１では試験数５００枚中で９８枚、サンプルＮｏ．１６では試験数５００枚中で１３６枚が樹脂の熱劣化等によって導通不良を発生している。
【００３８】
しかし、その他のサンプルＮｏ．１２〜Ｎｏ．１５とＮｏ．１７〜Ｎｏ．２０を用いたものはそのような導通不良の発生が全く無く、極めて良好な耐熱性を有している。
更に、例えば前記異方性導電接着剤のサンプルＮｏ．１２，Ｎｏ．１３，Ｎｏ．１４に含まれるＣｌ⁻，Ｎａ ^＋，Ｋ^＋等の不純物イオン濃度をそれぞれ５０ｐｐｍと６０ｐｐｍとしたものを用いて前記したと同様な粘度の経時変化の調査と電食試験及び熱サイクル試験を行った結果、粘度の経時変化はほとんど無く、熱サイクル試験では、いずれのサンプルにも熱劣化等による導通不良の発生は全く無かった。
【００３９】
しかし、電食試験では不純物イオン濃度を６０ｐｐｍとした異方性導電接着剤のサンプルを用いたものの絶縁抵抗が６０時間後に１０^８Ω以下に低下して絶縁不良を起こしているが、不純物イオン濃度を５０ｐｐｍとした異方性導電接着剤のサンプルを用いたものでは製剤直後と２００時間後の絶縁抵抗にほとんど変化が無いといった耐電食性を有していることが判明した。
【００４０】
従って、以上の各実施例の各種測定及び試験結果から、本発明の異方性導電接着剤の主剤としては、ビスフェノールＦ型のエポキシ樹脂の１００重量部に対してビフェニル型のエポキシ樹脂、或いはビスフェノールＳ型のエポキシ樹脂の配合量を１．０〜１２０重量部とし、含有する不純物イオン濃度を５０ｐｐｍ以下とすることが最適であり、優れた耐電食性と耐熱性を高めることができる。
【００４１】
なお、以上の実施例では異方性導電接着剤の主剤として、主にビスフェノールＦ型のエポキシ樹脂に対してビフェニル型、或いはビスフェノールＳ型のエポキシ樹脂を配合した場合の例について説明したが、本実施例はそのような例に限定されるものではなく、例えば粘性は多少高くなるが、ビスフェノールＡ型のエポキシ樹脂に対してビフェニル型、或いはビスフェノールＳ型のエポキシ樹脂を配合した主剤を用いた異方性導電接着剤によっても上記実施例と同様な効果が得られる。
【００４２】
図２（ａ），（ｂ）は本発明に係る異方性導電接着剤の一適用例を順に示す要部断面図である。
本実施例では先ず図２（ａ）に示すように、配線回路基板１１上の各配線端部に設けた基板側電極１２に、チップ２１をそのチップ側電極２２に設けたバンプ２３を介して接合する場合、前記基板側電極１２を備えた配線回路基板１１上に異方性導電接着剤１０を所定量だけ滴下する。
【００４３】
該異方性導電接着剤１０としては、例えば図１に示すようなビスフェノールＦ型のエポキシ樹脂の１００ｇにビフェニル型のエポキシ樹脂の２５ｇとビスフェノールＳ型のエポキシ樹脂の２５ｇとを溶解・混合させた主剤１にイミダゾールからなるマイクロカプセル型の硬化剤２の７５ｇと銀の金属微粒子を含むマイクロカプセル型フィラー３とを体積比で５ｖｏｌ％添加して混合・分散させたものである。
【００４４】
次に、前記異方性導電接着剤１０が滴下された配線回路基板１１上の基板側電極１２に対してチップ２１をそのチップ側電極２２に対向するように位置決めする。
次に、前記配線回路基板１１に対してチップ２１を例えば約３０ｇ／ｂｕｍｐの押圧力により矢印方向に押圧することにより、基板側電極１２とチップ側電極２２との間に入り込んでいた異方性導電接着剤１０中のマイクロカプセル型フィラー３のカプセル部分が壊れて内部の金属微粒子が流出し、その金属微粒子が図２（ｂ）に示すように基板側電極１２とチップ側電極２２間で挟まれてその両者のみが選択的に電気的な接合が行われる。
【００４５】
その状態を維持した接合構成体を約１７０℃で３０秒間程度加熱することによって前記異方性導電接着剤１０が溶融すると共に、該異方性導電接着剤１０中のイミダゾールからなるマイクロカプセル型の硬化剤２のカプセル部分も溶解して該硬化剤２と主剤１が混合し硬化反応が行われる。
【００４６】
従って、硬化された異方性導電接着剤１０により配線回路基板１１上にチップ２１が電気的な接合と機械的に固着化され、用いられた異方性導電接着剤１０の耐電食性、耐熱性が従来のものよりも優れているので、確実な電気的な接合と信頼性の良い固着が実現できる。
【００４７】
なお、以上の実施例では本発明の異方性導電接着剤を、配線回路基板と動作時に発熱量の比較的大きい機能素子との接合等に用いた場合の例について説明しているが、本発明はそのような例に限定されるものではなく、例えば比較的高温で用いる部品構成体の部品同士の接合工程にも適用して極めて有利である。
【００４８】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明に係る接着剤によれば、ビスフェノールＦ型のエポキシ樹脂の１００重量部に対してビスフェノールＳ型のエポキシ樹脂の配合量を１．０〜１２０重量部とした主剤を用いることにより、優れた耐電食性と耐熱性を高めることができる。
【００４９】
従って、動作時の発熱量の比較的大きい機能素子の配線回路基板への接合を安定化させることが可能となると共に、素子実装基板の１５０℃程度の高い温度条件での信頼性試験にも十分に対応できる等、実用上優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る異方性導電接着剤の一実施例を示す拡大模式図である。
【図２】本発明に係る異方性導電接着剤の一適用例を順に示す要部断面図である。
【符号の説明】
１主剤
２マイクロカプセル型の硬化剤
２ａイミダゾール
２ｂ熱可塑性樹脂
３マイクロカプセル型フィラー
３ａ金属微粒子
３ｂ絶縁性樹脂
１０異方性導電接着剤
１１配線回路基板
１２基板側電極
２１チップ
２２チップ側電極
２３バンプ
２４導電接合部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an adhesive, and more particularly to a conductive bonding and element fixing adhesive used in place of solder bonding for bonding various elements to a printed circuit board or the like.
[0002]
2. Description of the Related Art In recent years, as an alternative to soldering various elements to a printed circuit board or the like, application of an adhesive capable of easily electrically connecting or fixing the elements has attracted attention and has been put to practical use.
[0003]
On the other hand, such an adhesive is required to be stable and excellent in heat resistance with respect to electrical bonding or fixing of a functional element having a relatively large amount of heat generated during operation.
[0004]
[Prior art]
Many solders have been used as a bonding material for various functional elements mounted on printed circuit boards and the like. A resin-based adhesive or a resin-based adhesive having conductivity is used as a bonding material in place of the above.
[0005]
However, among the various functional elements described above, there is a tendency that the amount of heat generated during operation tends to be relatively large in accordance with high performance, and a reliability test of a mounting board of an electronic component including such a functional element has been performed. Is required to be as high as about 150 ° C.
[0006]
As such an adhesive for element bonding, a thermosetting resin-based adhesive is more suitable than a thermoplastic resin-based adhesive from the viewpoints of moisture absorption resistance, electric insulation, and the like. An epoxy resin-based adhesive is most useful when comprehensively evaluated from the characteristics, low-temperature rapid curing, cost, and the like.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the conventional epoxy resin adhesive for element bonding as described above is prepared by adding imidazole or acid anhydride (methyltetrahydrophthalic anhydride, methyltetrahydrophthalic anhydride, bisphenol A type epoxy resin or bisphenol F type epoxy resin) to a main agent such as bisphenol A type epoxy resin or bisphenol F type epoxy resin. In most cases, a mixture of a curing agent such as succinic anhydride) and a conductive filler is mixed, and most of such adhesives have a glass transition temperature of 130 ° C. or lower.
[0008]
Therefore, when a functional element having a relatively large operational heat generation as described above is bonded to a printed circuit board or the like with a conventional epoxy resin-based adhesive, stabilization of the bond against such high operational heat generation and a temperature of about 150 ° C. There was a problem that it was not possible to cope with a reliability test under a high temperature condition.
[0009]
In view of the above-described conventional problems, the present invention increases the glass transition temperature of an epoxy resin-based adhesive, stabilizes the bonding of a functional element having a relatively large operating heat generation to a printed circuit board and the like, and It is an object of the present invention to provide a novel adhesive excellent in heat resistance that can cope with a reliability test under a high temperature condition of about 150 ° C.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object of the present invention, it is necessary to fix a functional element having a relatively large operating heat generation to a printed circuit board or the like or to electrically connect the functional element to a bisphenol F type epoxy resin with respect to 100 parts by weight of a bisphenol F type epoxy resin. An adhesive having an epoxy resin containing 1.0 to 120 parts by weight of the above epoxy resin and a curing agent is used.
[0011]
Further, the main agent obtained by dissolving bisphenol S type epoxy resin bisphenol F type epoxy resin, a capsule type curing agent the curing agent was coated with a thermoplastic resin, conductive particles and a capsule filler coated with an insulating resin May be used.
[0012]
The anisotropic conductive adhesive having such a composition has a higher glass transition than a conventional epoxy resin-based adhesive by using a bisphenol F-type epoxy resin in which a bisphenol S-type epoxy resin is dissolved as a main component. The point increases by about 15 ° C. to 20 ° C., and the heat resistance can be increased.
[0013]
Therefore, when the above-mentioned adhesive is applied to the bonding of various elements having a large calorific value, the bonding can be stabilized, and it can be used for a reliability test under a high temperature condition of about 150 ° C. such as a mounting board on which the elements are bonded. Can also be adequately dealt with.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is an enlarged schematic view for explaining one embodiment of the anisotropic conductive adhesive according to the present invention.
[0015]
In this embodiment, as shown in the figure, for example, 25 g of a biphenyl type epoxy resin and 25 g of a bisphenol S type epoxy resin are dissolved and mixed in 100 g of a bisphenol F type epoxy resin to obtain a main agent 1.
[0016]
Next, a curing agent such as imidazole and acid anhydride (eg, methyltetrahydrophthalic anhydride, succinic anhydride, etc.), for example, imidazole 2a in this embodiment was encapsulated in a thermoplastic resin 2b such as an acrylic resin. 75 g of the microcapsule type curing agent 2 and metal fine particles of gold, silver, solder, or the like, for example, in this embodiment, the surface of the silver metal fine particles 3a is coated with an epoxy resin and an amine, tetraethylene pentaamine, hexamethylene diamine, or the like. The microcapsule-type filler 3 coated with the insulating resin 3b obtained by reacting with the amine compound is added at 5 vol% in volume ratio and mixed and dispersed.
[0017]
With the adhesive thus produced, an anisotropic conductive adhesive having a desired heat resistance of 153 ° C. having a glass transition temperature higher by about 15 ° C. than that of the conventional adhesive can be obtained.
[0018]
As shown in Table 1, 50 parts by weight of a biphenyl type epoxy resin was dissolved and mixed with 100 parts by weight of a bisphenol F type epoxy resin, and 50 parts by weight of a bisphenol S type epoxy resin. Parts of the microcapsule-type curing agent were dissolved and mixed in each of the main agents in which 25 parts by weight of a biphenyl type epoxy resin and 25 parts by weight of a bisphenol S type epoxy resin were dissolved and mixed. Sample No. 50 in which 50 parts by weight and 5 vol% of a microcapsule-type filler for imparting conductivity were mixed and dispersed. 1, No. 2, No. 3, and 50% by weight of the microcapsule-type curing agent in each of the main agent of only 100 parts by weight of the bisphenol A type epoxy resin and the main agent of only 100 parts by weight of the bisphenol F type epoxy resin as in the conventional example. No. of a comparative sample obtained by mixing and dispersing 5 parts by volume of a microcapsule-type filler for imparting conductivity with the same. 4, No. 5, five kinds of anisotropic conductive adhesives were prepared.
[0019]
[Table 1]

[0020]
Next, the results of measuring the glass transition point (° C.) of these five types of anisotropic conductive adhesives and the time-dependent changes in the viscosity of the five types of anisotropic conductive adhesives immediately after preparation and after standing for one month were examined. The results are shown in Table 2.
[0021]
[Table 2]

[0022]
As is clear from the measurement results of the glass transition point of each anisotropic conductive adhesive shown in Table 2, one of bisphenol F type epoxy resin, biphenyl type epoxy resin, and bisphenol S type epoxy resin , Or a mixture of both of them as a main component, the sample No. of the present invention. 1, No. 2, No. The glass transition point of Comparative Sample No. 3 of the conventional type containing only bisphenol A-type epoxy resin or bisphenol F-type epoxy resin as a main component was determined. 4, No. As compared with No. 5, the temperature rises to 15 ° C. or more, and good heat resistance can be expected.
[0023]
In addition, as is clear from Table 2, the results of examining the change over time in the viscosity of the sample using the five types of anisotropic conductive adhesives are shown in Table 2. 1, No. 2, No. 3 and the comparative sample No. of the conventional type. 4, No. All of the samples No. 5 showed almost no increase in viscosity after being left at room temperature (20 ° C.) for one month with respect to the viscosity immediately after preparation, indicating a good pot life.
[0024]
Next, a fixed amount of each of the above-mentioned five anisotropic conductive adhesives is applied onto, for example, a comb-shaped electrode pattern of an Al film having an electrode interval of 20 μm, and heated at 170 ° C. for 1 minute and then at 150 ° C. for 2 hours. After curing, they were subjected to an electrolytic corrosion test in which DC 5 V was applied to the comb-shaped electrode pattern and held for 200 hours under environmental conditions of a temperature of 85 ° C. and a humidity of 85%,
Using the five kinds of anisotropic conductive adhesives, a sample (500 pieces per one kind of resin adhesive) in which a chip is bonded to a glass epoxy substrate (for example, having 360 terminals provided at a pitch of 100 μm) is prepared. Table 3 shows the results of a heat cycle test performed on these samples under the condition of repeating 500 cycles at a temperature of -65 ° C to 150 ° C.
[0025]
In addition, the total value of the impurity ion concentrations of Cl ⁻ , Na ⁺ , K ^{+, and the} like, which exist in the above five kinds of anisotropic conductive adhesives and affect electrolytic corrosion depending on the concentration, was about 20 ppm. .
[0026]
[Table 3]

[0027]
As is clear from Table 3, the results of the electrolytic corrosion test of each of the anisotropic conductive adhesives are as follows. In each sample, the insulation resistance immediately after the preparation is as good as 10 ¹¹ Ω or more, and the insulation resistance after 200 hours is almost zero. It shows electrical corrosion resistance such that there is no change.
[0028]
In addition, the results of a heat cycle test of the sample using the five types of anisotropic conductive adhesives are also apparent from Table 3, and as shown in Table 3, only the bisphenol A type epoxy resin or the bisphenol F type epoxy resin was used. Comparative Sample No. 4, No. In the case of using No. 5, in each case, about half or more of them have poor conduction due to thermal deterioration of the resin.
[0029]
On the other hand, the present invention relates to an anisotropic conductive adhesive comprising, as a main ingredient, a mixture in which a bisphenol F type epoxy resin and a biphenyl type epoxy resin or a bisphenol S type epoxy resin or both are dissolved. Sample No. 1, No. 2, No. In the case of using No. 3, there was no occurrence of such poor conduction, and a result showing extremely good heat resistance was obtained.
[0030]
Next, another embodiment of the anisotropic conductive adhesive according to the present invention will be described in detail.
In this example, as shown in Table 4, the compounding amount of the biphenyl type epoxy resin was 0.1 part by weight, 1.0 part by weight, 50 parts by weight, and 100 parts by weight of the bisphenol F type epoxy resin. 0.1 parts by weight of bisphenol S type epoxy resin and 0.1 parts by weight of bisphenol F type epoxy resin with respect to 100 parts by weight of bisphenol F type epoxy resin. 50 parts by weight of the microcapsule-type curing agent and a microcapsule type for imparting conductivity were added to each of the main ingredients which were dissolved and mixed in the amounts of 0.0, 50, 120 and 130 parts by weight. Sample No. 1 in which 5 vol% of the filler was mixed and dispersed. 11-No. 20 kinds of anisotropic conductive adhesives were prepared.
[0031]
[Table 4]

[0032]
Next, these sample Nos. 11-No. Table 5 shows the results of measuring the glass transition points (° C.) of the ten kinds of anisotropic conductive adhesives of No. 20.
[0033]
[Table 5]

[0034]
As is clear from Table 5, the measurement results of the glass transition point of each of the anisotropic conductive adhesives described above are 100 parts by weight of bisphenol F type epoxy resin and biphenyl type epoxy resin or bisphenol S type epoxy resin. Of an anisotropic conductive adhesive containing a mixture obtained by dissolving 0.1 part by weight of 11, No. Sample No. other than 16 12-No. 15 and No. 17-No. The glass transition point of No. 20 rises to 12 ° C. or more as compared with the conventional epoxy resin-based adhesive, and is raised from 147 ° C. to 160 ° C.
[0035]
Further, as a result of examining the change over time of the viscosity of the sample using the ten kinds of anisotropic conductive adhesives, it was found that 100 parts by weight of bisphenol F type epoxy resin and biphenyl type epoxy resin or bisphenol S type epoxy resin were used. Of the anisotropic conductive adhesive containing a mixture obtained by dissolving 130 parts by weight of 15, No. The pot life of Sample No. 20 was about 1 hour at room temperature (20 ° C.), but other Sample Nos. 11-No. 14 and No. 16-No. As for the pot life of No. 19, it was confirmed that a good pot life could be obtained even after 24 hours to one month at normal temperature (20 ° C.).
[0036]
Further, an electrolytic corrosion test of the sample using the ten kinds of anisotropic conductive adhesives was performed by the same method as the above-described electrolytic corrosion test. 1 to No. 1; As in the case of Example 3, all the samples exhibited electrolytic corrosion resistance such that the insulation resistance immediately after preparation was 10 ¹¹ Ω or more and the insulation resistance after 200 hours hardly changed.
[0037]
Further, as a result of performing a heat cycle test of the sample using the ten kinds of anisotropic conductive adhesives by the same method as the heat cycle test described above, 100 parts by weight of bisphenol F type epoxy resin and biphenyl type epoxy resin were obtained. Sample No. 1 of an anisotropic conductive adhesive containing a resin or a mixture in which 0.1 part by weight of a bisphenol S type epoxy resin is dissolved. In sample No. 11, 98 sheets out of 500 sheets were tested, and sample No. In the case of No. 16, 136 out of 500 test pieces showed poor conduction due to thermal deterioration of the resin.
[0038]
However, other sample Nos. 12-No. 15 and No. 17-No. No. 20 has no such poor conduction and has extremely good heat resistance.
Further, for example, the sample No. 12, No. 13, No. Investigation of time-dependent changes in viscosity, electrolytic corrosion test, and heat cycle test were performed using the samples in which the concentration of impurity ions such as Cl ⁻ , Na ⁺ , and K ⁺ contained in No. 14 was 50 ppm and 60 ppm, respectively. As a result, there was almost no change in viscosity over time, and in the heat cycle test, no conduction failure occurred due to thermal deterioration or the like in any of the samples.
[0039]
However, in the electrolytic corrosion test, although the sample of the anisotropic conductive adhesive having the impurity ion concentration of 60 ppm was used, the insulation resistance was reduced to 10 ⁸ Ω or less after 60 hours, causing insulation failure. It was found that a sample using an anisotropic conductive adhesive having a concentration of 50 ppm had an electrolytic corrosion resistance such that there was almost no change in insulation resistance immediately after preparation and after 200 hours.
[0040]
Therefore, from the various measurements and test results of each of the above examples, the main agent of the anisotropic conductive adhesive of the present invention is a biphenyl type epoxy resin or a bisphenol type epoxy resin based on 100 parts by weight of a bisphenol F type epoxy resin. It is optimal that the compounding amount of the S-type epoxy resin is 1.0 to 120 parts by weight and the concentration of impurity ions contained is 50 ppm or less, so that excellent electric corrosion resistance and heat resistance can be enhanced.
[0041]
Note that, in the above-described embodiment, an example in which a biphenyl type or a bisphenol S type epoxy resin is mainly blended with a bisphenol F type epoxy resin as a main agent of the anisotropic conductive adhesive has been described. The embodiment is not limited to such an example. For example, although the viscosity may be slightly higher, a difference is obtained using a base material obtained by blending a biphenyl type or bisphenol S type epoxy resin with a bisphenol A type epoxy resin. The same effect as in the above embodiment can be obtained by the isotropic conductive adhesive.
[0042]
2 (a) and 2 (b) are cross-sectional views of main parts sequentially showing one application example of the anisotropic conductive adhesive according to the present invention.
In this embodiment, first, as shown in FIG. 2A, the chip 21 is connected to the board-side electrode 12 provided at each wiring end on the printed circuit board 11 via the bump 23 provided on the chip-side electrode 22. In the case of joining, a predetermined amount of the anisotropic conductive adhesive 10 is dropped on the printed circuit board 11 provided with the board-side electrode 12.
[0043]
As the anisotropic conductive adhesive 10, for example, 100 g of a bisphenol F type epoxy resin as shown in FIG. 1 was prepared by dissolving and mixing 25 g of a biphenyl type epoxy resin and 25 g of a bisphenol S type epoxy resin. 75% of a microcapsule-type curing agent 2 made of imidazole and a microcapsule-type filler 3 containing fine silver metal particles are added to the main agent 1 at a volume ratio of 5 vol%, and mixed and dispersed.
[0044]
Next, the chip 21 is positioned so as to face the chip-side electrode 22 with respect to the substrate-side electrode 12 on the printed circuit board 11 on which the anisotropic conductive adhesive 10 has been dropped.
Next, the chip 21 is pressed against the printed circuit board 11 in a direction indicated by an arrow with a pressing force of, for example, about 30 g / bump, thereby anisotropically penetrating between the substrate-side electrode 12 and the chip-side electrode 22. The capsule portion of the microcapsule type filler 3 in the conductive adhesive 10 is broken, and the fine metal particles inside flow out, and the fine metal particles are sandwiched between the substrate side electrode 12 and the chip side electrode 22 as shown in FIG. Then, only both of them are selectively electrically connected.
[0045]
The anisotropic conductive adhesive 10 is melted by heating the joined structure maintaining the state at about 170 ° C. for about 30 seconds, and a microcapsule type of imidazole in the anisotropic conductive adhesive 10 is used. The capsule portion of the curing agent 2 is also dissolved, and the curing agent 2 and the main agent 1 are mixed to perform a curing reaction.
[0046]
Therefore, the chip 21 is electrically bonded and mechanically fixed on the printed circuit board 11 by the cured anisotropic conductive adhesive 10, and the used anisotropic conductive adhesive 10 has the electric corrosion resistance and heat resistance. Are more excellent than conventional ones, so that reliable electrical bonding and reliable fixing can be realized.
[0047]
In the above embodiment, an example is described in which the anisotropic conductive adhesive of the present invention is used for bonding a printed circuit board to a functional element having a relatively large amount of heat generated during operation. The present invention is not limited to such an example, and is very advantageous when applied to, for example, a joining step of components of a component component used at a relatively high temperature.
[0048]
【The invention's effect】
As apparent from the above description, according to the adhesive according to the present invention, a 1.0 to 120 parts by weight the amount of the epoxy resin of bisphenol S with respect to 100 parts by weight of bisphenol F type epoxy resin By using the main component, excellent electric corrosion resistance and heat resistance can be enhanced.
[0049]
Therefore, it is possible to stabilize the bonding of the functional element having a relatively large heat value during operation to the printed circuit board, and it is also sufficient for the reliability test of the element mounting board at a high temperature condition of about 150 ° C. It has excellent practical effects, for example,
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an enlarged schematic view showing one embodiment of an anisotropic conductive adhesive according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a main part showing one application example of the anisotropic conductive adhesive according to the present invention in order.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Main agent 2 Microcapsule type hardener 2a Imidazole 2b Thermoplastic resin 3 Microcapsule type filler 3a Metal fine particle 3b Insulating resin 10 Anisotropic conductive adhesive 11 Wiring circuit board 12 Substrate side electrode 21 Chip 22 Chip side electrode 23 Bump 24 Conductive joint

Claims

In an adhesive having an epoxy resin and a curing agent for fixing various elements to the printed circuit board,
Adhesive wherein the epoxy resin is blended with 1.0 to 120 parts by weight of bisphenol S type epoxy resin relative to 100 parts by weight of bisphenol F type epoxy resin.