JP3904798B2 - Anisotropic conductive paste - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、異方導電性ペーストおよび複雑な電気回路同士の電気的な接合、または液晶ディスプレー基板と半導体IC及び/またはIC搭載回路基板等との電気的な接続回路の形成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、パーソナルコンピューターをはじめ、各種の機器の小型化薄型化に伴い、極微細な電気回路同士の接合を要することが増え、特に半導体ICやIC搭載回路基板を狭い場所に取り付ける作業が多くなっている。それらの電気的一括接続手段として、古くは半田付け技術の進展によっていたが、近年では、異方導電性フィルムを用いて行われているのが実状である。
しかし、異方導電性フィルムを使用するに際しては、離型紙の剥離作業や打ち抜き型採り作業を必要とし、その作業の省力化の為には高価な自動剥離機・自動型抜き機・自動接着固定機等の併設が必須となっており、設備投資リスクが伴うという問題や高価な異方導電性フィルムのムダが多く発生する等の問題がある。
【0003】
一方、当該分野でムダの発生が少ないとして提案されているものに、室温で液状の異方導電性ペーストがある。例えば、導電性粒子表面に絶縁性の層を設け、絶縁性接着剤成分中に分散させてなる異方導電性ペースト、また、導電ゴム粒子を絶縁性接着剤中に分散させてなる異方導電性ペースト組成物が知られている。
【0004】
ところで、異方導電性ペーストとは、微細な導電回路同志をそれによって接合することで、その上下基板の回路を電気的に接合固定することを可能とする1液性の熱硬化型の液状組成物を言う。
近年の異方導電性ペーストに対する要求は、過酷な使用に適合することが強く求められており、例えば急激な熱付加を伴う製造ラインにおいて樹脂抜け現象が無く、しみだし汚染の発生も無く、さらに、圧着方向への電極間導通不良や、圧着方向に対して直角の方向の絶縁特性不良などの問題が無いものを求める機運にある。
特に当分野では、仮接着性に優れ、かつ、例えば200℃未満/圧力2MPa/m2/20乃至30秒といった高生産性を維持する為の厳しい熱圧着条件でも樹脂抜けのない接着信頼性に富む異方導電性ペーストの出現が強く望まれているのが実態である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような社会的背景から、本発明が解決すべき課題は、以下の問題を同時に満足する異方導電性ペーストの提供にある。
すなわち、
熱圧着硬化時の樹脂抜けや気泡の発生が実質的になく、非汚染性である、
30℃〜200℃で短時間熱圧着硬化が容易である、
信頼性の高い異方性を伴う電気的な接続を可能とする
異方導電性ペーストを提供することであり、
また、同時にその異方導電性ペーストを用いた複雑な電気回路同志の電気的な接合、または液晶ディスプレー基板と半導体IC及び/またはIC搭載回路基板との電気的な接続回路の形成方法を提供することである。
【0006】
【課題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鋭意検討した結果、エポキシ樹脂を主剤とし、その樹脂中に各特定量のゴム状ポリマー微粒子、熱活性な潜在性エポキシ硬化剤、高軟化点ポリマー微粒子、特定サイズかつ特定量の導電性粒子、及び必要に応じて、更に無機質充填剤、シランカップリング剤、 エポキシ樹脂と相溶し、かつ沸点が150乃至220℃の範囲にあるエポキシ基に対し不活性な溶剤、その他添加剤を含有させてなる異方導電性ペーストとすることによって上記課題を達成できることを見いだし、本発明を完成した。
【0007】
すなわち、本発明の異方導電性ペーストとは、下記〔1〕乃至〔11〕を提供するものである。
〔1〕導電性微粒子とエポキシ樹脂組成物とからなる異方導電性ペーストであって、
(a)該異方導電性ペーストと同質量の純水とを混和させて得られる水溶液のイオン伝導度が1mS/m以下であり、
(b)該異方導電性ペーストを50μm厚みに塗布したときの80乃至100℃で20分熱処理後の組成物のE型粘度が、80乃至100℃粘度で50乃至10000Pa・sにあり、
さらに該異方導電性ペーストの硬化体が、
(c)該異方導電性ペースト硬化体のサーモメカニカルアナライザー(TMA)から求めた0℃乃至100℃の線膨張係数が10×10-5mm/mm/℃以下であり、
(d)該異方導電性ペースト硬化体のサーモメカニカルアナライザー(TMA)から求めた熱変形温度Tgが100℃以上であり、
(e)該異方導電性ペーストの吸水率が2質量%以下であり、
(f)該異方導電性ペーストの比抵抗が1×109Ω・cm以上である異方導電性ペースト。
【0008】
〔2〕前記エポキシ樹脂組成物が、
(1)一分子中にエポキシ基を平均1.2個以上持つエポキシ樹脂が30乃至93質量%、
(2)0℃以下の軟化点温度を持ちその一次粒子径が、5μm以下からなるゴム状ポリマー微粒子1乃至15質量%、
(3)熱活性な潜在性エポキシ硬化剤5乃至60質量%、
(4)50℃以上の軟化点温度を持ちその一次粒子径が、2μm以下の高軟化点ポリマー微粒子1乃至20質量%からなり、
上記(1)乃至(4)からなるエポキシ樹脂組成物93乃至97容積%と、
(5)平均粒子径が5〜15μmで、かつ最大粒子径が20μm以下、最小粒子径が0.1μm以上の導電性粒子3乃至7体積%を含有してなる上記〔1〕記載の異方導電性ペースト。
【0009】
〔3〕前記異方導電性ペースト中に、更に無機質充填剤を1乃至10質量%を含有してなる上記〔2〕に記載の異方導電性ペースト。
〔4〕前記異方導電性ペースト中に、更にシランカップリング剤0.1乃至5質量%を含有してなる上記〔2〕または〔3〕記載の異方導電性ペースト。
【0010】
〔5〕前記異方導電性ペースト10mgを不活性ガス雰囲気中、毎分5℃で等速昇温させてなる示差熱分析(DSC)の示差熱ピーク曲線から求められた最大発熱ピーク温度が80乃至180℃の範囲にある上記〔2〕乃至〔4〕のいずれかに記載の異方導電性ペースト。
〔6〕上記〔2〕乃至〔5〕のいずれかに記載の異方導電性ペーストが、1液型エポキシ樹脂組成物であると共に、その異方導電性ペースト10mgを不活性ガス雰囲気中、毎分5℃で等速昇温させてなる示差熱分析(DSC)の示差熱ピーク曲線から求められた発熱開始温度が、30乃至130℃の範囲にある異方導電性ペースト。
【0011】
〔7〕前記のエポキシ樹脂(1)が、特に1分子中にエポキシ基を平均1.7個以上有するエポキシ樹脂であり、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー測定によるポリスチレン換算数平均分子量が7000以下である〔4〕乃至〔6〕のいずれかに記載の異方導電性ペースト。
〔8〕前記(2)、(4)、(5)が、エポキシ樹脂中にそれぞれ粒子として分散した状態で存在する上記〔4〕乃至〔7〕のいずれかに記載の異方導電性ペースト。
〔9〕前記(4)として、60乃至150℃の軟化点温度を持ち、一次粒子径が0.01乃至2μmの範囲で、ポリマー成分中に0.1〜5質量%の割合でエポキシ基が導入され、かつ微架橋構造を持ったポリ(メタ)アクリレート主成分型の高軟化点ポリマー微粒子である上記〔4〕乃至〔8〕のいずれかに記載の異方導電性ペースト。
【0012】
〔10〕前記(5)が、有機ポリマーを芯に持ち、金、銀、銅、ニッケルのいずれか又はそれらの合金から選ばれた少なくとも1種の金属被覆相からなっている上記〔4〕乃至〔9〕のいずれか記載の異方導電性ペースト。
〔11〕上記〔2〕乃至〔10〕のいずれか記載の異方導電性ペーストを液晶ディスプレー基板と半導体IC及び/またはIC搭載回路との電気的接続部位にディスペンサー塗付し、250℃未満の剛体熱プレスで圧着し、該異方導電性ペーストの熱硬化反応を利用して接着固定と同時に上下導通により電気導通回路を形成する液晶ディスプレー基板と半導体IC及び/またはIC搭載回路基板との電気的な接続回路の形成方法。
【0013】
【発明の実施の形態】
本発明の異方導電性ペーストとは、導電性微粒子とエポキシ樹脂組成物とからなる異方導電性ペーストであって、
(a)該異方導電性ペーストと同質量の純水とを充分混和させて得られる水溶液のイオン伝導度が1mS/m以下であり、
(b)該異方導電性ペーストを50μm厚みに塗布したときの、80乃至100℃/20分熱処理後の組成物のE型粘度が、80乃至100℃粘度で50乃至10000Pa・sにあり、
さらに該異方導電性ペーストの硬化体が、
(c)該異方導電性ペースト硬化体のサーモメカニカルアナライザー(TMA)から求めた0乃至100℃の線膨張係数が10×10-5mm/mm/℃以下であり、
(d)該異方導電性ペースト硬化体のサーモメカニカルアナライザー(TMA)から求めた熱変形温度Tgが100℃以上であり、
(e)該異方導電性ペーストの吸水率が2質量%以下であり、
(f)該異方導電性ペーストの比抵抗が1×109Ω・cm以上であることが好ましい。
【0014】
(b)の条件は、例えば液晶ディスプレー基板と半導体IC及び/またはIC搭載回路との電気的接続時の加熱接着工程、より具体的にはBステージ等におけるシール材に要求される物性であり、このBステージ化組成物の0.5rpm回転時のE型粘度が80乃至100℃粘度で50Pa・s以上とすることにより、例えば剛体熱プレス式加熱圧締接着時に樹脂抜けや染み出しの発生が著しく抑制され、実質的に発生することをなくすことができるようになる。また80℃乃至100℃の粘度を10000Pa・s以下とすることにより、例えば剛体熱プレス式加熱圧締接着時に所望する異方導電性が確保できて好ましい。更には、前記Bステージ化物の80乃至100℃の粘度を75乃至8000Pa・sの範囲とすることがより好ましく、特に好ましくは100乃至5000Pa・sの範囲である。
【0015】
また、異方導電性ペーストの硬化体に関わる吸水率が2質量%以下とすることにより電気的な接続信頼性とその安定性を著しく向上することができる。
本発明の異方導電性ペーストでは、その硬化体の比抵抗が1×109Ω・cm以上であることが好ましく、より好ましくは1×1010Ω・cm以上、特に好ましくは1×1011Ω・cm以上である。硬化体の比抵抗を1×109Ω・cm以上とすることで同一平面上の電極端子間に不可欠絶縁特性の確保ならびに耐アーク性が向上できる。
【0016】
また、異方導電性ペースト硬化体の熱変形温度特性(Tg特性)を特定範囲とすることにより、使用耐久温度域の範囲が広がる。特に、近年要求されているより高温度下において使用することが可能となる。
すなわち、硬化体のサーモメカニカルアナライザー(TMA)より求められた熱変形温度(Tg)を100℃以上とすることにより、得られる電気接続回路が長期間、より良好な接続信頼性が確保されることになり好ましい。より好ましくは、熱変形温度が110℃以上であり、特に好ましくはTgとして115乃至180℃の範囲である。
【0017】
さらに、本発明の異方導電性ペースト硬化体の0乃至100℃の線膨張係数を特定範囲とすることにより、得られる電気接続回路の接続安定性が確保出来る。すなわち、異方導電性ペースト硬化体のサーモメカニカルアナライザーより求めた線膨張係数を10×10-5mm/mm/℃以下とすることにより、高温度高湿度下においても長期間、断線の発生を防止しうることができる。異方導電性ペースト硬化体の該線膨張係数は、5×10-5mm/mm/℃未満であることが好ましく、3×10-5mm/mm/℃未満であることがより好ましい。
【0018】
また、本発明の異方導電性ペーストでは、その異方導電性ペースト中の遊離イオン濃度の指標として、異方導電性ペーストと同質量の純水とを充分混和させてなる水溶液のイオン伝導度であらわし、そのイオン伝導度を1mS/m以下とすることが好ましい。そうすることによって加湿経過時の異方導電性の経時変化率を低下できる。より好ましくは0.5mS/m以下、特に好ましくは0.2mS/m以下とすることが望ましい。
【0019】
本発明の異方導電性ペーストとは、以下の(1)乃至(4)の成分からなるエポキシ樹脂組成物93容積%乃至97容積%と、(5)平均粒子径が5〜15μmでかつ最大粒子径が20μm以下で、最小粒子径が0.1μm以上の導電性粒子3容積%乃至7容積%を含有させてなる。
【0020】
該エポキシ樹脂組成物は、
(1)一分子中にエポキシ基を平均1.2ケ以上持つエポキシ樹脂30質量%乃至93質量%、
(2)0℃以下の軟化点温度を持ちその一次粒子径が5μm以下からなるゴム状ポリマー微粒子1乃至15質量%、
(3)熱活性な潜在性エポキシ硬化剤5乃至60質量%、
(4)50℃以上の軟化点温度を持ちその一次粒子径が2μm以下の高軟化点ポリマー微粒子1乃至20質量%
からなる。
【0021】
本発明の異方導電性ペーストは、上記成分(1)乃至(5)と、必要に応じて、更に(6)無機質充填剤、(7)シランカップリング剤、(8)エポキシ樹脂と相溶し、エポキシ基に対して不活性な溶剤(以下、単に溶剤という)、及びその他の添加剤を加えてなるものである。
以下、その構成成分について具体的に説明する。
【0022】
(1)エポキシ樹脂
本発明に用いられるエポキシ樹脂(1)とは、一分子中にエポキシ基を平均1.2個以上有するエポキシ樹脂である。好ましくは一分子中にエポキシ基を平均1.7個以上、特に好ましくは平均2個以上6個以下有するものである。一分子中にエポキシ基を平均1.2個以上とすることにより耐熱性が向上することになり好ましい。エポキシ樹脂は一種でも相異する樹脂の混合物であってもよく、室温で固体または液体に関わらず使用できる。
特に、制約するものではないが、異方導電性ペースト中のエポキシ樹脂の官能基数は、液体クロマトグラフィーで分取し、エポキシ当量と質量平均分子量とから該エポキシ樹脂一分子あたりの官能基数を求めることができる。
【0023】
これらのエポキシ樹脂は、所定のエポキシ基を含有するエポキシ樹脂又はその混合物であれば特に制限はなく、単官能性エポキシ樹脂、多官能性エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂から単独または複数を併用して使用できる。
特に好ましいエポキシ樹脂としては、その単体または複数種の混合物に於いて、同質量の純水と10乃至30分間接触混合させて、分離抽出した抽出水のイオン伝導度で2mS/m以下、より好ましくは1mS/m以下、特に好ましくは0.5mS/m以下であるものが望ましい。
該抽出水のイオン伝導度が2mS/m以下であれば、最終的に得られる本発明の異方導電性ペーストの硬化体からの遊離イオンの移行を著しく抑制できる、又は実質的に回避できる。また、このことにより電極の腐食を実質的に回避できる。異なる種類のエポキシ樹脂を2種以上用いる場合には、その混合物中の遊離イオン含有量の総含有量が、上記の要件を満たせば良い。
【0024】
エポキシ樹脂(1)は、0乃至50℃の温度範囲で液体のエポキシ樹脂(1−1)と0乃至50℃の温度範囲で固形のエポキシ樹脂(1−2)との混合物であることが好ましい。また、該混合物は0℃乃至120℃で液体となることが好ましい。
エポキシ樹脂(1)では、0乃至50℃の温度範囲で液体のエポキシ樹脂(1−1)と0乃至50℃の温度範囲で固形のエポキシ樹脂(1−2)との混合質量比率を(1−1):(1−2)で表し、(95:5)乃至(30:70)の範囲とすることが良く、特に好ましいは(90:10)乃至(60:40)である。混合物中の0乃至50℃の温度範囲で固形のエポキシ樹脂(1−2)は、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、トリフェノールエタン型エポキシ樹脂の群から選ばれる少なくとも一種の樹脂又はその混合物とすることが好ましい。
【0025】
また、エポキシ樹脂(1)としては、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(以下、単にGPCと呼ぶ)により求められた、ポリスチレン換算質量平均分子量が7000以下のものが好ましく、150乃至3000の範囲がより好ましく、350乃至2000の範囲にあるものが最も好ましい。
GPCによるポリスチレン換算質量平均分子量が7000以下とすることで、80乃至100℃/20分熱処理後の組成物のE型粘度が、80乃至100℃に於いて50乃至10000Pa・sとすることができ、剛体熱プレス式加熱圧締接着適性が確保できることから好ましい。また、同様にポリスチレン換算質量平均分子量を150以上とすることにより、得られる硬化体の架橋密度を高く保つことができ、耐熱接着信頼性が確保できるので好ましい。
【0026】
エポキシ樹脂(1)の含有量は、異方導電性ペースト中のエポキシ樹脂組成物中に30乃至93質量%であり、好ましくは30乃至70質量%である。
下記のエポキシ樹脂では、前記の要件を満たすようエポキシ樹脂を直接合成したもの、精製または高純度化によって製造したもの等を用いることができる。精製方法としては、同質量の純水と10乃至30分間接触混合させて得られた抽出水のイオン伝導度を所定の範囲になるように精製できるものであれば、いずれも用いることができる。例えば、水洗浄−溶剤抽出精製法や限外ロ過法や蒸留精製法などが挙げられる。
【0027】
<単官能性エポキシ樹脂>
本発明に用いられる単官能性エポキシ樹脂としては、例えば、脂肪族モノグリシジルエーテル化合物、脂環族モノグリシジルエーテル化合物、芳香族モノグリシジルエーテル化合物、脂肪族モノグリシジルエステル化合物、芳香族モノグリシジルエステル化合物、脂環族モノグリシジルエステル化合物、窒素元素含有モノグリシジルエーテル化合物、モノグリシジルプロピルポリシロキサン化合物、モノグリシジルアルカン等が挙げられるが、これら以外の単官能性エポキシ樹脂を用いても良いことは言うまでもない。
【0028】
(脂肪族モノグリシジルエーテル化合物)
例えば炭素数が1〜6のアルキル基を有するポリアルキレングリコールモノアルキルエーテル類とエピクロルヒドリンとの反応で得られる脂肪族モノグリシジルエーテル化合物や、脂肪族アルコール類とエピクロルヒドリンとの反応で得られる脂肪族モノグリシジルエーテル化合物等が挙げられる。
炭素数が1〜6のアルキル基を有するポリアルキレングリコールモノアルキルエーテル類としては、エチレングリコールモノアルキルエーテル、ジエチレングリコールモノアルキルエーテル、トリエチレングリコールモノアルキルエーテル、ポリエチレングリコールモノアルキルエーテル、プロピレングリコールモノアルキルエーテル、ジプロピレングリコールモノアルキルエーテル、トリプロピレングリコールモノアルキルエーテル、ポリプロピレングリコールモノアルキルエーテル等が挙げられる。
【0029】
脂肪族アルコールとしては、例えばn−ブタノール、イソブタノール、n−オクタノール、2−エチルヘキシルアルコール、ジメチロールプロパンモノアルキルエーテル、トリメチロールプロパンジアルキルエーテル、グリセリンジアルキルエーテル、ジメチロールプロパンモノアルキルエステル、トリメチロールプロパンジアルキルエステル、グリセリンジアルキルエステル等が挙げられる。
【0030】
(脂環族モノグリシジルエーテル化合物)
例えば炭素数が6〜9の飽和型環式アルキル基を有する脂環族アルコール類とエピクロルヒドリンとの反応で得られる脂環族モノグリシジルエーテル化合物等が挙げられる。
反応に用いられる脂環族アルコール類としては、シクロヘキサノール等が挙げられる。
【0031】
(芳香族モノグリシジルエーテル化合物)
例えば芳香族アルコール類とエピクロルヒドリンとの反応で得られる芳香族モノグリシジルエーテル化合物等が挙げられる。
反応に用いられる芳香族アルコール類としては、フェノール、メチルフェノール、エチルフェノール、n−プロピルフェノール、イソプロピルフェノール、n−ブチルフェノール、ベンジルアルコール、t−ブチルフェノール、キシレノール、ナフトール等が挙げられる。
【0032】
(脂肪族又は芳香族モノグリシジルエステル化合物)
例えば、脂肪族ジカルボン酸モノアルキルエステル又は芳香族ジカルボン酸モノアルキルエステルとエピクロルヒドリンとの反応で得られる脂肪族モノグリシジルエステル化合物または芳香族モノグリシジルエステル化合物等が挙げられる。
【0033】
<多官能性エポキシ樹脂>
多官能性エポキシ樹脂としては、通常一分子中に平均2〜6個のエポキシ基を有するエポキシ樹脂であるが、本発明の効果を阻害しない範囲であればそれ以上のエポキシ基を有する樹脂を用いることもできる。
多官能性エポキシ樹脂としては、例えば脂肪族多価グリシジルエーテル化合物、芳香族多価グリシジルエーテル化合物、トリスフェノール型多価グリシジルエーテル化合物、ハイドロキノン型多価グリシジルエーテル化合物、レゾルシノール型多価グリシジルエーテル化合物、脂肪族多価グリシジルエステル化合物、芳香族多価グリシジルエステル化合物、脂肪族多価グリシジルエーテルエステル化合物、芳香族多価グリシジルエーテルエステル化合物、脂環族多価グリシジルエーテル化合物、脂肪族多価グリシジルアミン化合物、芳香族多価グリシジルアミン化合物、ヒダントイン型多価グリシジル化合物、ビフェニル型多価グリシジル化合物、ノボラック型多価グリシジルエーテル化合物、エポキシ化ジエン重合体等が挙げられる。
なお、これら以外の多官能性エポキシ樹脂や変性エポキシ樹脂でも用いることができることは言うまでもない。
【0034】
(脂肪族多価グリシジルエーテル化合物)
例えば、ポリアルキレングリコール類又は多価アルコール類とエピクロルヒドリンとの反応で得られる脂肪族多価グリシジルエーテル化合物等が挙げられる。反応に用いられるポリアルキレングリコール類としては、例えばエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール等が挙げられる。
反応に用いられる多価アルコール類としては、ジメチロールプロパン、トリメチロールプロパン、スピログリコール、グリセリン等が挙げられる。
【0035】
(芳香族多価グリシジルエーテル化合物)
例えば、芳香族ジオール類とエピクロルヒドリンとの反応で得られる芳香族多価グリシジルエーテル化合物等が挙げられる。
反応に用いられる芳香族ジオールとしては例えばビスフェノールA、ビスフェノールS、ビスフェノールF、ビスフェノールAD等が挙げられる。
【0036】
(トリスフェノール型多価グリシジルエーテル化合物)
例えば、トリスフェノール類とエピクロルヒドリンとの反応で得られるトリスフェノール型多価グリシジルエーテル化合物が挙げられる。
反応に用いられるトリスフェノール類としては4,4′,4″−メチリデントリスフェノール、4,4′,4″−メチリデントリス(2−メチルフェノール)、4,4′−[(2−ヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[2,3,6−トリメチルフェノール]、4,4′,4″−エチリデントリスフェノール、4,4′−[(2−ヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[2−メチルフェノール]、4,4′−[(2−ヒドロキシフェニル)エチレン]ビス[2−メチルフェノール]、4,4′−[(4−ヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[2−メチルフェノール]、4,4′−[(4−ヒドロキシフェニル)エチレン]ビス[2−メチルフェノール]、4,4′−[(2−ヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[2,6−ジメチルフェノール]、4,4′−[(2−ヒドロキシフェニル)エチレン]ビス[2,6−ジメチルフェノール]、4,4′−[(4−ヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[2,6−ジメチルフェノール]、4,4′−[(4−ヒドロキシフェニル)エチレン]ビス[2,6−ジメチルフェノール]、4,4′−[(2−ヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[3,5−ジメチルフェノール]、4,4′−[(2−ヒドロキシフェニル)エチレン]ビス[3,5−ジメチルフェノール]、4,4′−[(3−ヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[2,3,6−トリメチルフェノール]、4,4′−[(4−ヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[2,3,6−トリメチルフェノール]、4,4′−[(2−ヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[2−シクロヘキシル−5−メチルフェノール]、4,4′−[(3−ヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[2−シクロヘキシル−5−メチルフェノール]、4,4′−[(4−ヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[2−シクロヘキシル−5−メチルフェノール]、4,4′−[1−[4−[1−(4−ヒドロキシフェニル)−1−メチルエチル]フェノールエチリデン]ビスフェノール、4,4′−[(3,4−ジヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[2−メチルフェノール]、4,4′−[(3,4−ジヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[2,6−ジメチルフェノール]、4,4′−[(3,4−ジヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[2,3,6−トリメチルフェノール]、4−[ビス(3−シクロヘキシル4−ヒドロキシ−6−メチルフェニル)メチル]−1,2−ベンゼンジオール等が挙げられる。
【0037】
(ハイドロキノン型多価グリシジルエーテル化合物)
例えば、ハイドロキノンとエピクロルヒドリンとの反応で得られるハイドロキノン型多価グリシジルエーテル化合物等が挙げられる。
(レゾルシノール型多価グリシジルエーテル化合物)
例えば、レゾルシノールとエピクロルヒドリンとの反応で得られるレゾルシノール型多価グリシジルエーテル化合物等が挙げられる。
【0038】
(脂肪族多価グリシジルエステル化合物)
例えば、アジピン酸等で代表される脂肪族ジカルボン酸とエピクロルヒドリンとの反応で得られる肪族多価グリシジルエステル化合物等が挙げられる。
(芳香族多価グリシジルエステル化合物)
例えば、芳香族ポリカルボン酸とエピクロルヒドリンとの反応で得られる芳香族多価グリシジルエステル化合物等が挙げられる。
反応に用いられる芳香族ポリカルボン酸としては例えば、イソフタル酸、テレフタル酸、ピロメリット酸等が挙げられる。
【0039】
(脂肪族又は芳香族多価グリシジルエーテルエステル化合物)
例えば、ヒドロキシジカルボン酸化合物とエピクロルヒドリンとの反応で得られる脂肪族多価グリシジルエーテルエステル化合物または芳香族多価グリシジルエーテルエステル化合物等が挙げられる。
(脂環族多価グリシジルエーテル化合物)
例えば、ジシクロペンタジエン型多価グリシジルエーテル化合物等で代表される脂環族多価グリシジルエーテル化合物等が挙げられる。
【0040】
(脂肪族多価グリシジルアミン化合物)
例えば、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン等で代表される脂肪族ポリアミンとエピクロルヒドリンとの反応で得られる脂肪族多価グリシジルアミン化合物等が挙げられる。
(芳香族多価グリシジルアミン化合物)
例えば、ジアミノジフェニルメタン、アニリン、メタキシリレンジアミン等で代表される芳香族ジアミンとエピクロルヒドリンとの反応で得られる芳香族多価グリシジルアミン化合物等が挙げられる。
【0041】
(ヒダントイン型多価グリシジル化合物)
例えば、ヒダントインならびにその誘導体とエピクロルヒドリンとの反応で得られるヒダントイン型多価グリシジル化合物等が挙げられる。
【0042】
(ノボラック型多価グリシジルエーテル化合物)
例えば、フェノール、クレゾール、ナフトール等で代表される芳香族アルコール類とホルムアルデヒドとから誘導されるノボラック樹脂とエピクロルヒドリンとの反応で得られるノボラック型多価グリシジルエーテル化合物等が挙げられる。
また、例えば、フェノールとp−キシリレンジクロライドとから誘導されるフェノール核とパラキシレン核がメチレン結合で結合して成る変性フェノール樹脂と、エピクロルヒドリンとの反応で得られる変性フェノールノボラック樹脂も代表例である。
(エポキシ化ジエン重合体)
例えば、エポキシ化ポリブタジエン、エポキシ化ポリイソプレン等が挙げられる。
【0043】
<変性エポキシ樹脂>
前記した少なくとも1種または2種以上からなるエポキシ樹脂と、アミン化合物、メルカプト化合物、カルボキシル化合物から選ばれた1種または2種以上との付加誘導体組成物が代表的である。該付加誘導体組成物には、それ自体では相分離構造を持たない室温で液体または固体を示すものが好ましく包含される。
変性エポキシ樹脂製造時に適宜用いられるアミン化合物、メルカプト化合物、カルボキシル化合物について以下にそれぞれ具体例を挙げる。
【0044】
[アミン化合物]
例えば、脂肪族アミン類、脂環族アミン類、芳香族アミン類、ポリアミド類、ポリアミドアミン類、シアナミド類、アミノ基含有低分子ポリシロキサン類、アミノ基含有の低分子ブタジエン−アクリロニトリルコポリマー類、アミノ基含有低分子アクリル化合物等が代表的な例として挙げられる。
【0045】
(脂肪族アミン類)
脂肪族アミン単量体であればいずれでも良く、特に限定するものでは無いが、例えば、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、ヘキサメチレンジアミン、プロピレンジアミン、ジプロピレントリアミン、ポリエチレングリコールモノアミン、ポリエチレングリコールジアミン、ポリプロピレングリコールモノアミン、ポリプロピレングリコールジアミン等で代表される。
【0046】
(脂環族アミン類)
脂環族アミン単量体であればいずれでも良く、特に限定するものでは無いが、例えば、イソフォロンジアミン、シクロヘキシルジアミン、ノルボルナンジアミン、ピペリジン、ビスアミノプロピルテトラオキサスピロウンデカン等やそれらの変性ポリアミン類が代表的である。
(芳香族アミン類)
芳香族アミン単量体であればいずれでも良く、特に限定するものでは無いが、例えば、フェニレンジアミン、キシリレンジアミン、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルスルフォン等やそれらの変性ポリアミン類が代表的である。
【0047】
(ポリアミド類)
ポリアミド類であればいずれでも良く、特に制約は無いが、例えば前記の脂肪族アミン、脂環族アミン、芳香族アミン等から選ばれた1種または2種以上の多価アミン化合物とジカルボン酸化合物等との脱水縮合誘導体等で代表される。
(ポリアミドアミン類)
ポリアミドアミン類であればいずれでも良く、特に制約は無いが、例えば前記の脂肪族アミン、脂環族アミン、芳香族アミン等から選ばれた1種または2種以上のアミンとジカルボン酸化合物およびアミノカルボン酸化合物との脱水縮合誘導体等で代表される。
(シアナミド類)
シアナミド類であればいずれでも良く、特に制約は無いが、例えば、ジシアンジアミド等で代表される。
【0048】
(アミノ基含有低分子ポリシロキサン類)
アミノ基含有低分子ポリシロキサン類であればいずれでも良く、特に制約は無いが、例えば、アミン当量が2000以下の両末端アミノ基含有ポリシロキサン等で代表される。
【0049】
(アミノ基含有の低分子ブタジエン−アクリロニトリルコポリマー類)
アミノ基含有低分子ブタジエン−アクリロニトリルコポリマー類であればいずれでも良く、特に制約は無いが、例えば、アミン当量が2000以下で、かつアクリロニトリル換算含有量で16〜30質量%からなる両末端アミノ基含有ブタジエン−アクリロニトリルコポリマー等で代表される。
【0050】
(アミノ基含有低分子アクリル化合物)
アミノ基含有低分子アクリル化合物であればいずれでも良く、特に制約は無いが、例えば、アミン当量が2000以下でかつ親和性の指標であるSP値(ソルビリティーパラメーター)が、8.5乃至10である多価アミノ基含有アクリル化合物等で代表される。
【0051】
[メルカプト化合物]
メルカプト化合物であればいずれでも良く、特に制約は無い。例えば、三井化学製品であるMR−6,MR−7等やその他メルカプト当量が2000以下の両末端メルカプト基含有ポリシロキサン等を例示できる。
【0052】
[カルボキシル化合物]
カルボン酸単量体であればいずれでも良く、特に制約は無いが、例えば、マレイン酸、無水マレイン酸、イタコン酸、アジピン酸、トリメリット酸、無水トリメリット酸、フタル酸、無水フタル酸、テトラヒドロフタル酸、無水テトラヒドロフタル酸、ハイミック酸、無水ナジック酸、無水グルタル酸等で代表される炭素数20以下のカルボン酸単量体及びそのものと公知のジヒドロキシ化合物とから誘導された酸末端ポリエステル等が代表的な例として挙げられる。
また、別の例としては、酸価が5乃至100mgKOH/gの両末端カルボキシル基含有ポリシロキサンや同両末端カルボキシル基含有のブタジエン−アクリロニトリルコポリマーや同末端カルボキシ基含有低分子アクリル化合物なども包含される。
【0053】
ところで、本発明の異方導電性ペーストでは、使用するエポキシ樹脂(1)単独の80℃E型粘度が0.3Pa・sを下回らないことが好ましい。より好ましくは1Pa・s以上、特に好ましくは5乃至1000Pa・sの範囲である。エポキシ樹脂(1)単独の80℃E型粘度が0.3Pa・sを上回る事により、剛体熱プレス適性が向上する。
【0054】
(2)0℃以下の軟化点温度を持ちその一次粒子径が5μm以下からなるゴム状ポリマー微粒子
本発明の異方導電性ペーストにおいては、捩り振子法と言われるTorsinal Braid Analyzer(以下、単にTBAと呼ぶ)で求めた軟化点温度で、0℃以下の軟化点温度を持ち電子顕微鏡観察から求めた一次粒子の平均粒子径が5μm以下のゴム状ポリマー微粒子(2)(以下、単にゴム状ポリマー微粒子と呼ぶことがある)を異方導電性ペーストに含まれるエポキシ樹脂中1乃至15質量%含有させる。
ゴム状ポリマー微粒子の一次粒子の平均粒子径としては0.01乃至5μmがより好ましく、0.01乃至3μmが更に好ましく、0.05乃至2μmが特に好ましい。
【0055】
本発明の異方導電性ペースト中のエポキシ樹脂組成物中にゴム状ポリマー微粒子を1質量%以上使用することで、製造される電子回路基板の残留歪みの緩和効果等が導かれ、結果として接着信頼性を向上出来るので好ましい。また、これを15質量%以下とすることで硬化体に必要な耐熱剛性を確保出来、好ましい。より好ましくは3乃至12.5質量%の範囲である。特に、ゴム状ポリマー微粒子(2)をエポキシ樹脂組成物中に占める割合で5乃至10質量%とすることがさらに好ましい。
【0056】
また、ゴム状ポリマー微粒子(2)の軟化点温度を0℃以下とすることで、低温下での接着信頼性がより向上する傾向があり好ましい。
さらに、ゴム状ポリマー微粒子(2)の一次粒子径を5μm以下とすることにより、電極間の上下導通を確実に向上させることができ好ましい。
好ましいゴム状ポリマー微粒子(2)としては、−30℃以下の軟化点温度を持ち、その一次粒子径が0.01乃至3μmの範囲のシリコンゴム微粒子及び/またはアクリルゴム微粒子またはポリオレフィンゴム微粒子が挙げられ、更に好ましくはそのゴム状ポリマー微粒子が架橋性ゴム粒子であることが望ましい。
【0057】
これらのゴム状ポリマー微粒子(2)は軟化点温度が0℃以下であればいずれのゴム状ポリマーでも適宜選定して使用できる。例えば、アクリルゴム系のゴム状ポリマー、シリコンゴム系のゴム状ポリマー、共役ジエンゴム系のゴム状ポリマー、オレフィンゴム系ゴム状ポリマー、ポリエステルゴム系ゴム状ポリマー、ウレタンゴム系ゴム状ポリマー、複合化ゴムやエポキシ基と反応する官能基を有するゴム状ポリマーが例示できる。特にこれらのゴム状ポリマーは、エポキシ基と反応する官能基を有することが好ましい。
本発明の異方導電性ペーストには、これらゴム状ポリマー微粒子の中から1種または2種以上使用することができる。
ゴム状ポリマー微粒子の具体例を以下に示す。
【0058】
<アクリルゴム系のゴム状ポリマー微粒子>
アクリルゴム系のゴム状ポリマー微粒子の具体的な例としては、例えば、コア部がアクリルゴムからなるコア/シェル型エマルションを乾燥して得られる粒子を用いる方法、またエポキシ樹脂中でアクリル系モノマーを非水分散重合させてなる樹脂組成物として用いる方法、更には、エポキシ基と反応する官能基を導入してなるアクリルゴムポリマー溶液を別個に調製後、エポキシ樹脂中に投入または滴下して機械的に混合し、脱溶剤またはグラフト化させてアクリルゴム微粒子をエポキシ樹脂中に安定的に分散させてなる樹脂組成物として用いる方法などがある。
【0059】
<シリコンゴム系のゴム状ポリマー微粒子>
シリコンゴム系のゴム状ポリマー微粒子の具体的な例としては、特に制限はないが、例えば、粉末状のシリコンゴム微粒子を用いる方法、またエポキシ樹脂に二重結合を導入してその二重結合と反応可能な片末端アクリレート基を持つシリコンマクロモノマーを反応させた後、ビニルシリコンとハイドロジェンシリコンとを仕込み、分散重合させてなる樹脂組成物として用いる方法、更にはエポキシ樹脂中で両末端にエポキシ基と反応しうる官能基を導入された分子量1万乃至30万の反応性シリコンオイルを作用させてなる樹脂組成物として用いる方法などがある。また、その他のシリコンゴム状ポリマーも使用することも出来る。
【0060】
<共役ジエンゴム系のゴム状ポリマー微粒子>
共役ジエンゴム系のゴム状ポリマー微粒子の具体的な例としては、例えば、1,3−ブタジエン、1、3−ペンタジエン、イソプレン、1、3−ヘキサジエン、クロロプレン等のモノマーを重合または共重合して得られた共役ジエンゴム状ポリマー微粒子等が例示でき、特に制約はなく、市販品をそのまま使用することができる。
より具体的な共役ジエンゴムの例としてはブタジエンとアクリロニトリルとの共重合体、末端にカルボキシル基を有するブタジエンとアクリロニトリルとの共重合体、末端にアミノ基を有するブタジエンとアクリロニトリルとの共重合体等がある。
【0061】
<オレフィンゴム系ゴム状ポリマー微粒子>
オレフィンゴム系ゴム状ポリマー微粒子の具体的な例としては、例えば、エチレン、プロピレン、1−ブテン、2−ブテン、イソブテン等の単独非晶質重合体または共重合可能な他のモノマーとの共重合体や、ターポリマーからなる微粒子またはその組成物が例示できる。オレフィンゴムラテックス等の形で市販されている物をエポキシ樹脂中で脱水処理し、オレフィンゴムをエポキシ樹脂中に分散安定化させてなる樹脂組成物として使用する方法も良い例である。
【0062】
<ポリエステルゴム系ゴム状ポリマー微粒子>
ポリエステルゴム系ゴム状ポリマー微粒子とは、ポリマー骨格にポリエステル結合が含有されているゴム状ポリマーからなる微粒子であり、特に制約はない。具体的なポリエステルゴムの例を挙げれば、例えば、液状ポリシロキサンジオール、液状ポリオレフィンジオール、ポリプロピレングリコール、ポリブチレングリコール等から選ばれた少なくとも1種のジオール成分と、必要に応じてトリオール以上の多価アルコール化合物の共存下に、アジピン酸、マレイン酸、コハク酸、フタル酸等から選ばれた少なくとも1種の2塩基酸とから誘導された低軟化点ポリエステルゴム、また前記2塩基酸の代わりに酸無水物を用いた低軟化点ポリエステルゴム、さらにヒドロキシ多価カルボン酸等から誘導された低軟化点ポリエステルゴムが例示できる。
【0063】
<ウレタンゴム系ゴム状ポリマー微粒子>
ウレタンゴム系ゴム状ポリマー微粒子とは、ゴム状ポリマー骨格にウレタン結合及び/または尿素結合が含有されているゴム状ポリマーからなる微粒子であり、特に制約はない。
具体的なウレタンゴムの例を挙げれば、例えば、液状ポリシロキサンジオール、液状ポリオレフィンジオール、ポリプロピレングリコール、ポリブチレングリコール等から選ばれた少なくとも1種からなるジオール成分と、必要に応じてトリオール以上の多価アルコール化合物の共存下に、ヘキサメチレンジイソシアナート、イソフォロンジイソシアナート、トリレンジイソシアナート、ジフェニルメタンジイソシアナート、ノルボルナンジイソシアナート等で代表されるジイソシアナート化合物とを作用させて得られるゴム状ポリウレタン、更には、例えば液状ポリシロキサンジアミン(前記のアミノ基含有低分子ポリシロキサン)、液状ポリオレフィンジアミン、ポリプロピレングリコールジアミン等から選ばれた少なくとも1種の長鎖ジアミン成分と、必要に応じてトリアミン以上の多価アミン化合物の共存下に、ヘキサメチレンジイソシアナート、イソフォロンジイソシアナート、トリレンジイソシアナート、ジフェニルメタンジイソシアナート、ノルボルナンジイソシアナート等で代表されるジイソシアナート化合物とを作用させて得られるゴム状ポリウレタン等を例示出来る。
【0064】
<複合化ゴム粒子>
複合化ゴム粒子としては、例えば前記したアクリル系、シリコン系、共役ジエン系、オレフィン系、ポリエステル系、ウレタン系の2種以上からなるグラフトポリマー及び/またはブロックポリマーまたはコアシェルポリマー、複層ポリマー等からなる微粒子が例示できる。
【0065】
<エポキシ基と反応する官能基を有するゴム状ポリマー>
エポキシ基と反応する官能基を有するゴム状ポリマーとしては、例えば前記したアクリル系、シリコン系、共役ジエン系、オレフィン系、ポリエステル系、ウレタン系の粒子にエポキシ基と反応する官能基を導入してなるものが代表的な例である。
エポキシ基と反応しうる官能基としては、例えば、メルカプト基、アミノ基、イミノ基、カルボキシル基、酸無水物基、エポキシ基、ヒドロキシル基等が挙げられる。
【0066】
ゴム状ポリマーには、これらの官能基のうち少なくとも1種を好ましくは、0.01乃至25質量%、さらに好ましくは0.1乃至10質量%導入されているものがよい。
それらの官能基の導入方法には特に限定は無く、官能基含有モノマーと主鎖ポリマーを構成するモノマーとのランダム共重合法、交互共重合法、縮合重合法、付加重合法、コア−シェル重合法による導入方法、イオン吸着導入法、膨潤含浸導入法、ゴム状粒子を形成するポリマーへグラフト重合する方法等いずれの方法でもよい。
このなかでも共重合や、グラフト重合する方法が、少ない量で効率良くゴム状ポリマー微粒子表面近傍に必要な官能基を配置導入出来るので好ましい。
【0067】
このエポキシ基と反応する官能基を有するゴム状ポリマーでは、エポキシ基と反応する官能基を有する単量体に由来する構造が、ゴム状ポリマー中に占める質量割合で0.1乃至25質量%であるものが好ましい。エポキシ基と反応する官能基を有する単量体に由来する繰り返し構造の含有量を0.1質量%以上、25質量%以下とすることで、得られる液晶シール剤組成物の接着性が著しく向上する。
【0068】
本発明の異方導電性ペーストでは、ゴム状ポリマー微粒子(2)をエポキシ樹脂中に粒子として形状を保持するものが好ましい。エポキシ樹脂中に粒子として存在していることを判別する方法としては、特に制約は無いが、例えば濁りの全く無いエポキシ樹脂(1)とゴム状ポリマー微粒子(2)との混合物を作り、同組成物を光学顕微鏡で観察し、ゴム状ポリマー微粒子の存在を確認する方法、または同組成物にポリメルカプタン系室温硬化剤またはポリアミン系室温硬化剤などの必要量を添加して得た硬化体の微小切断面をオスミウム酸染色増感して透過型電子顕微鏡(TEM)観察又は走査型電子顕微鏡(SEM)観察する方法、硬化体のミクロ層を顕微赤外吸収スペクトル測定(以下、単に顕微IR測定という)して判別する方法等が適宜採用できる。
【0069】
また、本発明の異方導電性ペースト中にゴム状ポリマー微粒子(2)が微粒子として存在していることを判定する方法には、特に限定制約は無いが、例えばそのものの熱硬化物を得た後、その微小切断面をオスミウム酸染色増感してTEM観察又はSEM観察する方法、同様にして得た硬化体破断面のSEM観察と同時に元素分布解析結果像と比較して判別する方法、または、硬化体表面を公知の方法で選択性を持たせてエッチィング後にTEM観察又はSEM観察する方法、硬化体のミクロ層を顕微IR測定して判別する方法、硬化体のミクロ層を熱線照射し分解発生してくるガス種成分から種別と共にその粒子径を判別する方法等が適宜採用できる。
【0070】
また調整済みの異方導電性ペースト中に含まれるゴム状ポリマー微粒子(2)の添加配合量を測定する方法としては、特に限定制約は無いが、例えばその異方導電性ペーストの赤外線吸収スペクトル(IR)を取り、ゴム状ポリマー微粒子に特定されて現れる吸収スペクトルの検量線から求める方法、IR分析から特定されたゴム状ポリマー微粒子種を知り、そのゴム状ポリマー微粒子種で発現することが明らかな作用効果の指標量としてのTBA測定による低温域の弾性率減衰率量〔G″〕から求める方法、熱分解ガスクロマトグラフィー法、元素分析法、硬化体の複数のSEM写真からゴム状ポリマー微粒子占有体積を求め、比重換算して求める方法、加熱分解ガス成分分析から求める方法等を適宜採用して良い。そして本発明の異方導電性ペースト中では、ゴム状ポリマー微粒子(2)がエポキシ樹脂(1)と事前にグラフトしていても良く、グラフトしていなくても良い。
【0071】
(3)潜在性エポキシ硬化剤
本発明の異方導電性ペーストに用いる潜在性エポキシ硬化剤(3)とは、30℃以上の温度条件下においてエポキシ樹脂の硬化反応を開始させる作用を付与できる化合物であり、熱活性な潜在性エポキシ硬化剤と呼称される。
潜在性エポキシ硬化剤(3)は、本発明の異方導電性ペースト中のエポキシ樹脂組成物中に占める割合として5乃至60質量%が好ましく、より好ましくは5乃至30質量%である。5質量%以上で異方導電性ペーストの硬化性が良好であり、信頼性の高い異方導電性ペーストが得られる。また、60質量%以下とすることで硬化剤の未反応物の残留を抑制することができると共に硬化物の架橋密度ならびに異方導電性特性の高次信頼性を良好に保つことができる。
【0072】
熱活性な潜在性エポキシ硬化剤は、熱活性な潜在性エポキシ硬化剤として作用するものであればいずれでも使用することができる。例えば、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン、ジシアンジアミド及びその誘導体、2塩基酸ジビドラジッド化合物、イミダゾール誘導体、イミダゾール化合物と芳香族酸無水物との錯体、イミダゾール化合物とエポキシ樹脂とのアダクト体またはその変性誘導体、芳香族アリルエーテル化合物、脂環族又は芳香族ジアミンとエステルの付加重合物、ポリアミン化合物とエポキシ樹脂とのアダクト体またはその変性誘導体、アミン化合物とジイソシアナート化合物との付加体またはその変性誘導体、尿素またはチオ尿素とエポキシ樹脂との付加物、尿素またはチオ尿素化合物とジイソシアナート化合物との付加物、三フッ化ホウ素−アミンコンプレックス、ビニルエーテルブロックカルボン酸化合物、N,N−ジアルキル尿素誘導体、N,N−ジアルキルチオ尿素誘導体、メラミン、グアナミン、脂環族ジアミンとエステルの付加重合物等が挙げられる。これらの熱活性な潜在エポキシ硬化剤は単独でも複数を併用してもよい。
これらの化合物の具体的な例を以下に示す。
【0073】
<2塩基酸ジヒドラジド化合物>
例えば、アジピン酸ジヒドラジド、セバシン酸ジヒドラジド、アゼライン酸ジヒドラジド、デカンニ酸ジヒドラジド、ドデカンニ酸ジヒドラジド等で代表される炭素数6乃至20の飽和脂肪酸骨格からなる2塩基酸ジビドラジド類、オレイン酸ジヒドラジド等で代表される炭素数6乃至20の不飽和脂肪酸骨格からなる2塩基酸ジビドラジド類、イソフタル酸ジヒドラジド等で代表される芳香族2塩基酸ジヒドラジド類、バリンヒダントイン骨格を有するジヒドラジド等を例示出来る。特に好ましいものとして、炭素数12乃至20の飽和脂肪酸骨格及び/または不飽和脂肪酸骨格からなる2塩基酸ジビドラジドまたはバリンヒダントイン骨格を有するジヒドラジドが挙げられる。
【0074】
<イミダゾール誘導体>
例えば、N−シアノエチル−2−エチル−4−メチルイミダゾール、2−n−ペンタデシルイミダゾール等が挙げられる。また、それらのマイクロカプセル化物も好ましく含まれる。
<イミダゾール化合物と芳香族酸無水物との錯体>
例えば、2−メチルイミダゾール無水ピロメリット酸塩、2−メチルイミダゾール無水テトラヒドロフタル酸塩や2−エチル−4−メチルイミダゾール無水テトラヒドロフタル酸塩等が挙げられる。
【0075】
<芳香族アリルエーテル化合物>
例えば、1,6−ジナフトールのアリルエーテル化合物等が挙げられる。
<脂環族又は芳香族ジアミンとエステルの付加重合物>
本発明の熱活性な潜在エポキシ硬化剤として使用できる脂環族または芳香族ジアミンとエステルの付加重合物とは、先に示した脂環族ジアミンまたは芳香族ジアミンの1モル当量に対し、炭素数1〜6のアルキル基を持つアクリル酸アルキルエステル、メタクリル酸アルキルエステルの群から選ばれる少なくとも1種又はその混合物を0.75乃至1.2モル当量付加重縮合させて得られるものである。
【0076】
<イミダゾール化合物とエポキシ樹脂とのアダクト体またはその変性誘導体>
本発明に用いるイミダゾール化合物とエポキシ樹脂とのアダクト体としては、活性水素基を持つ公知のイミダゾール化合物とエポキシ樹脂とのアダクト体であればいずれでも用いることができる。
【0077】
イミダゾール化合物とエポキシ樹脂とのアダクト体の変性誘導体の具体例としては、例えば特公昭52−3828号公報で開示されているごときエポキシ樹脂とイミダゾール化合物とを作用させた後、更に該エポキシ樹脂成分の質量の2倍量を越さない量のフェノールノボラック樹脂とを反応させた反応生成物よりなり、エポキシ樹脂中のエポキシ基当量対イミダゾール化合物当量の比が(0.8:1)乃至(2.2:1)の範囲である70〜150℃の軟化点温度を示すアダクト体が例示出来る。また、特開昭54−123200号公報に開示されているごときエポキシ樹脂とイミダゾール化合物とを反応させ、さらにヒドロキシスチレン樹脂を反応させて得られたアダクト体、更には、特開昭56−127625号公報に開示されているごときエポキシ樹脂とイミダゾール化合物を反応させ、更にポリアルケニルフェノール化合物とを作用させてなるアダクト体、また特開平8−73567号公報に開示されているごときエポキシ樹脂と分子中に一級のアミノ基を持たない窒素塩基を有する化合物(イミダゾール化合物を含む)とGPCによるポリスチレン換算の平均分子量が2000乃至10000のフェノール−ホルムアルデヒド樹脂とのアダクト体がそれぞれ例示出来る。
イミダゾール化合物とエポキシ樹脂とのアダクト体の変性誘導体の具体例としては、融点が70乃至150℃であるものを選定使用することが特に好ましい。
【0078】
<ポリアミン化合物とエポキシ樹脂とのアダクト体>
ポリアミン化合物とエポキシ樹脂とのアダクト体としては、特に制約するものではないが、公知のポリアミン化合物とエポキシ樹脂とから誘導されるアダクト体で代表される。
より具体例としては、例えば特開平8−12855公報で開示されているごときエポキシ樹脂とポリアミンとの付加反応物に酸性水酸基を2個以上有する化合物を反応させて得られる低温硬化性の潜在性エポキシ硬化剤が挙げられる。酸性水酸基を2個以上有する化合物としてはフェノール樹脂、ポリフェノール樹脂、ポリカルボン酸等がある。
【0079】
<アミン化合物とジイソシアナート化合物との付加体またはその変性誘導体>アミン化合物とジイソシアナート化合物との付加体としては、公知の第1〜第2級アミン化合物とジイソシアナートとを反応させて得られる付加体で代表される。
また、アミン化合物とジイソシアナート化合物との付加体の変性誘導体としては、例えば特開平3−296525号公報で開示されているごときN,N−ジアルキルアミノアルキルアミンと、環状アミンと、ジイソシアナートとを加熱反応させてなる付加体が例示出来る。さらに特開平3−70736号公報で開示されているごとき軟化点60℃以上、3級アミノ基を持つ粉末状アミンの粒子表面に均一にジイソシアナート化合物を接触させて得られる潜在性エポキシ硬化剤等が例示出来る。
【0080】
より具体的には、富士化成工業社製品・商品名「フジキュアーFXR−1000,同FXR−1030」が市販されており、好ましい具体例である。
また、本発明の熱活性な潜在性エポキシ硬化剤としては、前記の他に、本発明者が既に提案したノルボルナンジアミン−メチルメタクリレート付加型硬化剤も好ましい例として包含され、それらの単独または前記潜在性エポキシ硬化剤と併用する態様がより好ましい。そうすることで短時間硬化性と貯蔵安定性に優れると同時に硬化物が可撓性に優れ、再修復性にも優れることから好ましい具体例となる。
【0081】
ノルボルナンジアミン−メチルメタクリレート付加型硬化剤とは、ノルボルナンジアミン1モルに対し、0.8〜1.2モルのメチル(メタ)アクリレートを200℃未満の温度で付加/重縮合させて得られ、GPCによるポリスチレン換算質量平均分子量で1,000乃至50,000の範囲、TBAから求めた軟化点温度が、低くとも50℃以上の組成物をいう。
該ノルボルナンジアミン−メチルメタクリレート付加型硬化剤の示差熱分析(DSC)による熱活性温度は、例えば49℃と低くでき、しかもビスフェノール型液状エポキシ樹脂に難溶であり、本発明の潜在性エポキシ樹脂硬化剤(3)として好ましく使用できる。
【0082】
ここで、熱活性温度とは、ビスフェノールA型エポキシ樹脂の一つである三井化学社製商品名「エポミックスR-140P」液状エポキシ樹脂中に潜在性エポキシ硬化剤20乃至50質量%を添加配合した組成物10mgを採取し、20℃を起点に毎分1℃で等速昇温させて得られるDSCチャートから、その組成物に関わる硬化発熱ピークが認められ始める最低温度で示される。
【0083】
特に好ましくは、潜在性エポキシ硬化剤(3)として、イミダゾール化合物とエポキシ樹脂とのアダクト体やそれらの変性誘導体、尿素及び/又はチオ尿素化合物とエポキシ樹脂またはジイソシアナート化合物との付加物の1種または2種以上からなる態様である。
【0084】
異方導電性ペースト中の熱活性な潜在性エポキシ硬化剤の含有量を測定する方法としては、赤外吸収スペクトルより求める方法、官能基分析による方法、固体NMR分析法等が好ましく挙げられる。
【0085】
これら硬化剤は、硬化促進剤として用いることもでき、その場合エポキシ樹脂組成物中に5質量%以内とすることが好ましい。その硬化促進剤としては、前記の潜在性エポキシ硬化剤(3)と共に併せて使用することで低温硬化性が付与出来る物質であればいずれでもよい。
例えば、3−p−クロロフェニル−1,1−ジメチル尿素等で代表される尿素誘導体、イミダゾール化合物またはその塩、脂肪族アミンまたはその塩、脂環族アミンまたはその塩、芳香族アミン化合物またはその塩、多価カルボン酸またはその塩、液状ポリアミド、液状ポリアミンアミド等を例示出来る。
前記の中から室温での活性は低く、貯蔵安定性に富むものを選定することが推奨され、その点から尿素誘導体が特に推奨される。
【0086】
(4)50℃以上の軟化点温度を持ちその一次粒子径が2μm以下の高軟化点ポリマー微粒子(以下、単に高軟化点ポリマー微粒子と呼ぶ)
本発明の異方導電性ペーストの構成成分であるエポキシ樹脂組成物中に占める割合として、高軟化点ポリマー微粒子(4)を1乃至20質量%の範囲で含有させることが好ましい。
1質量%以上の使用により、剛体熱プレスによる一次接着工程で、樹脂抜けや滲み出しの発生の伴わない異方導電回路を確実に形成出来るようになる。また、20質量%以下の使用により回路基板への十分な濡れ接着作業性を十分確保できるので好ましい。
【0087】
この高軟化点ポリマー微粒子(4)とは、TBAから求めた軟化点温度で50℃以上の軟化点温度を持ち、かつ電子顕微鏡観察による一次粒子の平均粒子径が2μm以下の高軟化点ポリマー微粒子である。
高軟化点ポリマー微粒子(4)の一次粒子の平均粒子径を2μm以下とすることで、異方導電性の発現をより一層確実にすることができる。一次粒子の平均粒子径は0.01乃至μmの範囲とすることがより好ましく、0.2乃至0.5μmの範囲とすることがさらに好ましい。
【0088】
高軟化点ポリマー微粒子(4)は、架橋型、非架橋型いずれでも使用することができるが、架橋型がより好ましく、特に微架橋構造を持つ高軟化点ポリマー微粒子が最も好ましい。
微架橋構造を持つ高軟化点ポリマー微粒子は、ポリマーを製造する際に架橋性モノマーを全モノマー中に0.1乃至50質量%の範囲、好ましくは1乃至10質量%の範囲、最も好ましくは1乃至3質量%にすることにより製造することができる。
【0089】
微架橋度の指標の一つとして、ゲル分率がある。これは、10gの高軟化点ポリマー微粒子を50gのメチルカルビトール溶剤中に分散し、25℃1時間攪拌後に濾過し、濾液量とその濾液中のポリマー含有量(溶解量)を求め、
ゲル分率(%)=(溶解量/10g)×100
とする指標である。
このゲル分率指標で0乃至50%の範囲が好ましく、0乃至5%であることが更に好ましい。
【0090】
高軟化点ポリマー微粒子は、化学構造式から算出される親和性を表す指数SP値(ソルビリティーパラメーター)で、9乃至11の範囲にあるものが好ましく、9.3乃至10.5の範囲に有るものが更に好ましい。
【0091】
高軟化点ポリマー微粒子(4)の具体的な例としては、例えば0.1乃至50質量%の架橋性モノマーを共重合させてなる微架橋型のポリメタクリル酸メチルエステル主成分型ポリマー、アイオノマー構造を0.1乃至50質量%の範囲で持つポリメタアクリル酸メチルエステルポリマーが例示できる。
【0092】
また、高軟化点ポリマー微粒子(4)は、60乃至150℃の軟化点温度を持ち、その一次粒子径が0.01乃至2μmの範囲にあるものが好ましい。
この高軟化点ポリマー微粒子では、その粒子表面にエポキシ基、アミノ基、イミノ基、メルカプト基、カルボキシル基等の1種の官能基が導入されていることがより一層好ましい。
【0093】
ところで、本発明の異方導電性ペーストでは、前記のゴム状ポリマー微粒子(2)と高軟化点ポリマー微粒子(4)とが予め複合化されていても良く、例えばゴム状ポリマー微粒子(2)がコア相をなし、高軟化点ポリマー微粒子(4)がシェル相を形成してなるいわゆる(2)と(4)のコアシェル型複合微粒子(A)である態様を包含するものである。また、その逆の高軟化点ポリマー微粒子(4)をコア相とし、ゴム状ポリマー微粒子(2)をシェル相とするコアシェル型複合微粒子(B)を用いてもよい。好ましくは、前者のコアシェル型複合微粒子(A)を使用する態様例である。
コア相としてゴム状ポリマー微粒子(2)を内包するコアシェル型複合微粒子(A)では、コア:シェルの質量比が(1:0.3)乃至(1:2)の範囲にあることが好ましい。
【0094】
このコアシェル型高軟化点ポリマー微粒子(A)の具体例としては、例えば日本ゼオン社製品・商品名「ゼオンF−351」が容易に入手出来、好ましく使用出来る。
異方導電性ペースチ中の高軟化点ポリマー微粒子(4)の割合を求める方法としては、特に制約するものではないが、例えば、熱分解ガスクロマト法、核磁気共鳴スペクトル(NMR)法等がある。
【0095】
(5)平均粒子径が5〜15μmで、かつ最大粒子径が20μm以下で、最小粒子径が0.1μm以上の導電性粒子(以下、単に導電性粒子と呼ぶ)
本発明の異方導電性ペーストは、前記(1)乃至(4)からなるエポキシ樹脂組成物の93容積%乃至97容積%と、導電性粒子(5)3乃至7体積%を含有させてなる。
導電性粒子(5)の3体積%以上の使用で、上下導通の確実性を確保でき、また7体積%以下の使用で両横(左右)電極間の絶縁特性の確保が向上することから好ましい。
【0096】
導電性粒子種としては特に制限するものではないが、以下に具体的な例を示す。
例えば、貴金属粒子、貴金属合金粒子、卑金属粒子、卑金属合金粒子、その他金属被覆型有機物粒子や金属被覆型絶縁性無機粒子などが使用できる。
(貴金属)
例えば、金、銀、白金等が例示できる。
(貴金属合金)
例えば、銀銅合金、金銅合金、金銀合金、白金銀合金、金白金合金、金ニッケル合金、銀ニッケル合金等を例示できる。
(卑金属)
例えば、銅、ニッケル、錫、タングステン等を例示できる。
(卑金属合金)
例えば、銅−ニッケル合金、銅−錫合金、ハンダ等を例示できる。
【0097】
(金属被覆型有機物粒子)
例えば、ポリスチレンやポリメタクリル酸メチルで代表される有機ポリマー粒子に前記導電性金属皮膜を形成させてなるものが代表的な例である。市販品として積水ファインケミカル社の商品名「ミクロパールAUシリーズ」が知られ、好ましく本発明に使用できる。
【0098】
(金属被覆型絶縁性無機粒子)
例えば、雲母やガラスビーズで代表される高絶縁性の無機質粒子に前記導電性金属皮膜を形成させてなるものが代表的な例である。
導電性粒子は、その一次分散安定性が確保しやすい点で、金属被覆型有機物粒子を本発明の異方導電性ペースト中に占める割合で3乃至7体積%含有させる態様例が好ましい。特に、本発明では、導電性粒子(5)が有機ポリマーを芯に持ち、金、銀、金銅合金、銀銅合金、ニッケル、またはそれらの合金等から選ばれた少なくとも1種の金属被覆相からなっているものが最も好ましい。
【0099】
この導電性粒子の平均粒子径は、前記の範囲であることが良く、特に平均粒子径が1μm以上とすることによってより一層良好な導通特性を発現でき、一方平均粒子径15μm且つ最大粒子径20μm以下とすることにより並列する電極間での導通を実質的に回避することができる。
本発明の異方導電性ペーストでは、(1)乃至(5)からなる異方導電性ペーストに、必要に応じて更に無機質充填剤(6)を0.1乃至10質量%含有させても良い。その際用いることが出来る無機質充填剤(6)について以下に記述する。
【0100】
(6)無機質充填剤
本発明の異方導電性ペーストにおいて必要に応じて使用できる無機質充填剤(6)としては、通常電子材料分野で無機充填剤として使用可能なのものであればいずれでもよい。
具体的には、例えば炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、硫酸バリウム、硫酸マグネシウム、珪酸アルミニウム、珪酸ジルコニウム、酸化鉄、酸化チタン、酸化アルミニウム(アルミナ)、酸化亜鉛、二酸化珪素、チタン酸カリウム、カオリン、タルク、アスベスト粉、石英粉、雲母、ガラス繊維等が挙げられる。
【0101】
好ましくは、無機充填剤の湿式分解物の原子吸光分析法で求めたアルカリ金属の総和含有量が50ppm以下、より好ましくは30ppm以下、特に好ましくは15ppm以下とする。
アルカリ金属の総和含有量を50ppm以下とする為の精製方法には特に制約は無く、例えば製造原料の段階で水溶液化し、イオン交換法精製等の既に公知の方法で行って良い。
【0102】
また、無機質充填剤(6)は、632.8nm波長のレーザー法粒子径測定器により求めた重量加積曲線上の99質量%粒子径値が5μm以下にあるものが好ましく、また重量加積曲線上の50質量%値で示される重量平均粒子径値が0.005乃至1μmの範囲であるものがより好ましい。
一般的には重量加積曲線上の99質量%粒子径値が5μm以下である無機質充填剤を用いることにより、上下導通性を良好にすることができ、又樹脂抜けを著しく抑制又は実質的に発生しないようにすることができる。
【0103】
本発明の異方導電性ペーストでは、無機質充填剤(6)の含有割合として1乃至10質量%であることが好ましい。1乃至7.5質量%の範囲がより好ましく、1乃至5質量%の範囲が特に好ましい。1質量%以上でスクリーン印刷またはディスペンサー塗布時の塗布形状保持性が向上し、また10質量%以下とすることで上下電極間接合時の異方導電性の性質を確保できる。
【0104】
また、無機質充填剤(6)は、特に制約するものではないが、予めエポキシ樹脂(1)やシランカップリング剤(7)でグラフト化変性させたのち使用することが好ましい。
グラフト化変性は、無機充填剤(6)の一部または全部に対してグラフト化変性されていてよい。その際、グラフト化率は、繰り返し溶剤洗浄法で求めた質量増加率で表され、通常無機質充填剤(6)の100質量部当たりエポキシ樹脂(1)、シランカップリング剤(7)のいずれか又は双方が1乃至50質量部が化学的に結合されていることが好ましい。
【0105】
異方導電性ペースト中の無機質充填剤(6)の含有割合を測定する方法には、特に制約はないが、例えば元素分析より求める方法、または蛍光X線解析より求める方法、熱分解残渣量で求める方法など任意であって良い。
【0106】
本発明の異方導電性ペーストでは、(1)乃至(5)または(1)乃至(6)からなる異方導電性ペースト中に更にシランカップリング剤(7)0.1乃至5質量%含有させることが好ましい。
その際用いることが出来るシランカップリング剤(7)について以下に記述する。
【0107】
(7)シランカップリング剤
本発明の異方導電性ペーストにおいて、必要に応じて使用できるシランカップリング剤(7)としては、シランカップリング剤として使用できるものであればいずれでも良く、特に制限するものでは無い。好ましい例としては、トリアルコキシシラン化合物又はメチルジアルコキシシラン化合物等を挙げることができる。
それらの具体例としては、γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−アミノエチル−γ−イミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−アミノエチル−γ−イミノプロピルトリメトキシシラン、N−アミノエチル−γ−イミノプロピルトリメトキシシラン、N−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−フェニル−γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−フェニル−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−フェニル−γ−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、イソシアナートプロピルメチルジエトキシシラン、γ−イソシアナートプロピルトリエトキシシラン等が例示出来る。なかでもグリシジルシランが特に好ましい。
【0108】
シランカップリング剤(7)の使用割合は前記した範囲とすることが好ましく、異方性導電性ペースト中に0.1質量%以上の使用で、ガラス基板に対する接着性向上が期待できる。また、5質量%以下とすることで非滲み出し性と接着信頼性とのバランスが確保出来好ましい。より好ましくは、0.5乃至3質量%使用することがよい。
【0109】
異方導電性ペースト中のシランカップリング剤(7)の割合を求める方法としては、特に制約するものではないが、例えば熱分解ガスクロマト法、核磁気共鳴スペクトル(NMR)法、加水分解発生ガス定量法等がある。
【0110】
本発明の異方導電性ペーストでは、(1)乃至(5)または(1)乃至(7)からなる異方導電性ペースト中に、エポキシ樹脂と相溶し、エポキシ基に対し不活性な溶剤(8)を1乃至25質量%使用しても良い。1質量%以上使用すると被着体に対する濡れ性が向上し好ましい。また、25質量%以下の使用により塗布作業性が確保され好ましい。
【0111】
(8)溶剤
溶剤(8)としては特に限定するものではないが、沸点が150乃至220℃の範囲にある高沸点溶剤のいずれかを用いることが好ましい。溶剤は単独で用いても複数を併用してもよい。
溶剤(8)の具体的な例をあげると、例えば、シクロヘキサノンの如きケトン溶剤、エーテル溶剤、アセテート溶剤が好ましい例である。
エーテル溶剤のより具体的な例としては、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジプロピルエーテル、エチレングリコールジブチルエーテル、エチレングリコールジフェニルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノプロピルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノフェニルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジプロピルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、ジエチレングリコールジフェニルエーテルが挙げられる。
【0112】
アセテート溶剤としては、例えばエチレングリコールモノアセテート、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノフェニルエーテルアセテート、エチレングリコールジアセテート、ジエチレングリコールモノメチルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールジアセテート等で代表される。
【0113】
特に好ましい溶剤(8)としては、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールジアセテートから選ばれた少なくとも1種である。
【0114】
(9)その他の添加剤
本発明の異方導電性ペーストでは、必要に応じて更にレベリング剤、顔料、染料、可塑剤、消泡剤の使用が可能である。
【0115】
異方導電性ペーストの調製方法
本発明の異方導電性ペーストの調製は、
(1)一分子中にエポキシ基を平均1.2個以上持つエポキシ樹脂、
(2)0℃以下の軟化点温度を持ち、その一次粒子の平均粒子径が5μm以下であるゴム状ポリマー微粒子、
(3)潜在性エポキシ硬化剤、
(4)50℃以上の軟化点温度を持ち、その一次粒子の平均粒子径が2μm以下である高軟化点ポリマー微粒子、
(5)導電性粒子、
更に必要に応じて
(6)無機質充填剤、
(7)シランカップリング剤、
(8)溶剤、
(9)その他の添加剤
等を適宜添加し、混合すれば良く、特に限定はない。
【0116】
混合には、例えば、双腕式攪拌機、ロール混練機、2軸押出機、ボールミル混練機等公知の混練機械を使用して行って良く、最終的に真空脱泡処理後にガラス瓶やポリ容器に密封充填され、貯蔵、輸送される。
【0117】
異方導電性ペーストの物性
本発明の異方導電性ペーストは、すでに述べた(a)乃至(f)の特性を示すとともに、下記の物性を示すことが好ましい。
例えば、異方性導電性ペースト10mgを不活性ガス雰囲気中、毎分5℃で等速昇温させて得た示差熱分析(DSC)の示差熱ピーク曲線から求められた最大発熱ピーク温度が80乃至180℃を示すことが好ましい。80℃以上とすることにより剛体熱プレス接着時の低温速硬化性が確保できる。また、180℃以下とすることで必要以上に接着条件が過酷となることを回避できるので好ましい。特に、本発明の異方導電性ペーストが1液型エポキシ樹脂組成物であると共に、その異方導電性ペーストの10mgを不活性ガス雰囲気中、毎分5℃で等速昇温させて得た示差熱分析(DSC)の示差熱ピーク曲線から求められた発熱開始温度が、30乃至130℃を示すことが好ましい。30℃以上とすることにより本発明の異方導電性ペーストを室温付近で取り扱う際の粘度安定性が確保でき、また130℃以下とすることで剛体熱プレス接着時の低温速硬化性が確保でき好ましい。
【0118】
異方導電性ペーストの硬化前の粘度としては、特に限定はないが、E型粘度計による25℃粘度が1乃至1000Pa・sの範囲が好ましく、5乃至500Pa・sの範囲がより好ましく、10乃至200Pa・sの範囲が最も好ましい。本発明の異方導電性ペーストは事前に加熱養生等の方法でこの範囲の粘度に調整して塗布または製造される。
またE型粘度計のローター番号を同一とする、例えば(1rpm粘度値/10rpm粘度値)であらわされるチクソ指数には、特に制限は無いが、好ましくは1乃至15の範囲であることが望ましい。
【0119】
液晶ディスプレー基板と半導体IC及び/またはIC搭載回路基板との電気的な接続回路の形成方法(以下、単に接続回路形成方法と呼ぶ)
本発明の液晶ディスプレー基板と半導体IC及び/またはIC搭載回路基板との電気的な接続回路の形成方法とは、本願の異方導電性ペーストを液晶ディスプレー基板と半導体IC及び/またはIC搭載回路との電気的接続部位にディスペンサー塗付し、250℃未満の剛体熱プレスで短時間圧着し、該異方導電性ペーストの熱硬化反応を利用して接着固定と同時に上下導通により電気導通回路を形成することを特徴とする方法である。
【0120】
本発明で用いる上下導通とは、相対する電極間において、一方の電極面の鉛直方向に他方の電極面があり、その電極面間距離が最短となる位置にある電極との導通、即ち、互いの電極面の鉛直下向き投影内部に他方の電極面を有する電極間において導通することを言う。
【0121】
本発明の接続回路形成方法の具体的な例としては、例えば、ディスペンサー塗布に際して、ディスペンサー全体が20℃乃至50℃の温度下にプレヒートされていても良く、また塗付駆動はコンピューター制御で、または人力等で必要部位に塗布することで行って良い。また、剛体熱プレスを用いた加熱接着固定に際しては、特に制約するものではないが、その剛体熱プレス板の温度として100℃以上250℃未満、好ましくは110乃至220℃の範囲、より好ましくは120乃至200℃の範囲とすることが望ましい。
剛体熱プレスを用いた加熱接着時の圧締圧は、およそ0.01乃至5MPa/cm2とすることが良く、接着被着体材料の接合部位に対し均一な熱圧力を付加できるようにするため、例えば、材料面とプレス面との間にゴムマットを介して実施するとよい。
【0122】
また、本発明の接続回路形成方法として好ましく採用できるものに、例えば、液晶表示セルの上下基板の上下導通回路の形成方法があり、本発明の異方導電性ペーストをガラス製またはプラスチック製の液晶セル用基板の電気接合とセルシール接着をかねる構成部位に印刷またはディスペンス塗布し、80乃至100℃でプレキュアー後、もう一方の未塗布対象同基板との対で位置合わせを行った後、その対基板を剛体熱プレス温度110乃至200℃で熱圧締処理し、該対基板を3乃至7μmの範囲で均質な厚みに接合固定させることを特徴とする液晶表示セルの上下基板の上下導通回路の形成方法が好ましい態様例として挙げられる。
【0123】
その際、溶剤を含有してなる異方導電性ペーストを完全硬化させて接着シールするには予めプレキュアーが必要である。プレキュアー条件には、特に制約はないが、含有する溶剤分を少なくとも95質量%脱溶剤化でき、かつ含有する潜在性エポキシ硬化剤の熱活性温度以下の加熱乾燥温度を選択することが好ましい。一般的なプレキュアー条件としては、温度が80℃乃至100℃の範囲、乾燥時間として5乃至20分である。高温化するほど短時間乾燥にすることが好ましい。
【0124】
前記の液晶セル用基板群では当然のこととして、酸化インジウムで代表される透明電極やポリイミド等で代表される配向膜、その他無機質イオン遮蔽膜等が必要部に施工されてなる、いわゆる液晶セル構成用ガラス基板または同プラスチック基板が用いられる。
【0125】
剛体熱プレスには、枚葉熱プレスまたは多段熱プレスがあり、いずれであってもよい。
【0126】
また、電気的に接続することが必要な基板に異方導電性ペーストを塗布する方法は、特に限定はなく、例えばスクリーン印刷塗布方法またはディスペンサー塗布方法などで行って良い。また、塗布後は、必要に応じてプレ乾燥しても良い。特に、剛体枚葉熱プレスでもって熱圧着する際は、仮接着性を確保出来る条件として、特に制約するものではないが、好ましくは200乃至250℃で5秒乃至1分程度接合後、圧を開放して取り出し、引き続き100℃乃至200℃未満の加熱オーブン中で完全硬化養生させるなどの2段または複数の加熱工程や養生工程を経て接合することができる。
ここで、剛体枚葉熱プレスとは、一セット枚づつ接合する仕様の熱プレス機を意味する。
【0127】
【実施例】
以下、代表的な実施例により本発明を詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
例中%、部とはそれぞれ質量%、質量部(重量部)を意味する。また、例中用いる原材料種(略記号)は以下の通りである。
【0128】
試験方法
(貯蔵安定性試験)
異方導電性ペーストまたは導電性粒子未配合のベースとなるエポキシ樹脂組成物のいずれか100部をポリエチレン製容器に入れ、密封したのち、密封時の20℃粘度値を100とし、−10℃/30日経過後の同粘度値の変化率で表す。
○:変化率10%未満で、貯蔵安定性が良好
△:変化率11から50%であって、貯蔵安定性がやや問題
×:変化率50%を超え、貯蔵安定性不良
【0129】
(塗付作業性試験)
氷点下以下のポリエチレン製容器に密封保存された異方導電性ペーストを取り出し、2時間かけて室温25℃に戻した。その時点の25℃粘度値を100とし、25℃で12時間放置後の粘度変化率で表す。
○:変化率15%未満で、塗付作業性は良好
△:変化率16〜50%であって、塗付作業性にやや欠ける
×:変化率50%を超え、塗付作業適性に著しく欠ける
【0130】
(Bステージ化組成物の80乃至120℃E型粘度特性)
各例の異方導電性ペーストを平滑な離型フィルム上に厚さ10乃至50μ厚みで塗布し、80℃で20分熱処理させて得られたBステージ化組成物塊0.6部をすばやく採取し、E型粘度計にて、80℃から1℃/2分で等速昇温させ、120℃までの温度−粘度曲線を求める。その温度−粘度曲線から、80℃から100℃の範囲下の最低粘度(ボトム粘度とも呼ぶ)を読み取る。
×(−):値が50Pa・s未満
△:50乃至100Pa・s
○:101乃至500Pa・s
◎:501乃至10000Pa・s
×(+)10000Pa・sを越える
【0131】
(硬化体の線膨張係数)
各例の異方導電性ペーストを平滑な離型フィルム上に厚さ70乃至120μ厚みで塗布し、80℃で20分熱処理後、更に150℃で90分熱硬化させて得られた硬化膜の小片(15mm角)を切り出し、該硬化体を0℃から180℃まで毎分5℃で等速昇温下にTMA測定する。0℃から80℃の歪み量を80で割って1℃当たりの線膨張係数を求める。
【0132】
(硬化体の熱変形温度)
各例の異方導電性ペーストを平滑な離型フィルム上に厚さ70乃至120μ厚みで塗布し、80℃で20分熱処理後、更に150℃で90分熱硬化させて得られた硬化膜の小片(15mm角)を切り出し、該硬化体を40℃から180℃まで毎分5℃で等速昇温下にTMA測定する。歪み量変曲点をその硬化体の熱変形温度(Tg)とする。
【0133】
(硬化体の吸水率)
各例の異方導電性ペーストを平滑な離型フィルム上に厚さ70乃至120μ厚みで塗布し、80℃で20分熱処理後、更に150℃で90分熱硬化させて得られた硬化膜を100mm角に切り出し、該硬化体を煮沸水に3時間浸漬後の質量増加量を求め、その値を元の質量で割った値に100を乗じた値を吸水率とする。
すなわち、
吸水率(%)=(煮沸水浸漬後の質量増加量/試験前の質量)×100で示す。
【0134】
(遊離イオン濃度)
各例の異方導電性ペースト100質量部と同質量の純水とを室温下に10分間攪拌接触させてなる組成物のイオン伝導度を測定した。
:伝導度が1mS/m以下
△:伝導度が1.1乃至9.9mS/m
×:伝導度が10mS/m以上
【0135】
(ゲルタイム試験)
異方導電性ペーストの0.1部を150℃熱板上に乗せ、木製楊枝で攪拌しつつ、糸引き性がなくなるまでに要した時間を求め、その時間を150℃ゲルタイムとする。
【0136】
(加熱接合試験)
ベース基板は間隔20ミクロンの櫛状透明電極を持つガラスITO基板で、その電極面全体を覆う状態にディスペンサーで平均20μm厚みに異方導電性ペーストを塗布したのち、これに別のもう一枚のベース基板のITO電極に対になる位置に直線状に平行する間隔20ミクロンのITO電極が配列されてなる対回路基板を重ねた後、各例に示された条件下の熱プレス硬化工程を経て製造したITO複合基板間のセルを位相差顕微鏡を介して肉眼で観察し、樹脂抜けの有無、気泡の有無を観察する。また同セルの異端子間の絶縁特性(ペースト硬化体の比抵抗)ならびに上下対電極間の導電性を測定する。
【0137】
(セルのくさび引き剥がし試験)
セルにくさびを打ち込みその時の剥離状態で異方導電性ペーストの接着力を表す。
◎:基板が破壊、接着性に優れる
○:ペーストの凝集破壊を一部伴い、接着性は良好
×:界面剥離を伴う破壊が認められ、接着力に問題がある
【0138】
(異方導電性ペーストのはみ出し汚染性)
接合試験後のセルに於いて、異方導電性ペーストの接着端面ラインからの距離を測定する。
○:0.1mm未満の樹脂流れが発生している場合で、はみだし汚染性が無い
△:0.2乃至1mmで樹脂流れ汚染が発生している場合で、汚染性が少し見られる
×:1.1mmを超える液流れが有る場合で、汚染性が著しい
各例に示された条件下の枚葉プレス硬化工程を経て製造されたセルを20倍拡大鏡で拡大して肉眼で観察し、接合ラインの乱れの有無、および樹脂抜けの有無を測定する。
【0139】
使用原材料
1.エポキシ樹脂(1)
単官能性エポキシ樹脂として、同質量の純水と1時間接触混合させ分離抽出された抽出水のイオン伝導度(以下、単に抽出水のイオン伝導度と呼ぶ)で0.015mS/mまで精製して成る2−エチルヘキシルモノグリシジルエーテル(略記号;2EHG)、抽出水のイオン伝導度で0.012mS/mまで精製したt−ブチルフェノールモノグリシジルエーテル(略記号;t−BPMG)を用意する。
【0140】
2官能性以上の多価エポキシ樹脂としては以下のものを用いる。
2官能性脂肪族エポキシ樹脂として、抽出水のイオン伝導度で0.02mS/mまで精製した1,6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテルを用いる。
2官能性ビスフェノールA型エポキシ樹脂として、三井化学製品・商品名「エポミックR−140P」(平均分子量370)、油化シェル製品・商品名「エピコート1001」(平均分子量900)、同・商品名「エピコート1004」(平均分子量1400)を用いる。
2官能性ビスフェノールF型エポキシ樹脂として、大日本インキ製品・商品名「エピクロン830−S」(平均分子量約350〜370)を用いる。
2官能性の可撓性液状エポキシ樹脂として、旭電化工業製品・商品名「アデカEP−4000」(分子量4000未満)を使用する。
3官能性ノボラックエポキシ樹脂としては東都化成製品・商品名「エポトートYDCN」(分子量約870〜1000)を使用する。
【0141】
2.熱活性な潜在性エポキシ硬化剤(3)
DSC測定による熱活性温度が73℃を示したアミンアダクト体−1として富士化成工業製品・商品名フジキュアーFXR−1000[略号;AD1]を用いる。
DSC測定による熱活性温度が59℃を示したアミンアダクト体−2(三井化学製品・Cat−Z−15)[略号;AD2]を用いる。
【0142】
また、新規な低温熱活性型潜在性エポキシ硬化剤として、4つ口フラスコ中で窒素ガス存在下に、ノルボルナンジアミン1モルに対しメチルメタクリレート0.98モルを150℃で3時間付加させて得られた融点55℃のアダクト固体を得た後、その平均粒子径を3〜5μmまで粉砕加工してなるDSC測定による熱活性温度が47℃を示す、略称:NBDAアダクト型潜在性硬化剤を用意し、使用する。
【0143】
導電性微粒子(5)
積水ファインケミカル社製品・商品名「ミクロパールAU−205」(平均粒子系5μm、最大粒子径6.5μm、最低粒子径4μm)を使用する。
【0144】
無機質充填剤(6)
略称;無定型シリカ−1として、日本アエロジル工業製品・商品名「アエロジル#200」(一次平均粒子サイズ0.08μm)を使用する。
略称;無定型シリカ−2として信越化学製品・商品名「MU−120」(一次平均粒子サイズ0.07μm)を使用する。
略称;無定型アルミナとして昭和電工製品・商品名「UA−5105」を、酸化チタンとして石原産業製品・商品名「CR−EL」(一次粒子平均サイズ1μm)を使用する。
【0145】
また、グラフト化変性アルミナとして以下のものを使用する。
略称;グラフト化変性アルミナ−1
632.8nm波長のレーザー照射式粒度分布測定法により求めた重量加積曲線から求めた50%平均粒子径で0.1μm、かつ重量加積曲線から求めた99.5%粒子径が2μmの無定型のγ−アルミナを用意した。そしてその無定型γ−アルミナ1kgに対し、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(信越シリコーン製品・商品名KBM403)30.3gの割合で100℃雰囲気下に噴霧処理し、更に80℃で48時間グラフト化熟成させて得たものである。なお、グラフト化変性アルミナ−1の10部をトルエン溶剤100部で5回洗浄後の乾燥試料を磁性ルツボ中で焼くと有機分として1.7%の加熱減量があったことから、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランとしておよそ2.4%がグラフト化している事が判明した。
【0146】
略称;グラフト化変性アルミナ−2
632.8nm波長のレーザー照射式粒度分布測定法により求めた重量加積曲線から求めた50%平均粒子径で0.1μm、かつ重量加積曲線から求めた99.5%粒子径が2μmの無定型のγ−アルミナを用意した。そしてその無定型γ−アルミナ1kgに対し、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(信越シリコーン製品・商品名KBM403)30.3gの割合でアセトン溶剤存在下に湿潤後、80℃真空乾燥器で乾燥し、更に大気圧下80℃で48時間グラフト化熟成させて得たものである。なお、グラフト化変性アルミナ−2の10部をトルエン溶剤100部で5回洗浄後の乾燥試料を磁性ルツボ中で焼くと有機分として1.7%の加熱減量があったことから、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランとしておよそ2.5%がグラフト化していることが判明した。
【0147】
5.シランカップリング剤(7)
γ−グリシジルプロピルトリメトキシシラン(信越シリコーン製品・商品名KBM403)を使用。
【0148】
6.ゴム状ポリマー微粒子(2)
ゴム状ポリマー微粒子(2)は以下に示す合成例1乃至合成例2によって調製したそれぞれの組成物を用いる。
(合成例1)
ゴム状ポリマー微粒子(微架橋型アクリルゴム微粒子;S−1と略称)含有エポキシ樹脂組成物(a)の合成
攪拌機、気体導入管、温度計、冷却管を備えた2000mlの四つ口フラスコ中に、2官能性エポキシ樹脂としてビスフェノールF型エポキシ樹脂(エピクロン830S・大日本インキ化学工業(株)製)600g、アクリル酸12g、ジメチルエタノールアミン1g、トルエン50gを加え、空気を導入しながら110℃で5時間反応させ二重結合を導入した。次に、ブチルアクリレート350g、グリシジルメタクリレート20g、ジビニルベンゼン1g、アゾビスジメチルバレロニトリル1g、及びアゾビスイソブチロニトリル2gを加え、反応系内に窒素を導入しながら70℃で3時間反応させ、更に90℃で1時間反応させた。次いで110℃の減圧下で脱トルエンを行い、該組成物を光硬化触媒の存在下に低温で速硬化させ、その硬化物の破断面モルフォロジーを電子顕微鏡で観察して分散ゴム粒子径を測定する方法で得た平均粒子径が0.05μmの微架橋型アクリルゴム微粒子(S−1)が均一に分散したエポキシ樹脂組成物(a)を得た。なお、モノマー仕込量と残存モノマーとから算出される微架橋型アクリルゴム微粒子(S−1)含有量は37.9質量%と判明した。
また、エポキシ樹脂組成物(a)をTBAにかけて求めた微架橋型アクリルゴム微粒子(S−1)の軟化点温度は−42℃を示した。
【0149】
(合成例2)
シリコン系のゴム状ポリマー微粒子(架橋型シリコンゴム微粒子;S−2)含有エポキシ樹脂組成物(b)の合成
攪拌機、気体導入管、温度計、冷却管を備えた2000mlの四つ口フラスコを用意し、2官能性エポキシ樹脂としてビスフェノールF型エポキシ樹脂(エピクロン830S・大日本インキ化学工業(株)製)600g、アクリル酸12g、ジメチルエタノールアミン1g、トルエン50gを加え、空気を導入しながら110℃で5時間反応させ、二重結合を導入した。次に、ヒドロキシアクリレート5g、ブチルアクリレート10g、アゾビスイソブチロニトリル1gを加え70℃で3時間反応させ、更に90℃で1時間反応させた。次いで、110℃の減圧下で脱トルエンを行った。次に、分子中にメトキシ基を有するシリコン中間体70g、ジブチルスズジラウレート0.3gを加え、150℃で1時間反応を行い、生成メタノールを除去するため更に1時間反応を続行した。このグラフト体に常温硬化型2液タイプのシリコンゴムを質量比1/1で混合したものを300g加え、2時間反応させ架橋型シリコンゴム微粒子が均一に分散したS−2含有エポキシ樹脂組成物(b)を得た。
【0150】
該組成物(b)を光硬化触媒の存在下に低温で速硬化させ、その硬化物の破断面モルフォロジーを電子顕微鏡で観察して分散ゴム粒子径を測定する方法で得た平均粒子径値は、1.5μmの架橋型シリコンゴム微粒子(S−2)が均一に分散したエポキシ樹脂組成物(b)と判明した。
なお、仕込量から算出される微架橋型シリコンゴム微粒子(S−2)含有量は30.0%である。
また、エポキシ樹脂組成物(b)をTBAにかけて求めた微架橋型シリコンゴム微粒子(S−2)の軟化点温度は−65℃を示した。
【0151】
7.高軟化点ポリマー微粒子(5)
高軟化点ポリマー微粒子(5)は以下に示す合成例3乃至合成例5によって調製したそれぞれの組成物を用いる。
(合成例3)
高軟化点ポリマー微粒子(P−1)の合成
攪拌機、気体導入管、温度計、還流冷却管を備えた2000mlの四つ口フラスコにイオン交換水420.5g、イタコン酸10g、界面活性剤としてアルキルジフェニルエーテルジスルフォン酸ナトリウムである(株)花王製品の「ペレックスSS−L」2.6gを加え、窒素を導入しながら70℃まで昇温させた。同温度に達した段階で、過硫酸カリウムの1.2gをイオン交換水の10gに溶解させた開始剤水溶液11.2gを加え、さらにn−ブチルアクリレート5gとメチルメタクリレート5gとヒドロキシエチルメタクリレート0.5gからなる混合液を一括添加し、70℃で20分間シード重合を行った。そのあと、同温度雰囲気下に、メチルメタクリレート339gとグリシジルメタクリレート20gとn−ブチルアクリレート40gと1,6−ヘキサンジオールジメタクリレート2gとの混合モノマー液を、イオン交換水160gに前記の「ペレックスSS−L」1.8g含有する水溶液で、機械的に乳化させた乳化液を約4時間かけて連続滴下した。滴下終了後、更に同温度下に1時間残モノマー重合を完結させて、固形分39.9質量%のエマルション溶液(Em−1)を得た。なお、引き続き、該(Em−1)溶液を純水を用い限外濾過装置に48時間かけて水溶性成分を除去精製した。48時間限外濾過精製時の(Em−1)のイオン伝導度は0.03mS/mであった。
【0152】
その限外ロ過処理後の(Em−1)エマルション溶液の1,000gを噴霧乾燥器にかけて、0.1%以下の水分含有量からなる高軟化点アクリルポリマー微粒子(P−1)粉末を388g得た。
なお、(Em−1)を電子顕微鏡にかけて分散粒子の一次平均粒子サイズを求めた結果、170nm(0.17μm)であった。
高軟化点ポリマー微粒子(P−1)の微架橋度指数は全モノマー中に占める架橋性モノマーの含有比率で表し、0.5質量%の微架橋度を持つものである。
高軟化点ポリマー微粒子(P−1)のゲル分率は99.9%であった。
また、その熱溶融フィルムを用いてTBA測定から求められた高軟化点ポリマー微粒子(P−1)の軟化点温度は80℃であった。
【0153】
(合成例4)
高軟化点ポリマー微粒子(P−2)の合成
攪拌機、気体導入管、温度計、還流冷却管を備えた2000mlの四つ口フラスコにイオン交換水420.5g、14%アンモニア水1.5g、ステアリルメタクリレート0.07モル%と質量平均分子量が230のポリエチレングリコールモノメチルエーテルモノメタクリレート0.1モル%、アクリル酸0.85モル%からなる質量平均分子量3,100の水溶性ポリマー50質量%水溶液6gを加え、窒素を導入しながら70℃まで昇温させた。同温度に達した段階で、4,4′−アゾビス(4−シアノ琥珀酸)1gを60℃のイオン交換水の10gに溶解させた開始剤水溶液11gを加え、さらにn−ブチルアクリレート2.5gとメチルメタクリレート2.5gとヒドロキシエチルメタクリレート0.3gからなる混合液を一括添加し、70℃で20分間シード重合を行った。そのあと、同温度雰囲気下に、アクリロニトリル5gとスチレン1gとメチルメタクリレート332gとグリシジルメタクリレート40gとn−ブチルアクリレート20gと1,4−テトラメチレンジオールジメタクリレート3gとの混合モノマー液をイオン交換水160gに前記のアンモニア水で中和してなる水溶性ポリマーの50質量%水溶液3.5gを含有する水溶液で、機械的に乳化させた乳化液を約4時間かけて連続滴下した。滴下終了後、更に同温度下に1時間残モノマー重合を完結させて、固形分39.2重量%のエマルション溶液(Em−2)を得た。
その(Em−2)エマルション溶液の1,000gを純水を用い限外ロ過装置に24時間かけて水溶性成分を除去精製した。24時間後の(Em−2)のイオン伝導度は0.02S/mであった。
【0154】
その限外ロ過処理後の(Em−2)エマルション溶液を噴霧乾燥器にかけて、0.1%以下の水分含有量からなる軟化点76℃の高軟化点ポリマー微粒子(P−2)粉末380gを得た。
なお、(Em−2)をレーザー照射型粒子径測定器にかけて分散粒子の一次平均粒子サイズを求めた結果、290nm(0.29μm)であった。
高軟化点ポリマー微粒子(P−2)の微架橋度指数は全モノマー中に占める架橋性モノマーの含有比率で表し、0.7重量%の微架橋度を持つものである。
また、高軟化点ポリマー微粒子(P−2)のメチルカルビトール溶解液からの分率は99.8%であった。
【0155】
(合成例5)
高軟化点ポリマー微粒子(P−3)の合成
攪拌機、気体導入管、温度計、還流冷却管を備えた2000mlの四つ口フラスコにイオン交換水420.5g、イタコン酸10g、界面活性剤としてアルキルジフェニルエーテルジスルフォン酸ナトリウムである(株)花王製品の「ペレックスSS−L」0.5gとノニオン性の反応性界面活性剤として公知の第一工業製薬社製品・商品名「アクアロンRN−20」2gを加え、窒素を導入しながら70℃まで昇温させた。同温度に達した段階で、2,2′−アゾビス[2−メチル−N−(2−ヒドロキシエチル)プロピオンアミド]の1gをイオン交換水の10gに溶解させた開始剤水溶液11gを加え、さらにn−ブチルアクリレート10gとメチルメタクリレート10gとヒドロキシエチルメタクリレート1gからなる混合液を一括添加し、70℃で30分間シード重合を行った。そのあと、同温度雰囲気下に、メチルメタクリレート339gとグリシジルメタクリレート20gとn−ブチルアクリレート40gと1,6−ヘキサンジオールジメタクリレート2gとの混合モノマー液をイオン交換水160gに前記の「ペレックスSS−L」0.5gと前記の「アクアロンRN−20」1.5gとを含有する水溶液で、機械的に乳化させた乳化液を約4時間かけて連続滴下した。滴下終了後、更に同温度下に1時間残モノマー重合を完結させて、固形分39.5重量%のエマルション溶液(Em−3)を得た。
【0156】
その(Em−3)エマルション溶液の1,000gを純水を用い限外ロ過装置に72時間かけて水溶性成分を除去精製した。72時間後の(Em−3)のイオン伝導度は0.04S/mであった。その限外ロ過処理後の(Em−3)エマルション溶液を凍結乾燥器にかけて、0.14%の水分含有量からなる軟化点83℃の高軟化点ポリマー微粒子(P−3)粉末390gを得た。
なお、高軟化点ポリマー微粒子(P−3)を電子顕微鏡観察で一次分散粒子の最大粒子サイズを求めた結果、1.1μmであった。
【0157】
8.低軟化点ポリマー微粒子
比較の為の低軟化点ポリマー微粒子は以下に示す比較合成例1にて調製した組成物を用いる。
(比較合成例1)
低軟化点ポリマー微粒子(Q−1)の合成
攪拌機、気体導入管、温度計、還流冷却管を備えた2000mlの四つ口フラスコにイオン交換水420.5g、イタコン酸10g、界面活性剤としてアルキルジフェニルエーテルジスルフォン酸ナトリウムである(株)花王製品の「ペレックスSS−L」2.5gを加え、窒素を導入しながら70℃まで昇温させた。同温度に達した段階で、2,2′−アゾビス[2−メチル−N−(2−ヒドロキシエチル)プロピオンアミド]1gをイオン交換水10gに溶解させた開始剤水溶液11gを加え、さらにn−ブチルアクリレート10gとメチルメタクリレート10gとヒドロキシエチルメタクリレート1gからなる混合液を一括添加し、70℃で30分間シード重合を行った。そのあと、同温度雰囲気下に、メチルメタクリレート210gとグリシジルメタクリレート17gとn−ブチルアクリレート150gと1,6−ヘキサンジオールジメタクリレート5gとの混合モノマー液をイオン交換水160gに前記の「ペレックスSS−L」2gを含有する水溶液で、機械的に乳化させた乳化液を約4時間かけて連続滴下した。滴下終了後、更に同温度下に1時間残モノマー重合を完結させて、固形分39.5重量%のエマルション溶液(Em−4)を得た。
その(Em−4)エマルション溶液の1,000gを純水を用い限外ロ過装置に48時間かけて水溶性成分を除去精製した。48時間後の(Em−4)のイオン伝導度は0.03S/mである。
【0158】
その限外ロ過処理後の(Em−4)エマルション溶液を凍結乾燥器にかけて、0.14%の水分含有量からなる軟化点温度が約45℃の低軟化点ポリマー微粒子(Q−1)粉末387gを得た。
なお、(Q−1)を電子顕微鏡観察で一次分散粒子の最大粒子サイズを求めた結果、0.2μmである。
【0159】
実施例1
ビスフェノールA型エポキシ樹脂として「エピクロンEP−1004」30部を1,6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル20部で溶解した液に、更に、ビスフェノールF型エポキシ樹脂として「エピクロン830S」31.6部、平均粒子径が0.05μmの微架橋型アクリルゴム微粒子(S−1)が均一に分散したエポキシ樹脂組成物(a)40部、熱活性な潜在性エポキシ硬化剤として「フジキュアーFXR−1030」30部、Cat−Z−15の10部、無定型シリカ−2の2部、グラフト化変性アルミナ−2の8部、高軟化点ポリマー微粒子(P−1)18部、シランカップリング剤KBM403の0.4部とを加え、ダルトンミキサーで予備混合し、次に3本ロールで固体原料が5μm以下になるまで混練した樹脂組成物190部に対し、「ミクロパールAU−205」10部を添加し、気泡が入らない程度に混練し、更に60℃で熱処理して、E型粘度計による25℃初期粘度が2500Pa・s に達するまで変性し、その後直ちに冷却し、更に室温下に真空脱泡処理して異方導電性ペースト(ACP−1)を得た。
異方導電性ペースト(ACP−1)は、一分子中に平均2個のエポキシ基を有するエポキシ樹脂からなり、その含有量として53%、ゴム状ポリマー微粒子含有量が7.8%、無機質充填剤含有量が5%、高軟化点ポリマー微粒子含有量が9%、シランカップリング剤含有量が0.2%、潜在性エポキシ硬化剤含有量20%、導電無性粒子含有量5質量%(4容積%)とからなる無溶剤型の異方導電性ペーストである。
【0160】
異方導電性ペースト(ACP−1)の貯蔵安定性試験結果と塗付作業性試験結果および150℃ゲルタイム特性、遊離イオン濃度測定結果等をそれぞれ表1に示した。また、Bステージ化組成物の80乃至120℃E型粘度特性、該硬化体の線膨張係数、Tg、吸水率特性も合わせて表1に記載した。
ACP−1のDSCによる反応開始温度は63℃、Top温度は133℃であった。
ACP−1を用い、被接着体の材料温度がおよそ熱圧開始から10秒後には120℃に達する様にシリコンゴムシートを介して、190℃熱プレスによる圧締圧0.03MPa/cm2,30秒の加熱接合試験を5回繰り返し実施した。その結果を併せて表1に記載した。
【0161】
実施例2
実施例1に於いて、高軟化点ポリマー微粒子(P−1)に替えて高軟化点ポリマー微粒子(P−2)を同部とした以外は、同様にして25℃初期粘度が4000Pa・sの異方導電性ペースト(ACP−2)を得た。
異方導電性ペースト(ACP−2)は、一分子中に平均2個のエポキシ基を有するエポキシ樹脂からなり、その含有量として53%、ゴム状ポリマー微粒子含有量7.8%、無機質充填剤含有量5%、高軟化点ポリマー微粒子含有量9%、シランカップリング剤含有量0.2%、潜在性エポキシ硬化剤含有量20%、導電無性粒子含有量5質量%(4容積%)とからなる無溶剤型の異方導電性ペーストである。
【0162】
異方導電性ペースト(ACP−2)の貯蔵安定性試験結果と塗付作業性試験結果および150℃ゲルタイム特性、遊離イオン濃度測定結果等をそれぞれ表1に示した。また、Bステージ化組成物の80乃至120℃E型粘度特性、該硬化体の線膨張係数、Tg、吸水率特性も合わせて表1に記載した。
ACP−2のDCSによる反応開始温度は63.5℃、Top温度は135℃であった。
ACP−2を用い、被接着体の材料温度がおよそ熱圧開始から10秒後には130℃に達する様にシリコンゴムシートを介して190℃熱プレスによる圧締圧0.03MPa/cm2,30秒間の加熱接合試験を5回繰り返し実施した。その結果を併せて表1に記載した。
【0163】
実施例3
ノボラックエポキシ樹脂である「エポトートYDCN」10部と「エピコートEP−1004」30部とを、2EHGの10部、t−BPMGの10部、1,6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテルの10部に溶解し、その液に、平均粒子径が1.5μmの微架橋型シリコンゴム微粒子(S−2)が均一に分散したエポキシ樹脂組成物(b)24.8部、潜在性エポキシ硬化剤としてNBDAアダクト変性潜在性硬化剤64部、無定型シリカ−1の2部、グラフト化変性アルミナ−1の18部、高軟化点ポリマー微粒子(P−3)7部、シランカップリング剤KBM403の0.2部とを加え、ダルトンミキサーで予備混合し、次に3本ロールで固体原料が5μm以下になるまで混練して、その樹脂組成物の186部と「ミクロパールAU−205」14部を添加し、気泡が入らない程度に混練し、更に60℃で熱処理して、E型粘度計による25℃初期粘度が2500Pa・sに達した時点で、急冷却させ、更に室温下に真空脱泡処理して異方導電性ペースト(ACP−3)を得た。
異方導電性ペースト(ACP−3)は、一分子中に平均1.7ケのエポキシ基を有するエポキシ樹脂からなり、その含有量として43.7%、ゴム状ポリマー微粒子含有量3.7%、無機質充填剤含有量10%、高軟化点ポリマー微粒子含有量3.5%、シランカップリング剤含有量0.1%、潜在性エポキシ硬化剤含有量32%、導電無性粒子含有量7質量%(5.5体積%)とからなる無溶剤型の異方導電性ペーストである。
【0164】
異方導電性ペースト(ACP−3)の貯蔵安定性試験結果と塗付作業性試験結果および150℃ゲルタイム特性、遊離イオン濃度測定結果等をそれぞれ表1に示した。また、Bステージ化組成物の80乃至120℃E型粘度特性、該硬化体の線膨張係数、Tg、吸水率特性も合わせて表1に記載した。
ACP−3のDSCによる反応開始温度は47℃、Top温度は111℃であった。
ACP−3を用い、被接着体の材料温度がおよそ熱圧開始から10秒後には130℃に達する様にシリコンゴムシートを介して、200℃熱プレスによる圧締圧0.03MPa/cm2,30秒間の加熱接合試験を5回繰り返し実施した。その結果を併せて表1に記載した。
【0165】
実施例4
ビスフェノールA型エポキシ樹脂である「エピコートEP−1001」50部を、1,6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル20部に溶解し、その液に、可撓性エポキシ樹脂として「アデカ4000」20部、平均粒子径が1.5μmの微架橋型シリコンゴム微粒子(S−2)が均一に分散したエポキシ樹脂組成物(b)25部、潜在性エポキシ硬化剤としてNBDAアダクト変性潜在性硬化剤60部、Cat−Z−15の20部、高軟化点ポリマー微粒子(P−3)10部とを加え、ダルトンミキサーで予備混合し、次に3本ロールで固体原料が5μm以下になるまで混練しその樹脂組成物190部と「ミクロパールAU−205」10部を添加して、気泡が入らない程度に混練し、更に40℃で熱処理し、E型粘度計による25℃初期粘度が4500Pa・sに達した時点で、急冷却させ、更に室温下に真空脱泡処理して異方導電性ペースト(ACP−4)を得た。
異方導電性ペースト(ACP−4)は、一分子中に平均2個のエポキシ基を有するエポキシ樹脂からなり、その含有量として46.25%、ゴム状ポリマー微粒子含有量3.75%、高軟化点ポリマー微粒子含有量5%、潜在性エポキシ硬化剤含有量40%、導電無性粒子含有量5質量%(4容積%)とからなる無溶剤型の異方導電性ペーストである。
【0166】
異方導電性ペースト(ACP−4)の貯蔵安定性試験結果と塗付作業性試験結果および150℃ゲルタイム特性、遊離イオン濃度測定結果等をそれぞれ表1に示した。また、Bステージ化組成物の80乃至120℃E型粘度特性、該硬化体の線膨張係数、Tg、吸水率特性も合わせて表1に記載した。
ACP−4のDSCによる反応開始温度は45℃、Top温度は98℃であった。
ACP−4を用い、実施例1と同様、シリコンゴムシートを介して190℃熱プレスによる圧締圧0.03MPa/cm2,30秒間の加熱接合試験を5回繰り返し実施した。その結果を併せて表1に記載した。
【0167】
実施例5
ビスフェノールA型エポキシ樹脂である「エピコートEP−1004」25部とノボラック型エポキシ樹脂「YDCNの25部を、1,6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル20部に溶解し、その液に、ビスフェノールF型液状エポキシ樹脂として「エピクロン830S」20部、平均粒子径が0.05μmの微架橋型アクリルゴム微粒子(S−1)が均一に分散したエポキシ樹脂組成物(a)40部、Cat−Z−15の30部、高軟化点ポリマー微粒子(P−2)18部、無定型シリカ−2の2部、グラフト変性アルミナ−2の10部とを加え、ダルトンミキサーで予備混合し、次に3本ロールで固体原料が5μm以下になるまで混練して、その樹脂組成物の190部と「ミクロパールAU−205」10部を添加し、気泡が入らない程度に混練して、E型粘度計による25℃初期粘度が500〜700Pa・sの異方導電性ペースト(ACP−5)を得た。
異方導電性ペースト(ACP−5)は、一分子中に平均2.3個のエポキシ基を有するエポキシ樹脂からなり、その含有量として57.7%、ゴム状ポリマー微粒子含有量7.3%、高軟化点ポリマー微粒子含有量9%、潜在性エポキシ硬化剤含有量15%、無機質充填剤含有量6%、導電無性粒子含有量5質量%(4容積%)とからなる無溶剤型の異方導電性ペーストである。
【0168】
異方導電性ペースト(ACP−5)の貯蔵安定性試験結果と塗付作業性試験結果および150℃ゲルタイム特性、遊離イオン濃度特性測定等をそれぞれ表1に示した。また、Bステージ化組成物の80乃至120℃E型粘度特性、該硬化体の線膨張係数、Tg、吸水率特性も合わせて表1に記載した。
ACP−5のDCSによる反応開始温度は76℃、Top温度は124℃であった。
ACP−5を用い、実施例1と同様、シリコンゴムシートを介して190℃熱プレスによる圧締圧0.03MPa/cm2,30秒間の加熱接合試験を5回繰り返し実施した。その結果を併せて表1に記載した。
【0169】
比較例1
実施例1に於いて、ビスフェノールF型エポキシ樹脂「エピクロン830S」31.6部の代わりにビスフェノールF型エポキシ樹脂「エピクロン830」31.6部、グラフト化変性アルミナ−2の8部に替えて無定形アルミナ8部とし、かつ高軟化点ポリマー微粒子(P−1)を含まない以外は、同様にして比較・異方導電性ペースト(ACP−B1)を調製した。
異方導電性ペースト(ACP−B1)は、一分子中に平均2個のエポキシ基を有するエポキシ樹脂からなり、その含有量として58.2%、ゴム状ポリマー微粒子含有量8.57%、無機質充填剤含有量5.49%、シランカップリング剤含有量0.22%、潜在性エポキシ硬化剤含有量21.98%、導電無性粒子含有量5.5質量%(4.5容積%)とからなる無溶剤型の異方導電性ペーストである。
【0170】
異方導電性ペースト(ACP−B1)の貯蔵安定性試験結果と塗付作業性試験結果および150℃ゲルタイム特性、遊離イオン濃度測定結果等をそれぞれ表1に示した。また、Bステージ化組成物の80乃至120℃E型粘度特性、該硬化体の線膨張係数、Tg、吸水率特性も合わせて表1に記載した。
ACP−B1のDCSによる反応開始温度は63.5℃、Top温度は133℃であった。
ACP−B1を用い、被接着体の材料温度がおよそ熱圧開始から10秒後には120℃に達する様にシリコンゴムシートを介して、190℃熱プレスによる圧締圧0.03MPa/cm2,30秒の加熱接合試験を5回繰り返し実施した。その結果を併せて表1に記載した。
【0171】
比較例2
ビスフェノールA型エポキシ樹脂として「エピクロンEP−1004」30部を1,6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル20部で溶解した液に、更に、未精製の汎用ビスフェノールF型エポキシ樹脂として「エピクロン830」の1.6部、熱活性な潜在性エポキシ硬化剤として「フジキュアーFXR−1030」30部、Cat−Z−15の10部、無定型シリカ−2の2部、無定型アルミナ−1の8部、高軟化点ポリマー微粒子(P−1)58部、シランカップリング剤KBM403の0.4部とを加え、ダルトンミキサーで予備混合し、次に3本ロールで固体原料が5μm以下になるまで混練した樹脂組成物の190部に対し、「ミクロパールAU−205」の10部を添加し、気泡が入らない程度に混練して、真空脱泡処理してなる比較・異方導電性ペースト(ACP−B2)を得た。
異方導電性ペースト(ACP−B2)は、一分子中に平均2ケのエポキシ基を有するエポキシ樹脂からなり、その含有量として40.8%、ゴム状ポリマー微粒子含有量0%、無機質充填剤含有量5%、低軟化点ポリマー微粒子含有量29%、潜在性エポキシ硬化剤含有量20%、シランカップリング剤含有量0.2%、導電無性粒子含有量5質量%(4容積%)とからなる無溶剤型の異方導電性ペーストである。
【0172】
異方導電性ペースト(ACP−B2)の貯蔵安定性試験結果と塗付作業性試験結果および150℃ゲルタイム特性をそれぞれ表1に示した。
ACP−B2のDCSによる反応開始温度は69℃、Top温度は138℃であった。
ACP−B2を用い、被接着体の材料温度がおよそ熱圧開始から10秒後には120℃に達する様にシリコンゴムシートを介して、190℃熱プレスによる圧締圧0.03MPa/cm2,30秒の加熱接合試験を5回繰り返し実施した。その結果を併せて表1に記載した。
【0173】
比較例3
実施例1に於いて高軟化点ポリマー微粒子(P−1)に替えて低軟化点ポリマー微粒子(Q−1)同部に替えた以外は、同様にして比較・異方導電性ペースト(ACP−B3)を製造した。
異方導電性ペースト(ACP−B3)の25℃の粘度は安定せず、経時変化が激しく認められた。同温度の12時間経過後の粘度は3倍を越す粘度変化を呈した。よって該比較・異方導電性ペースト(ACP−B3)は塗布作業安定性に欠けるものであり、その後の熱圧接合試験には供しなかった。
【0174】
【表1】

Figure 0003904798
【0175】
【発明の効果】
本発明の異方導電性ペーストは、1液型においても剛体熱プレス加熱接着方式に適合し、かつその一次硬化接着信頼性が高く、その硬化体の熱変形温度は100℃以上と高く、滲み出しや樹脂抜けを著しく低減又は実質的に回避することができる。また、その硬化体は、低吸水率性に優れ、低い線膨張係数特性を示し、寸法安定性にも優れる。さらに、貯蔵安定性ならびに塗布作業性に優れるため長期間保存でき、その操作も簡便である。
そのため、本発明の異方性導電ペーストにより得られる電気回路は、電気接続抵抗が低く、高温時においても接着耐久性に優れるので、高温多湿環境下で長時間その値を安定確保させることができる。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for forming an electrical connection circuit between an anisotropic conductive paste and a complex electrical circuit, or a liquid crystal display substrate and a semiconductor IC and / or an IC-mounted circuit substrate.
[0002]
[Prior art]
In recent years, with the miniaturization and thinning of various devices such as personal computers, it has become necessary to join ultra-fine electric circuits to each other, and in particular, the work of attaching semiconductor ICs and IC-mounted circuit boards to narrow spaces has increased. Yes. These electrical collective connection means used to be based on the development of soldering technology in the past, but in recent years, the fact is that the anisotropic conductive film is used.
However, when using an anisotropic conductive film, it is necessary to perform release work of the release paper or punching mold, and in order to save labor, the expensive automatic peeling machine, automatic die cutting machine, automatic adhesive fixing There is a problem that there is a problem that there is a risk of capital investment, and there is a lot of waste of expensive anisotropic conductive film.
[0003]
On the other hand, an anisotropic conductive paste that is liquid at room temperature is proposed in the field as being free of waste. For example, an anisotropic conductive paste in which an insulating layer is provided on the surface of conductive particles and dispersed in an insulating adhesive component, or anisotropic conductive material in which conductive rubber particles are dispersed in an insulating adhesive. Paste compositions are known.
[0004]
By the way, the anisotropic conductive paste is a one-component thermosetting liquid composition that allows the circuits of the upper and lower substrates to be electrically bonded and fixed by bonding fine conductive circuits together. Say things.
The demand for anisotropic conductive pastes in recent years is strongly demanded to be adapted to harsh use, for example, there is no resin removal phenomenon in production lines with rapid heat addition, no occurrence of oozing and contamination, There is a momentum for finding a problem that does not cause problems such as poor conduction between electrodes in the crimping direction and poor insulation characteristics in a direction perpendicular to the crimping direction.
In particular, in this field, the temporary adhesiveness is excellent and, for example, less than 200 ° C./pressure 2 MPa / m 2 The fact is that there is a strong demand for the appearance of anisotropic conductive pastes with high adhesion reliability that does not lose resin even under severe thermocompression bonding conditions to maintain high productivity such as / 20 to 30 seconds.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
From the above-mentioned social background, the problem to be solved by the present invention is to provide an anisotropic conductive paste that simultaneously satisfies the following problems.
That is,
There is virtually no loss of resin or bubbles during thermocompression curing, and it is non-contaminating.
Easy thermocompression curing at 30 ° C to 200 ° C for a short time,
Enables electrical connection with reliable anisotropy
Is to provide an anisotropic conductive paste,
Further, at the same time, there is provided a method for forming an electrical connection circuit between a complex electric circuit using the anisotropic conductive paste or an electrical connection circuit between a liquid crystal display substrate and a semiconductor IC and / or an IC-mounted circuit substrate. That is.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
As a result of diligent studies to solve the above problems, the present inventors have made an epoxy resin the main ingredient, and each specific amount of rubber-like polymer fine particles, thermally active latent epoxy curing agent, high softening point polymer fine particles in the resin Conductive particles of a specific size and a specific amount, and if necessary, are compatible with an inorganic filler, a silane coupling agent, an epoxy resin, and an epoxy group having a boiling point in the range of 150 to 220 ° C. It has been found that the above-mentioned problems can be achieved by using an anisotropic conductive paste containing an active solvent and other additives, and the present invention has been completed.
[0007]
That is, the anisotropic conductive paste of the present invention provides the following [1] to [11].
[1] An anisotropic conductive paste comprising conductive fine particles and an epoxy resin composition,
(A) The ionic conductivity of an aqueous solution obtained by mixing the anisotropic conductive paste with the same mass of pure water is 1 mS / m or less,
(B) The E-type viscosity of the composition after heat treatment at 80 to 100 ° C. for 20 minutes when the anisotropic conductive paste is applied to a thickness of 50 μm is 50 to 10,000 Pa · s at 80 to 100 ° C.,
Furthermore, the cured body of the anisotropic conductive paste is
(C) The linear expansion coefficient of 0 ° C. to 100 ° C. obtained from the thermomechanical analyzer (TMA) of the cured anisotropic conductive paste is 10 × 10 -Five mm / mm / ° C. or less,
(D) The thermal deformation temperature Tg obtained from the thermomechanical analyzer (TMA) of the cured anisotropic conductive paste is 100 ° C. or higher,
(E) The water absorption of the anisotropic conductive paste is 2% by mass or less,
(F) The specific resistance of the anisotropic conductive paste is 1 × 10 9 An anisotropic conductive paste that is Ω · cm or more.
[0008]
[2] The epoxy resin composition is
(1) 30 to 93% by mass of an epoxy resin having an average of 1.2 or more epoxy groups in one molecule,
(2) 1 to 15% by mass of rubber-like polymer fine particles having a softening point temperature of 0 ° C. or less and a primary particle diameter of 5 μm or less,
(3) Thermally active latent epoxy curing agent 5 to 60% by mass,
(4) It has a softening point temperature of 50 ° C. or higher and a primary particle diameter of 1 to 20% by mass of high softening point polymer fine particles of 2 μm or less,
Epoxy resin compositions 93 to 97% by volume comprising the above (1) to (4),
(5) Anisotropy as described in [1] above, comprising 3 to 7% by volume of conductive particles having an average particle size of 5 to 15 μm, a maximum particle size of 20 μm or less, and a minimum particle size of 0.1 μm or more Conductive paste.
[0009]
[3] The anisotropic conductive paste according to [2], further including 1 to 10% by mass of an inorganic filler in the anisotropic conductive paste.
[4] The anisotropic conductive paste according to the above [2] or [3], further comprising 0.1 to 5% by mass of a silane coupling agent in the anisotropic conductive paste.
[0010]
[5] The maximum exothermic peak temperature obtained from a differential thermal peak curve of differential thermal analysis (DSC) in which 10 mg of the anisotropic conductive paste is heated at a constant rate of 5 ° C. per minute in an inert gas atmosphere is 80 The anisotropic conductive paste according to any one of the above [2] to [4], which is in the range of from 180 to 180 ° C.
[6] The anisotropic conductive paste according to any one of [2] to [5] is a one-pack type epoxy resin composition, and 10 mg of the anisotropic conductive paste is added to an inert gas atmosphere every time. An anisotropic conductive paste having an exothermic onset temperature determined from a differential thermal peak curve of differential thermal analysis (DSC) obtained by heating at a constant rate of 5 ° C. for 30 minutes to 130 ° C.
[0011]
[7] The epoxy resin (1) is an epoxy resin having an average of 1.7 or more epoxy groups in one molecule, and has a polystyrene equivalent number average molecular weight of 7000 or less by gel permeation chromatography measurement. [4] An anisotropic conductive paste according to any one of [6].
[8] The anisotropic conductive paste according to any one of [4] to [7], wherein (2), (4), and (5) are present in a state of being dispersed as particles in an epoxy resin.
[9] As the above (4), the epoxy group has a softening point temperature of 60 to 150 ° C., the primary particle diameter is in the range of 0.01 to 2 μm, and 0.1 to 5% by mass in the polymer component. The anisotropic conductive paste according to any one of [4] to [8], which is a poly (meth) acrylate main component type high softening point polymer fine particle introduced and having a microcrosslinking structure.
[0012]
[10] The above [4] to (5), wherein (5) has at least one metal-coated phase selected from gold, silver, copper, nickel, or an alloy thereof having an organic polymer as a core. [9] The anisotropic conductive paste according to any one of [9].
[11] Dispensing the anisotropic conductive paste according to any one of the above [2] to [10] on the electrical connection portion between the liquid crystal display substrate and the semiconductor IC and / or the IC mounting circuit, Electrical connection between a liquid crystal display substrate and a semiconductor IC and / or an IC-mounted circuit substrate that form an electric conduction circuit by vertical conduction while being bonded and fixed using a thermosetting reaction of the anisotropic conductive paste by pressure bonding with a rigid hot press Method of forming a typical connection circuit.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The anisotropic conductive paste of the present invention is an anisotropic conductive paste comprising conductive fine particles and an epoxy resin composition,
(A) The ion conductivity of an aqueous solution obtained by sufficiently mixing the anisotropic conductive paste and pure water of the same mass is 1 mS / m or less,
(B) The E-type viscosity of the composition after heat treatment at 80 to 100 ° C./20 minutes when the anisotropic conductive paste is applied to a thickness of 50 μm is 50 to 10,000 Pa · s at a viscosity of 80 to 100 ° C.,
Furthermore, the cured body of the anisotropic conductive paste is
(C) The linear expansion coefficient of 0 to 100 ° C. obtained from the thermomechanical analyzer (TMA) of the cured anisotropic conductive paste is 10 × 10 -Five mm / mm / ° C. or less,
(D) The thermal deformation temperature Tg obtained from the thermomechanical analyzer (TMA) of the cured anisotropic conductive paste is 100 ° C. or higher,
(E) The water absorption of the anisotropic conductive paste is 2% by mass or less,
(F) The specific resistance of the anisotropic conductive paste is 1 × 10 9 It is preferable that it is Ω · cm or more.
[0014]
The condition (b) is, for example, a physical property required for a sealing material in a B-stage or the like, for example, a heat bonding process at the time of electrical connection between a liquid crystal display substrate and a semiconductor IC and / or an IC mounting circuit. By setting the E-type viscosity of this B-staged composition at 0.5 rpm to 50 Pa · s or more at 80 to 100 ° C., for example, the occurrence of resin detachment or seepage at the time of rigid hot press-type heat pressing bonding It becomes remarkably suppressed and can be substantially eliminated. Further, by setting the viscosity at 80 ° C. to 100 ° C. to 10000 Pa · s or less, it is preferable because, for example, the desired anisotropic conductivity can be ensured at the time of rigid hot press-type hot-press bonding. Further, the viscosity of the B-staged product at 80 to 100 ° C. is more preferably in the range of 75 to 8000 Pa · s, particularly preferably in the range of 100 to 5000 Pa · s.
[0015]
Moreover, electrical connection reliability and its stability can be remarkably improved by setting the water absorption related to the cured body of the anisotropic conductive paste to 2% by mass or less.
In the anisotropic conductive paste of the present invention, the specific resistance of the cured body is 1 × 10. 9 It is preferably Ω · cm or more, more preferably 1 × 10 Ten Ω · cm or more, particularly preferably 1 × 10 11 Ω · cm or more. The specific resistance of the cured product is 1 × 10 9 By setting it to Ω · cm or more, it is possible to ensure essential insulation characteristics and improve arc resistance between electrode terminals on the same plane.
[0016]
In addition, by setting the heat distortion temperature characteristic (Tg characteristic) of the cured anisotropic conductive paste to a specific range, the range of the use durability temperature range is expanded. In particular, it can be used at a higher temperature than required recently.
That is, by setting the thermal deformation temperature (Tg) obtained from the thermomechanical analyzer (TMA) of the cured body to 100 ° C. or higher, the electrical connection circuit obtained can ensure better connection reliability over a long period of time. This is preferable. More preferably, the heat distortion temperature is 110 ° C. or higher, and particularly preferably, the Tg is in the range of 115 to 180 ° C.
[0017]
Furthermore, the connection stability of the electrical connection circuit obtained can be ensured by setting the linear expansion coefficient of 0 to 100 ° C. of the cured anisotropic conductive paste of the present invention within a specific range. That is, the coefficient of linear expansion obtained from a thermomechanical analyzer of a cured anisotropic conductive paste was 10 × 10. -Five By setting it to mm / mm / ° C. or lower, it is possible to prevent disconnection for a long period of time even under high temperature and high humidity. The linear expansion coefficient of the cured anisotropic conductive paste is 5 × 10 -Five Preferably it is less than mm / mm / ° C. 3 × 10 -Five More preferably, it is less than mm / mm / ° C.
[0018]
Further, in the anisotropic conductive paste of the present invention, the ionic conductivity of an aqueous solution obtained by sufficiently mixing the anisotropic conductive paste with the same mass of pure water as an index of the free ion concentration in the anisotropic conductive paste. In other words, the ionic conductivity is preferably 1 mS / m or less. By doing so, the time-dependent change rate of anisotropic conductivity at the time of humidification can be reduced. More preferably, it is 0.5 mS / m or less, and particularly preferably 0.2 mS / m or less.
[0019]
The anisotropic conductive paste of the present invention includes 93% to 97% by volume of an epoxy resin composition comprising the following components (1) to (4), and (5) an average particle diameter of 5 to 15 μm and the maximum 3% to 7% by volume of conductive particles having a particle diameter of 20 μm or less and a minimum particle diameter of 0.1 μm or more are contained.
[0020]
The epoxy resin composition is
(1) 30% by mass to 93% by mass of an epoxy resin having an average of 1.2 or more epoxy groups in one molecule,
(2) 1 to 15% by mass of rubber-like polymer fine particles having a softening point temperature of 0 ° C. or less and a primary particle diameter of 5 μm or less,
(3) Thermally active latent epoxy curing agent 5 to 60% by mass,
(4) High softening point polymer fine particles having a softening point temperature of 50 ° C. or higher and a primary particle diameter of 2 μm or less 1 to 20% by mass
Consists of.
[0021]
The anisotropic conductive paste of the present invention is compatible with the above components (1) to (5) and, if necessary, (6) inorganic filler, (7) silane coupling agent, and (8) epoxy resin. In addition, a solvent inert to the epoxy group (hereinafter simply referred to as a solvent) and other additives are added.
Hereinafter, the constituent components will be specifically described.
[0022]
(1) Epoxy resin
The epoxy resin (1) used in the present invention is an epoxy resin having an average of 1.2 or more epoxy groups in one molecule. Preferably, it has an average of 1.7 or more, particularly preferably an average of 2 or more and 6 or less, of epoxy groups in one molecule. It is preferable that the average heat resistance is 1.2 or more in one molecule because heat resistance is improved. The epoxy resin may be one kind or a mixture of different resins, and can be used regardless of solid or liquid at room temperature.
Although not particularly limited, the number of functional groups of the epoxy resin in the anisotropic conductive paste is determined by liquid chromatography, and the number of functional groups per molecule of the epoxy resin is obtained from the epoxy equivalent and the mass average molecular weight. be able to.
[0023]
These epoxy resins are not particularly limited as long as they are epoxy resins containing a predetermined epoxy group or a mixture thereof, and are used singly or in combination of monofunctional epoxy resins, polyfunctional epoxy resins, and modified epoxy resins. it can.
A particularly preferable epoxy resin is a simple substance or a mixture of plural kinds thereof, and is contact-mixed with pure water of the same mass for 10 to 30 minutes, and the ionic conductivity of the extracted water separated and extracted is more preferably 2 mS / m or less. Is preferably 1 mS / m or less, particularly preferably 0.5 mS / m or less.
If the ionic conductivity of the extracted water is 2 mS / m or less, the migration of free ions from the cured body of the anisotropic conductive paste of the present invention finally obtained can be remarkably suppressed or substantially avoided. This also substantially avoids corrosion of the electrode. When two or more different types of epoxy resins are used, the total content of free ions in the mixture should satisfy the above requirements.
[0024]
The epoxy resin (1) is preferably a mixture of a liquid epoxy resin (1-1) in the temperature range of 0 to 50 ° C. and a solid epoxy resin (1-2) in the temperature range of 0 to 50 ° C. . The mixture is preferably liquid at 0 ° C. to 120 ° C.
In the epoxy resin (1), the mixing mass ratio of the liquid epoxy resin (1-1) in the temperature range of 0 to 50 ° C. and the solid epoxy resin (1-2) in the temperature range of 0 to 50 ° C. is (1 -1): represented by (1-2), preferably in the range of (95: 5) to (30:70), particularly preferably (90:10) to (60:40). The epoxy resin (1-2) solid in the temperature range of 0 to 50 ° C. in the mixture is a cresol novolac type epoxy resin, a bisphenol A type epoxy resin, a bisphenol F type epoxy resin, a triphenolmethane type epoxy resin, or triphenolethane. It is preferable to use at least one resin selected from the group of epoxy resins or a mixture thereof.
[0025]
Moreover, as an epoxy resin (1), the thing of the polystyrene conversion mass mean molecular weight calculated | required by gel permeation chromatography (henceforth GPC) is 7000 or less is preferable, and the range of 150 to 3000 is more preferable, Most preferred is in the range of 350-2000.
By setting the weight average molecular weight in terms of polystyrene by GPC to 7000 or less, the E-type viscosity of the composition after heat treatment at 80 to 100 ° C./20 minutes can be 50 to 10000 Pa · s at 80 to 100 ° C. It is preferable from the standpoint that the heat resistance of the rigid body hot press type heat and pressure can be secured. Similarly, by setting the polystyrene-equivalent mass average molecular weight to 150 or more, it is preferable because the cross-linking density of the obtained cured product can be kept high and the heat-resistant adhesion reliability can be secured.
[0026]
The content of the epoxy resin (1) is 30 to 93% by mass, preferably 30 to 70% by mass in the epoxy resin composition in the anisotropic conductive paste.
In the following epoxy resin, what directly synthesize | combined the epoxy resin so that the said requirements are satisfy | filled, what was manufactured by refinement | purification or highly purified, etc. can be used. Any purification method can be used as long as the ionic conductivity of the extracted water obtained by contacting and mixing with the same amount of pure water for 10 to 30 minutes can be purified within a predetermined range. For example, water washing-solvent extraction purification method, ultrafiltration method, distillation purification method and the like can be mentioned.
[0027]
<Monofunctional epoxy resin>
Examples of the monofunctional epoxy resin used in the present invention include aliphatic monoglycidyl ether compounds, alicyclic monoglycidyl ether compounds, aromatic monoglycidyl ether compounds, aliphatic monoglycidyl ester compounds, and aromatic monoglycidyl ester compounds. , Alicyclic monoglycidyl ester compounds, nitrogen element-containing monoglycidyl ether compounds, monoglycidylpropylpolysiloxane compounds, monoglycidylalkanes and the like, but it goes without saying that other monofunctional epoxy resins may be used. .
[0028]
(Aliphatic monoglycidyl ether compound)
For example, an aliphatic monoglycidyl ether compound obtained by reaction of a polyalkylene glycol monoalkyl ether having an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms with epichlorohydrin, or an aliphatic monoglycol obtained by reaction of an aliphatic alcohol with epichlorohydrin A glycidyl ether compound etc. are mentioned.
Examples of polyalkylene glycol monoalkyl ethers having an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms include ethylene glycol monoalkyl ether, diethylene glycol monoalkyl ether, triethylene glycol monoalkyl ether, polyethylene glycol monoalkyl ether, propylene glycol monoalkyl ether , Dipropylene glycol monoalkyl ether, tripropylene glycol monoalkyl ether, polypropylene glycol monoalkyl ether, and the like.
[0029]
Examples of the aliphatic alcohol include n-butanol, isobutanol, n-octanol, 2-ethylhexyl alcohol, dimethylolpropane monoalkyl ether, trimethylolpropane dialkyl ether, glycerin dialkyl ether, dimethylolpropane monoalkyl ester, and trimethylolpropane. Examples thereof include dialkyl esters and glycerin dialkyl esters.
[0030]
(Alicyclic monoglycidyl ether compound)
Examples thereof include alicyclic monoglycidyl ether compounds obtained by reaction of alicyclic alcohols having a saturated cyclic alkyl group having 6 to 9 carbon atoms with epichlorohydrin.
Cyclohexanol etc. are mentioned as alicyclic alcohol used for reaction.
[0031]
(Aromatic monoglycidyl ether compound)
For example, the aromatic monoglycidyl ether compound obtained by reaction of aromatic alcohols and epichlorohydrin, etc. are mentioned.
Examples of aromatic alcohols used in the reaction include phenol, methylphenol, ethylphenol, n-propylphenol, isopropylphenol, n-butylphenol, benzyl alcohol, t-butylphenol, xylenol, and naphthol.
[0032]
(Aliphatic or aromatic monoglycidyl ester compounds)
For example, an aliphatic monoglycidyl ester compound or an aromatic monoglycidyl ester compound obtained by a reaction between an aliphatic dicarboxylic acid monoalkyl ester or an aromatic dicarboxylic acid monoalkyl ester and epichlorohydrin can be used.
[0033]
<Multifunctional epoxy resin>
The polyfunctional epoxy resin is usually an epoxy resin having an average of 2 to 6 epoxy groups in one molecule, but a resin having more epoxy groups is used as long as the effect of the present invention is not impaired. You can also.
Examples of the polyfunctional epoxy resin include aliphatic polyvalent glycidyl ether compounds, aromatic polyvalent glycidyl ether compounds, trisphenol type polyvalent glycidyl ether compounds, hydroquinone type polyvalent glycidyl ether compounds, resorcinol type polyvalent glycidyl ether compounds, Aliphatic polyvalent glycidyl ester compound, aromatic polyvalent glycidyl ester compound, aliphatic polyvalent glycidyl ether ester compound, aromatic polyvalent glycidyl ether ester compound, alicyclic polyvalent glycidyl ether compound, aliphatic polyvalent glycidyl amine compound And aromatic polyvalent glycidylamine compounds, hydantoin type polyvalent glycidyl compounds, biphenyl type polyvalent glycidyl compounds, novolac type polyvalent glycidyl ether compounds, and epoxidized diene polymers.
Needless to say, other polyfunctional epoxy resins and modified epoxy resins can also be used.
[0034]
(Aliphatic polyvalent glycidyl ether compound)
Examples thereof include aliphatic polyvalent glycidyl ether compounds obtained by reaction of polyalkylene glycols or polyhydric alcohols with epichlorohydrin. Examples of polyalkylene glycols used in the reaction include ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, polyethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, tripropylene glycol, and polypropylene glycol.
Examples of the polyhydric alcohol used in the reaction include dimethylolpropane, trimethylolpropane, spiroglycol, glycerin and the like.
[0035]
(Aromatic polyvalent glycidyl ether compound)
For example, the aromatic polyvalent glycidyl ether compound obtained by reaction of aromatic diols and epichlorohydrin, etc. are mentioned.
Examples of the aromatic diol used in the reaction include bisphenol A, bisphenol S, bisphenol F, and bisphenol AD.
[0036]
(Trisphenol type polyvalent glycidyl ether compound)
For example, a trisphenol type polyvalent glycidyl ether compound obtained by a reaction between trisphenols and epichlorohydrin can be mentioned.
The trisphenols used in the reaction include 4,4 ', 4 "-methylidenetrisphenol, 4,4', 4" -methylidenetris (2-methylphenol), 4,4 '-[(2-hydroxyphenyl) Methylene] bis [2,3,6-trimethylphenol], 4,4 ′, 4 ″ -ethylidenetrisphenol, 4,4 ′-[(2-hydroxyphenyl) methylene] bis [2-methylphenol], 4, 4 '-[(2-hydroxyphenyl) ethylene] bis [2-methylphenol], 4,4'-[(4-hydroxyphenyl) methylene] bis [2-methylphenol], 4,4 '-[(4 -Hydroxyphenyl) ethylene] bis [2-methylphenol], 4,4 '-[(2-hydroxyphenyl) methylene] bis [2,6-dimethylpheno 4,4 '-[(2-hydroxyphenyl) ethylene] bis [2,6-dimethylphenol], 4,4'-[(4-hydroxyphenyl) methylene] bis [2,6-dimethylphenol] 4,4 ′-[(4-hydroxyphenyl) ethylene] bis [2,6-dimethylphenol], 4,4 ′-[(2-hydroxyphenyl) methylene] bis [3,5-dimethylphenol], 4 , 4 '-[(2-hydroxyphenyl) ethylene] bis [3,5-dimethylphenol], 4,4'-[(3-hydroxyphenyl) methylene] bis [2,3,6-trimethylphenol], 4 , 4 '-[(4-hydroxyphenyl) methylene] bis [2,3,6-trimethylphenol], 4,4'-[(2-hydroxyphenyl) methylene] bis [2- Chlohexyl-5-methylphenol], 4,4 ′-[(3-hydroxyphenyl) methylene] bis [2-cyclohexyl-5-methylphenol], 4,4 ′-[(4-hydroxyphenyl) methylene] bis [ 2-cyclohexyl-5-methylphenol], 4,4 '-[1- [4- [1- (4-hydroxyphenyl) -1-methylethyl] phenolethylidene] bisphenol, 4,4'-[(3 4-dihydroxyphenyl) methylene] bis [2-methylphenol], 4,4 ′-[(3,4-dihydroxyphenyl) methylene] bis [2,6-dimethylphenol], 4,4 ′-[(3 4-dihydroxyphenyl) methylene] bis [2,3,6-trimethylphenol], 4- [bis (3-cyclohexyl-4-hydroxy-6- Methylphenyl) methyl] -1,2-benzenediol and the like.
[0037]
(Hydroquinone type polyvalent glycidyl ether compound)
For example, a hydroquinone type polyvalent glycidyl ether compound obtained by reaction of hydroquinone and epichlorohydrin can be used.
(Resorcinol type polyvalent glycidyl ether compound)
For example, a resorcinol type polyvalent glycidyl ether compound obtained by a reaction between resorcinol and epichlorohydrin can be used.
[0038]
(Aliphatic polyvalent glycidyl ester compound)
Examples thereof include an aliphatic polyvalent glycidyl ester compound obtained by a reaction between an aliphatic dicarboxylic acid typified by adipic acid and the like and epichlorohydrin.
(Aromatic polyvalent glycidyl ester compound)
For example, an aromatic polyvalent glycidyl ester compound obtained by a reaction between an aromatic polycarboxylic acid and epichlorohydrin can be used.
Examples of the aromatic polycarboxylic acid used in the reaction include isophthalic acid, terephthalic acid, and pyromellitic acid.
[0039]
(Aliphatic or aromatic polyvalent glycidyl ether ester compounds)
Examples thereof include an aliphatic polyvalent glycidyl ether ester compound or an aromatic polyvalent glycidyl ether ester compound obtained by a reaction of a hydroxydicarboxylic acid compound and epichlorohydrin.
(Alicyclic polyvalent glycidyl ether compound)
Examples thereof include alicyclic polyvalent glycidyl ether compounds represented by dicyclopentadiene type polyvalent glycidyl ether compounds.
[0040]
(Aliphatic polyvalent glycidylamine compound)
For example, an aliphatic polyvalent glycidylamine compound obtained by a reaction of an aliphatic polyamine represented by ethylenediamine, diethylenetriamine, triethylenetetramine and the like and epichlorohydrin can be used.
(Aromatic polyvalent glycidylamine compound)
For example, an aromatic polyvalent glycidylamine compound obtained by a reaction of an aromatic diamine typified by diaminodiphenylmethane, aniline, metaxylylenediamine and the like and epichlorohydrin can be used.
[0041]
(Hydantoin type polyvalent glycidyl compound)
Examples thereof include hydantoin-type polyvalent glycidyl compounds obtained by reaction of hydantoin and its derivatives with epichlorohydrin.
[0042]
(Novolac type polyvalent glycidyl ether compound)
For example, a novolak type polyvalent glycidyl ether compound obtained by a reaction of a novolak resin derived from aromatic alcohols typified by phenol, cresol, naphthol and the like and formaldehyde and epichlorohydrin can be used.
Further, for example, a modified phenol resin obtained by reacting a phenol nucleus derived from phenol and p-xylylene dichloride and a paraxylene nucleus by a methylene bond and a reaction with epichlorohydrin is also a typical example. is there.
(Epoxidized diene polymer)
Examples thereof include epoxidized polybutadiene and epoxidized polyisoprene.
[0043]
<Modified epoxy resin>
A typical addition derivative composition is an epoxy resin composed of at least one or two or more of the above and one or more selected from amine compounds, mercapto compounds, and carboxyl compounds. The addition derivative composition preferably includes a liquid or solid which does not have a phase separation structure by itself and exhibits a liquid or a solid at room temperature.
Specific examples of the amine compound, mercapto compound, and carboxyl compound that are appropriately used in the production of the modified epoxy resin are given below.
[0044]
[Amine compound]
For example, aliphatic amines, alicyclic amines, aromatic amines, polyamides, polyamide amines, cyanamides, amino group-containing low molecular polysiloxanes, amino group-containing low molecular butadiene-acrylonitrile copolymers, amino A typical example is a group-containing low-molecular acrylic compound.
[0045]
(Aliphatic amines)
Any aliphatic amine monomer may be used and is not particularly limited. For example, monoethanolamine, diethanolamine, ethylenediamine, diethylenetriamine, triethylenetetramine, hexamethylenediamine, propylenediamine, dipropylenetriamine, polyethylene glycol Representative examples include monoamine, polyethylene glycol diamine, polypropylene glycol monoamine, and polypropylene glycol diamine.
[0046]
(Alicyclic amines)
Any alicyclic amine monomer may be used, and is not particularly limited. For example, isophorone diamine, cyclohexyl diamine, norbornane diamine, piperidine, bisaminopropyl tetraoxaspiroundecane, etc. and their modified polyamines. Is representative.
(Aromatic amines)
Any aromatic amine monomer may be used, and it is not particularly limited. For example, phenylenediamine, xylylenediamine, diaminodiphenylmethane, diaminodiphenylsulfone, and their modified polyamines are typical.
[0047]
(Polyamides)
Any polyamide may be used, and there is no particular limitation. For example, one or two or more polyvalent amine compounds and dicarboxylic acid compounds selected from the above-mentioned aliphatic amines, alicyclic amines, aromatic amines, etc. And the like.
(Polyamide amines)
Any polyamide amines may be used, and there is no particular limitation. For example, one or more amines selected from the above-mentioned aliphatic amines, alicyclic amines, aromatic amines, dicarboxylic acid compounds, and amino acids. It is represented by a dehydration condensation derivative with a carboxylic acid compound.
(Cyanamides)
Any cyanamide may be used, and there is no particular limitation, but it is represented by, for example, dicyandiamide.
[0048]
(Amino group-containing low molecular weight polysiloxanes)
Any amino group-containing low molecular weight polysiloxane may be used, and there is no particular limitation. For example, the amino group-containing polysiloxane having an amine equivalent of 2000 or less is representative.
[0049]
(Amino group-containing low molecular weight butadiene-acrylonitrile copolymers)
Any amino group-containing low-molecular-weight butadiene-acrylonitrile copolymers may be used, and there are no particular restrictions. For example, the amine equivalent is an amine equivalent of 2000 or less, and both terminal amino groups have an acrylonitrile equivalent content of 16 to 30% by mass. A typical example is a butadiene-acrylonitrile copolymer.
[0050]
(Amino group-containing low molecular weight acrylic compound)
Any amino-group-containing low-molecular acrylic compound may be used, and there is no particular limitation. For example, the SP value (solubility parameter) which is an amine equivalent is 2000 or less and is an affinity index is 8.5 to 10 It is represented by a certain polyvalent amino group-containing acrylic compound.
[0051]
[Mercapto compound]
Any mercapto compound may be used without any particular limitation. Examples thereof include MR-6, MR-7, etc., which are Mitsui Chemicals, and other mercapto group-containing polysiloxanes having a mercapto equivalent of 2000 or less.
[0052]
[Carboxyl compound]
Any carboxylic acid monomer may be used and is not particularly limited. For example, maleic acid, maleic anhydride, itaconic acid, adipic acid, trimellitic acid, trimellitic anhydride, phthalic acid, phthalic anhydride, tetrahydro Acid-terminated polyesters derived from carboxylic acid monomers having 20 or less carbon atoms represented by phthalic acid, tetrahydrophthalic anhydride, highmic acid, nadic anhydride, glutaric anhydride and the like and known dihydroxy compounds A typical example is given.
Other examples also include polysiloxanes containing carboxyl groups at both ends having an acid value of 5 to 100 mgKOH / g, butadiene-acrylonitrile copolymers containing carboxyl groups at both ends, and low molecular weight acrylic compounds containing carboxyl groups at both ends. The
[0053]
By the way, in the anisotropic conductive paste of this invention, it is preferable that the 80 degreeC E-type viscosity of the epoxy resin (1) used alone is not less than 0.3 Pa.s. More preferably, it is 1 Pa · s or more, and particularly preferably in the range of 5 to 1000 Pa · s. When the 80 ° C. E-type viscosity of the epoxy resin (1) alone exceeds 0.3 Pa · s, the rigid body hot press suitability is improved.
[0054]
(2) Rubber-like polymer fine particles having a softening point temperature of 0 ° C. or less and a primary particle size of 5 μm or less.
The anisotropic conductive paste of the present invention has a softening point temperature of 0 ° C. or less at a softening point temperature obtained by a torsional pendulum analyzer (hereinafter simply referred to as TBA) called a torsion pendulum method. 1 to 15% by mass of an epoxy resin contained in the anisotropic conductive paste containing rubber-like polymer fine particles (2) having an average primary particle size of 5 μm or less (hereinafter sometimes simply referred to as rubber-like polymer fine particles) Let
The average particle diameter of primary particles of the rubber-like polymer fine particles is more preferably 0.01 to 5 μm, further preferably 0.01 to 3 μm, and particularly preferably 0.05 to 2 μm.
[0055]
The use of 1% by mass or more of the rubber-like polymer fine particles in the epoxy resin composition in the anisotropic conductive paste of the present invention leads to the effect of reducing the residual strain of the electronic circuit board to be produced, resulting in adhesion It is preferable because reliability can be improved. Moreover, the heat resistance rigidity required for a hardening body can be ensured by making this into 15 mass% or less, and it is preferable. More preferably, it is in the range of 3 to 12.5% by mass. In particular, the rubber-like polymer fine particles (2) are more preferably 5 to 10% by mass in the epoxy resin composition.
[0056]
Further, it is preferable that the softening point temperature of the rubber-like polymer fine particles (2) is 0 ° C. or lower because the adhesion reliability at a low temperature tends to be further improved.
Furthermore, by making the primary particle diameter of the rubber-like polymer fine particles (2) 5 μm or less, it is possible because the vertical conduction between the electrodes can be reliably improved.
Preferred rubbery polymer fine particles (2) include silicon rubber fine particles and / or acrylic rubber fine particles or polyolefin rubber fine particles having a softening point temperature of −30 ° C. or less and a primary particle diameter in the range of 0.01 to 3 μm. More preferably, it is desirable that the rubber-like polymer fine particles are crosslinkable rubber particles.
[0057]
These rubbery polymer fine particles (2) can be appropriately selected and used as long as they have a softening point temperature of 0 ° C. or lower. For example, acrylic rubber rubber polymer, silicon rubber rubber polymer, conjugated diene rubber rubber polymer, olefin rubber rubber polymer, polyester rubber rubber polymer, urethane rubber rubber polymer, composite rubber And rubbery polymers having functional groups that react with epoxy groups. In particular, these rubbery polymers preferably have a functional group that reacts with an epoxy group.
One or more of these rubber-like polymer fine particles can be used in the anisotropic conductive paste of the present invention.
Specific examples of the rubber-like polymer fine particles are shown below.
[0058]
<Acrylic rubber-based rubbery polymer fine particles>
Specific examples of acrylic rubber-based rubber-like polymer fine particles include, for example, a method using particles obtained by drying a core / shell emulsion whose core part is made of acrylic rubber, and an acrylic monomer in an epoxy resin. A method for use as a resin composition obtained by non-aqueous dispersion polymerization, and further, an acrylic rubber polymer solution into which a functional group that reacts with an epoxy group is separately prepared, and then charged or dropped into an epoxy resin to mechanically And a method of using as a resin composition in which acrylic rubber fine particles are stably dispersed in an epoxy resin by solvent removal or grafting.
[0059]
<Silicon rubber-based rubbery polymer fine particles>
Specific examples of the silicon rubber-based rubber-like polymer fine particles are not particularly limited. For example, a method using powdery silicon rubber fine particles, or a double bond introduced into an epoxy resin, A method in which a silicon macromonomer having a reactive one-terminal acrylate group is reacted and then vinyl silicon and hydrogen silicon are charged and dispersed and used as a resin composition. And a method of using it as a resin composition obtained by reacting a reactive silicone oil having a molecular weight of 10,000 to 300,000 introduced with a functional group capable of reacting with a group. Other silicone rubber-like polymers can also be used.
[0060]
<Conjugated diene rubber-based rubbery polymer fine particles>
Specific examples of conjugated diene rubber-based rubbery polymer fine particles are obtained by polymerizing or copolymerizing monomers such as 1,3-butadiene, 1,3-pentadiene, isoprene, 1,3-hexadiene, and chloroprene. The conjugated diene rubber-like polymer fine particles obtained can be exemplified, and there is no particular limitation, and commercially available products can be used as they are.
More specific examples of the conjugated diene rubber include a copolymer of butadiene and acrylonitrile, a copolymer of butadiene and acrylonitrile having a carboxyl group at the terminal, a copolymer of butadiene and acrylonitrile having an amino group at the terminal, and the like. is there.
[0061]
<Olefin rubber-based rubbery polymer fine particles>
Specific examples of the olefin rubber-based rubber-like fine polymer particles include, for example, homopolymers such as homopolymers such as ethylene, propylene, 1-butene, 2-butene and isobutene, or other monomers capable of copolymerization. Examples thereof include fine particles composed of coalescence or terpolymer or a composition thereof. A good example is a method in which a commercially available product such as an olefin rubber latex is dehydrated in an epoxy resin and the olefin rubber is dispersed and stabilized in the epoxy resin.
[0062]
<Polyester rubber-based rubbery polymer fine particles>
The polyester rubber-based rubber-like polymer fine particles are fine particles made of a rubber-like polymer having a polyester bond in the polymer skeleton, and are not particularly limited. Examples of specific polyester rubbers include, for example, at least one diol component selected from liquid polysiloxane diol, liquid polyolefin diol, polypropylene glycol, polybutylene glycol, and the like, and, if necessary, a polyvalent higher than triol. In the presence of an alcohol compound, a low softening point polyester rubber derived from at least one dibasic acid selected from adipic acid, maleic acid, succinic acid, phthalic acid, etc., and an acid instead of the dibasic acid Examples thereof include a low softening point polyester rubber using an anhydride and a low softening point polyester rubber derived from a hydroxy polycarboxylic acid.
[0063]
<Urethane rubber-based rubbery polymer fine particles>
The urethane rubber-based rubber-like polymer fine particles are fine particles made of a rubber-like polymer in which a urethane bond and / or a urea bond is contained in a rubber-like polymer skeleton, and there is no particular limitation.
Specific examples of urethane rubbers include, for example, at least one diol component selected from liquid polysiloxane diol, liquid polyolefin diol, polypropylene glycol, polybutylene glycol, and the like, and, if necessary, more than triol. Obtained by reacting with diisocyanate compounds represented by hexamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, tolylene diisocyanate, diphenylmethane diisocyanate, norbornane diisocyanate in the presence of a monohydric alcohol compound. Rubber-like polyurethane, and further, for example, at least one long chain selected from liquid polysiloxane diamine (the amino group-containing low molecular weight polysiloxane), liquid polyolefin diamine, polypropylene glycol diamine and the like. Represented by hexamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, tolylene diisocyanate, diphenylmethane diisocyanate, norbornane diisocyanate in the presence of an amine component and, if necessary, a polyamine compound of triamine or higher. Examples thereof include rubber-like polyurethane obtained by reacting a diisocyanate compound.
[0064]
<Composite rubber particles>
As the composite rubber particles, for example, from the above-mentioned acrylic polymer, silicon-based, conjugated diene-based, olefin-based, polyester-based, urethane-based graft polymer and / or block polymer or core-shell polymer, multilayer polymer, etc. The following fine particles can be exemplified.
[0065]
<Rubber polymer having functional group that reacts with epoxy group>
As a rubbery polymer having a functional group that reacts with an epoxy group, for example, a functional group that reacts with an epoxy group is introduced into the above-mentioned acrylic, silicon, conjugated diene, olefin, polyester, or urethane particles. This is a typical example.
Examples of the functional group that can react with the epoxy group include a mercapto group, an amino group, an imino group, a carboxyl group, an acid anhydride group, an epoxy group, and a hydroxyl group.
[0066]
The rubbery polymer is preferably introduced with at least one of these functional groups, preferably 0.01 to 25% by mass, more preferably 0.1 to 10% by mass.
The method for introducing these functional groups is not particularly limited. Random copolymerization method, alternating copolymerization method, condensation polymerization method, addition polymerization method, core-shell weight of the functional group-containing monomer and the monomer constituting the main chain polymer are used. Any method such as an introduction method by a combined method, an ion adsorption introduction method, a swelling impregnation introduction method, or a graft polymerization method to a polymer that forms rubber-like particles may be used.
Of these, copolymerization and graft polymerization are preferred because the necessary functional groups can be arranged and introduced in the vicinity of the surface of the rubber-like polymer fine particles efficiently in a small amount.
[0067]
In the rubbery polymer having a functional group that reacts with the epoxy group, the structure derived from the monomer having the functional group that reacts with the epoxy group is 0.1 to 25% by mass in the mass ratio in the rubbery polymer. Some are preferred. Adhesiveness of the obtained liquid crystal sealant composition is remarkably improved by setting the content of a repeating structure derived from a monomer having a functional group that reacts with an epoxy group to 0.1% by mass or more and 25% by mass or less. To do.
[0068]
In the anisotropic conductive paste of the present invention, the rubber-like fine polymer particles (2) are preferably retained in the form of particles in the epoxy resin. There are no particular restrictions on the method for determining the presence of particles in the epoxy resin. For example, a mixture of epoxy resin (1) and rubber-like polymer fine particles (2) having no turbidity is prepared and the composition is the same. A method of confirming the presence of rubbery polymer fine particles by observing the product with an optical microscope, or adding a necessary amount of a polymercaptan-based room temperature curing agent or a polyamine-based room temperature curing agent to the same composition. A method of observing a cut surface with osmic acid dyeing and observing with a transmission electron microscope (TEM) or a scanning electron microscope (SEM), and measuring a microlayer of a cured product with a microscopic infrared absorption spectrum (hereinafter simply referred to as microscopic IR measurement). ) Can be used as appropriate.
[0069]
Further, the method for determining that the rubber-like polymer fine particles (2) are present as fine particles in the anisotropic conductive paste of the present invention is not particularly limited, but for example, a thermosetting product itself was obtained. Thereafter, a method of sensitizing the micro cut surface with osmic acid dyeing and TEM observation or SEM observation, a method of discriminating by comparing with an element distribution analysis result image simultaneously with SEM observation of a cured body fracture surface obtained in the same manner, or , Method of observing TEM observation or SEM after etching by providing selectivity to the surface of the cured body by a known method, Method of determining the microlayer of the cured body by microscopic IR measurement, Irradiating the microlayer of the cured body with heat rays A method of discriminating the particle size together with the type from the gas species component generated by decomposition can be appropriately employed.
[0070]
Moreover, there is no limitation in particular as a method of measuring the addition amount of the rubber-like polymer fine particles (2) contained in the adjusted anisotropic conductive paste. For example, the infrared absorption spectrum of the anisotropic conductive paste ( IR), the method of obtaining from the calibration curve of the absorption spectrum specified and appearing in the rubber-like polymer fine particles, knowing the rubber-like polymer fine particle species specified from the IR analysis, it is clear that the rubber-like polymer fine particle species is expressed Method of obtaining from low temperature elastic modulus decay rate [G "] by TBA measurement as an index of action effect, pyrolysis gas chromatography method, elemental analysis method, from several SEM photographs of cured body, rubbery polymer fine particle occupation A method for obtaining the volume and converting it to specific gravity, a method for obtaining from the pyrolysis gas component analysis, etc. may be employed as appropriate. In During sexual paste, rubber-like polymer particles (2) may also be grafted beforehand with an epoxy resin (1), it may not be grafted.
[0071]
(3) heat Latent epoxy curing agent
Used in the anisotropic conductive paste of the present invention heat The latent epoxy curing agent (3) is a compound that can impart an action of initiating a curing reaction of an epoxy resin under a temperature condition of 30 ° C. or higher. Also It is called.
heat The ratio of the latent epoxy curing agent (3) in the epoxy resin composition in the anisotropic conductive paste of the present invention is preferably 5 to 60% by mass, more preferably 5 to 30% by mass. When the content is 5% by mass or more, the anisotropic conductive paste has good curability and a highly reliable anisotropic conductive paste can be obtained. Moreover, the residual of the unreacted material of the curing agent can be suppressed by setting it to 60% by mass or less, and the high-order reliability of the crosslinked density and the anisotropic conductive property of the cured product can be kept good.
[0072]
Any thermally active latent epoxy curing agent can be used as long as it acts as a thermally active latent epoxy curing agent. For example, 4,4′-diaminodiphenylsulfone, dicyandiamide and derivatives thereof, dibasic acid dividrazide compounds, imidazole derivatives, complexes of imidazole compounds and aromatic acid anhydrides, adducts of imidazole compounds and epoxy resins, or modified derivatives thereof , Aromatic allyl ether compounds, addition polymers of alicyclic or aromatic diamines and esters, adducts of polyamine compounds and epoxy resins or modified derivatives thereof, adducts of amine compounds and diisocyanate compounds or modified derivatives thereof , Urea or thiourea and epoxy resin adduct, urea or thiourea compound and diisocyanate compound adduct, boron trifluoride-amine complex, vinyl ether block carboxylic acid compound, N, N-dialkylurea derivative, N, N -Dialkylthiourea derivatives, melamine, guanamine, addition polymers of alicyclic diamines and esters, and the like. These thermally active latent epoxy curing agents may be used alone or in combination.
Specific examples of these compounds are shown below.
[0073]
<Dibasic acid dihydrazide compound>
For example, dibasic acid dihydrazides composed of saturated fatty acid skeletons having 6 to 20 carbon atoms, such as adipic acid dihydrazide, sebacic acid dihydrazide, azelaic acid dihydrazide, decanoic acid dihydrazide, dodecanoic acid dihydrazide, etc., and oleic acid dihydrazide, etc. Examples thereof include dibasic acid dibidazides composed of unsaturated fatty acid skeletons having 6 to 20 carbon atoms, aromatic dibasic acid dihydrazides represented by isophthalic acid dihydrazide, and dihydrazides having a valine hydantoin skeleton. Particularly preferred are dihydrazide having a dibasic acid dibidazide or a valine hydantoin skeleton consisting of a saturated fatty acid skeleton having 12 to 20 carbon atoms and / or an unsaturated fatty acid skeleton.
[0074]
<Imidazole derivatives>
Examples thereof include N-cyanoethyl-2-ethyl-4-methylimidazole and 2-n-pentadecylimidazole. Moreover, those microencapsulated materials are also preferably included.
<Complex of imidazole compound and aromatic acid anhydride>
Examples thereof include 2-methylimidazole anhydrous pyromellitic acid salt, 2-methylimidazole anhydrous tetrahydrophthalic acid salt, and 2-ethyl-4-methylimidazole anhydrous tetrahydrophthalic acid salt.
[0075]
<Aromatic allyl ether compound>
For example, an allyl ether compound of 1,6-dinaphthol can be used.
<Addition polymer of alicyclic or aromatic diamine and ester>
The addition polymer of alicyclic or aromatic diamine and ester that can be used as the thermally active latent epoxy curing agent of the present invention is the number of carbon atoms relative to 1 mole equivalent of the alicyclic diamine or aromatic diamine shown above. It is obtained by addition polycondensation of 0.75 to 1.2 molar equivalents of at least one selected from the group of acrylic acid alkyl esters having 1 to 6 alkyl groups and methacrylic acid alkyl esters.
[0076]
<Adduct of imidazole compound and epoxy resin or modified derivative thereof>
As an adduct body of an imidazole compound and an epoxy resin used in the present invention, any adduct body of a known imidazole compound having an active hydrogen group and an epoxy resin can be used.
[0077]
Specific examples of the modified derivative of an adduct of an imidazole compound and an epoxy resin include, for example, an epoxy resin and an imidazole compound as disclosed in Japanese Patent Publication No. 52-3828, and the epoxy resin component. It consists of a reaction product obtained by reacting a phenol novolac resin in an amount not exceeding twice the mass, and the ratio of the epoxy group equivalent to the imidazole compound equivalent in the epoxy resin is (0.8: 1) to (2. The adduct body which shows the softening point temperature of 70-150 degreeC which is the range of 2: 1) can be illustrated. Further, an adduct obtained by reacting an epoxy resin and an imidazole compound as disclosed in JP-A-54-123200 and further reacting with a hydroxystyrene resin, and further, JP-A-56-127625. An adduct formed by reacting an epoxy resin and an imidazole compound as disclosed in the publication and further reacting with a polyalkenylphenol compound, and an epoxy resin and a molecule as disclosed in JP-A-8-73567. Examples thereof include adducts of a compound having a nitrogen base not having a primary amino group (including an imidazole compound) and a phenol-formaldehyde resin having an average molecular weight in terms of polystyrene by GPC of 2000 to 10,000.
As a specific example of a modified derivative of an adduct of an imidazole compound and an epoxy resin, it is particularly preferable to select and use one having a melting point of 70 to 150 ° C.
[0078]
<Adduct body of polyamine compound and epoxy resin>
The adduct body of a polyamine compound and an epoxy resin is not particularly limited, but is represented by an adduct body derived from a known polyamine compound and an epoxy resin.
More specifically, for example, a low-temperature curable latent epoxy obtained by reacting a compound having two or more acidic hydroxyl groups with an addition reaction product of an epoxy resin and a polyamine as disclosed in JP-A-8-12855. A curing agent is mentioned. Examples of the compound having two or more acidic hydroxyl groups include a phenol resin, a polyphenol resin, and a polycarboxylic acid.
[0079]
<Adduct of amine compound and diisocyanate compound or modified derivative thereof> As an adduct of amine compound and diisocyanate compound, a known primary or secondary amine compound and diisocyanate are reacted. Represented by the resulting adduct.
Examples of modified derivatives of adducts of amine compounds and diisocyanate compounds include N, N-dialkylaminoalkylamines, cyclic amines, and diisocyanates as disclosed in JP-A-3-296525. And an adduct formed by heating and reaction. Further, as disclosed in JP-A-3-70736, a latent epoxy curing agent obtained by bringing a diisocyanate compound uniformly into contact with a powdery amine particle surface having a tertiary amino group having a softening point of 60 ° C. or higher. Etc. can be illustrated.
[0080]
More specifically, Fuji Kasei Kogyo Co., Ltd. product and trade name “Fujicure FXR-1000, FXR-1030” are commercially available, which is a preferred specific example.
Further, as the thermally active latent epoxy curing agent of the present invention, in addition to the above, norbornanediamine-methylmethacrylate addition type curing agent already proposed by the present inventor is also included as a preferred example. A mode in which the adhesive epoxy curing agent is used in combination is more preferable. By doing so, it is excellent in short-time curability and storage stability, and at the same time, the cured product is excellent in flexibility and re-restorability, which is a preferred specific example.
[0081]
The norbornanediamine-methyl methacrylate addition type curing agent is obtained by addition / polycondensation of 0.8 to 1.2 mol of methyl (meth) acrylate at a temperature of less than 200 ° C. with respect to 1 mol of norbornanediamine. A composition having a polystyrene-equivalent weight average molecular weight of 1,000 to 50,000 and a softening point temperature determined from TBA of at least 50 ° C. or higher.
The thermal activation temperature by differential thermal analysis (DSC) of the norbornanediamine-methyl methacrylate addition type curing agent can be as low as 49 ° C., for example, and is hardly soluble in bisphenol type liquid epoxy resin. It can be preferably used as the agent (3).
[0082]
Here, the thermal activation temperature is a compound name “Epomix R-140P” manufactured by Mitsui Chemicals, which is one of bisphenol A type epoxy resins, and a latent epoxy curing agent 20 to 50% by mass is added to the liquid epoxy resin. From the DSC chart obtained by collecting 10 mg of the composition obtained and heating at a constant rate of 1 ° C. per minute starting from 20 ° C., the lowest temperature at which a curing exothermic peak related to the composition starts to be recognized is shown.
[0083]
Particularly preferably, the latent epoxy curing agent (3) is an adduct of an imidazole compound and an epoxy resin or a modified derivative thereof, or an adduct of urea and / or a thiourea compound and an epoxy resin or a diisocyanate compound. It is the aspect which consists of a seed | species or 2 or more types.
[0084]
Preferred examples of the method for measuring the content of the thermally active latent epoxy curing agent in the anisotropic conductive paste include a method obtained from an infrared absorption spectrum, a method based on functional group analysis, and a solid NMR analysis method.
[0085]
These curing agents can also be used as a curing accelerator, and in that case, it is preferable to be within 5% by mass in the epoxy resin composition. As the curing accelerator, any substance can be used as long as it can be imparted with low-temperature curability when used together with the latent epoxy curing agent (3).
For example, urea derivatives represented by 3-p-chlorophenyl-1,1-dimethylurea, imidazole compounds or salts thereof, aliphatic amines or salts thereof, alicyclic amines or salts thereof, aromatic amine compounds or salts thereof And polyvalent carboxylic acids or salts thereof, liquid polyamides, liquid polyamine amides and the like.
Of these, it is recommended to select one having a low activity at room temperature and abundant storage stability. From this point, a urea derivative is particularly recommended.
[0086]
(4) High softening point polymer fine particles having a softening point temperature of 50 ° C. or higher and a primary particle diameter of 2 μm or less (hereinafter simply referred to as high softening point polymer fine particles)
It is preferable to contain the high softening point polymer fine particles (4) in the range of 1 to 20% by mass as a proportion of the epoxy resin composition which is a constituent component of the anisotropic conductive paste of the present invention.
The use of 1% by mass or more makes it possible to reliably form an anisotropic conductive circuit without occurrence of resin removal or oozing in the primary bonding step by a rigid hot press. Also, the use of 20% by mass or less is preferable because sufficient wet adhesion workability to the circuit board can be secured.
[0087]
The high softening point polymer fine particle (4) is a high softening point polymer fine particle having a softening point temperature determined from TBA of 50 ° C. or higher and an average primary particle diameter of 2 μm or less as observed by an electron microscope. It is.
By making the average particle diameter of the primary particles of the high softening point polymer fine particles (4) 2 μm or less, the expression of anisotropic conductivity can be further ensured. The average particle size of the primary particles is 0.01 to 2 More preferably, it is in the range of μm, and more preferably in the range of 0.2 to 0.5 μm.
[0088]
The high softening point polymer fine particles (4) can be used in either a crosslinked type or a non-crosslinked type, but a crosslinked type is more preferable, and a high softening point polymer fine particle having a microcrosslinked structure is most preferable.
The high softening point fine polymer particles having a finely crosslinked structure may have a crosslinkable monomer content in the range of 0.1 to 50% by mass, preferably 1 to 10% by mass, most preferably 1 in the production of the polymer. It can manufacture by making thru | or 3 mass%.
[0089]
One index of the degree of microcrosslinking is the gel fraction. This was obtained by dispersing 10 g of high softening point polymer fine particles in 50 g of methyl carbitol solvent, filtering after stirring at 25 ° C. for 1 hour, and determining the filtrate amount and the polymer content (dissolved amount) in the filtrate.
Gel fraction (%) = (dissolution amount / 10 g) × 100
It is an indicator.
This gel fraction index is preferably in the range of 0 to 50%, more preferably 0 to 5%.
[0090]
The high softening point polymer fine particles preferably have an index SP value (solubility parameter) representing the affinity calculated from the chemical structural formula and are in the range of 9 to 11, preferably in the range of 9.3 to 10.5. More preferred.
[0091]
Specific examples of the high softening point polymer fine particles (4) include, for example, a microcrosslinked polymethacrylic acid methyl ester main component polymer obtained by copolymerizing 0.1 to 50% by mass of a crosslinkable monomer, an ionomer structure. Can be exemplified by a polymethacrylic acid methyl ester polymer having an amount of 0.1 to 50% by mass.
[0092]
The high softening point polymer fine particles (4) preferably have a softening point temperature of 60 to 150 ° C. and a primary particle diameter in the range of 0.01 to 2 μm.
In the high softening point polymer fine particles, it is more preferable that one kind of functional group such as an epoxy group, an amino group, an imino group, a mercapto group, or a carboxyl group is introduced on the particle surface.
[0093]
By the way, in the anisotropic conductive paste of the present invention, the rubber-like polymer fine particles (2) and the high softening point polymer fine particles (4) may be combined in advance. For example, the rubber-like polymer fine particles (2) The embodiment includes so-called core-shell type composite fine particles (A) of (2) and (4) in which a core phase is formed and the high softening point polymer fine particles (4) form a shell phase. Alternatively, core-shell type composite fine particles (B) having the opposite high softening point polymer fine particles (4) as the core phase and rubbery polymer fine particles (2) as the shell phase may be used. Preferably, the former uses the core-shell composite fine particles (A).
In the core-shell type composite fine particles (A) containing the rubber-like polymer fine particles (2) as the core phase, the core: shell mass ratio is preferably in the range of (1: 0.3) to (1: 2).
[0094]
As a specific example of the core-shell type high softening point polymer fine particles (A), for example, a product / trade name “Zeon F-351” of Nippon Zeon Co., Ltd. can be easily obtained and preferably used.
The method for obtaining the ratio of the high softening point polymer fine particles (4) in the anisotropic conductive paste is not particularly limited, and examples thereof include a pyrolysis gas chromatography method and a nuclear magnetic resonance spectrum (NMR) method. .
[0095]
(5) Conductive particles having an average particle size of 5 to 15 μm, a maximum particle size of 20 μm or less, and a minimum particle size of 0.1 μm or more (hereinafter simply referred to as conductive particles)
The anisotropic conductive paste of the present invention contains 93 to 97% by volume of the epoxy resin composition comprising (1) to (4) and 3 to 7% by volume of conductive particles (5). .
The use of 3% by volume or more of the conductive particles (5) is preferable because the reliability of vertical conduction can be ensured, and the use of 7% by volume or less improves insulation characteristics between the lateral (left and right) electrodes. .
[0096]
Although it does not restrict | limit especially as electroconductive particle seed | species, A specific example is shown below.
For example, noble metal particles, noble metal alloy particles, base metal particles, base metal alloy particles, other metal-coated organic particles, metal-coated insulating inorganic particles, and the like can be used.
(Precious metal)
For example, gold, silver, platinum, etc. can be illustrated.
(Precious metal alloy)
For example, silver copper alloy, gold copper alloy, gold silver alloy, platinum silver alloy, gold platinum alloy, gold nickel alloy, silver nickel alloy, etc. can be illustrated.
(Base metal)
For example, copper, nickel, tin, tungsten, etc. can be illustrated.
(Base metal alloy)
For example, a copper-nickel alloy, a copper-tin alloy, solder, etc. can be illustrated.
[0097]
(Metal-coated organic particles)
For example, a typical example is one obtained by forming the conductive metal film on organic polymer particles represented by polystyrene or polymethyl methacrylate. As a commercial product, the trade name “Micropearl AU series” of Sekisui Fine Chemical Co., Ltd. is known and can be preferably used in the present invention.
[0098]
(Metal-coated insulating inorganic particles)
For example, a typical example is one in which the conductive metal film is formed on highly insulating inorganic particles represented by mica and glass beads.
The conductive particles preferably include 3 to 7% by volume of metal-coated organic particles in the proportion of the anisotropic conductive paste of the present invention in that the primary dispersion stability is easily secured. In particular, in the present invention, the conductive particles (5) have an organic polymer as a core and are made of at least one metal-coated phase selected from gold, silver, gold-copper alloy, silver-copper alloy, nickel, or alloys thereof. Most preferred is
[0099]
The average particle diameter of the conductive particles is preferably in the above-mentioned range. Particularly, when the average particle diameter is 1 μm or more, even better conduction characteristics can be expressed, while the average particle diameter is 15 μm and the maximum particle diameter is 20 μm. By making it below, conduction between the parallel electrodes can be substantially avoided.
In the anisotropic conductive paste of the present invention, the anisotropic conductive paste comprising (1) to (5) may further contain 0.1 to 10% by mass of an inorganic filler (6) as necessary. . The inorganic filler (6) that can be used in this case is described below.
[0100]
(6) Inorganic filler
The inorganic filler (6) that can be used as necessary in the anisotropic conductive paste of the present invention may be any inorganic filler that can be used as an inorganic filler in the field of electronic materials.
Specifically, for example, calcium carbonate, magnesium carbonate, barium sulfate, magnesium sulfate, aluminum silicate, zirconium silicate, iron oxide, titanium oxide, aluminum oxide (alumina), zinc oxide, silicon dioxide, potassium titanate, kaolin, talc, Examples include asbestos powder, quartz powder, mica, and glass fiber.
[0101]
Preferably, the total content of alkali metals determined by the atomic absorption analysis method of the wet decomposition product of the inorganic filler is 50 ppm or less, more preferably 30 ppm or less, and particularly preferably 15 ppm or less.
There are no particular restrictions on the purification method for bringing the total content of alkali metals to 50 ppm or less. For example, the solution may be made into an aqueous solution at the stage of the production raw material and may be carried out by a known method such as ion exchange purification.
[0102]
In addition, the inorganic filler (6) preferably has a 99% by mass particle size value on a weight product curve obtained by a laser particle size measuring device having a wavelength of 632.8 nm of 5 μm or less, and a weight product curve. It is more preferable that the weight average particle size indicated by the above 50% by mass value is in the range of 0.005 to 1 μm.
In general, by using an inorganic filler having a 99% by mass particle size value of 5 μm or less on the weight-added curve, it is possible to improve the vertical conductivity, and to significantly suppress or substantially prevent resin omission. It can be prevented from occurring.
[0103]
In the anisotropic conductive paste of the present invention, the content of the inorganic filler (6) is preferably 1 to 10% by mass. The range of 1 to 7.5% by mass is more preferable, and the range of 1 to 5% by mass is particularly preferable. When the content is 1% by mass or more, the coating shape retention at the time of screen printing or dispenser application is improved, and when the content is 10% by mass or less, the anisotropic conductivity property at the time of bonding between the upper and lower electrodes can be secured.
[0104]
The inorganic filler (6) is not particularly limited, but is preferably used after being graft-modified with an epoxy resin (1) or a silane coupling agent (7) in advance.
Grafting modification may be graft modification modification to a part or all of the inorganic filler (6). At that time, the grafting rate is represented by the rate of mass increase determined by the solvent washing method repeatedly, and is usually either epoxy resin (1) or silane coupling agent (7) per 100 parts by mass of the inorganic filler (6). Alternatively, it is preferable that 1 to 50 parts by mass of both are chemically bonded.
[0105]
The method for measuring the content of the inorganic filler (6) in the anisotropic conductive paste is not particularly limited, but for example, a method obtained by elemental analysis, a method obtained by fluorescent X-ray analysis, or the amount of pyrolysis residue Any desired method may be used.
[0106]
In the anisotropic conductive paste of the present invention, the anisotropic conductive paste comprising (1) to (5) or (1) to (6) further contains 0.1 to 5% by mass of the silane coupling agent (7). It is preferable to make it.
The silane coupling agent (7) that can be used in this case is described below.
[0107]
(7) Silane coupling agent
In the anisotropic conductive paste of the present invention, the silane coupling agent (7) that can be used as necessary is not particularly limited as long as it can be used as a silane coupling agent. Preferable examples include trialkoxysilane compounds and methyl dialkoxysilane compounds.
Specific examples thereof include γ-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, γ-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, γ-glycidoxypropyltriethoxysilane, γ- Aminopropylmethyldimethoxysilane, γ-aminopropyltrimethoxysilane, γ-aminopropylmethyldimethoxysilane, γ-aminopropyltrimethoxysilane, N-aminoethyl-γ-iminopropylmethyldimethoxysilane, N-aminoethyl-γ- Iminopropyltrimethoxysilane, N-aminoethyl-γ-iminopropyltrimethoxysilane, N-phenyl-γ-aminopropyltrimethoxysilane, N-phenyl-γ-aminopropyltriethoxysilane, N-phenyl-γ-amino Propyl Methyldimethoxysilane, N-phenyl-γ-aminopropylmethyldiethoxysilane, γ-mercaptopropylmethyldimethoxysilane, γ-aminopropyltrimethoxysilane, γ-mercaptopropylmethyldimethoxysilane, γ-mercaptopropyltrimethoxysilane, isocyania Examples thereof include natopropylmethyldiethoxysilane and γ-isocyanatopropyltriethoxysilane. Of these, glycidylsilane is particularly preferred.
[0108]
The use ratio of the silane coupling agent (7) is preferably in the above-described range, and the use of 0.1% by mass or more in the anisotropic conductive paste can be expected to improve the adhesion to the glass substrate. Further, the content of 5% by mass or less is preferable because a balance between non-bleeding property and adhesion reliability can be secured. More preferably, 0.5 to 3% by mass is used.
[0109]
The method for obtaining the ratio of the silane coupling agent (7) in the anisotropic conductive paste is not particularly limited. For example, pyrolysis gas chromatography, nuclear magnetic resonance spectrum (NMR), hydrolysis generated gas There are quantitative methods.
[0110]
In the anisotropic conductive paste of the present invention, the anisotropic conductive paste comprising (1) to (5) or (1) to (7) is compatible with an epoxy resin and is inert to the epoxy group. You may use 1 to 25 mass% of (8). When it is used in an amount of 1% by mass or more, wettability to the adherend is improved, which is preferable. Moreover, application | use workability | operativity is ensured by use of 25 mass% or less, and it is preferable.
[0111]
(8) Solvent
Although it does not specifically limit as a solvent (8), It is preferable to use either the high boiling point solvent which has a boiling point in the range of 150-220 degreeC. Solvents may be used alone or in combination.
Specific examples of the solvent (8) are, for example, ketone solvents such as cyclohexanone, ether solvents, and acetate solvents.
More specific examples of ether solvents include ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monopropyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol monophenyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, ethylene glycol Dipropyl ether, ethylene glycol dibutyl ether, ethylene glycol diphenyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monopropyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monophenyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, polyethylene Glycol diethyl ether, diethylene glycol dipropyl ether, diethylene glycol dibutyl ether, diethylene glycol diphenyl ether.
[0112]
Examples of acetate solvents include ethylene glycol monoacetate, ethylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, ethylene glycol monopropyl ether acetate, ethylene glycol monobutyl ether acetate, ethylene glycol monophenyl ether acetate, ethylene glycol diacetate, diethylene glycol Representative examples include monomethyl acetate, diethylene glycol monoethyl acetate, diethylene glycol monobutyl ether acetate, and diethylene glycol diacetate.
[0113]
Particularly preferred solvent (8) is at least selected from ethylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol monomethyl ether acetate, diethylene glycol dimethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol diacetate. One type.
[0114]
(9) Other additives
In the anisotropic conductive paste of the present invention, a leveling agent, a pigment, a dye, a plasticizer, and an antifoaming agent can be further used as necessary.
[0115]
Method for preparing anisotropic conductive paste
Preparation of the anisotropic conductive paste of the present invention,
(1) An epoxy resin having an average of 1.2 or more epoxy groups in one molecule,
(2) rubber-like polymer fine particles having a softening point temperature of 0 ° C. or less and whose primary particles have an average particle size of 5 μm or less,
(3) Latent epoxy curing agent,
(4) High softening point polymer fine particles having a softening point temperature of 50 ° C. or higher and having an average primary particle size of 2 μm or less,
(5) conductive particles,
As needed
(6) inorganic filler,
(7) Silane coupling agent,
(8) solvent,
(9) Other additives
Etc. may be added as appropriate and mixed, and there is no particular limitation.
[0116]
For mixing, for example, a known kneading machine such as a double-arm stirrer, a roll kneader, a twin screw extruder, a ball mill kneader or the like may be used, and finally sealed in a glass bottle or a plastic container after vacuum defoaming treatment. Filled, stored and transported.
[0117]
Properties of anisotropic conductive paste
The anisotropic conductive paste of the present invention preferably exhibits the following physical properties as well as the properties (a) to (f) already described.
For example, the maximum exothermic peak temperature obtained from a differential thermal peak curve of differential thermal analysis (DSC) obtained by heating 10 mg of anisotropic conductive paste at a constant rate of 5 ° C. per minute in an inert gas atmosphere is 80 Preferably it shows thru | or 180 degreeC. By setting the temperature to 80 ° C. or higher, low temperature rapid curability at the time of bonding with a rigid hot press can be secured. Moreover, since it can avoid that an adhesion | attachment condition becomes severe more than necessary by setting it as 180 degrees C or less, it is preferable. In particular, the anisotropic conductive paste of the present invention was a one-pack type epoxy resin composition, and 10 mg of the anisotropic conductive paste was obtained by raising the temperature uniformly at 5 ° C. per minute in an inert gas atmosphere. It is preferable that the exothermic start temperature obtained from the differential thermal peak curve of differential thermal analysis (DSC) is 30 to 130 ° C. By setting the temperature to 30 ° C. or higher, viscosity stability when the anisotropic conductive paste of the present invention is handled near room temperature can be secured, and by setting the temperature to 130 ° C. or lower, low temperature rapid curability at the time of rigid hot press bonding can be secured. preferable.
[0118]
The viscosity of the anisotropic conductive paste before curing is not particularly limited, but the 25 ° C. viscosity by an E-type viscometer is preferably in the range of 1 to 1000 Pa · s, more preferably in the range of 5 to 500 Pa · s. The most preferable range is from 200 to 200 Pa · s. The anisotropic conductive paste of the present invention is applied or manufactured in advance by adjusting the viscosity within this range by a method such as heat curing.
The thixo index represented by (1 rpm viscosity value / 10 rpm viscosity value) having the same rotor number of the E type viscometer is not particularly limited, but is preferably in the range of 1 to 15.
[0119]
Method for forming an electrical connection circuit between a liquid crystal display substrate and a semiconductor IC and / or an IC-mounted circuit substrate (hereinafter simply referred to as a connection circuit formation method)
The method of forming an electrical connection circuit between the liquid crystal display substrate of the present invention and the semiconductor IC and / or the circuit board on which the IC is mounted includes the anisotropic conductive paste of the present application, the liquid crystal display substrate, the semiconductor IC and / or the circuit on which the IC is mounted. A dispenser is applied to the electrical connection part of the wire, and it is pressed for a short time with a rigid hot press of less than 250 ° C. Using the thermosetting reaction of the anisotropic conductive paste, an electrically conductive circuit is formed by vertical conduction as well as adhesive fixation. It is the method characterized by doing.
[0120]
The vertical conduction used in the present invention refers to conduction between electrodes facing each other in the vertical direction of one electrode surface and the electrode in the position where the distance between the electrode surfaces is the shortest. It means to conduct between the electrodes having the other electrode surface inside the vertically downward projection of the electrode surface.
[0121]
As a specific example of the connection circuit forming method of the present invention, for example, when the dispenser is applied, the entire dispenser may be preheated at a temperature of 20 ° C. to 50 ° C., and the application drive is controlled by a computer, or It may be performed by applying it to a necessary part by human power or the like. In addition, there is no particular restriction on fixing by heat bonding using a rigid heat press, but the temperature of the rigid heat press plate is 100 ° C. or more and less than 250 ° C., preferably 110 to 220 ° C., more preferably 120 ° C. It is desirable that the temperature be in the range of 200 ° C.
The pressing pressure during heat bonding using a rigid hot press is approximately 0.01 to 5 MPa / cm. 2 In order to be able to apply a uniform thermal pressure to the bonding site of the adherend adherend material, for example, a rubber mat is preferably used between the material surface and the press surface.
[0122]
Further, as a method for forming a connection circuit of the present invention, for example, there is a method of forming a vertical conduction circuit on the upper and lower substrates of a liquid crystal display cell, and the anisotropic conductive paste of the present invention is made of a liquid crystal made of glass or plastic. After printing or dispensing on the components that can perform electrical bonding and cell seal adhesion of the cell substrate, precuring at 80 to 100 ° C., and then aligning with the other uncoated substrate, and then aligning the substrate Forming a vertical conduction circuit on the upper and lower substrates of the liquid crystal display cell, characterized in that the substrate is subjected to hot pressing at a rigid hot pressing temperature of 110 to 200 ° C. and the substrate is bonded and fixed to a uniform thickness in the range of 3 to 7 μm. The method is mentioned as a preferred embodiment example.
[0123]
At this time, in order to completely cure the anisotropic conductive paste containing the solvent for adhesive sealing, a pre-cure is required in advance. Although there is no restriction | limiting in particular in pre-curing conditions, It is preferable to select the heating-drying temperature below the heat activation temperature of the latent epoxy hardening | curing agent which can remove the solvent content to contain at least 95 mass% and to contain. As general pre-curing conditions, the temperature is in the range of 80 ° C. to 100 ° C., and the drying time is 5 to 20 minutes. It is preferable to dry for a shorter time as the temperature increases.
[0124]
As a matter of course in the above liquid crystal cell substrate group, a transparent electrode represented by indium oxide, an alignment film represented by polyimide, etc., other inorganic ion shielding films, etc. are applied to necessary parts, so-called liquid crystal cell configuration Glass substrates for plastics or plastic substrates are used.
[0125]
The rigid heat press includes a single wafer heat press and a multi-stage heat press, and any of them may be used.
[0126]
In addition, a method for applying the anisotropic conductive paste to a substrate that needs to be electrically connected is not particularly limited, and for example, a screen printing application method or a dispenser application method may be used. Moreover, you may pre-dry after application | coating as needed. In particular, when thermocompression bonding is performed with a rigid single-wafer heat press, there is no particular limitation as a condition for ensuring temporary adhesion, but preferably after bonding at 200 to 250 ° C. for about 5 seconds to 1 minute, pressure is applied. It can be joined through two or more heating steps and curing steps, such as opening and taking out, followed by complete curing and curing in a heating oven at 100 ° C. to less than 200 ° C.
Here, the rigid single-wafer heat press means a heat press machine having a specification for joining one set at a time.
[0127]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of representative examples, but the present invention is not limited thereto.
In the examples,% and part mean mass% and mass part (part by weight), respectively. The raw material types (abbreviated symbols) used in the examples are as follows.
[0128]
Test method
(Storage stability test)
Either 100 parts of the anisotropic conductive paste or the epoxy resin composition which is not blended with conductive particles is put in a polyethylene container and sealed, and then the viscosity at 20 ° C. at the time of sealing is set to 100, and −10 ° C. / Expressed as the rate of change in viscosity value after 30 days.
○: Change rate is less than 10% and storage stability is good
Δ: The rate of change is 11 to 50%, and the storage stability is somewhat problematic
×: Change rate exceeds 50%, poor storage stability
[0129]
(Coating workability test)
The anisotropic conductive paste sealed and stored in a polyethylene container below the freezing point was taken out and returned to room temperature at 25 ° C. over 2 hours. The 25 ° C. viscosity value at that time is defined as 100, and the viscosity change rate after standing at 25 ° C. for 12 hours is expressed.
○: Change rate is less than 15%, and coating workability is good
(Triangle | delta): It is a change rate of 16 to 50%, and coating workability | operativity is a little lacking
×: Change rate exceeds 50% and remarkably lacks suitability for application work
[0130]
(80-120 ° C. E-type viscosity characteristics of B-staged composition)
An anisotropic conductive paste of each example was applied on a smooth release film at a thickness of 10 to 50 μm, and 0.6 parts of a B-staged composition mass obtained by heat treatment at 80 ° C. for 20 minutes was quickly collected. Then, using an E-type viscometer, the temperature is increased from 80 ° C. at a rate of 1 ° C./2 minutes at a constant rate, and a temperature-viscosity curve up to 120 ° C. is obtained. From the temperature-viscosity curve, the lowest viscosity (also called bottom viscosity) in the range of 80 ° C. to 100 ° C. is read.
× (−): Value is less than 50 Pa · s
Δ: 50 to 100 Pa · s
○: 101 to 500 Pa · s
A: 501 to 10,000 Pa · s
× (+) Over 10,000 Pa · s
[0131]
(Linear expansion coefficient of cured product)
A cured film obtained by applying the anisotropic conductive paste of each example on a smooth release film in a thickness of 70 to 120 μm, heat-treating at 80 ° C. for 20 minutes, and further thermally curing at 150 ° C. for 90 minutes. A small piece (15 mm square) is cut out, and the cured product is subjected to TMA measurement from 0 ° C. to 180 ° C. at a rate of 5 ° C./minute with a constant temperature increase. Divide the strain amount from 0 ° C. to 80 ° C. by 80 to obtain the linear expansion coefficient per 1 ° C.
[0132]
(Heat deformation temperature of the cured product)
A cured film obtained by applying the anisotropic conductive paste of each example on a smooth release film in a thickness of 70 to 120 μm, heat-treating at 80 ° C. for 20 minutes, and further thermally curing at 150 ° C. for 90 minutes. A small piece (15 mm square) is cut out, and the cured product is subjected to TMA measurement from 40 ° C. to 180 ° C. at a rate of 5 ° C./minute with a constant temperature increase. The strain amount inflection point is defined as the thermal deformation temperature (Tg) of the cured body.
[0133]
(Water absorption of cured product)
A cured film obtained by applying the anisotropic conductive paste of each example on a smooth release film in a thickness of 70 to 120 μm, heat-treating at 80 ° C. for 20 minutes, and further thermally curing at 150 ° C. for 90 minutes. A 100 mm square is cut out, the amount of mass increase after the cured body is immersed in boiling water for 3 hours is determined, and a value obtained by dividing the value by the original mass is multiplied by 100 to obtain a water absorption rate.
That is,
Water absorption (%) = (mass increase after immersion in boiling water / mass before test) × 100.
[0134]
(Free ion concentration)
The ionic conductivity of a composition obtained by bringing 100 parts by mass of the anisotropic conductive paste of each example and the same mass of pure water into contact with stirring at room temperature for 10 minutes was measured.
: Conductivity is 1 mS / m or less
Δ: conductivity of 1.1 to 9.9 mS / m
X: Conductivity is 10 mS / m or more
[0135]
(Geltime test)
0.1 part of the anisotropic conductive paste is placed on a 150 ° C. hot plate, stirred with a wooden toothpick, and the time required until the stringiness disappears is determined, and the time is defined as 150 ° C. gel time.
[0136]
(Heat bonding test)
The base substrate is a glass ITO substrate having a comb-like transparent electrode with a spacing of 20 microns. After the anisotropic conductive paste is applied to the average thickness of 20 μm with a dispenser so as to cover the entire electrode surface, another another sheet is applied. After stacking a counter circuit board in which ITO electrodes with a spacing of 20 microns that are linearly parallel to each other are arranged at a position to be paired with the ITO electrode of the base substrate, a hot press curing process under the conditions shown in each example is performed. The cells between the produced ITO composite substrates are observed with the naked eye through a phase contrast microscope, and the presence or absence of resin loss and the presence or absence of bubbles are observed. Insulation characteristics between different terminals of the same cell (Specific resistance of cured paste) In addition, the conductivity between the upper and lower counter electrodes is measured.
[0137]
(Cell wedge peeling test)
A wedge is driven into the cell, and the adhesive strength of the anisotropic conductive paste is expressed in a peeled state at that time.
A: Substrate breaks and has excellent adhesion
○: Adhesion is good with some cohesive failure of the paste
X: Destruction with interfacial delamination is observed, and there is a problem in adhesive strength
[0138]
(Extrusion contamination of anisotropic conductive paste)
In the cell after the bonding test, the distance from the adhesion end face line of the anisotropic conductive paste is measured.
○: When a resin flow of less than 0.1 mm occurs, there is no protrusion and contamination
Δ: Resin flow contamination occurs at 0.2 to 1 mm, and a little contamination is seen
X: When there is a liquid flow exceeding 1.1 mm, the contamination is remarkable.
A cell manufactured through a single-wafer press curing process under the conditions shown in each example is magnified with a 20-fold magnifier and observed with the naked eye, and the presence or absence of a joining line disturbance and the absence of a resin are measured.
[0139]
Raw materials used
1. Epoxy resin (1)
As a monofunctional epoxy resin, it is purified to 0.015 mS / m by the ionic conductivity of the extracted water separated and extracted by contact mixing with the same mass of pure water for 1 hour (hereinafter simply referred to as the ionic conductivity of the extracted water). 2-ethylhexyl monoglycidyl ether (abbreviated symbol; 2EHG) and t-butylphenol monoglycidyl ether (abbreviated symbol; t-BPMG) purified to have an ionic conductivity of 0.012 mS / m of extraction water are prepared.
[0140]
The following is used as a polyfunctional epoxy resin having two or more functionalities.
As a bifunctional aliphatic epoxy resin, 1,6-hexanediol diglycidyl ether purified to 0.02 mS / m by ionic conductivity of extracted water is used.
As the bifunctional bisphenol A type epoxy resin, Mitsui Chemicals product / trade name “Epomic R-140P” (average molecular weight 370), oily shell product / trade name “Epicoat 1001” (average molecular weight 900), Epicoat 1004 "(average molecular weight 1400) is used.
As a bifunctional bisphenol F type epoxy resin, Dainippon Ink product, trade name “Epicron 830-S” (average molecular weight of about 350 to 370) is used.
As a bifunctional flexible liquid epoxy resin, Asahi Denka Kogyo Co., Ltd. product name “ADEKA EP-4000” (molecular weight less than 4000) is used.
As the trifunctional novolak epoxy resin, Toto Kasei products and trade name “Epototo YDCN” (molecular weight of about 870 to 1000) are used.
[0141]
2. Thermally active latent epoxy curing agent (3)
Fuji Kasei Kogyo Co., Ltd. product name Fuji Cure FXR-1000 [abbreviation: AD1] is used as the amine adduct body-1 having a thermal activation temperature of 73 ° C. by DSC measurement.
Amine adduct body-2 (Mitsui Chemicals, Cat-Z-15) [abbreviation: AD2] having a thermal activation temperature of 59 ° C. by DSC measurement is used.
[0142]
Further, as a novel low-temperature thermally active latent epoxy curing agent, obtained by adding 0.98 mole of methyl methacrylate to 150 moles of norbornanediamine in the presence of nitrogen gas in a four-necked flask at 150 ° C. for 3 hours. After preparing an adduct solid having a melting point of 55 ° C., an abbreviation: NBDA adduct-type latent curing agent is prepared, which shows a thermal activation temperature of 47 ° C. by DSC measurement obtained by grinding the average particle size to 3 to 5 μm. ,use.
[0143]
Conductive fine particles (5)
Sekisui Fine Chemical Co., Ltd. product / trade name “Micropearl AU-205” (average particle size 5 μm, maximum particle size 6.5 μm, minimum particle size 4 μm) is used.
[0144]
Inorganic filler (6)
Abbreviation: Nippon Aerosil Industrial Product / trade name “Aerosil # 200” (primary average particle size 0.08 μm) is used as amorphous silica-1.
Abbreviation: Shin-Etsu Chemical product / trade name “MU-120” (primary average particle size 0.07 μm) is used as amorphous silica-2.
Abbreviation: Showa Denko product / trade name “UA-5105” is used as amorphous alumina, and Ishihara Sangyo product / trade name “CR-EL” (average primary particle size 1 μm) is used as titanium oxide.
[0145]
Moreover, the following are used as grafting modified alumina.
Abbreviation: Grafted modified alumina-1
A 50% average particle diameter obtained from a weight-added curve obtained by a laser irradiation particle size distribution measuring method with a wavelength of 632.8 nm was 0.1 μm, and a 99.5% particle diameter obtained from a weight-added curve was 2 μm. A regular γ-alumina was prepared. Then, 1 kg of the amorphous γ-alumina is sprayed in an atmosphere of 100 ° C. at a rate of 30.3 g of γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane (Shin-Etsu silicone product, trade name KBM403), and further at 80 ° C. for 48 hours. It was obtained by grafting aging. When 10 parts of grafted modified alumina-1 was washed 5 times with 100 parts of toluene solvent and baked in a magnetic crucible, there was a 1.7% loss on heating as an organic component. It was found that approximately 2.4% was grafted as cidoxypropyltrimethoxysilane.
[0146]
Abbreviation: Grafted modified alumina-2
A 50% average particle diameter obtained from a weight-added curve obtained by a laser irradiation particle size distribution measuring method with a wavelength of 632.8 nm was 0.1 μm, and a 99.5% particle diameter obtained from a weight-added curve was 2 μm. A regular γ-alumina was prepared. Then, 1kg of amorphous γ-alumina is wetted in the presence of acetone solvent at a rate of 30.3g of γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane (Shin-Etsu silicone product, trade name KBM403), and then dried in an 80 ° C vacuum dryer. Further, it was obtained by grafting and aging at 80 ° C. for 48 hours under atmospheric pressure. When 10 parts of grafted modified alumina-2 was washed 5 times with 100 parts of toluene solvent and baked in a magnetic crucible, there was 1.7% loss on heating as organic content. It was found that approximately 2.5% was grafted as cidoxypropyltrimethoxysilane.
[0147]
5. Silane coupling agent (7)
γ-Glycidylpropyltrimethoxysilane (Shin-Etsu silicone product, trade name KBM403) is used.
[0148]
6). Rubbery polymer fine particles (2)
As the rubber-like polymer fine particles (2), respective compositions prepared in Synthesis Examples 1 and 2 shown below are used.
(Synthesis Example 1)
Synthesis of epoxy resin composition (a) containing rubbery polymer fine particles (micro-crosslinked acrylic rubber fine particles; abbreviated as S-1)
In a 2000 ml four-necked flask equipped with a stirrer, a gas introduction tube, a thermometer, and a cooling tube, 600 g of bisphenol F type epoxy resin (Epicron 830S, manufactured by Dainippon Ink and Chemicals) as a bifunctional epoxy resin, 12 g of acrylic acid, 1 g of dimethylethanolamine and 50 g of toluene were added, and a double bond was introduced by reacting at 110 ° C. for 5 hours while introducing air. Next, 350 g of butyl acrylate, 20 g of glycidyl methacrylate, 1 g of divinylbenzene, 1 g of azobisdimethylvaleronitrile, and 2 g of azobisisobutyronitrile were added and reacted at 70 ° C. for 3 hours while introducing nitrogen into the reaction system. The reaction was further carried out at 90 ° C. for 1 hour. Next, toluene is removed under reduced pressure at 110 ° C., the composition is rapidly cured at low temperature in the presence of a photocuring catalyst, and the fracture surface morphology of the cured product is observed with an electron microscope to measure the dispersed rubber particle size. An epoxy resin composition (a) in which finely crosslinked acrylic rubber fine particles (S-1) having an average particle diameter of 0.05 μm obtained by the method were uniformly dispersed was obtained. The content of finely crosslinked acrylic rubber fine particles (S-1) calculated from the monomer charge and the residual monomer was found to be 37.9% by mass.
The softening point temperature of the finely crosslinked acrylic rubber fine particles (S-1) obtained by subjecting the epoxy resin composition (a) to TBA was −42 ° C.
[0149]
(Synthesis Example 2)
Synthesis of epoxy resin composition (b) containing silicon-based rubber-like polymer fine particles (crosslinked silicon rubber fine particles; S-2)
A 2000 ml four-necked flask equipped with a stirrer, gas introduction tube, thermometer, and cooling tube was prepared, and 600 g of bisphenol F type epoxy resin (Epicron 830S, manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.) as a bifunctional epoxy resin. Then, 12 g of acrylic acid, 1 g of dimethylethanolamine and 50 g of toluene were added and reacted at 110 ° C. for 5 hours while introducing air to introduce a double bond. Next, 5 g of hydroxy acrylate, 10 g of butyl acrylate and 1 g of azobisisobutyronitrile were added and reacted at 70 ° C. for 3 hours, and further reacted at 90 ° C. for 1 hour. Subsequently, toluene removal was performed under reduced pressure at 110 ° C. Next, 70 g of a silicon intermediate having a methoxy group in the molecule and 0.3 g of dibutyltin dilaurate were added, and the reaction was performed at 150 ° C. for 1 hour, and the reaction was further continued for 1 hour to remove the produced methanol. An S-2 containing epoxy resin composition in which 300 g of a mixture of room temperature curable two-component silicone rubber mixed at a mass ratio of 1/1 was added to this graft and reacted for 2 hours to uniformly disperse crosslinked silicone rubber fine particles ( b) was obtained.
[0150]
The average particle size value obtained by the method of rapidly curing the composition (b) in the presence of a photocuring catalyst at a low temperature and observing the fracture surface morphology of the cured product with an electron microscope to measure the dispersed rubber particle size is The epoxy resin composition (b) in which 1.5 μm cross-linked silicone rubber fine particles (S-2) were uniformly dispersed was found.
The content of finely crosslinked silicon rubber fine particles (S-2) calculated from the charged amount is 30.0%.
The softening point temperature of the finely crosslinked silicon rubber fine particles (S-2) obtained by subjecting the epoxy resin composition (b) to TBA was −65 ° C.
[0151]
7). High softening point polymer fine particles (5)
As the high softening point polymer fine particles (5), the respective compositions prepared in Synthesis Examples 3 to 5 shown below are used.
(Synthesis Example 3)
Synthesis of high softening point polymer fine particles (P-1)
A 2000 ml four-necked flask equipped with a stirrer, gas inlet tube, thermometer, reflux condenser tube, 420.5 g of ion-exchanged water, 10 g of itaconic acid, sodium alkyldiphenyl ether disulfonate as a surfactant, Kao Corporation 2.6 g of “Perex SS-L” was added, and the temperature was raised to 70 ° C. while introducing nitrogen. When the temperature is reached, 11.2 g of an aqueous initiator solution in which 1.2 g of potassium persulfate is dissolved in 10 g of ion-exchanged water is added, and 5 g of n-butyl acrylate, 5 g of methyl methacrylate and 0. A mixed solution consisting of 5 g was added all at once, and seed polymerization was carried out at 70 ° C. for 20 minutes. Thereafter, a mixed monomer solution of 339 g of methyl methacrylate, 20 g of glycidyl methacrylate, 40 g of n-butyl acrylate, and 2 g of 1,6-hexanediol dimethacrylate was added to 160 g of ion-exchanged water in the same temperature atmosphere. The emulsion was mechanically emulsified with an aqueous solution containing 1.8 g of “L” and dropped continuously over about 4 hours. After completion of the dropping, the remaining monomer polymerization was further completed at the same temperature for 1 hour to obtain an emulsion solution (Em-1) having a solid content of 39.9% by mass. Subsequently, the (Em-1) solution was purified by removing pure water using an ultrafiltration device for 48 hours. The ionic conductivity of (Em-1) at the time of ultrafiltration purification for 48 hours was 0.03 mS / m.
[0152]
1,000 g of the (Em-1) emulsion solution after the ultrafiltration treatment is put into a spray dryer, and 388 g of high softening point acrylic polymer fine particle (P-1) powder having a water content of 0.1% or less. Obtained.
The primary average particle size of the dispersed particles obtained by applying (Em-1) to an electron microscope was 170 nm (0.17 μm).
The microcrosslinking degree index of the high softening point polymer fine particles (P-1) is represented by the content ratio of the crosslinkable monomer in all the monomers, and has a microcrosslinking degree of 0.5% by mass.
The gel fraction of the high softening point polymer fine particles (P-1) was 99.9%.
Moreover, the softening point temperature of the high softening point polymer fine particles (P-1) obtained from the TBA measurement using the hot melt film was 80 ° C.
[0153]
(Synthesis Example 4)
Synthesis of high softening point polymer fine particles (P-2)
A 2000 ml four-necked flask equipped with a stirrer, a gas inlet tube, a thermometer, and a reflux condenser tube was charged with 420.5 g of ion-exchanged water, 1.5 g of 14% ammonia water, 0.07 mol% of stearyl methacrylate and a mass average molecular weight of 230. 6 g of an aqueous solution of 50% by weight of a water-soluble polymer having a weight average molecular weight of 3,100 consisting of 0.1 mol% of polyethylene glycol monomethyl ether monomethacrylate and 0.85 mol% of acrylic acid is added, and the temperature is raised to 70 ° C. while introducing nitrogen. I let you. Upon reaching the same temperature, 11 g of an aqueous initiator solution in which 1 g of 4,4′-azobis (4-cyanosuccinic acid) was dissolved in 10 g of ion-exchanged water at 60 ° C. was added, and 2.5 g of n-butyl acrylate was further added. And a mixture of 2.5 g of methyl methacrylate and 0.3 g of hydroxyethyl methacrylate were added all at once, and seed polymerization was carried out at 70 ° C. for 20 minutes. Thereafter, in the same temperature atmosphere, a mixed monomer solution of 5 g of acrylonitrile, 1 g of styrene, 332 g of methyl methacrylate, 40 g of glycidyl methacrylate, 20 g of n-butyl acrylate, and 3 g of 1,4-tetramethylenediol dimethacrylate is added to 160 g of ion-exchanged water. An emulsion emulsified mechanically with an aqueous solution containing 3.5 g of a 50% by weight aqueous solution of the water-soluble polymer neutralized with the aqueous ammonia was continuously added dropwise over about 4 hours. After completion of the dropwise addition, the remaining monomer polymerization was further completed at the same temperature for 1 hour to obtain an emulsion solution (Em-2) having a solid content of 39.2% by weight.
1,000 g of the (Em-2) emulsion solution was purified by removing water-soluble components using pure water in an ultrafiltration apparatus over 24 hours. The ionic conductivity of (Em-2) after 24 hours was 0.02 S / m.
[0154]
The emulsion solution (Em-2) after the ultrafiltration treatment is applied to a spray drier to obtain 380 g of high softening point polymer fine particles (P-2) powder having a softening point of 76 ° C. and having a water content of 0.1% or less. Obtained.
In addition, as a result of obtaining the primary average particle size of the dispersed particles by applying (Em-2) to a laser irradiation type particle size measuring device, it was 290 nm (0.29 μm).
The microcrosslinking degree index of the high softening point polymer fine particles (P-2) is represented by the content ratio of the crosslinkable monomer in all monomers, and has a degree of microcrosslinking of 0.7% by weight.
The fraction of the high softening point polymer fine particles (P-2) from the methyl carbitol solution was 99.8%.
[0155]
(Synthesis Example 5)
Synthesis of high softening point polymer fine particles (P-3)
A 2000 ml four-necked flask equipped with a stirrer, gas introduction tube, thermometer, reflux condenser tube, 420.5 g of ion-exchanged water, 10 g of itaconic acid, and sodium alkyldiphenyl ether disulfonate as a surfactant, Kao Corporation "Perex SS-L" 0.5g and non-ionic reactive surfactant known as Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd. product / trade name "Aqualon RN-20" 2g was added, and the temperature was raised to 70 ° C while introducing nitrogen. Allowed to warm. Upon reaching the same temperature, 11 g of an aqueous initiator solution in which 1 g of 2,2′-azobis [2-methyl-N- (2-hydroxyethyl) propionamide] was dissolved in 10 g of ion-exchanged water was added. A mixed solution consisting of 10 g of n-butyl acrylate, 10 g of methyl methacrylate and 1 g of hydroxyethyl methacrylate was added all at once, and seed polymerization was performed at 70 ° C. for 30 minutes. Thereafter, a mixed monomer solution of 339 g of methyl methacrylate, 20 g of glycidyl methacrylate, 40 g of n-butyl acrylate and 2 g of 1,6-hexanediol dimethacrylate is added to 160 g of ion-exchanged water in the same temperature atmosphere. "Emulsions mechanically emulsified with an aqueous solution containing 0.5 g" and 1.5 g of "AQUALON RN-20" were continuously added dropwise over about 4 hours. After completion of the dropwise addition, the remaining monomer polymerization was further completed at the same temperature for 1 hour to obtain an emulsion solution (Em-3) having a solid content of 39.5% by weight.
[0156]
1,000 g of the (Em-3) emulsion solution was purified by removing pure water from the water-soluble component in an ultrafiltration apparatus over 72 hours. The ionic conductivity of (Em-3) after 72 hours was 0.04 S / m. The (Em-3) emulsion solution after the ultrafiltration treatment is lyophilized to obtain 390 g of high softening point polymer fine particles (P-3) powder having a softening point of 83 ° C. and a water content of 0.14%. It was.
As a result of obtaining the maximum particle size of the primary dispersed particles of the high softening point polymer fine particles (P-3) by electron microscope observation, it was 1.1 μm.
[0157]
8). Low softening point polymer fine particles
The composition prepared in Comparative Synthesis Example 1 shown below is used as the low softening point polymer fine particles for comparison.
(Comparative Synthesis Example 1)
Synthesis of low softening point polymer fine particles (Q-1)
A 2000 ml four-necked flask equipped with a stirrer, gas introduction tube, thermometer, reflux condenser tube, 420.5 g of ion-exchanged water, 10 g of itaconic acid, and sodium alkyldiphenyl ether disulfonate as a surfactant, Kao Corporation Of “Perex SS-L” was added, and the temperature was raised to 70 ° C. while introducing nitrogen. Upon reaching the same temperature, 11 g of an aqueous initiator solution in which 1 g of 2,2′-azobis [2-methyl-N- (2-hydroxyethyl) propionamide] was dissolved in 10 g of ion-exchanged water was added, and n- A mixed solution consisting of 10 g of butyl acrylate, 10 g of methyl methacrylate and 1 g of hydroxyethyl methacrylate was added all at once, and seed polymerization was performed at 70 ° C. for 30 minutes. Thereafter, in the same temperature atmosphere, a mixed monomer solution of 210 g of methyl methacrylate, 17 g of glycidyl methacrylate, 150 g of n-butyl acrylate, and 5 g of 1,6-hexanediol dimethacrylate was added to 160 g of ion-exchanged water as described in “Plex SS-L”. The emulsion obtained by mechanically emulsifying with an aqueous solution containing 2 g was continuously dropped over about 4 hours. After completion of the dropping, the remaining monomer polymerization was further completed at the same temperature for 1 hour to obtain an emulsion solution (Em-4) having a solid content of 39.5% by weight.
1,000 g of the (Em-4) emulsion solution was purified by removing pure water using an ultrafiltration device for 48 hours, removing water-soluble components. The ionic conductivity of (Em-4) after 48 hours is 0.03 S / m.
[0158]
The emulsion solution (Em-4) after the ultrafiltration treatment is subjected to a freeze-dryer, and the low softening point polymer fine particles (Q-1) having a water content of 0.14% and a softening point temperature of about 45 ° C. 387 g was obtained.
In addition, (Q-1) is 0.2 μm as a result of obtaining the maximum particle size of the primary dispersed particles by observation with an electron microscope.
[0159]
Example 1
In a solution obtained by dissolving 30 parts of “Epiclon EP-1004” as a bisphenol A type epoxy resin with 20 parts of 1,6-hexanediol diglycidyl ether, 31.6 parts of “Epicron 830S” as an bisphenol F type epoxy resin, average 40 parts of epoxy resin composition (a) in which finely crosslinked acrylic rubber fine particles (S-1) having a particle diameter of 0.05 μm are uniformly dispersed, and 30 parts of “Fujicure FXR-1030” as a thermally active latent epoxy curing agent. , 10 parts of Cat-Z-15, 2 parts of amorphous silica-2, 8 parts of graft modified alumina-2, 18 parts of high softening point polymer fine particles (P-1), 0 parts of silane coupling agent KBM403. 4 parts, premixed with a Dalton mixer, and then kneaded with three rolls until the solid raw material is 5 μm or less To 190 parts, 10 parts of “Micropearl AU-205” is added, kneaded to such an extent that bubbles do not enter, and further heat-treated at 60 ° C., and the initial viscosity at 25 ° C. by an E-type viscometer reaches 2500 Pa · s. After that, it was cooled immediately and further subjected to vacuum defoaming treatment at room temperature to obtain an anisotropic conductive paste (ACP-1).
Anisotropic conductive paste (ACP-1) is composed of an epoxy resin having an average of two epoxy groups in one molecule, and its content is 53%, rubbery polymer fine particle content is 7.8%, inorganic filling Agent content is 5%, high softening point polymer fine particle content is 9%, silane coupling agent content is 0.2%, latent epoxy curing agent content is 20%, conductive non-conductive particle content is 5% by mass ( 4% by volume) is a solventless anisotropic conductive paste.
[0160]
Table 1 shows the storage stability test results, the coating workability test results, 150 ° C. gel time characteristics, free ion concentration measurement results, and the like of the anisotropic conductive paste (ACP-1). The 80-120 ° C. E-type viscosity characteristics of the B-staged composition, the linear expansion coefficient, Tg, and water absorption characteristics of the cured product are also shown in Table 1.
The reaction initiation temperature of ACP-1 by DSC was 63 ° C., and the Top temperature was 133 ° C.
Using ACP-1, the material pressure of the adherend is approximately 0.03 MPa / cm by a 190 ° C. hot press through a silicon rubber sheet so that the material temperature reaches 120 ° C. approximately 10 seconds after the start of hot pressing. 2 , 30-second heat bonding test was repeated 5 times. The results are also shown in Table 1.
[0161]
Example 2
In Example 1, the initial viscosity at 25 ° C. is 4000 Pa · s except that the high softening point polymer fine particles (P-1) are replaced with the high softening point polymer fine particles (P-2) in the same part. An anisotropic conductive paste (ACP-2) was obtained.
The anisotropic conductive paste (ACP-2) is composed of an epoxy resin having an average of two epoxy groups in one molecule, and the content thereof is 53%, the content of rubbery polymer fine particles is 7.8%, and the inorganic filler. 5% content, high softening point polymer fine particle content 9%, silane coupling agent content 0.2%, latent epoxy curing agent content 20%, conductive non-conductive particle content 5% by mass (4% by volume) A solventless anisotropic conductive paste consisting of
[0162]
Table 1 shows the storage stability test results, the coating workability test results, 150 ° C. gel time characteristics, free ion concentration measurement results, and the like of the anisotropic conductive paste (ACP-2). The 80-120 ° C. E-type viscosity characteristics of the B-staged composition, the linear expansion coefficient, Tg, and water absorption characteristics of the cured product are also shown in Table 1.
The reaction starting temperature of ACP-2 by DCS was 63.5 ° C., and the Top temperature was 135 ° C.
Using ACP-2, the material pressure of the adherend is approximately 130 ° C. 10 seconds after the start of hot pressing, and the pressing pressure of 0.03 MPa / cm by 190 ° C. hot pressing through a silicon rubber sheet. 2 , 30 seconds of heat bonding test was repeated 5 times. The results are also shown in Table 1.
[0163]
Example 3
10 parts of "epototo YDCN" which is a novolak epoxy resin and 30 parts of "Epicoat EP-1004" are dissolved in 10 parts of 2EHG, 10 parts of t-BPMG and 10 parts of 1,6-hexanediol diglycidyl ether. 24.8 parts of the epoxy resin composition (b) in which finely crosslinked silicon rubber fine particles (S-2) having an average particle size of 1.5 μm are uniformly dispersed in the liquid, NBDA adduct modification as a latent epoxy curing agent Latent hardener 64 parts, amorphous silica-1 2 parts, grafted modified alumina-1 18 parts, high softening point polymer fine particles (P-3) 7 parts, silane coupling agent KBM403 0.2 parts And then premixed with a Dalton mixer, and then kneaded with three rolls until the solid raw material is 5 μm or less, 186 parts of the resin composition and “Micropearl AU” -205 "14 parts, kneaded to the extent that bubbles do not enter, further heat treated at 60 ℃, when the 25 ℃ initial viscosity by the E-type viscometer reaches 2500 Pa · s, rapidly cooled, An anisotropic conductive paste (ACP-3) was obtained by vacuum defoaming treatment at room temperature.
The anisotropic conductive paste (ACP-3) is composed of an epoxy resin having an average of 1.7 epoxy groups in one molecule, and its content is 43.7%, and the content of rubbery polymer fine particles is 3.7%. , Inorganic filler content 10%, high softening point polymer fine particle content 3.5%, silane coupling agent content 0.1%, latent epoxy curing agent content 32%, conductive non-conductive particle content 7 mass % (5.5% by volume) of a solvent-free anisotropic conductive paste.
[0164]
Table 1 shows the storage stability test results, the coating workability test results, 150 ° C. gel time characteristics, free ion concentration measurement results, and the like of the anisotropic conductive paste (ACP-3). The 80-120 ° C. E-type viscosity characteristics of the B-staged composition, the linear expansion coefficient, Tg, and water absorption characteristics of the cured product are also shown in Table 1.
The reaction starting temperature of ACP-3 by DSC was 47 ° C., and the Top temperature was 111 ° C.
Using ACP-3, the material pressure of the adherend is about 130 ° C. 10 seconds after the start of the hot pressing, and the pressing pressure 0.03 MPa / cm by the 200 ° C. hot press through the silicon rubber sheet. 2 , 30 seconds of heat bonding test was repeated 5 times. The results are also shown in Table 1.
[0165]
Example 4
50 parts of "Epicoat EP-1001" which is a bisphenol A type epoxy resin is dissolved in 20 parts of 1,6-hexanediol diglycidyl ether, and 20 parts of "Adeka 4000" as a flexible epoxy resin is averaged. 25 parts of an epoxy resin composition (b) in which finely crosslinked silicon rubber fine particles (S-2) having a particle size of 1.5 μm are uniformly dispersed, NBDA adduct-modified latent curing agent 60 parts as a latent epoxy curing agent, Cat -Z-15 20 parts and high softening point polymer fine particles (P-3) 10 parts are added, premixed with a Dalton mixer, and then kneaded with three rolls until the solid raw material is 5 μm or less. 190 parts of the product and 10 parts of “Micropearl AU-205” were added and kneaded to such an extent that bubbles did not enter, and further heat-treated at 40 ° C. When the initial viscosity reached 4500 Pa · s, it was rapidly cooled and further subjected to vacuum defoaming treatment at room temperature to obtain an anisotropic conductive paste (ACP-4).
The anisotropic conductive paste (ACP-4) is composed of an epoxy resin having an average of two epoxy groups in one molecule, and its content is 46.25%, rubbery polymer fine particle content 3.75%, high It is a solventless anisotropic conductive paste having a softening point polymer fine particle content of 5%, a latent epoxy curing agent content of 40%, and a conductive non-conductive particle content of 5% by mass (4% by volume).
[0166]
Table 1 shows the storage stability test result, the coating workability test result, the 150 ° C. gel time characteristic, the free ion concentration measurement result, and the like of the anisotropic conductive paste (ACP-4). The 80-120 ° C. E-type viscosity characteristics of the B-staged composition, the linear expansion coefficient, Tg, and water absorption characteristics of the cured product are also shown in Table 1.
The reaction starting temperature of ACP-4 by DSC was 45 ° C., and the Top temperature was 98 ° C.
Using ACP-4, as in Example 1, a pressing pressure of 0.03 MPa / cm by 190 ° C. hot pressing through a silicon rubber sheet 2 , 30 seconds of heat bonding test was repeated 5 times. The results are also shown in Table 1.
[0167]
Example 5
25 parts of "Epicoat EP-1004" which is a bisphenol A type epoxy resin and 25 parts of novolak type epoxy resin "YDCN" are dissolved in 20 parts of 1,6-hexanediol diglycidyl ether, and bisphenol F type liquid is added to the solution. As an epoxy resin, 20 parts of “Epiclon 830S”, 40 parts of an epoxy resin composition (a) in which finely crosslinked acrylic rubber fine particles (S-1) having an average particle diameter of 0.05 μm are uniformly dispersed, Cat-Z-15 30 parts, 18 parts of high softening point polymer fine particles (P-2), 2 parts of amorphous silica-2, 10 parts of graft-modified alumina-2 are added, and premixed with a Dalton mixer. Knead until the solid raw material is 5 μm or less, add 190 parts of the resin composition and 10 parts of “Micropearl AU-205”, and make sure that no bubbles enter. The anisotropic conductive paste (ACP-5) having an initial viscosity of 500 to 700 Pa · s by an E-type viscometer was obtained.
The anisotropic conductive paste (ACP-5) is composed of an epoxy resin having an average of 2.3 epoxy groups in one molecule, and the content thereof is 57.7%, and the content of rubber-like polymer fine particles is 7.3%. , High softening point polymer fine particle content 9%, latent epoxy curing agent content 15%, inorganic filler content 6%, conductive non-conductive particle content 5% by mass (4% by volume) An anisotropic conductive paste.
[0168]
Table 1 shows the results of the storage stability test, the coating workability test, the 150 ° C. gel time characteristic, the free ion concentration characteristic measurement, and the like of the anisotropic conductive paste (ACP-5). The 80-120 ° C. E-type viscosity characteristics of the B-staged composition, the linear expansion coefficient, Tg, and water absorption characteristics of the cured product are also shown in Table 1.
The reaction starting temperature of ACP-5 by DCS was 76 ° C., and the Top temperature was 124 ° C.
As in Example 1, using ACP-5, a pressing pressure of 0.03 MPa / cm by 190 ° C. hot pressing through a silicon rubber sheet 2 , 30 seconds of heat bonding test was repeated 5 times. The results are also shown in Table 1.
[0169]
Comparative Example 1
In Example 1, instead of 31.6 parts of bisphenol F type epoxy resin “Epiclon 830S”, 31.6 parts of bisphenol F type epoxy resin “Epiclon 830” and 8 parts of grafted modified alumina-2 were used. A comparative and anisotropic conductive paste (ACP-B1) was prepared in the same manner except that it was 8 parts of regular alumina and did not contain the high softening point polymer fine particles (P-1).
The anisotropic conductive paste (ACP-B1) is composed of an epoxy resin having an average of two epoxy groups in one molecule, and its content is 58.2%, rubbery polymer fine particle content is 8.57%, inorganic Filler content 5.49%, silane coupling agent content 0.22%, latent epoxy curing agent content 21.98%, conductive non-conductive particle content 5.5% by mass (4.5% by volume) A solventless anisotropic conductive paste consisting of
[0170]
Table 1 shows the storage stability test results, coating workability test results, 150 ° C. gel time characteristics, free ion concentration measurement results, and the like of the anisotropic conductive paste (ACP-B1). The 80-120 ° C. E-type viscosity characteristics of the B-staged composition, the linear expansion coefficient, Tg, and water absorption characteristics of the cured product are also shown in Table 1.
The reaction starting temperature of ACP-B1 by DCS was 63.5 ° C., and the Top temperature was 133 ° C.
Using ACP-B1, the material pressure of the adherend is approximately 0.03 MPa / cm by a 190 ° C. hot press through a silicon rubber sheet so that the material temperature reaches 120 ° C. approximately 10 seconds after the start of hot pressing. 2 , 30-second heat bonding test was repeated 5 times. The results are also shown in Table 1.
[0171]
Comparative Example 2
As a bisphenol A type epoxy resin, 30 parts of “Epiclon EP-1004” was dissolved in 20 parts of 1,6-hexanediol diglycidyl ether. Further, as an unpurified general-purpose bisphenol F type epoxy resin, “Epicron 830” 1 .6 parts, 30 parts of “Fujicure FXR-1030” as a thermally active latent epoxy curing agent, 10 parts of Cat-Z-15, 2 parts of amorphous silica-2, 8 parts of amorphous alumina-1, high Resin kneaded with 58 parts of softening point polymer fine particles (P-1) and 0.4 part of silane coupling agent KBM403, premixed with a Dalton mixer, and then with 3 rolls until the solid raw material is 5 μm or less Add 10 parts of “Micropearl AU-205” to 190 parts of the composition, knead to the extent that bubbles do not enter, and vacuum defoaming treatment Comprising Te comparison and anisotropic conductive paste (ACP-B2) was obtained.
The anisotropic conductive paste (ACP-B2) is composed of an epoxy resin having an average of two epoxy groups in one molecule, and its content is 40.8%, rubbery polymer fine particle content is 0%, inorganic filler 5% content, low softening point polymer fine particle content 29%, latent epoxy curing agent content 20%, silane coupling agent content 0.2%, conductive non-conductive particle content 5% by mass (4% by volume) A solventless anisotropic conductive paste consisting of
[0172]
Table 1 shows the storage stability test results, coating workability test results, and 150 ° C. gel time characteristics of the anisotropic conductive paste (ACP-B2).
The reaction starting temperature of ACP-B2 by DCS was 69 ° C., and the Top temperature was 138 ° C.
Using ACP-B2, the material pressure of the adherend is approximately 0.03 MPa / cm by a 190 ° C. hot press through a silicon rubber sheet so that the material temperature reaches 120 ° C. approximately 10 seconds after the start of hot pressing. 2 , 30-second heat bonding test was repeated 5 times. The results are also shown in Table 1.
[0173]
Comparative Example 3
In the same manner as in Example 1, except that the high softening point polymer fine particles (P-1) were replaced by the same part as the low softening point polymer fine particles (Q-1), a comparative anisotropic conductive paste (ACP- B3) was produced.
The anisotropic conductive paste (ACP-B3) had a viscosity at 25 ° C. which was not stable, and a change with time was observed. The viscosity after 12 hours at the same temperature exhibited a viscosity change exceeding 3 times. Therefore, the comparative / anisotropic conductive paste (ACP-B3) lacks the stability of the coating operation and was not subjected to the subsequent hot-pressure bonding test.
[0174]
[Table 1]
Figure 0003904798
[0175]
【The invention's effect】
The anisotropic conductive paste of the present invention is compatible with the rigid hot press heat bonding method even in one-pack type, and has high primary curing adhesion reliability, and the thermal deformation temperature of the cured body is as high as 100 ° C. or more. It is possible to remarkably reduce or substantially avoid the ejection and the resin omission. Further, the cured product is excellent in low water absorption, exhibits low linear expansion coefficient characteristics, and is excellent in dimensional stability. Furthermore, since it is excellent in storage stability and coating workability, it can be stored for a long period of time, and its operation is simple.
Therefore, the electric circuit obtained by the anisotropic conductive paste of the present invention has a low electrical connection resistance and excellent adhesion durability even at high temperatures, so that the value can be stably secured for a long time in a high temperature and high humidity environment. .

Claims (10)

1)一分子中にエポキシ基を平均1.2個以上持つエポキシ樹脂30乃至93質量%、
(2)0℃以下の軟化点温度を持ち、その一次粒子径が5μm以下からなるゴム状ポリマー微粒子1乃至15質量%、
(3)熱潜在性エポキシ硬化剤5乃至60質量%、
(4)50℃以上の軟化点温度を持ち、その一次粒子径が2μm以下の高軟化点ポリマー微粒子1乃至20質量%
らなるエポキシ樹脂組成物93乃至97容積%と、
(5)平均粒子径が5〜15μmでかつ最大粒子径が20μm以下、最小粒子径が0.1μm以上の導電性粒子を3乃至7容積%
を含有させてなる異方導電性ペースト。
( 1) 30 to 93% by mass of an epoxy resin having an average of 1.2 or more epoxy groups in one molecule,
(2) 0 ° C. has the following softening point temperature, the rubbery polymer fine particles 1 to 15 wt% of the primary particle diameter thereof is made of 5μm or less,
(3) Thermal latent epoxy curing agent 5 to 60% by mass,
(4) 1 to 20% by mass of high softening point polymer fine particles having a softening point temperature of 50 ° C. or higher and a primary particle diameter of 2 μm or less.
Ranaru epoxy resin composition 93 to 97% by volume or,
(5) average maximum particle size and a particle size of 5~15μm is 20μm or less, the minimum particle diameter of the conductive particles children of more than 0.1 [mu] m 3 to 7% by volume
It was contained in Do that anisotropic conductive paste.
前記異方導電性ペースト中に、更に無機質充填剤(6)を1乃至10質量%含有させてなる請求項1に記載の異方導電性ペースト。The anisotropic conductive paste according to claim 1 , further comprising 1 to 10% by mass of an inorganic filler (6) in the anisotropic conductive paste. 前記異方導電性ペースト中に、更にシランカップリング剤(7)を0.1乃至5質量%含有させてなる請求項1またはに記載の異方導電性ペースト。The anisotropic conductive paste according to claim 1 or 2 , further comprising 0.1 to 5 mass% of a silane coupling agent (7) in the anisotropic conductive paste. 前記異方導電性ペースト10mgを不活性ガス雰囲気中、毎分5℃で等速昇温させてなる示差熱分析(DSC)の示差熱ピーク曲線から求められた最大発熱ピーク温度が80乃至180℃の範囲にあることを特徴とする請求項1乃至のいずれかに記載の異方導電性ペースト。The maximum exothermic peak temperature determined from a differential thermal peak curve of differential thermal analysis (DSC) in which 10 mg of the anisotropic conductive paste is heated at a constant rate of 5 ° C. per minute in an inert gas atmosphere is 80 to 180 ° C. The anisotropic conductive paste according to any one of claims 1 to 3 , wherein the anisotropic conductive paste is in the range. 請求項1乃至のいずれかに記載の異方導電性ペーストが、1液型エポキシ樹脂組成物であり、かつその異方導電性ペースト10mgを不活性ガス雰囲気中、毎分5℃で等速昇温させてなる示差熱分析(DSC)の示差熱ピーク曲線から求められた発熱開始温度が30乃至130℃の範囲にあることを特徴とする異方導電性ペースト。The anisotropic conductive paste according to any one of claims 1 to 4 is a one-pack type epoxy resin composition, and 10 mg of the anisotropic conductive paste is constant at 5 ° C per minute in an inert gas atmosphere. An anisotropic conductive paste characterized in that an exothermic onset temperature obtained from a differential thermal peak curve of differential thermal analysis (DSC) obtained by raising the temperature is in the range of 30 to 130 ° C. 前記のエポキシ樹脂(1)が、特に1分子中にエポキシ基を平均1.7個以上有するエポキシ樹脂であり、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー測定によるポリスチレン換算数平均分子量が7000以下であることを特徴とする請求項3乃至のいずれかに記載の異方導電性ペースト。The epoxy resin (1) is particularly an epoxy resin having an average of 1.7 or more epoxy groups in one molecule, and has a polystyrene-reduced number average molecular weight of 7000 or less by gel permeation chromatography measurement. An anisotropic conductive paste according to any one of claims 3 to 5 . 前記成分(2)、(4)、(5)がエポキシ樹脂中にそれぞれ粒子として分散した状態で存在する請求項3乃至のいずれかに記載の異方導電性ペースト。The anisotropic conductive paste according to any one of claims 3 to 6 , wherein the components (2), (4), and (5) are present in a state of being dispersed as particles in the epoxy resin. 前記成分(4)が、60乃至150℃の軟化点温度を持ち、一次粒子径が0.01乃至2μmの範囲で、かつ架橋構造を持ったポリ(メタ)アクリレートの高軟化点ポリマー微粒子からなることを特徴とする請求項3乃至のいずれかに記載の異方導電性ペースト。The component (4) comprises high softening point polymer fine particles of poly (meth) acrylate having a softening point temperature of 60 to 150 ° C., a primary particle diameter in the range of 0.01 to 2 μm, and having a crosslinked structure. An anisotropic conductive paste according to any one of claims 3 to 7 . 前記成分(5)が、有機ポリマーを芯に持ち、金、銀、銅、ニッケルのいずれか又はそれらの合金から選ばれた少なくとも1種の金属被覆相からなっていることを特徴とする請求項3乃至のいずれかに記載の異方導電性ペースト。 Claim wherein the component (5), which has an organic polymer in the core, and wherein gold, silver, copper, that it is at least one metal-coated phase selected from either or their alloys Nickel The anisotropic conductive paste according to any one of 3 to 8 . 請求項1乃至のいずれかに記載の異方導電性ペーストを液晶ディスプレー基板と半導体IC及び/またはIC搭載回路との電気的接続部位にディスペンサー塗付し、250℃未満の剛体熱プレスで圧着し、該異方導電性ペーストの熱硬化反応を利用して接着固定と同時に上下導通により電気導通回路を形成することを特徴とする液晶ディスプレー基板と半導体IC及び/またはIC搭載回路基板との電気的な接続回路の形成方法。The anisotropic conductive paste according to any one of claims 1 to 9 is dispenser-applied to an electrical connection portion between a liquid crystal display substrate and a semiconductor IC and / or an IC mounting circuit, and is crimped by a rigid hot press of less than 250 ° C. An electrical conduction circuit is formed by vertical conduction at the same time as adhesive fixing using the thermosetting reaction of the anisotropic conductive paste, and the electrical connection between the liquid crystal display substrate and the semiconductor IC and / or the IC-mounted circuit substrate Method of forming a typical connection circuit.
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