JP4333498B2

JP4333498B2 - 接続材料

Info

Publication number: JP4333498B2
Application number: JP2004188101A
Authority: JP
Inventors: 朋之石松
Original assignee: Sony Chemical and Information Device Corp
Current assignee: Dexerials Corp
Priority date: 2004-06-25
Filing date: 2004-06-25
Publication date: 2009-09-16
Anticipated expiration: 2020-03-17
Also published as: JP2004359959A

Description

本発明は、ベアＩＣチップなどの電子部品を回路基板に実装する際に使用する接続材料に関する。

ベアＩＣチップ等の電子部品を回路基板へ実装する際には、接続材料としてペースト状もしくは液状又はフィルム状の異方性導電接着剤や絶縁性接着剤が広く用いられている。

これらの接着剤を製造する場合、入手コスト、製造容易性、接続信頼性、保存安定性等の観点から原料の選択が行われている。このような観点から選択される原料の代表的なものとしては、ラジカル重合性化合物としてビスフェノールＡタイプのエポキシ樹脂、硬化剤としてイミダゾール系潜在性硬化剤あるいはアミン系硬化剤、熱可塑性樹脂としてフェノキシ樹脂やウレタン系熱可塑性樹脂等が挙げられる。そしてこれらの原料の安全性に関しては、通常、人体に対する急性毒性（ＬＤ５０）や可燃性等について考慮されている。

しかしながら、人体に及ぼす悪影響には、一度に多量の原料を経口摂取（吸引摂取）した際の急性毒性だけでなく、極微量の原料を長期に亘り経口摂取（吸引摂取）した場合に生ずる中毒症状、悪性腫瘍、催奇性の発現、あるいは皮膚に接触させた場合に発生する過度のアレルギー反応等があるにも関わらず、従来の接続材料の場合にはこれらの問題を十分に考慮してはおらず、安全性に関する社会全体の要求に十分に応えているとは言い難いのが現状である。また、最近では、ヒトを含む生物の生殖異常を引き起こす環境ホルモン（内分泌撹乱物質）の問題も取り沙汰されているが、それに対して十分に配慮しつつ接続材料を製造することも行われていないのが現状である。

本発明は、以上のような従来の技術の課題を解決しようとするものであり、回路基板に電子部品を実装する際に特に適した接続材料であって、ラジカル重合性化合物、硬化剤及び熱可塑性樹脂を含む接続材料を、人体に対して極めて安全なものとすることを目的とする。

本発明者は、エイムズ試験（Ames test）結果が陰性であって、且つ皮膚刺激値であるＰＩＩ（Primary Irritation Index）値が２以下である接続材料が、人体に対して極めて安全であることを見出し、本発明を完成させるに至った。

即ち、本発明は、ラジカル重合性化合物、硬化剤及び熱可塑性樹脂を含有し、エイムズ試験結果が陰性であり且つ皮膚刺激値であるＰＩＩ値が０である接続材料であって、ラジカル重合性化合物が、ＰＩＩ値が０であるネオペンチルグリコールジメタクリレート、フェノールエチレンオキサイド変性アクリレート及びポリプロピレングリコールジアクリレートの少なくともいずれか一種であり、熱可塑性樹脂が、飽和ポリエステル樹脂及びポリビニルアセタールの少なくともいずれか一種であることを特徴とする接続材料を提供する。

本発明の接続材料は、従来の接続材料と同様の導通信頼性及び接着強度を示しながらも、変異原性が認められず、ＰＩＩ値も２以下であり、非常に安全性が高いものである。

本発明の接続材料は、回路基板に電子部品を実装する際に特に適したものであって、ラジカル重合性化合物、硬化剤及び熱可塑性樹脂を含有し、エイムズ試験結果が陰性であり且つ皮膚刺激値であるＰＩＩ値が２以下であることを特徴とする。

ここで、エイムズ試験とは、変異原性試験とも称せられており、化学物質の発ガン性や変異原性を細菌を利用してスクリーニングする試験の一種であり、具体的にはヒスチジンの生合成に欠損のあるサルモネラ菌やネズミチフス菌の変異株を用いてヒスチジン非要求株への復帰突然変異を検出する試験である（ＪＩＳＫ３６００２４０８；ＪＩＳＫ３６１０１６０５）。この変異は、ＤＮＡへの損傷により起こる現象で、変異が起こりやすいものほど、発ガン性が高いと判断される。従って、人体に対して極めて安全な接続材料としては、エイムズ試験結果が陰性でなければならない。

また、皮膚刺激値であるＰＩＩ値とは、米国消費商品委員会により規定された方法（ドレーズ法；The Consumer Product Safety Commission of the U.S.A., The Code of Federal Regulations, Title 16, Section 1500.41）に準じて測定される皮膚毒性指数であり、数値が小さい程、皮膚に対する刺激性が低いことを示す。本発明においては、接続材料としてのＰＩＩ値が２以下であることが必要である。ＰＩＩ値が２を超えると殆どの人に不快感を与えるので好ましくない。

本発明の接続材料は、上述したように接続材料自体のエイムズ試験結果が陰性であり且つＰＩＩ値が２以下であり、その要件が満たされる限り接続材料の原材料の一部に変異原性を示すものを使用したり、あるいはＰＩＩ値が２を超えるものを使用してもよい。しかし、接続材料の安全性をより高めるため、使用するすべての原材料についてもエイムズ試験が陰性であり且つＰＩＩ値が２以下であることが好ましい。

また、本発明の接続材料は、特に生殖細胞に対する悪影響を排除するために、そのすべての原材料が非内分泌撹乱物質であることがより好ましい。この場合、原材料として非内分泌撹乱物質を選択する具体的な手法としては、内分泌撹乱物質と認められているもの及び疑われているものを使用しないという消極的な選択方法が現実的である（（１） T. Colborn, C． Clement,“Chemically Induced Alternations in Sexual and Functional Development: The Wildlife/Human Connection,”Princeton, NJ: Princeton Scientific Publishing (1992)；（２） T. Colborn, F. vom Saal. A. M. Soto, Environmental Health Perspective, 101, 5(1993); （３） G. Lyons,“Phthalates in the Environment,”World Wildlife UK(1995); （４）“Ministry of Agriculture, Fisheries and Food, Effects of Trace Organics on Fish, Phase II,”Foundation for Water Research UK (1995)）.

本発明の接続材料において使用するラジカル重合性化合物は、接続材料の接着成分であり、その材料としては不飽和ポリエステル、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル等が挙げられる。これらは２種以上を併用してもよい。

ここで、不飽和ポリエステルとしては、グリコールと不飽和２塩基酸（無水マレイン酸、フマール酸等）とから合成される非ビニル系オリゴマーを挙げることができる。中でも、ＩＴＯ電極に対する密着性を向上させる性質を有するジアリルフタレートオリゴマーが好ましい。

アクリル酸エステルとしては、分子構造内に一つ以上、好ましくは４つまでのアクリロイル基を有するアクリル系モノマー又はオリゴマーであり、メタクリル酸エステルとしては、分子構造内に一つ以上、好ましくは４つまでのメタクリロイル基を有するメタクリル系モノマー又はオリゴマーである。好ましい例としては、１，３−ブタンジオールメタクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、２−ヒドロキシプロピルメタクリレート、ヒドロキシエチルメタクリレート、脂環式変性ネオペンチルグリコールアクリレート、フェノールエチレンオキサイド変性アクリレート、ポリプロピレングリコールジアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート等が挙げられる。これらのＰＩＩ値はいずれも０．０である。

なお、ラジカル重合性化合物として一般的に用いられているビスフェノールＡやビスフェノールＦから誘導されたエポキシアクリレート系ポリマーあるいはイソシアネートから誘導されるウレタンアクリレート等は変異原性を示すので、本発明では使用すべきではない。

硬化剤は熱や光の作用により遊離ラジカルを発生させるものであり、その材料としては有機過酸化物が好ましく挙げられる。特に、パーオキシジカーボネートが好ましい。一般的に用いられているイミダゾール系潜在性硬化剤等は変異原性を示すので、本発明においては使用すべきではない。

熱可塑性樹脂は主として接続材料の成膜成分として機能しており、その材料としては飽和ポリエステル樹脂、ポリビニルアセタール等が挙げられる。

本発明の接続材料において、原材料として、導電粒子を含有することが好ましい。これにより、本発明の接続材料を異方性導電接着剤として使用することが可能となる。好ましい導電粒子としては金粒子を挙げることができる。一般的なニッケル粒子は皮膚刺激性を示すので、本発明では使用すべきではない。

本発明の接続材料には、変異原性を示さず、ＰＩＩ値が２以下の種々の添加剤、例えばカップリング剤、グリシジル基含有化合物等を必要に応じて使用することができる。

本発明の接続材料は、以上述べたようなラジカル重合性化合物、硬化剤、熱可塑性樹脂を常法に従って均一に混合することにより製造することができる。

本発明の接続材料は、ＴＣＰ（Tape Carrier Package）、ＦＰＣ、ＰＷＢ、ガラス、プラスチック配線材の種々の用途に使用することができるが、特にベアＩＣチップを回路基板に実装する際に好ましく使用できる。即ち、本発明の接続材料をベアＩＣチップを実装すべき回路基板上に供給し、その上にベアＩＣチップを位置決めし、加熱加圧することによりベアＩＣチップを配線回路基板に接続することができる。

以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。

実施例１〜３及び比較例１〜２
表１及び表２に示す配合の接続材料を使用し、常法に従って厚さ３０μｍの異方性導電フィルムを作製した。

なお、実施例１〜３において使用した各成分は、いずれも内分泌撹乱作用が認められていない成分であるが、比較例１の場合にはラジカル重合性化合物、硬化剤及び熱可塑性樹脂が内分泌撹乱作用を有すると認められており、比較例２の場合にもラジカル重合性化合物及び熱可塑性樹脂が内分泌撹乱作用を有すると認められている。

表１注
＊１：Ｍ−２２５、東亜合成（株）
＊２：ＮＫエステルＮＰＧ、新中村化学（株）
＊３：Ｍ−１０２、東亜合成（株）
＊４：パーキュアＴＣＰ、日本油脂（株）
＊５：エスレックＢＬ−１、積水化学工業（株）
＊６：エリーテルＵＥ３２００、ユニチカ（株）

表２注
＊４：パーキュアＴＣＰ、日本油脂（株）
＊７：ＥＰ−８２８、油化シェル（株）
＊８：Ｅｂｅｃｒｙｌ１５０、ＵＣＢ（株）
＊９：ＳＲ−３３９、サートマー（株）
＊１０：ノバキュアＨＸ３９４１ＨＰ、旭化成（株）
＊１１：ＰＫＨＨ、巴工業（株）
＊１２：Ｎｉ−Ｊ−２０、福田金属箔工業（株）

（評価）
各実施例及び比較例で作製した異方性導電フィルムについて、以下に説明するように、変異原性を調べるためのエイムズ試験及び皮膚刺激性を調べるためのドレーズ試験を行った。更に、接続直後の導通抵抗値及び接着強度、並びにエージング後の導通抵抗値及び接着強度を測定した。

（エイムズ試験）
この試験は、ネズミチフス菌のヒスチジン要求性変異株（his-）が被検物質によって非要求株（his+）になる復帰突然変異を利用するものであり、その具体的な試験方法は、ヒスチジン非添加であって代謝活性物質（Ｓ９）を添加した培地と、ヒスチジン非添加であって代謝活性物質（Ｓ９）を添加していない培地とを用意し、それらの培地に被検物質を混ぜてヒスチジン要求性変異株（his-）を培養し、被検物質を混ぜた培地で生じた菌コロニー数と混ぜない培地で生じた菌コロニー数とを比較した。前者が後者よりも多ければエイムズ試験結果が陽性であると判定し、それ以外の場合には陰性と判定した。得られた結果を表３に示す。

（ドレーズ試験）
体重２．０〜４．０Ｋｇの健康な６匹のウサギの背中の腰部の毛を電気バリカンで刈り込んで約１０ｃｍ²の広さの皮膚を露出させた。また、背椎の右側の皮膚に２．５ｃｍ²の広さで外科用メスで切り込みを入れ、有傷部位を作成した。背椎の左側は傷つけずにそのままにしておき、サンプル０．５ｍｌを塗布したパットを背椎の左右に２箇所貼付した。貼付後、２４時間経過時及び７２時間経過時にパットを剥がし、紅斑と浮腫の発生を目視にて観察し、０〜４点の５段階に分類し、各ウサギの平均値の総平均を求め、この総平均値をＰＩＩ値とした。得られた結果を表３に示す。

（接続直後の導通抵抗値及び接着強度）
２ｍｍ幅にスリットした異方性導電フィルムを、２００μｍピッチのＴＡＢと２００μｍピッチのＰＷＢとの間に挟み、１６０℃−２．９４ＭＰａ（３０ｋｇｆ／ｃｍ²）−２０秒という条件で熱圧着し、圧着直後の導通抵抗値と９０°剥離による接着強度の測定を引っ張り試験装置（ＲＴＣ−１２１０、ＯＲＩＥＮＴＥＣ社製）を用いて行った。得られた結果を表３に示す。

（エージング後の導通抵抗値及び接着強度）
２ｍｍ幅にスリットした異方性導電フィルムを、２００μｍピッチのＴＡＢと２００μｍピッチのＰＷＢとの間に挟み、１６０℃−２．９４ＭＰａ（３０ｋｇｆ／ｃｍ²）−２０秒という条件で熱圧着し、８５℃−８５％ＲＨの環境下に１０００時間放置した後の導通抵抗値と９０°剥離による接着強度の測定を引っ張り試験装置（ＲＴＣ−１２１０、ＯＲＩＥＮＴＥＣ社製）を用いて行った。得られた結果を表３に示す。

表３の結果から、実施例１〜３の接続材料は、従来の接続材料（比較例１及び比較例２）と同様の導通信頼性及び接着強度を示しながらも、原材料に安全なものを使用しているので、結果的に接続材料自体に変異原性が認められず、ＰＩＩ値も０．０であり、非常に安全性の高いものであることがわかる。

本発明の接続材料は、従来の接続材料と同様の導通信頼性及び接着強度を示しながらも、変異原性が認められず、ＰＩＩ値も２以下であり、非常に安全性が高い接続材料である。
なお、本発明の別の態様によれば、ラジカル重合性化合物、硬化剤及び熱可塑性樹脂を含有し、エイムズ試験結果が陰性であり且つ皮膚刺激値であるＰＩＩ値が２以下であることを特徴とする接続材料を提供する。

Claims

ラジカル重合性化合物、硬化剤及び熱可塑性樹脂を含有し、エイムズ試験結果が陰性であり且つ皮膚刺激値であるＰＩＩ値が０である接続材料であって、ラジカル重合性化合物が、ＰＩＩ値が０であるネオペンチルグリコールジメタクリレート、フェノールエチレンオキサイド変性アクリレート及びポリプロピレングリコールジアクリレートの少なくともいずれか一種であり、熱可塑性樹脂が、飽和ポリエステル樹脂及びポリビニルアセタールの少なくともいずれか一種であることを特徴とする接続材料。
接続材料のすべての原材料についてのエイムズ試験結果が陰性であり且つ皮膚刺激値であるＰＩＩ値が２以下である請求項１記載の接続材料。
接続材料のすべての原材料が非内分泌撹乱物質である請求項１または２記載の接続材料。
異方性導電接着剤として使用するために、導電粒子として金粒子を含有する請求項１〜３のいずれかに記載の接続材料。
請求項１〜４のいずれかに記載の接続材料を、ベアＩＣチップを実装すべき回路基板上に供給し、その上にベアＩＣチップを位置決めし、加熱加圧することによりベアＩＣチップを配線回路基板に接続することを特徴とする実装方法。