JP4867069B2

JP4867069B2 - 接着剤組成物、それを用いた回路端子の接続方法及び回路端子の接続構造

Info

Publication number: JP4867069B2
Application number: JP2000399823A
Authority: JP
Inventors: 潤竹田津; 伊津夫渡辺
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd; Showa Denko Materials Co Ltd
Current assignee: Showa Denko Materials Co Ltd
Priority date: 2000-12-28
Filing date: 2000-12-28
Publication date: 2012-02-01
Anticipated expiration: 2020-12-28
Also published as: JP2002201449A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、接着剤組成物、それを用いた回路端子の接続方法及び回路端子の接続構造に関する。特に、OUTER-LEAD-BONDING実装（以降ＯＬＢ実装と呼ぶ）またはCHIP-ON-GLASS実装（以下ＣＯＧ実装と呼ぶ）における回路端子の接続方法及び回路端子の接続構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示用ガラスパネルへの液晶駆動用ＩＣの実装は、液晶駆動用ＩＣの実装されたフレキシブルテープとガラスパネルとを回路接続部材で接合するＯＬＢ実装方法や、液晶駆動用ＩＣを直接ガラスパネル上に回路接続部材で接合するＣＯＧ実装方法が用いられる。接合には、フレキシブルテープあるいはＩＣ側から高温のヒートツールで加熱圧着する方法が用いられる。この時、接合部分に温度勾配が生じ、フレキシブルテープあるいはＩＣとガラスの熱収縮量の差によって、ＯＬＢ実装の場合フレキシブルテープとガラスの電極間で位置ずれが生じたり、あるいはＣＯＧ実装の場合、パネルの反り変形が生じ表示にムラが出るといった問題がある。そこで、これらの問題を解決するため、接合時に光を照射し回路接続部材を加熱することで熱によるＯＬＢ実装及びＣＯＧ実装における接合品質の低下を防ぐ方法が開発されている（例えば特開平３−０７０８６９号公報）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記接続部材は着色した粒子を用いることから、照射した光の熱エネルギーへの変換が不十分で、安定した接続抵抗値を得るのに十分ではなく、また着色した粒子は絶縁性であるため、粒子の充填量を増やすと回路接続部分の電気抵抗値が上昇し、接続信頼性が低下するという問題があった。
本発明は、ＯＬＢ実装やＣＯＧ実装に対して低抵抗の電気接続が得られ、かつフレキシブルテープの位置ずれやパネルのそり変形のない電気・電子用の接着剤組成物、それを用いた回路端子の接続方法及び回路端子の接続構造を提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の接着剤組成物は、相対向する回路電極間に介在され、相対向する回路電極を加圧とともに光を照射し、加圧方向の電極間を電気的に接続する接着剤組成物であって、（１）エポキシ樹脂、（２）潜在性硬化剤、（３）フィルム形成材、（４）色素を必須成分として含有する接着剤組成物である。
色素の極大吸収波長は、３００ｎｍ〜２０００ｎｍであると好ましく、６００ｎｍ〜１６００ｎｍがより好ましい。色素の極大吸収波長が、３００ｎｍ未満の場合、照射した光はガラスパネルに吸収される割合が多く、また２０００ｎｍを超えて大きい場合、その波長の光が光源に含まれる割合が低いため、回路接続材を十分に加熱することが出来ず、接続部分の電気抵抗値が上昇してしまうので好ましくない。
本発明に用いられる光源は、可視光から近赤外光を含むものであるならば特に制限はなく、ハロゲンランプやキセノンランプ、半導体レーザ等を用いることができる。
本発明は、（１）エポキシ樹脂、（２）潜在性硬化剤、（３）フィルム形成材、（４）色素に、さらに、導電性粒子を含有すると好ましい接着剤組成物である。導電性粒子として、表面が、金、銀、白金属の金属から選ばれる少なくとも一種で構成されるものを使用することが好ましい。
本発明の回路端子の接続方法は、第一の接続端子を有する第一の回路部材と、第二の接続端子を有する第二の回路部材とを、第一の接続端子と第二の接続端子を対向して配置し、前記対向配置した第一の接続端子と第二の接続端子の間に上記の接着剤組成物を介在させ、光源から照射される光を透過する透明な受け台と加圧ヘッドで挟み、加圧とともに光を照射して前記対向配置した第一の接続端子と第二の接続端子を電気的に接続させるものである。このとき、加圧用ヘッドを加熱してもよい。
接続端子の少なくとも一方の表面が金、銀、錫白金族の金属、インジュウム−錫酸化物（ＩＴＯ）から選ばれる少なくとも一種で構成させることができる。
回路端子を支持する少なくとも一方の基板はガラスで構成させることができる。
少なくとも一方の回路部材表面が窒化シリコン、シリコーン化合物、ポリイミド樹脂から選ばれる少なくとも一種でコーティングもしくは付着していることができる。
本発明の回路端子の接続構造は、上記した第一の接続端子を有する第一の回路部材と、第二の接続端子を有する第二の回路部材とが、第一の接続端子と第二の接続端子を対向して配置されており、前記対向配置した第一の接続端子と第二の接続端子の間に上記の接着剤組成物が介在されており、前記対向配置した第一の接続端子と第二の接続端子が電気的に接続されているものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明で使用する（１）エポキシ樹脂としては、エピクロルヒドリンとビスフェノールＡやＦ、ＡＤ等から誘導されるビスフェノール型エポキシ樹脂、エピクロルヒドリンとフェノールノボラックやクレゾールノボラックから誘導されるエポキシノボラック樹脂やナフタレン環を含んだ骨格を有するナフタレン系エポキシ樹脂、グリシジルアミン、グリシジルエーテル、ビフェニル、脂環式等の1分子内に２個以上のグリシジル基を有する各種のエポキシ化合物等を単独にあるいは２種以上を混合して用いることが可能である。これらのエポキシ樹脂は、不純物イオン（Ｎａ⁺、ＣＩ^-等）や、加水分解性塩素等を３００ｐｐｍ以下に低減した高純度品を用いることがエレクトロンマイグレーション防止のために好ましい。
【０００６】
本発明で使用する（２）潜在性硬化剤としては、イミダゾール系、ヒドラジド系、三フッ化ホウ素−アミン錯体、スルホニウム塩、アミンイミド、ポリアミンの塩、ジシアンジアミド等が挙げられる。これらは、単独または混合して使用することができ、分解促進剤、抑制剤等を混合して用いてもよい。また、これらの硬化剤をポリウレタン系、ポリエステル系の高分子物質等で被覆してマイクロカプセル化したものは、可使時間が延長されるために好ましい。
【０００７】
本発明で使用する（３）フィルム形成材としては、フェノキシ樹脂、ポリビニルホルマール樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、キシレン樹脂、ポリウレタン樹脂等が挙げられる。フィルム形成材とは、液状物を固形化し、構成組成物をフィルム形状とした場合に、そのフィルムの取扱いが容易で、容易に裂けたり、割れたり、べたついたりしない機械特性等を付与するものであり、通常の状態でフィルムとしての取扱いができるものである。
フィルム形成材の中でも接着性、相溶性、耐熱性、機械強度に優れることからフェノキシ樹脂が好ましい。
フェノキシ樹脂は２官能フェノール類とエピハロヒドリンを高分子量まで反応させるか、又は２官能エポキシ樹脂と２官能フェノール類を重付加させることにより得られる樹脂である。具体的には、２官能フェノール類１モルとエピハロヒドリン０．９８５〜１．０１５とをアルカリ金属水酸化物の存在下において非反応性溶媒中で４０〜１２０℃の温度で反応させることにより得ることができる。
また、樹脂の機械的特性や熱的特性の点からは、特に２官能性エポキシ樹脂と２官能性フェノール類の配合当量比をエポキシ基／フェノール性水酸基＝１／０．９〜１／１．１としアルカリ金属化合物、有機リン系化合物、環状アミン系化合物等の触媒の存在下で沸点が１２０℃以上のアミド系、エーテル系、ケトン系、ラクトン系、アルコール系等の有機溶剤中で反応固形分が５０重量％以下で、５０〜２００℃に加熱して重付加反応させて得たものが好ましい。２官能エポキシ樹脂としては、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、ビスフェノールＡＤ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂などが挙げられる。２官能フェノール類は２個のフェノール性水酸基を持つもので、例えば、ハイドロキノン類、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、ビスフェノールＡＤ、ビスフェノールＳ等のビスフェノール類などが挙げられる。フェノキシ樹脂はラジカル重合性の官能基により変性されていてもよい。フェノキシ樹脂は、単独で用いても、２種類以上を混合して用いてもよい。
【０００８】
本発明の接着剤組成物には、アクリル酸、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステルまたはアクリロニトリルのうち少なくとも一つをモノマー成分とした重合体又は共重合体を使用することができ、グリシジルエーテル基を含有するグリシジルアクリレートやグリシジルメタクリレートを含む共重合体系アクリルゴムを併用した場合、応力緩和に優れるので好ましい。これらアクリルゴムの分子量（重量平均）は接着剤の凝集力を高める点から２０万以上が好ましい。
【０００９】
本発明で使用する（４）色素としては、シアニン色素、メロシアニン色素、ローダシアニン色素、オキソノール色素、スチリル色素、ベーススチリル色素、フタロシアニン色素、ナフタロシアニン色素等が挙げられ、これらは単独または併用して用いることができる。
【００１０】
本発明の接着剤組成物には、さらに、充填剤、軟化剤、促進剤、老化防止剤、難燃化剤、チキソトロピック剤、カップリング剤及びフェノール樹脂やメラミン樹脂、イソシアネート類等を含有することもできる。
充填剤を含有した場合、接続信頼性等の向上が得られるので好ましい。充填剤の最大径が導電性粒子の粒径未満であれば使用でき、５〜６０体積部（接着剤樹脂成分１００体積部に対して）の範囲が好ましい。６０体積部を超えると信頼性向上の効果が飽和することがあり、５体積部未満では添加の効果が少ない。
カップリング剤としてはケチミン、ビニル基、アクリル基、アミノ基、エポキシ基及びイソシアネート基含有物が、接着性の向上の点から好ましい。具体的には、アミノ基を有するシランカップリング剤として、Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）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エトキシシラン、Ｎ−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。ケチミンを有するシランカップリング剤として、上記のアミノ基を有するシランカップリング剤に、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン化合物を反応させて得られたものが挙げられる。
【００１１】
本発明の接着剤組成物は導電性粒子が無くても、接続時に相対向する回路電極の直接接触により接続が得られるが、導電性粒子を含有した場合、より安定した接続が得られる。
導電性粒子としては、Ａｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｕ、はんだ等の金属粒子やカーボン等があり、十分なポットライフを得るためには、表層はＮｉ、Ｃｕ等の遷移金属類ではなくＡｕ、Ａｇ、白金属の貴金属類が好ましくＡｕがより好ましい。また、Ｎｉ等の遷移金属類の表面をＡｕ等の貴金属類で被覆したものでもよい。また、非導電性のガラス、セラミック、プラスチック等に前記した導通層を被覆等により形成し最外層を貴金属類とした場合や熱溶融金属粒子の場合、加熱加圧により変形性を有するので接続時に電極との接触面積が増加し信頼性が向上するので好ましい。貴金属類の被覆層の厚みは良好な抵抗を得るためには、１００オングストローム以上が好ましい。しかし、Ｎｉ等の遷移金属の上に貴金属類の層をもうける湯合では、貴金属類層の欠損や導電粒子の混合分散時に生じる貴金属類層の欠損等により生じる酸化還元作用で遊離ラジカルが発生し保存性低下を引き起こすため、３００オングストローム以上が好ましい。そして、厚くなるとそれらの効果が緩和してくるので最大１μｍにするのが望ましいが制限するものではない。導電性粒子は、接着剤樹脂成分１００体積部に対して０．１〜３０体積部の範囲で用途により使い分ける。過剰な導電性粒子による隣接回路の短絡等を防止するためには０．１〜１０体積部とするのがより好ましい。
本発明の接着剤組成物をフィルムに成形し、接着剤組成物を２層以上に分割し、エポキシ樹脂を含有する層と導電性粒子を含有する層に分割した場合、ポットライフの向上が得られる。
本発明の接着剤組成物は、ＯＬＢ実装やＣＯＧ実装における、フレキシブルテープやＩＣチップとガラス基板との接着用のフィルム状接着剤として使用することもできる。すなわち、第一の接続端子を有する第一の回路部材と、第二の接続端子を有する第二の回路部材とを第一の接続端子と第二の接続端子を対向して配置し、前記対向配置した第一の接続端子と第二の接続端子の間に本発明の接着剤組成物（フィルム状接着剤）を介在させ、加圧時に光を照射して前記対向配置した第一の接続端子と第二の接続端子を電気的に接続させることができる。
これらの回路部材には接続端子が通常は多数（場合によっては単数でもよい）設けられており、前記回路部材の少なくとも1組をそれらの回路部材に設けられた接続端子の少なくとも一部を対向配置し、対向配置した接続端子間に本発明の接着剤を介在させ、加圧時に光を照射して対向配置した接続端子同士を電気的に接続して回路板とする。回路部材の少なくとも1組を加圧ならびに光照射することにより、対向配置した接続端子同士は、直接接触により又は接着剤組成物中の導電性粒子を介して電気的に接続することができる。
本発明の回路端子の接続方法は、本発明の接着剤組成物を、接続端子の表面が、金、銀、錫、白金族の金属、インジュウム−錫酸化物（ＩＴＯ）から選ばれる少なくとも一種から構成される接続端子（電極回路）に形成した後、もう一方の接続端子（回路電極）を位置合わせし加圧および光を照射して接続することができる。このとき、加圧用ヘッドを加熱して接続しても良い。
本発明においては、フレキシブルテープがポリイミド樹脂等の有機絶縁物質、ガラス基板の表面が窒化シリコン、シリコーン化合物、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂から選ばれる少なくとも一種でコーティングもしくは付着した回路部材に対して特に良好な接着強度が得られる電気・電子用の接着剤組成物の提供が可能となる。
【００１２】
【実施例】
（実施例１）
（３）フィルム形成材として、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂とビスフェノールＡから常法によりガラス転移温度が８０℃のフェノキシ樹脂を合成した。この樹脂５０gを、重量比でトルエン（沸点１１０．６℃）／酢酸エチル（沸点７７．１℃）＝５０／５０の混合溶剤に溶解して、固形分４０重量％の溶液とした。
固形重量比でフェノキシ樹脂３５g、（２）潜在性硬化剤として、マイクロカプセル型潜在性硬化剤（ＨＸ３９４１ＨＰ；旭化成工業株式会社製商品名）を含有する液状エポキシ（エポキシ当量１８５）６５ｇ、（４）色素として、2−［7−（1，3−ジヒドロ−1，3，3−トリメチル−2H−インドール−2−イリデン）−1，3，5−へプタトリエニル］−1，3，3−トリメチル−3H−インドリウムアイオダイド（極大吸収波長７４１ｎｍ）を１ｇとなるように配合し、導電性粒子（ポリスチレンを核とする粒子の表面に厚み０．２μｍのニッケル層、その外側に厚み０．０４μｍの金層を設けた平均粒径５μｍ粒子）を５体積％配合分散させ、厚み８０μｍの片面を表面処理したＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムに塗工装置を用いて塗布し、７０℃、１０分の熱風乾燥により、接着剤層の厚みが２０μｍのフィルム状接着剤組成物を得た。
【００１３】
（実施例２）
（４）色素に8−［5−(6，7−ジヒドロ−6−メチル−2，4−ジフェニル−5H−1−ペンゾビラン−8−イル)−2，4−ペンタジエニリデン］−5，6，7，8−テトラヒドロ−6−メチル−2，4−ジフェニル−1−ベンゾピリウムパークロレート（最大吸収波長１０６０ｎｍ）を用いたほかは実施例1と同様にしてフィルム状接着剤組成物を得た。
【００１４】
（実施例３）
（４）色素に3−エチル−5−［3−エチル−5−［2−（3−エチル−4（1H）−キノリニリデン）エチリデン］−4−オクソ−2−チアゾリジニリデン］−2−チオクソ−4−チアゾリジノン（最大吸収波長６６４ｎｍ）を用いたほかは実施例1と同様にしてフィルム状接着剤組成物を得た。
【００１５】
（実施例４）
（４）色素に2−［［3−アリル−5−［2−（1−エチル−4（1H）−キノリニリデン）エチリデン］−4−オクソ−2−チアゾリジニリデン］メチル］−3−エチル−4，5−ジフェニルチアゾリウムブロマイド（最大吸収波長６６８ｎｍ）を用いたほかは実施例1と同様にしてフィルム状接着剤組成物を得た。
【００１６】
（実施例５）
（４）色素に8−［5−（6，7−ジヒドロ−2，4−ジフェニル−5H−1−ベンゾピラン−8−イル）−2，4−ペンタジエニリデン］−5，6，7，8−テトラヒドロ−2，4−ジフェニル−1−ペンゾピリウムパークロレート（最大吸収波長１０６０ｎｍ）を用いたほかは実施例1と同様にしてフィルム状接着剤組成物を得た。
【００１７】
（実施例６）
（４）色素にビス［4−（ジメチルアミノ）ジチオベンジル］ニッケル（最大吸収波長１０６８ｎｍ）を用いたほかは実施例1と同様にしてフィルム状接着剤組成物を得た。
【００１８】
（実施例７）
（４）色素に3−エチル−2−［［3−［3−［3−［（3−エチルナフソ［2，1−d］チアゾル−2（3H）−イリデン）メチル］−5，5−ジメチル−2−シクロへキセン−1−イリデン］−1−プロペニル］−5，5−ジメチル−2−シクロへキセン−1−イリデン］メチル］ナフソ［2，1−d］チアゾリウムパークロレート（最大吸収波長１０１０ｎｍ）を用いたほかは実施例1と同様にしてフィルム状接着剤組成物を得た。
【００１９】
（比較例1）
（４）色素を使用しないほかは実施例1と同様にしてフィルム状接着剤組成物を得た。
【００２０】
（回路の接続）
バンプ面積５０μｍ×５０μｍ、ピッチ１００μｍ、高さ２０μｍの金バンプを配置したＩＣチップ（表面が窒化シリコンでコーティング）と厚み１．１ｍｍのガラス上にインジュウム−錫酸化物（ＩＴＯ）を蒸着により形成したＩＴＯ基板（表面抵抗＜２０Ω／□）とを、上記フィルム状接着剤組成物を用い、石英ガラスと加圧ヘッドで挟み、８０℃、１００ＭＰａ（バンプ面積換算）で１０秒間加熱加圧と同時に石英ガラス側からキセノンランプを照射して接続した。このとき、フィルム状接着剤組成物はあらかじめＩＴＯ基板上に、接着剤組成物の接着面を７０℃、０．５ＭＰａ（バンプ面積換算）で５秒間加熱加圧して貼り付け、その後、ＰＥＴフィルムを剥離してＩＣチップと接続した。
【００２１】
（接続抵抗の測定）
回路の接続後、上記接続部の電気抵抗値を、初期と、−４０℃、３０分と１００℃、３０分の温度サイクル槽中に５００サイクル保持した後に２端子測定法を用いマルチメータで測定した。
（パネルそり変形）
表面粗さ計を用いガラス面側を２５ｍｍにわたり測定した。１μｍ以内をそり変形なしとした。
その測定結果を表１に示した。
【００２２】
【表１】

【００２３】
本発明の実施例１〜７は、接続時に８０℃という低温で接続するにもかかわらず、接続抵抗が低く良好である。また、接続信頼性を評価する温度サイクル試験後の接続抵抗値も低く良好である。そして、低温で接続しているためパネルのそり変形がなく良好である。これに対し、色素を使用しない、比較例１は硬化が十分でなく、初期値や温度サイクル後の接続抵抗が大きく、また、パネルそり変形は、硬化が不十分なため「なし」であるが、硬化させると大きく変形した。
【００２４】
【発明の効果】
本発明によれば、ＯＬＢ実装やＣＯＧ実装において低い接続抵抗を示す電気接続が得られ、また、パネルの反り変形のない電気・電子用の接着剤組成物の提供が可能となる。

Claims

相対向する回路電極間に介在され、相対向する回路電極を加圧とともに光を照射し、加圧方向の電極間を電気的に接続する接着剤組成物であって、
（１）エポキシ樹脂、（２）潜在性硬化剤、（３）フィルム形成材、（４）色素を必須成分として含有する接着剤組成物であり、
前記フィルム形成材が、フェノキシ樹脂、ポリビニルホルマール樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、キシレン樹脂及びポリウレタン樹脂からなる群より選ばれる少なくとも１種であり、
前記色素が、シアニン色素、メロシアニン色素、ローダシアニン色素、オキソノール色素、スチリル色素、ベーススチリル色素、フタロシアニン色素及びナフタロシアニン色素からなる群より選ばれる少なくとも１種である、接着剤組成物。
前記色素の極大吸収波長が、３００ｎｍ〜２０００ｎｍである請求項１に記載の接着剤組成物。
導電性粒子をさらに含有する請求項１又は２に記載の接着剤組成物。
第一の接続端子を有する第一の回路部材と、第二の接続端子を有する第二の回路部材とを、第一の接続端子と第二の接続端子を対向して配置し、前記対向配置した第一の接続端子と第二の接続端子の間に請求項１〜３のいずれか一項に記載の接着剤組成物を介在させ、加圧とともに前記接着剤組成物に光を照射して前記対向配置した第一の接続端子と第二の接続端子を電気的に接続させる回路端子の接続方法。
第一の接続端子を有する第一の回路部材と、第二の接続端子を有する第二の回路部材とを、第一の接続端子と第二の接続端子を対向して配置し、前記対向配置した第一の接続端子と第二の接続端子の間に請求項１〜３のいずれか一項に記載の接着剤組成物を介在させ、加圧とともに前記接着剤組成物に光を照射しさらに、加圧用ヘッドを加熱して前記対向配置した第一の接続端子と第二の接続端子を電気的に接続させる回路端子の接続方法。
少なくとも一方の接続端子を支持する基板がガラスで構成される請求項４又は５に記載の回路端子の接続方法。
請求項４〜６のいずれか一項に記載の回路端子の接続方法で得られる回路端子の接続構造。