JP4916677B2 - 配線接続材料及びそれを用いた配線板製造方法 - Google Patents
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Description
本発明に用いる硬化剤は、過酸化化合物、アゾ系化合物などの加熱により分解して遊離ラジカルを発生するものである。硬化剤は、目的とする接続温度、接続時間、ポットライフ等により適宜選定することができるが、高い反応性及び長いポットライフを実現するためには、半減期10時間の温度が40℃以上かつ半減期1分の温度が180℃以下である有機過酸化物が好ましく、半減期10時間の温度が60℃以上かつ半減期1分の温度が170℃以下である有機過酸化物がさらに好ましい。
ポリウレタン樹脂としては、分子内に2個の水酸基を有するジオールと、2個のイソシアネート基を有するジイソシアネートとの反応により得られる樹脂が、硬化時の応力緩和に優れ、極性を有するため接着性が向上することから、本発明に好適である。
本発明で使用するフィルム形成材としては、ポリイミド樹脂、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、アクリル樹脂、ポリアミド樹脂、キシレン樹脂、フェノキシ樹脂等が挙げられる。これらは、いずれかを単独で用いてもよく、2種以上を併用することもできる。
本発明で使用するラジカル重合性物質は、ラジカルにより重合する官能基を有する物質であり、アクリレート、メタクリレート、マレイミド化合物等が挙げられる。これらは、いずれかを単独で用いてもよく、2種以上を併用することもできる。
なお、本発明では、これらのラジカル重合性物質に加え、必要に応じてハイドロキノン類、メチルエーテルハイドロキノン類などの重合禁止剤を適宜用いてもよい。
以上の各成分の、本発明の配線接続材料における配合量は、ポリウレタン樹脂が2〜75重量部、ラジカル重合性物質が30〜60重量部、加熱により遊離ラジカルを発生する硬化剤が0.1〜30重量部であり、フィルム形成材を含む場合、その含有量は0〜40重量部とする。これらの成分の配合量は、上述の範囲で適宜決定することができる。
本発明の配線接続材料は、導電性粒子を含んでいなくても接続端子間の直接接触により接続が得られるため、特に導電性粒子を含んでいなくてもよい。しかし、より安定した接続が得られることから、導電性粒子を含むことが望ましい。
本発明の配線接続材料は、上述したA〜Fの各成分に加えて、さらに充填材、軟化剤、促進剤、老化防止剤、着色剤、難燃化剤、チキソトロピック剤、カップリング剤等を含んでいてもよい。
本構成の配線接続材料は、単一層中にすべての成分が存在している必要はなく、2層以上の積層フィルムとしてもよい。例えば、遊離ラジカルを発生する硬化剤を含有する層と、導電性粒子を含有する層との2層構造にしてこれらの成分を分離すれば、高精細化することができるという効果に加えて、ポットライフの向上という効果が得られる。
本発明の配線接続材料は、接続時に接着剤が溶融流動し相対向する接続端子を接触させて接続した後、硬化して接続を保持するものであり、接着剤の流動性は重要な因子である。本発明の配線接続材料は、厚み0.7mm、15mm×15mmのガラスを用いて、厚み35μm、5mm×5mmの配線接続材料をこのガラスに挟み、160℃、2MPa、10秒で加熱及び加圧した場合、初期の面積(A)と加熱加圧後の面積(B)を用いて表わされる流動性(B)/(A)の値が1.3〜3.0であることが好ましく、1.5〜2.5であることがより好ましい。1.3以上であれば、十分な流動性があり、良好な接続を得ることができる。また、3.0以下であれば、気泡が発生しにくく、信頼性に優れる。
本発明の配線接続材料は、ICチップとチップ搭載基板との接着や電気回路相互の接着用のフィルム状接着剤としても有用である。
(1)ポリウレタン樹脂の合成
平均分子量2000のポリブチレンアジペートジオール450重量部、平均分子量2000のポリオキシテトラメチレングリコール450重量部、1,4−ブチレングリコール100重量部を混合し、メチルエチルケトン4000重量部を加えて均一に混合した後、ジフェニルメタンジイソシアネート390重量部を加えて70℃にて反応し固形分20重量%で15Pa・s(25℃)のポリウレタン樹脂A溶液を得た。このポリウレタン樹脂の重量平均分子量は35万であり、フローテスタ法での流動点は80℃であった。
固形重量比で前記で合成したポリウレタン樹脂A(固形分として)40g、ジメチロールトリシクロデカンジアクリレート39g、リン酸エステル型アクリレート(共栄社化学株式会社製商品名;P2M)1g、フェノキシ樹脂20g、ラウロイルパーオキサイド5g(メチルエチルケトン溶液として25g)を配合し、さらに導電性粒子を3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テレート)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35μmの配線接続材料を得た。
図1(c)に示すように、ポリイミドフィルム18に厚み18μmの銅箔を接着剤17を介して接着した3層構成の銅箔付ポリイミドフィルムを用い、この銅箔をライン幅100μm、ピッチ200μmにパターンニングしてレジスト処理を施した後、銅箔から形成された配線及び接続端子16の表面にSnメッキを施してチップ(不図示)を搭載し、200℃で樹脂(不図示)で封止してTCP(テープキャリアパッケージ)19を作製した。
(1)ウレタンアクリレートの合成
平均分子量800のポリカプロラクトンジオール400重量部と、2−ヒドロキシプロピルアクリレート131重量部、触媒としてジブチル錫ジラウレート0.5重量部、重合禁止剤としてハイドロキノンモノメチルエーテル1.0重量部を攪拌しながら50℃に加熱して混合した。次いでイソホロンジイソシアネート222重量部を滴下しさらに攪拌しながら80℃に昇温してウレタン化反応を行った。NCOの反応率が99%以上になったことを確認後、反応温度を下げてウレタンアクリレートBを得た。
酸二無水物である2,2−ビス(4−(3,4−ジカルボキシフェノキシ)フェニル)プロパン二無水物(26.1g)をシクロヘキサノン120gに溶解し、酸二無水物溶液を得た。
ポリウレタン樹脂として参考例1で合成したポリウレタン樹脂(固形分として)40gを用い、ラジカル重合性物質として(1)で合成したウレタンアクリレートB39g及びリン酸エステル型アクリレート1gを用い、フィルム形成材として(2)で合成したポリイミド樹脂C(固形分として)20gを用いた他は、実施例1と同様にして配線接続材料を調製し、配線板を製造した。
図2に示すように、ポリイミドフィルム22と厚み18μmの銅箔からなる2層構成の銅箔付ポリイミドフィルムを用い、この銅箔をライン幅100μm、ピッチ200μmにパターンニングして回路及び接続端子23を形成し、レジスト処理した後、接続端子23表面にAuメッキを施して、フレキシブル配線板(FPC)24を作製した。このFPC24をTCP19の代わりに用いた他は、実施例1と同様にして配線板を得た。
プリント基板(PWB)10の代わりに、ガラス基板25の表面にITOにより接続端子及び配線26が設けられている液晶パネル27を用いた他は、実施例2と同様にして、厚さ15μmの配線接続材料を用い、配線板を得た。
フェノキシ樹脂(PKHCユニオンカーバイド社製商品名「PKHC」:重量平均分子量45000)、ビスフェノールA型エポキシ樹脂(油化シェルエポキシ株式会社製商品名「YL980」)及びイミダゾール系マイクロカプセル型硬化剤(旭化成工業株式会社製商品名「3941HP」)を用い、フェノキシ樹脂/ビスフェノールA型エポキシ樹脂/イミダゾール系マイクロカプセル型硬化剤の固形重量比を40/20/40とし、これに参考例1と同様に導電性粒子を配合して調製した配線接続材料を用いた他は、参考例1と同様にして配線板を製造した。
ポリウレタン樹脂Aの代わりにフェノキシ樹脂(PKHC)を用いた他は、参考例1と同様にして配線接続材料を得て、配線板を製造した。
得られた配線部材の接続体(配線板)を、90度の方向に剥離速度50mm/分で剥離し、接着力を測定した。接着力は、配線板の作製初期と、85℃、85%RHの高温高湿槽中に500時間保持した後に測定した。
得られた配線接続材料を用い、ライン幅100μm、ピッチ200μm、厚み18μmのSnメッキした銅回路を100本配置したフレキシブル回路板(FPC)と、全面にITO膜を形成したガラス板とを、160℃、3MPaで10秒間加熱加圧して幅2mmにわたり接続した。
得られた配線接続材料を30℃の恒温槽で30日間保持し、上記(2)と同様にして回路の接続を行い、保存性を評価した。
得られた配線接続材料を用い、ライン幅100μm、ピッチ200μm、厚み35μmの銅回路を交互に250本配置した櫛形回路を有するプリント基板とライン幅100μm、ピッチ200μm、厚み18μmの銅回路を500本有するフレキシブル回路板(FPC)を160℃、3MPaで10秒間加熱加圧して幅2mmにわたり接続した。この接続体の櫛形回路に100Vの電圧を印加し、85℃、85%RHの高温高湿試験500時間後の絶縁抵抗値を測定した。
フローテスタ(株式会社島津製作所製商品名「CFT−100型」)で直径1mmのダイを用い3MPaの圧力で2℃/分の昇温速度でシリンダの動き出す温度を測定し流動点とした。
厚み35μm、5mm×5mmの配線接続材料を用い、これを厚み0.7mm、15mm×15mmのガラスに挟み、160℃、2MPa、10秒で加熱加圧を行った。初期の面積(A)と加熱加圧後の面積(B)を用いて流動性(B)/(A)の値を求め流動性とした。
配線接続材料を、160℃のオイル中に1分間浸漬して硬化させ。硬化したフィルムの貯蔵弾性率を、動的粘弾性測定装置を用いて測定し(昇温速度5℃/分、10Hz)、25℃の弾性率を測定した。
得られた配線接続材料を用いて、示差走査熱量計(DSC、TAインスツルメント社製商品名「910型」)を用いて10℃/分の測定における発熱反応の立ち上がり温度(Ta)、ピーク温度(Tp)及び終了温度(Te)を求めた。
Claims (8)
- ポリウレタン樹脂2〜75重量部と、
ポリオールと、ポリイソシアネート及び水酸基含有アクリル化合物との反応により得られるウレタンアクリレート30〜60重量部と、
加熱により遊離ラジカルを発生する硬化剤0.1〜30重量部と、
フィルム形成材と
を含む接着剤成分、及び前記接着剤成分に対して0.1〜30体積%の導電粒子、を含有し、
接続端子を有する面が互いに対向するように配置された二以上の配線部材の間に介在され、加熱及び加圧により接続端子間が導通可能なように接続する配線接続用フィルム。 - 硬化後の25℃での貯蔵弾性率が100〜2000MPaである、請求項1記載の配線接続用フィルム。
- 前記ポリウレタン樹脂のフローテスタ法により測定した流動点が40℃〜140℃である、請求項1又は2に記載の配線接続用フィルム。
- 前記フィルム形成材がポリイミド樹脂、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、アクリル樹脂、ポリアミド樹脂、キシレン樹脂又はフェノキシ樹脂である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の配線接続用フィルム。
- 前記フィルム形成材がフェノキシ樹脂又はポリイミド樹脂である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の配線接続用フィルム。
- 前記フィルム形成材の含有量が0重量部超40重量部以下である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の配線接続用フィルム。
- それぞれ接続端子を有する配線部材の間を、該接続端子間が導通可能なように接続する接続工程を含む配線板製造方法であって、
上記接続工程は、上記接続端子を有する面が互いに対向するように配置された二以上の上記配線部材の間に狭持された請求項1〜6のいずれか一項に記載の配線接続フィルムを、上記配線部材を介して加圧しつつ、加熱する工程を含む配線板製造方法。 - 上記接続端子のうちの少なくとも一つは、表面が金、銀及び白金族の金属から選ばれる少なくとも1種からなる、請求項7記載の配線板製造方法。
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