JP5204454B2 - 接着剤 - Google Patents
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Description
ここで、近年、電子部品パッケージはますます小型化してきており、電子部品の接合面積も狭小化している。そのため、このような電子部品パッケージの小型化に伴い、電子部品を接合する接着剤には、優れた接着性、導電性及び熱伝導性に加え、優れた塗布性が求められている。しかしながら、特許文献1に開示のような従来の接着剤は、充分な導電性を有するものとすると、電子部品に対する塗布性が不充分となり、近年の電子部品パッケージの小型化に充分に対応することができず、一方、塗布性を向上させると、導電性が不充分となるという問題があった。
しかしながら、反応性希釈剤を添加することで熱伝導性ペーストの粘度を下げると、電子部品の面上に塗布したときに塗布形状を維持できず、流延してしまうという問題が発生した。また、粘度を低下させるために添加される反応性希釈剤には、通常、揮発性成分が多く含まれているため、このような反応性希釈剤を用いた接着剤は、加温されたときにボイドが発生してしまい、製造する電子部品製品の信頼性に劣るという問題があった。
以下に本発明を詳述する。
上記高熱伝導性繊維状フィラーと高熱伝導性球状フィラーとを含有することで、本発明1の接着剤は、被接着物に塗布し接着剤層としたときに該接着剤層の全体で上記高熱伝導性繊維状フィラーと高熱伝導性球状フィラーとが連綿と連なった状態となる。すなわち、被接着部材同士をフィラー(高熱伝導性繊維状フィラー及び高熱伝導性球状フィラー)で繋ぐような状態となり、効果的に熱伝導性を発現させることができる。更に、上記高熱伝導性繊維状フィラーと高熱伝導性球状フィラーとの配合量を調整することにより、上記熱伝導性の効果を損なうことなく粘度の調整が可能となり、被接着物に対する塗布性を極めて良好なものとすることができる。
このような高熱伝導性繊維状フィラーとしては特に限定されないが、例えば、金ナノワイヤー、カーボンナノチューブ等を好適に用いることができる。
このような高熱伝導性繊維状フィラーは、本発明1の接着剤を用いて形成した接着剤層中で、高熱伝導性球状フィラー間を橋渡しするように存在し、高熱伝導性球状フィラー間に熱を伝達する役割を果たすものである。
上記高導電性繊維状フィラーと高導電性球状フィラーとを含有することで、本発明2の接着剤は、被接着物に塗布し接着剤層としたときに該接着剤層の全体で上記高導電性繊維状フィラーと高導電性球状フィラーとが連綿と連なった状態となる。すなわち、被接着部材同士をフィラー(高導電性繊維状フィラー及び高導電性球状フィラー)で繋ぐような状態となり、効果的に電気伝導性を発現させることができる。更に、上記高導電性繊維状フィラーと高導電性球状フィラーとの配合量を調整することにより、上記電気伝導性の効果を損なうことなく粘度の調整が可能となり、被接着物に対する塗布性を極めて良好なものとすることができる。
このような高導電性繊維状フィラーとしては特に限定されないが、例えば、シリカナノチューブ、カーボンナノチューブ等を好適に用いることができる。
このような高導電性繊維状フィラーは、本発明2の接着剤を用いて形成した接着剤層中で、高導電性球状フィラー間を橋渡しするように存在し、高導電性球状フィラー間に電気を伝達する役割を果たすものである。
また、上記シェル部分である金属被覆層を形成する方法としては特に限定されず、例えば、上記コアの表面に、物理的な金属蒸着法、化学的な無機電解メッキ法等の公知の方法を用いて金属被覆層を形成する方法が挙げられる。
なお、以下の説明において、本発明1の接着剤と本発明2の接着剤とに共通する事項については、「本発明の接着剤」と称して説明する。
上記硬化剤としては特に限定されず、従来公知の硬化剤を上述したラジカル重合性樹脂やイオン重合性樹脂等(以下、硬化性樹脂ともいう)に合わせて適宜選択することができるが、具体的には、例えば、トリアルキルテトラヒドロ無水フタル酸等の加熱硬化型酸無水物系硬化剤、フェノール系硬化剤、アミン系硬化剤、ジシアンジアミド等の潜在性硬化剤、カチオン系触媒型硬化剤等が挙げられる。これらの硬化剤は、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
また、融点が120℃以上の材質で被覆されたマイクロカプセル型硬化剤も好適に用いることができる。
更に、本発明の接着剤は、溶媒を含有していてもよい。
また、(−55℃における弾性率E/125℃における弾性率E)の好ましい下限は1、好ましい上限は3である。特に3を超えると、温度の変化によるひずみが大きく、接合信頼性に悪影響を与えることがある。より好ましい下限は2である。
なお、本明細書において、上記硬化収縮率は、JIS A06024に基づき、硬化前後による比重差より体積収縮率(%)として求めることができる値を意味する。この場合、比重の測定は測定温度25℃において行う。
本発明1の接着剤の硬化物は、熱伝導性に優れたものである。
本発明1の接着剤の硬化物の熱伝導率としては特に限定されないが、レーザーフラッシュ法で測定したときの好ましい下限が3W/mKであり、より好ましい下限は5W/mKである。
本発明2の接着剤は、硬化物の電気伝導性が優れたものである。
本発明2の接着剤の硬化物の体積固有抵抗としては特に限定されないが、四探針法により測定したときの好ましい上限が1Ω・cmであり、より好ましい上限は0.1Ω・cmである。
上記混合の方法としては特に限定されず、例えば、ホモディスパー、万能ミキサー、バンバリーミキサー、ニーダー等を使用する方法を用いることができる。
なお、本発明の接着剤は、2以上の電子部品を積層する場合だけでなく、基板上に電子部品を積載することや、センサー等の部品を接合することを目的とする接着剤としても好適に用いることができる。
表1の組成に従って、下記に示す各材料を、ホモディスパーを用いて攪拌混合し、熱伝導性を有する参考例1〜3及び比較例1〜4に係る接着剤と、表2の組成に従って、下記に示す各材料を、ホモディスパーを用いて攪拌混合し、導電性を有する実施例4〜6及び比較例5〜8に係る接着剤を調製した。なお、表1、2中、各組成の配合量は重量部を表す。
フェノール型エポキシ(EX−201、長瀬産業社製)
(繊維状フィラー)
カーボンナノチューブ(Ctube、CNT Co.社製、平均繊維長10μm、アスペクト比100)
(球状フィラー)
銀フィラー(AGF‐5S、徳力化学研究所社製、平均粒子径5μm、アスペクト比1)
樹脂コア金メッキフィラー(ミクロパールAu、積水化学工業社製、平均粒子径10μm、アスペクト比1)
(硬化剤)
液状酸無水物(YH−306、ジャパンエポキシレジン社製)
(硬化促進剤)
イミダゾール硬化促進剤(2MA−OK、四国化成社製)
得られた実施例及び比較例に係る接着剤を用いて、以下の評価を行った。結果を表1、表2に示した。なお、表中、繊維状フィラーの配合量(体積部)及び球状フィラーの配合量(体積部)は、樹脂成分100体積部に対する体積比を表している。
熱伝導性を有する参考例1〜3及び比較例1〜4にかかる電子部品用接着剤について、レーザーフラッシュ法(t1/2法、レーザーフラッシュ法熱定数測定装置 LF/TCM FA8510B 理学電気社製)により、試験片(φ10mm、厚さ 1.7mm)を温度80℃、真空中、照射光ルビーレーザー光(励起電圧2.5kV)の条件で熱伝導率を測定した。
導電性を有する実施例4〜6及び比較例5〜8にかかる電子部品用接着剤について、JIS K7194に準拠し、四探針法により体積固有抵抗を測定した。
E型粘度測定装置(商品名:VISCOMETER TV−22、TOKI SANGYO CO.LTD社製、使用ローター:φ15mm、設定温度:25℃)を用いて回転数10rpmにおける粘度を測定した。
岩下エンジニアリング社製エアーディスペンサーを用いて実施例及び比較例に係る電子部品用接着剤のディスペンスを行い、ディスペンス性を下記の基準で評価した。
○:ノズル詰まりなく安定に吐出可能
×:ノズル詰まりにより吐出不可能、若しくは吐出量がばらつく
170℃1時間の条件で硬化させた実施例及び比較例に係る電子部品用接着剤の硬化物の強度を、手で引っ張ることで、硬化物強度を下記の基準で評価した。
○:硬化物の形状が変形しない
×:簡単にちぎれる、若しくは伸びる
Claims (1)
- 樹脂成分、高導電性繊維状フィラー及び高導電性球状フィラーを含有する接着剤であって、
前記高導電性繊維状フィラーは、アスペクト比が50以上、平均繊維長さが1〜50μmであるカーボンナノチューブであり、前記高導電性球状フィラーは、平均粒子径が100nm〜20μmである、樹脂からなるコアと該コアの表面に金属被覆層とを有するコアシェル粒子であり、
前記樹脂成分100体積部に対し、前記高導電性繊維状フィラーを0.1〜20体積部、前記高導電性球状フィラーを10〜200体積部含有し、
前記高導電性繊維状フィラー1に対して、前記高導電性球状フィラーを3〜50(体積比)含有し、
前記接着剤をE型粘度計を用いて25℃にて粘度を測定したときに、10rpmにおける粘度が1〜200Pa・sである
ことを特徴とする接着剤。
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