JP5392333B2 - 回路接続用接着剤及びこれらを用いた回路接続方法、接続体 - Google Patents
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Description
また、近年、精密電子機器の分野では、回路の高密度化が進んでおり、電極幅および電極間隔が極めて狭くなっている。このため、従来のエポキシ樹脂系を用いた回路接続用接着材の接続条件では、配線の脱落、剥離、位置ずれが生じるなどの問題点があった。さらに低コスト化のためには、スループットを向上させる必要性があり、低温(100〜170℃)、短時間(1時間以内)、換言すれば低温速硬化可能な接着材が要求されている。
さらに、前記光カチオン重合の場合、重合触媒としてブレンステッド酸やルイス酸等の強酸を使用するため、被着体である金属基板や金属及び無機材質で構成される回路電極の腐食を促進し、接続体の信頼性を著しく低下させる。
本発明は、低温速硬化性を有し、かつ実用的な保存安定性を持つ組成物からなり、被着体である金属基板や金属及び無機材質で構成される回路電極の腐食がなく、信頼性低下を防ぐことのできる接着剤組成物、回路接続用接着剤及びそれらを用いた回路接続方法、接続体を提供する。
本発明は、[1]相対向する回路電極を有する基板間に介在させ、相対向する回路電極を有する基板を加圧して加圧方向の電極間を電気的に接続する方法に用いる回路接続用接着剤であって、エポキシ化合物(A)、光カチオン発生剤(B)、金属水酸化物または金属酸化物(C)を含む接着剤組成物と、導電粒子とを含み、金属水酸化物または金属酸化物(C)が、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化アンチモン、酸化錫、酸化チタン、酸化マンガン、酸化ジルコニウムから選ばれる少なくとも一種であり、金属水酸化物または金属酸化物(C)の使用量は、エポキシ化合物(A)100重量%に対して0.1〜60重量%である回路接続用接着剤に関する。
また、本発明は、[2]光カチオン発生剤(B)が、スルホニウム塩、ヨードニウム塩、鉄−アレーン錯体から選ばれる少なくとも一種である上記[1]に記載の回路接続用接着剤に関する。
また、本発明は、[3]さらに反応調節剤(D)として、鎖状エーテル化合物または環状エーテル化合物を含む上記[1]または上記[2]に記載の回路接続用接着剤に関する。
また、本発明は、[4]反応調節剤(D)が、12−クラウン−4、14−クラウン−4、15−クラウン−5、18−クラウン−6、21−クラウン−7、24−クラウン−8、30−クラウン−7、ベンゾ−18−クラウン−6、ジベンゾ−18−クラウン−6、トリベンゾ−18−クラウン−6から選ばれる少なくとも一種であることを特徴とする上記[3]に記載の回路接続用接着剤に関する。
また、本発明は、[5]活性光線を照射した後、加熱温度60〜180℃、加熱時間0.5〜50秒間で硬化する上記[1]〜上記[4]のいずれか一項に記載の回路接続用接着剤に関する。
また、本発明は、[6]上記接着剤組成物100体積に対して導電粒子を0.1〜30体積%含んでなる上記[1]〜上記[5]のいずれか一項に記載の回路接続用接着剤に関する。
また、本発明は、[7]相対向する回路電極を有する基板間に上記[1]〜上記[6]のいずれか一項に記載の回路接続用接着剤を介在させ、相対向する回路電極を有する基板を加圧して加圧方向の電極間を電気的に接続する回路接続方法に関する。
また、本発明は、[8]上記[1]〜上記[6]のいずれか一項に記載の回路接続用接着剤を用いて接続された接続体に関する。
本発明に用いるエポキシ化合物(A)は、光カチオン発生剤(B)から活性光線の照射によって発生したカチオン種によって硬化するものであればよい。中でも、エポキシ基を2個以上有する化合物は、硬化させた際の架橋密度が高くなるので好ましい。更に、分子中にエポキシ基を2〜6個有する脂肪族系又は脂環系化合物は、硬化性に優れており特に好ましい。
反応調節能の観点から特に環状エーテル化合物が好ましく、12−クラウン−4−エーテル、14−クラウン−4−エーテル、15−クラウン−5−エーテル、18−クラウン−6−エーテル、21−クラウン−7−エーテル、24−クラウン−8−エーテル、30−クラウン−7−エーテル、ベンゾ−18−クラウン−6−エーテル、ジベンゾ−18−クラウン−6−エーテル、トリベンゾ−18−クラウン−6−エーテルが好適である。
エポキシ化合物(A)として脂環式エポキシ樹脂(セロキサイドCEL2021P、ダイセル化学工業株式会社製品名)、光カチオン発生剤(B)として鉄アレーン錯体(イルガキュア261、チバ・スペシャリティー・ケミカルズ社製商品名)、金属酸化物(C)として粒径1μmの水酸化アルミニウム(Al(OH)3)を用いた。ポリマとしてフェノキシ樹脂(ZX-1356-2,東都化成株式会社製商品名)とアクリルゴム(HTR860P-3,帝国化学産業株式会社製商品名)用いた。また、ポリスチレンを核とする粒子の表面に、厚み0.2μmのニッケル層を設け、このニッケル層の外側に、厚み0.02μmの金を設けた平均粒径5μm、比重2.5の導電粒子を作製して用いた。固定重量比で表1に示すように配合し、さらに導電粒子を1.5体積%配合分散させ、厚み80μmのフッ素樹脂フィルムに塗工装置を用いて塗布し、70℃、10分の熱風乾燥によって接着剤層の厚みが20μmのフィルム状の接着剤組成物(回路接続用接着剤)を得た。
反応調節剤(D)として18−クラウン−6−エーテル(18−C−6、6重量部)を用いた以外は実施例1と同様な方法でフィルム状の接着剤組成物(回路接続用接着剤)を得た。なお、イルガキュア261と18−C−6の化学当量比は、1:4であった。
水酸化アルミニウムの代わりに金属水酸化物(C)として粒径1μmの水酸化マグネシウム(Mg(OH)2)を用いた以外は実施例1と同様な配合を用い、実施例1と同様な方法でフィルム状の接着剤組成物(回路接続用接着剤)を得た。
水酸化アルミニウムの代わりに金属酸化物(C)として粒径1μmの酸化マグネシウム(MgO)を用いた以外は実施例1と同様な配合を用い、実施例1と同様な方法でフィルム状の接着剤組成物(回路接続用接着剤)を得た。
イルガキュア261の代わりに光カチオン発生剤(B)としてスルホニウム塩であるアデカオプトマーSP−170(旭電化工業株式会社製商品名)を用いた以外は実施例1と同様な配合を用い、実施例1と同様な方法でフィルム状の接着剤組成物(回路接続用接着剤)を得た。なお、SP−170と18−C−6の化学当量比は、1:14であった。
エポキシ化合物(A)として脂環式エポキシ樹脂(セロキサイドCEL2021P、ダイセル化学工業株式会社製品名)、光カチオン発生剤(B)として鉄アレーン錯体(イルガキュア261、チバ・スペシャリティー・ケミカルズ社製商品名)、ポリマとしてフェノキシ樹脂(ZX-1356-2、東都化成株式会社製商品名)とアクリルゴム(HTR860P-3、帝国化学産業株式会社製商品名)用いた。そして、実施例1と同様な方法でフィルム状の接着剤組成物(回路接続用接着剤)を得た。
反応調節剤(D)として18−クラウン−6−エーテル(18−C−6、6重量部)を用いた以外は比較例1と同様な配合を用い、実施例1と同様な方法でフィルム状の接着剤組成物(回路接続用接着剤)を得た。
イルガキュア261の代わりに光カチオン発生剤(B)としてオニウム塩であるアデカオプトマーSP−170(旭電化工業株式会社製商品名)を用いた以外は比較例1と同様な配合を用い、実施例1と同様な方法でフィルム状の接着剤組成物(回路接続用接着剤)を得た。なお、SP−170と18−C−6の化学当量比は、1:14であった。
以上の組成を纏めて表1に示した。
上記製法により得たフィルム状の接着剤組成物をコーニングガラス(厚み0.7mm)上に2×20mmの大きさでフッ素樹脂フィルムから転写した。これを高圧水銀灯を備えた紫外線照射装置を用いて、25℃、照度17mW/cm2の紫外線を3分間照射し、5分間放置した。これにライン幅100μm、ピッチ200μm、厚み18μmの銅回路を櫛型状に形成したフレキシブル回路基板(FPC)を被せ、熱圧着装置(加熱方式:コンタクトヒート型、東レエンジニアリング株式会社製)を用いて140℃で20秒間の加熱加圧を行って、接続体を作製した。作製した接続体について接続直後の初期抵抗及び60℃、90%RHの条件で100時間、10Vの電圧を印加しながら高温高湿状態に曝した後の絶縁抵抗を評価した。絶縁抵抗の評価は、前記接続体に50Vの電圧を60秒間印加した後の抵抗値を絶縁抵抗計(株式会社アドバンテスト製R8340)で測定した。また、金属顕微鏡を用いて、接続直後と耐湿試験後の外観を観察した。その結果を表2に示した。
以上のようにして行った接続体の耐腐食性は、金属水酸化物もしくは金属酸化物を用いた実施例1〜5では接続直後と耐湿試験後で絶縁抵抗がほとんど変化せず、かつ電極の腐食は観察されなかった。一方、金属水酸化物もしくは金属酸化物を用いなかった比較例1〜3では、耐湿試験後に絶縁抵抗が低下し、さらに電極の腐食が発生し、樹状のデンドライトの発生が認められた。
[接続体の作製]
実施例2(フィルム2)および実施例3(フィルム3)で作製したフィルム状の接着剤組成物を0.2μmの酸化インジウム(ITO)の薄層を形成したガラス(厚み1.1mm、表面抵抗20Ω/□)上に1×30mmの大きさでフッ素樹脂フィルムから転写した。これを高圧水銀灯を備えた紫外線照射装置を用いて、25℃、照度17mW/cm2の紫外線を3分間照射し、30分間放置した。これにライン幅50μm、ピッチ100μm、厚み18μmの銅回路を500本有するフレキシブル回路板(FPC)を被せ、熱圧着装置(加熱方式:コンタクトヒート型、東レエンジニアリング株式会社製)を用いて140℃で20秒間の加熱加圧を行って接続体を作製した。この接続体の隣接回路間の抵抗値をマルチメータで測定した。
本発明によれば、酸性の光カチオン発生剤を用いても回路電極の腐食が無く、しかも低温短時間で接着可能となり、接続信頼性に優れる接着剤組成物、回路接続用接着剤、回路接続方法およびこれを用いた接続体を得ることができる。
Claims (7)
- 相対向する回路電極を有する基板間に介在させ、相対向する回路電極を有する基板を加圧して加圧方向の電極間を電気的に接続する方法に用いる回路接続用接着剤であって、
エポキシ化合物(A)、光カチオン発生剤(B)、金属水酸化物または金属酸化物(C)を含む接着剤組成物と、導電粒子とを含み、
前記光カチオン発生剤(B)が、スルホニウム塩、ヨードニウム塩、鉄−アレーン錯体から選ばれる少なくとも一種であり、
前記金属水酸化物または金属酸化物(C)が、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム及び酸化マグネシウムから選ばれる少なくとも一種であり、
前記金属水酸化物または金属酸化物(C)の使用量は、前記エポキシ化合物(A)100重量%に対して1〜30重量%である回路接続用接着剤。 - 更に反応調節剤(D)として、鎖状エーテル化合物または環状エーテル化合物を含む請求項1に記載の回路接続用接着剤。
- 反応調節剤(D)が、12−クラウン−4−エーテル、14−クラウン−4−エーテル、15−クラウン−5−エーテル、18−クラウン−6−エーテル、21−クラウン−7−エーテル、24−クラウン−8−エーテル、30−クラウン−7−エーテル、ベンゾ−18−クラウン−6−エーテル、ジベンゾ−18−クラウン−6−エーテル、トリベンゾ−18−クラウン−6−エーテルから選ばれる少なくとも1種である請求項2に記載の回路接続用接着剤。
- 活性光線を照射した後、加熱温度60〜180℃、加熱時間0.5〜50秒間で硬化する請求項1〜3のいずれか一項に記載の回路接続用接着剤。
- 前記接着剤組成物100体積に対して前記導電粒子を0.1〜30体積%含んでなる請求項1〜4のいずれか一項に記載の回路接続用接着剤。
- 相対向する回路電極を有する基板間に請求項1〜5のいずれか一項に記載の回路接続用接着剤を介在させ、相対向する回路電極を有する基板を加圧して加圧方向の電極間を電気的に接続する回路接続方法。
- 請求項1〜5のいずれか一項に記載の回路接続用接着剤を用いて接続された接続体。
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