JP5547931B2 - 電子部品接合用接着剤 - Google Patents
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Description
イミダゾール化合物を用いたエポキシ系接着剤として、例えば、特許文献1には、エポキシ樹脂、フェノールアラルキル樹脂、イミダゾール化合物等を含有するダイアタッチペーストが開示されている。特許文献1には、同文献に記載されたダイアタッチペーストは接着性、速硬化性、信頼性に優れており、特に短時間の硬化で高い接着信頼性が得られる旨が記載されている。特許文献1の実施例においては、200℃、30秒及び60秒で硬化させた際の接着強度が評価されている。
しかしながら、一般的に速硬化型の接着剤は高反応性の硬化剤を使用するため、貯蔵安定性に劣るという問題があった。貯蔵安定性を高めることを目的として、硬化剤は、種々の付加物や塩等の潜在性が付与された形態で用いられているが、未だ充分な貯蔵安定性は得られていない。また、従来の接着剤では、硬化剤としてイミダゾール化合物を添加すると接着剤の粘度が必要以上に上昇してしまい、塗布性が低下するという問題もあった。
以下、本発明を詳述する。
上記硬化性化合物は特に限定されないが、エポキシ化合物を含有することが好ましい。
上記エポキシ化合物は特に限定されず、例えば、ビスフェノールA型、ビスフェノールF型、ビスフェノールAD型、ビスフェノールS型等のビスフェノール型エポキシ化合物等が挙げられる。また、電子部品接合用接着剤を低粘度化できることから、上記エポキシ化合物として、レゾルシノール型エポキシ化合物も好ましい。これらのエポキシ化合物は、単独で用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
上記反応性高分子化合物を含有することで、熱によるひずみが発生する際の電子部品接合用接着剤の接合信頼性が向上する。
上記エポキシ基を有する高分子化合物を含有することで、電子部品接合用接着剤の硬化物は優れた可撓性を発現する。そのため、上記エポキシ化合物と上記エポキシ基を有する高分子化合物との両方を含有する場合、電子部品接合用接着剤の硬化物は、上記エポキシ化合物に由来する優れた機械的強度、耐熱性及び耐湿性と、上記エポキシ基を有する高分子化合物に由来する優れた可撓性とを兼備することができ、耐冷熱サイクル性、耐ハンダリフロー性及び寸法安定性等に優れ、高い接合信頼性及び接続信頼性を発現する。
上記エピスルフィド化合物を含有することで、電子部品接合用接着剤は速硬化性に優れ、後述するイミダゾール化合物によって一旦硬化反応が開始すると、極めて速く硬化する。
なお、上記エピスルフィド化合物は、エポキシ化合物の少なくとも一部のエポキシ基の酸素原子が硫黄原子に置換されていてもよく、全てのエポキシ基の酸素原子が硫黄原子に置換されていてもよい。
また、上記エピスルフィド化合物は、例えば、チオシアン酸カリウム、チオ尿素等の硫化剤を使用して、エポキシ化合物から容易に合成することができる。
上記イミダゾール化合物は上記硬化性化合物との反応性が高いため、上記イミダゾール化合物を含有することで、本発明の電子部品接合用接着剤は速硬化性に優れる。特に、上記イミダゾール化合物は上記エピスルフィド化合物との反応性に優れるため、上記エピスルフィド化合物を含有する場合に、電子部品接合用接着剤は速硬化性が更に向上する。
上記エポキシアダクトイミダゾール化合物は特に限定されず、例えば、イミダゾールのビスフェノール型エポキシアダクト化合物等が挙げられる。上記イミダゾールのビスフェノール型エポキシアダクト化合物は特に限定されず、例えば、2−メチルイミダゾールのビスフェノールAジグリシジルエーテル付加物、2−エチル−4−メチルイミダゾールのビスフェノールAジグリシジルエーテル付加物等が挙げられる。
上記イミダゾール化合物は上記硬化性化合物との反応性が高いため、このようなイミダゾール化合物を含有する接着剤は、一般に、速硬化性には優れるものの貯蔵安定性が低下してしまう。これに対し、本発明の電子部品接合用接着剤においては、室温下では、上記ポリビニルフェノールが上記イミダゾール化合物に配位し、即ち、上記ポリビニルフェノールのフェノール性水酸基が上記イミダゾール化合物と水素結合を形成し、上記イミダゾール化合物を安定化して硬化反応をほとんど進行させない。一方、所定の温度以上に加熱すると、上記ポリビニルフェノールのフェノール性水酸基による水素結合が壊れて上記イミダゾール化合物の反応性が高まり、硬化反応が進行する。
そのため、本発明の電子部品接合用接着剤は、室温下では貯蔵安定性に優れ、一方、所定の温度以上に加熱すると極めて速く硬化し、電子部品の製造にかかる時間(タクトタイム)を著しく短縮することができる。
なお、上記ポリビニルフェノールは、加熱により硬化反応が進行すると上記エポキシ化合物等の上記硬化性化合物と反応して硬化系に取り込まれることから、電子部品接合用接着剤の硬化物に悪影響を与えることもない。
なお、本明細書中、重量平均分子量とは、Waters社製の測定装置(カラムを昭和電工社製「Shodex GPC LF−804」(長さ300mm、2本)、測定温度を40℃、流速を1mL/min、溶媒をテトラヒドロフラン、標準物質をポリスチレンとする)を用いて、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によりポリスチレンをスタンダードとして求める値を意味する。
上記その他の硬化剤は特に限定されず、例えば、チオール化合物、酸無水物、フェノール等が挙げられる。なかでも、チオール化合物が好ましい。
上記チオール化合物を含有することで、電子部品接合用接着剤は、上記ポリビニルフェノールが上記イミダゾール化合物に配位している間は硬化反応がほとんど進行せず、配位が外れて上記イミダゾール化合物の反応性が高まると、極めて迅速に硬化反応が進行する。一般に、硬化剤としては酸無水物等様々考えられるが、上記チオール化合物を含有することで、電子部品接合用接着剤は速硬化性が更に向上する。
上記アルキルポリチオール化合物は特に限定されず、例えば、1,4−ブタンジチオール、1,6−ヘキサンジチオール、1,10−デカンジチオール、トリアジンチオール等が挙げられる。
上記脂環式酸無水物は特に限定されず、例えば、ポリアゼライン酸無水物、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸無水物、ノルボルナン−2,3−ジカルボン酸無水物、メチル−5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸無水物、メチル−ノルボルナン−2,3−ジカルボン酸無水物、シクロヘキサン−1,2,3−トリカルボン酸−1,2無水物、シクロヘキサン−1,2,4−トリカルボン酸−1,2無水物等が挙げられる。
上記チキソトロピー付与剤は特に限定されず、例えば、金属微粒子、炭酸カルシウム、ヒュームドシリカ、酸化アルミニウム、窒化硼素、窒化アルミニウム、硼酸アルミ等の無機微粒子等が挙げられる。なかでも、ヒュームドシリカが好ましい。
上記溶媒は特に限定されず、例えば、芳香族炭化水素類、塩化芳香族炭化水素類、塩化脂肪族炭化水素類、アルコール類、エステル類、エーテル類、ケトン類、グリコールエーテル(セロソルブ)類、脂環式炭化水素類、脂肪族炭化水素類等が挙げられる。
上記無機イオン交換体の配合量は特に限定されないが、本発明の電子部品接合用接着剤中の好ましい下限が1重量%、好ましい上限が10重量%である。
上記混合する方法は特に限定されず、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、ニーダー等を用いる方法が挙げられる。
また、本発明の電子部品接合用接着剤は速硬化性にも優れ、具体的には、150〜200℃程度の加熱を1〜10秒行うことによって硬化を完了させられることから、タクトタイムを著しく短縮することができる。また、本発明の電子部品接合用接着剤は比較的低温で硬化を完了させられることから、薄型電子部品の接着に用いる場合には、反りの発生を抑制する効果も発揮することができる。更に、本発明の電子部品接合用接着剤は、接続用ハンダ合金の融点領域である240〜260℃程度の加熱を行う場合には5秒以内で硬化を完了させられることから、バンプを有する半導体チップのフリップチップ接続、貫通電極を有する半導体チップの積層等において用いられるNCPとしても好適に用いられる。
なお、本明細書中、硬化の完了とは、被着体同士が常温で0.1N/mm以上のシェア強度を持つことを意味する。
表1に示す組成に従って、ホモディスパーを用いて下記に示す各材料(重量部)を攪拌混合し、電子部品接合用接着剤を調製した。
ビスフェノールA型エポキシ化合物(YL−980、ジャパンエポキシレジン社製)
水添ビスフェノールA型エピスルフィド化合物(YL−7007、ジャパンエポキシレジン社製)
エポキシアダクトイミダゾール(P−0505、四国化成工業社製)
イミダゾリルトリアジン(2MZA、四国化成工業社製)
イミダゾリルトリアジンイソシアヌル酸付加物(2MA−OK、四国化成工業社製)
ポリビニルフェノール(分子量1100)(マルカリンカーS1P、丸善石油化学社製)
シリカフィラー(SE−4050−SPE、アドマテックス社製)
実施例及び比較例で調製した電子部品接合用接着剤について、以下の評価を行った。結果を表1に示す。
電子部品接合用接着剤について、23℃において、E型粘度計(商品名「VISCOMETER TV−22」、TOKI SANGYO CO.LTD社製、使用ローターφ15mm)を用いて初期粘度η0(Pa・s)及び調製後48時間経過時の粘度ηt(Pa・s)を測定した。
粘度ηtが初期粘度η0の2倍に達していない場合を「○」、2倍に達している場合を「×」として貯蔵安定性を評価した。
電子部品接合用接着剤を10mLシリンジ(武蔵エンジニアリング社製)に充填し、シリンジの先端に精密ノズル(武蔵エンジニアリング社製、ノズル先端径0.3mm)を取り付け、ディスペンサ装置(SHOT MASTER300、武蔵エンジニアリング社製)を用いて、吐出圧0.4MPa、半導体チップとニードルとのギャップ200μm、平均塗布量5mgの条件で電子部品接合用接着剤をガラス基板上に塗布した。塗布ばらつきが±0.5mg以内の場合を「○」、±0.5mgより大きい場合を「×」として塗布性を評価した。
電子部品接合用接着剤約0.1mLを150℃及び200℃の各温度に設定したホットプレート上のガラス基板上に滴下し、予め150℃及び200℃の各温度に設定したホットプレート上で温めておいたガラスを上から押し付けた。押し付けたガラスが外れなくなるまでの時間をゲル化時間(秒)として測定した。
Claims (3)
- エポキシ化合物を含有する硬化性化合物、前記硬化性化合物100重量部に対して1〜20重量部のイミダゾール化合物、及び、前記イミダゾール化合物100重量部に対して20〜70重量部のポリビニルフェノールを含有することを特徴とする電子部品接合用接着剤。
- イミダゾール化合物は、エポキシアダクトイミダゾール化合物であることを特徴とする請求項1記載の電子部品接合用接着剤。
- 硬化性化合物は、エピスルフィド化合物を含有することを特徴とする請求項1又は2記載の電子部品接合用接着剤。
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