JP6969165B2 - 異方導電性接着剤組成物、異方導電性フィルム、及び接続構造体 - Google Patents
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Description
[式(1)中、R1はアルキレン基を示し、nは1〜5の整数を示す。複数存在するR1は互いに同一であっても異なっていてもよい。]
[式(2)中、R2及びR3はそれぞれ独立にアルキレン基を示す。]
ポリアミドは、ポリアミンに由来する構成単位と、ジカルボン酸に由来する構成単位と、を含む。ポリアミドは、ポリアミンに由来する構成単位のうち少なくとも一部が、下記一般式(1)で表される構成単位(以下、「式(1)の構成単位」という場合がある。)又は下記一般式(2)で表される構成単位(以下、「式(2)の構成単位」という場合がある。)の少なくとも一方である。
導電性粒子としては、例えば、Au、Ag、Ni、Cu、はんだ等の金属粒子、カーボン粒子などが挙げられる。導電性粒子は、非導電性のガラス、セラミック、プラスチック等を核体とし、この核体に上記金属、金属粒子、カーボン等を被覆したものであってもよい。また、導電性粒子としては、銅からなる金属粒子に銀を被覆したものであってもよい。これらの導電性粒子を使用すると、加熱加圧により変形性を有するので回路部材同士を接続する際に、導電性粒子と電極との接触面積が増加し、接続信頼性により優れる回路接続構造体が得られる。また、導電性粒子としては、導電性粒子の表面を絶縁性粒子により被覆したもの、ハイブリダイゼーション等の方法により上記導電性粒子の表面に絶縁性物質からなる絶縁層が設けられたもの等であってもよい。このような導電性粒子を用いることで、隣接する導電性粒子同士の接触による短絡が生じ難くなる。
本実施形態の異方導電性接着剤組成物は、熱可塑性樹脂をさらに含有していてもよい。熱可塑性樹脂としては、例えば、フェノキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステルウレタン樹脂、ブチラール樹脂、及びアクリル樹脂からなる群から選ばれる1種又は2種以上の樹脂が挙げられる。熱可塑性樹脂は、フェノキシ樹脂であってもよい。このような熱可塑性樹脂をポリアミドと組み合わせることによって、異方導電性接着剤組成物のガラス転移温度(Tg)、接着性、耐熱性等を調節することができる。
本実施形態の異方導電性接着剤組成物は、ラジカル重合性化合物をさらに含有していてもよい。ラジカル重合性化合物は、特に制限されず、任意のものであってもよい。ラジカル重合性化合物は、後述の化合物のモノマ及びオリゴマのいずれであってもよく、両者を併用したものであってもよい。
本実施形態の異方導電性接着剤組成物は、上述のラジカル重合性化合物とともに、ラジカル重合開始剤をさらに含有していてもよい。ラジカル重合開始剤は、過酸化物及びアゾ化合物等の化合物から任意に選択することができる。
本実施形態の異方導電性接着剤組成物は、エポキシ樹脂をさらに含有していてもよい。エポキシ樹脂としては、例えば、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S型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールAノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールFノボラック型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、ヒダントイン型エポキシ樹脂、イソシアヌレート型エポキシ樹脂、芳香族多環式エポキシ樹脂、脂肪族鎖状エポキシ樹脂、脂肪族多環式エポキシ樹脂、ビフェニル骨格を有するエポキシ樹脂等が挙げられる。これらのエポキシ樹脂は、ハロゲン化されていてもよく、水素添加されていてもよい。これらの中で、接続信頼性がより向上する観点から、芳香族多環式エポキシ樹脂又はビフェニル骨格を有するエポキシ樹脂であってもよく、ビフェニル骨格を有するエポキシ樹脂であってもよい。これらは1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
本実施形態の異方導電性接着剤組成物は、フィラーをさらに含有していてもよい。フィラーは、導電性粒子の他に、絶縁性の有機又は無機微粒子等であってもよい。無機微粒子としては、例えば、シリカ微粒子、アルミナ微粒子、シリカ−アルミナ微粒子、チタニア微粒子、ジルコニア微粒子等の金属酸化物微粒子の他、窒化物微粒子などが挙げられる。有機微粒子としては、例えば、シリコーン微粒子、(メタ)アクリレート−ブタジエン−スチレン微粒子、アクリル−シリコーン微粒子、ポリアミド微粒子、ポリイミド微粒子等が挙げられる。これらの微粒子は、均一な構造を有していてもよいし、コア−シェル型構造を有していてもよい。
窒素雰囲気下において、窒素導入管付滴下漏斗、還流冷却器、温度計、及び撹拌機を備えた300mLのセパラブルフラスコに、ジカルボン酸二塩化物として二塩化イソフタロイル20.3g(0.10mol)及び溶媒としてNMP(N−メチル−2−ピロリドン)70.0gを加え、氷浴を用いて10℃まで冷却しながら15分間撹拌した。続いて、ポリアミンとして、ダイマージアミン(炭素数36、クローダジャパン株式会社製、「PRIAMINE 1074」)10.7g(0.02mol)、及び1,4−ビス(3−アミノプロピル)ピペラジン(式(2)の構成単位を与えるポリアミン)16.0g(0.08mol)、及び発生する塩酸捕捉剤としてトリエチルアミン22.3g(0.22mol)をNMP39.8gに溶解し、滴下漏斗に導入した。滴下漏斗からジアミン化合物及び塩酸捕捉剤のNMP溶液を、フラスコ内の温度が30〜35℃になるように調節しながら滴下し、ポリアミド(PA−1)のNMP溶液を得た。得られたPA−1のNMP溶液を水中に投入し、析出物を回収した。この析出物を粉砕及び乾燥して25℃で固形状のPA−1を得た。
素雰囲気下において、窒素導入管付滴下漏斗、還流冷却器、温度計、及び撹拌機を備えた300mLのセパラブルフラスコに、ジカルボン酸二塩化物として二塩化イソフタロイル20.3g(0.10mol)及び溶媒としてNMP100.0gを加え、氷浴を用いて10℃まで冷却しながら15分間撹拌した。続いて、ポリアミンとして、ポリオキシプロピレンジアミン(HUNTSMAN社製、「ジェファーミン D−2000」)20.0g(0.01mol)、1,4−ビス(3−アミノプロピル)ピペラジン(式(2)の構成単位を与えるポリアミン)14.0g(0.07mol)、2、2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン8.2g(0.02mol)、及び発生する塩酸捕捉剤としてトリエチルアミン22.3g(0.22mol)をNMP45.9gに溶解し、滴下漏斗に導入した。滴下漏斗からジアミン化合物及び塩酸捕捉剤のNMP溶液を、フラスコ内の温度が30〜35℃になるように調節して滴下しながら、ポリアミド(PA−2)のNMP溶液を得た。得られたPA−2のNMP溶液を水中に投入し、析出物を回収した。この析出物を粉砕及び乾燥して25℃で固形状のPA−2を得た。
窒素雰囲気下において、窒素導入管付滴下漏斗、還流冷却器、温度計、及び撹拌機を備えた300mLのセパラブルフラスコに、ジカルボン酸二塩化物として二塩化イソフタロイル25.4g(0.12mol)及び溶媒としてNMP130.0gを加え、氷浴を用いて10℃まで冷却しながら15分間撹拌した。続いて、ポリアミンとして、ポリオキシプロピレンジアミン(HUNTSMAN社製、「ジェファーミン D−2000」)25.0g(0.01mol)、1,4−ビス(3−アミノプロピル)ピペラジン(式(2)の構成単位を与えるポリアミン)17.5g(0.09mol)、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル5.0g(0.02mol)、及び発生する塩酸捕捉剤としてトリエチルアミン27.8g(0.27mol)をNMP40.1gに溶解し、滴下漏斗に導入した。滴下漏斗からジアミン化合物及び塩酸捕捉剤のNMP溶液を、フラスコ内の温度が30〜35℃になるように調節しながら滴下し、ポリアミド(PA−3)のNMP溶液を得た。得られたPA−3のNMP溶液を水中に投入し、析出物を回収した。この析出物を粉砕及び乾燥して25℃で固形状のPA−3を得た。
PA−5:窒素雰囲気下において、ディーンスターク還流冷却器、温度計、及び撹拌機を備えた300mLのセパラブルフラスコに、ポリアミンとしてダイマージアミン(クローダジャパン株式会社製、「PRIAMINE 1074」)187.6g(0.35mol)、ジカルボン酸としてアジピン酸51.2g(0.35mol)、及び活性触媒としてホウ酸0.65gを加え、室温で15分間攪拌した。その後、200℃まで昇温し、ディーンスターク還流冷却器によって析出する水を除去しながら6時間反応させた。フラスコの加温を停止し、150℃以上の高温のままフラスコ内から粘性状樹脂をかき出し、25℃で固形状のポリアミド(PA−4)を得た。
窒素雰囲気下において、窒素導入管付滴下漏斗、還流冷却器、温度計、及び撹拌機を備えた300mLのセパラブルフラスコに、ジカルボン酸二塩化物として二塩化イソフタロイル20.3g(0.10mol)及び溶媒としてNMP140.0gを加え、氷浴を用いて10℃まで冷却しながら15分間撹拌した。続いて、ポリアミンとして、ポリオキシプロピレンジアミン(HUNTSMAN社製、「ジェファーミン D−2000」)20.0g(0.01mol)、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン37.0g(0.09mol)、及び発生する塩酸捕捉剤としてトリエチルアミン22.3g(0.22mol)をNMP40.3gに溶解し、滴下漏斗に導入した。滴下漏斗からジアミン化合物及び塩酸捕捉剤のNMP溶液を、フラスコ内の温度が30〜35℃になるように調節しながら滴下し、ポリアミド(PA−5)のNMP溶液を得た。得られたPA−5のNMP溶液を水中に投入し、析出物を回収した。この析出物を粉砕及び乾燥して25℃で固形状のPA−5を得た。
フェノキシ樹脂(商品名:YP−50、新日鉄住金化学株式会社製、重量平均分子量:60000、ガラス転移温度:80℃)40質量部を、メチルエチルケトン60質量部に溶解して、固形分40質量%の溶液を調製した。
C−1:ジメチロール−トリシクロデカンジアクリレート(商品名:ライトアクリレートDCP−A、共栄社化学株式会社製)を準備した。
撹拌機、温度計、塩化カルシウム乾燥管を有する還流冷却管、及び窒素ガス導入管を備えた反応容器に、数平均分子量1000のポリ(1,6−ヘキサンジオールカーボネート)(商品名:デュラノール T5652、旭化成ケミカルズ株式会社製)2500質量部(2.50mol)と、イソホロンジイソシアネート(シグマアルドリッチ社製)666質量部(3.00mol)とを3時間かけて均一に滴下し、反応容器に充分に窒素ガスを導入し、70〜75℃に加熱した。反応容器に、ハイドロキノンモノメチルエーテル(シグマアルドリッチ社製)0.53質量部と、ジブチルスズジラウレート(シグマアルドリッチ社製)5.53質量部とを添加した後、2−ヒドロキシエチルアクリレート(シグマアルドリッチ社製)238質量部(2.05mol)を加え、空気雰囲気下、70℃で6時間反応させ、ウレタンアクリレート(UA−1)を得た。UA−1の重量平均分子量は15000であった。
2−メタクロイロキシエチルアシッドホスフェート(商品名:ライトエステルP−2M、共栄社化学株式会社製)を準備した。
2,5−ジメチル−2,5−ジ(2−エチルヘキサノイルパーオキシ)ヘキサン(商品名:パーヘキサ25O、日油株式会社製)を準備した。
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た後、このニッケル層の外側に厚み0.02μmの金層を設けて、平均粒径10μm、比重2.5の導電性粒子を作製した。
(異方導電性接着剤組成物)
固形質量比で表1に示すようにポリアミド(PA−1〜5)、フェノキシ樹脂(YP−50)、ラジカル重合性化合物(DCP−A、UA−1、P−2M)、及びラジカル重合開始剤(25O)を配合し、さらに、接着剤固形分(異方導電性接着剤組成物における導電性粒子を除いた固形分)の全体積を基準として、導電性粒子を3.0体積%配合分散させて、異方導電性接着剤組成物を得た。得られた異方導電性接着剤組成物を、両面を表面処理(離型処理)した厚み50μmのポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムの、表面処理量の少ない面に塗工装置を用いて塗布し、70℃で3分間の熱風乾燥することによって、PETフィルム上に厚み16μmの実施例1〜3及び比較例1〜3の異方導電性フィルムを得た。
回路部材として、ピッチ200μm(ライン:スペース=1:1)、35μm厚みの銅パターン(金/ニッケルめっき)を有するガラスエポキシプリント配線板及びピッチ200μm(ライン:スペース=1:1)、21μm厚みの銅パターン(金/ニッケルめっき)を有するポリイミドフレキシブルプリント基板を用意した。ガラスエポキシプリント基板上に1.0mm幅にスリットした実施例1〜3及び比較例1〜3の異方導電性フィルムを配置し、緩衝材(厚み50μmのシリコーンラバー)を介して、幅2.0mmの加熱ツールで180℃/4MPa/5秒の条件で加熱加圧し、実施例1〜3及び比較例1〜3の接続構造体を得た。
得られた接続構造体のガラスエポキシプリント配線板からポリイミドフレキシブルプリント基板を引き剥がした。引き剥がした後のガラスエポキシプリント配線板上に残った異方導電性フィルムを、2−プロパノールを含浸させた綿棒で擦り落とし、完全に除去できるまでの時間を計測した。除去できるまでの時間が60秒以内である場合をA(リペア可能)と評価し、60秒を超える場合をB(リペア不可)と評価した。結果を表2に示す。
得られた接続構造体の隣接回路間の抵抗値を、接続直後と85℃、85%RHの恒温恒湿槽中に250時間保持した後(高温高湿試験後)において、マルチメータを用いて測定した。抵抗値は隣接回路間の抵抗37点の平均で示した。結果を表2に示す。
Claims (6)
- 前記一般式(2)で表される構成単位の含有量が、前記ポリアミンに由来する構成単位全量を基準として、5モル%以上である、請求項1に記載の異方導電性接着剤組成物。
- 前記ポリアミンに由来する構成単位又は前記ジカルボン酸に由来する構成単位の少なくとも一方が、芳香族基を含む2価の有機基を有する構成単位を含む、請求項1又は2に記載の異方導電性接着剤組成物。
- 請求項1〜4のいずれか一項に記載の異方導電性接着剤組成物をフィルム状に形成してなる、異方導電性フィルム。
- 第一の回路基板の主面上に第一の回路電極が形成された第一の回路部材と、
第二の回路基板の主面上に第二の回路電極が形成され、前記第二の回路電極と前記第一の回路電極とが対向するように配置された第二の回路部材と、
前記第一の回路部材及び前記第二の回路部材の間に配置され、前記第一の回路電極と前記第二の回路電極とを電気的に接続する接続部材と、
を備え、
前記接続部材が、請求項1〜4のいずれか一項に記載の異方導電性接着剤組成物の硬化物である、接続構造体。
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