JP7468507B2 - 回路接続用接着剤フィルム及びその製造方法、回路接続構造体の製造方法、並びに、接着剤フィルム収容セット - Google Patents
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Description
図1は、一実施形態の回路接続用接着剤フィルムを示す模式断面図である。図1に示すように、回路接続用接着剤フィルム1(以下、単に「接着剤フィルム1」ともいう。)は、第1の接着剤層2と、第1の接着剤層2上に積層された第2の接着剤層3と、を備える。
第1の接着剤層2は、例えば、第1の硬化性組成物の硬化物からなる。第1の硬化性組成物は、光硬化性組成物であってよく、熱硬化性組成物であってよく、光・熱硬化性組成物(光硬化性及び熱硬化性の両方を有する組成物)であってもよい。第1の硬化性組成物は、例えば、(A)重合性化合物(以下、「(A)成分」ともいう。)、(B)重合開始剤(以下、「(B)成分」ともいう。)、及び(C)導電粒子4(以下、「(C)成分」ともいう。)を含有する。
(A)成分は、例えば、光(例えば紫外光)の照射又は加熱によって重合開始剤(光重合開始剤又は熱重合開始剤)が発生させたラジカル、カチオン又はアニオンにより重合する化合物である。(A)成分は、モノマー、オリゴマー又はポリマーのいずれであってもよい。(A)成分として、一種の化合物を単独で用いてよく、複数種の化合物を組み合わせて用いてもよい。
(B)成分は、150~750nmの範囲内の波長を含む光、好ましくは254~405nmの範囲内の波長を含む光、更に好ましくは365nmの波長を含む光(例えば紫外光)の照射によってラジカル、カチオン又はアニオンを発生する光重合開始剤(光ラジカル重合開始剤、光カチオン重合開始剤又は光アニオン重合開始剤)であってよく、熱によってラジカル、カチオン又はアニオンを発生する熱重合開始剤(熱ラジカル重合開始剤、熱カチオン重合開始剤又は熱アニオン重合開始剤)であってよい。(B)成分は、高温高湿環境下における接続抵抗の上昇を更に抑制できる観点から、ラジカル重合開始剤(光ラジカル重合開始剤又は熱ラジカル重合開始剤)であることが好ましい。(B)成分として、一種の化合物を単独で用いてよく、複数種の化合物を組み合わせて用いてもよい。例えば、第1の硬化性組成物が(B)成分として光重合開始剤及び熱重合開始剤の両方を含有していてもよい。
(C)成分は、導電性を有する粒子であれば特に制限されず、Au、Ag、Ni、Cu、はんだ等の金属で構成された金属粒子、導電性カーボンで構成された導電性カーボン粒子などであってよい。(C)成分は、非導電性のガラス、セラミック、プラスチック(ポリスチレン等)などを含む核と、上記金属又は導電性カーボンを含み、核を被覆する被覆層とを備える被覆導電粒子であってもよい。これらの中でも、熱溶融性の金属で形成された金属粒子、又はプラスチックを含む核と、金属又は導電性カーボンを含み、核を被覆する被覆層とを備える被覆導電粒子が好ましく用いられる。この場合、第1の硬化性組成物の硬化物を加熱又は加圧により変形させることが容易であるため、電極同士を電気的に接続する際に、電極と(C)成分との接触面積を増加させ、電極間の導電性をより向上させることができる。
第1の硬化性組成物は、(A)成分、(B)成分及び(C)成分以外のその他の成分を更に含有していてよい。その他の成分としては、例えば、熱可塑性樹脂、カップリング剤及び充填材が挙げられる。これらの成分は、第1の接着剤層2に含有されていてもよい。
第2の接着剤層3は、例えば、第2の硬化性組成物である第2の接着剤成分6からなる。第2の硬化性組成物は、例えば、(a)重合性化合物(以下、(a)成分ともいう。)及び(b)重合開始剤(以下、(b)成分ともいう。)を含有する。第2の硬化性組成物は、(b)成分として熱重合開始剤を含有する熱硬化性組成物であってよく、(b)成分として光重合開始剤を含有する光硬化性組成物であってもよく、光・熱硬化性組成物(光硬化性及び熱硬化性の両方を有する組成物)であってもよい。第2の接着剤層3を構成する第2の硬化性組成物は、回路接続時に流動可能な未硬化の硬化性組成物である。
(a)成分は、例えば、光(例えば紫外光)の照射又は加熱によって重合開始剤(光重合開始剤又は熱重合開始剤)が発生させたラジカル、カチオン又はアニオンにより重合する化合物である。(a)成分としては、(A)成分として例示した化合物を用いることができる。(a)成分は、低温短時間での接続が容易となり、接続抵抗の低減効果が更に向上し、接続信頼性により優れる観点から、ラジカルにより反応するラジカル重合性基を有するラジカル重合性化合物であることが好ましい。(a)成分における好ましいラジカル重合性化合物の例及び好ましいラジカル重合性化合物の組み合わせは、(A)成分と同様である。(a)成分がラジカル重合性化合物であり、且つ、第1の接着剤層における(B)成分が光ラジカル重合開始剤である場合、接着剤フィルムを後述する収容部材に収容することで、接着剤フィルムの保管時又は運搬時における第2の硬化性組成物の硬化が顕著に抑制される傾向がある。
(b)成分としては、(B)成分として例示した重合開始剤と同様の重合開始剤を用いることができる。(b)成分は、ラジカル重合開始剤であることが好ましい。(b)成分における好ましいラジカル重合開始剤の例は、(B)成分と同様である。(b)成分として、一種の化合物を単独で用いてよく、複数種の化合物を組み合わせて用いてもよい。第2の硬化性組成物は、(b)成分として、好ましくは、光重合開始剤及び熱重合開始剤のうち少なくとも一方を含有し、回路接続が更に容易となる観点から、より好ましくは熱重合開始剤を含有し、更に好ましくは熱重合開始剤のみを含有する。
第2の硬化性組成物は、(a)成分及び(b)成分以外のその他の成分を更に含有していてよい。その他の成分としては、例えば、熱可塑性樹脂、カップリング剤、充填材、軟化剤、促進剤、劣化防止剤、着色剤、難燃化剤、チキソトロピック剤等が挙げられる。その他の成分の詳細は、第1の接着剤層2におけるその他の成分の詳細と同じである。
本実施形態の回路接続用接着剤フィルム1の製造方法は、例えば、上述した第1の接着剤層2を用意する用意工程(第1の用意工程)と、第1の接着剤層2上に上述した第2の接着剤層3を積層する積層工程と、を備える。回路接続用接着剤フィルム1の製造方法は、第2の接着剤層3を用意する用意工程(第2の用意工程)を更に備えていてもよい。
以下、回路接続材料として上述した回路接続用接着剤フィルム1を用いた回路接続構造体及びその製造方法について説明する。
図5は、一実施形態の接着剤フィルム収容セットを示す斜視図である。図5に示すように、接着剤フィルム収容セット20は、回路接続用接着剤フィルム1と、該接着剤フィルム1が巻き付けられたリール21と、接着剤フィルム1及びリール21を収容する収容部材22と、を備える。
図5に示す収容部材22は、収容部材22の全体が視認部28となるように構成されている。
攪拌機、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、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、数平均分子量1000)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た。次いで、反応容器に充分に窒素ガスを導入した後、反応容器内を70~75℃に加熱して反応させた。次に、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(4.3mmol)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(8.8mmol)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時間反応させた。これにより、ポリウレタンアクリレート(UA1)を得た。ポリウレタンアクリレート(UA1)の重量平均分子量は15000であった。なお、重量平均分子量は、下記の条件に従って、ゲル浸透クロマトグラフ(GPC)より標準ポリスチレンによる検量線を用いて測定した。
(測定条件)
装置:東ソー株式会社製 GPC-8020
検出器:東ソー株式会社製 RI-8020
カラム:日立化成株式会社製 Gelpack GLA160S+GLA150S
試料濃度:120mg/3mL
溶媒:テトラヒドロフラン
注入量:60μL
圧力:2.94×106Pa(30kgf/cm2)
流量:1.00mL/min
ポリスチレン粒子の表面上に、層の厚さが0.2μmとなるようにニッケルからなる層を形成した。このようにして、平均粒径4μm、最大粒径4.5μm、比重2.5の導電粒子を得た。
攪拌機、温度計、コンデンサー、真空発生装置及び窒素ガス導入管が備え付けられたヒーター付きステンレス製オートクレーブに、イソフタル酸48質量部及びネオペンチルグリコール37質量部を投入し、更に、触媒としてのテトラブトキシチタネート0.02質量部を投入した。次いで、窒素気流下220℃まで昇温し、そのまま8時間攪拌した。その後、大気圧(760mmHg)まで減圧し、室温まで冷却した。これにより、白色の沈殿物を析出させた。次いで、白色の沈殿物を取り出し、水洗した後、真空乾燥することでポリエステルポリオールを得た。得られたポリエステルポリオールを十分に乾燥した後、MEK(メチルエチルケトン)に溶解し、攪拌機、滴下漏斗、還流冷却機及び窒素ガス導入管を取り付けた四つ口フラスコに投入した。また、触媒としてジブチル錫ラウレートをポリエステルポリオール100質量部に対して0.05質量部となる量投入し、ポリエステルポリオール100質量部に対して50質量部となる量の4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネートをMEKに溶解して滴下漏斗で投入し、80℃で4時間攪拌することで目的とするポリエステルウレタン樹脂を得た。
以下に示す成分を表1に示す配合量(質量部)で混合し、第1の硬化性組成物のワニス及び第2の硬化性組成物のワニスを調製した。
A1:ジシクロペンタジエン型ジアクリレート(商品名:DCP-A、東亞合成株式会社製)
A2:上述のとおり合成したポリウレタンアクリレート(UA1)
A3:2-メタクリロイルオキシエチルアシッドフォスフェート(商品名:ライトエステルP-2M、共栄社化学株式会社製)
(光重合開始剤)
B1:1,2-オクタンジオン,1-[4-(フェニルチオ)フェニル]-,2-(o-ベンゾイルオキシム)(商品名:Irgacure(登録商標)OXE01、BASF社製)
(熱重合開始剤)
C1:ベンゾイルパーオキサイド(商品名:ナイパーBMT-K40、日油株式会社製)
(導電粒子)
D1:上述のとおり作製した導電粒子
(熱可塑性樹脂)
E1:上述のとおり合成したポリエステルウレタン樹脂
E2:フェノキシ樹脂(商品名:PKHC、ユニオンカーバイド社製)
(カップリング剤)
F1:3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(商品名:KBM503、信越化学工業株式会社製)
(充填材)
G1:シリカ微粒子(商品名:R104、日本アエロジル株式会社製、平均粒径(一次粒径):12nm)
(溶剤)
H1:メチルエチルケトン
[第1の接着剤フィルムの作製]
第1の硬化性組成物のワニスを、厚さ50μmのPETフィルム上に塗工装置を用いて塗布した。次いで、70℃、3分間の熱風乾燥を行い、PETフィルム上に第1の硬化性組成物からなる層を形成した。このとき、ワニスにおける溶剤H1(メチルエチルケトン)の含有量を0~300質量部の範囲で調整することにより、得られる第1の接着剤層の厚さを表2,3に示すとおりに調整した。
次に、第1の硬化性組成物からなる層に対し、メタルハライドランプを用いて積算光量が1500mJ/cm2となるように光照射を行い、重合性化合物を重合させた。これにより、第1の硬化性組成物を硬化させ、第1の接着剤層を形成した。以上の操作により、PETフィルム上に第1の接着剤層を備える第1の接着剤フィルムを得た。
第2の硬化性組成物のワニスを、厚さ50μmのPETフィルム上に塗工装置を用いて塗布した。次いで、70℃、3分間の熱風乾燥を行い、PETフィルム上に第2の接着剤層(第2の硬化性組成物からなる層)を形成した。このとき、ワニスにおける溶剤H1(メチルエチルケトン)の含有量を0~100質量部の範囲で調整することにより、得られる第2の接着剤層の厚さを表2,3に示すとおりに調整した。以上の操作により、PETフィルム上に第2の接着剤層を備える第2の接着剤フィルムを得た。
第1の接着剤フィルムと第2の接着剤フィルムとを、基材であるPETフィルムと共に40℃で加熱しながら、ロールラミネータでラミネートした。これにより、第1の接着剤層と第2の接着剤層とが積層された二層構成の回路接続用接着剤フィルムを備える、基材付き回路接続用接着剤フィルムを作製した。
第2の硬化性組成物のワニスを用いて、厚さ1μmの接着剤層(第3の接着剤層)を作製した。次に、実施例2の接着剤フィルムにおいて、第1の接着剤層の第2の接着剤層と反対側の面上に第3の接着剤層を更にラミネートして、接着剤フィルムを得た。得られた接着剤フィルムにおける各層の厚み等を上記と同様にして測定した。結果を表3に示す。
作製した回路接続用接着剤フィルムを介して、ピッチ25μmのCOF(FLEXSEED社製)と、ガラス基板上に非結晶酸化インジウム錫(ITO)からなる薄膜電極(高さ:1200Å)を備える、薄膜電極付きガラス基板(ジオマテック社製)とを、熱圧着装置(加熱方式:コンスタントヒート型、株式会社太陽機械製作所製)を用いて、170℃、6MPaで4秒間の条件で加熱加圧を行って幅1mmにわたり接続し、回路接続構造体(接続構造体)を作製した。なお、接続の際には、回路接続用接着剤フィルムにおける第1の接着剤層側の面がガラス基板と対向するように、回路接続用接着剤フィルムをガラス基板上に配置した。
得られた回路接続構造体について、回路接続用接着剤フィルムの染み出し部分の粒子流動状態を顕微鏡(商品名:ECLIPSE L200、株式会社ニコン製)を用いて評価した。具体的には、作製した回路接続構造体をガラス基板側から、顕微鏡にて観察し、回路接続用接着剤フィルムの幅よりも外側に染み出した部分の粒子状態を3段階で評価した。粒子がほとんど動かず、染み出し部分に粒子がない状態を1、多少粒子が動いているが、粒子が互いに連結していない状態を2、粒子が流動し、粒子が互いに連結している状態を3とした。
上記の導電粒子の流動性の評価において1又は2であった(導電粒子の流動が抑制されている)実施例及び比較例については、接続抵抗値の評価も実施した。具体的には、得られた回路接続構造体について、接続直後、及び、高温高湿試験後の対向する電極間の接続抵抗値を、マルチメーターで測定した。高温高湿試験は、85℃、85%RHの恒温恒湿槽に200時間放置することにより行った。接続抵抗値は、対向する電極間の抵抗16点の平均値として求めた。
Claims (8)
- 導電粒子を含有する第1の接着剤層と、
前記第1の接着剤層上に積層された第2の接着剤層と、を備える回路接続用接着剤フィルムであって、
前記接着剤フィルムの前記第1の接着剤層側の表面から前記導電粒子の表面までの最短距離が0μmを超え1μm以下であり、
前記導電粒子の平均粒径に対する前記第1の接着剤層の厚さの比が10%以上80%以下であり、
前記第1の接着剤層及び前記第2の接着剤層の合計厚さに対する前記第2の接着剤層の厚さの比が96%未満である、回路接続用接着剤フィルム。 - 前記第1の接着剤層は第1の硬化性組成物の硬化物からなり、
前記第1の硬化性組成物は、ラジカル重合性基を有するラジカル重合性化合物を含有する、請求項1に記載の回路接続用接着剤フィルム。 - 前記第2の接着剤層は第2の硬化性組成物からなり、
前記第2の硬化性組成物は、ラジカル重合性基を有するラジカル重合性化合物を含有する、請求項1又は2に記載の回路接続用接着剤フィルム。 - 導電粒子を含有する第1の接着剤層と、前記第1の接着剤層上に積層された第2の接着剤層と、を備える回路接続用接着剤フィルムの製造方法であって、
前記第1の接着剤層を用意する用意工程と、
前記第1の接着剤層上に、第2の硬化性組成物からなる前記第2の接着剤層を積層する積層工程と、を備え、
前記用意工程は、導電粒子を含有する第1の硬化性組成物からなる層に対して光照射又は加熱を行うことにより前記第1の硬化性組成物を硬化させ、前記第1の接着剤層を得る硬化工程を含み、
前記接着剤フィルムの前記第1の接着剤層側の表面から前記導電粒子の表面までの最短距離が0μmを超え1μm以下であり、
前記導電粒子の平均粒径に対する前記第1の接着剤層の厚さの比が10%以上80%以下であり、
前記第1の接着剤層及び前記第2の接着剤層の合計厚さに対する前記第2の接着剤層の厚さの比が96%未満である、回路接続用接着剤フィルムの製造方法。 - 前記第1の硬化性組成物は、ラジカル重合性基を有するラジカル重合性化合物を更に含有する、請求項4に記載の回路接続用接着剤フィルムの製造方法。
- 前記第2の硬化性組成物は、ラジカル重合性基を有するラジカル重合性化合物を含有する、請求項4又は5に記載の回路接続用接着剤フィルムの製造方法。
- 第1の電極を有する第1の回路部材と、第2の電極を有する第2の回路部材との間に、請求項1~3のいずれか一項に記載の回路接続用接着剤フィルムを介在させ、前記第1の回路部材及び前記第2の回路部材を熱圧着して、前記第1の電極及び前記第2の電極を互いに電気的に接続する工程を備える、回路接続構造体の製造方法。
- 請求項1~3のいずれか一項に記載の回路接続用接着剤フィルムと、該接着剤フィルムを収容する収容部材と、を備え、
前記収容部材は、前記収容部材の内部を外部から視認可能とする視認部を有し、
前記視認部における波長365nmの光の透過率は10%以下である、接着剤フィルム収容セット。
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