JPH039974A - 銅張アルミニウム基板用の接着剤組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、耐熱性、耐湿性、電気特性、加工性等に優れ
るともに半導体チップからのワイヤボンディングが可能
な銅張りアルミニウム基板用の接着剤組成物に関する。

（従来の技術） 銅張りアルミニウム基板（以下アルミニウム基板と略称
する）は、熱伝導性が良く放熱性基板として使用されて
いるが、特に折曲げ加工のできることがその特徴の一つ
である。　またワイヤボンディングを行う場合、ベース
のアルミニウムが固いことから、低温（１５０℃）から
高温（２００℃）までボンディングが可能である。

しかし、アルミニウムと銅箔を貼り合わせる接着剤のガ
ラス転位点（Ｔｇ）が１５０℃以上でないと、ボンディ
ング時に接着剤が軟化してボンディング不良となる。　
また折曲げ加工を行う場合、接着剤が固すぎると折曲げ
部にクラックが発生して銅箔回路の断線を起こし、また
接着剤が軟かいとボンディング不良が発生する。　それ
故、ワイヤボンディング可能なアルミニウム基板用接着
剤としては、ＴＱが１５０℃以上で、かつ折曲げ可能な
可撓性のある耐熱性接着剤が必要とされる。

従来からＦＰＣ（フレキシブルプリント回路）用接着剤
として、ニトリルゴム系（特開昭５１−１３５９３８号
、特開昭５７−３８７７号）、ポリアミド系（特開昭５
４−１２５２８５号）、ポリエステル系（特開昭５０−
１６８６６号、特開昭５４−７４４１号）、ポリアクリ
ル系等、数多く提案されている。

（発明が解決しようとする問題点） これらのＦＰＣ用接着接着剤可撓性を有するものの、Ｔ
ｇが１５０℃以下と不適当である。　またＰＲ−４やＦ
Ｒ−５などの薄物のガラス基材プリプレグを接着層とす
ることも考えられ、Ｔｇを１５０℃以上にすることは可
能であるが、折曲げ加工時にクラック発生による銅箔回
路の断線が起こり、その適用は不可能であった。　これ
らを改良するしのとして線状あるいは付加型のポリイミ
ドが種々開発されているが［゛日本接着部会誌２４（２
）１）　６９　（１９８８）　］　、接着温度が高かっ
たり、Ｂステージ化が複雑であったり、貯蔵安定性が悪
い等の欠点があった。　従って、耐熱性、電気特性など
の性能と加工性を兼備したワイヤボンディング可能なア
ルミニウム基板用接着剤はなく、その開発が要望されて
いた。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので耐熱性、
耐湿性、接着性、電気特性、貯蔵安定性、加工性に優れ
たアルミニウム基板用接着剤組成物を提供しようとする
ものである。

［発明の構成］ （課趙を解決するための手段） 本発明者らは、上記の目的を達成しようと鋭意研究を重
ねた結果、付加型ポリイミドと、カルボキシル基を有す
るニトリルエラストマーとを併用することによって、上
記目的が達成されることを見いだし、本発明を完成した
ものである。

すなわち、本発明は （Ａ）カルボキシル基を有するニトリルエラストマー （Ｂ）（ａ）−数式 （但し、式中、Ｒ１は少なくとも２個の炭素原子を有す
る２価の基を、Ｒ２は炭素原子間の二重結合を含む２価
の基を表す）で示される不飽和ジカルボン酸のＮ、Ｎ’
−ビスイミド化合物と（ｂ）−数式 （但し、式中Ｒ３は水素原子、ハロゲン原子又はアルキ
ル基を表す）で示されるアミノフェノールと （Ｃ）−数式 （但し、式中Ｒ’　、Ｒ’は水素原子、アルキル基、ハ
ロゲン原子、−０ＣＨ３又は−ｏｃ２トｔ、の基で活性
水素を含まない基を表す）で示されるアニリン類と の反応生成物 （Ｃ）分子内に２個以上のエポキシ基を有するエポキシ
化合物および （Ｄ）硬化促進剤 を必須成分とすることを特徴とする銅張りアルミニウム
基板用の接着剤組成物である。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明に用いる（Ａ）ニトリルエラストマーとしては、
カルボキシル基を有するもので、具体的な化合物として
は、例えばハイカー１０７２（Ｂ。

Ｆ、グツドリッチケミカル社製、商品名）、二ボール１
０７２．二ボール１０７２Ｊ、二ボールＤＮ６０１（日
本ゼオン社製、商品名）等が挙げられ、これらは単独又
は２種以上混合して用いる。

本発明に用いる（Ｂ）反応生成物は、（ａ　）不飽和ジ
カルボン酸のＮ、Ｎ”−ビスイミド化合物と（ｂ　）ア
ミノフェノールと（Ｃ）アニリン類との付加反応物であ
る。　　（ａ）不飽和ジカルボン酸のＮ、Ｎ’−ビスイ
ミド化合物としては、次の一般式を有するものである。

但し、式中、Ｒ１は少なくとも２個の炭素原子を有する
２価の基、Ｒ２は炭素原子間の二重結合を含む２価の基
を表す、　即ち、Ｒ１としては直鎖状もしくは分岐状の
アルキレン基、炭素原子５〜６個の環をもつシクロアル
キレン基、酸素、窒素または硫黄原子のうち少なくとも
１個を含む２価の複素環式基、ベンゼン核または多環式
芳香族核をはじめ−ＮＨＣＯ−−ＮＲ’　− −ＳｉＲ’Ｒ’−もしくは−８０２−などにより・結合
された複数個のベンゼン核や脂環成核を含む２価の基な
どを挙げることができる。　但しＲ６Ｒ７は炭素数１〜
４個のアルキル基、炭素数５〜６個の環をもつシクロア
ルキル基、ベンゼン基を示す、　またＲ２、つまり炭素
原子間の二重結合を含む２僅の基としては、例えばマレ
イン酸残基、シトラコン酸残基、テトラヒドロフタル酸
残基などが挙げられる。　したがって上述しなＲ１およ
びＲ２の条件を満たす不飽和ジカルボン酸のＮ。

Ｎ′−ビスイミド化合物としては、具体的には次のよう
なものがあり、これらは１種または２種以上の混合系と
して使用する。

マレイン酸Ｎ、　Ｎ’−４，４’−ジフェニ、ルメタン
ビスイミド、マレイン酸Ｎ、　Ｎ’−４，４’−ジフェ
ニルエーテルビスイミド、マレインａＮ、Ｎ’−パラフ
ェニレンビスイミド、マレイン酸Ｎ、Ｎ’−ベンジジン
ビスイミド、マレイン酸Ｎ、Ｎ’−メタキシレンビスイ
ミド、マレイン酸Ｎ、　Ｎ”−１，５−ナフタレン−ビ
スイミド、マレイン酸Ｎ、　Ｎ’−４，４’−ジフェニ
ルスルホン−ビスイミド、マレイン酸Ｎ。

Ｎ′−２，２’−４，４’−ジメチレン−シクロヘキサ
ン−ビスイミド、マレイン酸Ｎ、　Ｎ’−４，４’−ジ
シクロへキシル−メタンビスイミド、マレイン酸Ｎ。

Ｎ’−４，４’−ジフェニルシクロヘキサン−ビスイミ
ド、マレイン酸Ｎ、　Ｎ’−４，４’−ジフェニル−フ
ェニルアミン−ビスイミド、マレイン酸Ｎ、Ｎ’４．４
′−ジフェニル−ジフェニルシラン−ビスイミド、マレ
イン酸Ｎ、　Ｎ’−４，４’−ジフェニル硫黄−ビスイ
ミド、マレイン酸Ｎ、　Ｎ’−２，２’−＜　　４．４
′−ジフェニル）−プロパン−ビスイミド、マレイン酸
Ｎ、Ｎ’−メタフェニレン−ビスイミド、マレイン酸Ｎ
、Ｎ’−３，３’−（Ｎ、Ｎ’−メタフェニレン−ビス
ベンツアミド）ビスイミドなどがある。

反応生成物の次の成分である（ｂ　）アミノフェノール
としては次の一般式を有するものを使用する。

但し、式中Ｒ３は水素原子、ハロゲン原子又はアルキル
基を表す、　具体的な化合物としては、０−アミノフェ
ノール、ｌ−アミノフェノール、ｐ−アミノフェノール
、２−アミノ−４−クロロフェノール、２−アミノ−４
−メチルフェノール等が挙げられ、これらは１種又は２
種以上の混合系として使用する。

反応生成物の他の成分である（Ｃ）アニリン類としては
次の一般式を有するものを使用する。

但し、式中Ｒ４、Ｒ５は水素原子、アルキル基、ハロゲ
ン原子、　ＯＣＨ３、ＯＣ２Ｈｓ、ＣＯＯＣＨ３、ＣＯ
ＯＣ２Ｈ５などの基で活性水素を含まない基で示され、
具体的な化合物としては、アニリン、０−クロルアニリ
ン、１−トルイジン、メチル−ｐ−アミノ安息香酸エス
テルなどで、要するにアニリンの該置換基に活性水素を
含まないものであればいずれでも使用できる。

本発明に用いる（Ｃ）分子内に少なくとも２個のエポキ
シ基を有するエポキシ化合物としては、例えばビスフェ
ノールＡなどに基づくエビビス型化合物のエピコート８
２８（シェル化学社製、商品名）、アルキル変性された
型のエビクロン８００、エピクロン４０５０　（大日本
インキ化学工業社製、商品名）、ショーダイン（昭和電
工社製、商品名）、アラルダイトＣＹ−１８３（チバガ
イギー社製、商品名）などのグリシジルエステル系化合
物、ノボラック型のエピコート１５４（シェル化学社製
、商品名）、ＤＥＮ４３１．ＤＥＮ４３８（ダウケミカ
ル社製、商品名）、クレゾールノボラック型のＥＣＮ１
２８０．ＥＣＮ１２３５（チバガイギー社製、商品名）
、ウレタン変性型ＥＰＵ−６，ＥＰＵ−１０（地竜化工
業社製、商品名）などがある、　また次の（１）〜（３
）式で表されるエポキシ樹脂も使用できる。

上述したエポキシ樹脂の他にも、各種のエポキシ樹脂が
使用可能であり、条件を適宜選択すれば、あらゆる種類
のエポキシ樹脂を用いることができる。

本発明に用いる（Ｄ）硬化促進剤としては、ジシアンジ
アミド、エビキュアＹＰＨ−２０１（油化シェルエポキ
シ社製、商品名）、ＢＦ、のイミダゾール錯＃ＡＣ−４
Ｂシリーズ（丸首石油社製、商品名）、イミダゾール誘
導体、４．４′−ジアミノジフェニルスルホン等の芳香
族アミン等が挙げられ、これらは単独もしくは２種以上
混合して用いる。

本発明のワイヤボンディング可能なアルミニウム基板用
接着剤組成物はニトリルエラストマー反応生成物、エポ
キシ化合物、硬化促進剤を必須成分とするがこれらの配
合割合について説明する。

本発明の組成物は、不飽和ジカルボン酸のＮ。

Ｎ′−ビスイミド化合物にアミノフェノールとアニリン
類とを無溶媒もしくは不活性溶媒中で反応させ、その後
、エポキシ化合物とニトリルエラストマーを加えて反応
させて製造する。　不飽和ジカルボン酸のＮ、Ｎ’−ビ
スイミド化合物１モルに対し、アミノフェノールとアニ
リン類との合計量を０．１〜１．０モルとし、エポキシ
化合物を０．２〜２．０当量とすることが好ましい、　
その理由は、アミノフェノールとアニリン類との合計量
が１．０モルを超えるとその過剰分に相当するエポキシ
化合物を配合しなければならず、その結果、接着剤組成
物の最大の特徴である耐熱性が損なわれるためである。

　また、０．１モル未満では軟化温度が高く溶解性が悪
くなり低沸点溶媒に溶けなくなり、好ましくない、　エ
ポキシ化合物は、０．２当量未満では耐湿性が悪くなり
、２．０当量を超えると耐熱性が損なわれるためである
。　反応生成物＜８）およびエポキシ化合物（Ｃ）とニ
トリルエラストマー（Ａ）の配合割合は、樹脂成分［（
Ａ）＋（Ｂ）＋　（Ｃ）］に対してニトリルエラストマ
ーを５〜３０重量％含有するように配合することが好ま
しい、　配合量が５重量％未満の場合は、フィルム形成
性が悪くなり、また３０重量％を超えると１５０℃以上
のＴＱが得られず好ましくないからである。　また、硬
化促進剤の配合割合は、エボキシ化合物に対して０．０
１〜５重量％配合することが望ましい、　配合量が０．
０１重量％未満の場合は硬化促進に効果なく、また５重
量％を超えると貯蔵安定性や作業性が悪くなり好ましく
ない。

本発明のワイヤボンディング可能なアルミニウム基板用
接着剤組成物は、上述した各成分の配合順序や、反応温
度、溶媒は適宜選択することができ、特に限定されるも
のではない。

以下、代表的な接着剤の製造例について説明する。

反応容器内に、不飽和ジカルボン酸のＮ、Ｎ’−ビスイ
ミド化合物とアミノフェノールとアニリン類とを所定の
割合に仕込む、　反応系の温度を１００〜２００℃に上
げて内容物を熔融し、所定の粘度を示すまで反応を進め
た後、８０〜１５０℃に温度を下げて、所定量のエポキ
シ化合物を加え、そのままの温度で撹拌しながら反応を
続行する。　反応の進行に伴い、反応系は順次粘稠化す
るので、キュアタイムを測定し、適当な時点まで反応を
進める。　この反応物を、メチルセロソルブ、エチルセ
ロソルブ、ジオキサン、テトラヒドロフランなどの溶媒
に溶解しニトリルエラストマーの溶液を所定量混合し、
また所定量硬化促進剤を加えて接着剤用として好適な用
途を有する樹脂溶液を得ることができる。　また、最初
から溶媒を使用することもできる。　例えば反応容器内
に、不飽和ジカルボン酸のＮ、Ｎ’−ビスイミド化合物
とアミノフェノールとアニリン類とをジオキサンととも
に仕込み、ジオキサンを還流しながら所定の粘度を示す
まで反応を進めた後、所定量のエポキシ化合物を配合す
る。　そして、ジオキサンを還流しながら適当なキュア
タイムを示すまで反応を続行し、次に所定量のニトリル
エラストマー溶液と所定量の硬化促進剤を混合してワイ
ヤボンディング可能なアルミニウム基板用接着剤組成物
とする。

こうして調製した接着剤組成物は、本発明の目的に反し
ない限度において、用途に応じ種々の添加剤や充填剤を
配合することができる。　また、必要に応じて粘着付与
剤や難燃剤などの充填剤を適宜配合することができる。

（作用） 本発明のワイヤボンディング可能なアルミニウム基板用
接着剤組成物は、カルボキシル基含有ニトリルエラスト
マーと反応生成物を必須成分としたことによって本発明
の効果が得られる。　すなわち、Ｎ、Ｎ’−ビスイミド
化合物とアミノフェノールとアニリン類と硬化促進剤と
からなる反応生成物は、親水性の水酸基を最小限にして
耐湿性を向上させるとともに、存在する水酸基が老化又
は酸化防止となって耐熱性改善に寄与する。　また硬化
促進剤は比較的高温にならないと分解しないため貯蔵安
定性に寄与し、また低温における作業に有効である。　
一方、カルボキシル基含有ニトリルエラストマーは、カ
ルボキシル基とエポキシ基と反応するばかりでなく、残
存炭素−炭素二重結合がビスイミド化合物の炭素−炭素
二重結合と熱重合し、架橋密度が大になる。　そしてこ
の接着剤組成物は二重結合が開いて重合するイミド環の
つながった高分子となるなめ、耐熱性の良いガラス転位
点の高い接着剤層を形成すると推定される。　従って、
９０度の折曲げでもクラックの発生のない強靭な接着剤
層になると推定される。

（実施例） 次に本発明を実施例により具体的に説明する。

実施例　１ 攪拌機と温度計を備えたフラスコ中に、マレイン酸Ｎ、
　Ｎ’−４，４’−ジフェニルエーテルビスイミド３６
．０３ｉＪとｐ−アミノフェノール６６０ｇとアニリン
４．１５ＣＩとジオキサン２６（Ｊとを仕込み、ジオキ
サンを還流しながら反応を進めた。　気泡粘度計で５８
秒１５０℃になるまで１２時間反応を進めた。　温度を
８０℃に下げエピコート８２８（シェル化学社製、商品
名）３０ｇとジオキサン５２（Ｊを加えて、更に３０分
間加熱撹拌を続けて冷却した。　この溶液中にハイカー
１０７２（グツドリッチケミカル社製、商品名）　５６
．４１；ｌと２−エチル−４−メチルイミダゾール０．
３９と、４．４′−ジアミノジフェニルスルホン１．２
ｇをメチルエチルケトン５ｇに溶解した溶液とを加えて
接着剤組成物を製造しな。

この接着剤組成物を用いて厚さ３５μ鵡の電解銅箔に、
乾燥後の厚さが約２５μｔになるように塗布し、１００
℃で５分間さらに１５０℃で２分間乾燥しな、　次に３
〜６μｌ厚のアルマイト処理をした０、２ｎｉのアルミ
ニウム板に重ね合わせ、熱圧プレスを使用して、プレス
温度１８０℃±２℃、圧力３５ｋｏ／ｃ１１’　、加熱
時間２時間の条件でラミネートした。　接着剤組成物の
ガラス転位点（Ｔ！Ｊ）、ワイヤボンディング性、線間
絶縁抵抗、加湿後の耐半田性、半田処理後の接着性、加
工性等を試験したので、その結果を第１表に示した。　
第１表にみるとおり、本発明の顕著な効果が確認された
。

実施例　２ マレインＭＮ、Ｎ’−４，４’−ジフェニルメタンビス
イミド７１．６６！Ｉｔと０−アミノフェノール３．２
８ｇとｐ−アミノ安息香酸エチルエステル１．６６９と
を仕込み、時々攪拌しながら加熱して内容物を熔融した
。

この液状物を強く撹拌し、温度１５０℃に上げて約１５
分間反応を進めた後、温度を１２０℃に下げて、更に１
５分間反応を進め、温度を８０℃に下げたところでエポ
キシ樹脂ＤＥＮ４３１　（ダウケミカル社製、商品名）
４０ｇを加え、更に１時間加熱攪拌を続けた。　その後
、ポウロウ引きバットに流し込み冷却してからミキサー
で粉砕しな、　粉砕した樹脂６０ｇ、メチルエチルケト
ン／トルエン＝１／１の混合溶媒に溶解した二ボール１
０７２Ｊ　（日本ゼオン社製、商品名）１５％溶液１ｅ
７Ｑ、　ＡＣ−４８５０（ＢＦ２−イミダゾール錯体、
丸首石油化学社製、商品名）０．２ｇ、およびジオキサ
ン１７０ａをそれぞれ秤量、仕込み高速撹拌機で十分攪
拌し、１００メツシユ金網で濾過して接着剤組成物を調
製した。

この接着剤組成物を用いて、厚さ１８μｍの電解銅箔に
乾燥後の厚さが約２５μｍになるように塗布し、１００
℃で５分間、さらに１５０℃で２分間乾燥しな、　次に
３〜６μｌ厚のアルマイト処理をした０、１ｎ１１のア
ルミニウム板に重ね合わせ、熱圧カブレスを使用して、
プレス温度１９０±２℃、圧力３５ｋａ／ａｎ２．加熱
時間１時間の条件でラミネートしな。

この接着剤組成物のガラス転位点（Ｔｇ）、ワイヤボン
ディング性、線間絶縁抵抗、加湿後の耐半田性、半田処
理後の接着性等、実施例１と同様に試験を行い結果を得
なのでその結果を第１表に示しな、　本発明の顕著な効
果を確認することができな。

実施例　３ マレイン酸Ｎ、　Ｎ′−４，４’−ジフェニルメタン−
ビスイミド３５８ｇと、２−アミノ−４−クロロフェノ
ール７２．３１＋７と、１１−トルイジン２７．０３ｇ
とを混合し、撹拌しながら１００℃を超えさせると次第
に溶解をはじめ褐色の液体となる。　この液体をさらに
１２０℃に昇温し、１時間撹拌した。　こうして反応さ
せたものをジオキサンで溶解して５０％溶液とし、この
溶液ｔｏｏｇ　（固形分５０ｇ）にエポキシノボラック
樹脂ＤＥＮ４３８（ダウケミカル社製、商品名）を２５
ｇ加えた。　更にジメチルペンシルジアミン０．２５ｇ
、二ボール１０７２（日本ゼオン社製商品名、固形分１
５％ＭＥＫ／トルエン混合溶媒）　１１１Ｑ、さらにジ
オキサン８２Ｑを秤量し、高速攪拌機で十分攪拌し、１
００メツシユ金網で濾過して接着剤組成物を調製した。

この接着剤組成物を用いて、厚さ３５μｌの電解銅箔に
乾燥後の厚さが約２８μｍになるように塗布し、１００
℃で５分間、さらに１５０℃で２分間乾燥した。　次に
３〜６μｌ厚のアルマイト処理をした０、　２Ｉ１ｍの
アルミニウム板に重ね合わせ、熱圧ブレスを使用して、
プレス温度１９０±２℃、圧力４０ｋｇ／ｃｍ’　、加
熱時間２時間の条件でラミネートした。

この接着剤組成物のガラス転位点（Ｔｇ）、ワイヤボン
ディング性、線間絶縁抵抗、加湿後の耐半田性、半田処
理後の接着性等、実施例１と同様に試験を行い結果を得
なので第１表に示した。

本発明はいずれも優れており、本発明の顕著な効果を確
認することができた。

比較例　１ 実施例３において、２−アミノ−４−り四ロフェノール
７２．３１Ｇ、トトルイジン２７．０３ｇの代りに、２
−アミノ−４−クロロフェノール１４３．６１！ＩＩ、
トトルイジン１０８．１！ＩＩとした以外は、すべて実
施例３と同一にして接着剤組成物およびアルミニウム基
板を得て、また同様の諸試験を行い結果を得たので、第
１表に示した。

比較例　２ 実施例３において、二ボール１０７２の１５％溶液１１
１ｇの代わりに、二ボール１０７２（日本ゼオン社製商
品名、固形分１５％ジオキサン／メチル七ロソルブアセ
テート混合溶媒）　５００ｇを用い、ジオキサンを加え
ない以外はすべて実施例３と同一にして接着剤組成物お
よびアルミニウム基板を得て、また同様にして諸試験を
行ったので、その結果を第１表に示した。

［発明の効果］ 以上の説明および第１表から明らかなように、本発明の
ワイヤボンディング可能なアルミニウム基板用接着剤組
成物は、耐熱性、耐湿性、接着性、電気特性、貯蔵安定
性、加工性に優れたものでボンディング可能なアルミニ
ウム基板用として好適な接着剤組成物である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １（Ａ）カルボキシル基を有するニトリルエラストマー
   、 （Ｂ）（ａ）一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ （但し、式中、Ｒ＾１は少なくとも２個の 炭素原子を有する２価の基を、Ｒ＾２は炭 素原子間の二重結合を含む２価の基を表 す）で示される不飽和ジカルボン酸のＮ， Ｎ′−ビスイミド化合物と （ｂ）一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ （但し、式中Ｒ＾３は水素原子、ハロゲン 原子又はアルキル基を表す）で示される アミノフェノールと （ｃ）一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ （但し、式中Ｒ＾４、Ｒ＾５は水素原子、アルキル基、
   ハロゲン原子、−ＯＣＨ＿３又 は−ＯＣ＿２Ｈ＿５の基で活性水素を含まない基を表す
   ）で示されるアニリン類と の反応生成物 （Ｃ）分子内に２個以上のエポキシ基を有 するエポキシ化合物および （Ｄ）硬化促進剤 を必須成分とすることを特徴とする銅張りアルミニウム
   基板用の接着剤組成物。