JPH08269423A

JPH08269423A - 導電性接着剤

Info

Publication number: JPH08269423A
Application number: JP9317695A
Authority: JP
Inventors: Masafumi Tanaka; 政史田中
Original assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority date: 1995-03-28
Filing date: 1995-03-28
Publication date: 1996-10-15

Abstract

(57)【要約】【目的】ＦＰＣ基板に対応しうる応力緩和性を備え、
かつ、導電性、接着性、耐熱性、耐湿性、可燒性、作業
性に優れた硬化物を与える導電性接着剤を提供する。【構成】銀粉、ビスフェノールＡジグリシジルエーテ
ル型エポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤、ポリビニルブ
チラール、溶剤を必須成分として有し、ポリビニルブチ
ラールに対する前記エポキシ樹脂と硬化剤と硬化促進剤
との合計の重量比が９５／５〜５０／５０であり、かつ
前記エポキシ樹脂と硬化剤と硬化促進剤とポリビニルブ
チラールと溶剤との合計に対する銀粉の重量比が８５／
１５〜５５／４５であることを特徴とする導電性接着
剤。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、導電性接着剤に関し、
特に、ＬＥＤ、ＩＣ等の半導体素子、およびチップ抵抗
体、チップＬＥＤ等のチップ部品をリードフレーム、プ
リント配線板（ＰＷＢ）、フレキシブルプリント基板
（ＦＰＣ）等の基板に設置する際に使用される導電性接
着剤に関する。

【０００２】

【従来の技術】導電性接着剤は、半導体素子やチップ部
品をリードフレームや各種基板に接着し、電気的または
熱的導通を得るために用いられる。従来、半導体素子や
チップ部品をリードフレームまたは基板上に金−シリコ
ン共晶ハンダや錫−鉛ハンダ等のハンダを用いることが
主流であった。しかし、このようなハンダには、金が高
価であること、応力緩和性に欠けること、耐熱性に欠け
ること、作業温度が比較的高温であって作業性に欠ける
ことなどの問題があったため、最近では導電性接着剤の
使用が主流となってきた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】近年、半導体素子やチ
ップ部品の実装は高密度化、小型化、さらに低価格化が
求められ、基板の材料は多種多様になり、３次元曲面も
簡単に作られるポリイミド、ポリエステル、ポリエチレ
ンテレフタレート等、フレキシビリティのあるプラステ
ィック製のフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ基板）が
用いられる機会が多くなっている。このようなＦＰＣ基
板に部品を実装する際には、基板の耐熱性が低いことか
らハンダでは使用しうる基板が限られてしまっていた
が、低い硬化温度で用いられる導電性接着剤を使うこと
により多くの種類の基板が使用できるという利点から、
導電性接着剤の使用が主流になりつつある。導電性接着
剤に要求される特性は、導電性、接着性はもとより、耐
熱性、応力緩和性、可燒性、作業性、耐湿性である。

【０００４】導電性接着剤は、一般的に導電性粉体、有
機樹脂、溶剤、触媒などから構成される。導電性粉体に
は金、銀、銅、カーボン等が用いられる。有機樹脂には
エポキシ樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂、ポリ
エステル樹脂、ウレタン樹脂等の熱可塑性樹脂が用いら
れ、溶剤はこれらの樹脂と相溶性のあるものが用いられ
ている。しかし、導電性接着剤において、エポキシ樹
脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂を用いた場合、Ｆ
ＰＣ基板に対応できる応力緩和性が無く、ポリエステル
樹脂、ウレタン樹脂等の熱可塑性樹脂を用いた場合、応
力緩和性はあるが耐熱性が弱い等の欠点がある。

【０００５】従って、応力緩和性と耐熱性の両者を発揮
する有機樹脂が強く望まれている。有機樹脂の改良例と
して熱硬化性有機バインダーとポリビニルアセタールを
混合した例（特開平４−１３９２６７号公報）がある。
しかし、この有機樹脂の用途は、本発明の用途とは全く
異なる。また、この公報中に熱硬化性有機バインダーの
一例としてエポキシ樹脂を挙げているが、その全てに応
力緩和性と高い接着性等が備わっているわけではなく、
また、どの様なエポキシ樹脂を使用すればよいのかとい
う開示が全くない。そこで、本発明の目的は、前記の欠
点を解消し、ＦＰＣ基板に対応しうる応力緩和性を備
え、かつ導電性、接着性、耐熱性、耐湿性、可燒性、作
業性に優れた硬化物を与える導電性接着剤を提供するこ
とにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の導電性接着剤は、銀粉、ビスフェノール
Ａジグリシジルエーテル型エポキシ樹脂、硬化剤、硬化
促進剤、ポリビニルブチラール、溶剤を必須成分として
有し、ポリビニルブチラールに対するビスフェノールＡ
ジグリシジルエーテル型のエポキシ樹脂と硬化剤と硬化
促進剤とポリビニルブチラールの合計量が重量比で９５
／５〜５０／５０であり、かつ（ビスフェノールＡジグ
リシジルエーテル型エポキシ樹脂＋硬化剤＋硬化促進剤
＋ポリビニルブチラール＋溶剤）の合計量に対する銀粉
の量が重量比で８５／１５〜５５／４５である。

【０００７】また、本発明の導電性接着剤は、銀粉、ビ
スフェノールＡジグリシジルエーテル型エポキシ樹脂、
硬化剤、ポリビニルブチラール、溶剤を必須成分として
有し、ポリビニルブチラールに対するビスフェノールＡ
ジグリシジルエーテル型のエポキシ樹脂と硬化剤との合
計量が重量比で９５／５〜４５／５０であり、かつ（ビ
スフェノールＡジグリシジルエーテル型エポキシ樹脂＋
硬化剤＋ポリビニルブチラール＋溶剤）の合計量に対す
る銀粉の量が重量比で８５／１５〜５５／４５である。

【０００８】

【作用】本発明において、銀粉の形状や粒径は特に限定
しないが、使用方法から考えるに、高い導電性（１×１
０^-3Ω・ｃｍ以下）を得られる銀粉が必要である。一般
的にはフレーク状の銀粉を用いると高い導電性が得られ
やすいが、他の形状で高い導電性が得られればそのよう
な銀粉でも差し支えはない。また、接着剤の印刷性を考
慮すると、銀粉の平均粒径は１０μｍ以下が好ましい。
本発明に用いるビスフェノールＡジグリシジルエーテル
型エポキシ樹脂は、エポキシ当量が１６０〜２３０で、
接着剤として使用することを考えると、液状のものが望
ましい。エポキシ当量が１６０未満のものを得ることが
困難であり、エポキシ当量が２３０を越えると、固形状
のものが多くなる。また、電子材料に使用されることを
考えると、塩素イオンをはじめとするイオン性不純物な
どが８００ｐｐｍ以下であることが望ましい。

【０００９】本発明に用いる硬化剤としては、加熱時に
エポキシ樹脂と速やかに硬化反応を生じ、かつ室温で長
期間の貯蔵安定性を満足できるものであれば特に制限し
ない。硬化剤としては、アミン化合物、尿素化合物、フ
ェノールノボラック化合物、ピロメリット酸無水物、ト
リメリット酸無水物等の多塩基酸無水物があるが、貯蔵
安定性、硬化物の耐湿性、接着性を考慮すると、アミン
化合物、尿素化合物、フェノール化合物などが適当であ
る。硬化促進剤は、アミン塩、イミダゾール類、ブロッ
クイソシアネート類などで、前記エポキシ樹脂、硬化剤
と熱化学反応を起こし、硬化促進作用があるので、併用
するのが望ましい。本発明に用いるポリビニルブチラー
ルは、次に示す一般式（化１）で表される。

【００１０】

【化１】

【００１１】ポリビニルブチラールは、ポリビニルアル
コールにブチルアルデヒドを反応させて得られるが、こ
の反応の際に水酸基とアセチル基が残るため、化１のよ
うな構造をとり、その反応条件により化１のｌ、ｍ、ｎ
の割合を変えることができることが知られている。本発
明に用いるポリビニルブチラールは、その構造中にブチ
ラール基を５５〜７５ｍｏｌ％、アセチル基を５ｍｏｌ
％以下、アルコール基を２０〜４５ｍｏｌ％を有してい
るものが望ましい。

【００１２】ブチラール基が５５ｍｏｌ％未満である
と、軟化性が得られにくくなり、７５ｍｏｌ％より大き
くなると、ブチラール化度の理論限界に近づけることが
困難になる。さらに、ポリビニルブチラール樹脂の平均
重合度は２００〜１０００が良く、望ましくは２００か
ら５００程度の低重合度のものが好ましい。平均重合度
が２００未満のものは得ることが困難であり、１０００
より大きいものは溶解性が低く、接着剤として使用する
には好ましくない。アセチル基は、ポリビニルブチラー
ル作製時のケン化の工程で僅かに残るため、０％にする
ことは困難であり、５ｍｏｌ％より多くなると、接着性
に影響が及ぶ。アルコール基は、２０ｍｏｌ％以下であ
ると、エポキシ樹脂との反応が進行しにくくなり、未反
応分が多くなり、熱硬化性を示さなくなるので好ましく
ない。遂に、４５ｍｏｌ％より多くなると、相対的にブ
チラール基が減ってしまうので好ましくない。

【００１３】本発明に用いる溶剤は、本発明に用いるエ
ポキシ樹脂とポリビニルブチラールとの双方に相溶性が
あるものか、エポキシ樹脂と相溶性があるものとポリビ
ニルブチラールと相溶性があるもので、互いに溶剤同士
が相溶性があるものの混合物がよい。例としては、エチ
レングリコールモノメチルエーテル（別名ブチルセロソ
ルブ）、エチレングリコールモノエチルエーテル、２−
ヒドロオキシプロパン酸エチル、ジエチレングリコール
モノブチルエーテル等が挙げられる。そのほかにエポキ
シ樹脂の溶剤として使われるモノエポキシ化合物も使用
できる。本発明において、ポリビニルブチラールに対す
るビスフェノールＡジグリシジルエーテル型エポキシ樹
脂と硬化剤と硬化促進剤との合計量の重量割合を９５／
５〜５０／５０としているが、これは９５／５より大き
くなるとフレキシビリティが得られなくなり、５０／５
０より小さくなるとエポキシ樹脂中のエポキシ官能基と
の架橋反応において未反応分が多くなり、熱可塑性樹脂
としての特性が大きく生じてしまい、耐熱性が低下して
しまうからである。なお、上記重量比を数１で示す。

【００１４】

【数１】

【００１５】但し、はビスフェノールＡジグリシジル
エーテル型エポキシ樹脂の量、は硬化剤および硬化促
進剤の量、はポリビニルブチラールの量である。ま
た、ビスフェノールＡジグリシジルエーテル型エポキシ
樹脂と、硬化剤と、硬化促進剤と、ポリビニルプチラー
ルと、溶剤との合計量に対する銀粉の重量割合が８５／
１５〜５５／４５とするのは、銀粉の割合がこの重量割
合を超えると、粘度が著しく増加し、接着力、作業性な
どの特性が低下し、この重量割合未満であると、導電性
が低下して好ましくないからである。なお、前記重量比
を数２で示す。

【００１６】

【数２】

【００１７】但し、は銀粉の量、はビスフェノール
Ａジグリシジルエーテル型エポキシ樹脂の量、は硬化
剤および硬化促進剤の量、はポリビニルブチラールの
量、は溶剤の量である。

【００１８】

【実施例】表１に実施例１〜６および比較例７〜１４に
用いた銀粉およびエポキシ樹脂混合物の量を示す。表１
中において、銀粉は導電性接着剤ではよく使用される、
１〜２０μｍの間に粉度分布しているフレーク上のもの
を用いた。エポキシ樹脂混合物中のエポキシ樹脂Ａは、
ビスフェノールＡジグリシジルエーテル型のものを、エ
ポキシ樹脂Ｂは、ノボラックグリシジルエーテル型のも
のを使用した。表２に実施例１〜６および比較例７〜１
４に用いたＰＶＢ溶液および溶剤ブチルソルブの量を示
す。ＰＶＢ溶液欄中のポリビニルブチラールＡは、平均
重合度２００〜４００の低重合度のものを用い、ポリビ
ニルブチラールＢは平均重合度４００〜７００の中重合
度のものを使用した。なお、ＰＶＢ溶液中、ジエチレン
グリコールモノブチルエーテルは本発明の溶剤として扱
われる。

【００１９】表１〜２中に挙げた各試験の導電性接着剤
の試料は表１〜２中の重量割合に従い３本ロール上で混
練りし作製した。得られたサンプルの評価として、シー
ト抵抗値、接着強度、熱時強度、可撓性、耐湿耐熱性に
ついて調べ、それらの結果および総合評価を表３に示し
た。シート抵抗値は、基板上２．５ｍｍ離れた電極間に
該電極に重ねて幅２．５ｍｍ、長さ５ｍｍの長方形状に
導電性接着剤を印刷し、１５０℃のオーブン中に６０分
間放置し、硬化させた後、室温まで冷却し、電極間の抵
抗値を測定した。接着強度については、銀メッキを施し
た２．５ｃｍ角の銅板上に導電性接着剤を滴下し、１．
５ｍｍ角シリコンチップをのせ、１５０℃オーブン中に
６０分間放置して硬化させた。室温まで冷却した後、銅
基板に対し水平方向から１．５ｍｍ角チップに力を加
え、チップが剥がされたときの力を接着強度として測定
した。熱時強度については、接着強度の測定試料と同様
の銅基板上に導電性接着剤を滴下し、１．５ｍｍ角シリ
コンチップをのせ、１５０℃のオーブン中に６０分間放
置し硬化させた後、室温まで冷却した。続いて、３５０
℃に加熱してあるホットプレート上にその基板を２０秒
間放置し、その後加熱したまま、銅基板に対し水平方向
から１．５ｍｍ角チップに力を加え、チップが剥がれた
ときの力を熱時強度として測定した。

【００２０】可撓性の評価方法としては、５ｃｍ角のポ
リエステル製のフレキシブル基板上に導電性接着剤を
２．５ｍｍ離して２ヶ所塗布し、その上にチップ抵抗体
を接着し、１５０℃のオープン中で６０分間放置し、硬
化した。その後室温に戻し、半径２０ｍｍの円筒上に基
板を徐々に巻き付け、その際にチップ抵抗体がポリエス
テル基板から全く剥がれなかった場合は良（○）、１ヶ
所でも剥がれた場合は不可（×）とした。耐湿耐熱性の
評価方法としては、前記シート抵抗値の測定方法と同様
に導電性接着剤を印刷し、硬化した。さらに前記接着強
度の測定方法と同様の試料を作製し、同様に硬化させ
た。これらの試料を湿度９５％、温度６５℃で１０００
時間保持し、耐湿耐熱試験を行う前の抵抗値の１．２倍
以内、かつ耐湿耐熱試験を行う前の接着強度の５０％以
上であれば良（○）とし、それ以外の場合は不可（×）
とした。総合評価はシート抵抗値が５００ｍΩ以下、室
温の接着強度が５０Ｎ以上、熱時強度が２Ｎ以上、可撓
性、耐湿耐熱性共に良（○）である場合に限り良（○）
とし、それ以外は不可（×）とした。表３から明らかな
ように、実施例である試験Ｎｏ．１〜Ｎｏ．６では可撓
性、導電性、接着性、耐湿耐熱性に優れている。

【００２１】比較例を試験Ｎｏ．７〜Ｎｏ．１４に示
す。試験Ｎｏ．７およびＮｏ．８は、ポリビニルブチラ
ールに対するエポキシ樹脂と硬化剤との合計の割合が本
発明の組成範囲外である例である。試験Ｎｏ．７ではポ
リビニルブチラールが多すぎるために熱時強度が弱くな
ってしまった。試験Ｎｏ．８ではポリビニルブチラール
が少なすぎるために可撓性がなくなってしまった。試験
Ｎｏ．９およびＮｏ．１０は導電性接着剤中の銀粉の重
量割合が本発明の組成範囲外の場合である。試験Ｎｏ．
９は銀粉の重量割合が大きい場合であるが、接着強度が
弱く、可撓性、耐湿耐熱性もない。試験Ｎｏ．１０の場
合は銀粉の重量割合が少ない場合で、シート抵抗値が非
常に高くなってしまった。試験Ｎｏ．１１およびＮｏ．
１２は本発明で使用するエポキシ樹脂以外のエポキシ樹
脂を使用した場合である。どちらも接着強度、熱時強度
が弱く、耐湿耐熱性も低い。これは試験Ｎｏ．１１およ
びＮｏ．１２中のエポキシ樹脂とポリビニルブチラール
とが反応せず、樹脂量の多いエポキシ樹脂の中に、ポリ
ビニルブチラールが海の中に浮かぶ島のごとく存在して
いる。このためこのような樹脂成分では、エポキシ樹脂
とポリビニルブチラールのそれぞれが独立した特性を示
すため、全体を加熱した場合、ポリビニルブチラールは
熱可塑性樹脂の特性を示す。

【００２２】図１に試験Ｎｏ．１の、図２に試験Ｎｏ．
１１の熱機械分析の結果を示す。試料は試験Ｎｏ．１お
よびＮｏ．１１の導電性接着剤を１５０℃、６０分で硬
化し、室温に戻したものを使用した。図１では、加熱し
ていくと軟化点を越えた時点で軟化するが、ゴム状にな
るだけなので、さらに加熱しても一定の硬さでとまり、
樹脂全体では熱硬化性樹脂としての特性を示す。図２で
は、加熱することにより軟化点を越えた時から軟化が始
まり、ポリビニルブチラールの特性を示すため、加熱す
ることにより液状に近づいていく結果となり、熱可塑性
の樹脂の特性を示す。そのために試験Ｎｏ．１１および
Ｎｏ．１２は耐熱性が低くなるのである。試験Ｎｏ．１
３およびＮｏ．１４はポリビニルブチラールを加えてい
ない場合で、これらの例では可撓性が得られなかった。

【００２３】

【表１】試験銀粉エポキシ樹脂混合物Ｎｏエポキシエポキシフェノールジシアンイミダゾ樹脂Ａ樹脂Ｂノボラックジアミドール硬化硬化剤硬化剤促進剤実１７０．０６．５ − ５．９ − ０．６２７０．０７．４ − − ５．００．６施３７０．０３．３ − ２．９ − ０．３４７０．０８．６ − ７．７ − ０．７例５８０．０３．３ − ２．９ − ０．３６５５．０１２．５ − １１．３ − １．２比７７０．０２．１ − １．９ − ０．２８７０．０９．３ − ８．４ − ０．９９９０．０１．６ − １．５ − ０．１較１０５０．０１３．０ − １１．８ − １．２１１７０．０ − １１．０ − １．６０．４１２７０．０ − １１．０ − １．６０．４例１３８０．０５．０ − − ４．５０．５１４８０．０ − ８．４ − １．３０．３

【００２４】

【表２】試験ＰＶＢ溶液ブチルセロソＮｏポリビニルポリビニルジエチレングリルブブチラールＡブチラールＢコールモノブチルエーテル実１３．０ − ４．０１０．０２ − ３．０４．０１０．０施３６．５ − ７．０１０．０４１．０ − ２．０１０．０例５１．５ − ２．０１０．０６４．３ − ５．７１０．０比７６．３ − ９．５１０．０８０．６ − ０．８１０．０９０．８ − １．０５．０較１０６．０ − ８．０１０．０１１３．０ − ４．０１０．０１２ − ３．０４．０１０．０例１３ − − − １０．０１４ − − − １０．０

【００２５】

【表３】試験特性評価Ｎｏシート抵抗値室温での熱時強度可撓性耐湿総合（ｍΩ）接着強度（Ｎ）（Ｎ）耐熱性評価実１２５０８０３．８ ○ ○ ○ ２４００６８３．２ ○ ○ ○ 施３２５０５２２．１ ○ ○ ○ ４２７０８３７．８ ○ ○ ○ 例５１６０６２４．５ ○ ○ ○ ６４８０９２２．１ ○ ○ ○ 比７３２０５４１．２ ○ × × ８３００８６８．４ × ○ × ９１２０２７２．１ × × × 較１０１２６０８０２．１ ○ ○ × １１３６０３３１．８ ○ × × １２２８０２７１．５ ○ × × 例１３１８０８８９．６ × ○ × １４２６０８１５．４ × ○ × 注：特性評価欄における○はその特性の条件を満たして
いることを示し、また×は満たしていないことを示す。

【００２６】数１および数２で表される重量比を全体に
対する重量割合に換算した結果を各々表４、表５に示
す。

【００２７】

【表４】エポキシ樹脂ポリビニル（＋）混合物ブチラール／（＋＋）＋実１１３．０３．００．８１２１３．０３．００．８１施３６．５６．５０．５０４１７．０１．００．９４例５６．５１．５０．８１６２５．０４．３０．８５比７４．２６．３０．４０８１８．６０．６０．９７９３．２０．８０．８０較１０２６．０６．００．８１１１１３．０３．００．８１１２１３．０３．００．８１例１３１０．０ − １．００１４１０．０ − １．００

【００２８】

【表５】エポキシ樹脂混合物銀粉＋／（＋＋＋＋）溶剤＋＋＋実１３０．０７０．００．７０２３０．０７０．００．７０施３３０．０７０．００．７０４３０．０７０．００．７０例５２０．０８０．００．８０６４５．０５５．００．５５比７３０．０７０．００．７０８３０．０７０．００．７０９１０．０９０．００．９０較１０５０．０５０．００．５０１１３０．０７０．００．７０１２３０．０７０．００．７０例１３２０．０８０．００．８０１４２０．０８０．００．８０

【００２９】

【発明の効果】本発明の導電性接着剤は以上のように構
成されているので、作業性、接着性、可燒性に優れた、
バインダー成分であるビスフェノールＡジグリシジルエ
ーテル型エポキシ樹脂とポリビニルブチラール樹脂を混
合することにより、可撓性が得られるため、柔軟性のあ
る基板上にも接着でき、かつ導通の安定性、高い接着強
度を確保することができる。また、双方の樹脂が反応し
ているために、高い熱時強度も得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における熱機械分析の測定結
果を示すグラフである。

【図２】比較例における熱機械分析の測定結果を示すグ
ラフである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】銀粉、ビスフェノールＡジグリシジルエ
ーテル型エポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤、ポリビニ
ルブチラール、溶剤を必須成分として有し、ポリビニル
ブチラールに対する前記エポキシ樹脂と硬化剤と硬化促
進剤との合計の重量比が９５／５〜５０／５０であり、
かつ前記エポキシ樹脂と硬化剤と硬化促進剤とポリビニ
ルブチラールと溶剤との合計に対する銀粉の重量比が８
５／１５〜５５／４５であることを特徴とする導電性接
着剤。
【請求項２】銀粉、ビスフェノールＡジグリシジルエ
ーテル型エポキシ樹脂、硬化剤、ポリビニルブチラー
ル、溶剤を必須成分として有し、ポリビニルブチラール
に対する前記エポキシ樹脂と硬化剤との合計の重量比が
９５／５〜４５／５５であり、かつ前記エポキシ樹脂と
硬化剤とポリビニルブチラールと溶剤との合計に対する
銀粉の重量比が８５／１５〜５５／４５であることを特
徴とする導電性接着剤。