JPWO2013035164A1 - 接着剤組成物及び接続体 - Google Patents

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Abstract

(a)熱可塑性樹脂、(b)ラジカル重合性化合物及び(c)ラジカル重合開始剤を含有し、ラジカル重合性化合物が、エポキシ基を有する化合物を含む、接着剤組成物。

Description

本発明は、接着剤組成物、及び回路部材の接続体に関する。
半導体素子及び液晶表示素子において、素子中の種々の部材を結合させる目的で従来から種々の接着剤組成物が回路接続材料として使用されている。この接着剤組成物には、接着性をはじめとして、耐熱性、高温高湿状態における信頼性等の多様な特性が要求される。
接着される被着体は、プリント配線板及びポリイミドフィルム等の有機材料、銅及びアルミニウム等の金属、又は、ITO、SiN及びSiO等の金属化合物のような、種々の材料から形成された多様な表面を有する。そのため、接着剤組成物は、各被着体にあわせて設計される必要がある。
従来、半導体素子又は液晶表示素子用の接着剤組成物として、高接着性かつ高信頼性を示すエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を含む熱硬化性樹脂組成物が用いられてきた(例えば、特許文献1参照)。かかる接着剤組成物は、一般に、エポキシ樹脂、エポキシ樹脂と反応するフェノール樹脂などの硬化剤、及び、エポキシ樹脂と硬化剤との反応を促進する熱潜在性触媒を含有する。このうち熱潜在性触媒は、硬化温度及び硬化速度を決定する重要な因子である。そのため、熱潜在性触媒として、室温での貯蔵安定性、及び加熱時の硬化速度の観点から種々の化合物が用いられてきた。この接着剤組成物は、一般に、170〜250℃の温度で1〜3時間加熱することにより硬化して、所望の接着性を発揮する。
アクリレート誘導体又はメタクリレート誘導体と過酸化物とを含む、ラジカル硬化型接着剤が注目されている(例えば、特許文献2参照)。ラジカル重合型接着剤は、反応活性種であるラジカルが反応性に富むため、短時間硬化の点で有利である。ラジカル重合型接着剤と、エポキシ樹脂及びアニオン重合型硬化剤とを併用した例もある(特許文献3)。
特開平1−113480号公報 国際公開第98/44067号 特開2007−224228号公報
最近の半導体素子の高集積化及び液晶素子の高精細化に伴い、素子間及び配線間ピッチが狭小化している。そのため、回路接続のための硬化時の加熱が、周辺部材に悪影響を及ぼす可能性が高くなっている。
さらに、低コスト化のためには、スループットを向上させる必要性があり、より低温かつ短時間で硬化する接着剤組成物、換言すれば「低温速硬化」の接着剤組成物が要求されている。接着剤組成物の低温速硬化を達成するために、例えば、活性化エネルギーの低い熱潜在性触媒が使用されることもあるが、その場合、室温付近での貯蔵安定性を維持することが非常に難しい。
ラジカル硬化型接着剤は、比較的容易に低温速硬化を達成することができる。しかし、ラジカル硬化型接着剤を用いて得た接続体の場合、特に接続体が高温高湿環境に曝された後に、回路部材と回路接続材料との界面に剥離気泡が生じてしまうことが多い。その原因の一つとして、ラジカル硬化型接着剤が、エポキシ樹脂を含む接着剤と比較して大きな硬化収縮を生じる傾向があることが考えられる。
(メタ)アクリレート化合物の配合量を少なくすると、回路部材と回路接続材料との界面のはく離をある程度抑制することができる。しかし、この場合、接着強度が低くなる傾向があったり、接続信頼性が低下したりする傾向がある。さらに、例えば1MPaのような低圧条件で回路接続を行う場合、対向する電極間の樹脂が十分に排除され難いために、従来の回路接続材料では満足な電気的接続が得られないことがある。低圧条件での回路接続は、特に薄い回路部材を接続するときに、回路部材の破損を防止するために必要とされる。エポキシ樹脂とラジカル重合性化合物とを併用すると、ラジカル重合が阻害されるため、短時間硬化が困難になる。
本発明の主な目的は、ラジカル硬化型接着剤でありながら、回路部材を接続する回路接続材料として用いられたときに、低圧の接続条件でも十分な接続信頼性を維持し、しかも、高温高湿条件下での界面剥離の発生を抑制することが可能な接着剤組成物を提供することにある。
本発明は、(a)熱可塑性樹脂、(b)ラジカル重合性化合物及び(c)ラジカル重合開始剤を含有する接着剤組成物に関する。一つの側面において、本発明に係る接着剤組成物中のラジカル重合性化合物は、エポキシ基を有する化合物を含む。
係る接着剤組成物によれば、回路部材を接続する回路接続材料として用いられたときに、低圧の接続条件でも十分な接続信頼性を維持し、しかも、高温高湿条件下での界面剥離の発生を抑制することが可能である。
本発明に係る接着剤組成物は、(d)下記式(1)で表されるシランカップリング剤を更に含有していてもよい。
Figure 2013035164
式(1)中、R、R及びRはそれぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜5のアルキル基、炭素数1〜5のアルコキシ基、炭素数1〜5のアルコキシカルボニル基又はアリール基を示す。R、R及びRのうち少なくとも1つはアルコキシ基である。Rは(メタ)アクリロイル基、ビニル基、イソシアナート基、イミダゾール基、メルカプト基、アミノ基、メチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ベンジルアミノ基、フェニルアミノ基、シクロヘキシルアミノ基、モルホリノ基、ピペラジノ基、ウレイド基又はグリシジル基を示す。aは1〜10の整数を示す。
本発明に係る接着剤組成物は、(e)導電性粒子を更に含有していてもよい。これにより、接着剤組成物に導電性又は異方導電性を付与することができるため、接着剤組成物を、回路接続材料としてより好適に使用することができる。また、当該接着剤組成物を介して電気的に接続した回路電極間の接続抵抗を、より容易に低減することができる。
別の側面において、本発明は、回路電極を有し対向配置された一対の回路部材と、一対の回路部材の間に設けられ、一対の回路部材同士を接着する接続部材と、を備える接続体に関する。一方の回路部材の回路電極と他方の回路部材の回路電極とが電気的に接続されている。一対の回路部材当該接続体を構成する接続部材は、本発明に係る接着剤組成物の硬化物である。
本発明に係る接続体において、一方の回路部材がガラス基板を有し、もう一方の回路部材がフレキシブル基板を有していてもよい。
本発明に係る接続体は、高温高湿環境に放置された後に、回路部材と回路接続材料の界面との剥離を十分抑制することができる。かつ十分な接続信頼性を維持することができる。
本発明によれば、ラジカル硬化型接着剤でありながら、回路部材を接続する回路接続材料として用いられたときに、低圧の接続条件でも十分な接続信頼性を維持し、しかも、高温高湿条件下での界面剥離の発生を抑制することが可能な接着剤組成物が提供される。
フィルム状接着剤の一実施形態を示す断面図である。 接続体の一実施形態を示す断面図である。 接続体を製造する方法の一実施形態を示す断面図である。 圧着面積について説明するための平面図である。
以下、場合により図面を参照しつつ、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されない。図面中、同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は適宜省略される。本明細書において、(メタ)アクリル酸はアクリル酸又はそれに対応するメタクリル酸を意味し、(メタ)アクリレートはアクリレート又はそれに対応するメタクリレートを意味し、(メタ)アクリロイルオキシ基はアクリロイルオキシ基又はメタクリロイルオキシ基を意味する。
本実施形態に係る接着剤組成物は、(a)熱可塑性樹脂、(b)ラジカル重合性化合物及び(c)ラジカル重合開始剤を含有する。
接着剤組成物に含まれる熱可塑性樹脂は、特に制限されないが、例えば、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、フェノキシ樹脂、ポリ(メタ)アクリレート樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂及びポリビニルブチラール樹脂から選ばれる1種又は2種以上の樹脂である。熱可塑性樹脂は、シロキサン結合及び/又はフッ素基を含んでいてもよい。2種以上の熱可塑性樹脂を用いる場合、完全に相溶するか、又はミクロ相分離が生じて白濁する組み合わせが好適である。
熱可塑性樹脂の重量平均分子量は、特に制限されないが、好ましくは5000〜20000、より好ましくは10000〜150000である。熱可塑性樹脂の重量平均分子量が小さいと、接着剤組成物の接着力が低下する傾向がある。熱可塑性樹脂の重量平均分子量が大きいと、熱可塑性樹脂の他の成分との相溶性が低下したり、接着剤の流動性が低下したりする傾向がある。
熱可塑性樹脂の量は、熱可塑性樹脂及びラジカル重合性化合物の合計量を基準として、20〜80質量%であることが好ましく、30〜70質量%であることがより好ましく、35〜65質量%であることがさらに好ましい。熱可塑性樹脂の量が少なくなると、接着力が低下したり、接着剤組成物のフィルム形成性が低下したりする傾向がある。熱可塑性樹脂の量が多くなると、接着剤の流動性が低下する傾向がある。熱可塑性樹脂の量の上限値及び下限値は、58質量%であってもよい。
熱可塑性樹脂として、応力緩和及び接着性向上を目的として、ゴム成分を用いることもできる。ゴム成分は、例えば、アクリルゴム、ポリイソプレン、ポリブタジエン、カルボキシル基末端ポリブタジエン、水酸基末端ポリブタジエン、1,2−ポリブタジエン、カルボキシル基末端1,2−ポリブタジエン、水酸基末端1,2−ポリブタジエン、スチレン−ブタジエンゴム、水酸基末端スチレン−ブタジエンゴム、カルボキシル基、水酸基、カルボキシル化ニトリルゴム、水酸基末端ポリ(オキシプロピレン)、アルコキシシリル基末端ポリ(オキシプロピレン)、ポリ(オキシテトラメチレン)グリコール、ポリオレフィングリコール及びポリ−ε−カプロラクトンから選ばれる。ゴム成分は、接着性向上の観点から、高極性基であるシアノ基又はカルボキシル基を側鎖基又は末端基として有することが好ましい。これらのゴム成分は、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。
本実施形態に係る接着剤組成物は、(b)ラジカル重合性化合物として、エポキシ基及びラジカル重合性の不飽和基を有する化合物を少なくとも1種含む。ラジカル重合性の不飽和基は、好ましくは(メタ)アクリル基(特に、(メタ)アクリロイルオキシ基)である。
エポキシ基及びラジカル重合性の不飽和基を有するラジカル重合性化合物は、例えば、複数のエポキシ基を有する多官能エポキシ化合物と、(メタ)アクリル酸との反応により生成する、エポキシ基及び(メタ)アクリル基を有する化合物であり得る。この反応の際、複数のエポキシ基を有する化合物のエポキシ当量に対する、(メタ)アクリル酸のアクリロイルオキシ基の当量は、好ましくは0.95〜1.05、より好ましくは1である。
エポキシ基を有するラジカル重合性化合物を得るために用いられる、多官能エポキシ化合物のエポキシ当量(g/当量)は、好ましくは130〜250である。エポキシ当量がこの範囲内にあることにより、接続体の信頼性向上の効果が特に顕著に奏される。多官能エポキシ化合物の上限値及び下限値は、160、170、210又は220であってもよい。
上記多官能エポキシ化合物は、特に制限されないが、例えば、ビスフェノールA、ビスフェノールF及びビスフェノールSのようなビスフェノールのジグリシジルエーテル、脂環式エポキシ樹脂、ヘキサヒドロフタル酸テトラヒドロフタル酸などの多塩基酸のポリグリシジルエステル、ノボラック型エポキシ樹脂、並びに、脂肪族ポリオールのポリグリシジルエーテルから選ばれる。
例えば、2つのエポキシ基を有するエポキシ化合物と、該エポキシ化合物のエポキシ当量と等量のアクリル酸との反応によれば、2つのエポキシ基のうち1つがアクリロイルオキシ基に変換された化合物(i)の他に、2つのエポキシ基が両方ともアクリロイルオキシ基に変換された化合物(ii)、及び未反応の出発原料(iii)との混合物が生成物として得られることが多い。この混合物をそのまま接着剤組成物を調製するために用いてもよいが、必要に応じて、カラム等を用いて生成物を精製することもできる。混合物をそのまま用いる場合の構成比は(i)/(ii+iii)(モル比)が0.8以上であることが好ましく、1以上であることがさらに好ましい。(i)/(ii+iii)(モル比)が0.8より小さいと、接続体の界面剥離抑制及び接続信頼性向上の効果が相対的に小さくなる傾向がある。同様の観点から、(ii)/(iii)(モル比)は、好ましくは0.95〜1.05である。
エポキシ基を有するラジカル重合性化合物の分子量は、好ましくは300以上1000未満である。この分子量が小さいと、接着剤組成物の製造工程においてこの化合物が揮発し易い傾向がある。分子量が大きいと、特に低圧で回路部材を接続する場合に十分な流動性が得られ難い傾向がある。
エポキシ基を有するラジカル重合性化合物は、1つのグリシジル基と1つの(メタ)アクリロイルオキシ基を有することが好ましい。このような化合物を用いることにより、本発明の効果が特に顕著に奏される。
エポキシ基を有するラジカル重合性化合物の量は、熱可塑性樹脂及びラジカル重合性化合物の合計量を基準として、2.5〜15質量%であることが好ましく、5〜12.5質量%であることがより好ましい。エポキシ基を有するラジカル重合性化合物の量が少ないと、接続体の界面剥離抑制及び接続信頼性向上の効果が小さくなる傾向がある。エポキシ基を有するラジカル重合性化合物の量が多いと、接続体の高温高湿処理後の界面はく離抑制の効果が小さくなる傾向がある。エポキシ基を有するラジカル重合性化合物の量の上限値及び下限値は、2.4質量%、9.7質量%、15質量%又は19質量%であってもよい。
本実施形態に係る接着剤組成物は、エポキシ基を有するラジカル重合性化合物に加えて、ラジカル重合性の官能基を有する任意の他の化合物を(b)ラジカル重合性化合物として含んでいてもよい。このラジカル重合性化合物は、モノマー及びオリゴマーのいずれであってもよいし、両者の組み合わせであってもよい。
エポキシ基を有するラジカル重合性化合物と組み合わせて用いられ得るラジカル重合性化合物として、2つ以上の(メタ)アクリロイルオキシ基を有する1種又は2種以上の多官能の(メタ)アクリレート化合物が好ましい。このような(メタ)アクリレート化合物は、例えば、エポキシ(メタ)アクリレート、ウレタン(メタ)アクリレート、ポリエーテル(メタ)アクリレート及びポリエステル(メタ)アクリレート等のモノマー又はオリゴマー、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリアルキレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニロキシエチル(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、イソシアヌル酸変性2官能(メタ)アクリレート、イソシアヌル酸変性3官能(メタ)アクリレート、ビスフェノールフルオレンジグリシジルエーテルの2つのグリシジル基に(メタ)アクリル酸が付加して生成するエポキシ(メタ)アクリレート、並びに、ビスフェノールフルオレンジグリシジルエーテルの2つのグリシジル基にエチレングリコール及び/又はプロピレングリコールを付加させた化合物に(メタ)アクリロイルオキシ基を導入した化合物から選ばれる。
接着剤組成物は、流動性の調節等を目的として、(b)ラジカル重合性化合物として、単官能(メタ)アクリレート化合物を含んでいてもよい。単官能(メタ)アクリレート化合物は、例えば、ペンタエリスリトール(メタ)アクリレート、2−シアノエチル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニロキシエチル(メタ)アクリレート、2−(2−エトキシエトキシ)エチル(メタ)アクリレート、2−エトキシエチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、n−ヘキシル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、イソデシル(メタ)アクリレート、イソオクチル(メタ)アクリレート、n−ラウリル(メタ)アクリレート、2−メトキシエチル(メタ)アクリレート、2−フェノキシエチル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリール(メタ)アクリレート、2−(メタ)アクリロイロキシエチルホスフェート、N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリレート及び(メタ)アクリロイルモルホリンから選ばれる。これらの化合物は1種を単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせてもよい。
接着剤組成物は、橋架け率の向上等を目的として、(b)ラジカル重合性化合物として、上記アクリレート化合物の他に、アリル基、マレイミド基及びビニル基等のラジカル重合性の官能基を有する化合物を含んでいてもよい。そのような化合物は、例えば、N−ビニルイミダゾール、N−ビニルピリジン、N−ビニルピロリドン、N−ビニルホルムアミド、N−ビニルカプロラクタム、4,4’−ビニリデンビス(N,N−ジメチルアニリン)、N−ビニルアセトアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、N−イソプロピルアクリルアミド及びN,N−ジエチルアクリルアミドから選ばれる。
接着剤組成物は、接着力の向上を目的として、(b)ラジカル重合性化合物として、リン酸基を有するラジカル重合性化合物を含有することが好ましい。リン酸基を有するラジカル重合性化合物は、例えば、下記式(2)、(3)又は(4)で表される化合物から選ばれる。
Figure 2013035164
式(2)中、Rは(メタ)アクリロイルオキシ基を示し、Rは水素原子又はメチル基を示し、w及びxはそれぞれ独立に1〜8の整数を示す。同一分子中の複数のR、R、w及びxは、それぞれ同一でも異なっていてもよい。
Figure 2013035164
式(3)中、Rは(メタ)アクリロイルオキシを示し、y及びzはそれぞれ独立に1〜8の整数を示す。同一分子中の複数のR、y及びzは、それぞれ同一でも異なっていてもよい。
Figure 2013035164
式(4)中、Rは水素原子又はメチル基を示し、Rは(メタ)アクリロイルオキシ基を示し、b及びcはそれぞれ独立に1〜8の整数を示す。同一分子中のRは同一でも異なっていてもよい。
リン酸基を有するラジカル重合性化合物は、例えば、アシッドホスホオキシエチルメタクリレート、アシッドホスホオキシエチルアクリレート、アシッドホスホオキシプロピルメタクリレート、アシッドホスホオキシポリオキシエチレングリコールモノメタクリレート、アシッドホスホオキシポリオキシプロピレングリコールモノメタクリレート、2,2’−ジ(メタ)アクリロイロキシジエチルホスフェート、EO変性リン酸ジメタクリレート、リン酸変性エポキシアクリレート及びリン酸ビニルから選ばれる。
リン酸基を有するラジカル重合性化合物の量は、熱可塑性樹脂及びラジカル重合性化合物の合計量を基準として、0.1〜15質量部であることが好ましく、0.5〜10質量部であることがより好ましい。この量が少ないと、高い接着強度が得られにくい傾向があり、この量が多いと、硬化後の接着剤組成物の物性低下が生じやすく、信頼性向上の効果が小さくなる可能性がある。
接着剤組成物に含まれる(b)ラジカル重合性化合物の総量は、熱可塑性樹脂及びラジカル重合性化合物の合計量を基準として、20〜80質量%であることが好ましく、30〜70質量%であることがより好ましく、35〜65質量%であることがさらに好ましい。この量が少ないと耐熱性が低下する傾向があり、この量が多いと高温高湿環境に放置後の剥離抑制の効果が小さくなる傾向がある。ラジカル重合性化合物の量の上限値及び下限値は、42質量%であってもよい。
(c)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。安定性、反応性及び相溶性の観点から、1分間半減期温度が90〜175℃で、かつ分子量が180〜1000の過酸化物が好ましい。「1分間半減期温度」とは、過酸化物の半減期が1分である温度をいう。「半減期」とは、所定の温度において化合物の濃度が初期値の半分に減少するまでの時間をいう。
ラジカル重合開始剤は、例えば、1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシネオデカノエート、ジ(4−t−ブチルシクロヘキシル)パーオキシジカーボネート、ジ(2−エチルヘキシル)パーオキシジカーボネート、クミルパーオキシネオデカノエート、1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシネオデカノエート、ジラウロイルパーオキサイド、1−シクロヘキシル−1−メチルエチルパーオキシネオデカノエート、t−ヘキシルパーオキシネオデカノエート、t−ブチルパーオキシネオデカノエート、t−ブチルパーオキシピバレート、1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、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、t−ヘキシルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、t−ブチルパーオキシネオヘプタノエート、t−アミルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、ジ−t−ブチルパーオキシヘキサヒドロテレフタレート、t−アミルパーオキシ−3,5,5−トリメチルヘキサノエート、3−ヒドロキシ−1,1−ジメチルブチルパーオキシネオデカノエート、1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、t−アミルパーオキシネオデカノエート、t−アミルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、3−メチルベンゾイルパーオキサイド、4−メチルベンゾイルパーオキサイド、ジ(3−メチルベンゾイル)パーオキサイド、ジベンゾイルパーオキサイド、ジ(4−メチルベンゾイル)パーオキサイド、2,2’−アゾビス−2,4−ジメチルバレロニトリル、1,1’−アゾビス(1−アセトキシ−1−フェニルエタン)、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)、ジメチル−2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、4,4’−アゾビス(4−シアノバレリン酸)、1,1’−アゾビス(1−シクロヘキサンカルボニトリル)、t−ヘキシルパーオキシイソプロピルモノカーボネート、t−ブチルパーオキシマレイン酸、t−ブチルパーオキシ−3,5,5−トリメチルヘキサノエート、t−ブチルパーオキシラウレート、2,5−ジメチル−2,5−ジ(3−メチルベンゾイルパーオキシ)ヘキサン、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキシルモノカーボネート、t−ヘキシルパーオキシベンゾエート、2,5−ジメチル−2,5−ジ(ベンゾイルパーオキシ)ヘキサン、t−ブチルパーオキシベンゾエート、ジブチルパーオキシトリメチルアジペート、t−アミルパーオキシノルマルオクトエート、t−アミルパーオキシイソノナノエート及びt−アミルパーオキシベンゾエートから選ばれる1種又は2種以上の化合物である。
ラジカル重合開始剤として、波長150〜750nmの光照射によってラジカルを発生する化合物を用いることもできる。このような化合物は、特に制限は無が、例えば、Photoinitiation,Photopolymerization,and Photocuring,J.−P. Fouassier,Hanser Publishers(1995年)、p17〜p35に記載されているα−アセトアミノフェノン誘導体及びホスフィンオキサイド誘導体が光照射に対する感度が高いためより好ましい。これらの化合物は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。これら化合物と、上記過酸化物及びアゾ化合物とを組み合わせてもよい。あるいは、超音波、電磁波等によりラジカルを発生するラジカル重合開始剤を接着剤組成物が含んでいてもよい。
回路部材の接続端子(回路電極)の腐食を抑えるために、ラジカル重合開始剤中に含有される塩素イオンや有機酸の量は5000ppm以下であることが好ましい。同様の観点から、分解後に発生する有機酸が少ないラジカル重合性化合物が好ましい。回路接続材料の安定性が向上することから、室温、常圧下で24時間の開放放置後に20質量%以上の質量保持率を有するラジカル重合開始剤が好ましい。
ラジカル重合開始剤の量は、熱可塑性樹脂及びラジカル重合性化合物の合計量を基準として、好ましくは1〜15質量%、より好ましくは2.0〜10質量%である。
本実施形態に係る接着剤組成物は、シランカップリング剤を含有していてもよい。シランカップリング剤は、好ましくは、下記化学式(1)で表される化合物である。
Figure 2013035164
式(1)中、R、R及びRはそれぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜5のアルキル基、炭素数1〜5のアルコキシ基、炭素数1〜5のアルコキシカルボニル基又はアリール基を示す。R、R及びRのうち少なくとも1つはアルコキシ基である。Rは(メタ)アクリロイル基、ビニル基、イソシアナート基、イミダゾール基、メルカプト基、アミノ基、メチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ベンジルアミノ基、フェニルアミノ基、シクロヘキシルアミノ基、モルホリノ基、ピペラジノ基、ウレイド基又はグリシジル基を示す。aは1〜10の整数を示す。
式(1)のシランカップリング剤は、例えば、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、N−2(アミノエチル)3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−フェニル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−ウレイドプロピルトリエトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、及び3−イソシアネートプロピルトリエトキシシランが挙げられる。
シランカップリング剤の量は、熱可塑性樹脂及びラジカル重合性化合物の合計量を基準として、0.1〜10質量%であることが好ましく、0.25〜5質量%であることがより好ましい。シランカップリング剤の量が少ないと回路部材と回路接続材料の界面の剥離気泡発生を抑制する効果が小さくなる傾向がある。シランカップリング剤の量が多いと、接着剤組成物のポットライフが短くなる傾向がある。
本実施形態に係る接着剤組成物は、導電性粒子を更に含有していてもよい。導電性粒子を含有する接着剤組成物は、異方導電性接着剤として特に好適に用いることができる。
導電性粒子は、例えば、Au、Ag、Pd、Ni、Cu及びはんだ等を含む金属粒子、カーボン粒子、ガラス、セラミック及びプラスチック等の非導電性材料からなる核体粒子と該核体粒子を被覆する金属、金属粒子及びカーボン等を含む導電層とを有する複合粒子から選ばれる。金属粒子は、銅粒子及び銅粒子を被覆する銀層を有する粒子であってもよい。複合粒子の核体粒子は、好ましくはプラスチック粒子である。
上記複合粒子は、加熱及び加圧によって変形する変形性を有するので、回路部材同士を接着する際に、該回路部材が有する回路電極と導電性粒子との接触面積を増加させることができる。そのため、これらの複合粒子を導電性粒子として含有する接着剤組成物によれば、接続信頼性の点でより一層優れる接続体が得られる。
上記導電性粒子と、その表面の少なくとも一部を被覆する絶縁層又は絶縁性粒子とを有する絶縁被覆導電性粒子を、接着剤組成物が含有していてもよい。絶縁層は、ハイブリダイゼーション等の方法により設けることができる。絶縁層又は絶縁性粒子は、高分子樹脂等の絶縁性材料から形成される。このような絶縁被覆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にくくなる。
導電性粒子の平均粒径は、良好な分散性及び導電性を得る観点から、1〜18μmであることが好ましい。
導電性粒子の量は、特に制限されないが、接着剤組成物の全体積を基準として0.1〜30体積%であることが好ましく、0.1〜10体積%であることがより好ましく、0.5〜7.5体積%であることが更に好ましい。この量が少ないと、導電性が低下する傾向がある。この量が多いと、回路電極間の短絡が生じやすい傾向がある。導電性粒子の量(体積%)は、硬化前の接着剤組成物を構成する各成分の23℃での体積に基づいて決定される。各成分の体積は、比重を利用して質量を体積に換算することで求めることができる。体積を測定しようとする成分を溶解したり膨潤させたりせず、その成分をよくぬらすことができる適当な溶媒(水、アルコール等)をメスシリンダー等に入れ、そこへ測定対象の成分を投入して増加した体積をその成分の体積として求めることもできる。
接着剤組成物は、導電性粒子の他に、絶縁性の有機微粒子及び/又は無機微粒子を含有していてもよい。無機微粒子は、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、チタニア微粒子及びジルコニア微粒子などに代表される金属酸化物微粒子、並びに窒化物微粒子から選ばれる。有機微粒子は、例えば、シリコーン微粒子、メタクリレート−ブタジエン−スチレン微粒子、アクリル−シリコーン微粒子、ポリアミド微粒子及びポリイミド微粒子から選ばれる。これら微粒子は、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。
有機微粒子及び無機微粒子の量は、熱可塑性樹脂及びラジカル重合性化合物の合計量を基準として、2.5〜30質量%であることが好ましく、5〜20質量%であることがより好ましい。無機微粒子の量が少ないと、相対する電極間の電気的接続を維持することが比較的困難になる傾向がある。無機微粒子の量が多くなると、接着剤組成物の流動性が低下する傾向がある。
接着剤組成物は、硬化速度の制御や貯蔵安定性を付与するために、安定化剤を含有することができる。このような安定化剤は、特に制限されないが、好ましくは、ベンゾキノン及びハイドロキノン等のキノン誘導体、4−メトキシフェノールや4−t−ブチルカテコール等のフェノール誘導体、2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−1−オキシル及び4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−1−オキシル等のアミノキシル誘導体、並びに、テトラメチルピペリジルメタクリレート等のヒンダードアミン誘導体から選ばれる。
安定化剤の量は、熱可塑性樹脂及びラジカル重合性化合物の合計量を基準として、0.01〜30質量部であることが好ましく、0.05〜10質量部であることがより好ましい。この量が少ないと安定化剤の効果が小さくなる傾向がある。この量が多いと他の成分との相溶性が低下する可能性がある。
本実施形態に係る接着剤組成物は、常温(25℃)で液状である場合は、ペースト状接着剤として使用することができる。接着剤組成物が常温(25℃)で固体である場合は、加熱して使用してもよいし、溶剤を加えることによりペースト化して使用してもよい。ペースト化のために使用する溶剤は、接着剤組成物(添加剤も含む)との反応性を実質的に有さず、且つ接着剤組成物を十分に溶解可能なものであれば特に制限されない。この容剤の常圧での沸点は、50〜150℃であることが好ましい。容剤の沸点が50℃未満であると、常温(25℃)で放置すると揮発する可能性が有るために、開放系での使用が制限され得る。容剤の沸点が150℃を超えると、溶剤を揮発させることが難しく、接着後の信頼性向上の効果が小さくなる原因となり得る。
本実施形態に係る接着剤組成物は、フィルム状に成形して、フィルム状接着剤として用いることもできる。フィルム状接着剤は、例えば、接着剤組成物に必要に応じて溶剤等を加えるなどして得られた溶液を、フッ素樹脂フィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、離型紙等の剥離性支持体上に塗布し、あるいは不織布等の基材に上記溶液を含浸させて剥離性基材上に載置し、溶剤等を除去する方法により、得ることができる。フィルム状接着剤は、取り扱い性等の点から一層便利である。
図1は、フィルム状接着剤を有する積層フィルムの一実施形態を示す断面図である。図1に示す積層フィルム100は、支持体8と、支持体8上に設けられたフィルム状接着剤40とを有する。フィルム状接着剤40は、フィルム状に成形された上述の接着剤組成物であり、絶縁性接着剤層5と、絶縁性接着剤層5中に分散した導電性粒子7とから構成される。絶縁性接着剤層5は、上述の接着剤組成物のうち導電性粒子以外の成分から構成される。このフィルム状接着剤によれば、取り扱いが容易であり、被着体へ容易に設置することができ、接続作業を容易に行うことができる。フィルム状接着剤は、2種以上の層からなる多層構成を有していてもよい。フィルム状接着剤が導電性粒子を含有する場合、フィルム状接着剤を異方導電性フィルムとして好適に用いることができる。
本実施形態に係る接着剤組成物及びフィルム状接着剤によれば、通常、加熱及び加圧を併用して被着体同士を接着させることができる。加熱温度は特に制限されないが、好ましくは100〜250℃である。圧力は、被着体に損傷を与えない範囲であれば特に制限されないが、一般的には0.1〜10MPaであることが好ましい。これらの加熱及び加圧は、0.5秒〜120秒間の範囲で行うことが好ましい。本実施形態に係る接着剤組成物及びフィルム状接着剤によれば、例えば、150〜200℃、1MPa程度の低圧条件にて、10秒間の短時間の加熱及び加圧でも被着体同士を十分に接着させることが可能である。
本実施形態に係る接着剤組成物及びフィルム状接着剤は、熱膨張係数の異なる異種の被着体の接着剤として使用することができる。具体的には、異方導電接着剤、銀ペースト及び銀フィルム等に代表される回路接続材料、又は、CSP用エラストマー、CSP用アンダーフィル材及びLOCテープ等に代表される半導体素子接着材料として接着剤組成物を使用することができる。
以下、回路基板及び回路基板の主面上に形成された回路電極を有する回路部材同士を本実施形態に係る接着剤組成物により接続する方法の一例として、本実施形態に係るフィルム状接着剤を異方導電性フィルムとして使用して接続体を製造する方法の一実施形態に関して説明する。
図2は、回路部材の接続体の一実施形態を示す断面図である。図2に示す接続体1は、対向配置された第一の回路部材20及び第二の回路部材30を備えている。第一の回路部材20と第二の回路部材30との間には、これらを接着及び接続する接続部材10が設けられている。
第一の回路部材20は、第一の回路基板21と、回路基板21の主面21a上に形成された第一の回路電極22とを備える。回路基板21の主面21a上には、絶縁層が形成されていてもよい。
第二の回路部材30は、第二の回路基板31と、回路基板31の主面31a上に形成された第二の回路電極32とを備える。回路基板31の主面31a上にも、絶縁層が形成されていてもよい。
第一及び第二の回路部材20,30は、電気的接続を必要とする回路電極を有するものであれば特に制限はない。回路基板21,31は、例えば、半導体、ガラス及びセラミック等の無機材料の基板、ポリイミド及びポリカーボネート等の有機材料の基板、ガラス/エポキシ等の無機物と有機物とを含む基板から選ばれる。第一の回路基板21がガラス基板であり、第二の回路基板31がフレキシブル基板(好ましくは、ポリイミドフィルム等の樹脂フィルム)であってもよい。
接続される回路部材の具体例としては、液晶ディスプレイに用いられている、ITO膜等の電極が形成されているガラス又はプラスチック基板、プリント配線板、セラミック配線板、フレキシブル配線板、半導体シリコンチップ等が挙げられる。これらは必要に応じて組み合わせて使用される。このように、本実施形態に係る接着剤組成物によれば、プリント配線板及びポリイミドフィルム等の、有機材料から形成された表面を有する部材の他、銅及びアルミニウム等の金属、ITO(indium tin oxide)、窒化ケイ素(SiN)、及び二酸化ケイ素(SiO)等の無機材料から形成された表面を有する部材のように、多種多様な表面状態を有する回路部材を接着するために用いることができる。
例えば、一方の回路部材が、フィンガー電極及びバスバー電極等の電極を有する太陽電池セルであり、他方の回路部材がタブ線であるとき、これらを接続して得られる接続体は、太陽電池セル、タブ線及びこれらを接着する接続部材(接着剤組成物の硬化物)を備える太陽電池モジュールである。
接続部材10は、本実施形態に係る接着剤組成物の硬化物からなる。接続部材10は、絶縁層11及び絶縁層11中に分散した導電性粒子7を含有している。導電性粒子7は、対向する回路電極22と回路電極32との間のみならず、主面21a,31aの間にも配置されている。回路電極22,32は、導電性粒子7を介して電気的に接続されている。導電性粒子7は、回路電極22,32の双方に直接接触している。このため、回路電極22,32間の接続抵抗が十分に低減される。従って、回路電極22,32間の電流の流れを円滑にすることができ、回路の持つ機能を十分に発揮することができる。接続部材が導電性粒子を含有していない場合には、回路電極22と回路電極32とが直接接触することで、電気的に接続される。
接続部材10が本実施形態に係る接着剤組成物の硬化物によって形成されていることから、回路部材20又は30に対する接続部材10の接着強度は十分に高い。そのため、信頼性試験(高温高湿試験)後においても接着強度の低下及び接続抵抗の増大を十分に抑制することができる。
接続体1は、例えば、回路電極を有し対向配置された一対の回路部材を、接着剤組成物からなるフィルム状接着剤を間に挟んで配置する工程と、一対の回路部材及びフィルム状接着剤を、フィルム状接着剤の厚み方向に加圧しながら加熱して硬化することにより、一対の回路部材を接着剤組成物の硬化物を介して接着する工程(本接続工程)とを備える方法により、製造することができる。
図3は、接続体1を製造する方法の一実施形態を示す断面図である。図3の(a)に示されるように、フィルム状接着剤40が、第一の回路部材20の回路電極22側の主面上に載せられる。フィルム状接着剤40が上述の支持体上に設けられている場合、フィルム状接着剤40が第一の回路部材20側に位置する向きで、フィルム状接着剤及び支持体の積層体が回路部材に載せされる。フィルム状接着剤40は、フィルム状であることから取り扱いが容易である。このため、第一の回路部材20と第二の回路部材30との間にフィルム状接着剤40を容易に介在させることができ、第一の回路部材20と第二の回路部材30との接続作業を容易に行うことができる。
フィルム状接着剤40は、フィルム状に成形された上述の接着剤組成物(回路接続材料)であり、導電性粒子7及び絶縁性接着剤層5を有する。接着剤組成物は、導電性粒子を含有しない場合も、異方導電性接着のために回路接続材料として使用できる。導電性粒子を含有しない回路接続材料は、NCP(Non−Conductive Paste)と呼ばれることもある。接着剤組成物が導電性粒子を含有する場合、これを用いた回路接続材料は、ACP(Anisotropic Conductive Paste)と呼ばれることもある。
フィルム状接着剤40の厚さは、10〜50μmであることが好ましい。フィルム状接着剤40の厚さが小さいと、回路電極22,32間が、接着剤により充填され難くなる傾向がある。フィルム状接着剤の厚さが大きいと、回路電極22,32間の接着剤組成物を十分に排除しきれなくなり、回路電極22,32間の導通の確保が困難となる傾向がある。
図3の(b)に示されるように、フィルム状接着剤40の厚み方向の圧力A,Bを加えることにより、フィルム状接着剤40が第一の回路部材20に仮接続される。このとき、加熱しながら加圧してもよい。但し、加熱温度はフィルム状接着剤40中の接着剤組成物が硬化しない温度、すなわちラジカル重合開始剤がラジカルを急激に発生する温度よりも十分に低い温度に設定される。
続いて、図3の(c)に示されるように、第二の回路部材30を、第二の回路電極が第一の回路部材20側に位置する向きでフィルム状接着剤40上に載せる。フィルム状接着剤40が支持体上に設けられている場合は、支持体を剥離してから第二の回路部材30をフィルム状接着剤40上に載せる。
フィルム状接着剤40を、その厚み方向A,Bから加圧しながら、加熱する。このときの加熱温度は、ラジカル重合開始剤がラジカルを十分に発生する温度に設定される。これにより、ラジカル重合開始剤からラジカルが発生し、ラジカル重合性化合物の重合が開始される。フィルム状接着剤40を加熱することにより、回路電極22と回路電極32との間の距離を十分に小さくした状態で絶縁性接着剤が硬化して絶縁層11を形成する。その結果、第一の回路部材20と第二の回路部材30とが、絶縁層11を含む接続部材10を介して強固に接続される。この本接続により、図2に示す接続体が得られる。
本接続は、加熱温度が100〜250℃、圧力が0.1〜10MPa、加圧時間が0.5〜120秒の条件で行われることが好ましい。これらの条件は、使用する用途、接着剤組成物、回路部材によって適宜選択される。本実施形態に係る接着剤組成物によれば、1.0〜1.5MPaのような低圧条件でも、十分な信頼性を有する接続体を得ることができる。本接続後、必要に応じて、後硬化を行ってもよい。
本接続の圧力は、加えられる荷重と、圧着面積とから、式:荷重/圧着面積により算出される。圧着面積は、フィルム状接着剤(接着剤組成物)の厚さ方向から見たときに、第一の回路電極と第二の回路電極とが重なる部分全体を囲む最小の矩形の領域のうち、加圧される部分の面積である。
図4の平面図を参照して、圧着面積の求め方に関してより具体的に説明する。図4の(a)は、回路部材20及び回路部材20上に積層(仮接続)されたフィルム状接着剤を示す平面図である。長さyを有する短冊状の複数の第一の回路電極22が、それぞれの端部が実質的に一直線に並ぶように、第一の回路基板21の主面21a上に幅xにわたって並設されている。フィルム状接着剤40は、複数の第一の回路電極22の全体を覆うように載せられている。
図4の(b)に示されるように、第二の回路基板31が、その主面上に設けられた第二の回路電極が第一の回路電極22と対向するようにフィルム状接着剤40の上に載せられる。フィルム状接着剤40の厚さ方向から見たときに、第一の回路電極と第二の回路電極とが重なる部分全体を囲む矩形の領域のうち最小面積の領域(以下「電極対向領域」という。)の全体を含む領域50aに対して圧力が加えられる。図4の(b)において、電極対向領域は、幅x及び長さy(=y)を有する矩形の領域である。このように電極対向領域全体が加圧される場合、圧着面積は、電極対向領域の幅xと長さy1との積である。
図4の(c)に示されるように、電極対向領域の一部を含む領域50bに対して圧力が加えられる場合、圧着面積は、電極対向領域の幅xと、電極対向領域のうち加圧される部分の長さyとの積である。
フィルム状接着剤が、光照射によりラジカルを発生するラジカル重合開始剤を含む場合、本接続のためにフィルム状接着剤を硬化する際、加熱に代えて光照射を行えばよい。また、予め準備したフィルム状接着剤に代えて、例えばペースト状の接着剤組成物を回路接続材料として用いてもよい。例えば、接着剤組成物を必要により溶媒に溶解して調製した塗工液を、第一の回路部材20又は第二の回路部材30に塗布し、塗膜を乾燥させる工程を含む方法によりフィルム状接着剤を形成させることができる。
以下、実施例及び比較例を挙げて、本発明についてより具体的に説明する。ただし、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
(検討I)
1.ポリウレタン樹脂の合成
還流冷却器、温度計及び撹拌器を備えたセパラブルフラスコに、エステル結合を有するジオールであるポリプロピレングリコール(Mn=2000)1000質量部及び溶媒としてのメチルエチルケトン4000重量部を加え、40℃で30分間撹拌した。溶液を70℃まで昇温した後、触媒としてのジメチル錫ラウレート12.7mgを加えた。次いで、この溶液に対して、4,4−ジフェニルメタン−ジイソシアネート125質量部をメチルエチルケトン125重量部に溶解して調製した溶液を、1時間かけて滴下した。その後、赤外分光光度計でNCOの吸収ピークが見られなくなるまでこの温度で撹拌を続けて、ポリウレタン樹脂のメチルエチルケトン溶液を得た。この溶液の固形分濃度(ポリウレタン樹脂の濃度)が30質量%となるように調整した。得られたポリウレタン樹脂の重量平均分子量は、GPCによる測定の結果、320000(標準ポリスチレン換算値)であった。以下にGPCの分析条件を記す。
Figure 2013035164
2.ウレタンアクリレートの合成
温度計、攪拌機、不活性ガス導入口、及び還流冷却器を装着した2リットルの四つ口フラスコに、ポリカーボネートジオール(アルドリッチ社製、数平均分子量2000)4000質量部と、2−ヒドロキシエチルアクリレート238質量部と、ハイドロキノンモノメチルエーテル0.49質量部と、スズ系触媒4.9質量部とを仕込んで反応液を調製した。70℃に加熱した反応液に対して、イソホロンジイソシアネート(IPDI)666質量部を3時間かけて均一に滴下し、反応させた。滴下完了後15時間反応を継続し、NCO%が0.2%以下となった時点を反応終了とみなし、ウレタンアクリレートを得た。GPCによる分析の結果、ウレタンアクリレートの重量平均分子量は8500(標準ポリスチレン換算値)であった。
3.エポキシ基を有するアクリレート化合物の合成
(アクリレート化合物A)
攪拌装置、還流冷却器および温度計を装着した反応器に、ビスフェノールF型エポキシ樹脂(ビスフェノールFのジグリシジルエーテル、JER806(製品名)、三菱化学社製、エポキシ当量160〜170)を330質量部と、アクリル酸72質量部(エポキシ樹脂中のエポキシ基2モルに対してアクリル酸1モルの比率)と、ベンジルトリエチルアンモニウムクロライド1質量部と、t−ブチルカテコール0.1質量部とを仕込んで、反応液を調製した。反応液を100℃で3時間攪拌しながら、エポキシ基とアクリル酸との反応を進行させた。反応終了後、反応液を室温に戻してから、ベンゼン300質量部を添加して生成物をこれに溶解させた。続いて、炭酸ナトリウム水溶液、蒸留水の順に添加して、溶液を3回ずつ洗浄した。その後ベンゼンを十分に蒸留除去して、粗生成物を得た。粗生成物を液相クロマトグラフィーにより分析したところ、目的化合物であるエポキシ基を1つ有するアクリレート化合物の他に、エポキシ基を有しない2官能アクリレート化合物、及び原料のビスフェノールF型エポキシ樹脂が粗生成物に含まれることがわかった。そこで粗生成物を精製して、エポキシ基及びアクリロイルオキシ基を一つずつ有し、ビスフェノールF骨格を有するアクリレート化合物Aを得た。
(アクリレート化合物B)
ビスフェノールF型エポキシ樹脂に代えて、水素化ビスフェノールAのジグリシジルエーテル(HBE−100(製品名)、新日本理化株式会社、エポキシ当量210〜220)を430質量部用いたことの他はアクリレート化合物Bと同様の手順により、エポキシ基及びアクリロイルオキシ基を一つずつ有し、水素化ビスフェノールA骨格を有するアクリレート化合物Bを得た。
4.導電性粒子の作製
ポリスチレン粒子の表面に、厚さ0.2μmのニッケル層を形成し、更にこのニッケル層の外側に、厚さ0.04μmの金層を形成させた。こうして平均粒径4μmの導電性粒子を作製した。
5.フィルム状接着剤の作成
表2に示す原料を、表2に示す質量比で混合した。そこに上記導電性粒子を1.5体積%の割合で分散させて、フィルム状接着剤を形成するための塗工液を得た。この塗工液を厚み50μmのポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムに塗工装置を用いて塗布した。塗膜を70℃で10分熱風乾燥して、厚み18μmのフィルム状接着剤を形成させた。
表2に示すポリウレタン樹脂、ウレタンアクリレート、アクリレート化合物A及びアクリレート化合物Bは、上述の通り合成したものである。フェノキシ樹脂は、PKHC(ユニオンカーバイト社製商品名、平均分子量45000)40gをメチルエチルケトン60gに溶解して調製した40質量%溶液の形態で用いた。アクリレート化合物Cは、単官能アクリレート化合物(CHA、東亞合成株式会社製商品名)である。アクリレート化合物Dは、二官能アクリレート化合物(ABE−300、新中村化学社製商品名)である。リン酸エステルとして、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(ライトエステルP−2M、共栄社株式会社製商品名)を用いた。シランカップリング剤として、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(KBM−503、信越化学工業社製商品名)を用いた。ラジカル重合開始剤としてt−ヘキシルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート(パーヘキシルO、日油社製商品名)を用いた。無機物粒子であるシリカ粒子(R104、日本アエロジル製商品名)10gをトルエン45g及び酢酸エチル45gの混合溶媒に分散させ、10質量%の分散液を調製し、これを塗工液中に配合した。シリカ粒子の配合比は、フェノキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、ウレタンアクリレート及びアクリレート化合物A〜Dの合計量100質量部に対して20質量部であった。
Figure 2013035164
6.接続体
上記フィルム状接着剤を回路接続材料として用いて、ライン幅75μm、ピッチ150μm及び厚さ18μmの銅回路を2200本有するフレキシブル回路板(FPC)と、ガラス基板及びガラス基板上に形成された厚さ0.2μmの酸化インジウム(ITO)の薄層を有するITO基板(厚さ1.1mm、表面抵抗20Ω/□)とを接続した。接続は、熱圧着装置(加熱方式:コンスタントヒート型、東レエンジニアリング株式会社製)を用い、180℃、3MPa又は1MPaで5秒間の加熱及び加圧により行った。これにより、幅1.5mmにわたりFPCとITO基板とがフィルム状接着剤の硬化物により接続された接続体を作製した。加圧の圧力は、圧着面積を4.95cmとして計算した。また、ITO基板に代えて、ガラス基板及びガラス基板上に形成された厚さ0.2μmの窒化ケイ素(SiN)の薄層を有するSiN基板(厚さ0.7mm)を用いて、180℃、3MPaで5秒間の加熱及び加圧により、FPCとSiN基板との接続体を作製した。
(接続抵抗、接着強度の測定)
得られた接続体の隣接回路間の抵抗値(接続抵抗)を、マルチメータで測定した。抵抗値は隣接回路間の抵抗37点の平均で示した。また、この接続体の接着力を、JIS−Z0237に準じて90度剥離法で測定した。接着強度の測定装置として、東洋ボールドウィン株式会社製のテンシロンUTM−4(剥離速度50mm/min、25℃)を使用した。接続抵抗及び接着力強度は、接続直後、及び、85℃、85%RHの高温高湿槽中に250時間保持する高温高湿試験の後の接続体について測定した。
(接続体外観の観察)
顕微鏡(商品名:ECLIPSE L200、(株)ニコン製)を用いてITO基板及びSiN基板の接続体について、高温高湿試験後の回路接続材料の硬化物とFPC及びガラスとの界面のはく離の有無を調べた。界面はく離が無い場合を「A」、界面はく離が実用上問題ない程度にわずかに認められる場合を「B」、界面はく離が実用上問題がある程度に認められる場合(実用上問題あり)を「C」と判定した。
Figure 2013035164
接続体の評価結果を表3に示す。各実施例のフィルム状接着剤によれば、低圧、低温かつ短時間の硬化条件によって、接続直後及び高温高湿試験後のいずれの場合も、良好な接続抵抗(5Ω以下)及び接着強度(8N/cm以上)を示すことが確認された。これに対し、エポキシ基を有するアクリレート化合物を全く含有しない比較例のフィルム状接着剤の場合、特に1MPaの低圧条件のときに、接続抵抗が高い、又は、高温高湿試験後のはく離が認められた。
(検討II)
以下に説明するように、特開2007−224228号公報に記載の実施例と同様の回路接続材料を準備し、これを用いて作製した接続体を評価した。
イミダゾール系マイクロカプセル混合型エポキシ樹脂(HX−3941HP,旭化成ケミカルズ(株)製)を44質量部と、ラジカル重合性化合物であるエチレングリコールジアクリレート(A−600、新中村化学工業(株)製)を16質量部と、ラジカル重合開始剤である2,5−ジメチル−2,5−ジ(2−エチルヘキサノイル)ヘキサン(パーヘキサ25O,日油(株)製)を3質量部(パーヘキサ25Oは50%溶液であるため、パーヘキサ25Oの配合量は6質量部である。)と、PKHCの濃度40質量%のトルエン/酢酸エチル溶液を100質量部とを混合し、そこに、平均粒径4μmのポリスチレン球状粒子及びその表面上に設けられた0.1μmのNi層及びAu層を有する導電性粒子を4質量部配合した。更に、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(SH6040、東レ・ダウコーニング・シリコーン(株)製)を1質量部加えて、フィルム状接着剤を形成するための混合溶液を得た。この溶液を、アプリケータを用いてPETフィルムに塗布し、塗膜を70℃10分の熱風乾燥により乾燥して、20μm厚のフィルム状接着剤を形成させた。
得られたフィルム状接着剤を用いて、180℃、3MPa、5秒間の加熱及び加圧により、FPCとITO基板との接続体を検討1と同様の操作で作製した。この接続体の接続直後の接続抵抗は5.8Ωで、接着力は3.6N/cmであり、検討1の実施例の接続体と比較して明らかに劣っていた。
1…接続体、5…絶縁性接着剤層、7…導電性粒子、8…支持体、10…接続部材、11…絶縁層、20…第一の回路部材、21…第一の回路基板、21a…主面、22…第一の回路電極、30…第二の回路部材、31…第二の回路基板、31a…主面、32…第二の回路電極、40…フィルム状接着剤、100…積層フィルム。

Claims (5)

  1. (a)熱可塑性樹脂、(b)ラジカル重合性化合物及び(c)ラジカル重合開始剤を含有し、
    前記ラジカル重合性化合物が、エポキシ基を有する化合物を含む、接着剤組成物。
  2. (d)下記式(1)で表されるシランカップリング剤を更に含有する、請求項1に記載の接着剤組成物。
    Figure 2013035164
    [式(1)中、R、R及びRはそれぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜5のアルキル基、炭素数1〜5のアルコキシ基、炭素数1〜5のアルコキシカルボニル基又はアリール基を示し、R、R及びRのうち少なくとも1つは炭素数1〜5のアルコキシ基であり、Rは(メタ)アクリロイルオキシ基、ビニル基、イソシアナート基、イミダゾール基、メルカプト基、アミノ基、メチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ベンジルアミノ基、フェニルアミノ基、シクロヘキシルアミノ基、モルホリノ基、ピペラジノ基、ウレイド基又はグリシジル基を示し、aは1〜10の整数を示す。]
  3. (e)導電性粒子を更に含有する、請求項1又は2に記載の接着剤組成物。
  4. 回路電極を有し対向配置された一対の回路部材と、
    前記一対の回路部材の間に設けられ、前記一対の回路部材同士を接着する接続部材と、
    を備え、
    一方の前記回路部材の前記回路電極と他方の前記回路部材の前記回路電極とが電気的に接続されており、
    前記接続部材が、請求項1〜3のいずれか一項に記載の接着剤組成物の硬化物である、接続体。
  5. 一方の前記回路部材がガラス基板を有し、もう一方の前記回路部材がフレキシブル基板を有する、請求項4に記載の接続体。
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