KR20110026478A - 이방성 도전 접착제 - Google Patents

Abstract

에폭시 화합물과 경화제를 함유하는 에폭시계 접착제에 도전 입자가 분산된 이방성 도전 접착제는 그 경화물의 35 ℃, 55 ℃, 95 ℃ 및 150 ℃ 각각에 있어서의 탄성률을 EM³⁵, EM⁵⁵, EM⁹⁵ 및 EM¹⁵⁰ 으로 하고, 55 ℃ 와 95 ℃ 사이의 탄성률 변화율을 ΔEM^{55 －95}, 95 ℃ 와 150 ℃ 사이의 탄성률 변화율을 ΔEM^{95 － 150} 으로 하였을 때에, 수학식 (1) ∼ (5) 를 만족한다.

Description

이방성 도전 접착제{ANISOTROPIC CONDUCTIVE ADHESIVE}

본 발명은 이방성 도전 접착제에 관한 것이다.

드라이버 IC 나 LED 소자 등의 칩 부품을 회로 기판에 실장하는 수법으로서 에폭시계 접착제에 도전 입자를 분산시켜, 필름 형상으로 성형한 이방성 도전 필름을 사용하여 플립 칩 실장하는 방법이 널리 채용되고 있다 (특허문헌 1). 이 방법에 의하면, 칩 부품과 회로 기판 사이의 전기적 접속을 이방성 도전 필름 중의 도전 입자로 달성함과 동시에, 칩 부품을 회로 기판에 고정시키는 것을 에폭시계 접착제로 달성하므로, 접속 프로세스가 짧고, 높은 생산 효율을 실현할 수 있다.

특허문헌 1 : 특허 제 3342703 호

그러나, 에폭시계 접착제를 사용하는 이방성 도전 필름에 의하여 회로 기판에 칩 부품을 실장하여 얻어진 실장품에 대하여, 납 프리 땜납 대응 리플로우 시험, 열충격 시험 (TCT), 고온 고습 시험, 프레셔 쿠커 시험 (PCT) 등의 신뢰성 시험을 실시하면, 회로 기판과 칩 사이의 열팽창률 차이에 기초하는 내부 응력이 발생하여 칩과 회로 기판 사이의 도통 저항값이 오른다는 문제나, 또, 칩 부품이 회로 기판으로부터 박리된다는 문제가 발생할 가능성이 증대된다. 이 문제는, 최근, 에너지 절약 조명 재료로서 주목받고 있는 LED 디바이스에 있어서도 예외는 아니다.

본 발명의 목적은 이상과 같은 종래의 기술 과제를 해결하고자 하는 것으로서, 회로 기판에 칩 부품을 이방성 도전 접착제를 사용하여 실장하여 얻은 실장품에 대하여, 납 프리 땜납 대응 리플로우 시험, 열충격 시험 (TCT), 고온 고습 시험, 프레셔 쿠커 시험 (PCT) 등의 실장품 가열을 수반하는 신뢰성 시험을 실시하였을 경우에도, 회로 기판과 칩 부품 사이에 높은 도통 신뢰성을 유지하고, 또한 그들과 경화된 이방성 도전 접착제 사이의 접착성을 양호한 상태로 유지할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들은 땜납 리플로우 시험 등의 가열을 수반하는 신뢰성 시험시, 회로 기판, 칩 부품 및 이방성 도전 접착제의 경화물 각각에 발생하는 내부 응력을 완화시키기 위해서, 이방성 도전 접착제의 경화물의 탄성률을 낮춰 본 바, 단순히 탄성률을 낮추면 내부 응력 완화에는 유효할 것으로 생각되지만, 도통 신뢰성이 크게 저하된다는 문제가 있었다. 이러한 상황 중에서, 예상외로, 온도에 대한 탄성률을 도면에 플롯하여 얻은 곡선의 탄성률 프로파일 패턴과 이방성 도전 접착제의 신뢰성 평가 결과 사이에 밀접한 관계가 있고, 그 관계를 여러 개의 관계식에 적용할 수 있음을 알아내어, 본 발명을 완성시켰다.

즉, 본 발명은 에폭시 화합물과 경화제를 함유하는 에폭시계 접착제에 도전 입자가 분산된 이방성 도전 접착제로서, 그 경화물의 35 ℃, 55 ℃, 95 ℃ 및 150 ℃ 각각에 있어서의 탄성률을 EM³⁵, EM⁵⁵, EM⁹⁵ 및 EM¹⁵⁰ 으로 하고, 55℃ 와 95℃ 사이의 탄성률 변화율을 ΔEM^{55 -95}, 95 ℃ 와 150 ℃ 사이의 탄성률 변화율을 ΔEM^{95 - 150} 으로 했을 때에, 이하의 수학식 (1) ∼ (5) 를 만족하는 이방성 도전 접착제이다. 여기서, 탄성률 변화율 ΔEM^{55 -95} 및 ΔEM^{95 -150} 은 구체적으로는 이하의 수학식 (6) 및 (7) 로 각각 정의된다.

또한, 본 발명에 있어서의 탄성률은 JIS K 7244-4 에 준거하여 측정된 수치이다. 구체적으로는, 동적 점탄성 측정기 (예를 들어, DDV-01 FP-W, 에이 앤드 디사) 를 사용하여, 인장 모드, 주파수 11 ㎐, 승온 속도 5 ℃/분 이라는 조건으로 측정한 것이다.

또, 본 발명은 회로 기판에 칩 부품을, 상기 서술한 이방성 도전 접착제를 사용하여 플립 칩 실장된 접속 구조체를 제공한다.

본 발명의 이방성 도전 접착제는 그 경화물의 탄성률이 식 (1) ∼ (5) 를 만족하고 있다. 따라서, 본 발명의 이방성 도전 접착제로, 회로 기판에 칩 부품을 실장하여 얻은 실장품에 대하여, 납 프리 땜납 대응 리플로우 시험, 열충격 시험 (TCT), 고온 고습 시험, 프레셔 쿠커 시험 (PCT) 등의 실장품 가열을 수반하는 신뢰성 시험을 실시한 경우에도, 회로 기판과 칩 부품 사이에 높은 도통 신뢰성을 유지하고, 또한 그들과 경화된 이방성 도전 접착제 사이의 접착성을 양호한 상태로 유지할 수 있다.

도 1 은 본 발명의 이방성 도전 접착제의 경화물의 온도에 대한 탄성률 프로파일을 나타내는 도면이다.
도 2 는 종래의 이방성 도전 접착제의 경화물의 온도에 대한 탄성률 프로파일을 나타내는 도면이다.

본 발명의 이방성 도전 접착제는 에폭시 화합물과 경화제를 함유하는 에폭시계 접착제에 도전 입자가 분산된 것으로서, 그 경화물의 35 ℃, 55 ℃, 95 ℃ 및 150 ℃ 의 각각에 있어서의 탄성률을 EM³⁵, EM⁵⁵, EM⁹⁵ 및 EM¹⁵⁰ 으로 하고, 55 ℃ 와 95 ℃ 사이의 탄성률 변화율을 ΔEM^{55 -95}, 95 ℃ 와 150 ℃ 사이의 탄성률 변화율을 ΔEM^{95- 150} 으로 했을 때에, 전술한 수학식 (1) ∼ (5) 를 만족하는 것이다.

이들 식 (1) ∼ (5) 를 만족하는 탄성률 프로파일의 일례를 도 1 (세로축은 탄성률이고, 가로축이 온도) 에 나타낸다. 또, 종래의 이방성 도전 접착제의 탄성률 프로파일의 일례를 도 2 에 나타낸다. 도 2 의 종래의 이방성 도전 접착제는, 소정의 고분자 화합물이 함유되어 있지 않기 때문에, 어느 정도, 온도를 상승시켜도 탄성률이 변화하기 어렵지만, 어느 온도를 초과하면 유리 전이 온도를 초과하기 때문에 탄성률이 급격히 크게 저하되는 경향이 있다.

본 발명의 이방성 도전 접착제를 규정하는 이상의 수학식 (1) ∼ (5) 의 의의를 이하에 상세하게 설명한다.

식 (1) 은 이방성 도전 접착제의 경화물의 35 ℃ 에 있어서의 탄성률이 700 ㎫ ∼ 3000 ㎫ 의 범위에 있는 것을 나타내고 있다. 여기서, "35 ℃" 라는 온도를 채용한 이유는, 일반적으로, 에폭시 수지 경화물의 탄성률 변화가 35 ℃ 미만에서는 비교적 변화가 작아서 무시할 수 있기 때문이고, 따라서 35 ℃ 를 기준 온도로 하는 것에 의미가 있다. 또, 35 ℃ 에 있어서의 탄성률 EM³⁵ 가 700 ㎫ 미만이면, 초기 도통 신뢰성에 문제가 발생하고, 3000 ㎫ 를 초과하면 흡습 리플로우 시험 후의 도통 신뢰성에 문제가 발생하는 경향이 강해진다.

식 (2) 는 이방성 도전 접착제의 경화물의 탄성률이 35 ℃, 55 ℃, 95 ℃, 150 ℃ 로 온도가 높아짐에 따라 저하되는 것을 나타내고 있다. 온도의 증대에 따라 탄성률이 저하되지 않는 경우에는, 온도 상승에 기초하는 접착제 (경화물) 의 내부 응력이 증대되어, 그 결과, 접착 강도의 저하, 도통 신뢰성의 저하라는 문제가 발생하는 경향이 강해진다. 여기서, 150 ℃ 라는 온도에는, LED 디바이스의 발광시의 온도에 상당하는 것에 추가하여 땜납 리플로우시에 이방성 도전 접착제가 가열되는 온도라는 의의가 있다. 또, 35 ℃ ∼ 150 ℃ 사이에서, 55 ℃ 와 95 ℃ 의 2 점에서 탄성률을 측정한 이유는, 본원 발명의 효과와 탄성률 감소율의 관계에 주목하였을 때에, 55 ℃ 와 95 ℃ 라는 2 점에서 측정한 탄성률의 수치를 사용하는 것이 실험적으로 타당하다는 것을 알았기 때문이다.

식 (3) 은 55 ℃ 와 95 ℃ 사이의 탄성률 변화율 ΔEM^{55 -95} 보다 95 ℃ 와 150 ℃ 사이의 탄성률 변화율 ΔEM^{95 -150} 이 큰 경우를 나타내고 있다. 양자가 동등한 경우에는, 내부 응력 완화가 불충분해지고, 이 관계가 역으로 되면, 도통 신뢰성을 유지할 수 없게 되는 경향이 강해진다.

식 (4) 는 55 ℃ 와 95 ℃ 사이의 탄성률 변화율 ΔEM^{55 -95} 가 20 ％ 이상인 것을 나타내고 있다. 20 ％ 미만이면, 도통 신뢰성을 유지할 수 없게 되는 경향이 강해진다. 또, 식 (5) 는 95 ℃ 와 150 ℃ 사이의 탄성률 변화율 ΔEM^{95 -150} 이 40 ％ 이상인 것을 나타낸다. 40 ％ 미만이면, 도통 신뢰성을 유지할 수 없게 되는 경향이 강해진다. 또한, ΔEM^{55 -95} 및 ΔEM^{95 - 150} 의 바람직한 범위는 이하의 식 (4´) 및 (5´) 로 된다.

다음으로, 이상에서 설명한 경화물의 탄성률의 특징을 갖는 본 발명의 이방성 도전 접착제의 구체적인 성분에 대하여 설명한다. 전술한 바와 같이, 본 발명의 이방성 도전 접착제는 에폭시 화합물과 경화제를 함유하는 에폭시계 접착제에 도전 입자가 분산된 것이다.

에폭시 화합물로는, 분자 내에 2 개 이상의 에폭시기를 갖는 화합물 혹은 수지를 바람직하게 들 수 있다. 이들은 액상이어도 되고, 고체 형상이어도 된다. 구체적으로는, 비스페놀A, 비스페놀F, 비스페놀S, 헥사하이드로비스페놀A, 테트라메틸비스페놀A, 디아릴비스페놀A, 하이드로퀴논, 카테콜, 레조르신, 크레졸, 테트라브로모비스페놀A, 트리하이드록시비페닐, 벤조페논, 비스레조르시놀, 비스페놀헥사플루오로아세톤, 테트라메틸비스페놀A, 테트라메틸비스페놀F, 트리스(하이드록시페닐)메탄, 비키시레놀, 페놀노볼락, 크레졸노볼락 등의 다가 페놀과 에피크롤하이드린을 반응시켜 얻어지는 글리시딜에테르; 글리세린, 네오펜틸글리콜, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 부틸렌글리콜, 헥실렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜 등의 지방족 다가 알코올과 에피크롤하이드린을 반응시켜 얻어지는 폴리글리시딜에테르 ; p-옥시벤조산, β-옥시나프토산과 같은 하이드록시카르복실산과 에피크롤하이드린을 반응시켜 얻어지는 글리시딜에테르에스테르 ; 프탈산, 메틸프탈산, 이소프탈산, 테레프탈산, 테트라하이드로프탈산, 헥사하이드로프탈산, 엔도메틸렌테트라하이드로프탈산, 엔도메틸렌헥사하이드로프탈산, 트리멜리트산, 중합지방산과 같은 폴리카르복실산에서 얻어지는 폴리글리시딜에스테르 ; 아미노페놀, 아미노알킬페놀에서 얻어지는 글리시딜아미노글리시딜에테르 ; 아미노벤조산에서 얻어지는 글리시딜아미노글리시딜에스테르 ; 아닐린, 톨루이딘, 트리브롬아닐린, 자일릴렌디아민, 디아미노시클로헥산, 비스아미노메틸시클로헥산, 4,4＇-디아미노디페닐메탄, 4,4＇-디아미노디페닐술폰 등에서 얻어지는 글리시딜아민; 에폭시화 폴리올레핀 등의 공지된 에폭시 수지류를 들 수 있다.

이들 중에서도, 경화물에 LED 소자의 실장 등에 적절한 광 투과성을 확보할 수 있는 지환식 에폭시 화합물을 바람직하게 사용할 수 있다. 구체적으로는, 글리시딜비스페놀A 의 수소첨가화물 (글리시딜헥사하이드로비스페놀A), 3,4-에폭시시클로헥세닐메틸-3´,4´-에폭시시클로헥센카르복시레이트, 트리스(2,3-에폭시프로필)이소시아누레이트 (TEPIC) 를 들 수 있다.

경화제로는, 에폭시 화합물의 경화제로서 공지된 것을 사용할 수 있고, 잠재성이어도 된다. 예를 들어, 산무수물계 경화제, 아민계 경화제, 이미다졸계 경화제 등을 사용할 수 있다. 그 중에서도, 경화물의 LED 소자의 실장 등에 적합한 광 투과성을 확보할 수 있는 지환식 산무수물계 경화제를 바람직하게 사용할 수 있다. 구체적으로는, 메틸헥사하이드로프탈산 무수물을 들 수 있다.

에폭시계 접착제 중의 에폭시 화합물과 경화제 각각의 사용량은, 경화제가 지나치게 적으면 미경화 에폭시 화합물분이 많아지고, 지나치게 많으면 잉여의 경화제의 영향으로 피착체 재료의 부식이 촉진되는 경향이 있으므로, 에폭시 화합물 100 질량부에 대하여 경화제를 바람직하게는 80 ∼ 120 질량부, 보다 바람직하게는 95 ∼ 105 질량부의 비율로 사용한다.

본 발명에 있어서, 에폭시계 접착제에는, 에폭시 화합물과 경화제 이외에, 내부 응력 완화를 목적으로하여 고분자 화합물을 함유시키는 것이 바람직하다. 이와 같은 고분자 화합물로는, 중량 평균 분자량이 너무 작아도 너무 커도 내부 응력 완화 효과가 작아지므로, 바람직하게는 5000 ∼ 200000, 보다 바람직하게는10000 ∼ 100000 인 것을 사용한다. 또한, 유리 전이 온도가 너무 높으면 내부 응력 완화 효과가 작아지므로, 바람직하게는 유리 전이 온도 50 ℃ 이하, 보다 바람직하게는 -30 ∼ 10 ℃ 인 것을 사용한다.

이와 같은 고분자 화합물의 구체예로는, 아크릴 수지, 고무 (NBR, SBR, NR, SIS 또는 그들의 수소첨가화물), 올레핀 수지 등을 들 수 있다. 또, 이들의 고분자 화합물은 글리시딜기나 아미노기 등의 관능기를 갖는 것이 바람직하다. 바람직한 고분자 화합물로는, 양호한 내열 특성을 나타내는 점에서 아크릴 수지를 들 수 있다. 아크릴 수지의 구체예로는, 에틸아크릴레이트 100 질량부에 대하여, 글리시딜메타크릴레이트 또는 디에틸아미노에틸아크릴레이트 10 ∼ 100 질량부, 바람직하게는 10 ∼ 40 질량부를 공중합시킨 것을 들 수 있다.

에폭시계 접착제에 있어서의 이와 같은 고분자 화합물의 사용량은, 너무 적으면 내부 응력 완화 효과가 작아지고, 너무 많으면 도통 신뢰성을 유지할 수 없게 되는 경향이 있으므로, 에폭시 화합물과 경화제와 고분자 화합물의 합계 100 질량부에 대하여, 바람직하게는 10 ∼ 50 질량부, 보다 바람직하게는 10 ∼ 30 질량부이다.

에폭시계 접착제에는, 추가로, 필요에 따라 경화 촉진제로서 이미다졸 화합물을 배합할 수 있다. 이미다졸 화합물의 구체예로는 2-메틸-4-에틸이미다졸을 들 수 있다. 이와 같은 이미다졸 화합물의 사용량은, 너무 적으면 미경화 성분이 많아지고, 너무 많으면 잉여 경화 촉진제의 영향으로 피착체 재료의 부식을 촉진시키는 경향이 있으므로, 경화제 100 질량부에 대하여, 바람직하게는 0.01 ∼ 10 질량부, 보다 바람직하게는 0.1 ∼ 5 질량부이다.

에폭시계 접착제를 구성하는 도전 입자로는, 종래부터 이방성 도전 접착제 에서 사용되고 있는 도전 입자를 사용할 수 있다. 예를 들어, 금, 니켈, 땜납 등의 금속 입자, 수지 입자의 도금 금속 피복 입자, 그들에 절연 박막을 피복한 입자 등을 적절히 사용할 수 있다. 도전 입자의 입경은 종래의 도전 입자와 동일하게 통상 3 ∼ 10 ㎛ 이다. 이와 같은 도전 입자는, 에폭시계 접착제 100 질량부에 대하여, 이방성 도전성과 도통 신뢰성을 양호하게 확보하기 위해서, 바람직하게는 1 ∼ 100 질량부, 보다 바람직하게는 10 ∼ 50 질량부를 사용한다.

본 발명의 이방성 도전 접착제에는, 필요에 따라, 종래의 이방성 도전 접착제로도 사용되고 있는 여러 가지 첨가제를 배합할 수 있다. 예를 들어, 실란 커플링제, 필러, 자외선 흡수제, 산화 방지제 등을 배합할 수 있다.

본 발명의 이방성 도전 접착제는 통상적인 방법에 따라 에폭시계 접착제에 도전 입자를 균일하게 분산시킴으로써 제조할 수 있다. 그 때, 통상적인 방법에 따라 페이스트 형태, 필름 형태, 고점성 액체 형태 등의 형태로 가공할 수 있다. 또, 이 이방성 도전 접착제는 열 경화형이고, 통상 150 ∼ 250 ℃ 로 가열함으로써 경화시킬 수 있다.

본 발명의 이방성 도전 접착제는 회로 기판에 칩 부품이나 각종 모듈을 접속할 때에 바람직하게 사용할 수 있다. 특히, 본 발명의 이방성 도전 접착제를 사용하여 회로 기판에 IC 칩이나 LED 소자 등의 칩 부품을 플립 칩 실장한 접속 구조체는 납 프리 땜납 대응 리플로우 시험, 열충격 시험 (TCT), 고온 고습 시험, 프레셔 쿠커 시험 (PCT) 등의 실장품 가열을 수반하는 신뢰성 시험을 실시한 경우에도, 회로 기판과 칩 부품 사이에 높은 도통 신뢰성을 유지하고, 또한 그들과 경화된 이방성 도전 접착제 사이의 접착성을 양호한 상태로 유지할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

실시예

이하, 본 발명을 실시예에 의해 구체적으로 설명한다.

참고예 1 (아크릴 수지 A 제조)

교반기, 냉각관을 구비한 4 구 플라스크에, 에틸아크릴레이트 (EA) 100 g, 글리시딜메타크릴레이트 (GMA) 10 g, 아조비스부틸로니트릴 0.2 g, 아세트산에틸 300 g 및 아세톤 5 g 을 주입하고, 교반하면서 70 ℃ 에서 8 시간 중합 반응시켰다. 침전된 입자를 여과 채취하고, 에탄올로 세정하여 건조시킴으로써 아크릴 수지 A 를 얻었다. 얻어진 아크릴 수지 A 의 중량 평균 분자량은 80000 이고, 유리 전이 온도는 -40 ℃ 였다.

참고예 2 (아크릴 수지 B 의 제조)

교반기, 냉각관을 구비한 사구 플라스크에, 에틸아크릴레이트 (EA) 100 g, 디메틸아미노에틸아크릴레이트 (DMAEA) 10 g, 아조비스부틸로니트릴 0.2 g, 아세트산에틸 300 g 및 아세톤 5 g 을 주입하고, 교반하면서 70 ℃ 에서 8 시간 중합 반응시켰다. 침전된 입자를 여과 채취하고, 에탄올로 세정하여 건조시킴으로써 아크릴 수지 B 를 얻었다. 얻어진 아크릴 수지 B 의 중량 평균 분자량은 80000 이고, 유리 전이 온도는 18 ℃ 였다.

실시예 1 ∼ 4, 비교예 1 ∼ 5

표 1 에 나타내는 배합 성분을 유성형 교반기에서 균일하게 혼합시킴으로써 이방성 도전 접착제를 조제하였다.

평가 시험

실시예 1 ∼ 4 및 비교예 1 ∼ 5 에서 얻어진 페이스트 형상의 이방성 도전 접착제에 대하여, 이하에 설명하는 바와 같이, 접착력, 탄성률, 도통 신뢰성을 측정하였다.

<접착력 시험>

Cu 배선 부분에 Au 플래시 도금이 실시된 유리 에폭시 회로 기판에, 페이스트 상태의 이방성 도전 접착제를 25 ㎛ 두께 (건조 두께) 가 되도록 도포하고, 그 위에 가로세로 1.5 ㎜ 의 IC 칩을 재치하고, 플립 칩 본더로 180 ℃ 로 30 초간 가열함으로써 열압착하여 접속 구조체를 얻었다. 얻어진 직후 (초기), 리플로우 후 (260 ℃), 150 ℃ 에서 100 시간 방치 후의 접속 구조체의 IC 칩에 대하여, 다이 쉐어 테스터 (본드 테스터 PTR1100, 레스카사) 를 사용하여 접착 강도 (N/Chip) 를 측정하였다. 얻어진 결과를 표 1 에 나타낸다. 본 접착력 시험의 조건을 전제로 한 경우에는, 실용상, 접착력은 50 N/chip 이상인 것이 바람직하다.

<탄성률 측정>

이방성 도전 접착제를 박리 처리 PET 상에 건조 두께가 80 ㎛ 가 되도록 도포하고, 150℃ 의 노 (爐) 중에 투입함으로써 경화시켰다. 박리 처리 PET 로부터 경화물을 박리하고, 길이 3.5 ㎝, 폭 0.4 ㎝ 의 직사각 형상으로 컷하여 시료로 하였다. 그 시료의 35 ℃, 55 ℃, 95 ℃, 150 ℃ 에 있어서의 탄성률 (EM³⁵, EM⁵⁵, EM⁹⁵, EM¹⁵⁰) 을 동적 점탄성 측정기 (DDV-01 FP-W, 에이 앤드 디사 : 인장 모드, 주파수 11 ㎐, 승온 속도 5℃/분) 를 사용하여 측정하였다. 또, 얻어진 결과로부터, 식 (6), (7) 에 따라 탄성률 변화율 (ΔEM^{55 -95}, ΔEM^{95 -150}) 을 산출하였다. 얻어진 결과를 표 1 에 나타낸다.

<도통 신뢰성 시험>

Cu 배선 부분에 Au 플래시 도금이 실시된 유리 에폭시 회로 기판에, 페이스트 형상의 이방성 도전 접착제를 25 ㎛ 두께 (건조 두께) 가 되도록 도포하고, 그 위에 가로세로 6.3 ㎜ 의 IC 칩을 재치하고, 플립 칩 본더로 180 ℃ 로 30 초간 가열함으로써 열압착하였다. 얻어진 직후의 접속 구조체의 도통 저항을, 4 단자법에 의해 측정하였다. 그 후, 그 접속 구조체에 대하여, 레벨 4 의 흡습 리플로우 시험 (흡습 조건 : 30 ℃, 60 ％RH 환경하에 96 시간 방치, 리플로우 조건 리플로우 피크 온도 260 ℃) 또는 레벨 2 의 흡습 리플로우 시험 (흡습 조건 : 85 ℃, 60 ％RH 환경하에 168 시간 방치, 리플로우 조건 : 리플로우 피크 온도 260 ℃) 을 실시하여, 도통 저항을 측정하였다. 이 측정 후, 접속 구조체에 대하여 열충격 시험 (TCT : -55 ℃, 0.5 시간 ←→ 125 ℃, 0.5 시간, 500 사이클) 을 실시하고, 다시 도통 저항을 측정하였다. 도통 저항값이 1 Ω 미만일 때는 양호 (G) 라고 평가하고, 1 Ω 이상인 경우를 불량 (NG) 이라고 평가하였다. 얻어진 결과를 표 1 에 나타낸다.

표 1 로부터 알 수 있는 바와 같이, 탄성률이 이하의 수학식 (1) ∼ (5) 를 만족하는 실시예 1 ∼ 5 의 이방성 도전 접착제는, 그 접착력이 초기, 리플로우 후, 150 ℃ 100 시간 경과 후 각각에 있어서 양호한 결과를 나타내었다. 또, 도통 신뢰성도, 초기, 레벨 4 의 흡습 리플로우 후, 레벨 2 의 흡습 리플로우 후, 그리고 열충격 500 사이클 후에 있어서 양호한 결과를 나타냈다.

그에 비하여, 비교예 1 의 경우, EM³⁵ 가 3000 ㎫ 를 초과하였으므로, 식 (1) 을 만족하지 않고, 또한 식 (3) ∼ (5) 도 만족하지 않기 때문에, 접착력뿐만 아니라, 도통 신뢰성에 대해서는 보다 엄격한 조건의 흡습 리플로우 시험 후에는 소기의 도통 신뢰성을 달성할 수 없었다.

비교예 2 의 경우, EM³⁵ 가 700 ㎫ 미만이고, 식 (1) 을 만족하지 않기 때문에, 접착력에 대해서는 150 ℃ 100 시간 방치 후에 소기의 특성을 얻을 수 없었지만, 도통 신뢰성은 접속 구조체 제조 직후부터 소기의 특성을 얻을 수 없었다.

비교예 3 의 경우, 탄성률 변화율 ΔEM^{55 -95} 가 20 ％ 미만이고, 식 (4) 를 만족하지 않기 때문에, 접착력에 대해서는 리플로우 후 및 150 ℃ 100 시간 방치 후에 소기의 특성을 얻을 수 없었다. 도통 신뢰성에 대해서는 보다 엄격한 조건의 흡습 리플로우 시험 후에는 소기의 도통 신뢰성을 달성할 수 없었다.

비교예 4 의 경우, 탄성률 변화율 ΔEM^{55 -95} 가 20 ％ 미만이고, ΔEM^{95 -150} 도 40 ％ 미만이고, 식 (4) 및 (5) 를 만족하지 않기 때문에, 접착력에 대해서는 리플로우 후 및 150 ℃ 100 시간 방치 후에 소기의 특성을 얻을 수 없었다. 도통 신뢰성에 대해서는 보다 엄격한 조건의 흡습 리플로우 시험 후에는 소기의 도통 신뢰성을 달성할 수 없었다.

비교예 5 의 경우, 탄성률 변화율 ΔEM^{95 -150} 이 40 미만이고, 식 (5) 를 만족하지 않기 때문에, 접착력에 대해서는 리플로우 후 및 150 ℃ 100 시간 방치 후에 소기의 특성을 얻을 수 없었다. 도통 신뢰성에 대해서는 보다 엄격한 조건의 흡습 리플로우 시험 후에는 소기의 도통 신뢰성을 달성할 수 없었다.

산업상 이용가능성

본 발명의 이방성 도전 접착제는 그 경화물의 탄성률이 식 (1) ∼ (5)를 만족하고 있다. 따라서, 본 발명의 이방성 도전 접착제로, 회로 기판에 칩 부품을 실장하여 얻은 실장품에 대하여, 납 프리 땜납 대응 리플로우 시험, 열충격 시험 (TCT), 고온 고습 시험, 프레셔 쿠커 시험 (PCT) 등의 실장품 가열을 수반하는 신뢰성 시험을 실시한 경우에도, 회로 기판과 칩 부품 사이에 높은 도통 신뢰성을 유지하고, 또한 그들과 경화된 이방성 도전 접착제 사이의 접착성을 양호한 상태로 유지할 수 있다. 따라서, 본 발명의 이방성 도전 접착제는, 회로 기판과 각종 칩 부품이나 모듈, 플렉시블 회로 기판 등의 전자 부품과의 접속에 유용하다.

Claims (12)

1. 에폭시 화합물과 경화제를 함유하는 에폭시계 접착제에 도전 입자가 분산된 이방성 도전 접착제로서, 그 경화물의 35 ℃, 55 ℃, 95 ℃ 및 150 ℃ 각각에 있어서의 탄성률을 EM³⁵, EM⁵⁵, EM⁹⁵ 및 EM¹⁵⁰ 으로 하고, 55 ℃ 와 95 ℃ 사이의 탄성률 변화율을 ΔEM^{55 -95}, 95 ℃ 와 150 ℃ 사이의 탄성률 변화율을 ΔEM^{95 - 150} 으로 하였을 때에, 이하의 수학식 (1) ∼ (5) 를 만족하는 이방성 도전 접착제.
   

   
2. 제 1 항에 있어서,
   탄성률 변화율 ΔEM^{55 -95} 및 ΔEM^{95 -150} 이 각각 식 (4´) 및 (5´) 를 만족하는 이방성 도전 접착제.
   

   
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   에폭시계 접착제가 에폭시 화합물 100 질량부에 대하여 경화제 80 ∼ 120 질량부를 함유하는 이방성 도전 접착제.
4. 제 1 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   에폭시계 접착제가 에폭시 화합물 이외에 중량 평균 분자량 5000 ∼ 200000 또한 유리 전이 온도 50 ℃ 이하의 고분자 화합물을 함유하는 이방성 도전 접착제.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 고분자 화합물이 에틸아크릴레이트 100 질량부에 대하여 글리시딜메타크릴레이트 또는 디에틸아미노에틸아크릴레이트 10 ∼ 100 질량부를 공중합시킨 아크릴 수지인 이방성 도전 접착제.
6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
   에폭시계 접착제에 있어서의 고분자 화합물의 사용량이 에폭시 화합물과 경화제와 고분자 화합물의 합계 100 질량부에 대하여 10 ∼ 50 질량부인 이방성 도전 접착제.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
   에폭시 화합물이 지환식 에폭시 화합물이고, 경화제가 지환식 산무수물계 경화제인 이방성 도전 접착제.
8. 제 7 항에 있어서,
   지환식 에폭시 화합물이 글리시딜비스페놀A 의 수소첨가화물 또는 3,4-에폭시시클로헥세닐메틸-3´,4´-에폭시시클로헥센카르복시레이트이고, 지환식 산무수물계 경화제가 메틸헥사하이드로프탈산 무수물인 이방성 도전 접착제.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
   추가로, 경화 촉진제로서 2-메틸-4-에틸이미다졸을 경화제 100 질량부에 대하여 0.01 ∼ 10 질량부 함유하는 이방성 도전 접착제.
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    에폭시계 접착제 100 질량부에 대하여 도전 입자 1 ∼ 100 질량부 함유하는 이방성 도전 접착제.
11. 회로 기판에 칩 부품을 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 기재된 이방성 도전 접착제를 사용하여 플립 칩 실장된 접속 구조체.
12. 제 11 항에 있어서,
    칩 부품이 LED 소자인 접속 구조체.

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