KR20160102390A

KR20160102390A - 전자 부품 접착 재료 및 전자 부품의 접착 방법

Info

Publication number: KR20160102390A
Application number: KR1020167012034A
Authority: KR
Inventors: 고지로 이코마; 유우키 호리오
Original assignee: 다츠다 덴센 가부시키가이샤
Priority date: 2013-12-26
Filing date: 2014-12-18
Publication date: 2016-08-30
Also published as: WO2015098059A1; TW201540800A; JP6301366B2; JPWO2015098059A1; TWI609938B; CN105814161A; KR101862734B1

Abstract

리워크성, 보존 안정성, 내열성 등을 겸비한, 도전성 페이스트, 도전성 필름 등의 전자 부품 접착 재료 및 이것을 사용한, 신뢰성이 높은 전자 기기를 제공하는 것을 목적으로 한다. 에폭시 수지 100 질량부에 대하여, 코어쉘(core shell)형 유기 입자 20∼100 질량부와, 도전성 입자 0.1∼100 질량부를 함유하여 이루어지고, 상기 에폭시 수지 100 질량부 중, 유리 전이 온도가 100℃ 이상인 페녹시형 에폭시 수지를 45 질량부 이상 함유하는 접착 재료를 사용한다.

Description

전자 부품 접착 재료 및 전자 부품의 접착 방법{MATERIAL FOR BONDING ELECTRONIC COMPONENT, AND METHOD FOR BONDING ELECTRONIC COMPONENT}

본 발명은, 전자 부품을 회로 기판에 접착하기 위한 접착제 조성물 등의 전자 부품 접착 재료에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 전자 부품을 회로 기판에 일단 접착시킨 후에, 필요에 따라 박리시키는 리워크 작업을 더욱 용이하게 하고, 또한 보존 안정성이 향상된, 접착제 조성물이나 접착 필름 등으로서 사용되는 전자 부품 접착 재료에 관한 것이다.

종래부터, 전자 부품과 회로 기판과의 접착제로서, 에폭시계 열경화성 수지가 사용되고 있다. 에폭시계 열경화성 수지는, 에폭시 수지와 가교제를 반응시켜 가교 구조를 형성시키는 것에 의해 경화시키므로, 경화 후의 초기 특성, 내습열 시험 후, 내열 시험 후의 특성이 모두 우수하며, 신뢰성이 높은 장점을 가진다.

한편, 전자 부품을 회로 기판에 접착한 후, 전자 부품의 위치를 미세 수정하기 위하여, 회로 기판을 가열하여 접착제를 연화시키고, 전자 부품을 회로 기판으로부터 박리하고 다시 접착하는, 리워크나 리페어(repair)로 불리는 작업이 행해지는 경우가 있고, 이 리워크 작업의 용이성(이하, 이것을 「리워크성」이라고 함)을 향상시키는 것이 요구되고 있지만, 에폭시계 열경화성 수지는 이 리워크성이나 보존 안정성이 떨어지는 문제를 가진다.

리워크성을 향상시키는 방법으로서는, 에폭시계 열경화성 수지의 가교 구조의 가교 밀도를 컨트롤하는 방법이 알려져 있다.

예를 들면, 특허 문헌 1에는, 가교성 수지에 비가교성의 열가소성 재료를 배합함으로써 접착제 조성물의 리워크성을 향상시키는 것이 기재되어 있다.

그러나, 가교 밀도를 컨트롤 했다고 해도, 가교 구조를 가지는 한, 가열하여도 유동성이 낮고, 또한 접착제가 약간 남는 등의 문제가 생기고, 리워크성이 아직도 불충분하다. 또한, 리워크성과 접착성·내열성은 본래 상반되는 성질이며, 리워크성이 향상되는 한편, 접착성·내열성이 저하되는 문제는 해결되고 있지 않다.

이에 대하여, 예를 들면, 특허 문헌 2에는, 리워크성과 접착성을 함께 향상시키는 것을 목적으로 하는, 비스페놀 A형 에폭시 수지, 페녹시 수지, 액상(液狀) 에폭시 화합물 및 도전성 필러(filler)로 이루어지는 도전성 접착제가 개시되어 있다. 그러나, 그 리워크성도 접착성 등도, 여전히 불충분한 것이다.

이상과 같이, 리워크성, 보존 안정성, 내열성 및 내습열성 모두를 높은 레벨로 만족시키는 전자 부품 접착 재료는, 아직도 얻을 수 없는 실정이다.

일본특표 평05-506691호 공보 일본공개특허 평11-209716호 공보

본 발명은 상기한 점을 감안하여 이루어진 것이며, 리워크성, 보존 안정성, 내열성 및 내습열성을 겸비한 전자 부품 접착 재료를 제공하는 것을 목적으로 한다. 특히 85℃/85%RH의 엄격한 조건의 환경 시험에 견디는, 신뢰성이 높은 전자 부품 접착제 조성물 및 접착 필름을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 상기 본 발명의 접착 재료를 사용하여, 효과적인 접착을 가능하게 하는 접착 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 전자 부품 접착 재료는, 에폭시 수지 100 질량부에 대하여, 코어쉘(core shell)형 유기 입자 20∼100 질량부와, 도전성 입자 0.1∼100 질량부를 함유하여 이루어지고, 상기 에폭시 수지 100 질량부 중, 유리 전이 온도가 100℃ 이상인 페녹시형 에폭시 수지를 45 질량부 이상 함유하는 것으로 한다.

본 발명의 전자 부품 접착 재료는, 에폭시 수지용 경화제를 포함하지 않는 것이 바람직하다.

본 발명의 도전성 페이스트는, 상기 본 발명의 전자 부품 접착 재료에 대하여, 용제를 100∼900 질량부 함유하는 것으로 한다.

또한, 도전성 접착 필름은 상기 전자 부품 접착 재료를 함유하는 피막이 박리 기재(基材) 상에 형성되어 이루어지는 것으로 한다.

본 발명의 전자 기기는, 전자 부품이 상기 본 발명의 전자 부품 접착 재료로 이루어지는 도체층을 통하여 회로 기판에 접착하고 있는 것으로 한다.

상기 전자 기기는, 전자 기기를 200℃로 가열했을 때의, 전자 부품의 박리 강도가 10 N/cm 이하인 것이 바람직하다.

본 발명의 전자 부품 접착 재료는, 상기한 바와 같이, 유리 전이 온도가 100℃ 이상인 페녹시형 에폭시 수지를 소정량 이상 함유하는 에폭시 수지와 소정량의 코어쉘형 유기 입자 및 도전성 입자로 이루어지는 것에 의해, 리워크성 및 보존 안정성이 종래보다 향상된 것으로 된다. 한편, 접착성도 우수하며, 85℃/85%RH 시험과 같은 엄격한 시험 조건에도 견디는 높은 내습열성을 가지는 접착이 가능하게 된다. 따라서, 이 접착 재료를 사용한 제품의 신뢰성을 대폭 향상시키는 것이 가능하게 된다.

도 1은 접속 저항의 측정 방법을 설명하기 위한 측정용 샘플의 개략도이다.
도 2는 도 1의 주요부(전극끼리의 접착 부분)를 나타낸 확대도이다.

본 발명의 전자 부품 접착 재료는, 유리 전이 온도(이하, 「Tg」로 약기하는 경우가 있음)가 100℃ 이상인 페녹시형 에폭시 수지를 소정량 이상 함유하는 에폭시 수지와 코어쉘형 유기 입자와 도전성 입자를 적어도 함유한다.

본 발명에서 사용하는 페녹시형 에폭시 수지는, 비스페놀과 에피클로로하이드린과의 축합 반응으로 얻어지는 프리폴리머, 및 그 프리폴리머 중 적어도 1종을 중합시켜서 이루어지는 중합물이다. 본 명세서에서 단지 「페녹시 수지」라고 할 때는, 상기 프리폴리머, 또는 그의 중합물, 또는 프리폴리머와 중합물과의 혼합물을 모두 포함하는 것으로 한다.

또한, 본 명세서에 있어서 「비스페놀」이란, 2개의 하이드록시페닐기를 가지는 화합물을 말하여, Tg가 전술한 범위가 되는 페녹시 수지를 얻을 수 있는 것이면 특별히 한정되지 않으며, 바람직한 예로서는, 하기 식으로 표시되는 1,1-비스(4-하이드록시페닐)-1-페닐에탄(식(1)), 비스(4-하이드록시페닐)디페닐메탄(식(2)), 2,2-비스(3-메틸-4-하이드록시페닐)프로판(식(3)), 1,3-비스(2-(4-하이드록시페닐)-2-프로필)벤젠(식(4)), 1,4-비스(2-(4-하이드록시페닐)-2-프로필)벤젠(식(5)), 5,5-(1-메틸에틸리덴)-비스[1,1-(비스페닐)-2-올]프로판(식(6)), 1,1-비스(4-하이드록시페닐)-3,3,5-트리메틸시클로헥산(식(7)), 1,1-비스(4-하이드록시페닐)시클로헥산(식(8)) 등을 들 수 있다.

상기 중합에는 가교제를 사용하지 않으며, 따라서, 본 발명에서 사용하는 페녹시 수지는 경화 후에도 실질적으로 가교 구조를 형성하지 않는 열가소성 수지이다.

상기 페녹시 수지는, 상온(常溫)에서 고체인 것이 바람직하다. 상온에서 고체란, 25℃에 있어서 무용매 상태에서 유동성을 나타내지 않는 고체 상태인 것을 의미한다. 상기 페녹시 수지가 상온에서 고체이면, 도전성 페이스트나 도전성 접착 필름으로서 사용할 수 있다.

내열성, 특히 접착 후의 내습열성과 리워크성이 모두 양호한 점으로부터, 유리 전이 온도가 100℃ 이상인 상기 페녹시형 에폭시 수지는, 에폭시 수지 100 질량부 중 45 질량부 이상 함유하는 것이 바람직하고, 50 질량부 이상 함유하는 것이 더욱 바람직하다.

본 발명의 전자 부품 접착 재료에는, 상기 페녹시형 에폭시 수지 이외의 에폭시 수지를 사용할 수도 있다. 이와 같은 상기 페녹시형 에폭시 수지 이외의 에폭시 수지의 예로서는, 술포닐형 에폭시 수지, 비페닐형 에폭시 수지, 노볼락형 에폭시 수지, 글리시딜아민형 에폭시 수지, 글리시딜에스테르형 에폭시 수지 등의 공지의 에폭시 수지를 들 수 있다.

본 발명의 전자 부품 접착 재료에는, 본 발명의 목적에 반하지 않는 범위이면, 상기 페녹시형 에폭시 수지 등의 에폭시 수지 이외의 수지를 사용할 수도 있다. 이와 같은 수지의 예로서는, 아크릴 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리이미드 수지, 폴리아미드 수지, 폴리올레핀 수지, 우레탄 수지 등을 들 수 있다.

다음으로, 본 발명에서 사용하는 코어쉘형 유기 입자(이하, 「코어쉘형 입자」라고 하는 경우도 있음)란, 상이한 조성의 내핵과 외각(外殼)을 적어도 가지는 다층 구조 미립자이며, 본 발명에서는 내핵이 아크릴계 고무로 이루어지고, 내핵의 표면에 아크릴계 중합체나 에폭시계 중합체를 그라프트 중합시켜서 외각을 형성한 것이다. 이와 같은 코어쉘형 입자를 적당량 사용함으로써, 박리 강도나 틱소(thixo)성(이하, 틱소트로피 지수로 칭하는 경우가 있음)의 향상 효과를 얻을 수 있고, 틱소성의 향상에 의해 도전성 입자의 침강 방지 효과를 얻을 수 있다.

본 발명에서 사용하는 코어쉘형 입자의 크기는, 평균 입경(粒徑)으로 0.01∼10 ㎛의 범위가 바람직하고, 0.1∼5 ㎛가 더욱 바람직하다.

본 발명에서의 상기 코어쉘형 유기 입자의 바람직한 배합량은, 그 입경에 따라 다르지만, 박리 강도 및 틱소성의 향상 효과 및 인쇄성이 양호한 점을 고려하여, 수지 성분 100 질량부에 대하여, 20∼100 질량부의 범위 내인 것이 바람직하고, 20∼50 질량부의 범위 내인 것이 더욱 바람직하다.

또한, 본 발명의 전자 부품 접착 재료에는, 필요에 따라 무기 입자를 가할 수도 있다. 이와 같은 무기 입자의 예로서는, 탈크, 실리카 미립자, 알루미나, 황산 바륨, 운모 가루, 수산화 알루미늄, 수산화 마그네슘, 탄산 칼슘 등의 공지의 무기 입자를 들 수 있지만, 그 중에서도, 박리 강도와 틱소성을 모두 향상시키는 점을 고려하여, 탈크와 실리카 입자가 바람직하다.

무기 미립자를 배합하는 경우의 배합량은, 박리 강도와 틱소성의 향상의 점을 고려하여, 수지 성분 100 질량부에 대하여, 1∼200 질량부의 범위 내인 것이 바람직하고, 2∼100 질량부인 것이 더욱 바람직하다.

본 발명에서 사용하는 도전성 입자는, 특별히 한정되지 않으며, 각종 도전성 페이스트나 도전성 접착 필름에서 일반적으로 사용되고 있는 것을 적절하게 선택하여 사용할 수 있다. 바람직한 구체예로서는, 금, 은, 동, 및 니켈로 이루어지는 것을 들 수 있다. 이들 중의 단일 금속으로 이루어지는 금속 가루 외에, 2종 이상의 합금으로 이루어지는 금속 가루나, 이들 금속 가루를 다른 종류의 금속으로 코팅한 것도 사용할 수 있다. 또한, 수지 입자에 금속을 코팅한 것이나, 금속을 코팅한 수지 입자에 절연층을 형성한 것을 사용할 수도 있다.

금속 가루의 형상은, 구형(球形), 인편형(鱗片形), 수지형 등의 종래부터 사용되고 있는 것으로부터 적절하여 선택하여 사용할 수 있지만, 구형이 바람직하다. 또한, 입경도 제한되지 않지만, 통상은 평균 입경으로 1∼50 ㎛정도이다.

도전성 입자의 배합량은, 도전성과 절연성의 관점에서, 수지 성분 100 질량부에 대하여 0.1∼100 질량부의 범위 내인 것이 바람직하고, 1∼50 질량부인 것이 더욱 바람직하다. 도전성 입자의 배합량이 전술한 범위 내이면, 이방성의 도전성 재료로서 사용할 수 있다.

본 발명의 전자 부품 접착제를 도전성 페이스트로서 사용하는 경우에는, 용제를 첨가함으로써 원하는 점도가 되도록 조정한다. 본 발명에서 사용하는 용제는, 페이스트를 도포할 때의 작업성이 양호한 점을 고려하여, 비점(沸点)이 100∼300 ℃인 것이 바람직하고, 150∼250 ℃인 것이 더욱 바람직하다. 용제의 바람직한 구체예로서는, N-메틸피롤리돈, 헥산, 헵탄, 데칸, 톨루엔, 크실렌, 시클로헥사논, 솔벤트 나프타, 부틸카르비톨, 부틸카르비톨아세테이트, 이소포론 등을 들 수 있다.

또한, 용제의 사용량은, 접착제 조성물의 페녹시형 에폭시 수지와 코어쉘형 유기 입자와 도전성 입자의 합계량(단, 고형분) 100 질량부에 대하여, 100∼900 질량부의 범위 내가 바람직하다. 용제가 100 질량부 이상이면, 도전성 페이스트를 스크린 인쇄로 도포하는 경우에, 스크린의 메쉬 막힘이나 도포 불균일의 발생을 방지하기 쉽게 된다. 또한, 900 질량부 이하이면, 도포 두께를 확보하기 쉽다.

본 발명의 접착 재료는, 리워크성이 특히 우수한 점을 고려하여, 200℃의 환경 하에서의 90°박리 강도(인장 속도: 50 m/분, 파단 시의 최대값)가 10 N/cm 이하인 것이 바람직하고, 5 N/cm 이하인 것이 더욱 바람직하다.

또한, 도전성 페이스트의 25℃에서의 틱소트로피 지수(TI)는, 1.5 이상인 것이 바람직하다. TI가 1.5 이상이면, 도전성 입자의 침강을 억제할 수 있다. 또한, TI는 3.0 이하인 것이 바람직하다. TI가 3.0 이하이면, 도전성 페이스트를 스크린 인쇄로 도포하는 경우에, 스크린의 메쉬 막힘이나 도포 불균일의 발생을 방지할 수 있다.

본 발명의 전자 부품 접착 재료에는, 본 발명의 목적에 반하지 않는 범위이면, 상기 페녹시형 에폭시 수지 이외의 수지 성분뿐만 아니라, 산화 방지제, 안료, 염료, 점착 부여 수지, 가소제, 자외선 흡수제, 소포제(消泡劑), 레벨링 조정제, 충전제, 난연제 등의 첨가 성분을 배합할 수도 있다.

본 발명의 전자 부품 접착 재료에는, 경화제가 포함되지 않는 것이 바람직하다. 여기서 경화제란, 지방족 폴리아민이나 폴리아미드 수지, 지방족 디아민, 방향족 디아민, 이미다졸류 화합물, 산무수물 등, 에폭시 수지의 경화를 촉진시키는 공지의 에폭시 수지용 경화제이다. 경화제를 함유시키지 않는 것에 의해, 리워크성이나 보존 안정성을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 전자 부품 접착 재료는, 예를 들면, 이방 도전성 접착 필름의 형태로 할 수도 있으며, 그렇게 할 경우, 예를 들면, 표면을 박리 처리한 폴리에스테르 필름이나 폴리이미드 필름 등의 박리 기재에 상기 도전성 페이스트를 도포하고, 건조시킴으로써 얻어진다.

전술한 바와 같이 하여 얻어진 이방 도전성 접착 페이스트 또는 필름을 사용하여 전자 부품을 접착하는 작업은, 종래의 방법에 준하여 행할 수 있다.

도전성 접착 페이스트를 사용하여 전자 부품을 회로 기판에 접착하여 전자 기기를 제조하는 방법은 한정되지 않지만, 예를 들면, 하기의 방법에 의해 제조할 수 있다. 먼저, 스크린 인쇄에 의해 도전성 접착 페이스트를 회로 기판의 표면에 도포하고, 소정의 패턴을 형성한다. 이어서, 회로 기판을 가열하여 용매를 휘발시키고 소정의 패턴으로 이루어지는 도체층을 형성한다. 또한, 그 도체층 상에 전자 부품을 탑재하고, 열 압착하고, 도전성 접착제층을 통하여 전자 부품이 회로 기판에 접착됨으로써, 전자 기기를 얻을 수 있다. 열 압착 시의 온도 및 압력은 적절하게 설정할 수 있지만, 2∼4 MPa, 100∼220 ℃가 바람직하다.

도전성 접착 필름을 사용하여 전자 부품을 회로 기판에 접착하여 전자 기기를 제조하는 방법도 한정되지 않지만, 예를 들면, 하기의 방법에 의해 제조할 수 있다. 먼저, 박리 기재의 표면에 도전성 접착 페이스트를 도포하고, 용제를 휘발시킴으로써, 박리 기재 상에 도전성 접착제층이 형성된 도전성 접착 필름을 얻는다. 이어서, 도전성 접착 필름 상의 도전성 접착제층을 회로 기판의 표면에 접착하고, 가(假)프레스를 행하여, 도전성 접착제층을 회로 기판의 표면에 전사(轉寫)시킨다. 그리고, 가프레스를 행할 때의 온도 및 압력은 적절허개 설정할 수 있지만, 1∼5 MPa, 80∼100 ℃인 것이 바람직하다. 이어서, 박리 기재를 박리하여 도전성 접착제층을 노출시켜 도체층을 형성하고, 그 위에 전자 부품을 탑재하고, 열 압착하고, 도전성 접착제층을 통하여 전자 부품이 회로 기판에 접착됨으로써, 전자 기기를 얻을 수 있다. 열 압착 시의 온도 및 압력은 적절하게 설정할 수 있지만, 본 발명의 전자 부품 접착 재료를 사용할 때는, 2∼4 MPa, 100∼220 ℃가 바람직하다.

이와 같이 하여 얻어진 전자 기기는, 200℃로 가열했을 때의 전자 부품의 박리 강도가, 10 N/cm 이하인 것이 바람직하고, 5 N/cm 이하인 것이 더욱 바람직하다. 박리 강도가 10 N/cm 이하이면, 리워크성이 우수한 전자 기기를 얻을 수 있다.

전자 부품의 리페어 작업은 종래의 작업 방법에 준하여 행할 수 있고, 접착된 회로 기판과 전자 부품을 150∼230 ℃ 정도로 가열하고, 전자 부품을 분리하고, 접착제를 닦아내고, 다시 전자 부품의 접착을 행한다.

실시예

이하에서 본 발명의 실시예를 나타내지만, 본 발명은 이하의 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다. 그리고, 이하에 있어서 배합 비율 등은, 특별히 언급하지 않는 한 질량 기준(질량부, 질량% 등)으로 한다.

<도전성 수지 조성물의 조제>

[실시예 1]

교반기, 적하 깔대기 및 온도계가 구비된 유리 용기에 에피클로로하이드린 700 g과 1,1-비스(4-하이드록시페닐)-1-페닐에탄 1100 g을 투입하고, 균일하게 용해시킨 후, 80℃까지 가열하였다. 이어서, 유리 용기 내에 20%의 수산화나트륨 수용액 400 g을 5시간에 걸쳐 적하하고, 2시간 반응시킨 후, 수상(水相)을 제거하고, 과잉의 에피클로로하이드린을 증류 회수하여 반응 생성물을 얻었다. 얻어진 반응 생성물에 톨루엔 500 g을 가하여 균일하게 용해시키고, 물 160 g을 가하여 수세(水洗)한 후, 유수(油水) 분리하여, 오일층으로부터 물을 제거한 후, 또한 톨루엔을 증류 제거하여, 에폭시 수지 A(페녹시형 에폭시 수지)를 얻었다. 얻어진 에폭시 수지 A의 유리 전이 온도는 130℃였다.

그리고, 유리 전이 온도는, 시차 주사 열량계를 사용하여, 하기의 방법으로 측정하였다. 먼저, 10 mg∼20 mg의 시료를 알루미늄 팬에 탑재하고, 질소 기류 하에서, 승온(昇溫) 속도 10℃/분으로 -10℃로부터 200℃까지 시료를 가열하고(1회째의 승온), 냉각하였다. 이어서, 1회째의 승온과 동일한 조건으로 2회째의 승온을 행하였다. 이 때 얻어진 DSC 곡선의 베이스라인 시프트를 바탕으로, 유리 전이 온도를 측정하였다(이하, 에폭시 수지 B 및 C에 대해서도 동일한 방법으로 측정함).

이어서, 얻어진 에폭시 수지 A와 코어쉘형 입자, 도전성 입자 및 용제를, 표 1에 기재한 배합량에 따라 균일하게 혼합시켜, 전자 부품 접착 재료를 얻었다.

[실시예 2]

코어쉘형 입자, 도전성 입자 및 용제의 배합량을 표 1에 기재한 배합량으로 한 점 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법에 의해 전자 부품 접착 재료를 얻었다.

[실시예 3]

[실시예 4]

에폭시 수지 A, 에폭시 수지 B(유리 전이 온도 98℃), 코어쉘형 유기 입자, 도전성 입자 및 용제의 배합량을 표 1에 기재한 배합량으로 한 점 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법에 의해 전자 부품 접착 재료를 얻었다.

[실시예 5]

에폭시 수지 A, 에폭시 수지 B, 코어쉘형 유기 입자, 도전성 입자 및 용제의 배합량을 표 1에 기재한 배합량으로 한 점 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법에 의해 전자 부품 접착 재료를 얻었다.

[비교예 1]

에폭시 수지 A 대신, 에폭시 수지 B를 사용하였고, 에폭시 수지 B, 코어쉘형 입자, 도전성 입자 및 용제의 배합량을 표 1에 기재한 배합량으로 한 점 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법에 의해 전자 부품 접착 재료를 얻었다.

[비교예 2]

[비교예 3]

[비교예 4]

[비교예 5]

에폭시 수지 A 대신, 에폭시 수지 B, 에폭시 수지 C 및 이미다졸계 경화제(아사히화성(주) 제조, 상품명 HX3921HP)를 사용하였고, 에폭시 수지 B, 에폭시 수지 C, 코어쉘형 입자, 도전성 입자 및 용제의 배합량을 표 1에 기재한 배합량으로 한 점 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법에 의해 전자 부품 접착 재료를 얻었다.

[비교예 6]

[비교예 7]

<이방 도전성 접착 페이스트의 제조 및 평가>

페녹시형 에폭시 수지, 코어쉘형 유기 입자, 도전성 입자, 용제를 표 1에 기재한 비율로 배합하여 혼합하고, 도전성 접착 페이스트를 얻었다. 이 도전성 접착 페이스트를 플렉시블 프린트 기판에 도포하고, 이 페이스트를 통하여 플렉시블 프린트 기판과 FR-4(유리 에폭시 동박 적층판(copper clad laminate))를 접합하고, 온도 180℃, 압력 4 MPa로 7초간 프레스함으로써 접합하여, 평가용 샘플을 작성하고, 이하의 방법으로 박리 강도, 접속 저항값, 틱소성, 리워크 특성을, 측정 또는 평가했다. 각 성분의 배합을 표 1에 나타내고, 측정·평가 결과를 표 2에 나타내었다.

<배합 성분>

에폭시 수지 B: 비스페놀 A형 에폭시 수지(미쓰비시화학(주) 제조, 상품명 JER1256)

에폭시 수지 C: 술포닐형 에폭시 수지(미쓰비시화학(주) 제조, 상품명 YX8100)

잠재성 경화제: 변성 이미다졸형 경화제(아사히화성(주) 제조, 상품명 HX3921HP)

코어쉘형 유기 입자: 아이카 공업(주) 제조, 상품명 AC3816N(코어층: 아크릴계 고무, 외각: 아크릴계 유리상(狀) 폴리머, 평균 1차 입경: 0.5㎛)

도전성 입자: 평균 입경 10㎛의 금 도금 수지 입자

용제: 부틸카르비톨아세테이트(비점 247℃)

<평가 샘플>

플렉시블 프린트 기판(간사이 전자 공업(주) 제조)

구성: 폴리이미드 25㎛, 접착제 20㎛, 동박(銅箔) 18㎛

도금: 니켈 3㎛, 금 0.05㎛

유리 에폭시 기판(간사이 전자 공업(주) 제조)

구성: 동박 35㎛

도금: 니켈 3㎛, 금 0.05㎛

<측정·평가 방법>

리워크 특성: 평가용 샘플의 플렉시블 프린트 기판을, 200℃의 환경 하에서 인장(引張) 시험기(시마즈 제작소(주) 제조, 상품명 AGS-X50S)에서 인장 속도 50 m/분, 박리 각도 90°에 의해 박리하고, 파단 시의 최대값을 측정하였다. 10 N/cm 이하이면, 리워크성이 양호하다.

접속 저항값(초기): 도 1에 나타낸 형상을 가지는 평가용 샘플을 사용하여 측정하였다. 도 1에 있어서, 부호 "1"은 플렉시블 프린트 기판(FPC), 부호 "2"는 유리 에폭시 기판, 부호 "3"은 저항계, 부호 a∼g는 플렉시블 프린트 기판 상에 형성된 전극, 부호 a'∼g'는 유리 에폭시 기판 상에 형성된 전극을 각각 나타낸다. 전극 a∼g, a'∼g'의 폭은 모두 75㎛이다. 전극 a와 전극 a'를, 플렉시블 프린트 기판(1)과 유리 에폭시 기판(2)과의 중첩 부분에서, 도 2에 나타낸 바와 같이 단부(端部)끼리 중첩시키고 상기 이방 도전성 접착 페이스트로 접착하였다. 중첩 부분의 길이(l)는 5 ㎜이다. 이들 전극 a와 전극 a'의 단말 단자 사이에서, 저항 계(히오키 전기(주) 제조, 저저항계, 직류 방식 3227 밀리옴 하이테스터)를 사용하여 접속 저항을 측정하고, 다른 전극 사이(b-b' 사이∼g-g' 사이)의 접속 저항도 각각 측정하여, 평균값을 구하였다. 그리고, 1Ω 이하이면 문제없이 사용할 수 있다.

접속 저항값(85℃/85% 신뢰성): 상기 평가용 샘플을 고온 고습도 환경 하(85℃85%RH)에 250시간 방치하고 후, 전술한 것과 동일하게 하여 접속 저항값을 측정하였다. 그리고, 접속 저항값이 1Ω 이하이며, 또한 그 변화율이 30% 이하이면 문제없이 사용할 수 있다. 여기서 변화율이란, 하기 식으로 표시되는 비율(%)을 일컫는 것으로 한다.

[수식 1]

변화율(%) = {(환경 시험 후의 저항값 - 환경 시험 전의 저항값)}/환경 시험 전의 저항값×1

박리 강도(초기): 평가용 샘플의 플렉시블 프린트 기판을, 상온에서 인장 시험기(시마즈 제작소(주) 제조, 상품명 AGS-X50S)에서 인장 속도 50 m/분, 박리 각도 90°에 의해 박리하고, 파단 시의 최대값을 측정하였다. 10 N/cm 이상이면 문제없이 사용할 수 있다.

박리 강도(85℃/85% 신뢰성): 평가용 샘플을 고온 고습도 환경하(85℃85%RH)에 250시간 방치하고 후, 전술한 것과 동일하게 하여 박리 강도를 측정하였다. 10 N/cm 이상이면 문제없이 사용할 수 있다.

틱소트로피 지수: 전자 부품 접착 재료를 25℃로 조정하고, 회전수 0.25 rpm 및 2 rpm에서의 점도를 E형 점도계로 측정하고, 이들 점도의 비(2 rpm에서의 점도÷0.25 rpm에서의 점도)를 틱소트로피 지수로 하였다. 그리고, 틱소트로피 지수가 1.5 이상이면 도전성 미립자의 침강을 방지할 수 있다.

인쇄 작업성: 80 메쉬의 스크린(테트론(등록상표))을 사용하고, 건조 막 두께(건조 온도 150℃, 15분간)가 20±5 ㎛를 유지하도록, 접착제 조성물의 인쇄를 실시하였다. 육안에 의해, 스크린과 인쇄물의 사이의 실 끌림(cobwebbing), 판으로부터 조성물 빠짐, 거품, 번짐 등의 문제점의 유무를 관찰하고, 하기의 기준으로 평가했다;

A: 실 끌림, 판으로부터 조성물 빠짐, 거품, 번짐 등의 문제점이 없고, 인쇄 작업성 양호,

B: 문제점이 약간 있지만, 허용 범위이며, 인쇄 작업성 약간 양호,

C: 문제점이 현저하게 있어, 인쇄 작업성 불량.

입자 침강 특성: 접착제 조성물을 충분히 교반 혼합하고, 실온 하에서 1주일 방치한 후의 접착제 조성물을 육안에 의해 관찰하고, 도전성 입자의 침강이 관찰되지 않은 경우를 A(입자 침강 특성 양호), 도전성 입자의 침강이 관찰된 경우를 C(입자 침강 특성 불량)로 하였다.

[표 1]

[표 2]

표 2에 나타낸 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 실시예의 접착 재료는, 리워크성이 우수하고, 85℃/85%RH 시험과 같은 엄격한 조건의 시험에도 견디는 높은 내습열성을 가지고, 보존 안정성이나 인쇄 작업성도 양호했다.

이에 비해, 유리 전이 온도가 낮은 에폭시 수지를 사용한 비교예 1은 내열성이 낮으며, 코어쉘형 입자의 양이 본 발명에서 규정한 범위로부터 벗어난 비교예 2∼4는 인쇄 작업성이나 보존 안정성 중 어느 하나가 낮은 결과로 되었다.

또한, 경화제를 사용한 비교예 5에서는, 에폭시 수지의 가교에 의해 리워크성이 뒤떨어지게 되었다. 또한, 유리 전이 온도가 100℃ 이상인 페녹시형 에폭시 수지의 함유량이 적은 비교예 6, 7은 내열성이 뒤떨어졌다.

[산업상 이용가능성]

본 발명의 접착 재료는, 리워크성이 우수한 이방 도전성 페이스트 또는 이방 도전성 필름으로서 각종 전자 부품의 접착에 바람직하게 사용된다.

1……플렉시블 프린트 기판
2……유리 에폭시 기판
3……저항계

Claims

에폭시 수지 100 질량부에 대하여,
코어쉘(core shell)형 유기 입자 20∼100 질량부, 및
도전성 입자 0.1∼100 질량부를 함유하여 이루어지고,
상기 에폭시 수지 100 질량부 중, 유리 전이 온도가 100℃ 이상인 페녹시형 에폭시 수지를 45 질량부 이상 함유하는, 전자 부품 접착 재료.
제1항에 있어서,
에폭시 수지용 경화제를 함유하지 않는, 전자 부품 접착 재료.
제1항 또는 제2항에 기재된 전자 부품 접착 재료에 대하여, 용제를 100∼900 질량부 함유하는, 도전성 페이스트.
제1항 또는 제2항에 기재된 전자 부품 접착 재료를 함유하는 피막이 박리 기재(基材) 상에 형성되어 이루어지는, 도전성 접착 필름.
전자 부품이, 제1항 또는 제2항에 기재된 전자 부품 접착 재료로 이루어지는 도체층을 통하여 회로 기판에 접착하고 있는, 전자 기기.
제5항에 있어서,
상기 전자 기기를 200℃로 가열했을 때의, 전자 부품의 박리 강도가 10 N/cm 이하인, 전자 기기.