TW202248251A - 樹脂組成物、導電性接著劑、硬化物及半導體裝置 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種作為用於FHE領域的導電性接著劑、零件實裝用材料或零件保護用之密封材料,及補強用之絕緣材料有用之具有低彈性,且於低溫可硬化,並具有長使用期限(Pot life)之樹脂組成物、包含樹脂組成物之導電性接著劑、樹脂組成物的硬化物,及包含導電性接著劑或樹脂組成物的硬化物之半導體裝置。樹脂組成物包含:(A)自由基聚合性的硬化性樹脂、與(B)自由基聚合起始劑、與(C)自由基聚合抑制劑,(C)成分包含(C1)亞硝基胺化合物,(A)成分包含(A1)胺基甲酸酯丙烯酸酯寡聚物,(A1)成分具有1,600以上且20,000以下的質量平均分子量。
Description
本發明係關於在軟性混合電子(以下稱為FHE)領域等使用之樹脂組成物、包含此組成物之導電性接著劑、零件實裝用材料或零件保護用之密封材料,及補強用之絕緣材料,以及此等接著劑、密封材料或絕緣材料的硬化物,進而包含此等之硬化物的半導體裝置。
近年來,正提高對利用網際網路之穿戴式應用的注目。將運動領域及衛生保健領域為中心,進行有活體傳感器等FHE領域之應用的開發。
作為穿戴式應用,對腕帶、衣服、眼鏡等之人體的著裝作為目的之活體傳感器的開發正進展中。因此,正尋求適合在可對應人體表面的彎曲及伸長之穿戴式應用的材料。
於此等應用,賦予所有電氣性機能時,與配線的形成相同,傳感器、電容器、處理器及記憶體等之實裝成為必要。在FHE領域,實裝在此等之軟性配線板上的處理器及記憶體等之半導體中,不會具有伸長性。因此,為了將此等之半導體實裝在軟性配線基板上,正尋求低彈性之導電性接著劑。
作為導電性接著劑,例如下述專利文獻1中揭示有『一種導電性樹脂組成物,其特徵為含有(A)環氧樹脂、(B)具有(甲基)丙烯醯基及縮水甘油基之化合物、(C)酚樹脂系硬化劑、(D)自由基聚合起始劑,以及(E)導電性粒子』。
又,下述專利文獻2中揭示有『一種導電性接著劑,其係包含具有(A)式:-R
1-O-[式中,R
1為碳數1~10之烴基]表示之重復單位的主鏈及具有水解性矽烷基之末端基的聚醚聚合物,以及(B)銀粒子』。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]國際公開第2013/035685號公報
[專利文獻2]日本特開2018-048286號公報
[發明欲解決之課題]
然而,此等以往之連接材料的硬化物具有高彈性模數。例如,適用在有必要跟隨穿戴式應用等之人的動作的應用時,此硬化物無法跟隨人體的動作。因此,有零件脫落的情況。又,亦有阻礙人的動作本身的情況。
又,一般而言,於穿戴式應用作為基材使用之塑膠或熱塑性聚胺基甲酸酯(TPU)等,係不耐熱的素材。因此,對穿戴式應用賦予電氣性機能時,於使用以往之焊接或熱硬化性之環氧樹脂系導電性接著劑的連接方法,於焊接熔點的溫度或導電性接著劑的硬化溫度,基材無法忍耐。因此,有基材本身受到損害的可能性。據此,用以FHE領域的應用之導電性接著劑、零件實裝用材料或零件保護用之密封材料,及補強用之絕緣材料中,低彈性與低溫硬化為重要。進而,從作業性的觀點來看,亦尋求長使用期限。
因此,本揭示的目的為鑑於上述課題,提供一種低彈性且可低溫硬化,且具有長使用期限之樹脂組成物、包含樹脂組成物之導電性接著劑、樹脂組成物的硬化物,及包含導電性接著劑或樹脂組成物的硬化物之半導體裝置。此樹脂組成物係作為用於FHE領域的導電性接著劑、零件實裝用材料或零件保護用之密封材料,及補強用之絕緣材料有用。
[用以解決課題之手段]
有關本揭示之一實施形態的樹脂組成物,為包含:(A)自由基聚合性的硬化性樹脂、與(B)自由基聚合起始劑、與(C)自由基聚合抑制劑的樹脂組成物。而且,(C)成分包含(C1)亞硝基胺化合物。(A)成分包含(A1)胺基甲酸酯丙烯酸酯寡聚物。進而,(A1)成分具有1,600以上且20,000以下的質量平均分子量的胺基甲酸酯丙烯酸酯寡聚物。
本實施形態的細節藉由本說明書之以下的記載說明。
根據本發明,提供一種作為用於FHE領域之零件實裝用導電性接著劑有用之於低溫可硬化,且具有低彈性及長使用期限之樹脂組成物。
又,根據本發明,得到適合在用於FHE領域的導電性接著劑、零件實裝用材料或零件保護用之密封材料,及補強用之絕緣材料的樹脂組成物,以及此樹脂組成物的硬化物。藉此,可得到信賴性高之半導體裝置。
於上述形態的樹脂組成物,尤其是可包含:包含(C1)亞硝基胺化合物作為(C)自由基聚合抑制劑,且具有1,600以上且20,000以下的質量平均分子量之(A1)胺基甲酸酯丙烯酸酯寡聚物作為(A)自由基聚合性的硬化性樹脂。藉此,得到可低溫硬化,且具有長使用期限之樹脂組成物。此樹脂組成物適合在用於FHE領域的導電性接著劑、零件實裝用材料或零件保護用之密封材料,及補強用之絕緣材料等。
於上述形態的樹脂組成物,(B)成分包含具有165℃以下之10小時半衰期溫度的有機過氧化物,進而,其含量較佳為相對於(A)成分100質量份,為0.1質量份~30質量份。藉由包含具有165℃以下之10小時半衰期溫度的有機過氧化物,可於比較低溫使本樹脂組成物硬化。
於上述形態的樹脂組成物,較佳為(A)成分進一步包含(A3)雙馬來醯亞胺樹脂。藉由包含(A3)雙馬來醯亞胺樹脂,得到合適之耐熱性及耐濕性等之安定性及柔軟性等。
上述形態的樹脂組成物較佳為(A)成分進一步包含(A2)丙烯酸酯單體。又,更佳為樹脂組成物包含(A2)丙烯酸酯單體具有15℃以上之玻璃轉移溫度(Tg)的丙烯酸酯單體。特佳為(A1)胺基甲酸酯丙烯酸酯寡聚物與(A2)丙烯酸酯單體的質量比率為5:95~60:40。藉由包含(A2)丙烯酸酯單體,提昇作業性。又,可賦予適度之儲藏彈性模數。
於上述形態的樹脂組成物,較佳為(A1)胺基甲酸酯丙烯酸酯寡聚物相對於(A)成分100質量份,包含5質量份~50質量份。藉由(A1)胺基甲酸酯丙烯酸酯寡聚物為此範圍,可賦予不會損害作業性及反應性,且優異之柔軟性。
於上述形態的樹脂組成物,較佳為(C)成分的含量相對於(B)成分100質量份,為0.1質量份~5質量份。藉由如此進行,可抑制非刻意的自由基聚合反應。
上述形態的樹脂組成物於70℃放置60分鐘後之較佳的常溫彈性模數為0.01GPa~1.6GPa。藉此,樹脂組成物的硬化物具有優異之柔軟性及伸長性。
上述形態的樹脂組成物較佳為包含絕緣性粒子或導電性粒子。藉此,可將樹脂組成物作為FHE用途,尤其是作為導電性接著劑、密封材料及絕緣材料等之硬化物使用。此導電性接著劑及硬化物適合使用在半導體裝置。
以下,針對本揭示之一實施形態的樹脂組成物進行說明。惟,本實施形態並非被限定於以下所說明之實施形態。
<樹脂組成物>
本揭示之一實施形態的樹脂組成物(以下稱為本樹脂組成物),包含:(A)自由基聚合性的硬化性樹脂、與(B)自由基聚合起始劑、與(C)自由基聚合抑制劑。而且,(C)成分包含(C1)亞硝基胺化合物。又,(A)成分包含(A1)胺基甲酸酯丙烯酸酯寡聚物。進而,(A1)成分為具有1,600以上且20,000以下的質量平均分子量之胺基甲酸酯丙烯酸酯寡聚物。
<(A)自由基聚合性的硬化性樹脂>
(A)自由基聚合性的硬化性樹脂係指藉由自由基聚合的進行而硬化的樹脂。硬化性樹脂對本樹脂組成物賦予硬化性等。自由基聚合性的硬化性樹脂具有快速聚合速度。因此,可迅速進行硬化。這般的硬化性樹脂若為具有自由基聚合性者,並未特別限定。又,較佳為自由基聚合性的硬化性樹脂為液狀。藉由使用液狀的硬化性樹脂,變不需要溶劑。因此,可抑制樹脂組成物中之空隙的發生。使用溶劑時,溶劑的量較佳為相對於本樹脂組成物100質量份,為未滿3質量份,更佳為未滿1質量份,最佳為無溶劑。
作為(A)自由基聚合性的硬化性樹脂之例,可列舉(A1)胺基甲酸酯丙烯酸酯寡聚物、(A2)丙烯酸酯單體及(A3)雙馬來醯亞胺樹脂。
本樹脂組成物至少包含(A1)胺基甲酸酯丙烯酸酯寡聚物。本樹脂組成物可進一步包含(A2)丙烯酸酯單體及(A3)雙馬來醯亞胺樹脂之任一者或雙方。
(A)自由基聚合性的硬化性樹脂係於本樹脂組成物100質量份中,較佳為包含5質量份~90質量份,更佳為包含8質量份~30質量份,特佳為包含8質量份~20質量份。
<(A1)胺基甲酸酯丙烯酸酯寡聚物>
作為(A1)胺基甲酸酯丙烯酸酯寡聚物,可使用質量平均分子量1,600以上且20,000以下之胺基甲酸酯丙烯酸酯寡聚物。藉由使用具有此範圍的質量平均分子量之(A1)胺基甲酸酯丙烯酸酯寡聚物,可得到不會損害本樹脂組成物的作業性及反應性,且硬化後之本樹脂組成物的低彈性與良好之拉伸性。從這般的觀點來看,質量平均分子量較佳為1,600以上且20,000以下,更佳為2,000以上且18,000以下,特佳為3,000以上且15,000以下。一個(A1)胺基甲酸酯丙烯酸酯寡聚物可單獨使用。或亦可混合2種以上之(A1)胺基甲酸酯丙烯酸酯寡聚物使用。又,可併用具有不同質量平均分子量之(A1)胺基甲酸酯丙烯酸酯寡聚物。惟,包含具有超過20,000之質量平均分子量的(A1)胺基甲酸酯丙烯酸酯寡聚物時,由於高黏度,故有作業性惡化之虞。伴隨此,由於立體障礙,故亦有反應性惡化之虞。因此,較佳為實質上未包含具有超過20,000之質量平均分子量的(A1)胺基甲酸酯丙烯酸酯寡聚物。又,較佳為實質上亦未包含具有未滿1,600的質量平均分子量的(A1)胺基甲酸酯丙烯酸酯寡聚物。
尚,在本揭示所謂「實質上未包含」,係指無意包含在本組成物中。具體而言,係指本組成物中的含量未滿0.1質量%。
在本揭示之質量平均分子量可藉由凝膠滲透層析測定。尚,(A1)胺基甲酸酯丙烯酸酯寡聚物之官能基數較佳為1~5,更佳為1~4,再更佳為1~3。官能基數為此範圍時,縮小樹脂組成物的硬化物的交聯密度。進而,可對樹脂組成物賦予良好之柔軟性及拉伸性。
作為所使用之(A1)胺基甲酸酯丙烯酸酯寡聚物的市售品之具體的例,可列舉根上工業股份有限公司製之胺基甲酸酯丙烯酸酯寡聚物之「MBA-2CZ」(質量平均分子量1,600)、「UN-333」(3,000)、「UN-6200」(質量平均分子量6,500)、「UN-6304」(質量平均分子量13,000),及三菱化學股份有限公司製之胺基甲酸酯丙烯酸酯寡聚物之「UV-3200B」(質量平均分子量10,000)、「UV-3000B」(質量平均分子量18,000)。
(A1)胺基甲酸酯丙烯酸酯寡聚物相對於(A)自由基聚合性的硬化性樹脂100質量份,較佳為包含5質量份~50質量份。此含有率未滿5質量份時,提高樹脂組成物之常溫彈性模數。因此,有失去樹脂組成物的柔軟性的情況。又,含有率超過50質量份時,樹脂組成物之低溫硬化性及作業性惡化。
從這般的觀點來看,(A1)胺基甲酸酯丙烯酸酯寡聚物相對於(A)自由基聚合性的硬化性樹脂100質量份,更佳為包含6質量份~30質量份,特佳為包含7質量份~20質量份。
<(A2)丙烯酸酯單體>
本樹脂組成物可包含(A2)丙烯酸酯單體。
(A2)丙烯酸酯單體並未被特別限定。作為較佳之例,可列舉如苯氧基乙基丙烯酸酯及異莰基丙烯酸酯之單官能的丙烯酸酯單體。又,為於1分子中具有2以上之(甲基)丙烯醯基的多官能丙烯酸酯單體時,於相鄰之前述(甲基)丙烯醯基之間,較佳為包含碳數為4~30之直鏈的伸烷基骨架或碳數為4~30之直鏈的氧基伸烷基骨架。藉由本樹脂組成物包含(A2)丙烯酸酯單體,提昇常溫彈性模數及作業性。
(A2)丙烯酸酯單體從對硬化物賦予柔軟性的觀點來看,較佳為包含具有15℃以下之玻璃轉移溫度(Tg)的丙烯酸酯單體。另一方面,僅含有具有15℃以下之玻璃轉移溫度(Tg)的丙烯酸酯單體時,硬化物表面之氧阻礙顯著。因此,有發生不必要之黏著(沾黏)的情況。此情況下,較佳為亦配合含有具有15℃以上之玻璃轉移溫度(Tg)的丙烯酸酯單體。含有具有15℃以上之玻璃轉移溫度(Tg)的丙烯酸酯單體時,可減低因硬化物表面的氧阻礙導致之黏著的發生。尚,從柔軟性賦予的觀點來看,具有15℃以下之玻璃轉移溫度(Tg)的丙烯酸酯單體較具有15℃以上之玻璃轉移溫度(Tg)的丙烯酸酯單體更多含有。丙烯酸酯單體之玻璃轉移溫度(Tg)作為均聚物之玻璃轉移溫度(Tg),可用動態黏彈性測定(DMA)或熱機械分析裝置(TMA)測定。尚,一個(A2)丙烯酸酯單體可單獨使用。或亦可混合2種以上之(A2)丙烯酸酯單體使用。
作為所使用之(A2)丙烯酸酯單體之具體的例,可列舉共榮社化學股份有限公司製之苯氧基乙基丙烯酸酯之「Light acrylate PO-A」(Tg:-22℃),及異莰基丙烯酸酯之「Light acrylate IB-XA」(Tg:94℃)。
(A2)丙烯酸酯單體相對於(A)自由基聚合性的硬化性樹脂100質量份,較佳為包含3質量份~75質量份。含量未滿3質量份時,提高黏度。因此,由於降低操作性,故作業性惡化。超過75質量份時,增大交聯密度。因此,容易提高彈性模數,亦即,容易縮小柔軟性。
從這般的觀點來看,相對於(A)自由基聚合性的硬化性樹脂100質量份,更佳為包含25質量份~70質量份,特佳為包含30質量份~65質量份之(A2)丙烯酸酯單體。
(A2)丙烯酸酯單體、與(A1)胺基甲酸酯丙烯酸酯寡聚物的較佳之質量比率(A1:A2)為5:95~60:40。質量比率為此範圍時,維持樹脂組成物之適度的黏度。亦即,由於提昇樹脂組成物的操作性,故維持良好之作業性。而且,得到具有低彈性與拉伸性之優異的硬化物。從這般的觀點來看,質量比率(A1:A2)更佳為7:93~50:50,特佳為10:90~30:70。
<(A3)雙馬來醯亞胺樹脂>
本樹脂組成物可包含(A3)雙馬來醯亞胺樹脂。本實施形態所使用之雙馬來醯亞胺類中可包含固形之雙馬來醯亞胺。惟,更佳為使用液狀之雙馬來醯亞胺。固形之雙馬來醯亞胺類對於一般有機溶劑,具有較低之溶解度。因此,使用固形之雙馬來醯亞胺類時,藉由多量之有機溶劑的稀釋成為必要。惟,此情況下,於硬化時揮發之溶劑有形成空隙的情況。此空隙與接著強度的低下及破裂發生相關聯。為了避免此,故亦有將固形雙馬來醯亞胺類藉由輥磨機等,分散在樹脂組成物中之手法。惟,於此手法,導致提高樹脂組成物的黏度。另一方面,包含液狀之雙馬來醯亞胺的樹脂組成物具有較低的黏度。因此,提昇使用樹脂組成物時之作業性。
(A3)雙馬來醯亞胺樹脂並未特別限定。可使用具有挾在2個馬來醯亞胺基之化學構造的任一個化合物。藉由本樹脂組成物中包含(A3)雙馬來醯亞胺樹脂,得到維持柔軟性,並且安定性(耐熱性、耐濕性)優異之硬化物。
從這般的觀點來看,(A3)雙馬來醯亞胺樹脂的質量平均分子量較佳為500~7000,更佳為750~5500,特佳為1000~3000。又,作為(A3)雙馬來醯亞胺樹脂,亦可使用二聚酸改質雙馬來醯亞胺。作為二聚酸改質雙馬來醯亞胺之例,可列舉液狀之雙馬來醯亞胺之BMI-1500、BMI-1700,及固形之雙馬來醯亞胺之BMI-3000(皆為Designermolecules公司製)。藉由使用二聚酸改質雙馬來醯亞胺,可將樹脂組成物的常溫彈性模數抑制在低。此點認為是由於二聚酸改質雙馬來醯亞胺僅於兩末端具有反應性之馬來醯亞胺基,故於分子鏈中不存在交聯性之反應基。
一個(A3)雙馬來醯亞胺樹脂可單獨使用。或亦可混合2種以上之(A3)雙馬來醯亞胺樹脂使用。
(A3)雙馬來醯亞胺樹脂相對於(A)自由基聚合性的硬化性樹脂100質量份,較佳為包含5質量份~40質量份。含量未滿5質量份時,降低信賴性及強度。含量超過40質量份時,導致失去柔軟性。從這般的觀點來看,(A3)雙馬來醯亞胺樹脂相對於(A)自由基聚合性的硬化性樹脂100質量份,更佳為包含10質量份~35質量份,特佳為包含15質量份~30質量份。
(A3)雙馬來醯亞胺樹脂、與(A1)胺基甲酸酯丙烯酸酯寡聚物的質量比率(A1:A3)較佳為10:90~80:20。質量比率為此範圍時,可維持信賴性及強度,且亦可維持柔軟性。
從這般的觀點來看,質量比率(A1:A3)更佳為15:85~70:30,特佳為20:80~60:40。
<(B)自由基聚合起始劑>
(B)自由基聚合起始劑係使(A)自由基聚合性的硬化性樹脂的自由基聚合開始,並硬化樹脂。較佳之(B)自由基聚合起始劑從與(A)自由基聚合性的硬化性樹脂的反應性的觀點來看,為有機過氧化物。
作為所使用之有機過氧化物之例,可列舉過氧二碳酸酯、1,1,3,3-四甲基丁基過氧-2-乙基己酸酯、t-丁基過氧化異丙苯、二過氧化異丙苯、過氧化二月桂醯、過氧化二苯甲醯、1,1-二(t-己基過氧)環己烷、2,5-二甲基-2,5-二(t-丁基過氧)己烷、t-丁基過氧-2-乙基己基單碳酸酯、α、α’-二(t-丁基過氧)二異丙基苯、n-丁基4,4-二(t-丁基過氧)戊酸酯、t-己基過氧異丙基單碳酸酯、t-丁基過氧月桂酸酯,及2-二(t-丁基過氧)丁烷。一個(B)自由基聚合起始劑可單獨使用。或亦可混合2種以上之(B)自由基聚合起始劑使用。
作為(B)自由基聚合起始劑之有機過氧化物,較佳為具有165℃以下之10小時半衰期溫度。藉此,可用比較低的溫度,硬化本樹脂組成物。從這般的觀點來看,10小時半衰期溫度更佳為120℃以下,特佳為100℃以下。又,雖並非被特別限定者,但下限值較佳為28℃以上,更佳為30℃以上,特佳為35℃以上。
尚,所謂10小時半衰期溫度,係指分解有機過氧化物,至失去該量之2分之1(1/2)為止的時間成為10小時時之溫度。10小時半衰期溫度未滿28℃時,有反應性過高,降低反應的安定性的情況。
作為所使用之(B)自由基聚合起始劑之具體的例,可列舉日油股份有限公司製之過氧二碳酸酯之「PEROYL TCP」(10小時半衰期溫度:40.8℃)、1,1,3,3-四甲基丁基過氧-2-乙基己酸酯之「PEROCTA O」(10小時半衰期溫度:65.3℃)、t-丁基過氧化異丙苯之「PERBUTYL C」(10小時半衰期溫度:119.5℃)、二過氧化異丙苯之「PERCUMYL D」(10小時半衰期溫度:116.4℃)、過氧化二月桂醯之「PEROYL L」(10小時半衰期溫度:61.6℃)、過氧化二苯甲醯之「NYPER FF」(10小時半衰期溫度:73.6℃)、1,1-二(t-己基過氧)環己烷之「PERHEXA HC」(10小時半衰期溫度:87.1℃)、2,5-二甲基-2,5-二(t-丁基過氧)己烷之「PERHEXA 25B」(10小時半衰期溫度:117.9℃)、t-丁基過氧-2-乙基己基單碳酸酯之「PERBUTYL E」(10小時半衰期溫度:99.0℃)、α、α’-二(t-丁基過氧)二異丙基苯「PERBUTYL P」(10小時半衰期溫度:119.2℃)、n-丁基4,4-二(t-丁基過氧)戊酸酯之「PERHEXA V」(10小時半衰期溫度:104.5℃)、t-己基過氧異丙基單碳酸酯之「PERHEXYL I」(10小時半衰期溫度:95.0℃)、t-丁基過氧月桂酸酯之「PERBUTYL L」(10小時半衰期溫度:98.3℃),及2,2-二(t-丁基過氧)丁烷之「PERHEXA 22」(10小時半衰期溫度:103.1℃)。
(B)自由基聚合起始劑相對於(A)自由基聚合性的硬化性樹脂100質量份,較佳為0.1質量份~30質量份,更佳為3質量份~20質量份,特佳為6質量份~15質量份。(B)自由基聚合起始劑過多時,於本樹脂組成物的硬化後,有未反應之(B)自由基聚合起始劑殘留在本樹脂組成物的硬化物中的可能性。該情況下,有發生殘存發熱之虞。
<(C)自由基聚合抑制劑>
(C)自由基聚合抑制劑抑制(A)自由基聚合性的硬化性樹脂之自由基聚合,增長本樹脂組成物的使用期限。尚,所謂使用期限,係指維持本樹脂組成物可使用的狀態的時間。
作為所使用之(C)自由基聚合抑制劑之例,可列舉如亞硝基胺的鋁鹽之亞硝基胺化合物,及氫醌、2,2,6,6-四甲基-1-氯酸鈉(Oxycil)。其中,較佳為如亞硝基苯基羥基胺鋁鹽之亞硝基胺化合物。藉此,未阻礙反應,可防止於室溫(常溫)非刻意之自由基聚合反應。
一個(C)自由基聚合抑制劑可單獨使用。或亦可混合2種以上之(C)自由基聚合抑制劑使用。惟,較佳為僅使用亞硝基胺化合物。
作為市售中之(C)自由基聚合抑制劑之具體的例,可列舉富士軟片和光純藥製之亞硝基胺的鋁鹽之「Q1301」及氫醌之「HQ」,以及廣榮化學工業股份有限公司製之2,2,6,6-四甲基-1-氯酸鈉(Oxycil)之「TEMPO」。
(C)自由基聚合抑制劑相對於(B)自由基聚合起始劑100質量份,較佳為包含0.1~5質量份,更佳為包含0.5質量份~1.7質量份,特佳為包含0.9質量份~1.3質量份。藉由含量為此範圍,除了適度抑制(A)自由基聚合性的硬化性樹脂的自由基聚合之外,不會阻礙硬化時之反應。如此進行,可抑制於室溫(常溫)非刻意之自由基聚合反應。
<其他成分>
本樹脂組成物中可包含其他成分。例如,可包含(D1)導電性粒子或(D2)絕緣性粒子。一個(D1)導電性粒子或一個(D2)絕緣性粒子可單獨使用。或亦可混合2種以上之(D1)導電性粒子或2種以上之(D2)絕緣性粒子使用。
<(D1)導電性粒子>
在本發明,所謂(D1)導電性粒子,係指具有0.01μm~100μm之平均粒徑,且具有106S/m以上之電氣傳導率的粒子。可使用成形成粒子狀之導電性物質。或亦可使用以導電性物質被覆之核(核心粒子)。前述核(核心粒子)若即使其一部分亦以導電性物質被覆,則亦可為由非導電性物質所構成。(D1)導電性粒子之例中包含金屬粉及塗粉。
(D1)導電性粒子係為了對本樹脂組成物賦予熱傳導性及/或導電性而使用。上述導電性物質並未特別限制。作為這般的導電性物質之例,可列舉金、銀、鎳、銅、鈀、白金、鉍、錫、此等之合金(尤其是鉍-錫合金、焊接等)、鋁、銦錫氧化物、銀被覆銅、銀被覆鋁、金屬被覆玻璃球、銀被覆纖維、銀被覆樹脂、銻摻雜錫、氧化錫、碳纖維、石墨、碳黑,及此等之混合物。
考量熱傳導性及導電性時,導電性物質較佳為包含選自由銀、鎳、銅、錫、鋁、銀合金、鎳合金、銅合金、錫合金及鋁合金所成之群組中之至少1種的金屬。更佳為包含選自由銀、銅及鎳所成之群組中之至少1種的金屬。更佳為包含銀或銅,最佳為包含銀。
在某態樣,(D1)導電性粒子為銀粒子。在其他態樣,(D1)導電性粒子為銅粒子。銀粒子及銅粒子以成為於上所定義的方式,分別包含以銀或銅被覆之核心粒子的塗粉。作為所使用之(D1)導電性粒子之具體的例,可列舉Metrotech Nologies製之銀粉之「EA79613」、「K79121P」。
(D1)導電性粒子的含量相對於本樹脂組成物100質量份,通常而言為95質量份以下,較佳為92質量份以下。在某一態樣,(D1)導電性粒子的含量相對於本樹脂組成物100質量份,10質量份~95質量份,通常而言,為20質量份~95質量份。又,在某一態樣,(D1)導電性粒子的含量相對於本樹脂組成物的總質量份,為50質量份~95質量份,通常而言,為80質量份~95質量份。
(D1)導電性粒子的形狀並未被特別限定。亦可使用具有球狀、不定形、片狀(鱗片狀)、長絲狀(針狀)及樹枝狀等之任一種形狀的導電粒子。於此,所謂片狀,係指具有2以上之「長徑/短徑」之比(長寬比)的形狀。亦包含如板狀或鱗片狀之平板狀的形狀。構成導電性粒子之粒子的長徑及短徑,可根據從掃瞄型電子顯微鏡(SEM:Scanning Electron Microscope)所得之圖像求出(n=20)。所謂「長徑」,係指在藉由SEM所得之粒子圖像內,通過粒子之略重心的線分當中,距離最長之徑。所謂「短徑」,係指在藉由SEM所得之粒子圖像,通過粒子之略重心的線分當中,距離最短之徑。
尚,亦可組合具有不同形狀的粒子使用。
又,(D1)導電性粒子為銀粒子時,其振實密度較佳為1.5g/cm
3以上,更佳為2.0g/cm
3~6.0g/cm
3。於此,振實密度可依照JIS Z 2512 金屬粉-振實密度測定法測定。銀粒子之振實密度過低時,於本樹脂組成物的硬化物中高密度分散銀粒子容易變困難。其結果,容易降低硬化物的導電性。另一方面,銀粒子的振實密度過高時,變容易於本樹脂組成物中產生銀粒子的分離及沉降。
(D1)導電性粒子為銀粒子時,其平均粒徑(D
50)從導電性與本樹脂組成物的流動性的觀點來看,較佳為0.05μm~50μm,更佳為0.1μm~20μm,特佳為0.1μm~15μm。於此,平均粒徑係指在以雷射繞射法測定之體積基準的粒度分布,表示50%之累積頻率的粒徑(中位徑)。
(D1)導電性粒子為銀粒子時,銀粒子的比表面積較佳為4.0m
2/g以下,更佳為0.1m
2/g~3.0m
2/g。於此,比表面積可用BET法測定。銀粒子之比表面積過大時,進行糊化時,提高黏度。因此,變成容易降低操作性。另一方面,銀粒子之比表面積過小時,由於銀粒子彼此之接觸面積減少,降低導電性。
<(D2)絕緣性粒子>
作為(D2)絕緣性粒子,可使用二氧化矽粒子等之絕緣性粒子,作為所使用之(D2)絕緣性粒子之具體的例,可列舉Admatex股份有限公司製之高純度合成球狀二氧化矽「SE5200SEE」(平均粒徑:2μm),及CABOT製之疏水性氣相(Fumed)二氧化矽之「TS720」。
(D2)絕緣性粒子係於本樹脂組成物100質量份中,較佳為包含0.1質量份~80質量份,更佳為包含1質量份~75質量份,特佳為包含10質量份~70質量份。
(D2)絕緣性粒子為二氧化矽粒子時,其平均粒徑(D
50)較佳為0.01μm~20μm,更佳為0.05μm~15μm,特佳為0.1μm~10μm。於此,平均粒徑係指在以雷射繞射法測定之體積基準的粒度分布,表示50%之累積頻率的粒徑(中位徑)。
<物性值>
≪黏度≫
本樹脂組成物的黏度可在Brookfield RVT型黏度計(主軸:SC4-14主軸),以25℃的測定溫度測定。該測定黏度較佳為5Pa・s~100Pa・s,更佳為10Pa・s~100Pa・s,特佳為15Pa・s~90Pa・s。本樹脂組成物的黏度,可藉由例如單體成分的黏度調整、寡聚物成分的黏度調整、溶劑的添加、反應性稀釋劑的添加,或無機粒子的摻合量調整。
≪晶粒抗剪強度(Die shear strength)≫
本樹脂組成物之晶粒抗剪強度較佳為2N/mm
2以上,更佳為3N/mm
2以上,特佳為4N/mm
2以上。本樹脂組成物之晶粒抗剪強度,可藉由例如單體成分及寡聚物成分的分子構造、分子量或摻合量調整。
≪常溫彈性模數≫
所謂「常溫彈性模數」,表示某樹脂組成物的硬化物在常溫之柔軟性的指標。可說常溫彈性模數越低,柔軟性越高。於70℃放置60分鐘後之本樹脂組成物的常溫彈性模數,較佳為0.01GPa~1.6GPa,更佳為0.1GPa~1.5GPa,特佳為0.2GPa~1.0GPa。本樹脂組成物的常溫彈性模數可藉由例如單體及寡聚物成分的分子構造、分子量或摻合量調整。
≪使用期限≫
所謂「使用期限」,係指接著劑組成物之調製後,維持該接著劑組成物可使用的狀態的時間帶。本樹脂組成物的使用期限較佳為6小時[h]以上,更佳為8小時[h]以上,特佳為12小時[h]以上。本樹脂組成物的使用期限可藉由例如(B)自由基聚合起始劑、與(C)自由基聚合抑制劑的摻合量調整。
<製造方法>
可藉由摻合(A)自由基聚合性的硬化性樹脂、(B)自由基聚合起始劑及(C)自由基聚合抑制劑、如有必要之絕緣性粒子或導電性粒子、其他偶合劑等之界面處理劑、顏料及/或可塑劑等並進行攪拌混合,來製造本樹脂組成物。
攪拌混合此等中可使用公知之裝置。可藉由例如亨舍爾混合機、輥磨機或三輥磨機等之公知之裝置混合。可將此等原料同時混合。或亦可一部分先混合,而且殘留從之後混合。本樹脂組成物的製法若充分混鍊各材料,則並未被特別限定。
(供給方法)
本樹脂組成物的適用中,可使用例如噴射點膠機或空氣點膠機。又,可使用公知之塗佈法(例如浸塗佈、噴塗佈、棒塗機塗佈、凹版塗佈、回轉凹版塗佈及旋塗機塗佈)及公知之印刷方法(例如平版印刷、紙板印刷(Carton printing)、金屬印刷、膠印印刷、絲網印刷、凹版印刷、柔性版印刷,及噴墨印刷)。
(硬化條件)
可藉由將本樹脂組成物例如以60℃~150℃的溫度加熱,使其硬化。加熱溫度較佳為65℃~120℃,更佳為70℃~100℃。加熱時間較佳為0.25小時~4小時,更佳為0.5小時~2小時。
<用途>
本樹脂組成物具有低彈性,且低溫硬化性優異,亦具有長使用期限。從這般的觀點來看,例如,於用在軟性混合電子(FHE)領域,可使用本樹脂組成物,適合在使用在光學零件及半導體裝置之電子零件及半導體回路等之精密零件。更具體而言,可由含有導電性粒子之本樹脂組成物所調製之導電性接著劑等之導電性材料,或可將使本樹脂組成物硬化所得之硬化物作為零件實裝用材料或零件保護用之密封材料,或補強用之絕緣材料使用。
[實施例]
以下,針對有關本揭示之一實施形態的樹脂組成物進行說明。惟,本實施形態並非被限定於以下之實施例者。
在調製實施例及比較例之樹脂組成物,使用以下之材料。
<材料>
1.(A)自由基聚合性的硬化性樹脂
(A1)胺基甲酸酯丙烯酸酯寡聚物
(A1-1)胺基甲酸酯丙烯酸酯寡聚物「MBA-2CZ」:分子量1,600(根上工業股份有限公司)
(A1-2)胺基甲酸酯丙烯酸酯寡聚物「UN-333」:分子量3,000(根上工業股份有限公司)
(A1-3)胺基甲酸酯丙烯酸酯寡聚物「UN-6200」:分子量6,500(根上工業股份有限公司)
(A1-4)胺基甲酸酯丙烯酸酯寡聚物「UV-3200B」:分子量10,000(三菱化學股份有限公司)
(A1-5)胺基甲酸酯丙烯酸酯寡聚物「UN-6304」:分子量13,000(根上工業股份有限公司)
(A1-6)胺基甲酸酯丙烯酸酯寡聚物「UV-3000B」:分子量18,000(三菱化學股份有限公司)
(A1-7)胺基甲酸酯丙烯酸酯寡聚物「UN-3320HA」:分子量1,500(根上工業股份有限公司)
(A1-8)胺基甲酸酯丙烯酸酯寡聚物「UN6207」:分子量27,000(根上工業股份有限公司)
(A2)丙烯酸酯單體
(A2-1)丙烯酸樹脂「Light acrylate PO-A」(共榮社化學股份有限公司)
(A2-2)丙烯酸樹脂「Light acrylate IB-XA」(共榮社化學股份有限公司)
(A3)雙馬來醯亞胺樹脂
(A3-1)雙馬來醯亞胺樹脂「BMI-1500」(液狀。二聚酸改質)(Designer molecules Inc公司)
(B)自由基聚合起始劑
(B-1)過氧二碳酸酯「PEROYL TCP」:10小時半衰期溫度40.8℃(日油股份有限公司)
(B-2)二過氧化異丙苯「PERCUMYL D」:10小時半衰期溫度119.5℃(日油股份有限公司)
(C)自由基聚合抑制劑
(C-1)亞硝基苯基羥基胺鋁鹽(NNAS)「Q1301」(富士軟片和光純藥股份有限公司)
(C-2)對苯二酚「HQ」(富士軟片和光純藥股份有限公司)
(C-3)2,2,6,6-四甲基-1-哌啶氧基「TEMPO」(廣榮化學工業股份有限公司)
(D1)導電性粒子
(D1-1)銀粉「EA79613」:平均粒徑7μm(Metrotech Nologies公司)
(D1-2)銀粉「K79121P」:平均粒徑1μm(Metrotech Nologies公司)
(D2)絕緣性粒子
(D2-1)二氧化矽「SE5200SEE」:平均粒徑2μm(Admatex股份有限公司)
(D2-2)二氧化矽「TS720」:平均粒徑0.3μm(Capot公司)
<實施例及比較例的製造>
以成為下述表1~3所示之摻合比例的方式摻合各材料,使用三輥磨機進行攪拌混合,製造實施例1~19及比較例1~5之各樹脂組成物。
(物性值)
藉由以下所說明之手法,評估所測定之實施例及比較例之樹脂組成物的各物性值。
(70℃硬化性)
以目視及指觸確認測定晶粒抗剪強度之試驗片的試料部分是否固化。將以目視及指觸確認出試驗片之試料部分的固化時之評估以「A」表示。將無法以目視或指觸確認出試驗片之試料部分的固化時之評估以「B」表示。尚,70℃是否硬化,亦可以後述之晶粒抗剪強度評估。
(黏度)
將各樹脂組成物使用Brookfield RVT型黏度計(主軸:SC4-14主軸、測定溫度:25℃),以10rpm測定黏度。測定黏度為100(Pa・s)以下時,將該樹脂組成物評估為合格。將其結果示於上述表1~3。
(晶粒抗剪強度)
準備玻璃基板作為基板,準備3mm□之Si晶粒作為晶粒。使用具有φ2mm之孔的聚醯亞胺薄膜孔版(厚度:120μm),將各樹脂組成物印刷在玻璃基板上。然後,安裝3mm□之Si晶粒,於Air組合烤箱中,以70℃進行60分鐘硬化。如此進行,製作晶粒抗剪強度測定用試料。使用Nordson DAGE製桌上強度試驗器(型號:4000PLUS-CART-S200KG),於室溫測定晶粒抗剪強度。
針對各實施例及比較例,測定10個晶粒抗剪強度測定試料。將所得之10個測定值的算術平均值定義為晶粒抗剪強度。晶粒抗剪強度為2(N/mm
2)以上時,將該樹脂組成物評估為合格。將其結果示於上述表1~3。尚,比較例4為無法測定。
(常溫彈性模數)
於黏貼了鐵氟龍膠帶(鐵氟龍為註冊商標)之載玻片上,以硬化時之膜厚成為200±50μm的方式,塗佈各樹脂組成物,形成塗膜。然後,於Air組合烤箱中,藉由於70℃放置60分鐘,使塗膜硬化。硬化之塗膜從黏貼在鐵氟龍膠帶之載玻片剝離。然後,以切刀從硬化具有指定尺寸(40mm×5mm)之試驗片的塗膜切取。尚,切口以砂紙平滑地拋光。將此試驗片之常溫彈性模數依照JIS C6481,使用日立高新技術製黏彈性測定裝置(DMA)(型號:DMS7100),以變形模式:拉伸(Tension)、測定模式:燈(Ramp)、頻率:10Hz、扭曲擺動幅度:5μm、最小張力/壓縮力:50mN、張力/壓縮力增量:1.2、力幅初始值:50mN、移動等待時間:8秒,及潛變等待時間係數:0、25℃的條件測定。經測定之常溫彈性模數為1.6(GPa)以下時,將該樹脂組成物評估為合格。將其結果示於上述表1~3。比較例4常溫彈性模數無法測定。
(使用期限)
將剛經調製後之接著劑組成物的黏度(剛調整後的黏度),及於室溫下(25℃)放置指定時間(放置時間)後之接著劑組成物的黏度(接著劑組成物的黏度),使用Brookfield RVT型黏度計(主軸:SC4-14主軸、測定溫度:25℃),以10rpm測定。而且,將剛製作後的黏度定為1.0時之接著劑組成物的黏度變化的比例作為增黏率算出。表示增黏率越大,越能與時間經過一同提高接著組成物的黏度。據此,增黏率較大時,可說該樹脂組成物接近無法作為接著劑使用的狀態。反之,增黏率較小的情況下,表示不怎麼會因時間經過導致黏度的變化。據此,可說該樹脂組成物維持可作為接著劑使用的狀態。亦即,增黏率較小的情況下,可說該樹脂組成物具有較長之使用期限。在實施例及比較例,表示增黏率成為1.5以上為止的放置時間。放置時間為6小時以上時,將該樹脂組成物評估為合格。
(綜合評估)
各測定結果的任一種皆滿足合格基準時,將該樹脂組成物評估為「A」。測定結果一個也未滿足合格基準時,將該樹脂組成物評估為「B」。又,「-」表示無法成為可測定該試驗片的狀態。
於各實施例,任一測定結果皆滿足合格基準。
於比較例1,由於所使用之(A1)胺基甲酸酯丙烯酸酯寡聚物的質量平均分子量較小,故常溫彈性模數未滿足合格基準。
於比較例2,由於所使用之(A1)胺基甲酸酯丙烯酸酯寡聚物的質量平均分子量較大,故於70℃硬化,一部分並未硬化。其結果,黏度及晶粒抗剪強度皆未滿足合格基準。
於比較例3,由於在樹脂組成物未包含(C1)亞硝基胺化合物,故使用期限未滿足合格基準。
於比較例4,由於在樹脂組成物未包含(C1)亞硝基胺化合物,該樹脂組成物於70℃硬化並未硬化。其結果,無法測定晶粒抗剪強度及常溫彈性模數本身。
於比較例5,由於未使用(A1)胺基甲酸酯丙烯酸酯寡聚物,故常溫彈性模數未滿足合格基準。
從此等之結果,確認樹脂組成物具有低彈性,且低溫硬化性優異,並進一步具有長使用期限,該樹脂組成物為包含(A)自由基聚合性的硬化性樹脂、與(B)自由基聚合起始劑、與(C)自由基聚合抑制劑的樹脂組成物,其特徵為(C)成分包含(C1)亞硝基胺化合物,(A)成分包含(A1)胺基甲酸酯丙烯酸酯寡聚物,(A1)成分具有1,600以上且20,000以下的質量平均分子量。
Claims (15)
- 一種樹脂組成物,其係包含: (A)自由基聚合性的硬化性樹脂、與 (B)自由基聚合起始劑、與 (C)自由基聚合抑制劑, (C)成分包含(C1)亞硝基胺化合物, (A)成分包含(A1)胺基甲酸酯丙烯酸酯寡聚物, (A1)成分具有1,600以上且20,000以下的質量平均分子量。
- 如請求項1之樹脂組成物,其中,相對於(A)成分100質量份,包含0.1質量份~30質量份之(B)成分, (B)成分包含有機過氧化物, 前述有機過氧化物具有165℃以下之10小時半衰期溫度。
- 如請求項1或2之樹脂組成物,其中,(A)成分進一步包含(A3)雙馬來醯亞胺樹脂。
- 如請求項1~3中任一項之樹脂組成物,其中,(A)成分進一步包含(A2)丙烯酸酯單體。
- 如請求項4之樹脂組成物,其中,(A2)丙烯酸酯單體包含具有15℃以上之玻璃轉移溫度(Tg)的丙烯酸酯單體。
- 如請求項1~5中任一項之樹脂組成物,其中,相對於(A)成分100質量份,包含5質量份~50質量份之(A1)成分。
- 如請求項4~6中任一項之樹脂組成物,其中,(A1)胺基甲酸酯丙烯酸酯寡聚物與(A2)丙烯酸酯單體的質量比率為5:95~60:40。
- 如請求項1~7中任一項之樹脂組成物,其中,相對於(B)成分100質量份,包含0.1質量份~5質量份之(C)成分。
- 如請求項1~8中任一項之樹脂組成物,其中,於70℃放置60分鐘後,具有0.01Gpa~1.6Gpa之常溫彈性模數。
- 如請求項1~9中任一項之樹脂組成物,其係包含絕緣性粒子。
- 如請求項1~9中任一項之樹脂組成物,其係包含導電性粒子。
- 如請求項1~11中任一項之樹脂組成物,其係使用在軟性混合電子用途。
- 一種包含如請求項1~12中任一項之樹脂組成物的導電性接著劑。
- 一種如請求項1~12中任一項之樹脂組成物的硬化物。
- 一種包含如請求項13之導電性接著劑或如請求項14之硬化物的半導體裝置。
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