説明

フィルム状接着剤組成物及びこの組成物を用いた回路端子の接続構造体

【課題】 ラジカル硬化系でありながら、高い接着強度を示し、かつ信頼性試験(例えば85℃/85%RH放置)後においても安定した性能を有し、さらに広い接続裕度も有する接着剤組成物及びこの組成物を用いた回路端子の接続構造体を提供する。
【解決手段】 (a)熱可塑性樹脂、(b)ラジカル重合性化合物、(c)ラジカル重合開始剤及び(d)有機微粒子を含有するフィルム状接着剤組成物であって、(d)有機微粒子が、(メタ)アクリル酸アルキル−ブタジエン−スチレン共重合体、(メタ)アクリル酸アルキル−シリコーン共重合体、シリコーン−(メタ)アクリル共重合体又は複合体から選ばれる1種類以上であるフィルム状接着剤組成物及びこの組成物を用いた回路端子の接続構造体。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、フィルム状接着剤組成物及びこの組成物を用いた回路端子の接続構造体に関する。
【背景技術】
【0002】
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使用されている。接着剤組成物に対する要求は、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多岐に渡る特性が要求されている。
【0003】
また、接着に使用される被着体は、プリント配線板、ポリイミド等の有機基材をはじめ、銅、アルミニウム等の金属やITO、SiN、SiO等の多種多様な表面状態を有する基材が用いられ、各被着体にあわせた分子設計が必要である。
【0004】
従来から、前記半導体素子や液晶表示素子用の接着剤組成物としては、高接着性でかつ高信頼性を示すエポキシ樹脂を用いた熱硬化性樹脂が用いられてきた(例えば、特許文献1参照)。
【0005】
樹脂の構成成分としては、エポキシ樹脂、エポキシ樹脂と反応性を有するフェノール樹脂等の硬化剤、エポキシ樹脂と硬化剤の反応を促進する熱潜在性触媒が一般に用いられている。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となっており、室温での貯蔵安定性と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。
【0006】
実際の工程での硬化条件は、170〜250℃の温度で1〜3時間硬化することにより、所望の接着を得ていた。
しかしながら、最近の半導体素子の高集積化、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、硬化時の加熱によって、周辺部材に悪影響を及ぼす恐れが出てきた。
【0007】
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、より低温でかつ短時間での硬化、換言すれば低温速硬化での接着が要求されている。この低温速硬化を達成するためには、活性化エネルギーの低い熱潜在性触媒を使用する必要があるが、室温付近での貯蔵安定性を兼備することが非常に難しいことが知られている。
【0008】
最近、アクリレート誘導体やメタアクリレート誘導体等のラジカル重合性化合物とラジカル重合開始剤である過酸化物を併用したラジカル硬化型接着剤が注目されている。ラジカル硬化は、反応活性種であるラジカルが反応性に富むため、短時間硬化が可能である(例えば、特許文献2参照)。
【0009】
しかしながら、ラジカル硬化を用いた接着剤は、硬化時の硬化収縮が大きいために、エポキシ樹脂を用いた場合と比較して、接着強度に劣ることが分かっており、特に無機材質や金属材質の基材に対する接着強度が低下することが分かっている。
【0010】
また、接着強度の改良方法として、エーテル結合によって、硬化物の可とう性を付与し、接着強度を改善する方法(例えば、特許文献3、4参照)、接着剤中にゴム系の弾性材料からなる応力吸収粒子を分散させ接着強度を改善する方法が提案されている(例えば、特許文献5参照)。
【0011】
しかしながら、ラジカル重合性化合物と過酸化物を併用した場合でも、より低温速硬化を達成するためには活性化エネルギーの低い過酸化物を使用する必要があり、その場合、室温付近での貯蔵安定性、ポットライフ試験を満足することが非常に困難である。
【0012】
また、短時間硬化が可能であるが、十分な特性を発揮する硬化条件の範囲が狭く、低温で硬化させた場合、アクリレート誘導体やメタアクリレート誘導体の反応が十分に進まず、架橋密度不足になる。
【0013】
これらの問題のため、高温高湿条件(例えば85℃/85%RH)で長時間の暴露後も安定した性能が要求される半導体素子や液晶表示素子の接着剤に使用した場合、信頼性試験後に接着力、接続抵抗等の特性が悪化することが分かっている。
【0014】
【特許文献1】特開平01−113480号公報
【特許文献2】特開2002−203427号公報
【特許文献3】特許第3522634号公報
【特許文献4】特開2002−285128号公報
【特許文献5】特許第3477367号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0015】
本発明は、ラジカル硬化系でありながら、高い接着強度を示し、かつ信頼性試験(例えば85℃/85%RH放置)後においても安定した性能を有し、さらに広い接続裕度も有する接着剤組成物及びこの組成物を用いた回路端子の接続構造体を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【0016】
本発明は、[1](a)熱可塑性樹脂、(b)ラジカル重合性化合物、(c)ラジカル重合開始剤及び(d)有機微粒子を含有するフィルム状接着剤組成物であって、(d)有機微粒子が、(メタ)アクリル酸アルキル−ブタジエン−スチレン共重合体、(メタ)アクリル酸アルキル−シリコーン共重合体、シリコーン−(メタ)アクリル共重合体又は複合体から選ばれる1種類以上であるフィルム状接着剤組成物に関する。
【0017】
また、本発明は、[2](a)熱可塑性樹脂100質量部に対して、(d)有機微粒子が40質量部以上、500質量部以下である上記[1]のフィルム状接着剤組成物に関する。
また、本発明は、[3](d)有機微粒子が、三次元架橋構造又は重量平均分子量100万以上である上記[1]又は[2]のフィルム状接着剤組成物に関する。
【0018】
また、本発明は、[4](d)有機微粒子が、コアシェル構造である上記[1]〜[3]のいずれかに記載のフィルム状接着剤組成物に関する。
また、本発明は、[5]上記[1]〜[4]のいずれかに記載のフィルム状接着剤組成物に、さらに(e)分子内に少なくとも一つ以上のリン酸基を有するビニル化合物を含有してなるフィルム状接着剤組成物に関する。
【0019】
また、本発明は、[6](a)熱可塑性樹脂が、フェノキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステルウレタン樹脂、ブチラール樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂から選ばれる1種類以上である上記[1]〜[5]のいずれかに記載のフィルム状接着剤組成物に関する。
また、本発明は、[7]上記[1]〜[6]のいずれかに記載のフィルム状接着剤組成物に、さらに(f)導電性粒子を含有してなるフィルム状接着剤組成物に関する。
【0020】
さらに、本発明は、第一の接続端子を有する第一の回路部材と、第二の接続端子を有する第二の回路部材とが、第一の接続端子と第二の接続端子を対向して配置されており、前記対向配置した第一の接続端子と第二の接続端子の間に上記[1]〜[7]のいずれかに記載の接着材組成物が介在されており、前記対向配置した第一の接続端子と第二の接続端子のみが電気的に接続された回路端子の接続構造体に関する。
【発明の効果】
【0021】
本発明によれば、ラジカル硬化系でありながら、高い接着強度を示し、かつ信頼性試験(例えば85℃/85%RH放置)後においても安定した性能を有し、さらに広域の加熱温度対応可能なフィルム状接着剤組成物及びこの組成物を用いた回路端子の接続構造体を提供することかできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0022】
本発明は、(a)熱可塑性樹脂、(b)ラジカル重合性化合物、(c)ラジカル重合開始剤及び(d)有機微粒子を含有するフィルム状接着剤組成物であって、(d)有機微粒子が(メタ)アクリル酸アルキル−ブタジエン−スチレン共重合体、(メタ)アクリル酸アルキル−シリコーン共重合体、シリコーン−(メタ)アクリル共重合体又は複合体から選ばれる1種類以上であることを特徴とするフィルム状接着剤組成物である。
ここで、(メタ)アクリル酸アルキルは、アクリル酸アルキル、メタアクリル酸アルキル及びその混合物を、(メタ)アクリル共重合体は、アクリル共重合体、メタアクリル共重合体及びその混合物を示す。
【0023】
本発明において用いる(a)熱可塑性樹脂としては、特に制限は無く公知のものを使用することができる。このようなポリマとしては、ポリイミド、ポリアミド、フェノキシ樹脂類、ポリ(メタ)アクリレート類、ポリイミド類、ポリウレタン類、ポリエステル類、ポリエステルウレタン類、ポリビニルブチラール類等を用いることができる。これらは単独又は2種類以上を混合して用いることができる。
【0024】
さらに、これらポリマ中にはシロキサン結合やフッ素置換基が含まれていても良い。これらは、混合する樹脂同士が完全に相溶するか、もしくはミクロ相分離が生じて白濁する状態であれば好適に用いることができる。上記ポリマの分子量は大きいほどフィルム形成性が容易に得られ、またフィルム状接着剤組成物としての流動性に影響する溶融粘度を広範囲に設定できる。
【0025】
分子量は特に制限はないが、一般的な重量平均分子量としては5,000〜150,000が好ましく、10,000〜80,000が特に好ましい。この値が、5,000未満ではフィルム形成性が劣る傾向があり、また150,000を超えると他の成分との相溶性が悪くなる傾向がある。本発明では、熱可塑性樹脂として、フェノキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステルウレタン樹脂、ブチラール樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂がこのましい。
【0026】
本発明になるフィルム状接着剤組成物において、(a)熱可塑性樹脂の含有量は、フィルム状接着剤組成物全量を基準として、5〜80質量%であることが好ましく、15〜70質量%であることがより好ましい。5質量%未満であるとフィルム性が著しく悪化する傾向があり、80質量%を超えると接着剤組成物の流動性が悪化する傾向がある。
【0027】
本発明において用いる(b)ラジカル重合性化合物としては、特に制限は無く公知のものを使用することができる。
具体的には、エポキシ(メタ)アクリレートオリゴマー、ウレタン(メタ)アクリレートオリゴマー、ポリエーテル(メタ)アクリレートオリゴマー、ポリエステル(メタ)アクリレートオリゴマー等のオリゴマー、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、ビスフェノキシエタノールフルオレンアクリレート、ビスフェノールフルオレンジグリシジルエーテルのグリシジル基に(メタ)アクリル酸を付加させたエポキシ(メタ)アクリレート、ビスフェノキシエタノールフルオレンアクリレート、ビスフェノールフルオレンジグリシジルエーテルのグリシジル基に(メタ)アクリル酸を付加させたエポキシ(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グリシジル基にエチレングリコールや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、下記一般式(A)及び(B)で示される化合物が挙げられる。これらの化合物は、必要に応じて単独又は混合して用いてもよい。
【0028】
【化1】

(ここでR及びRは、各々独立に水素又はメチル基を示し、k及びlは各々独立に1〜8の整数を表す。)
【0029】
【化2】

(ここでR及びR4は、各々独立に水素又はメチル基を示し、m及びnは、各々独立に0〜8の整数を表す。)
【0030】
(b)ラジカル重合性化合物の添加量は、フィルム状接着剤組成物全量を基準として、15〜70質量%であることが好ましく、好ましくは25〜60質量%である。添加量が15質量%未満の場合、硬化後の耐熱性低下が懸念され、また60質量%以上の場合には、フィルムとして使用する場合にフィルム形成性が低下する恐れがある。
【0031】
本発明において用いる(c)ラジカル重合開始剤としては、従来から知られている過酸化物やアゾ化合物等公知の化合物を用いることができるが、安定性、反応性、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180〜1,000の過酸化物が好ましい。ここで、「1分間半減期温度」とは、半減期が1分となる温度をいい、「半減期」とは、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。
【0032】
具体的には、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ノエデカノエート、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、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、ベンゾイル(3−メチルベンゾイル)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、t−アミルパーオキシベンゾエート等が挙げられる。これらの化合物は、単独で用いる他に、2種以上の化合物を混合して用いても良い。
【0033】
また、(c)ラジカル重合開始剤として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ができる。このような化合物としては、特に制限は無く、公知の化合物を使用することができるが、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や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、単独で用いる他に、前記過酸化物やアゾ化合物と混合して用いても良い。
【0034】
本発明の(c)ラジカル重合開始剤の添加量は、(a)熱可塑性樹脂100重量部に対して0.1〜50重量部が好ましく、1〜30重量部がさらに好ましい。ラジカル重合開始剤が0.1重量部質量部未満の場合、硬化不足が懸念され、また、50質量部以上の場合には、放置安定性が低下する恐れがある。
【0035】
(d)有機微粒子については、耐熱性、相容性及び接着性の観点から、(メタ)アクリル酸アルキル−ブタジエン−スチレン共重合体、(メタ)アクリル酸アルキル−シリコーン共重合体、シリコーン−(メタ)アクリル共重合体又は複合体から選ばれる1種類以上であることが好ましい。さらに好ましくは、分子量100万以上又は三次元架橋構造有する有機微粒子が良い。
【0036】
また、フィルム状接着剤組成物への分散性の観点から、有機微粒子が、核材表面のガラス転移温度より高いガラス転移温度を有する表面層を形成したもの、粒子の外部にグラフト層を持ったものなどのコアシェルタイプであることが好ましい。
【0037】
(d)有機微粒子の添加量は、(a)熱可塑性樹脂100重量部に対して40質量部〜500質量部が好ましく、50〜400質量部がさらに好ましく、特に60〜300質量部が好ましい。(d)有機微粒子が40質量部未満の場合、耐熱性、凝集力の不足が懸念され、500質量部以上の場合には流動性が低下するおそれがある。
【0038】
また、本発明は、上記のフィルム状接着剤組成物の他に、下記一般式(1)〜(3)に示すように(e)分子内に少なくとも一つ以上のリン酸基を有するビニル化合物を含有してなるフィルム状接着剤組成物も提供するものである。
【0039】
【化3】

(ここでRは、アクリロイル基又はメタアクリロイル基、Rは水素又はメチル基、W、Xは独立に1〜8の整数を示す。)
【0040】
【化4】

(ここでRは、アクリロイル基又はメタアクリロイル基、Y、Zは独立に1〜8の整数を示す。)
【0041】
【化5】

(ここでRは、アクリロイル基又はメタアクリロイル基、Rは、水素又はメチル基、A、Bは独立に1〜8の整数を示す。)
【0042】
具体的には、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(エチレンオキサイド)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、リン酸ビニル等が挙げられる。
【0043】
(e)分子内に少なくとも一つ以上のリン酸基を有するビニル化合物の添加量は、(a)熱可塑性樹脂50質量部に対して、0.1〜15質量部であり、好ましくは0.5〜10質量部である。添加量が0.1質量部未満の場合、高接着強度が得られにくく、また15質量部を超えると、硬化後のフィルム状接着剤組成物の物性低下が著しく、信頼性が低下する恐れがある。
【0044】
本発明に用いる(f)導電性粒子としては、Au、Ag、Ni、Cu、はんだ等の金属粒子、カーボン等が挙げられる。
また、非導電性のガラス、セラミック、プラスチック等を核とし、この核に前記金属、金属粒子やカーボンを被覆したものでもよい。
【0045】
導電性粒子が、プラスチックを核とし、この核に前記金属、金属粒子やカーボンを被覆したものや熱溶融金属粒子の場合、加熱加圧により変形性を有するので接続時に電極との接触面積が増加し信頼性が向上するので好ましい。
【0046】
また、これらの導電性粒子の表面を、さらに高分子樹脂などで被覆した微粒子は、導電性粒子の配合量を増加した場合の粒子同士の接触による短絡を抑制し、電極回路間の絶縁性が向上できることから、適宜これを単独あるいは導電性粒子と混合して用いてもよい。
【0047】
この導電性粒子の平均粒径は、分散性、導電性の点から1〜18μmであることが好ましい。導電性粒子の使用量は、特に制限は受けないが、フィルム状接着剤組成物トータル100体積に対して0.1〜30体積%とすることが好ましく、0.1〜10体積%とすることがより好ましい。この値が、0.1体積%未満であると導電性が劣る傾向があり、30体積%を超えると回路の短絡が起こる傾向がある。
【0048】
なお、体積%は23℃の硬化前の各成分の体積をもとに決定されるが、各成分の体積は、比重を利用して重量から体積に換算することができる。また、メスシリンダー等にその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適当な溶媒(水、アルコール等)を入れたものに、その成分を投入し増加した体積をその体積として求めることもできる。
【0049】
安定化剤の添加量は、(a)熱可塑性樹脂100部に対して、0.01〜30質量部、好ましくは0.05〜10質量部である。添加量が0.01質量部未満の場合、添加効果が著しく低下することが懸念され、また30質量部を超えると、他の成分との相溶性が低下する恐れがある。
【0050】
本発明になるフィルム状接着剤組成物には、アルコキシシラン誘導体やシラザン誘導体に代表されるカップリング剤及び密着向上剤、レベリング剤等の接着助剤を適宜添加してもよい。具体的には、下記一般式(4)で示される化合物が好ましく、単独で用いる他に、2種以上の化合物を混合して用いても良い。
【0051】
【化6】

(ここでR10、R11、R12は独立に、水素、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、アリール基、R13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、グリシジル基、Cは1〜10の整数を示す。)
【0052】
本発明になるフィルム状接着剤組成物は、応力緩和及び接着性向上を目的に、ゴム成分を併用しても良い。具体的には、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、アクリルゴム、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、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、カルボキシル基、水酸基、(メタ)アクリロイル基又はモルホリン基をポリマ末端に含有するアクリロニトリル−ブタジエンゴム、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、ポリ−ε−カプロラクトン等が挙げられる。
【0053】
上記ゴム成分としては、接着性向上の観点から、高極性基であるシアノ基、カルボキシル基を側鎖あるいは末端に含むゴム成分が好ましく、さらに流動性向上の観点から、液状ゴムがより好ましい。具体的には、液状アクリロニトリル−ブタジエンゴム、カルボキシル基、水酸基、(メタ)アクリロイル基又はモルホリン基をポリマ末端に含有する液状アクリロニトリル−ブタジエンゴム、液状カルボキシル化ニトリルゴムが挙げられ、極性基であるアクリロニトリルの含有量は5〜60%が好ましい。
これらの化合物は単独で用いる他に、2種以上の化合物を混合して用いても良い。
【0054】
本発明になるフィルム状接着剤組成物は、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、離型紙等の剥離性基材上に塗布し又は不織布などの基材に含浸させて剥離性基材上に載置したフィルムとして使用する。
【0055】
本発明になるフィルム状接着剤組成物は、加熱及び加圧を併用して接着させることができる。加熱温度は、特に制限はないが、100〜250℃の温度が好ましい。圧力についても、被着体に損傷を与えない範囲であれば、特に制限はないが、一般的には0.1〜10MPa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く、140〜200℃、3MPa、10秒の加熱でも接着させることが可能である。
【0056】
本発明になるフィルム状接着剤組成物は、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、銀フィルム等に代表される回路接続材料、CSP用エラストマー、CSP用アンダーフィル材、LOCテープ等に代表される半導体素子接着材料として使用することができる。
【0057】
以下に、本発明のフィルム状接着剤組成物及び導電性粒子を使用して作製した異方導電フィルムと電極の接続の一例について説明する。異方導電フィルムを、基板上の相対時する電極間に存在させ、加熱加圧することにより両電極の接触と基板間の接着を得、電極との接続を行える。
電極を形成する基板としては、半導体、ガラス、セラミック等の無機質、ポリイミド、ポリカーボネート等の有機物、ガラス/エポキシ等のこれら複合の各組み合わせが適用できる。
【実施例】
【0058】
以下、本発明の実施例を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に制限するものではない。
(フェノキシ樹脂、ブチラール樹脂の調整)
フェノキシ樹脂(YP−50、東都化成社製、商品名)及びブチラール樹脂(デンカブチラール3000−1、電気化学工業社製、商品名)は各々の樹脂40gを、メチルエチルケトン60gに溶解して、固形分40重量%の溶液とした。
【0059】
(ポリエステルウレタンの準備)
ポリエステルウレタン樹脂(UR−1400、東洋紡社製、商品名)は樹脂分30%のメチルエチルケトンとトルエンの1:1混合溶媒溶解品を用いた。
【0060】
(ウレタン樹脂の合成)
ポリウレタン樹脂(ミラクトロンP22M、日本ポリウレタン工業社製、商品名)は樹脂分15%のメチルエチルケトンの溶解品を用いた。
【0061】
(ラジカル重合性化合物の準備)
イソシアヌル酸EO変性ジアクリレート(M−215、東亜合成株式会社製、商品名)、及び2−(メタ)アクリロイロキシエチルホスフェート(ライトエステルP−2M、共栄社株式会社製商品名)を準備した。
【0062】
(ウレタンアクリレートの合成)
攪拌機、温度計、塩化カルシウム乾燥管を備えた還流冷却管、窒素ガス導入管を備えた反応容器に数平均分子量860のポリ(ヘキサメチレンカーボネート)ジオール(アルドリッチ社製)860部(1.00モル)及びジブチルスズジラウレート(アルドリッチ社製)5.53重量部を投入する。充分に窒素ガスを導入した後、70〜75℃に加熱し、イソフォロンジイソシアネート(アルドリッチ社製)666重量部(3.00モル)を3時間で均一に滴下し、反応させた。
【0063】
滴下完了後、10時間反応を継続した。これに2−ヒドロキシエチルアクリレート(アルドリッチ社製)238部(2.05モル)、ハイドロキノンモノメチルエーテル(アルドリッチ社製)0.53重量部を投入し、さらに10時間反応させ、IR測定によりイソシアネートが消失したことを確認して反応を終了し、ウレタンアクリレート(UA)を得た。得られたUAの数平均分子量3,700のウレタンアクリレート(UA)であった。
【0064】
(有機微粒子の準備)
有機微粒子として、メタクリル酸アルキル−ブタジエン−スチレン共重合体(メタブレンC−215A 三菱レイヨン社製、商品名)、アクリル−シリコーン共重合体(シヤリーヌ R−210 日信化学工業社製、商品名) を準備した。
【0065】
(架橋ポリブタジエン粒子の準備)
ステンレス製オートクレーブに純水を入れ、懸濁剤としてポリビニルアルコール(関東化学社製)を添加し溶解させた。この中にブタジエン(アルドリッチ社製)を入れ、撹拌して分散させた。別にラジカル重合開始剤としてベンゾイルパーオキシド(カドックス CH−50L 化薬アクゾ社製、商品名)を溶解させ、撹拌した。
【0066】
次いで、オートクレーブを60〜65℃に昇温させ、攪拌下で45分間重合した。未反応のモノマーを放出後、生成した架橋ポリブタジエン粒子をろ過、水洗浄、エタノ−ル洗浄をし、得られた架橋ポリブタジエン粒子を真空下に乾燥し、平均粒子径500nmの架橋ポリブタジエン粒子(BR)を準備した。
【0067】
(ラジカル重合開始剤の準備)
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、日本油脂株式会社製、商品名)を準備した。
【0068】
(導電性粒子の作製)
ポリスチレンを核とする粒子の表面に、厚み0.2μmのニッケル層を設け、このニッケル層の外側に、厚み0.02μmの金層を設け、平均粒径4μm、比重2.5の導電性粒子を作製した。
【0069】
(実施例1〜6、比較例1〜4)
固形重量比で表1に示す割合に配合し、さらに導電性粒子を1.5体積%配合分散させ、厚み80μmのフッ素樹脂フィルムに塗工装置を用いて塗布し、70℃、10分の熱風乾燥によって接着剤層の厚みが20μmのフィルム状接着剤組成物を得た。
【0070】
【表1】

【0071】
〔接着強度、接続抵抗の測定〕
上記製法によって得たフィルム状接着剤組成物を用いて、ライン幅25μm、ピッチ50μm及び厚み18μmの銅回路を500本有するフレキシブル回路板(FPC)と、0.2μmの酸化インジウム(ITO)の薄層を形成したガラス(厚み1.1mm、表面抵抗20Ω/□)とを、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)を用いて160℃の温度、圧力3MPaの条件で10秒間の加熱加圧を行って幅2mmにわたり接続し、接続体を作製した。この接続体の隣接回路間の抵抗値を、接着直後と、85℃、85%RHの高温高湿槽中に168時間保持した後に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。
【0072】
また、この接続体の接着強度をJIS−Z0237に準じて90度剥離法で測定し、評価した。ここで、接着強度の測定装置は東洋ボールドウィン株式会社製テンシロンUTM−4(剥離速度50mm/min、25℃)を使用した。
以上のようにして行った接続体の接着強度及び接続抵抗の測定の結果を表2に示す。
【0073】
【表2】



【0074】
表2に示すように、実施例1〜6で得られたフィルム状接着剤組成物は、加熱温度160℃において、接着直後及び85℃、85%RHの高温高湿槽中に168時間保持した後で、良好な接続抵抗及び接着強度を示し、良好な特性を示すことが明らかである。
【0075】
これらに対して、本発明における有機微粒子を使用しない比較例1では、高温高湿処理後の接着力の低下及び接続抵抗の上昇が見られた。また本発明における有機微粒子の配合部数が20質量部以下の比較例3では高温高湿後の接着力低下及び接続抵抗の上昇が見られた。さらに50質量部以上の比較例4では接着直後の接続抵抗が高く、高温高湿処理後の接続抵抗の上昇が見られた。
【0076】
(実施例7〜9、比較例5〜7)
実施例1〜3、比較例1〜3で得られたフィルムを150℃の温度で3MPaで10秒間の加熱加圧を行って幅2mmにわたり接続し、接続体を作製した。接着強度、接続抵抗の測定は実施例1〜6、比較例1〜3と同様に行った。
【0077】
【表3】

【0078】
表3に示されるように、実施例7〜9で得られたフィルム状接着剤組成物は、加熱温度150℃において、接着直後及び85℃、85%RHの高温高湿槽中に168時間保持した後で、良好な接続抵抗及び接着強度を示し、広域の加熱温度に対して良好な特性を示すことが明らかである。
これらに対して、本発明における有機微粒子を使用しない比較例5〜7では、接着直後の接続抵抗が高く、高温高湿処理後も接続抵抗の上昇が見られた。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
(a)熱可塑性樹脂、(b)ラジカル重合性化合物、(c)ラジカル重合開始剤及び(d)有機微粒子を含有するフィルム状接着剤組成物であって、(d)有機微粒子が、(メタ)アクリル酸アルキル−ブタジエン−スチレン共重合体、(メタ)アクリル酸アルキル−シリコーン共重合体、シリコーン−(メタ)アクリル共重合体又は複合体から選ばれる1種類以上であるフィルム状接着剤組成物。
【請求項2】
(a)熱可塑性樹脂100質量部に対して、(d)有機微粒子が40質量部以上、500質量部以下である請求項1記載のフィルム状接着剤組成物。
【請求項3】
(d)有機微粒子が、三次元架橋構造又は重量平均分子量100万以上である請求項1又は2記載のフィルム状接着剤組成物。
【請求項4】
(d)有機微粒子が、コアシェル構造である請求項1〜3のいずれかに記載のフィルム状接着剤組成物。
【請求項5】
請求項1〜4のいずれかに記載のフィルム状接着剤組成物に、さらに(e)分子内に少なくとも一つ以上のリン酸基を有するビニル化合物を含有してなるフィルム状接着剤組成物。
【請求項6】
(a)熱可塑性樹脂が、フェノキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステルウレタン樹脂、ブチラール樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂から選ばれる1種類以上である請求項1〜5のいずれかに記載のフィルム状接着剤組成物。
【請求項7】
請求項1〜6のいずれかに記載のフィルム状接着剤組成物に、さらに(f)導電性粒子を含有してなるフィルム状接着剤組成物。
【請求項8】
第一の接続端子を有する第一の回路部材と、第二の接続端子を有する第二の回路部材とが、第一の接続端子と第二の接続端子を対向して配置されており、前記対向配置した第一の接続端子と第二の接続端子の間に請求項1〜7のいずれかに記載の接着材組成物が介在されており、前記対向配置した第一の接続端子と第二の接続端子のみが電気的に接続された回路端子の接続構造体。

【公開番号】特開2008−195852(P2008−195852A)
【公開日】平成20年8月28日(2008.8.28)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−33358(P2007−33358)
【出願日】平成19年2月14日(2007.2.14)
【出願人】(000004455)日立化成工業株式会社 (4,649)
【Fターム(参考)】