硬化性エポキシ組成物、異方性導電材料、積層体、接続構造体及び接続構造体の製造方法
【課題】完全に硬化していない半硬化状態で保管された後に接続対象部材の接続に用いられても、接続対象部材を容易に接続できる硬化性エポキシ組成物を提供する。
【解決手段】下記式（１）で表される構造を有するエポキシ化合物の単量体、該エポキシ化合物が少なくとも２個結合された多量体、又は該単量体と該多量体との混合物であるエポキシ成分と、エポキシ基を有するアクリルポリマー及びエポキシ基を有するスチレンポリマーの内の少なくとも一方のポリマーと、硬化剤とを含有する硬化性エポキシ組成物。
上記式（１）中、Ｒ１は水素原子、炭素数１〜５のアルキル基又は特定なエポキシ基をもつ構造を表し、Ｒ２は炭素数１〜５のアルキレン基を表し、Ｒ３は炭素数１〜５のアルキレン基を表す。
【解決手段】下記式（１）で表される構造を有するエポキシ化合物の単量体、該エポキシ化合物が少なくとも２個結合された多量体、又は該単量体と該多量体との混合物であるエポキシ成分と、エポキシ基を有するアクリルポリマー及びエポキシ基を有するスチレンポリマーの内の少なくとも一方のポリマーと、硬化剤とを含有する硬化性エポキシ組成物。
上記式（１）中、Ｒ１は水素原子、炭素数１〜５のアルキル基又は特定なエポキシ基をもつ構造を表し、Ｒ２は炭素数１〜５のアルキレン基を表し、Ｒ３は炭素数１〜５のアルキレン基を表す。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、完全に硬化していない半硬化状態で保管されたときに、硬化が進行し難く、さらに半硬化状態で保管された後に接続対象部材の接続に用いられても、接続対象部材を容易に接続できる硬化性エポキシ組成物、該硬化性エポキシ組成物を用いた異方性導電材料、積層体、接続構造体及び接続構造体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
異方性導電ペースト、異方性導電インク、異方性導電粘接着剤、異方性導電フィルム、又は異方性導電シート等の異方性導電材料が広く知られている。
【０００３】
異方性導電材料は、ＩＣチップとフレキシブルプリント回路基板との接続や、ＩＣチップとＩＴＯ電極を有する回路基板との接続等に使用されている。例えば、ＩＣチップの電極と回路基板の電極との間に異方性導電材料を配置した後、加熱及び加圧することにより、これらの電極同士を接続できる。
【０００４】
上記異方性導電材料の一例として、下記の特許文献１には、熱硬化性接着剤と、導電性粒子と、イミダゾール構造を有する潜在性硬化剤と、アミン構造を有する潜在性硬化剤とを含有する異方性導電接着フィルムが開示されている。特許文献１には、この異方性導電接着フィルムを比較的低温で硬化させても、接続信頼性が優れていることが記載されている。
【特許文献１】特開平９−１１５３３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の異方性導電接着フィルムは、保護フィルム上に形成されている。この保護フィルム上に形成された異方性導電接着フィルムを用いて、ＩＣチップを回路基板上に実装する場合、異方性導電接着フィルムは保護フィルムから剥離される。ＩＣチップと回路基板との間に異方性導電接着フィルムが配置され、ＩＣチップと回路基板とが熱圧着される。
【０００６】
従って、異方性導電接着フィルムを保護フィルムから剥離する工程が必要であった。さらに、ＩＣチップと回路基板との間に、異方性導電接着フィルムを配置する工程が必要であった。保護フィルムは異方性導電接着フィルムから剥離されるため、大量の保護フィルムが廃棄されるという問題があった。また、ＩＣチップと回路基板との間に、異方性導電接着フィルムを配置するため、製造工程が複雑になるという問題があった。さらに、ＩＣチップと回路基板との間に、異方性導電接着フィルムを精度よく位置合わせすることが困難なことがあった。従って、このような工程を省略することが強く望まれていた。
【０００７】
上記工程を省略するために、回路基板上に、異方性導電接着層を予め形成することが検討されてきている。しかしながら、回路基板上に、特許文献１に記載の異方性導電接着フィルムにより異方性導電接着層を形成した場合、該異方性導電接着層の粘着性が高いため、取り扱いが困難であるという問題があった。
【０００８】
さらに、異方性導電接着層の粘着性を低下させるために、異方性導電接着層の硬化を進行させ、異方性導電接着層を完全に硬化していない半硬化状態にする場合、異方性導電接着層の硬化反応の制御が困難であった。さらに、半硬化状態とされた異方性導電接着層が保管されると、硬化がさらに進行し、異方性導電接着層の粘着性が低下することがあった。このため、ＩＣチップと回路基板とを確実に接続できないことがあった。
【０００９】
本発明の目的は、完全に硬化していない半硬化状態で保管されたときに、硬化が進行し難く、さらに半硬化状態で保管された後に接続対象部材の接続に用いられても、接続対象部材を容易に接続できる硬化性エポキシ組成物、該硬化性エポキシ組成物を用いた異方性導電材料、積層体、接続構造体及び接続構造体の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によれば、下記式（１）で表される構造を有するエポキシ化合物の単量体、該エポキシ化合物が少なくとも２個結合された多量体、又は該単量体と該多量体との混合物であるエポキシ成分と、エポキシ基を有するアクリルポリマー及びエポキシ基を有するスチレンポリマーの内の少なくとも一方のポリマーと、硬化剤とを含有することを特徴とする、硬化性エポキシ組成物が提供される。
【００１１】
【化１】
【００１２】
上記式（１）中、Ｒ１は水素原子、炭素数１〜５のアルキル基又は下記式（２）で表される構造を表し、Ｒ２は炭素数１〜５のアルキレン基を表し、Ｒ３は炭素数１〜５のアルキレン基を表す。
【００１３】
【化２】
【００１４】
上記式（２）中、Ｒ４は炭素数１〜５のアルキレン基を表す。
【００１５】
本発明に係る異方性導電材料は、本発明に従って構成された硬化性エポキシ組成物と、導電性粒子とを含有する。
【００１６】
本発明に係る積層体は、第１の接続対象部材と、該第１の接続対象部材上に積層された半硬化物層とを備え、前記半硬化物層が、前記第１の接続対象部材上に本発明の硬化性エポキシ組成物又は該硬化性エポキシ組成物と導電性粒子とを含有する異方性導電材料を塗工した後、該硬化性エポキシ組成物又は該異方性導電材料を予備硬化させることにより形成されていることを特徴とする。
【００１７】
本発明に係る接続構造体は、第１の接続対象部材と、第２の接続対象部材と、第１，第２の接続対象部材を接続している接続部とを備え、前記接続部が、本発明の硬化性エポキシ組成物又は該硬化性エポキシ組成物と導電性粒子とを含有する異方性導電材料により形成されていることを特徴とする。
【００１８】
本発明に係る接続構造体の製造方法は、本発明に従って構成された積層体の半硬化物層上に、第２の接続対象部材を積層する工程と、前記第２の接続対象部材を積層した後、前記半硬化物層を加熱し、硬化させることにより前記半硬化物層が硬化された接続部を形成し、該接続部により第１，第２の接続対象部材を接続する工程とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る硬化性エポキシ組成物は、上記特定の構造を有するエポキシ化合物の単量体、該エポキシ化合物が少なくとも２個結合された多量体、又は該単量体と該多量体との混合物であるエポキシ成分と、エポキシ基を有するアクリルポリマー及びエポキシ基を有するスチレンポリマーの内の少なくとも一方のポリマーと、硬化剤とを含有するため、完全に硬化していない半硬化状態とされ、半硬化状態で保管されたときに、硬化が進行し難い。さらに、本発明に係る硬化性エポキシ組成物を半硬化状態で保管した後に、接続対象部材を接続するのに用いた場合に、接続対象部材を容易に接続できる。
【００２０】
また、本発明に係る異方性導電材料を半硬化状態で保管した後に、電子部品の電極間の接続に用いた場合に、電子部品の電極間を容易に接続できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の詳細を説明する。
【００２２】
（硬化性エポキシ組成物）
本発明に係る硬化性エポキシ組成物は、下記式（１）で表される構造を有するエポキシ化合物の単量体、該エポキシ化合物が少なくとも２個結合された多量体、又は該単量体と該多量体との混合物であるエポキシ成分（以下、エポキシ成分Ａともいう。）と、エポキシ基を有するアクリルポリマー及びエポキシ基を有するスチレンポリマーの内の少なくとも一方のポリマー（以下、ポリマーＢともいう。）と、硬化剤とを含有する。上記エポキシ成分Ａは、下記式（１）で表される構造を有するエポキシ化合物の単量体、該エポキシ化合物が少なくとも２個結合された多量体、又は該単量体と該多量体との混合物の内のいずれかである。
【００２３】
【化３】
【００２４】
上記式（１）中、Ｒ１は水素原子もしくは炭素数１〜５のアルキル基又は下記式（２）で表される構造を表し、Ｒ２は炭素数１〜５のアルキレン基を表し、Ｒ３は炭素数１〜５のアルキレン基を表す。
【００２５】
【化４】
【００２６】
上記式（２）中、Ｒ４は炭素数１〜５のアルキレン基を表す。
【００２７】
上記アルキル基の炭素数が５を超えると、硬化性エポキシ組成物の硬化速度が低下することがある。また、上記アルキレン基の炭素数が５を超えると、硬化性エポキシ組成物の硬化速度が低下することがある。
【００２８】
上記式（１）中のＲ１は、炭素数１〜３のアルキル基又は上記式（２）で表される構造であることが好ましく、上記式（２）で表される構造であることがより好ましい。上記アルキル基は直鎖構造を有するアルキル基であってもよく、分岐構造を有するアルキル基であってもよい。
【００２９】
上記式（１）中のＲ２は、炭素数１〜３のアルキレン基であることが好ましく、メチレン基であることがより好ましい。上記式（１）中のＲ３は、炭素数１〜３のアルキレン基であることが好ましく、メチレン基であることがより好ましい。上記アルキレン基は直鎖構造を有するアルキレン基であってもよく、分岐構造を有するアルキレン基であってもよい。上記Ｒ２と上記Ｒ３とは、同一であってもよく、異なっていてもよい。
【００３０】
上記式（２）中のＲ４は、炭素数１〜３のアルキレン基であることが好ましく、メチレン基であることがより好ましい。上記アルキレン基は直鎖構造を有するアルキレン基であってもよく、分岐構造を有するアルキレン基であってもよい。
【００３１】
上記式（１）で表される構造を有するエポキシ化合物は、フルオレン構造と、少なくとも２個のエポキシ基とを有することを特徴とする。本発明の硬化性エポキシ組成物は、上記エポキシ成分Ａと、後述するエポキシ基を有するアクリルポリマー及びエポキシ基を有するスチレンポリマーの内の少なくとも一方のポリマーとを含有するため、完全に硬化していない半硬化状態とされたときに適度な粘着性を有する。さらに、硬化性エポキシ組成物が半硬化状態で保管されても、硬化が進行し難い。硬化性エポキシ組成物を半硬化状態で保管した後に接続対象部材の接続に用いた場合、接続対象部材を容易に接続できる。
【００３２】
さらに、本発明の硬化性エポキシ組成物に導電性粒子が添加された異方性導電材料を半硬化状態で保管した後に、電子部品の電極間の接続に用いた場合、電極間を容易に接続できる。さらに、電極間の電気的接続の信頼性を高めることができる。
【００３３】
上記式（１）で表される構造を有するエポキシ化合物の具体例として、下記の式（３）で表されるエポキシ化合物等が挙げられる。下記式（３）で表されるエポキシ化合物は、上記式（１）におけるＲ２がメチレン基であり、Ｒ３がメチレン基であり、かつＲ１が上記式（２）で表される構造を有し、上記式（２）におけるＲ４がメチレン基であるエポキシ化合物である。
【００３４】
【化５】
【００３５】
前述した式（１）で表される構造を有するエポキシ化合物は、単量体である。本発明では、上記式（１）で表される構造を有するエポキシ化合物の単量体に代えて、あるいは該エポキシ化合物の単量体とともに、上記式（１）で表される構造を有するエポキシ化合物が少なくとも２個結合された多量体を用いてもよい。上記エポキシ成分Ａは、上記式（１）で表される構造を有するエポキシ化合物の単量体、該エポキシ化合物が２〜１０個結合された多量体、又は該単量体と該多量体との混合物であることが好ましく、上記エポキシ化合物の単量体、該エポキシ化合物が２個又は３個結合された多量体、又は該単量体と該多量体との混合物であることがより好ましく、さらに上記エポキシ化合物の単量体であることがより好ましい。上記式（１）で表される構造を有するエポキシ化合物が１０個を超えて結合された多量体を用いると、硬化性エポキシ組成物の粘度が高くなりすぎることがある。なお、上記式（１）で表される構造を有するエポキシ化合物の単量体を合成すると、副生成物として、上記単量体が２個又は３個結合された多量体が含まれることがある。
【００３６】
上記エポキシ成分Ａと上記ポリマーＢとの合計１００重量％中に、上記エポキシ成分Ａは４０〜８０重量％の範囲内で含有されることが好ましく、５０〜７０重量％の範囲内で含有されることがより好ましい。上記エポキシ成分Ａの含有量が少なすぎると、線膨張率が充分に低い硬化物が得られないことがある。上記エポキシ成分Ａの含有量が多すぎると、硬化性エポキシ組成物が半硬化されて、半硬化状態で保管されたときに、硬化が進行しやすくなることがある。
【００３７】
本発明の硬化性エポキシ組成物は、エポキシ基を有するアクリルポリマー及びエポキシ基を有するスチレンポリマーの内の少なくとも一方のポリマーを含む。該エポキシ基を有するスチレンポリマーは、ポリスチレンのベンゼン環の一部がエポキシ基に置換された構造を有する。
【００３８】
本発明の硬化性エポキシ組成物は、上記エポキシ成分Ａとともに、上記ポリマーＢを含有するため、半硬化状態で保管された後に接続対象部材を接続しても、接続対象部材を容易に接続できる。
【００３９】
上記エポキシ基を有するスチレンポリマーは、下記式（４）で表される骨格を有することが好ましい。この場合には、硬化性エポキシ組成物が半硬化されて、半硬化状態で保管されたときに、硬化がより一層進行し難くなる。
【００４０】
【化６】
【００４１】
上記エポキシ成分Ａと上記ポリマーＢとの合計１００重量％中に、上記ポリマーＢは２０〜６０重量％の範囲内で含有されることが好ましく、３０〜５０重量％の範囲内で含有されることがより好ましい。上記ポリマーＢの含有量が少なすぎると、硬化性エポキシ組成物が半硬化されて、半硬化状態で保管されたときに、硬化が進行しやすくなることがある。上記ポリマーＢの含有量が多すぎると、線膨張率が充分に低い硬化物が得られないことがある。
【００４２】
上記エポキシ基を有するアクリルポリマーの重量平均分子量は、１０００００〜３０００００の範囲内にあることが好ましく、２０００００〜２５００００の範囲内にあることがより好ましい。上記エポキシ基を有するスチレンポリマーの重量平均分子量は、１００００〜１０００００の範囲内にあることが好ましく、１５０００〜５００００の範囲内にあることがより好ましい。上記重量平均分子量が上記範囲内にあることにより、硬化性エポキシ組成物を半硬化状態で保管した後に接続対象部材を接続しても、接続対象部材を容易に接続できる。
【００４３】
また、上記ポリマーＢのエポキシ当量は、２００ｇ／ｅｑ〜５０００ｇ／ｅｑの範囲内にあることが好ましく、３００ｇ／ｅｑ〜１０００ｇ／ｅｑの範囲内にあることがより好ましい。
【００４４】
上記エポキシ基を有するアクリルポリマーの市販品として、マープルーフＧ２０５０Ｍ等が挙げられる。上記エポキシ基を有するスチレンポリマーの市販品として、マープルーフＧ−０２５０Ｓ、マープルーフＧ−１００５Ｓ、マープルーフＧ−１００５ＳＡ及びマープルーフＧ−１０１０Ｓ（以上、いずれも日油社製）等が挙げられる。上記エポキシ基を有するアクリルポリマーと上記エポキシ基を有するスチレンポリマーとは単独で用いられてもよく、併用されてもよい。なかでも、回路基板に対する接着力が高いことから、上記エポキシ基を有するアクリルポリマーを用いることが好ましい。
【００４５】
本発明に係る硬化性エポキシ組成物は、上記エポキシ成分Ａ、上記ポリマーＢ以外の他のエポキシ樹脂や、エポキシ化合物を含有してもよい。
【００４６】
なお、「エポキシ樹脂」とは、一般的には、１分子中にエポキシ基を２個以上有し、かつ分子量１００００以下の低分子量のポリマーもしくはプレポリマー、又は該ポリマーもしくはプレポリマーのエポキシ基の開環反応によって生じた硬化性樹脂である。硬化性樹脂は熱硬化性樹脂であってもよいし、光硬化性樹脂であってもよい。
【００４７】
上記エポキシ樹脂の具体例として、ビスフェノール型エポキシ樹脂、エポキシノボラック樹脂、又はナフタレン構造を有するエポキシ樹脂等が挙げられる。
【００４８】
上記エポキシ化合物の市販品として、例えば、アデカレジンＥＰ−３３００Ｓ及びアデカレジンＥＰ−３３００Ｅ（以上、いずれもＡＤＥＫＡ社製）等が挙げられる。硬化性エポキシ組成物は、アデカレジンＥＰ−３３００Ｓ及びアデカレジンＥＰ−３３００Ｅの内の少なくとも一方を含むことが好ましく、アデカレジンＥＰ−３３００Ｓを含むことがより好ましい。これらの好ましい市販品を用いることにより、硬化性エポキシ組成物の粘度を調整できる。
【００４９】
硬化性エポキシ組成物の塩素濃度は、５００ｐｐｍ以下であることが好ましい。上記塩素濃度が高すぎると、硬化性エポキシ組成物の硬化速度が遅くなることがある。上記塩素濃度は、例えば、ＩＣＰ発光分析により測定できる。
【００５０】
上記硬化剤は特に限定されない。上記硬化剤として、イミダゾール硬化剤、アミン硬化剤、フェノール硬化剤又は酸無水物硬化剤等が挙げられる。なかでも、硬化性エポキシ組成物を低温でより一層速やかに硬化させることができるので、イミダゾール硬化剤又はアミン硬化剤が好ましい。また、上記エポキシ成分Ａ、上記ポリマーＢ及び上記硬化剤の混合物の保存安定性を高めることができるので、潜在性の硬化剤が好ましい。潜在性の硬化剤は、潜在性イミダゾール硬化剤又は潜在性アミン硬化剤であることがより好ましい。これらの硬化剤は単独で用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。上記硬化剤は、ポリウレタン樹脂やポリエステル樹脂等の高分子物質で被覆されていてもよい。
【００５１】
上記硬化剤の含有量は特に限定されない。全てのエポキシ成分の合計１００重量部に対して、上記硬化剤は１〜４０重量部の範囲内で含有されることが好ましい。上記硬化剤の量が１重量部未満であると、硬化性エポキシ組成物が充分に硬化しないことがある。上記硬化剤の量が４０重量部を超えると、硬化性エポキシ組成物の硬化速度が制御できないことがある。なお、「全てのエポキシ成分の合計１００重量部」とは、上記エポキシ成分Ａ及び上記ポリマーＢ以外のエポキシ成分が含まれない場合には、上記エポキシ成分Ａと、上記ポリマーＢとの合計１００重量部を意味し、上記エポキシ成分Ａ及び上記ポリマーＢ以外の他のエポキシ成分が含まれる場合には、上記エポキシ成分Ａと、上記ポリマーＢと、他のエポキシ成分の合計１００重量部を意味する。
【００５２】
上記硬化剤がイミダゾール硬化剤である場合、上記全てのエポキシ成分の合計１００重量部に対して、イミダゾール硬化剤は１〜１５重量部の範囲内で含有されることが好ましい。上記硬化剤がアミン硬化剤である場合、上記全てのエポキシ成分の合計１００重量部に対して、アミン硬化剤は１５〜４０重量部の範囲内で含有されることが好ましい。
【００５３】
本発明に係る硬化性エポキシ組成物は、溶剤を含有することが好ましい。
【００５４】
上記溶剤は特に限定されない。例えば、上記エポキシ成分Ａ又は上記ポリマーＢが固形である場合に、固形の上記エポキシ成分Ａ又は上記ポリマーＢ（以下、固形分ともいう）に溶剤を添加すると、上記固形分は溶剤に溶解する。このため、溶剤を用いた場合、硬化性エポキシ組成物中における上記固形分の分散性を高めることができる。上記溶剤は、有機溶剤であることが好ましい。有機溶剤として、例えば、メチルセロソルブ、メチルエチルケトン、シクロヘキサン、トルエン又はエチレングリコールジアセテート等が挙げられる。
【００５５】
上記溶剤の含有量は特に限定されない。全てのエポキシ成分の合計１００重量部に対して、上記溶剤は１０〜６５重量部の範囲内で含有されることが好ましく、１５〜６０重量部の範囲内で含有されることがより好ましい。溶剤をこの範囲内で用いた場合、より一層均一な硬化性エポキシ組成物を得ることができる。
【００５６】
硬化性エポキシ組成物の粘度を調整するために、又は塗布した硬化性エポキシ組成物が濡れ広がらないようにするために、本発明の硬化性エポキシ組成物は、重合性化合物をさらに含有してもよい。上記重合性化合物は特に限定されない。上記重合性化合物として、例えば、架橋性化合物又は非架橋性化合物が挙げられる。上記重合性化合物は、単独で用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。
【００５７】
上記架橋性化合物は特に限定されない。上記架橋性化合物の具体例として、例えば、１，４−ブタンジオールジ（メタ）アクリレート、１，６−ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、１，９−ノナンジオールジ（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）プロピレングリコールジ（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、ペンタエリスリトールジ（メタ）アクリレート、グリセリンメタクリレートアクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、（メタ）アクリル酸アリル、（メタ）アクリル酸ビニル、ジビニルベンゼン、グリシジル（メタ）アクリレート、ポリエステル（メタ）アクリレート又はウレタン（メタ）アクリレート等が挙げられる。
【００５８】
上記非架橋性化合物は特に限定されない。上記非架橋性化合物の具体例として、例えば、エチル（メタ）アクリレート、ｎ−プロピル（メタ）アクリレート、イソプロピル（メタ）アクリレート、ｎ−ブチル（メタ）アクリレート、イソブチル（メタ）アクリレート、ｔ−ブチル（メタ）アクリレート、ペンチル（メタ）アクリレート、ヘキシル（メタ）アクリレート、ヘプチル（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−オクチル（メタ）アクリレート、イソオクチル（メタ）アクリレート、ノニル（メタ）アクリレート、デシル（メタ）アクリレート、ウンデシル（メタ）アクリレート、ドデシル（メタ）アクリレート、トリデシル（メタ）アクリレート又はテトラデシル（メタ）アクリレート等が挙げられる。
【００５９】
上記全てのエポキシ成分の合計１００重量部に対して、上記重合性化合物は１０〜６０重量部の範囲内で含有されることが好ましい。上記重合性化合物の含有量が１０重量部未満であると、硬化性エポキシ組成物の粘度が調整できないことがある。上記重合性化合物の含有量が６０重量部を超えると、硬化性エポキシ組成物の粘度が高くなりすぎることがある。
【００６０】
本発明の硬化性エポキシ組成物は、接着力調整剤を含有することが好ましい。接着力調整剤を用いた場合、硬化性エポキシ組成物の硬化物の接着力を高めることができる。上記接着力調整剤は、シランカップリング剤であることが好ましい。
【００６１】
上記シランカップリング剤は特に限定されない。上記シランカップリング剤として、例えば、Ｎ−フェニル−３−アミノ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−（２−アミノエチル）−３−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−（２−アミノエチル）−３−アミノプロピルトリエトキシシラン、３−アミノプロピルジメチルエトキシシラン、３−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−アミノプロピルトリエトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、ビニルトリクロロシラン、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−グリシドキシ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、３−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、３−クロロプロピルトリメトキシシラン、３−クロロプロピルトリエトキシシラン、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トリエトキシシラン、２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、プロピルトリメトキシシラン、プロピルトリエトキシシラン、ドデシルトリエトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、イソブチルジエトキシシラン、メチルフェニルジエトキシシラン又はメチルフェニルジメトキシシラン等が挙げられる。上記シランカップリング剤は、単独で用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。
【００６２】
上記全てのエポキシ成分の合計１００重量部に対して、上記シランカップリング剤は４〜２０重量部の範囲内で含有されることが好ましい。上記シランカップリング剤の含有量が４重量部未満であると、硬化性エポキシ組成物の硬化物の接着力が低下することがある。上記シランカップリング剤の含有量が２０重量部を超えると、硬化性エポキシ組成物が硬化しにくくなることがある。
【００６３】
本発明の硬化性エポキシ組成物は、無機粒子を含有することが好ましい。上記無機粒子を用いることにより、硬化性エポキシ組成物の硬化物の熱膨張を抑制できる。上記無機粒子は特に限定されない。上記無機粒子として、シリカ、窒化アルミニウム又はアルミナ等が挙げられる。無機粒子は単独で用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。
【００６４】
上記全てのエポキシ成分の合計１００重量部に対して、上記無機粒子は３〜９００重量部の範囲内で含有されることが好ましい。無機粒子をこの範囲内で用いた場合、硬化性エポキシ組成物の硬化物の熱膨張をより一層抑制できる。
【００６５】
本発明の硬化性エポキシ組成物は、光照射又は加熱により反応活性種を生じさせる重合開始剤を含有してもよい。上記重合開始剤を用いることにより、硬化性エポキシ組成物の硬化速度を高めることができる。
【００６６】
上記重合開始剤は特に限定されない。上記重合開始剤として、例えば、アセトフェノン重合開始剤、ケタール重合開始剤、ハロゲン化ケトン、アシルホスフィノキシド、又はアシルホスフォナート等が挙げられる。上記アセトフェノン重合開始剤は特に限定されない。上記アセトフェノン重合開始剤の具体例として、４−（２−ヒドロキシエトキシ）フェニル（２−ヒドロキシ−２−プロピル）ケトン、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オン、メトキシアセトフェノン、２，２−ジメトキシ−１，２−ジフェニルエタン−１−オン、２−ヒドロキシ−２−シクロヘキシルアセトフェノン等が挙げられる。また、上記ケタール重合開始剤は特に限定されない。上記ケタール重合開始剤の具体例として、ベンジルジメチルケタール等が挙げられる。これらの重合開始剤は単独で用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。
【００６７】
上記全てのエポキシ成分の合計１００重量部に対して、上記重合開始剤は２〜１０重量部の範囲内で含有されることが好ましい。上記重合開始剤の含有量が２重量部未満であると、重合開始剤を添加した効果が充分に得られないことがある。上記重合開始剤の含有量が１０重量部を超えると、硬化性エポキシ組成物の硬化物の接着力が低下することがある。
【００６８】
本発明の硬化性エポキシ組成物の製造方法は特に限定されない。硬化性エポキシ組成物の製造方法の具体例として、上記エポキシ成分Ａと、上記ポリマーＢと、上記溶剤とを混合し、エポキシ組成物を作製した後、該エポキシ組成物に、上記硬化剤と、必要に応じて添加される他の成分とを配合し、遊星式攪拌機等を用いて混合する製造方法が挙げられる。
【００６９】
本発明の硬化性エポキシ組成物は、一液型接着剤として、液晶パネルや半導体チップ等の接着に用いることができる。本発明の硬化性エポキシ組成物は、ペースト状の接着剤であってもよく、フィルム状の接着剤であってもよい。
【００７０】
本発明の硬化性エポキシ組成物をフィルム状の接着剤に加工する方法は特に限定されない。例えば、本発明の硬化性エポキシ組成物を離型紙等の基材に塗布し、フィルム状の接着剤に加工する方法、又は溶剤を含む本発明の硬化性エポキシ組成物を離型紙等の基材に塗布した後、上記硬化剤の活性温度よりも低い温度で溶剤を揮発させ、フィルム状の接着剤に加工する方法等が挙げられる。
【００７１】
本発明の硬化性エポキシ組成物を硬化させる方法として、硬化性エポキシ組成物を加熱する方法、硬化性エポキシ組成物に光を照射し、次いで、硬化性エポキシ組成物を加熱する方法、又は硬化性エポキシ組成物に光を照射すると同時に、硬化性エポキシ組成物を加熱する方法等が挙げられる。
【００７２】
本発明の硬化性エポキシ組成物を硬化させる際の加熱温度は、１００〜２５０℃の範囲内にあることが好ましく、１６０〜２００℃の範囲内にあることがより好ましい。本発明の硬化性エポキシ組成物は低温で硬化させることができるので、加熱に要するエネルギー量を低減できる。
【００７３】
本発明の硬化性エポキシ組成物を硬化させる方法の内、硬化性エポキシ組成物に光を照射し、次いで、硬化性エポキシ組成物を加熱する方法によれば、加熱のみを用いる方法よりも、硬化性エポキシ組成物を短時間で硬化させることができる。
【００７４】
本発明の硬化性エポキシ組成物に光を照射する際に用いる光源は特に限定されない。該光源として、例えば、波長４２０ｎｍ以下に充分な発光分布を有する光源等が挙げられる。光源の具体例として、例えば、低圧水銀灯、中圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、ケミカルランプ、ブラックライトランプ、マイクロウェーブ励起水銀灯又はメタルハライドランプ等が挙げられる。なかでも、ケミカルランプが好ましい。ケミカルランプは、重合開始剤の活性波長領域の光を効率よく発光するとともに、重合開始剤以外の組成物成分の光吸収波長領域の発光量が少ない。さらに、ケミカルランプを用いた場合には、組成物の内部に存在する重合開始剤まで効率よく光を到達させることができる。
【００７５】
例えば、アセトフェノン基を有する開裂型の重合開始剤が含有されている場合、３６５ｎｍ〜４２０ｎｍの波長領域での光照射強度は、０．１〜１００ｍＷ／ｃｍ２の範囲内にあることが好ましい。
【００７６】
（異方性導電材料）
本発明の硬化性エポキシ組成物に導電性粒子を含有させることにより、異方性導電材料を得ることができる。
【００７７】
上記導電性粒子は、例えば電子部品の電極間等を電気的に接続する。上記導電性粒子は、少なくとも表面が導電性を有する粒子であれば特に限定されない。上記導電性粒子として、例えば、有機粒子、無機粒子、有機無機ハイブリッド粒子もしくは金属粒子等の表面を金属層で被覆した導電性粒子、又は実質的に金属のみで構成される金属粒子等が挙げられる。上記金属層は特に限定されない。上記金属層として、金層、銀層、銅層、ニッケル層、パラジウム層又は錫を含有する金属層等が挙げられる。
【００７８】
上記全てのエポキシ成分の合計１００重量部に対して、上記導電性粒子は０．５〜５重量部の範囲内で含有されることが好ましい。上記導電性粒子の量が０．５重量部未満であると、電極同士等を確実に導通させることができないことがある。上記導電性粒子の含有量が５重量部を超えると、隣接する電極間の短絡が生じることがある。
【００７９】
異方性導電材料の塩素濃度は、５００ｐｐｍ以下であることが好ましい。上記塩素濃度が高すぎると、異方性導電材料に含まれている硬化性エポキシ組成物の硬化速度が遅くなることがある。
【００８０】
本発明に係る異方性導電材料は、異方性導電ペースト、異方性導電インク、異方性導電粘接着剤、異方性導電フィルム又は異方性導電シート等として使用され得る。異方性導電材料が、異方性導電フィルムや異方性導電シート等のフィルム状の接着剤として使用される場合、該導電性粒子を含有するフィルム状の接着剤と、導電性粒子を含有しないフィルム状の接着剤とが積層されていてもよい。
【００８１】
（積層体）
図１に、本発明の一実施形態に係る積層体の断面図を示す。
【００８２】
図１に示す積層体１は、第１の接続対象部材２と、第１の接続対象部材２の上面２ａに積層された半硬化物層３とを備える。第１の接続対象部材２の上面２ａには、電極２ｂが形成されている。半硬化物層３は、導電性粒子４を含有する。半硬化物層３は、第１の接続対象部材２の上面２ａに、硬化性エポキシ組成物と導電性粒子４とを含有する異方性導電材料を塗工した後、異方性導電材料を予備硬化させることにより形成されている。上記硬化性エポキシ組成物と導電性粒子４とを含有する異方性導電材料に代えて、導電性粒子４を含有しない上記硬化性エポキシ組成物を用いてもよい。
【００８３】
「予備硬化」とは、硬化性エポキシ組成物を完全に硬化させずに、半硬化させることをいう。半硬化状態は、Ｂステージ状態と呼ばれることがある。上記半硬化物層の硬化をさらに進行させることにより、硬化物層を形成できる。半硬化物層は、完全に硬化していない層である。半硬化物層は、硬化がさらに進行され得る層である。
【００８４】
（接続構造体）
図２に、本発明の一実施形態に係る接続構造体の断面図を示す。
【００８５】
図２に示す接続構造体１１は、上記積層体１を用いて形成され得る。
【００８６】
図２に示す接続構造体１１は、第１の接続対象部材２と、第２の接続対象部材１２と、第１，第２の接続対象部材２，１２を接続している接続部３Ａとを備える。接続部３Ａが、半硬化物層３を硬化させることにより形成されている。第２の接続対象部材１２の下面１２ａには、電極１２ｂが形成されている。第１，第２の接続対象部材２，１２の電極２ｂ，１２ｂ同士が、導電性粒子４により接続されている。
【００８７】
接続構造体１１として、具体的には、回路基板上に、半導体チップ、コンデンサチップ又はダイオードチップ等の電子部品チップが搭載されており、該電子部品チップの電極が、回路基板上の電極と電気的に接続されている接続構造体等が挙げられる。回路基板として、フレキシブルプリント基板等の様々なプリント基板、ガラス基板、又は金属箔が積層された基板等の様々な回路基板が挙げられる。
【００８８】
接続構造体１１の製造方法は特に限定されない。接続構造体１１の製造方法の具体例として、下記の第１，第２の製造方法が挙げられる。
【００８９】
第１の製造方法として、第１の接続対象部材２の上面２ａに、本発明の硬化性エポキシ組成物又は該硬化性エポキシ組成物により形成された半硬化物層３が積層された積層体１の半硬化物層３の上面３ａに、第２の接続対象部材１２を積層する工程と、第２の接続対象部材１２を積層した後、半硬化物層３を加熱し、硬化させる工程とを備える製造方法が挙げられる。半硬化物層３を硬化させることにより、半硬化物層３が硬化された接続部３Ａが形成される。接続部３Ａは、半硬化物層３が硬化された硬化物層である。接続部３Ａにより、第１，第２の接続対象部材２，１２が接続される。
【００９０】
第２の製造方法として、第１の接続対象部材２と第２の接続対象部材１２との間に、本発明の硬化性エポキシ組成物又は該硬化性エポキシ組成物と導電性粒子とを含む異方性導電材料を配置する工程と、該硬化性エポキシ組成物又は該異方性導電材料を硬化させる工程とを備える製造方法等が挙げられる。第２の製造方法では、硬化性エポキシ組成物又は異方性導電材料は、好ましくは半硬化されずに一段階で硬化され、接続部３Ａが形成される。接続部３Ａにより、第１，第２の接続対象部材２，１２が接続される。
【００９１】
接続構造体１１の上記第１，第２の製造方法の内、第１の製造方法が好ましい。
【００９２】
上記第１の製造方法は、第１の接続対象部材２の上面２ａに、本発明の硬化性エポキシ組成物又は該硬化性エポキシ組成物と導電性粒子とを含む異方性導電材料を塗工する工程と、該硬化性エポキシ組成物又は異方性導電材料を予備硬化させることにより、第１の接続対象部材２の上面２ａに、半硬化物層３を形成する工程とを備えていてもよい。
【００９３】
上記第１の製造方法において、第１の接続対象部材２の上面２ａに、硬化性エポキシ組成物又は異方性導電材料を塗工する方法として、第１の接続対象部材２の電極が形成された面に、ペースト状の硬化性エポキシ組成物又は異方性導電材料を塗布する方法や、第１の接続対象部材２の電極が形成された面に、フィルム状の硬化性エポキシ組成物又は異方性導電材料を貼り付ける方法等が挙げられる。
【００９４】
上記第１の製造方法において、半硬化物層３を予備加熱する際の温度は特に限定されない。予備加熱の温度は、硬化性エポキシ組成物又は異方性導電材料が完全に硬化しない温度に設定される。予備加熱の際に、溶剤は完全に除去されないことが好ましい。
【００９５】
従来の異方性導電材料は、完全に硬化していない半硬化状態で保管されると、短時間で硬化反応が進行しやすかった。このため、従来の異方性導電材料を完全に硬化していない半硬化状態で保管した後に接続対象部材の接続に用いると、接続対象部材を確実に接続できないことがあった。
【００９６】
本発明の硬化性エポキシ組成物又は異方性導電材料は、従来の硬化性エポキシ組成物又は異方性導電材料と比較して、完全に硬化していない半硬化状態で保管されたときに、硬化が進行し難い。このため、本発明の硬化性エポキシ組成物又は異方性導電材料を半硬化状態で保管した後に接続対象部材の接続に用いた場合、接続対象部材を容易に接続できる。
【００９７】
以下、本発明について、実施例および比較例を挙げて具体的に説明する。本発明は、以下の実施例のみに限定されない。
【００９８】
（実施例１）
上記エポキシ成分Ａとしての上記式（３）で表されるエポキシ化合物４０重量部、上記エポキシ基を有するスチレンポリマー（重量平均分子量２００００、エポキシ当量３１０ｇ／ｅｑ、日油社製「マープルーフＧ−０２５０Ｓ」）６０重量部、上記溶剤としてのエチレングリコールジアセテート６０重量部を含有する混合物１６０重量部を、１６０℃にて還流しながら溶解し、樹脂組成物を得た。
【００９９】
得られた樹脂組成物に、硬化剤としてのアミンアダクト型硬化剤（味の素ファインテクノ社製「ＰＮ−２３Ｊ」）１５重量部と、シランカップリング剤としてのＮ−フェニル−３−アミノプロピルトリメトキシシラン６重量部と、平均粒子径３μｍの導電性粒子２重量部とを添加し、遊星式攪拌機を用いて、２０００ｒｐｍで８分間攪拌し、硬化性組成物を得た。なお、用いた上記導電性粒子は、ジビニルベンゼン樹脂粒子の表面にニッケルめっき層が形成されており、かつ該ニッケルめっき層の表面に金めっき層が形成されている金属層を有する導電性粒子であった。
【０１００】
得られた硬化性組成物を、ナイロン製濾紙（孔径１０μｍ）により濾過し、異方性導電材料を作製した。
【０１０１】
（実施例２）
上記エポキシ基を有するスチレンポリマー（重量平均分子量２００００、エポキシ当量３１０ｇ／ｅｑ、日油社製「マープルーフＧ−０２５０Ｓ」）を、エポキシ基を有するアクリルポリマー（重量平均分子量２０００００、エポキシ当量３４０ｇ／ｅｑ、日油社製「マープルーフＧ−２０５０Ｍ」）に変更したこと以外は実施例１と同様にして、異方性導電材料を作製した。
【０１０２】
（比較例１）
上記エポキシ成分Ａとしての上記式（３）で表されるエポキシ化合物４０重量部及び上記エポキシ基を有するスチレンポリマー（重量平均分子量２００００、エポキシ当量３１０ｇ／ｅｑ、日油社製「マープルーフＧ−０２５０Ｓ」）６０重量部を、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂１００重量部に変更したこと以外は実施例１と同様にして、異方性導電材料を作製した。
【０１０３】
（評価）
銅電極（ライン／スペース＝１０μｍ／１０μｍ）が上面に形成されているガラス基板（縦３ｃｍ×横４ｃｍ）を用意した。
【０１０４】
実施例１、２及び比較例１で得られた異方性導電材料を、厚み５０μｍとなるように上記ガラス基板上に塗工し、ガラス基板上に異方性導電材料層を形成した。
【０１０５】
異方性導電材料層が上面に形成されたガラス基板を、１１０℃で２０分間予備加熱し、ガラス基板上の異方性導電材料層を半硬化させ、ガラス基板上に半硬化状態の異方性導電材料層を形成した。その後、半硬化状態の異方性導電材料層が上面に形成されたガラス基板を、室温２５℃及び湿度５０％の環境下で、３日間保管した。
【０１０６】
実施例１及び２の異方性導電材料により形成された異方性導電材料層は、３日間保管された後、半硬化状態のままであった。比較例１の異方性導電材料により形成された異方性導電材料層は、３日間保管された後、硬化が進行していた。
【０１０７】
ＩＴＯ電極（ライン／スペース＝１０μｍ／１０μｍ）が下面に形成されているＩＣチップ（縦２ｍｍ×横２ｃｍ）を用意した。ガラス基板上の異方性導電材料層にＩＣチップを電極同士が対向するように積層した後、１９０℃で１０秒間加熱することにより、接続構造体を作製した。
【０１０８】
実施例１及び２の異方性導電材料を用いた場合、予備加熱の後、半硬化状態で３日間保管された後でも、１９０℃で１０秒間加熱するだけで、ガラス基板とＩＣチップとを容易に接続できた。
【０１０９】
比較例１の異方性導電材料を用いた場合、予備加熱の後、３日間保管した後に、半硬化物層の硬化が進行していたため、回路基板とＩＣチップとを接続できなかった。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る積層体の断面図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態に係る接続構造体の断面図である。
【符号の説明】
【０１１１】
１…積層体
２…第１の接続対象部材
２ａ…上面
２ｂ…電極
３…半硬化物層
３ａ…上面
３Ａ…接続部
４…導電性粒子
１１…接続構造体
１２…第２の接続対象部材
１２ａ…下面
１２ｂ…電極
【技術分野】
【０００１】
本発明は、完全に硬化していない半硬化状態で保管されたときに、硬化が進行し難く、さらに半硬化状態で保管された後に接続対象部材の接続に用いられても、接続対象部材を容易に接続できる硬化性エポキシ組成物、該硬化性エポキシ組成物を用いた異方性導電材料、積層体、接続構造体及び接続構造体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
異方性導電ペースト、異方性導電インク、異方性導電粘接着剤、異方性導電フィルム、又は異方性導電シート等の異方性導電材料が広く知られている。
【０００３】
異方性導電材料は、ＩＣチップとフレキシブルプリント回路基板との接続や、ＩＣチップとＩＴＯ電極を有する回路基板との接続等に使用されている。例えば、ＩＣチップの電極と回路基板の電極との間に異方性導電材料を配置した後、加熱及び加圧することにより、これらの電極同士を接続できる。
【０００４】
上記異方性導電材料の一例として、下記の特許文献１には、熱硬化性接着剤と、導電性粒子と、イミダゾール構造を有する潜在性硬化剤と、アミン構造を有する潜在性硬化剤とを含有する異方性導電接着フィルムが開示されている。特許文献１には、この異方性導電接着フィルムを比較的低温で硬化させても、接続信頼性が優れていることが記載されている。
【特許文献１】特開平９−１１５３３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の異方性導電接着フィルムは、保護フィルム上に形成されている。この保護フィルム上に形成された異方性導電接着フィルムを用いて、ＩＣチップを回路基板上に実装する場合、異方性導電接着フィルムは保護フィルムから剥離される。ＩＣチップと回路基板との間に異方性導電接着フィルムが配置され、ＩＣチップと回路基板とが熱圧着される。
【０００６】
従って、異方性導電接着フィルムを保護フィルムから剥離する工程が必要であった。さらに、ＩＣチップと回路基板との間に、異方性導電接着フィルムを配置する工程が必要であった。保護フィルムは異方性導電接着フィルムから剥離されるため、大量の保護フィルムが廃棄されるという問題があった。また、ＩＣチップと回路基板との間に、異方性導電接着フィルムを配置するため、製造工程が複雑になるという問題があった。さらに、ＩＣチップと回路基板との間に、異方性導電接着フィルムを精度よく位置合わせすることが困難なことがあった。従って、このような工程を省略することが強く望まれていた。
【０００７】
上記工程を省略するために、回路基板上に、異方性導電接着層を予め形成することが検討されてきている。しかしながら、回路基板上に、特許文献１に記載の異方性導電接着フィルムにより異方性導電接着層を形成した場合、該異方性導電接着層の粘着性が高いため、取り扱いが困難であるという問題があった。
【０００８】
さらに、異方性導電接着層の粘着性を低下させるために、異方性導電接着層の硬化を進行させ、異方性導電接着層を完全に硬化していない半硬化状態にする場合、異方性導電接着層の硬化反応の制御が困難であった。さらに、半硬化状態とされた異方性導電接着層が保管されると、硬化がさらに進行し、異方性導電接着層の粘着性が低下することがあった。このため、ＩＣチップと回路基板とを確実に接続できないことがあった。
【０００９】
本発明の目的は、完全に硬化していない半硬化状態で保管されたときに、硬化が進行し難く、さらに半硬化状態で保管された後に接続対象部材の接続に用いられても、接続対象部材を容易に接続できる硬化性エポキシ組成物、該硬化性エポキシ組成物を用いた異方性導電材料、積層体、接続構造体及び接続構造体の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によれば、下記式（１）で表される構造を有するエポキシ化合物の単量体、該エポキシ化合物が少なくとも２個結合された多量体、又は該単量体と該多量体との混合物であるエポキシ成分と、エポキシ基を有するアクリルポリマー及びエポキシ基を有するスチレンポリマーの内の少なくとも一方のポリマーと、硬化剤とを含有することを特徴とする、硬化性エポキシ組成物が提供される。
【００１１】
【化１】
【００１２】
上記式（１）中、Ｒ１は水素原子、炭素数１〜５のアルキル基又は下記式（２）で表される構造を表し、Ｒ２は炭素数１〜５のアルキレン基を表し、Ｒ３は炭素数１〜５のアルキレン基を表す。
【００１３】
【化２】
【００１４】
上記式（２）中、Ｒ４は炭素数１〜５のアルキレン基を表す。
【００１５】
本発明に係る異方性導電材料は、本発明に従って構成された硬化性エポキシ組成物と、導電性粒子とを含有する。
【００１６】
本発明に係る積層体は、第１の接続対象部材と、該第１の接続対象部材上に積層された半硬化物層とを備え、前記半硬化物層が、前記第１の接続対象部材上に本発明の硬化性エポキシ組成物又は該硬化性エポキシ組成物と導電性粒子とを含有する異方性導電材料を塗工した後、該硬化性エポキシ組成物又は該異方性導電材料を予備硬化させることにより形成されていることを特徴とする。
【００１７】
本発明に係る接続構造体は、第１の接続対象部材と、第２の接続対象部材と、第１，第２の接続対象部材を接続している接続部とを備え、前記接続部が、本発明の硬化性エポキシ組成物又は該硬化性エポキシ組成物と導電性粒子とを含有する異方性導電材料により形成されていることを特徴とする。
【００１８】
本発明に係る接続構造体の製造方法は、本発明に従って構成された積層体の半硬化物層上に、第２の接続対象部材を積層する工程と、前記第２の接続対象部材を積層した後、前記半硬化物層を加熱し、硬化させることにより前記半硬化物層が硬化された接続部を形成し、該接続部により第１，第２の接続対象部材を接続する工程とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る硬化性エポキシ組成物は、上記特定の構造を有するエポキシ化合物の単量体、該エポキシ化合物が少なくとも２個結合された多量体、又は該単量体と該多量体との混合物であるエポキシ成分と、エポキシ基を有するアクリルポリマー及びエポキシ基を有するスチレンポリマーの内の少なくとも一方のポリマーと、硬化剤とを含有するため、完全に硬化していない半硬化状態とされ、半硬化状態で保管されたときに、硬化が進行し難い。さらに、本発明に係る硬化性エポキシ組成物を半硬化状態で保管した後に、接続対象部材を接続するのに用いた場合に、接続対象部材を容易に接続できる。
【００２０】
また、本発明に係る異方性導電材料を半硬化状態で保管した後に、電子部品の電極間の接続に用いた場合に、電子部品の電極間を容易に接続できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の詳細を説明する。
【００２２】
（硬化性エポキシ組成物）
本発明に係る硬化性エポキシ組成物は、下記式（１）で表される構造を有するエポキシ化合物の単量体、該エポキシ化合物が少なくとも２個結合された多量体、又は該単量体と該多量体との混合物であるエポキシ成分（以下、エポキシ成分Ａともいう。）と、エポキシ基を有するアクリルポリマー及びエポキシ基を有するスチレンポリマーの内の少なくとも一方のポリマー（以下、ポリマーＢともいう。）と、硬化剤とを含有する。上記エポキシ成分Ａは、下記式（１）で表される構造を有するエポキシ化合物の単量体、該エポキシ化合物が少なくとも２個結合された多量体、又は該単量体と該多量体との混合物の内のいずれかである。
【００２３】
【化３】
【００２４】
上記式（１）中、Ｒ１は水素原子もしくは炭素数１〜５のアルキル基又は下記式（２）で表される構造を表し、Ｒ２は炭素数１〜５のアルキレン基を表し、Ｒ３は炭素数１〜５のアルキレン基を表す。
【００２５】
【化４】
【００２６】
上記式（２）中、Ｒ４は炭素数１〜５のアルキレン基を表す。
【００２７】
上記アルキル基の炭素数が５を超えると、硬化性エポキシ組成物の硬化速度が低下することがある。また、上記アルキレン基の炭素数が５を超えると、硬化性エポキシ組成物の硬化速度が低下することがある。
【００２８】
上記式（１）中のＲ１は、炭素数１〜３のアルキル基又は上記式（２）で表される構造であることが好ましく、上記式（２）で表される構造であることがより好ましい。上記アルキル基は直鎖構造を有するアルキル基であってもよく、分岐構造を有するアルキル基であってもよい。
【００２９】
上記式（１）中のＲ２は、炭素数１〜３のアルキレン基であることが好ましく、メチレン基であることがより好ましい。上記式（１）中のＲ３は、炭素数１〜３のアルキレン基であることが好ましく、メチレン基であることがより好ましい。上記アルキレン基は直鎖構造を有するアルキレン基であってもよく、分岐構造を有するアルキレン基であってもよい。上記Ｒ２と上記Ｒ３とは、同一であってもよく、異なっていてもよい。
【００３０】
上記式（２）中のＲ４は、炭素数１〜３のアルキレン基であることが好ましく、メチレン基であることがより好ましい。上記アルキレン基は直鎖構造を有するアルキレン基であってもよく、分岐構造を有するアルキレン基であってもよい。
【００３１】
上記式（１）で表される構造を有するエポキシ化合物は、フルオレン構造と、少なくとも２個のエポキシ基とを有することを特徴とする。本発明の硬化性エポキシ組成物は、上記エポキシ成分Ａと、後述するエポキシ基を有するアクリルポリマー及びエポキシ基を有するスチレンポリマーの内の少なくとも一方のポリマーとを含有するため、完全に硬化していない半硬化状態とされたときに適度な粘着性を有する。さらに、硬化性エポキシ組成物が半硬化状態で保管されても、硬化が進行し難い。硬化性エポキシ組成物を半硬化状態で保管した後に接続対象部材の接続に用いた場合、接続対象部材を容易に接続できる。
【００３２】
さらに、本発明の硬化性エポキシ組成物に導電性粒子が添加された異方性導電材料を半硬化状態で保管した後に、電子部品の電極間の接続に用いた場合、電極間を容易に接続できる。さらに、電極間の電気的接続の信頼性を高めることができる。
【００３３】
上記式（１）で表される構造を有するエポキシ化合物の具体例として、下記の式（３）で表されるエポキシ化合物等が挙げられる。下記式（３）で表されるエポキシ化合物は、上記式（１）におけるＲ２がメチレン基であり、Ｒ３がメチレン基であり、かつＲ１が上記式（２）で表される構造を有し、上記式（２）におけるＲ４がメチレン基であるエポキシ化合物である。
【００３４】
【化５】
【００３５】
前述した式（１）で表される構造を有するエポキシ化合物は、単量体である。本発明では、上記式（１）で表される構造を有するエポキシ化合物の単量体に代えて、あるいは該エポキシ化合物の単量体とともに、上記式（１）で表される構造を有するエポキシ化合物が少なくとも２個結合された多量体を用いてもよい。上記エポキシ成分Ａは、上記式（１）で表される構造を有するエポキシ化合物の単量体、該エポキシ化合物が２〜１０個結合された多量体、又は該単量体と該多量体との混合物であることが好ましく、上記エポキシ化合物の単量体、該エポキシ化合物が２個又は３個結合された多量体、又は該単量体と該多量体との混合物であることがより好ましく、さらに上記エポキシ化合物の単量体であることがより好ましい。上記式（１）で表される構造を有するエポキシ化合物が１０個を超えて結合された多量体を用いると、硬化性エポキシ組成物の粘度が高くなりすぎることがある。なお、上記式（１）で表される構造を有するエポキシ化合物の単量体を合成すると、副生成物として、上記単量体が２個又は３個結合された多量体が含まれることがある。
【００３６】
上記エポキシ成分Ａと上記ポリマーＢとの合計１００重量％中に、上記エポキシ成分Ａは４０〜８０重量％の範囲内で含有されることが好ましく、５０〜７０重量％の範囲内で含有されることがより好ましい。上記エポキシ成分Ａの含有量が少なすぎると、線膨張率が充分に低い硬化物が得られないことがある。上記エポキシ成分Ａの含有量が多すぎると、硬化性エポキシ組成物が半硬化されて、半硬化状態で保管されたときに、硬化が進行しやすくなることがある。
【００３７】
本発明の硬化性エポキシ組成物は、エポキシ基を有するアクリルポリマー及びエポキシ基を有するスチレンポリマーの内の少なくとも一方のポリマーを含む。該エポキシ基を有するスチレンポリマーは、ポリスチレンのベンゼン環の一部がエポキシ基に置換された構造を有する。
【００３８】
本発明の硬化性エポキシ組成物は、上記エポキシ成分Ａとともに、上記ポリマーＢを含有するため、半硬化状態で保管された後に接続対象部材を接続しても、接続対象部材を容易に接続できる。
【００３９】
上記エポキシ基を有するスチレンポリマーは、下記式（４）で表される骨格を有することが好ましい。この場合には、硬化性エポキシ組成物が半硬化されて、半硬化状態で保管されたときに、硬化がより一層進行し難くなる。
【００４０】
【化６】
【００４１】
上記エポキシ成分Ａと上記ポリマーＢとの合計１００重量％中に、上記ポリマーＢは２０〜６０重量％の範囲内で含有されることが好ましく、３０〜５０重量％の範囲内で含有されることがより好ましい。上記ポリマーＢの含有量が少なすぎると、硬化性エポキシ組成物が半硬化されて、半硬化状態で保管されたときに、硬化が進行しやすくなることがある。上記ポリマーＢの含有量が多すぎると、線膨張率が充分に低い硬化物が得られないことがある。
【００４２】
上記エポキシ基を有するアクリルポリマーの重量平均分子量は、１０００００〜３０００００の範囲内にあることが好ましく、２０００００〜２５００００の範囲内にあることがより好ましい。上記エポキシ基を有するスチレンポリマーの重量平均分子量は、１００００〜１０００００の範囲内にあることが好ましく、１５０００〜５００００の範囲内にあることがより好ましい。上記重量平均分子量が上記範囲内にあることにより、硬化性エポキシ組成物を半硬化状態で保管した後に接続対象部材を接続しても、接続対象部材を容易に接続できる。
【００４３】
また、上記ポリマーＢのエポキシ当量は、２００ｇ／ｅｑ〜５０００ｇ／ｅｑの範囲内にあることが好ましく、３００ｇ／ｅｑ〜１０００ｇ／ｅｑの範囲内にあることがより好ましい。
【００４４】
上記エポキシ基を有するアクリルポリマーの市販品として、マープルーフＧ２０５０Ｍ等が挙げられる。上記エポキシ基を有するスチレンポリマーの市販品として、マープルーフＧ−０２５０Ｓ、マープルーフＧ−１００５Ｓ、マープルーフＧ−１００５ＳＡ及びマープルーフＧ−１０１０Ｓ（以上、いずれも日油社製）等が挙げられる。上記エポキシ基を有するアクリルポリマーと上記エポキシ基を有するスチレンポリマーとは単独で用いられてもよく、併用されてもよい。なかでも、回路基板に対する接着力が高いことから、上記エポキシ基を有するアクリルポリマーを用いることが好ましい。
【００４５】
本発明に係る硬化性エポキシ組成物は、上記エポキシ成分Ａ、上記ポリマーＢ以外の他のエポキシ樹脂や、エポキシ化合物を含有してもよい。
【００４６】
なお、「エポキシ樹脂」とは、一般的には、１分子中にエポキシ基を２個以上有し、かつ分子量１００００以下の低分子量のポリマーもしくはプレポリマー、又は該ポリマーもしくはプレポリマーのエポキシ基の開環反応によって生じた硬化性樹脂である。硬化性樹脂は熱硬化性樹脂であってもよいし、光硬化性樹脂であってもよい。
【００４７】
上記エポキシ樹脂の具体例として、ビスフェノール型エポキシ樹脂、エポキシノボラック樹脂、又はナフタレン構造を有するエポキシ樹脂等が挙げられる。
【００４８】
上記エポキシ化合物の市販品として、例えば、アデカレジンＥＰ−３３００Ｓ及びアデカレジンＥＰ−３３００Ｅ（以上、いずれもＡＤＥＫＡ社製）等が挙げられる。硬化性エポキシ組成物は、アデカレジンＥＰ−３３００Ｓ及びアデカレジンＥＰ−３３００Ｅの内の少なくとも一方を含むことが好ましく、アデカレジンＥＰ−３３００Ｓを含むことがより好ましい。これらの好ましい市販品を用いることにより、硬化性エポキシ組成物の粘度を調整できる。
【００４９】
硬化性エポキシ組成物の塩素濃度は、５００ｐｐｍ以下であることが好ましい。上記塩素濃度が高すぎると、硬化性エポキシ組成物の硬化速度が遅くなることがある。上記塩素濃度は、例えば、ＩＣＰ発光分析により測定できる。
【００５０】
上記硬化剤は特に限定されない。上記硬化剤として、イミダゾール硬化剤、アミン硬化剤、フェノール硬化剤又は酸無水物硬化剤等が挙げられる。なかでも、硬化性エポキシ組成物を低温でより一層速やかに硬化させることができるので、イミダゾール硬化剤又はアミン硬化剤が好ましい。また、上記エポキシ成分Ａ、上記ポリマーＢ及び上記硬化剤の混合物の保存安定性を高めることができるので、潜在性の硬化剤が好ましい。潜在性の硬化剤は、潜在性イミダゾール硬化剤又は潜在性アミン硬化剤であることがより好ましい。これらの硬化剤は単独で用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。上記硬化剤は、ポリウレタン樹脂やポリエステル樹脂等の高分子物質で被覆されていてもよい。
【００５１】
上記硬化剤の含有量は特に限定されない。全てのエポキシ成分の合計１００重量部に対して、上記硬化剤は１〜４０重量部の範囲内で含有されることが好ましい。上記硬化剤の量が１重量部未満であると、硬化性エポキシ組成物が充分に硬化しないことがある。上記硬化剤の量が４０重量部を超えると、硬化性エポキシ組成物の硬化速度が制御できないことがある。なお、「全てのエポキシ成分の合計１００重量部」とは、上記エポキシ成分Ａ及び上記ポリマーＢ以外のエポキシ成分が含まれない場合には、上記エポキシ成分Ａと、上記ポリマーＢとの合計１００重量部を意味し、上記エポキシ成分Ａ及び上記ポリマーＢ以外の他のエポキシ成分が含まれる場合には、上記エポキシ成分Ａと、上記ポリマーＢと、他のエポキシ成分の合計１００重量部を意味する。
【００５２】
上記硬化剤がイミダゾール硬化剤である場合、上記全てのエポキシ成分の合計１００重量部に対して、イミダゾール硬化剤は１〜１５重量部の範囲内で含有されることが好ましい。上記硬化剤がアミン硬化剤である場合、上記全てのエポキシ成分の合計１００重量部に対して、アミン硬化剤は１５〜４０重量部の範囲内で含有されることが好ましい。
【００５３】
本発明に係る硬化性エポキシ組成物は、溶剤を含有することが好ましい。
【００５４】
上記溶剤は特に限定されない。例えば、上記エポキシ成分Ａ又は上記ポリマーＢが固形である場合に、固形の上記エポキシ成分Ａ又は上記ポリマーＢ（以下、固形分ともいう）に溶剤を添加すると、上記固形分は溶剤に溶解する。このため、溶剤を用いた場合、硬化性エポキシ組成物中における上記固形分の分散性を高めることができる。上記溶剤は、有機溶剤であることが好ましい。有機溶剤として、例えば、メチルセロソルブ、メチルエチルケトン、シクロヘキサン、トルエン又はエチレングリコールジアセテート等が挙げられる。
【００５５】
上記溶剤の含有量は特に限定されない。全てのエポキシ成分の合計１００重量部に対して、上記溶剤は１０〜６５重量部の範囲内で含有されることが好ましく、１５〜６０重量部の範囲内で含有されることがより好ましい。溶剤をこの範囲内で用いた場合、より一層均一な硬化性エポキシ組成物を得ることができる。
【００５６】
硬化性エポキシ組成物の粘度を調整するために、又は塗布した硬化性エポキシ組成物が濡れ広がらないようにするために、本発明の硬化性エポキシ組成物は、重合性化合物をさらに含有してもよい。上記重合性化合物は特に限定されない。上記重合性化合物として、例えば、架橋性化合物又は非架橋性化合物が挙げられる。上記重合性化合物は、単独で用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。
【００５７】
上記架橋性化合物は特に限定されない。上記架橋性化合物の具体例として、例えば、１，４−ブタンジオールジ（メタ）アクリレート、１，６−ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、１，９−ノナンジオールジ（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）プロピレングリコールジ（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、ペンタエリスリトールジ（メタ）アクリレート、グリセリンメタクリレートアクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、（メタ）アクリル酸アリル、（メタ）アクリル酸ビニル、ジビニルベンゼン、グリシジル（メタ）アクリレート、ポリエステル（メタ）アクリレート又はウレタン（メタ）アクリレート等が挙げられる。
【００５８】
上記非架橋性化合物は特に限定されない。上記非架橋性化合物の具体例として、例えば、エチル（メタ）アクリレート、ｎ−プロピル（メタ）アクリレート、イソプロピル（メタ）アクリレート、ｎ−ブチル（メタ）アクリレート、イソブチル（メタ）アクリレート、ｔ−ブチル（メタ）アクリレート、ペンチル（メタ）アクリレート、ヘキシル（メタ）アクリレート、ヘプチル（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−オクチル（メタ）アクリレート、イソオクチル（メタ）アクリレート、ノニル（メタ）アクリレート、デシル（メタ）アクリレート、ウンデシル（メタ）アクリレート、ドデシル（メタ）アクリレート、トリデシル（メタ）アクリレート又はテトラデシル（メタ）アクリレート等が挙げられる。
【００５９】
上記全てのエポキシ成分の合計１００重量部に対して、上記重合性化合物は１０〜６０重量部の範囲内で含有されることが好ましい。上記重合性化合物の含有量が１０重量部未満であると、硬化性エポキシ組成物の粘度が調整できないことがある。上記重合性化合物の含有量が６０重量部を超えると、硬化性エポキシ組成物の粘度が高くなりすぎることがある。
【００６０】
本発明の硬化性エポキシ組成物は、接着力調整剤を含有することが好ましい。接着力調整剤を用いた場合、硬化性エポキシ組成物の硬化物の接着力を高めることができる。上記接着力調整剤は、シランカップリング剤であることが好ましい。
【００６１】
上記シランカップリング剤は特に限定されない。上記シランカップリング剤として、例えば、Ｎ−フェニル−３−アミノ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−（２−アミノエチル）−３−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−（２−アミノエチル）−３−アミノプロピルトリエトキシシラン、３−アミノプロピルジメチルエトキシシラン、３−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−アミノプロピルトリエトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、ビニルトリクロロシラン、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−グリシドキシ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、３−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、３−クロロプロピルトリメトキシシラン、３−クロロプロピルトリエトキシシラン、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トリエトキシシラン、２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、プロピルトリメトキシシラン、プロピルトリエトキシシラン、ドデシルトリエトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、イソブチルジエトキシシラン、メチルフェニルジエトキシシラン又はメチルフェニルジメトキシシラン等が挙げられる。上記シランカップリング剤は、単独で用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。
【００６２】
上記全てのエポキシ成分の合計１００重量部に対して、上記シランカップリング剤は４〜２０重量部の範囲内で含有されることが好ましい。上記シランカップリング剤の含有量が４重量部未満であると、硬化性エポキシ組成物の硬化物の接着力が低下することがある。上記シランカップリング剤の含有量が２０重量部を超えると、硬化性エポキシ組成物が硬化しにくくなることがある。
【００６３】
本発明の硬化性エポキシ組成物は、無機粒子を含有することが好ましい。上記無機粒子を用いることにより、硬化性エポキシ組成物の硬化物の熱膨張を抑制できる。上記無機粒子は特に限定されない。上記無機粒子として、シリカ、窒化アルミニウム又はアルミナ等が挙げられる。無機粒子は単独で用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。
【００６４】
上記全てのエポキシ成分の合計１００重量部に対して、上記無機粒子は３〜９００重量部の範囲内で含有されることが好ましい。無機粒子をこの範囲内で用いた場合、硬化性エポキシ組成物の硬化物の熱膨張をより一層抑制できる。
【００６５】
本発明の硬化性エポキシ組成物は、光照射又は加熱により反応活性種を生じさせる重合開始剤を含有してもよい。上記重合開始剤を用いることにより、硬化性エポキシ組成物の硬化速度を高めることができる。
【００６６】
上記重合開始剤は特に限定されない。上記重合開始剤として、例えば、アセトフェノン重合開始剤、ケタール重合開始剤、ハロゲン化ケトン、アシルホスフィノキシド、又はアシルホスフォナート等が挙げられる。上記アセトフェノン重合開始剤は特に限定されない。上記アセトフェノン重合開始剤の具体例として、４−（２−ヒドロキシエトキシ）フェニル（２−ヒドロキシ−２−プロピル）ケトン、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オン、メトキシアセトフェノン、２，２−ジメトキシ−１，２−ジフェニルエタン−１−オン、２−ヒドロキシ−２−シクロヘキシルアセトフェノン等が挙げられる。また、上記ケタール重合開始剤は特に限定されない。上記ケタール重合開始剤の具体例として、ベンジルジメチルケタール等が挙げられる。これらの重合開始剤は単独で用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。
【００６７】
上記全てのエポキシ成分の合計１００重量部に対して、上記重合開始剤は２〜１０重量部の範囲内で含有されることが好ましい。上記重合開始剤の含有量が２重量部未満であると、重合開始剤を添加した効果が充分に得られないことがある。上記重合開始剤の含有量が１０重量部を超えると、硬化性エポキシ組成物の硬化物の接着力が低下することがある。
【００６８】
本発明の硬化性エポキシ組成物の製造方法は特に限定されない。硬化性エポキシ組成物の製造方法の具体例として、上記エポキシ成分Ａと、上記ポリマーＢと、上記溶剤とを混合し、エポキシ組成物を作製した後、該エポキシ組成物に、上記硬化剤と、必要に応じて添加される他の成分とを配合し、遊星式攪拌機等を用いて混合する製造方法が挙げられる。
【００６９】
本発明の硬化性エポキシ組成物は、一液型接着剤として、液晶パネルや半導体チップ等の接着に用いることができる。本発明の硬化性エポキシ組成物は、ペースト状の接着剤であってもよく、フィルム状の接着剤であってもよい。
【００７０】
本発明の硬化性エポキシ組成物をフィルム状の接着剤に加工する方法は特に限定されない。例えば、本発明の硬化性エポキシ組成物を離型紙等の基材に塗布し、フィルム状の接着剤に加工する方法、又は溶剤を含む本発明の硬化性エポキシ組成物を離型紙等の基材に塗布した後、上記硬化剤の活性温度よりも低い温度で溶剤を揮発させ、フィルム状の接着剤に加工する方法等が挙げられる。
【００７１】
本発明の硬化性エポキシ組成物を硬化させる方法として、硬化性エポキシ組成物を加熱する方法、硬化性エポキシ組成物に光を照射し、次いで、硬化性エポキシ組成物を加熱する方法、又は硬化性エポキシ組成物に光を照射すると同時に、硬化性エポキシ組成物を加熱する方法等が挙げられる。
【００７２】
本発明の硬化性エポキシ組成物を硬化させる際の加熱温度は、１００〜２５０℃の範囲内にあることが好ましく、１６０〜２００℃の範囲内にあることがより好ましい。本発明の硬化性エポキシ組成物は低温で硬化させることができるので、加熱に要するエネルギー量を低減できる。
【００７３】
本発明の硬化性エポキシ組成物を硬化させる方法の内、硬化性エポキシ組成物に光を照射し、次いで、硬化性エポキシ組成物を加熱する方法によれば、加熱のみを用いる方法よりも、硬化性エポキシ組成物を短時間で硬化させることができる。
【００７４】
本発明の硬化性エポキシ組成物に光を照射する際に用いる光源は特に限定されない。該光源として、例えば、波長４２０ｎｍ以下に充分な発光分布を有する光源等が挙げられる。光源の具体例として、例えば、低圧水銀灯、中圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、ケミカルランプ、ブラックライトランプ、マイクロウェーブ励起水銀灯又はメタルハライドランプ等が挙げられる。なかでも、ケミカルランプが好ましい。ケミカルランプは、重合開始剤の活性波長領域の光を効率よく発光するとともに、重合開始剤以外の組成物成分の光吸収波長領域の発光量が少ない。さらに、ケミカルランプを用いた場合には、組成物の内部に存在する重合開始剤まで効率よく光を到達させることができる。
【００７５】
例えば、アセトフェノン基を有する開裂型の重合開始剤が含有されている場合、３６５ｎｍ〜４２０ｎｍの波長領域での光照射強度は、０．１〜１００ｍＷ／ｃｍ２の範囲内にあることが好ましい。
【００７６】
（異方性導電材料）
本発明の硬化性エポキシ組成物に導電性粒子を含有させることにより、異方性導電材料を得ることができる。
【００７７】
上記導電性粒子は、例えば電子部品の電極間等を電気的に接続する。上記導電性粒子は、少なくとも表面が導電性を有する粒子であれば特に限定されない。上記導電性粒子として、例えば、有機粒子、無機粒子、有機無機ハイブリッド粒子もしくは金属粒子等の表面を金属層で被覆した導電性粒子、又は実質的に金属のみで構成される金属粒子等が挙げられる。上記金属層は特に限定されない。上記金属層として、金層、銀層、銅層、ニッケル層、パラジウム層又は錫を含有する金属層等が挙げられる。
【００７８】
上記全てのエポキシ成分の合計１００重量部に対して、上記導電性粒子は０．５〜５重量部の範囲内で含有されることが好ましい。上記導電性粒子の量が０．５重量部未満であると、電極同士等を確実に導通させることができないことがある。上記導電性粒子の含有量が５重量部を超えると、隣接する電極間の短絡が生じることがある。
【００７９】
異方性導電材料の塩素濃度は、５００ｐｐｍ以下であることが好ましい。上記塩素濃度が高すぎると、異方性導電材料に含まれている硬化性エポキシ組成物の硬化速度が遅くなることがある。
【００８０】
本発明に係る異方性導電材料は、異方性導電ペースト、異方性導電インク、異方性導電粘接着剤、異方性導電フィルム又は異方性導電シート等として使用され得る。異方性導電材料が、異方性導電フィルムや異方性導電シート等のフィルム状の接着剤として使用される場合、該導電性粒子を含有するフィルム状の接着剤と、導電性粒子を含有しないフィルム状の接着剤とが積層されていてもよい。
【００８１】
（積層体）
図１に、本発明の一実施形態に係る積層体の断面図を示す。
【００８２】
図１に示す積層体１は、第１の接続対象部材２と、第１の接続対象部材２の上面２ａに積層された半硬化物層３とを備える。第１の接続対象部材２の上面２ａには、電極２ｂが形成されている。半硬化物層３は、導電性粒子４を含有する。半硬化物層３は、第１の接続対象部材２の上面２ａに、硬化性エポキシ組成物と導電性粒子４とを含有する異方性導電材料を塗工した後、異方性導電材料を予備硬化させることにより形成されている。上記硬化性エポキシ組成物と導電性粒子４とを含有する異方性導電材料に代えて、導電性粒子４を含有しない上記硬化性エポキシ組成物を用いてもよい。
【００８３】
「予備硬化」とは、硬化性エポキシ組成物を完全に硬化させずに、半硬化させることをいう。半硬化状態は、Ｂステージ状態と呼ばれることがある。上記半硬化物層の硬化をさらに進行させることにより、硬化物層を形成できる。半硬化物層は、完全に硬化していない層である。半硬化物層は、硬化がさらに進行され得る層である。
【００８４】
（接続構造体）
図２に、本発明の一実施形態に係る接続構造体の断面図を示す。
【００８５】
図２に示す接続構造体１１は、上記積層体１を用いて形成され得る。
【００８６】
図２に示す接続構造体１１は、第１の接続対象部材２と、第２の接続対象部材１２と、第１，第２の接続対象部材２，１２を接続している接続部３Ａとを備える。接続部３Ａが、半硬化物層３を硬化させることにより形成されている。第２の接続対象部材１２の下面１２ａには、電極１２ｂが形成されている。第１，第２の接続対象部材２，１２の電極２ｂ，１２ｂ同士が、導電性粒子４により接続されている。
【００８７】
接続構造体１１として、具体的には、回路基板上に、半導体チップ、コンデンサチップ又はダイオードチップ等の電子部品チップが搭載されており、該電子部品チップの電極が、回路基板上の電極と電気的に接続されている接続構造体等が挙げられる。回路基板として、フレキシブルプリント基板等の様々なプリント基板、ガラス基板、又は金属箔が積層された基板等の様々な回路基板が挙げられる。
【００８８】
接続構造体１１の製造方法は特に限定されない。接続構造体１１の製造方法の具体例として、下記の第１，第２の製造方法が挙げられる。
【００８９】
第１の製造方法として、第１の接続対象部材２の上面２ａに、本発明の硬化性エポキシ組成物又は該硬化性エポキシ組成物により形成された半硬化物層３が積層された積層体１の半硬化物層３の上面３ａに、第２の接続対象部材１２を積層する工程と、第２の接続対象部材１２を積層した後、半硬化物層３を加熱し、硬化させる工程とを備える製造方法が挙げられる。半硬化物層３を硬化させることにより、半硬化物層３が硬化された接続部３Ａが形成される。接続部３Ａは、半硬化物層３が硬化された硬化物層である。接続部３Ａにより、第１，第２の接続対象部材２，１２が接続される。
【００９０】
第２の製造方法として、第１の接続対象部材２と第２の接続対象部材１２との間に、本発明の硬化性エポキシ組成物又は該硬化性エポキシ組成物と導電性粒子とを含む異方性導電材料を配置する工程と、該硬化性エポキシ組成物又は該異方性導電材料を硬化させる工程とを備える製造方法等が挙げられる。第２の製造方法では、硬化性エポキシ組成物又は異方性導電材料は、好ましくは半硬化されずに一段階で硬化され、接続部３Ａが形成される。接続部３Ａにより、第１，第２の接続対象部材２，１２が接続される。
【００９１】
接続構造体１１の上記第１，第２の製造方法の内、第１の製造方法が好ましい。
【００９２】
上記第１の製造方法は、第１の接続対象部材２の上面２ａに、本発明の硬化性エポキシ組成物又は該硬化性エポキシ組成物と導電性粒子とを含む異方性導電材料を塗工する工程と、該硬化性エポキシ組成物又は異方性導電材料を予備硬化させることにより、第１の接続対象部材２の上面２ａに、半硬化物層３を形成する工程とを備えていてもよい。
【００９３】
上記第１の製造方法において、第１の接続対象部材２の上面２ａに、硬化性エポキシ組成物又は異方性導電材料を塗工する方法として、第１の接続対象部材２の電極が形成された面に、ペースト状の硬化性エポキシ組成物又は異方性導電材料を塗布する方法や、第１の接続対象部材２の電極が形成された面に、フィルム状の硬化性エポキシ組成物又は異方性導電材料を貼り付ける方法等が挙げられる。
【００９４】
上記第１の製造方法において、半硬化物層３を予備加熱する際の温度は特に限定されない。予備加熱の温度は、硬化性エポキシ組成物又は異方性導電材料が完全に硬化しない温度に設定される。予備加熱の際に、溶剤は完全に除去されないことが好ましい。
【００９５】
従来の異方性導電材料は、完全に硬化していない半硬化状態で保管されると、短時間で硬化反応が進行しやすかった。このため、従来の異方性導電材料を完全に硬化していない半硬化状態で保管した後に接続対象部材の接続に用いると、接続対象部材を確実に接続できないことがあった。
【００９６】
本発明の硬化性エポキシ組成物又は異方性導電材料は、従来の硬化性エポキシ組成物又は異方性導電材料と比較して、完全に硬化していない半硬化状態で保管されたときに、硬化が進行し難い。このため、本発明の硬化性エポキシ組成物又は異方性導電材料を半硬化状態で保管した後に接続対象部材の接続に用いた場合、接続対象部材を容易に接続できる。
【００９７】
以下、本発明について、実施例および比較例を挙げて具体的に説明する。本発明は、以下の実施例のみに限定されない。
【００９８】
（実施例１）
上記エポキシ成分Ａとしての上記式（３）で表されるエポキシ化合物４０重量部、上記エポキシ基を有するスチレンポリマー（重量平均分子量２００００、エポキシ当量３１０ｇ／ｅｑ、日油社製「マープルーフＧ−０２５０Ｓ」）６０重量部、上記溶剤としてのエチレングリコールジアセテート６０重量部を含有する混合物１６０重量部を、１６０℃にて還流しながら溶解し、樹脂組成物を得た。
【００９９】
得られた樹脂組成物に、硬化剤としてのアミンアダクト型硬化剤（味の素ファインテクノ社製「ＰＮ−２３Ｊ」）１５重量部と、シランカップリング剤としてのＮ−フェニル−３−アミノプロピルトリメトキシシラン６重量部と、平均粒子径３μｍの導電性粒子２重量部とを添加し、遊星式攪拌機を用いて、２０００ｒｐｍで８分間攪拌し、硬化性組成物を得た。なお、用いた上記導電性粒子は、ジビニルベンゼン樹脂粒子の表面にニッケルめっき層が形成されており、かつ該ニッケルめっき層の表面に金めっき層が形成されている金属層を有する導電性粒子であった。
【０１００】
得られた硬化性組成物を、ナイロン製濾紙（孔径１０μｍ）により濾過し、異方性導電材料を作製した。
【０１０１】
（実施例２）
上記エポキシ基を有するスチレンポリマー（重量平均分子量２００００、エポキシ当量３１０ｇ／ｅｑ、日油社製「マープルーフＧ−０２５０Ｓ」）を、エポキシ基を有するアクリルポリマー（重量平均分子量２０００００、エポキシ当量３４０ｇ／ｅｑ、日油社製「マープルーフＧ−２０５０Ｍ」）に変更したこと以外は実施例１と同様にして、異方性導電材料を作製した。
【０１０２】
（比較例１）
上記エポキシ成分Ａとしての上記式（３）で表されるエポキシ化合物４０重量部及び上記エポキシ基を有するスチレンポリマー（重量平均分子量２００００、エポキシ当量３１０ｇ／ｅｑ、日油社製「マープルーフＧ−０２５０Ｓ」）６０重量部を、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂１００重量部に変更したこと以外は実施例１と同様にして、異方性導電材料を作製した。
【０１０３】
（評価）
銅電極（ライン／スペース＝１０μｍ／１０μｍ）が上面に形成されているガラス基板（縦３ｃｍ×横４ｃｍ）を用意した。
【０１０４】
実施例１、２及び比較例１で得られた異方性導電材料を、厚み５０μｍとなるように上記ガラス基板上に塗工し、ガラス基板上に異方性導電材料層を形成した。
【０１０５】
異方性導電材料層が上面に形成されたガラス基板を、１１０℃で２０分間予備加熱し、ガラス基板上の異方性導電材料層を半硬化させ、ガラス基板上に半硬化状態の異方性導電材料層を形成した。その後、半硬化状態の異方性導電材料層が上面に形成されたガラス基板を、室温２５℃及び湿度５０％の環境下で、３日間保管した。
【０１０６】
実施例１及び２の異方性導電材料により形成された異方性導電材料層は、３日間保管された後、半硬化状態のままであった。比較例１の異方性導電材料により形成された異方性導電材料層は、３日間保管された後、硬化が進行していた。
【０１０７】
ＩＴＯ電極（ライン／スペース＝１０μｍ／１０μｍ）が下面に形成されているＩＣチップ（縦２ｍｍ×横２ｃｍ）を用意した。ガラス基板上の異方性導電材料層にＩＣチップを電極同士が対向するように積層した後、１９０℃で１０秒間加熱することにより、接続構造体を作製した。
【０１０８】
実施例１及び２の異方性導電材料を用いた場合、予備加熱の後、半硬化状態で３日間保管された後でも、１９０℃で１０秒間加熱するだけで、ガラス基板とＩＣチップとを容易に接続できた。
【０１０９】
比較例１の異方性導電材料を用いた場合、予備加熱の後、３日間保管した後に、半硬化物層の硬化が進行していたため、回路基板とＩＣチップとを接続できなかった。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る積層体の断面図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態に係る接続構造体の断面図である。
【符号の説明】
【０１１１】
１…積層体
２…第１の接続対象部材
２ａ…上面
２ｂ…電極
３…半硬化物層
３ａ…上面
３Ａ…接続部
４…導電性粒子
１１…接続構造体
１２…第２の接続対象部材
１２ａ…下面
１２ｂ…電極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記式（１）で表される構造を有するエポキシ化合物の単量体、該エポキシ化合物が少なくとも２個結合された多量体、又は該単量体と該多量体との混合物であるエポキシ成分と、
エポキシ基を有するアクリルポリマー及びエポキシ基を有するスチレンポリマーの内の少なくとも一方のポリマーと、
硬化剤とを含有することを特徴とする、硬化性エポキシ組成物。
【化１】
上記式（１）中、Ｒ１は水素原子、炭素数１〜５のアルキル基又は下記式（２）で表される構造を表し、Ｒ２は炭素数１〜５のアルキレン基を表し、Ｒ３は炭素数１〜５のアルキレン基を表す。
【化２】
上記式（２）中、Ｒ４は炭素数１〜５のアルキレン基を表す。
【請求項２】
請求項１に記載の硬化性エポキシ組成物と、導電性粒子とを含有する異方性導電材料。
【請求項３】
第１の接続対象部材と、該第１の接続対象部材上に積層された半硬化物層とを備え、
前記半硬化物層が、前記第１の接続対象部材上に請求項１に記載の硬化性エポキシ組成物又は該硬化性エポキシ組成物と導電性粒子とを含有する異方性導電材料を塗工した後、該硬化性エポキシ組成物又は該異方性導電材料を予備硬化させることにより形成されていることを特徴とする、積層体。
【請求項４】
第１の接続対象部材と、第２の接続対象部材と、第１，第２の接続対象部材を接続している接続部とを備え、
前記接続部が、請求項１に記載の硬化性エポキシ組成物又は該硬化性エポキシ組成物と導電性粒子とを含有する異方性導電材料により形成されていることを特徴とする、接続構造体。
【請求項５】
請求項３に記載の積層体の半硬化物層上に、第２の接続対象部材を積層する工程と、
前記第２の接続対象部材を積層した後、前記半硬化物層を加熱し、硬化させることにより前記半硬化物層が硬化された接続部を形成し、該接続部により第１，第２の接続対象部材を接続する工程とを備えることを特徴とする、接続構造体の製造方法。
【請求項１】
下記式（１）で表される構造を有するエポキシ化合物の単量体、該エポキシ化合物が少なくとも２個結合された多量体、又は該単量体と該多量体との混合物であるエポキシ成分と、
エポキシ基を有するアクリルポリマー及びエポキシ基を有するスチレンポリマーの内の少なくとも一方のポリマーと、
硬化剤とを含有することを特徴とする、硬化性エポキシ組成物。
【化１】
上記式（１）中、Ｒ１は水素原子、炭素数１〜５のアルキル基又は下記式（２）で表される構造を表し、Ｒ２は炭素数１〜５のアルキレン基を表し、Ｒ３は炭素数１〜５のアルキレン基を表す。
【化２】
上記式（２）中、Ｒ４は炭素数１〜５のアルキレン基を表す。
【請求項２】
請求項１に記載の硬化性エポキシ組成物と、導電性粒子とを含有する異方性導電材料。
【請求項３】
第１の接続対象部材と、該第１の接続対象部材上に積層された半硬化物層とを備え、
前記半硬化物層が、前記第１の接続対象部材上に請求項１に記載の硬化性エポキシ組成物又は該硬化性エポキシ組成物と導電性粒子とを含有する異方性導電材料を塗工した後、該硬化性エポキシ組成物又は該異方性導電材料を予備硬化させることにより形成されていることを特徴とする、積層体。
【請求項４】
第１の接続対象部材と、第２の接続対象部材と、第１，第２の接続対象部材を接続している接続部とを備え、
前記接続部が、請求項１に記載の硬化性エポキシ組成物又は該硬化性エポキシ組成物と導電性粒子とを含有する異方性導電材料により形成されていることを特徴とする、接続構造体。
【請求項５】
請求項３に記載の積層体の半硬化物層上に、第２の接続対象部材を積層する工程と、
前記第２の接続対象部材を積層した後、前記半硬化物層を加熱し、硬化させることにより前記半硬化物層が硬化された接続部を形成し、該接続部により第１，第２の接続対象部材を接続する工程とを備えることを特徴とする、接続構造体の製造方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１０−６５１２１（Ｐ２０１０−６５１２１Ａ）
【公開日】平成２２年３月２５日（２０１０．３．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２３２２７６（Ｐ２００８−２３２２７６）
【出願日】平成２０年９月１０日（２００８．９．１０）
【出願人】（０００００２１７４）積水化学工業株式会社 (5,781)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年３月２５日（２０１０．３．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月１０日（２００８．９．１０）
【出願人】（０００００２１７４）積水化学工業株式会社 (5,781)
【Ｆターム（参考）】
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