JP4110589B2

JP4110589B2 - 回路用接続部材及び回路板の製造法

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Publication number: JP4110589B2
Application number: JP07942197A
Authority: JP
Inventors: 貢藤縄; 征宏有福; 俊之柳川; 伊津夫渡辺
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd; Showa Denko Materials Co Ltd
Current assignee: Showa Denko Materials Co Ltd
Priority date: 1997-03-31
Filing date: 1997-03-31
Publication date: 2008-07-02
Anticipated expiration: 2017-03-31
Also published as: JPH10273635A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば液晶パネル等において、２つの回路基板同士の電極間に形成し、両電極を接続するのに好適な回路用接続部材及び回路板の製造法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
２つの回路基板同士を接着すると共に、これらの電極間に電気的導通を得る接着剤として、スチレン系やポリエステル系等の熱可塑性物質や、エポキシ系やシリコーン系等の熱硬化性物質が知られている。
その中でもエポキシ樹脂系接着剤は、高い接着強さが得られ、耐水性や耐熱性に優れること等から、電気・電子・建築・自動車・航空機等の各種用途に多用されている。特に一液型エポキシ樹脂系接着剤は、主剤と硬化剤との混合が不必要であり使用が簡便なことから、フィルム状、ペースト状、粉体状の形態で使用されている。この場合、エポキシ樹脂と硬化剤及び変性剤との多用な組み合わせにより、特定の性能を得ることが一般的であり、例えば、特開昭６２−１４１０８３号公報の試みが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のエポキシ樹脂系接着剤を用いた回路用接続材では互いに向き合う回路基板を接続させる際、接続時間を例えば１５秒に限定すると、１４０℃以下の温度では接続部の接着力が不十分であり、接続信頼性が良好ではなかった。
本発明は、互いに向き合う回路基板同士を接続するとき、接続時間が１０秒〜２０秒と限定した場合でも、１４０℃以下の比較的低温の加熱条件で十分な接着力を得ることができ、室温で１０時間以上の可使時間を有し、良好な接続信頼性を有する回路接続材料を提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の回路用接続部材は、（１）〜（４）の成分を必須とする接着剤組成物と導電性粒子より成ることを特徴とする異方導電性の回路用接続部材である。
（１）エポキシ化ポリブタジエン
（２）ナフタレン系エポキシ樹脂
（３）芳香族スルホニウム塩
（４）フェノキシ樹脂
ナフタレン系エポキシ樹脂（２）としては、クレゾールノボラック／ナフトール型エポキシ樹脂が使用される。導電性粒子の平均粒径は２〜１８μｍが好ましく、導電性粒子の含有量は接着剤組成物１００部（体積）に対して、０．１〜１０部（体積）が好ましい。回路用接続部材の形状はフィルム状で使用される。本発明の回路板の製造法は、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を、第一の接続端子と第二の接続端子を対向して配置し、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本発明の回路用接続部材を介在させ、加熱加圧して前記対向配置した第一の接続端子と第二の接続端子を電気的に接続させるものである。
【０００５】
すなわち本発明者らは、２つの回路基板上の互いに向き合う回路導体間を１４０℃２０秒程度の加熱で接続でき、接続部の接着力が３００Ｎ／ｍ以上であり、かつ室温での活性が低く、良好な接続信頼性が得られる接続材料について鋭意検討した結果、かかる目的は下記（１）〜（４）の成分を必須とする接着剤組成物と、導電性粒子より成る回路用接続部材により達成されることを見い出し本発明を完成したものである。
（１）エポキシ化ポリブタジエン
（２）ナフタレン系エポキシ樹脂
（３）芳香族スルホニウム塩
（４）フェノキシ樹脂
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明に用いるエポキシ化ポリブタジエンは、二重結合を一部エポキシ化したポリブタジエンである。エポキシ化ポリブタジエンはビスフェノールＡ型エポキシ樹脂などと比較して芳香族スルホニウム塩との反応性に優れ、接着剤組成物の可トウ性を向上させ、銅など金属との接着力を向上させるうえでより好ましい。また配合量は、フィルム形成性や硬化反応の点から、樹脂成分全体に対して１〜５０重量％とするのが好ましく、５〜２０重量％がより好ましい。
【０００７】
本発明に用いるナフタレン系エポキシ樹脂は、１分子内に少なくとも１個以上のナフタレン環を含んだ骨格を有しており、ナフトール系、ナフタレンジオール系、ナフトール／クレゾール系等がある。ナフタレン系エポキシ樹脂は他の高耐熱化用エポキシ樹脂と比較して諸物性に優れ、かつ接着剤組成物の硬化物のＴｇを向上させ、高温域での線膨張係数（α２）を低下させることが可能となるという点からより好ましい。また配合量は、フィルム形成性や硬化反応の点から、樹脂成分全体に対して１０〜８０重量％とするのが好ましい。
【０００８】
さらにこのナフタレン系エポキシ樹脂には必要に応じて、例えばエピクロルヒドリンとビスフェノールＡやＦ、ＡＤ、Ｓ等から誘導されるビスフェノール型エポキシ樹脂、エピクロルヒドリンとフェノールノボラックやクレゾールノボラックから誘導されるエポキシノボラック樹脂や、グリシジルアミン、グリシジルエステル、ビフェニル、脂環式、塩素環式等の１分子内に２個以上のグリシジル基を有する各種のエポキシ化合物等を単独あるいは２種以上を混合して用いることが可能である。上記した混合可能なエポキシ樹脂の中では、ビスフェノール型エポキシ樹脂が分子量の異なるグレードが広く入手可能で、接着性や反応性等を任意に設定できることから好ましい。
これらエポキシ樹脂は、不純物イオン（Ｎａ＋、Ｃｌ−等）や、加水分解性塩素等を３００ｐｐｍ以下に低減した高純度品を用いることが、エレクトロンマイグレーション防止のために好ましい。
【０００９】
本発明に用いる潜在性硬化剤はベンジル基を有する芳香族スルホニウム塩で、この種の硬化剤は、潜在性と速硬化性という特徴を有することから好ましい。硬化剤の配合量は反応性の点から樹脂成分１００重量部に対して２〜２０重量部が好ましく、４〜１０重量部がより好ましい。
これらの硬化剤をポリウレタン系、ポリエステル系等の高分子物質や、Ｎｉ、Ｃｕ等の金属薄膜及びケイ酸カルシウム等の無機物で被覆してマイクロカプセル化したものは可使時間が延長できるため好ましい。
【００１０】
本発明に用いるフェノキシ樹脂について説明する。
ビスフェノールＦ型フェノキシ樹脂は、高速液体クロマトグラフィー（ＨＬＣ）から求められた分子量が１００００以上の高分子量エポキシ樹脂に相当し、エポキシ樹脂と同様に他にビスフェノールＡ型、ＡＤ型等の種類がある。これらはエポキシ樹脂と構造が類似していることから相溶性がよく、また接着性も良好な特徴を有する。分子量の大きいほどフィルム形成性が容易に得られ、また接続時の流動性に影響する溶融粘度を広範囲に設定できる。平均分子量としては１００００〜８００００程度のものが溶融粘度や他の樹脂との相溶性等の点からより好ましい。これらの樹脂は、水酸基やカルボキシル基等の極性基等を含有すると、エポキシ樹脂との相溶性が向上し、均一な外観や特性を有するフィルムが得られることや、硬化時の反応促進による短時間硬化を得る点からも好ましい。配合量としては、フィルム形成性や硬化反応の促進の点から、樹脂成分全体に体して２０〜８０重量％とするのが好ましい。また溶融粘度調整等のために、ビスフェノールＡ型フェノキシ樹脂やアクリル樹脂を適宜混合してもよい。
【００１１】
上記で得た接着剤組成物中には、通常の添加剤等として例えば、充填剤、軟化剤、促進剤、老化防止剤、着色剤、難燃剤、チキソトロピック剤、カップリング剤及びフェノール樹脂やメラミン樹脂、イソシアネート類等の硬化剤等を含有することもできる。これらの中では、導電性粒子や酸化チタン、シリカ等の充填剤及びシラン、チタン、クロム、ジルコニウム、アルミニウム等の各系のカップリング剤が特に有効である。
【００１２】
導電性粒子としては、Ａｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｕ、はんだ等の金属粒子やカーボン等があり、これら及び非導電性のガラス、セラミック、プラスチック等に前記した導通層を被覆等により形成したものでもよい。プラスチックを核とした場合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。導電性粒子は、接着剤成分１００部（体積）に対して、０．１〜３０部（体積）の広範囲で用途により使い分ける。過剰な導電性粒子による隣接回路の短絡等を防止するためには、０．１〜１０部（体積）とするのがより好ましい。
カップリング剤としては、アミノ基やエポキシ基、及びイソシアネート基含有物が、接着性向上の点から特に好ましい。
【００１３】
本発明の接着剤組成物は、一液型接着剤として、とりわけＩＣチップと基板との接着や電気回路相互の接着用のフィルム状接着剤として特に有用である。この場合例えば、上記で得た接着剤組成物を溶剤あるいはエマルジョンの場合の分散液等として液状化して、離型紙等の剥離性基材上に形成し、あるいは不織布等の基材に前記配合液を含浸させて剥離性基材上に形成し、硬化剤の活性温度以下で乾燥し、溶剤あるいは分散液等を除去すればよい。
【００１４】
本発明で得た回路用接続部材を用いた電極の接続について説明する。
この方法は、回路用接続部材を基板上の相対峙する電極間に形成し、加熱加圧により両電極の接触と基板間の接着を得る電極の接続方法である。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。
【００１５】
また本発明の回路用接続部材は、例えばフェイスダウン方式により半導体チップを基板と接着フィルムで接着固定すると共に両者の電極どうしを電気的に接続する場合にも使用できる。
すなわち、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を、第一の接続端子と第二の接続端子を対向して配置し、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本発明の接続材料（フィルム状接着剤）を介在させ、加熱加圧して前記対向配置した第一の接続端子と第二の接続端子を電気的に接続させ回路板を製造することができる。
【００１６】
このような回路部材としては半導体チップ、抵抗体チップ、コンデンサチップ等のチップ部品、プリント基板等の基板等が用いられる。
これらの回路部材には接続端子が通常は多数（場合によっては単数でも良い）設けられており、前記回路部材の少なくとも１組をそれらの回路部材に設けられた接続端子の少なくとも一部を対向配置し、対向配置した接続端子間に接着剤を介在させ、加熱加圧して対向配置した接続端子どうしを電気的に接続して回路板とする。
回路部材の少なくとも１組を加熱加圧することにより、対向配置した接続端子どうしは、直接接触により又は異方導電性接着剤の導電粒子を介して電気的に接続することができる。
【００１７】
【作用】
本発明においては、エポキシ化ポリブタジエン、ナフタレン系エポキシ樹脂、芳香族スルホニウム塩、及びフェノキシ樹脂を含有することにより速硬化性と保存性の両立を得ながら、回路基板の種類によらず高い接着力及び高信頼性を得ることが可能である。
【００１８】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明する。なお、それぞれの配合比は図１の表１にまとめてある。
実施例１
ビスフェノールＡとエピクロルヒドリンから、ビスフェノールＡ型フェノキシ樹脂（平均分子量３００００）４０ｇを一般的方法により作製し、これを重量比でトルエン／酢酸エチル＝５０／５０の混合溶剤に溶解して、固形分４０％の
溶液とした。
エポキシ化ポリブタジエン（ダイセル化学工業株式会社製、商品名エポリード４７００（エポキシ当量１６５））を５ｇ用いた。
ナフタレン系エポキシ樹脂（日本化薬株式会社製、商品名ＮＣー７０００）１０ｇを重量比でトルエン／メチルエチルケトン＝５０／５０の混合溶剤に溶解して５０％の溶液とした。
ビスフェノールＡ型液状エポキシ樹脂（油化シェル株式会社製、エピコート８２８）を４５ｇ用いた。
潜在性硬化剤は、ベンジルスルホニウム塩の５０重量％酢酸エチル溶液（三新化学工業株式会社製、商品名サンエイドＳＩ−６０Ｌ）を用いた。
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、さらに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１０μｍ、比重２．０の導電性粒子（金プラスチック粒子）を作製した。
上記樹脂成分を混合して、樹脂成分１００重量部に対して潜在性硬化剤５重量部を配合し、さらに、導電性粒子を３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分の熱風乾燥により、接着剤層の厚みが２５μｍの回路用接続部材を得た。
【００１９】
実施例２
ビスフェノールＡ型液状エポキシ樹脂（エピコート８２８）の配合量を３０ｇとし、エポキシ化ポリブタジエン（エポリード４７００）を２０ｇとした他は、実施例１と同様にして回路用接続部材を得た。
【００２０】
実施例３
ビスフェノールＡ型液状エポキシ樹脂（エピコート８２８）の配合量を３５ｇとし、ナフタレン系エポキシ樹脂（ＮＣー７０００）を２０ｇとした他は、実施例１と同様にして回路用接続部材を得た。
【００２１】
実施例４
ビスフェノールＡ型液状エポキシ樹脂（エピコート８２８）をアクリルゴム分散エポキシ樹脂（株式会社日本触媒製、商品名ＢＰＡー３２８）とした他は、実施例１と同様にして回路用接続部材を得た。
【００２２】
実施例５
導電性粒子（金プラスチック粒子）を、平均粒径２μｍ、凝集粒径１０μｍのニッケル粒子に代えた他は、実施例１と同様にして回路用接続部材を得た。
【００２３】
実施例６
導電性粒子（金プラスチック粒子）の配合量を７体積％とした他は、実施例１と同様にして回路用接続部材を得た。
【００２４】
実施例７
硬化剤（ＳＩ−６０）の添加量を７．５重量部とした他は、実施例１と同様にして回路用接続部材を得た。
【００２５】
比較例１
潜在性硬化剤及びビスフェノールＡ型液状エポキシ樹脂（エピコート８２８）を芳香族スルホニウム塩（ＳＩー６０）に代えてイミダゾール変性体を核とし、その表面をポリウレタンで被覆してなる平均粒径５μｍのマイクロカプセル型硬化剤を、液状ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂中に分散してなるマスターバッチ型硬化剤（旭化成工業株式会社製、商品名ノバキュア３９４１ＨＰ）とした他は、実施例１と同様にして回路用接続部材を得た。
【００２６】
比較例２
ビスフェノールＡ型液状エポキシ樹脂（エピコート８２８）の配合量を５０ｇとし、エポキシ化ポリブタジエン（エポリード４７００）をなくした他は、実施例１と同様にして回路用接続部材を得た。
【００２７】
比較例３
ビスフェノールＡ型液状エポキシ樹脂（エピコート８２８）の配合量を５５ｇとし、ナフタレン系エポキシ樹脂（ＮＣー７０００）をなくした他は、実施例１と同様にして回路用接続部材を得た。
【００２８】
回路の接続
上述の回路用接続部材を用いて、ライン幅５０μｍ、ピッチ１００μｍ、厚み１８μｍの銅回路を５００本有するフレキシブル回路板（ＦＰＣ）同士を１４０℃、２ＭＰａで２０秒間加熱加圧して、幅２ｍｍにわたり接続した。この時、予め一方のＦＰＣ上に、回路用接続部材の接着面を貼付けた後、７０℃、０．５ＭＰａで５秒間加熱加圧して仮接続し、その後、フッ素樹脂フィルムを剥離してもう一方のＦＰＣと接続した。
また、前述のＦＰＣと酸化インジウム（ＩＴＯ）の薄層を形成したガラス（表面抵抗２０Ω／口）とを１４０℃、２ＭＰａで２０秒間加熱加圧して、幅２ｍｍにわたり接続した。この時、上記と同様にＩＴＯガラスに仮接続を行った。
【００２９】
接続部の接着力の測定
ＦＰＣに用いられている接着剤と各接着剤組成物との接着性は１ｃｍあたりの接着力をＪＩＳーｚ０２３７に準じて９０度剥離法で測定し評価した。使用したＦＰＣは各々＃７１００（東レ株式会社製、商品名）と巴川Ｅ（株式会社巴川製紙所製、商品名）を接着剤として用いて２種類作製した。そしてこの２種類のＦＰＣを用いて、それぞれ回路接続体を作製して測定を行った。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ー４（剥離速度５０ｍｍ／ｍｉｎ、２５℃）を使用した。
測定結果を図１の表２に示す。エポキシ化ポリブタジエン、芳香族スルホニウム塩を用いた実施例１〜７及び比較例３ではＦＰＣの接着剤種によらず良好な接着力が得られた。しかし、エポキシ化ポリブタジエン、芳香族スルホニウム塩を用いていない比較例１、２では接着力が弱い。これは芳香族スルホニウム塩により十分な反応が得られ、エポキシ化ポリブタジエンにより接着力が格段に向上しているためである。比較例３は反応が不十分であるために接着力が低い。
【００３０】
接続抵抗の測定
回路の接続後、上記接続部を含むＦＰＣの隣接回路間の抵抗値を、初期と、８５℃、８５％ＲＨの恒温恒湿槽中に５００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１５０点の平均（ｘ＋３σ）で示した。
これらの結果を図１の表２に示す。実施例１〜７、比較例２で得られた回路用接続部材は、良好な接続性を示した。これに対して、ナフタレン系エポキシを用いない比較例３、潜在性硬化剤としてＨＸー３９４１ＨＰを用いた比較例１は、接着剤の特性不足及び、硬化反応が不十分であるため接着状態が悪く、恒温恒湿試験後の抵抗の上昇が顕著
であった。
【００３１】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、互いに向き合う回路基板同士を接続するとき、接続時間が１０秒〜２０秒と限定した場合でも、１４０℃以下の比較的低温の加熱条件で十分な接着力を得ることができ、接続信頼性が良好である電気・電子用接着剤として好適な回路用接続部材を提供することが可能となった。
また本発明の回路板の製造法により信頼性に優れた回路板の製造が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の配合比（表１）と、接続部の接着力、接続抵抗の測定結果（表２）を示す表である。

Claims

（１）〜（４）の成分を必須とする接着剤組成物と導電性粒子より成ることを特徴とする異方導電性の回路用接続部材。
（１）エポキシ化ポリブタジエン
（２）ナフタレン系エポキシ樹脂
（３）芳香族スルホニウム塩
（４）フェノキシ樹脂
ナフタレン系エポキシ樹脂（２）が、クレゾールノボラック／ナフトール型エポキシ樹脂である請求項１記載の回路用接続部材。
導電性粒子の平均粒径が２〜１８μｍである請求項１又は２記載の回路用接続部材。
導電性粒子の含有量が接着剤組成物１００部（体積）に対して、０．１〜１０部（体積）である請求項１〜３各項いずれかに記載の回路用接続部材。
形状がフィルム状である請求項１〜４各項いずれかに記載の回路用接続部材。
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を、第一の接続端子と第二の接続端子を対向して配置し、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１〜５各項いずれかに記載の回路用接続部材を介在させ、加熱加圧して前記対向配置した第一の接続端子と第二の接続端子を電気的に接続させる回路板の製造法。