JPH09176608A - 導電性接着剤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 フレキシブルプリント基板に対応しうる可撓
性を備え、かつ導電性、接着性、耐湿性に優れた硬化物
を与える導電性接着剤を提供する。 【解決手段】 本発明の第１のものは、グリシジルエー
テルエポキシ樹脂を８〜１７重量％、ヒドラジド類硬化
剤を１〜５重量％含み、残部が実質的に銀粉からなる導
電性接着剤である。また、本発明の第２のものは、グリ
シジルエーテルエポキシ樹脂を８〜１３重量％、ヒドラ
ジド類硬化剤を１〜５重量％含み、残部が実質的に銀・
パラジウム粉からなる導電性接着剤である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＬＥＤ、ＩＣ等の
半導体素子およびチップ抵抗、チップＬＥＤ等のチップ
部品をリードフレーム、プリント配線基板（ＰＷＢ）、
フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）等の基板に接着す
るために使用される導電性接着剤に関する。

【０００２】

【従来の技術】導電性接着剤は、半導体素子やチップ部
品をリードフレームや各種基板に接着し、電気的および
熱的導通を得るために用いられる。従来、この接着方法
としては、半導体素子やチップ部品をリードフレームや
基板の上に金−シリコン共晶ハンダや錫−鉛ハンダ等の
ハンダを用いて接着することが主流であった。しかし、
これらの方法では、接着層が可撓性や耐熱性に欠けるこ
と、作業温度が比較的高温であることなどの問題があ
る。さらに、金−シリコン共晶ハンダは、高価であると
いう問題もある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】近年、半導体素子やチ
ップ部品の実装は高密度化、小型化、さらに低価格化が
求められ、基板の材料は多種多様になり、３次元曲面も
簡単に作れるポリイミド、ポリエステル、ポリエチレン
テレフタレート等、柔軟性のあるプラスティック製のフ
レキシブルプリント基板（ＦＰＣ基板）が用いられる機
会が多くなっている。このようなＦＰＣ基板に部品を実
装する際には、上記のようなハンダを使うと、耐熱性が
低い基板を使用できないが、低い硬化温度で用いられる
導電性接着剤を使うことにより、多くの種類の基板が使
用できるという利点から、導電性接着剤の使用が主流に
なりつつある。

【０００４】これらの導電性接着剤は一般に導電性粉
体、有機樹脂、溶剤、触媒などから構成され、導電性粉
体には金、銀、銅、カーボン等が用いられ、有機樹脂に
はエポキシ樹脂、フェノール樹脂などの熱硬化性樹脂、
ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂等の熱可塑性樹脂が用
いられ、溶剤はこれらの樹脂と相溶性のあるものが用い
られている。これらの導電性接着剤を用いた実装作業で
は、リードフレームや基板に該導電性接着剤を印刷して
その上に半導体素子やチップ部品を載せた後、加熱、硬
化させる。

【０００５】しかし、これまでの導電性接着剤で、エポ
キシ樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂を用いた場
合、ＦＰＣ基板に対応できる可撓性がなく、ポリエステ
ル樹脂、ウレタン樹脂等の熱可塑性樹脂を用いた場合、
可撓性はあるが収縮性が大きい等の欠点があり、そのよ
うな点の克服が強く望まれている。そこで、本発明の目
的は、前記の欠点を解消し、ＦＰＣ基板に対応しうる可
撓性を備え、かつ導電性、接着性、耐湿性に優れた硬化
物を与える導電性接着剤を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の第１のもの（以下、第１発明という）
を、グリシジルエーテルエポキシ樹脂を８〜１７重量
％、ヒドラジド類硬化剤を１〜５重量％含み、残部が実
質的に銀粉からなる導電性接着剤とした。また、本発明
の第２のもの（以下、第２発明という）を、グリシジル
エーテルエポキシ樹脂を８〜１３重量％、ヒドラジド類
硬化剤を１〜５重量％含み、残部が実質的に銀・パラジ
ウム粉からなる導電性接着剤とした。

【０００７】

【発明の実施の形態】まず、第１発明の導電性接着剤に
ついて説明する。第１発明において、銀粉は、導電性粉
末として使用するので、形成される接着層は高い導電性
（１×１０^-3Ω・ｃｍ以下）のものが得られる必要があ
る。そのため、銀粉の形状は、フレーク状が望ましい。
また、接着剤の印刷性の点で、銀粉の平均粒径は１０μ
ｍ以下が望ましい。第１発明において用いるエポキシ樹
脂は、グリシジルエーテルエポキシ樹脂である。グリシ
ジルエーテルエポキシ樹脂としてはビスフェノールＡジ
グリシジルエーテルエポキシ樹脂およびその変性物、ビ
スフェノールＦジグリシジルエーテルエポキシ樹脂およ
びその変性物、フェノールノボラックグリシジルエーテ
ルエポキシ樹脂等があげられる。使用の際印刷するの
で、液状のものが望ましく、また、接着する電子材料の
腐食の点で、塩素イオンをはじめとするイオン性不純物
などが８００重量ｐｐｍ以下であることが望ましい。

【０００８】グリシジルエーテルエポキシ樹脂の量が８
重量％未満では、接着強度および可撓性が低下し、一
方、１７重量％を超えると、接着層の導電性および耐熱
性が低下する。硬化剤は、ヒドラジド類である。ヒドラ
ジド類は、加熱時にグリシジルエーテルエポキシ樹脂と
速やかに硬化反応を生じ、生じた硬化物は、室温で長期
間の貯蔵安定性を満足できる。

【０００９】ヒドラジド類の中では、ジヒドラジド化合
物が望ましい。ジヒドラジド化合物は、一般に下記の式
（化１）に示すような反応性ヒドラジド基を２基有して
おり、有機ラジカルとの反応でエポキシ樹脂と高分子化
合物を形成しうるのでエポキシ樹脂を硬化させることが
できる。

【化１】 このようなヒドラジド類としては、アジピン酸ジヒドラ
ジド、セバシン酸ジヒドラジド、ドデカン二酸ジヒドラ
ジド、イソフタル酸ジヒドラジド、エイコサン二酸ジヒ
ドラジド等の二塩基酸ジヒドラジドや７，１１−オクタ
デカジエン−１，１８−ジカルボヒドラジド等があげら
れ、単独または混合して使用しても構わない。また、Ｆ
ＰＣ基板で使用される場合、融点が１９０℃以下のもの
が望ましい。

【００１０】ヒドラジド類は、グリシジルエーテルエポ
キシ樹脂の硬化剤として、１〜５重量％添加する。本発
明の導電性接着剤の粘度を調整するために、溶剤を用い
てもよい。用いる溶剤は、本発明で用いるグリシジルエ
ーテルエポキシ樹脂と相溶性があるものが望ましい。例
としては、エチレングリコールモノメチルエーテル、エ
チレングリコールモノエチルエーテル、２−ヒドロオキ
シプロパン酸エチル等が挙げられる。そのほかにモノエ
ポキシ化合物も使用できる。

【００１１】次に、第２発明の導電性接着剤について説
明する。第２発明において、銀・パラジウム粉は、導電
性粉末として使用するので、形成される接着層は高い導
電性（１×１０^-3Ω・ｃｍ以下）のものが得られる必要
がある。そのため、上記粉の形状は、フレーク状が望ま
しい。銀・パラジウム粉としては、銀−パラジウム合金
粉、パラジウムで被覆された銀粉、銀粉とパラジウム粉
との混合粉などが例示できる。また、接着剤の印刷性の
点で、銀・パラジウム粉の平均粒径は１０μｍ以下が望
ましい。

【００１２】グリシジルエーテルエポキシ樹脂の量が８
重量％未満では、接着強度、耐熱性および可撓性が低下
し、一方、１３重量％を超えると、接着層の導電性およ
び耐熱性が低下する以外は、第１発明でグリシジルエー
テルエポキシ樹脂について述べたことと同様である。ヒ
ドラジド類および溶剤についても、第１発明で述べたこ
とと同様である。なお、導電性粉末として銀・パラジウ
ム粉を用いた導電性接着剤の方が、銀粉を用いた導電性
接着剤より耐マイグレーション性は向上する。

【００１３】

【実施例】

［実施例１〜５、比較例１〜５］表１に第１発明の実施
例、表２に第１発明の比較例を示す。なお、表１および
表２中の組成は重量％で表している。表１および表２中
において銀粉は、導電性接着剤ではよく使用される、平
均粒径が２μｍのフレーク状のものを用いた。グリシジ
ルエーテルエポキシ樹脂は、ビスフェノールＡジグリシ
ジルエーテル（エポキシ樹脂Ａ）、ウレタン変性ビスフ
ェノールＡジグリシジルエーテル（エポキシ樹脂Ｂ）お
よびテトラグリシジルジアミノフェニルメタン（エポキ
シ樹脂Ｃ）を使用した。

【００１４】硬化剤は、７，１１−オクタデカジエン−
１，１８−ジカルボヒドラジド（硬化剤Ａ）、アジピン
酸ジヒドラジド（硬化剤Ｂ）およびジシアンジアミド
（硬化剤Ｃ）を用いた。また全ての試料に溶剤として、
ジエチレングリコールモノブチルエーテルを５．０重量
％加えた。表１および表２中の重量割合に従って上記原
料を配合し、３本ロール型混練機で混練することによ
り、導電性接着剤の試料を作製した。得られた試料につ
いて、シート抵抗値、接着強度、耐熱強度、可撓性、高
温耐湿性を次のようにして測定、評価した。そして、そ
れらの結果を表１および表２に示す。

【００１５】（１）シート抵抗値の測定 ポリエステル製のフレキシブル基板上の２ｍｍ離れた電
極間に該電極に重ねて幅２ｍｍ、長さ５ｍｍの長方形状
に導電性接着剤を印刷し、１８０℃のオーブン中に６０
分間放置し、硬化させた後室温まで冷却し、電極間の抵
抗値を測定した。

【００１６】（２）接着強度の測定 銀メッキを施した２．５ｃｍ角の銅基板上に導電性接着
剤を滴下し、１．５ｍｍ角のシリコンチップを載せ、１
８０℃のオーブン中に６０分間放置して硬化させた。室
温まで冷却した後、上記銅基板に対し水平方向から上記
シリコンチップに力を加え、該シリコンチップが剥がれ
たときの力を接着強度として測定した。

【００１７】（３）耐熱強度の測定 銀メッキを施した２．５ｃｍ角の銅基板上に導電性接着
剤を滴下し、１．５ｍｍ角のシリコンチップを載せ、１
８０℃のオーブン中に６０分間放置して硬化させた後、
室温まで冷却した。続いて、３５０℃に加熱してあるホ
ットプレート上に上記銅基板を２０秒間放置し、その後
加熱したまま、該銅基板に対し水平方向から上記シリコ
ンチップに力を加え、該シリコンチップが剥がれたとき
の力を耐熱強度として測定した。

【００１８】（４）可撓性の評価 ５ｃｍ角のポリエステル製のフレキシブル基板上に導電
性接着剤を２．５ｍｍ離して２カ所塗布し、その上にチ
ップ抵抗を接着し、１８０℃のオーブン中に６０分間放
置し、硬化した。その後室温に戻し、断面の円の半径が
１０ｍｍの円筒上に上記ポリエステル基板を徐々に巻き
付けその際にチップ抵抗が該ポリエステル基板から全く
剥がれなかったら良（○）、１カ所でも剥がれたら不可
（×）とした。

【００１９】（５）高温耐湿性の評価 上記（１）で作製したシート抵抗値の測定試料を、湿度
９５％、温度６５℃で１０００時間保持した後、室温ま
で冷却し、（１）と同様にしてシート抵抗値を測定し
た。そして、この測定値の、（１）で測定したシート抵
抗値に対する倍率を求めた。

【００２０】また、上記（２）で作製した接着強度の測
定試料を、湿度９５％、温度６５℃で１０００時間保持
した後、室温まで冷却し、（２）と同様にして接着強度
を測定した。そして、この測定値の、（２）で測定した
接着強度に対する倍率を求めた。上で得た結果に対し
て、シート抵抗値に対する倍率が１．２倍以内、かつ接
着強度に対する倍率が５０％以上であれば良（○）と
し、それ以外の場合は不可（×）とした。

【００２１】表１から明らかなように、実施例１〜５の
導電性接着剤は、可撓性に優れ、かつ高導電性（５００
ｍΩ以下）、高接着性（４０Ｎ以上）、高耐熱性（２Ｎ
以上）、高耐湿性を有している。また、表２から明らか
なように、比較例１および２の導電性接着剤は、エポキ
シ樹脂Ｂの重量割合が本発明の組成範囲外の例である。
比較例１では、エポキシ樹脂Ｂの量が多すぎるために、
シート抵抗値が高くなり、耐熱強度が弱くなってしまっ
た。比較例２では、エポキシ樹脂Ｂの量が少なすぎるた
めに、接着強度が弱くなり、可撓性がなくなってしまっ
た。

【００２２】比較例３の導電性接着剤は、本発明で使用
されるエポキシ樹脂以外のエポキシ樹脂を使用した場合
である。シート抵抗値が高く、可撓性もなくなってしま
った。比較例４および５の導電性接着剤は、本発明で使
用する硬化剤以外の硬化剤を使用した場合である。どち
らも可撓性がなくなってしまった。

【００２３】

【表１】 実施例Ｎｏ． １ ２ ３ ４ ５ 組 銀 粉 80.0 90.0 85.0 90.0 85.0 エポキシ樹脂Ａ − − 12.5 8.3 12.5 エポキシ樹脂Ｂ 16.6 8.3 − − − 硬化剤Ａ 3.4 1.7 2.5 1.7 − 成 硬化剤Ｂ − − − − 2.5 特 シート抵抗値（ｍΩ） 470 70 380 65 450 性 室温での接着強度（Ｎ） 60 40 52 42 72 評 耐熱強度（Ｎ） 2.5 3.1 2.4 2.8 3.1 価 可撓性 ○ ○ ○ ○ ○ 高温耐湿性 ○ ○ ○ ○ ○

【００２４】

【表２】 比較例Ｎｏ． １ ２ ３ ４ ５ 組 銀 粉 75.0 92.0 85.0 85.0 85.0 エポキシ樹脂Ａ − − − 13.5 − エポキシ樹脂Ｂ 20.8 6.7 − − 13.5 エポキシ樹脂Ｃ − − 12.5 − − 硬化剤Ａ 4.2 1.3 2.5 − − 成 硬化剤Ｃ − − − 1.5 1.5 特 シート 抵抗値(mΩ ) 3000 50 1100 150 220 性 室温での接着強度（Ｎ） 68 25 60 70 62 評 耐熱強度（Ｎ） 1.8 2.2 3.2 7.8 3.5 価 可撓性 ○ × × × × 高温耐湿性 ○ ○ ○ ○ ×

【００２５】［実施例６〜１０、比較例６〜１０］表３
に第２発明の実施例、表４に第２発明の比較例を示す。
なお、表３および表４中の組成比は重量％で表してい
る。表３および表４中において銀−パラジウム合金粉
は、パラジウムを３０重量％含み、平均粒径が１０μｍ
のフレーク状のものを用いた。グリシジルエーテルエポ
キシ樹脂は、実施例１〜５および比較例１〜５において
使用した、エポキシ樹脂Ａ、Ｂ、Ｃを用いた。硬化剤
は、実施例１〜５および比較例１〜５において使用し
た、硬化剤Ａ、Ｂ、Ｃを用いた。また、全ての試料に溶
剤として、ジエチレングリコールモノブチルエーテルを
５．０重量％加えた。

【００２６】表３および表４中の重量割合に従って上記
原料を配合し、３本ロール型混練機で混練することによ
り、導電性接着剤の試料を作製した。これ以後は、実施
例１〜５および比較例１〜５と同様に測定、評価を行っ
た。そして、それらの結果を表３および表４に示す。な
お、比較例６〜１０においては、高温耐湿性の評価を行
わなかった。

【００２７】表３から明らかなように、実施例６〜１０
の導電性接着剤は、可撓性に優れ、かつ高導電性（６０
０ｍΩ以下）、高接着性（４０Ｎ以上）、高耐熱性（２
Ｎ以上）、高耐湿性を有している。また、表４から明ら
かなように、比較例６および７の導電性接着剤は、エポ
キシ樹脂Ｂの重量割合が本発明の組成範囲外の例であ
る。比較例６では、エポキシ樹脂Ｂが多すぎるために、
シート抵抗値が高くなり、耐熱強度が弱くなってしまっ
た。比較例７では、エポキシ樹脂Ｂが少なすぎるため
に、接着強度、耐熱強度が弱くなり、可撓性がなくなっ
てしまった。

【００２８】比較例８の導電性接着剤は、本発明で使用
されるエポキシ樹脂以外のエポキシ樹脂を使用した場合
である。シート抵抗値が高く、可撓性もなくなってしま
った。比較例９および１０の導電性接着剤は、本発明で
使用する硬化剤以外の硬化剤を使用した場合である。ど
ちらも可撓性がなくなってしまった。

【００２９】

【表３】 実施例Ｎｏ． ６ ７ ８ ９ １０ 組 銀−パラジウム合金粉 85.0 90.0 85.0 90.0 85.0 エポキシ樹脂Ａ − − 12.5 8.3 12.5 エポキシ樹脂Ｂ 12.5 8.3 − − − 硬化剤Ａ 2.5 1.7 2.5 1.7 − 成 硬化剤Ｂ − − − − 2.5 特 シート抵抗値（ｍΩ） 580 160 420 165 480 性 室温での接着強度（Ｎ） 53 44 57 42 61 評 耐熱強度（Ｎ） 2.4 3.4 2.2 2.9 2.8 価 可撓性 ○ ○ ○ ○ ○ 高温耐湿性 ○ ○ ○ ○ ○

【００３０】

【表４】 比較例Ｎｏ． ６ ７ ８ ９ １０ 組 銀−パラジウム合金粉 80.0 92.0 85.0 85.0 85.0 エポキシ樹脂Ａ − − − 13.5 − エポキシ樹脂Ｂ 16.6 6.7 − − 13.5 エポキシ樹脂Ｃ − − 12.5 − − 硬化剤Ａ 3.4 1.3 2.5 − − 成 硬化剤Ｃ − − − 1.5 1.5 特 シート 抵抗値(mΩ ) ∞ 85 ∞ 350 320 性 室温での接着強度（Ｎ） 68 15 53 48 41 評 耐熱強度（Ｎ） 1.8 1.8 2.5 5.2 4.1 価 可撓性 ○ × × × ×

【００３１】

【発明の効果】本発明の導電性接着剤によれば、銀粉ま
たは銀・パラジウム粉とグリシジルエーテルエポキシ樹
脂とヒドラジド類硬化剤を混合することにより、優れた
可撓性が得られるため、リードフレームやプリント配線
基板（ＰＷＢ）だけでなく、柔軟性のあるフレキシブル
プリント基板（ＦＰＣ）上にも接着でき、かつ導通の安
定性、高い接着強度を確保することができる。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 グリシジルエーテルエポキシ樹脂を８〜
   １７重量％、ヒドラジド類硬化剤を１〜５重量％含み、
   残部が実質的に銀粉からなる導電性接着剤。
2. 【請求項２】 グリシジルエーテルエポキシ樹脂を８〜
   １３重量％、ヒドラジド類硬化剤を１〜５重量％含み、
   残部が実質的に銀・パラジウム粉からなる導電性接着
   剤。
3. 【請求項３】 グリシジルエーテルエポキシ樹脂は、ビ
   スフェノールＡジグリシジルエーテルエポキシ樹脂、ビ
   スフェノールＦジグリシジルエーテルエポキシ樹脂、フ
   ェノールノボラックグリシジルエーテルエポキシ樹脂お
   よびこれらの変性物よりなる群から選ばれる１種以上で
   ある請求項１または２に記載の導電性接着剤。
4. 【請求項４】 ヒドラジド類硬化剤は、アジピン酸ジヒ
   ドラジド、セバシン酸ジヒドラジド、ドデカン二酸ジヒ
   ドラジド、イソフタル酸ジヒドラジド、エイコサン二酸
   ジヒドラジドおよび７，１１−オクタデカジェン−１，
   １８−ジカルボヒドラジドよりなる群から選ばれる１種
   以上である請求項１、２または３に記載の導電性接着
   剤。
5. 【請求項５】 グリシジルエーテルエポキシ樹脂の溶剤
   をさらに添加した請求項１〜４のいずれかに記載の導電
   性接着剤。
6. 【請求項６】 溶剤は、エチレングリコールモノメチル
   エーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、２
   −ヒドロオキシプロパン酸エチル、またはモノエポキシ
   化合物である請求項５に記載の導電性接着剤。