JP2018131569A - 導電性粒子を含む樹脂組成物 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、低温でも硬化することができ、十分な導電性と、接続信頼性とを有する接着部を形成することのできる樹脂組成物を提供することを目的とする。【解決手段】導電性粒子とエポキシ樹脂とフェノキシ樹脂と硬化剤とを含む樹脂組成物であって、前記導電性粒子としてハンダ粒子を含み、前記エポキシ樹脂はビスフェノール型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、トリグリシジルイソシアヌレート、シクロヘキサン型エポキシ樹脂、アダマンタン型エポキシ樹脂から選択される１種以上のエポキシ樹脂であり、前記硬化剤が、エポキシ樹脂アミンアダクト化合物、エポキシ樹脂イミダゾールアダクト化合物、変性脂肪族ポリアミン化合物からなる群から選択される１種類以上の化合物である、樹脂組成物。【選択図】図１

Description

本発明は、導電性粒子を含む樹脂組成物に関し、特に配線基板同士や、電子部品と配線基板との接続に用いられる異方性導電接着剤として使用することができる、導電性粒子を含む樹脂組成物に関する。

近年、フレキシブル基板とリジット基板との接合や、電子部品と配線基板との電気的接続には、例えば、ペースト状態やフィルム・シート状態の異方性導電接着剤を用いた接続方式が利用されている。

異方性導電接着剤としては、例えば、電気的な絶縁性と接着強度とを確保するための熱硬化性樹脂に、金、銀、ニッケル等の金属被膜を有するものやハンダ材料などの導電性粒子を配合したものなどが提案されている（例えば、特許文献１）。このような異方性導電接着剤を用いて、例えば電子部品と配線基板とを圧着させることによって、その電極同士が導電性粒子などによって接触して接合されることにより、導電性が確保される。その一方で、電子部品や配線基板の電極間の間隙において、導電性粒子は上述の樹脂内に埋め込まれた状態で存在するため、隣接する電極間における絶縁性や、接合すべき部品と基板との十分な接着性などが確保される。

特開２０１２−６７２８１号公報

しかしながら、従来の異方性導電接着剤では、導電性粒子として、例えば、ハンダ粒子を使用する場合、そのハンダ粒子の溶融によって、低荷重でその接続を確保することができるが、その接続信頼性を確保するために必要な樹脂の硬化に、比較的高い温度（例えば１４０〜１９０℃）が必要であった。このため、例えばガラス基板、ガラスエポキシ基板、フレキシブルプリント基板等であり得る、接合される基板の熱による歪み、反りの量が大きくなり、大型化、狭額縁化、薄型化が進むＬＣＤモジュールの実装等に際し、このような歪み、反りに起因する表示品位の低下が生じるという問題があった。

そこで、本発明では、ハンダ粒子などの導電性粒子を含む樹脂組成物であって、低温でも硬化することができ、十分な導電性と接続信頼性とを有する接着部を形成することのできる樹脂組成物を提供することを目的とする。

上記の課題を達成するために、本発明の導電性粒子を含む樹脂組成物（以下、「樹脂組成物」と略記する場合もある）は、導電性粒子とエポキシ樹脂とフェノキシ樹脂と硬化剤とを含む樹脂組成物であって、導電性粒子としてハンダ粒子を含み、エポキシ樹脂はビスフェノール型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、トリグリシジルイソシアヌレート、シクロヘキサン型エポキシ樹脂およびアダマンタン型エポキシ樹脂からなる群より選択される少なくとも１種以上のエポキシ樹脂であり、硬化剤が、エポキシ樹脂アミンアダクト化合物、エポキシ樹脂イミダゾールアダクト化合物および変性脂肪族ポリアミン化合物からなる群から選択される少なくとも１種の化合物であり、ハンダ粒子の含有量が、樹脂組成物の全質量に対して、１質量％以上４０質量％以下の範囲内にあり、前記エポキシ樹脂、前記フェノキシ樹脂および前記硬化剤の質量の合計を１００質量部としたとき、前記エポキシ樹脂が１２質量部以上の割合で含まれ、前記フェノキシ樹脂が１２質量部以上の割合で含まれ、前記硬化剤が１２質量部以上５８質量部以下の割合で含まれることを特徴とする。

本発明の樹脂組成物において、ハンダ粒子はＢｉ―Ｉｎ系の合金であってもよい。このとき、ハンダ粒子におけるＢｉの含有量が、ハンダ粒子の全質量に対して、３３質量％以上８５質量％以下の範囲内にあるＢｉの含有量が、ハンダ粒子の全質量に対して、３３質量％以上８５質量％以下の範囲内にあることが好ましい。

本発明の樹脂組成物において、エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂および硬化剤の質量の合計を１００質量部としたとき、エポキシ樹脂が１５質量部以上５５質量部以下の割合で含まれることが好ましい。またこのとき、フェノキシ樹脂が１２質量部以上７６質量部以下の割合で含まれることが好ましい。さらに、エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂および硬化剤の質量の合計を１００質量部としたとき、硬化剤が１５質量部以上５５質量部以下の割合で含まれることが好ましい。

本発明によれば、ハンダ粒子などの導電性粒子を含む樹脂組成物であって、低温でも硬化することができ、十分な導電性と、接続信頼性とを有する接着部を形成することのできる樹脂組成物が提供される。低温での硬化が可能であることから、ＬＣＤモジュールなどの製造において、基板の歪みや反り量が低下して、ひずみの少ない良好な電気的接続が可能となるので、高品質な製品を提供することができるようになる。

本発明の実施の形態における導電性粒子を含む樹脂組成物の模式断面図である。 本発明の実施の形態における導電性粒子を含む樹脂組成物を使用して作製した、ガラス基板とフレキシブル基板との接合体の模式断面図である。

以下、本発明の実施の形態について図を参照しながら説明する。

図１は、本発明の実施の形態における導電性粒子を含む樹脂組成物の模式断面図である。図１において、樹脂組成物１は、導電性粒子２と樹脂成分３とを含み、導電性粒子２は樹脂成分３中に分散している。樹脂組成物１は、図示されるような断面を有する、フィルム状またはシート状の形状とすることが好ましい。導電性粒子２としてははんだ粒子が使用され、樹脂成分３にはエポキシ樹脂とフェノキシ樹脂と硬化剤とが含まれる。樹脂組成物１の絶縁性および接着性等は、樹脂成分３によってもたらされるものであり、導電性粒子２は、樹脂成分３中に均一に分散していることが好ましい。以下、各成分について詳しく説明する。

［導電性粒子］
導電性粒子２には、ハンダ粒子が使用される。導電性粒子２としてハンダ粒子を使用することにより、ハンダ粒子の融点以上に加熱してハンダ粒子を溶融させることで、接着時に印加する荷重を小さくすることが可能である。ハンダ粒子には、導電性を有する任意の材料を使用することができ、例えばＳｎ、Ｉｎ、Ｂｉなどの純金属またはこれらの元素を含む合金などを使用することができるが、これらに限定されない。ハンダ粒子として、ＢｉとＩｎとを含むＢｉ−Ｉｎ系の合金や、ＳｎとＩｎとを含むＳｎ−Ｉｎ系の合金を使用することが好ましく、特にＢｉ−Ｉｎ系の合金を使用することが好ましい。Ｂｉ−Ｉｎ系の合金は、８５℃以上１００℃以下の融点を有するため、接着を１３０℃以下の低温で行うことが可能になる。また、ハンダ粒子にＢｉ−Ｉｎ系の合金を用いることにより製造コストを削減することができる。

本明細書におけるはんだ粉末の組成は、ハンダ粉末に含まれる元素の元素記号をハイフンで結んで表記している。本明細書中、ハンダ粉末の金属組成を説明するのに、金属元素の直前に数値または数値範囲を示すことがあるが、これは、当該技術分野において一般的に使用されているように、金属組成中に占める各元素の質量％（＝重量％）を数値または数値範囲で示すものである。ハンダ粉末は、列挙した元素で実質的に構成されている限り、不可避的に混入する微量金属を含んでいてもよい。

Ｂｉ−Ｉｎ系の合金であるハンダ粒子におけるＢｉの含有量は、前記ハンダ粒子の全質量に対して３３質量％以上８５質量％以下の範囲内にあってよく、好ましくは４０質量％以上８５質量％以下の範囲内にある。ハンダ粒子の含有量が上記の範囲内にある場合、はんだ粒子は、樹脂成分の硬化温度よりも十分に低い温度で溶融することができるようになる。また、ＬＣＤモジュールなどの製造の際、樹脂組成物に加える荷重を低減することができるようになり、ひいては基板へのストレスを大幅に低減することができるようになる。

ハンダ粒子の平均粒径は、１μｍ以上２０μｍ以下の、好ましくは３μｍ以上１０μｍ以下の範囲内にある。ハンダ粒子の平均粒径が１μｍ以上であることにより、ハンダ粒子同士による電気的接続の信頼性が高まり、２０μｍ以下であることにより、隣接する電極間にハンダ粒子が介在することにより、ショートなどが引き起こされる可能性を有意に低減することができる。

本明細書において平均粒径とは、体積基準で粒度分布を求め、全体積を１００％とした累積曲線において、累積値が５０％となる点の粒径（Ｄ５０）である。かかる平均粒径は、レーザー回折・散乱式 粒子径・粒度分布測定装置または電子走査顕微鏡を用いて測定することができる。

ハンダ粒子の含有量は、樹脂組成物の全質量を基準として（１００質量％として）、例えば１質量％以上４０質量％以下、好ましくは３質量％以上３０質量％以下の範囲内にある。ハンダ粒子の含有量が１質量％以上であることにより、樹脂組成物の十分な導電性と電気的接続の信頼性が確保でき、４０質量％以下であることにより、隣接するハンダ粒子同士の接触や、隣接する電極間にハンダ粒子が介在することにより、ショートなどが引き起こされる可能性を有意に低減することができる。

［エポキシ樹脂］
樹脂成分３にエポキシ樹脂が含まれることにより、樹脂組成物の接着性が改善され、加熱時の樹脂流動性が向上し、形成時の取り扱い易さ（ハンドリング）が向上する。エポキシ樹脂は、例えば、グリシジルエーテル型、グリシジルアミン型、グリシジルエステル型、オレフィン酸化型（脂環式）等の各種のエポキシ樹脂を用いることができる。例えば、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、アルキルフェノールノボラック型エポキシ樹脂、ナフタレン含有ノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡノボラック型エポキシ樹脂、トリフェニルメタン型（トリスフェノールメタン型）エポキシ樹脂、テトラキスフェノールエタン型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、フェノール・ビフェニル型エポキシ樹脂、結晶性エポキシ樹脂とノボラック型エポキシ樹脂の混合物等のノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノール型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、ブロム含有エポキシ樹脂、シクロヘキサン型エポキシ樹脂、アダマンタン型エポキシ樹脂およびトリグリシジルイソシアヌレート等を用いることができる。これらのエポキシ樹脂は、単独で使用することができ、また必要に応じて複数種類のエポキシ樹脂を任意に組み合わせて使用することもできる。過熱時の流動性及び熱硬化後の高い接着性を示すものが好ましく使用され、なかでも、例えばビスフェノール型Ａ型およびビスフェノールＦ型などである、ビスフェノール型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、シクロヘキサン型エポキシ樹脂、アダマンタン型エポキシ樹脂、グリシジルエーテル基含有型のエポキシ樹脂およびトリグリシジルイソシアヌレート等が特に好ましく使用される。

本発明において使用されるエポキシ樹脂の当量は、例えば１５０以上、好ましくは１６０以上２５０以下、より好ましくは１７０以上２００以下の範囲内にある。エポキシ樹脂の当量が上記範囲内にあることにより、樹脂組成物の接着性が効果的に改善され、加熱時の樹脂流動性がさらに向上し、フィルムやシートへの形成性が向上する。

エポキシ樹脂の含有量は、エポキシ樹脂と、フェノキシ樹脂と硬化剤との質量の合計を１００質量部としたときに、１２質量部以上、好ましくは１５質量部以上５５質量部以下、より好ましくは２０質量部以上５５質量部以下の範囲内にあってよい。エポキシ樹脂の含有量がこのような範囲内にあることにより、樹脂組成物の接着性が効果的に改善され、フィルムやシートへの形成性が向上する。

［フェノキシ樹脂］
樹脂成分３にフェノキシ樹脂が含まれることにより、樹脂組成物に可撓性が付与され、基材との接着性を改善することができる。フェノキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノールＡ型の骨格、ビスフェノールＦ型の骨格、ビスフェノールＳ型の骨格、ビフェニル骨格、ノボラック骨格、ナフタレン骨格、イミド骨格等の骨格を有するフェノキシ樹脂を使用することができ、上述した骨格のいずれかを含む１種ないし２種以上のフェノキシ樹脂が使用されることが好ましい。

フェノキシ樹脂の重量平均分子量は、例えば３００００以上、好ましくは３５０００〜１０００００、より好ましくは３８０００〜７００００の範囲内にある。フェノキシ樹脂の重量平均分子量が上記範囲内にあることにより、安定したフィルム形成が可能となる。また、軟化点は、約８０℃〜約１６０℃の範囲にあり、これにより常温で固体であり、熱可塑性樹脂として挙動するため、樹脂組成物のフィルムおよびシート形成性を向上させることができる。

フェノキシ樹脂の含有量は、エポキシ樹脂と、フェノキシ樹脂と硬化剤との質量の合計を１００質量部としたときに、１２質量部以上となり、好ましくは１２質量部以上７６質量部以下となる。エポキシ樹脂の質量部が上記範囲内にあることにより、樹脂組成物からの固形状の異方性導電材料の作製が簡便となり、例えばシート、フィルムなどの成形が簡便となる。また、樹脂成分の硬化不足による接着強度の低下を防ぐとともに、接続抵抗の不安定化を抑制することができる。

［硬化剤］
樹脂成分３に硬化剤が含まれることにより、樹脂組成物を低温で硬化させることができるようになる。硬化剤としては、例えば、エポキシ樹脂アミンアダクト化合物、エポキシ樹脂イミダゾールアダクト化合物、変性脂肪族ポリアミン化合物等を挙げることができる。エポキシ樹脂アミンアダクト化合物とは、エポキシ化合物とアミン化合物の反応生成物（一般に、エポキシ化合物アミンアダクトと呼称されている）である。詳しくは、単官能および多官能エポキシ化合物のエポキシ基と付加反応し得る活性水素を１分子内に１個以上有し、かつ１級、２級、３級アミノ基の中から選ばれた置換基を少なくとも１分子内に１個以上有するアミン化合物との反応生成物（即ち、エポキシ化合物アミンアダクト）である。エポキシ樹脂イミダゾールアダクト化合物は、エポキシ樹脂との混合系中でも安定で、かつ、エポキシ樹脂とともに８０℃以上１２０℃以下で熱処理することにより、高い熱変形温度を示す硬化物を得ることができる硬化剤であり、室温付近で液状の一般エポキシ樹脂には不溶性の固体であるが、加熱することにより可溶化し、本来の機能を発揮する化合物である。変性脂肪族ポリアミン化合物とは、エポキシ樹脂との混合系中でも安定で、かつ８０〜１２０℃の熱処理で高い熱変形温度を示す硬化物が得られる硬化剤であり、室温付近で液状の一般エポキシ樹脂には不溶性の固体であるが、加熱することにより可溶化し本来の機能を発揮する化合物である。基本はアミン化合物とイソシアネート化合物との反応生成物（一般に、脂肪族ポリアミン変性体と呼称されている）である。詳しくは、ジアルキルアミノアルキルアミン化合物、分子内に活性水素を有する窒素原子を１あるいは２個以上有する環状アミン化合物、およびジイソシアネート化合物の反応生成物（すなわち、脂肪族ポリアミン変性体）である。本発明ではエポキシ樹脂アミンアダクト化合物、エポキシ樹脂イミダゾールアダクト化合物、変性脂肪族ポリアミン化合物等を単独で用いても、２種以上を選択して用いてもよく、特に、エポキシ樹脂アミンアダクト化合物を用いることで１３０℃以下の温度での十分な硬化性を確保することができる。

硬化剤の含有量は、エポキシ樹脂と、フェノキシ樹脂と、硬化剤との質量の合計を１００質量部としたときに、１２質量部以上５８質量部以下、好ましくは１５質量部以上５５質量部以下、好ましくは２０質量部以上５０質量部以下の範囲内にある。硬化剤の含有量が上記範囲内にあることにより、樹脂組成物からの固形状の異方性導電材料の作製が簡便となり、例えばシートやフィルムなどへの成形が簡便となる。また、樹脂成分の硬化不足による接着強度の低下を防ぐとともに、接続抵抗の不安定化を抑制することができる。

［その他の成分］
本実施形体の樹脂組成物は上記以外の任意の成分を含んでいてもよく、例えばカップリング剤等を含んでいてもよい。例えばカップリング剤が含まれることにより、樹脂組成物の接着性を向上させることができる。

図２は、本発明の実施の形態における導電性粒子を含む樹脂組成物を使用して作製した、ガラス基板とフレキシブル基板との接合体の模式断面図である。図２において、Ａｕメッキ部５を有するフレキシブル基板４とＩＴＯ６を蒸着したガラス基板７とは、本願発明の樹脂組成物によって接合されている。図２において、フレキシブル基板４とガラス基板７とは圧着されており、それにより間の樹脂組成物に含まれる導電性粒子２を介して互いに接触しており、導電性が確保されている。このように使用される本発明の樹脂組成物の製造方法および使用方法について、以下にさらに記載する。

［樹脂組成物の製造方法］
本発明の上記実施形態の樹脂組成物は、例えば、上述した導電性粒子とエポキシ樹脂とフェノキシ樹脂と硬化剤とをミキサー等で混合することによって製造することができる。このとき、フェノキシ樹脂は、予め溶剤中に溶解させた後に他の成分と混合してもよい。この場合、溶剤には、フェノキシ樹脂を溶解することができる任意の溶剤を使用することができ、例えば、成形性の観点から、蒸気圧が低く、沸点が１００℃以下の溶剤であって、具体的にはトルエンやメチルエチルケトン、酢酸エチルなどを単独で、または複数を組み合わせて使用することが好ましい。

さらに、バーコーター等を用いて、樹脂組成物をフィルム状またはシート状等の形状に成形してもよい。このとき、樹脂組成物の成形後の厚みはその用途にあわせて適宜設定され得るが、通常は１０μｍ〜３０μｍの範囲にあることが好ましい。なお、本発明の導電性粒子を含む樹脂組成物は任意の形状を取ることができ、例えばペースト状、フィルム状およびシート状で用いることができるが、これらに限定されるものではない。

［樹脂組成物の使用方法］
本発明の樹脂組成物は、加熱することによって硬化させることができ、それと同時に加圧することによって、両端面に導電性粒子を露出させて導電性を提供することができる。このときの加熱温度は、例えば８０℃〜１５０℃、好ましくは９０℃〜１３０℃、より好ましくは９０℃〜１１０℃である。また、このとき加える圧力は、例えば０．５ＭＰａ以上５ＭＰａ以下、好ましくは０．５ＭＰａ以上３ＭＰａ以下である。加熱および／または加圧の時間は、例えば５秒〜２０秒、好ましくは８秒〜１５秒であってよい。

本発明の上記実施形態の樹脂組成物は、上述の加熱、加圧後において、優れた導電性及び接続信頼性を示す。以下、実施例を挙げて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。

導電性粒子とエポキシ樹脂とフェノキシ樹脂と硬化剤とを任意の配合量で混合し、自転・公転ミキサーにて混練し、実施例１〜１０および比較例１〜６のペーストを調製した。ここで、フェノキシ樹脂は、トルエンおよび酢酸エチルを用いて予め溶解しておき、所定の固形分量となるように上記のペーストに添加して混練した。続いて、上述の通り作成したペーストを、バーコーターを用いて、１５μｍ〜２０μｍの膜厚となるように塗布して、常温で乾燥させることによって、実施例１〜１０および比較例１〜６のシート状の樹脂組成物を得た。実施例１〜１０および比較例１〜６においては、混練する成分の種類は変えず、配合量を変えている。エポキシ樹脂には、三菱化学株式会社製のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂であるｊＥＲ８２８と、株式会社ＡＤＥＫＡ製のジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂であるＥＰ−４０８８Ｌを用いた。フェノキシ樹脂には、ビスフェノールＦＡ型の骨格を有する巴工業株式会社製のＰＫＨＣを用いた。硬化剤には株式会社ＡＤＥＫＡ製のエポキシ樹脂アミンアダクト化合物であるＥＨ−５０３０Ｓを用いた。導電性粒子にはＢｉ−Ｉｎ系（５５Ｂｉ−４５Ｉｎ）ハンダ粒子であって、平均粒径が３μｍ〜５μｍの範囲にあるものを用いた。

本発明の実施例１〜１０および比較例１〜６における樹脂組成物の各成分の配合量を、以下の表１、表２に示した。表中、エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、硬化剤およびはんだ粒子の配合量は、樹脂成分全体の全質量を１００質量部としたときの割合を表しており、単位は質量部である。表中、樹脂成分および導電性粒子の質量が、樹脂組成物全体の質量に対して占める割合を、パーセント（％）の単位を付して示した。

実施例および比較例で調製した樹脂組成物の剥離接着強度および接続抵抗値の評価を目的として、図２に示されるような、ＩＴＯ６を蒸着したガラス基板７と、Ａｕメッキ部５を有するポリイミド製のフレキシブル基板４とを用意した。ガラス基板７のサイズは、３０ｍｍ×３０ｍｍ×０．３ｍｍであり、ＩＴＯ６の膜厚は、２０００〜２５００Å（２００〜２５０ｎｍ）であった。ポリイミド製のフレキシブル基板４のサイズは、３５ｍｍ×１６ｍｍ×０．０８ｍｍであり、Ａｕメッキ部５の膜厚は、０．０３〜０．５μｍであった。

実施例および比較例で調製したシート状の樹脂組成物（１．５ｍｍ×１５ｍｍ）を、それぞれガラス基板とフレキシブル基板との間に配置し、１００℃に加熱しながら、１ＭＰａの圧力で１０秒間加圧して接着させることで、図２に示されるような接合体を形成し、形成した接合体を以下の方法で評価した。

＜接続抵抗値評価方法＞
各接合体の接続抵抗値をテスター（マルチ計測器（株）、ＭＣＤ００８）にて測定した。測定結果を表３および表４に示した。表中、接続抵抗値が３ｋΩ以上６ｋΩ未満を◎とし、６ｋΩ以上１０ｋΩ未満を○、１０ｋΩ以上３０ｋΩ未満を△、３０ｋΩ以上を×と評価した。接続抵抗値が１０ｋΩ未満であると、接合状態は非常に良好であり、安定した導通性を提供できるが、接続抵抗値が３０ｋΩ以上であると、不安定な導通状態となり、信頼性が乏しくなる。

＜高温高湿信頼性試験方法＞
接続抵抗値測定用に作成した試験片の抵抗値を測定した後、湿度８５％の条件下、８５℃で１０００時間保持したのち、再度抵抗値を測定した。再度測定した抵抗値（高温高湿信頼性試験後の接続抵抗値）を、高温高湿に条件に晒す前の抵抗値（初期接続抵抗値）と併せて表３および表４に示した。初期接続抵抗値と同様に、接続抵抗値が３ｋΩ以上６ｋΩ未満を◎とし、６ｋΩ以上１０ｋΩ未満を○、１０ｋΩ以上３０ｋΩ未満を△、３０ｋΩ以上を×と評価した。

初期接続抵抗値および高温高湿信頼性試験後の接続抵抗値の評価結果から総合的に樹脂組成物を評価し、これを総合判定として表３および表４に併せて示した。初期接続抵抗値と高温高湿信頼性試験後の接続抵抗値の少なくとも一方が×の場合には×とし、少なくとも一方が△の場合には△とし、両方が◎の場合には◎とし、それら以外の場合は全て○として判定した。上記の総合判定で◎または○と判定されたものは、初期接続抵抗値と高温高湿信頼性試験後の接続抵抗値の両方に優れるものであったといえる。

実施例１では、樹脂成分全質量に対して、エポキシ樹脂の配合量を３８質量部、フェノキシ樹脂の配合量を２６質量部、硬化剤の配合量を３６質量部とし、ハンダ粒子の配合量を、樹脂組成物全質量に対して、７．４質量％とした（表１）。その結果、エポキシ樹脂による密着性、フェノキシ樹脂による可撓性、硬化剤の低温硬化性によって、初期接続抵抗値の結果は◎であり、高温高湿信頼性試験後の接続抵抗値の結果も◎であり、いずれも良好であった（表３）。

実施例２では、樹脂成分全質量に対して、エポキシ樹脂の配合量を４８質量部、フェノキシ樹脂の配合量を２０質量部、硬化剤の配合量を３２質量部とし、ハンダ粒子の配合量を、樹脂組成物全質量に対して、７．４質量％とした（表１）。その結果、エポキシ樹脂による密着性、フェノキシ樹脂による可撓性、硬化剤の低温硬化性によって、初期接続抵抗値の結果は◎であり、高温高湿信頼性試験後の接続抵抗値の結果も◎であり、いずれも良好であった（表３）。

実施例３では、樹脂成分全質量に対して、エポキシ樹脂の配合量を３０質量部、フェノキシ樹脂の配合量を２１質量部、硬化剤の配合量を４８質量部とし、ハンダ粒子の配合量を、樹脂組成物全質量に対して、７．４質量％とした（表１）。その結果、エポキシ樹脂による密着性、フェノキシ樹脂による可撓性、硬化剤の低温硬化性によって、初期接続抵抗値の結果は◎であり、高温高湿信頼性試験後の接続抵抗値の結果も◎であり、いずれも良好であった（表３）。

実施例４では、樹脂成分全質量に対して、エポキシ樹脂の配合量を４０質量部、フェノキシ樹脂の配合量を１６質量部、硬化剤の配合量を４４質量部とし、ハンダ粒子の配合量を、樹脂組成物全質量に対して、７．４質量％とした（表１）。その結果、エポキシ樹脂による密着性、フェノキシ樹脂による可撓性、硬化剤の低温硬化性によって、初期接続抵抗値の結果は◎であり、高温高湿信頼性試験後の接続抵抗値の結果も◎であり、いずれも良好であった（表３）。

実施例５では、ハンダ粒子の配合量を、１．０質量％とした以外は、実施例１の樹脂組成物と同一の配合量で各成分を混合した（表１）。その結果、エポキシ樹脂による密着性、フェノキシ樹脂による可撓性、硬化剤の低温硬化性によって、初期接続抵抗値の結果は◎であり、高温高湿信頼性試験後の接続抵抗値の結果も◎であり、いずれも良好であった（表３）。

実施例６では、ハンダ粒子の配合量を４０質量％とした以外は、実施例１の樹脂組成物と同一の配合量で各成分を混合した（表１）。その結果、エポキシ樹脂による密着性、フェノキシ樹脂による可撓性、硬化剤の低温硬化性によって、初期接続抵抗値の結果は◎であり、高温高湿信頼性試験後の接続抵抗値の結果も◎であり、いずれも良好であった（表３）。

実施例７では、樹脂成分中のエポキシ樹脂の配合量を１５質量部とし、樹脂組成物中のハンダ粒子の配合量を７．４質量％とした（表１）。その結果、初期接続抵抗値の結果は◎であり、高温高湿信頼性試験後の接続抵抗値の結果は○であった（表３）。これは、エポキシ樹脂量が少ないために高温高湿下での密着性が確保できず、電気的接続がわずかに不安定となったためと考えられる。

実施例８では、樹脂成分中のエポキシ樹脂の配合量を５５質量部とし、樹脂組成物中のハンダ粒子の配合量を７．４質量％とした（表１）。その結果、エポキシ樹脂の配合量増加により密着性は向上するが、硬化不足が起こったため初期接続抵抗値の結果は○であり、高温高湿信頼性試験後の接続抵抗値の結果は○であった（表３）。

実施例９では、樹脂成分中の硬化剤の配合量を１５質量部とし、樹脂組成物中のハンダ粒子の配合量を７．４質量％とした（表１）。その結果、硬化不足が起こったため初期接続抵抗値の結果は○であり、高温高湿信頼性試験後の接続抵抗値の結果は○であった（表３）。

実施例１０では、樹脂成分中の硬化剤の配合量を５５質量部とし、樹脂組成物中のハンダ粒子の配合量を７．４質量％とした（表１）。その結果、初期接続抵抗値の結果は◎であったが、硬化剤過多による高温高湿下での吸湿により電気的接続が不安定となったため、高温高湿信頼性試験後の接続抵抗値の結果は○であった（表３）。

上述の実施例１〜１０の接続抵抗値は、高温高湿信頼性試験の前後においていずれも１０ｋΩを下回り、表３に示す総合判定は、いずれも◎または○であった。上述の実施例１〜１０により本発明の樹脂組成物は、１２０℃以下の低温で硬化させることができ、かつ十分な剥離接着強度および接続抵抗値を提供することができることが明らかになった。

比較例１では、実施例１の樹脂成分のみで接合体を作製した。従って、ハンダ粒子は全く配合されていない（表２）。その結果、樹脂成分のみで構成されるため、電気的接続を確保されず、初期接続抵抗値および高温高湿信頼性試験後の接続抵抗値の結果は測定不能（−）であり、総合評価は×とした（表４）。

比較例２では、比較例１の樹脂組成物中のハンダ粒子配合量を５０質量％とした（表２）。その結果、ハンダ粒子の配合量が多いために樹脂による絶縁性が確保されず、初期接続抵抗値および高温高湿信頼性試験後の接続抵抗値のいずれも測定不能（−）であり、総合判定は×とした（表４）。

比較例３では、樹脂成分中のエポキシ樹脂の配合量を１０質量部とし、樹脂組成物中のハンダ粒子の配合量を７．４質量％とした（表２）。その結果、エポキシ樹脂不足のため密着性が確保できず、初期接続抵抗値の結果は△であり、高温高湿信頼性試験後の接続抵抗値の結果も△となった（表４）。

比較例４では、樹脂成分中のエポキシ樹脂の配合量を６０質量部とし、樹脂組成物中のハンダ粒子の配合量を７．４質量％とした（表２）。その結果、エポキシ樹脂過多のため硬化不足となり、密着性が確保できなかったため、初期接続抵抗値の結果は△であり、高温高湿信頼性試験後の接続抵抗値の結果も△となった（表４）。

比較例５では、樹脂成分中の硬化剤の配合量を１０質量部とし、樹脂組成物中のハンダ粒子の配合量を７．４質量％とした（表２）。その結果、硬化剤不足により樹脂成分の硬化性が低く、密着性が確保できなかったため、初期接続抵抗値の結果は△であり、高温高湿信頼性試験後の接続抵抗値の結果も×となった（表４）。

比較例６では、樹脂成分中の硬化剤の配合量を６０質量部とし、樹脂組成物中のハンダ粒子の配合量を７．４質量％とした（表２）。その結果、初期接続抵抗値の結果は○であったが、硬化剤過多による高温高湿下での吸湿により電気的接続が特に不安定となったため、高温高湿信頼性試験後の接続抵抗値の結果は△であった（表４）。

上述の比較例１〜６において、表４に示す総合判定は、いずれも×または△であり、比較例の配合量で各成分を混練して得られた樹脂組成物は、いずれも十分な接続抵抗値および高温高湿信頼性試験後の接続抵抗値を有し得ないことが明らかになった。

以上の結果より、少なくとも、樹脂組成物の全質量を基準として１質量％以上４０質量％以下のハンダ粒子を使用し、接着性や、加熱時の樹脂流動性を確保するエポキシ樹脂と、可撓性付与材であるフェノキシ樹脂と、さらにエポキシ樹脂アミンアダクト化合物、エポキシ樹脂イミダゾールアダクト化合物、変性脂肪族ポリアミン化合物などの硬化剤とを使用して調整した樹脂組成物は、低温（例えば１３０℃以下、好ましくは１１０℃以下）かつ短時間（例えば２０秒以下、好ましくは１０秒程度）で硬化可能であり、所望の初期接続抵抗および温高湿信頼性試験後の接続抵抗値を有する接着部を形成し得ることがわかった。これは、加熱時に流動性を有し、かつ剛直な骨格をもつエポキシ樹脂を使用することにより、ハンダ溶融時におけるハンダを介した導通面積を増加させることができ、およびその剛直性及び分子構造の立体障害による三次元網目構造中の主査セグメントのミクロブラウン運動が阻害され、強固な接着性を確保することができるためであると考えられる。このような特性に加えて、硬化物はその水酸基濃度が低いことにより低吸湿性を有するため、接着部は高温高湿信頼性を有する。さらに、反応性に富むエポキシ樹脂アダクト化合物からなる硬化剤を使用することにより、上記のような硬化物が低温かつ短時間の硬化で得られる。

本発明の樹脂組成物は異方性導電接着剤として有益であり、例えば、電子部品と配線基板とを接続する技術に好適に用いることができ、より具体的には、ＬＣＤモジュール、カメラモジュール、ハードディスク、電子ペーパー、タッチパネル、プリンタヘッド、ＩＣカード、タグ、携帯電話内部などの様々な電子装置において使用することができる。

１ 導電性粒子を含む樹脂組成物
２ 導電性粒子
３ 樹脂成分
４ フレキシブル基板
５ Ａｕメッキ部
６ ＩＴＯ
７ ガラス基板

Claims (6)

1. 導電性粒子とエポキシ樹脂とフェノキシ樹脂と硬化剤とを含む樹脂組成物であって、前記導電性粒子としてハンダ粒子を含み、前記エポキシ樹脂はビスフェノール型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、トリグリシジルイソシアヌレート、シクロヘキサン型エポキシ樹脂およびアダマンタン型エポキシ樹脂からなる群より選択される少なくとも１種のエポキシ樹脂であり、前記硬化剤が、エポキシ樹脂アミンアダクト化合物、エポキシ樹脂イミダゾールアダクト化合物および変性脂肪族ポリアミン化合物からなる群から選択される少なくとも１種の化合物であり、前記ハンダ粒子の含有量が、前記樹脂組成物の全質量に対して、１質量％以上４０質量％以下の範囲内にあり、前記エポキシ樹脂、前記フェノキシ樹脂および前記硬化剤の質量の合計を１００質量部としたとき、前記エポキシ樹脂が１２質量部以上の割合で含まれ、前記フェノキシ樹脂が１２質量部以上の割合で含まれ、前記硬化剤が１２質量部以上５８質量部以下の割合で含まれる、樹脂組成物。
2. 前記ハンダ粒子が、Ｂｉ―Ｉｎ系の合金である、請求項１に記載の樹脂組成物。
3. 前記ハンダ粒子におけるＢｉの含有量が、前記ハンダ粒子の全質量に対して、３３質量％以上８５質量％以下の範囲内にある、請求項２に記載の樹脂組成物。
4. 前記エポキシ樹脂、前記フェノキシ樹脂および前記硬化剤の質量の合計を１００質量部としたとき、前記エポキシ樹脂が１５質量部以上５５質量部以下の割合で含まれる、請求項１〜３のいずれか１項に記載の樹脂組成物。
5. 前記エポキシ樹脂、前記フェノキシ樹脂および前記硬化剤の質量の合計を１００質量部としたとき、前記フェノキシ樹脂が１２質量部以上７６質量部以下の割合で含まれる、請求項１〜４のいずれか１項に記載の樹脂組成物。
6. 前記エポキシ樹脂、前記フェノキシ樹脂および前記硬化剤の質量の合計を１００質量部としたとき、前記硬化剤が１５質量部以上５５質量部以下の割合で含まれる、請求項１〜５のいずれか１項に記載の樹脂組成物。

Images