TWI400317B - Adhesive composition and connection structure of circuit components - Google Patents
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Description
本發明係關於黏著劑組成物及電路構件之連接構造。
於半導體元件及液晶顯示元件,為了結合元件中的各種構件之目的,自先前技術以來使用各種黏著劑,要求黏著劑需具備的特性,從黏著性起,廣至耐熱性、高溫高濕狀態之信頼性等多方面。此外,作為被黏著的被黏著物,以印刷電路板或聚醯亞胺等之有機基材為主,及可使用具有銅、鋁等金屬或ITO、SiNX
、SiO2
等之各式各樣的表面狀態之基材,因此,黏著劑必須具有配合各黏著物之分子設計。
先前技術,作為半導體元件或液晶顯示元件用的黏著劑,使用具有優異的黏著性、且顯示出高信賴性之環氧樹脂等之熱硬化性樹脂(例如,參考專利文獻1)。此黏著劑的構成成份,一般使用環氧樹脂、與環氧樹脂具有反應性之苯酚樹脂等之硬化劑、促進環氧樹脂與硬化劑反應之潛熱性觸媒;潛熱性觸媒係決定黏著劑的硬化溫度及硬化速度之重要因子,由在室溫的貯藏穩定性及加熱時的硬化速度的觀點而言,使用各種的化合物。該相關構成的黏著劑,在實際的步驟係藉由以170~250℃的溫度加熱1~3小時而硬化,而得到所希望的黏著。
惟,近年來隨著半導體元件的高積體化、液晶元件的高精密化,元件間及配線間的間隔朝向狹小化進行,而會擔心因為硬化時的加熱而對周邊構件造成壞影響。而且為了低成本化,必須提高生產量,故要求低溫且短時間的硬化,換言之,要求低溫速硬化之黏著。為了達到此低溫速硬化,有使用活性化能量低的潛熱性觸媒之方法,但己知在此情況下,很難兼具有在室溫附近的貯藏穩定性。
最近,併用丙烯酸酯衍生物或甲基丙烯酸酯衍生物等之自由基聚合性化合物與自由基聚合起始劑的過氧化物之自由基硬化型黏著劑受到注目,自由基硬化因為其反應性活性種之自由基富含反應性,故可短時間硬化(例如,參考專利文獻2),惟,自由基硬化系的黏著劑因為硬化時的硬化收縮大,故與使用環氧樹脂時比較下,了解到其黏著強度差。因此,作為黏著強度的改良方法,提議使用藉由醚鍵賦予柔軟性及可撓性之尿烷丙烯酸酯化合物作為自由基聚合性化合物之方法(例如,參考專利文獻3、4)。
專利文獻1:特開平01-113480號公報專利文獻2:特開2002-203427號公報專利文獻3:特許第3522634號公報專利文獻4:特開2002-285128號公報
惟,使用上述尿烷丙烯酸酯時,因為分子內具有醚鍵,而產生硬化後的彈性率或玻璃轉移溫度等的黏著劑物性降低,而且吸水率上昇或耐水解性降低等問題。因此,使用於要求在高溫高濕條件(例如85℃/85%RH)中長時間的曝露(高溫高濕試驗)後亦具有穩定的性能之半導體元件或液晶顯示元件的黏著劑時,信賴性試驗後黏著力或連接電阻等的特性惡化。
因此本發明係鑑於上述先前技術所具有的問題所完成者,其目的係提供可得到優異的黏著強度,而且即使信賴性試驗(高溫高濕試驗)後仍可維持穩定的性能(黏著強度及連接電阻)之黏著劑組成物及電路構件之連接構造。
為了達成上述目的,本發明提供一種含有(a)熱塑性樹脂、與(b)分子內具有1個以上的芴構造之自由基聚合性化合物、與(c)自由基聚合起始劑之黏著劑組成物。
本發明的黏著劑組成物,係含有自由基聚合性化合物、與自由基聚合起始劑之所謂的自由基硬化型黏著劑組成物。認為本發明的黏著劑組成物,因為於自由基硬化型黏著劑組成物中含有作為自由基聚合性化合物之(b)分子內具有1個以上的芴構造之自由基聚合性化合物,故硬化收縮被降低而可得到優異的黏著強度,同時藉由硬化物的耐熱性的提升,而即使在信賴性試驗(高溫高濕試驗)後亦可維持優異的特性,此外,藉由剛直的芴骨架提高硬化物物性(彈性率),而更提高信賴性。如上述,本發明的黏著劑組成物因為顯示出優異的黏著強度,而且信賴性試驗後亦可維持穩定的性能,故適合作為電路連接材料使用。
此外,本發明的黏著劑組成物再含有(d)分子內具有1個以上的磷酸基之乙烯化合物較佳,因為含有該(d)分子內具有至少1個以上的磷酸基之乙烯化合物,黏著劑組成物可得到與各式各樣的基材,特別是金屬等之優異的黏著強度。
此外,本發明的黏著劑組成物中,上述(a)熱塑性樹脂,較佳為含有至少一種選自苯氧基樹脂、聚酯樹脂、聚尿烷樹脂、聚酯尿烷樹脂、丁縮醛樹脂、丙烯酸樹脂、及聚醯亞胺樹脂所成之群。藉由使用該(a)熱塑性樹脂,黏著劑組成物係因為耐熱性及黏著性的提高,可得到優異的黏著強度,同時因為硬化物的耐熱性的提高,即使在信賴性試驗(高溫高濕試驗)後亦可維持優異的特性。
此外,本發明的黏著劑組成物,再含有(e)導電性粒子更佳,因為藉由使其含有(e)導電性粒子,黏著劑組成物可被賦予導電性或各向異導電性,使黏著劑組成物可適用於具有電路電極之電路構件彼此的連接用途等。
本發明亦提供一種電路構件之連接構造,其係具備:第一電路基板的主面上形成有第一電路電極之第一電路構件、及第二電路基板的主面上形成有第二電路電極之第二電路構件、及被設置在上述第一電路基板的主面與上述第二電路基板的主面之間,使上述第一電路電極與上述第二電路電極在對向配置狀態下連接上述第一及第二電路構件彼此的電路連接構件之電路構件之連接構造;上述電路連接構件係由上述本發明的黏著劑組成物的硬化物所成,使對向的上述第一電路電極與上述第二電路電極進行電連接。
該電路構件之連接構造中,因為第一及第二電路構件彼此藉由上述本發明的黏著劑組成物的硬化物所成的電路連接構件進行連接,可充分的提高電路構件彼此的黏著強度,而且,即使在信賴性試驗(高溫高濕試驗)後亦可維持穩定的性能(黏著強度或連接電阻)。
依據本發明,可提供雖為自由基硬化系,但可得到優異的黏著強度,而且即使在信賴性試驗(例如85℃/85%RH放置)後亦可維持穩定的性能(黏著強度或連接電阻)之黏著劑組成物及電路構件之連接構造。
以下,依情況參考圖面詳細說明關於本發明的最適實施形態,再者,圖面中,同一或相當的部份附有同一符號,省略重複的說明。此外,以下的說明中,(甲基)丙烯酸意謂丙烯酸或與其對應的甲基丙烯酸;(甲基)丙烯酸酯意謂丙烯酸酯或與其對應的甲基丙烯酸酯;(甲基)丙烯醯基意謂丙烯醯基或與其對應的甲基丙烯醯基。
本發明的黏著劑組成物其特徵係含有(a)熱塑性樹脂、與(b)分子內具有1個以上的芴構造之自由基聚合性化合物、與(c)自由基聚合起始劑。
本發明中所使用的(a)熱塑性樹脂,並沒有特別的限制,可使用習知之物,可使用例如聚醯亞胺、聚醯胺、苯氧基樹脂類、聚(甲基)丙烯酸酯、聚醯亞胺類、聚尿烷類、聚酯類、聚酯尿烷類、聚乙烯丁縮醛類等;此外,由黏著強度的觀點而言,(a)熱塑性樹脂較佳為使用至少一種選自苯氧基樹脂、聚酯樹脂、聚尿烷樹脂、聚酯尿烷樹脂、丁縮醛樹脂、丙烯酸樹脂、及聚醯亞胺樹脂所成之群,此等可使用單獨一種或混合2種以上使用。而且,此等樹脂係分子內可含有矽氧烷鍵或氟取代基,混合2種以上此等的熱塑性樹脂使用時,較適用者為所混合的樹脂彼此完全相溶,或者產生微相分離而成白濁狀態之樹脂。
本發明的黏著劑組成物,係所使用的(a)熱塑性樹脂的分子量愈大薄膜形成性愈優異,此外,可將影響作為黏著劑組成物的流動性之熔融黏度設定在廣泛範圍內。(a)熱塑性樹脂的分子量並沒特別的限制,一般的重量平均分子量較佳為5,000~150,000,特別佳為10,000~80,000,重量平均分子量未達5,000,則會有薄膜形成性劣化的傾向,超過150,000則會有與其他的成份的相溶性降低之傾向。
於本發明的黏著劑組成物中,(a)熱塑性樹脂的含量,以黏著劑組成物總量為基準,較佳為10~80質量%,更佳為15~70質量%,此含量未達10質量%則會有黏著性降低的傾向,超過80質量%則會有樹脂的流動性降低之傾向。
本發明中所使用的(b)自由基聚合性化合物,係分子內具有1個以上的芴構造者,此外,(b)自由基聚合性化合物,由更提高耐熱性及黏著性之觀點而言,更佳為分子內具有2個以上從自由基聚合性之(甲基)丙烯醯基、乙烯基及烯丙基所選的至少1種的基之化合物。
(b)自由基聚合性化合物,具體而言可列舉雙苯氧基乙醇芴丙烯酸酯、雙酚芴二環氧丙基醚的環氧丙基上加成(甲基)丙烯酸之環氧(甲基)丙烯酸酯、雙酚芴二環氧丙基醚的環氧丙基上加成乙二醇或丙二醇之化合物上導入(甲基)丙烯醯基氧基之化合物、及下述一般式(A)、(B)所表示的化合物等。此等中由可得到更優異的黏著強度且於信賴性試驗後亦更充分的維持穩定的性能而言,較佳為下述一般式(A)所表示的化合物,此等化合物可單獨使用或混合2種以上使用。
上述式(A)中,R1
及R2
各自獨立地表示氫原子或甲基,k及l各自獨立地表示1~8的整數,再者,式(A)中,R1
彼此及R2
彼此可各自相同或相異;此外,從更充分的得到藉由芴構造所產生的剛直性的效果的觀點而言,k及l各自獨立地表示4以下的整數較佳,3以下的整數更佳。
上述式(B)中,R3
及R4
各自獨立地表示氫原子或甲基,m及n各自獨立地表示1~8的整數,再者,式(B)中,R3
彼此及R4
彼此可各自相同或相異;此外,從更充分的得到藉由芴構造所產生的剛直性的效果的觀點而言,m及n各自獨立地表示4以下的整數較佳,3以下的整數更佳。
(b)自由基聚合性化合物,如上述一般式(A)及(B)所表示的化合物的2官能的化合物,比4官能等之化合物更佳。使其含有如上述一般式(A)及(B)所表示的化合物之2官能的化合物,比含有4官能的化合物更能適度的調整硬化物的硬度,有效的提高黏著力。
本發明的黏著劑組成物中,(b)自由基聚合性化合物的含量,係相對於100質量份之(a)熱塑性樹脂,較佳為30~250質量份,更佳為50~150質量份。此含量未達30質量份時,則會有硬化後的耐熱性降低的疑慮,超過250質量份,則作為薄膜使用時,會有薄膜成形性降低的疑慮。
本發明中所使用的(c)自由基聚合起始劑,可使用從先前技術既知的過氧化物或偶氮基化合物等之習知的化合物,再者,由穩定性、反應性及相溶性優良之觀點而言,(c)自由基聚合起始劑,較佳為使用1分鐘半衰期溫度為90~175℃,而且分子量為180~1,000之過氧化物為佳,此處之「1分鐘半衰期溫度」之意,係指使半衰期成為1分鐘的溫度,「半衰期」之意係指化合物的濃度減少至初期值的一半為止的時間。
(c)自由基聚合起始劑,具體而言可列舉1,1,3,3-四甲基丁基過氧化新癸酸酯、二(4-t-丁基環己基)過氧化二碳酸酯、二(2-t-乙基己基)過氧化二碳酸酯、枯烯基過氧化新癸酸酯、1,1,3,3-四甲基丁基過氧化新癸酸酯、二月桂醯基過氧化物、1-環己基-1-甲基乙基過氧化新癸酸酯、t-己基過氧化新癸酸酯、t-丁基過氧化新癸酸酯、t-丁基過氧化三甲基乙酸酯、1,1,3,3-四甲基丁基過氧化-2-乙基己酸酯、2,5-二甲基-2,5-二(2-乙基己醯基過氧化)己烷、t-己基過氧化-2-乙基己酸酯、t-丁基過氧化-2-乙基己酸酯、t-丁基過氧化新庚酸酯、t-戊基過氧化-2-乙基己酸酯、二-t-丁基過氧化六氫對苯二甲酸酯、t-戊基過氧化-3,5,5-三甲基己酸酯、3-羥基-1,1-二甲基丁基過氧化新癸酸酯、1,1,3,3-四甲基丁基過氧化-2-乙基己酸酯、t-戊基過氧化新癸酸酯、t-戊基過氧化-2-乙基己酸酯、二(3-甲基苯甲醯基)過氧化物、二苯甲醯基過氧化物、二(4-甲基苯甲醯基)過氧化物、2,2’-偶氮基雙-2,4-二甲基戊腈、1,1’-偶氮基雙(1-乙醯氧基-1-苯基乙烷)、2,2’-偶氮基雙異丁腈、2,2’-偶氮基雙(2-甲基丁腈)、二甲基-2,2’-偶氮基雙異丁腈、4,4’-偶氮基雙(4-氰基纈草酸)、1,1’-偶氮基雙(1-環己烷腈)、t-己基過氧化異丙基單碳酸酯、t-丁基過氧化馬來酸、t-丁基過氧化-3,5,5-三甲基己酸酯、t-丁基過氧化月桂酸酯、2,5-二甲基-2,5-二(3-甲基苯甲醯基過氧化)己烷、t-丁基過氧化-2-乙基己基單碳酸酯、t-己基過氧化苯甲酸酯、2,5-二甲基-2,5-二(苯甲醯基過氧化)己烷、t-丁基過氧化苯甲酸酯、二丁基過氧化三甲基己二酸酯、t-戊基過氧化正辛酸酯、t-戊基過氧化異壬酸酯、t-戊基過氧化苯甲酸酯等,此等化合物可單獨使用1種,亦可混合2種以上使用。
此外,本發明中之(c)自由基聚合起始劑,可使用藉由150~750nm的光照射而產生自由基之化合物,如此的化合物並沒有特別的限制,可使用習知的化合物,藉由波長150~750nm的光照射產生自由基之(c)自由基聚合起始劑,例如Photoinitiation,Photopolymerization,and Photocuring,J.-P.Fouassier,Hanser Publishers(1995年)、p17~p35中所記載的α-乙醯胺基苯酮衍生物或膦氧化物,因為對於光照射之敏感度高故較佳。此等的化合物可單獨使用1種之外,亦可混合2種以上,或與上述過氧化物或偶氮基化合物混合後使用。
本發明的黏著劑組成物中,(c)自由基聚合起始劑的含量,係相對於100質量份之(a)熱塑性樹脂,較佳為0.1~50質量份,更佳為1~30質量份。此含量未達0.1質量份時,則會有硬化不足的疑慮,超過50質量份時,則會有放置穩定性降低的疑慮。
本發明中必要時可使用之(d)分子內具有1個以上的磷酸基之乙烯化合物,並沒有特別的限制,可使用習知之物,但較佳為使用下述一般式(1)~(3)所表示的化合物,再者,本發明中之「乙烯化合物」之意,係包括具有甲基丙烯醯基之化合物。
(d)分子內具有1個以上的磷酸基之乙烯化合物,更具體而言,可列舉磷酸基乙基甲基丙烯酸酯(acid phosphoxy ethyl methacrylate)、磷酸基乙基丙烯酸酯(acid phosphoxy ethyl acrylate)、磷酸基丙基甲基丙烯酸酯(acid phosphoxy propyl methacrylate)、磷酸基聚氧乙二醇單甲基丙烯酸酯(acid phosphoxy polyoxyethylene glycol monomethacrylate)、磷酸基聚氧丙二醇單甲基丙烯酸酯(acid phosphoxy polyoxypropylene glycol monomethacrylate)、2,2’-二(甲基)丙烯醯氧基二乙基磷酸酯、EO改性磷酸二甲基丙烯酸酯、磷酸改性環氧丙烯酸酯、磷酸乙烯酯等。
本發明的黏著劑組成物中,(d)分子內具有1個以上的磷酸基之乙烯化合物的含量,相對於50質量份之(a)熱塑性樹脂,較佳為0.1~15質量份,更佳為0.5~10質量份,此含量未達0.1質量份,則會有不易得到高黏著強度的傾向,此外,超過15質量份,則易發生硬化後的黏著劑組成物的物性降低,及信賴性降低的疑慮。
本發明中必要時所使用的(e)導電性粒子,可列舉例如Au、Ag、Ni、Cu、焊接等之金屬粒子或碳粒子等。此外,(e)導電性粒子亦可為以非導電性的玻璃、陶瓷、塑膠等為核,於此核上被覆上述金屬或金屬粒子、碳者,(e)導電性粒子為以塑膠為核,於此核上被覆金屬或金屬粒子、碳者,或為熱熔融金屬粒子時,因為加熱加壓時具有變形性,故在連接電路構件彼此時,增加導電性粒子與電極的接觸面積而提高信賴性而較佳。此外,於此等的導電性粒子的表面再用高分子樹脂等被覆的微粒子,抑制因為增加導電性粒子的摻合量時的粒子彼此的接觸所造成的短路,可提高電路電極間的絕緣性。用高分子樹脂等被覆導電粒子的表面之粒子,可單獨使用或與其他的導電性粒子混合使用。
(e)導電性粒子的平均粒徑,由得到優良的分散性及導電性的觀點而言,1~18μm較佳。
此外,本發明的黏著劑組成物中的(e)導電性粒子的含量,並沒特別的限制,以黏著劑組成物的總體積為基準,0.1~30體積%較佳,更佳為0.1~10體積%。此含量未達0.1體積%,則會有導電性變差的傾向,超過30體積%,則會有易使電路電極間發生短路之傾向。此外,(e)導電性粒子的含量(體積%),係決定於在23℃時硬化前的各成份的體積,再者,各成份的體積,可利用比重而將質量換算成體積而計算得到,此外,在放進不會溶解、或膨潤此欲測量體積之成份,而可充分地濕潤此成份的適當溶劑(水、乙醇類等)之量筒等中,於其中投進測量對象的成份,可從所增加的體積計算此成份的體積。
此外,本發明的黏著劑組成物中亦可含有其他的自由基聚合性化合物,與上述(b)分子內具有1個以上的芴構造之自由基聚合性化合物併用,如此的其他自由基聚合性化合物,如苯乙烯衍生物或馬來酸酐縮亞胺衍生物,只要是藉由自由基進行聚合之化合物即可,並沒有特別的限制,可使用習知之物。
其他自由基聚合性化合物,具體而言可列舉環氧(甲基)丙烯酸酯寡聚物、聚醚(甲基)丙烯酸酯寡聚物、及聚酯(甲基)丙烯酸酯寡聚物等之寡聚物,以及三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚烷二醇二(甲基)丙烯酸酯、二環戊烯基(甲基)丙烯酸酯、二環戊烯氧基乙基(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、三聚異氰酸改性2官能(甲基)丙烯酸酯、及三聚異氰酸改性3官能(甲基)丙烯酸酯等之多官能(甲基)丙烯酸酯化合物。
此外,為了調整黏著劑組成物的流動性,可使用單官能(甲基)丙烯酸酯,單官能(甲基)丙烯酸酯可列舉例如季戊四醇(甲基)丙烯酸酯、2-氰基乙基(甲基)丙烯酸酯、環己基(甲基)丙烯酸酯、二環戊烯(甲基)丙烯酸酯、二環戊烯氧基乙基(甲基)丙烯酸酯、2-(2-乙氧基乙氧基)乙基(甲基)丙烯酸酯、2-乙氧基乙基(甲基)丙烯酸酯、2-乙基己基(甲基)丙烯酸酯、n-己基(甲基)丙烯酸酯、2-羥基乙基(甲基)丙烯酸酯、羥基丙基(甲基)丙烯酸酯、異冰片基(甲基)丙烯酸酯、異癸基(甲基)丙烯酸酯、異辛基(甲基)丙烯酸酯、n-月桂基(甲基)丙烯酸酯、2-甲氧基乙基(甲基)丙烯酸酯、2-苯氧基乙基(甲基)丙烯酸酯、四氫糠基(甲基)丙烯酸酯、2-(甲基)丙烯醯氧基乙基磷酸酯、N,N-二甲基胺基乙基(甲基)丙烯酸酯、N,N-二甲基胺基丙基(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯醯基嗎啉。再者,此等的化合物單獨使用1種以外,必要時可混合數種使用。
本發明的黏著劑組成物,為了交聯率的提高之目的,除了如上述的具有(甲基)丙烯醯基的化合物以外,亦可適當地添加具有烯丙基、馬來酸酐縮亞胺基、乙烯基等之可藉由活性自由基進行聚合的官能基之化合物,該化合物具體而言可列舉N-乙烯咪唑、N-乙烯吡啶、N-乙烯吡咯烷酮、N-乙烯甲醯胺、N-乙烯己內醯胺、4,4’-乙烯叉雙(N,N-二甲基苯胺)、N-乙烯乙醯胺、N,N-二甲基丙烯醯胺、N-異丙基丙烯醯胺、N,N-二乙基丙烯醯胺等。
本發明的黏著劑組成物中,以賦予硬化速度的控制或貯藏穩定性為目的,可添加穩定化劑,作為如此的穩定化劑,並沒有特別的限制,可使用習知之化合物,但較佳為苯醌或氫醌等之醌衍生物、4-甲氧基苯酚或4-t-丁基兒茶酚等之苯酚衍生物、2,2,6,6-四甲基哌啶-1-羥基(oxyl)或4-羥基-2,2,6,6-四甲基哌啶-1-羥基(oxyl)等之胺羥基(aminoxyl)衍生物、四甲基哌啶基甲基丙烯酸酯等之受阻胺衍生物。
穩定化劑的添加量,相對於100質量份之(a)熱塑性樹脂,較佳為0.01~30質量份,更佳為0.05~10質量份,此含量未達0.01質量份時,會有不易得到充分的添加效果的傾向,此外,超過30質量份時,則會有與其他成份的相溶性降低的傾向。
本發明的黏著劑組成物中,亦可添加代表烷氧基矽烷衍生物或矽氮烷衍生物之偶合劑或密著提升劑、塗平劑等之黏著輔助劑,作為該黏著輔助劑,具體而言較佳為下述一般式(4)所表示的化合物,此等的黏著輔助劑可單獨使用1種或混合2種以上使用。
本發明的黏著劑組成物中,以應力緩和及黏著性提高為目的,亦可添加橡膠成份,作為橡膠成份具體而言可列舉聚異戊二烯、聚丁二烯、羧基末端聚丁二烯、羥基末端聚丁二烯、1,2-聚丁二烯、羧基末端1,2-聚丁二烯、羥基末端1,2-聚丁二烯、丙烯酸橡膠、苯乙烯-丁二烯橡膠、羥基末端苯乙烯-丁二烯橡膠、丙烯腈-丁二烯橡膠、聚合物末端含有羧基、羥基、(甲基)丙烯醯基或嗎啉基之丙烯腈-丁二烯橡膠、羧基化腈橡膠、羥基末端聚(氧基丙烯)、烷氧基矽烷基末端聚(氧基丙烯)、聚(氧基四伸甲基)甘醇、聚烯烴甘醇、聚-ε-己內酯。
作為上述橡膠成份,由黏著性提高的觀點而言,在側鏈或末端含有高極性基之氰基、羧基之膠橡成份較佳,由流動性更提高的觀點而言,液狀橡膠較佳。作為橡膠成份具體而言,可列舉液狀丙烯腈-丁二烯橡膠、聚合物末端含有羧基、羥基、(甲基)丙烯醯基或嗎啉基之液狀丙烯腈-丁二烯橡膠、液狀羧化腈橡膠。此等橡膠成份中,極性基之丙烯腈含量為10~60質量%較佳,此等化合物可單獨使用1種或混合2種以上使用。
本發明的黏著劑組成物,於室溫(0~30℃)為液狀時,可以糊料狀使用,室溫(0~30℃)下為固體時,加熱後使用以外,使用溶劑使其糊料化後使用亦可。此處,可使用的溶劑,只要是與黏著劑組成物(亦含添加劑)無反應性,且可充分的溶解黏著劑組成物者即可,並沒有特別的限制,較佳為常壓下的沸點為50~150℃者,沸點未達50℃時,則放置於室溫(0~30℃)會有揮發的疑慮,故在開放系統中的使用受到限制,此外,沸點超過150℃,則溶劑很難揮發,會有對黏著後的信賴性產生壞影響的疑慮。
本發明的黏著劑組成物,可形成薄膜狀後作為薄膜狀黏著劑使用。在形成薄膜狀黏著劑時,可藉由將在黏著劑組成物中必要時加入溶劑等所得到的溶液,塗佈於氟樹脂薄膜、聚對苯二甲酸乙二醇酯薄膜、脫膜紙等之剥離性基材上,或使不織布等基材含浸上述溶液後放置在剥離性基材上,去除溶劑等而形成薄膜狀。以薄膜狀黏膜劑使用,由操作性等的觀點而言更為便利。
圖1係表示由本發明的黏著劑組成物所成的薄膜狀黏著劑的其中之一實施形態之截面圖,圖1所示的薄膜狀黏著劑1,為使上述黏著劑組成物形成薄膜狀所成者,依據此薄膜狀黏著劑,操作容易,容易被設置在被黏著物,可容易地進行連接作業。此外,薄膜狀黏著劑1,可具有由2種以上的層所成的多層構成(未圖示)。
本發明的黏著劑組成物及薄膜狀黏著劑,通常可併用加熱及加壓而使被黏著物彼此連接。加熱溫度並沒有特別的限制,但較佳為100~250℃的溫度,壓力只要在不損及被黏著物的範圍即可,並沒有限制,一般而言較佳為0.1~10MPa,此等加熱及加壓,在0.5~120秒的範圍進行較佳。依據本發明的黏著劑組成物及薄膜狀黏著劑,例如使用140~200℃、3MPa的條件,即使10秒的短時間的加熱及加壓亦可使被黏著物彼此充分的連接。
此外,本發明的黏著劑組成物及薄膜狀黏著劑,可作為熱膨脹係數不同之不同種類的被黏著物的黏著劑使用,具體而言,可作為以各向異導電黏著劑,銀膏、銀薄膜為代表的電路黏著材料,以CSP用彈性體、CSP用墊料(Under Fill)材料、導線架之電子用膠帶(LOCTape)為代表的半導體元件黏著材料使用。
以下,將本發明的黏著劑組成物及薄膜狀黏著劑作為各向異導電性黏著劑組成物及各向異導電性薄膜使用,說明關於連接在電路基板的主面上形成電路電極之電路構件彼此時的其中之例,亦即,將各向異導電性黏著劑組成物或各向異導電性薄膜,配置於電路基板上之相對的電路電極間,藉由加熱加壓,進行對向的電路電極間的電連接與電路基板間的黏著,可連接電路構件彼此。此處,作為形成電路電極的電路基板,可使用由半導體、玻璃、陶瓷等之無機物所成的基板,聚醯亞胺、聚碳酸酯等之有機物所成的基板,組合玻璃/環氧等之無機物與有機物之基板等。此外,在作為如此的電路連接材料的用途上使用本發明的黏著劑組成物及薄膜狀黏著劑時,使此等中含有導電性粒子較佳。
圖2係表示本發明的電路構件之連接構造的其中之一的實施形態之概略截面圖,如圖2所示,本實施形態的電路構件之連接構造,具備互相對向之第一電路構件20及第二電路構件30,第一電路構件20及第二電路構件30之間,設置連接此等之電路連接構件10。
第一電路構件20係具備電路基板(第一電路基板)21、及形成於電路基板21的主面21a上之電路電極(第一電路電極)22。再者,電路基板21的主面21a上,依情況可形成絕緣層(未圖示)。
另一方面,第二電路構件30係具備電路基板(第二電路基板)31、及形成於電路基板31的主面31a上之電路電極(第二電路電極)32。此外,電路基板31的主面31a上,依情況可形成絕緣層(未圖示)。
第一及第二電路構件20、30,只要是形成進行電連接時所必須的電極者即可,並沒有特別的限制。具體而言,可列舉在液晶顯示面板所使用的ITO等中形成電極之玻璃或塑膠基板、印刷電路板、陶瓷配線板、可撓性配線板、半導體矽晶片等。此等必要時可組合使用。像這樣,本實施形態,可使用由印刷配線板及聚醯亞胺等之有機物所成的材質為代表,以及具有如銅、鋁等的金屬及ITO(indium tin oxide)、氮化矽(SiNx
)、二氧化矽(SiO2
)等之無機材質之各種各樣的表面狀態之電路構件。
電路連接構件10,係由本發明的黏著劑組成物或薄膜狀黏著劑的硬化物所成者,此電路連接構件10,係含有絕緣性物質11及導電性粒子7;導電性粒子7,係不僅配置於對向的電路電極22及電路電極32之間,亦配置於主面21a、31a之間。電路構件之連接構造中,電路電極22、32係隔著導電性粒子7進行電連接,亦即,導電性粒子7與電路電極22、32雙方直接接觸。
此處,導電性粒子7為之前所說明的(e)導電性粒子,絶緣性物質11為構成本發明的黏著劑組成物或薄膜狀黏著劑之絶緣性的各成份之硬化物。
此電路構件之連接構造中,如上述,對向的電路電極22與電路電極32係隔著導電性粒子7進行電連接,因此,充分的降低電路電極22、32間的連接電阻,所以電路電極22、32間的電流的流動可順利進行,可充分的發揮電路所具有的功能。此外,電路連接構件10未含有導電性粒子7時,藉由使電路電極22及電路電極32直接接觸而進行電連接。
電路連接構件10因為由本發明的黏著劑組成物或薄膜狀黏著劑的硬化物所構成,所以對於電路構件20或30而言,電路連接構件10的連接強度充分的變高,而且,即使信賴性試驗(高溫高濕試驗)後亦可維持穩定的性能(黏著強度及連接電阻)。
接著,說明關於上述電路構件之連接構造之製造方法的其中一例。首先,準備上述之第一電路構件20、及薄膜狀黏著劑(薄膜狀電路連接材料)40(參考圖3(a))。薄膜狀電路連接材料40,為將黏著劑組成物(電路連接材料)成形為薄膜狀所成者,含有導電性粒子7與黏著劑組成物5。再者,電路連接材料不含有導電性粒子7時,此電路連接材料可作為絕緣性黏著劑使用於各向異導電性黏著,亦特別稱為NCP(Non-Conductive Paste)。此外,電路連接材料含有導電性粒子7時,亦稱此電路連接材料為ACP(Anisotropic Conductive Paste)。
薄膜狀電路連接材料40的厚度較佳為10~50μm,薄膜狀電路連接材料40的厚度未達10μm,則會有電路電極22、32間電路連接材料填充不足之傾向,另外,超過50μm,則會有電路電極22、32間的黏著劑組成物無法完全排除,電路電極22、32間的導通的確保變難之傾向。
接著,將薄膜狀電路連接材料40,放置於第一電路構件20之形成電路電極22之面上,再者,薄膜狀電路連接材料40附著在支持體(未圖示)上時,使薄膜狀電路連接材料40側,面向著第一電路構件20的情況下放置在第一電路構件20上。此時,因為薄膜狀電路連接材料40為薄膜狀,故操作容易,因此,可輕易的使薄膜狀電路連接材料40介於第一電路構件20與第二電路構件30之間,而可輕易的進行第一電路構件20與第二電路構件30的連接操作。
然後,在圖3(a)的箭頭A及B方向上加壓薄膜狀電路連接材料40,將薄膜狀電路連接材料40假連接於第一電路構件20(參照圖3(b)),此時,可一邊加熱一邊加壓,惟,加熱溫度係不使薄膜狀電路連接材料40中的黏著劑組成物硬化之溫度,亦即比自由基聚合起始劑產生自由基的溫度低的溫度。
接著,如圖3(c)所示,將第二電路構件30,使第二電路電路面向著第一電路構件20的情況下放置在薄膜狀電路連接材料40上。再者,薄膜狀電路連接材料40附著在支持體(未圖示)上時,將支特體剥離後使第二電路構件30放置在薄膜狀電路連接材料40上。
然後,一邊加熱薄膜狀電路連接材料40,一邊在圖3(c)的箭頭A及B方向上隔著第一及第二電路構件20、30進行加壓,此時的加熱溫度,為自由基聚合起始劑可產生自由基之溫度,藉此,自由基聚合起始劑中產生自由基,使自由基聚合性化合物開始聚合,像這樣使薄膜狀電路連接材料40進行硬化處理而進行真正的連接,得到如圖2所示的電路構件之連接構造。
此處,連接條件如之前所敍述,較佳為加熱溫度100~250℃、壓力0.1~10MPa、連接時間0.5秒~120秒,此等條件可依使用用途、黏著劑組成物、電路構件適當的選擇,必要時可進行後硬化。
如上述作法製造電路構件之連接構造,所得到的電路構件之連接構造中,可使導電性粒子7與互相對向的電路電極22、32雙方接觸,可充分的降低電路電極22、32間的連接電阻。
此外,藉由薄膜狀電路連接材料40的加熱,在電路電極22與電路電極32之間的距離充分變小的狀態下,黏著劑組成物5硬化後成為絕緣性物質11,第一電路構件20與第二電路構件30隔著電路連接構件10堅固的連接。亦即,所得到的電路構件之連接構造中,電路連接構件10,係由含有上述黏著劑組成物之電路連接材料的硬化物所構成,故充分的提高對於電路構件20或30之電路連接構件10的黏著強度,即使在信賴性試驗(高溫高濕試驗)後亦可維持穩定的性能
再者,上述實施形態,黏著劑組成物5可使用至少含有藉由加熱產生自由基之自由基聚合起始劑者,亦可使用僅用光照射產生自由基的自由基聚合起始劑取代此自由基聚合起始劑。此時,薄膜狀電路連接材料40的硬化處理時,亦可用光照射取代加熱。此外,上述實施形態,係使用薄膜狀電路連接材料40製造電路構件之連接構造,但亦可使用未形成薄膜狀之電路連接材料取代薄膜狀電路連接材料40,此時亦可使電路連接材料溶解於溶劑,將此溶液塗佈於第一電路構件20或第二電路構件30的其中之一後乾燥,使第一及第二電路構件20、30間隔著電路連接材料。
再者,電路構件之連接構造的製造方法,除了藉由加熱或光照射產生自由基之自由基聚合起始劑之外,必要時可使用藉由超音波、電磁波等產生自由基之自由基聚合起始劑。
以下,藉由實施例更詳細的說明本發明,但本發明並不拘限於此等實施例。
將40質量份之苯氧基樹脂(商品名:PKHM-30,InChem公司製),溶解於60質量份的甲基乙基酮中,調製固體成份40質量%的苯氧基樹脂溶液。
將40質量份之丁縮醛樹脂(商品名:DENKA BUTYRAL3000-1,電氣化學工業公司製),溶解於60質量份的甲基乙基酮中,調製固體成份40質量%的丁縮醛樹脂溶液。
準備UR-3210(商品名:東洋紡公司製,樹脂份30質量%的甲基乙基酮及甲苯溶解品),作為聚酯尿烷樹脂。
將450質量份之重量平均分子量2000的聚己二酸丁二醇酯(polybuthy1ene adipate diol)(Aldrich公司製)、450質量份之重量平均分子量2000的聚氧四甲二醇(polyoxytetramethyleneglycol)(Aldrich公司製)、及100質量份之1,4-丁二醇(Aldrich公司製),於4000質量份之甲基乙基酮中均勻的混合,此時加入390質量份之二苯基甲烷二異氰酸酯(Aldrich公司製)後得到反應液,以50℃使其反應而得到尿烷樹脂,所得到的尿烷樹脂的重量平均分子量為10萬。
準備9,9-雙(4-羥基苯基)芴環氧乙烷改性二丙烯酸酯(商品名:EA-0200、大阪GAS股份有限公司製、EO鏈的重複數(式(A)中之k+1的值):2、重量平均分子量:546.61)、9,9-雙(4-羥基苯基)芴環氧乙烷改性二丙烯酸酯(商品名:EA-0500、大阪GAS股份有限公司製、EO鏈的重複數(式(A)中之k+1的值):5、重量平均分子量:678.77)、EO改性雙酚A二丙烯酸酯(商品名:FA-324A、日立化成工業股份有限公司製)、及2-(甲基)丙烯醯氧基磷酸酯(商品名:light ester P-2M、共榮社化學股份有限公司製)。
在具備攪拌機、溫度計、冷卻管及空氣氣體導入管之反應容器中導入空氣氣體後,裝入2-羥基乙基丙烯酸酯238質量份(2.05莫耳)、數平均分子量860的聚(六伸甲基碳酸酯)二醇(Aldrich公司製)860質量份(1莫耳)、氫醌單甲基醚0.53質量份、二丁基二月桂酸錫5.53質量份,於70~75℃加熱,使用3小時均勻滴入異佛爾酮二異氰酸酯666質量份(3莫耳)後使其反應,經由IR測量確認異氰酸酸酯消失時結束反應,得到尿烷丙烯酸酯(UA),所得到的尿烷丙烯酸酯的數平均分子量為3700。
t-己基過氧化-2-乙基己酸酯(商品名:perhexyl O,日本油脂股份有限公司製)。
在以聚苯乙烯為核的粒子的表面上,設置厚度達到0.2μm的鎳層,此鎳層的外側上設置厚度達到0.02μm的金層,如此作法製作平均粒徑4μm及比重2.5的導電性粒子。
將上述各材料以固形質量比依下述表1所示的比例摻合,更進一步摻合分散1.5體積%(黏著劑組成物的總體積基準)的上述導電性粒子而得到黏著劑組成物,將所得到的黏著劑組成物,使用塗佈裝置塗佈於厚度80μm的氟樹脂薄膜上,藉由以70℃進行10分鐘的熱風乾燥,得到黏著劑層的厚度為20μm的薄膜狀黏著劑。
使用依上述製法所得到的薄膜狀黏著劑,將具有500條之線寬25μm、間距50μm、厚度18μm的銅電路之可撓性電路板(FPC基板)、與形成0.2μm的氧化銦(ITO)的薄層之玻璃(ITO基板、厚度1.1mm、表面電阻20 Ω/□),使用熱壓著裝置(加熱方式:熱壓溫度恆定(constant heat)型、Toray Engineering股份有限公司製),以160℃溫度用3MPa進行10秒的加熱加壓,藉此製作將FPC基板與ITO基板藉由薄膜狀黏著劑的硬化物連接達寬度2mm的連接物(電路構件之連接構造)。
剛黏著完成、與在85℃、85%RH的高溫高濕槽中保持168小時後,用萬用錶測量此連接物的相鄰電路間的電阻值,再者,此電阻值係以相鄰的電路間的電阻37點的平均所表示,結果列示於表2。
此外,此連接物的連接強度,依據JIS-Z0237之90度剝離法測量、評估,此處,黏著強度的測量裝置使用東洋伯露得股份有限公司製的TENSILON UTM-4(剝離速度50mm/分鐘、25℃),再者,關於黏著強度,亦於剛黏著完成、與在85℃、85%RH的高溫高濕槽中保持168小時後進行測量,其結果列示於表2。
實施例1~6所得到的薄膜狀電路連接材料,於加熱溫度160℃的連接條件,在剛黏著完成與在85℃、85%RH的高溫高濕槽中保持168小時後的雙方,皆被確認顯示出優良的連接電阻及黏著強度,及對於廣域的加熱溫度顯示出優良的特性。相對於此,未使用本發明之具有芴構造之自由基聚合性化合物之比較例1~3的薄膜狀黏著劑,未得到優良的特性,亦即,確認比較例1的薄膜黏著劑被觀察到其高溫高濕處理的連接電阻值高,比較例2的薄膜狀黏著劑被觀察到剛黏著完成及高溫高濕處理後的黏著力低,此外比較例3的薄膜狀黏著劑被觀察到其高溫高濕處理後的連接電阻的上昇與黏著力的降低。
將實施例1所得到的薄膜黏著劑,在施以真空包裝的狀態下,於40℃放置3天後,然後,使用此放置後的薄膜狀黏著劑,與實施例1同樣地將FPC基板與ITO基板經由160℃、3MPa、10秒的加熱壓著連接達寬度2mm,製作連接物(電路構件之連接構造)。將所得到的連接物的剛黏著完成的黏著強度及黏著電阻,使用與上述實施例1等相同的方法測量時,黏著強度為710N/m、連接電阻為1.2 Ω,確認其貯藏穩定性優異。
經由上述,確認依據本發明,可提供雖為自由基硬化系,但可得到優異的黏著強度,且即使在信賴性試驗(高溫高濕試驗)後仍可維持穩定的性能(黏著強度及連接電阻)之黏著劑組成物、使用其之薄膜狀黏著劑及電路構件之連接構造。
如上述說明,依據本發明,可提供雖為自由基硬化系,但可得到優異的黏著強度,而且在信賴性試驗(例如85℃/85%RH放置)後亦可維持穩定的性能(黏著強度及連接電阻)之黏著劑組成物及電路構件之連接構造。
1...薄膜狀黏著劑
5...黏著劑成份
7...導電性粒子
10...電路連接構件
11...絕緣性物質
20...第一電路構件
21...電路基板(第一電路基板)
21a...主面
22...電路電極(第一電路電極)
30...第二電路構件
31...電路基板(第二電路基板)
31a...主面
32...電路電極(第二電路電極)
40...薄膜狀電路連接材料
[圖1]表示由本發明的黏著劑組成物所成的薄膜狀黏著劑的其中之一實施形態之截面圖。
[圖2]表示本發明的電路構件之連接構造的其中之一的實施形態之概略截面圖。
[圖3](a)~(c)為連接各電路構件之一連串的步驟圖。
7...導電性粒子
10...電路連接構件
11...絕緣性物質
20...第一電路構件
21...電路基板(第一電路基板)
21a...主面
22...電路電極(第一電路電極)
30...第二電路構件
31...電路基板(第二電路基板)
31a...主面
32...電路電極(第二電路電極)
Claims (26)
- 一種電路連接用黏著劑組成物,其特徵係含有(a)熱塑性樹脂、與(b)分子內具有1個以上的芴構造之自由基聚合性化合物、與(c)自由基聚合起始劑;該(c)自由基聚合起始劑係含有由過氧化物、偶氮基化合物、α-乙醯胺基苯酮衍生物及膦氧化物衍生物所選出之至少一種。
- 如申請專利範圍第1項之電路連接用黏著劑組成物,其中該(b)分子內具有1個以上的芴構造之自由基聚合性化合物,為分子內具有1個以上的(甲基)丙烯醯基之化合物。
- 如申請專利範圍第1項之電路連接用黏著劑組成物,其中該(b)分子內具有1個以上的芴構造之自由基聚合性化合物,為2官能的化合物。
- 如申請專利範圍第1項之電路連接用黏著劑組成物,其中該(b)分子內具有1個以上的芴構造之自由基聚合性化合物,為下述一般式(A)所表示之化合物,
[式(A)中,R1 及R2 各自獨立地表示氫原子或甲基;k及l各自獨立地表示1~8的整數;再者,式(A)中,R1 彼此及R2 彼此可各自相同或相異]。 - 如申請專利範圍第4項之電路連接用黏著劑組成物,其中該一般式(A)中,k及l各自獨立地表示1~4的整數。
- 如申請專利範圍第4項之電路連接用黏著劑組成物,其中該一般式(A)中,k及l各自獨立地表示1~3的整數。
- 如申請專利範圍第1項之電路連接用黏著劑組成物,其中該(b)分子內具有1個以上的芴構造之自由基聚合性化合物,為下述一般式(B)所表示之化合物,
[式(B)中,R3 及R4 各自獨立地表示氫原子或甲基;m及n各自獨立地表示1~8的整數;再者,式(B)中,R3 彼此及R4 彼此可各自相同或相異]。 - 如申請專利範圍第7項之電路連接用黏著劑組成物,其中該一般式(B)中,m及n各自獨立地表示1~4的整數。
- 如申請專利範圍第7項之電路連接用黏著劑組成 物,其中該一般式(B)中,m及n各自獨立地表示1~3的整數。
- 如申請專利範圍第1至9項中任一項之電路連接用黏著劑組成物,其中該(b)分子內具有1個以上的芴構造之自由基聚合性化合物之含有量,相對於100質量份之該(a)熱塑性樹脂為30~250質量份,該(c)自由基聚合起始劑之含有量,相對於100質量份之該(a)熱塑性樹脂為0.1~50質量份。
- 如申請專利範圍第1至9項中任一項之電路連接用黏著劑組成物,其係具有各向異導電性。
- 如申請專利範圍第1至9項中任一項之電路連接用黏著劑組成物,其中該(a)熱塑性樹脂係含有至少一種選自苯氧基樹脂、聚酯樹脂、聚尿烷樹脂、聚酯尿烷樹脂、丁縮醛樹脂、丙烯酸樹脂、及聚醯亞胺樹脂所成之群。
- 如申請專利範圍第12項之電路連接用黏著劑組成物,其中該(a)熱塑性樹脂係含有至少一種選自苯氧基樹脂、聚酯樹脂、聚酯尿烷樹脂、丁縮醛樹脂、及聚醯亞胺樹脂所成之群。
- 如申請專利範圍第12項之電路連接用黏著劑組成物,其中該(a)熱塑性樹脂係含有至少一種選自苯氧基樹脂、聚酯尿烷樹脂、及丁縮醛樹脂所成之群。
- 如申請專利範圍第12項之電路連接用黏著劑組成物,其中該(a)熱塑性樹脂為含有苯氧基樹脂者。
- 如申請專利範圍第1至9項中任一項之電路連接 用黏著劑組成物,其係再含有(e)導電性粒子。
- 如申請專利範圍第10項之電路連接用黏著劑組成物,其係再含有(e)導電性粒子。
- 如申請專利範圍第11項之電路連接用黏著劑組成物,其係再含有(e)導電性粒子。
- 如申請專利範圍第12項之電路連接用黏著劑組成物,其係再含有(e)導電性粒子。
- 如申請專利範圍第16項之電路連接用黏著劑組成物,其中該(e)導電性粒子的含量,以電路連接用黏著劑組成物的總體積為基準為0.1~30體積%。
- 如申請專利範圍第17項之電路連接用黏著劑組成物,其中該(e)導電性粒子的含量,以電路連接用黏著劑組成物的總體積為基準為0.1~30體積%。
- 如申請專利範圍第18項之電路連接用黏著劑組成物,其中該(e)導電性粒子的含量,以電路連接用黏著劑組成物的總體積為基準為0.1~30體積%。
- 如申請專利範圍第19項之電路連接用黏著劑組成物,其中該(e)導電性粒子的含量,以電路連接用黏著劑組成物的總體積為基準為0.1~30體積%。
- 一種薄膜狀電路連接材料,其特徵係將申請專利範圍第1至23項中任一項之電路連接用黏著劑組成物形成為薄膜狀而成者。
- 一種電路構件之連接構造,其特徵係具備:第一電路基板的主面上形成有第一電路電極之第一電路構件、 及第二電路基板的主面上形成有第二電路電極之第二電路構件、及被設置在第一電路基板的主面與第二電路基板的主面之間,使第一電路電極與第二電路電極在對向配置狀態下連接該第一及第二電路構件彼此的電路連接構件之電路構件之連接構造;其特徵係該電路連接構件係由申請專利範圍第1至23項中任一項之電路連接用黏著劑組成物的硬化物所成,使對向的該第一電路電極與該第二電路電極進行電連接。
- 一種電路構件之連接構造的製造方法,其特徵係具有以下之步驟:將第一電路基板的主面上形成有第一電路電極之第一電路構件及第二電路基板的主面上形成有第二電路電極之第二電路構件,以該第一電路電極及該第二電路電極為對向般地配置,並使申請專利範圍第1~23項中任一項之電路連接用黏著劑組成物介於該第一電路電極與該第二電路電極之間,藉由加熱加壓,使對向配置的該第一電路電極與該第二電路電極進行電連接。
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