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特許6107816回路接続材料、接続構造体及びその製造方法
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  • 特許6107816-回路接続材料、接続構造体及びその製造方法 図000013
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6107816
(24)【登録日】2017年3月17日
(45)【発行日】2017年4月5日
(54)【発明の名称】回路接続材料、接続構造体及びその製造方法
(51)【国際特許分類】
   C09J 4/00 20060101AFI20170327BHJP
   C09J 9/02 20060101ALI20170327BHJP
   C09J 11/06 20060101ALI20170327BHJP
   C09J 5/06 20060101ALI20170327BHJP
   H01R 11/01 20060101ALI20170327BHJP
   H01L 21/60 20060101ALI20170327BHJP
【FI】
   C09J4/00
   C09J9/02
   C09J11/06
   C09J5/06
   H01R11/01 501C
   H01R11/01 501E
   H01L21/60 311S
【請求項の数】7
【全頁数】19
(21)【出願番号】特願2014-510223(P2014-510223)
(86)(22)【出願日】2013年4月15日
(86)【国際出願番号】JP2013061216
(87)【国際公開番号】WO2013154203
(87)【国際公開日】20131017
【審査請求日】2016年2月15日
(31)【優先権主張番号】特願2012-92054(P2012-92054)
(32)【優先日】2012年4月13日
(33)【優先権主張国】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000004455
【氏名又は名称】日立化成株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100088155
【弁理士】
【氏名又は名称】長谷川 芳樹
(74)【代理人】
【識別番号】100128381
【弁理士】
【氏名又は名称】清水 義憲
(74)【代理人】
【識別番号】100160897
【弁理士】
【氏名又は名称】古下 智也
(72)【発明者】
【氏名】中澤 孝
(72)【発明者】
【氏名】竹村 賢三
【審査官】 松原 宜史
(56)【参考文献】
【文献】 国際公開第2009/057376(WO,A1)
【文献】 特開2003−221557(JP,A)
【文献】 特開2008−081713(JP,A)
【文献】 特開2010−248455(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
C09J 1/00−201/10
H01L 21/60
H01R 11/01
H05K 1/14
H05K 3/32
H05K 3/36
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
第一の基板の主面上に第一の回路電極が形成された第一の回路部材と、第二の基板の主面上に第二の回路電極が形成された第二の回路部材とを、前記第一の回路電極及び前記第二の回路電極を対向配置させた状態で接続するための回路接続材料であって、
前記第一の回路部材又は前記第二の回路部材が、前記第一の基板又は前記第二の基板の主面上に0.45mm以上の接続ピッチで前記第一の回路電極又は前記第二の回路電極が形成された領域を有し、
ラジカル重合開始剤と、ラジカル重合性物質と、チオール基を有し、該チオール基が結合した炭素原子に結合する水素原子の数が1又は0であるチオール化合物と、を含有し、
前記チオール化合物が、芳香族チオール又は2級チオール化合物であり、
前記チオール化合物の含有量が、前記ラジカル重合性物質100質量部に対して、7〜17質量部である、回路接続材料。
【請求項2】
前記チオール化合物の分子量が400以上である、請求項1に記載の回路接続材料。
【請求項3】
前記接続ピッチが、0.50mm以上の接続ピッチである、請求項1又は2に記載の回路接続材料。
【請求項4】
第一の基板の主面上に第一の回路電極が形成された第一の回路部材と、
第二の基板の主面上に第二の回路電極が形成され、前記第二の回路電極と前記第一の回路電極とが相対向するように配置された第二の回路部材と、
前記第一の回路部材と前記第二の回路部材との間に設けられ、前記第一の回路部材と前記第二の回路部材とを電気的に接続する接着層と、を備え、
前記第一の回路部材又は前記第二の回路部材が、前記第一の基板又は前記第二の基板の主面上に0.45mm以上の接続ピッチで前記第一の回路電極又は前記第二の回路電極が形成された領域を有し、
前記接着層が、請求項1〜3のいずれか一項に記載の回路接続材料を前記第一の回路部材と前記第二の回路部材との間に介在させ、加熱及び加圧することにより形成されたものである、接続構造体。
【請求項5】
前記接続ピッチが、0.50mm以上の接続ピッチである、請求項4に記載の接続構造体。
【請求項6】
第一の基板の主面上に第一の回路電極が形成された第一の回路部材と、
第二の基板の主面上に第二の回路電極が形成された第二の回路部材と、
請求項1〜3のいずれか一項に記載の回路接続材料と、を、
前記第一の回路電極と前記第二の回路電極とが前記回路接続材料を介して相対向するように配置された状態で加熱及び加圧して、前記第一の回路電極と前記第二の回路電極とを電気的に接続する工程を備え
前記第一の回路部材又は前記第二の回路部材が、前記第一の基板又は前記第二の基板の主面上に0.45mm以上の接続ピッチで前記第一の回路電極又は前記第二の回路電極が形成された領域を有する、接続構造体の製造方法。
【請求項7】
前記接続ピッチが、0.50mm以上の接続ピッチである、請求項6に記載の接続構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、相対向する回路電極間に介在し、相対向する回路電極を加圧して加圧方向の電極間を電気的に接続する回路接続材料、並びに該回路接続材料を用いた接続構造体及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
半導体素子や液晶表示素子用の回路接続材料としては、高接着性でかつ高信頼性を示すエポキシ樹脂を用いた熱硬化性樹脂が知られている(例えば、特許文献1参照)。樹脂の構成成分としては、エポキシ樹脂、エポキシ樹脂と反応性を有するフェノール樹脂等の硬化剤、エポキシ樹脂と硬化剤の反応を促進する潜在性硬化剤が一般に用いられている。潜在性硬化剤は硬化温度及び硬化速度を決定する重要な因子となっており、室温での貯蔵安定性と加熱時の硬化速度の観点から種々の化合物が用いられている。
【0003】
また、近時、アクリレート誘導体及び/又はメタアクリレート誘導体(以下、「(メタ)アクリレート誘導体」と総称する。)とラジカル重合開始剤である過酸化物とを併用した、ラジカル硬化型接着剤が注目されている。ラジカル硬化は、反応活性種であるラジカルが反応性に富むため、短時間硬化が可能である(例えば、特許文献2、3参照)。
【0004】
そのため、現在では生産時間短縮に有利な短時間硬化型接着剤が普及しつつある。また、ラジカル硬化型接着剤の反応性を更に向上させる目的で、連鎖移動剤の適用が検討されている(例えば、特許文献4、5参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開平1−113480号公報
【特許文献2】特開2002−203427号公報
【特許文献3】国際公開WO98/044067号パンフレット
【特許文献4】特開2003−221557号公報
【特許文献5】国際公開WO2009/057376号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
ところで、近年、携帯電話などの小型モジュールの用途では、モジュールを薄型化できるという観点から、コネクタの代替部材として回路接続材料が検討されている。このような小型モジュールにおける回路部材の接続ピッチは、従来回路接続材料が適用されてきた回路部材の接続ピッチ(例えば0.4mm以下)よりも粗いため、回路接続材料としては、従来と異なる特性が要求される。
【0007】
例えば、コネクタの代替部材として用いる回路接続材料には、従来の分野(半導体素子用途、液晶表示素子用途、等)と比較して接続部の長さが短いために、より高い接着力が要求される。例として、従来の用途である液晶パネルの周辺部材での接続では、通常6N/cm以上の接着力があればよいが、コネクタの代替部材としては、12N/cm以上の接着力を要求される場合がある。
【0008】
その一方で、ラフピッチ(例えば、接続ピッチ0.5mm以上)の接続では、ファインピッチの接続と比べて、同じ回路接続材料を用いた場合であっても接着力が減少する傾向にある。これは、単位長さ当りの電極本数が減少することにより、電極の壁と回路接続材料との界面で発生する、せん断方向の接着力が減少するためと考えられる。
【0009】
そこで本発明は、ラフピッチの接続においても十分に高い接着力を得ることができ、接続信頼性に優れる回路接続材料、並びに該回路接続材料を用いた接続構造体及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意検討した結果、特定の連鎖移動剤を、特定の量含有させることにより、ラフピッチ接続においても高い接着力を発現し、かつ良好な接続信頼性を示す回路接続材料が得られることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【0011】
すなわち本発明は、第一の基板の主面上に第一の回路電極が形成された第一の回路部材と、第二の基板の主面上に第二の回路電極が形成された第二の回路部材とを、上記第一の回路電極及び上記第二の回路電極を対向配置させた状態で接続するための回路接続材料であって、ラジカル重合開始剤と、ラジカル重合性物質と、チオール基を有し、該チオール基が結合した炭素原子に結合する水素原子の数が1又は0であるチオール化合物と、を含有し、上記チオール化合物の含有量が、上記ラジカル重合性物質100質量部に対して、7〜17質量部である、回路接続材料を提供する。
【0012】
このような回路接続材料によれば、ラフピッチの接続においても十分に高い接着力を得ることができる。また、コネクタの代替部材として用いる回路接続材料には、該回路接続材料を用いて接続した接続構造体が良好な接続信頼性を有することが要求される。本発明に係る回路接続材料によれば、ラフピッチの接続における十分に高い接着力と、良好な接続信頼性とを、同時に達成することができる。さらに、本発明に係る回路接続材料によれば、チオール化合物が連鎖移動剤として機能するため、硬化速度が速く、低温短時間接続を実現することができ、金属等の無機質への密着力が向上する等の効果を有効に得ることができる。
【0013】
本発明に係る回路接続材料において、上記チオール化合物の分子量は400以上であることが好ましい。このような回路接続材料は、ラフピッチの接続における接着力が一層高くなるとともに、接続信頼性に一層優れるようになる。
【0014】
また、本発明の回路接続材料において、上記第一の回路部材(又は上記第二の回路部材)は、上記第一の基板(又は上記第二の基板)の主面上に0.5mm以上の接続ピッチで上記第一の回路電極(又は上記第二の回路電極)が形成された領域を有するものであることが好ましい。本発明の回路接続材料は、ラフピッチの接続においても十分に高い接着力を得ることができるものであるため、上記のような回路部材の接続に好適に使用することができる。
【0015】
本発明はまた、第一の基板の主面上に第一の回路電極が形成された第一の回路部材と、第二の基板の主面上に第二の回路電極が形成され、上記第二の回路電極と上記第一の回路電極とが相対向するように配置された第二の回路部材と、上記第一の回路部材と上記第二の回路部材との間に設けられ、上記第一の回路部材と上記第二の回路部材とを電気的に接続する接着層と、を備え、上記接着層が、上記回路接続材料を上記第一の回路部材と上記第二の回路部材との間に介在させ、加熱及び加圧することにより形成されたものである、接続構造体を提供する。
【0016】
このような接続構造体は、本発明に係る回路接続材料を用いているため、第一の回路部材と第二の回路部材とが高い接着力で接着される。また、第一の回路部材と第二の回路部材とは、良好な接続信頼性をもって接続される。そのため、本発明に係る接続構造体は、耐久性、耐熱性及び耐湿性に優れる。
【0017】
本発明はさらに、第一の基板の主面上に第一の回路電極が形成された第一の回路部材と、第二の基板の主面上に第二の回路電極が形成された第二の回路部材と、上記回路接続材料と、を、上記第一の回路電極と上記第二の回路電極とが上記回路接続材料を介して相対向するように配置された状態で加熱及び加圧して、上記第一の回路電極と上記第二の回路電極とを電気的に接続する工程を備える、接続構造体の製造方法を提供する。このような製造方法によれば、本発明に係る接続構造体を容易に得ることができる。
【発明の効果】
【0018】
本発明によれば、ラフピッチの接続においても十分に高い接着力を得ることができ、接続信頼性に優れる回路接続材料、並びに該回路接続材料を用いた接続構造体及びその製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【0019】
図1】本発明に係る接続構造体の一実施形態を示す模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0020】
以下、本発明に係る回路接続材料及び接続構造体の好適な一実施形態について説明する。
【0021】
本実施形態に係る回路接続材料は、ラジカル重合開始剤と、ラジカル重合性物質と、チオール基を有し、該チオール基が結合した炭素原子に結合する水素原子の数が1又は0であるチオール化合物と、を含有する。チオール化合物の含有量は、ラジカル重合性物質100質量部に対して、7〜17質量部である。
【0022】
本実施形態に係る回路接続材料は、第一の基板の主面上に第一の回路電極が形成された第一の回路部材と、第二の基板の主面上に第二の回路電極が形成された第二の回路部材とを、第一の回路電極及び第二の回路電極を対向配置させた状態で接続するための回路接続材料として、好適に用いることができる。
【0023】
本実施形態に係る回路接続材料によれば、ラフピッチの接続において十分に高い接着力を得ることができる。また、本実施形態に係る回路接続材料によれば、ラフピッチの接続に用いた場合でも、良好な接続信頼性を有する接続構造体が得られる。そのため、本実施形態に係る回路接続材料は、ラフピッチ(接続ピッチ0.5mm以上)を有する回路部材の接続に特に好適に用いることができる。
【0024】
ラジカル重合開始剤は、遊離ラジカルを発生する化合物であり、遊離ラジカル発生剤ということもできる。ラジカル重合開始剤としては、過酸化化合物、アゾ系化合物などの加熱により分解して遊離ラジカルを発生する化合物が好適である。ラジカル重合開始剤は、目的とする接続温度、接続時間等により適宜選定される。
【0025】
回路接続材料におけるラジカル重合開始剤の含有量は、0.05〜10質量%とすることが好ましく、0.1〜5質量%とすることがより好ましい。
【0026】
ラジカル重合開始剤は、ジアシルパーオキサイド類、パーオキシジカーボネート類、パーオキシエステル類、パーオキシケタール類、ジアルキルパーオキサイド類、ハイドロパーオキサイド類等が挙げられる。
【0027】
ジアシルパーオキサイド類としては、2,4−ジクロロベンゾイルパーオキサイド、3,5,5−トリメチルヘキサノイルパーオキサイド、オクタノイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、ステアロイルパーオキサイド、スクシニックパーオキサイド、ベンゾイルパーオキシトルエン、ベンゾイルパーオキサイド等が挙げられる。
【0028】
パーオキシジカーボネート類としては、ジ−n−プロピルパーオキシジカーボネート、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、ビス(4−t−ブチルシクロヘキシル)パーオキシジカーボネート、ジ−2−エトキシメトキシパーオキシジカーボネート、ジ(2−エチルヘキシルパーオキシ)ジカーボネート、ジメトキシブチルパーオキシジカーボネート、ジ(3−メチル−3−メトキシブチルパーオキシ)ジカーボネート等が挙げられる。
【0029】
パーオキシエステル類としては、1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシネオデカノエート、1−シクロヘキシル−1−メチルエチルパーオキシノエデカノエート、t−ヘキシルパーオキシネオデカノエート、t−ブチルパーオキシピバレート、1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノネート、2,5−ジメチル−2,5−ジ(2ーエチルヘキサノイルパーオキシ)ヘキサン、1−シクロヘキシル−1−メチルエチルパーオキシ−2−エチルヘキサノネート、t−ヘキシルパーオキシ−2−エチルヘキサノネート、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノネート、t−ブチルパーオキシイソブチレート、1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)シクロヘキサン、t−ヘキシルパーオキシイソプロピルモノカーボネート、t−ブチルパーオキシ−3,5,5−トリメチルヘキサノネート、t−ブチルパーオキシラウレート、2,5−ジメチル−2,5−ジ(m−トルオイルパーオキシ)ヘキサン、t−ブチルパーオキシイソプロピルモノカーボネート、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキシルモノカーボネート、t−ヘキシルパーオキシベンゾエート、t−ブチルパーオキシアセテート等が挙げられる。
【0030】
パーオキシケタール類としては、1,1−ビス(t−ヘキシルパーオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、1,1−ビス(t−ヘキシルパーオキシ)シクロヘキサン、1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、1、1−(t−ブチルパーオキシ)シクロドデカン、2,2−ビス(t−ブチルパーオキシ)デカン等が挙げられる。
【0031】
ジアルキルパーオキサイド類としては、α,α’−ビス(t−ブチルパーオキシ)ジイソプロピルベンゼン、ジクミルパーオキサイド、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン、t−ブチルクミルパーオキサイド等が挙げられる。
【0032】
ハイドロパーオキサイド類としては、ジイソプロピルベンゼンハイドロパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド等が挙げられる。
【0033】
これらのラジカル重合開始剤は、単独又は混合して使用することができ、分解促進剤、抑制剤等を混合して用いてもよい。また、これらのラジカル重合開始剤をポリウレタン系、ポリエステル系の高分子物質等で被覆してマイクロカプセル化したものは、保存性が延長されるために好ましい。
【0034】
ラジカル重合性物質は、ラジカル重合性の官能基を有する化合物であり、ラジカル重合性の官能基としては、ビニル基、アクリロイル基、メタアクリロイル基等が好適である。これらのうち、アクリロイル基及び/又はメタアクリロイル基を有する化合物がより好ましい。
【0035】
ラジカル重合性物質としては、後述する化合物をモノマー、オリゴマーいずれの状態でも用いることができ、モノマーとオリゴマーとを併用することも可能である。
【0036】
ラジカル重合性物質としては、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、テトラメチロールメタンテトラ(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−1,3−ジ(メタ)アクリロキシプロパン、2,2−ビス[4−((メタ)アクリロキシメトキシ)フェニル]プロパン、2,2−ビス[4−((メタ)アクリロキシポリエトキシ)フェニル]プロパン、ジシクロペンテニル(メタ)アクリレート、トリシクロデカニル(メタ)アクリレート、トリス((メタ)アクリロイロキシエチル)イソシアヌレート、ウレタン(メタ)アクリレート、ジメチロールトリシクロデカンジ(メタ)アクリレート、イソシアヌル酸EO(エチレンオキシド)変性ジアクリレート、2−メタクリロイルオキシエチルアシッドホスフェート等が挙げられる。これらは単独又は併用して用いることができる。
【0037】
また、ラジカル重合性物質としては、ジシクロペンタン骨格、トリシクロデカン骨格及びトリアジン環からなる群より選ばれる少なくと一つの部分構造を有するものが好ましい。このような部分構造を有するラジカル重合性物質を用いることで、回路接続材料の硬化物が耐熱性に優れるようになる。
【0038】
さらに、ラジカル重合性物質としては、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリビニルブチラール、ポリビニルホルマール、ポリイミド、ポリアミド、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、ポリフェニレンオキサイド、尿素樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、キシレン樹脂、エポキシ樹脂、ポリイソシアネート樹脂、フェノキシ樹脂などのポリマーを用いることもできる。なお、ラジカル重合性物質として用いられるポリマーは、分子内に少なくとも一つのラジカル重合性の官能基を有する。
【0039】
ラジカル重合性物質としてポリマーを含有させると、取扱い性もよく硬化時の応力緩和に優れるため好ましく、ポリマーが水酸基等の官能基を有する場合接着性が向上するためより好ましい。各ポリマーをラジカル重合性の官能基で変性したものがより好ましい。
【0040】
これらポリマーの重量平均分子量は1.0×10以上が好ましく、混合性の点から1.0×10以上1.0×10以下がより好ましい。本願で規定する重量平均分子量とは、以下の条件に従ってゲルパーミエイションクロマトグラフィー法(GPC)により標準ポリスチレンによる検量線を用いて測定したもののことをいう。
[GPC条件]
使用機器:日立L−6000 型〔株式会社日立製作所〕、カラム:ゲルパックGL−R420+ゲルパックGL−R430+ゲルパックGL−R440(計3本)〔日立化成株式会社製〕、溶離液:テトラヒドロフラン、測定温度:40℃、流量:1.75ml/min、検出器:L−3300RI〔株式会社日立製作所〕
【0041】
チオール化合物は、チオール基を有し、該チオール基が結合した炭素原子に結合する水素原子の数が0又は1である化合物である。チオール化合物としては、例えば、芳香族チオール及び2級チオール化合物が挙げられる。
【0042】
芳香族チオールは、芳香環に結合したチオール基を有する化合物であり、芳香族チオールとしては、アリルベンゼンチオールスルホネート、ベンゼンチオール、o−エトキシベンゼンチオール、p−エトキシベンゼンチオール、2−ベンズイミダゾールチオール、o−メルカプト安息香酸、o−メルカプト安息香酸メチルエステル、2−ベンゾチアゾールチオール、メルカプトベンゾオキサゾール、ナフタレンチオール、トルエンチオール、チオビスベンゼンチオール、p−メトキシ−トルエンチオール等が挙げられる。
【0043】
2級チオール化合物は、2級チオール基を有する化合物であり、2級チオール化合物としては、2級のブタンチオール、2,3−ブタンジチオール、ヘキサ−5−エン−3−チオール、2級のドデカンチオール、2級のヘプタンチオール、2級のヘキサンチオール、2級のオクタデカンチオール、2級のオクタンチオール、2−メチル−2−プロパンチオール等が挙げられる。2級チオール化合物は、アルコール類と比べて、連鎖移動剤としての反応性が高く、実用上優れている。
【0044】
また、2級チオール化合物としては、下記式(1)〜(5)で表される化合物が好適である。
【0045】
【化1】
【0046】
【化2】
【0047】
【化3】
【0048】
【化4】
【0049】
【化5】
【0050】
回路接続材料におけるチオール化合物の含有量は、ラジカル重合性物質100質量部に対して、7〜17質量部であることが好ましく、9〜12質量部であることがより好ましい。ラジカル重合性物質の含有量が少ないと、ラフピッチ接続における高接着力の効果が得られにくく、ラジカル重合性物質の含有量が多いと、架橋密度が低くなり、回路接続材料における抵抗の信頼性が悪化する傾向にある。
【0051】
チオール化合物の分子量は、90以上であることが好ましく、150以上であることがより好ましく、400以上であることがさらに好ましい。また、チオール化合物の分子量は、5000以下であることが好ましく、2000以下であることがより好ましく、1000以下であることがさらに好ましい。分子量が90未満の場合、接続時の加温により化合物の沸点に到達して蒸発してしまい、十分な量のチオール化合物を反応に寄与させることができなくなる傾向にある。一方、分子量が5000より大きい場合は、樹脂の排除性が悪化し、接続抵抗が上昇する傾向にある。
【0052】
また、製造時の作業性や製品の取り扱い性の面からは、チオール化合物の分子量が400以上であることがより好ましい。分子量が400未満では、材料を配合する際や、製品の取り扱いの際に、臭気が強く、作業性や取り扱い性が低下する傾向にある。一方、分子量が400以上の場合、臭気が抑えられ作業性・取り扱い性に支障はない。
【0053】
また、チオール化合物のチオール当量としては、50以上500以下が好ましく、120以上400以下がより好ましい。チオール当量が50未満の場合、架橋密度が低くなり、回路接続材料における抵抗の信頼性が低下する傾向にある。一方、チオール当量が500以下であると、接着力が一層向上する傾向にある。
【0054】
本実施形態に係る回路接続材料は、ラジカル重合開始剤と、ラジカル重合性物質と、チオール化合物とのみからなるものであってもよいが、必要に応じて以下の成分を更に含有することができる。
【0055】
本実施形態に係る回路接続材料は、分子内に1つ以上のアミノキシル構造を有する化合物をさらに含有することができる。回路接続材料がアミノキシル構造を有する化合物を含有すると、回路接続材料の保存安定性をより向上させることができる。
【0056】
また本実施形態に係る回路接続材料は、熱可塑性樹脂をさらに含有することができる。熱可塑性樹脂としては、ポリビニルブチラール樹脂、ポリビニルホルマール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、ポリスチレン樹脂、キシレン樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステルウレタン樹脂等が使用できる。これら熱可塑性樹脂の重量平均分子量は、製膜性などの観点から1.0×10以上であることが好ましく、混合性の観点から1.0×10以上1.0×10未満であることがより好ましい。熱可塑性樹脂の重量平均分子量は、ラジカル重合性物質に含まれ得るポリマーの重平均分子量と同様にして測定される。
【0057】
また、熱可塑性樹脂としては、Tg(ガラス転移温度)が40℃以上であり、重量平均分子量が1.0×10以上である水酸基含有樹脂(例えばフェノキシ樹脂)を好ましく使用することができる。水酸基含有樹脂は、エポキシ基含有エラストマー、ラジカル重合性の官能基によって変性されていてもよい。ラジカル重合性の官能基で変性したものは耐熱性が向上するため好ましい。
【0058】
フェノキシ樹脂は、二官能フェノール類とエピハロヒドリンを高分子量まで反応させるか、又は二官能エポキシ樹脂と二官能フェノール類を重付加反応させることにより得ることができる。
【0059】
また、熱可塑性樹脂として、ポリエステルウレタン樹脂を用いることも好ましい。ポリエステルウレタン樹脂を含有することで、ラフピッチの接続における接着力が一層向上する傾向がある。
【0060】
さらに、本実施形態に係る回路接続材料は、充填材、軟化剤、促進剤、老化防止剤、着色剤、難燃化剤、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を含有することもできる。
【0061】
カップリング剤としては、ビニル基、アクリル基、アミノ基、エポキシ基又はイソシアネート基の少なくとも1種を有する化合物が、接着性の向上の点から好ましい。
【0062】
また、充填材を含有した場合、接続信頼性等の向上が得られるので好ましい。充填材としては、最大径が後述する導電性粒子の粒径未満であるものを使用することができる。また、充填材の含有量は、回路接続材料の全体積基準で、5〜60体積%の範囲が好ましい。60体積%以上では信頼性向上の効果が飽和する。
【0063】
本実施形態に係る回路接続材料は、導電性粒子を含有せずとも接続時に相対向する回路電極の直接接触により接続を得ることができるものであるが、導電性粒子をさらに含有すると、より安定した接続を得ることができる。
【0064】
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挙げられる。また、Ni等の遷移金属類の表面をAu等の貴金属類で被覆したものでもよい。十分なポットライフを得るためには、表層はNi、Cu等の遷移金属類ではなく、Au、Ag、白金族の貴金属類とすることが好ましく、Auがより好ましい。また、ガラス、セラミック、プラスチック等の非導電性粒子の表面を上述した導電性物質で被覆する等の方法により、非導電性粒子表面に導通層を形成し、さらに最外層を貴金属類で構成したものや、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。
【0065】
導電性粒子の配合量は用途により適宜設定されるが、通常は、回路接続材料中の樹脂成分100体積部に対して0.1〜30体積部の範囲である。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体積部とするのがより好ましい。
【0066】
また、回路接続材料を2層以上に分割し、硬化剤を含有する層と導電性粒子を含有する層に分離した場合、ポットライフの向上が得られる。
【0067】
さらに、本実施形態に係る回路接続材料は、必要に応じて、ハイドロキノン、メチルエーテルハイドロキノン類などの重合禁止剤を適宜含有していてもよい。
【0068】
次に、本実施形態に係る接続構造体及びその製造方法について説明する。
【0069】
図1は、接続構造体の一実施形態を示す概略断面図である。図1に示す接続構造体1は、第一の回路基板21及びこれの主面21a上に形成された第一の回路電極(第一の接続端子)22を有する第一の回路部材20と、第二の回路基板31及びこれの主面31a上に形成された第二の回路電極(第二の接続端子)32を有する第二の回路部材30と、第一の回路部材20と第二の回路部材30との間に介在してこれらを接着している接着層10とを備える。第二の回路部材30は、第二の回路電極32が第一の回路電極22と対向するように第一の回路部材20と対向配置されている。
【0070】
接着層10は、上記回路接続材料を第一の回路部材20と第二の回路部材30との間に介在させ、その状態で加圧することにより形成されたものである。なお、本実施形態では、導電性粒子を含有する回路接続材料を用いて接着層10を形成した場合の一例を示しており、接着層10は、絶縁層11と、絶縁層11内に分散している導電性粒子7とから構成される。絶縁層11は、接着剤のうち導電性粒子以外の成分に由来し、ラジカル重合性物質のラジカル重合により形成された硬化体である。
【0071】
対向する第一の回路電極22及び第二の回路電極32は、導電性粒子7を介して電気的に接続されている。一方、同一の回路基板上に形成された第一の回路電極22同士、及び第二の回路電極32同士は絶縁されている。
【0072】
第一の回路電極22及び/又は第二の回路電極32の接続ピッチは、0.4mm以上であってよく、0.45mm以上であってもよい。また、第一の回路電極22及び/又は第二の回路電極32の接続ピッチの上限は特に限定されないが、例えば1.0mm以下であってよく、0.9mm以下であってもよい。
【0073】
また、上記回路接続材料による効果が一層顕著に得られる観点からは、第一の回路電極22及び/又は第二の回路電極32は、少なくともその一部が0.5mm以上の接続ピッチ(ラフピッチ)で形成されている(すなわち、第一の回路部材20及び/又は第二の回路部材30が、0.5mm以上の接続ピッチで第一の回路電極22及び/又は第二の回路電極32が形成された領域を有する)ことが好ましい。
【0074】
また、第1の回路電極22及び第二の回路電極32は、例えば、その一部又は全部が、L/S(Line/Space)が4/6〜9/1となるように形成されたものであってよく、L/Sは5/5〜9/1であってもよい。すなわち、第一の回路部材20及び/又は第二の回路部材30は、L/Sが4/6〜9/1となるように第一の回路電極22及び/又は第二の回路電極32が形成された領域を有するものであってよい。また、より良好な導通が得られ易くなる観点からは、接続構造体1は、第1の回路電極22のL/Sと第2の回路電極32のL/Sとの合計が、5/5〜1/9となる領域を有していることが好ましい。
【0075】
第一の回路基板1及び第二の回路基板1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挙げられる。通常、回路部材には多数の接続端子が設けられているが、接続端子は場合によっては単数でもよい。
【0076】
より具体的には、半導体、ガラス及びセラミック等の無機材料の基板、プラスチック基板、又はガラス/エポキシ基板が用いられる。プラスチック基板としては、ポリイミドフィルム、ポリカーボネートフィルム及びポリエステルフィルムが挙げられる。第一の回路電極及び第二の回路電極は、銅などの金属から形成される。より良好な電気的接続を得るためには、第一の回路電極及び第二の回路電極の少なくとも一方の表面を、金、銀、錫及び白金族から選ばれる金属にすることが好ましい。表面層は金、銀、白金族、又は錫のいずれかから選択され、これらを組み合わせて用いてもよい。また、銅/ニッケル/金のように複数の金属を組み合わせて多層構成としてもよい。
【0077】
また、第一の回路部材20及び第二の回路部材30のうち一方は、ガラス基板又はプラスチック基板を回路基板として有し、ITO等から形成された接続端子を有する液晶ディスプレイパネルであってもよい。また、第一の回路部材20及び第二の回路部材30のうち一方は、ポリイミドフィルムを回路基板として有するフレキシブルプリント配線板(FPC)、テープキュリアパッケージ(TCP)若しくはチップオンフィルム(COF)、又は半導体基板を回路基板として有する半導体シリコンチップであってもよい。これらの各種の回路部材を、必要により適宜組み合わせて接続構造体が構成される。
【0078】
なお、回路電極を設けた基板は接続時の加熱による揮発成分による接続への影響を排除するために、回路接続材料による接続工程の前に予め加熱処理することが好ましい。
【0079】
接続構造体1は、例えば、第一の回路部材20、フィルム状の回路接続材料及び第二の回路部材30を、この順で、第一の接続端子22及び第二の接続端子32が相対峙するように重ね合わせ、その状態で加圧あるいは更に加熱することにより形成される。圧力は、被着体に損傷を与えない範囲であれば、特に制限は受けないが、一般的には0.1〜10MPaが好ましい。加熱温度は、特に制限は受けないが、100〜200℃が好ましい。これらの加圧及び加熱は、0.5秒〜100秒間の範囲で行うことが好ましく、130〜180℃、3MPa、10秒の加熱でも接着させることが可能である。
【0080】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
【実施例】
【0081】
以下、実施例及び比較例に基づき本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではない。
【0082】
[1,3,5−トリス(3−メルカプトブチルオキシエチル)−1,3,5−トリアジン−2,4,6(1H,3H,5H)−トリオンの合成]
1,3,5−トリス(2−ヒドロキシエチル)−1,3,5−トリアジン−2,4,6−(1H,3H,5H)−トリオン120mmol(31.35g)、3−メルカプト酪酸(淀化学株式会社製)378mmol(45.42g)、p−トルエンスルホン酸・1水和物(純正化学株式会社製)8.1mmol(1.51g)、及び、トルエン63gを100mlナスフラスコに仕込み、Dean−Stark装置及び冷却管を装着した。内容物を撹拌しながらオイルバス温度140℃で加熱して4時間反応させた。その後放冷し、10%炭酸水素ナトリウム水溶液100mlで、反応液を中和した。さらに反応液をイオン交換水にて3回洗浄した後、無水硫酸マグネシウム(純正化学株式会社製)にて脱水・乾燥を行った。次にトルエンを留去し、1,3,5−トリス(3−メルカプトブチルオキシエチル)−1,3,5−トリアジン−2,4,6(1H,3H,5H)−トリオン(上記式(1)で表される、チオール基を有する化合物)を得た。得られた化合物は高粘度の無色透明の液体であった。これを以下、チオールAと呼ぶ。
【0083】
[ペンタエリストール テトラキス(3−メルカプトブチレート)の合成]
2,2−ビス(ヒドロキシメチル)1,2−プロパンジオール(ペンタエリストール、広栄化学工業株式会社製)60mmol(8.17g)、3−メルカプト酪酸(淀化学株式会社製)252mmol(30.28g)、p−トルエンスルホン酸・1水和物(純正化学株式会社製)5.2mmol(0.98g)、及び、トルエン40gを100mlナスフラスコに仕込み、Dean−Stark装置及び冷却管を装着した。内容物を撹拌しながらオイルバス温度140℃で加熱して4時間反応させた。その後放冷し、10%炭酸水素ナトリウム水溶液100mlで、反応液を中和した。さらに反応液をイオン交換水にて3回洗浄した後、無水硫酸マグネシウム(純正化学株式会社製)にて脱水・乾燥を行った。次にトルエンを留去し、ペンタエリストール テトラキス(3−メルカプトブチレート)(上記式(2)で表される、チオール基を有する化合物)を得た。得られた化合物は高粘度の無色透明の液体であった。これを以下、チオールBと呼ぶ。
【0084】
[実施例1]
熱可塑性樹脂としてポリエステルウレタン樹脂(UR−8200,東洋紡株式会社製,30%溶液)を不揮発分換算で40質量部、ポリウレタン樹脂(T−6075N、ディーアイシー バイエル ポリマー株式会社製)をメチルエチルケトンに溶解して得られた15質量%溶液を不揮発分換算で10質量部、エチレン−酢酸ビニル共重合体(EV40W、三井デュポンポリケミカル株式会社製)をトルエンに溶解して得られた20質量%溶液を不揮発分換算で10質量部、ラジカル重合性物質として、ウレタンアクリレートオリゴマー(UA5500T、新中村化学工業株式会社製)のトルエン溶解品70質量%溶液を不揮発分換算で25質量部、ジシクロペンタジエン型ジアクリレート(DCP−A、東亞合成株式会社製)を5質量部、イソシアヌル酸EO変成ジアクリレート(東亞合成株式会社製、M−215)を5質量部及び2−メタクリロイロキシエチルアシッドホスフェート(P−2M、共栄社化学株式会社製)を3質量部、2級チオール基を有する化合物としてチオールA(分子量567.7)を4質量部、ラジカル重合開始剤として2,5−ジメチル−2,5−ジ(2−エチルヘキサノイル)ヘキサン(パーヘキサ25O,日油株式会社製)を4質量部(パーヘキサ25Oは50%溶液であるため、製品の配合量は8質量部)、ジ−(3−メチルベンゾイル)パーオキシドとベンゾイル(3−メチルベンゾイル)パーオキシドとジベンゾイルパーオキシドとの混合物(ナイパーBMT−K40,日油株式会社製)3質量部(ナイパーBMTは40%溶液であるため、製品の配合量は7.5質量部)配合し、さらに、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、このニッケル層の外側に、厚み0.04μmの金層を設けた平均粒径10μmの導電性粒子を6質量部配合し、混合した。この混合溶液をアプリケータでPETフィルム上に塗布し、70℃10分の熱風乾燥により、接着層の厚み35μmの回路接続材料を得た。この実施例1における、ラジカル重合性物質(ここではUA5500、DCP−A、M−215及びP−2Mを指す)100質量部に対する、2級チオール基を有する化合物の配合量は10.5質量部である。
【0085】
[実施例2]
チオールA(分子量567.7)の配合量を3質量部としたこと以外は、実施例1と同様にして回路接続材料を得た。この実施例2における、ラジカル重合性物質(ここではUA5500、DCP−A、M−215及びP−2Mを指す)100質量部に対する、2級チオール基を有する化合物の配合量は7.89質量部である。
【0086】
[実施例3]
チオールA(分子量567.7)の配合量を6質量部としたこと以外は、実施例1と同様にして回路接続材料を得た。この実施例3における、ラジカル重合性物質(ここではUA5500、DCP−A、M−215及びP−2Mを指す)100質量部に対する、2級チオール基を有する化合物の配合量は15.8質量部である。
【0087】
[実施例4]
ポリエステルウレタン樹脂(UR8240)の配合量を不揮発分換算で34質量部、ジシクロペンタジエン型ジアクリレート(DCP−A)の配合量を8質量部、イソシアヌル酸EO変成ジアクリレート(東亞合成株式会社製,M−215)の配合量を8質量部としたこと以外は、実施例1と同様にして回路接続材料を得た。この実施例4における、ラジカル重合性物質(ここではUA5500、DCP−A、M−215及びP−2Mを指す)100質量部に対する、2級チオール基を有する化合物の配合量は9.09質量部である。
【0088】
[実施例5]
チオールAに代えてチオールB(分子量:544.77)3質量部を用いたこと以外は、実施例1と同様にして回路接続材料を得た。この実施例5における、ラジカル重合性物質(ここではUA5500、DCP−A、M−215及びP−2Mを指す)100質量部に対する、2級チオール基を有する化合物の配合量は7.89質量部である。
【0089】
[実施例6]
チオールAに代えてチオールB(分子量:544.77)6質量部を用いたこと以外は、実施例1と同様にして回路接続材料を得た。この実施例6における、ラジカル重合性物質(ここではUA5500、DCP−A、M−215及びP−2Mを指す)100質量部に対する、2級チオール基を有する化合物の配合量は15.8質量部である。
【0090】
[比較例1]
チオールA(分子量567.7)の配合量を2質量部としたこと以外は、実施例1と同様にして回路接続材料を得た。この比較例1における、ラジカル重合性物質(ここではUA5500、DCP−A、M−215及びP−2Mを指す)100質量部に対する、2級チオール基を有する化合物の配合量は5.26質量部である。
【0091】
[比較例2]
チオールA(分子量567.7)の配合量を8質量部としたこと以外は、実施例1と同様にして回路接続材料を得た。この比較例における、ラジカル重合性物質(ここではUA5500、DCP−A、M−215及びP−2Mを指す)100質量部に対する、2級チオール基を有する化合物の配合量は21.1質量部である。
【0092】
[比較例3]
チオールA(分子量567.7)の配合量を2質量部としたこと以外は、実施例4と同様にして回路接続材料を得た。この比較例3における、ラジカル重合性物質(ここではUA5500、DCP−A、M−215及びP−2Mを指す)100質量部に対する、2級チオール基を有する化合物の配合量は4.55質量部である。
【0093】
[比較例4]
チオールA(分子量567.7)の配合量を8質量部としたこと以外は、実施例4と同様にして回路接続材料を得た。この比較例4における、ラジカル重合性物質(ここではUA5500、DCP−A、M−215及びP−2Mを指す)100質量部に対する、2級チオール基を有する化合物の配合量は18.2質量部である。
【0094】
[比較例5]
チオールAに代えてチオールB(分子量:544.77)8質量部を用いたこと以外は、実施例4と同様にして回路接続材料を得た。この比較例5における、ラジカル重合性物質(ここではUA5500、DCP−A、M−215及びP−2Mを指す)100質量部に対する、2級チオール基を有する化合物の配合量は18.2質量部である。
【0095】
[比較例6]
チオールAに代えてチオールB(分子量:544.77)2質量部を用いたこと以外は、実施例1と同様にして回路接続材料を得た。この比較例6における、ラジカル重合性物質(ここではUA5500、DCP−A、M−215及びP−2Mを指す)100質量部に対する、2級チオール基を有する化合物の配合量は5.26質量部である。
【0096】
表1及び表2に、実施例及び比較例の回路接続材料の組成を示す。
【0097】
【表1】
【0098】
【表2】
【0099】
[接続構造体の作製(COFとPWBとの接続)]
実施例1〜6及び比較例1〜6の各回路接続材料を用いて、厚み38μmのポリイミド上に直接形成された、ライン幅250μm、ピッチ500μm、厚み8μmの銅回路、銅表面には厚み0.2μmの錫めっきを施したフレキシブル回路板(COF−TEG)と、ライン幅250μm、ピッチ500μm、厚み35μmの銅回路を形成した、銅表面には厚み0.1μmの金めっきを施したガラスエポキシ多層プリント配線板(PWB−TEG)とを、130℃−2MPa−10秒、幅2.0mmで接続した。この際、ガラスエポキシ多層プリント配線版上に、回路接続材料の接着面を貼り付けた後、70℃、1MPa、2秒間加熱加圧して仮接続し、その後、PETフィルムを剥離してCOF−TEGと接続した。
【0100】
[接着力の測定]
作製した接続構造体について、90°で剥離するときの接着力を、剥離速度50mm/minで測定した。接着力の値が12N/cm以上である場合をA、12N/cm未満である場合をBとして評価した。得られた結果を表3及び表4に示す。
【0101】
[接続抵抗の測定]
回路の接続後、接続部を含むFPC−PWBの隣接回路間の初期抵抗値をマルチメーターで測定し、次いで、接続構造体を温度40℃、湿度60%の環境下に5日間放置した後に、隣接回路間の抵抗値をマルチメーターで測定した。抵抗値は隣接回路間の抵抗値37点の平均値と最大値を測定した。最大値の変化率が3倍以内である場合をA、3倍より大きい場合をBとして、高温高湿試験85℃85%RH、500時間処理後の接続信頼性を評価した。なお最大値の変化率が少ないほど接続信頼性は良好である。得られた結果を表3及び表4に示す。
【0102】
【表3】
【0103】
【表4】
【0104】
表3及び表4に示すように、実施例1〜6においては、ラフピッチの接続においても高い接着力と、優れた接続信頼性との両立を達成することができた。一方、比較例1,3,6では、ラフピッチの接続において十分な接着力が得られなかった。また、比較例4,5では、高い接着力は得られたものの、高温高湿処理後の接続抵抗が悪化し、十分な接続信頼性が得られなかった。
【0105】
以下に、参考データとして、ファインピッチ接続における実施例および比較例の結果を示す。
[ファインピッチ接続構造体の作製(COFとPWBとの接続)]
実施例1〜6及び比較例1〜6の各回路接続材料を用いて、厚み38μmのポリイミド上に直接形成された、ライン幅100μm、ピッチ200μm、厚み8μmの銅回路、銅表面には厚み0.2μmの錫めっきを施したフレキシブル回路板(COF−TEG)と、ライン幅100μm、ピッチ200μm、厚み35μmの銅回路を形成した、銅表面には厚み0.1μmの金めっきを施したガラスエポキシ多層プリント配線板(PWB−TEG)とを、130℃−2MPa−10秒、幅2.0mmで接続した。この際、ガラスエポキシ多層プリント配線版上に、回路接続材料の接着面を貼り付けた後、70℃、1MPa、2秒間加熱加圧して仮接続し、その後、PETフィルムを剥離してCOF−TEGと接続した。
【0106】
作製したファインピッチ接続構造体について、上記と同様にして接着力及び接続抵抗を測定した。得られた結果を表5及び表6に示す。
【0107】
【表5】
【0108】
【表6】
【0109】
ファインピッチでは、実施例1〜6はいずれも良好な接着力を示したが、接続信頼性において、抵抗上昇が生じた。また、ファインピッチでは、比較例はいずれも良好な接着力を示し、ラジカル重合性物質100質量部に対する2級チオールの比率が7未満である比較例1、3、4、6では安定な接続信頼性が得られた。
【0110】
以上に示すように、ファインピッチでは、接着力に関しては実施例と比較例において、大きな差はみられなかった。本発明はラフピッチの接続回路において有用性が増すと考える。
【符号の説明】
【0111】
1…接続構造体、7…導電性粒子、10…接着層、11…絶縁層、20…第一の回路部材、21…第一の回路基板、22…第一の回路電極(第一の接続端子)、30…第二の回路部材、31…第二の回路基板、32…第二の回路電極(第二の接続端子)。
図1