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特許7083474リサイクル可能なLEDパッケージング導電性接着剤組成物及びその製造方法
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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】
(24)【登録日】2022-06-03
(45)【発行日】2022-06-13
(54)【発明の名称】リサイクル可能なLEDパッケージング導電性接着剤組成物及びその製造方法
(51)【国際特許分類】
   C09J 163/00 20060101AFI20220606BHJP
   C09J 9/02 20060101ALI20220606BHJP
   C08G 59/56 20060101ALI20220606BHJP
   C09J 11/06 20060101ALI20220606BHJP
   C09J 11/04 20060101ALI20220606BHJP
   H01B 1/22 20060101ALI20220606BHJP
   H01B 13/00 20060101ALI20220606BHJP
   C09J 11/08 20060101ALI20220606BHJP
【FI】
C09J163/00
C09J9/02
C08G59/56
C09J11/06
C09J11/04
H01B1/22 D
H01B13/00 Z
C09J11/08
【請求項の数】 9
(21)【出願番号】P 2020144524
(22)【出願日】2020-08-28
(65)【公開番号】P2021050329
(43)【公開日】2021-04-01
【審査請求日】2020-08-28
(31)【優先権主張番号】201910897856.6
(32)【優先日】2019-09-20
(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN
(73)【特許権者】
【識別番号】519288537
【氏名又は名称】北京藍海黒石科技有限公司
【氏名又は名称原語表記】BLUE OCEAN & BLACK STONE TECHNOLOGY CO.,LTD.(BEIJING)
【住所又は居所原語表記】Unit 1707,17/F,No.1 Building,No 1 Compound,Jinghai Liulu,Tongzhou District,Beijing,101111,China
(74)【代理人】
【識別番号】110002262
【氏名又は名称】TRY国際特許業務法人
(72)【発明者】
【氏名】劉 万双
(72)【発明者】
【氏名】魏 毅
(72)【発明者】
【氏名】羅 賀斌
【審査官】藤田 雅也
(56)【参考文献】
【文献】中国特許出願公開第109777040(CN,A)
【文献】米国特許出願公開第2017/0342301(US,A1)
【文献】中国特許出願公開第102174306(CN,A)
【文献】中国特許出願公開第110003443(CN,A)
【文献】中国特許出願公開第105754515(CN,A)
【文献】特表2017-527641(JP,A)
【文献】特開2019-52237(JP,A)
【文献】特開2018-16722(JP,A)
【文献】特開2016-219600(JP,A)
【文献】特開2017-39846(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
C09J 1/00- 5/10
7/00- 7/50
9/00-201/10
C08G59/00- 59/72
H01B 1/00- 1/24
H01B13/00
13/004-13/016
13/34
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
リサイクル可能なLEDパッケージング導電性接着剤組成物であって、次の重量パーセントの成分から構成され、
エポキシ樹脂 8~12%
エポキシ樹脂希釈剤 2~4%
イミン結合含有硬化剤 3~6%
アミン系硬化剤 1~3%
硬化促進剤 0.1~0.3%
湿潤分散剤 0.1~0.3%
カップリング剤 0.1~0.3%
消泡剤 0.1~0.3%
導電性銀粉末 78~82%、
エポキシ樹脂は、電子グレードのビスフェノールA型エポキシ樹脂、電子グレードのビスフェノールF型エポキシ樹脂、及びナフトール2官能性エポキシ樹脂の少なくとも2つによって配合され、
イミン結合含有硬化剤の構造式は

であり、Rは水素又はメトキシ基であり、Rは水素又はメトキシ基であり、
アミン系硬化剤は、環式アミン系硬化剤であり、
導電性銀粉末の平均フレーク径は5~20μmである、ことを特徴とするリサイクル可能なLEDパッケージング導電性接着剤組成物。
【請求項2】
前記エポキシ希釈剤は、エチレングリコールジグリシジルエーテル、ブタンジオールジグリシジルエーテル、及びネオペンチルグリコールジグリシジルエーテルの1つである、ことを特徴とする請求項1に記載のリサイクル可能なLEDパッケージング導電性接着剤組成物。
【請求項3】
記脂環式アミン硬化剤は、イソホロンジアミン、1,3-ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、1-メチル-2,4-シクロヘキサンジアミン、及び4,4’-ジアミノジシクロヘキシルメタンの少なくとも1つである、ことを特徴とする請求項1に記載のリサイクル可能なLEDパッケージング導電性接着剤組成物。
【請求項4】
前記硬化促進剤は、2-エチル-4-メチルイミダゾール、1-ベンジル-2メチルイミダゾール、1-シアノエチル-2-エチル-4メチルイミダゾール、及び2、4,6-トリス(ジメチルアミノメチル)フェノールの1つである、ことを特徴とする請求項1に記載のリサイクル可能なLEDパッケージング導電性接着剤組成物。
【請求項5】
前記カップリング剤は、(γ-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン)、又は3-(2,3エポキシプロポキシ)プロピルトリエトキシシランである、ことを特徴とする請求項1に記載のリサイクル可能なLEDパッケージング導電性接着剤組成物。
【請求項6】
前記消泡剤は、シリコーンポリマー消泡剤である、ことを特徴とする請求項1に記載のリサイクル可能なLEDパッケージング導電性接着剤組成物。
【請求項7】
前記導電性銀粉末の平均フレーク径は10~15μmである、ことを特徴とする請求項1に記載のリサイクル可能なLEDパッケージング導電性接着剤組成物。
【請求項8】
請求項1~のいずれか一項に記載のリサイクル可能なLEDパッケージング導電性接着剤組成物の製造方法であって、
(1)重量パーセントに従って各成分を量り取るステップと、
(2)前記エポキシ樹脂、エポキシ樹脂希釈剤、イミン結合含有硬化剤、アミン系硬化剤、硬化促進剤、湿潤分散剤、カップリング剤及び消泡剤をプラネタリー分散機に投入し、液体混合物を取得するために2~4分間分散するステップと、
(3)前記液体混合物に導電性銀粉末を添加し、プラネタリー分散機で2~4分間分散し、次に真空条件下で30~60分間脱泡して、前記リサイクル可能なLEDパッケージング導電性接着剤組成物を得るステップを含む、ことを特徴とする方法。
【請求項9】
請求項1~のいずれか一項に記載のリサイクル可能なLEDパッケージング導電性接着剤組成物のリサイクル方法であって、
(1)硬化後の前記リサイクル可能なLEDパッケージング導電性接着剤組成物を5~10重量のアミン系溶媒に入れ、50~80℃で2~4時間加熱し、エポキシ樹脂成分を分解し、混合物を取得するステップであって、このアミン系溶媒は、ブチルアミン、ヘキシルアミン、エチレンジアミン、イソホロンジアミン、1,3-ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、1-メチル-2,4-シクロヘキサンジアミン、4,4’-ジアミノジシクロヘキシルメタンの少なくとも1つを含むステップと、
(2)ステップ(1)で得られた混合物を濾過し分離して、濾過ケーキを取得するステップと、
(3)前記濾過ケーキを無水エタノールで洗浄し、真空乾燥後、リサイクルされた導電性銀粉末を取得するステップと含む、ことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、マイクロエレクトロニクスパッケージングング材料技術の分野に関し、具体的には、リサイクル可能なLEDパッケージング導電性接着剤組成物及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
マイクロエレクトロニクスパッケージングの分野において、従来の鉛スズ合金はんだは、人体と自然環境に害を及ぼすことがあるため、ヨーロッパ、アメリカ、日本などの先進国では日常の電子製品での使用が徐々に禁止されている。特に、欧州連合は2000年6月に廃電気電子機器指令(Waste Electrical and Electronic Equipment Directive(WEEE))及び有害物質規制(Restriction of Hazardous Substances(RoHS))を公布し、鉛含有はんだの使用を明確に制限した。現在、導電性接着剤による接続は、従来の金属溶接に代わる新たな鉛フリー接続技術であり、低い動作温度、鉛フリーの環境保護、及び簡単なプロセスなどの特性を備えている。導電性接着剤による接続技術を採用すると、ファインピッチの相互接続の要件を満たすだけでなく、温度に敏感で低コストの回路基板を適用できるため、製造コストを削減できる。
【0003】
導電性接着剤は、主にポリマー樹脂マトリックス、導電性フィラー、及び機能性添加剤で構成される。銀粉末充填エポキシ樹脂は、現在、マイクロエレクトロニクスパッケージングングの分野で広く使用されている。これは主に、エポキシ樹脂が優れた接着性能、プロセス性能、耐化学腐食性を備え、導電性銀フィラーが低い電気抵抗率、高い熱伝導率、及び空気中で容易に酸化されないという特性を有するためである。良好な導電性能を得るために、市販の銀充填エポキシ樹脂導電性接着剤に添加される導電性銀粉末の量は通常約80%であり、これは導電性接着剤の製造コストの主要な部分を占める。従来のエポキシ樹脂は、架橋度の高い化学構造を持ち、不溶性かつ不融性であるため、導電性接着剤が塗布され硬化すると、導電性銀粉末のリサイクルが難しくなり、貴金属が無駄になるだけでなく、発生した廃棄物も自然環境を破壊する。リサイクル可能な機能を備えた導電性接着剤の開発は、高コストの導電性銀粉末をリサイクルできるだけでなく、廃棄された集積回路内の有用な電子部品のリサイクルにも役立つ。これは、重要な経済的価値と環境保護の重要性を有し、研究に値する。
【発明の概要】
【0004】
本発明の目的は、従来技術の欠点を克服し、リサイクル可能なLEDパッケージング導電性接着剤組成物及びその製造方法を提供することである。
【0005】
本発明の別の目的は、上記のリサイクル可能なLEDパッケージング導電性接着剤組成物の製造方法を提供することである。
【0006】
本発明の他の目的は、上記のリサイクル可能なLEDパッケージング導電性接着剤組成物のリサイクル方法を提供することである。
【0007】
本発明は次の技術的手段を採用している。
リサイクル可能なLEDパッケージング導電性接着剤組成物は、次の重量パーセントの成分から構成され、
エポキシ樹脂 8~12%
エポキシ樹脂希釈剤 2~4%
イミン結合含有硬化剤 3~6%
アミン系硬化剤 1~3%
硬化促進剤 0.1~0.3%
湿潤分散剤 0.1~0.3%
カップリング剤 0.1~0.3%
消泡剤 0.1~0.3%
導電性銀粉末 78~82%、
エポキシ樹脂は、電子グレードのビスフェノールA型エポキシ樹脂、電子グレードのビスフェノールF型エポキシ樹脂、及びナフトール2官能性エポキシ樹脂の少なくとも2つによって配合され、
イミン結合含有硬化剤の構造式は
であり、Rは水素又はメトキシ基であり、Rは水素又はメトキシ基であり、
アミン系硬化剤は、低粘度のポリエーテルアミン系硬化剤及び/又は脂環式アミン系硬化剤であり、
導電性銀粉末の平均フレーク径は5~20μmである。
【0008】
本発明の好ましい実施形態では、前記エポキシ希釈剤は、エチレングリコールジグリシジルエーテル、ブタンジオールジグリシジルエーテル、及びネオペンチルグリコールジグリシジルエーテルの1つである。
【0009】
本発明の好ましい実施形態では、前記ポリエーテルアミン系硬化剤は、D-205、D-230及びD-400の少なくとも1つであり、前記脂環式アミン硬化剤は、イソホロンジアミン、1,3-ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、1-メチル-2,4-シクロヘキサンジアミン、及び4,4’-ジアミノジシクロヘキシルメタンの少なくとも1つである。
【0010】
本発明の好ましい実施形態では、前記硬化促進剤は、2-エチル-4-メチルイミダゾール、1-ベンジル-2-メチルイミダゾール、1-シアノエチル-2-エチル-4-メチルイミダゾール、及びDMP-30の1つである。
【0011】
本発明の好ましい実施形態では、前記湿潤分散剤は、BYK-W980、BYK996、VATIX 2017又はVATIX 2018である。
【0012】
本発明の好ましい実施形態では、前記カップリング剤は、A-187、SCA-E87M、SCA-E87E、Silok 6634E又はSilok 6634Mである。
【0013】
本発明の好ましい実施形態では、前記消泡剤は、BYK-A530、BYK-320、VATIX 1030又はACP-0001である。
【0014】
本発明の好ましい実施形態では、前記導電性銀粉末の平均フレーク径は10~15μmである。
【0015】
本発明の別の技術的手段は以下のとおりである。
上記のリサイクル可能なLEDパッケージング導電性接着剤組成物の製造方法は、
(1)重量パーセントに従って各成分を量り取るステップと、
(2)前記エポキシ樹脂、エポキシ樹脂希釈剤、イミン結合含有硬化剤、アミン系硬化剤、硬化促進剤、湿潤分散剤、カップリング剤及び消泡剤をプラネタリー分散機に投入し、液体混合物を取得するために2~4分間分散するステップと、
(3)前記液体混合物に導電性銀粉末を添加し、プラネタリー分散機で2~4分間分散し、次に真空条件下で30~60分間脱泡して、前記リサイクル可能なLEDパッケージング導電性接着剤組成物を得るステップを含む。
【0016】
本発明は他の技術的手段は以下のとおりである。
上記のリサイクル可能なLEDパッケージング導電性接着剤組成物のリサイクル方法は、
(1)硬化後の前記リサイクル可能なLEDパッケージング導電性接着剤組成物を5~10重量のアミン系溶媒に入れ、50~80℃で2~4時間加熱し、エポキシ樹脂成分を分解し、混合物を取得するステップであって、このアミン系溶媒は、ブチルアミン、ヘキシルアミン、エチレンジアミン、イソホロンジアミン、1,3-ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、1-メチル-2,4-シクロヘキサンジアミン、4,4’-ジアミノジシクロヘキシルメタンの少なくとも1つを含むステップと、
(2)ステップ(1)で得られた混合物を濾過し分離して、濾過ケーキを取得するステップと、
(3)前記濾過ケーキを無水エタノールで洗浄し、真空乾燥後、リサイクルされた導電性銀粉末を取得するステップと含む。
【0017】
本発明の有益な効果は以下のとおりである。本発明では、イミン結合を含むエポキシ硬化剤を採用し、硬化反応により導電性接着剤エポキシ樹脂マトリックスにイミン動的化学結合を導入し、加熱条件下でイミン結合とアミン系溶媒の動的交換反応が可能であるという特性を利用して、エポキシ樹脂マトリックスに分解性機能を付与する。それにより、導電性接着剤における導電性銀粉末のリサイクルと再利用を実現することができる。
【発明を実施するための形態】
【0018】
本発明の技術的解決策は、具体的な実施形態によって、以下にさらに説明される。
実施例1
【0019】
電子グレードのビスフェノールA型エポキシ樹脂(上海華誼)7重量部、ナフトール2官能性エポキシ樹脂(大日本インキ)1.8重量部、希釈剤ブタンジオールジグリシジルエーテル3.4重量部、イミン結合含有硬化剤3重量部、イソホロンジアミン2重量部、2-エチル-4-メチルイミダゾール0.2重量部、湿潤分散剤BYK996(ドイツのBYK社)0.2重量部、カップリング剤A-187(米国のモメンティブ社)0.2重量部、及び消泡剤VATIX 1030(北京のADV社)0.2重量部を正確に量り取り、プラネタリー分散機に投入し、2分間混合し撹拌した。得られた液体混合物に平均フレーク径12μmのフレーク状導電性銀粉末(西北有色金属研究院)82重量部を添加し、再度プラネタリー分散機に投入し、2分間分散した。得られた混合物を真空条件下で40分間脱泡し、前記リサイクル可能なLEDパッケージング導電性接着剤組成物を取得した。使用したイミン結合含有硬化剤の化学構造は次のとおりである。
【0020】
上記のリサイクル可能なLEDパッケージング導電性接着剤組成物の硬化条件は、175℃で15分間硬化することである。硬化後の導電性接着剤を8重量部のエチレンジアミン溶媒に入れ、60℃で2時間加熱し、エポキシ樹脂成分を完全に分解し、得られた混合物を濾過し分離して濾過ケーキを取得した。この濾過ケーキを無水エタノールで3回洗浄し、真空乾燥した後、リサイクルされた導電性銀粉末を取得した。本実施例で製造したリサイクル可能なLEDパッケージング導電性接着剤組成物の性能を表1に示す。
実施例2
【0021】
電子グレードのビスフェノールF型エポキシ樹脂(上海華誼)9重量部、ナフトール2官能性エポキシ樹脂(大日本インキ)3重量部、希釈剤エチレングリコールジグリシジルエーテル3.1重量部、イミン結合含有硬化剤5重量部、1-メチル-2,4-シクロヘキサンジアミン1重量部、1-シアノエチル-2-エチル-4-メチルイミダゾール0.3重量部、湿潤分散剤VATIX 2018(北京のADV社)0.2重量部、カップリング剤Silok 6634E(広州のSILOK社)0.2重量部、及び消泡剤BYK-320(ドイツのBYK社)0.2重量部を正確に量り取り、プラネタリー分散機に投入し、3分間混合し撹拌した。得られた液体混合物に平均フレーク径8μmのフレーク状導電性銀粉末(西北有色金属研究院)78重量部を添加し、再度プラネタリー分散機に投入し、3分間分散した。得られた混合物を真空条件下で60分間脱泡し、前記リサイクル可能なLEDパッケージング導電性接着剤組成物を取得した。使用したイミン結合含有硬化剤の化学構造は次のとおりである。
【0022】
上記のリサイクル可能なLEDパッケージング導電性接着剤組成物の硬化条件は、170℃で20分間硬化することである。硬化後の導電性接着剤を5重量部のブチルアミン溶媒に入れ、50℃で4時間加熱し、エポキシ樹脂成分を完全に分解し、得られた混合物を濾過し分離して濾過ケーキを取得した。この濾過ケーキを無水エタノールで3回洗浄し、真空乾燥した後、リサイクルされた導電性銀粉末を取得した。本実施例で製造したリサイクル可能なLEDパッケージング導電性接着剤組成物の性能を表1に示す。
施例3
【0023】
電子グレードのビスフェノールA型エポキシ樹脂(上海華誼)4重量部、電子グレードのビスフェノールF型エポキシ樹脂(上海華誼)5重量部、ナフトール2官能性エポキシ樹脂(大日本インキ)2重量部、希釈剤ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル2.2重量部、イミン結合含有硬化剤4重量部、1,3-ビス(アミノメチル)シクロヘキサン2重量部、DMP-30 0.2重量部、湿潤分散剤BYK-W980(ドイツのBYK社)0.2重量部、カップリング剤SCA-E87M(南京能徳新材料)0.2重量部、及び消泡剤BYK-A530(ドイツのBYK社)0.2重量部を正確に量り取り、プラネタリー分散機に投入し、2分間混合し撹拌した。得られた液体混合物に平均フレーク径10μmのフレーク状導電性銀粉末(西北有色金属研究院)80重量部を添加し、再度プラネタリー分散機に投入し、2分間分散した。得られた混合物を真空条件下で60分間脱泡し、前記リサイクル可能なLEDパッケージング導電性接着剤組成物を取得した。使用したイミン結合含有硬化剤の化学構造は次のとおりである。
【0024】
上記のリサイクル可能なLEDパッケージング導電性接着剤組成物の硬化条件は、190℃で20分間硬化することである。硬化後の導電性接着剤を10重量部のイソホロンジアミン溶媒に入れ、80℃で6時間加熱し、エポキシ樹脂成分を完全に分解し、得られた混合物を濾過し分離して濾過ケーキを取得した。この濾過ケーキを無水エタノールで3回洗浄し、真空乾燥した後、リサイクルされた導電性銀粉末を取得した。本実施例で製造したリサイクル可能なLEDパッケージング導電性接着剤組成物の性能を表1に示す。
比較例1
【0025】
電子グレードのビスフェノールA型エポキシ樹脂(上海華誼)8重量部、ナフトール2官能性エポキシ樹脂(大日本インキ)2重量部、希釈剤ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル3重量部、1-メチル-2,4-シクロヘキサンジアミン2重量部、湿潤分散剤BYK-W980(ドイツのBYK社)0.2重量部、カップリング剤A-187(米国のモメンティブ)0.2重量部、及び消泡剤BYK-A530(ドイツのBYK社)0.2重量部を正確に量り取り、プラネタリー分散機に投入し、2分間混合し撹拌した。得られた液体混合物に平均フレーク径12μmのフレーク状導電性銀粉末(西北有色金属研究院)82重量部を添加し、再度プラネタリー分散機に投入し、2分間分散した。得られた混合物を真空条件下で60分間脱泡し、LEDパッケージング導電性接着剤組成物を取得した。
【0026】
上記のリサイクル可能なLEDパッケージング導電性接着剤組成物の硬化条件は、170℃で15分間硬化することである。硬化後の導電性接着剤を10重量部のエチレンジアミン溶媒に入れ、80℃で6時間加熱した。本実施例で製造したリサイクル可能なLEDパッケージング導電性接着剤組成物の性能を表1に示す。
試験例
【0027】
実験試験1 粘度試験
コーンプレート型回転粘度計を使用して、上記の実施例及び比較例で得られたサンプルの室温での粘度を試験した。
【0028】
実験試験2 体積抵抗率試験
四探針法を使用し、ASTM D257-2007試験基準に従って、上記の実施例及び比較例で得られたサンプルの体積抵抗率を試験した。
【0029】
実験試験4 せん断強度試験
万能機械試験機を使用し、ASTM D1002試験基準に従って、上記の実施例及び比較例で得られたサンプルのせん断強度を試験した。
【0030】
上記の実施例と比較例の実験試験結果を、表1に示す。
【0031】
上記は、本発明のより好ましい実施例に過ぎないため、本発明の実施の範囲は、それに従って限定することはできない。すなわち、本発明の特許の範囲及び明細書の内容に従ってなされた同等の変更及び修正は、依然として本発明の範囲に含まれるべきである。