JPH08176521A

JPH08176521A - 導電性接着剤

Info

Publication number: JPH08176521A
Application number: JP32317494A
Authority: JP
Inventors: Noriko Murase; 典子村瀬
Original assignee: Showa Denko KK
Current assignee: Resonac Holdings Corp
Priority date: 1994-12-26
Filing date: 1994-12-26
Publication date: 1996-07-09

Abstract

(57)【要約】【目的】接着剤としての優れた流動性を確保し、良好
な印刷性、高耐ブリーディング性、高導電性の導電性接
着剤を提供する。【構成】無置換脂肪族エポキシドを反応性希釈剤とし
て含有する導電性エポキシ系樹脂接着剤。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、導電性接着剤に係わ
り、特に、耐ブリーディング性、高導電性および印刷性
に優れ、電子材料の接続に用いて好適な導電性接着剤に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の導電性接着剤は、多くの場合、樹
脂、硬化剤、導電性粉末および希釈剤からなり、樹脂と
しては各種エポキシ系、アクリル系、ウレタン系、ポリ
イミド系の樹脂、硬化剤は必要に応じて用いるが、硬化
剤としては、導電性接着剤が主剤と硬化剤系とが各々別
である二液混合型と既に硬化剤が配合されている一液型
によって異なるがそれぞれの樹脂に合った硬化剤が使わ
れ、エポキシ系樹脂の場合、アミ系や酸無水物系の硬化
剤等が使用されている。導電性粉末としてはＡｇ、Ｃ
ｕ、Ｎｉ等あるいはそれらの２成分以上の単独または複
合系の金属粉末、無定形カーボン、グラファイト等が用
いられている。エポキシ系樹脂の場合、希釈剤には大別
してｎ−ブチルセロソルブ等の溶剤と反応性希釈剤とが
あり、前者を使用したものは溶剤型導電性接着剤、後者
を使用した者は無溶剤型導電性接着剤と呼ばれる。エポ
キシ系樹脂よりなる導電性接着剤の場合、反応性希釈剤
を使用するのが主流で、ｎ−ブチルグリシジルエーテ
ル、フェニルグリシジルエーテル等が用いられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】導電性接着剤は、耐熱
性の弱い材料やはんだが付かない材料に対して使用され
るのは勿論、近年ではＩＣダイボンディング用にも使わ
れ、更に環境保護の観点から、フロン規制に伴うフラッ
クス残査洗浄の問題、アメリカ合衆国による鉛はんだ規
制の動きがあり、導電性接着剤による接続は、はんだ接
続を代替する方法の１つとして提案され期待されてい
る。半導体パッケージの高密度化、高機能化において
も、ファインピッチ化の要求がますます高まってきてお
り、導電性接着剤は、ＬＳＩ新規接続材料としても可能
性が大きくなっている。このように、導電性接着剤は種
々の用途で使用可能な材料として注目されているが、高
導電性、耐熱性、耐湿性、速硬化性、高接着性、耐マイ
グレーション性、耐ブリーディング性、良好な作業性、
印刷性、保存安定性、高純度化および溶剤含量の低減
化、無溶剤化等、その具備すべき特性のレベルは極めて
高く、特に、溶剤含量の低減化、無溶剤化は、ＶＯＣ規
制（揮発性溶剤の使用規制）への対応もあり、溶剤の揮
発が不可能か、あるいは困難な部分への接続用として実
現すべきものであるが、ほとんど実用化されておらず、
上記特性も未だ低いのが現状である。

【０００４】導電性接着剤の主流を占めるエポキシ系に
おいても、溶剤含量を低減化あるいは無溶剤化し、かつ
接着剤の流動性を確保し、加えて、満足すべき上記の特
性を持ったものは未だ世の中にはない。通常反応性希釈
剤の添加により樹脂の粘度を下げ、接着剤の流動性を確
保する方法が行なわれている。しかし、脂肪族および芳
香族のモノあるいはジグリシジルエーテル等の反応性希
釈剤は、希釈効率が悪く、また、多量に添加すると樹脂
組成物の耐熱性、耐溶剤性、耐湿性、接着性等を著しく
低下させ、また、ボイド、クラックの原因となったり、
ブリードが発生したりする問題点があった。また、これ
らの反応性希釈剤は、ｎ−ブチルグリシジルエーテルの
ように高い毒性を持つものがあり、安全性の面から使用
を控えることが好ましいものが少なくなかった。更に、
これらの反応性希釈剤は、エピクロルヒドリンを原料と
するものが多く、そのため塩素イオンなどの不純物を含
み、その結果、アルミニウムなどの腐食され易い被塗物
の場合には、特性低下を来たし信頼性も低下させてい
た。

【０００５】

【課題を解決するための手段】発明者は、上記した問題
点を解決すべき鋭意努力し、従来の反応性希釈剤に比較
して希釈効果に優れ、毒性が極めて低く、かつ塩素イオ
ンなどの不純物の少ない無置換脂肪族エポキシドを反応
性希釈剤とし、導電性粉末、常温で液状のエポキシ系樹
脂および硬化剤を含有する導電性接着剤を見出した。こ
れにより接着剤の流動性を確保し、その結果良好な印刷
性を実現し、加えて耐ブリーディング性、高導電性にも
優れた使用ができるようになった。

【０００６】本発明に用いられる導電性粉末としては、
例えば、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ等の金属粉末、並びに
表面に合金層を有する金属粉末等が挙げられ、これらは
単独あるいは２種以上を混合して使用することもでき
る。また、これらの粉末の粒径は１〜２０μｍが好まし
く、より好ましくは平均粒径１〜１０μｍである。これ
は、粉の状態を最密充填にしたほうが、導電性にとって
有利であるためであり、粒径が２０μｍを超えると、粉
末が沈降し易く均一分散という点で問題となり好ましく
ない。また、１μｍ未満だと導電性粉末どうしの接触点
が多くなり、接触抵抗のため導電性が劣ってくるので好
ましくない。更に、本発明で用いられる粉末の形状は特
に限定されるものではないが、球状粉、粒状粉あるいは
偏平状粉であることが好ましい。面接触の可能な偏平状
粉が最も好適であり、面接触効果を十分に出すために
は、偏平状粉のアスペクト比は５以上が好ましい。

【０００７】本発明に使用する樹脂は、エポキシ系樹脂
であるが他の樹脂に比べ当該樹脂は耐熱と機械的強度と
のバランス、電気特性、接着特性、耐食性等に優れた硬
化樹脂を得ることができること、また、常温で液状であ
ることにより、接着剤として必要な流動性、粘度特性お
よび良好な作業性が得られることによる。本発明で用い
られるエポキシ系樹脂としては、常温で液状のエポキシ
系樹脂として知られる総てのものが使用可能であるが、
電気的特性などの特性バランスがとれていることや、純
度、作業性のよいことから、ビルフェノールＡタイプお
よびビスフェノールＦタイプなどのフェノール系グリシ
ジルエーテル型、１，６−ジヒドロキシナフタレン型が
好適である。このような樹脂としては、例えば、油化シ
ェルエポキシ社製エピコート８２７、ダウケミカル日本
社製のＤ．Ｅ．Ｒ．３３１Ｊ等のビスフェノールＡタイ
プエポキシ樹脂、日本化薬社製のＲＥ−４０４Ｓ等のビ
スフェノールＦタイプエポキシ樹脂、大日本インキ化学
工業社のＨＰ−４０３２Ｄ等の１，６−ジヒドロキシナ
フタレンタイプエポキシ樹脂がある。これらのエポキシ
系樹脂は単独で用いてもよく、また２種以上を混合して
もよい。また、常温で固体のエポキシ系樹脂を、常温で
液体のエポキシ系樹脂あるいは少量の反応性希釈剤とと
もに溶融し、常温で液状となるように調製してもよい。

【０００８】また、エポキシ系樹脂の添加量は、導電性
粉末１００重量部に対し、５〜５０重量部が好ましく、
より好ましくは１５〜４０重量部である。エポキシ系樹
脂の添加量が５重量部未満となると、塗膜の強度が低下
し良好な接着性が得られなく、一方５０重量部を超える
と、導電性が急激に低下し必要な導電性が得られなくな
るため好ましくない。

【０００９】本発明で用いられる反応性希釈剤として
は、常温で液体であることおよび変異原性のないものが
好ましく、特に、１，２−エポキシデカン、１，２−エ
ポキシドデカン、１，２−エポキシテトラデカン等の炭
素数１０〜１４の無置換脂肪族エポキシドが好適であ
る。このような反応性希釈剤としては、例えば、大日本
インキ化学工業社製のＥＭ−１０２等が挙げられる。ま
た、炭素数１８以上の無置換脂肪族エポキシドは固体と
なるため、トルエン、ｎ−ヘキサン、メチルエチルケト
ン、ｎ−ブチルセロソルブ等の溶剤またはこれらの混合
溶剤で液状化して使用することもできる。無置換脂肪族
エポキシドの添加量は、本発明の接着剤を所望の粘度と
なるように添加すればよいが、エポキシ系樹脂１００重
量部に対し、２〜１００重量部が好ましく、より好まし
くは５〜４０重量部である。２重量部未満となると、十
分な粘度希釈効果が得られ難く、１００重量部を超える
と、印刷に適した粘度特性や耐ブリーディング性、接着
性等が急激に低下するため好ましくない。

【００１０】本発明では反応性希釈剤として無置換脂肪
族エポキシドに限定した理由を更に詳しく説明すると下
記のようになる。即ち、例えばハロゲンで置換された脂
肪族エポキシドだと変異原性が増大するので生体安全性
に問題ができ、また、ハロゲンによる腐食性が問題とな
り、接着剤の一組成として使用した場合、接着した素子
の端子等に問題をおこし、素子の信頼性低下にもつなが
ることになる。また、置換脂肪族エポキシドであるグリ
シジルエーテル、グリジシルエステルでは上記と同様に
変異原性を有するとともに、これらの化合物は塩素を持
つ化合物であるエピクロルヒドリンを原料とするため不
純物の塩素が残存し塩素による腐食が上記と同様に問題
となり好ましくない。また、芳香族グリシジルエーテル
等の芳香族エポキシドは、分子量が概して大きいので希
釈効果が小さく、また、これもグリシジルエーテル類の
ため、上記と同様にエピクロルヒドリンに由来する塩素
による腐食が問題となり好ましくない。

【００１１】本発明で用いられる硬化剤としては、エポ
キシ系樹脂硬化剤として通常知られている総てのものが
使用可能であるが、作業性および保存安定性の観点か
ら、潜在型硬化剤が好適に用いられる。このような硬化
剤としては、例えば、２−エチル−４−メチルイミダゾ
ールなどの第３アミン、３フッ化ホウ素・エチルアミン
錯体などのルイス酸錯体、ジシアンジアミド、アジピン
酸ジヒドラジドなどの有機酸ヒドラジド、マイクロカプ
セル型、芳香族ジアゾニウム塩、ケチミン化合物等が挙
げられる。具体的には、四国化成工業社製のキュアゾー
ルシリーズ、旭化成工業社のノバキュアシリーズ、味の
素社製のアミキュアシリーズ、旭電化工業社製のアデカ
オプトンＣＰ−６６等が知られており、これらを単独ま
たは２種以上混合して使用することができる。硬化剤の
添加量はその種類によって大きく異なり、所望の硬化時
間等によっても差はあるが、その添加量も通常知られて
いる範囲での使用量でよい。

【００１２】本発明では、上記のもの以外の溶剤、硬化
触媒、カップリング剤等の表面処理剤およびその他の添
加剤を必要に応じ配合してもよい。溶剤としてはセロソ
ルブ系溶剤等の非反応性溶剤で粘度微調整のため添加し
てもよい。ただ、環境問題のためには無溶剤系の本発明
品が好ましく、更に、上記の溶剤を添加した系の導電性
接着剤は、やはり無溶剤系に比べ硬化特性は劣る。特に
接着硬化時、接着層内に気泡ができ易く、導電性にも悪
影響をきたすし、接着強度も低下するし、溶剤が入って
いると、硬化の際、無溶剤の場合に比べ長時間を要す必
要があり、生産効率も悪くなる。

【００１３】次に硬化触媒について述べる。例えば２−
エチル−４−メチルイミダゾール、１−ベンジル−２−
フェニルイミダゾール等のイミダゾール類等が一般的に
硬化を速やかにすすめるために少量添加する場合もあ
る。また、導電性粉末の表面処理を行ない、樹脂との濡
れ性、分散性を改善するために該粉末に対し１ｗｔ％程
度、脂肪酸、各種シランカップリング剤等の表面処理剤
を配合してもよい。その他の添加剤としては、レベリン
グ剤、分散剤等があり、これらも本発明に配合してもよ
い。

【００１４】

【実施例】以下に実施例および比較例にて詳説するが、
本発明はこれに限定されるものではない。実施例１特開平５−２７９８６３の実施例１に準じて造った銀め
っき銅粉１０ｇに、常温で液状のビスフェノールＦタイ
プエポキシ樹脂ＲＥ４０４Ｓ（日本化薬社製）を１．８
ｇ、硬化剤３フッ化ホウ素・エチルアミン錯体を０．１
５ｇ、反応性希釈剤として１，２−エポキシデカンと
１，２−−エポキシドデカンの混合物ＥＭ−１０２（大
日本インキ化学工業社製）を０．５４ｇ、表面処理剤と
してオレイン酸０．０５ｇを加え、十分練り込み導電性
接着剤（ａ）を造った。

【００１５】実施例２実施例１と同様にして、導電性接着剤を得た後、溶剤と
してｎ−ブチルセロソルブ０．２ｇを添加し、導電性接
着剤（ｂ）を造った。

【００１６】比較例１反応性希釈剤として、芳香族エポキシドの一つであるＯ
−ｓｅｃ−ブチルフェノールグリシジルエーテルを用い
た以外は実施例１と同様にして、導電性接着剤（ｃ）を
造った。

【００１７】比較例２反応性希釈剤として、置換脂肪族エポキシドの一つであ
る脂肪族ポリグリシジルエーテルを用いた以外は実施例
１と同様にして、導電性接着剤（ｄ）を造った。

【００１８】比較例３反応性希釈剤として、芳香族エポキシドの一つであるジ
グリシジル−ｏ−トルイジンを用いた以外は実施例１と
同様にして、導電性接着剤（ｅ）を造った。

【００１９】比較例４反応性希釈剤として、置換脂肪族エポキシドの一つであ
る第３級脂肪酸モノグリシジルエステルを用いた以外は
実施例１と同様にして、導電性接着剤（ｆ）を造った。

【００２０】実施例３市販のフレーク銀粉１０ｇに、常温で液状のビスフェノ
ールＡタイプエポキシ樹脂Ｄ．Ｅ．Ｒ．３８３Ｊ（ダウ
ケミカル日本社製）を１．８ｇ、潜在型硬化剤アミキュ
アＡＨ１５４（味の素社製、商品名）、を０．１７ｇ、
１，２−エポキシデカンと１，２−エポキシドデカンの
混合物０．５４ｇを加え十分練り込み、導電性接着剤
（ｇ）を造った。

【００２１】比較例５反応性希釈剤として、Ｏ−ｓｅｃ−ブチルフェノールグ
リシジルエーテルを用いた以外は実施例２と同様にし
て、導電性接着剤（ｈ）を造った。

【００２２】実施例４および比較例６実施例１〜３および比較例１〜５の導電性接着剤（ａ）
〜（ｈ）について、比抵抗、Ｅ型粘度計０．５ｒ．ｐ．
ｍ．における粘度および耐ブリーディング性を比較し
た。耐ブリーディング性は、特開平４−３９８０９に開
示されたブリード試験に準じ導電性接着剤をスライドガ
ラス上に幅５ｍｍ、長さ４０ｍｍ、厚さ５０μｍとなる
ようにスクリーンに印刷し、１５０℃で１時間処理して
硬化させた後、２ａｔｍのプレッシャー・クッカ・テス
トを８時間行った時のガラス界面を、２０倍の倍率にて
顕微鏡観察により評価した。その結果を表１に示す。

【００２３】

【表１】表１中のブリードの有無の判断は◎印はなし、○印は一
部あり、△印は多数あり、×印は著しく多数ありの記号
にて評価した。

【００２４】

【発明の効果】本発明によれば、従来にはない高い耐ブ
リーディング性、高導電性および印刷性に優れ、電子材
料の接続に用いて良好な結果を得るものである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ａ）導電性粉末、Ｂ）常温で液状のエポ
キシ系樹脂、Ｃ）硬化剤、Ｄ）無置換脂肪族エポキシド
を含有することを特徴とする導電性接着剤。