(57)【要約】【課題】１５０℃以下で、かつ、１０秒程度の低温短時間での加熱加圧により十分な電気的な接合及び接着力を有する接着剤を提供すること。【解決手段】金を有する金属粒子又は合金粒子を０．１〜４０体積％で含む接着剤であって、該接着剤は、金を有する金属粒子又は合金粒子を除いた該接着剤中に、エポキシ樹脂１０〜80重量％、フェノキシ樹脂１０〜80重量％、及びエポキシ樹脂とアミン化合物の付加重合物をマイクロカプセル化してなる硬化剤を含み、該エポキシ樹脂とアミン化合物の付加重合物をマイクロカプセル化してなる硬化剤は、該エポキシ樹脂100重量部に対して１〜３００重量部であることを特徴とする接着剤。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
金を有する金属粒子又は合金粒子を０．１〜４０体積％で含む接着剤であって、該接着剤は、合金粒子を除いた該接着剤中に、エポキシ樹脂１０〜80重量％、フェノキシ樹脂１０〜80重量％、及びエポキシ樹脂とアミン化合物の付加重合物をマイクロカプセル化してなる硬化剤を含み、該エポキシ樹脂とアミン化合物の付加重合物をマイクロカプセル化してなる硬化剤は、該エポキシ樹脂100重量部に対して１〜３００重量部であることを特徴とする接着剤。
【請求項２】
前記金を有する金属粒子又は合金粒子は、平均粒子径０．１〜２０μｍであり、銅、金、ニッケル、スズ、鉛、インジウム、及び銀から選ばれる１種類以上の金属である、請求項１に記載の接着剤。
【請求項３】
前記硬化剤の平均粒子径は、０．１〜２０μｍである、請求項１又は２に記載の接着剤。
【請求項４】
異方導電性を有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の接着剤。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の接着剤を用いて接合された液晶パネル、有機ELパネル、プラズマデイスプイレイパネル又は電子ペーパー接合体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回路基板どうし、チップ部品と回路基板との電気的な接続等に用いる接着剤に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、導電粒子を含有する接着剤としては、異方導電性接着剤が公知である。中でも異方導電性接着剤は、目的とする接続電極と被接続電極とを導電粒子を介して接続することが可能である。特に、異方導電性接着剤は、加熱、加圧で導電粒子をある程度変形させて電極間（接続電極及び被接続電極）を接続するが、このとき同時に導電粒子を分散させている接着剤の硬化により接合体が得られるものである。
【０００３】
異方導電性接着剤に用いられる接着剤としては、エポキシ樹脂やフェノキシ樹脂、潜在性硬化剤を用いてなる接着剤が公知である（例えば、特許文献１、２参照）。
以下、異方導電性接着剤を用いた場合の接続電極と被接続電極との接続方法を説明する。
まず、被接続電極上に異方導電性接着剤を塗布し又は貼り付け、さらに接続電極を有する基板、例えば、ICチップやポリイミドＦＰＣ（フレキシブルプリント配線板）を載せ、加熱、加圧により向かい合う電極間同士を電気的に接続し、一方、隣接電極間の絶縁性を確保する。
このとき、特定のフレキシブル基材、例えば、ポリエチレンテレフタレート（PET）フィルムやポリカーボネート（PC）フィルムといった透明性は高いが、耐熱性が悪い基材を用いる場合には、低温度で接続を完了する必要がある。
しかしながら、公知の異方導電性接着剤を低温で接着した場合には、接続電極を有する基板との接着力に劣り、電気的な接続が不十分になるなどの問題点がある。
また、最近の大型パネル化にともなって、これまでの高温度で接着した場合に、ガラスパネ基板が反るなどの問題が顕著になってきた。さらに、高生産性を目的として、短時間で接合を完了させたいなどの要望がでてきた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−３１５８８５号公報
【特許文献２】特開平５−３２０６１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、１５０℃以下で、かつ、１０秒程度の低温短時間での加熱加圧により十分な電気的な接合及び接着力を有する接着剤を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討し、実験を重ねた結果、接着剤が合金粒子、エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、及びエポキシとアミン化合物との付加重合物をマイクロカプセル化した硬化剤を含有することにより、低温短時間での接続が達成されることを、予想外に見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は以下のとおりである。
【０００７】
［１］金を有する金属粒子又は合金粒子を０．１〜４０体積％で含む接着剤であって、該接着剤は、合金粒子を除いた該接着剤中に、エポキシ樹脂１０〜80重量％、フェノキシ樹脂１０〜80重量％、及びエポキシ樹脂とアミン化合物の付加重合物をマイクロカプセル化してなる硬化剤を含み、該エポキシ樹脂とアミン化合物の付加重合物をマイクロカプセル化してなる硬化剤は、該エポキシ樹脂100重量部に対して１〜３００重量部であることを特徴とする接着剤。
【０００８】
［２］前記金を有する金属粒子又は合金粒子は、平均粒子径０．１〜２０μｍであり、銅、金、ニッケル、スズ、鉛、インジウム、及び銀から選ばれる１種類以上の金属である、前記［１］に記載の接着剤。
【０００９】
［３］前記硬化剤の平均粒子径は、０．１〜２０μｍである、前記［１］又は［２］に記載の接着剤。
【００１０】
［４］異方導電性を有する、前記［１］〜［３］のいずれかに記載の接着剤。
【００１１】
［５］前記［１］〜［４］のいずれかに記載の接着剤を用いて接合された液晶パネル、有機ELパネル、プラズマデイスプイレイパネル又は電子ペーパー接合体。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の接着剤は、１５０℃以下10秒という低温短時間で加熱硬化しても、電気的な接続性、接着力に優れた効果を有する。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の接着剤は、少なくとも合金粒子、エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、及びエポキシとアミン化合物との付加重合物をマイクロカプセル化してなる硬化剤を含有する。
金を有する金属粒子又は合金粒子（粉末）としては、適度な金属硬度と変形性が必要である。すなわち低温短時間で接着剤を硬化ざせるのには金属粒子による硬化中の樹脂成分を排除し、基板電極面に直接接触する必要がある。また、基板の電極との十分な電気的な接合のためには、金を有する金属粒子又は合金粒子が加圧により変形して接触面積を十分にとる必要がある。そのためには、金を有する金属粒子又は合金粒子には適度な硬度と変形性が必要であり、好ましくは、銅、金、ニッケル、スズ、鉛、インジウム、銀から選ばれる１種類以上の成分を含有する金属粒子粉であることが好ましい。特に、銅、金、銀、及びスズから選ばれる１種類以上を主成分にする合金粒子が好ましい。合金粒子の接着剤中での配合量は、接続される電極幅にもよるが、０．１〜４０体積％であることが好ましい。合金粒子を用いることで、加熱加圧時に本発明で用いる硬化剤のマイクロカプセル化膜が物理的に破壊されるときの硬化促進効果が、効果的に発揮される。特に本発明で用いるマイクロカプセル膜は、従来のイミダゾール型マイクロカプセル型硬化剤に比べて薄いため、接続時の金を有する金属粒子又は合金粒子による物的な破壊により該カプセル膜からの硬化剤の溶出が容易になるため。低温での硬化反応を助長する効果がある。
【００１４】
エポキシ樹脂としては、1分子中に2個以上のエポキシ基を有する化合物が挙げられ、具体的には、ビスフェノールA型、ビスフェノールF型、ナフタレン型、ビスフェノールＳ型、フェノールノボラック型、クレゾールノボラック型、脂環式型、ビフェニル型、ジシクロペンタジエン型、グリシジルアミン型、グリシジルエステル型、及びテトラメチルビフェノール型のエポキシ樹脂から選ばれる１種類以上を含有するものが好ましい。
エポキシ樹脂は、金属粒子を除く接着剤中に１０〜から80重量％で含有するのが好ましい。
【００１５】
フェノキシ樹脂としては、分子量１０，０００〜２０，０００以下であるものが、溶解性や取り扱い性の観点から好ましい。具体的には、フェノキシ樹脂は、ビスフェノールA型フェノキシ樹脂、ビスフェノールＦ型フェノキシ樹脂、カプロラクタム変性フェノキシ樹脂、ポリオール変性フェノキシ樹脂等が挙げられる。フェノキシ樹脂の配合量は、合金粉末を除く接着樹脂中１０〜８０重量％であることが好ましい。
【００１６】
エポキシ樹脂以外にも必要に応じて、アクリル樹脂、メタアクリル樹脂、シリコーンS樹脂、ポリエステル樹脂などを加えることができる。
【００１７】
さらに、本発明の接着剤は、エポキシ樹脂とアミン化合物の付加重合物をマイクロカプセル化してなる硬化剤を含有する。アミン化合物と付加重合させるエポキシ樹脂としては、モノエポキシ化合物、多価エポキシ化合物等が挙げられる。モノエポキシ化合物としては、例えばブチルギルシジルエーテル、ヘキシルグリシジルエーテル、フェニルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、パラ−tert−ブチルフェニルグリシジルエーテル、エチレンオキシド、プオピレンオキシド、パラキシリルグリシジルエーテル、グリシジルアセテート、グリシジルブチレート、グリシジルヘキソエート、グリシジルベンゾエート等が挙げられる。また、多価エポキシ化合物としては、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂、テトラメチルビスフェノールF型エポキシ樹脂、テトラメチルビスフェノールＳ型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂など公知のエポキシ樹脂が挙げられる。とりわけ多価エポキシ化合物が好ましい。
【００１８】
また、エポキシ樹脂と付加重合させるアミン化合物としては、直線状又は環状の脂肪族炭化水素基に一つ以上の１級、及び／又は２アミノ基を有するアミン化合物である。
直線状の脂肪族炭化水素基に一つ以上の1級アミノ基を有するアミン化合物としては、例えば、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミン、エチレンジアミン、１，２−プロパンジアミン、テトラメチレンアミン、１，５−ジアミノペンタン、ヘキサメチレンジアミン、２，４，４−トリメチルヘキサメチレンジアミン、２，２，４−トリエチルヘキサメチルジアミン、１，２−ジアミノプロパンなどが挙げられる。また、直鎖状の脂肪族炭化水素基に一つ以上の1級アミノ基と一つ以上の2級アミノ基を有するアミン化合物としては、例えば、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミンなどが挙げられる。環状の脂肪族炭化水素基に一つ以上の1級、及び／又は２級アミノ基を有するアミン化合物としては、例えば、シクロヘキシルアミン、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、アミノエチルピペラジン、ジエチルアミノプロピルアミンなどが挙げられる。直鎖状又は環状の脂肪族炭化水素基に一つ以上の２級アミノ基を有するアミン化合物としては、例えば、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、ジブチルアミン、ジペンチルアミン、ジヘキシルアミン、ジメタノールアミン、ジエタノールアミン、ジプロパノールアミン、ジシクロヘキシルアミン、ピペラジンなどが挙げられる。中でもジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミンが特に好ましい。
【００１９】
付加重合させ際の、前記エポキシ基のモル数に対するアミン化合物１当量当たりのエポキシ基は、０．０５〜５当量、好ましくは０．２〜３当量である。この付加重合反応は、５０〜２５０℃、０．１〜２４時間程度であることができる。
エポキシとアミン化合物とを付加重合させた化合物をさらにマイクロカプセル化して用いるが、付加重合物をマイクロカプセル化前に粉砕して適度な粒子サイズのものをマイクロカプセル化するのが好ましい、このときの硬化剤の粒子サイズは、平均粒子径として０．１〜２０μｍであることが、接着剤中に分散させる、又はフィルム化する場合に、好ましい。
【００２０】
さらに、上記エポキシ樹脂とアミン化合物の付加重合物はマイクロカプセル化されるが、マイクロカプセル化膜としては、イソシアネート化合物、活性水素化合物、前記エポキシ樹脂、及び前記アミン化合物より選ばれる2種以上の原料から生成されるものが好ましい。特に、イソシアネート化合物から生成するものが好ましく、マイクロカプセル膜中に、ウレア結合、ビュレット結合、及びウレタン結合から選ばれる1種類以上を含有するマイクロカプセル膜が好ましい。
【００２１】
マイクロカプセル化された硬化剤の配合量は、エポキシ樹脂100重量部に対して１〜３００重量部であることが好ましい。本発明で用いるエポキシ樹脂とアミン化合物の付加重合物をマイクロカプセル化してなる硬化剤は、従来公知であるイミダゾール型マイクロカプセル硬化剤（例えば、ＨＸ３９４１ＨＰ、ＨＸ３９３２ＨＰ（旭化成ケミカルズ製）と比べて画期的に硬化速度が速く、かつ、マイクロカプセル化されているため、異方導電性接着剤としての十分な保存性が確保される。
【００２２】
さらに、本発明の接着剤は接続基板との密着性をさらに向上させるために、公知のシランカップリング剤、アルミカップリング剤、シリコーン粘着剤などの添加剤を添加することもできる。添加剤の配合量は、エポキシ樹脂１００重量部に対して０．０１〜４０重量で添加することができる。
本発明の接着剤は適当な溶剤を用いて、エポキシ樹脂、合金粒子、フェノキシ樹脂、エポキシ樹脂とアミン化合物の付加重合物をマイクロカプセル化してなる硬化剤を分散させることができる。異方導電性接着剤として用いる場合には、溶剤又は無溶剤のペースト状で用いることができるが、異方導電性接着剤をフィルムとして用いる場合には、PET、テフロン（登録商標）、ポリエステルフィルムなどの溶剤に不活性なフィルムに分散液を塗布して５０〜６０℃程度のマイクロカプセル化硬化剤が活性化されない条件で溶剤を乾燥するのが好ましい。
【００２３】
特に、フィルム状の異方導電性接着剤を用いることが、が取り扱い性の観点から好ましい。このときの異方導電性フィルムの厚みは乾燥後で１０〜５０μｍ程度のものが好ましい。
本発明の接着剤を、異方導電性フィルムとして用いる場合には、第一の導電電極を有する基板（例えば、ITO配線が施されているガラス基板、ＦＰＣ、ポリカーボネート上に透明電極が施されているパネル基板）上に仮に貼り付け、その後、第二の導電電極を有する基材（例えば、バンプ電極が作成されているICチップ、銅電極が施されているフレキシブル配線板等）を対向するように接着剤を挟み込んで、加熱加圧する。
このときに、接着剤中の金属粒子（粉末）が電極間に挟み込まれて第一の電極と第二の電極との間で電気的な接続が形成される。また、このときに接着剤が硬化するために電極間に挟み込まれた金属粒子が固定される。
【００２４】
第一の電極を有する基材としては、公知の基材を用いることができ、PETフィルム、PES、PEN、ポリイミド、ガラスパネル、金属基板、ポリカーボネートフィルム、シリコーンなどが挙げられる。また、第一の電極材料としては、ITO、IZO、ZnO、銅、金、スズ、モリブデン、タングステン、インジウム、アルミニウム、ニッケル、銀、タンタル、チタンなどが挙げられる。
【００２５】
第二の電極を有する基材としては、PET、PES、PEN、ポリイミド、ガラス、ICチップ部品、ポリカーボネート、コンデンサー、抵抗器などが挙げられる。第二の電極材料としては、第一の電極材料と同じようにITO、IZO、ＺｎO、銅、金、スズ、モリブデン、タングステン、インジウム、アルミニウム、ニッケル、銀、タンタル、チタンなどを含有するものが挙げられる。
【００２６】
本発明の接着剤は、１５０℃以下の温度で、かつ、10秒程度の加熱加圧で接続が形成されるため、これまでにない低温短時間接続が可能となる。
本発明の接着剤を用いて、液晶パネルのFPCとガラスを１５０℃以下１０秒でITO接続することができ、液晶パネルへの熱ダメージがない接続が可能となる。また、有機ELパネルのFPCと金属薄膜ガラスパネルとの接続での低温短時間接続によりEL素子へのダメージない画期的な接着剤が提供される。
また、電子ペーパーのようなポリカーボネートフィルムやPETフィルム状の透明電極膜への低温接続も可能になる。
【００２７】
以下に本発明の実施態様の具体例に基づいて説明する。
実施例及び比較例で用いた接着剤の原料成分は以下のとおりである。
（合金粒子）
銀銅合金粉：平均3μｍ
スズ銅合金粉：平均5μｍ
金メッキニッケル粉：平均10μｍ
金メッキ銅粉：平均12μｍ
スズ鉛インジウム合金粉：平均４μｍ
＊（公知の金属粒子以外の導電粉末）
金メッキプラスチック粒子（積水ファインケミカルズ（株）AU２０３  平均３μｍ）
【００２８】
（エポキシ樹脂）
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（旭化成ケミカルズ（株）AER２６００）
ビスフェノールF型エポキシ樹脂（日本化薬（株）RE-303S）
ナフタレン型エポキシ樹脂（大日本インキ（株）HP-4032D）
テトラメチルビフェノール型エポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジンYX4000K）
ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂（大日本インキ（株）HP7200）
【００２９】
（フェノキシ樹脂）
ビスフェノールA型フェノキシ樹脂（インケム（株）PKHC,PKFE,PKHB）
ポリオール変性フェノキシ樹脂（インケム（株）  PKHM301）
シランカップリング剤（信越化学（株）KBM403,KBM903）
アクリル樹脂（三菱レーヨン（株）ダイヤナール）
シリコーン粘着剤（東レダウコーニング（株）SD4580）
【００３０】
（エポキシ樹脂とアミン化合物の付加重合物をマイクロカプセル化してなる硬化剤）
以下に該硬化剤の調製方法を説明する。
トリエチレンテトラミンにビスフェノールA型エポキシ樹脂を反応させてアミン化合物の付加重合物を作成した。この付加重合物を粉砕分級後、平均粒子径３μｍの硬化剤を得た。さらに、得られた硬化剤とイソシアネート化合物、ビスフェノールA型及びＦ型エポキシ樹脂を用いて硬化剤表面にイソシアネート重合物を生成させて、マイクロカプセル化した。このときのマイクロカプセル化硬化剤を硬化剤Aとした。
同様の方法で、ジエチレントリアミン、テトラエチレンペンタミンを用いてマイクロカプセル型硬化剤を作成した。得られたマイクロカプセル化硬化剤を硬化剤B、及び硬化剤Ｃとした。マイクロカプセル化硬化剤A：平均粒子径３μｍ、硬化剤Ｂ：平均粒子径5μｍ、硬化剤Ｃ：平均粒子径８μｍであった。
＊（公知の硬化剤との比較）
イミダゾール型マイクロカプセル化硬化剤
（旭化成ケミカルズ（株）  HX3941HP,  HX3932HP）
上記硬化剤Aのマイクロカプセル化前の硬化剤A-2
【００３１】
（添加剤）
シランカップリング剤（信越化学（株）KBM403,KBM903）
アクリル樹脂（三菱レーヨン（株）ダイヤナール）
シリコーン粘着剤（東レダウコーニング（株）SD4580）
【実施例】
【００３２】
実施例
以下の表１に示す組成の接着剤を用いて、下記のテストを行った。
加熱加圧条件：１２０、１３０、１４０、１５０℃  10秒  2MPa
接続性試験（接続抵抗値）：初期接続抵抗＜５０Ω（良好）
接続信頼性：６０℃９０％５００時間放置後の抵抗値上昇が5倍以下（良好）
（測定装置：日置電機  デジタルマルチメーター4端子法で測定）
接着力：初期接着力＞５００ｇｆ/ｃｍ（良好）
（測定装置：島津製作所製インストロン試験機を用いて９０度１００ｍｍ/min引きはがし）
【００３３】
【表１】
2010209207.tif 000002
【００３４】
組成１を１４０℃10秒圧着し、実際の液晶パネルの点燈試験を行った。全接続点での点燈が確認できた。また、組成３を用いて１５０℃１０秒圧着を行い、有機ELパネルの点燈を確認した。さらに、組成１を用いてプラズマデイスプレイのガラス/銀電極との接続を１５０℃１０秒で行い、プラズデイスプレイの点燈を確認した。組成１〜４について、表１に示す条件で接続抵抗/信頼性、接着力を評価した。結果を以下の表２に示す。
【００３５】
【表２】
2010209207.tif 000003
【００３６】
比較例
以下の表３に示す組成の接着剤を用いて同様にテストした。
【００３７】
【表３】
2010209207.tif 000004
【００３８】
組成５〜７について、表３に示す条件で接続抵抗/信頼性、接着力を評価した。結果を以下の表４に示す。
【００３９】
【表４】
2010209207.tif 000005
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明に係る接着剤は、１５０℃以下で、かつ、１０秒程度の低温短時間での加熱加圧により十分な電気的な接合及び接着力を有するため、有機ELパネル、プラズマデイスプイレイパネル又は電子ペーパー接合体の製造に利用可能である。