(57)【要約】【課題】接続作業性にすぐれ接続信頼性に優れた微細電極の接続方法に用いる電極接続用接着剤を提供すること。【解決手段】アシルホスフィンオキサイド類及び反応性樹脂を含有し、パルス化された光により降下される電極接続用接着剤。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
アシルホスフィンオキサイド類及び反応性樹脂を含有し、パルス化された光により降下される電極接続用接着剤。
【請求項２】
４００ｎｍ以上の波長領域に吸収をもつ光反応開始剤をさらに含有する、請求項１記載の電極接続用接着剤。
【請求項３】
４００ｎｍ以上の波長領域に吸収をもつ前記光反応開始剤がアセトフェノン類、ベンゾフェノン類及びベンゾイン類からなる群より選ばれる１種以上の光反応開始剤である、請求項２記載の電極接続用接着剤。
【請求項４】
光反応促進剤をさらに含有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の電極接続用接着剤。
【請求項５】
前記光反応促進剤がアミン類である、請求項４記載の電極接続用接着剤。
【請求項６】
前記反応性樹脂がアクリロイル基を有する樹脂を主成分とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の電極接続用接着剤。
【請求項７】
導電粒子を更に含有する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の電極接続用接着剤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電極接続用接着剤を用いて、第１の電子部品上の電極と第２の電子部品の電極との間を相対峙して電気的に接続するとともに、両電子部品を接着する接続方法に用いる電極接続用接着剤に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体パッケージや回路基板等の電子部品の小形薄形化に伴い、これらに用いる電極は高密度、高精細化している。これら微細電極の接続は、従来の半田やゴムコネクタ等では対応が困難であることから、最近では異方導電性の接着剤からなる接続部材が多用されるようになってきた。この方法は、相対峙する電極間に導電性材料を所定量含有した接着剤よりなる接続部材層を設け、加圧もしくは加熱加圧手段を講じることによって、上下電極間の電気的接続と同時に隣接電極間には、絶縁性を付与し相対峙する電極同士を接着固定するものである。接着剤の硬化手段としては、熱可塑性接着剤による室温冷却による固化や熱硬化性樹脂による加熱硬化、光硬化性樹脂による紫外線や可視光硬化等がある。また、化学反応による接着剤の硬化手段の１つに、ラジカル重合反応を利用したものが知られている。これは、熱や光エネルギーによりラジカルを発生させ、接着剤を重合硬化するものである。厚み方向にのみ導電性を有する異方導電性フィルム状接着剤に関する先行技術としては、例えば特許文献１に開示されているように、導電粒子を非導電性ベースにより互いに接触しない状態に保持した混合体を、導電粒子の大きさにほぼ等しい厚さのシート状に成形し、導電粒子を介して厚み方向にのみ導電性を有する構造としたものがある。また、紫外線照射によるラジカル重合反応を利用した異方導電性接着剤としては、特許文献２等に開示されている方法が知られている。これらの光硬化反応を利用した異方導電性接着剤は、アクリロイル基を持つモノマやオリゴマを数種組み合わせ、紫外線でラジカルを発生する光重合開始剤を少量添加した接着剤組成である。従来、この光硬化型の接着剤による接続は、光を透過する基板を通して高圧水銀灯や超高圧水銀灯等のほぼ一定の連続な光強度の光を接続部の接着剤に照射して硬化接着していた。また、この連続光は光強度が弱いので、光反射板やレンズを用いて数ｍｍ径にまで集光し、数１００〜１０００ｍＷ／ｃｍ２程度の強度に高めて使用していた。しかし、接着剤の厚さが厚い場合や接着剤や基板の吸光量が大きい場合等には、接着剤の硬化が不充分なために、接続信頼性が低下するという問題があった。さらに、接着剤中に多くの導電粒子を添加したときや、ＩＴＯや金属の薄膜電極を形成した基板を用いたときには、紫外線がこれらの不透明部材により遮られてしまうことで、接着剤の著しい硬化不足が発生することがあった。また、数ｍｍ径に集光された光は、全接続部にわたりスキャンしなければならず、接続に長時間を要したり、硬化が不均一になるという問題があった。
【特許文献１】特開昭５１−２１１９２号公報
【特許文献２】特開昭６０−２６２４３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明はかかる状況に鑑みてなされたもので、接続作業性にすぐれ接続信頼性に優れた微細電極の接続方法に用いる電極接続用接着剤を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、アシルホスフィンオキサイド類及び反応性樹脂を含有し、パルス化された光により降下される電極接続用接着剤に関する。
【０００５】
また、本発明は、４００ｎｍ以上の波長領域に吸収をもつ光反応開始剤をさらに含有する、上記電極接続用接着剤に関する。本発明は、４００ｎｍ以上の波長領域に吸収をもつ光反応開始剤がアセトフェノン類、ベンゾフェノン類及びベンゾイン類からなる群より選ばれる１種以上の光反応開始剤である上記電極接続用接着剤に関する。
【０００６】
本発明は、光反応促進剤をさらに含有する上記電極接続用接着剤に関する。さらに本発明は、光反応促進剤がアミン類である上記電極接続用接着剤に関する。
【０００７】
本発明は、反応性樹脂がアクリロイル基を有する樹脂を主成分とする上記電極接続用接着剤に関する。また、本発明は導電粒子を更に含有する上記電極接続用接着剤に関する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、光反応開始剤および反応性樹脂を必須成分とする電極接続用接着剤を用い、パルス化された光により前記電極接続用接着剤を硬化することにより、光透過性の低い基板や厚い接着剤においても接着剤が充分に硬化し、接続信頼性の優れた電極接続構造が得られるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明におけるパルス化された光とは、非連続な閃光であり、これを繰り返し接続部に照射し接着剤を硬化する。このパルス化した光は、１回の発光時間は短いが、高圧水銀灯等の従来の発光に比べると、光強度が１０００倍以上の光を照射することができる特徴を有している。光硬化型接着剤の硬化反応の進行度は、照射される光強度と照射時間により変わるが、照射される光強度が強いと接着剤中のラジカル等の反応種の濃度が高くなり、硬化物の架橋が密で耐熱性や機械特性に優れた硬化物が得られる。よって、本発明の高強度のパルス化した光で電極接続用接着剤による接続を行った場合、基板や接着剤の吸光量が大きくても、硬化に充分な強度の光を接続部に照射することができる。
【００１０】
より具体的には、光硬化型の電極接続用接着剤による接続を行う場合、少なくとも一方の基板は、ガラスや樹脂等の透明な基板を使用することが一般的であるが、この基板の光透過率が低い材料であったり、基板上の電極が金属等の薄膜電極である場合には、従来の高圧水銀ランプ等の連続光では、接続部に到達する光強度が弱く硬化が充分に進まないという問題があったが、パルス化した光では充分な硬化が得られる。同様に、接続部の接着剤が厚膜層である場合、光反応開始剤の濃度が高い場合、導電粒子等の不透明な部材が接着剤中に配合されている場合等においても、従来の連続光による硬化不足が発生し易いが、パルス化した光では充分な硬化が得られる。
【００１１】
パルス化した光の発光周波数は高いほど、すなわち単位時間の発光回数が多いほど、接着剤の反応活性種の濃度が高くなり、接着剤の硬化時間が短く、接続特性が良い接続体が得られる。この発光周波数は、３００Ｈｚ以上（１秒間の発光回数が５回以上）で特に良好な接続が得られる。
【００１２】
このパルス化した光は、キセノンを封入したキセノンランプを光源とすると、キセノンガスの封入圧力、電流密度、パルス電圧等の設定により紫外線領域から可視領域の範囲で異なったスペクトル分布と強度を有する光が容易に得られる。キセノンランプは、ランプ形状を接続部の形状にあわせることができ、かつ発光強度が大きいのでレンズ等で集光する必要がなく、接続部全域に同時に光照射することができる。このことは、従来の高圧水銀ランプ等の光を反射板等でスポットに集光した光を接続部形状にスキャンする方法で生じていた、短時間で硬化できない、接続部の硬化むら、接続装置が複雑になる等の問題を解消できる。
【００１３】
このキセノンランプは、可視領域（４００ｎｍ以上の波長領域）の光を発光するので、この領域の吸収してラジカルを発生するカンファーキノン類、チオキサントン類、アシルホスフィンオキサイド類等の光反応開始剤を添加した電極接続用接着剤を用いると、硬化反応がより早く進行する。なかでも、アシルホスフィンオキサイド類を添加すると、短時間の光照射で接続信頼性の優れた接続が得られた。これらの４００ｎｍ以上の波長領域に吸収をもつ光反応開始剤は、２００〜４００ｎｍの紫外線領域の光でラジカルを発生するアセトフェノン類、ベンゾフェノン類、ベンゾイン類等の光反応開始剤やアミン類等の反応助剤を組み合わせることで、さらに硬化反応が早く、信頼性の高い接続が得られる。これらの光反応開始剤の光吸収領域と発光波長領域をあわせると、より効率の良い硬化反応が得られ、１５０〜７００ｎｍの波長領域を含むパルス化された光を用いると、上記の紫外光領域と可視領域に吸収をもつ光反応開始剤を組み合わせた接着剤系で、短時間で硬化可能になる。
【００１４】
また、２００ｎｍ以下の紫外線を用いると、オゾンの発生量が増えるので、接続作業環境を考慮すると２００〜７００ｎｍの波長領域を含むパルス化された光を用いることがより好ましい。また、キセノンランプを光源とすると、キセノンガスの封入圧力、電流密度、パルス電圧等の設定により紫外領域から可視領域の範囲で異なったスペクトル分布と、強度を有する光が容易に得られる。また、従来の高圧水銀灯等は特定波長の発光である輝線スペクトルであるのに対し、キセノンランプは連続した波長領域で発光するので、異なる吸収波長を持つ光反応開始剤を組み合わせて接着剤に添加することで、同一の光エネルギーでも効率良くラジカルを発生させることができ、短時間で信頼性の高い接続が得られやすくなる。また、高圧水銀灯等の輝線スペクトルに合わせて、光反応開始剤を選択する必要が無いので、種々の波長の吸収を持つ光反応開始剤が使用でき選択幅が広い。
【００１５】
接着剤は、ラジカル重合性樹脂を硬化成分として必須であるが、アクリロイル基をもつアクリル化合物を用いることができる。アクリル化合物としては、アクリロイル基をもつ種々のメタクリレートやアクリレート化合物のモノマあるいはオリゴマが用いられる。なかでも、接着剤の硬化物の弾性率や耐熱性からアクリロイル基を２つもつものを添加することが好ましい。
【００１６】
具体的にはアクリルモノマとしては、例えばポリエチレングリコールやポリプロピレングリコールの骨格の両端にアクリルあるいはメタクリル基があるものや、ビスフェノール骨格の両端にアクリルあるいはメタクリル基があるもの等を用いることができる。また、トリメチロールプロパントリメタクリレートやテトラメチロールメタンテトラアクリレート等のアクリロイル基を３つ以上もつものも適量添加することで、耐熱性を向上することができる。アクリルオリゴマとしては、ポリエステルアクリレートやエポキシアクリレート、ウレタンアクリレート等のオリゴマを用いることができる。
【００１７】
前記の光反応開始剤とアクリル化合物からなる接着剤系で、１パルスの光強度が１０００Ｗ／ｃｍ２以上の光を照射することで、信頼性の高い充分に硬化が進んだ接続体を得ることができる。この時の光強度は２５０〜４４５ｎｍ領域における連続光に換算すると、１０ｍＷ／ｃｍ２以上に相当し、数秒の接続時間における積算露光量は、従来の高圧水銀灯と同等で小さく、光照射による接続体の温度上昇は殆ど無い。また、１パルスの光強度が１０００００ｍＷ／ｃｍ2以上のパルス化された光を照射すると、導電粒子を配合した接着剤系や接続時間が数秒と短い場合に特に信頼性が優れた接続が得られより好ましい。
【００１８】
この導電粒子を接着剤に配合することで、さらに接続抵抗が小さく、高温高湿試験や熱サイクル試験等における抵抗上昇が抑えられた高信頼性の接続が得られる。この導電粒子は、Ｎｉ等の金属粒子や樹脂粒子の表面にＮｉやＡｕのめっき層を設けた金属めっき樹脂粒子を単独または複合して使用することができる。これらの導電粒子の材質は、接続する電極の堅さや変形性等の特性により最適なものを選択して用いる。また、粒径は接続する回路の細かさにより選択されるが、各粒子の粒径はできるだけ均一である必要がある。
【００１９】
本発明は、光反応開始剤および反応性樹脂を必須成分とする電極接続用接着剤を用い、パルス化された光により電極接続用接着剤を硬化する接続方法に関するものでもある。この電極接続方法は、接続信頼性の高い接続が得られる。また本発明は、前記光反応開始剤が４００ｎｍ以上の波長領域に吸収をもつ光反応開始剤である電極接続用接着剤を用いた接続方法に関するものでもある。これは上記効果を奏し、より短時間の接続条件で接続信頼性の高い接続が得られる。また本発明は、前記光反応開始剤がアシルホスフィンオキサイド類である電極接続用接着剤を用いた接続方法に関するものでもある。これは上記効果を奏し、短時間の接続条件でさらに接続信頼性の高い接続が得られる。
【００２０】
また本発明は前記反応性樹脂がアクリロイル基を有する樹脂である電極接続用接着剤を用いた接続方法に関するものでもある。これは上記発明の効果を奏し、さらに接続信頼性の高い接続が得られる。また本発明は導電粒子を添加した電極接続用接着剤を用いた接続方法に関するものでもある。これは上記効果を奏し、さらに信頼性試験による接続抵抗の上昇が少ない接続が得られる。
【００２１】
また本発明はパルスの光強度が１００００Ｗ／ｃｍ２以上、好ましくは１０００００ｍＷ／ｃｍ２以上のパルス化された光、あるいは、２５０〜４４５ｎｍ領域における連続光として、換算したときの光強度が１０ｍＷ／ｃｍ２以上、好ましくは１００ｍＷ／ｃｍ２以上のパルス化された光を用いた接続方法に関するものでもある。これは上記効果を奏し、さらに接続基板や接着剤の吸光度が大きい場合でも、接続信頼性の高い接続が得られるまた本発明は１５０〜７００ｎｍの波長領域を含むパルス化された光を用いた接続方法に関するものでもある。これは、上記効果を奏し、さらに作業性と接続信頼性の高い接続が得られる。
【００２２】
また、本発明は光が３００Ｈｚ以上の発光周波数（５回／秒以上の発光）のパルス化された光を用いた接続方法に関するものでもある。これは上記効果を奏し、さらに短時間の接続条件でさらに接続信頼性の高い接続が得られる。また、本発明はパルス化された光の光源としてキセノンランプを用いた接続方法に関するものでもある。これは上記効果を奏し、さらに接続信頼性の高い接続が得られる。
【００２３】
また、本発明は前記の新規接続方法に用いる電極接続用接着剤に関する。また、本発明は前記の電極接続方法を用いた微細電極の接続構造に関するものでもある。これらは上述の接続方法にて接続信頼性の高い接続が得られる。
【実施例】
【００２４】
以下、本発明の実施例に基づいて詳細を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２５】
本実施例と比較例に使用した材料と評価方法を以下に示す。本実施例で用いたパルス化された光の照射には、キセノンランプにより２５０〜７００ｎｍの発光領域で、最高エネルギー強度１３７５Ｗ／ｃｍ２、照射面積２．５ｃｍ×５．０ｃｍ、発光周波数４８０〜６００Ｈｚの光を照射する装置（米国Ｘｅｎｏｎ  ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製、装置名ＲＣ−２５０Ｂ）を用いた。この装置を用いて接続部に４秒間光照射したときの積算光量は、４０ｍＪ／ｃｍ２（ウシオ電機株式会社製のピーク３６５ｎｍの光量計使用）であった。
【００２６】
比較例で用いた連続光の光は、高圧水銀灯を光源とし、集光した光を光ファイバで約５ｍｍ径に照射する装置（ウシオ電機株式会社製）を用いた。接続部の光量は４００ｍＷ／ｃｍ２であった。信頼性評価等に用いた接続体は、ポリイミドフィルム上にライン幅５０μｍピッチ１００μｍ厚さ１８μｍの平行配列した銅電極を１００本有するＦＰＣと、表面抵抗２０Ω／□のＩＴＯ電極を有するガラス基板とを電極接続用接着剤により接続した試料を用いた。この接続体の接続部は３ｍｍ×２０ｍｍの形状であり、この部分に光を照射して接続した。実施例では１２秒間光を全域に照射し、積算光量は１２０ｍＪ／ｃｍ２（ウシオ電機株式会社製のピーク３６５ｎｍの光量計使用）であった。比較例では５ｍｍ径の光を、接続部の含む２５ｍｍの長さの範囲で往復スキャンして１２秒間照射し、積算光量は９６０ｍＪ／ｃｍ２（ウシオ電機株式会社製のピーク３６５ｎｍの光量計使用）であった。接続時には圧力２０ｋｇ／ｃｍ２で１３０℃２０秒間の加圧加熱状態で接着剤に上記の光を照射し接続した。
【００２７】
接着剤の組成として、ウレタンアクリレートオリゴマ（新中村化学工業株式会社製、製品名ＵＡ−１２２Ｐ）を３０％、テトラメチロールメタントリアクリレート（新中村化学工業株式会社製、製品名Ａ−ＴＭＭ−３Ｌ）を１０％、シランカップリング剤（東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社製、製品名ＳＺ６０３０）を５％を使用した。また、フィルム状に成形するためフェノキシ樹脂（ユニオンカーバイド株式会社製、製品名ＰＫＨＣ）を５０％を用いた。光反応開始剤としては、ベゾフェノン（試薬）、イソアミル４−（ジメチルアミノ）ベンゾエート（日本化薬株式会社製、カヤキュアＤＭＢＩ）、イソプロピルチオキサトン（製品名ＱＵＡＮＴＡＣＵＲＥ  ＩＴＸ）、２，４，６−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド（ＢＡＳＦ製、ＬＵＣＩＲＩＮ  ＴＰＯ）、４，４’−ビスジエチルアミノベンゾフェノン（保土ヶ谷化学工業株式会社製、商品名ＥＡＢ）を開始剤や光反応促進剤を合計し全量５％添加した使用した。導電粒子を添加した例においては、平均粒径５μｍのポリスチレン球状粒子の表面に０．１μｍのＮｉ層とＡｕ層を設けたものを接着剤全量の１０体積％を添加して使用した。
【００２８】
電極接続用接着剤は、メチルエチルケトンや酢酸エチルの溶剤で希釈した接着剤をアプリケーターでテフロンフィルム上に塗布したのち乾燥し、約２０μｍの厚さのフィルム状に成形した。接続時にはフィルム状の電極接続用接着剤をテフロンフィルムから電極面に転写し、テフロンフィルムを除去して用いた。接続部の硬化状態の観察は、接続体を剥離し、接続部の接着剤の柔らかさから硬化状態を観察した。接続抵抗は、１ｍＡの測定電流で各ラインごとに測定し、平均値を接続抵抗とした。接続がとれなかったラインがある場合には、これを除いて平均抵抗値とした。信頼性評価は−４０℃と１００℃の各試験槽に交互に試料を入れる熱サイクル試験１０００サイクルにて行った。
【００２９】
参考例１
ベンゾフェノン４％、光反応促進剤１％を添加した回路接続用接着剤をパルス化した光を照射し接続した。
【００３０】
参考例２
ベンゾフェノン３％、イソアミル４−（ジメチルアミノ）ベンゾエート１％、光反応促進剤１％を添加した回路接続用接着剤をパルス化した光を照射し接続した。
【００３１】
参考例３
ベンゾフェノン３％、イソプロピルチオキサントン１％、光反応促進剤１％を添加した回路接続用接着剤をパルス化した光を照射し接続した。
【００３２】
実施例１
ベンゾフェノン１％、２，４，６−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド３％、光反応促進剤１％を添加した回路接続用接着剤をパルス化した光を照射し接続した。
【００３３】
実施例２
２，４，６−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド５％を添加した回路接続用接着剤をパルス化した光を照射し接続した。
【００３４】
参考例４〜６及び実施例３、４
参考例１〜３及び実施例１、２に導電粒子を添加したものをそれぞれ参考例４〜６及び実施例３、４とした。
【００３５】
比較例１〜比較例１０
参考例１〜３、実施例１、２、参考例４〜６及び実施例３、４の回路接続用接着剤を高圧水銀灯による連続した紫外光を照射し接続したものをそれぞれ比較例１から１０とした。各実施例と比較例の接着剤硬化状態、信頼性試験後の接続抵抗上昇量を表１に示した。
【００３６】
【表１】
2007284676.tif 000002
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明にかかる導電粒子を含有した電極接続用接着剤を用いた電極接続構造の断面図。
【符号の説明】
【００３８】
１…電極接続用接着剤、２…接着剤、３…導電粒子、４…第１の電極、５…第２の電極。
【図１】
2007284676.tif 000003