(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（a）少なくとも一つの第一の導電性結合サイト（１４）を持つ第一の基板（１２）と、
（b）少なくとも一つの第二の導電性結合サイト（１８）を持つ第二の基板（１６）と、
（c）前記第一と第二の基板、前記第一と第二の結合サイトの間にある重合体接着剤組成物（２０）と、
を有する電子アセンブリ（１０）であって、
該接着剤組成物が、
ポリエーテルおよびポリアミドモノマー単位を含有する半晶質共重合体と、
粘着性付与剤と、
導電性粒子（２２）と、
を含有し、約１２０〜約１５０℃の間の結合温度において、流動可能な溶融粘度を示すものである、電子アセンブリ（１０）。
【請求項２】
前記共重合体が式(I)の反復単位、
0003824651.tif 000005
（式中ＰＡはポリアミドモノマー単位でありＰＥはポリエーテルモノマー単位である）
を含有する請求項１に記載の電子アセンブリ。
【請求項３】
（a）（i）式(I)の反復単位、
0003824651.tif 000006
（式中、ＰＡはポリアミドモノマー単位であり、ＰＥはポリエーテルモノマー単位であり、前記共重合体が共重合体と粘着性付与剤の総重量に対し、約６０から約３０重量％の割合で存在する）
を有する半晶質共重合体と、
（ii）前記共重合体と前記粘着性付与剤の総重量に対し、約４０から約７０重量％の割合で存在する粘着性付与剤と、
（iii）組成物全量に対して約１から約１５容量％の導電性粒子と、
を含有し、約１２０〜約１５０℃の間の結合温度において、流動可能な溶融粘度を示す接着剤組成物を提供するステップと、
（b）前記の接着剤組成物を前記の一つあるいはそれ以上の導電性デバイスの前記の導電性結合表面のそれぞれと前記の第一と第二の導電性結合サイトのそれぞれとの間に配置するステップと、さらに
（c）各導電性結合サイトと各導電性結合表面の間に接着性結合を形成するのに十分な時間、十分な熱および／または圧力を加えるステップと、
を有する、
第一の導電性結合サイトを持つ第一の基板と、第二の導電性結合サイトを持つ第二の基板の間に電気的相互接続を形成する方法。
【発明の詳細な説明】
発明の分野
本発明は第一の基板上の第一の結合サイトを第二の基板上の第二の結合サイトまたは電子デバイス上の結合サイトに、接着剤を使用して電気的に相互接続する超小型電子アセンブリに関する。さらに詳しくは、本発明は第一の基板上の第一の回路パターンを第二の基板上の第二の回路パターンまたは電子デバイス上の結合サイトに、好ましくはフィルムの形で提供される半晶質共重合体接着剤を用いて電気的に相互接続する超小型電子アセンブリに関する。一層さらに詳しくは、本発明はポリエーテル-ポリアミド共重合体、粘着性付与剤および導電性粒子を含有する接着フィルムを用いて、第一の基板上の第一の回路パターンを第二の基板上の第二の回路パターンまたは電子デバイス上の結合サイトに電気的に相互接続した超小型電子アセンブリに関する。
発明の背景
導電性接着剤を用いて２つの基板上の電気回路間に電気伝導性および熱伝導性を供給する結合が形成できることはよく知られている。初期の液体エポキシ接着剤組成物では銀あるいは他の導電性粒子の適度な分散を維持するために絶え間なく撹拌することが必要であり、また結合する基板を配置する間、結合面全体を濡らすため過剰に使用されていた。これらの液体接着剤組成物では本質的に毛管作用による移動が生じるため、接着剤に対する耐性を持たない基板の重要エリアをしばしば汚染したり覆ったりしていたのである。
これに反し、フィルムは精密な大きさに切断でき、効率的な結合を行うのに必要な厳密な領域に正確な量の接着剤を供給することができる。接着剤の流動は制限されており、結合温度の近くでのみ流動が生じるように、適切な材料を選択することができる。
Pujolらの米国特許第５，１４３，７８５号に記載されているように、接着フィルムは２つの基板間に多数の離散的な電気相互配線を確立するために使用できる。このような用途に対しては、接着フィルムは面内方向ではなく、厚さ方向のみに電気伝導性を提供する（異方伝導性、あるいはＺ軸フィルム）よう、伝導性微粒子をまばらに含有する。フィルム型接着剤をこれらの用途に使用することにより、ランダムまたは均一粒子分布のどちらかを使用することができるが、これはペーストあるいは液体系を使う時にはできない選択である。はんだと異なり、Ｚ軸フィルムは圧力による相互接続を提供することができる。接着剤の役割は安定した低抵抗の相互接続を供給するために、それぞれのインタフェースで標準的な力を確立し維持することである。これら標準的な力の源は結合温度から冷却する間に高まる熱応力であるが、これは接着剤と導電性粒子間の熱膨脹の不整合の直接的な結果である。ｚ軸接着剤は電気回路と直接接触しているので、導電性粒子を含んでいる接着剤マトリクスはこの回路の接触部分を電食から保護しなくてはならない。接着剤が抽出性イオン性不純物を本質的に含有せず、低い吸湿性を持つことが重要である。
米国特許第４，８２０，４４６号（Prud 'homme）にはポリシロキサンとウレタン基からなるブロック共重合体と導電性の粒子を含有する電子的用途用の回復可能な熱可塑性樹脂接着剤が記載されている。しかしながら、この接着剤およびその他関連した接着剤はストレスが高く高温であると変形が大きく、そのため接触安定性が悪化する。したがって、このような接着剤は、限られたストレスが関与するような用途でだけ実用的であって、殆んど軽量で柔軟な回路を熱応力が最小であるような他の部品に結合するためにだけ使用されている。
高度に架橋できる熱硬化性接着フィルムの中には高ストレスの用途でも十分に能力を発揮するものもあるが、これらの接着剤は回復可能ではない、すなわちこれらは残渣を残さず、または基板表面を傷つけずに基板から除去することができない。高温で優れた剪断強さを持つ修復不能接着剤組成物の例としては米国特許第４，７６９，３９９号（Schenz）に開示されているフェノキシとエポキシの混合物がある。
Pujolらの米国特許第５，１４３，７８５号ならびに同時係属中の出願、出願番号第０８／１６６，２７１号（Hallら）では、シアン酸エステル樹脂と熱可塑性ポリマーの混合物を含有する、電子的用途で使用するための修復可能な架橋系が開示されている。これらの系は非常に望ましい再生可能な性質を提供するが、非反応性再生可能接着剤は、例えば貯蔵寿命の向上などによるさらに一層の利点をもたらす。
米国特許第５，０６１，５４９号（Shores）には電子的用途に適した、熱活性化接着フィルムが記載されている。接着剤の主成分はビカー軟化点が７０℃から２８０℃の範囲にある熱可塑性のポリマーである。Shoresは数々の熱可塑性ポリマーを例示している（カラム３、１４ー４８行）。無定形熱可塑性ポリマーは接着時間が短く、結合回路部品に対する修復可能性／再生性を提供するが、ガラス転移温度（Tg）以上の温度で高度の寸法安定性を提供するほどの強度がなく、また接着中の接着剤が良好に流れるための融解温度(Tm)近傍での急な粘度/温度勾配を持たない。
さらに、従来の無定形熱可塑性ポリマーが高度にストレスの加わる電子用途で接着剤として用いられ場合、チップと基板の間の電気的接触を維持するための十分な耐クリープ性を保証するため、重合体のTgが使用環境で直面する最高温度（Tmax）を上回ることが通常要求される。多くの電子的ダイ接着用接着剤が「硬化されている」（化学的に架橋されている）のはこの、Tmax以上にTgを上げる、ためなのである。
この熱可塑性、熱硬化性接着剤系に加え、熱可塑性／熱硬化性のブレンドが電気の相互接続にとって重要である可能性がある。このような混合物は熱硬化製材料の高温性能を改善し、および／または熱硬化性材料の破壊靱性を改善するよう意図されてきた。米国特許第３，５３０，０８７号（Hayesら）およびR.S.Bauerの「強化高性能エポキシ樹脂：熱可塑性樹脂による変性」、第３４回SAMPE国際シンポジウム、１９８９年５月８-１１日を参照のこと。
熱可塑性エラストマーはまた例えば、JP６２４０２１７、JP-Ａ５２７９６４４、JP-Ａ５２４７４２４、JP２２６１８７９、JP２２６１８７８、JP０１１８５３８０、JP６３０８６７８１、JP６２１８１３７８およびJP６２１８１３７９に記載されているように熱可塑性物質の代わりに導電性接着剤に使用されている。ここで共通して明細書に記されている材料はスチレン-エチレン-ブチレン-スチレン（SEBS）などのブロック共重合体である。
これらの材料では、明確なスチレン領域が物理的架橋によって補強を行っている。これらほとんどの場合粘着性付与剤と混合され、良好な機械的強度を生じる。
エチレン酢酸ビニルのように半晶質であり、有用な導電性接着剤であると言われている物質がある。しかしこれらは融点が低い（８０℃未満）ため、高温では十分な補強ができないであろう。
有名な反転直接チップ取り付け法（FDCA）もまた直接基板上の結合サイトに電子素子を接着剤を用いて電気的に相互接続するのに使用できる。FDCAにおいては、熱結合性の接着剤、これは硬化性であっても非硬化性であってもよい、が密接した機械的フリップ−チップ結合を設けるのに用いられる。この接着剤は基板に対し、冶金的電気的相互接続ではなく、圧力による相互接続を供給する。Hatadaの米国特許第４，７４９，１２０号に記載されている１つの方法においては、液体で硬化性の非電導性接着剤がチップ上の金属バンプアレイと対応する基板上の金属回路トレースとの間に圧力による電気的結合を維持している。部品間のインタフェースにおいて接着剤が存在すると、せん断ひずみを緩和し、部品間の弾性係数と熱膨張係数（CTE）との不整合に対する適応性が向上する。
上記の接着材料はある特定の用途や最終使用環境において有効であるが、電子的相互接続の用途にとりわけ適した、諸性質のバランスのよい非反応性接着剤が依然として求められている。これに適した接着剤は、電気的相互結合のため、基板にしっかりと密着するように穏当な結合温度で十分な流動性を持たなければならない。さらに、この接着剤組成物は接着温度において急速に接着しなくてはならない。適した接着剤は、接着操作が一度完了すれば、はがれに対し良好な耐性を持つために十分な靭性と、相当なストレスおよび／または高温（少なくとも使用温度範囲）に耐えるに十分な、高い弾性率と耐クリープ性を持たなくてはならない。電子素子を除去する際、基板が損傷しないように、接着剤はまた十分に低い処理温度で再生できなくてはならない。この接着剤は室温において長期の貯蔵寿命（すなわち貯蔵安定性）を持ち、また良好な流れ特性を提供するために接着予定温度で低粘度でなくてはならない。この接着剤は８５℃以下、相対湿度８５％以下の条件に耐える、低い湿度吸着を持っていなくてはならない。現在のところＺ軸接着剤あるいはFDCA用の接着剤としての使用に適したこのような特性を合わせ持つ材料は見つかっていない。
発明の大要
本発明は第一の基板上の第一の結合サイトを第二の基板上の第二の結合サイトまたは電子デバイス上の結合サイトに接着剤により、電気的に相互接続する超小型電子アセンブリに関する。さらに詳しくは、本発明は第一の基板上の第一の回路パターンを第二の基板上の第二の回路パターンまたは電子デバイス上の結合サイトに、好ましくはフィルムの形で提供される半晶質共重合体接着剤を用いて電気的に相互接続する超小型電子アセンブリに関する。接着剤組成物は半晶質重合体材料と粘着性付与剤および好ましくは伝導性の粒子を含有する。接着剤組成物の、約９０℃から約１５０℃において1 rad/secで測定した損失弾性率（Ｇ"）の貯蔵弾性率（Ｇ'）に対する比、tanδ、は約１である。tanδが１である温度において重合体材料は約2x105 dynes/cm2未満の貯蔵弾性率を持っており、tanδが１である温度より２０℃以下の温度では、接着剤組成物は約5x105 dynes/cm2を越える貯蔵弾性率を持つ。tanδの極大値、接着剤組成物のガラス転位温度Tgは約−１０℃から約４０℃である。
本発明の接着剤組成物は、好ましくはポリアミド単量体単位とポリエーテル単量体単位で構成された共重合体、粘着性付与剤および伝導性の粒子を含む。接着剤組成物はホットメルトの用途には塊状材料として、オプションのリリースライナーではフィルム接着剤として、またフレキシブル回路などの電子基板材料に対してはプリアタッチさせて提供することができる。
本発明はまた、本発明の接着剤組成物を使って第一の基板を第二の基板あるいは電子素子上のバンプに電気的に相互結合するための方法を提供する。
本発明の電子アセンブリ中で使用される接着剤組成物は従来の熱可塑性樹脂接着剤材料と比較してすばらしくバランスのとれた特性を持っている。半晶質の性質を持つ共重合体は、さまざまな基板に電子素子を低温結合する際、急速に融解する。形成された結合は高い弾性率と卓越したクリープ耐性を持つ。さらに、本材料には柔軟性があるため、製造およびアセンブリ工程での取り扱いが簡単な、卓越した剥離強度を持つ、従順で、脆くない結合を提供する。
【図面の簡単な説明】
Fig１は本発明の電子アセンブリの断面図である。
Fig２は本発明の電子アセンブリの平面図である。
Fig３は本発明の電子アセンブリの分解組立図である。
Fig４は本発明の接着剤組成物の動的機械分析（DMA）スペクトルである。
本発明の詳細な説明
本発明は第一の基板上の第一の結合サイトを第二の基板上の第二の結合サイトまたは電子デバイス上の結合サイトに接着剤により、電気的に相互接続する超小型電子アセンブリに関する。第一の基板上の第一の回路パターンは第二の基板上の第二の回路パターンに、フィルム、ビーズ、糸、ドット、あるいは不織ウエブの形で提供される、半晶質共重合体接着剤を用いて電気的に相互接続されている。本発明の典型的な電子アセンブリをFig１に示す。電子のアセンブリ１０において、第一のアレイの金属の結合サイトあるいは回路トレース１４はその表面上に持つ第一の基板１２は第二のアレイの結合サイトあるいは回路トレース１８をその表面上に持つ第二の基板１６と接着剤により接着されている。接着材料２０、好ましくはフィルム、は第一の基板１２と第二の基板１６の間に位置し、これらの間に接着層を供給する。導電性粒子２２は第一のアレイの各結合サイト１４と第二のアレイの各結合サイト１８間に位置して、これらを電気的に相互接続して第一の基板１２と第二の基板１６を電気的に接続する。
本発明の電子アセンブリはまたFig２に示す形式で供給してもよい。Fig２において電子アセンブリ１１０にはその上表面の上に金属回路トレース１１４を持つ基板１１２が含まれる。接着剤１１６は、好ましくはフィルムの形であるが、基板の上表面の上に設けられ、回路トレース１１４を覆っている。アセンブリ１１０が第二の基板に（図示せず）に接着される時、接着フィルム中の伝導性粒子１１８の集団が回路トレース１１４と第二の基板上の対応する結合サイトの間に電気的相互接続を設ける。
さらにもう１つの本発明の電子アセンブリの実施例をFig３に示す。Fig３の電子アセンブリ２１０は、回路基盤、平面型ディスプレイ、あるいはフレキシブル回路を相互接続するのに使用できるフレキシブルなジャンパである。基板２１２はその表面上に導電性の金属の回路２１４を持つ柔軟な重合体の材料、好ましくはポリエチレンテレフタレート（PET）である。導電性の粒子（図示せず）を持つ接着フィルムの向かい合うストリップ２１６は、例えば、回路基盤と平面型ディスプレイ（図示せず）の間に、はんだを使用せずに、電気的相互接続を設ける。回路２１２の接着剤によってカバーされていないエリアは任意の保護のカバーフィルム２２０によって覆ってもよい。
本発明の電子アセンブリで使用することのできる基板としては、使用用途によってさまざまなものがあるが、通常少なくとも一つの表面上に導電性の回路を持つ絶縁材料からなる。例としてはPETとポリイミドのような柔軟な重合体の材料およびFR-４とガラスなどの堅い材料が挙げられる。目的とする用途に応じてどのような金属材料を基板上で使用してもよいが、例えば、銀、金、銅などの薄膜や細片を基板に接着して使用してもよく、また電気伝導性のインキ、または導電性の粒子を存在させて電気伝導性にした接着剤やインキの細片であってもよい。銅は金属の材料として特に好ましい。
本発明の電子アセンブリの接着剤組成物は、好ましくはフィルム状で供給され、半晶質の共重合体、粘着性付与剤と伝導性の粒子を含有する。
フェリーの「ポリマーの粘弾性特性」２版、John Wiley & Sons、１９７０年、で説明されているように、損失正接、すなわちtanδは周期的な変形（例えば融解と再結晶）が進行している間の、重合体の組成物中の失われたエネルギーG"の保存されたエネルギーG'に対する比を示す。本発明の特に好ましい接着剤の1 rad/secで測定されたＧ'、G"、およびtanδのDMAプロットをFig４に示す。本発明の接着剤組成物は約９０℃から約１５０℃の温度で、損失弾性率の貯蔵弾性率に対する比、tanδが１に等しいという特徴を持っている。tanδ＝１である温度において、重合体材料は約2x105 dynes/cm2未満の貯蔵弾性率を持ち、δ＝１である温度より２０℃下の温度において、接着剤組成物は約5x105 dynes/cm2を上回る貯蔵弾性率を持っている。接着剤組成物のtanδの極大値、ガラス転移温度Tgは約-１０℃から約４０℃、好ましくは、約０℃から約２０℃である。
Fig４に示す本発明の接着剤組成物のDMAスペクトルはRheometrics製ＲＤＡII DMA分析機で１ rad/secで測定したサンプルに基づくものである。ＲＤＡII分析機の自動歪み機能は許容可能な歪みの約７５％にセットされ、調整因子は３０％、極大トルクは２０g cm、そして最小トルクは１０g cmにセットされた。ＲＤＡII分析機の自動テンション機能は１．０gの検出感度で２．０ｇの軸力を加えるよう設定された。形状大きさは半径４mmの平行板で、ステップサイズは３℃、均熱時間は５秒間、また歪みは約１０-３０％であった。DMAスペクトルを得るには、およそ１mmの厚みのサンプルを６０℃で装填し、次に-５０℃まで初回の運転を行う。次にサンプルを４０℃に加熱し、４０℃から１５０℃まで二回目の運転を行う。
本発明の接着剤組成物は結合温度、一般に約１２０℃から約１５０℃、好ましくは、約１４０℃で容易に流動し、接着操作中基板を濡らすことのできるような溶融粘度を持つ。接着剤組成物の弾性率は冷却すると急速に増加し、良好なクリープ耐性を提供し、また完成された結合中では十分に高く、耐ストレス結合を形成することができる。しかしながら、本発明の接着剤組成物は広範囲な環境条件のもとで良好な引きはがし粘着力を供給するに十分な柔軟性を持っている。
従来の熱可塑性樹脂接着剤材料とは対照的に、本発明の接着剤組成物は半晶質の共重合体を含む。「半晶質」という用語はここでは結晶挙動、例えば、結晶のようにシャープな溶融温度、Tc、これは低温デバイス／基板結合操作にとって望ましいのであるが、を示す重合体を指すものとして使われる。本発明の半晶質の重合体の材料はまたガラス転移温度Tgを示す。例えば、Odian、「重合の原則」（第二版）、John Wiley & Sons、ニューヨーク（１９８１）、２５および３０ページを参照のこと。
「結晶温度」あるいは「再結晶温度」Tcとは、ここでは液体から固体への相転移が半晶質のポリマーで起こる温度を意味する。これは半晶質のポリマーにおいては、すなわち固体から液体へと加熱して移行するときと、液体から固体へと冷却して移行する場合のように、温度が推移する方向によって固液相転移中にヒステリシスが生じるからである。ここで使用される「ガラス転移温度(Tg)」は二次相転移が起こる温度（実際には狭い幅を持つ温度範囲）と定義される。Tgより高温では、ポリマーは柔らかく、柔軟な、ゴムのような材料であり、Tgより低温では逆にガラスのように挙動する硬い、硬質なプラスチックとなる。ある重合体の未知のTgはいろいろな方法を使って測定することができるが、示差走査熱量測定（DSC）が好ましい。
本発明の半晶質重合体の材料は、Tgより高い再結晶温度（Tc）まで、結合電子アセンブリの最終使用環境において耐クリープ性を提供する。比較的低いTgにもかかわらず、この結合の持つ高い寸法安定性は共重合体が半晶質の性質を持つため、高温においても保持される。ポリマーは結晶温度を持つが、これは再結晶後の結合の粘着性を保証する。この半晶質性はまたTm近傍で急な粘度／温度こう配をもたらすが、これにより結合操作中の接着剤の流れが極めて良好に保たれる。同時に、本発明の接着剤組成物で使用される共重合体の熱可塑性により、速やかに接着し修復可能な材料が提供される。
上記の有益な電気的性質を供給するために本発明の接着剤組成物で使用することのできる半晶質の共重合体はポリエーテル単量体単位とポリアミド単量体単位を含有する。本発明の共重合体のポリアミド部分（PA）は多岐に渡るが、基本的な-Ｃ（Ｏ）NH-ユニットを含んでいればどのようなポリアミドでも使用してよい。例を挙げると、ポリ（カプロラクタム）（ナイロン６）、ポリ（ヘキサメチレンアジパミド）（ナイロン６／７）、ポリ（ヘキサメチレンノナンジアミン）（ナイロン６／９）、ポリ（ヘキサメチレンセバセミド）（ナイロン６／１０）、ポリ（ヘキサメチレンドデカンジアミド）（ナイロン６/１２）、ポリ（ウンデカノアミド）（ナイロン１１）、ポリ（ラウリラクタム）（ナイロン１２）がある。低吸湿性を持つポリアミドユニットは高湿度状態の下で接着剤組成物の軟化や電気抵抗の増加を妨げるために、本発明で好ましく使用される。ナイロン１２は特に好ましい。ポリエーテル部分（PE）もまた多岐に渡るが、基本的な-Ｒ-Ｏ-Ｒ-ユニットを含んでいればどんなポリエーテルでも使用する事ができ、ここでＲは置換あるいは未置換のアルキル基である。ポリ（テトラメチレングリコール）は本発明の接着剤組成物で使用される共重合体に使用するのに特に好ましい。
PAおよびPE単量体単位のそれぞれは本発明の共重合体内で独立して繰り返され、そしてそれぞれの共重合体内での濃度は、接着剤組成物に所望される物理的特性、機械的性質、力学的性質、熱的性質性、電気的性質および耐環境性や耐化学性に応じて様々に変化する。一般に、本発明の接着剤組成物において有用な共重合体はASTM D2240に準拠して室温で測定されたショアＤ硬度が約２０から約７０である。この共重合体はまたASTM D3418に準拠してDSCで測定された融点Tmが約７５℃から約２２０℃、好ましくは、１００℃から約１８０℃である。ここで使用する「溶融温度」Tm、とは半晶質のポリマー中で固体から液体への相転移が生じる温度のことである。本発明の接着剤組成物に使用される共重合体の吸水性は多岐に渡るが、ASTM D５７０に明記される浸せき試験により測定すると、好ましくは約１重量％から約４重量％の範囲であり、２０℃、６５℃RHの条件の下で長期老化を行った後でも約０．５％以下であることが必要である。
本発明の接着剤組成物で使用するに特に好ましい共重合体を下記に式(I)で示す
0003824651.tif 000002
ここでPAはポリアミド単量体単位を、PEはポリエーテル単量体単位を表す。この好ましい共重合体は「PEBAX」という商標でペンシルバニア州、フィラデルフィアのElf Atochem North Americaから市販されている。本発明の接着剤組成物に使用するPEBAXの特に好ましいグレードはポリアミド単位がナイロン１２でありそしてポリエーテル単位がポリ（テトラメチレングリコール）である「PEBAX３５３３」である。この共重合体は約-７８℃のTgを持ちASTM D２２４０に準拠して室温において測定されたショアＤ硬度が約３５である。この共重合体はまた、ASTM D３４１８に準拠してDSCによって測定した融点Tmが約１１０℃から約１５５℃である。本発明の接着剤組成物で使用される好ましいポリアミド／ポリエーテル共重合体は金属、ガラスおよびその他の重合体材料のような基板に、柔軟な結合を供給するために重要なゴム状弾性を持っている。本発明の接着剤組成物で使用する共重合体の剥離強度は２０℃で約１４００g/cmである。この共重合体は、共重合体と粘着性付与剤の全量に対し好ましくは約６０重量％から約３０重量％の割合で接着剤組成物中に存在する。
本発明の電子アセンブリに使用される接着剤組成物は結合の靭性を増加し、広範囲の基板材料に対する引きはがし粘着力を増強するために粘着性付与剤をさらに含む。粘着性付与剤としては、上記のポリアミド／ポリエーテル共重合体と相溶性のあるものであればいかなるものでも使用することができるが、そのような有用な粘着性付与樹脂の例を挙げるとHerculesから「STAYBELITE５」や「FORAL８５」の商品名で市販されている、ロジン、ロジンエステル、Herculesから「PENTALYN８５６」の商品名で市販されているフェノール変性ロジン、Herculesから「PICCOFYNＴ」の商品名で市販されており、またDRTから商品名「DERTOPHENEＴ」として市販されており、またYasuhara Chemicalからは商品名「Ｔ１３０」として、Arizona Chemicalから商品名「NIREZ２０４０」として、そして荒川化学からは「TAMANOL１３５」の商品名で市販されているテルペンフェノール類、DRTから「DERCOLYTE A１１５」の商品名で市販されているテルペン類、Herculesから「HERCULES AR１００」の商品名で市販されているアルキル芳香族炭化水素のテルペン類、Herculesから「HERCULES A１２０」の商品名で市販されている芳香族炭化水素のテルペン類、Exxonから「ESCOREZ５３２０」の商品名で市販されている水素化DCPDのテルペン類、Herculesから「KRISTALEXＦ８５」の商品名で市販されているスチレンをベースにした材料および、VFTから「Ｂ1/2 135」の商品名で市販されているクマロンインデン類がある。上記の中でテルペンフェノール類が好ましく、NIREZ２０４０とTAMANOL１３５が特に好ましい。
粘着性付与剤の濃度は広範囲に渡るが、接着剤組成物のTgが約−１０℃から約４０℃、好ましくは、約０℃から約２０℃となるのに十分な量で共重合体と混合しなくてはならない。粘着性付与樹脂は本発明において、接着剤組成物中の共重合体と粘着性付与剤の全重量に対して４０から７０重量％、好ましくは約５０重量％、の割合で存在すると有用である。共重合体の粘着性付与剤に対する重量比は約２：１から約０．５：１であり、最も好ましくは約１：１である。
導電性の粒子、例えば、ここに参照として含まれている米国特許第４，６０６，９６２号（Reylekら）および米国特許第４，７４０，６５７号（Tsukagoskiら）に記載されている導電性の粒子などを含む、が本発明の接着剤組成物に加えられる。導電性粒子には電気伝導性および熱伝導性を持つ粒子が含まれる。粒子は典型的に約２から約２０ミクロン、好ましくは約４ミクロンから約６ミクロンの範囲の大きさを持っている。
本発明の接着フィルムに含有される導電性の粒子は、その中でランダムに分散されていてもよく、また所望のコンフィギユレーションを持つ均一なアレイの形で配列されてもよい。電気導電性の粒子を節約して使用するために、粒子は接着フィルムの各電動体と接触する部分にだけ配置してもよい。固体の金属あるいは複合粒子を本発明の接着剤組成物に使用する場合、これらは典型的には組成物全量に対し、容量％で約１から約１５％まで、好ましくは約２から約１０％まで、最も好ましくは約４％の濃度で供給される。
接着剤組成物中にフィラーを使用すると特定の用途のために熱膨張係数を減少させ、接着性が増加し、より高い弾性率を供給することができる。有用なフィラーとしては、これらに限定するのではないが、シリカ粒子、ケイ酸塩粒子、石英粒子、セラミック粒子、ガラスバブル、不活性繊維および雲母粒子が挙げられる。
典型的には最終目的および処理条件に応じ、取り扱いを容易にするために本発明の接着剤組成物にはまた他の成分、添加物、または添加剤を含有することができる。本組成物は、例えば、シラン、チタン酸塩およびジルコン酸塩のようなカップリング剤や溶媒を含有してもよい。例えば、Ｊ・Cromyn「構造用接着剤」編集A.J.Kinloch、出版Elsevier Applied Science Publishers、１９８６年、２６９-３１２ページを参照のこと。接着剤組成物はまた酸化性損傷あるいは望ましくない架橋を防ぐため酸化防止剤を含んでもよい。
本発明の接着剤組成物は多数の方法で製造することができる。半晶質共重合体と粘着性付与剤を、適切な加熱容器に入れ、窒素ガスの下で透明で均一な溶解液が生じるに十分な温度、一般に約１８０℃、まで撹拌しながら混合し、それから導電性粒子を溶解液に加え、適宜分散する。好ましくは、共重合体、粘着性付与剤と導電性の粒子は、当該分野でよく知られているように、押出機のバレル中で混合される。
本発明の接着剤組成物は好ましくは接着フィルム状で供給される。本発明の接着フィルムは取り扱い予定温度において好ましくは非粘着性であるか、あるいはわずかに粘着性である。本発明の装着フィルムは典型的にはリリースライナーの上に塗布され、室温で少なくとも約１カ月間貯蔵鑑定性を持つ。接着フィルムは、当該分野でよく知られているように、接着剤組成物の押出により製造される。本発明の接着剤組成物はその材料および／または電気的性質を調整するために、押し出しにより多層構造としてもよい。
本発明の接着剤組成物およびフィルムは典型的には再生可能であり、すなわち約１５０℃未満、好ましくは約１４０℃未満の温度で基板から完全に除去可能である。本発明の再生可能な接着剤は典型的にはTmにおいて完全に除去できるであろう、というのも過度に高い温度を使用すると基板あるいはその上の導電性デバイスを劣化させるかもしれないからである。例えば、トルエンあるいはブタノールあるいはその混合物のような適当な溶媒を使用することもまた残留している残渣を除去するために必要であるかもしれない。再生可能な粘着性のフィルムが銅、金、銀、アルミニウム、ニッケルとはんだのような導電性の材料、セラミックス、ガラス、シリコンおよびエポキシ／ガラスラミネートのような誘導体、およびポリイミドとポリエチレンテレフタレート(PET)のような重合体フィルムからなる群から選択される基板から除去可能であることは好ましい。
本発明はまた結合複合物を形成するために、第一の導電性結合サイトを持つ第一の基板と第二の結合サイトを持つ第二の基板との間に再生可能な接着性結合を形成する方法を提供する。
この方法は第一の基板に第一の導電性結合サイトを設けるステップと、第二の基板に第二の導電性結合サイトを設けるステップと、本発明の接着フィルムを供給するステップと、接着フィルムを第一と第二の導電性結合サイトのそれぞれと第一と第二の基板のそれぞれの間に位置づけるステップと、そして各導電性結合サイトと各導電性デバイスの間に、再生可能な粘着性結合を形成するために十分な熱および／または十分な圧力を十分な時間の間加えるステップとを含有する。
本発明の接着剤のために必要とされる接着時間は約１６０℃未満、好ましくは、約１２０℃から約１５０℃、最も好ましくは約１４０℃の接着温度において、典型的には約２０秒未満、好ましくは約５から約１０秒未満である。接着は典型的には約５MPaの圧力の下で行われる。
ただ説明だけのために設けた下記の非限定的実施例において、すべてのパーセントは、特に断りのない限り重量パーセントである。
実施例１
促進老化テストの前後に、本発明の接着フィルムの電気抵抗測定を下に記載したように行った。
Elf Atochemから「PEBAX３５３３」の商品名で市販されているポリアミド-ポリエーテル共重合体とYasuhara Chemicalから「Ｔ１３０」の商品名で市販されていテルペンフェノール粘着性付与剤とを１：１の重量比で混合し接着剤を製造した。混合物を金属缶に入れた。この缶を下からホットプレートで加熱し、さらにバンドヒーターを被せた。缶内の温度が１２０-１５０℃となるように設定を調整した。プロペラブレード付きオーバーヘッドスターモーターを使って樹脂を撹拌した。樹脂が透明な、均一の溶解液になった時に、５重量％の導電性粒子を加えた。導電性の粒子は日本JCIから「Bright」パウダーの商品名で市販されている、ニッケル被覆フェノール粒子であった。粒子はおよそ１０分間かきまぜて分散した。樹脂と粒子の混合物をついでシリコン処理したペーパーライナー上に注いだ。この混合物を１５０℃に設定したCarverプレス中で５ミリのテフロンシートに挟んでプレスし、フィルムを製造した。得られた接着フィルムの厚さは２-３ミリであった。
結合用のサンプルはMinco Coから市販されている、ポリイミドに銅、その上に金をラミネートした３層のフレックス回路にフィルムを取り付けて作った。このフレックス回路をついで、導電性のインジウム-錫-オキシド（ITO）が被覆されているガラスの試料へパルス加熱を用いたホットバーボンダーで結合した。３ミリのボンディングヘッドを約５MPaの圧力でフィルムに押しつけ、急速に設定温度まで加熱すると接着剤の温度は約１４０℃になった。このフィルムは１４０℃に約１０秒保った後約５MPaの圧力を加えたまま約９５℃まで冷却した。
導電性の接着結合の電気抵抗は、この試料を下記の表１に示す様々な温度と湿度条件の下で促進老化テストに付す前後に、試験法ASTMＢ５３９-９０の原理に基づき、不要な抵抗が最小となるようにして測定した。
下の表１においてデータセットの名称PEBAは上記の接着剤組成物を示す。アルファベットＡおよびＢは同じ実験を繰り返したことを示す。データセット名称中の数字は下に記載したようにテスト条件を示す。
0003824651.tif 000003
２０は温度を-２０℃から+７０℃まで循環したサンプル。
６０は温度６０℃、相対湿度９５％で老化させたサンプル。
８５は温度８５℃、相対湿度８５％で老化させたサンプル。
実施例２
接着フィルムを下記の表に示す樹脂と接着性付与剤を使用しブラベンダーミキサーで製造した。すべての場合において導電性粒子（Novametから商品名INCO１２３として市販されている、空気分級による１１ミクロン未満のニッケル粒子）を約１５重量％まで加えた。
２５ミクロンの厚みのポリエステルテレフタレートのベースフィルム上に２００ミクロンのピッチで銅のストライプのテスト回路が形成されている基板上に３５ミクロンの導電性接着フィルムをラミネートした。この長さ2cmのテストピースを電気導電性のインジウム-錫-オキシド（ITO)を被覆したガラス片の一方の端に結合した。他端は１．３ミクロンのゴールドフラッシュを持つ、１オンスの銅の対応する２００ミクロンピッチトレースの回路基盤に結合した。
フィルムをパルス加熱を用いたホットバーボンディングによって接着した。３ミリの幅のボンディングヘッドを約５MPaの圧力でフィルムに押しつけ、急速に設定温度まで加熱すると接着剤の温度は約１４０℃になった。このフィルムは１４０℃に約２０秒保った後圧力を加えたまま約９５℃まで冷却した。
テストは、４点法で回路基板に対して二つの接着結合を持ち、ITOガラスに対して二つの接着結合を持ちPET上に２cmの銅のトレースを持ち１００ミクロンのITOを持つ回路を測定して行った。テストは試験法ASTMＢ５３９-９０の原理に基づき、不要な抵抗が最小となるように行われた。結果を下の表２に示す。
0003824651.tif 000004
Pebax 3533および4033はElf Atochem製
Nirez2040はArizona Chemical製
Tamanol 135はArakawa Chemical製
T-130はYasuhara Chemical製
本発明の精神に反することなく、種々の変形および改良が行えることは当業者にとって自明であろう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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