JPH10204153A

JPH10204153A - 接着剤

Info

Publication number: JPH10204153A
Application number: JP9011529A
Authority: JP
Inventors: Hitoaki Date; 仁昭伊達; Yuuko Hozumi; 有子穂積; Eiji Tokuhira; 英士徳平; Makoto Usui; 誠臼居
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1997-01-24
Filing date: 1997-01-24
Publication date: 1998-08-04
Anticipated expiration: 2017-01-24
Also published as: JP4031545B2

Abstract

(57)【要約】【課題】リペアを容易に行うことの可能な接着剤を提
供することを課題とする。【解決手段】ナフタレン骨格を有するエポキシ樹脂の
初期縮合物、液体状のアクリル系樹脂、エポキシ樹脂の
初期縮合物用硬化剤及び添加剤とからなることを特徴と
する接着剤により上記課題を解決する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、接着剤に関する。
更に詳しくは、本発明は、例えば電子部品のような微細
構造を有する部品の接着に好適に使用できる接着剤に関
する。

【０００２】

【従来の技術】近年、はんだ接合に代わる電子部品の基
板への接合方法として、接着剤を用いた方法が注目を集
めている。電子部品の高性能化に伴い、電子部品の動作
時の発熱量は大きくなっている。また、電子部品の基板
への接着後に行われる耐熱試験は、一般に１５０℃とい
う高温で行われている。このような用途に使用される接
着剤には、吸湿性、電気絶縁性等の観点から、基材樹脂
が熱可塑性樹脂より熱硬化性樹脂であることが適してい
る。熱硬化性樹脂の中でも、電気絶縁性、低温での硬化
速度、コスト等を総合的に評価するとエポキシ樹脂が最
も有用である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の電子部
品接合用の接着剤に用いられるエポキシ樹脂の初期縮合
物は、液状のビスフェノールＡ又はＦ型のエポキシ樹脂
の初期縮合物を使用しており、これらエポキシ樹脂の初
期縮合物を用いた接着剤は、硬化後のガラス転移温度は
そのほとんどが１３０℃程度である。

【０００４】ここで、電子部品の高性能化に伴って、電
子部品の動作時の発熱量が大きくなっている。このた
め、電子部品を安定に基板に接合するために１５０℃と
いう高温での耐熱試験も行われているが、このような高
温での試験には、従来のエポキシ樹脂系の接着剤では耐
えられなかった。ここで、特開平７−２４０８０９号公
報によれば、耐熱性及び耐湿性を向上させるために、分
子中にナフタレン骨格を有するエポキシ樹脂の初期縮合
物を含む接着剤が記載されている。この接着剤を使用す
れば、上記耐熱試験にある程度対応することができると
考えられる。

【０００５】しかしながら、従来の接着剤では、電子部
品の基板への接合後に不良が発生した場合、リペア（リ
ペアとは、接合後に電子部品を基板から除去し、基板に
付着した接着剤の硬化物を拭き取ることができ、更にそ
の除去部に電子部品を再搭載することを意味する。以下
同じ。）が不可能であるという問題点があった。つま
り、この問題点は、熱硬化性樹脂を接着剤に用いた場
合、基板に付着した一旦硬化した樹脂を拭き取ることは
困難であることを原因としている。

【０００６】そのため、製造のコストを低減するため
に、リペアを容易に行うことの可能な接着剤が望まれて
いる。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を鑑み、本発明
の発明者等は、高温でも良好な接合安定性を示し、か
つ、リペア可能な接着剤について検討した結果、本発明
に至った。かくして本発明によれば、ナフタレン骨格を
有するエポキシ樹脂の初期縮合物、液体状のアクリル系
樹脂、エポキシ樹脂の初期縮合物用硬化剤及び添加剤と
からなることを特徴とする接着剤が提供される。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明に使用できるエポキシ樹脂
の初期縮合物としては、ナフタレン骨格を有する樹脂の
初期縮合物（プレポリマーとも称する）であれば、当該
分野で公知の初期縮合物をいずれも使用できる。ナフタ
レン骨格を有するエポキシ樹脂の初期縮合物は、従来の
ビスフェノール骨格を有するビスフェノールＡ又はＦ型
等のエポキシ樹脂の初期縮合物に比べ、高いガラス転移
点を有するので、得られる接着剤の耐熱性を向上させる
ことができる。従って、発熱量の大きい電子部品を接着
した場合でも、接着力を安定に維持することができる。
なお、本発明における初期縮合物とは、硬化剤及び／又
は熱等により重合及び／又は架橋しうる比較的低分子量
の樹脂を意味する。

【０００９】エポキシ樹脂の初期縮合物の例としては、
ジナフチルトリオールグリシジルエーテル、ジヒドロキ
シナフタレンジグリシジルエーテル（１，６−ジヒドロ
キシナフタレンジグリシジルエーテルがより好まし
い）、ビス（ジヒドロキシナフタレン）テトラグリシジ
ルエーテル等を最小単位とする初期縮合物が挙げられ
る。なお、これら例示初期縮合物は、いずれもグリシジ
ルエーテル型であるが、これに限定されず、グリシジル
エステル型、グリシジルアミン型の樹脂も使用できる。
更に、この初期縮合物は、固形、又は半固形でもよく、
エポキシ当量が２５０以下の初期縮合物であることが好
ましい。

【００１０】また、ナフタレン骨格を有するエポキシ樹
脂の耐熱性を妨げない範囲で、他のエポキシ初期縮合物
を添加してもよい。他のエポキシ初期縮合物としては、
例えば、ビスフェノールＡ型エポキシ、ビスフェノール
Ｆ型エポキシ、ビスフェノールＳ型エポキシ、グリシジ
ルアミン型エポキシ、フェノールノボラック型エポキ
シ、クレゾールノボッラク型エポキシ、ビフェニル型エ
ポキシ、グリシジルエステル型エポキシ、脂環式エポキ
シ、ウレタン変性エポキシ等の初期縮合物が挙げられ
る。

【００１１】次に、液体状のアクリル系樹脂としては、
常温で液体状の樹脂であれば、当該分野で公知の樹脂を
いずれも使用できる。また、本発明においてアクリル樹
脂とは、α−メチルアクリロ基を有するモノマーから得
られる樹脂を意味する。液体状アクリル樹脂を接着剤に
含有させることにより、接着剤の硬化物を該アクリル樹
脂を溶解しうる溶剤で容易に拭き取ることができる。従
って、接着した電子部品に不良が発見された場合等でも
容易にリペアすることができる。アクリル系樹脂の例と
しては、トリメチロールプロパントリアクリレート、フ
ェノキシポリエチレングリコールアクリレート、ジメチ
ルアミノエチルアクリレート、２−ヒドロキシプロピル
アクリレート等を最小単位とする樹脂が挙げられる。特
に分子量が千以下のモノマー、１万以下のオリゴマーか
らなる樹脂が好ましい。

【００１２】ここで、アクリル系樹脂の配合量は、上記
ナフタレン骨格を有するエポキシ樹脂の初期縮合物１０
０重量部に対して、５〜２００重量部の範囲であること
が好ましく、特に１０〜１００重量部であることが好ま
しい。次に、硬化剤としては、エポキシ樹脂の初期縮合
物用の硬化剤であれば、公知の硬化剤をいずれも使用で
きる。硬化剤の例としては、ジエチレトリアミン、トリ
エチレンテトラミン等のアミン系硬化剤、イミダゾー
ル、エチルメチルイミダゾール等のイミダゾール系硬化
剤、ジシアンジアミド、ヒドラジド系硬化剤、無水フタ
ル酸、無水マレイン酸等の酸無水物系硬化剤、キシリレ
ンジアミン等のフェノール系硬化剤等が挙げられる。こ
こで、硬化剤の配合量は、上記ナフタレン骨格を有する
エポキシ樹脂の初期縮合物１００重量部に対して、５〜
１００重量部の範囲であることが好ましく、特に３０〜
７０重量部であることが好ましい。

【００１３】上記硬化剤は、カプセル状の熱可塑性樹脂
中に包含された硬化剤（以下、カプセル状硬化剤と称す
る）であれば、所望時に接着剤を硬化させることができ
るのでより好ましい。カプセル状硬化剤を構成する熱可
塑性樹脂としては、所望の温度で溶融しうる樹脂であれ
ば、特に限定されない。例えば、アクリル樹脂、ポリエ
ステル樹脂、ポリオレフィン樹脂等が挙げられる。

【００１４】添加剤としては、無機充填剤、導電性粒
子、溶剤、カップリング剤、消泡剤、レベリング剤等が
挙げられる。これら添加剤は、複数種接着剤に添加して
もよい。接着剤は、特に無機充填剤及び／又は導電性粒
子を含むことが好ましい。無機充填剤としては、金属の
炭酸塩、金属の硫酸塩、アルミナ、シリカ、酸化チタン
等が挙げられる。この内、アルミナ、シリカが好まし
い。無機充填剤は、粒子状であることが好ましく、その
粒子径は、接着剤を使用する分野によっても相違する
が、例えば電子部品を基板に接着する場合、１０μｍ以
下、好ましくは０．１〜１０μｍの範囲である。なお、
無機充填剤を添加することにより、接着剤の熱導電率が
向上し、硬化時間を短縮することができる。更に、接着
剤の熱膨張係数を低減することができ、電子部品と基板
の接合を安定に維持することができる。

【００１５】次に、導電性粒子としては、銀、金、銅、
ニッケル、パラジウム、ロジウム等の金属微粒子、銀−
パラジウム合金等の合金微粒子、無定形カーボン、グラ
ファイト等の粉末等が挙げられる。この内、銀が好まし
い。導電性粒子の粒子径は、接着剤を使用する分野によ
っても相違するが、例えば電子部品を基板に接着する場
合、１〜１５μｍの範囲である。１μｍより小さい場合
は、複数の接着部がある場合において、接着部の間隔の
バラツキを緩和できず、接合不良を起こすので好ましく
ない。一方、１５μｍより大きい場合は、隣接する接着
部とも導通するおそれがあるので好ましくない。

【００１６】更に、上記導電性粒子は、絶縁性樹脂で被
覆することによりマイクロカプセル型導電性粒子である
ことが好ましい。導電性粒子を絶縁性樹脂で被覆するこ
とにより、接着時に接着を所望する部分に圧力をかけて
絶縁性樹脂を破壊して導通をとり、それ以外の部分はカ
プセルが破壊されないので絶縁性を保つことができる。
ここで使用する絶縁性樹脂としては、電気的な絶縁性を
有する樹脂であれば、特に限定されず、熱可塑性樹脂や
熱硬化性樹脂のいずれも使用することができる。具体的
には、アミン系硬化剤で硬化させたエポキシ樹脂が挙げ
られる。

【００１７】その他の添加剤の内、溶剤は、接着剤の構
成成分を均一に混合させる目的、粘度調整の目的で使用
してもよい。使用できる溶媒は、特に限定されない。具
体的には、ｎ−ヘキサン、ｎ−デカン、シクロヘキサン
等の脂肪族炭化水素系溶剤、ベンゼン、トルエン、キシ
レン等の芳香族炭化水素系溶剤、ブチルアセテート、ベ
ンジルアセテート等のエステル系溶剤、メチルセロソル
ブ、ブチルセロソルブ、メチルカルビトール、メチルセ
ロソルブアセテート、エチレングリコール、ジエチレン
グリコール、ジグライム等の多価アルコール系溶剤等が
挙げられる。

【００１８】ここで、本発明の接着剤は、その中に含ま
れる不純物イオン濃度の総量が５０ｐｐｍ以下であるこ
とが、短絡を防止する観点から好ましい。なお、不純物
イオンに該当するものは、ナトリウム、カリウム等のア
ルカリ金属イオン、塩素等のハロゲンイオンである。上
記接着剤は、硬化剤とそれ以外の構成成分を混合した一
液型、使用時に硬化剤とそれ以外の構成成分を混合する
二液型の形態であってもよい。本発明の接着剤は、一液
型の形態であることが好ましい。

【００１９】本発明の接着剤は、公知の接着剤と同様に
使用することができる。例えば、電子部品と基板を接着
する場合、基板に厚さ１０〜１５０μｍで塗布する。次
いで、電子部品を載置し、所望の温度で加熱して接着剤
を硬化させることにより電子部品と基板を接着すること
ができる。なお、本発明により接着することができる部
材としては、半導体チップとリードフレーム、水晶振動
子及びｓｄｃメータ等とリード線、マイクロモータ用の
青銅とカーボンブラシ、液晶表示装置の基板、導電接着
が必要とされるプラスチック類、プリント配線板等が挙
げられる。

【００２０】更に、本発明の接着剤は、接着後であって
もリペア可能であるという効果を奏する。本発明の接着
剤がリペア可能であるのは、次の理由によると考えられ
る。即ち、熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂の初期縮合
物は、一旦硬化してエポキシ樹脂となると、溶剤に不溶
であるためリペアすることができない。そこで、液体状
のアクリル樹脂を添加することにより、リペア時に該ア
クリル樹脂を溶解する溶剤で処理すれば、アクリル樹脂
が溶解し、その溶解に伴ってエポキシ樹脂も剥離させる
ことができるためであると考えられる。

【００２１】リペア時に使用する溶剤は、アセトン、Ｎ
−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）、ジメチルホルム
アミド（ＤＭＦ）等が挙げられる。これら溶剤は、単独
でも、組み合わせて使用してもよい。

【００２２】

【実施例】以下、実施例により説明するが、本発明はこ
れによって限定されるものではない。

【００２３】実施例１ナフタレン骨格を有するエポキシ樹脂の初期縮合物
（１，６−ジヒドロキシナフタレンジグリシジルエーテ
ル）、液体状のアクリル系樹脂（トリメチロールプロパ
ントリアクリレート）及びエポキシ樹脂の初期縮合物用
硬化剤（旭化成ＨＸ−３９２１、イミダゾールを熱可塑
性樹脂で被覆したマイクロカプセル状硬化剤）と、添加
剤としてシリカ粉末（無機充填剤）を重量比で４０重量
％と、個々の銀粒子表面をエポキシ樹脂で被覆したマイ
クロカプセル型の導電性粒子を体積比で５体積％で混合
して６種類の導電性の接着剤を作製した。なお、ナフタ
レン骨格を有するエポキシ樹脂の初期縮合物、液体状の
アクリル系樹脂及びエポキシ樹脂の初期縮合物用硬化剤
の配合比を表１に示した。

【００２４】

【表１】

【００２５】これら接着剤について以下の評価を行っ
た。（１）接着剤の硬化時のガラス転移点をＴＭＡ（熱機械
分析）により測定した。結果を表２に示す。

【００２６】

【表２】

【００２７】本発明の接着剤は、高いガラス転移点を有
していることがわかった。特に、液体状アクリル樹脂が
１〜２００重量部含まれる接着剤のガラス点移転は１５
０℃以上であった。（２）６種類の接着剤について室温（２０℃）で放置
し、粘度の経時変化（製造直後、１５日後及び１か月後
の変化）をＥＨ型粘度計により測定した。結果を表３に
示す。

【００２８】

【表３】

【００２９】本発明の接着剤は、粘度の経時変化が殆ど
なく良好なポットライフを示すことがわかった。特に、
液体状アクリル樹脂が５〜２１０重量部含まれる接着剤
の粘度の経時変化はより少なかった。（３）図１に示す如きＡｌ電極（１、２）からなるくし
形パターンを使用して電食試験を行った。図１のくし形
パターンは、電極１の３本のくし状電極と電極２の４本
のくし状電極が、交互になるように配置されている。更
に、隣合う電極７のくし状電極と電極８のくし状電極の
間隔と重なりを、それぞれ２０μｍと３０μｍとした。

【００３０】図１のくし型パターン上に６種類の接着剤
をそれぞれ塗布し、１７０℃で１分間、続いて１５０℃
で２時間接着剤を硬化させた。この後、８５℃、湿度８
５％、ＤＣ５Ｖで５００時間電食試験を行った。結果を
表４に示す。

【００３１】

【表４】

【００３２】表４から明らかなように、くし形パターン
間の絶縁抵抗は、１０¹¹Ω以上であり、５００時間経過
後も変化は殆どなく、良好な電食性を示した。（４）６種類の導電性の接着剤を用いて、ガラスエポキ
シ基板上に、隣合う端子のピッチが１００μｍとなるよ
うに端子数が３６０個のチップを熱圧着した。このガラ
スエポキシ基板と同様の基板を５０枚形成した。この基
板に、−６５℃〜１５０℃の温度付与を１０００サイク
ル行うことにより温度サイクル試験を行った。結果を表
５に示す。なお、エポキシ樹脂の初期縮合物としてビス
フェノールＡ型の初期縮合物を使用した場合も合わせて
表５に示す（No.7）。

【００３３】

【表５】

【００３４】表５から明らかなように、液体状アクリル
樹脂が２１０重量部含まれる接着剤については若干の不
良が発生するものの、全体として本発明の接着剤は良好
な接着性を示した。一方、ビスフェノールＡ型の初期縮
合物は、多くの不良が発生した。（５）上記（４）と同様にして６種類の導電性の接着剤
を使用したガラスエポキシ基板を形成した。次いで、加
熱してチップを取り外した後、基板に残った接着剤の硬
化物をアセトン、ＮＭＰ、ＤＭＦ、アセトン＋ＮＭＰ、
ＮＭＰ＋ＤＭＦ、アセトン＋ＤＭＦで拭き取り、リペア
性を観察した。結果を表６に示す。

【００３５】

【表６】

【００３６】表６から明らかなように、本発明の接着剤
は良好なリペア性を有していることがわかった。また、
液体状アクリル樹脂を１重量部以上、特に５０重量部以
上含む場合、よりリペア性が向上することがわかった。
以上の（１）〜（５）より、液体状アクリル樹脂の配合
量は、５〜２００重量部であること特に好ましいことも
わかった。

【００３７】実施例２硬化剤の配合量をエポキシ樹脂の初期縮合物に対して
１、５、１００及び１１０重量部とした以外は、実施例
１と同一の組成で接着剤を作製し、実施例１と同一の試
験を行った。

【００３８】その結果、硬化剤の配合量が１、１００重
量部の接着剤は、完全硬化せずゴム状の硬化物となっ
た。これは、１重量部の接着剤は硬化剤が少ない、１１
０重量部のものは硬化剤が過剰であったためであると考
えられる。従って、硬化剤の配合量は５〜１００重量部
であることが好ましいことがわかった。

【００３９】実施例３無機充填剤を、シリカからアルミナに変更した以外は実
施例１と同一の組成で接着剤を作製し、同一の試験を行
った。

【００４０】得られた接着剤は、ガラス転移点、粘度の
経時変化及び電食試験、温度サイクル試験、リペア性の
いずれも実施例１と同等の結果を示した。

【００４１】実施例４無機充填剤の配合量を４０重量％から、１、５、８０及
び９０重量％に変えた以外は、実施例１と同一の組成で
接着剤を作製し、実施例１と同一の試験を行った。

【００４２】この実施例により以下のような結果が得ら
れた。（１）接着剤へのシリカの配合量が９０重量％の場合、
接着剤は十分な接着性を示さなかった。（２）シリカの配合量が、１、５、８０重量％の接着剤
は、ガラス転移点、粘度の経時変化、電食試験及びリペ
ア性においては、実施例１と同等の結果を示した。（３）シリカの配合量が５、８０重量％の接着剤は、温
度サイクル試験において、実施例１と同一の結果を示し
た。しかし、シリカの配合量が１重量％の接着剤は、５
０枚の基板中、３枚の基板に不良が発生した。

【００４３】実施例５無機充填剤をシリカからアルミナに変えた以外は、実施
例４と同一の組成で接着剤を作製し、実施例４と同一の
試験を行った。

【００４４】結果は実施例４と同じであった。実施例４
及び５から、無機充填剤の配合量は５〜８０重量％であ
ることが好ましいことがわかった。

【００４５】実施例６接着剤の塩素イオン、ナトリウムイオン、カリウムイオ
ン等の不純物イオン濃度の総量を、５０及び６０ｐｐｍ
の２種類とした以外は、実施例１と同一の接着剤組成
で、実施例１と同一の評価を行った。

【００４６】この実施例により以下のような結果が得ら
れた。（１）接着剤のガラス転移点、粘度の経時変化及び導電
性接着剤の温度サイクル試験、リペア性は実施例１と同
等の結果を示した。（２）電食試験において、不純物イオン濃度が６０ｐｐ
ｍの接着剤は６０時間後に１０⁸Ω以下に低下したが、
５０ｐｐｍの接着剤は実施例１と同等の電食性を示し
た。

【００４７】

【発明の効果】本発明の接着剤は、ナフタレン骨格を有
するエポキシ樹脂の初期縮合物、液体状のアクリル系樹
脂、エポキシ樹脂の初期縮合物用硬化剤及び添加剤とか
らなることを特徴とする。従って、接着剤のガラス転移
点を向上させることにより耐熱性を高めることができ
る。更に、接着剤の硬化物を溶剤で容易に拭き取りるこ
とができる。また、接着剤の熱膨張係数を低減できるの
で、接着剤の熱膨張係数を電子部品と基板の熱膨張係数
に近づけることができる。よって、本発明の接着剤は、
最近の高発熱を伴う電子部品の接合に使用できる。更に
また、電子部品の接合後に何らかの不具合が生じてもリ
ペアが容易に行えるため製造コストを低減することがで
きる。

【００４８】硬化剤が、イミダゾールを熱可塑性樹脂で
被覆したカプセル状硬化剤であることにより、所望時に
接着剤を硬化させることができる。添加剤が、金属粒子
表面を絶縁性樹脂で被覆したマイクロカプセル状導電性
粒子であることにより、導通時の電気特性の優れた接着
剤を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、実施例で使用したくし型パターンの概
略平面図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者徳平英士神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番１号富士通株式会社内 (72)発明者臼居誠神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番１号富士通株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ナフタレン骨格を有するエポキシ樹脂の
初期縮合物、液体状のアクリル系樹脂、エポキシ樹脂の
初期縮合物用硬化剤及び添加剤とからなることを特徴と
する接着剤。
【請求項２】硬化剤が、イミダゾールを熱可塑性樹脂
で被覆したカプセル状硬化剤である請求項１の接着剤。
【請求項３】添加剤が、導電性粒子表面を絶縁性樹脂
で被覆したマイクロカプセル状導電性粒子である請求項
１の接着剤。