导电性粘接剂及电子零件的连接方法
【专利摘要】本发明提供对于经预焊剂处理的基板可得到良好的导通的导电性粘接剂和电子零件的连接方法。使用以下导电性粘接剂，所述导电性粘接剂含有聚合性丙烯酸类化合物、有机过氧化物和焊剂粒子，有机过氧化物的1分钟半衰期温度比焊剂粒子的固相线温度低。在热压接时压碎焊剂粒子，除去氧化膜，并且通过熔融/流动而除去凸块表面的预焊剂层，在确保导通后，粘接剂成分完全固化。
【专利说明】导电性粘接剂及电子零件的连接方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及分散有导电性粒子的导电性粘接剂、使用该导电性粘接剂的电子零件的连接方法。本申请以在日本国于2011年12月15日申请的日本专利申请号特愿2011-274841为基础主张优先权，该申请通过参考而被引用在本申请中。
【背景技术】
[0002]近年来，为了保护基板的电路部分而实施树脂类的预焊剂处理。但是，在使用于较低温下进行压接的导电性粘接剂的连接施工方法中，产生存在于端子上的预焊剂层阻碍导通这一问题。
[0003]为了解决该问题，提出了在各向异性导电性粘接薄膜中掺混酸成分等有机膜分解成分(例如参考专利文献I。)、在压接前用三氯乙烷等清洗除去预焊剂(例如参考专利文献2。)等。
[0004]但是，在专利文献I的方法中，对掺混的自由度产生制约，并且存在酸成分等腐蚀端子等部件的担忧。另外，在专利文献2的方法中，由于工序增加，所以制备成本增大。
[0005]先前技术文献 专利文献
专利文献1:日本 特开2011-77045号公报；
专利文献2:日本特开平5-63355号公报。
【发明内容】
[0006]发明所要解决的课题
本发明鉴于这样的目前的实际情况而提出，提供对于经预焊剂处理的基板可得到良好的导通的导电性粘接剂和电子零件的连接方法。
[0007]解决课题的手段
本件发明人进行了深入研究，结果发现:通过使用焊剂粒子作为导电性粒子，使用I分钟半衰期温度比焊剂粒子的固相线温度低的有机过氧化物作为聚合引发剂，从而对于经预焊剂处理的基板能得到良好的导通。
[0008]即，本发明所涉及的导电性粘接剂的特征在于:含有聚合性丙烯酸类化合物、有机过氧化物和焊剂粒子，所述有机过氧化物的I分钟半衰期温度比所述焊剂粒子的固相线温度低。
[0009]另外，本发明所涉及的电子零件的连接方法的特征在于:将导电性粘接剂夹在经预焊剂处理的第I电子零件的电极与第2电子零件的电极之间，所述导电性粘接剂含有成膜树脂、聚合性丙烯酸类化合物、有机过氧化物和焊剂粒子，所述有机过氧化物的I分钟半衰期温度比所述焊剂粒子的固相线温度低，将第I电子零件与第2电子零件热压接，将第I电子零件的电极与第2电子零件的电极电气连接。
[0010]发明的效果根据本发明，由于有机过氧化物的I分钟半衰期温度比焊剂粒子的固相线温度低，从而在热压接时将焊剂粒子压碎，除去氧化膜，并且通过熔融/流动而除去凸块表面的预焊剂层，在确保导通后，粘接剂成分完全固化。另外，对于经预焊剂处理的基板可得到良好的导通。
[0011]实施发明的方式
以下通过下列顺序详细地对本发明的实施方式进行说明。
[0012]1.导电性粘接剂
2.电子零件的连接方法
3.实施例
〈1.导电性粘接剂〉
为了连接时的固化温度的低温化、缩短节拍时间，本实施方式的导电性粘接剂将用有机过氧化物引发自由基聚合的聚合性丙烯酸类化合物作为热固化性粘接主要成分。
[0013]即，本实施方式的导电性粘接剂含有成膜树脂、聚合性丙烯酸类化合物、有机过氧化物和导电性粒子。
[0014]作为成膜树脂，可使用苯氧基树脂、环氧树脂、聚酯树脂、聚氨酯树脂、聚酰胺、EVA等热塑性弹性体等。其中，为了耐热性、粘接性，可优选使用由双酚A和表氯醇合成的苯氧基树脂。
[0015]若成膜树脂的使用量过少，则不形成薄膜，若过多，则有用以得到电气连接的树脂的排除性变低的趋势，所以为树脂固体成分(聚合性丙烯酸类化合物与成膜树脂的总和)的80~30质量％，更优选为70~40质量％。
[0016]作为聚合性丙烯酸类化合物，可列举出二丙烯酸聚乙二醇酯、磷酸酯型丙烯酸酯、丙烯酸-2-羟基乙酯、丙烯酸-2-羟基丙酯、丙烯酸-4-羟基丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸异辛酯、双苯氧乙醇芴二丙烯酸酯、丁二酸-2-丙烯酰氧基乙酯、丙烯酸十二烷基酯、丙烯酸十八烷基酯、丙烯酸异冰片酯、二甲基丙烯酸三环癸烷二甲醇酯、丙烯酸环己酯、三(2-羟基乙基)异氰脲酸酯三丙烯酸酯、丙烯酸四氢糠基酯、邻苯二甲酸二缩水甘油醚丙烯酸酯、环氧化双酚A 二甲基丙烯酸酯、双酚A型环氧丙烯酸酯、氨基甲酸乙酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯和与它们相当的(甲基)丙烯酸酯。其中，为了固化物的凝集力的提高、导通可靠性的提高、粘接性的提高等，优选并用氨基甲酸乙酯丙烯酸酯、单官能团丙烯酸酯
坐寸ο
[0017]若聚合性丙烯酸类化合物的使用量过少，则导通可靠性变低，若过多，则粘接强度变低，进而有无法形成薄膜的趋势，所以优选为树脂固体成分(聚合性丙烯酸类化合物与成膜树脂的总和)的20-70质量％，更优选为30-60质量％。
[0018]作为有机过氧化物，可列举出过氧化二(4-甲基苯甲酰)(I分钟半衰期温度为128.2°C )、过氧化二(3-甲 基苯甲酰)(I分钟半衰期温度为131.TC )、过氧化二苯甲酰(I分钟半衰期温度为130.(TC )、过氧化苯甲酸叔己酯(I分钟半衰期温度为160.3°C )、过氧化苯甲酸叔丁酯(I分钟半衰期温度为166.8°C )、过氧化二异丁酰(I分钟半衰期温度为85.10C )、过氧化2-乙基己酸1，I, 3，3-四甲基丁酯(I分钟半衰期温度为124.3°C )、过氧化二月桂酰(I分钟半衰期温度为116.4°C)、过氧化二(3，5，5-三甲基己酰)(I分钟半衰期温度为112.60C )、过氧化特戊酸叔丁酯(I分钟半衰期温度为110.30C )、过氧化特戊酸叔己酯(I分钟半衰期温度为109.TC )、过氧化新庚酸叔丁酯(I分钟半衰期温度为104.60C )、过氧化新癸酸叔丁酯(I分钟半衰期温度为103.5°C )、过氧化新癸酸叔己酯(I分钟半衰期温度为100.90C )、过氧化二碳酸二(2-乙基己基)酯(I分钟半衰期温度为90.6°C )、过氧化二碳酸二(4-叔丁基环己基)酯(I分钟半衰期温度为92.10C )、过氧化新癸酸1，I, 3，3-四甲基丁酯(I分钟半衰期温度为92.rc )、过氧化二碳酸二醋酸酯(I分钟半衰期温度为85.10C )、过氧化二碳酸二正丙酯(I分钟半衰期温度为85.10C )、过氧化新癸酸异丙基苯酯(I分钟半衰期温度为85.rc)等。它们可并用2种以上。
[0019]若有机过氧化物的使用量过少，则反应性消失，若过多，则各向异性导电薄膜的制品寿命有降低的趋势，所以相对于100质量份的聚合性丙烯酸类化合物，优选为fio质量份，更优选为3~7质量份。
[0020]在本实施方式中，使用有机过氧化物的I分钟半衰期温度比焊剂粒子的固相线温度低的有机过氧化物。更优选使用有机过氧化物的I分钟半衰期温度比焊剂粒子的固相线温度低0°C以上且20°C以下的有机过氧化物。
[0021]若有机过氧化物的I分钟半衰期温度比焊剂粒子的固相线温度高，则即使焊剂粒子熔融，树脂的固化也不会进行，所以对于经预焊剂处理的基板无法得到良好的导通。另外，若I分钟半衰期温度比焊剂粒子的固相线温度低超过20°c，则在热压接时导电性粘接剂的固化反应过快地进行，所以在低压的热压接条件下的良好的导通变得困难。
[0022]另外，有机过氧化物的I分钟半衰期温度优选为160°C以下。由此，在200°C以下、2^3MPa的低温/低压的热压接条件下可得到良好的导通。
[0023]作为焊剂粒子，从固化温度的低温化的观点出发，优选使用Sn (47) -Bi (53)类(固相线温度:139 V )、Sn (49)-1n (34)-Pb (17)类(固相线温度:130 V )、Sn (22)-Bi (50)-Pb (28)类(固相线温度:124°C )、Sn (48)-1n (52)类(固相线温度:117°C)等低熔点的焊剂粒子。
[0024]若焊剂粒子的使用量过少，则产生导通不良的可能性升高，若过多，则产生短路的可能性升高，所以相对于100质量份的树脂固体成分，优选为0.1~20质量份，更优选为
0.2~10质量份。另外，焊剂粒子的平均粒径通常为广15 4!11，更优选为5~1(^111。
[0025]另外，作为构成本实施方式的导电性粘接剂的其它的添加组合物，根据需要，可含有各种丙烯酸单体等稀释用单体、填充剂、软化剂、着色剂、阻燃剂、触变剂、偶联剂等。
[0026]包含这样的构成的导电性粘接剂由于有机过氧化物的I分钟半衰期温度比焊剂粒子的固相线温度，从而在热压接时压碎焊剂粒子，除去氧化膜，并且通过熔融/流动而除去凸块表面的预焊剂层，在确保导通后，粘接剂成分完全固化，所以对于经预焊剂处理的基板可得到良好的导通。
[0027]另外，由于有机过氧化物的I分钟半衰期温度比焊剂粒子的固相线温度低0°C以上且20°C以下，从而在低压的热压接条件下可得到良好的导通。此外，由于有机过氧化物的I分钟半衰期温度为160°C以下、具体而言为80°C以上且160°C以下，从而在200°C以下、2^3MPa的低温/低压的热压接条件下可得到良好的导通。
[0028]接着，对于上述导电性粘接剂的制备方法，列举各向异性导电性薄膜为例进行说明。本实施方式的各向异性导电性薄膜的制备方法具有以下工序:在剥离基材上涂布含有成膜树脂、聚合性丙烯酸类化合物、有机过氧化物和焊剂粒子的组合物的涂布工序，和使剥离基材上的组合物干燥的干燥工序。
[0029]在涂布工序中，如上所述地掺混有机过氧化物的I分钟半衰期温度比焊剂粒子的固相线温度低的有机过氧化物，在使用有机溶剂进行调整后，使用刮棒涂布机、涂布装置等将该组合物涂布在剥离基材上。
[0030]作为有机溶剂，可使用甲苯、醋酸乙酯或它们的混合溶剂、其它各种有机溶齐Li。另外，剥离基材例如包含在 PET (Poly Ethylene Terephthalate)、OPP (OrientedPolypropylene)、PMP (Poly-4-methlpentene-l)、PTFE (Polytetrafluoroethylene)等上涂布有硅酮等剥离剂的层压结构，维持组合物的薄膜形状。
[0031]在下一步的干燥工序中，通过热烘箱、加热干燥装置等使剥离基材上的组合物干燥。由此，可得到将上述导电性粘接剂形成为膜状的各向异性导电薄膜。
[0032]〈2.电子零件的连接方法>
接着，对于使用导电性粘接剂的电子零件的连接方法进行说明。作为具体例示出的电子零件的连接方法，将导电性粘接剂夹在经预焊剂处理的第I电子零件的电极与第2电子零件的电极之间，所述导电性粘接剂含有成膜树脂、聚合性丙烯酸类化合物、有机过氧化物和焊剂粒子，有机过氧化物的I分钟半衰期温度比焊剂粒子的固相线温度低，将第I电子零件与第2电子零件热压接，将第I电子零件的电极与第2电子零件的电极电气连接。再有，第2电子零件已进行预焊剂处理或未进行预焊剂处理均可。
[0033]在本实施方式中，在比焊剂粒子的固相线温度高5°C以上的温度、具体而言高5°C以上且30°C以下的温度下将第I电子零件与第2电子零件热压接。由此，压碎焊剂粒子，除去氧化膜，并且可通过熔 融/流动而除去凸块表面的预焊剂层。另外，由于有机过氧化物的I分钟半衰期温度比焊剂粒子的固相线温度低，所以可使粘接剂成分完全固化。
[0034]另外，在使用有机过氧化物的I分钟半衰期温度比焊剂粒子的固相线温度低0°C以上且20°C以下的导电性粘接剂的情况下，即使在低压下也可充分压碎焊剂粒子，除去氧化膜，并且可通过熔融/流动而除去凸块表面的预焊剂层。
[0035]另外，由于有机过氧化物的I分钟半衰期温度为160°C以下，所以在200°C以下、2^3MPa的低温/低压的热压接条件下可得到良好的导通。
[0036]本实施方式的导电性粘接剂可在各种场所使用，但可优选应用于第I电气零件为液晶面板、印刷线路板(PWB)等，另外，第2电气零件为柔性印刷电路基板、带载封装(TCP)基板、覆晶薄膜(COF)基板等的情况。另外，也可用于太阳能电池模块的太阳能电池单元的电极与焊片线的连接。
[0037]另外，通过本实施方式的导电性粘接剂连接的连接体通过作为导电性粒子的焊剂粒子进行连接，所以具有高的连接可靠性。
实施例
[0038]<3.实施例 >
以下列举实施例，具体地说明本发明，但本发明并不限于这些实施例。此处，制作含有焊剂粒子和有机过氧化物的丙烯酸类热固化型导电性粘接薄膜，所述焊剂粒子具有既定的固相线温度，所述有机过氧化物具有既定的I分钟半衰期温度。然后，使用该导电性粘接薄膜使经预焊剂处理的刚性基板与柔性基板连接，评价导通电阻。[0039][实施例1]
(各向异性导电薄膜的制作)
掺 混38质量份的苯氧基树脂(商品名:YP50，东都化成社制)、20质量份的氨基甲酸乙酯丙烯酸酯(商品名:ΜΡ1600，东亚合成社制)、20质量份的2官能团丙烯酸单体(商品名:DCP，新中村化学社制)、10质量份的单官能团丙烯酸单体(商品名:A-SA，新中村化学社制)、3质量份的有机过氧化物(商品名=Nyper ( f 4 〃一)Bff,日本油脂社制，I分钟半衰期温度:130°C )、2质量份的氧化硅(商品名:RY200，Nippon Aerosil C0.，Ltd.(日本7工口社)制)、10质量份的橡胶成分(商品名:JER_91, Japan Epoxy Resins C0.Ltd.(夕\ A >工>夕 >社)制)、I质量份的硅烷偶联剂(商品名:KMB503，信越化学工业社制)和5质量份的平均粒径为10 μ m的焊剂粒子(固相线温度:139°C )，调制树脂组合物。
[0040]在将该树脂组合物溶解/混合于100质量份的甲苯中后，使用刮棒涂布机涂布在经剥离处理的PET上，在60°C的烘箱中干燥10分钟，制作厚度为30 μ m的各向异性导电薄膜。
[0041]焊剂粒子(固相线温度:139°C )如下制作。通过水雾化法，将Sn和Bi熔融而得的合金(Sn:47%, Bi:53%)从既定的喷嘴喷雾至水中，骤冷凝固，得到平均粒径为10 μ m的焊剂粒子。
[0042](连接可靠性评价用结构体的制作/评价)
在既定的条件下使用上述各向异性导电薄膜将经预焊剂处理(也称OSP (OrganicSolderability Preservative)处理。)的刚性基板与对间距为200 μ m的Cu布线已进行镀Sn处理的柔性基板连接。预焊剂处理使刚性基板在25~40°C的水溶性预焊剂(商品名:F2LX，四国化成社制)中浸溃3飞分钟后，使该刚性基板经过3次峰值为260°C的回流。
[0043]通过4端子法测定该连接结构体的初期和温度循环试验(TCT:_55°C、15分钟——125°C、15分钟循环1000次)后的导通电阻。将初期的导通电阻和TCT后的导通电阻双方为0.5 Ω以下的连接结构体评价为〇、除此之外评价为X。
[0044]使用实施例1的各向异性导电薄膜，在145°C、2MPa、10秒这一条件下进行热压接的连接结构体的导通电阻的评价为〇。另外，使用实施例1的各向异性导电薄膜，在140°C、2MPa、10秒这一条件下进行热压接的连接结构体的导通电阻的评价为X。在表1中示出导通电阻的评价结果。
[0045][实施例2]
(各向异性导电薄膜的制作)
将有机过氧化物(商品名=Peroyl ( ^—口 O ) L,日本油脂社制，I分钟半衰期温度:116°C )设为3质量份，除此之外，与实施例1同样地制作实施例2的各向异性导电薄膜。
[0046](连接可靠性评价用结构体的制作/评价)
使用实施例2的各向异性导电薄膜，在145°C、2MPa、10秒这一条件下进行热压接的连接结构体的导通电阻的评价为X。另外，使用实施例2的各向异性导电薄膜，在145°C、5MPa、10秒这一条件下进行热压接的连接结构体的导通电阻的评价为〇。在表1中示出导通电阻的评价结果。[0047][实施例3]
(各向异性导电薄膜的制作)
将固相线温度为130°C的焊剂粒子设为5质量份，以及将I分钟半衰期温度为116°C的有机过氧化物(商品名=Peroyl ( 〃一口 O ) L,日本油脂社制)设为3质量份，除此之外，与实施例1同样地制作实施例3的各向异性导电薄膜。
[0048]焊剂粒子(固相线温度:130°C )如下制作。通过水雾化法,将Sn、In和Pb熔融而得的合金(Sn:49%, In:34%，Pb:17%)从既定的喷嘴喷雾至水中，骤冷凝固，得到平均粒径为10 μ m的焊剂粒子。
[0049](连接可靠性评价用结构体的制作/评价)
使用实施例3的各向异性导电薄膜，在135°C、2MPa、10秒这一条件下进行热压接的连接结构体的导通电阻的评价为〇。在表1中示出导通电阻的评价结果。
[0050][实施例4]
(各向异性导电薄膜的制作)
将固相线温度为130°C的焊剂粒子设为5质量份，以及将I分钟半衰期温度为92°C的有机过氧化物(商品名=Peroyl ( ^—口 O ) TCP,日本油脂社制)设为3质量份，除此之外，与实施例1同样地制作实施例4的各向异性导电薄膜。
[0051 ](连接可靠性评价用结构体的制作/评价)
使用实施例4的各向异性导电薄膜，在135°C、2MPa、10秒这一条件下进行热压接的连接结构体的导通电阻的评价为X。另外，使用实施例2的各向异性导电薄膜，在135°C、5MPa、10秒这一条件下进行热压接的连接结构体的导通电阻的评价为〇。在表1中示出导通电阻的评价结果。
[0052][比较例I]
(各向异性导电薄膜的制作)
将I分钟半衰期温度为153°C的有机过氧化物(商品名:Pertetra (卜9 ) A，
日本油脂社制)设为3质量份，除此之外，与实施例1同样地制作比较例I的各向异性导电薄膜。
[0053](连接可靠性评价用结构体的制作/评价)
使用比较例I的各向异性导电薄膜，在145°C、2MPa、10秒这一条件下进行热压接的连接结构体的导通电阻的评价为X。在表1中示出导通电阻的评价结果。
[0054][参考例I]
(各向异性导电薄膜的制作)
代替焊剂粒子，将已实施镀Ni/Au的树脂粒子(日本化学制，平均粒径为ΙΟμπι)设为5质量份，除此之外，与实施例1同样地制作参考例I的各向异性导电薄膜。
[0055](连接可靠性评价用结构体的制作/评价)
使用参考例I的各向异 性导电薄膜，在145°C、2MPa、10秒这一条件下进行热压接的连接结构体的导通电阻的评价为X。另外，使用未进行预焊剂处理的刚性基板，在145°C、2MPa、10秒这一条件下进行热压接的连接结构体的导通电阻的评价为〇。在表1中示出导通电阻的评价结果。
[0056][表 I]
【权利要求】
1.一种导电性粘接剂，所述导电性粘接剂含有聚合性丙烯酸类化合物、有机过氧化物和焊剂粒子， 所述有机过氧化物的1分钟半衰期温度比所述焊剂粒子的固相线温度低。
2.如权利要求1所述的导电性粘接剂，所述有机过氧化物的I分钟半衰期温度比所述焊剂粒子的固相线温度低0°C以上且20°C以下。
3.如权利要求1或2所述的导电性粘接剂，所述有机过氧化物的I分钟半衰期温度为160°C以下。
4.一种电子零件的连接方法，所述连接方法将导电性粘接剂夹在经预焊剂处理的第1电子零件的电极与第2电子零件的电极之间，所述导电性粘接剂含有成膜树脂、聚合性丙烯酸类化合物、有机过氧化物和焊剂粒子，所述有机过氧化物的1分钟半衰期温度比所述焊剂粒子的固相线温 度低，将第1电子零件与第2电子零件热压接，将第1电子零件的电极与第2电子零件的电极电气连接。
5.如权利要求4所述的电子零件的连接方法，在比所述焊剂粒子的固相线温度高5°C以上的温度下将所述第1电子零件与所述第2电子零件热压接。
6.如权利要求4或5所述的电子零件的连接方法，在2~3MPa的压力下将所述第I电子零件与所述第2电子零件热压接。
【文档编号】C09J11/04GK103987801SQ201280061643
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2012年12月10日 优先权日:2011年12月15日
【发明者】佐藤大祐, 小高良介 申请人:迪睿合电子材料有限公司