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TECHNISCHES
GEBIET
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Diese
Erfindung betrifft ein Material zur Verbindung von Schaltungen,
bei dem eine Klebstoff-Zusammensetzung und leitfähige Teilchen genutzt werden,
und ein Verfahren zur Herstellung einer Platine mit verbundenen
Schaltungen.
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STAND DER
TECHNIK
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Epoxyharz-Klebstoffe
werden für
verschiedene Zwecke wie Elektrik-, Elektronik-, Konstruktions-, Kraftfahrzeug-
und Flugzeugmaterialien weithin eingesetzt, weil sie eine hohe Haftfestigkeit
ergeben können und
eine hervorragende Wasserbeständigkeit
und Wärmebeständigkeit
aufweisen. Insbesondere sind Epoxyharz-Klebstoffe vom Einkomponententyp
leicht einsetzbar, weil es nicht erforderlich ist, das Hauptmaterial
und das Härtungsmittel
zu vermischen, und sie werden in Form eines Films, einer Paste oder
eines Pulvers weithin verwendet. Bei einem solchen Epoxyharz-Klebstoff
vom Einkomponententyp können
Epoxyharze, Härtungsmittel
und Regler vielfältig
kombiniert werden. Somit ermöglicht
eine zweckmäßige Auswahl
ihrer Kombination das Erreichen jedes gewünschten Verhaltens, wie beispielsweise
in der japanischen Offenlegungsschrift (KOKAI) Nr. Sho62-141083 offenbart
ist.
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Ein
filmartiger Klebstoff, der in dieser japanischen Offenlegungsschrift
(KOKAI) Nr. Sho62-141083 offenbart ist, kann jedoch zum Zeitpunkt
des Härtens
nicht ausreichend reaktiv sein, weil dabei ein katalytisches Härtungsmittel
verwendet wird, das bei Raumtemperatur inert ist, um sowohl Kurzzeit-Härtungseigenschaften (schnellhärtendes
Verhalten) als auch eine Lagerbeständigkeit (Lagerungseigenschaften)
zu erzielen, um eine gute Stabilität zu erreichen. Somit muss
er, obwohl er eine gute Handhabbarkeit aufweist, für eine Verbindungszeit
von etwa 20 s auf etwa 140°C
bis etwa 180°C
erwärmt
werden, oder er muss für
eine Verbindungszeit von etwa 10 s auf etwa 180°C bis etwa 210°C erwärmt werden.
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In
den vergangenen Jahren wird auf dem Gebiet der elektronischen Präzisionsinstrumente
die Dichte der Schaltungen jedoch immer mehr erhöht, so dass Anschlüsse mit
einer sehr schmalen Breite und in sehr kleinen Abständen gebildet
werden. Dies hat in einigen Fällen,
in denen Anschlüsse
unter Verbindungsbedingungen miteinander verbunden wurden, die an
solche herkömmlichen
Epoxyharz-Materialien zur Verbindung von Schaltungen angepasst waren,
ein Lösen
oder Abschälen
und einen Überdeckungsfehler
von Schaltungen bewirkt. Darüber
hinaus wird danach gesucht, die Verbindungszeit so zu verkürzen, dass
eine Verbindung innerhalb von 10 s ermöglicht wird, um die Produktivität zu verbessern.
Um diese Anforderungen zu erfüllen, wird
danach gesucht, ein bei niedrigen Temperaturen schnell härtbares
Material zur Verbindung von Schaltungen zu erhalten, das dazu fähig ist,
bei einer niedrigen Temperatur und dennoch in einem kurzen Zeitraum
zu härten.
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OFFENBARUNG
DER ERFINDUNG
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung
eines Materials zur Verbindung von Schaltungen zur Verwendung in
der Elektrik und Elektronik mit einem besseren Schnellhärtungsverhalten bei
tiefen Temperaturen als bei herkömmlichen
Epoxyharz-Verbindungsmaterialien, das auch eine Topfzeit aufweist,
und ein Verfahren zur Herstellung einer Platine mit verbundenen
Schaltungen, bei dem ein solches Verbindungsmaterial verwendet wird.
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Die
vorliegende Erfindung macht ein Material zur Verbindung von Schaltungen
verfügbar,
umfassend von 2 bis 75 Gew.-Teile eines Polyurethanharzes, von 30
bis 60 Gew.-Teile einer radikalisch polymerisierbaren Substanz und
von 0,1 bis 30 Gew.-Teile eines beim Erwärmen ein Radikal bildenden
Härtungsmittels.
Das Material zur Verbindung von Schaltungen der vorliegenden Erfindung
ist besonders bevorzugt als Verbindungsmaterial, das zwischen einander
gegenüberliegenden
Anschlüssen
angeordnet ist und mit dem die Anschlüsse in Druckrichtung elektrisch
miteinander verbunden werden, während
die einander gegenüberliegenden
Anschlüsse
zusammengedrückt
werden.
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Das
Material zur Verbindung von Schaltungen der vorliegenden Erfindung
kann vorzugsweise weiterhin ein filmbildendes Material und/oder
leitfähige
Teilchen umfassen. Das filmbildende Material kann vorzugsweise in
einer Menge von 0 bis 40 Gew.-Teilen eingemischt werden, und ein
Polyimidharz ist bevorzugt.
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Als
Polyurethanharz kann vorzugsweise ein Harz mit einer Fließgrenze
von 40°C
bis 140°C,
gemessen mittels des Fließprüfer-Verfahrens,
verwendet werden. Die Verwendung eines Härtungsmittels mit einer Gewichtsretention
bei 25°C
für 24
h (d.h. einem Anteil der Massendifferenz vor und nach einem offenen
Stehenlassen bei Raumtemperatur (25°C) und Normaldruck für 24 h,
bezogen auf die Masse vor dem Stehenlassen) von nicht weniger als
20 Gew.-% als Härtungsmittel
ist bevorzugt. Als radikalisch polymerisierbare Substanz ist Urethanacrylat
bevorzugt.
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Die
vorliegende Erfindung macht auch ein Verfahren zur Herstellung einer
Platine mit verbundenen Schaltungen verfügbar, das den Schritt der gegenseitigen
Verbindung von Schaltungsanschlüssen
durch die Verwendung des Materials zur Verbindung von Schaltungen
der vorliegenden Erfindung umfasst. Insbesondere macht die vorliegende
Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Platine mit verbundenen
Schaltungen verfügbar,
das einen Verbindungsschritt zur gegenseitigen Verbindung von Schaltungselementen
umfasst, die jeweils einen Anschluss aufweisen, wobei die Elemente
so miteinander verbunden sind, dass ihre Anschlüsse dazu fähig sind, ein Leitung zwischen
ihnen herzustellen; wobei der Verbindungsschritt den Schritt des
Erwärmens
des Materials zur Verbindung von Schaltungen der vorliegenden Erfindung,
während über die
Schaltungselemente ein Druck darauf ausgeübt wird, umfasst, und das Material
zur Verbindung von Schaltungen zwischen wenigstens zwei Schaltungselementen
gehalten wird, die so angeordnet sind, dass ihre Seiten mit den
Anschlüssen
einander gegenüberliegen.
Dieses Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung ist besonders
bevorzugt, wenn wenigstens eine Fläche des Anschlusses aus wenigstens
einem Metall besteht, das aus Gold, Silber und einem Metall der
Platingruppe ausgewählt
ist.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die 1(a) bis 1(d) veranschaulichen
ein Verfahren zur Herstellung einer Platine mit verbundenen Schaltungen,
das in Beispiel 1 durchgeführt
wird.
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2 ist
ein Querschnitt, in dem verbindende Bereiche einer in Beispiel 3
verwendeten biegsamen Platine dargestellt sind.
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3 ist
ein Querschnitt, in dem verbindende Bereiche eines Schaltungssubstrats
eines in Beispiel 4 verwendeten Flüssigkristalldisplayfeldes dargestellt
sind.
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BESTE MODI
ZUR DURCHFÜHRUNG
DER ERFINDUNG
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A. Härtungsmittel
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Das
in der vorliegenden Erfindung verwendete Härtungsmittel ist ein Härtungsmittel,
das dazu fähig ist,
bei einer Zersetzung durch Erwärmen
ein Radikal zu bilden, wie eine Peroxidverbindung oder eine Azoverbindung.
Das Härtungsmittel
kann zweckmäßigerweise
gemäß der vorgesehenen
Verbindungstemperatur, Verbindungszeit, Topfzeit und so weiter ausgewählt werden.
Um eine hohe Reaktivität
und eine lange Topfzeit zu erreichen, ist ein organisches Peroxid
bevorzugt, das eine Halbwertszeit von 10 h bei einer Temperatur
von 40°C
oder mehr und eine Halbwertszeit von 1 min bei einer Temperatur
von 180°C
oder darunter aufweist, und noch mehr bevorzugt ist ein organisches
Peroxid, das eine Halbwertszeit von 10 h bei einer Temperatur von 60°C oder mehr
und eine Halbwertszeit von 1 min bei einer Temperatur von 170°C oder darunter
aufweist.
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Wenn
die Verbindungszeit nicht länger
als 10 s gemacht wird, kann das Härtungsmittel vorzugsweise in
einer Menge von 0,1 bis 30 Gew.-Teilen und noch mehr bevorzugt von
1 bis 20 Gew.-Teilen eingemischt werden, um eine ausreichende Reaktionsgeschwindigkeit
zu erreichen. Wenn das Härtungsmittel
in einer Menge von weniger als 0,1 Gew.-Teilen eingemischt wird,
kann eine ausreichende Reaktionsgeschwindigkeit nicht erreicht werden,
wodurch die Neigung entsteht, dass es schwierig wird, eine gute
Haftfestigkeit und einen kleinen Verbindungswiderstand zu erreichen.
Wenn es in einer Menge von mehr als 30 Gew.-% eingemischt wird,
neigt das Material zur Verbindung von Schaltungen dazu, schlechtere
Fließeigenschaften
zu haben, einen hohen Verbindungswiderstand zu verursachen und eine
kurze Topfzeit zu haben.
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Das
organische Peroxid, das als das in der vorliegenden Erfindung verwendete
Härtungsmittel
bevorzugt ist, wird durch Diacylperoxide, Peroxydicarbonate, Peroxyester,
Peroxyketale, Dialkylperoxide, Hydroperoxide und Silylperoxide veranschaulicht.
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Die
Diacylperoxide können
Isobutylperoxid, 2,4-Dichlorbenzoylperoxid, 3,5,5-Trimethylhexanoylperoxid,
Octanoylperoxid, Lauroylperoxid, Stearoylperoxid, Succinylperoxid,
Benzoylperoxytoluol und Benzoylperoxid einschließen.
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Die
Peroxydicarbonate, können
Di-n-propylperoxydicarbonat, Diisopropylperoxydicarbonat, Bis(4-t-butylcyclohexyl)peroxydicarbonat,
Di-2-ethoxyethylperoxydicarbonat, Di(2-ethylhexylperoxy)dicarbonat,
Dimethoxybutylperoxydicarbonat und Di(3-methyl-3-methoxybutylperoxy)dicarbonat
einschließen.
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Die
Peroxyester können
Cumylperoxyneodecanoat, 1,1,3,3-Tetramethylbutylperoxyneodecanoat, 1-Cyclohexyl-1-methylethylperoxyneodecanoat,
t-Hexylperoxyneodecanoat,
t-Butylperoxypivarat, 1,1,3,3-Tetramethylbutylperoxy-2-ethylhexanoat,
2,5-Dimethyl-2,5-di(2-ethylhexanoylperoxy)hexan, 1-Cyclohexyl-1-methylethylperoxy-2-ethylhexanonat,
t-Hexylperoxy-2-ethylhexanonat, t-Butylperoxy-2-ethylhexanonat,
t-Butylperoxyisobutyrat, 1,1-Bis(t-butylperoxy)cyclohexan, t-Hexylperoxyisopropylmonocarbonat,
t-Butylperoxy-3,5,5-trimethylhexanonat, t-Butylperoxylaurat, 2,5-Dimethyl-2,5-di(m-toluoylperoxy)hexan,
t-Butylperoxyisopropylmonocarbonat, t-Butylperoxy-2-ethylhexylmonocarbonat,
t-Hexylperoxybenzoat und t-Butylperoxyacetat einschließen.
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Die
Peroxyketale können
1,1-Bis(t-hexylperoxy)-3,3,5-trimethylcyclohexan, 1,1-Bis(t-hexylperoxy)cyclohexan,
1,1-Bis(t-butylperoxy)-3,3,5-trimethylcyclohexan, 1,1-(t-Butylperoxy)cyclododecan
und 2,2-Bis(t-butylperoxy)decan einschließen.
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Die
Dialkylperoxide können α,α'-Bis(t-butylperoxy)diisopropylbenzol,
Dicumylperoxid, 2,5-Dimethyl-2,5-di(t-butylperoxy)hexan und t-Butylcumylperoxid
einschließen.
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Die
Hydroperoxide können
Diisopropylbenzolhydroperoxid und Cumolhydroperoxid einschließen.
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Die
Silylperoxide können
t-Butyltrimethylsilylperoxid, Bis(t-butyl)dimethylsilylperoxid,
t-Butyltrivinylsilylperoxid, Bis(t-butyl)divinylsilylperoxid, Tris(t-butyl)vinylsilylperoxid,
t-Butyltriallylsilylperoxid, Bis(t-butyl)diallylsilylperoxid und
Tris(t-butyl)allylsilylperoxid einschließen.
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In
der vorliegenden Erfindung kann als Härtungsmittel jede beliebige
dieser Verbindungen verwendet werden, oder zwei oder mehr Verbindungen
können
in Kombination verwendet werden. Auch jedes dieser Härtungsmittel (Radikalbildner)
kann in Kombination mit einem Zersetzungsbeschleuniger, einem Inhibitor
und so weiter verwendet werden.
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Um
die Anschlüsse
der Schaltungselemente frei von Korrosion zu halten, können im
Härtungsmittel enthaltene
Chloridionen und organische Säuren
vorzugsweise mit einem Gehalt von nicht mehr als 5000 ppm vorliegen.
Diejenigen, die nach einer Zersetzung in der Wärme weniger organische Säure erzeugen,
sind noch mehr bevorzugt. Darüber
hinaus kann das Härtungsmittel
mit Hinblick auf eine Verbesserung der Beständigkeit der erzeugten Materialien
zur Verbindung von Schaltungen vorzugsweise eine Gewichtsretention
von nicht weniger als 20 Gew.-% nach einem 24stündigen offenen Stehenlassen
bei Raumtemperatur (25°C)
und Normaldruck aufweisen.
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Jedes
dieser Härtungsmittel
kann auch beispielsweise mit einem polymeren Material vom Polyurethantyp
oder Polyestertyp beschichtet werden, um Mikrokapseln daraus herzustellen.
Ein solches Härtungsmittel
ist aufgrund einer verlängerten
Topfzeit bevorzugt.
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B. Polyurethanharz
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Als
Polyurethanharz ist ein Harz, das durch die Umsetzung eines Diols
mit zwei Hydroxylgruppen im Molekül mit einem Diisocyanat mit
zwei Isocyanatgruppen im Molekül
erhalten wird, in der vorliegenden Erfindung bevorzugt, weil es
zum Zeitpunkt des Härtens
eine gute Spannungsrelaxation und eine Polarität aufweist, die eine Verbesserung
der Haftung bewirkt.
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Als
Diol kann ein beliebiges von denjenigen, bei denen es sich um lineare
Verbindungen mit Hydroxylgruppen an den Enden handelt, verwendet
werden. Insbesondere kann es ein Polyethylenadipat, Polydiethylenadipat,
Polypropylenadipat, Polybutylenadipat, Polyhexamethylenadipat, Polyneopentyladipat,
Polycaprolactonpolyol, Poly(hexamethylencarbonat), Siliconpolyol,
Acrylpolyol, Poly(ethylenglycol), Poly(propylenglycol) und Poly(tetramethylen glycol)
einschließen.
Jede beliebige dieser Verbindungen kann allein oder in Kombination
von zwei oder mehr Typen verwendet werden.
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Das
Diisocyanat kann Isophorondiisocyanat, Tolylendiisocyanat, 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat, Naphthalin-1,5-diisocyanat,
p-Phenylendiisocyanat, 4,4'-Methylenbiscyclohexyldiisocyanat,
Hexamethylendiisocyanat und Cyclohexandiisocyanat einschließen. Jede
beliebige dieser Verbindungen kann allein oder in Kombination von
zwei oder mehr Typen verwendet werden.
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Das
in der vorliegenden Erfindung verwendete Polyurethanharz kann vorzugsweise
ein Massenmittel der Molmasse von 10 000 bis 1 000 000 haben. Wenn
es ein Massenmittel der Molmasse von weniger als 10 000 hat, weist
das Material zur Verbindung von Schaltungen die Neigung auf, eine
niedrige Kohäsionskraft
aufzuweisen, wodurch der Erhalt einer ausreichenden Haftfestigkeit
erschwert wird. Wenn es ein Massenmittel der Molmasse von mehr als
1 000 000 hat, weist das Material zur Verbindung von Schaltungen
die Neigung auf, schlechte Mischeigenschaften und Fließeigenschaften
zu haben.
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Bei
der Synthese des Polyurethanharzes können zusätzlich zu diesem Diol und diesem
Diisocyanat weiterhin ein mehrwertiger Alkohol, ein Amin oder ein
Säureanhydrid
zugemischt werden, um diese zweckmäßig reagieren zu lassen. Beispielsweise
ist ein Imidgruppen enthaltendes Polyurethan, das durch eine Reaktion
mit einem Säureanhydrid
erhalten wird, bevorzugt, weil es hinsichtlich der Haftung und der
Wärmebeständigkeit
verbessert ist.
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Das
in der vorliegenden Erfindung verwendete Polyurethanharz kann ein
modifiziertes Produkt sein. Insbesondere sind diejenigen bevorzugt,
die durch eine radikalisch polymerisierbare funktionelle Gruppe
modifiziert sind, weil sie eine verbesserte Wärmebeständigkeit aufweisen.
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Das
in der vorliegenden Erfindung verwendete Polyurethanharz kann vorzugsweise
eine Fließgrenze von
40°C bis
140°C und
noch mehr bevorzugt von 50°C
bis 100°C,
gemessen mittels des Fließprüfer-Verfahrens,
aufweisen. Die mittels des Fließprüfer-Verfahrens
gemessene Fließgrenze
ist diejenige Temperatur, bei der ein Zylinder sich zu bewegen beginnt,
wenn die Temperatur mit einer Temperaturerhöhungsrate von 2°C/min unter
Einwirkung eines Drucks von 3 MPa erhöht wird, damit eine Probe aus
einer Düse
mit einem Durchmesser von 1 mm fließt. Die Temperatur wird mit
einem Fließprüfer gemessen.
Wenn das Polyurethanharz eine mittels des Fließtester-Verfahrens gemessene Fließgrenze
von weniger als 40°C
hat, kann sie unterlegene filmbildende Eigenschaften und eine unterlegene
Haftung aufweisen. Wenn es eine Fließgrenze von mehr als 140°C hat, kann
es schlechte Fließeigenschaften
haben, wodurch die elektrische Verbindung nachteilig beeinflusst
wird.
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C. Filmbildendes Material
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Das
in der vorliegenden Erfindung verwendete filmbildende Material kann
Polyimidharze, Polyvinylformalharze, Polystyrolharze, Polyvinylbutyralharze,
Polyesterharze, Acrylharze, Polyamidharze, Xylolharze und Phenoxyharze
einschließen.
Jedes davon kann allein oder in Kombination von zwei oder mehr Typen
verwendet werden.
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Das
filmbildende Material ist ein Material, das mechanische Eigenschaften
erzeugt, die unter gewöhnlichen
Umständen
die Handhabung von Filmen als Filme ermöglicht, so dass, wenn ein flüssiges Material
zu einem Feststoff wird und die Zusammensetzung, aus dem es besteht,
zu einem selbsttragenden Film gemacht wird, der resultierende Film
leicht gehandhabt werden kann und nicht leicht bricht oder reißt oder
klebrig ist.
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Als
filmbildendes Material ist mit Hinblick auf die Wärmebeständigkeit
ein Polyimidharz für
die vorliegende Erfindung besonders geeignet. Als Polyimdharz sind
zum Beispiel diejenigen brauchbar, die erhalten werden, indem eine
Polyamsäure,
die durch eine Additionsreaktion eines Tetracarbonsäureanhydrids
mit einem Diamin erhalten wird, einem Erwärmen und einer Kondensation
unterzogen wird, wodurch eine Imidisierung bewirkt wird. Das Polyimdharz
kann mit Hinblick auf die Filmbildungseigenschaften vorzugsweise
ein Massenmittel der Molmasse von etwa 10 000 bis etwa 150 000 haben.
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Das
Säuredianhydrid
und das Diamin, die zur Synthetisierung des Polyamids verwendet
werden, können
zweckmäßigerweise
ausgewählt
werden, indem seine Löslichkeit
in Lösungsmitteln
und seine Verträglichkeit
mit radikalisch polymerisierbaren Materialien in Betracht gezogen
werden. Sie können
jeweils auch allein oder als einzelne Verbindung verwendet werden,
oder sie können
in Kombination von zwei oder mehr Verbindungen verwendet werden.
Im Übrigen
kann hinsichtlich einer Verbesserung der Haftung und der Biegsamkeit wenigstens
eine Verbindung des Säuredianhydrids
und des Diamins vorzugsweise ein Siloxangerüst haben.
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Das
in der vorliegenden Erfindung verwendete filmbildende Material kann
mit einer radikalisch polymerisierbaren funktionellen Gruppe modifiziert
werden.
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D. Radikalisch polymerisierbare
Substanz
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Die
in der vorliegenden Erfindung verwendete radikalisch polymerisierbare
Substanz ist eine Substanz mit einer funktionellen Gruppe, die mittels
Radikalen polymerisiert, und sie kann Acrylate, Methacrylate und Maleimidverbindungen
einschließen.
Jedes davon kann allein verwendet werden, oder es kann in Kombination von
zwei oder mehr Typen verwendet werden.
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Die
radikalisch polymerisierbare Substanz kann im Zustand entweder eines
Monomers oder eines Oligomers verwendet werden, oder sie kann in
Kombination aus einem Monomer und einem Oligomer verwendet werden.
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Beispiele
für die
in der vorliegenden Erfindung bevorzugten Acrylate können Methylacrylat,
Ethylacrylat, Isopropylacrylat, Isobutylacrylat, Ethylenglycoldiacrylat,
Diethylenglycoldiacrylat, Trimethylolpropantriacrylat, Tetramethylolmethantetraacrylat,
2-Hydroxy-1,3-diacryloxypropan, 2,2-Bis[4-(acryloxy methoxy)phenyl]propan,
2,2-Bis[4-(acryloxypolyethoxy)phenyl]propan, Dicyclopentenylacrylat,
Tricyclodecanylacrylat, Tris(acryloyloxyethyl)isocyanurat, ein mit
Isocyanursäureethylenoxid
modifiziertes Diacrylat und Urethanacrylat einschließen. Methacrylat,
die diesen Acrylaten entsprechen, können in der vorliegenden Erfindung
auch bevorzugt sein.
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Radikalisch
polymerisierbare Substanzen mit wenigstens einer der folgenden Gruppen,
einer Dicyclopentanylgruppe, einer Tricyclodecanylgruppe und einem
Triazinring, sind bevorzugt, weil die Wärmebeständigkeit des erhaltenen Materials
zur Verbindung von Schaltungen verbessert werden kann.
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Als
radikalisch polymerisierbare Substanz, die in der vorliegenden Erfindung
verwendet wird, sind Urethanacrylate aufgrund ihrer überlegenen
Haftung besonders bevorzugt. Die Urethanacrylate sind diejenigen, die
wenigstens eine Urethangruppe im Molekül aufweisen, und sie können z.B.
Produkte der Reaktion von Polyolen wie Poly(tetramethylenglycol)
mit Polyisocyanaten und hydroxylgruppenhaltigen Acrylverbindungen
einschließen.
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Mit
Hinblick auf eine Verbesserung der Klebefestigkeit auf den Oberflächen von
anorganischen Stoffen wie Metallen kann weiterhin eine radikalisch
polymerisierbare Substanz, die weiterhin eine Phosphatstruktur hat,
vorzugsweise in Kombination zusätzlich
zur oben beschriebenen radikalisch polymerisierbaren Substanz verwendet
werden.
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Eine
solche radikalisch polymerisierbare Substanz mit Phosphatstruktur,
die in der vorliegenden Erfindung bevorzugt ist, kann Reaktionsprodukte
von Phosphorsäureanhydrid
mit 2-Hydroxyethylacrylat oder dessen entsprechendem Methacrylat,
2-Hydroxyethylmethacrylat, einschließen. Insbesondere sei aufgeführt, dass
Mono(2-methacryloyloxyethyl)säurephosphat
und Di(2-methacryloyloxyethyl)säurephosphat
verwendet werden können.
Jede beliebige dieser Verbindungen kann allein verwendet werden,
oder sie kann in Kombination von zwei oder mehr Typen verwendet
werden.
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Als
Maleimidverbindungen sind diejenigen, die wenigstens zwei Maleimidgruppen
im Molekül
enthalten, für
die vorliegende Erfindung geeignet. Solche Maleimidverbindungen
können
beispielsweise 1-Methyl-2,4-bismaleimidbenzol, N,N'-m-Phenylenbismaleimid,
N,N'-p-Phenylenbismaleimid,
N,N'-m-Toluylenbismaleimid,
N,N'-4,4-Biphenylenbismaleimid,
N,N'-4,4-(3,3'-dimethylbiphenylen)bismaleimid,
N,N'-4,4-(3,3'-Dimethyldiphenylmethan)bismaleimid,
N,N'-4,4-(3,3'-Diethyldiphenylmethan)bismaleimid,
N,N'-4,4-Diphenylmethanbismaleimid,
N,N'-4,4-Diphenylpropanbismaleimid,
N,N'-4,4-Diphenyletherbismaleimid,
N,N'-3,3'-Diphenylsulfonbismaleimid,
2,2-Bis[4-(4-maleimidophenoxy)phenyl]propan,
2,2-Bis[3-s-butyl-3,4-(4-maleimidophenoxy)phenyl]propan, 1,1-Bis[4-(4-maleimidophenoxy)phenyl]decan,
4,4'-Cyclohexyliden-bis[1-(4-maleimidophenoxy)-2-cyclohexyl]benzol
und 2,2-Bis[4-(4-maleimidophenoxy)phenyl)hexafluorpropan
einschließen.
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In
der vorliegenden Erfindung können
zusätzlich
zu diesen radikalisch polymerisierbaren Substanzen Polymerisationsinhibitoren
wie Hydrochinone und Methyletherhydrochinone gegebenenfalls zweckmäßig eingesetzt
werden.
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E. Mischungsverhältnis
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Im
Material zur Verbindung von Schaltungen der vorliegenden Erfindung
können
die obigen jeweiligen Bestandteile in einer Menge von 2 bis 75 Gew.-Teilen für das Polyurethanharz,
von 30 bis 60 Gew.-Teilen für die
radikalisch polymerisierbare Substanz und von 0,1 bis 30 Gew.-Teilen
für das
Härtungsmittel,
das beim Erwärmen
zur Bildung eines Radikals fähig
ist, enthalten sein. In demjenigen Fall, in dem das filmbildende
Material enthalten ist, kann es in einer Menge von 0 bis 40 Gew.-Teilen
enthalten sein. Diese Bestandteile können in denjenigen Mengen vermischt
werden, die innerhalb der obigen Bereiche zweckmäßig bestimmt wurden.
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Wenn
der Gehalt des Polyurethanharzes kleiner als 2 Gew.-Teile ist, hat
das Material zur Verbindung von Schaltungen möglicherweise eine schlechte
Auswirkung auf die Spannungsrelaxation zum Zeitpunkt der Wärmebelastung, wodurch
die Haftfestigkeit erniedrigt wird. Wenn sein Gehalt mehr als 75
Gew.-Teile beträgt, besteht
die Möglichkeit
einer schlechten Zuverlässigkeit
der Verbindung.
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Wenn
die radikalisch polymerisierbare Substanz in einem Gehalt von weniger
als 30 Gew.-Teilen vorliegt, weist das Material zur Verbindung von
Schaltungen die Tendenz auf, nach seiner Härtung eine niedrige mechanische
Festigkeit zu haben. Wenn sein Gehalt mehr als 60 Gew.-Teile beträgt, weist
das Material zur Verbindung von Schaltungen möglicherweise eine hohe Klebrigkeit
auf, bevor es härtet,
was zu schlechten Handhabungseigenschaften führt.
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Wenn
das beim Erwärmen
zur Bildung eines Radikals fähige
Härtungsmittel
in einem Gehalt von weniger als 0,1 Gew.-Teilen vorliegt, kann keine
ausreichende Reaktionsgeschwindigkeit erreicht werden, wie oben
erwähnt
wurde, wodurch die Neigung entsteht, dass der Erhalt einer guten
Haftfestigkeit und eines niedrigen Verbindungswiderstands erschwert
wird. Darüber
hinaus weist das Material zur Verbindung von Schaltungen, wenn dieses
Härtungsmittel
in einem Gehalt von mehr als 30 Gew.-Teilen vorliegt, die Tendenz
auf, schlechte Fließeigenschaften
zu haben, einen hohen Verbindungswiderstand zu bewirken und eine
kurze Topfzeit zu haben.
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Wenn
das filmbildende Material in einer Menge von mehr als 40 Gew.-Teilen
vorliegt, weist das Material zur Verbindung von Schaltungen eine
Neigung dazu auf, schlechte Fließeigenschaften zu haben und
einen hohen Verbindungswiderstand zu bewirken. Im Übrigen braucht
das filmbildende Material nicht enthalten zu sein, sofern die anderen
Bestandteile wie das Polyurethanharz, die radikalisch polymerisierbare
Substanz und das beim Erwärmen
zur Bildung eines Radikals fähige
Härtungsmittel
eine ausreichende Filmbildung ermöglichen.
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F. Leitfähige Teilchen
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Das
Material zur Verbindung von Schaltungen der vorliegenden Erfindung
kann die Anschlüsse
mittels eines direkten Kontakts zwischen ihnen sogar dann miteinander
verbinden, wenn es keine leitfähigen
Teilchen enthält.
Somit braucht es nicht unbedingt leitfähige Teilchen zu enthalten.
Zum Erhalt einer stabileren Verbindung kann es aber vorzugsweise
leitfähige
Teilchen enthalten.
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Als
leitfähige
Teilchen sind Teilchen aus Metallen wie Au, Ag, Ni, Cu und Lötmittel,
Kohlenstoffteilchen oder dergleichen brauchbar. Um eine ausreichende
Topfzeit zu erreichen, kann die Oberflächenschicht der Teilchen vorzugsweise
nicht aus einem Übergangsmetall
wie Ni oder Cu, sondern aus einem Edelmetall wie Au, Ag oder einem
Metall der Platingruppe bestehen und besonders bevorzugt aus Au
bestehen.
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Verbundteilchen,
die aus einem Übergangsmetall
wie Ni bestehen und deren Teilchenoberfläche mit einem Edelmetall wie
Au beschichtet ist, und Teilchen mit einer partiellen Leitfähigkeit
wie Verbundteilchen, die aus einem nicht leitfähigen Stoff, Glas, Keramik,
Kunststoff oder dergleichen bestehen, deren Oberfläche mit leitfähigen Schichten
aus den obigen Metallen beschichtet sind und wobei die so beschichteten
Oberflächen weiterhin
mit äußersten
Schichten aus einem Edelmetall beschichtet sind, können in
der vorliegenden Erfindung auch als leitfähige Teilchen verwendet werden.
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Um
einen guten Widerstand zu erreichen, können Beschichtungsschichten
aus einem Edelmetall in solchen Verbundteilchen in einer Dicke von
100 Å oder
mehr, ohne darauf besonders festgelegt zu sein, ausgebildet sein.
Wenn die Schichten aus einem Edelmetall aber auf den Oberflächen eines Übergangsmetalls wie
Ni ausgebildet sind, können
Defekte in der Edelmetallschicht, die bewirkt werden, wenn die leitfähigen Teilchen
vermischt und dispergiert werden, durch die Wirkung einer Oxidation-Reduktion
die Bildung von Radikalen bewirken, wodurch die Topfzeit kurz wird.
Demgemäß können die Edelmetallschichten
vorzugsweise in einer Dicke von 300 Å oder größer vorliegen. Darüber hinaus
kann die Wirkung gesättigt
werden, wenn die Edelmetallschichten eine Dicke von mehr als 1 μm haben,
und daher ist eine Schichtdicke von nicht mehr als 1 μm hinsichtlich
der Kosten und so weiter wirksam.
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Verbundteilchen,
deren Kerne aus einem Kunststoff bestehen, oder in der Hitze verschmolzene
Metallteilchen sind bevorzugt, weil sie bei der Einwirkung von Wärme und
Druck hochgradig verformbar sind und sich durch die Wärme und
den Druck, die zum Zeitpunkt der Verbindung einwirken gelassen werden,
leicht verformen, wodurch die Kontaktfläche bei der Verbindung von
Anschlüssen
vergrößert wird,
wodurch eine Verbesserung der Zuverlässigkeit bewirkt wird.
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In
demjenigen Fall, in dem die leitfähigen Teilchen in das Material
zur Verbindung von Schaltungen der vorliegenden Erfindung eingemischt
werden, können
sie in einer Menge von 0,1 bis 30 Vol.-%, bezogen auf die Klebstoffkomponente,
die zweckmäßig in Abhängigkeit
von den Verwendungszwecken bestimmt wird, eingemischt werden. Um
Kurzschlüsse
zwischen benachbarten Schaltungen aufgrund von überschüssigen leitfähigen Teilchen
zu vermeiden, können
sie vorzugsweise in einer Menge von 0,1 bis 10 Vol.-% eingemischt
werden.
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G. Additive
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Zusätzlich zu
den oben beschriebenen Bestandteilen A bis F kann das Material zur
Verbindung von Schaltungen der vorliegenden Erfindung weiterhin
einen Füllstoff,
einen Weichmacher, einen Beschleuniger, ein Alterungsschutzmittel,
ein farbgebendes Mittel, ein flammhemmendes Mittel, ein Thixotropiermittel,
ein Kopplungsmittel und so weiter enthalten.
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Das
Compoundieren eines Füllstoffs
ist bevorzugt, weil das erhaltene Material zur Verbindung von Schaltungen
hinsichtlich der Verbindungszuverlässigkeit und so weiter verbessert
werden kann. Der Füllstoff kann
vorzugsweise einen maximalen Durchmesser haben, der kleiner als
der Teilchendurchmesser der leitfähigen Teilchen ist, und er
kann in einer Menge von 5 bis 60 Vol.-% eincompoundiert sein. Wenn
er in einer Menge von mehr als 60 Vol.-% vorliegt, ist die Wirkung
der Verbesserung der Zuverlässigkeit
gesättigt.
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Als
Kopplungsmittel sind Mittel, die eine Vinylgruppe, eine Acrylgruppe,
eine Aminogruppe, eine Epoxygruppe oder eine Isocyanatgruppe enthalten,
hinsichtlich einer Verbesserung der Haftung bevorzugt.
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H. Filmstruktur
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Das
Material zur Verbindung von Schaltungen, das gemäß der Beschreibung hier aufgebaut
ist, braucht nicht in Form einer einzigen Schicht, in der alle Bestandteile
vorhanden sind, vorzuliegen, und es kann in Form eines aufeinandergeschichteten
Films mit zwei oder mehr Schichten vorliegen. Zum Beispiel kann
es eine Doppelschichtstruktur haben, die aus einer Schicht, die
das beim Erwärmen
zur Erzeugung eines Radikals fähige
Härtungsmittel
enthält,
und einer die leitfähigen
Teilchen enthaltenden Schicht bestehen, um diese Bestandteile zu
trennen. Dies kann nicht nur die Wirkung des Erhalts einer hohen
Präzision,
sondern auch die Wirkung einer Verbesserung der Topfzeit haben.
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I. Eigenschaften des Materials
zur Verbindung von Schaltungen
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Das
Material zur Verbindung von Schaltungen der vorliegenden Erfindung
verbindet die einander gegenüberliegenden
Anschlüsse,
indem es sie mit dem Klebstoff in Verbindung bringt, der zum Zeitpunkt
der Verbindung einem Schmelzfluss unterzogen ist, gefolgt von einem
Härten,
um ihre Verbindung zu erhalten, und somit sind die Fließeigenschaften
des Klebstoffs ein wichtiger Faktor. Das Material zur Verbindung
von Schaltungen der vorliegenden Erfindung kann vorzugsweise einen
Wert der Fließeigenschaften
(B)/(A) von 1,3 bis 3,0 und noch mehr bevorzugt von 1,5 bis 2,5
haben, wobei die Fließeigenschaften
(B)/(A) dadurch ausgedrückt werden,
dass die Fläche
(A) im Anfangszustand und die Fläche
(B) nach dem Erwärmen
und Pressen verwendet werden, wenn Glasscheiben von 15 mm × 15 mm
mit einer Dicke von 0,7 mm verwendet werden, das Material zur Verbindung
von Schaltungen von 5 mm × 5
mm mit einer Dicke von 35 μm
zwischen den Glasscheiben gehalten und 10 s lang bei 160°C und 2 MPa
gepresst wird. Solange der Wert 1,3 oder mehr beträgt, hat das
Material zur Verbindung von Schaltungen ausreichende Fließeigenschaften
und kann eine gute Verbindung bewirken. Solange er auch 3,0 oder
niedriger ist, ist es auch weniger wahrscheinlich, dass das Material zur
Verbindung von Schaltungen Luftblasen verursacht, wodurch es eine
gute Zuverlässigkeit
hat.
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Darüber hinaus
ist es für
das Material zur Verbindung von Schaltungen der vorliegenden Erfindung
bevorzugt, dass die Temperatur Ta, bei der die exotherme Reaktion
abläuft,
im Bereich von 70°C
bis 110°C
liegt und eine Spitzentemperatur (Tp) von Ta + 5 bis 30°C und eine
Endtemperatur (Te) von 160°C
oder weniger, gemessen mittels eines Differentialscanning-Kalorimeters (DSC)
mit einer Rate des Temperaturanstiegs von 10°C/min, aufweist. Ein Material
zur Verbindung von Schaltungen mit solchen Eigenschaften kann sowohl
ein Verbindungsverhalten bei tiefen Temperaturen als auch eine Raumtemperatur-Lagerbeständigkeit
aufweisen.
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Das
Material zur Verbindung von Schaltungen der vorliegenden Erfindung
ist auch vorteilhaft, um die innere Spannung des Harzes nach der
Verbindung zu vermindern und die Haftfestigkeit zu verbessern, und
es kann gute Konstruktionsmerkmale erreichen. Demgemäß kann es
vorzugsweise einen elastischen Speichermodul bei 25°C nach dem
Härten
von 100 bis 2000 MPa und noch mehr bevorzugt von 300 bis 1500 MPa
aufweisen.
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J. Herstellung einer Platine
mit verbundenen Schaltungen
-
Das
Material zur Verbindung von Schaltungen der vorliegenden Erfindung
ist auch als filmartiger Klebstoff zum Kleben von IC-Chips an Substrate
zur Montage von Chips und zum Verkleben von elektrischen Schaltungen
aneinander brauchbar.
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Noch
spezieller ermöglicht
die Verwendung des Materials zur Verbindung von Schaltungen der
vorliegenden Erfindung die Herstellung einer Platine mit verbundenen
Schaltungen auf die folgende Weise: Ein erstes Schaltungselement
mit einem ersten Anschluss und ein zweites Schaltungselement mit
einem zweiten Anschluss werden erwärmt und gepresst, während der
erste Anschluss und der zweite Anschluss direkt gegenüberliegend
angeordnet werden und das Material zur Verbindung von Schaltungen
(filmartiger Klebstoff) der vorliegenden Erfindung zwischen dem
ersten Schaltungselement und dem zweiten Schaltungselement angeordnet
wird, was in einer elektrischen Verbindung dazwischen resultiert.
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Das
Schaltungselement kann Folgendes einschließen:
Chipkomponententeile
wie Halbleiterchips, Widerstandschips und Kondensatorchips,
Platinensubstrate,
auf denen Chips montiert sind und/oder die mittels Resists bearbeitet
wurden,
TCP (Folienträgerpakete),
die ein mittels TAB (automatisches Folienbondverfahren) hergestelltes
Band mit darauf montierten Chips umfassen und die mit einem Resist
bearbeitet wurden, und
Flüssigkristalldisplay-Felder.
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Es
kann veranschaulicht werden durch:
ein isolierendes Substrat,
das aus Silicium, Galliumarsenid, Glas, Keramik, einem Glas/Duroplast-Verbundmaterial
(wie einem Glas/Epoxy-Verbundmaterial) oder einem Kunststoffmaterial
(wie einem Kunststofffilm oder einer Kunststofffolie) aus Polyimid
oder dergleichen besteht, wobei auf diesem Substrat eine Folie aus
einem leitfähigen
Metall mittels eines Klebstoffs ausgebildet ist, wodurch eine Schaltung
gebildet wird, die Anschlüsse umfasst,
ein
isolierendes Substrat, auf dem eine leitfähige Schaltung mittels Plattieren
oder Vakuumbedampfung gebildet wurde, und
ein Substrat, das
mit einem Material wie einem Plattierungskatalysator beschichtet
ist und auf dem eine leitfähige
Schaltung gebildet worden ist.
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Schaltungselemente,
die für
die mittels des Herstellungsverfahrens der vorliegenden Erfindung
durchgeführte
Verbindung bevorzugt sind, schließen typischerweise TAB-Bänder, FPC
(biegsame Leiterplattenschaltungen), PWB (Leiterplatten), ITO (Indiumzinnoxid)
und Halbleiterchips mit Anschlussstellen ein.
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Materialien
für das
Schaltungselement können
beliebige aus Silicium- oder Galliumarsenid für Halbleiterchips, Glas, Keramiken,
Polyimid, ein Glas/Thermoplast-Verbundmaterial (wie ein Glas/Epoxy-Verbundmaterial)
und Kunststoffe sein, ohne besonders eingeschränkt zu sein.
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Wenn
die Oberflächen
der leitfähigen
Anschlüsse,
die mit dem Material zur Verbindung von Schaltungen in Kontakt kommen,
aus einem Übergangsmetall
wie Kupfer oder Nickel bestehen, werden als Folge von dessen Wirkung
auf die Oxidation-Reduktion Radikale erzeugt. Somit kann eine radikalische
Polymerisation erfolgen, wenn das Material zur Verbindung von Schaltungen
zur vorläufigen
Haftung auf den ersten Anschluss aufgebracht und für einen
bestimmten Zeitraum belassen wird, so dass ein Fließen des
verbindenden Materials erschwert wird. Dies kann zum Zeitpunkt der
endgültigen
Verbindung mit dem in Deckung befindlichen zweiten Anschluss zu
einer unzureichenden elektrischen Verbindung führen. Demgemäß kann die
Oberfläche von
wenigstens einem der Anschlüsse
vorzugsweise aus wenigstens einem aus Gold, Silber, einem Metall
der Platingruppe und Zinn bestehenden Metall ausgewählt sein.
Eine Mehrzahl von Metallen, z.B. Kupfer/Nickel/Gold, kann in Kombination
verwendet werden, wodurch eine mehrschichtige Konfiguration erhalten
wird.
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Beim
Verfahren der vorliegenden Erfindung zur Herstellung einer Platine
mit verbundenen Schaltungen ist es auch bevorzugt, dass wenigstens
einer der Anschlüsse
direkt auf der Oberfläche
eines Kunststoffsubstrats angeordnet ist. Hier kann das Kunststoffsubstrat
Filme oder Folien aus Polyethylenterephthalat-Harz, Polyethylennaphthalin-Harz,
Polyethersulfon-Harz, Polycarbonatharz oder Polyimidharz einschließen. Es
kann vorzugsweise aus Polyimidharz bestehen.
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Die
Verwendung eines solchen Kunststoffsubstrats ermöglicht es, dass die Platine
mit verbundenen Schaltungen dünner
und leichter ist. Beim Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung
ermöglicht
die Verwendung des Materials zur Verbindung von Schaltungen der
vorliegenden Erfindung eine Verbindung bei einer niedrigen Temperatur,
und somit kann ein Kunststoff mit einer relativ niedrigen Glasübergangstemperatur oder
einem relativ niedrigen Schmelzpunkt verwendet werden, wodurch es
möglich
ist, ökonomisch
vorteilhafte Platinen mit verbundenen Schaltungen zu erhalten.
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Um
die Platine mit verbundenen Schaltungen dünn und leicht zu machen, ist
ein Schaltungselement, dass so aufgebaut ist, dass Anschlüsse, bei
denen kein Klebstoff verwendet wird, direkt auf dem Kunststoff vorhanden
sind, gegenüber
denjenigen bevorzugt, bei denen der als Verbindungselement dienende
Kunststoff und Anschlüsse
aus einem leitfähigen
Material mit einem Klebstoff verklebt sind. Ein Polyimidharz mit
einer Metallfolie, das durch ein Direktbeschichtungsverfahren erhalten
wird, bei dem eine Harzlösung
auf eine Metallfolie wie eine Kupferfolie mit einer gleichmäßigen Dicke
direkt aufgetragen wird, ohne dass ein Klebstoff verwendet wird,
ist kommerziell erhältlich.
Ein Schaltungselement, das durch eine Strukturierung dieser Metallfolie gebildet
ist, ist in der vorliegenden Erfindung bevorzugt. Ein Element, das
aus einem Film, der aus einem Extruder in dieser Form direkt extrudiert
wurde, und einer Metallfolie gebildet wird, die thermokompressionsverbunden
wurden, kann auch verwendet werden, und diese Metallfolie kann gemustert
sein. Ein solches Element kann in der vorliegenden Erfindung auch
verwendet werden.
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BEISPIELE
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Die
vorliegende Erfindung wird durch die Angabe von Beispielen unten
ausführlicher
beschrieben.
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Beispiel 1
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(1) Synthese eines Polyurethanharzes:
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450
Gew.-Teile Polybutylenadipatdiol mit einer mittleren Molmasse von
2000, 45 Gew.-Teile Polyoxytetramethylenglycol mit einer mittleren
Molmasse von 2000 und 100 Gew.-Teile 1,4-Butylenglycol wurden vermischt,
und dann wurden 4000 Gew.-Teile Methylethylketon zugegeben. Diese
wurden gleichmäßig vermischt, und
danach wurden 390 Gew.-Teile Diphenylmethandiisocyanat zugegeben,
und die Reaktion wurde bei 70°C durchgeführt, wodurch
eine Polyurethan-Harzlösung
A von 15 Pa·s
(25°C) mit
einem Feststoffgehalt von 20 Gew.-% erhalten wurde. Dieses Polyurethanharz
hatte ein Zahlenmittel der Molmasse von 350 000 und eine mittels
des Fließprüfer-Verfahrens gemessene
Fließgrenze
von 80°C.
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(2) Herstellung eines
Materials zur Verbindung von Schaltungen:
-
Bezogen
auf das Feststoffgehalt-Gewichtsverhältnis wurden 40 g Polyurethanharz
A (als Feststoffgehalt), das wie oben synthetisiert wurde, 39 g
Dimethyloltricyclodecandiacrylat, 1 g Acrylat vom Phosphattyp (erhältlich von
der KYOEISHA CHEMICAL Co., Ltd.; Handelsbezeichnung: P2M), 20 g
Phenoxyharz und 5 g Lauroylperoxid (25 g als Methylethylketon-Mischung)
vermischt, und weiterhin wurden 3 Vol.-% leitfähige Teilchen dispergiert.
Die erhaltene Dispersion wurde auf eine einseitig oberflächenbehandelte
PET-(Polyethylenterephthalat-)Folie
mit einer Dicke von 80 μm
mittels einer Beschichtungsvorrichtung aufgetragen, gefolgt von
einem 10minütigen
Heißlufttrocknen
bei 70°C,
wodurch ein Material zur Verbindung von Schaltungen mit einer Klebstoffschicht
mit einer Dicke von 35 μm
erhalten wurde.
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Hier
wurde Dimethyloltricyclodecandiacrylat als radikalisch polymerisierbare
Substanz verwendet. Als filmbildendes Material wurde Phenoxyharz
(von Union Carbide erhältlich;
Handelsbezeichnung: "PKHC"; Massenmittel der
Molmasse: 45 000) verwendet. Als Härtungsmittel, das beim Erwärmen zur
Bildung eines Radikals fähig
ist, wurde eine Lösung
mit 20 Gew.-% Lauroylperoxid in Methylethylketon [Gewichtsretention
nach einem 24stündigen
offenen Stehenlassen bei Raumtemperatur (25°C) und Normaldruck: 97%) verwendet.
Als leitfähige
Teilchen wurden leitfähige
Teilchen mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 10 μm verwendet, die
hergestellt wurden, indem Nickelschichten mit einer Dicke von 0,2 μm auf der
Oberfläche
von Teilchen erzeugt wurden, deren Kerne aus Polystyrol bestanden,
und Goldschichten mit einer Dicke von 0,04 μm auf den Nickelschichten erzeugt
wurden.
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(3) Verbindung von Schaltungen:
-
Wie
in 1(c) veranschaulicht ist, wurde
eine Polyimidfolie mit Kupferfolie verwendet, die in einer Dreifachschicht-Konfiguration
durch das Verkleben von Kupferfolie mit einer Dicke von 18 μm mit einer
Polyimidfolie 18 mittels eines Klebstoffs 17 hergestellt
wurde, wobei diese Kupferfolie mit einem Muster mit einer Linienbreite
von 100 μm
und einem Abstand von 200 μm
versehen und einer Resistbearbeitung unterzogen wurde und danach
Sn auf die Oberfläche
der Schaltung plattiert und der Anschluss 16 aus der Kupferfolie
gebildet wurde, dann ein (nicht dargestellter) Chip montiert wurde,
gefolgt von einer Verkapselung mit einem (nicht dargestellten) Harz
bei 200°C,
wodurch ein TCP (Folienträgerpaket) 19 hergestellt
wurde.
-
Wie
in 1(a) dargestellt ist, wurde unter
Verwendung eines laminierten Substrats 11, das mit einer Kupferfolie
mit einer Dicke von 35 μm
versehen war, die Kupferfolie auch mit einer Struktur mit einer
Linienbreite von 100 μm
und einem Abstand von 200 μm
versehen, wodurch eine Schaltung 12 gebildet wurde, und diese
wurde einer Resist-Bearbeitung unterzogen, und dann wurde Gold auf
die Oberfläche
der Kupferfolie aufgetragen, wodurch eine Platine (PWB) 10 hergestellt
wurde.
-
Als
Nächstes
wurden auf die Oberfläche
der PWB 10 das erste Schaltungselement, die Verbindungs-Stirnfläche des
Materials 15 zur Verbindung von Schaltungen, das eine Harzzusammensetzung 13 und leitfähige Teilchen 14 enthielt,
die zuvor verbunden worden waren, aufgetragen, gefolgt von einem 5sekündigen Erwärmen und
Pressen bei 70°C
und 0,5 MPa, wodurch eine provisorische Verbindung bewirkt wurde.
Danach wurde die PET-Folie abgeschält [1(b)],
und das TCP 19, das zweite Schaltungselement, wurde passgenau
darauf positioniert [1(c)], wobei
Druck 20 unter Erwärmen
einwirken gelassen wurde, wodurch eine gegenseitige Verbindung unter
Erhalt einer Platine 21 mit verbundenen Schaltungen bewirkt wurde
[1(d)].
-
Beispiel 2
-
(1) Synthese eines Urethanacrylats:
-
400
Gew.-Teile eines Polycaprolactondiols mit einer mittleren Molmasse
von 800, 131 Gew.-Teile 2-Hydroxypropylacrylat, 0,5 Gew.-Teile Dibutylzinndilaurat
als Katalysator und 1,0 Gew.-Teile Hydrochinonmonomethylether als
Polymerisationsinhibitor wurden vermischt, während sie unter Rühren auf
50°C erwärmt wurden.
Dann wurden 222 Gew.-Teile Isophorondiisocyanat tropfenweise zugegeben,
und weiterhin wurde die Temperatur unter Rühren auf 80°C erhöht, wodurch die Urethanierungsreaktion
bewerkstelligt wurde. Nachdem gewährleistet war, dass der NCO-Umsatz
99% oder mehr erreicht hatte, wurde die Reaktionstemperatur abgesenkt,
wodurch das Urethanacrylat B erhalten wurde.
-
(2) Synthese eines Polyimidharzes:
-
Ein
Säureanhydrid,
2,2-Bis[4-(3,4-dicarboxyphenoxy)phenyl]propansäuredianhydrid (26,1 g) wurde
in 120 g Cyclohexanon gelöst,
wodurch eine Säuredianhydrid-Lösung erhalten
wurde.
-
Die
Diamine 2,2-Bis[4-(4-aminophenoxy)phenyl]propan (14,4 g) und 1,3-Bis(3-aminopropyl)-1,1,3,3-tetramethyldisiloxan
(3,8 g) wurden auch in 120 g Cyclohexanon gelöst, wodurch eine Diaminlösung erhalten
wurde.
-
Diese
Diaminlösung
wurde tropfenweise in einen Kolben gegeben, der die Säuredianhydrid-Lösung enthielt,
wobei die Temperatur des Reaktionssystems so geregelt wurde, dass
sie nicht höher
als 50°C
wurde. Nachdem die Zugabe abgeschlossen war, wurde die Reaktionsmischung
noch weitere 10 h lang gerührt.
Als Nächstes
wurde ein Abscheider nach Dean-Stark an das System angeschlossen,
50 g Toluol wurden zugegeben, und die Temperatur wurde auf 120°C erhöht und 8
h gehalten, wodurch die Imidisierung bewirkt wurde.
-
Die
erhaltene Lösung
wurde auf Raumtemperatur abgekühlt
und danach in Methanol nochmals ausgefällt. Der erhaltene Niederschlag
wurde getrocknet, wodurch ein Polyimidharz mit einem Massenmittel
der Molmasse von 32 000 erhalten wurde. Dieses wurde in Tetrahydrofuran
gelöst,
wodurch eine Lösung
C mit 20 Gew.-% Polyimid erhalten wurde.
-
(3) Herstellung eines
Materials zur Verbindung von Schaltungen und Herstellung einer Platine
mit verbundenen Schaltungen:
-
Ein
Material zur Verbindung von Schaltungen und eine Platine mit verbundenen
Schaltungen wurden auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 mit der
Ausnahme hergestellt, dass 40 g (als Feststoffgehalt) des in Beispiel
1 hergestellten Polyurethanharzes als Polyurethanharz verwendet
wurden, 39 g des in Schritt (1) synthetisierten Urethanacrylats
B und 1 g Acrylat vom Phosphattyp in Kombination als radikalisch
polymerisierbare Substanz verwendet wurden und 20 g (als Feststoffgehalt)
des in Schritt (2) synthetisierten Polyimidharzes C als filmbildendes
Material verwendet wurden.
-
Beispiel 3
-
Wie
in 2 veranschaulicht ist, wurde eine Polyimidfolie
mit einer Kupferfolie verwendet, die in einer Doppelschicht-Konfiguration
hergestellt worden war, die aus einer Polyimidfolie 22 und
einer Kupferfolie mit einer Dicke von 18 μm bestand, wobei diese Kupferfolie
eine Struktur mit einer Linienbreite von 100 μm und einem Abstand von 200 μm aufwies,
wodurch eine Schaltung und ein Anschluss 23 gebildet wurden,
die einer Resistbearbeitung unterzogen wurden, und danach wurde
die Oberfläche
des Anschlusses 23 mit Au plattiert, wodurch eine biegsame
Leiterplattenschaltung (FPC) 24 gebildet wurde. Eine Platine
mit verbundenen Schaltungen wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel
mit der Ausnahme erhalten, dass die TCP 19 durch diese
FPC 24 ersetzt wurde.
-
Beispiel 4
-
Unter
Verwendung eines Materials zur Verbindung von Schaltungen mit einer
Dicke von 15 μm
wurde eine Platine mit verbundenen Schaltungen auf dieselbe Weise
wie in Beispiel 3 mit der Ausnahme erhalten, dass die Platine (PWB) 10 durch
ein Flüssigkristalldisplayfeld 27 ersetzt
wurde, das ein Glassubstrat 25 und einen Anschluss und
eine auf dessen Oberfläche
ausgebildete Schaltung 26 aus ITO aufwies.
-
Vergleichsbeispiel 1
-
Eine
Platine mit verbundenen Schaltungen wurde auf dieselbe Weise wie
in Beispiel 1 mit der Ausnahme erhalten, dass ein Material zur Verbindung
von Schaltungen verwendet wurde, das hergestellt wurde, indem ein
Phenoxyharz (erhältlich
von der PKHC Union Carbide Corporation; Massenmittel der Molmasse:
45 000), ein Bisphenol-A-Epoxyharz (erhältlich von Yuka Shell Epoxy
Kabushiki Kaisha; Handelsbezeichnung: YL980) und ein Härtungsmittel
vom Mikrokapsel-Typ (erhältlich
von der Asahi Chemical Industry Co., Ltd.; Handelsbezeichnung: 3941
HP) verwendet wurden, das auf den Feststoffgehalt bezogene Gewichtsverhältnis Phenoxyharz/Bisphenol-A-Epoxyharz/Härtungsmittel
vom Mikrokapsel-Typ = 40/20/40 eingestellt wurde und leitfähige Teilchen
auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 eingemischt wurden.
-
Vergleichsbeispiel 2
-
Ein
Material zur Verbindung von Schaltungen wurde hergestellt, und eine
Platine mit verbundenen Schaltungen wurde auf dieselbe Weise wie
in Beispiel 1 mit der Ausnahme hergestellt, dass das Polyurethanharz
A durch ein Phenoxyharz (PKHC) ersetzt wurde.
-
Unter
Verwendung der Materialien zur Verbindung von Schaltungen und der
Platinen mit verbundenen Schaltungen, die in den obigen Beispielen
1 bis 4 und den Vergleichsbeispielen 1 und 2 erhalten wurden, wurden
die Haftung, der Verbindungswiderstand, die Lagerungseigenschaften,
die Isoliereigenschaften, die Fließeigenschaften des Polyurethanharzes,
die Fließeigenschaften
des Materials zur Verbindung von Schaltungen, der Elastizitätsmodul
nach dem Härten
und die DSC-Merkmale gemessen oder bestimmt. Erhaltene Ergebnisse
sind in Tabelle 1 aufgeführt.
Die Messung und Bestimmung erfolgten hier wie folgt.
-
(1) Messung der Haftfestigkeit
-
Zur
Messung der Haftfestigkeit wurde der erhaltene Gegenstand mit verbundenen
Schaltungselementen (Platine mit verbundenen Schaltungen) in 90°-Richtung
mit einer Abziehgeschwindigkeit von 50 mm/min abgezogen. Die Haftfestigkeit
wurde unmittelbar nach der Herstellung der Platine mit verbundenen
Schaltungen (Anfangszustand) und nach einer 500stündigen Aufbewahrung
in einer Hochtemperatur-Kammer mit hoher Feuchtigkeit bei 85°C und 85%
relativer Feuchtigkeit (RH) gemessen.
-
(2) Messung des Verbindungswiderstandes:
-
Unter
Verwendung des erhaltenen Materials zur Verbindung von Schaltungen
wurde eine biegsame Leiterplattenschaltung (FPC) hergestellt, die
mit 100 Linien einer mit Sn plattierten Kupferschaltung versehen wurde,
die jeweils eine Linienbreite von 100 μm, eine Teilung von 200 μm und eine
Dicke von 18 μm
aufwiesen, und eine Glasplatte, auf deren gesamten Oberfläche ein
ITO-Film ausgebildet war, wurde über
eine Breite von 2 mm angeschlossen, indem 10 s lang bei 160°C bzw. 3
MPa erwärmt
bzw. gepresst wurde.
-
Der
Widerstandswert zwischen benachbarten Schaltungslinien wurde im
Anfangszustand und nach einer 500stündigen Aufbewahrung in einer
Hochtemperatur-Kammer mit hoher Feuchtigkeit bei 85°C und 85% RH
mit einem Vielfachmessgerät
gemessen. Der Widerstandswert ist als Mittelwert von 50 Widerstandspunkten
zwischen den benachbarten Schaltungslinien aufgeführt.
-
(3) Bestimmung der Lagereigenschaften:
-
Das
erhaltene Material zur Verbindung von Schaltungen wurde 30 Tage
lang in einer Thermostatkammer bei 30°C gehalten, und eine Schaltung
wurde auf dieselbe Weise wie im obigen (2) angeschlossen, um die
Lagereigenschaften zu bestimmen.
-
(4) Bestimmung der Isoliereigenschaften:
-
Unter
Verwendung des erhaltenen Materials zur Verbindung von Schaltungen
wurde eine Platine mit einer kammförmigen Schaltung, die alternierend
250 Linien einer Kupferschaltung mit einer Linienbreite von 100 μm, einem Abstand
von 200 μm
und einer Dicke von 35 μm
aufwies, und eine biegsame Leiterplattenschaltung (FPC), die mit
500 Leitungen einer Kupferschaltung mit einer Linienbreite von 100 μm, einem
Abstand von 200 μm
und einer Dicke von 18 μm
versehen war, über
eine Breite von 2 mm verbunden, indem bei 160°C bzw. 3 MPa erwärmt bzw.
gepresst wurde. Eine Spannung von 100 V wurde an die kammförmige Schaltung des
resultierenden verbundenen Gegenstandes angelegt, und der Wert des
Isolierwiderstandes nach 500 h nach einem bei 85°C und 85% RH durchgeführten Hochtemperaturtest
bei hoher Feuchtigkeit wurde gemessen.
-
(5) Messung der Fließgrenze
des Polyurethanharzes:
-
Die
Temperatur, bei der ein Zylinder sich zu bewegen beginnt, wenn die
Temperatur mit einer Rate von 2°C/min
unter Einwirkung eines Drucks von 3 MPa erhöht wird, um eine Probe aus
einer Düse
mit einem Durchmesser von 1 mm fließen zu lassen, wurde mit einem
Durchflussmesser (hergestellt von der Shimadzu Corporation; Handelsbezeichnung:
Modell CFT-100) bestimmt.
-
(6) Bestimmung der Fließeigenschaften
eines Materials zur Verbindung von Schaltungen:
-
Ein
Material zur Verbindung von Schaltungen von 5 mm × 5 mm mit
einer Dicke von 35 μm
wurde zwischen Glasplatten von 15 mm × 15 mm mit einer Dicke von
0,7 mm gehalten und 10 s lang bei 160°C bis 2 MPa erwärmt bzw.
gepresst. Der Wert der Fließeigenschaften
(B)/(A) wurde bestimmt, wobei die Fläche (A) des Anfangszustandes
und die Fläche
(B) nach dem Erwärmen
und Pressen verwendet wurden, und als Index der Fließeigenschaften
betrachtet.
-
(7) Elastizitätsmodul
nach dem Härten:
-
Das
Material zur Verbindung von Schaltungen wurde 1 min lang in Öl von 160°C eingetaucht,
wodurch ein Härten
bewirkt wurde. Der elastische Speichermodul des gehärteten Films
wurde mit einem dynamischen Visko elastometer gemessen (Rate des
Temperaturanstiegs: 5°C/min:
10 Hz), wodurch der Elastizitätsmodul bei
25°C gemessen
wurde.
-
(8) Messung der DSC-Merkmale:
-
Unter
Verwendung des erhaltenen Materials zur Verbindung von Schaltungen
wurden die Temperatur Ta, bei der die exotherme Reaktion einsetzt,
die Spitzentemperatur (Tp) und die Endtemperatur (Te) bestimmt, indem
mit einem Differentialscanning-Kalorimeter (DSC, hergestellt von
TA Instruments Japan Inc.; Handelsbezeichnung: Modell 910) mit einer
Rate von 10°C/min
gemessen wurde.
-
-
In
allen Beispielen betrug die Haftfestigkeit etwa von 7,85 bis 9,81
N/cm (800 bis 1000 gf/cm) als Anfangswerte und etwa von 5,88 bis
8,83 N/cm (600 bis 900 gf/cm) sogar nach dem Test auf die Beständigkeit gegenüber Feuchtigkeit,
was eine gute Haftfestigkeit ohne eine starke Abnahme der Haftfestigkeit
bezeugte. Vergleichsbeispiel 1 zeigte eine unzureichende Härtungsreaktion,
und Vergleichsbeispiel 2 wies eine Haftfestigkeit von etwa 1,96
N/cm (200 gf/cm) auf, weil das Polyurethanharz nicht verwendet wurde,
was zu einer niedrigen Haftfestigkeit führte.
-
Das
in Beispiel 1 erhaltene Material zur Verbindung von Schaltungen
wies im Anfangszustand einen niedrigen Verbindungswiderstand auf
und bewirkte nach dem Hochtemperaturtest bei hoher Feuchtigkeit
nur eine geringe Erhöhung
des Widerstandes, wodurch eine gute Zuverlässigkeit der Verbindung belegt
wird. Die Materialien zur Verbindung von Schaltungen der Beispiele
2, 3 und 4 und von Vergleichsbeispiel 2 erreichten in gleicher Weise
eine gute Verbindungszuverlässigkeit.
Andererseits war die Härtungsreaktion
in Vergleichsbeispiel 1 so unzureichend, dass ein schlechter Haftungszustand
bewirkt wurde, was zu einem hohen Verbindungswiderstand führte.
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In
den Beispielen 1 bis 4 waren Verbindungsergebnisse erhältlich,
die dieselben wie unter einer Bedingung waren, bei der die Materialien
zur Verbindung von Schaltungen nicht 30 Tage lang in einer Thermostatkammer
bei 30°C
(d.h. im Anfangszustand) behandelt wurden. In den Beispielen 1 bis
4 waren gute Isoliereigenschaften von 1,0 × 109 Ω auch erhältlich,
und eine Erniedrigung der Isoliereigenschaften war zu beobachten.
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Hinsichtlich
der Fließeigenschaften
wiesen sowohl Beispiel 1 als auch Beispiel 2 einen Wert von 1,9 auf.
Der Elastizitätsmodul
des Materials zur Verbindung von Schaltungen von Beispiel 1 nach
dem Härten
bei 25°C
wurde auch gemessen, und er betrug 800 MPa.
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Das
Material zur Verbindung von Schaltungen von Beispiel 1 wies auch
einen Temperaturanstieg der Härtungsreaktion
ab 89°C,
eine Spitzentemperatur von 107°C
und eine Endtemperatur von 148°C
auf. Dasjenige von Beispiel 2 wies einen Temperaturanstieg der Härtungsreaktion
ab 92°C,
eine Spitzentemperatur von 106°C
und eine Endtemperatur von 150°C
auf. Dies belegt, dass sie bei einer tieferen Temperatur härtbar sind, und
aus dem Ergebnis der Bestimmung der Lagereigenschaften ergibt sich,
dass sie überlegene
Lagereigenschaften haben.
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Weiterhin
wurden bei der Messung des Verbindungswiderstandes auch Schaltungselemente
hergestellt, wobei bei einem davon die Kupferschaltung mit Sn plattiert
wurde, beim anderen jedoch nicht. Unter Verwendung des in Beispiel
1 hergestellten Materials zur Verbindung von Schaltungen wurden
die Schaltungselemente unter denselben Bedingungen wie in Beispiel
1 an FPC angeschlossen und schließlich verbunden, nachdem sie
24 h lang gehalten wurden, und dann wurde der Verbindungswiderstand
gemessen. Als Ergebnis betrug er in demjenigen Fall, in dem mit
Sn plattiert wurde, 2,3 Ω,
während
er in demjenigen Fall, in dem nicht mit Sn plattiert wurde, 5 Ω betrug
und die Kupferoberfläche
unbedeckt war.
-
INDUSTRIELLE
ANWENDBARKEIT
-
Wie
oben ausführlich
beschrieben ist, ermöglicht
die vorliegende Erfindung die Bereitstellung eines Materials zur
Verbindung von Schaltungen zur Verwendung in der Elektrik und der
Elektronik mit einem besseren Verhalten des schnellen Härtens bei
tiefen Temperaturen als bei jedem beliebigen Material vom Epoxyharz-Typ
und auch mit einer Topfzeit und einer geringeren Anfälligkeit
für eine
Korrosion der Schaltungen.