DE60032005T2 - Leiterbahnenmaterial und methode, leiterplatten unter verwendung desselben herzustellen - Google Patents

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Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • 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.
  • STAND DER TECHNIK
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die 1(a) bis 1(d) veranschaulichen ein Verfahren zur Herstellung einer Platine mit verbundenen Schaltungen, das in Beispiel 1 durchgeführt wird.
  • 2 ist ein Querschnitt, in dem verbindende Bereiche einer in Beispiel 3 verwendeten biegsamen Platine dargestellt sind.
  • 3 ist ein Querschnitt, in dem verbindende Bereiche eines Schaltungssubstrats eines in Beispiel 4 verwendeten Flüssigkristalldisplayfeldes dargestellt sind.
  • BESTE MODI ZUR DURCHFÜHRUNG DER ERFINDUNG
  • A. Härtungsmittel
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Die Diacylperoxide können Isobutylperoxid, 2,4-Dichlorbenzoylperoxid, 3,5,5-Trimethylhexanoylperoxid, Octanoylperoxid, Lauroylperoxid, Stearoylperoxid, Succinylperoxid, Benzoylperoxytoluol und Benzoylperoxid einschließen.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Die Dialkylperoxide können α,α'-Bis(t-butylperoxy)diisopropylbenzol, Dicumylperoxid, 2,5-Dimethyl-2,5-di(t-butylperoxy)hexan und t-Butylcumylperoxid einschließen.
  • Die Hydroperoxide können Diisopropylbenzolhydroperoxid und Cumolhydroperoxid einschließen.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • B. Polyurethanharz
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • C. Filmbildendes Material
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Das in der vorliegenden Erfindung verwendete filmbildende Material kann mit einer radikalisch polymerisierbaren funktionellen Gruppe modifiziert werden.
  • D. Radikalisch polymerisierbare Substanz
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • In der vorliegenden Erfindung können zusätzlich zu diesen radikalisch polymerisierbaren Substanzen Polymerisationsinhibitoren wie Hydrochinone und Methyletherhydrochinone gegebenenfalls zweckmäßig eingesetzt werden.
  • E. Mischungsverhältnis
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • F. Leitfähige Teilchen
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • G. Additive
  • 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.
  • 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.
  • Als Kopplungsmittel sind Mittel, die eine Vinylgruppe, eine Acrylgruppe, eine Aminogruppe, eine Epoxygruppe oder eine Isocyanatgruppe enthalten, hinsichtlich einer Verbesserung der Haftung bevorzugt.
  • H. Filmstruktur
  • 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.
  • I. Eigenschaften des Materials zur Verbindung von Schaltungen
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • BEISPIELE
  • Die vorliegende Erfindung wird durch die Angabe von Beispielen unten ausführlicher beschrieben.
  • Beispiel 1
  • (1) Synthese eines Polyurethanharzes:
  • 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.
  • (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.
  • 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.
  • (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.
  • Tabelle 1
    Figure 00300001
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.

Claims (9)

  1. Material zur Verbindung von Schaltungen, 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.
  2. Material zur Verbindung von Schaltungen nach Anspruch 1, das weiterhin von 0 bis 40 Gew.-Teile eines filmbildenden Materials umfasst.
  3. Material zur Verbindung von Schaltungen nach Anspruch 2, wobei das filmbildende Material ein Polyimidharz ist.
  4. Material zur Verbindung von Schaltungen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, das weiterhin leitfähige Teilchen umfasst.
  5. Material zur Verbindung von Schaltungen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Polyurethanharz eine Fließgrenze von 40°C bis 140°C, gemessen mittels des Fließprüfer-Verfahrens, hat.
  6. Material zur Verbindung von Schaltungen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Härtungsmittel eine Gewichtsretention bei 25°C für 24 h von nicht weniger als 20 Gew.-% hat.
  7. Material zur Verbindung von Schaltungen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die radikalisch polymerisierbare Substanz Urethanacrylat ist.
  8. Verfahren zur Herstellung einer Platine mit verbundenen Schaltungen, wobei das Verfahren einen Verbindungsschritt der gegenseitigen Verbindung von jeweils einen Anschluss aufweisenden Schaltungselementen umfasst, wobei die Elemente so miteinander verbunden sind, dass ihre Anschlüsse dazu fähig sind, eine Leitung zwischen ihnen herzustellen, wobei der Verbindungsschritt den Schritt des Erwärmens des Materials zur Verbindung von Schaltungen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, während über die Schaltungselemente ein Druck darauf ausgeübt wird, das Material zur Verbindung von Schaltungen zwischen wenigstens zwei Schaltungselementen gehalten wird, die so angeordnet sind, dass ihre Seiten mit den Anschlüssen einander gegenüberliegen, umfasst.
  9. Verfahren zur Herstellung einer Platine mit verbundenen Schaltungen nach Anspruch 8, wobei wenigstens einer der Anschlüsse eine Oberfläche hat, die aus wenigstens einem Metall geformt ist, das aus Gold, Silber und einem Metall der Platingruppe ausgewählt ist.
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