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JP3342703B2 - 回路接続用フィルム状接着剤及び回路板 - Google Patents

回路接続用フィルム状接着剤及び回路板

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JP3342703B2
JP3342703B2 JP50585598A JP50585598A JP3342703B2 JP 3342703 B2 JP3342703 B2 JP 3342703B2 JP 50585598 A JP50585598 A JP 50585598A JP 50585598 A JP50585598 A JP 50585598A JP 3342703 B2 JP3342703 B2 JP 3342703B2
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JP
Japan
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connection terminal
adhesive
connection
circuit
circuit member
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP50585598A
Other languages
English (en)
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伊津夫 渡辺
賢三 竹村
治 渡辺
直行 塩沢
朗 永井
和良 小島
俊明 田中
和徳 山本
Original Assignee
日立化成工業株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Application filed by 日立化成工業株式会社 filed Critical 日立化成工業株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、回路基板同士またはICチップ等の電子部品
と配線基板の接続用いられる回路接続用接着剤及び回路
板に関する。
発明の背景 回路基板同士またはICチップ等の電子部品と回路基板
の接続とを電気的に接続する際には、接着剤または導電
粒子を分散させた異方導電接着剤が用いられている。す
なわち、これらの接着剤を相対峙する電極間に配置し
て、加熱、加圧によって電極を接続後、加圧方向に導電
性を持たせることによって、電気的接続を行うことがで
きる。例えば、特開平3−16147号公報には、エポキシ
樹脂をベースとした回路接続用接着剤が提案されてい
る。
しかしながら、エポキシ樹脂をベース樹脂とした従来
の接着剤を用いた接着剤は、熱衝撃試験、PCT試験、は
んだバス浸漬試験等の信頼性試験を行うと接続基板の熱
膨張率差に基づく内部応力によって接続部において接続
抵抗の増大や接着剤の剥離が生じるという問題がある。
特に、チップを接着剤を介して直接基板に搭載する場
合、接続基板としてFR−4基材を用いたプリント基板、
あるいはポリイミドやポリエステルを基材とするフレキ
シブル配線板を用いると、接続後チップとの熱膨張率差
に基づく内部応力によってチップ及び基板の反りが発生
しやすい。
発明の概要 本発明の回路接続用フィルム状接着剤は、相対峙する
回路電極を加熱、加圧によって、加圧方向の電極間を電
気的に接続する加熱接着性接着剤において、その接着剤
の接着後の40℃における弾性率が100〜2000MPaであるこ
とを特徴とする。
この接着剤は、少なくともエポキシ樹脂と、アクリル
ゴム及び潜在性硬化剤を含有していることができ、アク
リルゴムが、分子中にグリシジルエーテル基を有するも
のが好ましく使用される。
又本発明の回路接続用フィルム状接着剤は、相対峙す
る回路電極を加熱、加圧によって、加圧方向の電極間を
電気的に接続する加熱接着性接着剤において、その接着
剤が少なくともエポキシ系樹脂と、分子中にグリシジル
エーテル基を有するアクリルゴム及び潜在性硬化剤を含
有していることを特徴する。
以上の本発明の回路接続用フィルム状接着剤は、接続
後の接着剤の面積が、接続する前の面積に対して2.0〜
5.0倍であるものが好ましい。
本発明の回路板は、 第一の接続端子を有する第一の回路部材と、 第二の接続端子を有する第二の回路部材とを、 第一の接続端子と第二の接続端子を対向して配置し、 前記対向配置した第一の接続端子と第二の接続端子の
間に接着剤を介在させ、加熱加圧して前記対向配置した
第一の接続端子と第二の接続端子を電気的に接続させた
回路板であって、 前記接着剤の接着後の40℃における弾性率が100〜2000M
Paであることを特徴する。
又本発明の回路板は、 第一の接続端子を有する第一の回路部材と、 第二の接続端子を有する第二の回路部材とを、 第一の接続端子と第二の接続端子を対向して配置し、 前記対向配置した第一の接続端子と第二の接続端子の
間に接着剤を介在させ、加熱加圧して前記対向配置した
第一の接続端子と第二の接続端子を電気的に接続させた
回路板であって、 前記接着剤が少なくともエポキシ樹脂と、分子中にグリ
シジルエーテル基を有するアクリルゴム及び潜在性硬化
剤を含有していることを特徴とする。
本発明の回路板は、第一の接続端子を有する第一の回
路部材が、半導体チップであり、第二の接続端子を有す
る第二の回路部材が、第二の接続端子を有する有機質絶
縁基板であることが好ましい。
第一の接続端子を有する第一の回路部材として半導体
チップが、 第二の接続端子を有する第二の回路部材として、第二
の接続端子が形成される表面絶縁層及び所定数層の絶縁
層と前期各絶縁層を介して配置される所定数層の配線層
と所定の前記電極・配線層間を電気的に接続する導体化
された穴を有する多層配線板であって、前記所定数層の
絶縁層はガラス基材で補強された樹脂よりなり、前記表
面絶縁層のDVE法で測定される弾性率をE1、ガラス基材
で補強された樹脂よりなる絶縁層のDVE法で測定される
弾性率をE2とすると E1=0.01E2〜0.5E2 である多層配線板又は 第二の接続端子が絶縁基板表面に埋め込まれている配線
基板が好ましく使用される。
前記接着剤には0.2〜15体積%の導電粒子を分散する
ことができる。
図面の簡単な説明 図1は、実施例1の接着フィルム硬化物の弾性率および
誘電正接を示すグラフである。
図2は、比較例1の接着フィルム硬化物の弾性率および
誘電正接を示すグラフである。
発明を実施するための最良の形態 本発明の接着剤は、接着後の40℃での弾性率が100〜2
000MPaであり、接続時の良好な流動性や高接続信頼性を
得られる接着剤として、エポキシ樹脂とイミダゾール
系、ヒドラジド系、三フッ化ホウ素−アミン錯体、スル
ホニウム塩、アミンイミド、ポリアミンの塩、ジシアン
ジアミド等の潜在性硬化剤の混合物に、接着後の40℃で
の弾性率が100〜2000MPaになるように、分子量20万以上
のアクリルゴムを配合した接着剤が挙げられる。
接着後の40℃での弾性率は、300〜1800MPaが好まし
く、700〜1800MPaが更に好ましい。
接着剤の接着後の段階に相当する接着フィルム硬化物
の弾性率は、例えば、レオロジ(株)製レオスペクトラ
DVE−4(引っ張りモード、周波数10Hz、5℃/minで昇
温、−40℃〜250℃まで測定)を用いて測定することが
できる。なお、接着フィルムの硬化は、接着工程時の加
熱温度及び時間と同じ条件で行い、硬化方法としては、
接着フィルムをオイルバスに浸漬して行うことができ
る。このような接着フィルム硬化物は、DSCを用いて測
定した場合の全硬化発熱量の90%以上の発熱を終えたも
のである。
図1に代表例として実施例1で作成した接着フィルム硬
化物の弾性率及び誘電正接の測定結果を示した。
また本発明において用いられる接着剤は、エポキシ樹
脂と、分子中にグリシジルエーテル基を有するアクリル
ゴム及び潜在性硬化剤を含有しているものである。
本発明において用いられるエポキシ樹脂としては、エ
ピクロルヒドリンとビスフェノールAやF、AD等から誘
導されるビスフェノール型エポキシ樹脂、エピクロルヒ
ドリンとフェノールノボラックやグレゾールノボラック
から誘導されるエポキシノボラック樹脂やナフタレン環
を含んだ骨格を有するナフタレン系エポキシ樹脂、グリ
シジルアミン、クリシジルエーテル、ビフェニル、脂環
式等の1分子内に2個以上のグリシジル基を有する各種
のエポキシ化合物等を単独にあるいは2種以上を混合し
て用いることが可能である。これらのエポキシ樹脂は、
不純物イオン(Na+、Cl-等)や、加水分解性塩素等を30
0ppm以下に低減した高純度品を用いることがエレクトロ
ンマイグレーション防止のために好ましい。
本発明で用いるアクリルゴムとしては、アクリル酸、
アクリル酸エステル、メタクリル酸エステルまたはアク
リルニトリルのうち、少なくとも一つをモノマー成分と
した重合体または共重合体が挙げられ、中でもグリシジ
ルエーテル基を有するグリシジルアクリレートやグリシ
ジルメタクリレートを含む共重合体系アクリルゴムが好
適に用いられる。
これらアクリルゴムの分子量は、接着剤の凝集力を高
める点から20万以上が好ましい。アクリルゴムの接着剤
中の配合量は、10重量%未満では接着後の40℃での弾性
率が2000MPaを越えてしまい、また40重量%より多いと
低弾性率化は図れるが接続時の溶融粘度が高くなり接続
電極間、または接続電極と導電粒子界面の溶融接着剤の
排除性が低下するため、接続電極間または接続電極と導
電粒子間の電気的導通を確保できなくなる。このため、
アクリルゴムの配合量としては10〜40wt%が好ましい。
接着剤に配合されたアクリルゴムは、図1に示したよ
うなゴム成分に起因する誘電正接のピーク温度が40〜60
℃付近にあるため、接着剤の低弾性率化を図ることがで
きる。また、接着剤にはフィルム形成性をより容易にす
るために、フェノキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリア
ミド樹脂等の熱可塑性樹脂を配合することもできる。特
に、フェノキシ樹脂は、エポキシ系樹脂をベース樹脂と
した場合、エポキシ樹脂と構造が類似しているため、エ
ポキシ樹脂との相溶性、接着性に優れる等の特徴を有す
るので好ましい。フィルム形成は、これら少なくともエ
ポキシ樹脂、アクリルゴム、潜在性硬化剤からなる接着
組成物を有機溶剤に溶解あるいは分散により、液状化し
て、剥離性基材上に塗布し、硬化剤の活性温度以下で溶
剤を除去することにより行われる。この時用いる溶剤
は、芳香族炭化水素系と含酸素系の混合溶剤が材料の溶
解性を向上させるため好ましい。
本発明の接着剤には、チップのバンプや基板電極の高
さばらつきを吸収するために、異方導電性を積極的に付
与する目的で導電粒子を混入・分散することもできる。
本発明において導電粒子は、例えばAu、Ag、Cuやはんだ
等の金属の粒子であり、ポリスチレン等の高分子の球状
の核材にNi、Cu、Au、はんだ等の導電層を設けたものが
より好ましい。さらに導電性の粒子の表面にSn、Au、は
んだ等の表面層を形成することもできる。粒径は基板の
電極の最小の間隔よりも小さいことが必要で、電極の高
さばらつきがある場合、高さばらつきよりも大きいこと
が好ましく、1〜10μmが好ましい。また、接着剤に分
散される導電粒子量は、0.1〜30体積%であり、好まし
くは0.2〜15体積%である。
本発明の接着剤は、フィルム状接着剤として使用され
る。
フィルム状接着剤は、接着剤溶液を離型性フィルム上
にロールコータ等で塗布し、乾燥させし離型性フィルム
から剥離することにより得ることができる。
フィルム状接着剤で接着剤層を多層化することもでき
る。例えば、異方導電性を付与するために導電粒子を充
填させた接着フィルムと導電粒子を充填していない接着
剤層をラミネート化した二層構成異方導電フィルムや導
電粒子を充填させた接着フィルムの両側に導電粒子を充
填していない接着剤層をラミネート化した三層構成異方
導電フィルムを用いることができる。これらの多層構成
異方導電フィルムは接続電極上に効率良く、導電粒子を
捕獲できるため、狭ピッチ接続に有利である。また、回
路部材との接着性を考慮して、回路部材1及び2に対し
てそれぞれ接着性に優れる接着フィルムをラミネートし
て多層化することもできる。
本発明の接着剤には、無機質充填材を混入・分散する
ことができる。
無機質充填材としては、特に限定するものではなく、
例えば、溶融シリカ、結晶質シリカ、ケイ酸カルシウ
ム、アルミナ、炭酸カルシウム等の粉体があげられる。
無機充填材の配合量は、接着樹脂組成物100重量部に対
して10〜200重量部が好ましく、熱膨張係数を低下させ
るには配合量が大きいほど効果的であるが、多量に配合
すると接着性や接続部での接着剤の排除性低下に基づく
導通不良が発生するし、配合量が小さいと熱膨張係数を
充分低下できないため、20〜90重量部がさらに好まし
い。また、その平均粒径は、接続部での導通不良を防止
する目的で3ミクロン以下にするのが好ましい。また接
続時の樹脂の流動性の低下及びチップのパッシベーショ
ン膜のダメージを防ぐ目的で球状フィラを用いることが
望ましい。無機質充填材は、導電粒子と共に又は導電粒
子が使用されない層に混入・分散することができる。
本発明の回路接続用フィルム状接着剤は、接続後の接
着剤の面積が、接続する前の面積に対して2.0〜5.0倍で
あることが好ましい。
接着剤の接続後の面積と接続前の面積の比は、以下の
手段によって測定する。すなわち、厚さ50μm、大きさ
5mm角の接着剤を厚さ1.1mm、大きさ15mm角のガラス板2
枚に挟んでおく。これを、加熱圧着機によって加熱温度
180℃、加圧18kgf/cm2、加圧時間20秒の条件で加熱、加
圧を行い、加熱、加圧前の接着剤面積(A)及び、加
熱、加圧後の接着剤面積(B)を画像処理装置を用いて
測定することによって、接着剤の接続後の面積と接続前
の面積の比(B/A)を求めることができる。
接着剤の接続後の面積と接続前の面積の比(B/A)が
2.0未満になると、接続電極間、または接続電極と導電
粒子界面の溶融接着剤の排除性が低下するため、接続電
極間または接続電極と導電粒子間の電気的導通を確保で
き難くなる。一方、接着剤の接続後の面積と接続前の面
積の比(B/A)が5.0を越えると接続時の接着剤の流動性
が高すぎるため、気泡がでやすく、結果として信頼性が
低下する傾向がある。
従来の回路接続用接着剤のように接続後の40℃の弾性
率が2000MPaを越える接着剤は、熱衝撃試験、PCT試験や
はんだバス浸漬試験等の信頼性試験中に生じる内部応力
によって、接続部での接続抵抗の増大や接着剤の剥離が
あるが、本発明の接着剤は、40℃での弾性率が100〜200
0MPaのため、前記信頼性試験において生じる内部応力を
吸収できるため、信頼性試験後においても接続部での接
続抵抗の増大や接着剤の剥離がなく、接続信頼性が大幅
に向上する。
本発明において、回路部材としては半導体チップ、抵
抗体チップ、コンデンサチップ等のチップ部品、プリン
ト基板、ポリイミドやポリエステルを基材としたフレキ
シブル配線板等の基板等が用いられる。
これらの回路部材には接続端子が通常は多数(場合に
よっては単数でも良い)設けられており、前記回路部材
の少なくとも1組をそれらの回路部材に設けられた接続
端子の少なくとも一部を対向配置し、対向配置した接続
端子間に接着剤を介在させ、加熱加圧して対向配置した
接続端子どうしを電気的に接続して回路板とする。
回路部材の少なくとも1組を加熱加圧することによ
り、対向配置した接続端子どうしは、直接接触により又
は異方導電性接着剤の導電粒子を介して電気的に接続す
る。
半導体チップや基板の電極パッド上には、めっきで形
成されるバンプや金ワイヤの先端をトーチ等により溶融
させ、金ボールを形成し、このボールを電極パッド上に
圧着した後、ワイヤを切断して得られるワイヤバンプな
どの突起電極を設け、接続端子として用いることができ
る。
このように半導体チップの端子には、金、ニッケル、
ハンダ等をめっきし突起電極としためっきバンプ、また
金、アルミニウム等の金属ワイヤの先端を熱エネルギに
よりボール状としこのボールを接続端子が構成される半
導体チップの電極パッド上に圧着した後前記金属ワイヤ
を切断して構成された突起電極であるボールバンプ、は
んだボール、溶融はんだ成形バンプ、カラムの半田付け
等による突起電極が使用できる。
本発明の接着剤を用いて半導体チップを半導体チップ
端子に対応する電極(接続端子)が形成された基板(チ
ップ実装用基板)に実装することができる。
このようなチップ実装用基板として、半導体チップ端
子に対応する電極(接続端子)が形成された有機質絶縁
基板が使用される。有機質絶縁基板としては、ポリイミ
ド樹脂、ポリエステル樹脂等の合成樹脂フィルム、又
は、ガラスクロス、ガラス不織布等のガラス基材にポリ
イミド樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂等の合
成樹脂を含浸し、硬化させた積層板等が使用される。
また、チップ実装用基板として、チップ端子と接続す
る電極、この電極が形成される表面絶縁層及び所定数層
の絶縁層と前記各絶縁層を介して配置される所定数層の
配線層と所定の前記電極・配線層間を電気的に接続する
導体化された穴を有する多層配線板が使用でき、前記所
定数層の絶縁層はガラス基材で補強された樹脂よりな
り、前記表面絶縁層のDVE法で測定される弾性率をE1、
ガラス基材で補強された樹脂よりなる絶縁層のDVE法で
測定される弾性率をE2とすると E1=0.01E2〜0.5E2 である多層配線板が好ましく使用される。
またこのような多層配線板であって、表面絶縁層のDV
E法で測定される弾性率は、 25℃ 102〜104MP 100℃ 10〜103MP であるものが好ましい。
このような多層配線板として、ガラスクロスを用いた
絶縁層により構成された基材もしくは1層以上の導体回
路を有する配線基板上に絶縁層と導体回路層とを交互に
形成した、ビルドアップ多層基板が好ましい。
表面絶縁層は、樹脂フィルムを用いることができ、こ
の樹脂フィルムはエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリ
アミドイミド樹脂、変成ポリフェニレンエーテル樹脂、
フェノキシ樹脂、アミドエポキシ樹脂、フェノール樹脂
やこれらの混合物、共重合物等のフィルムが、またポリ
サルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルエ
ーテルケトン、全芳香族液晶ポリエステル、フッ素系樹
脂などの耐熱性熱可塑性エンジニヤリングプラスチック
のフィルムが使用できる。
このような樹脂フィルム中に有機もしくは無機のフィ
ラーを含むものが使用できる。
ガラス基材で補強された樹脂よりなる絶縁層として
は、ガラスクロス、ガラス不織布等のガラス基材にエポ
キシ樹脂、フェノール樹脂等の樹脂を含浸し硬化させた
プリプレグが使用できる。
チップ実装用基板として、チップ端子と接続する電極
が絶縁基板表面に埋め込まれている配線基板が使用され
る。このような配線基板は、銅箔、ステンレス板等の導
電性仮基板にニッケル薄層を形成し、電極が形成される
箇所以外にメッキレジストを塗布し電気銅めっきを行い
電極を形成し、電極の面にポリイミドフィルム、ガラス
基材エポキシ樹脂プリプレグ等の絶縁層を押圧し銅電極
を絶縁層中に埋め込み、導電性仮基板、ニッケル薄層を
機械的、化学的に剥離・除去することにより得ることが
できる。また導電性仮基板にニッケル薄層、銅層を形成
し、電極が形成される箇所にエッチングレジストを塗布
しエッチングにより電極を形成し、以降は同様にして得
ることもできる。このような配線基板では半導体チップ
のリペア性が向上する。
本発明の接着剤によれば、接続後の40℃での弾性率が
100〜2000MPaとしたため、熱衝撃、PCTやはんだバス浸
漬試験等の信頼性試験において生じる内部応力を吸収で
き、信頼性試験後においても接続部での接続抵抗の増大
や接着剤の剥離がなく、接続信頼性が向上する。また、
フィルム状の接着剤は、取扱性にも便利である。したが
って、本発明の接着剤は、LCDパネルとTAB、TABとフレ
キシブル回路基板、LCDパネルとICチップ、ICチップと
プリント基板とを接続時の加圧方向にのみ電気的に接続
するために好適に用いられる。本発明の回路板は、信頼
性試験後においても接続部での接続抵抗の増大や接着剤
の剥離がなく、接続信頼性に優れる。
実施例1 フェノキシ樹脂(ユニオンカーバイド社製,PKHC)50g
と、アクリルゴム(ブチルアクリレート40部−エチルア
クリレート30部−アクリロニトリル30部−グリシジルメ
タクリレート3部の共重合体、分子量:85万)125gを酢
酸エチル400gに溶解し、30%溶液を得た。次いで、マイ
クロカプセル型潜在性硬化剤を含有する液状エポキシ
(エポキシ当量185、旭化成製、ノバキュアHX−3941)3
25gをこの溶液に加え、撹拌し、さらにニッケル粒子
(直径:5μm)を2容量%分散してフィルム塗工用溶液
を得た。この溶液をセパレータ(シリコーン処理したポ
リエチレンテレフタレートフィルム、厚み40μm)にロ
ールコータで塗布し、100℃、10分乾燥し厚み45μmの
接着フィルムを作製した。この接着フィルムの硬化物の
動的粘弾性測定器で測定した40℃の弾性率は、800MPaで
あった。次に、作製した接着フィルムを用いて、金バン
プ(面積:80×80μm、スペース30μm、高さ:15μm、
バンプ数288)付きチップ(10×10mm、厚み:0.5mm)とN
i/AuめっきCu回路プリント基板の接続を以下に示すよう
に行った。接着フィルム(12×12mm)をNi/AuめっきCu
回路プリント基板(電極高さ:20μm、厚み:0.8mm)に8
0℃、10kgf/cm2で貼り付けた後、セパレータを剥離し、
チップのバンプとNi/AuめっきCu回路プリント基板(厚
み:0.8mm)の位置合わせを行った。次いで、180℃、75g
/バンプ、20秒の条件でチップ上方から加熱、加圧を行
い、本接続を行った。本接続後のチップの反りは、4.8
μm(チップ側に凸状の反り)であった。また、本接続
後の接続抵抗は、1バンプあたり最高で15mΩ、平均で8
mΩ、絶縁抵抗は108Ω以上であり、これらの値は−55〜
125℃の熱衝撃試験1000サイクル処理、PCT試験(121
℃、2気圧)200時間、260℃のはんだバス浸漬10秒後に
おいても変化がなく、良好な接続信頼性を示した。
実施例2 フェノキシ樹脂50gと、実施例1と同じアクリルゴム1
75gを酢酸エチル525gに溶解し、30%溶液を得た。次い
で、マイクロカプセル型潜在性硬化剤を含有する液状エ
ポキシ(エポキシ当量185)275gをこの溶液に加え、撹
拌し、さらにニッケル粒子(直径:5μm)を2容量%分
散してフィルム塗工用溶液を得た。この溶液をセパレー
タ(シリコーン処理したポリエチレンテレフタレートフ
ィルム、厚み40μm)にロールコータで塗布し、100
℃、10分乾燥し厚み45μmの接着フィルムを作製した。
この接着フィルムの硬化物動的粘弾性測定器で測定した
40℃の弾性率は、400MPaであった。次に、作製した接着
フィルムを用いて、金バンプ(面積:80×80μm、スペ
ース30μm、高さ:15μm、バンプ数288)付きチップ
(10×10mm)とNi/AuめっきCu回路プリント基板(電極
高さ:20μm、厚み:0.8mm)の接続を以下に示すように
行った。接着フィルム(12×12mm)をNi/AuめっきCu回
路プリント基板(電極高さ:20μm、厚み:0.8mm)に80
℃、10kgf/cm2で貼り付けた後、セパレータを剥離し、
チップのバンプとNi/AuめっきCu回路プリント基板の位
置合わせを行った。次いで、170℃、75g/バンプ、20秒
の条件でチップ上方から加熱、加圧を行い、本接続を行
った。本接続後のチップの反りは、3.8μm(チップ側
に凸状の反り)であった。また、本接続後の接続抵抗
は、1バンプあたり最高で20mΩ、平均で12mΩ、絶縁抵
抗は108Ω以上であり、これらの値は−55〜125℃の熱衝
撃試験は1000サイクル処理、PCT試験(121℃、2気圧)
200時間、260℃のはんだバス浸漬10秒後においても変化
がなく、良好な接続信頼性を示した。
実施例3 フェノキシ樹脂50gと、実施例1と同じアクリルゴム1
00gを酢酸エチル350gに溶解し、30%溶液を得た。次い
で、マイクロカプセル型潜在性硬化剤を含有する液状エ
ポキシ(エポキシ当量185)350gをこの溶液に加え、撹
拌し、さらにポリスチレン系核体(直径:5μm)の表面
にAu層を形成した導電粒子を5容量%分散してフィルム
塗工用溶液を得た。この溶液をセパレータ(シリコーン
処理したポリエチレンテレフタレートフィルム、厚み40
μm)にロールコータで塗布し、100℃、10分乾燥し厚
み45μmの接着フィルムを作製した。この接着フィルム
の硬化物の動的粘弾性測定器で測定した40℃の弾性率
は、1200MPaであった。次に、作製した接着フィルムを
用いて、金バンプ(面積:80×80μm、スペース30μ
m、高さ:15μm、バンプ数288)付きチップ(10×10m
m、厚み:0.5mm)とNi/AuめっきCu回路プリント基板(電
極高さ:20μm、厚み:0.8mm)の接続を以下に示すよう
に行った。接着フィルム(12×12mm)をNi/AuめっきCu
回路プリント基板に80℃、10kgf/cm2で貼り付けた後、
セパレータを剥離し、チップのバンプとNi/AuめっきCu
回路プリント基板の位置合わせを行った。次いで、170
℃、75g/バンプ、20秒の条件でチップ上方から加熱、加
圧を行い、本接続を行った。本接続後のチップの反り
は、5.0μm(チップ側に凸状の反り)であった。ま
た、本接続後の接続抵抗は、1バンプあたり最高で8m
Ω、平均で3mΩ、絶縁抵抗は108Ω以上であり、これら
の値は−55〜125℃の熱衝撃試験は1000サイクル処理、P
CT試験(121℃、2気圧)200時間、260℃のはんだバス
浸漬10秒後においても変化がなく、良好な接続信頼性を
示した。
実施例4 フェノキシ樹脂50gと、実施例1と同じアクリルゴム1
00gを酢酸エチル350gに溶解し、30%溶液を得た。次い
で、マイクロカプセル型潜在性硬化剤を含有する液状エ
ポキシ(エポキシ当量185)350gをこの溶液に加え、撹
拌し、さらにポリスチレン系核体(直径:5μm)の表面
にAu層を形成した導電粒子を5容量%分散してフィルム
塗工用溶液を得た。この溶液をセパレータ(シリコーン
処理したポリエチレンテレフタレートフィルム、厚み40
μm)にロールコータで塗布し、100℃、10分乾燥し厚
み25μmの接着フィルムを作製した。この接着フィルム
の硬化物の動的粘弾性測定器で測定した40℃の弾性率
は、1200MPaであった。次に、作製した接着フィルム4
を用いて、金バンプ(面積:50×50μm、スペース20μ
m、高さ:15μm、バンプ数362)付きチップ(1.7×1.7
mm、厚み:0.5mm)とITO回路付きガラス基板(厚み:1.1m
m)の接続を、以下に示すように行った。接着フィルム
(12×12mm)をITO回路付きガラス基板に80℃、10kgf/c
m2で貼り付けた後、セパレータを剥離し、チップのバン
プとITO回路付きガラス基板の位置合わせを行った。次
いで、180℃、40g/バンプ、20秒の条件でチップ上方か
ら加熱、加圧を行い、本接続を行った。本接続後の接続
抵抗は、1バンプあたり最高で150mΩ、平均で80mΩ、
絶縁抵抗は108Ω以上であり、これらの値は−40〜100℃
の熱衝撃試験1000サイクル処理、PCT試験(105℃、1.2
気圧)100時間においても変化がなく、良好な接続信頼
性を示した。
実施例5 フェノキシ樹脂50gと、実施例1と同じアクリルゴム1
25gを酢酸エチル400gに溶解し、30%溶液を得た。次い
で、マイクロカプセル型潜在性硬化剤を含有する液状エ
ポキシ(エポキシ当量185)325gをこの溶液に加え、撹
拌し、さらにニッケル粒子(直径:5μm)を2容量%分
散してフィルム塗工用溶液を得た。この溶液をセパレー
タ(シリコーン処理したポリエチレンテレフタレートフ
ィルム、厚み40μm)にロールコータで塗布し、100
℃、10分乾燥し厚み25μmの接着フィルムを作製した。
この接着フィルムの硬化物の動的粘弾性測定器で測定し
た40℃の弾性率は、1000MPaであった。次に、作製した
接着フィルムを用いて、バンプレスチップ(10×10mm、
厚み:0.5mm、パッド電極:Al、パッド径:120μm)と回
路上にNi/AuめっきCuバンプ(直径:100μm、スペース5
0μm、高さ:15μm、バンプ数:200)を形成したNi/Au
めっきCuバンプ回路プリント基板の接続を以下に示すよ
うに行った。接着フィルム(12×12mm)をNi/AuめっきC
u回路プリント基板(電極高さ:20μm、厚み:0.8mm)に
80℃、10kgf/cm2で貼り付けた後、セパレータを剥離
し、チップのバンプのAlバンプとNi/Auめっき付きプリ
ント基板の位置合わせを行った。次いで、180℃、75g/
バンプ、20秒の条件でチップ上方から加熱、加圧を行
い、本接続を行った。本接続後のチップの反りは、4.8
μm(チップ側に凸状の反り)であった。また、本接続
後の接続抵抗は、1バンプあたり最高で20mΩ、平均で1
5mΩ、絶縁抵抗は108Ω以上であり、これらの値は−55
〜125℃の熱衝撃試験1000サイクル処理、PCT試験(121
℃、2気圧)200時間、260℃のはんだバス浸漬10秒後に
おいても変化がなく、良好な接続信頼性を示した。
実施例6 フェノキシ樹脂(ユニオンカーバイド社製,PKHC)50g
と、アクリルゴム(ブチルアクリレート40部−エチルア
クリレート30部−アクリロニトリル30部−グリシジルメ
タクリレート3部の共重合体、分子量:85万)50gを酢酸
エチル233gに溶解し、30%溶液を得た。次いで、マイク
ロカプセル型潜在性硬化剤を含有する液状エポキシ(エ
ポキシ当量185、旭化成製、ノバキュアHX−3941)400g
をこの溶液に加え、撹拌し、さらにニッケル粒子(直
径:5μm)を2容量%分散してフィルム塗工用溶液を得
た。この溶液をセパレータ(シリコーン処理したポリエ
チレンテレフタレートフィルム、厚み40μm)にロール
コータで塗布し、100℃、10分乾燥し厚み45μmの接着
フィルムを作製した。この接着フィルムの硬化物の動的
粘弾性測定器で測定した40℃の弾性率は、1700MPaであ
った。次に、作製した接着フィルムを用いて、金バンプ
(面積:80×80μm、スペース30μm、高さ:15μm、バ
ンプ数288)付きチップ(10×10mm、厚み:0.5mm)とNi/
AuめっきCu回路プリント基板の接続を以下に示すように
行った。接着フィルム(12×12mm)をNi/AuめっきCu回
路プリント基板(電極高さ:20μm、厚み:0.8mm)に80
℃、10kgf/cm2で貼り付けた後、セパレータを剥離し、
チップのバンプとNi/AuめっきCu回路プリント基板(厚
み:0.8mm)の位置合わせを行った。次いで、180℃、75g
/バンプ、20秒の条件でチップ上方から加熱、加圧を行
い、本接続を行った。本接続後のチップの反りは、5.7
μm(チップ側に凸状の反り)であった。また、本接続
後の接続抵抗は、1バンプあたり最高で7mΩ、平均で3m
Ω、絶縁抵抗は108Ω以上であり、これらの値は−55〜1
25℃の熱衝撃試験1000サイクル処理、PCT試験(121℃、
2気圧)200時間、260℃のはんだバス浸漬10秒後におい
ても変化がなく、良好な接続信頼性を示した。
実施例7 フェノキシ樹脂50gと、実施例1と同じアクリルゴム7
5gを酢酸エチル350gに溶解し、30%溶液を得た。次い
で、マイクロカプセル型潜在性硬化剤を含有する液状エ
ポキシ(エポキシ当量185)375gをこの溶液に加え、撹
拌し、さらにポリスチレン系核体(直径:5μm)の表面
にAu層を形成した導電粒子を5容量%分散してフィルム
塗工用溶液を得た。この溶液をセパレータ(シリコーン
処理したポリエチレンテレフタレートフィルム、厚み40
μm)にロールコータで塗布し、100℃、10分乾燥し厚
み25μmの接着フィルムaを作製した。
ついで、前記フィルム塗工用溶液の作製の中でAu層を
形成した導電粒子を分散しない以外は同様な方法で作製
したフィルム塗工用溶液をセパレータ(シリコーン処理
したポリエチレンテレフタレートフィルム、厚み40μ
m)にロールコータで塗布し、100℃、10分乾燥し厚み2
5μmの接着フィルムbを作製した。さらに、得られた
接着フィルムaとbを40℃で加熱しながら、ロールラミ
ネータでラミネートした二層構成異方導電接着フィルム
を作製した。この接着フィルムの硬化物の動的粘弾性測
定器で測定した40℃の弾性率は、1400MPaであった。次
に、作製した接着フィルムを用いて、金バンプ(面積:8
0×80μm、スペース30μm、高さ:15μm、バンプ数28
8)付きチップ(10×10mm、厚み:0.5mm)とNi/Auめっき
Cu回路プリント基板(電極高さ:20μm、厚み:0.8mm)
の接続を以下に示すように行った。接着フィルム(12×
12mm)をNi/AuめっきCu回路プリント基板に80℃、10kgf
/cm2で貼り付けた後、セパレータを剥離し、チップのバ
ンプとNi/AuめっきCu回路プリント基板の位置合わせを
行った。次いで、170℃、75g/バンプ、20秒の条件でチ
ップ上方から加熱、加圧を行い、本接続を行った。本接
続後のチップの反りは、5.3μm(チップ側に凸状の反
り)であった。また、本接続後の接続抵抗は、1バンプ
あたり最高で7mΩ、平均で3.8mΩ、絶縁抵抗は108Ω以
上であり、これらの値は−55〜125℃の熱衝撃試験1000
サイクル処理、PCT試験(121℃、2気圧)200時間、260
℃のはんだバス浸漬10秒後においても変化がなく、良好
な接続信頼性を示した。
実施例8 フェノキシ樹脂50gと、実施例1と同じアクリルゴム1
00gを酢酸エチル350gに溶解し、30%溶液を得た。次い
で、マイクロカプセル型潜在性硬化剤を含有する液状エ
ポキシ(エポキシ当量185)350gをこの溶液に加え、撹
拌し、さらにポリスチレン系核体(直径:5μm)の表面
にAu層を形成した導電粒子を5容量%分散してフィルム
塗工用溶液を得た。この溶液をセパレータ(シリコーン
処理したポリエチレンテレフタレートフィルム、厚み40
μm)にロールコータで塗布し、100℃、10分乾燥し厚
み30μmの接着フィルムを作製した。この接着フィルム
の硬化物の動的粘弾性測定器で測定した40℃の弾性率
は、1200MPaであった。
次に、作製した接着フィルムを用いて、金バンプ(面
積:80×80μm、スペース30μm、高さ:15μm、バンプ
数288)付きチップ(10×10mm、厚み:0.5mm)とNi/Auめ
っきCu回路埋め込みプリント基板(電極厚み:20μm、
電極高さ:0μm、厚み:0.8mm)の接続を以下に示すよう
に行った。接着フィルム(12×12mm)をNi/AuめっきCu
回路プリント基板に80℃、10kgf/cm2で貼り付けた後、
セパレータを剥離し、チップのバンプとNi/AuめっきCu
回路埋め込みプリント基板の位置合わせを行った。次い
で、170℃、75g/バンプ、20秒の条件でチップ上方から
加熱、加圧を行い、本接続を行った。本接続後のチップ
の反りは、4.0μm(チップ側に凸状の反り)であっ
た。また、本接続後の接続抵抗は、1バンプあたり最高
で5mΩ、平均で1.5mΩ、絶縁抵抗は108Ω以上であっ
た。ついで、チップ側からヒータ付ステンレスブロック
でチップを10秒間、200℃に加熱し、チップに対してせ
んだん力を加えてチップを基板から剥離した。剥離後基
板表面の接着フィルムの残さをアセトンを染みこました
綿棒でこすり除去しリペアをおこなった。再びチップを
剥離した基板に前記接着フィルムを用いて前記チップと
同仕様のチップを新たに前記接続条件で本接続を行っ
た。リペア接続後のチップの反りは、4.3μm(チップ
側に凸状の反り)であった。また、リペア接続後の接続
抵抗は、1バンプあたり最高で6mΩ、平均で1.8mΩ、絶
縁抵抗は108Ω以上であり、これらの値は−55〜125℃の
熱衝撃試験1000サイクル処理、PCT試験(121℃、2気
圧)200時間、260℃のはんだバス浸漬10秒後においても
変化がなく、良好の接続信頼性を示した。
比較例1 フェノキシ樹脂100gを酢酸エチル230gに溶解し、30%
溶液を得た。次いで、マイクロカプセル型潜在性硬化剤
を含有する液状エポキシ(エポキシ当量185)186gをこ
の溶液に加え、撹拌し、さらにニッケル粒子(直径:5μ
m)を2容量%分散してフィルム塗工用溶液を得た。こ
の溶液をセパレータ(シリコーン処理したポリエチレン
テレフタレートフィルム、厚み40μm)にロールコータ
で塗布し、100℃、10分乾燥し厚み45μmの接着フィル
ムを作製した。この接着フィルムの硬化物の動的粘弾性
測定器で測定した40℃の弾性率は、2600MPaであった。
図2にこの接着フィルム硬化物の弾性率及び誘電正接を
測定した結果を示した。次に、作製した接着フィルムを
用いて、金バンプ(面積:80×80μm、スペース30μ
m、高さ:15μm、バンプ数288)付きチップ(10×10m
m、厚み:0.5mm)とNi/AuめっきCu回路プリント基板の接
続を以下に示すように行った。接着フィルム(12×12m
m)をNi/AuめっきCu回路プリント基板(電極高さ:20μ
m、厚み:0.8mm)に80℃、10kgf/cm2で貼り付けた後、
セパレータを剥離し、チップのバンプとNi/AuめっきCu
回路プリント基板の位置合わせを行った。次いで、170
℃、75g/バンプ、20秒の条件でチップ上方から加熱、加
圧を行い、本接続を行った。本接続後のチップの反り
は、6.4μm(チップ側に凸状の反り)であった。ま
た、本接続後の接続抵抗は、1バンプあたり最高で9m
Ω、平均で2mΩ、絶縁抵抗は188Ω以上であったが、こ
れらの値は−55〜125℃の熱衝撃試験200サイクル処理、
PCT試験(121℃、2気圧)40時間、260℃のはんだバス
浸漬10秒後において、電気的導通が不良になった。接続
部の断面観察の結果、導通不良の接続部の一部で界面剥
離が観察された。
比較例2 フェノキシ樹脂100gを230gの酢酸エチルに溶解した。
ついで、この溶液にマイクロカプセル型潜在性硬化剤を
含有する液状エポキシ(エポキシ当量185)186gをこの
溶液に加え、撹拌し、さらにポリスチレン系核体(直
径:5μm)の表面にAu層を形成した導電粒子を5容量%
分散して、フィルム塗工用溶液を得た。この溶液をセパ
レータ(シリコーン処理したポリエチレンテレフタレー
トフィルム、厚み50μm)にロールコータで塗布し、80
℃、10分乾燥し厚み25μmの接着フィルムを作製した。
この接着フィルムの硬化物の動的粘弾性測定器で測定し
た40℃の弾性率は、2600MPaであった。次に、作製した
接着フィルムを用いて、金バンプ(面積:50×50μm、3
62バンプ、スペース:20μm、高さ:15μm)付きチップ
(1.7×17mm、厚み:0.5mm)とITOガラス基板(厚み:1.1
mm)の接続を以下に示すように行った。接着フィルム
(2mm×19mm)をITO回路付ガラス基板に80℃、10kgf/cm
2で貼り付けた後、セパレータを剥離し、チップのバン
プとITO回路付ガラス基板の位置合わせを行った。次い
で、170℃、40g/バンプ、20秒の条件でチップ上方から
加熱、加圧を行い、本接続を行った。本接続後の接続抵
抗は、1バンプあたり最高で180mΩ、平均で90mΩ、絶
縁抵抗は108Ω以上であり、これらの値は−40〜100℃の
熱衝撃試験1000サイクル処理後は殆ど変化はなかった
が、PCT試験(105℃、1.2気圧)100時間では電気的導通
が不良になった。接続部の断面観察の結果、異方導電フ
ィルム/ガラス基板界面に導通不良の接続部の一部で界
面剥離が観察された。
比較例3 フェノキシ樹脂50gと、実施例1と同じアクリルゴム2
50gを酢酸エチル533gに溶解し、30%溶液を得た。次い
で、マイクロカプセル型潜在性硬化剤を含有する液状エ
ポキシ(エポキシ当量185)200gをこの溶液に加え、撹
拌し、さらにポリスチレン系核体(直径:5μm)の表面
にAu層を形成した導電粒子を5容量%分散してフィルム
塗工用溶液を得た。この溶液をセパレータ(シリコーン
処理したポリエチレンテレフタレートフィルム、厚み40
μm)にロールコータで塗布し、100℃、10分乾燥し厚
み45μmの接着フィルムを作製した。この接着フィルム
の硬化物の動的粘弾性測定器で測定した40℃の弾性率
は、70MPaであった。次に、作製した接着フィルム(12
×12mm)を用いて、金バンプ(面積:80×80μm、スペ
ース30μm、高さ:15μm、バンプ数288)付きチップ
(10×10mm、厚み:0.5mm)とNi/AuめっきCu回路プリン
ト基板(電極高さ:20μm、厚み:0.8mm)に80℃、10kgf
/cm2で張り付けた後、セパレータを剥離し、チップのバ
ンプとNi/AuめっきCu回路プリント基板の位置合わせを
行った。次いで、180℃、75g/バンプ、20秒の条件でチ
ップ上方から加熱、加圧を行い、本接続を行った。本接
続後のチップの反りは、1.6μm(チップ側に凸状の反
り)であった。また、本接続後の接続抵抗を測定したと
ころ、一部のバンプで接着剤の排除性低下に基づく導通
不良があった。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 永井 朗 茨城県つくば市松代3―4―3 日立松 代ハウスB306 (72)発明者 小島 和良 茨城県つくば市花畑1―15―18 日立化 成紫峰寮B207 (72)発明者 田中 俊明 茨城県つくば市花畑1―15―18 日立化 成紫峰寮A203 (72)発明者 山本 和徳 茨城県つくば市花畑1―3―14 (56)参考文献 特開 平3−16147(JP,A) 特開 平6−203627(JP,A) 特開 平5−160200(JP,A) 特開 平6−260533(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H05K 3/32 H01B 1/20 C09J 7/00,163/00,139/14

Claims (14)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】相対峙する回路電極を加熱、加圧によっ
    て、加圧方向の電極間を電気的に接続する加熱接着性接
    着剤において、その接着剤の接着後の40℃における弾性
    率が100〜2000MPaであることを特徴とする回路接続用フ
    ィルム状接着剤。
  2. 【請求項2】前記接着剤が、少なくとも、エポキシ樹脂
    と、アクリルゴムと、潜在性硬化剤とを含有している請
    求項1記載の回路接続用フィルム状接着剤。
  3. 【請求項3】アクリルゴムが、分子中にグリシジルエー
    テル基を有するものである請求項2記載の回路接続用フ
    ィルム状接着剤。
  4. 【請求項4】接着剤に0.2〜15体積%の導電粒子が分散
    されている請求項1〜3各項記載の回路接続用フィルム
    状接着剤。
  5. 【請求項5】第一の接続端子を有する第一の回路部材
    と、 第二の接続端子を有する第二の回路部材とを、 第一の接続端子と第二の接続端子を対向して配置し、 前記対向配置した第一の接続端子と第二の接続端子の間
    に接着剤を介在させ、加熱加圧して前記対向配置した第
    一の接続端子と第二の接続端子を電気的に接続させた回
    路板であって、 接続後の接着剤の面積が、接続する前の面積に対して2.
    0〜5.0倍であることを特徴とする回路板。
  6. 【請求項6】第一の接続端子を有する第一の回路部材
    と、 第二の接続端子を有する第二の回路部材とを、 第一の接続端子と第二の接続端子を対向して配置し、 前記対向配置した第一の接続端子と第二の接続端子の間
    に接着剤を介在させ、加熱加圧して前記対向配置した第
    一の接続端子と第二の接続端子を電気的に接続させた回
    路板であって、 前記接着剤の接着後の40℃における弾性率が100〜2000M
    Paであることを特徴とする回路板。
  7. 【請求項7】前記接着剤が、少なくとも、エポキシ樹脂
    と、分子中にグリシジルエーテル基を有するアクリルゴ
    ムと、潜在性硬化剤とを含有していることを特徴とする
    請求項5又は6記載の回路板。
  8. 【請求項8】第一の接続端子を有する第一の回路部材
    が、半導体チップであり、 第二の接続端子を有する第二の回路部材が、第二の接続
    端子を有する有機質絶縁基板である請求項5又は6記載
    の回路板。
  9. 【請求項9】第一の接続端子を有する第一の回路部材が
    半導体チップであり、 第二の接続端子を有する第二の回路部材が、第二の接続
    端子が形成される表面絶縁層及び所定数層の絶縁層と前
    記各絶縁層を介して配置される所定数層の配線層と所定
    の前記電極・配線層間を電気的に接続する導体化された
    穴を有する多層配線板であって、前記所定数層の絶縁層
    はガラス基材で補強された樹脂よりなり、前記表面絶縁
    層のDVE法で測定される弾性率をE1、ガラス基材で補強
    された樹脂よりなる絶縁層のDVE法で測定される弾性率
    をE2とすると E1=0.01E2〜0.5E2 である多層配線板である請求項5、6、7又は8記載の
    回路板。
  10. 【請求項10】第一の接続端子を有する第一の回路部材
    が半導体チップであり、 第二の接続端子を有する第二の回路部材が、第二の接続
    端子が絶縁基板表面に埋め込まれている配線基板である
    請求項5、6、7又は8記載の回路板。
  11. 【請求項11】接着剤に0.2〜15体積%の導電粒子が分
    散されている請求項5、6、7又は8記載の回路板。
  12. 【請求項12】接続後の接着剤の面積が、接続する前の
    面積に対して2.0〜5.0倍である請求項1、2、3又は4
    記載の回路接続用フィルム状接着剤。
  13. 【請求項13】第一の接続端子を有する第一の回路部材
    と、 第二の接続端子を有する第二の回路部材とを、 第一の接続端子と第二の接続端子を対向して配置し、 前記対向配置した第一の接続端子と第二の接続端子の間
    に接着剤を介在させ、加熱加圧して前記対向配置した第
    一の接続端子と第二の接続端子を電気的に接続させた回
    路板であって、 第一の接続端子を有する第一の回路部材が半導体チップ
    であり、 第二の接続端子を有する第二の回路部材が、第二の接続
    端子が絶縁基板表面に埋め込まれている配線基板である
    ことを特徴とする回路板。
  14. 【請求項14】第一の接続端子を有する第一の回路部材
    と、 第二の接続端子を有する第二の回路部材とを、 第一の接続端子と第二の接続端子を対向して配置し、 前記対向配置した第一の接続端子と第二の接続端子の間
    に接着剤を介在させ、加熱加圧して前記対向配置した第
    一の接続端子と第二の接続端子を電気的に接続させた回
    路板であって、 第一の接続端子を有する第一の回路部材が半導体チップ
    であり、 第二の接続端子を有する第二の回路部材が、第二の接続
    端子が形成される表面絶縁層及び所定数層の絶縁層と前
    記各絶縁層を介して配置される所定数層の配線層と所定
    の前記電極・配線層間を電気的に接続する導体化された
    穴を有する多層配線板であって、前記所定数層の絶縁層
    はガラス基材で補強された樹脂よりなり、前記表面絶縁
    層のDVE法で測定される弾性率をE1、ガラス基材で補強
    された樹脂よりなる絶縁層のDVE法で測定される弾性率
    をE2とすると E1=0.01E2〜0.5E2 である多層配線板であり、 前記接着剤が、少なくとも、エポキシ樹脂と、分子中に
    グリシジルエーテル基を有するアクリルゴムと、潜在性
    硬化剤とを含有していることを特徴とする回路板。
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