JP2000309773A - 導電性接着剤およびそれを使用した接着方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 はんだ代替用として、安価で且つ導電性、リ
ペア性に勝れた導電性接着剤およびそれを使用した接着
方法を提供する。 【解決手段】 導電性主フィラーを錫および／または錫
合金とし、その他の導電性フィラーとして銀および／ま
たは銀合金、または金および／または金合金の粉体、あ
るいはそれらの金属をメッキした粉体フィラー、また導
電性主フィラーを錫・銀・銅合金の粉体フィラーとし、
その他の導電性フィラーを銀および／または銀合金の粉
体フィラーあるいは銀メッキフィラーとした導電性接着
剤であり、更には有機酸またはその誘導体、好ましくは
アジピン酸を単体若しくは潜在性硬化剤の形乃至カプセ
ルの形にて添加することにより導電性フィラーの表面を
活性化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、導電性接着剤およ
びそれを使用した接着方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】現在電子機器業界において半導体やその
他の精密電子部品の組立に導電性接着剤が使用されてお
り、この導電性接着剤は、銀、金、ニッケル、カーボン
等を導電性を発現するフィラーとし、エポキシ樹脂、フ
ェノール樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂等をバ
インダとして、これらのフィラーとバインダを硬化剤や
溶剤と共に、目的に合わせて適当に配合し、所定の導電
性接着剤を得ている。また一方、最近の電子機器の鉛フ
リー化のトレンドを契機として、これらの導電接着剤を
一般電子機器基板のアッセンブリーに、はんだ代替接合
材として利用しようとする試みがなされている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】近年地球環境汚染の問
題が世界的にクローズアップされてきており、現在電子
機器の組立に大量に使用されているもう一方の接続材料
である鉛合金はんだの鉛成分が、該電子機器の製造時お
よび廃棄時に地中に溶けだし地下水を汚染する問題が注
目されてきている。この解決のために、鉛を使わないは
んだの開発と使用が業界の緊急の課題となってきた。ま
た更に電子機器の製造に当たっての環境問題としては、
この他にオゾン層の保護を目的として、部品や機器の洗
浄に多用されてきたフロン溶剤の使用中止の問題、また
蒸発性有機物（ＶＯＣ）の使用規制問題等があり、はん
だ付けの分野では、単に鉛フリーはんだの開発だけでは
解決しない部分が尚残されている。

【０００４】このような状況下において、問題解決の早
道としてはんだ付けによる電子機器の組立を、導電性接
着剤による組立に変更することが、一部学会等でも提起
されている。しかしながら、導電性接着剤により従来の
はんだ付けに匹敵する導電性能を確保するためには、ニ
ッケル、やカーボンを導電フィラーとしたものでは不満
足であり、現状では銀、金等を導電性フィラーとするも
のを使用せざるを得ないこととなっている。しかし銀、
金は一般的なはんだ材料（錫、鉛）の価格に比べて極め
て高価であり、この問題が技術上の問題の他に導電性接
着剤の採用を検討する上でのネックとなっている。

【０００５】更にまた、従来導電性接着剤に使用されて
いる接着剤は前記のようにエポキシ樹脂接着剤などの熱
硬化性樹脂が主に使用されている。この場合、いわゆる
リペア性、即ち必要により電子基板からチップを取り外
す場合の取り外しの容易性は、従来のはんだの場合は、
はんだこてなどで加熱することにより簡単に取り外しが
可能であったのに比し問題があった。

【０００６】即ち、それは熱硬化性樹脂接着剤を使用し
ていた従来の導電性接着剤では、加熱により熱硬化性樹
脂接着剤が溶けたり軟らかくなったりしないため、リペ
ア性が極めて悪いという欠陥であった。この接着剤を熱
可塑性樹脂接着剤にすることにより、これに対処しよう
とする方向もあるが、その耐熱強度や接着強度の点で必
ずしも十分でなく、また溶剤をヴェイパーライズするた
めの作業性および経済的にも不利であるところから、熱
硬化性樹脂接着剤を接着剤として使用したいとする根強
い要求がある。

【０００７】また一方、これらの導電性接着剤を半導体
のようにパッケージングされるものでは問題ないが、一
般基板のように大気中に露出したまま機器に組み込まれ
るものにあっては、高温高湿環境下では、湿気の影響に
より部品接合部の導電性の低下や接合強度の低下をもた
らしてしまう。これは、バインダとして使用されている
エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、フェノール樹脂等の合
成樹脂が概して耐湿正が十分でないことに起因してい
る。

【０００８】すなわち、これらの合成樹脂の組織が総じ
てミクロ的に粗大のため、湿気が合成樹脂組織の間隙を
縫って浸透し、それが基板の電極や部品電極の表面を急
速に酸化させ、更に金属フィラー表面をも酸化させて、
接続部全体の導電性の低下や接合強度の劣化を惹き起こ
すのである。

【０００９】この耐湿正の問題を改善するために過去様
々な提案がなされている。すなわち、バインダ内に酸を
併存させて電極表面をクリーニングし、導電性を回復さ
せようとするもの、針状フィラーを利用し電極部への突
き刺さることで導電性や接合強度を確保しようとするも
のなどであるが、何れも方法が複雑であるばかりか、未
だ十分とは言えないものであった。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、はんだ代替用
導電性接着剤として、安価で且つ導電性の優れた、また
リペア性の良い導電性接着剤を提案し、上記課題を解決
するものである。即ち、錫および／または錫合金２０〜
１００ｗｔ％未満よりなる導電性主フィラーと、銀およ
び／または銀合金、または金および／または金合金の粉
体、あるいはそれらの金属をメッキした粉体フィラーよ
りなるその他の導電性フィラーと、バインダよりなる導
電性接着剤により、また導電性主フィラーが、錫・銀合
金の粉体フィラー、その他の導電性フィラーが銀および
／または銀合金の粉体フィラーあるいは銀メッキフィラ
ーよりなる導電性接着剤により、更にまた導電性主フィ
ラーが、錫・銀・銅合金の粉体フィラー、その他の導電
性フィラーが銀および／または銀合金の粉体フィラーあ
るいは銀メッキフィラーよりなる導電性接着剤により解
決せんとするものである。

【００１１】また前記錫・銀合金の粉体フィラーの合金
を錫９８〜９０ｗｔ％、銀２．０〜１０ｗｔ％の共晶合
金とすることを特徴とする導電性接着剤により、更に前
記錫・銀・銅合金の粉体フィラーの合金が銀１〜５ｗｔ
％、銅０．５〜２ｗｔ％、錫残部よりなることを特徴と
する導電性接着剤により解決を図ろうとするものであ
る。

【００１２】更に導電性フィラーが、錫および／または
錫合金５０〜９０ｗｔ％、その他の導電性フィラーが銀
および／または銀合金、または金および／または金合金
の粉体、あるいはそれらの金属をメッキした粉体フィラ
ーよりなることを特徴するリペア性に優れた導電性接着
剤により解決せんとするものである。

【００１３】また、導電性フィラーの表面を活性化する
ことにより、即ち、有機系樹脂と導電性フィラーからな
る導電性接着剤において、５０ｗｔ％以上１００ｗｔ％
未満の錫、ニッケル、銅より選ばれた金属および／また
は該金属のそれぞれの合金よりなる導電性主フィラー
と、銀、金より選ばれた金属および／またはそれらの合
金の粉体フィラー、あるいは銀または金をメッキした粉
体フィラーよりなるその他の導電性フィラーと、更に添
加物として０．１ｗｔ％〜３．０ｗｔ％の有機酸または
その誘導体を有することを特徴とする導電性接着剤によ
り、また、添加物を１価または２価のカルボン酸、好ま
しくは、アジピン酸とすることにより、更には、この添
加物を潜在性硬化剤の形、またはカプセルの形で添加す
ることを特徴とする導電性接着剤により解決しようとす
るものである。なお、本発明における潜在性硬化剤と
は、例えばロジン、ポリエステル、ポリアミド等の熱可
塑性樹脂に有機酸を所望量加えて、平均粒径２０μｍ程
度の粉末状にしたものをいう。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明を更に詳細に説明す
る。なお、以下の説明は本発明の理解を容易にするため
のものであり、本発明を限定するものではない。本発明
の導電性接着剤は、導電性フィラーの大部分が錫および
錫合金により構成されているため、導電性フィラーの価
格が１／２から１／３と大幅に下落することにより、導
電性接着剤自体の価格も従来品に比べ１／２から１／３
と大幅に廉価となり、費用の点や加熱温度等の技術上の
メリットと併せて、殆どはんだ付けに匹敵し得るものを
実現できる。また本発明による導電性接着剤は、導電性
性能、固着強度（接合強度）、耐久性等は、銀フィラー
による従来タイプの導電性接着剤の値に劣ることはな
く、一部においてはむしろそれらを凌駕する特性すら示
すものである。

【００１５】はんだ代替用導電性接着剤の材料選択に当
たっては、導電性に優れ、且つ安価な材料として銅また
は銅合金、ニッケルまたはニッケル合金も考えられる。
銅粉および銀メッキ銅粉は、試験の結果耐湿性、耐熱衝
撃性の点で性能が若干劣るが、長所を生かして使用する
ことができる。

【００１６】錫または錫合金は材料価格のみならず、溶
融温度、フィラー加工性等の点からも、また鉛フリーは
んだの中心的な原料および合金として当初目的に適うも
のであり、しかも鉛フリーはんだ粉体をそのまま利用で
きる長所もあり安価な導電フィラー材として極めて好ま
しいものである。本発明の導電性接着剤は従来導電性接
着剤としては全く省みられなかった錫および錫合金を導
電フィラー材としたところに特徴がある。

【００１７】錫および／または錫合金をフィラーとする
場合、次のような問題点があった。即ち、錫そのものは
電気抵抗が他の金属に比べ大きく、従って電導性は銀に
比べて約１／６、金に比べても約１／４程度であり、こ
の点をカバーすることが錫および／または錫合金を主フ
ィラーとして使用する場合におけるポイントとなる。本
出願人は錫および／または錫合金を主フィラーとし、こ
れに適当量の銀を加えることにより、またそれぞれの粒
度、粒度分布、形状を考慮することにより、この問題を
解決したものである。

【００１８】この場合、軟質で導電性能の勝れた銀、金
およびそれらの合金を一種の接点改良のためのバインダ
的作用を期待するものであり、フィラー間の接点数およ
びコンタクト面積の相乗効果として導電性を向上させ
る。勿論フィラー粒子の微細化は製造コストの引き上げ
を伴うものであり、そこには自ずと限界がある。本発明
では実験の結果、錫または錫合金フィラーとしては３〜
３０μｍ、銀または銀合金フィラーとしては０．５〜２
０μｍが好ましいことがわかった。

【００１９】また、バインダとしては熱硬化性樹脂また
は熱可塑性樹脂を用いることができる。熱硬化性樹脂と
してはエポキシ樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、
ウレタン樹脂等が挙げられる。その他の成分として硬化
剤および添加剤があるが、本発明における有機酸はその
他の添加剤として扱われる。

【００２０】熱可塑性樹脂としてはポリアミド、ポリア
クリル、ポリスチレン、ポリエステルの各樹脂およびそ
の共重合体などが使用できる。また、希釈剤を同時に使
用することもでき、希釈剤は一般の有機溶剤の内から選
ばれる。

【００２１】本発明においては、錫または錫合金フィラ
ーを所定以上の割合で作成した場合に、バインダとして
の接着剤が熱硬化性樹脂であっても、２５０℃に加熱す
ることにより、該錫または錫合金フィラーは、自分自身
が導電性接着剤内で溶融し、バインダを介する導電性接
着剤の形態を解体せしめることが発見された。即ち、こ
の導電性接着剤の形態の解体により、固定されていたチ
ップを容易に取り外すことが可能となった。リペア温度
は当該導電性接着剤部分において使用錫合金フィラーの
溶融温度Ｔｍより２０℃以上の温度であることが好まし
い。また錫または錫合金フィラーの量は５０％を割ると
リペア性が低下する。この場合バインダ量を少なくする
ことによりリペア性の改善が認められるが、その反面接
着強度が低下するためバインダ量は１０％程度が下限限
界値とみられる。（表６参照）また、該バインダ量が３
０％を越えると接触抵抗値が大幅に増加する。このため
本発明におけるバインダ量の上限は接触抵抗値の安定す
る２５％を限界とした。

【００２２】また、導電性主フィラとしての錫または錫
合金フィラーを所定以上の割合にした場合、即ち、その
他の導電性フィラー、例えば銀フィラの量が少なくなる
と、接触抵抗および電気比抵抗の値が急激に劣化する。
この劣化を防止するために導電性主フィラーの表面を活
性化することにより劣化の改善を図ることができる。

【００２３】導電性主フィラーの活性化は有機酸または
誘導体、特に１価または２価のカルボン酸、好ましくは
アジピン酸を添加することにより得ることができる。こ
の場合均一な添加、混合を容易にするために、添加剤は
潜在性効果剤の形、またはカプセル形状にして添加する
ことが好ましい。またその添加量は導電性主フィラーの
表面のみを活性化するのに十分な量であれば良く、また
過多に過ぎると粘度が上昇し印刷や塗布作業性が困難に
なり、また接触抵抗値が低下する。実験の結果導電性接
着剤の０．１〜３．０ｗｔ％程度が好ましいことがわか
った。

【００２４】以下実施例に基づき具体的に説明する。な
お、本発明はその要旨を越えない限り、以下に説明する
諸例の構成に限定されるものではない。

【００２５】

【実施例】実施例１：本実施例１は錫（以下Ｓｎ）を導
電性主フィラーとした場合である。ここに用いられた錫
フィラーは粒度１０〜３０μｍの球状の粉体であり、試
験試料アイテムとして、導電性フィラーを錫１００％で
構成したもの（試料番号１０１）、導電性主フィラーに
錫フィラー、その他の導電性フィラーとして市販の銀フ
ィラー（従来のフィラー）とを、各配合比９０／１０
（試料番号１０２）、８０／２０（試料番号１０３）、
５０／５０（試料番号１０４）の割合で混合したものを
作成し、これを銀フィラー１００ｗｔ％の通常の導電性
接着剤製品（ニホンハンダ（株）製品番号ＮＨ−０１０
Ａ）の場合と比較試験した。２１２５チップ部品を基板
に通常の標準作業内容により接合して接合試験片とし、
後述する測定方法による接合直後の接合強度（固着強
度：ｋｇｆ）、導電性（接触抵抗：ｍΩ）、電気比抵抗
（×１０^-4・Ωｃｍ）を測定した。また該接合試験片を
高湿度環境の下（湿度条件：８５℃／８５％ＲＨ）に放
置し、一定時間毎にその数値変化の状態を測定し、前記
の特性の変化を調べた。表１および図１〜３はその試験
結果を示す。

【００２６】

【表１】

【００２７】試料番号１０１（錫フィラー１００％）
は、サンプル中で一番固着強度が低く、また導電性の指
標である接触抵抗値も接合直後において既にＯＬ（導通
なし）であり、主フィラーを化学的表面処理によりフィ
ラー粒子表面の活性が高度に改善されなければ（この場
合、表面酸化率の低減などによる導電性の向上と濡れ性
の改善）使用は困難と考えられる。また、試料番号１０
２（錫フィラー９０％、銀フィラー１０％）は、固着強
度が低く、接触抵抗も接合直後において１０００ｍΩ以
上であり、そのままではペースト型接着剤としての使用
は困難といえる。しかし電気比抵抗は接合直後において
１０^-4Ωｃｍオーダとなっており、適用方法、例えば圧
着型接着剤などの特殊な接着剤としての利用は可能であ
ろう。

【００２８】試料番号１０３（錫フィラー８０％、銀フ
ィラー２０％）は、接合直後において固着強度は４．０
ｋｇｆに近い値を示しており、また接触抵抗も１０００
ｍΩを切る値を示しているので、導電性主フィラーの化
学的表面処理により粒子の表面活性を高めれば、十分ペ
ースト型接着剤として使用することができる。

【００２９】試料番号１０４（錫フィラー５０％、銀フ
ィラー５０％）は、銀フィラー１００％のの接着剤に概
ね匹敵する良好なデータであり、当該試験の後に行われ
た硬化条件による固着強度および接触抵抗のデータ（表
５）によれば、最適硬化条件を適用した場合は銀フィラ
ー１００％のものよりも勝れた性能を示している。

【００３０】実施例２：電導性主フィラーとして錫９
６．５ｗｔ％、銀３．５％の錫銀共晶合金粉を用いた場
合の前記実験と同一の条件による試験を行った。本実施
例では錫９６．５ｗｔ％、銀３．５ｗｔ％の錫銀共晶合
金粉は、粒度は３〜３０μｍの球状の粉体であり、試験
試料のアイテムとしては該電導性主フィラー１００％の
もの（試料番号２０１）、該電導性主フィラーとその他
のフィラーとしての市販の銀フィラー（従来のフィラ
ー）との各配合比９０／１０（試料番号２０２）、８０
／２０（試料番号２０３）、５０／５０（試料番号２０
４）の割合で混合したものを作成した。これを銀フィラ
ー１００％の通常の導電性接着剤製品（ニホンハンダ
（株）製品番号ＮＨ−０１０Ａ）の場合と比較試験し
た。前記実施例１と同様に２１２５チップ部品を基板に
通常の標準作業内容により接合して接合試験片とし、接
合直後の接合強度（固着強度：ｋｇｆ）、導電性（接触
抵抗：ｍΩ）、電気比抵抗（×１０^-4・Ωｃｍ）を測定
した。また、該接合試験片を高湿度環境の下に放置し一
定時間毎にその数値変化の状態を測定し、前記特性の変
化を調べた。表２および図４〜６はその比較試験結果で
ある。

【００３１】

【表２】

【００３２】表２および図４〜６より以下のことが知れ
る。試験番号２０１（錫銀共晶合金フィラー１００％）
は、固着強度が初期値において２．０以下と低く、ま
た、接触抵抗も接合直後でＯＬ（導通なし）であり、導
電性主フィラーの化学的表面処理により粒表面の活性が
高度に改善されなければ（表面酸化率の低減による導電
性の改善と濡れ性改善）使用は困難と考えられる。

【００３３】試験番号２０２（錫銀共晶合金フィラー９
０％、銀フィラー１０％）は、固着強度が１０００時間
湿度試験において３．０〜２．０ｋｇｆであり、接触抵
抗もＯＬがなく、電気比抵抗は１０^-4Ωｃｍレベルを維
持しているので、導電性主フィラーの化学的表面処理に
より粒子の表面活性を高めれば、十分ペースト型接着剤
として使用することができる。

【００３４】試験番号２０３（錫銀共晶合金フィラー８
０％、銀フィラー２０％）は、固着強度が１０００時間
湿度試験において概ね４．０ｋｇｆ台をキープしてお
り、接触抵抗も初期値において１０００ｍΩ以下の値を
しめしており、導電性主フィラーの表面処理により粒子
の表面活性を高めれば、十分ペースト型接着剤として使
用することができる。

【００３５】試験番号２０４（錫銀共晶合金フィラー５
０％、銀フィラー５０％）は、すべてのデータにおいて
銀１００％の接着剤と同等または一部ではより良いデー
タを示しており、全く問題のない接着剤を得ることがで
きた。

【００３６】実施例３：電導性主フィラーとして、錫９
５．３ｗｔ％、銀３．５ｗｔ％、銅１．２ｗｔ％三元共
晶合金粉体を用い、その他のフィラーとして銀フィラー
の量を変化し、前記試験条件と同一の条件により試験し
た。なお、いずれも粒度１０〜３０μｍの球状の粉体で
ある。試験試料のアイテムとしては、該電導性主フィラ
ー１００％のもの（試料番号３０１）、該電導性主フィ
ラーとその他のフィラーとしての市販の銀フィラー（従
来のフィラー）との各配合比が９０／１０（試料番号３
０２）、８０／２０（試料番号３０３）、５０／５０
（試料番号３０４）の割合で混合したものを作成した。
これを銀フィラー１００％の通常の導電性接着剤製品
（ニホンハンダ（株）製品番号ＮＨ−０１０Ａ）の場合
と比較試験した。前記実施例１と同様に２１２５チップ
部品を基板に通常の標準作業内容により接合して接合試
験片とし、接合直後の接合強度（固着強度：ｋｇｆ）、
導電性（接触抵抗：ｍΩ）、電気比抵抗（×１０^-4・Ω
ｃｍ）を測定した。また該接合試験片を高湿度環境の下
（湿度条件：８５℃／８５％ＲＨ）に放置し一定時間毎
にその数値変化の状態を測定し、前記特性の変化を調べ
た。表３および図７〜９はその比較試験結果を表したも
のである。

【００３７】

【表３】

【００３８】試料番号３０１（電導性主フィラー１００
％）は固着強度が低く、接触抵抗も接合直後の測定値は
ＯＬ（導通なし）であり、導電性主フィラーの化学的表
面処理により粒表面の活性を高めても使用は困難と考え
られる。

【００３９】試料番号３０２（配合比９０／１０）は固
着強度、電気比抵抗は銀フィラー１００％の通常の導電
性接着剤製品にほぼ匹敵する値を示している。しかし接
触抵抗は１０００ｍΩと大きく、粒度、形状などによる
改善を必要としている。

【００４０】試料番号３０３（配合比８０／２０）は、
試料番号３０２に比べて接触抵抗が大きく改善されてお
り、また固着強度、電気比抵抗は従来の通常の導電性接
着剤製品にほぼ匹敵する値となっている。本電導性主フ
ィラーの場合はこの配合辺りが通常状態での限界と思わ
れる。

【００４１】試料番号３０４（配合比５０／５０）は、
固着強度、接触抵抗、電気比抵抗共銀フィラー１００％
の通常の導電性接着剤製品に対し、むしろ凌駕する性能
を示しており、十分使用することが出来る。

【００４２】表４および図１０は試料番号３０１、３０
２、３０３、３０４と同一の試料により、１２５℃／１
５分、常温曝し時間５分、−５５℃１５分、常温曝し時
間５分合計４０分を１サイクルとする熱衝撃条件にて熱
衝撃試験を行った結果を示す。なお、接合試料の硬化条
件はいずれも１３０℃／１５分である。

【００４３】

【表４】

【００４４】熱衝撃試験による結果は、いずれの場合も
劣化の傾向は緩慢で同レベルと認められた。即ち、固着
強度は時間と共に低下して行くが実用上差し支えない程
度のものであり、また接触抵抗、電気比抵抗は時間によ
る変動も少なく、特に試料３０４の性能は、従来のＮＨ
−０１０Ａの値を凌駕している。

【００４５】表５は、試料番号３０４（錫・銀・銅三元
共晶合金フィラー５０％、銀フィラー５０％）における
硬化条件（処理温度×処理時間）を変えて、固着強度
（ｋｇｆ）、接触抵抗（ｍΩ）への影響を試験した結果
を示す。固着強度は、硬化温度が１５０℃、１７０℃の
レベルにおいてむしろ向上する傾向にあるが、１７０℃
を越えると接触抵抗は明らかに増加しており、１７０℃
をこえた条件での硬化処理は好ましくないことを示して
いる。

【００４６】

【表５】

【００４７】前記粘度の測定は、標準動粘度計（東機産
業製ＲＢ８０型）により、測定容量２．７±０．３ｍ
ｌ、温度２５±０．３℃、回転条件２０ｒ．ｐ．ｍ．×
３ｍｉｎ．の条件で測定した。また固着強度は、１００
ｍｍ×４０ｍｍのガラスエポキシ基板の片側に１５０μ
ｍ厚のメタルマスクを用いて塗布し、チップマウンタに
より２１２５チップコンデンサを標準搭載した後、１３
０℃熱風式オーブン中にて１５ｍｉｎ．加熱、硬化した
ものを試験試料とした。測定は固着強度試験機により押
圧速度２３ｍｍ／ｍｉｎ．で加圧し、剪断破壊したとき
の荷重ｋｇｆをもって、固着強度とした。試験度数は１
０であり、その平均値をもって示した。

【００４８】前記接触抵抗の測定は、前記と同様のガラ
スエポキシ基板を用い、基板中央部のランドに跨るよう
に４ｍｍΦ×１５０μｍ厚の試料を塗布し、１３０℃熱
風式オーブン中にて１５ｍｉｎ．加熱、硬化したものを
試験試料とした。これをデジタルマルチメータ（アドバ
ンテスト製）を用いて、電極間（５０ｍｍ）における接
触抵抗値（ｍΩ）を測定した。試験度数は５であり、そ
の平均値をもって値とした。

【００４９】電気比抵抗の測定は下記の要領で行った。
先ず、予め準備した枠金型（中央部１０×７０×０．３
ｍｍのくり抜き型）によりプレス成形により試験片を作
製した。即ち該金型にＮＨ−０５１Ａ（Ｍ００５）の必
要量を充填し、プレス温度１３０℃×１５ｍｉｎ．、ゲ
ージ圧力１００ｋｇ／ｃｍ² の条件ででプレス成形して
試験片を作製した。これを金型から取り出し２５℃（室
温）で１時間放冷して測定試料とした。測定値は、デジ
タルマルチメータ（アドバンテスト製）による電極間
（５０ｍｍ）における抵抗値（Ω）から、電気比抵抗
ρ＝Ｒ×ｔ×Ｗ／Ｌ但し、Ｒ：抵抗値（Ω）、ｔ：試料
厚み（ｃｍ）、Ｗ：試料幅（ｃｍ）、Ｌ：測定電極間距
離（ｃｍ）の算式から求めた。試験度数は５回であり、
その平均値をもって値とした。

【００５０】実施例４：前述の試料番号１０１〜１０
４、および２０１〜２０４の試料を使用し、１００ｍｍ
×４０ｍｍのガラスエポキシ基板に１５０μｍ厚みのメ
タルマスクを用いて塗布しチップマウンタにより２１２
５チップコンデンサを標準搭載し、接合試料の硬化条件
を１３０℃／１５分加熱として接着固定した。一昼夜放
置後、２００℃および２５０℃で１０ｓｅｃ部分加熱
し、取り外しの可否でリペア性を判定した。試験個数は
各３個である。

【００５１】

【表６】

【００５２】表６の結果より、リペア性は錫または錫合
金フィラーの割合が５０％程度が合否の境と見受けられ
る。また、リペア温度は当該導電性接着剤部分において
フィラー溶融点の２０℃以上の温度で処理することが必
要であることがわかった。更にバインダ量を減少させる
とリペア性の改善が認められる。（試料番号１０３Ａ〜
１０３Ｃ参照）しかしながら、試料番号１０３Ｃでは接
着強度が低下し、導電性接着剤としての使用に適さな
い。１０％程度が下限限界値とみなされる。また、該バ
インダ量が３０％を越えると接触抵抗値が大幅に増加す
る。このため本発明におけるバインダ量の上限は接触抵
抗値が安定している２５％を上限限界値とした。

【００５３】実施例５〜１３：フィラー粒子の表面を活
性化し、更に接触抵抗値を改善する目的で実施例５〜１
３として、有機酸としてのアジピン酸、セパシン酸およ
び潜在性硬化剤を加えた試料番号４０１〜４０９を作成
した。各組成内容を表７に示す。なお、本表７における
導電性接着剤組成および添加剤における数字は導電性フ
ィラー１００重量部に対する各量を重量部にて示したも
のである。この内、試料番号４０１と４０２はアジピン
酸の量を、また試料番号４０７〜４０９は潜在性硬化剤
の量を変化した場合の影響を調査するためのものであ
り、試料番号４０４と４０５は有機酸の種類、即ち、ア
ジピン酸、セパシン酸の差による影響を調査するもので
ある。なお、本発明における潜在性硬化剤とは、例えば
ロジン、ポリエステル、ポリアミド等の熱可塑性樹脂に
有機酸を所望量加えて、平均粒径２０μｍ程度の粉末状
にしたものをいう。

【００５４】

【表７】

【００５５】実施例５〜１３共、試料作成方法は略同一
条件にて行った。即ち、フィラーおよびバインダにそれ
ぞれ所定量の有機酸、潜在性硬化剤を加え、３本ロール
により５分間混練し、ペースト状の導電性接着剤（試料
番号４０１〜４０９）を得た。これを前述と同様の試験
方法により粘度、固着強度、接触抵抗値を各比較測定し
た。測定結果を表８に示す。

【００５６】

【表８】

【００５７】表８より明らかなように、実施例７（試料
番号４０３）の接着抵抗値は１７０（ｍΩ）とアジピン
酸の添加されていない試料番号１０３が８７７ｍΩであ
るのに比較して、１７０ｍΩと著しく改善されており、
また、試料番号３０２の接触抵抗値が＞１０００ｍΩで
あったのに対し、実施例８（試料番号４０４）、実施例
９（試料番号４０５）の接触抵抗値は３５０ｍΩおよび
５００ｍΩと改善されており、いずれも有機酸添加によ
るフィラー粒子表面、電極面の活性化、およびそれによ
る接着抵抗値の減少に大きな効果があることがわかっ
た。

【００５８】なお有機酸、潜在性硬化剤の量が多くなる
と、固着強度は多少落ちる傾向となり、また、接触抵抗
値も若干多くなる傾向にある。しかしながら、いずれも
有機酸、潜在性硬化剤を添加しないものに比して、性能
は大幅に改善されたレベルであり、実用上問題とならな
い。なお、実施例１３試料（番号４０９）の潜在性硬化
剤の量が１０重量部の場合では、接触抵抗値が６５０ｍ
Ωであり、耐湿度試験１０００ｈｒｓ後の接触抵抗値の
劣化を考慮すると、潜在性硬化剤の添加量はこの程度が
限界値であると考えられる。

【００５９】有機酸を単体で添加した場合（試料番号４
０４、４０５）に比べて、潜在性硬化剤を用いた場合
（試験番号４０７、４０８）は、接触抵抗値が改善され
る方向にある。また有機酸の種類による差は、セパシン
酸に比し、アジピン酸の方が接触抵抗値が低く、アジピ
ン酸を使用するのが好ましい。

【００６０】

【発明の効果】本発明により、地球環境汚染の問題に対
処するはんだ代替用導電性接着剤として、安価で且つ導
電性の優れた、またリペア性の優れた導電性接着剤を提
供することができる。また、適度の有機酸を添加して導
電性主フィラーの活性化を図ることにより、銀、金等の
高価フィラーの重量部を大幅に削減し廉価な導電性接着
剤を供給することができ、鉛フリー化のためのハンダの
代替用として十分に適用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の１実施例の錫フィラ−／銀フィラー
系導電性接着剤の配合割合と固着強度の関係の試験結果
を示す図である。

【図２】 本発明の１実施例の錫フィラー／銀フィラー
系導電性接着剤の配合割合と接触抵抗の関係の試験結果
を示す図である。

【図３】 本発明の１実施例の錫フィラー／銀フィラー
系導電性接着剤の配合割合と電気比抵抗の関係の試験結
果を示す図である。

【図４】 本発明の第２の実施例の錫・３．５銀共晶合
金フィラー／銀フィラー系導電性接着剤の配合割合と固
着強度の関係の試験結果を示す図である。

【図５】 本発明の第２の実施例の錫・３．５銀共晶合
金フィラー／銀フィラー系導電性接着剤の配合割合と接
触抵抗の関係の試験結果を示す図である。

【図６】 本発明の第２の実施例の錫・３．５銀共晶合
金フィラー／銀フィラー系導電性接着剤の配合割合と電
気比抵抗の関係の試験結果を示す図である。

【図７】 本発明の第３の実施例の錫・３．５銀・１．
２銅合金フィラー／銀フィラー系導電性接着剤の配合割
合と固着強度の関係の試験結果を示す図である。

【図８】 本発明の第３の実施例の錫・３．５銀・１．
２銅合金フィラー／銀フィラー系導電性接着剤の配合割
合と接触抵抗の関係の試験結果を示す図である。

【図９】 本発明の第３の実施例の錫・３．５銀・１．
２銅合金フィラー／銀フィラー系導電性接着剤の配合割
合と電気比抵抗の関係の試験結果を示す図である。

【図１０】本発明の第３の実施例における熱衝撃試験の
試験結果を示す図である。

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 有機系樹脂と導電性フィラーからなる導
   電性接着剤において、錫および／または錫合金２０〜１
   ００ｗｔ％未満よりなる導電性主フィラーと、銀および
   ／または銀合金、または金および／または金合金の粉
   体、あるいはそれらの金属をメッキした粉体フィラーよ
   りなるその他の導電性フィラーと、バインダよりなるこ
   とを特徴とする導電性接着剤。
2. 【請求項２】 導電性主フィラーが錫・銀合金の粉体フ
   ィラー、その他の導電性フィラーが銀および／または銀
   合金の粉体フィラーあるいは銀メッキフィラーよりなる
   ことを特徴とする導電性接着剤。
3. 【請求項３】 導電性主フィラーが錫・銀・銅合金の粉
   体フィラー、その他の導電性フィラーが銀および／また
   は銀合金の粉体フィラーあるいは銀メッキフィラーより
   なることを特徴とする導電性接着剤。
4. 【請求項４】 前記錫・銀合金の粉体フィラーの合金が
   錫９８〜９０ｗｔ％、銀２．０〜１０ｗｔ％の共晶合金
   であることを特徴とする請求項２に記載の導電性接着
   剤。
5. 【請求項５】 前記錫・銀・銅合金の粉体フィラーの合
   金が銀１〜５ｗｔ％、銅０．５〜２ｗｔ％、錫残部より
   なることを特徴とする請求項３に記載の導電性接着剤。
6. 【請求項６】 導電性主フィラーの錫および／または錫
   合金が２０〜９０ｗｔ％であることを特徴とする請求項
   １に記載の導電性接着剤。
7. 【請求項７】 導電性主フィラーの錫および／または錫
   合金が５０〜９０ｗｔ％、であることを特徴とする請求
   項１に記載の導電性接着剤。
8. 【請求項８】 導電性主フィラーの錫および／または錫
   合金が５０〜９０ｗｔ％、であり、バインダが熱硬化性
   接着剤であることを特徴とする請求項１に記載の導電性
   接着剤。
9. 【請求項９】 バインダ量が１０〜２５ｗｔ％であるこ
   とを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１項に記載の
   導電性接着剤。
10. 【請求項１０】 有機系樹脂と導電性フィラーからなる
    導電性接着剤において、５０ｗｔ％以上１００ｗｔ％未
    満の錫、ニッケル、銅より選ばれた金属および／または
    該金属のそれぞれの合金よりなる導電性主フィラーと、
    銀、金より選ばれた金属および／またはそれらの合金の
    粉体フィラー、あるいは銀または金をメッキした粉体フ
    ィラーよりなるその他の導電性フィラーと、更に添加物
    として０．１ｗｔ％〜３．０ｗｔ％の有機酸またはその
    誘導体を有することを特徴とする導電性接着剤。
11. 【請求項１１】 前記導電性主フィラーが錫・銀合金の
    粉体フィラー、その他の導電性フィラーが銀および／ま
    たは銀合金の粉体フィラーあるいは銀メッキフィラーよ
    りなることを特徴とする請求項１０に記載の導電性接着
    剤。
12. 【請求項１２】 前記導電性主フィラーが錫・銀・銅合
    金の粉体フィラー、その他の導電性フィラーが銀および
    ／または銀合金の粉体フィラーあるいは銀メッキフィラ
    ーよりなることを特徴とする請求項１０に記載の導電性
    接着剤。
13. 【請求項１３】 前記導電性主フィラーがニッケルまた
    は銅、および／またはそれらの合金であることを特徴と
    する請求項１０に記載の導電性接着剤。
14. 【請求項１４】 前記添加物が１価または２価のカルボ
    ン酸であることを特徴とする請求項１０乃至１３のいず
    れか１項に記載の導電性接着剤。
15. 【請求項１５】 前記添加物がアジピン酸であることを
    特徴とする請求項１０乃至１４のいずれか１項に記載の
    導電性接着剤。
16. 【請求項１６】 前記添加物が潜在性硬化剤の形で添加
    されたものであることを特徴とする請求項１０至１５の
    いずれか１項に記載の導電性接着剤。
17. 【請求項１７】 前記添加物がカプセルの形で添加され
    たものであることを特徴とする請求項１０至１５のいず
    れか１項に記載の導電性接着剤
18. 【請求項１８】 前記請求項１乃至１７のいずれか１項
    に記載の導電性接着剤を使用することを特徴とする接着
    方法。