JP2004231677A

JP2004231677A - Electroconductive adhesive and packaged structure using the same

Info

Publication number: JP2004231677A
Application number: JP2003018427A
Authority: JP
Inventors: Hiroteru Takezawa; 弘輝竹沢; Takayuki Higuchi; 貴之樋口; Yutaka Kumano; 豊熊野; Hiroshi Sogo; 寛十河
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-01-28
Filing date: 2003-01-28
Publication date: 2004-08-19

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electroconductive adhesive carrying out hierarchical packaging even when a general-purpose electronic part is used. <P>SOLUTION: The electroconductive adhesive 11 is used for electrically connecting electrodes of the electronic part to electrodes of a circuit board and contains electroconductive particles 12 for ensuring electrical connection. The electroconductive adhesive is characterized as comprising diffusive particles 13 more readily diffusing in tin which is an electrode metal or an alloy containing the tin than the electroconductive particles 12. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品の実装の分野において、電子部品と回路基板との電気的接合を導電性接着剤を用いて行う実装技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、環境調和に対する意識の高まりから、エレクトロニクス実装の分野では、はんだ合金中の鉛に対する規制が行われようとしており、鉛フリー実装技術、すなわち、鉛を使わない材料で、電子部品を接合する技術の確立が急務となっている。
【０００３】
鉛フリー実装技術としては、主として鉛フリーはんだおよび導電性接着剤を用いた実装が挙げられるが、はんだと比較して実装温度の低温化、電子部品を実装した複数の回路基板を、垂直方向に積み上げていく階層実装の容易性等のメリットが期待される導電性接着剤に、より注目が集まり始めている。
【０００４】
導電性接着剤は、一般的に樹脂系接着成分（バインダ樹脂）中に導電性粒子を分散させたものである。電子部品の実装は、回路基板の端子電極に導電性接着剤を塗布し、電子部品を搭載した後、樹脂を硬化させることにより行われる。この工程により、接合部が樹脂で接着されるとともに、樹脂の収縮により導電性粒子同士が接触して、接続部の導通が確保される。
【０００５】
導電性接着剤の硬化温度は１５０℃程度であり、２４０℃程度以上の溶融温度が必要なはんだと比較して極めて低いため、耐熱性の低い安価な電子部品にも使用することができる。
【０００６】
また、導電性接着剤は、一旦硬化すると３００℃近い耐熱性を有するため、はんだと比較して階層実装が容易である。階層実装とは、電子部品を実装した複数の回路基板を、垂直方向に積み上げていく実装方法であり、実装体積の縮小に効果的な実装工法である。
【０００７】
はんだを用いて階層実装を行うと、電子部品をはんだで実装した第１の回路基板を、第２の回路基板上にはんだで実装する際に、第１の回路基板側のはんだが再溶融して、第１の回路基板上の電子部品の接続性に不具合が生じることがある。第１の回路基板側の電子部品実装を導電性接着剤で行うと、第２の回路基板側のはんだが溶融する際に導電性接着剤は溶融しないため、接続性に不具合は生じない。
【０００８】
しかし、従来の導電性接着剤では、以下に述べる理由により、汎用の電子部品を用いた階層実装は困難であり、特殊仕様の電子部品を用いる必要があった。汎用の電子部品の端子電極には、錫やはんだ等がメッキされている。導電性接着剤を用いて第１の回路基板に電子部品を実装し、第２の回路基板にはんだ実装する際、実装時の加熱および端子電極の溶融により、導電性接着剤の導電性確保のために添加されている金属粒子である導電性粒子が端子電極中に拡散し、端子電極と導電性接着剤との接続性に不具合が生じる場合があった。
【０００９】
図５は、この導電性粒子の端子電極への拡散を模式的に示す図であり、同図（ａ）は導電性接着剤硬化後の状態、同図（ｂ），（ｃ）は、１回目および２回目のはんだ実装後の状態をそれぞれ示しており、１０は端子電極、２１は導電性接着剤、１２は導電性粒子である。はんだを用いた実装を行う度に、同図（ｂ），（ｃ）に示されるように、導電性粒子１２が、溶融した端子電極１０中に拡散して空孔１５が生じてしまい、端子電極１０と導電性接着剤２１との接続抵抗が増大することになる。特に、導電性接着剤の導電性確保のための導電性粒子としては、一般的に銀が用いられており、銀は錫やはんだ中へ特に拡散しやすく、接続性に不具合が生じる可能性が高い。
【００１０】
そのため、はんだ実装時に溶融しない端子電極（例えば焼結銀、銀−パラジウム合金等）を有した特殊な電子部品を使用する必要があり、実装コストの増加につながっていた。
【００１１】
このような課題を解決するために、導電性接着剤の導電性確保のための金属粒子として、合金粒子を用いる技術も提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【００１２】
しかしながら、かかる合金粒子を用いたものでは、接続抵抗が比較的大きく、十分に満足できるものではない。
【００１３】
【特許文献１】
特開平６−２３５８２号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする問題】
本発明は、上述の点に鑑みて為されたものであって、汎用の電子部品を用いた場合でも、階層実装を可能とする導電性接着剤および実装構造体を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の導電性接着剤は、導電性粒子を含有し、第１の電気構造物の電極と第２の電気構造物の電極とを電気的に接続する導電性接着剤であって、前記導電性粒子よりも、前記第１の電気構造物の電極および前記第２の電気構造物の電極の少なくとも一方の電極を構成する金属に拡散しやすい粒子を含有するものである。
【００１６】
ここで、電気構造物とは、回路基板、電子部品、あるいは、電子部品が実装された回路基板などをいう。
【００１７】
また、拡散しやすい粒子とは、電気的接続を確保するための前記導電性粒子に比べて、前記電極を構成する金属が溶融したときに、拡散しやすい粒子をいい、例えば、導電性粒子よりも拡散係数が大きな粒子、あるいは、粒径を小さくして拡散しやすくした粒子などをいう。したがって、粒径や形状を導電性粒子と異ならせた拡散しやすい粒子であれば、導電性粒子と同じ材料であってもよい。
【００１８】
また、第１の電気構造物の電極を構成する金属と第２の電気構造物の電極を構成する金属とが、相違する場合には、少なくとも一方の電極を構成する金属に、拡散しやすい粒子を含有しておればよい。
【００１９】
本発明によると、例えば、導電性接着剤を用いて第１の回路基板に電子部品を実装し、第２の回路基板にはんだ実装するような場合に、実装時の加熱によって電気構造物である電子部品などの端子電極が溶融したときに、拡散しやすい粒子が、端子電極に優先的に拡散し、導電性接着剤の導電性確保のために添加されている導電性粒子の拡散が抑制されることになり、これによって、端子電極と導電性接着剤との接続性に不具合が生じるのを防止することができる。
【００２０】
本発明の好ましい実施態様においては、前記金属が、錫または錫を含む合金である。
【００２１】
本発明によると、実装時の加熱によって、錫やはんだ等がメッキされている汎用の電子部品の端子電極が溶融したときに、銀などの導電性粒子が、前記端子電極に拡散するのが抑制されることになり、端子電極と導電性接着剤との接続性に不具合が生じるのを防止することができる。
【００２２】
本発明の一実施態様においては、前記拡散しやすい粒子が、前記合金に拡散して形成される合金の融点が、２５０℃以上である。
【００２３】
本発明によると、拡散しやすい粒子が拡散して形成される合金の融点が、はんだ実装時のピーク温度よりも高い２５０℃以上であるので、２回目以降のはんだ実装時に端子電極が溶融しなくなり、導電性粒子の端子電極への拡散が一層抑制されることになる。
【００２４】
本発明の他の実施態様においては、前記拡散しやすい粒子の前記金属への拡散開始温度が、当該導電性接着剤の硬化温度よりも低い温度である。
【００２５】
本発明によると、拡散しやすい粒子の端子電極への拡散が、導電性接着剤の硬化過程で生じるので、その後のはんだ実装時において、導電性粒子の端子電極への拡散がさらに抑制される。
【００２６】
本発明の更に他の実施態様においては、前記拡散しやすい粒子の含有率が、０．１重量％以上２０重量％以下である。
【００２７】
本発明によると、拡散しやすい粒子の含有率が、０．１重量％以上２０重量％以下であるので、導電性粒子の端子電極への拡散を抑制する一方、接続抵抗の上昇などの不具合が生じることもない。
【００２８】
本発明の導電性接着剤は、導電性粒子を含有し、第１の電気構造物の電極と第２の電気構造物の電極とを電気的に接続する導電性接着剤であって、拡散防止剤を含有し、該拡散防止剤は、前記導電性粒子が、前記第１の電気構造物の電極および前記第２の電気構造物の電極の少なくとも一方の電極を構成する金属に拡散するのを防止するものである。
【００２９】
ここで、拡散を防止するとは、拡散を完全に防げなくても、防ぐ効果があればよい。
【００３０】
本発明によると、はんだ実装時の加熱によって電気構造物である電子部品などの端子電極が溶融したときに、拡散防止剤によって、導電性接着剤の導電性確保のために添加されている導電性粒子の拡散が防止されることになり、これによって、端子電極と導電性接着剤との接続性に不具合が生じるのを防止することができる。
【００３１】
本発明の好ましい実施態様においては、前記金属が、錫または錫を含む合金である。
【００３２】
本発明によると、実装時の加熱によって、錫やはんだ等がメッキされている汎用の電子部品の端子電極が溶融したときに、銀などの導電性粒子が、前記端子電極に拡散するのが防止されることになり、端子電極と導電性接着剤との接続性に不具合が生じるのを防止することができる。
【００３３】
本発明の一実施態様においては、前記導電性粒子の表面に、前記拡散防止剤の層が形成されている。
【００３４】
ここで、拡散防止剤の層が形成されているとは、導電性粒子の表面全体に、拡散防止剤の層が形成されている場合のみならず、導電性粒子の表面に、部分的に拡散防止剤が付着形成されている場合も含むものである。
【００３５】
本発明によると、実装時の加熱によって、電子部品などの端子電極が溶融したときに、導電性粒子表面の拡散防止剤によって、導電性粒子の拡散が防止されることになり、これによって、端子電極と導電性接着剤との接続性に不具合が生じるのを防止することができる。
【００３６】
本発明の他の実施態様においては、前記拡散防止剤の熱分解温度が２５０℃以上である。
【００３７】
本発明によると、拡散防止剤の熱分解温度が、はんだ実装時のピーク温度よりも高い２５０℃以上であるので、はんだ実装時に確実に拡散防止効果を発揮することができる。
【００３８】
本発明の更に他の実施態様においては、前記拡散防止剤が、ニッケル微粒子または鉄微粒子である。
【００３９】
本発明によると、導電性粒子の表面に、ニッケル微粒子または鉄微粒子の拡散防止剤を付着形成するので、実装時の加熱によって、電子部品などの端子電極が溶融したときに、導電性粒子の拡散が防止されることになり、これによって、端子電極と導電性接着剤との接続性に不具合が生じるのを防止することができる。
【００４０】
本発明の好ましい実施態様においては、前記第１の電気構造物が、電子部品であり、前記第２の電気構造物が、回路基板である。
【００４１】
本発明によると、当該導電性接着剤を用いて回路基板に電子部品を実装し、別の回路基板にはんだ実装するような場合に、実装時の加熱によって電子部品や回路基板の端子電極が溶融したときに、導電性接着剤の導電性確保のために添加されている導電性粒子の拡散が抑制されることになり、これによって、端子電極と導電性接着剤との接続性に不具合が生じるのを防止することができる。
【００４２】
本発明の実装構造体は、第１の電気構造物の電極と第２の電気構造物の電極とが、導電性粒子を含む導電性接着剤を用いて電気的に接続された実装構造体であって、前記導電性接着剤が、前記導電性粒子よりも、前記第１の電気構造物の電極および前記第２の電気構造物の電極の少なくとも一方の電極を構成する金属に拡散しやすい粒子を含み、前記拡散しやすい粒子が、前記合金中に拡散しているものである。
【００４３】
本発明によると、実装時の加熱によって電気構造物である電子部品などの端子電極が溶融したときに、拡散しやすい粒子が、端子電極に優先的に拡散し、導電性接着剤の導電性確保のために添加されている導電性粒子の拡散が抑制されることになり、端子電極と導電性接着剤との接続性が良好な実装構造体を得ることができる。
【００４４】
本発明の好ましい実施態様においては、前記金属が、錫または錫を含む合金である。
【００４５】
本発明によると、実装時の加熱によって、錫やはんだ等がメッキされている汎用の電子部品の端子電極が溶融したときに、銀などの導電性粒子が、前記端子電極に拡散するのが抑制されることになり、端子電極と導電性接着剤との接続性が良好な実装構造体を得ることができる。
【００４６】
本発明の一実施態様においては、前記拡散しやすい粒子が前記金属に拡散して形成される合金の融点が、２５０℃以上である。
【００４７】
本発明によると、拡散しやすい粒子が拡散して形成される合金の融点が、はんだ実装時のピーク温度よりも高い２５０℃以上であるので、２回目以降のはんだ実装時に端子電極が溶融しなくなり、導電性粒子の端子電極への拡散が一層抑制されることになる。
【００４８】
本発明の他の実施態様においては、前記拡散しやすい粒子の含有率が、０．１重量％以上２０重量％以下である。
【００４９】
本発明によると、拡散しやすい粒子の含有率が、０．１重量％以上２０重量％以下であるので、導電性粒子の端子電極への拡散を抑制する一方、接続抵抗の上昇などの不具合が生じることもない。
【００５０】
本発明の実装構造体は、第１の電気構造物の電極と第２の電気構造物の電極とが、導電性粒子を含む導電性接着剤を用いて電気的に接続された実装構造体であって、前記導電性接着剤が、拡散防止剤を含有し、該拡散防止剤は、前記第１の電気構造物の電極および前記第２の電気構造物の電極の少なくとも一方の電極を構成する金属に、前記導電性粒子が拡散するのを防止するものである。
【００５１】
本発明によると、実装時の加熱によって電気構造物である電子部品などの端子電極が溶融したときに、拡散防止剤によって、導電性接着剤の導電性確保のために添加されている導電性粒子の拡散が防止されることになり、端子電極と導電性接着剤との接続性が良好な実装構造体を得ることができる。
【００５２】
本発明の好ましい実施態様においては、前記金属が、錫または錫を含む合金である。
【００５３】
本発明によると、実装時の加熱によって、錫やはんだ等がメッキされている汎用の電子部品の端子電極が溶融したときに、銀などの導電性粒子が、前記端子電極に拡散するのが防止されることになり、端子電極と導電性接着剤との接続性が良好な実装構造体を得ることができる。
【００５４】
本発明の一実施態様においては、前記拡散防止剤の層が、前記導電性粒子の表面に形成されている。
【００５５】
本発明によると、実装時の加熱によって、電子部品などの端子電極が溶融したときに、導電性粒子表面の拡散防止剤によって、導電性粒子の拡散が防止されることになり、これによって、端子電極と導電性接着剤との接続性に不具合が生じるのを防止することができる。
【００５６】
本発明の他の実施態様においては、前記拡散防止剤が、ニッケル微粒子または鉄微粒子である。
【００５７】
本発明によると、導電性粒子の表面に、ニッケル微粒子または鉄微粒子の拡散防止剤を付着形成するので、実装時の加熱によって、電子部品などの端子電極が溶融したときに、導電性粒子の拡散が防止されることになり、これによって、端子電極と導電性接着剤との接続性に不具合が生じるのを防止することができる。
【００５８】
本発明の他の実施態様においては、前記第１の電気構造物が、電子部品であり、前記第２の電気構造物が、回路基板である。
【００５９】
本発明によると、導電性接着剤を用いて回路基板に電子部品を実装し、別の回路基板にはんだ実装するような場合に、実装時の加熱によって電子部品や回路基板の端子電極が溶融したときに、導電性接着剤の導電性確保のために添加されている導電性粒子の拡散が抑制されることになり、これによって、端子電極と導電性接着剤との接続性が良好な実装構造体を得ることができる。
【００６０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００６１】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１に係る導電性接着剤は、電気的接続を確保するための金属粒子である導電性粒子、バインダ樹脂および硬化剤や各種の添加剤を含む通常の導電性接着剤に、さらに、導電性粒子よりも接続の対象とする電子部品および回路基板の端子電極の金属に拡散しやすい粒子（以下「拡散粒子」という）が添加される。
【００６２】
導電性確保のための導電性粒子としては、Ａｇ、Ａｕ、Ａｇで被覆されたＣｕ、Ｃｕ−Ａｇ合金、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｇ−Ｐｄ合金などを用いることができるが、体積固有抵抗値や材料コストを考慮するとＡｇが好ましい。
【００６３】
この導電性粒子の含有率は、７５重量％以上９０重量％以下であることが好ましい。この範囲から外れると、導電性が極めて低下して、導電性接着剤としての使用が困難であるため望ましくない。
【００６４】
バインダ樹脂としては、容易に入手できるほぼすべての樹脂を使用することができる。例えば、熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、フラン樹脂、不飽和樹脂ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、シリコン樹脂等を用いることができる。また、熱可塑性樹脂としては、塩化ビニル樹脂、塩化ビニリデン樹脂、ポリスチレン、アイオノマー、メチルペンテン樹脂、ポリアロマー、フッ素樹脂、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリカーボネート等を用いることができる。
【００６５】
また、硬化剤としては、一般的に用いられているほぼすべての硬化剤を用いることができる。例えば、アミン系、イミダゾール系、フェノール系、酸無水物系の硬化剤を用いることができる。
【００６６】
なお、導電性粒子、バインダ樹脂、硬化剤の他にも、一般的に用いられる添加剤（密着性向上剤、変色防止剤、ダレ防止剤等）を用いることができる。
【００６７】
拡散粒子は、導電性粒子に比べて、電子部品および回路基板の端子電極の表面を構成する金属、好ましくは、錫また錫を含む合金に、拡散しやすい粒子である。したがって、この拡散粒子は、導電性粒子に比べて拡散係数が大きい。
【００６８】
この拡散粒子の拡散係数としては、例えば、５×１０^−５ｍ^２／ｓであり、好ましくは、１×１０^−４ｍ^２／ｓ以上である。なお、導電粒子としてのＡｇの拡散係数は、例えば、２．５×１０^−５ｍ^２／ｓである。
【００６９】
回路基板または電子部品の電極表面に汎用の金属が錫または錫を含む合金であること、また、導電性粒子に汎用の金属粒子が銀であることに鑑み、拡散粒子の錫または錫を含む合金に対する拡散しやすさが、銀よりも大きいことが好ましい。
【００７０】
この拡散粒子としては、例えば、鉄、銅、ニッケル、マグネシウム、錫等の金属粒子を用いることができるが、粒子形状、粒径、あるいは、粒子表面に適当な表面処理を施すことによって、端子電極の金属中への拡散度合が高めることができる。
【００７１】
粒径は、小さい方が拡散し易く、粒子の形状としては、球状に比べて、鱗片状（フレーク状）の方が拡散し易い。
【００７２】
表面処理方法としては、例えば、はんだ付けフラックスの活性剤に用いられるハロゲン化物、グルタミン酸などの有機酸等によって拡散粒子表面を被覆する方法が挙げられる。この場合、端子電極の金属が溶融した際、有機酸が活性化して拡散粒子表面および端子電極の金属表面の酸化膜を除去した後、拡散粒子が端子電極の金属中に効果的に拡散する。このため、表面処理を行わない場合と比較して端子電極の金属中への拡散しやすさが極めて向上する。
【００７３】
拡散粒子と錫または錫を含む合金とから成る合金の融点は、２５０℃よりも高い場合に、導電性粒子の電極金属中への拡散がさらに抑制されるため好ましい。汎用に用いられているはんだの融点は、共晶はんだでは１８６℃、鉛フリーはんだでは１９０℃〜２２０℃であり、はんだ実装時のピーク温度は、最高でも２５０℃程度となる。したがって、拡散粒子と錫または錫を含む合金とから成る合金、すなわち、拡散粒子が、基板または部品電極中に拡散して形成された合金の融点が２５０℃以上である場合、２回目以降のはんだ実装時に溶融することがないため、導電性粒子の電極金属中への拡散がさらに抑制される。
【００７４】
拡散して形成される合金の融点を２５０℃以上にするための拡散粒子として、例えば、銅、鉄あるいはニッケルなどが挙げられる。
【００７５】
また、拡散粒子の錫または錫を含む合金への拡散開始温度が、導電性接着剤の硬化温度よりも低い場合、さらに導電性粒子の電極金属中への拡散が抑制されるため好ましい。すなわち、拡散粒子の電極金属への拡散が、導電性接着剤の硬化過程で起こるため、はんだ実装時の導電性粒子の拡散がさらに抑制される。
【００７６】
この拡散粒子の含有率は、０．１重量％以上２０重量％以下であることが好ましい。０．１重量％未満の場合、電極金属への拡散総量が不足して、導電性粒子が電極金属へ拡散してしまうため好ましくない。また、２０重量％を越えると、バルク抵抗の上昇等の不具合を生じる可能性があるため好ましくない。
【００７７】
図１は、この実施の形態の導電性接着剤の拡散粒子の端子電極への拡散を模式的に示す図であり、同図（ａ）は導電性接着剤硬化後の状態、同図（ｂ），（ｃ）は、１回目および２回目のはんだ実装後の状態をそれぞれ示しており、１０は端子電極、１１は導電性接着剤、１２は導電性粒子、１３は拡散粒子である。
【００７８】
この実施の形態の導電性接着剤１１によれば、拡散粒子１３が、導電性粒子１２よりも優先的に、電子部品や回路基板の端子電極１０の金属中に拡散する。その結果、導電性接着剤１１中の導電性粒子１２の端子電極１０の金属中への拡散が抑制され、導電性接着剤１１と端子電極１０との接続性が確保できる。
【００７９】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の態２に係る導電性接着剤について説明する。
【００８０】
この実施の形態の導電性接着剤は、電気的接続を確保するための金属粒子である導電性粒子、バインダ樹脂および硬化剤や各種の添加剤を含む通常の導電性接着剤に、さらに、導電性粒子が、接続の対象とする電子部品および回路基板の端子電極の金属に拡散するのを防止する拡散防止剤を含有している。
【００８１】
この拡散防止剤は、導電性粒子の表面の少なくとも一部に形成されている。この結果、電極金属が溶融した場合でも、導電性粒子が電極金属中に拡散しないため、電極金属との接続性に不具合は生じない。
【００８２】
この拡散防止剤としては、例えばニッケル微粒子や鉄微粒子等の金属微粒子や、有機酸等を用いることができる。
【００８３】
拡散防止剤を、導電性粒子の表面に形成するには、例えば、拡散防止剤を、アルコールなどの溶媒に溶かし、それに導電性粒子を漬け、溶媒を加熱蒸発させることによって拡散防止剤が表面処理された導電性粒子を得ることができる。
【００８４】
この拡散防止剤の熱分解温度が２５０℃以上である場合には、汎用のどのはんだを実装する場合においても拡散抑止効果が得られるためさらに好ましい。その他の構成は、上述の実施の形態１と同様である。
【００８５】
図２は、この実施の形態の導電性接着剤の端子電極への拡散を模式的に示す図であり、同図（ａ）は導電性接着剤硬化後の状態、同図（ｂ），（ｃ）は、１回目および２回目のはんだ実装後の状態をそれぞれ示しており、１０は端子電極、１１’は導電性接着剤、１２は導電性粒子、１４は拡散防止剤である。
【００８６】
この実施の形態の導電性接着剤１１’によれば、拡散防止剤１４が、導電性粒子１２の拡散を防止し、導電性接着剤１１と端子電極１０との接続性が確保できる。
【００８７】
【実施例】
以下、本発明をさらに実施例により詳細に説明するが、本発明は下記実施例に限定されるものではない。
【００８８】
以下の実施例１〜５、比較例１では、図３に示す試験片を用いて電気抵抗の変化を測定した。この試験片には、３０ｍｍ離間した位置に電極２，３を形成した基板１を用いた。この電極２，３の表面はＳｎである。
【００８９】
一方、導電性接着剤を、７重量％のビスフェノールＦ型エポキシ樹脂（液状）、１重量％のアミン系硬化剤、１重量％の添加剤（分散剤、密着性向上剤など）、８９重量％のＡｇからなる金属粒子である導電性粒子Ａ、２重量％の所定の拡散粒子Ｂ（導電性粒子ＡよりもＳｎへ拡散しやすい）を加え、３本ロールを用いて混練して作製した。
【００９０】
また、サンプルによっては、導電性粒子Ａとして、あらかじめ表面に拡散防止剤を形成したものを用いた。この場合、拡散粒子Ｂを添加せず、その重量分だけ導電性粒子Ａの量を増やした。導電性粒子Ａは、球状と鱗片状が混合されており、その粒径は０．５〜１５μｍである。
【００９１】
次に、スクリーン印刷法により、電極２，３間を掛け渡すように導電性接着剤層４を形成した。さらに、導電性接着剤層４を、オーブン中で１５０℃で３０分間加熱することにより硬化させた。こうして作製した試験片を、Ｓｎ３Ａｇ０．５Ｃｕ鉛フリーはんだ用リフロープロファイル（ピーク温度２５０℃３０秒）に通して、試験前後の電極２，３間の電気抵抗を測定した。なお、拡散開始温度は、各温度で硬化させたときの断面を元素分析して拡散し始める温度を評価した。
【００９２】
（実施例１）
拡散粒子Ｂとして、グルタミン酸で表面処理を行ったＣｕ粉を用いた。リフロー試験前後の電気抵抗の上昇度合は、拡散粒子Ｂを入れない場合（比較例１）と比較して抑制された。拡散粒子Ｂは、導電性粒子ＡよりもＳｎ電極へ拡散しやすいためであると考えられる。
【００９３】
（実施例２）
拡散粒子Ｂとして、ＺｎＣｌ_２で表面処理を行ったＣｕ粉を用いた。リフロー試験前後の電気抵抗の上昇度合が抑制できた。
【００９４】
（実施例３）
拡散粒子Ｂとして、９０ＺｎＣｌ_２・１０ＮＨ_４Ｃｌで表面処理を行ったＣｕ粉を用いた。実施例１，２よりもさらにリフロー試験前後の電気抵抗の上昇度合が抑制できた。拡散開始温度が、実施例２（１８９℃）から１４５℃に低下していることから、導電性接着剤の硬化過程において、すでに拡散粒子Ｂが拡散しており、リフロー過程での導電性粒子Ａの電極への拡散がさらに抑制されたためと考えられる。
【００９５】
（実施例４）
導電性粒子Ａの表面に拡散防止剤としてＮｉ粒子を形成した。これは、Ｎｉ化合物の溶液に、導電性粒子Ａをつけることにより形成した。なお、Ｎｉ粒子はほぼ球状であり、直径は０．２〜０．５μｍである。なお、本実施例では拡散粒子Ｂは用いなかった。拡散防止剤を形成しない場合（比較例１）と比較して、リフロー試験前後の電気抵抗の上昇度合が抑制できた。
【００９６】
（実施例５）
導電性粒子Ａの表面にＦｅ微粒子（拡散防止剤）を形成した。なお、微粒子はほぼ球状であり、直径は０．２〜０．５μｍである。なお、本実施例では拡散粒子Ｂは用いなかった。実施例４の場合と同様に、拡散防止剤を形成しない場合（比較例１）と比較して、リフロー試験前後の電気抵抗の上昇度合が抑制できた。
【００９７】
実施例１〜５および比較例１の結果を表１にまとめて示す。
【００９８】
【表１】

さらに、実施例１〜５および比較例１で用いた導電性接着剤を用いて、図４に示される実施例６〜１０および比較例２の実装構造体を作製した。
【００９９】
セラミック製の回路基板５（１０×２０ｍｍ、厚さ１．６ｍｍ）の表面に、Ｎｉ／ＡｕメッキされたＣｕにより電極６を形成し、この電極６に、上記導電性接着剤７を用いて、０Ωチップ抵抗８（３２１６サイズ、端子電極表面Ｓｎメッキ）を実装し、導電性接着剤７を硬化させた。導電性接着剤７の塗布および硬化方法は上記と同様とした。
【０１００】
こうして作製したチップ部品実装構造体を、Ｓｎ３Ａｇ０．５Ｃｕはんだ用のリフロー条件に設定したリフロー炉に通し、リフロー前後のチップ抵抗の接続抵抗の変化を測定した。
【０１０１】
なお、リフロー条件は上記と同様である。
【０１０２】
次に、実施例６〜１０および比較例２において、本発明の実装構造体について説明する。
【０１０３】
実施例１〜５の各導電性接着剤を用いた場合を、それぞれ、実施例６〜１０とした。また、比較例１の導電性接着剤を用いた場合を、比較例２とした。結果を表２にまとめて示す。
【０１０４】
実装構造体にした場合も、導電性接着剤の場合と同様に、リフロー前後での接続抵抗の上昇度合が抑制された。
【０１０５】
【表２】

（その他の実施の形態）
なお、本発明の他の実施の形態として、実施の形態１および実施の形態２を組み合わせてもよい。
【０１０６】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、従来のものよりも階層実装に適した導電性接着剤を得ることができ、特殊な電極の電子部品を用いることなく、安価な汎用部品を使用できるため、導電性接着剤実装の用途を大幅に拡大させることが十分期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の導電性接着剤の拡散粒子の端子電極への拡散を模式的に示す図である。
【図２】本発明の導電性接着剤の導電性粒子の端子電極への拡散の防止を模式的に示す図である。
【図３】本発明の導電性接着剤の評価に用いた試験片の平面図である。
【図４】本発明の実装構造体の評価に用いた試験片の平面図である。
【図５】従来の導電性接着剤の導電性粒子の端子電極への拡散を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１回路基板
２，３，１０電極
４，７，１１，１１’，２１導電性接着剤
１３拡散粒子
１４拡散防止剤[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a mounting technique for electrically connecting an electronic component and a circuit board using a conductive adhesive in the field of electronic component mounting.
[0002]
[Prior art]
In recent years, due to increasing awareness of environmental harmony, in the field of electronics packaging, regulations on lead in solder alloys are about to be enforced, and lead-free mounting technology, that is, technology for joining electronic components with materials that do not use lead Is urgently needed.
[0003]
Lead-free mounting technology mainly includes mounting using lead-free solder and conductive adhesive.However, compared to solder, the mounting temperature has been reduced, and multiple circuit boards on which electronic components have been mounted can be vertically mounted. Attention has begun to attract more attention to conductive adhesives, which are expected to have merits such as easiness of layered mounting.
[0004]
The conductive adhesive is generally obtained by dispersing conductive particles in a resin-based adhesive component (binder resin). Electronic components are mounted by applying a conductive adhesive to the terminal electrodes of the circuit board, mounting the electronic components, and then curing the resin. By this step, the bonding portion is bonded with the resin, and the conductive particles come into contact with each other due to the shrinkage of the resin, so that the conduction of the connecting portion is ensured.
[0005]
The curing temperature of the conductive adhesive is about 150 ° C., which is extremely low as compared with solder which requires a melting temperature of about 240 ° C. or more, so that it can be used for inexpensive electronic components having low heat resistance.
[0006]
Further, the conductive adhesive has a heat resistance close to 300 ° C. once cured, and thus is easier to be hierarchically mounted than solder. Hierarchical mounting is a mounting method in which a plurality of circuit boards on which electronic components are mounted are vertically stacked, and is an effective mounting method for reducing the mounting volume.
[0007]
When performing the hierarchical mounting using solder, when the first circuit board on which electronic components are mounted by solder is mounted on the second circuit board by solder, the solder on the first circuit board side re-melts. Therefore, a problem may occur in the connectivity of the electronic components on the first circuit board. When the electronic components are mounted on the first circuit board with a conductive adhesive, the conductive adhesive does not melt when the solder on the second circuit board melts, so that there is no problem in the connectivity.
[0008]
However, with the conventional conductive adhesive, it is difficult to perform hierarchical mounting using general-purpose electronic components for the following reasons, and it is necessary to use electronic components with special specifications. Terminal electrodes of general-purpose electronic components are plated with tin, solder, or the like. When the electronic components are mounted on the first circuit board using the conductive adhesive and are solder-mounted on the second circuit board, heating during mounting and melting of the terminal electrodes ensure the conductivity of the conductive adhesive. For this reason, the conductive particles, which are the metal particles added, diffuse into the terminal electrode, which may cause a problem in the connectivity between the terminal electrode and the conductive adhesive.
[0009]
FIGS. 5A and 5B are diagrams schematically showing the diffusion of the conductive particles to the terminal electrodes. FIG. 5A shows the state after the conductive adhesive is cured, and FIGS. The states after the second and the second solder mounting are shown, respectively, where 10 is a terminal electrode, 21 is a conductive adhesive, and 12 is a conductive particle. Each time mounting is performed using solder, as shown in FIGS. 3B and 3C, the conductive particles 12 are diffused into the molten terminal electrode 10 to form a hole 15, and the terminal 15 is formed. The connection resistance between the electrode 10 and the conductive adhesive 21 increases. In particular, silver is generally used as conductive particles for securing the conductivity of the conductive adhesive, and silver is particularly easily diffused into tin or solder, which may cause a problem in connectivity. high.
[0010]
Therefore, it is necessary to use a special electronic component having a terminal electrode (for example, sintered silver, silver-palladium alloy, or the like) that does not melt at the time of solder mounting, which has led to an increase in mounting cost.
[0011]
In order to solve such a problem, a technique using alloy particles as metal particles for ensuring conductivity of a conductive adhesive has been proposed (for example, see Patent Document 1).
[0012]
However, in the case of using such alloy particles, the connection resistance is relatively large and is not sufficiently satisfactory.
[0013]
[Patent Document 1]
JP-A-6-23582
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above points, and has as its object to provide a conductive adhesive and a mounting structure that enable hierarchical mounting even when a general-purpose electronic component is used. .
[0015]
[Means for Solving the Problems]
The conductive adhesive of the present invention is a conductive adhesive that contains conductive particles and electrically connects an electrode of a first electric structure and an electrode of a second electric structure, It contains particles that are more easily diffused into the metal constituting at least one of the electrodes of the first electric structure and the electrodes of the second electric structure than the conductive particles.
[0016]
Here, the electric structure refers to a circuit board, an electronic component, a circuit board on which the electronic component is mounted, or the like.
[0017]
Also, the particles that are easily diffused, compared to the conductive particles for securing electrical connection, when the metal constituting the electrode is molten, refers to particles that are easily diffused, for example, These also mean particles having a large diffusion coefficient, or particles having a small particle diameter and easy to diffuse. Therefore, the same material as the conductive particles may be used as long as the particles are easy to diffuse and have a different particle size or shape from the conductive particles.
[0018]
Further, when the metal constituting the electrode of the first electric structure and the metal constituting the electrode of the second electric structure are different, the particles easily diffuse into the metal constituting at least one of the electrodes. May be contained.
[0019]
According to the present invention, for example, in a case where an electronic component is mounted on a first circuit board using a conductive adhesive and is mounted on a second circuit board by soldering, it is an electric structure by heating during mounting. When the terminal electrode of an electronic component or the like is melted, the particles that are easily diffused diffuse preferentially to the terminal electrode, and the diffusion of the conductive particles added to secure the conductivity of the conductive adhesive is suppressed. As a result, it is possible to prevent a problem from occurring in the connectivity between the terminal electrode and the conductive adhesive.
[0020]
In a preferred embodiment of the present invention, the metal is tin or an alloy containing tin.
[0021]
According to the present invention, when terminal electrodes of a general-purpose electronic component plated with tin or solder are melted by heating during mounting, conductive particles such as silver are prevented from diffusing into the terminal electrodes. Accordingly, it is possible to prevent the occurrence of a problem in the connectivity between the terminal electrode and the conductive adhesive.
[0022]
In one embodiment of the present invention, the melting point of the alloy formed by diffusing the easily diffusing particles into the alloy is 250 ° C. or more.
[0023]
According to the present invention, the melting point of the alloy formed by diffusion of easily diffusible particles is 250 ° C. or higher, which is higher than the peak temperature at the time of solder mounting, so that the terminal electrode does not melt at the time of the second or subsequent solder mounting. In addition, diffusion of the conductive particles to the terminal electrode is further suppressed.
[0024]
In another embodiment of the present invention, the temperature at which the easily diffusible particles start diffusing into the metal is lower than the curing temperature of the conductive adhesive.
[0025]
According to the present invention, the diffusion of easily diffusing particles to the terminal electrode occurs during the curing process of the conductive adhesive, so that the subsequent diffusion of the conductive particles to the terminal electrode during solder mounting is further suppressed.
[0026]
In still another embodiment of the present invention, the content of the easily-diffusible particles is 0.1% by weight or more and 20% by weight or less.
[0027]
According to the present invention, since the content of the particles that are easily diffused is 0.1% by weight or more and 20% by weight or less, the diffusion of the conductive particles to the terminal electrode is suppressed, but the problem such as an increase in connection resistance is caused. It does not occur.
[0028]
The conductive adhesive of the present invention is a conductive adhesive that contains conductive particles and electrically connects the electrode of the first electric structure and the electrode of the second electric structure, An agent for preventing the conductive particles from diffusing into the metal constituting at least one of the electrode of the first electric structure and the electrode of the second electric structure. It is to prevent.
[0029]
Here, "preventing diffusion" means that even if diffusion cannot be completely prevented, an effect of preventing diffusion is sufficient.
[0030]
According to the present invention, when a terminal electrode of an electronic component, which is an electric structure, is melted by heating during solder mounting, the conductivity is added by a diffusion inhibitor to ensure the conductivity of the conductive adhesive. Diffusion of the particles is prevented, thereby preventing a problem in the connectivity between the terminal electrode and the conductive adhesive.
[0031]
In a preferred embodiment of the present invention, the metal is tin or an alloy containing tin.
[0032]
According to the present invention, when terminal electrodes of a general-purpose electronic component plated with tin or solder are melted by heating during mounting, conductive particles such as silver are prevented from diffusing into the terminal electrodes. Accordingly, it is possible to prevent the occurrence of a problem in the connectivity between the terminal electrode and the conductive adhesive.
[0033]
In one embodiment of the present invention, a layer of the diffusion inhibitor is formed on a surface of the conductive particles.
[0034]
Here, the layer of the diffusion inhibitor is formed not only when the layer of the diffusion inhibitor is formed on the entire surface of the conductive particles but also partially on the surface of the conductive particles. This includes the case where an inhibitor is formed.
[0035]
According to the present invention, by heating at the time of mounting, when a terminal electrode such as an electronic component is melted, the diffusion of the conductive particles is prevented by the diffusion preventive agent on the surface of the conductive particles. It is possible to prevent a problem in the connectivity between the electrode and the conductive adhesive.
[0036]
In another embodiment of the present invention, the thermal decomposition temperature of the diffusion inhibitor is 250 ° C. or higher.
[0037]
According to the present invention, since the thermal decomposition temperature of the diffusion inhibitor is 250 ° C. or higher, which is higher than the peak temperature at the time of solder mounting, the diffusion preventing effect can be reliably exhibited at the time of solder mounting.
[0038]
In still another embodiment of the present invention, the diffusion inhibitor is nickel fine particles or iron fine particles.
[0039]
According to the present invention, a diffusion inhibitor of nickel fine particles or iron fine particles is formed on the surface of the conductive particles, so that when terminal electrodes such as electronic components are melted by heating during mounting, the diffusion of the conductive particles is prevented. Thus, it is possible to prevent the occurrence of a problem in the connectivity between the terminal electrode and the conductive adhesive.
[0040]
In a preferred embodiment of the present invention, the first electric structure is an electronic component, and the second electric structure is a circuit board.
[0041]
According to the present invention, when an electronic component is mounted on a circuit board using the conductive adhesive and soldered on another circuit board, the electronic component or the terminal electrode of the circuit board is melted by heating during mounting. In this case, the diffusion of the conductive particles added to secure the conductivity of the conductive adhesive is suppressed, thereby causing a problem in the connectivity between the terminal electrode and the conductive adhesive. Can be prevented.
[0042]
The mounting structure of the present invention is a mounting structure in which the electrode of the first electric structure and the electrode of the second electric structure are electrically connected by using a conductive adhesive containing conductive particles. And particles in which the conductive adhesive is more easily diffused into metal constituting at least one of the electrodes of the first electric structure and the electrodes of the second electric structure than the conductive particles. Wherein the easily-diffusible particles are diffused in the alloy.
[0043]
According to the present invention, when a terminal electrode of an electronic component, which is an electric structure, is melted by heating at the time of mounting, particles that are easily diffused preferentially diffuse into the terminal electrode, thereby securing the conductivity of the conductive adhesive. Therefore, the diffusion of the conductive particles added is suppressed, and a mounting structure having good connectivity between the terminal electrode and the conductive adhesive can be obtained.
[0044]
In a preferred embodiment of the present invention, the metal is tin or an alloy containing tin.
[0045]
According to the present invention, when terminal electrodes of a general-purpose electronic component plated with tin or solder are melted by heating during mounting, conductive particles such as silver are prevented from diffusing into the terminal electrodes. As a result, a mounting structure having good connectivity between the terminal electrode and the conductive adhesive can be obtained.
[0046]
In one embodiment of the present invention, the melting point of an alloy formed by diffusing the easily diffusing particles into the metal is 250 ° C. or more.
[0047]
According to the present invention, the melting point of the alloy formed by diffusion of easily diffusible particles is 250 ° C. or higher, which is higher than the peak temperature at the time of solder mounting, so that the terminal electrode does not melt at the time of the second or subsequent solder mounting. In addition, diffusion of the conductive particles to the terminal electrode is further suppressed.
[0048]
In another embodiment of the present invention, the content of the easily diffusing particles is 0.1% by weight or more and 20% by weight or less.
[0049]
According to the present invention, since the content of the particles that are easily diffused is 0.1% by weight or more and 20% by weight or less, the diffusion of the conductive particles to the terminal electrode is suppressed, but the problem such as an increase in connection resistance is caused. It does not occur.
[0050]
The mounting structure of the present invention is a mounting structure in which the electrode of the first electric structure and the electrode of the second electric structure are electrically connected by using a conductive adhesive containing conductive particles. The conductive adhesive contains a diffusion preventing agent, and the diffusion preventing agent forms at least one of the electrodes of the first electric structure and the electrodes of the second electric structure. This is to prevent the conductive particles from diffusing into the metal.
[0051]
According to the present invention, when terminal electrodes such as electronic components that are electrical structures are melted by heating during mounting, conductive particles are added by a diffusion inhibitor to ensure the conductivity of the conductive adhesive. Is prevented, and a mounting structure having good connectivity between the terminal electrode and the conductive adhesive can be obtained.
[0052]
In a preferred embodiment of the present invention, the metal is tin or an alloy containing tin.
[0053]
According to the present invention, when terminal electrodes of a general-purpose electronic component plated with tin or solder are melted by heating during mounting, conductive particles such as silver are prevented from diffusing into the terminal electrodes. As a result, a mounting structure having good connectivity between the terminal electrode and the conductive adhesive can be obtained.
[0054]
In one embodiment of the present invention, the layer of the diffusion inhibitor is formed on the surface of the conductive particles.
[0055]
According to the present invention, by heating at the time of mounting, when a terminal electrode such as an electronic component is melted, the diffusion of the conductive particles is prevented by the diffusion preventive agent on the surface of the conductive particles. It is possible to prevent a problem in the connectivity between the electrode and the conductive adhesive.
[0056]
In another embodiment of the present invention, the diffusion inhibitor is nickel fine particles or iron fine particles.
[0057]
According to the present invention, a diffusion inhibitor of nickel fine particles or iron fine particles is formed on the surface of the conductive particles, so that when terminal electrodes such as electronic components are melted by heating during mounting, the diffusion of the conductive particles is prevented. Thus, it is possible to prevent the occurrence of a problem in the connectivity between the terminal electrode and the conductive adhesive.
[0058]
In another embodiment of the present invention, the first electric structure is an electronic component, and the second electric structure is a circuit board.
[0059]
According to the present invention, an electronic component is mounted on a circuit board using a conductive adhesive, and when solder mounting is performed on another circuit board, the electronic component or the terminal electrode of the circuit board is melted by heating during mounting. Occasionally, the diffusion of the conductive particles added to secure the conductivity of the conductive adhesive is suppressed, and thus, the mounting structure with good connectivity between the terminal electrode and the conductive adhesive is provided. You can get the body.
[0060]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
[0061]
(Embodiment 1)
The conductive adhesive according to Embodiment 1 of the present invention can be used as a general conductive adhesive containing conductive particles that are metal particles for securing electrical connection, a binder resin, a curing agent, and various additives. Furthermore, particles (hereinafter, referred to as “diffusion particles”) that are more easily diffused into the metal of the terminal component of the electronic component and the circuit board to be connected than the conductive particles are added.
[0062]
As the conductive particles for ensuring conductivity, Ag, Au, Cu coated with Ag, Cu-Ag alloy, Cu, Ni, Ag-Pd alloy, etc. can be used. Ag is preferable in consideration of cost.
[0063]
The content of the conductive particles is preferably 75% by weight or more and 90% by weight or less. Outside of this range, the conductivity is extremely reduced, making it difficult to use as a conductive adhesive.
[0064]
Almost any resin that is easily available can be used as the binder resin. For example, as the thermosetting resin, an epoxy resin, a phenol resin, a urea resin, a melamine resin, a furan resin, an unsaturated resin polyester resin, a diallyl phthalate resin, a silicone resin, and the like can be used. Further, as the thermoplastic resin, vinyl chloride resin, vinylidene chloride resin, polystyrene, ionomer, methylpentene resin, polyallomer, fluororesin, polyamide, polyimide, polyamideimide, polycarbonate and the like can be used.
[0065]
As the curing agent, almost all generally used curing agents can be used. For example, amine-based, imidazole-based, phenol-based, and acid anhydride-based curing agents can be used.
[0066]
In addition to the conductive particles, the binder resin, and the curing agent, commonly used additives (adhesion improver, discoloration inhibitor, anti-sagging agent, etc.) can be used.
[0067]
The diffusion particles are particles that are more easily diffused into a metal, preferably tin or an alloy containing tin, which forms the surface of the electronic component and the terminal electrode of the circuit board, as compared with the conductive particles. Therefore, the diffusion particles have a larger diffusion coefficient than the conductive particles.
[0068]
The diffusion coefficient of the diffusion particles is, for example, 5 × 10 ^-5 m ² / S, preferably 1 × 10 ^-4 m ² / S or more. The diffusion coefficient of Ag as the conductive particles is, for example, 2.5 × 10 ^-5 m ² / S.
[0069]
Considering that the general-purpose metal is an alloy containing tin or tin on the electrode surface of the circuit board or the electronic component, and in view of the fact that the general-purpose metal particles are silver in the conductive particles, an alloy containing tin or tin as the diffusion particles Is preferably larger than silver.
[0070]
As the diffusion particles, for example, metal particles such as iron, copper, nickel, magnesium, and tin can be used. The particle shape, the particle size, or the surface of the particles can be subjected to an appropriate surface treatment to form a terminal electrode. Of the metal into the metal can be increased.
[0071]
The smaller the particle size is, the more easily the particles are diffused, and as for the shape of the particles, the flakes (flakes) are more easily diffused than the spherical particles.
[0072]
Examples of the surface treatment method include a method of coating the surface of the diffusion particles with a halide used as an activator of the soldering flux, an organic acid such as glutamic acid, or the like. In this case, when the metal of the terminal electrode is melted, the organic acid is activated to remove the oxide film on the surface of the diffusion particles and the metal surface of the terminal electrode, and then the diffusion particles are effectively diffused into the metal of the terminal electrode. For this reason, the easiness of diffusion of the terminal electrode into the metal is significantly improved as compared with the case where the surface treatment is not performed.
[0073]
It is preferable that the melting point of the alloy composed of the diffusion particles and tin or an alloy containing tin is higher than 250 ° C. because the diffusion of the conductive particles into the electrode metal is further suppressed. The melting point of commonly used solder is 186 ° C. for eutectic solder and 190 ° C. to 220 ° C. for lead-free solder, and the peak temperature at the time of solder mounting is at most about 250 ° C. Therefore, when the melting point of the alloy composed of the diffusion particles and tin or an alloy containing tin, that is, the diffusion particles diffused into the substrate or the component electrode is 250 ° C. or more, the second and subsequent solders are used. Since it does not melt during mounting, diffusion of the conductive particles into the electrode metal is further suppressed.
[0074]
Examples of the diffusion particles for adjusting the melting point of the alloy formed by diffusion to 250 ° C. or higher include copper, iron, and nickel.
[0075]
In addition, it is preferable that the diffusion start temperature of the diffusion particles into tin or an alloy containing tin is lower than the curing temperature of the conductive adhesive, because the diffusion of the conductive particles into the electrode metal is further suppressed. That is, the diffusion of the diffusion particles into the electrode metal occurs during the curing process of the conductive adhesive, so that the diffusion of the conductive particles during solder mounting is further suppressed.
[0076]
The content of the diffusion particles is preferably 0.1% by weight or more and 20% by weight or less. If the content is less than 0.1% by weight, the total amount of diffusion into the electrode metal is insufficient, and the conductive particles are undesirably diffused into the electrode metal. On the other hand, if the content exceeds 20% by weight, problems such as an increase in bulk resistance may occur, which is not preferable.
[0077]
FIG. 1 is a view schematically showing diffusion of diffusion particles of a conductive adhesive of the present embodiment to a terminal electrode. FIG. 1A shows a state after the conductive adhesive is cured, and FIG. ) And (c) show the states after the first and second soldering, respectively, where 10 is a terminal electrode, 11 is a conductive adhesive, 12 is conductive particles, and 13 is diffusion particles.
[0078]
According to the conductive adhesive 11 of this embodiment, the diffusion particles 13 diffuse into the metal of the terminal electrode 10 of the electronic component or the circuit board with priority over the conductive particles 12. As a result, the diffusion of the conductive particles 12 in the conductive adhesive 11 into the metal of the terminal electrode 10 is suppressed, and the connectivity between the conductive adhesive 11 and the terminal electrode 10 can be ensured.
[0079]
(Embodiment 2)
Next, a conductive adhesive according to Embodiment 2 of the present invention will be described.
[0080]
The conductive adhesive according to this embodiment includes conductive particles that are metal particles for securing electrical connection, a normal conductive adhesive containing a binder resin and a curing agent and various additives, and further, a conductive agent. It contains a diffusion preventing agent for preventing the conductive particles from diffusing into the metal of the electronic component to be connected and the terminal electrode of the circuit board.
[0081]
This diffusion inhibitor is formed on at least a part of the surface of the conductive particles. As a result, even when the electrode metal is melted, since the conductive particles do not diffuse into the electrode metal, no problem occurs in the connectivity with the electrode metal.
[0082]
As the diffusion inhibitor, for example, metal fine particles such as nickel fine particles and iron fine particles, and organic acids can be used.
[0083]
To form the diffusion inhibitor on the surface of the conductive particles, for example, the diffusion inhibitor is dissolved in a solvent such as alcohol, the conductive particles are immersed therein, and the solvent is heated and evaporated, whereby the surface of the diffusion inhibitor is treated. The obtained conductive particles can be obtained.
[0084]
It is more preferable that the thermal decomposition temperature of the diffusion inhibitor is 250 ° C. or higher, since the diffusion suppressing effect can be obtained even when any general-purpose solder is mounted. Other configurations are the same as those in the first embodiment.
[0085]
FIG. 2 is a diagram schematically showing diffusion of the conductive adhesive of the present embodiment to the terminal electrodes. FIG. 2A shows a state after the conductive adhesive is cured, and FIGS. c) shows the state after the first and second soldering, respectively, where 10 is a terminal electrode, 11 'is a conductive adhesive, 12 is conductive particles, and 14 is a diffusion inhibitor.
[0086]
According to the conductive adhesive 11 ′ of this embodiment, the diffusion preventing agent 14 prevents the conductive particles 12 from diffusing, and the connectivity between the conductive adhesive 11 and the terminal electrode 10 can be secured.
[0087]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to the following Examples.
[0088]
In the following Examples 1 to 5 and Comparative Example 1, changes in electrical resistance were measured using the test pieces shown in FIG. A substrate 1 having

electrodes

2 and 3 formed at positions separated by 30 mm was used for this test piece. The surfaces of the

electrodes

2 and 3 are Sn.
[0089]
On the other hand, the conductive adhesive was prepared by adding 7% by weight of a bisphenol F type epoxy resin (liquid), 1% by weight of an amine-based curing agent, 1% by weight of additives (dispersant, adhesion improving agent, etc.), 89% by weight. The conductive particles A, which are metal particles made of Ag, and 2% by weight of predetermined diffusion particles B (which are more easily diffused into Sn than the conductive particles A) were added and kneaded using a three-roll mill.
[0090]
In addition, depending on the sample, a conductive particle A having a diffusion inhibitor formed on the surface in advance was used. In this case, the amount of the conductive particles A was increased by the weight without adding the diffusion particles B. The conductive particles A are a mixture of spherical and flaky shapes, and the particle size is 0.5 to 15 μm.
[0091]
Next, the conductive adhesive layer 4 was formed so as to bridge between the

electrodes

2 and 3 by a screen printing method. Further, the conductive adhesive layer 4 was cured by heating in an oven at 150 ° C. for 30 minutes. The test piece thus prepared was passed through a Sn3Ag0.5Cu reflow profile for lead-free solder (peak temperature: 250 ° C., 30 seconds) to measure the electric resistance between the

electrodes

2 and 3 before and after the test. In addition, the diffusion start temperature evaluated the temperature at which the cross section at the time of hardening at each temperature began to diffuse by elemental analysis.
[0092]
(Example 1)
As the diffusion particles B, a Cu powder surface-treated with glutamic acid was used. The degree of increase in electric resistance before and after the reflow test was suppressed as compared with the case where the diffusion particles B were not added (Comparative Example 1). It is considered that the diffusion particles B are easier to diffuse to the Sn electrode than the conductive particles A.
[0093]
(Example 2)
As the diffusion particles B, ZnCl ₂ Cu powder subjected to a surface treatment was used. The degree of increase in electrical resistance before and after the reflow test was suppressed.
[0094]
(Example 3)
90ZnCl as the diffusion particles B ₂ ・ 10NH ₄ Cu powder surface-treated with Cl was used. The degree of increase in electrical resistance before and after the reflow test could be further suppressed than in Examples 1 and 2. Since the diffusion start temperature is lowered from Example 2 (189 ° C.) to 145 ° C., the diffusion particles B have already diffused in the curing process of the conductive adhesive, and the conductive particles A in the reflow process. It is considered that the diffusion of the metal into the electrode was further suppressed.
[0095]
(Example 4)
Ni particles were formed on the surface of the conductive particles A as a diffusion inhibitor. This was formed by attaching conductive particles A to a solution of a Ni compound. The Ni particles are substantially spherical, and have a diameter of 0.2 to 0.5 μm. In this example, the diffusion particles B were not used. Compared with the case where no diffusion inhibitor was formed (Comparative Example 1), the degree of increase in electrical resistance before and after the reflow test could be suppressed.
[0096]
(Example 5)
Fe fine particles (diffusion inhibitor) were formed on the surface of the conductive particles A. The fine particles are substantially spherical and have a diameter of 0.2 to 0.5 μm. In this example, the diffusion particles B were not used. As in the case of Example 4, the degree of increase in electrical resistance before and after the reflow test could be suppressed as compared with the case where the diffusion inhibitor was not formed (Comparative Example 1).
[0097]
Table 1 summarizes the results of Examples 1 to 5 and Comparative Example 1.
[0098]
[Table 1]

Further, using the conductive adhesives used in Examples 1 to 5 and Comparative Example 1, mounting structures of Examples 6 to 10 and Comparative Example 2 shown in FIG.
[0099]
An electrode 6 is formed from Ni / Au plated Cu on a surface of a ceramic circuit board 5 (10 × 20 mm, thickness 1.6 mm), and the conductive adhesive 7 is applied to the electrode 6 using the conductive adhesive 7. A 0Ω chip resistor 8 (3216 size, terminal electrode surface Sn plating) was mounted, and the conductive adhesive 7 was cured. The method of applying and curing the conductive adhesive 7 was the same as described above.
[0100]
The chip component mounting structure thus manufactured was passed through a reflow furnace set under reflow conditions for Sn3Ag0.5Cu solder, and a change in connection resistance of a chip resistor before and after reflow was measured.
[0101]
The reflow conditions are the same as above.
[0102]
Next, in Examples 6 to 10 and Comparative Example 2, the mounting structure of the present invention will be described.
[0103]
Examples 6 to 10 were cases in which the conductive adhesives of Examples 1 to 5 were used. Further, the case where the conductive adhesive of Comparative Example 1 was used was referred to as Comparative Example 2. The results are summarized in Table 2.
[0104]
Also in the case of the mounting structure, similarly to the case of the conductive adhesive, the degree of increase in connection resistance before and after reflow was suppressed.
[0105]
[Table 2]

(Other embodiments)
Note that, as another embodiment of the present invention, the first embodiment and the second embodiment may be combined.
[0106]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to obtain a conductive adhesive that is more suitable for hierarchical mounting than the conventional one, and it is possible to use inexpensive general-purpose components without using special electrode electronic components. It can be expected that the use of the conductive adhesive is greatly expanded.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram schematically showing diffusion of diffusion particles of a conductive adhesive of the present invention to terminal electrodes.
FIG. 2 is a diagram schematically showing prevention of diffusion of conductive particles of the conductive adhesive of the present invention into terminal electrodes.
FIG. 3 is a plan view of a test piece used for evaluating the conductive adhesive of the present invention.
FIG. 4 is a plan view of a test piece used for evaluating the mounting structure of the present invention.
FIG. 5 is a diagram schematically showing diffusion of conductive particles of a conventional conductive adhesive into terminal electrodes.
[Explanation of symbols]
1 circuit board
2,3,10 electrodes
4,7,11,11 ', 21 Conductive adhesive
13 Diffusion particles
14 Diffusion inhibitor

Claims

A conductive adhesive containing conductive particles and electrically connecting an electrode of the first electric structure and an electrode of the second electric structure,
A conductive material containing particles that are more easily diffused into a metal forming at least one of the electrode of the first electric structure and the electrode of the second electric structure than the conductive particles. adhesive.

The conductive adhesive according to claim 1, wherein the metal is tin or an alloy containing tin.

3. The conductive adhesive according to claim 1, wherein the melting point of an alloy formed by diffusing the easily diffusing particles into the metal is 250 ° C. or higher. 4.

The conductive adhesive according to any one of claims 1 to 3, wherein a temperature at which diffusion of the easily-diffused particles into the metal starts is lower than a curing temperature of the conductive adhesive.

The conductive adhesive according to any one of claims 1 to 4, wherein the content of the easily-diffusible particles is 0.1% by weight or more and 20% by weight or less.

A conductive adhesive containing conductive particles and electrically connecting an electrode of the first electric structure and an electrode of the second electric structure,
A diffusion inhibitor, wherein the conductive particles diffuse into the metal constituting at least one of the electrode of the first electric structure and the electrode of the second electric structure. An electrically conductive adhesive characterized in that the adhesive is prevented.

The conductive adhesive according to claim 6, wherein the metal is tin or an alloy containing tin.

The conductive adhesive according to claim 6, wherein a layer of the diffusion inhibitor is formed on a surface of the conductive particles.

The conductive adhesive according to any one of claims 6 to 8, wherein a thermal decomposition temperature of the diffusion inhibitor is 250C or higher.

The conductive adhesive according to claim 6, wherein the diffusion inhibitor is nickel fine particles or iron fine particles.

The conductive adhesive according to any one of claims 1 to 10, wherein the first electric structure is an electronic component, and the second electric structure is a circuit board.

A mounting structure in which the electrode of the first electric structure and the electrode of the second electric structure are electrically connected using a conductive adhesive containing conductive particles,
The conductive adhesive includes particles that are more easily diffused into the metal constituting at least one of the electrodes of the first electric structure and the electrodes of the second electric structure than the conductive particles,
The mounting structure, wherein the particles that are easily diffused are diffused into the metal.

The mounting structure according to claim 12, wherein the metal is tin or an alloy containing tin.

14. The mounting structure according to claim 12, wherein a melting point of an alloy formed by diffusing the easily-diffusible particles into the metal is 250 ° C. or more.

The mounting structure according to any one of claims 12 to 14, wherein the content of the easily-diffusible particles is 0.1% by weight or more and 20% by weight or less.

A mounting structure in which the electrode of the first electric structure and the electrode of the second electric structure are electrically connected using a conductive adhesive containing conductive particles,
The conductive adhesive contains a diffusion inhibitor, the diffusion inhibitor is a metal constituting at least one electrode of the electrode of the first electrical structure and the electrode of the second electrical structure, A mounting structure, wherein the conductive particles are prevented from diffusing.

17. The mounting structure according to claim 16, wherein the metal is tin or an alloy containing tin.

The conductive adhesive according to claim 16, wherein the layer of the diffusion inhibitor is formed on a surface of the conductive particles.

The mounting structure according to any one of claims 16 to 18, wherein the diffusion inhibitor is iron fine particles or nickel fine particles.

The mounting structure according to any one of claims 12 to 19, wherein the first electric structure is an electronic component, and the second electric structure is a circuit board.