JP2006041008A - 電子部品の実装方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 導電性粒子と、バインダとを含む導電性組成物を介して、樹脂回路基板、特に、フレキシブル回路基板上に電子部品を実装する場合に、フレキシブル回路基板と電子部品との電気的接続の信頼性を向上する電子部品の実装方法を提供する。
【解決手段】 導電性粒子と、バインダとを含む導電性組成物に三級脂肪酸銀塩または銀ナノ粒子を添加した後、回路基板上に三級脂肪酸銀塩または銀ナノ粒子を添加した導電性組成物を介して電子部品を載置し、これらを加熱して三級脂肪酸銀塩または銀ナノ粒子を添加した導電性組成物を硬化することにより、回路基板上に電子部品を実装する電子部品の実装方法を提供する。
【選択図】 なし

Description

本発明は、導電性ペースト、導電性塗料、導電性接着剤などの導電性組成物を用いて、回路基板上に電子部品を実装する電子部品の実装方法に関するものである。

従来、回路基板上に、例えば、銀粒子などの導電性粒子にアクリル樹脂、酢酸ビニル樹脂などの熱可塑性樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂などの熱硬化性樹脂などからなるバインダ、有機溶剤、硬化剤、触媒などを添加し混合して得られる銀ペーストなどの導電性組成物を介して電子部品を載置し、これらを加熱して導電性組成物を硬化することによって、回路基板上に電子部品を実装する電子部品の実装方法が用いられている（例えば、特許文献１参照。）。

この電子部品の実装方法では、導電性組成物に含まれるバインダにより、電子部品の回路基板に対する接着強度を確保するため、必然的にバインダの配合量が多くなり、導電性粒子の配合量には限界があった。

そのため、この電子部品の実装方法により、例えば、ポリエチレンテレフタレート基板などの可撓性の樹脂基板上に電気回路を形成した樹脂回路基板、特に、フレキシブル回路基板上に電子部品を実装して実装回路を作製すると、電子部品と導電性粒子が点接触し、この両者の接触点が少ない状態で、電子部品がフレキシブル回路基板上に固定される。

そのため、この実装回路に熱サイクルなどの熱的な衝撃を加えると、導電性組成物をなすバインダと、フレキシブル回路基板をなす樹脂基板との熱膨張率の違いにより、バインダと樹脂基板の膨張、収縮が同調しないので、電子部品と導電性粒子の接触点が離れて、接続不良を生じることがあった。したがって、従来の電子部品の実装方法により、フレキシブル回路基板上に電子部品を実装した場合、非可撓性のエポキシ基板上に電子部品を実装した場合と比べると、電子部品とフレキシブル回路基板との電気的接続の信頼性が大幅に劣っていた。
特開平１１−８０６９５号公報

本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、導電性粒子と、バインダとを含む導電性組成物を介して、樹脂回路基板、特に、フレキシブル回路基板上に電子部品を実装する場合に、フレキシブル回路基板と電子部品との電気的接続の信頼性を向上する電子部品の実装方法を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するために、導電性粒子と、バインダとを含む導電性組成物に三級脂肪酸銀塩を添加した後、回路基板上に前記三級脂肪酸銀塩を添加した導電性組成物を介して電子部品を載置し、これらを加熱して前記三級脂肪酸銀塩を添加した導電性組成物を硬化することにより、回路基板上に電子部品を実装する電子部品の実装方法を提供する。

本発明の電子部品の実装方法によれば、一般的な導電性組成物に三級脂肪酸銀塩を添加し、この三級脂肪酸銀塩を添加した導電性組成物を加熱することにより、接着剤として機能するバインダが硬化して電子部品が回路基板上に固定されると共に、三級脂肪酸銀塩が分解して銀ナノ粒子が析出し、この銀ナノ粒子が導電性粒子同士の間隙や、電子部品の電極と導電性粒子との間隙を埋めるようにして、導電性粒子や電子部品の電極に密着（付着）する。これにより、電子部品の電極と導電性粒子との接触点が多くなり、回路基板との電気的接続の信頼性が向上する。

このように、本発明の電子部品の実装方法によれば、三級脂肪酸銀塩または銀ナノ粒子を添加した導電性組成物を用いて、フレキシブル回路基板上に電子部品を実装して実装回路を作製することにより、この実装回路に熱的な衝撃を加えても、電子部品と導電性粒子の接触点が離れ、接続不良を生じるのを抑制することができる。

以下、本発明を実施した電子部品の実装方法について、実施形態に基づいて説明する。

本発明に係る電子部品の実装方法の一実施形態について説明する。
この実施形態では、まず、導電性粒子と、バインダとを含む導電性組成物に、所定量の三級脂肪酸銀塩を添加する。
次いで、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレートなどの合成樹脂からなる可撓性の基板や、エポキシ樹脂およびガラス繊維の複合材料などからなる基板上に導体回路が設けられた回路基板を用意する。
次いで、回路基板に設けられた導体回路上に、三級脂肪酸銀塩を添加した導電性組成物を介して電子部品を載置する。
次いで、電子部品を載置した回路基板をオーブンなどの加熱手段で、所定の温度に加熱して、三級脂肪酸銀塩を添加した導電性組成物を硬化することにより、回路基板上に電子部品を実装する。

三級脂肪酸銀塩を添加した導電性組成物を介して電子部品を載置した回路基板を加熱する温度および時間、すなわち、三級脂肪酸銀塩を添加した導電性組成物を加熱する温度を１５０℃以下、具体的には１４０〜１８０℃とし、加熱する時間を１０分〜１２０分程度とする。

なお、ここでは、回路基板にあらかじめ設けられた導体回路上に、三級脂肪酸銀塩を添加した導電性組成物を介して電子部品を実装する例を示したが、本発明はこれに限定されない。本発明の電子部品の実装方法にあっては、回路基板をなす絶縁基板上に、三級脂肪酸銀塩を添加したペースト状の導電性組成物をスクリーン印刷などの印刷法によって、所定の回路パターンとなるように印刷し、この導電性組成物を硬化する前に、回路パターンをなす導電性組成物上に電子部品を配した後、これらを加熱して、導体回路の形成と同時に、回路基板上に電子部品を実装してもよい。

この実施形態で用いられる導電性組成物としては、特に限定されず、例えば、導電性粒子と、バインダとを主成分として含み、これにさらに有機溶剤、硬化剤、触媒などを必要に応じて含む、導電性ペースト、導電性塗料、導電性接着剤などの一般的な導電性組成物が挙げられる。

導電性粒子としては、銀粒子、銅粒子、カーボン粒子などが挙げられるが、これらの中でも、三級脂肪酸銀塩が分解して析出する銀ナノ粒子との親和性の高い銀粒子が望ましい。

この導電性粒子の平均粒径は、特に限定されないが、通常、０．１μｍ〜２０μｍ程度とされている。なお、平均粒径が３μｍ以下の導電性粒子は凝集し易くなり、個々の導電性粒子に三級脂肪酸銀塩が分解して析出する銀ナノ粒子が密着（付着）し難くなるので、導電性組成物に分散安定剤を添加して、導電性粒子の凝集を防止することが望ましい。

バインダとしては、アクリル樹脂、酢酸ビニル樹脂などの熱可塑性樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂などの熱硬化性樹脂が挙げられる。

三級脂肪酸銀塩は、総炭素数が５〜３０、好ましくは総炭素数が１０〜３０の三級脂肪酸の銀塩である。三級脂肪酸銀塩の具体例としては、ピバリン酸銀、ネオヘプタン酸銀、ネオノナン酸銀、ネオデカン酸銀などが挙げられる。また、三級脂肪酸銀塩は、加熱により分解して約１００ｎｍ以下の銀ナノ粒子を析出する。特に、三級脂肪酸銀塩は、有機溶剤の存在下では、約１５０℃以下の温度で分解して約１００ｎｍ以下の銀ナノ粒子を析出する。三級脂肪酸銀塩を加熱、分解して銀ナノ粒子の析出を行うことにより、通常は困難である銀ナノ粒子を凝集させることなく析出させることが可能である。導電性組成物を加熱することにより、導電性組成物に含まれる三級脂肪酸銀塩が分解して銀ナノ粒子が析出し、この銀ナノ粒子が導電性粒子同士の間隙や、電子部品の電極と導電性粒子との間隙を埋めるようにして、導電性粒子や電子部品の電極に密着（付着）する。

この三級脂肪酸銀塩の製造方法としては、例えば、三級脂肪酸を水中でアルカリ化合物により中和して、これに硝酸銀を反応させる方法などが挙げられる。

また、この実施形態で用いられる導電性組成物に対する三級脂肪酸銀塩の配合量は、導電性組成物１００質量部に対して、５〜５０質量部であることが好ましく、１０〜３０質量部であることがより好ましい。導電性組成物１００質量部に対する三級脂肪酸銀塩の配合量が５質量部未満では、分解して析出する銀ナノ粒子の密着（付着）の効果は現れない。一方、導電性組成物１００質量部に対する三級脂肪酸銀塩の配合量が５０質量部を超えると、加熱分解時の体積減少が大き過ぎて、実装用の接着剤としては不適切である。

この実施形態で用いられる導電性組成物には、導電性粒子、バインダを分散あるいは溶解し、三級脂肪酸銀塩を添加した後も導電性組成物を液状またはペースト状とするために分散媒が含まれている。この分散媒としては、三級脂肪酸銀塩と反応を起こさず、導電性粒子、バインダおよび三級脂肪酸銀塩を良好に分散するものであれば特に限定されないが、例えば、水、エタノール、エタノール、プロパノールなどのアルコール類、イソホロン、テルピネオール、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、ブチルセロソルブアセテートなどの有機溶剤が挙げられる。この分散媒の種類の選択とその使用量は、三級脂肪酸銀塩の種類や電子部品を実装する条件などに応じて適宜調整される。

導電性組成物に三級脂肪酸銀塩を添加するには、導電性組成物に三級脂肪酸銀塩の粉を加え、三本ロールなどで混練することが望ましい。あるいは、シンキー社製の「あわとり練太郎」などを利用する方法適用することができる。

この実施形態では、一般的な導電性組成物に三級脂肪酸銀塩を添加し、この三級脂肪酸銀塩を添加した導電性組成物を加熱することにより、接着剤として機能するバインダが硬化して電子部品が回路基板上に固定されると共に、三級脂肪酸銀塩が分解して銀ナノ粒子が析出し、この銀ナノ粒子が導電性粒子同士の間隙や、電子部品の電極と導電性粒子との間隙を埋めるようにして、導電性粒子や電子部品の電極に密着（付着）する。これにより、電子部品の電極と導電性粒子との接触点が多くなり、回路基板との電気的接続の信頼性が向上する。したがって、三級脂肪酸銀塩を添加した導電性組成物を用いて、フレキシブル回路基板上に電子部品を実装して実装回路を作製すれば、この実装回路に熱的な衝撃を加えても、電子部品と導電性粒子の接触点が離れ、接続不良を生じるのを抑制することができる。

以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
導電性接着剤（製品名；ＬＳ−１０３、アサヒ化学研究所社製）１００質量部に、ネオデカン酸銀を５質量部添加した。
次いで、回路基板に設けられた金めっきからなる導体回路上に、ネオデカン酸銀を添加した導電性接着剤を介して、５つのジャンパーチップ（抵抗値；０Ω、太陽社電機社製）を直列に載置した。
次いで、ジャンパーチップを載置した回路基板をオーブンにより、温度１５０℃で６０分間加熱して、ネオデカン酸銀を添加した導電性接着剤を硬化することにより、回路基板上にジャンパーチップを実装し、実装回路を作製した。

（実施例２）
導電性接着剤１００質量部に、ネオデカン酸銀を１０質量部添加した以外は実施例１と同様にして、回路基板上にジャンパーチップを実装し、実装回路を作製した。

（実施例３）
導電性接着剤１００質量部に、ネオデカン酸銀を５０質量部添加した以外は実施例１と同様にして、回路基板上にジャンパーチップを実装し、実装回路を作製した。

（実施例４）
導電性接着剤１００質量部に、ネオデカン酸銀を６０質量部添加した以外は実施例１と同様にして、回路基板上にジャンパーチップを実装し、実装回路を作製した。

（比較例１）
回路基板に設けられた金めっきからなる導体回路上に、導電性接着剤（製品名；ＬＳ−１０３、アサヒ化学研究所社製）を介して、５つのジャンパーチップ（抵抗値；０Ω、太陽社電機社製）を直列に載置した。
次いで、ジャンパーチップを載置した回路基板をオーブンにより、温度１２０℃で３０分間加熱して、導電性接着剤を硬化することにより、回路基板上にジャンパーチップを実装し、実装回路を作製した。

（比較例２）
ジャンパーチップを載置した回路基板をオーブンにより、温度１５０℃で６０分間加熱した以外は比較例１と同様にして、回路基板上にジャンパーチップを実装し、実装回路を作製した。

（比較例３）
導電性接着剤１００質量部に、ネオデカン酸銀を３質量部添加した以外は実施例１と同様にして、回路基板上にジャンパーチップを実装し、実装回路を作製した。

実施例１〜４および比較例１〜３で得られた実装回路について、−４０℃〜＋１２５℃を１サイクルとし、繰り返し回数を３００サイクルとした熱衝撃試験を行った。
各実装回路の電気的接続の信頼性を評価するために、この熱衝撃試験中に各実装回路の抵抗値を測定した。評価の基準を、実装回路の抵抗値が１００％以上、上昇したものを×とし、それ以外を○とした。結果を表１に示す。
また、各ジャンパーチップの接着性についても評価した。評価の基準を、熱衝撃試験後の接着力をＡ、ジャンパーチップの実装直後の接着力をＢとすると、Ｂ（１−０．１）＜Ａ＜Ｂ（１＋０．１）の場合を○、Ｂ（１−０．３）＜Ａ≦Ｂ（１−０．１）を△、Ａ≦Ｂ（１−０．３）を×とした。結果を表１に示す。

表１に示した実施例１〜４の結果から、ネオデカン酸銀の添加量を５質量部以上とすることにより実装回路の電気的接続の信頼性が向上し、ネオデカン酸銀の添加量を１０質量部以上とすればさらに電気的接続の信頼性が向上することが分かった。しかしながら、ネオデカン酸銀の添加量を５０質量部以上とすると、ジャンパーチップの接着性が劣化することが分かった。
一方、比較例１〜３の結果から、ネオデカン酸銀の添加量を３質量部以下とすると、ジャンパーチップの接着性に優れるものの、実装回路の電気的接続の信頼性に劣ることが確認された。

Claims (1)

1. 導電性粒子と、バインダとを含む導電性組成物に三級脂肪酸銀塩を添加した後、回路基板上に前記三級脂肪酸銀塩を添加した導電性組成物を介して電子部品を載置し、これらを加熱して前記三級脂肪酸銀塩を添加した導電性組成物を硬化することにより、回路基板上に電子部品を実装することを特徴とする電子部品の実装方法。