JP2008303264A - 導電性接着剤および導通接続部 - Google Patents

Abstract

【課題】比較的低温で導通接続部を形成することができる導電性接着剤であって、導通接続部を形成した後に、異常電流が流れる事態が生じた場合に、導通接続部が回路の保護デバイスとしての機能を発揮して、電気的導通を低下させるかまたは遮断することができる導電性接着剤の発明を提供する。
【解決手段】この発明の導電性接着剤は、樹脂成分に加えて、導電性フィラー成分として少なくとも形状記憶合金フィラー粒子を含んでなることを特徴とする。また、この導電性接着剤を硬化させることによって形成される導通接続部は、所定の温度範囲以下である場合には低抵抗を示して十分な電気的導通を保持するが、所定の温度範囲に達するかまたはその温度範囲を越えると高抵抗を示すようになることを特徴とする。
【選択図】なし

Description

本発明は、電子回路基板に電子部品を接合または配線を形成するために用いられる導電性接着剤に関する。

従来、電子部品実装するための接合材料には、Ｓｎ−Ｐｂ系はんだ材料、特に６３Ｓｎ−３７Ｐｂ共晶組成（Ｓｎ６３重量％及びＰｂ３７重量％の組成）を有するＳｎ−Ｐｂ共晶はんだ材料が一般的に用いられていた。

しかし、近年、電子部品実装において、はんだ付け部の機械的強度向上や熱衝撃強度等の信頼性特性向上への要求が高まってきている。一方、地球環境保護の関心が高まる中、電子回路基板などの産業廃棄物の処理についての法規制も進みつつあり、鉛も世界的に法規制の対象となりつつある。

そこで、接合材料も、Ｓｎ−Ｐｂ系はんだ材料から、鉛を含まないはんだ材料、いわゆる鉛フリーはんだ材料への移行が図られつつある。２種の金属を主成分とする鉛フリーはんだの代表例には、共晶型合金材料であって濡れ性に優れる材料として、Ｓｎ−Ａｇ系はんだがある（特許文献１）。

Ｓｎ−Ａｇ系はんだの融点は、Ｓｎ−Ｐｂ系はんだの融点（約１８３℃）と比べて３０〜４０℃程度高いので、Ｓｎ−Ａｇ系はんだを用いる場合のはんだ付け温度は、Ｓｎ−Ｐｂ系はんだを用いる場合よりも高くなる。そのため、Ｓｎ−Ａｇ系はんだを用いると、電子部品を実装する際の実装温度が電子部品の耐熱温度以上になる事態が生じることがあり、そのような場合には電子部品を損傷させ得るという問題点を有していた。

上述のように、はんだの融点は実装温度に影響し得るので、より低融点化を達成し得る鉛フリーはんだが開発されてきている。更に、そのような鉛フリーはんだの金属成分と樹脂成分、特に熱硬化性樹脂成分とを配合した導電性接着剤が開発されてきている。金属成分の融点及び熱硬化性樹脂成分の硬化温度の両者が比較的低い導電性接着剤を用いると、電子部品を実装するなどの導通接続部を形成する場合に、電子部品の熱による損傷を防止ないし軽減することができるので、そのような導電性接着剤ははんだに代わる接合材料として注目されている（特許文献２）。

特許文献１および２に記載されているような一般的な導電性接着剤は、鉛フリーはんだの金属成分を塊状形態から薄片状形態までのいずれかの形態としたフィラー粒子と熱硬化性樹脂成分とを所定の割合で配合して形成されている。このような導電性接着剤は、バルク金属である鉛フリーはんだによる接合の場合と比べて体積抵抗率が高くなったり、同じ組成の導電性接着剤を用いても、場合によって体積抵抗率にばらつきが生じたりする傾向があった。そのため、導電性接着剤は用途が限定されていた。

そのような接合部の再現性を向上させることを目的として、熱硬化性の絶縁性接着剤の中に、導電性フィラー成分として導電性被膜を表面に有する形状記憶樹脂粒子を分散させてなる導電性接着剤が提案されている（特許文献３）。
特許第３０２７４４１号明細書 特開平１０−１６３６０５号公報 特開平１１−１９９８４３号

特許文献３に開示されている導電性接着剤の導電性フィラー成分には、硬化させる前の低温側の状態で扁平形状を有し、加熱された後の高温側の状態では球形またはこれに類似の形状に復帰する形状記憶樹脂の粒子が使用されている。その形状記憶樹脂の粒子の表面には導電性材料の被膜が形成されており、樹脂粒子表面の導電性被膜の層が隣接する樹脂粒子どうしの間で接触することによって、実際の導通が確保されている。即ち、接着剤が未硬化である低温の状態では、核となる樹脂粒子の形状が扁平形状であるため、隣接する樹脂粒子どうしの間は離隔されているが、温度が上昇して樹脂粒子の形状が球形形状に回復すると、隣接する樹脂粒子どうしが接触するに至り、その樹脂粒子表面の導電性被膜の層も相互に接触して、良好な導通が得られる。更に温度が上昇すると接着剤が硬化するに至り、導電性フィラー成分が導通を形成した構造が接着剤によって固定される。

特許文献３に記載の導電性接着剤が硬化して得られる導通接続部は、接着剤が一旦硬化した後は、一般的な導電性接着剤の場合と同様にその内部における導電性フィラー成分の構造が固定されている。そのような導電性接着剤を用いて形成された導通接続部を含む回路に、何らかの原因で異常電流（過大な電流）が流れることがあると、発熱し、発火するに至る可能性も考えられる。

また、異常電流が流れることは大部分の電子回路にとって好ましくないことであるため、大部分の電子回路には、異常電流が流れることを防止するために、保護デバイスまたはフューズデバイスが組み込まれる傾向がある。近年の小型化、軽量化が図られる電気電子機器の回路に用いられる素子または部品等は、機器および／または部品の小型化、軽量化に伴って、機器および／または部品それ自体の耐熱性がより低下しているため、異常電流への対策は重要である。その一方で、電気電子機器の寸法の小型化によって、組み込むことができる保護デバイス、フューズデバイスの寸法及び形状も大きな制約を受けるに至っていた。

この出願は、比較的低温で導通接続部を形成することができる導電性接着剤であって、導通接続部を形成した後に、異常電流が流れる事態が生じた場合に、導通接続部が回路の保護デバイスとしての機能を発揮して、電気的導通を低下させるかまたは遮断することができる導電性接着剤の発明を提供することを１つの目的とする。

この出願は、上述したような導電性接着剤を用いて形成された導通接続部を提供することをもう１つの目的とする。

この出願は第１の要旨において、樹脂成分に加えて、導電性フィラー成分として少なくとも形状記憶合金フィラー粒子を含んでなることを特徴とする導電性接着剤の発明を提供する。

前記導電性接着剤は、その導電性フィラー成分が、Ａｇフィラー粒子、形状記憶合金フィラー粒子、および形状記憶合金とＡｇとの合金のフィラー粒子の群から選ばれる２種またはそれ以上の混合物であることを特徴とすることができる。

前記導電性接着剤は、Ｔｉ-Ｎｉ系合金を形状記憶合金として含むことを特徴とすることができる。

前記導電性接着剤は、Ｚｒ-Ｎｉ系合金を形状記憶合金として含むことを特徴とすることができる。

前記導電性接着剤は、その樹脂成分が熱硬化性樹脂を含んでなることを特徴とすることができる。

前記導電性接着剤は、形状記憶合金フィラー粒子の変態温度よりも熱硬化性樹脂のガラス転移温度が低いことを特徴とすることができる。

この出願は第２の要旨において、前記第１の要旨に係る導電性接着剤を用いて形成されたことを特徴とする導通接続部の発明を提供する。

前記導通接続部は、熱硬化性樹脂を含んでなる前記第１の要旨に係る導電性接着剤を用いて形成することを特徴とすることができる。

前記導通接続部は、所定の温度範囲以下である場合には低抵抗を示して十分な電気的導通を保持するが、所定の温度範囲に達するかまたはその温度範囲を越えると高抵抗を示すようになることを特徴とすることができる。

この出願は第３の要旨において、回路パターン、電極および部品接合部の少なくとも一部に前記第２の要旨に係る導通接続部を有することを特徴とする回路基板を提供する。

また、この出願は、前記第２の要旨に係る回路基板を有することを特徴とする電子電気機器を提供する。

この出願の第１の要旨に係る導電性接着剤は、特定の変態温度を有する形状記憶合金のフィラー粒子を少なくとも一部に含む導電性フィラー成分を、樹脂成分中に分散させた構成を有する。その形状記憶合金としては、変態温度よりも低温側の温度範囲では比較的嵩高い形状を取ることができ、温度が上昇して変態温度以上の温度範囲となると、相対的に嵩の小さい形状を取ることができるものを用いている。第１の要旨に係る導電性接着剤は、そのような形状記憶合金フィラー粒子を含む導電性フィラー成分の粒子（以下、導電性フィラー粒子とも称する）が、使用温度付近では液状ないしペースト状、特にいわゆる流動性の性状を有する樹脂成分中に分散されている。従って、第１の要旨に係る導電性接着剤は、液状ないしペースト状の物質、特に流動性の物質を適用する種々の方法または手段によって適用することができる。

この出願の第２の要旨に係る導通接続部は、上述した第１の要旨に係る導電性接着剤を硬化させて形成される。この導電性接着剤を硬化させて得られる導通接続部は、室温付近の温度では、その中の導電性フィラー成分が導通接続部の全体にわたって相互に連絡しているため、良好な電気的導通を示すことができる。一方、異常電流が流れ、導通接続部の温度が上昇して変態温度を超えると、導電性フィラー成分中の形状記憶合金フィラー粒子が相対的に嵩の小さい形状へと変形する。すると、導電性フィラー粒子どうしの接触面積が減少または消失することによって、この導通接続部はその中を通る電流を実質的に遮断することができる。

導通接続部の電流が遮断されると導通接続部が発熱しなくなり、導通接続部の温度は低下するようになる。導通接続部の温度が変態温度を下回ると、形状記憶合金フィラー粒子は再び比較的嵩高い形状を取るように変形する。この変形が導通接続部の全体にわたって拡がると、導通接続部は再び良好な電気的導通を示すようになる。

従って、この出願の発明に係る導通接続部を適切な寸法及び形状に設定して、適切な配置に適用すると、導通接続部が設定温度以下では回路をＯＮの状態に保持し、設定温度以上に過熱すると回路をＯＦＦとすることができ、導通接続部の温度に基づいて、回路のＯＮ／ＯＦＦを適切に切り替えることができる回路の保護デバイスまたはフューズデバイスとして用いることができる。

このような導通接続部は、保護デバイスまたはフューズデバイスとして独立した素子または部品を特に用いることなく、回路の一部に設けた導通接続部を保護デバイスまたはフューズデバイスとして用いることができるので、回路設計上の省スペースに寄与することができ、更に、電気電子機器の寸法の小型化にも寄与することができる。

この出願の第３の要旨に係る回路基板は、その回路の一部に前記第２の要旨に係る導通接続部を有することによって、回路の保護デバイスとして独立した部品を必要とすることなく、異常電流に対する回路の保護デバイスを有することができる。従って、回路の保護デバイスとなる少なくとも１つの部品を減らすことによって、より少ない部品点数の回路を形成することができる。

この出願の第４の要旨に係る電子電気機器は、前記第３の要旨に係る回路基板を有することによって、より小型化および軽量化を達成することができる。

（導電性接着剤）
この出願の第１の要旨に係る導電性接着剤は、特定の変態温度を有する形状記憶合金のフィラー粒子を少なくとも一部に含む導電性フィラー成分を、樹脂成分中に分散させた構成を有する。その形状記憶合金としては、変態温度よりも低温側の温度範囲では比較的嵩高い形状を取ることができ、温度が上昇して変態温度を以上の温度範囲となると、相対的に嵩の小さい形状を取ることができるものが用いられている。

かかる導電性接着剤を用いて形成された導通接続部は、特定の温度を基準にして、それよりも低温側の温度範囲では良好な電気的導通を示すことができる一方で、それよりも高温側の温度範囲では形状記憶合金フィラー粒子が上述のように変形することに起因して、電気的導通を低下させるかまたは遮断することができる。

また、導電性フィラー成分として、Ａｇフィラー粒子、形状記憶合金フィラー粒子、および形状記憶合金とＡｇとの合金のフィラー粒子の群から選ばれる２種またはそれ以上の混合物を用いることもできる。

導電性フィラー成分が、形状記憶合金フィラー粒子に加えて、Ａｇフィラー粒子および／または形状記憶合金とＡｇとの合金のフィラー粒子を含む場合には、Ａｇによってより良好な電気的導通を形成することができる。

この出願の発明に関して、形状記憶合金とは、例えば特許第３８２９５４８号などによって一般に知られているように、低温側温度と高温側温度との間で形状が変化する特性を有する合金であって、その特性は、高温側温度では安定な結晶構造を有しており、低温側温度で何らかの形状に変形加工されると、その加工された形状を保持するが、高温側温度へ加熱されると、元の安定な結晶構造へ、従って元の形状に回復するというものである。この合金の形状が変化する温度は、一般に変態温度と称されている。

形状記憶合金フィラー粒子のための形状記憶合金には、Ｔｉ-Ｎｉ系合金、Ｚｒ-Ｎｉ系合金、Ｔｉ-Ｎｉ-Ｆｅ系合金、Ｔｉ-Ｎｉ-Ｃｕ系合金およびそれらの混合物を用いることができる。

これらの形状記憶合金は、変態温度よりも高温側の温度範囲において、規則正しい結晶格子配置を有する安定な結晶構造を有している。このような形状記憶合金を用いて形状記憶合金フィラー粒子を作製し、変態温度よりも低温側の温度範囲にて、比較的嵩高い形状に加工することができる。形状記憶合金フィラー粒子は、上述した形状記憶合金をアトマイズ法等の方法により微細化することによって形成することができる。

得られる形状記憶合金フィラー粒子は、変態温度よりも低温側の温度範囲では、比較的嵩高い形状を有しており、変態温度よりも低温側の温度範囲では、元の規則正しい結晶格子配置に基づいて、相対的に嵩の小さい形状を有することができる。このような形状記憶合金フィラー粒子を所定の樹脂の中に分散させることによって、この発明の導電性フィラー成分を作製することができる。

形状記憶合金とＡｇとの合金のフィラー粒子（この明細書において、Ａｇ合金フィラー粒子とも称する）は、アトマイズ法によって形成することができる。このようにして得られるＡｇ合金フィラー粒子も、合金中の形状記憶合金の部分が、上述のように、変態温度よりも低温側の温度範囲では、比較的嵩高い形状を有しており、変態温度よりも低温側の温度範囲では、元の相対的に嵩の小さい形状を保持することができる。従って、得られるＡｇ合金フィラー粒子も、温度に基づいて変形するという形状記憶合金に基づいた特徴と、良好な導電性を有するというＡｇに基づいた特徴とを共に示す導電性フィラー成分として用いることができる。尚、Ａｇ合金フィラー粒子における形状記憶合金とＡｇとの割合は、重量基準で、１００：０〜１０：９０とすることが好ましく、１００：０〜５０：５０とすることがより好ましく、１００：０〜７０：３０とすることが特に好ましい。

また、上述した形状記憶合金フィラー粒子またはＡｇ合金フィラー粒子と、Ａｇフィラー粒子とを所定の割合で混合することによっても、温度に基づいて変形するという形状記憶合金に基づいた特徴と、良好な導電性を有するというＡｇに基づいた特徴とを共に示す導電性フィラー成分として用いることができる。形状記憶合金フィラー粒子とＡｇフィラー粒子とを混合して得られる導電性フィラー成分の場合も、Ａｇ合金フィラー粒子とＡｇフィラー粒子とを混合して得られる導電性フィラー成分の場合も、導電性フィラー成分全体として、重量基準で、その中の形状記憶合金とＡｇとの割合を、１００：０〜１０：９０とすることが好ましく、１００：０〜５０：５０とすることがより好ましく、１００：０〜７０：３０とすることが特に好ましい。

導電性フィラー成分は、５〜３０μｍの平均粒子径を有することが好ましい。導電性フィラー成分が、形状記憶合金フィラー粒子に加えて、Ａｇフィラー粒子および／または合金フィラー粒子を含む場合には、形状記憶合金フィラー粒子、Ａｇフィラー粒子および形状記憶合金とＡｇとの合金のフィラー粒子の３種のフィラー粒子がそれぞれ５〜３０μｍの平均粒子径を有することが好ましい。

樹脂成分は、基本的に熱硬化性樹脂を含んでなる。その熱硬化性樹脂は、硬化後において特定のガラス転移温度（Ｔｇ）を有している。以下、熱硬化性樹脂のガラス転移温度と表現する場合には、熱硬化性樹脂が硬化した後におけるガラス転移温度を意味する。この発明に関して、熱硬化性樹脂のガラス転移温度は、形状記憶合金の変態温度よりも低いことが好ましい。

本願の各発明に共通する事項であるが、導電性接着剤の樹脂成分としては、当業者に既知の種々の熱硬化性樹脂を用いることができる。本発明では、熱硬化性樹脂として、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、フェノール系樹脂、ポリイミド系樹脂、熱硬化性ポリウレタン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等を用いることができるが、好ましい熱硬化性樹脂はエポキシ系樹脂である。エポキシ系樹脂は一液硬化型、二液硬化型など種々のものを用いることができるが、一液硬化型のものが好ましい。また、熱硬化性樹脂を用いる場合には、基本的に当業者に既知の硬化性樹脂の系（特定の硬化性樹脂及びその硬化に必要とされる特定の種類の硬化剤等を必要な量で含む系）を樹脂成分に含めて用いる。

また、個の発明の導電性接着剤は、還元性のある樹脂成分を含むことができる。還元性のある樹脂成分を含むと、加熱硬化過程中でも導電性接着剤組成物内をある程度還元性雰囲気に保つことができる。そのため、加熱硬化過程において金属フィラー粒子の表面に酸化膜が生じることを実質的に防止することができる。加熱硬化過程中における金属フィラー粒子表面の酸化を防止することによって、導電性フィラー成分の粒子表面に酸化膜が生成することを防止することができる。

１つの形態において、還元性のある樹脂はカルボキシル基を有する化合物、例えばカルボン酸を含むことが好ましい。樹脂中にそのような化合物を加えることによって、低融点金属の酸化膜を除去し（低融点金属の表面に酸化膜が生成することを防止し）、溶融し易くするため還元剤としての作用を発現させることができる。尚、そのような化合物には、脂肪族カルボン酸、芳香族カルボン酸、脂環式カルボン酸等の種々のカルボン酸を用いることができる。そのような化合物の例として、アジピン酸、アビチエン酸、アスコルビン酸、アクリル酸、クエン酸、ポリアクリル酸、リンゴ酸、ピメリン酸、パルミチン酸、ミリスチン酸、ラウリン酸、セバシン酸、スベリン酸、マレイン酸、コハク酸、アゼライン酸、フマル酸、グルタル酸、マロン酸等を挙げることができる。また、そのカルボン酸は、Ｎａ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｋ等の金属塩の形態であることが好ましい。

もう１つの形態において、第２の樹脂成分として、金属を含む有機化合物を含有することが好ましい。常温では、金属は遊離することなく安定に有機化合物と化合又は結合しているが、加熱されると金属が有機化合物から遊離又は遊離過程となり、遊離した金属が樹脂の硬化反応を促進するようになる。その結果、短時間硬化及び保存安定性を両立させる硬化剤としての作用を果たすことができる。尚、そのような金属は、Ｎａ、Ａｇ、Ｃｕ及びＫの群の少なくとも１種であることが好ましい。

もう１つの形態において、金属を含む有機化合物がカルボキシル基やアミノ基を含むことが好ましい。この場合には、カルボキシル基やアミノ基に由来する還元剤としての作用と、金属を含む有機化合物に由来する硬化剤としての作用とが、加熱硬化過程において相乗的に発揮され、良好な還元剤として作用させることができる。

導電性接着剤組成物全体の重量に対する導電性フィラー成分の重量の割合は、１００：０〜１０：９０とすることが好ましく、１００：０〜５０：５０とすることがより好ましく、１００：０〜７０：３０とすることが特に好ましい。

また、樹脂成分中において、第１の樹脂成分としての硬化性の樹脂成分に加えて、第２の樹脂成分として、還元性のある樹脂および／または金属を含む有機化合物を含む場合には、重量基準で、第１の樹脂成分：第２の樹脂成分が９０：１０〜１０：９０の範囲、特に５０：５０〜８０：２０の範囲が好ましい。また、金属フィラー粒子成分に対する第２の樹脂成分の割合は、２０重量％以下が好適である。２０重量％を超えると、還元剤及び／又は硬化剤としての作用にそれ以上の変化は認められないためである。尚、第２の樹脂成分が硬化剤として作用する場合には、第１の樹脂成分に用いる硬化剤の使用量を減らすこともできる。

（導通接続部）
前記第１の要旨に係る導電性接着剤を硬化させることによって、導通接続部を作製することができる。導通接続部を形成した後において、その導通接続部の温度が熱硬化性樹脂のガラス転移温度よりも低い場合には、その導通接続部を構成している樹脂は比較的硬質の状態を保持する。

通電によって導通接続部の温度が上昇し、その導通接続部の温度が熱硬化性樹脂のガラス転移温度に達するかまたはガラス転移温度を越えると、その導通接続部を構成している樹脂成分の弾性率が低下して、樹脂成分はゴム状の弾性を示すことができるようになる。

更に導通接続部の温度が上昇して形状記憶合金の変態温度に達すると、導電性フィラー粒子における形状記憶合金の部分は、比較的嵩高い形状から、相対的に嵩の小さい形状へとその形状を変化する。

導電性フィラー粒子が形状を変化する際に、導電性フィラー粒子を包囲している樹脂成分は既にゴム状の弾性を有する状態となっている。従って、導電性フィラー粒子または形状記憶合金フィラー粒子は、周囲の樹脂成分によって拘束されることなく、比較的容易に変形することができる。

即ち、形状記憶合金の変態温度以下では、形状記憶合金フィラー粒子は比較的嵩高い形状を有しているため、本願の発明に係る導電性接着剤を硬化させて形成された導通接続部の中では、１つの形状記憶合金フィラー粒子は３次元的に隣接して存在する他の導電性フィラー粒子と接触して、電気的導通を確保しやすくなっている。また、形状記憶合金フィラー粒子の密度も、電気的導通を確保しやすい程度に設定されている。

導電性接着剤に分散させる導電性フィラー粒子については、導通接続部を形成した後、その導通接続部の中に３次元的に隣接して存在する導電性フィラー粒子どうしが相互に接触できる程度に、例えば粒子の寸法、配合割合、粒子分散状態等が好適に設定されている。従って、この導通接続部の温度が形状記憶合金の変態温度以下である場合には、導通接続部の全体にわたって導電性フィラー粒子どうしの接触が形成されることによって、この導通接続部は良好な電気的導通を示すことができる。この状態が、本願の発明に係る導電性接着剤を硬化させて形成された導通接続部である。

その導通接続部に通電中に、何らかの原因によって異常電流（特に、過剰な電流）が流れる場合には、導通接続部は発熱する。導通接続部が発熱すると、導通接続部の温度が上昇する。導通接続部の温度が上昇すると、上述したように導通接続部を構成している樹脂成分が軟化して、ゴム状の弾性を示すようになる。

更に温度が上昇して形状記憶合金の変態温度に達すると、導電性フィラー成分中の形状記憶合金フィラー粒子は比較的嵩高い形状から相対的に嵩の小さい形状へと変形する。形状記憶合金フィラー粒子が相対的に嵩の小さい形状へと変形すると、導通接続部において、３次元的に隣接して存在する導電性フィラー粒子どうしが相互に形成していた接点の数もしくは接触面積が減少し、好ましくは接触する面積が実質的に無くなる。従って、この導通接続部は電流を実質的に遮断することができる。

その結果として、この導通接続部は、回路の保護デバイスとしての機能を発揮することができる。電流が遮断された結果として、導通接続部の温度が降下すると、形状記憶合金フィラー粒子は再度、比較的嵩高い形状へ戻ることができる。すると、導通接続部は、良好な電気的導通を再度有することができるようになる。従って、この導通接続部は、導通接続部の温度に基づいて、回路のＯＮ／ＯＦＦを適切に切り替えることができる回路の保護デバイスまたはフューズデバイスとして用いることができる。

例えば、基板を供給すること、該基板上に所定のパターンにてこの発明の導電性接着剤を供給すること、および該導電性接着剤を硬化させることを順次行う方法によって、基板表面に導通接続部が所定のパターンを描くように設けることができる。このようにして、導通接続部を内部に含む回路パターンを製造することができる。

例えば、相互に電気的導通を形成すべき一対の電極を供給すること、少なくとも一方の電極表面にこの発明の導電性接着剤を供給すること、該導電性接着剤を挟んで該一対の電極を接続すること、および該導電性接着剤を硬化させることを順次行う方法によって、一対の電極どうしの間にこの発明による導通接続部を形成することができる。このようにして、基板または部品の表面の電極に、対応する部品または素子の電極を電気的に接続するための接合部に導通接続部を形成することができる。

例えば、この発明の導電性接着剤を、円柱、円筒、円板、角柱、角筒、直方体等の形状に加工し、その２つの端部にそれぞれ電極を取り付けて硬化させることによって、少なくとも２つの電極を有しており、所定の形状を有する導通接続部に加工すると、この発明の導通接続部を独立した部品または素子として用いることができる。

（実施の形態１）
（ａ）形状記憶合金フィラー粒子：形状記憶合金としてＴｉ50Ｎｉ50合金（原子％）を用い、アトマイズ法によって、約５μｍの平均粒子径を有する形状記憶合金フィラー粒子を作製した。この形状記憶合金の変態温度は１００℃であった。

（ｂ）Ａｇ合金フィラー粒子：上記Ｔｉ50Ｎｉ50合金８０重量％とＡｇ２０重量％とをアトマイズ法によって、約５μｍの平均粒子径を有する形状記憶合金フィラー粒子を作製した。この形状記憶合金の変態温度は１００℃であった。

（ｃ）Ａｇフィラー粒子：市販されているＡｇ粒子であって、約５μｍの平均粒子径を有するものをＡｇフィラー粒子として使用した。

（ｄ）樹脂成分：熱硬化性エポキシ樹脂であるエピコート８２８（ジャパンエポキシレジン（ＪＥＲ）製）に、対応する硬化剤としての２ＰＨＺ（四国化成製）を組み合わせて使用した。

（実施例１）
上述した（ａ）形状記憶合金フィラー粒子を導電性フィラー粒子として用い、この導電性フィラー粒子８０重量部と、（ｄ）熱硬化性エポキシ樹脂２０重量部とを混合して、導電性接着剤を作製した。尚、熱硬化性エポキシ樹脂は、この技術分野において一般的に用いられるものであってよく、エポキシモノマー、硬化剤、チクソトロピー性調節剤およびこれらの成分に通常添加されるその他の成分を含むものであってよい。

（実施例２）
上述した（ａ）形状記憶合金フィラー粒子６０重量部に、（ｃ）Ａｇフィラー粒子４０重量部を配合して、混練装置を用いて十分に混合して、導電性フィラー粒子を調製した。この導電性フィラー粒子８０重量部と、（ｄ）熱硬化性エポキシ樹脂２０重量部とを混合して、導電性接着剤を作製した。

（比較例１）
上述した（ｃ）Ａｇフィラー粒子を導電性フィラー粒子として用い、この導電性フィラー粒子８０重量部と、（ｄ）熱硬化性エポキシ樹脂２０重量部とを混合して、導電性接着剤を作製した。

各実施例および比較例の導電性接着剤について、以下のような試験を行った。２個の１００５部品（２Ω）を直列に配列して、その電極どうしの間に各導電性接着剤を供給し、１５０℃にて１０分間で硬化させて、各例のサンプルを作製した。

作製した各サンプルについて、熱電対によってサンプルの温度を測定すると共に、所定の温度にて各サンプルの抵抗値を測定した。各サンプルの両端について測定される抵抗の値を抵抗値として求めた。温度は、室温から１５０℃までの範囲で変化させ、昇温（温度上昇）モードおよび降温（温度降下）モードの両者について、抵抗値を測定した。
各実施例および比較例について、測定した温度および抵抗値を表１に示す。

（表１：フィラーの種類と電極間抵抗値）

（実施の形態２）
実施例１と同様に、（ａ）形状記憶合金フィラー粒子を導電性フィラー粒子として用い、この導電性フィラー粒子８０重量部と、（ｄ）熱硬化性エポキシ樹脂２０重量部とを混合して、導電性接着剤を作製した。但し、熱硬化性エポキシ樹脂について、ガラス転移温度（Ｔｇ）を表２に示すように変化させた。

実施の形態１と同様の操作を行い、室温から１５０℃までの範囲で変化させ、昇温（温度上昇）モードおよび降温（温度降下）モードの両者について、抵抗値を測定した。
各実施例および比較例について、測定した温度および抵抗値を表２に示す。

（表２：樹脂のガラス転移温度（Ｔｇ）と電極間抵抗値）

実施例３〜５に示す各導電性接着剤は、形状記憶合金フィラーの変態温度よりも熱硬化性樹脂のガラス転移温度が低いという特徴を有する導電性接着剤である。一方、比抵抗２および３に示す各導電性接着剤は、形状記憶合金フィラーの変態温度よりも高いガラス転移温度（Ｔｇ）を有する熱硬化性樹脂を用いて形成した。

実施例では、導通接続部の温度が、昇温モードおよび降温モードのいずれにおいても、形状記憶合金フィラーの変態温度以下では良好な電気的導通を確保できる程度の抵抗値を示す一方で、形状記憶合金フィラーの変態温度を越えると、抵抗値が急激に上昇して、無限大を示すようになることが示された。これに対して、比較例では、導通接続部の温度が形状記憶合金フィラーの変態温度を越えても、抵抗値はそれ以下の温度の場合と実質的に変化がなく、温度に基づいて変形するという形状記憶合金に基づいた特徴を用いたＯＮ／ＯＦＦ切り替えスイッチとしての特徴を発揮することができなかった。

従って、形状記憶合金フィラー粒子の変態温度よりも熱硬化性樹脂のガラス転移温度（Ｔｇ）を低くすることによって、温度が上昇する際に、樹脂成分が軟化してフィラーを包囲している樹脂が十分に変形しやすくなった後に、形状記憶合金の変態温度に達してフィラーが変形するため、樹脂成分がフィラーの変形を阻害しないように設定することができるということが確認できた。

（産業上の利用可能性）
本発明は、金属成分としての形状記憶合金フィラー粒子及び樹脂成分としての熱硬化性樹脂を含んでなる導電性接着剤であって、回路基板が発熱し、異常が起こった場合、形状記憶合金フィラーが変形し、導電性がなくなり、回路基板は動作しなくなる。回路基板の温度が低下すると、形状記憶合金がもとの状態にもどり、回路は復帰する。このように、回路基板の温度変化により、回路がＯＮ／ＯＦＦし、あたかも安全回路やフューズが組み込まれたような動きをすることができる導電性接着剤を提供できる。

従って、本発明の導電性接着剤は、電子部品接合用または配線形成に使用することができる。また、使用例としては、電源回路、または、半導体デバイス、チップ部品等の電子部品の接続用及びそれらを接合する基板の配線形成に用い、導電機能と安全回路機能の両特性を併せ持たせることができる。それによって形成した電子部品及び基板は、ＤＶＤ、携帯電話、ポータブルＡＶ機器、ノートＰＣ、デジタルカメラ、電池、モーター等の種々の電気製品に使用することができる。

Claims (11)

1. 樹脂成分に加えて、導電性フィラー成分として少なくとも形状記憶合金フィラー粒子を含んでなることを特徴とする導電性接着剤。
2. 導電性フィラー成分が、Ａｇフィラー粒子、形状記憶合金フィラー粒子、および形状記憶合金とＡｇとの合金のフィラー粒子の群から選ばれる２種またはそれ以上の混合物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。
3. Ｔｉ-Ｎｉ系合金を形状記憶合金として含むことを特徴とする請求項１または２に記載の導電性接着剤。
4. Ｚｒ-Ｎｉ系合金を形状記憶合金として含むことを特徴とする請求項１または２に記載の導電性接着剤。
5. 樹脂成分が熱硬化性樹脂を含んでなることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の導電性接着剤。
6. 形状記憶合金フィラー粒子の変態温度よりも熱硬化性樹脂のガラス転移温度が低いことを特徴とする請求項５に記載の導電性接着剤。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載の導電性接着剤を用いて形成されたことを特徴とする導通接続部。
8. 請求項５または６に記載の導電性接着剤を硬化させることによって形成されたことを特徴とする導通接続部。
9. 所定の温度範囲以下である場合には低抵抗を示して十分な電気的導通を保持するが、所定の温度範囲に達するかまたはその温度範囲を越えると高抵抗を示すようになることを特徴とする請求項７または８に記載の導通接続部。
10. 回路パターン、電極および部品接合部の少なくとも一部に請求項７〜９のいずれかに記載の導通接続部を有することを特徴とする回路基板。
11. 請求項１０に記載の回路基板を有することを特徴とする電子電気機器。