JP2013225375A - Conductive paste - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、熱硬化性樹脂を用いた導電性ペーストに関し、更に該導電性ペーストを用いて接合された部品搭載基板、電子部品、又は積層基板に関する。 The present invention relates to a conductive paste using a thermosetting resin, and further relates to a component mounting substrate, an electronic component, or a laminated substrate bonded using the conductive paste.
近年の電子機器の高性能化に伴い、高密度実装技術の発展が目覚しい。そのため、搭載される電子部品のサイズは著しく小型化しているため、各々の部品接合強度は低くなってきており、より接合強度の高い接合材料が求められている。 With recent high performance of electronic equipment, development of high-density packaging technology is remarkable. For this reason, since the size of electronic components to be mounted has been remarkably reduced, the bonding strength of each component has been lowered, and a bonding material with higher bonding strength is required.
例えば、抵抗、コンデンサー等の受動部品に関しては、従来の1005(1.0mm×0.50mm)サイズ及び0603(0.60mm×0.30mm)サイズの部品に代わり、近年0402(0.40mm×0.20mm)サイズの部品が多数搭載されるようになり、今後は更に0201(0.20mm×0.10mm)サイズへの小型化が進むことが予想される。従って、各々の小型部品の接合強度は弱くなるため、特に表面実装における小型部品の接合強度の補強は重要な課題である。 For example, passive components such as resistors and capacitors have recently been replaced with 0402 (0.40 mm × 0) in place of conventional 1005 (1.0 mm × 0.50 mm) and 0603 (0.60 mm × 0.30 mm) size components. .20 mm) size components will be mounted, and further miniaturization to 0201 (0.20 mm × 0.10 mm) size is expected in the future. Therefore, since the bonding strength of each small component becomes weak, reinforcement of the bonding strength of the small component particularly in surface mounting is an important issue.
このような課題に対して、部品接合強度の補強をするために、熱硬化性樹脂組成物中に有機酸を添加し、はんだ粒子とペースト化した、熱硬化性樹脂型はんだペーストを用いて部品実装する手法が提案されている(特許文献1)。該ペーストを用いて部品実装することにより、熱硬化性樹脂による接合部と、はんだによる接合部とを一度の熱処理で同時に形成し、部品接合強度を向上させる。 In order to reinforce the bonding strength of parts against such problems, parts are made using a thermosetting resin-type solder paste that is made into a paste with solder particles by adding an organic acid to the thermosetting resin composition. A method of mounting has been proposed (Patent Document 1). By mounting the component using the paste, a joint portion made of a thermosetting resin and a joint portion made of solder are simultaneously formed by a single heat treatment, thereby improving the joint strength of the component.
またこれとは別に、熱硬化性樹脂組成物とCu粒子等の高融点金属粒子とからなる導電性ペースト中に、はんだ粒子を所定量添加することによって、導電性を高める技術が報告されている(特許文献2)。 Separately from this, a technique has been reported for increasing the conductivity by adding a predetermined amount of solder particles to a conductive paste comprising a thermosetting resin composition and high melting point metal particles such as Cu particles. (Patent Document 2).
しかしながら、熱処理後の熱硬化性樹脂組成物硬化部は、金属と比較して高温・高湿・加圧環境に弱いため、そのような環境に対する耐性を高めることが極めて重要となる。また、導電性ペースト中にはんだ粒子を含有させる場合、はんだ粒子表面の酸化膜を効率的に除去するために、熱硬化性樹脂組成物中に有機酸を加えることが好ましく、その場合、有機酸と熱硬化性樹脂との間でも化学反応が起きる。そのような複雑なペースト組成において、どのような硬化剤を使用した際に、はんだを良好に溶融させることができ、かつ、高温・高湿・加圧等の環境に対する耐性が良好な導電性ペーストが得られるかに関する、十分な知見は知られていない。 However, since the cured portion of the thermosetting resin composition after heat treatment is weaker in high temperature, high humidity, and pressurized environments than metal, it is extremely important to increase resistance to such environments. In addition, when solder particles are included in the conductive paste, it is preferable to add an organic acid to the thermosetting resin composition in order to efficiently remove the oxide film on the surface of the solder particles. A chemical reaction also occurs between the thermoset resin and the thermosetting resin. In such a complicated paste composition, any hardener can be used to melt the solder well, and the conductive paste has good resistance to the environment such as high temperature, high humidity, and pressure There is not enough knowledge about whether it can be obtained.
このような背景から、本発明の目的は、導電性ペースト中のはんだ粒子を良好に溶融させることが可能であり、加えて、熱処理後の導電性ペースト硬化部が、厳しい環境、特に高温・高湿・加圧環境に対して優れた耐性を持つことによって、優れた接続安定性を与える導電性ペーストを提供することである。 From such a background, the object of the present invention is to allow the solder particles in the conductive paste to be melted well, and in addition, the conductive paste cured part after the heat treatment has a severe environment, particularly high temperature and high It is an object to provide a conductive paste that provides excellent connection stability by having excellent resistance to wet and pressurized environments.
[1] 熱硬化性樹脂、硬化剤、有機酸、及び金属粒子を含む導電性ペーストであって、該硬化剤が、イミダゾール構造若しくはアミノ基又はこれらの両者を有する分子量220g/mоl以上の窒素化合物を含み、かつ、該金属粒子がはんだ粒子を含む、導電性ペースト。
[2] 前記窒素化合物が、イソシアヌル酸付加物である、上記[1]記載の導電性ペースト。
[3] 前記熱硬化性樹脂、前記硬化剤及び前記有機酸の合計含有量に対する前記硬化剤及び前記有機酸の含有量の割合がそれぞれ0.50〜20質量%であり、かつ前記硬化剤全体に占める前記窒素化合物の割合が20質量%以上である、上記[1]又は[2]に記載の導電性ペースト。
[4] 前記熱硬化性樹脂が、エポキシ樹脂を含有する、上記[1]〜[3]のいずれかに記載の導電性ペースト。
[5] 前記有機酸が、グルタル酸又はアジピン酸を含有する、上記[1]〜[4]のいずれかに記載の導電性ペースト。
[6] 前記導電性ペーストが、さらにチクソ剤を含有する、上記[1]〜[5]のいずれかに記載の導電性ペースト。
[7] 前記はんだ粒子が、240℃以下の融点を有し、該はんだ粒子が、Sn粒子、又は、Snと、Ag、Au、Bi、Cu、Ge、In、Sb、Ni、Zn及びPbからなる群から選択される金属の少なくとも1種とを含むSn合金粒子である、上記[1]〜[6]のいずれかに記載の導電性ペースト。
[8] 前記はんだ粒子が、Snと、Bi、In及びZnからなる群から選択される金属の少なくとも1種とを含むSn合金粒子であり、該Sn合金粒子が200℃以下の融点を有する、上記[7]に記載の導電性ペースト。
[9] 前記金属粒子が、融点300℃以上の高融点金属粒子を少なくとも1種含む、上記[1]〜[8]のいずれかに記載の導電性ペースト。
[10] 前記高融点金属粒子が、Cu粒子;Ag粒子;並びにCu及びAgの少なくともいずれかを含有する合金粒子;からなる群から選択される1種以上である、上記[9]に記載の導電性ペースト。
[11] 基板電極、電子部品電極及びこれらの間に介在する接合部を備える部品搭載基板であり、該接合部が、上記[1]〜[10]のいずれかに記載の導電性ペーストを熱処理することによって形成されている、部品搭載基板。
[12] 第1の電極を有する第1の電子部品、第2の電極を有する第2の電子部品、及び該第1の電極と該第2の電極との間に介在する接合部を備える積層電子部品であり、該接合部が、上記[1]〜[10]のいずれかに記載の導電性ペーストを熱処理することによって形成されている、積層電子部品。
[13] 第1の電極を有する第1の基板、第2の電極を有する第2の基板、及び該第1の電極と該第2の電極との間に介在する接合部を備える積層基板であり、該接合部が、上記[1]〜[10]のいずれかに記載の導電性ペーストを熱処理することによって形成されている、積層基板。
[1] A conductive paste containing a thermosetting resin, a curing agent, an organic acid, and metal particles, wherein the curing agent has an imidazole structure or an amino group, or a nitrogen compound having a molecular weight of 220 g / mol or more. And a conductive paste in which the metal particles include solder particles.
[2] The conductive paste according to [1], wherein the nitrogen compound is an isocyanuric acid adduct.
[3] The ratio of the content of the curing agent and the organic acid to the total content of the thermosetting resin, the curing agent, and the organic acid is 0.50 to 20% by mass, respectively, and the entire curing agent The conductive paste according to the above [1] or [2], wherein the proportion of the nitrogen compound in the water is 20% by mass or more.
[4] The conductive paste according to any one of [1] to [3], wherein the thermosetting resin contains an epoxy resin.
[5] The conductive paste according to any one of [1] to [4], wherein the organic acid contains glutaric acid or adipic acid.
[6] The conductive paste according to any one of [1] to [5], wherein the conductive paste further contains a thixotropic agent.
[7] The solder particles have a melting point of 240 ° C. or less, and the solder particles are Sn particles, or Sn and Ag, Au, Bi, Cu, Ge, In, Sb, Ni, Zn, and Pb. The electrically conductive paste in any one of said [1]-[6] which is Sn alloy particle | grains containing at least 1 sort (s) of the metal selected from the group which consists of.
[8] The solder particles are Sn alloy particles containing Sn and at least one metal selected from the group consisting of Bi, In and Zn, and the Sn alloy particles have a melting point of 200 ° C. or less. The conductive paste according to [7] above.
[9] The conductive paste according to any one of [1] to [8], wherein the metal particles include at least one high melting point metal particle having a melting point of 300 ° C. or higher.
[10] The above [9], wherein the refractory metal particles are one or more selected from the group consisting of Cu particles; Ag particles; and alloy particles containing at least one of Cu and Ag. Conductive paste.
[11] A component mounting substrate including a substrate electrode, an electronic component electrode, and a joint interposed therebetween, and the joint heat-treats the conductive paste according to any one of [1] to [10]. A component mounting board that is formed by
[12] A laminate including a first electronic component having a first electrode, a second electronic component having a second electrode, and a joint interposed between the first electrode and the second electrode A laminated electronic component, which is an electronic component, wherein the joint is formed by heat-treating the conductive paste according to any one of [1] to [10].
[13] A laminated substrate including a first substrate having a first electrode, a second substrate having a second electrode, and a junction interposed between the first electrode and the second electrode. A laminated substrate in which the bonding portion is formed by heat-treating the conductive paste according to any one of [1] to [10].
本発明が提供する導電性ペーストによれば、該導電性ペースト中に含むはんだ粒子を良好に溶融させることが可能であり、加えて、熱処理後の導電性ペースト硬化部が厳しい環境、特に高温・吸湿・加圧環境に対して優れた耐性を持つ。従って、本発明が提供する導電性ペーストは優れた接続安定性を与える。 According to the conductive paste provided by the present invention, it is possible to melt the solder particles contained in the conductive paste satisfactorily, and in addition, the conductive paste cured portion after the heat treatment has a severe environment, particularly at high temperatures. Excellent resistance to moisture absorption and pressure environment. Therefore, the conductive paste provided by the present invention provides excellent connection stability.
<導電性ペースト>
本発明の一態様は、熱硬化性樹脂、硬化剤、有機酸、及び金属粒子を含む導電性ペーストであって、該硬化剤は、イミダゾール構造(すなわちイミダゾール環)及び/又はアミノ基を有する分子量220g/mоl以上の窒素化合物を含み、かつ、該金属粒子ははんだ粒子を含む導電性ペーストである。以下、各成分の好ましい態様について説明する。
<Conductive paste>
One embodiment of the present invention is a conductive paste including a thermosetting resin, a curing agent, an organic acid, and metal particles, and the curing agent has a molecular weight having an imidazole structure (that is, an imidazole ring) and / or an amino group. It is a conductive paste containing a nitrogen compound of 220 g / mol or more, and the metal particles contain solder particles. Hereinafter, preferred embodiments of each component will be described.
[熱硬化性樹脂]
熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シアン酸エステル樹脂、メラミン樹脂、ポリイミド樹脂、ビスマレイミド樹脂、尿素樹脂、アルキド樹脂、ビニルエステル樹脂、ベンゾオキサジン樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂等を使用することができる。低温での樹脂硬化特性、及び被接合部との密着性の観点から、熱硬化性樹脂は好ましくはエポキシ樹脂を含有し、より好ましくは熱硬化性樹脂はエポキシ樹脂である。エポキシ樹脂としては、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、ヒンダート型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、トリフェニルメタン型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂及びこれらをハロゲン化したエポキシ樹脂、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ブタンジオール、ヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール等のジグリシジルエーテル等を用いることができる。さらに、3次元的架橋構造を形成させる観点から好ましい、分子内にエポキシ基を3個以上有する多官能エポキシ樹脂として、例えば、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ナフトールノボラック型エポキシ樹脂、ビスAノボラック型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン/フェノールエポキシ樹脂、脂環式アミンエポキシ樹脂、脂肪族アミンエポキシ樹脂等が挙げられる。中でも、ペースト化の観点から、比較的低粘度である、ビスフェノールA型エポキシ樹脂及びビスフェノールF型エポキシ樹脂が好ましい。
[Thermosetting resin]
As the thermosetting resin, epoxy resin, phenol resin, cyanate ester resin, melamine resin, polyimide resin, bismaleimide resin, urea resin, alkyd resin, vinyl ester resin, benzoxazine resin, urethane resin, acrylic resin, etc. are used. can do. The thermosetting resin preferably contains an epoxy resin, and more preferably the thermosetting resin is an epoxy resin, from the viewpoints of resin curing characteristics at low temperatures and adhesion to the bonded portion. Epoxy resins include bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, bisphenol S type epoxy resin, hindered type epoxy resin, biphenyl type epoxy resin, alicyclic epoxy resin, triphenylmethane type epoxy resin, phenol novolac type epoxy. Resins, cresol novolac type epoxy resins and epoxy resins halogenated from these resins, diglycidyl ethers such as polyethylene glycol, polypropylene glycol, butanediol, hexanediol, and cyclohexanedimethanol can be used. Furthermore, as a polyfunctional epoxy resin having three or more epoxy groups in the molecule, which is preferable from the viewpoint of forming a three-dimensional crosslinked structure, for example, a phenol novolac type epoxy resin, a cresol novolak type epoxy resin, a naphthol novolak type epoxy resin, Examples thereof include bis A novolac type epoxy resin, dicyclopentadiene / phenol epoxy resin, alicyclic amine epoxy resin, aliphatic amine epoxy resin and the like. Among these, bisphenol A type epoxy resins and bisphenol F type epoxy resins having a relatively low viscosity are preferable from the viewpoint of pasting.
[硬化剤]
本発明の導電性ペーストは、硬化剤として、イミダゾール構造及び/又はアミノ基を有する分子量220g/mоl以上の窒素化合物を含む導電性ペーストである。該窒素化合物の分子量は、反応性を抑制し穏やかな硬化反応を進行させ、高温・高湿・加圧環境に対する耐性を向上させる観点から、より好ましくは240g/mol以上であり、さらに好ましくは250g/mol以上である。一方で、リフロー等の短時間の熱処理過程において、熱硬化性樹脂(例えばエポキシ樹脂)との反応を十分進行させるために、化学構造的に立体障害の少ない硬化剤が好ましい。この観点から、上記硬化剤の分子量は、好ましくは1000g/mol以下、より好ましくは600g/mol以下である。本開示で記載する分子量は、ゲル浸透クロマトグラフ分析(GPC)で確認できる。なお市販品については製造元等によって公表される値であることができる。本発明で特定する分子量の値は、上記のいずれかに基づく値であればよい。
[Curing agent]
The conductive paste of the present invention is a conductive paste containing a nitrogen compound having an imidazole structure and / or an amino group and having a molecular weight of 220 g / mol or more as a curing agent. The molecular weight of the nitrogen compound is preferably 240 g / mol or more, more preferably 250 g, from the viewpoint of suppressing reactivity and allowing a mild curing reaction to proceed and improving resistance to high temperature, high humidity, and pressurized environments. / Mol or more. On the other hand, in order to sufficiently advance the reaction with the thermosetting resin (for example, epoxy resin) in a short heat treatment process such as reflow, a curing agent having a small steric hindrance in terms of chemical structure is preferable. From this viewpoint, the molecular weight of the curing agent is preferably 1000 g / mol or less, more preferably 600 g / mol or less. The molecular weight described in the present disclosure can be confirmed by gel permeation chromatographic analysis (GPC). In addition, about a commercial item, it can be the value announced by the manufacturer etc. The molecular weight value specified in the present invention may be a value based on any of the above.
また、硬化剤として添加する分子量220g/mol以上の前記窒素化合物は、イミダゾール構造及び/又はアミノ基を有する。これらは熱硬化性樹脂との反応性に寄与する孤立電子対を有するため本発明における硬化剤として良好に機能する。 Further, the nitrogen compound having a molecular weight of 220 g / mol or more added as a curing agent has an imidazole structure and / or an amino group. Since these have a lone electron pair contributing to the reactivity with the thermosetting resin, they function well as a curing agent in the present invention.
前記分子量220g/mоl以上の窒素化合物として、イミダゾール系硬化剤が高温・高湿・加圧環境に対する耐性を向上させる観点から好ましい。また、イミダゾール系硬化剤を用いることで、被接着体がCu板である場合、特に接着力が向上する。好適な具体例としては、後述の式(I)及び(II)で表されるイミダゾール系硬化剤が挙げられる。 As the nitrogen compound having a molecular weight of 220 g / mol or more, an imidazole curing agent is preferable from the viewpoint of improving resistance to high temperature, high humidity, and pressurized environment. Further, by using an imidazole-based curing agent, particularly when the adherend is a Cu plate, the adhesive strength is improved. Preferable specific examples include imidazole curing agents represented by formulas (I) and (II) described later.
すなわち、上記観点から、本発明の導電性ペーストに好適な分子量220g/mol以上の硬化剤としては、下記式(I): That is, from the above viewpoint, as a curing agent having a molecular weight of 220 g / mol or more suitable for the conductive paste of the present invention, the following formula (I):
で表される硬化剤が好ましい。上記式(I)において、R1は炭素数1〜5のアルキレン鎖、R2は炭素数2〜12のアルキル基、R3は水素原子若しくは炭素数5以下のアルキル基、そしてR4は水素原子若しくは炭素数5以下のアルキル基を表す。該硬化剤の具体例として、2,4−ジアミノ−6−〔2’−ウンデシルイミダゾリル−(1’)〕−エチル−s−トリアジン(例えば四国化成社製の製品名、C11Z−A)が例示できる。 A curing agent represented by In the above formula (I), R 1 is an alkylene chain having 1 to 5 carbon atoms, R 2 is an alkyl group having 2 to 12 carbon atoms, R 3 is a hydrogen atom or an alkyl group having 5 or less carbon atoms, and R 4 is hydrogen. An atom or an alkyl group having 5 or less carbon atoms is represented. Specific examples of the curing agent include 2,4-diamino-6- [2′-undecylimidazolyl- (1 ′)]-ethyl-s-triazine (for example, product name, C11Z-A manufactured by Shikoku Kasei Co., Ltd.). It can be illustrated.
更に、分子量220g/mol以上のイミダゾール系硬化剤として、下記式(II): Further, as an imidazole curing agent having a molecular weight of 220 g / mol or more, the following formula (II):
で表されるイミダゾール系硬化剤も、高温・高湿・加圧環境に対する耐性を付与する観点から好ましい。上記式(II)において、R1は炭素数11以上のアルキル基、R2は水素原子若しくは炭素数5以下のアルキル基、そしてR3は水素原子若しくは炭素数5以下のアルキル基を表す。より具体的には、2−ウンデシルイミダゾールが好ましい。 Is also preferred from the viewpoint of imparting resistance to high temperature, high humidity, and pressurized environment. In the above formula (II), R 1 represents an alkyl group having 11 or more carbon atoms, R 2 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 5 or less carbon atoms, and R 3 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 5 or less carbon atoms. More specifically, 2-undecylimidazole is preferred.
また、アミノ基を有する分子量220g/mol以上の窒素化合物としては、2,4−ジアミノ−6−メタクリロイルオキシエチル−s−トリアジン等を例示でき、例えば、トリアジンの2、4、6位の何れかにアミノ基を有する窒素化合物を用いることが好ましい。このような窒素化合物によれば、トリアジンとアミノ基の孤立電子対が共役構造を形成し、アミノ基の熱硬化性樹脂との反応性を穏やかに進行させ、高温・高湿・加圧環境に対する耐性を向上させることができる。 Examples of the nitrogen compound having an amino group and a molecular weight of 220 g / mol or more include 2,4-diamino-6-methacryloyloxyethyl-s-triazine. For example, any one of 2, 4, and 6 positions of triazine It is preferable to use a nitrogen compound having an amino group. According to such a nitrogen compound, a lone pair of triazine and an amino group forms a conjugated structure, and the reactivity of the amino group with the thermosetting resin proceeds gently, so that it can withstand high temperature, high humidity, and pressurized environments. Resistance can be improved.
また、高温・高湿・加圧環境に対する耐性向上の観点から、イミダゾール構造及び/又はアミノ基を有する分子量220g/mol以上の窒素化合物は、イソシアヌル酸付加物であることが最も好ましい。該イソシアヌル酸付加物の具体例としては、分子構造中にイミダゾール構造及び/又はアミノ基を有する、2,4−ジアミノ−6−〔2‘−メチルイミダゾリル−(1’)〕−エチル−s−トリアジン イソシアヌル酸付加物 2水和物(例えば四国化成社製の製品名、2MA−OK)、2−フェニルイミダゾール イソシアヌル酸付加物(例えば同社製の製品名、2PZ−OK)、2−メチルイミダゾール イソシアヌル酸付加物 2水和物(例えば同社製の製品名、2MZ−OK)、2,4−ジアミノ−6−ビニル−s−トリアジン イソシアヌル酸付加物(例えば同社製の製品名、VT−OK)、2,4−ジアミノ−6−メタクリロイルオキシエチル−s−トリアジン イソシアヌル酸付加物(例えば同社製の製品名、MAVT−OK)、2−フェニル−4−ヒドロキシメチル−5−メチルイミダゾール イソシアヌル酸付加物等が例示できる。特に、上述した2,4−ジアミノ−6−〔2‘−メチルイミダゾリル−(1’)〕−エチル−s−トリアジン イソシアヌル酸付加物2水和物(例えば上述の2MA−OK)、及び2−フェニルイミダゾール イソシアヌル酸付加物(例えば上述の2PZ−OK)は、高温・高湿・加圧環境に対する耐性向上の観点から好ましい。 Further, from the viewpoint of improving resistance to high temperature, high humidity, and pressurized environment, the nitrogen compound having an imidazole structure and / or an amino group and having a molecular weight of 220 g / mol or more is most preferably an isocyanuric acid adduct. Specific examples of the isocyanuric acid adduct include 2,4-diamino-6- [2′-methylimidazolyl- (1 ′)]-ethyl-s— having an imidazole structure and / or an amino group in the molecular structure. Triazine isocyanuric acid adduct dihydrate (for example, product name 2MA-OK manufactured by Shikoku Kasei Co., Ltd.), 2-phenylimidazole isocyanuric acid adduct (for example, product name 2PZ-OK manufactured by the same company), 2-methylimidazole isocyanuric Acid adduct dihydrate (for example, product name 2MZ-OK manufactured by the same company), 2,4-diamino-6-vinyl-s-triazine isocyanuric acid adduct (for example, product name manufactured by the same company, VT-OK), 2,4-diamino-6-methacryloyloxyethyl-s-triazine isocyanuric acid adduct (for example, product name, MAVT-OK manufactured by the same company), - phenyl-4-hydroxymethyl-5-methylimidazole isocyanuric acid adduct and the like. In particular, 2,4-diamino-6- [2′-methylimidazolyl- (1 ′)]-ethyl-s-triazine isocyanuric acid adduct dihydrate (eg, 2MA-OK described above), and 2- Phenylimidazole isocyanuric acid adducts (for example, 2PZ-OK described above) are preferable from the viewpoint of improving resistance to high temperatures, high humidity, and pressurized environments.
また、例えば硬化速度及び/又は硬化温度を調整する等の目的で、上記窒素化合物以外の硬化剤(以下、追加の硬化剤成分ともいう)として、例えば以下に示すような公知の硬化剤を使用してもよい。具体的には、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアルコール性アミン類;ブチルアミン、ジエチレントリアミン、キシリレンジジアミン、イソホロンジアミン、ノルボルネンジアミン、メタフェニレンジアミン、ジフェニルグアニジン等の非アルコール性アミン類;これらの塩化物塩、臭化物塩等のアミン塩類;有機酸ジヒドラジド;等が挙げられるが、アルコール性アミンであるトリエタノールアミン、及びブチルアミン等が好ましい。追加の硬化剤成分としては、りん系化合物、フェノール樹脂、酸無水物等の、硬化剤として公知の化合物も使用できる。 For example, for the purpose of adjusting the curing speed and / or the curing temperature, as a curing agent other than the nitrogen compound (hereinafter also referred to as an additional curing agent component), for example, a known curing agent as shown below is used. May be. Specifically, alcoholic amines such as monoethanolamine, diethanolamine, and triethanolamine; nonalcoholic amines such as butylamine, diethylenetriamine, xylylenediamine, isophoronediamine, norbornenediamine, metaphenylenediamine, and diphenylguanidine; Amine salts such as chloride salts and bromide salts of organic acids; organic acid dihydrazides; and the like. Triethanolamine, which is an alcoholic amine, and butylamine are preferred. As the additional curing agent component, compounds known as curing agents such as phosphorus compounds, phenol resins, and acid anhydrides can also be used.
具体的な併用例は、イミダゾール系硬化剤としての2−フェニルイミダゾール イソシアヌル酸付加物(例えば四国化成社製の2PZ−OK)と、n−アルキルアミン等の非アルコール性アミン及び/又はトリエタノールアミン等のアルコール性アミンとの組み合わせである。また、分子量220g/mol以上のイミダゾール系硬化剤と、分子量220g/mol未満の、イミダゾール構造及び/又はアミノ基を有する窒素化合物との併用も可能であり、具体的には、分子量220g/mol以上である、2,4−ジアミノ−6−〔2‘−メチルイミダゾリル−(1’)〕−エチル−s−トリアジン イソシアヌル酸付加物2水和物又は2−フェニルイミダゾール イソシアヌル酸付加物(例えば四国化成社製の製品名、2MA−OK又は2PZ−OK)と、分子量220g/mol未満の化合物,例えば2−フェニルイミダゾール(例えば四国化成社製の製品名、2PZ)、2−メチルイミダゾール(例えば同社製の製品名、2MZ)、2−フェニル−4−メチルイミダゾール(例えば同社製の製品名、2P4MZ)、及び2−フェニル−4−メチル−5−ヒドロキシメチルイミダゾール(例えば同社製の製品名、2P4MHZ)の少なくともいずれかとを含む組み合わせが好ましい。 Specific examples of combined use are 2-phenylimidazole isocyanuric acid adduct (for example, 2PZ-OK manufactured by Shikoku Kasei Co., Ltd.) as an imidazole-based curing agent, non-alcoholic amines such as n-alkylamine and / or triethanolamine. In combination with alcoholic amines such as Further, an imidazole curing agent having a molecular weight of 220 g / mol or more and a nitrogen compound having an imidazole structure and / or an amino group having a molecular weight of less than 220 g / mol can be used in combination. Specifically, the molecular weight is 220 g / mol or more. 2,4-diamino-6- [2′-methylimidazolyl- (1 ′)]-ethyl-s-triazine isocyanuric acid adduct dihydrate or 2-phenylimidazole isocyanuric acid adduct (for example, Shikoku Chemicals) Product name, 2MA-OK or 2PZ-OK) and a compound having a molecular weight of less than 220 g / mol, such as 2-phenylimidazole (for example, product name 2PZ, manufactured by Shikoku Kasei Co., Ltd.), 2-methylimidazole (for example, manufactured by the company) Product name, 2MZ), 2-phenyl-4-methylimidazole (for example, product name 2P4MZ manufactured by the same company) ) And at least one of 2-phenyl-4-methyl-5-hydroxymethylimidazole (for example, product name 2P4MHZ manufactured by the same company) is preferable.
導電性ペーストにおいて、熱硬化性樹脂、硬化剤及び有機酸の合計含有量に対する硬化剤の含有量の割合は、熱硬化性樹脂の硬化特性及び導電性ペーストの保存安定性の観点から0.50〜20質量%が好ましく、より好ましくは2.0〜15質量%であり、さらに好ましくは、3.0〜10質量%である。導電性ペーストに添加するはんだ粒子の融点付近で、導電性ペーストの流動性が確保されれば、溶融したはんだ粒子が良好に金属結合を形成することができる。従って、前記流動性を確保する為に上記硬化剤の添加量を調整することが好ましい。例えば、添加するはんだ粒子の融点が高い場合には、導電性ペーストを熱処理してはんだ粒子を溶融させるまでに導電性ペーストに与える熱量が多くなるため、はんだ粒子が溶融する温度帯での樹脂流動性が確保しにくい。具体例として、同じ種類の硬化剤を添加する場合、はんだ粒子に、Sn−58Bi(融点138℃)粒子を使用する場合に比べて、はんだ粒子にSn(融点232℃)を使用する場合の方が、該硬化剤の添加量は少なくすることが好ましい。本発明の導電性ペーストは、有機酸を所定量含むことで、熱処理時にはんだ粒子を良好に溶融させることが可能であり、かつ、耐湿熱性を発現させる効果を有する分子量220g/molの窒素化合物の添加量を、はんだ粒子が良好に溶融することができる樹脂流動性を確保できる範囲内で調整すれば良く、添加するはんだ粒子は特定の組成に限定されるのもでは無い。 In the conductive paste, the ratio of the content of the curing agent to the total content of the thermosetting resin, the curing agent and the organic acid is 0.50 from the viewpoint of the curing characteristics of the thermosetting resin and the storage stability of the conductive paste. -20 mass% is preferable, More preferably, it is 2.0-15 mass%, More preferably, it is 3.0-10 mass%. If the fluidity of the conductive paste is ensured in the vicinity of the melting point of the solder particles added to the conductive paste, the molten solder particles can form metal bonds well. Therefore, it is preferable to adjust the addition amount of the curing agent in order to ensure the fluidity. For example, when the melting point of the solder particles to be added is high, the amount of heat given to the conductive paste before the solder particles are melted by heat treatment of the conductive paste increases the resin flow in the temperature range where the solder particles melt. It is difficult to secure the sex. As a specific example, when adding the same type of curing agent, compared to using Sn-58Bi (melting point: 138 ° C.) particles for solder particles, using Sn (melting point: 232 ° C.) for solder particles. However, it is preferable to reduce the addition amount of the curing agent. The conductive paste of the present invention contains a predetermined amount of an organic acid, so that the solder particles can be melted well during heat treatment, and a nitrogen compound having a molecular weight of 220 g / mol having an effect of exhibiting resistance to moist heat. The addition amount may be adjusted within a range in which the resin fluidity that allows the solder particles to melt well can be secured, and the solder particles to be added are not limited to a specific composition.
また、硬化剤全体に対する、上記分子量220g/mol以上の前記窒素化合物の割合は、高温・高湿・加圧環境に対する熱硬化性樹脂の耐性を良好に得る観点から高い方が好ましく、好ましくは20質量%以上であり、より好ましくは35質量%以上であり、さらに好ましくは45質量%以上であり、100質量%であってもよい。なお、分子量220g/mol以上の前記窒素化合物と、追加の硬化剤成分とを併用する場合には、高温・高湿・加圧環境に対する耐性と、追加の硬化剤成分による所望の特性とが得られるように、硬化剤全体に対する追加の硬化剤成分の割合を所望に応じて適宜調整すればよい。該割合は、好ましくは80質量%以下、より好ましくは65質量%以下、さらに好ましくは55質量%以下である。 Further, the ratio of the nitrogen compound having a molecular weight of 220 g / mol or more to the entire curing agent is preferably higher from the viewpoint of obtaining good resistance of the thermosetting resin to high temperature, high humidity, and pressurized environment, preferably 20 It is at least mass%, more preferably at least 35 mass%, even more preferably at least 45 mass%, and may be 100 mass%. When the nitrogen compound having a molecular weight of 220 g / mol or more and an additional curing agent component are used in combination, resistance to high temperature / high humidity / pressurized environment and desired characteristics due to the additional curing agent component are obtained. The ratio of the additional curing agent component relative to the entire curing agent may be appropriately adjusted as desired. The proportion is preferably 80% by mass or less, more preferably 65% by mass or less, and still more preferably 55% by mass or less.
[有機酸]
有機酸は、熱硬化性樹脂の硬化反応にも寄与するが、主に、導電性ペーストに含まれる金属粒子表面の酸化皮膜の清浄化、及び再酸化防止の目的で使用する。有機酸としては、公知のモノカルボン酸、ジカルボン酸、トリカルボン酸等が使用できる。例として、グルタル酸、アジピン酸、安息香酸、ステアリン酸、クエン酸、シュウ酸、コハク酸、セバシン酸、マロン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、シトラコン酸、α−ケトグルタル酸、ジグリコール酸、チオジグリコール酸、ジチオジグリコール酸や、レブリン酸、5−ケトヘキサン酸、3−ヒドロキシプロピオン酸、4−アミノ酪酸、3−メルカプトプロピオン酸、3−メルカプトイソブチル酸、3−メチルチオプロピオン酸、3−フェニルプロピオン酸、3−フェニルイソブチル酸、4−フェニル酪酸、吉草酸、ヘキサン酸、ヘプタン酸、オクタン酸、デカン酸、ノナン酸、オレイン酸、リノール酸、アラキドン酸、ウンデシレン酸、2,2−ジメチル酪酸、α―リノレン酸、パルミトレイン酸、ドコサヘキサエン酸、ミリストレイン酸、CO−FA−S(伊藤製油社製)、ロジン及び変性ロジン等が例示できる。中でも、金属粒子表面の酸化膜の清浄化作用の観点から、有機酸は、ジカルボン酸を含有することが好ましく、グルタル酸又はアジピン酸を含有することがより好ましい。好ましい態様において、有機酸はジカルボン酸である。より好ましい態様において、有機酸はグルタル酸及び/又はアジピン酸である。導電性ペーストにおいて、熱硬化性樹脂、硬化剤及び有機酸の合計含有量に対する有機酸の含有量の割合は、はんだ溶融特性、熱硬化性樹脂の硬化特性及び導電性ペーストの保存安定性の観点から0.50〜20質量%が好ましく、より好ましくは3.0〜15質量%であり、さらに好ましくは4.0〜10質量%である。
[Organic acid]
The organic acid contributes to the curing reaction of the thermosetting resin, but is mainly used for the purpose of cleaning the oxide film on the surface of the metal particles contained in the conductive paste and preventing reoxidation. As the organic acid, known monocarboxylic acid, dicarboxylic acid, tricarboxylic acid and the like can be used. Examples include glutaric acid, adipic acid, benzoic acid, stearic acid, citric acid, oxalic acid, succinic acid, sebacic acid, malonic acid, pimelic acid, suberic acid, azelaic acid, citraconic acid, α-ketoglutaric acid, diglycolic acid Thiodiglycolic acid, dithiodiglycolic acid, levulinic acid, 5-ketohexanoic acid, 3-hydroxypropionic acid, 4-aminobutyric acid, 3-mercaptopropionic acid, 3-mercaptoisobutyric acid, 3-methylthiopropionic acid, 3 -Phenylpropionic acid, 3-phenylisobutyric acid, 4-phenylbutyric acid, valeric acid, hexanoic acid, heptanoic acid, octanoic acid, decanoic acid, nonanoic acid, oleic acid, linoleic acid, arachidonic acid, undecylenic acid, 2,2- Dimethylbutyric acid, α-linolenic acid, palmitoleic acid, docosahexaenoic acid, Examples include ristoleic acid, CO-FA-S (manufactured by Ito Oil Co., Ltd.), rosin, and modified rosin. Among these, from the viewpoint of the action of cleaning the oxide film on the metal particle surface, the organic acid preferably contains dicarboxylic acid, and more preferably contains glutaric acid or adipic acid. In a preferred embodiment, the organic acid is a dicarboxylic acid. In a more preferred embodiment, the organic acid is glutaric acid and / or adipic acid. In the conductive paste, the ratio of the content of the organic acid to the total content of the thermosetting resin, the curing agent, and the organic acid is the viewpoint of the solder melting characteristics, the curing characteristics of the thermosetting resin, and the storage stability of the conductive paste. To 0.50 to 20% by mass, more preferably 3.0 to 15% by mass, and still more preferably 4.0 to 10% by mass.
[金属粒子]
導電性ペーストは、金属粒子を含む。上記観点から、導電性ペースト中の金属粒子の含有率は60〜95質量%であることが好ましく、80〜94質量%であることがさらに好ましい。金属粒子の含有率が95質量%以下であると、ペーストの粘度が最適化され、スクリーン印刷等での印刷性が良好となる。金属粒子の含有率が60質量%以上であると、金属粒子の沈降を抑制でき好ましい。
[Metal particles]
The conductive paste includes metal particles. From the above viewpoint, the content of the metal particles in the conductive paste is preferably 60 to 95% by mass, and more preferably 80 to 94% by mass. When the content of the metal particles is 95% by mass or less, the viscosity of the paste is optimized, and the printability in screen printing or the like is improved. It is preferable that the content of the metal particles is 60% by mass or more because the precipitation of the metal particles can be suppressed.
金属粒子の平均粒子径は、導電性ペーストの使用用途に応じて定めることができる。平均粒子径は、2〜40μmであることが好ましく、5〜38μmであることがより好ましく、10〜36μmであることがより好ましい。該平均粒子径は、金属粒子表面の酸素濃度を低くする観点から2μm以上が好ましく、微細な印刷パターンを形成する観点から40μm以下が好ましい。 The average particle diameter of the metal particles can be determined according to the use application of the conductive paste. The average particle diameter is preferably 2 to 40 μm, more preferably 5 to 38 μm, and more preferably 10 to 36 μm. The average particle diameter is preferably 2 μm or more from the viewpoint of lowering the oxygen concentration on the surface of the metal particles, and preferably 40 μm or less from the viewpoint of forming a fine printed pattern.
例えばスクリーン印刷用途では、版抜け性を重視して、金属粒子の粒度分布はブロードにするのが好ましい。この場合の粒度分布は、好ましくは3〜40μm、より好ましくは5〜36μmである。一方、ディスペンス用途では、吐出流動性及び穴埋め性を重視して、金属粒子の粒度分布はシャープにするのが好ましい。この場合の粒度分布は、好ましくは2〜30μm、より好ましくは5〜25である。また、基板やプリプレグ等にレーザー等でビアを開けておき、ビア充填用の導電性ペーストとしてビアに埋めて熱処理する利用することも可能である。尚、充填方法としては、例えば印刷機が例示でき、より好ましくは、真空印刷機である。ビア充填用に用いる場合、導電性ペースト中に前記高融点金属を添加して、はんだ粒子の溶融時の表面張力を抑制することが好ましく、またその際、はんだペースト中に含まれる金属粒子の粒度分布はシャープにするのが好ましく、好ましくは2〜30μm、より好ましくは5〜25である。さらに、平均粒子径は、前記ビア径の1/3以下であることが好ましい。 For example, in screen printing applications, it is preferable to make the particle size distribution of the metal particles broader with emphasis on plate slippage. The particle size distribution in this case is preferably 3 to 40 μm, more preferably 5 to 36 μm. On the other hand, in dispensing applications, it is preferable to make the particle size distribution of metal particles sharper with emphasis on discharge fluidity and hole filling properties. In this case, the particle size distribution is preferably 2 to 30 μm, more preferably 5 to 25. It is also possible to use vias opened in a substrate, prepreg or the like with a laser or the like, and buried in the vias as a conductive paste for filling vias and heat-treated. In addition, as a filling method, a printing machine can be illustrated, for example, More preferably, it is a vacuum printing machine. When used for filling vias, it is preferable to add the refractory metal to the conductive paste to suppress the surface tension during melting of the solder particles, and in that case, the particle size of the metal particles contained in the solder paste The distribution is preferably sharp, preferably 2 to 30 μm, more preferably 5 to 25. Further, the average particle diameter is preferably 1/3 or less of the via diameter.
上記の平均粒子径及び粒度分布は、レーザー回折式粒子径分布測定装置によって測定される値である。 The above average particle size and particle size distribution are values measured by a laser diffraction particle size distribution measuring device.
本明細書で規定する、金属の元素組成は、例えば、誘導結合プラズマ(ICP)発光分析等で確認することができる。また、金属粒子は不可避的不純物を含有してもよい。 The elemental composition of the metal specified in this specification can be confirmed by, for example, inductively coupled plasma (ICP) emission analysis. The metal particles may contain unavoidable impurities.
(はんだ粒子)
本発明の導電性ペーストに使用する金属粒子は、はんだ粒子を含む。本開示で、はんだ粒子とはSnを含む融点300℃未満の金属粒子を意味する。先述の通り、導電性ペーストが含んでいるはんだ粒子の融点付近で、導電性ペーストの流動性が確保されれば、溶融したはんだ粒子が良好に金属結合を形成することができる。本発明の導電性ペーストは、有機酸を所定量含むことで、熱処理時にはんだ粒子を良好に溶融させることが可能であり、かつ、耐湿熱性を発現させる効果を有する分子量220g/mol以上の硬化剤添加量を、はんだ粒子が良好に溶融することができる樹脂流動性を確保できる範囲内で調整できる。添加するはんだ粒子は特定の組成に限定されるのもでは無い。
(Solder particles)
The metal particles used for the conductive paste of the present invention include solder particles. In the present disclosure, the solder particles mean metal particles containing Sn and having a melting point of less than 300 ° C. As described above, if the fluidity of the conductive paste is secured in the vicinity of the melting point of the solder particles contained in the conductive paste, the molten solder particles can form metal bonds well. The conductive paste of the present invention contains a predetermined amount of an organic acid, so that the solder particles can be satisfactorily melted during heat treatment, and has a molecular weight of 220 g / mol or more, which has an effect of exhibiting heat and humidity resistance. The addition amount can be adjusted within a range in which the resin fluidity that allows the solder particles to melt well can be secured. The solder particles to be added are not limited to a specific composition.
一般的な鉛フリーはんだペーストと同等の熱処理ピーク温度で熱処理する観点から、はんだ粒子は、融点240℃以下であることが好ましい。導電性ペーストを熱処理した際に、該導電性ペースト中に含まれる金属粒子間でSnを含む金属間化合物を形成させる観点から、該はんだ粒子は、Sn粒子、又は、Snと、Ag、Au、Bi、Cu、Ge、In、Sb、Ni、Zn及びPbからなる群から選択される金属の少なくとも1種とを含むSn合金粒子であることが好ましい。具体的には、Sn−Bi系、Sn−In系、Sn−Cu系、Sn−Zn系、Sn−Ag系、Sn−Au系、Sn−Pb系、Sn−Sb系、Sn−Bi−Ag系、Sn−Ag−Cu系、Sn−Bi−Cu系、Sn−Zn−Bi系、Sn−Bi−In系、Sn−Ag−In系、Sn−Ag−In−Bi系、Sn−Cu−Ni系、Sn−Cu−Ni−Ge系、Sn−Ag−Cu−Ni−Ge系のはんだ粒子が例示できる。導電性ペーストの推奨熱処理ピーク温度が、230℃以上のはんだとしては、Sn−Ag−Cu(例えば、Sn−3.0Ag−0.5Cu)系やSn−Ag(例えば、Sn−3.5Ag)系やSnが好ましい。また、リフローピーク温度が200℃以下推奨の鉛フリーはんだとしては、Snを含み、かつ、Bi、In及びZnのいずれかを含む融点200℃以下のSn合金粒子が好ましい。中でも、Sn−58BiやSn−57Bi−1Agが好ましい。 From the viewpoint of heat treatment at a heat treatment peak temperature equivalent to that of a general lead-free solder paste, the solder particles preferably have a melting point of 240 ° C. or lower. From the viewpoint of forming an intermetallic compound containing Sn between the metal particles contained in the conductive paste when the conductive paste is heat-treated, the solder particles are Sn particles, or Sn and Ag, Au, Sn alloy particles containing at least one metal selected from the group consisting of Bi, Cu, Ge, In, Sb, Ni, Zn and Pb are preferable. Specifically, Sn-Bi system, Sn-In system, Sn-Cu system, Sn-Zn system, Sn-Ag system, Sn-Au system, Sn-Pb system, Sn-Sb system, Sn-Bi-Ag Type, Sn-Ag-Cu type, Sn-Bi-Cu type, Sn-Zn-Bi type, Sn-Bi-In type, Sn-Ag-In type, Sn-Ag-In-Bi type, Sn-Cu- Examples thereof include Ni-based, Sn-Cu-Ni-Ge-based, and Sn-Ag-Cu-Ni-Ge-based solder particles. As a solder having a recommended heat treatment peak temperature of the conductive paste of 230 ° C. or higher, Sn—Ag—Cu (for example, Sn-3.0Ag-0.5Cu) series or Sn—Ag (for example, Sn-3.5Ag) Systems and Sn are preferred. Moreover, as the lead-free solder whose reflow peak temperature is recommended to be 200 ° C. or lower, Sn alloy particles containing Sn and having a melting point of 200 ° C. or lower containing any of Bi, In, and Zn are preferable. Among these, Sn-58Bi and Sn-57Bi-1Ag are preferable.
なお、本開示で記載する金属粒子の融点は、示差走査熱量計(DSC)を用い、窒素雰囲気下、昇温10℃/分の条件で測定し、最低温の吸熱ピークについてJIS Z3198−1に従って求められる融点である。 The melting point of the metal particles described in the present disclosure is measured under a nitrogen atmosphere under a temperature increase of 10 ° C./min using a differential scanning calorimeter (DSC), and the endothermic peak at the lowest temperature is in accordance with JIS Z3198-1. The required melting point.
尚、使用するはんだ粒子は1種に限定されるものではない。例えば、Sn粒子、又は、Snと、Ag、Au、Bi、Cu、Ge、In、Sb、Ni、Zn及びPbからなる群から選択される金属の少なくとも1種とを含むSn合金粒子を、別の組成のはんだ粒子と組合せて使用できる。例えば、42Sn/58Biである第1のはんだ粒子に、第2のはんだ粒子としてSn粒子又はSn合金粒子を組合せることによって、リフロー後の接合部のBi組成を低減させることが可能である。一般的に、Biは機械的に脆い特性を示すため、前記のSn粒子又はSn合金粒子をさらに用いることによってリフロー後のBi組成を低減させることが可能となり、脆性改善に繋がる。 The solder particles to be used are not limited to one type. For example, Sn particles or Sn alloy particles containing Sn and at least one metal selected from the group consisting of Ag, Au, Bi, Cu, Ge, In, Sb, Ni, Zn, and Pb are separated. It can be used in combination with solder particles having the following composition. For example, by combining Sn particles or Sn alloy particles as the second solder particles with the first solder particles of 42Sn / 58Bi, the Bi composition of the joint after reflow can be reduced. In general, Bi exhibits mechanically fragile characteristics, so that the Bi composition after reflow can be reduced by further using the Sn particles or Sn alloy particles, which leads to improvement in brittleness.
(高融点金属粒子)
本発明の導電性ペーストは、金属粒子として、はんだ粒子のみを使用することで、本発明の湿熱耐性等の効果を得ることができるが、はんだ粒子以外に、融点300℃以上の高融点金属粒子を1種以上含んでも良い。高融点金属粒子を添加することで、熱処理後の金属組成に耐熱性を付与することが可能である。すなわち、はんだ粒子に高融点金属粒子を添加することで、高融点金属粒子とはんだとの金属拡散により、高融点の金属間化合物がより多く形成されるため、耐熱性を付与することができる。また、はんだ粒子は熱処理によって溶融し、高融点金属粒子同士を金属結合によって接合させることが可能であるため、接続抵抗を低くする目的で、高融点金属粒子に加えて、所定量はんだ粒子を含むことが好ましい。
(High melting point metal particles)
The conductive paste of the present invention can obtain the effects such as wet heat resistance of the present invention by using only solder particles as the metal particles. In addition to the solder particles, the high melting point metal particles having a melting point of 300 ° C. or higher. 1 or more types may be included. By adding refractory metal particles, it is possible to impart heat resistance to the metal composition after the heat treatment. That is, by adding the refractory metal particles to the solder particles, more metal having a high melting point is formed by metal diffusion between the refractory metal particles and the solder, and thus heat resistance can be imparted. In addition, since the solder particles can be melted by heat treatment and the refractory metal particles can be joined to each other by metal bonding, a predetermined amount of solder particles is included in addition to the refractory metal particles for the purpose of reducing connection resistance. It is preferable.
上記理由から、高融点金属粒子を用いる場合には、金属粒子全体に対する高融点金属粒子の割合は、15質量%〜90質量%が好ましい。中でも、従来のはんだペーストのような、接合部表面の凹凸の少ないはんだ光沢に優れた接合部を形成させることを重視する場合、高融点金属粒子の割合は、15質量%〜30質量%が好ましい。一方、耐熱性に優れた接合部を形成させることを重視する場合、高融点金属粒子の割合は、30質量%〜90質量%が好ましい。 For the above reasons, when refractory metal particles are used, the ratio of the refractory metal particles to the entire metal particles is preferably 15% by mass to 90% by mass. Above all, when importance is attached to forming a joint having excellent solder luster with less unevenness on the surface of the joint, such as a conventional solder paste, the ratio of the refractory metal particles is preferably 15% by mass to 30% by mass. . On the other hand, when emphasizing the formation of a joint having excellent heat resistance, the proportion of the refractory metal particles is preferably 30% by mass to 90% by mass.
前記高融点金属粒子の融点は、より好ましくは350℃以上、さらに好ましくは400℃以上である。また該融点は、高融点金属粒子をアトマイズ等で製造する過程において、必要な熱処理温度を下げる観点から、好ましくは2000℃以下であり、より好ましくは1500℃以下である。一般的な導電性ペーストに用いられる金属粒子は、Ag粒子又はCu粒子である。しかしながら、これらの金属粒子を含む導電性ペーストは、熱処理時の熱硬化性樹脂の硬化収縮を利用して、金属粒子同士を点接触させることで導電性を付与するものである。これに対して、特許文献2のように、導電性ペーストに、Cu粒子等の高融点金属粒子と、はんだ粒子とを含有させることによって、溶融したはんだと、高融点金属粒子との間で金属結合を形成し導電性を向上させる技術が報告されている。本発明の導電性ペーストでは、はんだを良好に溶融させることが可能であり、かつ、熱処理後の熱硬化性樹脂硬化部は、高温・高湿・加圧環境に対する耐性が高い特性を有する。従って、本発明の導電性ペーストは、上述のような、高融点金属粒子とはんだ粒子とを含有する導電性ペーストとして好適に使用できる。 The melting point of the refractory metal particles is more preferably 350 ° C. or higher, further preferably 400 ° C. or higher. The melting point is preferably 2000 ° C. or less, more preferably 1500 ° C. or less, from the viewpoint of lowering the necessary heat treatment temperature in the process of producing high melting point metal particles by atomization or the like. Metal particles used in a general conductive paste are Ag particles or Cu particles. However, the conductive paste containing these metal particles imparts conductivity by bringing the metal particles into point contact with each other using the curing shrinkage of the thermosetting resin during the heat treatment. On the other hand, as disclosed in Patent Document 2, when the conductive paste contains refractory metal particles such as Cu particles and solder particles, a metal is formed between the molten solder and the refractory metal particles. Techniques for forming bonds and improving conductivity have been reported. In the conductive paste of the present invention, it is possible to melt the solder well, and the thermosetting resin cured portion after the heat treatment has a high resistance to high temperature, high humidity, and pressurized environment. Therefore, the conductive paste of the present invention can be suitably used as a conductive paste containing refractory metal particles and solder particles as described above.
該高融点金属粒子は、Ag、Bi、Cu、Ge、In、Sn、Sb、Ni、Zn、Pb、及びAuからなる群から選択される金属の少なくとも1種を含み、融点が300℃以上であることが好ましい。溶融したはんだ粒子と高融点金属粒子との金属拡散性の観点から、高融点金属粒子としては、Cu粒子、Ag粒子、又はCu若しくはAgを含有する合金粒子(それぞれCu合金粒子及びAg合金粒子ともいう)が好ましい。 The refractory metal particles contain at least one metal selected from the group consisting of Ag, Bi, Cu, Ge, In, Sn, Sb, Ni, Zn, Pb, and Au, and have a melting point of 300 ° C. or higher. Preferably there is. From the viewpoint of metal diffusibility between the molten solder particles and the refractory metal particles, the refractory metal particles include Cu particles, Ag particles, or alloy particles containing Cu or Ag (both Cu alloy particles and Ag alloy particles, respectively). Is preferred).
Cu合金粒子としては、Cuと、In、Ni、Sn、Bi、Ag及びGeからなる群から選択される金属の少なくとも1種とを含む合金粒子が好ましい。In及びNiは、溶融したはんだとCu合金粒子との界面で形成するCu−Sn系の金属間化合物の結晶粒を微細化する効果を有することから、Cu合金粒子にIn又はNiが含まれることが好ましい。Cu合金粒子中のIn及びNiの合計含有率は、安定した合金相を形成する観点から0.10〜10質量%が好ましく、より好ましくは、0.50〜8.0質量%以下であり、さらに好ましくは1.0〜6.0質量%である。Sn及びBiは、溶融したはんだとの濡れ性が良いため、Cu合金粒子に、Sn及び/又はBiを、これらの合計で50質量%以下の量で含有させることが好ましい。濡れ性を良好に得る観点から、Sn及びBiの合計含有率は、好ましくは10質量%以上、より好ましくは15質量%以上である。またAgは溶融したはんだのSn成分と融点の高い金属間化合物を形成しやすいため、耐熱性を有する接合部を形成する観点から好ましい。 The Cu alloy particles are preferably alloy particles containing Cu and at least one metal selected from the group consisting of In, Ni, Sn, Bi, Ag and Ge. In and Ni have the effect of refining the crystal grains of the Cu-Sn intermetallic compound formed at the interface between the melted solder and the Cu alloy particles, so that the Cu alloy particles contain In or Ni. Is preferred. From the viewpoint of forming a stable alloy phase, the total content of In and Ni in the Cu alloy particles is preferably 0.10 to 10% by mass, more preferably 0.50 to 8.0% by mass, More preferably, it is 1.0-6.0 mass%. Since Sn and Bi have good wettability with molten solder, it is preferable to contain Sn and / or Bi in an amount of 50% by mass or less in total in the Cu alloy particles. From the viewpoint of obtaining good wettability, the total content of Sn and Bi is preferably 10% by mass or more, more preferably 15% by mass or more. Ag is preferable from the viewpoint of forming a joint having heat resistance because it easily forms an Sn component of molten solder and an intermetallic compound having a high melting point.
さらに、はんだ接合部の抵抗を低くし電気特性を向上させる観点から、Cu合金粒子は95質量%以下でAgを含有することが好ましい。この場合のCu合金粒子中のAgの含有率は、コスト面から50質量%以下であることが好ましい。Agの含有率は、電気特性の向上効果を良好に得る観点から、好ましくは2質量%以上、より好ましくは5質量%以上である。Geは、はんだ溶融時に優先的に酸化して、Sn等の他のはんだ成分の酸化を抑制する効果を有するため、Cu合金粒子中に0.10質量%以上含まれていることが好ましい。酸化物がはんだ流動を阻害し、接合性に悪影響を与えることを防ぐ観点から、Geの含有率は5.0質量%以下であることが好ましい。最も好ましい態様において、Cu合金粒子は、Ag5〜15質量%、Bi2〜8質量%、Cu49〜81質量%、In2〜8質量%、及びSn10〜20質量%を含む。 Furthermore, it is preferable that Cu alloy particle contains Ag at 95 mass% or less from a viewpoint of making resistance of a solder joint part low, and improving an electrical property. In this case, the content of Ag in the Cu alloy particles is preferably 50% by mass or less from the viewpoint of cost. The content of Ag is preferably 2% by mass or more, more preferably 5% by mass or more, from the viewpoint of obtaining a favorable effect of improving electrical characteristics. Since Ge is preferentially oxidized when the solder is melted and has an effect of suppressing oxidation of other solder components such as Sn, it is preferably contained in Cu alloy particles by 0.10% by mass or more. From the viewpoint of preventing the oxide from inhibiting the solder flow and adversely affecting the bondability, the Ge content is preferably 5.0% by mass or less. In the most preferred embodiment, the Cu alloy particles contain 5 to 15 mass% Ag, 2 to 8 mass% Bi, 49 to 81 mass% Cu, 2 to 8 mass% In, and 10 to 20 mass% Sn.
また、Ag合金粒子は、溶融したはんだとの濡れ性を向上させる観点から、Snを含むことが好ましい。さらに、Ag合金粒子は、低温での接合性を向上させる観点から、Agと、In及び/又はBiとを含有する合金粒子であることが好ましい。 Moreover, it is preferable that Ag alloy particle contains Sn from a viewpoint of improving the wettability with the molten solder. Further, the Ag alloy particles are preferably alloy particles containing Ag and In and / or Bi from the viewpoint of improving the bondability at a low temperature.
[その他の成分]
導電性ペーストは、熱硬化性樹脂、硬化剤、有機酸及び金属粒子に加えて、ペースト特性を向上させるための各種の任意成分をさらに含むことができる。そのような成分としては、チクソ剤、消泡剤、酸化防止剤、溶剤、ハロゲン化合物の活性剤、無機フィラー等が挙げられる。
[Other ingredients]
In addition to the thermosetting resin, the curing agent, the organic acid, and the metal particles, the conductive paste can further include various optional components for improving paste characteristics. Examples of such components include thixotropic agents, antifoaming agents, antioxidants, solvents, halogen compound activators, inorganic fillers, and the like.
(チクソ剤)
チクソ剤としては、従来からPbフリーはんだのフラックスとして使用されている任意のチクソ剤を使用することができ、例としてはヒマシ油、水添ヒマシ油、ソルビトール系のチクソ剤等が挙げられる。
(Thixotropic agent)
As the thixotropic agent, any thixotropic agent conventionally used as a flux of Pb-free solder can be used, and examples thereof include castor oil, hydrogenated castor oil, sorbitol-based thixotropic agent and the like.
(無機フィラー)
導電性ペーストは、無機フィラーを更に含んでもよい。無機フィラーとしては、シリカ粒子等のセラミック粒子が挙げられる。無機フィラーを添加することによって、例えば、熱硬化性樹脂を含む導電性ペーストで電子部品と基板とを接合する際に、電子部品と接合部との間等の線膨張係数の差異を低減できる。
(Inorganic filler)
The conductive paste may further contain an inorganic filler. Examples of the inorganic filler include ceramic particles such as silica particles. By adding the inorganic filler, for example, when the electronic component and the substrate are bonded with a conductive paste containing a thermosetting resin, a difference in linear expansion coefficient between the electronic component and the bonded portion can be reduced.
<導電性ペーストを用いた部品搭載基板、積層電子部品、又は積層基板>
本発明の別の態様は、基板電極、電子部品電極及びこれらの間に介在する接合部を備える部品搭載基板であり、該接合部が、上述した本発明の導電性ペーストを熱処理することによって形成されている、部品搭載基板を提供する。
また、本発明の別の態様は、第1の電極を有する第1の電子部品、第2の電極を有する第2の電子部品、及び該第1の電極と該第2の電極との間に介在する接合部を備える積層電子部品であり、該接合部が、上述した本発明の導電性ペーストを熱処理することによって形成されている、積層電子部品を提供する。
また、本発明の別の態様は、第1の電極を有する第1の基板、第2の電極を有する第2の基板、及び該第1の電極と該第2の電極との間に介在する接合部を備える積層基板であり、該接合部が、上述した本発明の導電性ペーストを熱処理することによって形成されている、積層基板を提供する。
<Component mounting board, laminated electronic component, or laminated board using conductive paste>
Another aspect of the present invention is a component mounting substrate including a substrate electrode, an electronic component electrode, and a joint portion interposed therebetween, and the joint portion is formed by heat-treating the above-described conductive paste of the present invention. Provided is a component mounting board.
Another embodiment of the present invention provides a first electronic component having a first electrode, a second electronic component having a second electrode, and a gap between the first electrode and the second electrode. Provided is a multilayer electronic component including an intervening junction, and the junction is formed by heat-treating the above-described conductive paste of the present invention.
In another embodiment of the present invention, a first substrate having a first electrode, a second substrate having a second electrode, and the first electrode and the second electrode are interposed. Provided is a laminated substrate including a bonding portion, and the bonding portion is formed by heat-treating the above-described conductive paste of the present invention.
基板電極、電子部品電極、積層電子部品及び積層基板は、それぞれ従来公知の任意の構成を有することができる。上記の各電極間に、本発明の導電性ペーストを介在させ、導電性ペースト中に含まれるはんだ粒子の融点以上で熱処理することで、溶融したはんだ粒子を介した金属結合による接合と、熱硬化性樹脂硬化部による接合部による接合とが一度の熱処理で得られる。導電性ペーストの電極上への塗布方法としては、スクリーン印刷、ディスペンス、転写等の一般的な公知の技術を用いることができる。 Each of the substrate electrode, the electronic component electrode, the laminated electronic component, and the laminated substrate can have any conventionally known configuration. Between each of the electrodes, the conductive paste of the present invention is interposed, and heat treatment is performed at a temperature equal to or higher than the melting point of the solder particles contained in the conductive paste. Bonding by the bonding portion by the conductive resin cured portion can be obtained by a single heat treatment. As a method for applying the conductive paste onto the electrode, general known techniques such as screen printing, dispensing, and transfer can be used.
以下、本発明を実施例によって具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
尚、各金属粒子の平均粒径は、Sympatec社(ドイツ)製レーザー回折式粒子径分布測定装置「HELOS&RODOS」により体積積算平均値を測定し、平均粒径値として求めた。
はんだ粒子の融点は、島津製作所株式会社製「DSC−60」を用い、窒素雰囲気下、昇温10℃/分の条件で測定し、最低温の吸熱ピークについてJIS Z3198−1に従って求められる融点とした。尚、吸熱量を定量した際、1.5J/g以上あるものを測定対象物由来のピークとし、それ未満のピークは分析精度の観点から除外した。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention concretely, this invention is not limited to this.
The average particle diameter of each metal particle was determined as an average particle diameter value by measuring a volume integrated average value with a laser diffraction particle size distribution measuring device “HELOS & RODOS” manufactured by Sympatec (Germany).
The melting point of the solder particles was measured using “DSC-60” manufactured by Shimadzu Corporation under a nitrogen atmosphere at a temperature increase of 10 ° C./min, and the melting point obtained according to JIS Z3198-1 for the lowest endothermic peak. did. When the endothermic amount was quantified, those with 1.5 J / g or more were regarded as peaks derived from the measurement object, and peaks less than that were excluded from the viewpoint of analysis accuracy.
[実施例1]
(1)金属粒子
金属粒子として、山石金属(株)社製の粒度25μm〜45μmのはんだ粒子Bi−42Sn(元素組成は、Bi:58質量%、Sn:42質量%)を用いた。該はんだ粒子の平均粒子径をレーザー回折式粒子径分布測定装置(HELOS&RODOS)で測定したところ平均粒子径は35μmであった。また、上記はんだ粒子を、示差走査熱量計(島津製作所:DSC−50)で、窒素雰囲気下、昇温速度10℃/分の条件で、40〜200℃の範囲において測定したところ、138℃に融点が検出された。
[Example 1]
(1) Metal Particles Solder particles Bi-42Sn (element composition is Bi: 58 mass%, Sn: 42 mass%) with a particle size of 25 μm to 45 μm manufactured by Yamaishi Metal Co., Ltd. were used as metal particles. When the average particle size of the solder particles was measured with a laser diffraction particle size distribution analyzer (HELOS & RODOS), the average particle size was 35 μm. Further, when the solder particles were measured with a differential scanning calorimeter (Shimadzu Corporation: DSC-50) in a nitrogen atmosphere under a temperature rising rate of 10 ° C./min in the range of 40 to 200 ° C., the temperature became 138 ° C. A melting point was detected.
(2)熱硬化性樹脂組成物
熱硬化性樹脂として、ビスフェノールA型エポキシ樹脂である旭化成エポキシ社製のエポキシ樹脂(AER260)と、ビスフェノールF型エポキシ樹脂である三菱化学社製エポキシ樹脂(YL983U)を、硬化剤として四国化成社製のイミダゾール系硬化剤である2,4−ジアミノ−6−〔2’−ウンデシルイミダゾリル−(1’)〕−エチル−s−トリアジン(C11Z−A(分子量:359.5g/mol))及びn−ブチルアミンを、有機酸としてアジピン酸を、チクソ剤として新日本理科社製のゲルオールDを、表1記載の比率で配合し、自転・公転ミキサー(THINKY社製 あわとり練太郎)を用いて室温(25℃)で5分混練した後、3分間脱泡し熱硬化性樹脂組成物を作製した。上記アジピン酸としては、平均粒子径3.4μmのアジピン酸粒子を使用した。
(2) Thermosetting resin composition As thermosetting resins, epoxy resin (AER260) manufactured by Asahi Kasei Epoxy Co., Ltd., which is a bisphenol A type epoxy resin, and epoxy resin (YL983U) manufactured by Mitsubishi Chemical Co., Ltd., which is a bisphenol F type epoxy resin. As a curing agent, 2,4-diamino-6- [2′-undecylimidazolyl- (1 ′)]-ethyl-s-triazine (C11Z-A (molecular weight: manufactured by Shikoku Kasei Co., Ltd.) 359.5 g / mol)) and n-butylamine, adipic acid as an organic acid, and Gelol D made by Shin Nippon Science Co., Ltd. as a thixotropic agent in a ratio shown in Table 1, and a rotation / revolution mixer (made by THINKY) After kneading at room temperature (25 ° C.) for 5 minutes using Awatori Netaro, defoaming was performed for 3 minutes to prepare a thermosetting resin composition. As the adipic acid, adipic acid particles having an average particle diameter of 3.4 μm were used.
(3)熱硬化性樹脂組成物の高温・高湿・加圧環境下での接着力変化
標準試験片CP1100Pの銅板と銅板との間に、上記(2)にて作製した熱硬化性樹脂組成物を、接着面積が25mm×5mmとなるように、厚み100μmのテフロン(登録商標)耐熱テープで形成したスペーサー間に介在させ、180℃で1時間硬化させて銅板サンプルを得た。得られた銅板サンプルの接着強度をS1として、該銅板サンプルを高温・高湿・加圧条件(105℃/100%/800torr)にて1時間放置した後の接着強度をS2として、それぞれ接着強度を測定したところ、S1が15.1N/mm2、S2が14.8N/mm2となった。これにより、高温・高湿・加圧環境に対して優れた耐性を持つという効果が確認された。本評価結果に関しては、表1に記載する。尚、本明細書において、高温・高湿・加圧環境に対して優れた耐性を持つとは、初期の接着強度に対して、高温・高湿・加圧環境への曝露後の強度劣化が少ないこと、具体的には、((S1−S2)/S1)×100<15の条件を満たすことを意味する。
(3) Change in adhesive strength of thermosetting resin composition under high temperature, high humidity, and pressurized environment Between the copper plate of standard test piece CP1100P, the thermosetting resin composition prepared in (2) above The product was interposed between spacers formed of Teflon (registered trademark) heat-resistant tape having a thickness of 100 μm so that the adhesion area was 25 mm × 5 mm, and cured at 180 ° C. for 1 hour to obtain a copper plate sample. The adhesive strength of the obtained copper plate sample is S1, and the copper plate sample is allowed to stand for 1 hour under high temperature, high humidity and pressure conditions (105 ° C./100%/800 torr), and the adhesive strength is S2, respectively. As a result, S1 was 15.1 N / mm 2 and S2 was 14.8 N / mm 2 . Thereby, the effect of having excellent resistance to high temperature, high humidity, and pressurized environment was confirmed. The evaluation results are shown in Table 1. In this specification, having excellent resistance to high temperature, high humidity, and pressurized environments means that the strength deterioration after exposure to high temperature, high humidity, and pressurized environments is compared to the initial adhesive strength. It means that it satisfies the condition of ((S1-S2) / S1) × 100 <15.
(4)導電性ペーストの作製
上記金属粒子85質量部に対して熱硬化性樹脂組成物15質量部の組成になるよう、ソルダーソフナー(マルコム:SPS−1)にて混練し、脱泡混練機(松尾産業:SNB−350)にかけて、導電性ペーストを作製した。
(4) Preparation of conductive paste Kneading with a solder softener (Malcom: SPS-1) so that the composition of the thermosetting resin composition is 15 parts by mass with respect to 85 parts by mass of the metal particles, and a defoaming kneader. (Matsuo Sangyo: SNB-350) was used to produce a conductive paste.
(5)はんだ粒子溶融特性の測定
高耐熱エポキシ樹脂ガラス布からなるプリント基板(ソルダーレジスト有り)のAuメッキ電極上(電極サイズ:1mm×1mm)に、前記(4)で作製した導電性ペーストを印刷塗布し、N2リフロー(O2濃度:1000ppm以下)して評価サンプルを得た。熱処理装置は、リフローシミュレータ(マルコム:SRS−1C)を使用した。温度プロファイルは、熱処理開始(常温)から160℃までを2.0℃/秒で昇温し、160℃で360秒間保持した。ペースト印刷パターン形成には、スクリーン印刷機(マイクロテック:MT−320TV)を用いた。印刷マスク及びスキージはメタル製のものを採用した。印刷マスクは、開口サイズ1.0mm×0.60mm(基板電極の中心と印刷開口の中心位置は同じ)、厚み0.08mmである。印刷条件は、速度10mm/秒、印圧0.1MPa、スキージ圧0.2MPa、背圧0.1MPa、アタック角度20°、クリアランス0mm、印刷回数1回とした。リフロー後、異なる電極10箇所を、光学顕微鏡で観察して、溶融したはんだ粒子が全て一体化しているかを確認した。本実施例の組成において、はんだ粒子は良好に溶融しており全て一体化していた。本評価結果に関しては表1に記載する。
(5) Measurement of solder particle melting characteristics The conductive paste prepared in (4) above is placed on an Au-plated electrode (electrode size: 1 mm × 1 mm) on a printed circuit board (with a solder resist) made of a highly heat-resistant epoxy resin glass cloth. An evaluation sample was obtained by printing and coating and N 2 reflow (O 2 concentration: 1000 ppm or less). A reflow simulator (Malcom: SRS-1C) was used as the heat treatment apparatus. In the temperature profile, the temperature was raised from the start of heat treatment (normal temperature) to 160 ° C. at 2.0 ° C./second, and held at 160 ° C. for 360 seconds. A screen printing machine (Microtech: MT-320TV) was used for forming the paste printing pattern. Metal masks and squeegees were used. The printing mask has an opening size of 1.0 mm × 0.60 mm (the center of the substrate electrode and the center position of the printing opening are the same) and a thickness of 0.08 mm. The printing conditions were a speed of 10 mm / second, a printing pressure of 0.1 MPa, a squeegee pressure of 0.2 MPa, a back pressure of 0.1 MPa, an attack angle of 20 °, a clearance of 0 mm, and a printing frequency of once. After reflow, 10 different electrodes were observed with an optical microscope to confirm whether all the molten solder particles were integrated. In the composition of this example, the solder particles were melted well and were all integrated. The results of this evaluation are shown in Table 1.
これらの結果より、実施例1の熱硬化性樹脂組成物は、はんだを良好に溶融させることが可能であり、加えて熱処理後の熱硬化性樹脂組成物硬化部が高温・高湿・加圧環境に対して優れた耐性を持つことがわかる。 From these results, the thermosetting resin composition of Example 1 can melt the solder well, and in addition, the cured portion of the thermosetting resin composition after the heat treatment has a high temperature, high humidity, and pressure. It can be seen that it has excellent resistance to the environment.
〔実施例2〜13、比較例1〜7〕
表1及び2に示す組成の熱硬化性樹脂組成物を実施例1同様に作製した。実施例1に使用していない配合剤としては、エポキシ樹脂として、旭化成エポキシ製のエポキシ樹脂(EPN1182(エポキシ当量 180g/eq))を、DIC株式会社製のエポキシ樹脂(HP4032D(エポキシ当量 142g/eq))を、硬化剤として、四国化成社製の2−フェニルイミダゾール(2PZ(分子量:144.2g/mol))、2−メチルイミダゾール(2MZ(分子量:82.1g/mol))、2−メチルイミダゾール イソシアヌル酸付加物 2水和物(2MZ−OK(分子量:587.5g/mol))、2−ウンデシルイミダゾール(C11Z(分子量:222.4g/mol))、2−フェニルイミダゾール イソシアヌル酸付加物(2PZ−OK(分子量:273.3g/mol))、2,4−ジアミノ−6−〔2‘−メチルイミダゾリル−(1’)〕−エチル−s−トリアジン イソシアヌル酸付加物 2水和物(2MA−OK(分子量:384.4g/mol))、2,4−ジアミノ−6−〔2‘−メチルイミダゾリル−(1’)〕−エチル−s−トリアジン(2MZ−A(分子量:219.3g/mol))、2−フェニル−4−メチル−5−ヒドロキシメチルイミダゾール(2P4MHZ(分子量:188.2g/mol))、2−フェニル−4−メチルイミダゾール(2P4MZ(分子量:158.2g/mol))、トリエタノールアミンを、有機酸としてグルタル酸を使用した。尚、グルタル酸を使用する場合は、熱硬化性樹脂組成物を混練する前に、YL983Uにグルタル酸を所定量添加し、150℃で加熱融解させて冷却した後に、実施例1の上記(2)と同様に熱硬化性樹脂組成物を作製した。これら作製した熱硬化性樹脂組成物に関して、実施例1の上記(3)と同様、高温・高湿・加圧環境放置前後での接着強度の変化を測定した。結果を以下に説明する。
[Examples 2 to 13, Comparative Examples 1 to 7]
Thermosetting resin compositions having the compositions shown in Tables 1 and 2 were prepared in the same manner as in Example 1. As a compounding agent not used in Example 1, as an epoxy resin, an epoxy resin manufactured by Asahi Kasei Epoxy (EPN1182 (epoxy equivalent 180 g / eq)) and an epoxy resin manufactured by DIC Corporation (HP4032D (epoxy equivalent 142 g / eq) are used. )) As a curing agent, 2-phenylimidazole (2PZ (molecular weight: 144.2 g / mol)), 2-methylimidazole (2MZ (molecular weight: 82.1 g / mol)), 2-methyl manufactured by Shikoku Kasei Co., Ltd. Imidazole isocyanuric acid adduct dihydrate (2MZ-OK (molecular weight: 587.5 g / mol)), 2-undecylimidazole (C11Z (molecular weight: 222.4 g / mol)), 2-phenylimidazole isocyanuric acid adduct (2PZ-OK (molecular weight: 273.3 g / mol)), 2,4-dia No-6- [2′-methylimidazolyl- (1 ′)]-ethyl-s-triazine isocyanuric acid adduct dihydrate (2MA-OK (molecular weight: 384.4 g / mol)), 2,4-diamino -6- [2'-methylimidazolyl- (1 ')]-ethyl-s-triazine (2MZ-A (molecular weight: 219.3 g / mol)), 2-phenyl-4-methyl-5-hydroxymethylimidazole ( 2P4MHZ (molecular weight: 188.2 g / mol)), 2-phenyl-4-methylimidazole (2P4MZ (molecular weight: 158.2 g / mol)), triethanolamine were used, and glutaric acid was used as the organic acid. In the case of using glutaric acid, before kneading the thermosetting resin composition, a predetermined amount of glutaric acid is added to YL983U, heated and melted at 150 ° C. and cooled, and then the above (2) of Example 1 is used. ) To produce a thermosetting resin composition. With respect to these prepared thermosetting resin compositions, the change in adhesive strength before and after leaving in a high temperature, high humidity, and pressurized environment was measured in the same manner as in (3) of Example 1. The results are described below.
硬化剤として2MA−OK(分子量:384.4g/mol)のみを用いた実施例2、実施例4及び実施例10においては、いずれも((S1−S2)/S1)×100<15の関係にあり、熱処理後の熱硬化性樹脂組成物硬化部が高温・高湿環境に対する優れた耐性を持つことがわかる。さらに実施例2と実施例10との比較から、熱硬化性樹脂組成物中の硬化剤の含有量を増加させた場合においても、イソシアヌル酸付加物である硬化剤を用いることによって、高温・高湿・加圧環境に対する優れた耐性を保持することがわかる。 In Example 2, Example 4 and Example 10 in which only 2MA-OK (molecular weight: 384.4 g / mol) was used as the curing agent, the relation of ((S1-S2) / S1) × 100 <15 was established. It can be seen that the cured portion of the thermosetting resin composition after heat treatment has excellent resistance to high temperature and high humidity environments. Furthermore, from the comparison between Example 2 and Example 10, even when the content of the curing agent in the thermosetting resin composition was increased, by using the curing agent that is an isocyanuric acid adduct, It can be seen that it has excellent resistance to wet and pressurized environments.
また、イソシアヌル酸付加物である硬化剤として2PZ−OK(分子量:273.3g/mol)、又は、2MZ−OK(分子量:587.5g/mol)のみを用いた実施例3、実施例9、実施例11及び実施例12に関しても、((S1−S2)/S1)×100<15の関係にあり、熱処理後の熱硬化性樹脂組成物硬化部が高温・高湿・加圧環境に対する優れた耐性を持つことがわかる。この結果より、イソシアヌル酸付加物である分子量220g/molの硬化剤を使用することによって、高温・高湿・加圧環境に対する高い耐性を付与できることがわかる。また、チクソ剤及びその他の分子量220g/mol未満の硬化剤の添加によって高温・高湿・加圧環境に対する耐性が大きく変化しないこともわかる。 Examples 3 and 9 using only 2PZ-OK (molecular weight: 273.3 g / mol) or 2MZ-OK (molecular weight: 587.5 g / mol) as a curing agent that is an isocyanuric acid adduct, Regarding Example 11 and Example 12 as well, there is a relationship of ((S1-S2) / S1) × 100 <15, and the cured part of the thermosetting resin composition after heat treatment is excellent for high temperature, high humidity, and pressurized environments. It can be seen that it has resistance. From this result, it can be seen that by using a curing agent having a molecular weight of 220 g / mol that is an isocyanuric acid adduct, high resistance to high temperature, high humidity, and pressurized environment can be imparted. It can also be seen that the resistance to high temperature, high humidity, and pressurized environment does not change significantly by the addition of a thixotropic agent and other curing agents having a molecular weight of less than 220 g / mol.
さらに、硬化剤としてC11Z(分子量:222.4g/mol)を用いた実施例13においても、((S1−S2)/S1)×100<15の関係にあり、熱処理後の熱硬化性樹脂組成物硬化部が高温・高湿・加圧環境に対する優れた耐性を持つことがわかる。 Furthermore, also in Example 13 using C11Z (molecular weight: 222.4 g / mol) as a curing agent, there is a relationship of ((S1-S2) / S1) × 100 <15, and the thermosetting resin composition after heat treatment It can be seen that the cured part has excellent resistance to high temperature, high humidity, and pressurized environment.
一方で、硬化剤として2P4MHZ(分子量:188.2g/mol)を用いた比較例1及び比較例6、2MZ−A(分子量:219.3g/mol)を用いた比較例2、2P4MZ(分子量:158.2g/mol)を用いた比較例3及び比較例7、2PZ(分子量:144.2g/mol)を用いた比較例4、2MZ(分子量:82.1g/mol)を用いた比較例5に関しては、いずれも((S1−S2)/S1)×100>15の関係となり、熱処理後の熱硬化性樹脂組成物硬化部が高温・高湿・加圧環境に対して優れた耐性を有さないことがわかる。これらの例で使用している硬化剤は、いずれも分子量が220g/mol未満の硬化剤である。 On the other hand, Comparative Example 1 and Comparative Example 6 using 2P4MHZ (molecular weight: 188.2 g / mol) as a curing agent, Comparative Example 2 using 2MZ-A (molecular weight: 219.3 g / mol), 2P4MZ (molecular weight: Comparative Example 3 and Comparative Example 7 using 158.2 g / mol) Comparative Example 4 using 2PZ (molecular weight: 144.2 g / mol) Comparative Example 5 using 2MZ (molecular weight: 82.1 g / mol) As for all, the relationship of ((S1-S2) / S1) × 100> 15 is established, and the cured portion of the thermosetting resin composition after heat treatment has excellent resistance to high temperature, high humidity, and pressurized environments. I know you don't. The curing agents used in these examples are all curing agents having a molecular weight of less than 220 g / mol.
実施例5及び実施例7では、2P4MZ(分子量:158.2g/mol)及び2MA−OK(分子量:384.4g/mol)の2種類の硬化剤を使用している。比較例3及び比較例7では硬化剤として2P4MZのみを使用しており、熱硬化性樹脂組成物硬化部が高温・高湿環境によって接着力が顕著に劣化するのに対して、実施例5及び実施例7において分子量220g/mol以上の2MA−OKを使用することによって、((S1−S2)/S1)×100<15の関係になり、高温・高湿・加圧環境に対して優れた耐性を持つ熱硬化性樹脂組成物硬化部を得られることがわかる。 In Examples 5 and 7, two types of curing agents, 2P4MZ (molecular weight: 158.2 g / mol) and 2MA-OK (molecular weight: 384.4 g / mol), are used. In Comparative Example 3 and Comparative Example 7, only 2P4MZ is used as the curing agent, and the adhesive strength of the cured part of the thermosetting resin composition is significantly deteriorated due to the high temperature and high humidity environment. By using 2MA-OK having a molecular weight of 220 g / mol or more in Example 7, a relationship of ((S1-S2) / S1) × 100 <15 was obtained, which was excellent for high temperature / high humidity / pressurized environment. It turns out that the thermosetting resin composition hardening part which has tolerance can be obtained.
実施例6では、2PZ(分子量:144.2g/mol)及び2MA−OK(分子量:384.4g/mol)の2種類の硬化剤を使用している。比較例4では硬化剤として2PZのみを使用しており、熱硬化性樹脂組成物硬化部が高温・高湿・加圧環境によって接着力が顕著に劣化するのに対して、実施例6において分子量220g/mol以上の2MA−OKを使用することによって、((S1−S2)/S1)×100<15の関係になり、高温・高湿・加圧環境に対して優れた耐性を持つ熱硬化性樹脂組成物硬化部を得られることがわかる。 In Example 6, two types of curing agents of 2PZ (molecular weight: 144.2 g / mol) and 2MA-OK (molecular weight: 384.4 g / mol) are used. In Comparative Example 4, only 2PZ is used as the curing agent, and the adhesive strength of the cured part of the thermosetting resin composition deteriorates significantly due to high temperature, high humidity, and pressurized environment, whereas in Example 6, the molecular weight By using 2MA-OK of 220 g / mol or more, a relationship of ((S1-S2) / S1) × 100 <15 is established, and thermosetting has excellent resistance to high temperature, high humidity, and pressurized environments. It can be seen that a cured part of the conductive resin composition can be obtained.
実施例8では、2MZ(分子量:82.1g/mol)及び2MA−OK(分子量:384.4g/mol)の2種類の硬化剤を使用している。比較例5では硬化剤として2MZのみを使用しており、熱硬化性樹脂組成物硬化部が高温・高湿・加圧環境によって接着力が顕著に劣化するのに対して、実施例8において分子量220g/mol以上の2MA−OKを使用することによって、((S1−S2)/S1)×100<15の関係になり、高温・高湿・加圧環境に対して優れた耐性を持つ熱硬化性樹脂組成物硬化部を得られることがわかる。 In Example 8, two kinds of curing agents of 2MZ (molecular weight: 82.1 g / mol) and 2MA-OK (molecular weight: 384.4 g / mol) are used. In Comparative Example 5, only 2MZ is used as the curing agent, and the adhesive strength of the cured part of the thermosetting resin composition is significantly deteriorated by high temperature, high humidity, and pressurized environment, whereas in Example 8, the molecular weight is reduced. By using 2MA-OK of 220 g / mol or more, a relationship of ((S1-S2) / S1) × 100 <15 is established, and thermosetting has excellent resistance to high temperature, high humidity, and pressurized environments. It can be seen that a cured part of the conductive resin composition can be obtained.
また実施例1の上記(5)と同様、表1及び2に記載の各組成の熱硬化性樹脂組成物を、はんだ粒子と混練し導電性ペーストを作製し、リフロー後にはんだ粒子が良好に溶融しており全て一体化しているかを確認した。はんだ粒子溶融特性に関しては、実施例2〜13、比較例1〜7のいずれの導電性ペーストにおいても、はんだ粒子が良好に溶融し完全に一体化した。 Similarly to the above (5) in Example 1, the thermosetting resin compositions having the compositions shown in Tables 1 and 2 were kneaded with solder particles to produce a conductive paste, and the solder particles melted well after reflowing. It was confirmed that everything was integrated. Regarding the solder particle melting characteristics, in any of the conductive pastes of Examples 2 to 13 and Comparative Examples 1 to 7, the solder particles melted well and were completely integrated.
本発明で提供する導電性ペーストによれば、該導電性ペースト中に含まれるはんだ粒子を良好に溶融させることが可能であり、加えて、熱処理後の熱硬化性樹脂硬化部が厳しい環境、特に高温・高湿・加圧環境に対して優れた耐性を持つ。従って本発明に係る導電性ペーストは高い接続信頼性を与えることができる。 According to the conductive paste provided by the present invention, it is possible to melt the solder particles contained in the conductive paste satisfactorily, and in addition, the thermosetting resin cured portion after the heat treatment is severe environment, particularly Excellent resistance to high temperature, high humidity and pressurized environment. Therefore, the conductive paste according to the present invention can provide high connection reliability.
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JP2016011406A (en) * | 2014-06-03 | 2016-01-21 | 太陽インキ製造株式会社 | Conductive adhesive and electronic component using the same |
JP2021065929A (en) * | 2019-10-28 | 2021-04-30 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Solder paste and joint structure |
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