JP2015097240A - プレス接着用金属箔及び電子部品パッケージ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 金属箔と、Bステージ状態の樹脂中に導電性粒子を含有してなる樹脂層Aとを備えたプレス接着用金属箔であって、樹脂層A中の導電性粒子のうち円形度が高い方からカウントした個数累積50個数%における導電性粒子の円形度が0.80未満であり、且つ、樹脂層A中の導電性粒子のうち円形度が高い方からカウントした頻度累積90個数%における導電性粒子の円形度が0.60未満であり、且つ、樹脂層A中の導電性粒子の円形度の標準偏差が0.130以上であることを特徴とするプレス接着用金属箔を提案する。
【選択図】図1
Description
しかしながら、回路基板に設ける溝や孔は益々微細化する傾向にあるため、前記のように金属箔を加熱プレスすることによって、樹脂乃至導電性粒子を、細い溝や小さな孔内の隅々まで充填することができ、しかも、確実に導通をとることができるかが課題であった。
本実施形態の一例に係るプレス接着用金属箔(「本プレス接着用金属箔」と称する)は、金属箔と、Bステージ状態の樹脂中に粒状の導電性粒子を含有してなる樹脂層Aと、を備えた、プレス接着用金属箔である。詳しくは後述するが、本プレス接着用金属箔は、本プレス接着用金属箔の樹脂層Aを回路基板に重ねて、加熱及びプレスすることにより、前記回路基板に設けられた溝又は孔内に樹脂層Aの樹脂及び導電性粒子を充填することができ、本プレス接着用金属箔を回路基板に接着することができる(本発明では、このような充填及び接着手段を“プレス接着”と称する)。
本プレス接着用金属箔における金属箔は、例えば電子回路や電子部品における導電層或いは電極層等として機能することができる金属箔であればよい。
このような金属箔としては、圧延法や電解法などで得られた金属箔であるのが好ましい。例えば銅箔、ニッケル箔、銅合金箔(真鍮箔、コルソン合金箔等)、ニッケル合金箔(ニッケル−リン合金箔、ニッケル−コバルト合金箔等)などを挙げることができる。但し、これらに限定されるものではない。
また、金属箔が導電層として用いられることを考慮すると、当該金属箔は、ニッケルに比して電気抵抗率が低く、且つ、非磁性体である銅又は銅合金からなる金属箔であるのが好ましい。銅箔は、エッチング等の加工が容易であり、さらに安価である点で好ましい。
樹脂層Aを構成する樹脂組成物は、Bステージ状態となり得る樹脂組成物であればよい。通常、この種のベース樹脂は熱硬化性樹脂が一般的である。但し、熱硬化性樹脂に熱可塑性樹脂が混合したものを用いることもできる。
また、硬化性又は架橋性材料として、遊離基重合、原子移動、ラジカル重合、開環重合、開環メタセシス重合、アニオン重合、またはカチオン重合によって架橋可能な、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリジメチルシロキサン樹脂、またはその他の有機官能性ポリシロキサン樹脂の一つ以上を配合してもよい。
この場合、例えばアクリル系樹脂とエポキシ樹脂のポリマーブレンドをベース樹脂として使用しても同様である。
但し、これらはあくまで一例である。
樹脂層Aに含まれる導電性粒子としては、例えば銀粉粒子、銅粉粒子、鉄粉粒子などの導電性粒子、或いは、任意材料からなる粒子、例えば前記導電性粒子を芯材としてこれらの表面の一部又は全部を異種導電性材料、例えば金、銀、銅、ニッケル、スズなどで被覆してなる粒子などを挙げることができる。但し、これらに限定する趣旨ではなく、導電性を有する材料であれば任意に採用可能である。
また、樹脂層A中の導電性粒子のうち、円形度が高い方からカウントした個数累積90個数%における導電性粒子の円形度(「累積90%」と称する)が0.60未満、中でも0.10以上或いは0.55以下、その中でも0.15以上或いは0.50以下であるのがさらに好ましい。
なお、上記「累積50数%」或いは「累積90%」は、樹脂層A中の導電性粒子を、円形度が最も高い値(円形度=1.0)から低い方へ導電性粒子の個数をカウントして、その個数累積が50%或いは90%に達した時の円形度を示すものである。
さらにまた、樹脂層A中の導電性粒子の円形度の標準偏差は0.130以上、中でも0.150以上或いは0.500以下、その中でも0.160以上であるのがさらに好ましい。
樹脂層Aのレジンフローを調整するには、樹脂層Aを構成する樹脂の種類を調整すると共に、導電性粒子の形状及び含有量を調整するようにすればよい。
必要に応じて、樹脂層Aとは反対側の金属箔表面が酸化防止処理されてなる構成を備えていてもよい。但し、必ず必要というものではない。
金属箔、中でも銅箔は酸化し易いため、金属箔表面を酸化防止処理するのが好ましい。
Bステージ状態とすることができる樹脂組成物に導電性粒子、その他、必要に応じて硬化剤やカップリング剤、腐食抑制剤などを加えて混合し、導電性粒子の形状を壊さずに分散させるように混練してペースト(塗料)とし、このペースト(塗料)を金属箔上に塗布し、溶剤を揮発させるなどして樹脂組成物をBステージ化させて、フィルム成形するのが好ましい。
なお、混練に際しては、導電性粒子の粒子形状が崩れないように、機械的な衝撃を導電性粒子に与える攪拌機などの使用は避けて、例えばあわとり練太郎(商標名)やプラネタリーミキサなどを使って、機械的な衝撃を与えることなく混練するのが好ましい。
本プレス接着用金属箔は、図1(A)に示すように、モールド樹脂等によって微細な溝や孔が設けられた回路基板に、本プレス接着用金属箔の樹脂層Aを重ねて、プレス熱板等を金属箔の表面に当接させて、金属箔を介して樹脂層Aを加熱して樹脂層Aの樹脂を軟化若しくは溶融させ、金属箔の表面を前記プレス熱板等で押圧することにより、言い換えれば金属箔の表面を被プレス面として被着体方向にプレス(押圧)することにより、樹脂層Aの樹脂及び導電性粒子を、回路基板に設けられた溝や孔内に充填することができる。
そして、さらに加熱して前記で軟化若しくは溶融させた樹脂を硬化させることにより、本プレス接着用金属箔を被着体に接着することができる。
このように本プレス接着用金属箔を熱プレスすることで、図1(B)に示すように、樹脂層Aの樹脂及び導電性粒子を、回路基板に設けられた溝や孔内の隅々まで充填することができ、確実に導通をとることができる。
本明細書において「X〜Y」(X,Yは任意の数字)と表現する場合、特にことわらない限り「X以上Y以下」の意と共に、「好ましくはXより大きい」或いは「好ましくYより小さい」の意も包含する。
また、「X以上」(Xは任意の数字)と表現する場合、特にことわらない限り「好ましくはXより大きい」の意を包含し、「Y以下」(Yは任意の数字)と表現する場合、特にことわらない限り「好ましくYより小さい」の意を包含する。
金属箔として、厚み9μmの高張力銅箔(三井金属鉱業社製、製品名「HTE」)を使用した。
(1)導電性粉末A:デンドライト状を呈する粒子からなる銀被覆銅粉。
(2)導電性粉末B:デンドライト状を呈する粒子からなる銀被覆銅粉と、球状を呈する粒子からなる銀被覆銅粉とを、7:3の質量割合で含有する混合紛体。
(3)導電性粉末C:デンドライト状を呈する粒子からなる銀被覆銅粉と、球状を呈する粒子からなる銀被覆銅粉とを、5:5の質量割合で含有する混合紛体。
(4)導電性粉末D:デンドライト状を呈する粒子からなる銀被覆銅粉と、球状を呈する粒子からなる銀被覆銅粉とを、3:7の質量割合で含有する混合紛体。
(5)導電性粉末E:デンドライト状を呈する粒子からなる銀被覆銅粉。
(6)導電性粉末F:球状を呈する粒子からなる銀被覆銅粉。
(7)導電性粉末G:フレーク状を呈する粒子からなる銀被覆銅粉。
なお、銀被覆銅粉とは、銅粉粒子の表面が銀で被覆されてなる粒子からなる紛体の意味である。
エポキシ樹脂X:100℃で2000cpの溶融粘度となるエポキシ樹脂組成物を使用した。
なお、樹脂の溶融粘度は、サンプルの厚みを5mmとして、粘度測定装置(Thermo ELECTRON CORPORATION社製「HAAKE Rheo Stress600」)を使用し、昇温速度:2℃/minにて、周波数(角速度)を適宜調整しながら測定した。
エポキシ樹脂Xに、表1に示す量(導電性粒子含有量)と種類の導電性粉末を加えて、撹拌機(あわとり練太郎(商標名))を用いて回転速度2000rpmで3分間混練してペーストを調製した後、厚さ9μmの銅箔及び厚み35μmのポリエチレンテレフタレート製フィルム(「PETフィルム」と称する)のそれぞれの上に、アプリケータを使用して乾燥厚みで100μmとなるように前記ペーストを塗布して塗膜を形成し、オーブン中にて150℃、3分間加熱して、銅箔上にBステージ状態の樹脂層Aを備えたプレス接着用銅箔と、PETフィルム上にBステージ状態の樹脂層Aを備えたプレス接着用PETフィルムとを作製した。
実施例・比較例で用いた導電性粉末を少量ビーカーに取り、3%トリトンX溶液(関東化学製)を2、3滴添加し、粉末になじませてから、0.1%SNディスパーサント41溶液(サンノプコ製)50mLを添加し、その後、超音波分散器TIPφ20(日本精機製作所製)を用いて2分間分散処理して測定用サンプルを調製した。この測定用サンプルを、レーザー回折散乱式粒度分布測定装置MT3300 (日機装製)を用いて体積累積基準D50を測定した。
グリセリンとメタノールを混合した溶液中に、実施例・比較例で用いた導電性粉末(銀被覆銅粉)を加えて混合して、株式会社セイシン企業製粒度・形状分析装置「PITA-1」を使用して測定し、解析ソフトにて3000個の粒子を解析し、平均円形度、累積10%円形度(表には「累積10%」と示す)、累積50%円形度(表には「累積50%」と示す)、累積90%円形度(表には「累積90%」と示す)、円形度標準偏差を算出した。
なお、累積10%円形度、累積50%円形度及び累積90%円形度は、円形度が高い方(真球1.0)から低い方へカウントした粒子の個数累積割合(%)がそれぞれ10%、50%、90%に達した時の円形度を示す値である。
「投影面積の等しい円の周長」とは、ある粒子を真上から観察した際の面積を求め、その面積に等しい円の周囲長さのことである。
実施例・比較例で得たプレス接着用銅箔、すなわち、銅箔上にBステージ状態の樹脂層Aを備えたプレス接着用銅箔を10cm角にカットし、質量を測定した(質量A)。そして、カットしたプレス接着用銅箔をSUS板で挟みこみ、14kgf/cm2の圧力で180℃×10minプレスを常圧にて実施した。その後、10cm角よりはみ出したペーストを除去し、再度質量を測定した(質量B)。
質量測定後、下記の計算式にてレジンフロー(14kgf/cm2、180℃
)を算出した。
レジンフロー(%)={(質量B-質量C))/(質量A−質量C)}×100
なお、質量Cとは10cm角の銅箔質量である。
実施例・比較例で得たプレス接着用銅箔、すなわち銅箔上にBステージ状態の樹脂層Aを備えたプレス接着用銅箔を、溝200μm、深さ1000μm、溝ピッチ5mmの格子状パターンを形成したガラエポ基板上へ、該樹脂層Aを下にして積層して積層体とし、さらにこの積層体をSUS板で挟み込み、30kg/cm2の圧力で180℃×60minプレスを真空中で実施した。
その後、溝への充填状態を目視にて判定すると共に、シート端からはみ出した溶融樹脂(ペースト)の量を計測して「はみ出し」を判定した。
「はみ出し」に関しては、シート端からはみ出した溶融樹脂(ペースト)の幅が10mm未満の場合を「○(good)」と判定し、10mm以上の場合を「×(poor)」と判定した。
実施例・比較例で得たプレス接着用PETフィルム、すなわちPETフィルム上にBステージ状態の樹脂層Aを備えたプレス接着用PETフィルムを、該樹脂層Aを上にして離形フィルムに重ねて積層体とし、この積層体をSUS板で挟み込み、30kg/cm2の圧力で180℃×60minプレスを真空中で実施した。その後、離形フィルムを剥離し、樹脂層Aの抵抗を、四探針法(JISK7194準拠)にて表面抵抗を測定した。また、硬化物の厚みを測定し、比抵抗(Ω・cm)を算出した。
比抵抗が10-4Ω・cm未満で、かつ「溝充填性」及び「はみ出し」の評価がいずれも「○(good)」の場合を「○(good)」と総合的に判定し、どれか一つの項目でも満たさない場合を「×(poor)」と総合的に判定した。
実施例1−10においてはいずれの場合も、樹脂層Aの樹脂はモールド樹脂部分を被覆すると共に、ハーフダイシングにより形成された切込み溝内の隅々まで、樹脂及び導電性粉末粒子が侵入して、当該溝内は樹脂によって充填され、導通をとることができた。
このような実施例の結果と、これまで発明者が行ってきた試験結果から、樹脂層A中の導電性粒子の円形度(累積50%)が0.80未満であり、且つ、樹脂層A中の導電性粒子の円形度(累積90%)が0.60未満であり、且つ、樹脂層A中の導電性粒子の円形度の標準偏差が0.130以上に規定することにより、細い溝や小さな孔内の隅々まで、樹脂層Aの樹脂乃至導電性粒子を充填することができ、しかも、比較的少ない量の導電性粒子でも確実に導通をとることができることが分かった。
Claims (7)
- 金属箔と、Bステージ状態の樹脂中に導電性粒子を含有してなる樹脂層Aとを備えたプレス接着用金属箔であって、樹脂層A中の導電性粒子のうち円形度が高い方からカウントした個数累積50個数%における導電性粒子の円形度(「累積50%」と称する)が0.80未満であり、且つ、樹脂層A中の導電性粒子のうち円形度が高い方からカウントした頻度累積90個数%における導電性粒子の円形度(「累積90%」と称する)が0.60未満であり、且つ、樹脂層A中の導電性粒子の円形度の標準偏差が0.130以上であることを特徴とするプレス接着用金属箔。
- 樹脂層A中の導電性粒子の含有量は65wt%以下であることを特徴とする請求項1に記載のプレス接着用金属箔。
- 樹脂層Aの厚さは、1μm〜500μmであることを特徴とする請求項1又は2に記載のプレス接着用金属箔。
- Bステージ状態の樹脂中に導電性粒子を含有してなる樹脂層Aのレジンフローが3〜20%であることを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載のプレス接着用金属箔。
- 樹脂層Aが位置する側とは反対側の金属箔表面が酸化防止処理されてなる構成を備えた1〜4の何れかに記載のプレス接着用金属箔。
- 請求項1〜5の何れかに記載のプレス接着用金属箔の樹脂層Aを回路基板に重ねて、加熱及びプレスすることにより、前記回路基板に設けられた溝又は孔内に樹脂層Aの樹脂及び導電性粒子を充填することができる、請求項1〜4の何れかに記載にプレス接着用金属箔。
- 請求項1〜6の何れかに記載のプレス接着用金属箔を用いて形成された電子部品パッケージ。
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