JP3273015B2 - 導電性ペーストの製造方法 - Google Patents
導電性ペーストの製造方法Info
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- Conductive Materials (AREA)
Description
と電子部品の電気的接続や、プリント配線基板のビアホ
ールに用いられる導電性ペーストの製造方法に関するも
のである。
エレクトロニクス実装の分野では、はんだの鉛規制が進
行しようとしている。そこで、鉛を用いない接合技術の
開発が急務となっている。
ーはんだがない現在、導電性ペーストへの期待が集まっ
ている。
性樹脂成分中に導電性粒子を分散させたものであり、電
極の接続後に樹脂を硬化させ、粒子同士の接触により、
接続部の導通を確保するものである。
導電性ペーストは以下のような課題を有していた。
ジウム等の貴金属を用いる必要があったため、材料コス
トが高いという課題があった。貴金属を用いる理由は、
銅、鉄等の卑金属では、金属表面に生成する絶縁性の自
然酸化膜が時間とともに成長し、それに伴い接続抵抗が
上昇するからである。
金属が露出した金属粒子を用いていたため、接続後、高
温または高湿度条件下に放置した場合、隣接する電極間
でマイグレーションが発生し、絶縁不良となる場合があ
った。
性の高い導電性ペーストの製造方法を提供することを目
的とするものである。
の製造方法は、酸化膜を溶解する性質を有するキレート
化剤と溶剤から構成される溶液に浸漬し、前記金属粒子
の表面から自然酸化膜を除去して前記金属粒子の表面に
前記金属粒子と同一金属の錯体を形成し、絶縁性樹脂を
主成分とするバインダと混錬するものである。
を示す図面に基づいて説明する。
化膜を溶解する性質を有するキレート化剤と溶剤から構
成される溶液に浸漬し、前記金属粒子の表面から自然酸
化膜を除去して前記金属粒子の表面に前記金属粒子と同
一金属の錯体を形成し、絶縁性樹脂を主成分とするバイ
ンダと混錬するものである。
銅、ニッケル、亜鉛、錫等の卑金属の酸化物を溶解し、
これらの金属と錯体を形成する性質を有することが必要
である。
形成するものが好ましい。この条件を満たすキレート化
剤としては、シュウ酸、コハク酸、アントラニル酸、ガ
ロイル没食子酸、キナルジン酸、キノリン−8−カルボ
ン酸、チオ尿素、ピロガロール、フェニルフルオロン、
4−クロロ−3−メチル−5−ニトロベンゼンスルホン
酸、およびローダミンBのうちの少なくとも一種が好適
に用いられる。
とが好ましい。これらの条件を満たすキレート化剤とし
ては、シュウ酸、アントラニル酸、およびキノリン−8
−カルボン酸のうちの少なくとも一種が用いられる。
で得られた導電性粒子の模式図を示す。金属粒子1の表
面に存在する錯体2の存在により、導電性粒子の金属表
面に酸素が進入できず、絶縁性の自然酸化膜の生成およ
び成長が阻害される。
あるが、単分子状に金属表面に整列しているため極めて
薄く、また金属との密着性があまり良くない。したがっ
て、図2に示すように、本発明の導電性粒子同志が集合
した場合、卑金属粒子3同志の接触により接触部分4の
錯体のみが剥がれ落ち、粒子同士の電気的接続が確保で
きる。接触部分以外は錯体5が残存して耐酸化性が確保
される。ここで、錯体が10nm未満の極めて薄い膜厚
であれば、粒子同士の接触により導通が確保でき、接続
抵抗には影響を与えない。
装後、高温・高湿度条件下で放置しても、イオンを放出
せず、マイグレーションによる絶縁不良を起こさないた
め好ましい。
は、酸化膜を溶解する性質を有するキレート化剤と溶剤
から構成される溶液に浸漬し、前記金属粒子の表面から
自然酸化膜を除去して前記金属粒子の表面に前記金属粒
子と同一金属の錯体を形成し、絶縁性樹脂を主成分とす
るバインダとを混錬するものである。このキレート化剤
は、金属表面の自然酸化物と化学反応を起こして、酸化
物を溶解し、反応生成物として錯体を形成する性質を有
する。そのため、キレート化剤を溶解した溶液で金属粒
子を処理することにより、金属粒子上の自然酸化膜は除
去され、代わりに錯体の膜が生成する。この反応は単分
子反応であるために、金属粒子表面に単分子状に錯体の
膜が整列する。このように、本製造方法により、粒子表
面に自然酸化膜のない導電性粒子を含んだ導電性ペース
トが得られるため、部品実装後、接続抵抗の上昇が起こ
らない。また、導電性粒子同志の接触部分の錯体は剥が
れ落ちるために、良好な接続信頼性が得られる。
ート化剤としては、シュウ酸、コハク酸、アントラニル
酸、ガロイル没食子酸、キナルジン酸、キノリン−8−
カルボン酸、チオ尿素、ピロガロール、フェニルフルオ
ロン、4−クロロ−3−メチル−5−ニトロベンゼンス
ルホン酸、およびローダミンBのうちの少なくとも一種
が挙げられる。
製造方法において、キレート化剤が昇華性を有する場
合、キレート化剤の溶液に金属粒子を浸漬後、100℃
程度の加熱により、錯体を形成せずに粒子上に残存して
いたキレート化剤を除去でき、粒子表面の被覆膜の膜厚
が減少するため、部品実装後の接続抵抗がさらに低くな
るので、本発明に用いるキレート化剤としてより好まし
い。そのようなキレート化剤としては、シュウ酸、アン
トラニル酸、およびキノリン−8−カルボン酸からなる
群より選ばれる少なくとも一種が挙げられる。この場
合、金属粒子上に形成される錯体は、用いたキレート化
剤に応じてシュウ酸の金属塩、アントラニル酸の金属
塩、あるいはキノリン−8−カルボン酸の金属塩とな
る。
製造方法に記載された以外の条件を用いると、導電性ペ
ーストの性能が低下する場合があるために、本発明とし
て好ましくない。以下にその例を説明する。
を有さない場合、導電性粒子の表面には錯体の膜が形成
されず、自然酸化膜が残存し部品実装後の接続抵抗の上
昇の原因となることから、本発明の導電性ペーストの製
造方法として好ましくない。
の実施例を説明する。
剤5重量部を溶剤であるイソプロピルアルコール100
重量部に溶解した溶液に浸漬し、100℃で約30分間
乾燥させて導電性粒子を作製した。得られた導電性粒子
1.8gを、エポキシ/アクリル系樹脂( ロックタイ
ト3016;日本ロックタイト製)0.2gと、三本ロ
ールを用いて混練して、導電性ペーストを作製した。
ついて、以下に述べる方法で接続信頼性試験(絶縁抵抗
試験および接続抵抗試験)を行った。 (絶縁抵抗試験)絶縁抵抗試験用基板の概念図を図3に
示す。ガラスエポキシ基材6上に銅櫛形パターン7(ピ
ッチ:1.0mm)が配置され、ガラスエポキシ基材6
とパターン7は、ランド部8(ランド数:16×26、
ピッチ:1.0mm、0.6φ)以外は、レジストで覆
われている。なお、ランド部8には金の無電解メッキを
施してある。
ン印刷し、ペーストを硬化させるために150℃で30
分乾燥した後評価用基板とした。評価用基板を恒温恒湿
槽に入れ、基板が完全に恒温恒湿雰囲気になってから電
極9,10間に電圧を印加し、電極間の絶縁抵抗の経時
変化を測定した。
RH、印加電圧:直流50V、試験時間:500時間と
した。
ミックス基材11上に銅電極12,13が配置されてお
り、12,13の表面には金の無電解メッキが施してあ
る。導電性ペースト14により、QFP(クォードフラ
ットパッケージ)15の足16、17を、それぞれ、1
2,13上に接着し、ペーストを硬化させるために、1
50℃で30分間乾燥させて試料とした。この試料を熱
衝撃試験器に入れ、熱衝撃条件下で、四端子法により1
2,13と16,17間の抵抗値の経時変化を測定し
た。
0分間保持)、1000サイクルとした。
鉄、ニッケル、亜鉛、はんだ等、通常自然酸化膜を形成
する金属なら良いので、銅に限定されない。また、樹脂
成分としてエポキシ/アクリル系のロックタイト301
6(日本ロックタイト製)を用いたが、接着力が十分に
確保できる樹脂なら良いので、これに限定されない。
る。 (従来例1)従来の、導電性粒子として銀を用いた導電
性ペーストの場合、マイグレーションが発生した。 (実施例1)キレート化剤として、酸化膜を溶解するイ
ミノジ酢酸を用いることにより作製された導電性粒子
は、従来例よりも優れた絶縁信頼性を示した。接続信頼
性は従来例よりも少し劣るが、実用には十分耐えうるレ
ベルである。 (実施例2)キレート化剤として、酸化膜を溶解し、か
つ、水に不溶な錯体を生成するコハク酸を用いることに
より作製した導電性粒子は、接続信頼性は従来例よりも
少し劣るが、実用には十分耐えうるレベルである。一
方、絶縁信頼性は、実施例1の場合よりも優れた結果が
得られた。 (実施例3)キレート化剤として、酸化膜を溶解し、水
に不溶な錯体を生成し、かつ、昇華性を有するアントラ
ニル酸を用いることにより作製した導電性粒子は、実施
例1、2と同等の良好な絶縁信頼性を示した。また、接
続信頼性は、従来例と同等となり、実施例1、2の場合
よりも優れた結果となった。 (比較例)キレート化剤として、酸化膜を溶解しないア
セチルアセトンを用いると、導電性粒子上に自然酸化膜
が残存し、その膜厚が時間とともに増加するために、接
続信頼性の低下が起こった。
電性ペーストの製造方法によって構成した導電性ペース
トを用いて部品の接続を行うと、絶縁信頼性及び接続信
頼性に優れた結果が得られた。これにより、高信頼性の
導電性ペーストを提供することができた。
優れるために、本発明の導電性ペーストの製造方法とし
て最も好ましい。
ロピルアルコールを用いたが、これに限らず、キレート
化剤を溶解し且つ100℃程度の温度で蒸発する溶剤で
あれば、他の一価アルコール類、ケトン類、エステル類
等でも良い。具体的には、エチルアルコール、メチルア
ルコール、アセトン、メチルエチルケトン、酢酸ブチ
ル、酢酸エチル等が挙げられる。
℃30分としたが、溶剤が完全に蒸発する条件であれば
これに限定されないが、60℃よりも低いと溶剤が完全
に蒸発するのに長時間を要する。又、180℃よりも高
いと、導電性ペーストの樹脂や基板の樹脂の劣化を引き
起こす可能性がある。このため、加熱条件としては、6
0℃〜200℃で15分〜60分の条件が好ましい。
より得られた導電性ペーストを用いたプリント配線基板
についての実施例を説明する。 (実施例4) 図5に、本発明の導電性ペーストの製造方法で得られた
導電性ペーストをビアホール充填用導体ペーストとして
用いた多層プリント配線基板の概念図を示す。
である積層基材19、電極層である銅箔20、導体ペー
ストを硬化して作製したビアホール導体21とから構成
される。
の銅粒子(平均粒径2μm)0.8gを、アントラニル
酸5重量部をイソプロピルアルコール100重量部に溶
解した溶液に浸漬し、100℃で約30分間乾燥させて
導電性粒子を作製した。得られた導電性粒子1.6g
を、エポキシ/アクリル系樹脂(ロックタイト302
6)0.4gと三本ロールで混錬して作製した。
線基板のビアホール導体21の上部21aと下部21b
との間の抵抗値を、四端子法により測定し、基板の厚み
と穴径から求めた充填体積からビアホール導体の固有抵
抗値を計算した結果、1.5×10-5Ωcmとなった。
また、この多層プリント配線基板を−40℃〜125
℃、各温度30分保持の条件下で1000h保持した後
のビアホール導体の固有抵抗値は1.6×10-5Ωcm
であり、接続抵抗値の上昇はほとんどなかった。 (従来例2)実施例4に用いた導電性粒子の代わりに、
キレート化処理しない導電性粒子を用いた結果、8.0
×10-5Ωcmとの固有抵抗値が得られ、前述と同様
に、−40℃〜125℃で1000h保持した後は1
2.4×10-5Ωcmまで上昇した。
層、電極層を2層とするプリント配線基板を例に説明し
たが、絶縁基材層が2層以上、電極層が3層以上のプリ
ント配線基板に適用できることは言うまでもない。
て、繊維補強材と熱硬化性樹脂との複合材、あるいはア
ラミド不織布とエポキシ樹脂との複合材を用いた場合で
も、本発明の導電性ペーストの製造方法で得られた導電
性ペーストを用いることにより、樹脂の吸湿により生じ
る接続不良や絶縁不良を防止できる。
ける導電性粒子の含有量は、80wt%〜95wt%程
度が好ましい。これは、80wt%未満であれば導電性
を示さないし、また95wt%を越えれば粒子同士の接
着力が減少してペーストの機械的強度が減少するためで
ある。
発明は、接続信頼性及び絶縁信頼性の高い導電性ペース
トを提供できるという長所を有する。
導電性粒子の模式図である。
導電性粒子の作用を説明するための模式図である。
ある。
る。
導電性ペーストを用いた多層プリント配線基板を示す断
面図である。
Claims (9)
- 【請求項1】 金属粒子を、酸化膜を溶解する性質を有
するキレート化剤と溶剤から構成される溶液に浸漬し、
前記金属粒子の表面から自然酸化膜を除去して前記金属
粒子の表面に前記金属粒子と同一金属の錯体を形成し、
絶縁性樹脂を主成分とするバインダと混練することを特
徴とする導電性ペーストの製造方法。 - 【請求項2】 前記キレート化剤が、少なくとも、銅、
鉄、ニッケル、亜鉛、錫の酸化物を溶解する性質を有す
ることを特徴とする請求項1に記載の導電性ペーストの
製造方法。 - 【請求項3】 前記キレート化剤が、さらに水に不溶の
錯体を形成する性質を有することを特徴とする請求項1
又は2に記載の導電性ペーストの製造方法。 - 【請求項4】 前記キレート化剤が、シュウ酸、コハク
酸、アントラニル酸、ガロイル没食子酸、キナルジン
酸、キノリン−8−カルボン酸、チオ尿素、ピロガロー
ル、フェニルフルオロン、4−クロロ−3−メチル−5
−ニトロベンゼンスルホン酸、およびローダミンBのう
ちの少なくとも一種であることを特徴とする請求項3に
記載の導電性ペーストの製造方法。 - 【請求項5】 前記キレート化剤が、さらに、昇華性を
有することを特徴とする請求項1、2、又は3に記載の
導電性ペーストの製造方法。 - 【請求項6】 前記キレート化剤が、シュウ酸、アント
ラニル酸、およびキノリン−8−カルボン酸のうちの少
なくとも一種であることを特徴とする請求項5に記載の
導電性ペーストの製造方法。 - 【請求項7】 金属粒子表面を被覆する錯体が、単分子
状に整列したものであることを特徴とする請求項1に記
載の導電性ペーストの製造方法。 - 【請求項8】 金属が銅、鉄、ニッケル、亜鉛、及び錫
のうちの少なくとも一種であることを特徴とする請求項
1に記載の導電性ペーストの製造方法。 - 【請求項9】 錯体が水に不溶であることを特徴とする
請求項1に記載の導電性ペーストの製造方法。
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JP9-89433 | 1997-04-08 | ||
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Publication Number | Publication Date |
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ID=26430853
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP09359298A Expired - Lifetime JP3273015B2 (ja) | 1997-04-08 | 1998-04-06 | 導電性ペーストの製造方法 |
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EP1187518A3 (en) * | 2000-09-07 | 2004-09-01 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Conductive adhesive agent, packaging structure, and method for manufacturing the same structure |
WO2003023790A1 (fr) * | 2001-09-06 | 2003-03-20 | Noritake Co.,Limited | Composition conductrice et son procede de production |
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JP5534570B2 (ja) * | 2008-12-01 | 2014-07-02 | 三井金属鉱業株式会社 | 導電性接着剤 |
JP6102280B2 (ja) * | 2013-01-28 | 2017-03-29 | 三菱マテリアル株式会社 | SnAgCu系はんだ粉末の製造方法及びこの粉末を用いたはんだ用ペースト |
-
1998
- 1998-04-06 JP JP09359298A patent/JP3273015B2/ja not_active Expired - Lifetime
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