JP3450839B2

JP3450839B2 - 導電性接着剤を用いた実装構造体

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Publication number: JP3450839B2
Application number: JP2001203630A
Authority: JP
Inventors: 弘輝竹沢; 孝史北江; 幸宏石丸; 力三谷; 東作西山; 伸二小林
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2000-08-31
Filing date: 2001-07-04
Publication date: 2003-09-29
Anticipated expiration: 2021-07-04
Also published as: JP2002150838A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子部品の実装の
分野で、導電性接着剤を用いて基板と電子部品とを電気
的に接続した実装構造体に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、環境調和に対する意識の高まりか
ら、エレクトロニクス実装の分野では、はんだ合金中の
鉛に対する規制が行われようとしており、鉛フリー実装
技術、すなわち、鉛を使わない材料で、電子部品を接合
する技術の確立が急務となっている。鉛フリー実装技術
としては、主として鉛フリーはんだおよび導電性接着剤
を用いた実装技術が挙げられるが、接合部の柔軟性や実
装温度の低温化などのメリットが期待される導電性接着
剤に、より注目が集まり始めている。

【０００３】導電性接着剤は、一般に、樹脂系接着成分
（バインダ樹脂）中に導電性粒子を分散させたものであ
る。部品の実装は、通常、基板の電極に導電性接着剤を
塗布し、部品を搭載した後、樹脂を硬化させることによ
り行われる。こうして、接合部が樹脂で接着されるとと
もに、樹脂の収縮により導電性粒子同士が接触して、接
続部の導通が確保される。導電性接着剤の樹脂の硬化温
度は１５０℃程度であり、２４０℃程度のはんだの溶融
温度と比較して低いため、耐熱性の低い安価な部品にも
使用できる。また、接合部が樹脂で接着されるため、熱
や外力による変形に対して柔軟に追随できる。このた
め、接合部が合金であるはんだと比較して、接合部に亀
裂が発生しにくいという利点を有する。以上の理由か
ら、導電性接着剤は、はんだの代替材料として期待され
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、導電性接着剤
は、汎用電極部品や基板を接合した状態での実装信頼性
の点では、はんだ合金に劣っている。一般に、電子部品
や回路基板の端子電極としては、ハンダ合金やＣｕなど
の卑金属が用いられている。導電性接着剤を用いて卑金
属の端子電極を有する電子部品や回路基板を実装する
と、高温多湿雰囲気下において接続抵抗が顕著に増大す
る。導電性接着剤を用いた実装構造体における接続抵抗
の増加は、電極に用いた卑金属が水分の存在下で腐食す
ることが主な要因である。すなわち、導電性接着剤に用
いられる銀などの金属粒子と卑金属電極とに侵入した水
分が接触して一種の電池が形成され、電位が相対的に低
い卑金属電極が腐食される。このため、導電性接着剤を
用いて耐湿信頼性を確保するためには、汎用の電極では
なく、ＡｕやＰｄなどの高価な電極を使用する必要があ
った。

【０００５】そこで、本発明は、汎用の卑金属電極を用
いた場合でも、耐湿信頼性を維持できる、導電性接着剤
を用いた実装構造体を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の実装構造
体では、電子部品と基板とを電気的に接続するために、
電気的接続を確保するための第１の粒子と、第１の粒子
より標準電極電位が低い第２の粒子とを含む導電性接着
剤を用いる。第１の粒子の標準電極電位は銀の標準電極
電位以上である。

【０００７】この実装構造体では、電位が低い第２の粒
子を添加することにより、この第２の粒子が犠牲腐食す
るために、電子部品や基板の電極の腐食が抑制される。

【０００８】本発明の第１の実装構造体は、電子部品の
電極と基板の電極とを上記導電性接着剤を用いて電気的
に接続したものである。ここで、第２の粒子の標準電極
電位は、電子部品の電極の標準電極電位および基板の電
極の標準電極電位のいずれよりも低い。この実装構造体
では、第２の粒子が腐食し、酸化物、水酸化物、塩化物
および炭酸塩から選ばれる少なくとも１種の化合物とし
て存在することもある。本発明の第１の実装構造体で
は、導電性接着剤が有機溶媒をさらに含み、この有機溶
媒が１５以上の誘電率を有する極性溶媒である。また、
本発明は、その別の側面から、導電性接着剤が金属酸化
膜除去用材料を含み、この金属酸化膜除去用材料により
第２の粒子の表面の金属酸化膜を除去または減少させた
第１の実装構造体を提供する。

【０００９】本発明の第２の実装構造体は、電子部品の
電極と基板の電極とが導電性接着剤を用いて電気的に接
続され、この導電性接着剤が、標準電極電位が銀の標準
電極電位以上である粒子を含有し、電子部品の電極およ
び基板の電極から選ばれる少なくとも一方の電極であっ
て標準電極電位が上記粒子よりも低い電極の表面に、標
準電極電位が上記粒子の標準電極電位よりも高く、かつ
電気抵抗率が１×１０^-4Ωｃｍ以下である金属化合物被
膜が形成されたものである。

【００１０】この実装構造体では、電位が低い電極の表
面に電位が高い金属化合物被膜を形成することにより、
電極の腐食を抑制することとした。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
について説明する。

【００１２】本発明では、上記目的を達成するために、
第１の手法として、銀など導電性を確保するために添加
される金属粒子を第１の粒子として、この第１の粒子よ
りも標準電極電位が低い第２の粒子を導電性接着剤に添
加することとした。また、第２の手法として、電子部品
および／または回路基板の電極に表面処理を施すことに
より、この電極の標準電極電位を上昇させることとし
た。

【００１３】まず、第１の手法について説明する。

【００１４】この手法では、通常、電気的接続を確保す
るための金属粒子（第１の粒子）、バインダ樹脂、硬化
剤や各種の添加剤を含む導電性接着剤に、さらに第２の
粒子が添加される。第２の粒子は、第１の粒子よりも標
準電極電位が低く（換言すれば腐食しやすく）、さらに
接続の対象とする電子部品および回路基板の電極よりも
標準電極電位が低いことが好ましい。すなわち、標準電
極電位の好ましい大小関係は、（第１の粒子）＞（電
極）＞（第２の粒子）である。第２の粒子の標準電極電
位が電極の標準電極電位よりも相対的に低ければ、電極
の腐食を効果的に抑制できる。第１の粒子を介して第２
の粒子と電極とが電気的に接続されて腐食電池が構成さ
れ、相対的に電位が低い第２の粒子が電極に優先して腐
食するためである。第２の粒子の標準電極電位は、具体
的には、電極表面に汎用の金属がＳｎまたはＳｎを含む
合金であることに鑑み、Ｓｎよりも低いことが好まし
い。

【００１５】実装構造体では、接合部に侵入した水分が
電解質となって、ガルバニック腐食が引き起こされるか
らである。

【００１６】実際には、侵入した水に、導電性接着剤や
基板に含まれている水溶性の成分が溶け出すこともあ
る。この成分から生じる電解質イオンは、水の電解能力
を高めて電極の腐食を促進する作用を有するが、同時に
第２の粒子の犠牲腐食も促進する。電解質イオンは、あ
る程度存在した方が、腐食防止についての信頼性が向上
する。本発明者が確認したところ、信頼性改善の観点か
らは、導電性接着剤に、１〜１００００ｐｐｍ、さらに
は１〜１００ｐｐｍの電解質イオンが存在することが好
ましい。電解質イオンとしては、臭素、塩素などから生
じるハロゲンイオン（特に塩化物イオン）、ナトリウ
ム、カリウムなどから生じるアルカリ金属イオンが好適
である。後述する実施例では、第２の粒子としてのＺｎ
粒子と塩化物イオンとを共存させると、顕著な腐食防止
効果が認められた。

【００１７】なお、電解質イオンは、標準電極電位の値
に影響を及ぼすことがある。したがって、導電性接着剤
が電解質イオンを５ｐｐｍ以上含む場合は、実際の腐食
過程を考慮し、通常用いられる脱イオン水（導電率１μ
Ｓ^-1以下）に代えて電解質イオンを含む水を用いた場合
の標準電極電位においても、上記関係が成立することが
好ましい。具体的な測定対象は、ＮａＣｌを３重量％添
加した上記脱イオン水を用いるとよい。

【００１８】第１の粒子は、貴金属（金（Ａｕ）、銀
（Ａｇ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、イリジ
ウム（Ｉｒ）、ロジウム（Ｒｈ）、オスミウム（Ｏ
ｓ）、ルテニウム（Ｒｕ））の金属粒子や、Ａｇ−Ｐｄ
合金などの貴金属の合金が好適である。また、標準電極
電位が銀の標準電極電位以上であれば、貴金属以外の金
属を含む粒子、例えば、Ａｇで被覆された銅（Ｃｕ）粒
子を用いても構わない。体積固有抵抗値や材料コストを
考慮すると、第１の粒子としては、Ａｇ粒子が好まし
い。

【００１９】第１の粒子は、第２の粒子が腐食しても、
電気的な接続を維持できる程度に含有させることが好ま
しく、具体的には、その含有率を、導電性接着剤の７０
重量％以上９５重量％以下とするとよい。

【００２０】第２の粒子は、卑金属や非金属、具体的に
は、鉄（Ｆｅ）、炭素（Ｃ）、アルミニウム（Ａｌ）、
亜鉛（Ｚｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ニッケル（Ｎ
ｉ）、銅（Ｃｕ）、ベリリウム（Ｂｅ）、クロム（Ｃ
ｒ）、錫（Ｓｎ）、バナジウム（Ｖ）およびカルシウム
（Ｃａ）から選ばれる少なくとも１つを含むことが好ま
しい。

【００２１】第２の粒子は、酸化物を形成しやすい特性
を有することが望まれる。具体的には、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｍ
ｇ、Ｃｕ、Ｖ、ＣａおよびＢｅから選ばれる少なくとも
一つを用いるとよく、Ｚｎが特に好適である。第２の粒
子は、酸化されると、表面に樹脂と化学結合しやすい水
酸基を多く含む状態となる。この結合により、バインダ
樹脂と金属粒子との密着性が向上すると、接合部への水
分の浸入を抑制することができる。

【００２２】なお、第２の粒子は、炭素鋼、ＳｎＡｇ、
ＳｎＢｉ、ＳｎＣｕ、ＦｅＮｉ、ＢｅＣｕ、ステンレス
鋼などのように、複数の元素を含んでいてもよい。第２
の粒子として合金を用いる場合には、より電位が低い成
分（ＳｎＡｇであればＳｎ）の電位を比較の対象として
採用すればよい。

【００２３】第２の粒子の含有率は、通常は、導電性接
着剤の０．５重量％以上１０重量％以下とするとよい。
含有率が低すぎると、腐食抑制の効果が十分に得られな
いことがあり、逆に高すぎると導電性接着剤の導電性に
悪影響を及ぼす場合がある。かかる観点から、第２の粒
子の含有率は、導電性接着剤の２重量％を上回る範囲、
さらには３重量％以上、とすることがより好ましい。

【００２４】電子部品としてリード部品を用いる場合
は、第２の粒子の含有率を２重量％を超え１０重量％以
下の範囲とすると、腐食防止効果が向上する。これは、
チップ部品を用いる場合と比較して、ＱＦＰ（クワッド
フラットパッケージ）のようなリード部品を用いる場合
は、部品搭載時に導電性接着剤に圧力がかかりにくいこ
とが原因と考えられる。リード部品では、素子本体に端
子電極が準備されているチップ部品とは異なり、端子電
極としてリードが素子から張り出して伸びているため、
このリードがばねとなって素子を押しつける力を緩和し
てしまう。

【００２５】導電性接着剤に十分な圧力が加わらない
と、第１の粒子（例えばＡｇ粒子）と電極表面（例えば
ＳｎＰｂ）との電気的接触が十分に保持できない。この
状態では、第２の粒子（例えばＺｎ粒子）と電極との間
の電気的接続が不十分となって第２の粒子が自己腐食に
より消費されやすい。このため、リード部品を実装する
場合には、自己腐食を考慮して、第２の粒子を上記程度
にやや多めに添加するとよい。

【００２６】第２の粒子の添加により腐食を抑制してい
るため、電子部品や回路基板の電極には、卑金属を用い
ることができる。電極に用いる卑金属に制限はないが、
ガルバニック腐食が進行しやすいＳｎ、Ｐｂ、Ｃｕ、Ｎ
ｉ、ＦｅおよびＢｅから選ばれる少なくとも１種を用い
る場合には、腐食の抑制が特に効果を発揮する。

【００２７】こうして接合部の腐食を抑制した実装構造
体では、ガルバニック腐食が進行しやすい環境下で使用
または放置されると、第２の粒子の腐食が進行する。そ
の結果、第２の粒子は腐食物（典型的には、酸化物、水
酸化物、塩化物および炭酸塩から選ばれる少なくとも１
種の化合物）となる。本発明は、第２の粒子が腐食し、
添加したときの状態から変質した実装構造体も包含す
る。この態様において、電極よりも第２の粒子の腐食が
進行していれば、第２の粒子の腐食抑制効果を確認でき
る。

【００２８】このように、本発明は、銀の標準電極電位
よりも高い標準電極電位を有する第１の粒子と、銀の標
準電極電位よりも低い標準電極電位を有する第２の粒子
とを含む導電性接着剤を調製する工程と、この導電性接
着剤を用いて電子部品を基板に実装することにより、前
記電子部品および／または前記基板の電極の腐食を抑制
する工程、とを含む電極の腐食抑制方法としても把握で
きる。

【００２９】導電性接着剤には、さらに、有機溶剤を添
加してもよい。有機溶剤を添加すると、導電性接着剤と
電極との界面において、溶剤が樹脂成分を部分的に溶か
すため、第１の粒子と電極との電気的接触を良好に保ち
やすくなる。この効果を得るには、例えばグリコールエ
ーテル類が好適であり、具体的には、ジエチレングリコ
ールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノブ
チルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチ
ルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテルア
セテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、
プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレン
グリコールモノエチルエーテルアセテートなどを用いる
とよい。

【００３０】また、極性の高い有機溶剤を添加すると、
犠牲腐食反応の媒体として作用しやすいため、耐湿性を
さらに改善できる。この効果を得るには、誘電率が１５
以上の有機溶媒を用いることが好ましく、具体的には、
ＤＥＧ（ジエチレングリコール：３１．６９；数値は誘
電率、以下同様）、ＥＧ（エチレングリコール：３８．
６６）、ＤＭＦ（Ｎ，Ｎ’−ジメチルホルムアミド：３
６．７１）、Ｎ，Ｎ’−ジメチルアセトアミド：３６．
７１、ＤＭＳＯ（ジメチルスルホキシド：４６．５）、
ＨＭＰＡ（ヘキサメチルリン酸トリアミド：２９．
６）、ＮＭＰ（Ｎ−メチル−２−ピロリドン：３２．
２）などを用いるとよい。

【００３１】有機溶剤の添加量は、特に制限されない
が、導電性接着剤の０．１重量％以上１０重量％以下の
範囲が好適である。

【００３２】金属酸化膜を除去する作用を有する材料を
導電性接着剤にさらに添加すると、耐湿信頼性がさらに
向上する。第２の粒子の表面に自然酸化膜が形成される
ことがあるが、この酸化膜は、第２の粒子の表面の活性
を低下させる。また、電極の表面にも自然酸化膜が形成
されることがあるが、この酸化膜は、第２の粒子の犠牲
腐食を抑制し、結果として自己腐食を促進する。したが
って、金属酸化膜除去用材料を添加することにより、第
２の粒子（および実装の後には電極）の表面の上記酸化
膜を除去または減少させれば、第２の粒子の自己腐食を
抑制し、犠牲腐食を促進することができる。第２の粒子
の自己腐食の抑制は、耐湿性を長期間保持する上でも有
効である。金属酸化物は、添加しない場合と比べて減少
していればよく、完全に除去する必要はない。

【００３３】第２の粒子および／または電極の表面の金
属酸化膜を除去または減少するためには、活性剤の添加
が有効である。活性剤は、はんだフラックスに添加され
る成分を用いればよく、例えば、活性化松脂、トリオー
ル系化合物、有機ハロゲン化物などを用いることができ
る。その他、上記作用を有する各種の有機酸、有機酸
塩、無機酸、無機金属酸塩などを活性剤として用いても
よい。活性剤としては、具体的には、オレイン酸、乳
酸、安息香酸、ｏ−アミノ安息香酸、ｍ−アミノ安息香
酸、ｐ−アミノ安息香酸、グリセリン、クエン酸、ステ
アリン酸、シュウ酸、尿素、チオ尿素、エチレンジアミ
ン、ジエチレントリアミン、ヒドラジン、グルタミン酸
塩酸塩、アニリン塩酸塩、臭化セチルピリジン、アビエ
チン酸、フェニルヒドラジン塩酸塩、テトラクロルナフ
タレン、メチルヒドラジン塩酸塩、ジメチルアミン塩酸
塩、ジエチルアミン塩酸塩、ジブチルアミン塩酸塩、シ
クロヘキシルアミン塩酸塩、ジエチルエタノールアミン
塩酸塩、塩化亜鉛、塩化第一スズ、塩化カリウム、塩化
第一銅、塩化ニッケル、塩化アンモニウム、臭化スズ、
臭化亜鉛、臭化ナトリウム、臭化アンモニウム、塩化ナ
トリウム、塩化リチウムなどを用いることができる。

【００３４】酸化防止剤を用いても、第２の粒子の表面
に形成される金属酸化膜を減少させることができる。酸
化防止剤としては、例えば、硫黄系酸化防止剤、リン系
酸化防止剤、アミン系酸化防止剤、フェノール系酸化防
止剤を用いればよく、具体的には、フェニルサリチレー
ト、モノグリコールサリチレート、２−ヒドロキシ−４
−メトキシベンゾフェノン、２（２’−ヒドロキシ−
５’−メチルフェニル）ベンゾトリアゾール、２−メル
カプトベンゾイミダゾール、Ｎ−サリシロイル−Ｎ’−
アセチルヒドラジン、６−エトキシ−２，２，４−トリ
メチル−１，２−ジヒドロキノリン、フェニル−β−ナ
フチルアミン、α−ナフチルアミン、２，６−ジ−第三
ブチル−ｐ−クレゾール、２，６−ジ−第三ブチル−フ
ェノール、トリフェニルフォスファイト、トリデシルフ
ォスファイト、トリオクタデシルフォスファイト、トリ
ラウリルトリチオフォスファイト、アスコルビン酸、グ
ルコース、ジラウリルチオジプロピオネート、ジステア
リルチオジプロピオネート、２−メルカプトベンゾイミ
ダゾール、ジラウリルサルファイド、没食子酸プロピ
ル、没食子酸オクチル、没食子酸ドデシル、β，β’−
チオジプロピオン酸などを用いることができる。

【００３５】活性剤および酸化防止剤から選ばれる少な
くとも一方の添加量は、特に制限されないが、導電性接
着剤の０．１重量％以上１０重量％以下の範囲が好適で
ある。

【００３６】導電性接着剤は、通常、さらにバインダ樹
脂を必要とする。バインダ樹脂としては、エポキシ樹
脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、フラ
ン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート
樹脂、シリコーン樹脂などの熱硬化性樹脂を用いること
ができる。バインダー樹脂には、塩化ビニル樹脂、塩化
ビニリデン樹脂、ポリスチレン樹脂、アイオノマー樹
脂、メチルペンテン樹脂、ポリアロマー樹脂、フッ素樹
脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミ
ド樹脂、ポリカーボネートなどの熱可塑性樹脂が含まれ
ていてもよいが、熱可塑性樹脂を使用すると接合強度が
低下するため、バインダ樹脂は、熱硬化性樹脂からなる
ことが好ましい。

【００３７】バインダ樹脂の添加量は、特に制限されな
いが、導電性接着剤の５重量％以上２５重量％以下の範
囲が好適である。

【００３８】導電性接着剤には、さらに、硬化剤、密着
性向上剤、変色防止剤、ダレ防止剤などを加えてもよ
い。

【００３９】次に、第２の手法について説明する。

【００４０】第２の手法では、電子部品および／または
回路基板の電極の表面を変性させ、この表面に金属化合
物被膜を形成することにより、電極の電位を上昇させ
る。この場合、標準電極電位の特に好ましい大小関係
は、（金属化合物被膜）＞（金属粒子（第１の粒子））
≧（銀）である。電極の電位を相対的に高くすることに
より、電極の腐食を効果的に抑制できる。金属粒子も、
銀以上の電位を有するため、実質的に腐食が進行しな
い。金属化合物被膜は、すべての電極に形成する必要は
なく、腐食が問題となる電極、具体的には金属粒子より
も標準電極電位が低い電極に形成すればよい。

【００４１】金属化合物被膜の変性は、具体的には、端
子電極の表面を、硫化、無機酸との接触による金属塩化
することなどにより行えばよい。変性の方法に特に制限
はないが、例えば、硫化水素との接触による硫化が好適
である。

【００４２】金属化合物被膜の電気抵抗率は、１×１０
^-4Ωｃｍ以下が好ましい。実装構造体の接続抵抗に悪影
響を及ぼしにくいからである。

【００４３】金属化合物被膜は、実質的に水に不溶の金
属化合物からなることが好ましい。ここで、実質的に水
に不溶とは、具体的には、溶解度（水１００ｇに溶解し
得る最大質量）ｓが１×１０^-2ｇ未満、水に対する溶解
度積Ｋｓｐが１×１０^-5未満であることである。なお、
溶解度ｓおよび溶解度積Ｋｓｐは、ともに、水温２０℃
における値を採用する（以下において、同様）。

【００４４】金属化合物被膜は、金属硫化物被膜が好ま
しい。金属硫化物には、水に不溶であって導電性に優れ
た化合物が多いからである。例えば、スズの硫化物Ｓｎ
Ｓは、水不溶性（溶解度積：１×１０^-27）であり、１
×１０^-4Ωｃｍ以下の電気抵抗率を有する。ただし、金
属化合物被膜を構成する金属化合物は、クロム酸塩、シ
ュウ酸塩、リン酸塩、硫酸塩などの金属塩であってもよ
く、錯体を形成していても構わない。

【００４５】この場合も、金属化合物被膜により腐食を
抑制しているため、電子部品や回路基板の電極には、卑
金属を用いることができる。電極に用いる卑金属に制限
はないが、ガルバニック腐食が進行しやすい上記金属を
用いる場合に、腐食の抑制が特に効果を発揮する。

【００４６】図１は、チップ部品を用いた実装構造体の
一例の平面図である。この実装構造体は、セラミック製
の回路基板１の電極２に、他の電気構造物の一例である
チップ抵抗３，４，５を表面実装して構成されている。
そして、電極２には、上記で説明した本発明の導電性接
着剤からなる導電性接着剤層６が設けられている。この
導電性接着剤層６により、電極２と上記チップ部品３〜
５とが電気的に接続されている。あるいは、回路基板の
電極２および／またはチップ部品の電極に、金属化合物
被膜が形成される。チップ抵抗に代えて、チップコンデ
ンサなど他の部品を用いてもよい。

【００４７】図３（ａ）に、リード部品の例として、Ｑ
ＦＰの斜視図を示す。このリード部品の素子部分１１の
側面から伸長している複数のリード１２は、湾曲しなが
ら下方に伸長している。このＱＦＰは、図３（ｂ）に示
すように、導電性接着剤１３を用いて基板１５のランド
１４に接合される。

【００４８】

【実施例】以下、本発明をさらに実施例により詳細に説
明するが、本発明は下記実施例に制限されるものではな
い。

【００４９】以下の接着剤サンプル１〜１３では、図２
に示す試験片を用いて電気抵抗の変化を測定した。この
試験片には、３０ｍｍ離間した位置に電極８，９を形成
した基板７を用いた。この電極８，９の表面は、ＳｎＰ
ｂ合金（Ｓｎ₉₀Ｐｂ₁₀合金）である。一方、導電性接着
剤を、７重量％のビスフェノールＦ型エポキシ樹脂（液
状）、２重量％の添加剤（分散剤、密着性向上剤な
ど）、８９重量％のＡｇからなる金属粒子Ａ、２重量％
の所定の金属粒子Ｂを加え、３本ロールを用いて混練し
て作製した。また、サンプルによっては、さらに有機溶
剤、活性剤、酸化防止剤を加えた。この場合は、追加し
た成分の量だけビスフェノールＦ型エポキシ樹脂の添加
量を減らした。ここで、金属粒子Ａは、ほぼ球形であ
り、その平均粒径は２〜１５μｍである。

【００５０】次いで、スクリーン印刷法により、この電
極間を掛け渡すように導電性接着剤層１０を形成した。
さらに、導電性接着剤層を、オーブン中、１５０℃で３
０分間加熱することにより、硬化させた。こうして作製
した試験片を、８５℃、相対湿度８５％に保持した恒温
恒湿槽中に１０００時間放置する耐湿試験を行い、試験
前後の電極８，９間の電気抵抗（初期抵抗値および試験
後測定値）を測定した。

【００５１】（サンプル１）金属粒子Ｂとして、Ｎｉ粒子（ほぼ球形、平均５μｍ、
粒径３〜７μｍ）を用いた。

【００５２】ここで、標準電極電位は、Ｎｉ（−０．２
５Ｖ）＜Ｓｎ（−０．１４Ｖ）＜Ｐｂ（−０．１３Ｖ）
＜Ａｇ（＋０．８０Ｖ）の関係を満たす。したがって、
金属粒子Ｂの電位は、ＳｎＰｂ合金よりも低い。

【００５３】（サンプル２）金属粒子Ｂとして、炭素鋼の粒子（球状、平均粒径５μ
ｍ、炭素含有率５重量％）を用いた。

【００５４】ここで、標準電極電位は、ＮａＣｌを３重
量％添加した脱イオン水において、標準電極電位は、Ｃ
（−０．７６Ｖ）＜Ｐｂ（−０．５０Ｖ）＜Ｓｎ（−
０．４２Ｖ）＜Ａｇ（−０．１３Ｖ）の関係を満たす。
なお、実施例１と同様、脱イオン水において測定した標
準電極電位についても、Ｃ、Ｐｂ、ＳｎおよびＡｇの相
対関係は、上記に記載したとおりである。

【００５５】（サンプル３〜１２）金属粒子Ｂとして、Ｚｎ粒子（球状、平均粒径５μｍ）
を用いた。

【００５６】塩化物イオンが存在する上記測定条件で
は、標準電極電位は、Ｚｎ（−１．０３Ｖ）＜Ｐｂ（−
０．５０Ｖ）＜Ｓｎ（−０．４２Ｖ）＜Ａｇ（−０．１
３Ｖ）の関係を満たす。Ｚｎは、ＮｉおよびＣよりも酸
化物を形成しやすい特性を有する。なお、脱イオン水に
おいて測定しても、Ｚｎ、Ｐｂ、ＳｎおよびＡｇの標準
電極電位の相対関係は、上記に記載したとおりである。

【００５７】また、サンプル４〜１２では、適宜、さら
に有機溶剤や活性剤／酸化防止剤を添加した。

【００５８】（サンプル１３）金属粒子Ｂを添加せずに、上記各実施例と同様の測定を
行った。

【００５９】以上より得られた結果を（表１）にまとめ
て示す。

【００６０】（表１） ――――――――――――――――――――――――――――――――――― 金属粒子Ｂ NaCl 溶剤活性剤/酸化防止剤初期抵抗試験後抵抗（wt％） (ppm) (wt％）（wt％） (mΩ) (mΩ) ―――――――――――――――――――――――――――――――――――サンフ゜ル１Ｎｉ２５ − − １３２９サンフ゜ル２Ｃ鋼２５ − − １３２１サンフ゜ル３Ｚｎ２５ − − １３１８サンフ゜ル４Ｚｎ２５ BC ２ − １２１６サンフ゜ル５Ｚｎ２５ DEG ２ − １２１５サンフ゜ル６Ｚｎ２５ DEG ２ L(+)-アスコルヒ゛ン酸 0.5 １１１１サンフ゜ル７Ｚｎ２５ DEG ２ D(+)-ク゛ルコース 0.5 １１１１サンフ゜ル８Ｚｎ２５ DEG ２オレイン酸 0.5 １１１１サンフ゜ル９Ｚｎ２５ DEG ２グリセリン 0.5 １１１１サンフ゜ル 10 Ｚｎ２５ DEG ２塩化亜鉛 0.5 １１１１サンフ゜ル 11 Ｚｎ２５ DEG ２フェニルサリチレート 0.5 １１１１サンフ゜ル 12 Ｚｎ２５ DEG ２没食子酸オクチル 0.5 １１１１サンフ゜ル 13 − ５ − − １２３２６ ――――――――――――――――――――――――――――――――――― BC:シ゛エチレンク゛リコールモノフ゛チルエーテル、DEG:シ゛エチレンク゛リコール

【００６１】検出された塩化ナトリウムは、ビスフェノ
ールＦ型エポキシ樹脂に含まれていたと考えられる。サ
ンプル１で用いたＮｉは、電解質イオンが存在する上記
測定条件では、標準電極電位がＰｂよりも高くなるた
め、試験後の抵抗値がやや上昇している。また、表１に
示した結果より、有機溶剤、活性剤／酸化防止剤の添加
が、抵抗値の初期値低下および上昇防止に有効であるこ
とも確認された。

【００６２】（比較例１〜４、実施例１〜８）さらに、サンプル１〜１２の導電性接着剤を用いて、実
際にチップ部品構造体を作製した。

【００６３】ここでは、図１と同様の構成となるよう
に、セラミック製の回路基板（３０×６０ｍｍ、厚さ
１．６ｍｍ）の表面に、ＳｎＰｂメッキされたＣｕによ
り電極を形成し、この電極に、上記各導電性接着剤を用
いて、０Ωチップ抵抗（３２１６サイズ、ＳｎＰｂメッ
キ）、チップコイル（径８ｍｍφ、高さ４ｍｍ、ＳｎＰ
ｂメッキ）、およびチップコンデンサ（３２１６サイ
ズ、ＳｎＰｂメッキ）を実装した。導電性接着剤の塗布
および硬化方法は、上記と同様とした。

【００６４】サンプル１〜１２の各導電性接着剤を用い
た場合を、それぞれ、比較例１〜４、実施例１〜８とし
た。

【００６５】（実施例９）本実施例でも、サンプル１３の導電性接着剤を用いて、
比較例１〜４、実施例１〜８と同様にしてチップ部品実
装構造体を作製した。ただし、ここでは、セラミック回
路基板上の電極の表面に硫化処理を施した。すなわち、
導電性接着剤を塗布する前のセラミック製回路基板を、
容積０．３４ｍ³、温度４０℃、相対湿度９０％の密閉
槽に入れ、この槽における硫化水素濃度が３ｐｐｍとな
るように硫化水素を２４時間供給した。標準電極電位
は、Ａｇ（０．８０Ｖ）＜ＳｎＳ（０．８７Ｖ）＜Ｐｂ
Ｓ（０．９３Ｖ）の関係を満たす。

【００６６】ＳｎＳおよびＰｂＳは、実質的に水に不溶
であって（ＳｎＳの溶解度積Ｋｓｐ：１×１０^-27、Ｐ
ｂＳの溶解度ｓ：１×１０^-3ｇ／１００ｇ水）、電気抵
抗率１×１０^-4Ωｃｍ以下の高い導電性を有する。

【００６７】（比較例５）サンプル１３の導電性接着剤を用いて、比較例１〜４、
実施例１〜８と同様のチップ部品実装構造体を作製し
た。ここでは、回路基板の電極の表面処理は行わなかっ
た。

【００６８】こうして作製したチップ部分実装構成体
を、８５℃で相対湿度８５％に保持した恒温恒湿槽中に
１０００時間放置し、放置前後の３部品の直列抵抗を測
定した。得られた結果をまとめて（表２）に示す。

【００６９】（表２）（抵抗値；Ω） ――――――――――――――――――――――――――――――――― 導電性接着剤電極表面処理初期抵抗値試験後測定値 ――――――――――――――――――――――――――――――――― 比較例１サンフ゜ル１ − ２．５３．６比較例２サンフ゜ル２ − ２．５３．１比較例３サンフ゜ル３ − ２．５２．８比較例４サンフ゜ル４ − ２．４３．５実施例１サンフ゜ル５ − ２．４３．０実施例２サンフ゜ル６ − ２．３２．５実施例３サンフ゜ル７ − ２．３２．５実施例４サンフ゜ル８ − ２．３２．５実施例５サンフ゜ル９ − ２．３２．５実施例６サンフ゜ル10 − ２．３２．５実施例７サンフ゜ル11 − ２．３２．５実施例８サンフ゜ル12 − ２．３２．５実施例９サンフ゜ル 13 硫化(SnS,PbS）２．５２．６比較例５サンフ゜ル 13 − ２．５２５１．２ ―――――――――――――――――――――――――――――――――

【００７０】（比較例６〜８、実施例１０〜１７）各種の導電性接着剤を用いて、上記チップ部品構造体と
同様、実際にリード部品構造体を作製し、耐湿試験を実
施した。

【００７１】ここでは、図３と同様の構成となるよう
に、上記回路基板の表面に、ＳｎＰｂメッキされたＣｕ
によりランド電極を形成し、この電極に、上記各導電性
接着剤を用いて、パッケージサイズ１５×１５ｍｍ、リ
ード数１辺につき２５本のＱＦＰを実装した。リード端
子（図３：１２）の間隔は０．５ｍｍである。抵抗値の
測定は、ディジーチェーンにより素子本体を介して電気
的に接続する、隣接するリード端子間すべてにおいて行
い、この平均値を抵抗値とした。

【００７２】用いた導電性接着剤および耐湿試験前後の
抵抗値を（表３）に示す。

【００７３】（表３） ――――――――――――――――――――――――――――――――――― 金属粒子Ｂ NaCl 溶剤活性剤/酸化防止剤初期抵抗試験後抵抗（wt％） (ppm) (wt％）（wt％） (mΩ) (mΩ) ―――――――――――――――――――――――――――――――――――比較例６Ｚｎ２５ − − ５３７９比較例７Ｚｎ 2.5 ５ − − ５３５８比較例８Ｚｎ３５ − − ５３５６実施例10 Ｚｎ３５ DEG ２ − ５３５５実施例11 Ｚｎ３５ DEG ２ L(+)-アスコルヒ゛ン酸 0.5 ５２５２実施例12 Ｚｎ３５ DEG ２ D(+)-ク゛ルコース 0.5 ５２５２実施例13 Ｚｎ２５ DEG ２オレイン酸 0.5 ５２５２実施例14 Ｚｎ２５ DEG ２グリセリン 0.5 ５２５２実施例15 Ｚｎ２５ DEG ２塩化亜鉛 0.5 ５２５２実施例16 Ｚｎ２５ DEG ２フェニルサリチレート 0.5 ５２５２実施例17 Ｚｎ２５ DEG ２没食子酸オクチル 0.5 ５２５２ ―――――――――――――――――――――――――――――――――――

【００７４】表３に示したように、リード部品を実装す
る場合の第２の粒子（金属粒子Ｂ）の添加の効果は、２
重量％を超えた範囲で顕著となり、３重量％以上で安定
した。

【００７５】さらに、比較例３において、試験後の導電
性接着剤の断面をＳＩＭＳ（二次イオン質量分析法）に
より分析したところ、図４（ａ）および図４（ｂ）に示
すように、Ｚｎ濃度が高い部分とＯ濃度が高い部分とが
よく一致した（図４〜図５の各図では、ハッチングの間
隔が狭いほど対象元素が高濃度で検出されたことを示
す）。このように、導電性接着剤中のＺｎ粒子中には、
耐湿試験後においてほぼ均一に酸素原子が存在してい
た。Ｚｎ粒子は、犠牲腐食により、その全体が酸化物ま
たは水酸化物へと変化したと考えられる。

【００７６】一方、比較例５において、試験後の導電性
接着剤と部品電極との界面近傍の断面をＳＩＭＳにより
分析したところ、図５（ａ）および図５（ｂ）に示すよ
うに、Ｓｎ濃度が高い部分において、酸素濃度がやや高
くなっていた。導電性接着剤内の酸素濃度は、電極表面
よりもむしろ低くなっている（図５（ｂ））。

【００７７】なお、上記では、部品の実装構造体の例と
して、チップ部品実装構造体、リード部品実装構造体を
挙げたが、本発明は、これに限らず、他の部品、例え
ば、ＣＳＰ（チップ・スケール・パッケージ）、ＢＧＡ
（ボール・グリッド・アレイ）などのパッケージ部品、
電解コンデンサ、ダイオード、スイッチ類などのチップ
部品やリード部品、またＩＣのベア実装など各種部品の
実装に用いることができる。

【００７８】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、耐湿信
頼性を改善した実装構造体を提供することができる。特
に、本発明によれば、汎用の卑金属電極を用いながら耐
湿性を向上させることができるため、導電性接着剤を用
いた実装品の用途を大幅に拡大できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実装構造体の一形態の平面図であ
る。

【図２】導電性接着剤の評価に用いた試験片の平面図
である。

【図３】（ａ）は、リード部品の一例を示す斜視図で
あり、（ｂ）は、リード部品を用いた本発明の実装構造
体の一形態の断面図である。

【図４】耐湿試験後の導電性接着剤内の組成をＳＩＭ
Ｓを用いて分析した結果を示す図であり、（ａ）はＺｎ
の分布を、（ｂ）はＯの分布をそれぞれ示す。

【図５】従来の導電性接着剤を適用したサンプルにお
ける耐湿試験後の導電性接着剤と電子部品の電極との界
面近傍をＳＩＭＳを用いて分析した結果を示す図であ
り、図５（ａ）はＳｎの分布を、図５（ｂ）はＯの分布
をそれぞれ示す。

【符合の説明】

１回路基板２電極３，４，５チップ抵抗６導電性接着剤層１１素子１２リード１３導電性接着剤１４ランド１５基板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩＨ０５Ｋ 3/34 ５０１Ｈ０５Ｋ 3/34 ５０１Ｄ (72)発明者三谷力大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者西山東作大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者小林伸二大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (56)参考文献特開2000−133043（ＪＰ，Ａ) 特開平10−190239（ＪＰ，Ａ) 特開平５−282954（ＪＰ，Ａ) 特開平７−254308（ＪＰ，Ａ) 特開平11−54880（ＪＰ，Ａ) 特開2000−22023（ＪＰ，Ａ) ＤａｏｑｉａｎｇＬｕａｎｄＣ．Ｐ．ＷｏｎｇＱｕｉｎｎＫ．Ｔｏｎｇ，ＭｅｃｈａｎｉｓｍｓＵｎｄｅｒｌｙｉｎｇｔｈｅＵｎｓｔａｂｌｅＲｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆＣｏｎｄｕｃｔｉｖｅＡｄｈｅｓｉｖｅｓ，1999 ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｍｐｏｎｅｎｔｓａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅ, ｐ．342〜346 ＤａｏｑｉａｎｇＬｕＱｕｉｎｎＫ．ＴｏｎｇａｎｄＣ．Ｐ．Ｗｏｎｇ，ＭｅｃｈａｎｉｓｍｓＵｎｄｅｒｌｙｉｎｇｔｈｅＵｎｓｔａｂｌｅＣｏｎｔａｃｔＲｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆＣｏｎｄｕｃｔｉｖｅＡｄｈｅｓｉｖｅｓ，ＩＥＥＥＴＲＥＮＳＡＣＴＩＯＮＳＯＮＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳＰＡＣＫＡＧＩＮＧＭＡＮＵＦＡＣＴＵＲＩＮＧ，ＶＯＬ．22, ＮＯ．３，ＪＵＬＹ 1999，ｐ．228〜 232 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01B 1/22 H01B 1/00 H01L 21/60 311 H05K 1/09 H05K 3/32 H05K 3/34 501

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】電子部品と基板と導電性接着剤とを含
み、前記電子部品の電極と前記基板の電極とが導電性接
着剤を用いて電気的に接続された実装構造体であって、前記導電性接着剤が、電気的接続を確保するための第１
の粒子と、前記第１の粒子より標準電極電位が低い第２
の粒子とを含み、前記第１の粒子の標準電極電位が銀の標準電極電位以上
であり、前記第２の粒子の標準電極電位が、前記電子部品の電極
の標準電極電位および前記基板の電極の標準電極電位の
いずれよりも低く、前記導電性接着剤が有機溶媒をさらに含み、前記有機溶
媒が１５以上の誘電率を有する極性溶媒である実装構造
体。
【請求項２】電子部品と基板と導電性接着剤とを含
み、前記電子部品の電極と前記基板の電極とが導電性接
着剤を用いて電気的に接続された実装構造体であって、前記導電性接着剤が、電気的接続を確保するための第１
の粒子と、前記第１の粒子より標準電極電位が低い第２
の粒子とを含み、前記第１の粒子の標準電極電位が銀の標準電極電位以上
であり、前記第２の粒子の標準電極電位が、前記電子部品の電極
の標準電極電位および前記基板の電極の標準電極電位の
いずれよりも低く、前記導電性接着剤が金属酸化膜除去用材料を含み、前記
金属酸化膜除去用材料により第２の粒子の表面の金属酸
化膜を除去または減少させた実装構造体。
【請求項３】第２の粒子が、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｃ
ｕ、Ｖ、ＣａおよびＢｅから選ばれる少なくとも１つを
含む請求項１または２に記載の実装構造体。
【請求項４】第２の粒子がＺｎを含む請求項３に記載
の実装構造体。
【請求項５】導電性接着剤は、１〜１００００ｐｐｍ
の電解質イオンをさらに含有する請求項１または２に記
載の実装構造体。
【請求項６】電解質イオンが塩化物イオンを含む請求
項５に記載の実装構造体。
【請求項７】第２の粒子が腐食して生成した、酸化
物、水酸化物、塩化物および炭酸塩から選ばれる少なく
とも１種の化合物を含む請求項１または２に記載の実装
構造体。
【請求項８】第１の粒子の含有率が、７０重量％以上
９５重量％以下である請求項１または２に記載の実装構
造体。
【請求項９】第２の粒子の含有率が、０．５重量％以
上１０重量％以下である請求項１または２に記載の実装
構造体。
【請求項１０】第２の粒子の含有率が、２重量％を超
える請求項９に記載の実装構造体。
【請求項１１】電子部品の電極および基板の電極から
選ばれる少なくとも一方の電極が、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｃｕ、
Ｎｉ、ＦｅおよびＢｅから選ばれる少なくとも１つを含
有する請求項１または２に記載の実装構造体。
【請求項１２】電子部品と基板と導電性接着剤とを含
み、前記電子部品の電極と前記基板の電極とが導電性接
着剤を用いて電気的に接続された実装構造体であって、
前記導電性接着剤が、標準電極電位が銀の標準電極電位
以上である粒子を含有し、前記電子部品の電極および前
記基板の電極から選ばれる少なくとも一方の電極であっ
て標準電極電位が前記粒子よりも低い電極の表面に、標
準電極電位が前記粒子の標準電極電位よりも高く、かつ
電気抵抗率が１×１０^-4Ωｃｍ以下である金属化合物被
膜が形成されている実装構造体。
【請求項１３】金属化合物被膜が、実質的に水に不溶
の金属化合物からなる請求項１２に記載の実装構造体。
【請求項１４】金属化合物被膜が、金属硫化物被膜で
ある請求項１２に記載の実装構造体。
【請求項１５】電子部品の電極および基板の電極から
選ばれる少なくとも一方の電極が、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｃｕ、
Ｎｉ、ＦｅおよびＢｅから選ばれる少なくとも１つを含
有する請求項１２に記載の実装構造体。