JP5373464B2 - 導電性ペーストおよびこれを用いた実装構造体 - Google Patents
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Description
第1導電性フィラーの融点が、120〜140℃である場合、第2導電性フィラーの融点は、120℃以下であることが好ましい。
第1導電性フィラーの融点が、190〜230℃である場合、第2導電性フィラーの融点は、100〜140℃であることが好ましい。
第2導電性フィラーが、SnおよびBiを含む場合、第2導電性フィラーにおけるBiの含有量は55〜70mol%であることが好ましい。
第1導電性フィラーとしては、導電性ペーストを加熱硬化させる温度以下の融点を持つ合金粒子が選択される。第1導電性フィラーは、導電性ペーストを加熱硬化させる温度よりも約10℃〜20℃低い融点を持つ合金粒子がよい。
第1フラックスとしては、第2導電性フィラーの融点よりも15℃〜45℃高い融点を有するものを選択することが重要である。
第2フラックスとしては、第2導電性フィラーの融点以下の融点を有するものを選択することが重要である。
熱硬化性樹脂は、例えば、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ビスマレイミド樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂、オキセタン樹脂などを含むことができる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。これらのうちでは、特にエポキシ樹脂が好適である。
以下に材料の詳細を示す。
(1)第1導電性フィラー:各表に記載の合金粒子A
(2)第2導電性フィラー:各表に記載の合金粒子B
ただし、
SnBi:Sn42Bi58
SnAgCu:Sn96.5Ag3Cu0.5
SnIn:Sn48In52
SnCu:Sn99.25Cu0.75
SnBiIn:Sn20Bi65In15
(3)第1フラックス:各表に記載のフラックスA
(4)第2フラックス:各表に記載のフラックスB
(5)熱硬化性樹脂:ビスフェノールF型エポキシ樹脂、商品名「エピコート806」、ジャパンエポキシレジン株式会社製
(6)硬化剤:イミダゾール系硬化剤、商品名「キュアゾール2P4MZ」、四国化成工業株式会社製
(7)添加剤:ヒマシ油系添加剤、商品名「THIXCIN R」、エレメンティス・ジャパン社製
(半田ボール発生量)
セラミック基板上に、φ3mmの開口部を有する厚さ0.2mmのメタルマスクを用いて、導電性ペーストを印刷した。印刷された導電性ペーストを、基板とともに、160℃の加熱オーブン内に導入し、10分間加熱し、導電性ペーストを硬化させた。その後、導電性ペーストの硬化物を、基板とともに、常温まで冷却した。その後、硬化物を顕微鏡で観察し、半田ボール発生量を評価した。
半田ボール発生量は、比較例2の結果を「中(medium)」とし、これを基準に相対的に比較した。
セラミック基板上に導電性ペーストを印刷後、大気中、25℃で1時間放置した。その後、印刷された導電性ペーストを、基板とともに、160℃の加熱オーブン内に導入し、10分間加熱し、導電性ペーストを硬化させ、サンプルXを得た。一方、セラミック基板上に導電性ペーストを印刷後、直ちに、160℃の加熱オーブン内に導入し、10分間加熱し、導電性ペーストを硬化させ、サンプルYを得た。
サンプルXとサンプルYの半田ボールの発生量を比較した。発生量の差が小さい場合ほど、導電性ペーストの保存性は良好である。保存性(ライフ)は、比較例2の結果を「△(medium)」とし、これを基準に相対的に比較した。○:long、×:short
第1フラックスの融点と第2フラックスの融点の差が評価結果に与える影響について調べた。表2Aに示す重量割合で合金粒子Aおよび合金粒子Bをそれぞれ用い、同じく表2Aに示す重量割合でフラックスAおよびフラックスBをそれぞれ用いた。評価結果を表2Bに示す。
また、条件2を満たさない導電性ペースト(比較例1)は、合金粒子Bがその融点に達するまでに、合金粒子Bの還元がほとんど進行しないため、半田ボールの発生量を低減しにくくなると考えられる。
第1導電性フィラーの融点と第2導電性フィラーの融点との差が評価結果に与える影響を調べた。表3Aに示す重量割合で合金粒子Aおよび合金粒子Bをそれぞれ用い、同じく表3Aに示す重量割合でフラックスAおよびフラックスBをそれぞれ用いた。評価結果を表3Bに示す。
また、比較例13より、第2フラックスの融点は第2導電性フィラーの融点以下である必要があることが確認できた。
更に、比較例12、15より、第1フラックスの融点は第2導電性フィラーの融点
+15℃〜+45℃の範囲内とすることが有効であることも確認できた。
第1フラックスおよび第2フラックスの合計に対する第2フラックスの割合が評価結果に与える影響を調べた。表4Aに示す重量割合で合金粒子Aおよび合金粒子Bをそれぞれ用い、同じく表4Aに示す重量割合でフラックスAおよびフラックスBをそれぞれ用いた。評価結果を表4Bに示す。
2 基板
3 電子部品
4 導電性ペースト
Claims (14)
- フィラー成分およびフラックス成分を含む導電性ペーストであって、
前記フィラー成分は、それぞれ融点の異なる第1導電性フィラーおよび第2導電性フィラーを含み、
前記第1導電性フィラーの融点は、前記第2導電性フィラーの融点よりも20℃以上高く、
前記フラックス成分は、それぞれ融点の異なる第1フラックスおよび第2フラックスを含み、
前記第1フラックスの融点は、前記第2フラックスの融点よりも高く、
前記第1フラックスの融点は、前記第2導電性フィラーの融点よりも15℃〜45℃高く、
前記第2フラックスの融点は、前記第2導電性フィラーの融点以下であり、
前記第1フラックスおよび前記第2フラックスの合計に占める前記第2フラックスの割合が、50質量%以下であり、かつ、前記第1導電性フィラーおよび第2導電性フィラーの合計に占める前記第2導電性フィラーの質量%の1.5倍以上であり、
前記第1フラックスおよび前記第2フラックスが、有機酸、アミンのハロゲン塩およびアミン有機酸塩よりなる群から選択される少なくとも1種であり、
前記第1導電性フィラーおよび前記第2導電性フィラーが、Sn、Bi、In、AgおよびCuよりなる群から選ばれる少なくとも1種を含む金属粒子である、導電性ペースト。 - 前記第1フラックスの融点は、前記第1導電性フィラーの融点以下である、請求項1記載の導電性ペースト。
- 前記第1導電性フィラーの融点が、120〜140℃であり、
前記第2導電性フィラーの融点が、120℃以下である、請求項1または2記載の導電性ペースト。 - 前記第1導電性フィラーの融点が、190〜230℃であり、
前記第2導電性フィラーの融点が、100〜140℃である、請求項1または2記載の導電性ペースト。 - 前記第1導電性フィラーおよび前記第2導電性フィラーの合計に占める前記第1導電性フィラーの割合が、75〜90質量%である、請求項1〜4のいずれかに記載の導電性ペースト。
- 前記第1導電性フィラーおよび前記第2導電性フィラーの合計に占める前記第1導電性フィラーの割合が、80〜90質量%である、請求項5記載の導電性ペースト。
- 前記第1導電性フィラーおよび前記第2導電性フィラーの合計に占める前記第1導電性フィラーの割合が、85〜90質量%である、請求項6記載の導電性ペースト。
- 前記第1導電性フィラーが、SnおよびBiを含む、請求項1〜7のいずれかに記載の導電性ペースト。
- 前記第1導電性フィラーにおけるBiの含有量が0.5〜60mol%である、請求項8記載の導電性ペースト。
- 前記第2導電性フィラーが、SnおよびBiを含む、請求項1〜9のいずれかに記載の導電性ペースト。
- 前記第2導電性フィラーにおけるBiの含有量が55〜70mol%である、請求項10記載の導電性ペースト。
- 前記第1導電性フィラーおよび前記第2導電性フィラーの両方が、SnおよびBiを含む、請求項1〜11のいずれかに記載の導電性ペースト。
- 更に、熱硬化性樹脂成分と、硬化剤成分とを含む、請求項1〜12のいずれかに記載の導電性ペースト。
- 基板と、前記基板に実装された電子部品と、前記基板に前記電子部品を接合する請求項1〜13のいずれかに記載の導電性ペーストとを含む、実装構造体。
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