JPH01165654A - 導電性樹脂ペースト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、導電性樹脂ペーストで、特に導電性を必要と
する発光ダイオードチップの基板への接合や、液晶基板
の導通に用いるＲ電性樹脂ペーストに関するものである
。更に詳しくは使用時にＢステージ状態をとることがで
きる導電性、接着性に優れた導電性樹脂ペーストに関す
るものである。

〔従来技術〕

従来、ＩＣ，ＬＳＩ等の半導体素子とリードフレームの
接合には金−シリコン共晶が用いられていたが、金が高
価であることから最近では、銀粉を用いた導電性樹脂ペ
ーストが多く使われるようになってきた。

この種の導電性樹脂ペーストとしては、通常エポキシ樹
脂をバインダーとし、これに銀粉を混合した銀ペースト
が、作業性や接着性が良いため主として使用されている
。

この導電性樹脂ペーストとして必要な特性は、作業性、
硬化性、接着性、ワイヤボンイング法、導電性、信頼性
等があげらる。

一方、発光ダイオード用のペレットはＩＣ１ＳＬ１等の
チップに較べて１／１０〜１／１００と小さいため樹脂
ペーストにはより接着の強いペーストが必要であり、更
にチップ裏面より電極をとるので、導電性樹脂ペースト
の固有する導電率が発光ダイオード特性に比例するので
高い導電性が要求される。また発光ダイオードではチッ
プへのペーストの這い上りによりリーク不良を生ずるた
め、這い上りを無くする必要がある。

また液晶基板の上下の導通にも導電性樹脂ペーストが用
いられているが、塗布面積はＬＥＤのチップよりも小さ
く更に接着の安定性が必要である。

また上下の基板の導通安定性が液晶表示の機能の上で最
も重要な点であり、高い導電性が必要である。

従来、発光ダイオード用及び液晶基板用の導電性樹脂ペ
ーストとしては接着性、導電安定性をいずれも満足する
ものがなかった。

〔発明の目的〕

本発明は、前記の欠点を解消するために接着性、導電性
に優れた導電性ペーストを得んとして研究した結果、銀
粉はフレーク銀粉５球状銀粉及び樹枝状銀粉を適宜配合
することにより、導電性が高く、安定することを見い出
し、更に硬化剤としてフェノールノボラックを使用する
ことにより、接着力が高く、ヒートサイクル等の温度処
理や高温高湿テスト等の温度処理に対しても接着力の低
下が少なくないことを見い出し、目的を達成することが
できた。

〔発明の構成〕

本発明は銀粉、エポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤及び
溶剤よりなる導電性熱硬化性樹脂ペーストであって、（
Ａ）銀粉がフレーク状銀粉、球状銀粉、樹枝状銀粉から
なり、その混合割合がフレーク状銀粉１００重量部に対
して、球状銀粉５〜７０重量部、樹枝銀粉が５〜７０重
量部である銀粉混合物、（Ｂ）エポキシ樹脂は常温で液
状であるエポキシ樹脂、（Ｃ）硬化剤は分子当たり平均
２．５以上の活性水素を有する多価フェノール類、（Ｄ
）硬化促進剤は第３級アミン又はその塩、（Ｅ）溶剤は
グリコール類の誘導体、を必須成分とし、Ｂステージ状
態をとることが可能であることを特徴とする導電性樹脂
ペーストである。

本発明に用いる銀粉はフレーク状銀粉、球状銀粉、樹枝
状銀粉の混合物である。

従来、ＩＣ，ＬＳＩ等の導電性ペーストに用いられる銀
粉には、主にフレーク状の銀粉のみが用いられてきたが
、これは銀粉の接点が多く導電性に優れ、かつペースト
の塗布で必要なヂクソ性が得やすく、作業性に優れてい
るためである。

一方球状の銀粉を単独で用いると銀粉の接触点が少ない
ため導電性が悪くなり、又ペーストが広がりにくくなり
作業性に劣る。

又、フレーク状銀粉は、ペレットマウンＩｌ＆は横方向
に配向し易く縦方向、即ち、真に必要なチップとリード
フレームとの電気的接合に劣ることがある。

フレーク状銀粉に球状銀粉を併用すると、フレーク状銀
粉間の電気的接合を補ない、縦方向の導電性を良くする
ことができる。

球状銀粉としては１０ｔａｍ以下、平均粒径が２μ彊以
下、０．１μ−以上のものが好ましい。粒径が１０μ−
以上、平均粒径が２μｍ以上であると塗布厚みが厚くな
り、接着力が低下してしまう。また平均粒径が０．１μ
−以下であると、フレーク状銀粉間の電気的接合の効果
がなくなり、縫方向の導電性は低下する。しかしフレー
ク状銀粉と球状銀粉を併用するだけでは樹脂が分離し易
く、樹脂が流れ出すプリーディングが起こり、好ましく
ない。

これを防ぐために、立体的にバルキーで比表面積が大き
い樹枝状銀粉を併用することにより解決するものである
。樹枝状銀粉は立体的にバルキーなため縦方向の導電性
を補なう効果があり、かつ比表面積が大きいため分離や
ブリーディングといった現象は起こらない、ここで球状
銀粉を使用しないで、フレーク状銀粉と樹枝状銀粉のみ
を併用すると粘度が高くなり、好ましくない、したがっ
てフレーク状銀粉、球状銀粉及び樹枝状銀粉の混合割合
はフレーク状銀粉１００重量部に対して、球状銀粉が５
〜７０重量部であるが、樹枝状銀粉が５〜７０重量部で
あることが好ましい、ここで球状銀粉の量が５重量部以
下であると、縦方向の導電性が悪くなるが粘度が高くな
り好ましくない、また７０重量部以上では、分動やブリ
ーティングが起こり好ましくない、樹枝状銀粉が５重量
以下であると、縦方向の導電性が悪くなるが、分離やプ
リーティングが起こり好ましくない、また７０重量部以
上であると粘度が高くなり好ましくない。

本発明においては、導電性樹脂ペースト中に占める銀粉
の含有率は好ましくは７０〜８５重量％であり、この範
囲のものが、デイスペンサー、スクリーン印刷、スタン
ピング等によりペーストを塗布するのに最も使い易く、
７０％以下にすると導電性が悪くなり、好ましくない。

本発明に用いるエポキシ樹脂は常温で液状のものである
のに限定しているが、常温で液状のものでないと溶剤を
使用する量が増加し、ボイドが発生したり、乾燥時間が
長くなり好ましくない。

更に本発明に用いるエポキシ樹脂はエポキシ基を分子当
り平均２．５ケ以上含んでいることが必要である６通常
のエビビスタイプのように分子当りのエポキシ基の数が
２．０であるのは十分な耐熱性、速硬化性が得られない
ので望ましくない、但し３官能性またはそれ以上のもの
と２官能性のものとを配合して、平均２．５官能性以上
にして用いてもよい。

本発明に用いるエポキシ樹脂としては上記の条件を充し
ているものであれば何れも使用可能であるが、次のタイ
プのものが好ましい。

フロログルシノールトリグリシジールエーテル、トリヒ
ドロオキシビフェニルのトリグリシシールエーテル、テ
トラヒドロシビフェニルのテトラグリシシールエーテル
、テトラヒドロキシビスフェノールＦのテトラグリシシ
ールエーテル、テトラヒドロキシベンゾフェノンのテト
ラグリシシールエーテル、エポキシ化ノボラック、エポ
キシ化ポリビニルフェノール、トリグリシジルールイソ
シアヌレート、トリグリシシールシアヌレート、トリグ
リシシールＳ−トリアジン、トリグリシシールアミノフ
ェノール、テトラグリシシールジアミノジフェニルメタ
ン、テトラグリシシールメタフェニレンジアミン、テト
ラグリシシールピロメリト酸、トリグリシシールトリメ
リット酸などの３またはそれ以上の多官能性のエポキシ
樹脂及びこれに配合する２官能性のエポキシ樹脂、例え
ばジグリシジールレゾルシン、ジグリシノールビスフェ
ノールＡ１ジグリシジールビスフエノールＦ１ジグリシ
ジールビスフエノールＢ、ジヒドロキシベンゾフェノン
のジグリシジールエーテル、ジグリシジールオキシ安息
香酸、ジグリシジールフタル酸（ｏ、ｍ、ｐ）、ジグリ
シジールヒダントイン、ジグリシジールアニリン、ジグ
リシジールトルイジンなどであり、またはこれらの縮合
タイプの樹脂である。

これらのうち、特に低分子量のポリフェノール類のポリ
グリシシール化物（液状）が反応性、作業性、物性の面
より好ましい。

本発明に用いる硬化剤はエポキシ基と反応して架橋にあ
ずかる活性水素基を分子当り２．５ケ以上有する多官能
性のものであることが必要である。

このような活性水素を有する化合物としては、多価フェ
ノール類、芳香族系多塩基酸類、芳香族のポリアミン類
があるが、特に硬化性、貯蔵安定性の而はり多価フェノ
ール類が望ましい。

多価フェノール類としてはフェノール類とアルデヒド類
との初期縮合物でフリーのフェノールを可及的に含まな
い無定形の樹脂状物質が好ましい。

例えばフェノール、クレゾール、キシレノール等の１価
フェノール類とホルムアルデヒドとを＋ｌａ　Ｔｈ！水
溶液中強酸性下で反応させることによって得られる２及
び３核体を主体とする低分子の液状ノボラックや、１価
フェノール類とアクロレイン、グリオキザール等の多官
能アルデヒド類との酸性下の初期縮合物や、レゾルシン
、カテコール、ハイドロキノン等の多価フェノール類と
ホルムアルデヒトとの酸性下の初期締金物などであり、
上記の条件を充している限り何れも同様に用いることが
出来る。

芳香族系多塩基酸としてはピロメリット酸無水物、トリ
メリット酸無水物のような多塩基酸類及びその２乃至３
分子を２乃至３官能性のポリオールでエステル結合で連
結した多塩基酸誘導体や、無水マレイン酸、無水フタル
酸、無水エンドメチレンテトラヒドロ無水フタル酸、ヘ
キサヒドロ無水フタル酸などの２官能の酸無水物と上記
多塩基酸との共融混合物などであり、上記の条件を充た
してる限り何れも同様に用いることが出来る。

以上のポリフェノール中、特にノボラックタイプものが
好ましく、その中でも比較的低分子量で、しかもフリー
Ｐが少なく、分子量分布が狭いものが特に好ましい、即
ち、Ｍｎ　：　３５０〜４５０　、Ｍｗ／Ｍｎ＝２．０
〜３，５、フリーＰｒｏ、５％以下、軟化点（顕微鏡法
）８０〜１１０’ｃのものが適当である。

このようなタイプのものはエポキシレジンとの相溶性、
反応性が良好で、混合物としての粘度も比較的低く、し
かも高官能性で硬化性が良好であり、硬化物の物理的性
質がすぐれている等あらゆる面での性能のバランスがと
れていることが大きな特長である。

本発明に用いるエポキシ樹脂の平均のエポキシ当量対硬
化剤の平均の活性水素当量の比は３．０以下、好ましく
は０．５以下であり、かつ０．２以上、好ましくは０．
５以上であることが必要がある。ここで当量比が０．２
以下であると接着力は著しく低下し、好ましくない、ま
た３０以上であると硬化剤の粘度が高いため、粘度が高
くなり好ましくない。

本発明に用いる硬化促進剤は第３級アミンの塩であり、
ジメチルベンジルアミン、トリス（ジメチルアミノメチ
ル）フェノール、脂環式超塩基類、イミダゾール類の群
より選ばれた少くとも１種の第３級アミンと多価フェノ
ール類又は多塩基酸類との塩であることが望ましい。

脂環式超塩基とはトリメチレンジアミン、１．８−ジア
ザ−ビシクロ−（５，４，０）ウンデセン−７、ドデカ
ヒドロ−１，４，７，９ｂテトラアザフエナレンなどで
ある。

イミダゾール類とは２−及び／または４−の位置にメチ
ル、エチル、プロピルまたはよりＣ１，までの長鎖のア
ルキル基、フェニル基などの置換基を導入したものであ
る。

これらの第３級アミン類と塩を形成するものとしては、
フタル酸（０＋　ＩＩ　＋　ｐ）、テトラヒドロフタル
酸、エンドメチレンテトラヒドロフタル酸、ヘキサヒド
ロフタル酸、トリメリット酸、アジピン酸、コハク酸、
マレイン酸、イタコン酸などの多塩基酸、またはレゾル
シン、ピロガロール、ハイドロキノン、ビスフェノール
Ａ、ビスフェノールＦ、ビスフェノールＳ、低分子ノボ
ラックなどの多価−フェノール類である。

これらの第３級アミンの塩はエポキシ樹脂１００部（重
量、以下同じ）に対して０．１−１ｏ部の範囲であるこ
とが望ましい。これより少いと、促進効果が不十分であ
り、これより多くしても硬化がさほど促進されないのに
保存性が劣化するおそれがあるので何れも望ましくない
。

本発明に用する溶剤としては沸点が１７０°Ｃ以上のも
のが望ましく、ヒロソルブ類、カルピトール類などのよ
うなグリコール類の低級アルキルモノエーテル、ジエー
テル、モノエーテルアセテート、同プロピオネートなど
である。

ここで沸点が１７０℃以下であると、スクリーン印刷時
の乾きが早く好ましくない。

本発明に於いては脱泡剤やカップリング剤を適宜用いて
もよい。

脱泡剤やカップ剤としては、シリコーン系、弗素系その
他のものの何れを用いてもよい。

本発明の導電性樹脂ペーストは塗布後接前し、１２０〜
２５０℃で硬化できるが、塗布後加熱乾燥し、Ｂステー
ジ状態を一端経てから、被着体を加熱圧着し、硬化して
もよい。すなわちＢステージ状態をとることにより、塗
布形状が安定するため、ＬＥｌ）の這い上り量の抑制が
可能となり、リーク不良を防ぐことができる。また液晶
基板の場合、基板の位置合わせ等が容易になる利点があ
る。更に加熱し、溶剤を飛散させるため、硬化時にボイ
ドの発生が少なく、接着力及び導電性を更に安定させる
ことができる。

ここでＢステージ化の加熱温度としては５０°Ｃ〜１５
０℃が好ましく、５０℃以下では溶剤が飛びにく＜、１
５０℃以上では反応が進み易く好ましくない。

また被着体の加熱圧着条件としては３５℃〜１５０℃で
可能である。

本発明のマウント用樹脂組成物の製造工程は次のようで
ある。

先ず所定量のエポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤、溶剤
をそれぞれ秤取し、混練し均一溶液とする。この場合混
練には通常の撹拌層、襠潰器、三本ロール、インクミル
などを適宜組合せて用いてよい。

次に所定量の銀粉を秤取し、上記樹脂溶液と混練して完
全に均一なペースト状にする。この場合にも撹拌槽、播
潰器、三本ロールなどを適宜組合せて用いる０次にペー
スト状樹脂組成物を所定の容器秤量分配し、真空チャン
バー中で脱泡して製品とする。

〔発明の効果〕

本発明による導電性樹脂ペーストは銀粉としてフレーク
状銀粉、球状銀粉及び樹脂状銀粉からなる銀粉混合物を
用い、硬化剤としてフェノールノボラックを用いること
により、従来のペーストに比較し、導電安定性及び接着
安定性に優れたペーストを得ることができ、発光ダイオ
ードや液晶基板導通用導電性樹脂ペーストとして非常に
優れているものである。

実施例１ エポキシ樹脂としてエポキシ化フェノールノボラック（
数平均分子１ｉ；６２０、エポキシ当ｌ　；　１７５、
エポキシ器の数／分子；３．５１００部（重量、以下同
じ）、硬化剤としてフェノールノボラック（数平均分子
ｆｆｉ；７５０、活性水素当ｌ　；　１０５　、活性水
素基の数７分子；５．５）６５部、硬化促進剤としてト
リス（ジメチルアミノメチル）フェノールのアジピン酸
塩０．１部、溶剤としてブチルカルピトールアセテート
８０部、シリコーン系消泡剤０．０１部を撹拌し均一溶
液とする。

上記配合物２０重量部に対して平均粒径２μ−のフレー
ク状銀粉６０重量部、平均粒径０．５　μ驕の球状銀粉
１０重量部、平均粒径０．５　μ−の樹枝状銀粉１０重
量部を配合し、混合後、三本ロールを通して樹脂組成物
を得る。

得られた樹脂組成物の粘度、接着強度、体積抵抗率、作
業性に関するデータを第１表にまとめた。

実施例２ エポキシ樹脂はエピビス系液状エポキシ樹脂（数平均分
子量１３８０、エポキシ当量１：１９０、エポキシ基の
数７分子；２．０、加水分解性クロルＭ　；　１５０　
ｐｐｍ　）　とフロログルシンのトリグリシシールエー
テル（数平均分子量；３６０、エポキシ当Ｊｆｔ；１２
０、エポキシ基の数７分子？　２．８　）とを１、０　
／　２．０の割合（重ｆｆ１）で混合したものを用いる
。

硬化剤としては、レゾルシン系ノボラック（数平均分子
ｌ　；　３００　、活性水素当量−８０、活性水素の数
７分子；　３．８　）を用いる。

硬化促進剤、消泡剤は実施例１と同じである。

配合、ペースト性状、硬化条件、硬化物の性能は第１表
の通りである。

比較例１ 実施例１において硬化剤を７エノールノボラツクからジ
シアンジアミドに置きかえた第１表の樹脂組成物である
が、硬化剤を変えたことによってマウント強度の低下、
Ｂステージ状態でのベタつきが発生し、好ましくない。

比較例２〜６ 実施例１の樹脂配合物を用いて第１表に示す配合で組成
物を作成し、その性能を第１表に示した。

比較例２ではフレーク状銀粉だけの場合で、導電性が悪
い、比較例３は球状銀粉を併用した場合で粘度が低く、
ブリーティングし易い、比較例４はフレーク状銀粉と樹
枝状銀粉を併用した場合で粘度が高（、突起が発生する
ため、作業性が良くない、比較例５は球状銀粉に平均粒
径が５μｍのものを用いた場合であるが、ブリーディン
グが発生し易い、比較例６は球状銀粉を多量に用いた場
合であるが、ｉ電性が低下し、ブリーディングも発生す
る。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）銀粉、エポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤及び溶
   剤よりなる導電性熱硬化性樹脂ペーストであって、（Ａ
   ）銀粉がフレーク状銀粉、球状銀粉、樹枝状銀粉からな
   り、その混合割合がフレーク状銀粉１００重量部に対し
   て、球状銀粉が５〜７０重量部、樹枝状銀粉が５〜７０
   重量部である銀粉混合物、（Ｂ）エポキシ樹脂は常温で
   液状であるエポキシ樹脂、（Ｃ）硬化剤は分子当り平均
   ２．５以上の活性水素を有する多価フェノール類、（Ｄ
   ）硬化促進剤は第３級アミン又はその塩、（Ｅ）溶剤は
   グリコール類の誘導体、を必須成分とし、Ｂステージ状
   態をとることが可能であることを特徴とする導電性樹脂
   ペースト。
2. （２）球状銀粉の平均粒径が０．１〜２μｍである。特
   許請求の範囲第一記載の導電性樹脂ペースト。