JPH08170054A - 導電性接着剤の接着方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】酸化膜をもつ被着体であっても導電性接着剤に
より強固に接合できるようにし、導電性を確保する。 【構成】研磨材粉末を含む導電性接着剤層２を一対の被
着体１，３の間に介在させ、一対の被着体を振動させ導
電性接着剤層と被着体の間に作用する剪断応力により研
磨材粉末で少なくとも一方の被着材表面を研磨すること
を特徴とする。研磨により被着体表面に存在していた酸
化膜などが削られ、純粋な被着体表面が表出して導電性
接着剤と接触するので、高い接着強度が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、導電性接着剤により被
着体どうしを接着する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】プリント基板に電気部品を搭載するに
は、従来よりはんだ付けによる接合が用いられている。
しかしはんだでは接合作業性が悪く工数が多大であるた
め、近年では導電性接着剤による接着が行われる傾向に
ある。また、半導体チップをベースのキャリア材料（例
えばアルミナセラミックなど）に接着するダイスボンデ
ィングにも導電性接着剤が用いられている。

【０００３】この導電性接着剤は、導電性を付与するた
めの導電性粉末と、接着性を付与するためのバインダと
から構成され、使用時には液状又はペースト状で一対の
被着体間に介在され、加熱などの手段によりバインダを
硬化させることで一対の被着体を接着するものである。
導電性粉末としては、フレーク状銀粉末が代表的に用い
られ、バインダにはエポキシ樹脂やシリコーン樹脂が用
いられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが被着体がはん
だなどである場合には、表面に酸化膜を形成し易く、そ
の酸化膜により導電性接着剤の接着強度が低下するとい
う不具合がある。つまり酸化膜表面に導電性接着剤を塗
布して接合すると、酸化膜と被着体との界面から剥離し
たり、酸化膜が絶縁性であるため、別工程で酸化膜を除
去しなければならないという問題があった。

【０００５】また、この酸化膜を除去するために、従来
より酸洗浄を行う方法があるが、酸を用いると腐食を防
止するために充分な洗浄が必要となり工数が多大とな
る。また洗浄した後に放置されて空気と接触すると、再
び酸化膜が形成されてしまうという問題もある。本発明
はこのような事情に鑑みてなされたものであり、酸化膜
をもつ被着体であっても導電性接着剤により強固に接合
し導電性を確保できるようにすることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の導電性接着剤の接着方法は、導電性粉末と研磨材粉
末及びバインダとよりなる導電性接着剤層を一対の被着
体の間に介在させる工程と、一対の被着体を振動させ導
電性接着剤層と被着体の間に作用する剪断応力により研
磨材粉末で少なくとも一方の被着材表面を研磨する工程
と、導電性接着剤層のバインダを硬化させて一対の被着
体を接着する工程と、よりなることを特徴とする。

【０００７】

【作用】本発明の接着方法では、先ず一対の被着体の間
に導電性接着剤層を介在させる。例えば一方の被着体表
面に導電性接着剤を塗布しておき、他方の被着体を重ね
て行うことができる。また両方の被着体表面に導電性接
着剤を塗布し、その導電性接着剤塗布面どうしが対向す
るように重ねることで行うこともできる。

【０００８】ここで、導電性接着剤は、導電性粉末と研
磨材粉末及びバインダとから構成され、研磨材粉末を含
有するところに一つの特色を有している。次に、導電性
接着剤層をもつ一対の被着体に振動を加える。このとき
導電性接着剤層はまだ硬化していない状態であるので、
振動により一対の被着体はそれぞれ独立して振動し、少
なくとも一方の被着体表面と導電性接着剤層との間には
剪断応力が作用する。この剪断応力により、導電性接着
剤層中に含まれる研磨材粉末と少なくとも一方の被着体
表面との間に摩擦運動が生じ、研磨材粉末により少なく
とも一方の被着体表面が研磨される。

【０００９】この研磨により被着体表面に存在していた
酸化膜などが削られ、純粋な被着体表面が表出して導電
性接着剤と接触する。また表出した純粋な被着体表面
は、導電性接着剤層で酸素との接触が阻止されているの
で、新たに酸化膜が形成されるのが防止されている。さ
らに、研磨材粉末による研磨で被着体表面に凹凸が形成
され、投錨効果による接着強度の向上も期待される。

【００１０】そして加熱などにより導電性接着剤層中の
バインダを硬化させることで、少なくとも一方の被着体
では酸化膜と被着体との界面からの剥離がなく、硬化し
た導電性接着剤層により強固に接着され導電性が確保さ
れる。

【００１１】

【実施例】

〔発明の具体例〕本発明の一つの特色をなす導電性接着
剤は、導電性粉末と研磨材粉末及びバインダとから構成
されている。導電性粉末としては、銀粉末、金粉末、銅
粉末、アルミニウム粉末、カーボン粉末など従来と同様
に導電性の高い金属系もしくは有機系の粉末が用いられ
る。フレーク状の銀粉末が特に望ましい。

【００１２】研磨材粉末としては、アルミナやダイヤモ
ンドなどの非導電性の粉末を用いることもできるが、特
に高い導電性を確保したい場合にはアセチレンブラック
などの導電性の粉末を用いることもできる。この研磨材
粉末の量は、アルミナなどの非導電性粉末の場合、導電
性粉末１００重量部に対して５〜３０重量部、好ましく
は１０〜２０重量部の範囲である。研磨材粉末が５重量
部より少ないと振動時の研磨作用が発現されず、３０重
量部より多く含むと導電性に不具合が生じるようにな
る。

【００１３】バインダとしては、エポキシ樹脂、シリコ
ーン樹脂など従来と同様のものを利用でき、一般にはエ
ポキシ樹脂が主流である。エポキシ樹脂の場合には、主
剤としてフェノールノボラックエポキシ、ビスフェノー
ルＡ、ビスフェノールＦなどが利用され、硬化剤にはア
ミン系、変性アミン系が主に用いられる。研磨材粉末に
は、導電性粉末と比重差の大きいものを用いることが好
ましい。このようにすれば、自重又は遠心分離などの強
制手段により、導電性接着剤層中で研磨材粉末を被着体
表面に近接させて配置することができる。したがって被
着体表面の研磨作用が増大し、接着強度が一層向上す
る。また研磨材粉末を少量として同じだけの研磨を行う
こともできるので、研磨材粉末が導電性に与える悪影響
を抑制することができる。

【００１４】振動条件としては、超音波による振動が特
に望ましいがこれに限られるものではなく、振幅の大き
な振動も用いることができ、振動数も種々選択できる。
以下、実施例により具体的に説明する。 （実施例１）銀粉末８０重量％とエポキシ樹脂２０重量
％とからなる市販の導電性接着剤（「品番８１７５」エ
ィブルスティック社製）９０重量部に対して、研磨材粉
末として平均粒径０．０５μｍのアルミナ粉末１０重量
部を加え、充分に攪拌して本実施例に用いる導電性接着
剤を調製した。

【００１５】次に、図１に示すように、一方の被着体と
してプリント基板１を用意し、はんだ膜の要部表面に上
記導電性接着剤を塗布して導電性接着剤層２を形成し
た。その上に他方の被着体としての電気部品３を乗せ
た。電気部品３の導電性接着剤層２と接触する部分に
は、予めはんだが塗布してある。その状態でプリント基
板１の下から超音波振動を加えて振動させた。振動条件
としては、振動周波数５０ｋＨｚ、振動電流は３Ａ、振
動時間は１０分間である。

【００１６】その後全体を１５０℃に加熱して３０分間
保持し、導電性接着剤層２を硬化させた。そして室温ま
で冷却して１時間放置し、プリント基板１と電気部品３
との剪断接着強度を測定した。結果を図２に示す。な
お、図２のグラフは測定数ｎ＝３の平均値である。 （実施例２）平均粒径０．０５μｍのアルミナ粉末に代
えて、平均粒径２μｍのアルミナ粉末を１０重量部用い
たこと以外は実施例１と同様にして導電性接着剤を調製
し、実施例１と同様にしてプリント基板１と電気部品３
を接着した後、同様に剪断強度を測定した。結果を図２
に示す。

【００１７】（実施例３）平均粒径０．０５μｍのアル
ミナ粉末に代えて、平均粒径３μｍのダイヤモンド粉末
を１０重量部用いたこと以外は実施例１と同様にして導
電性接着剤を調製し、実施例１と同様にしてプリント基
板１と電気部品３を接着した後、同様に剪断強度を測定
した。結果を図２に示す。

【００１８】（比較例）アルミナ粉末を用いず、市販の
導電性接着剤（「品番８１７５」エィブルスティック社
製）をそのまま用いたこと以外は実施例１と同様にし
て、プリント基板１と電気部品３を接着した後、同様に
剪断強度を測定した。結果を図２に示す。図２より、そ
れぞれの実施例の接着方法では、従来法である比較例に
比べて格段に高い接着強度で接着されていることが明ら
かである。またアルミナ粉末の粒径による差異は認めら
れなかった。

【００１９】（実施例４）導電性粉末としてのアルミニ
ウム粉末７２重量部と、研磨材粉末としての実施例１と
同様のアルミナ粉末１０重量部と、エポキシ樹脂１８重
量部とよりなる導電性接着剤を用意した。アルミニウム
粉末の比重は２．７０ｇ／ｃｍ³ であり、アルミナ粉末
の比重は４．０ｇ／ｃｍ³ であって、両者の比重差が大
きい。

【００２０】この導電性接着剤を、図３に示すように、
はんだ層１１をもつ銅板１０の表面にそれぞれ１３０μ
ｍの膜厚に塗布した。そしてこの導電性接着剤層２０を
もつ銅板１０をそれぞれ、導電性接着剤層２０が内周側
に銅板１０が外周側に位置するように、図４に示すよう
に遠心分離器４に配置し、回転速度５００ｒｐｍで１分
間回転させた。

【００２１】なお、遠心分離器４の回転速度及び回転時
間は、例えば１００〜１０００ｒｐｍと０．５〜５分の
間から選択するなど、導電性粉末と研磨材粉末の組合せ
により最適条件を選択することができる。遠心分離後の
導電性接着剤層２０をもつ銅板１０は、導電性接着剤層
２０どうしが対向するように積層され、実施例１と同様
に超音波振動された後、同様に加熱されて接着された。
得られた接着体の断面を図５に模式的に示す。

【００２２】この接着体では、導電性接着剤層２０中の
研磨材粉末２１は、遠心力によりそれぞれの銅板１０表
面に沿うように偏って配置され、アルミニウム粉末２２
は厚さ方向にほぼ均一に分布している。そしてはんだ層
１１表面の酸化膜１２は研磨材粉末２１により良好に研
磨され、部分的に残存するのみであって、導電性接着剤
層２０は大部分の表面が純粋なはんだ層１１表面に接触
し、高い接着強度が発現されている。

【００２３】

【発明の効果】すなわち本発明の導電性接着剤の接着方
法によれば、はんだのような酸化膜をもつ被着体であっ
ても、確実にかつ容易に高い接着強度で接着することが
できる。また酸洗浄やその後の念入りな洗浄が不要であ
るので、工数を大幅に低減することができるとともに、
酸による腐食の懸念が回避される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の接着方法において振動させ
ている状態を示す説明図である。

【図２】本発明の一実施例及び比較例の接着方法で得ら
れた接着体の剪断接着強度の棒グラフである。

【図３】本発明の第４の実施例の接着方法において導電
性接着剤を塗布した状態の説明図である。

【図４】本発明の第４の実施例の接着方法において振動
させる前に遠心分離を行っている状態を示す説明図であ
る。

【図５】本発明の第４の実施例の接着方法において得ら
れた接着体の模式的断面図である。

【符号の説明】

１：プリント基板（被着体） ２，２０：導電性接着
剤層 ３：電気部品（被着体） １１：はんだ層 １２：酸化膜 ２１：アルミナ
粉末（研磨材粉末） ２２：アルミニウム粉末（導電性粉末）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 導電性粉末と研磨材粉末及びバインダと
   よりなる導電性接着剤層を一対の被着体の間に介在させ
   る工程と、 一対の該被着体を振動させ該導電性接着剤層と該被着体
   の間に作用する剪断応力により該研磨材粉末で少なくと
   も一方の該被着材表面を研磨する工程と、 該導電性接着剤層の該バインダを硬化させて一対の該被
   着体を接着する工程と、よりなることを特徴とする導電
   性接着剤の接着方法。