KR101774624B1 - 도전 재료 및 접속 구조체 - Google Patents

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KR101774624B1
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아키라 유우키
준이치 시마오카
히로시 고바야시
히데아키 이시자와
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세키스이가가쿠 고교가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 양이온 발생제를 이용하고 있음에도 불구하고, 접속 대상 부재의 전극간을 전기적으로 접속한 경우에, 얻어지는 접속 구조체의 도통 신뢰성 및 절연 신뢰성을 높일 수 있는 도전 재료, 및 상기 도전 재료를 이용한 접속 구조체를 제공한다. 본 발명에 따른 도전 재료는 경화성 성분과, 양이온 교환체와, 음이온 교환체와, 도전성 입자(5)를 포함한다. 상기 경화성 성분은 경화성 화합물과 양이온 발생제를 함유한다. 본 발명에 따른 접속 구조체(1)는 제1 접속 대상 부재(2)와, 제2 접속 대상 부재(4)와, 제1, 제2 접속 대상 부재(2, 4)를 전기적으로 접속하고 있는 접속부(3)를 구비한다. 접속부(3)는 상기 도전 재료를 경화시킴으로써 형성되어 있다.

Description

도전 재료 및 접속 구조체{CONDUCTIVE MATERIAL AND CONNECTION STRUCTURE}
본 발명은 복수의 도전성 입자를 포함하는 도전 재료에 관한 것으로, 예를 들면, 플렉시블 인쇄 기판, 유리 기판, 유리 에폭시 기판, 반도체칩 및 유기 전계 발광 표시 소자용 기판 등의 여러 가지의 접속 대상 부재의 전극간을 전기적으로 접속하기 위해서 사용할 수 있는 도전 재료에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 도전 재료를 이용한 접속 구조체에 관한 것이다.
페이스트상 또는 필름상의 이방성 도전 재료가 널리 알려져 있다. 상기 이방성 도전 재료에서는, 결합제 수지 등에 복수의 도전성 입자가 분산되어 있다.
상기 이방성 도전 재료는, 각종 접속 구조체를 얻기 위해서, 예를 들면, 플렉시블 인쇄 기판과 유리 기판의 접속(FOG(Film on Glass)), 반도체칩과 플렉시블 인쇄 기판의 접속(COF(Chip on Film)), 반도체칩과 유리 기판의 접속(COG(Chip on Glass)), 및 플렉시블 인쇄 기판과 유리 에폭시 기판의 접속(FOB(Film on Board)) 등에 사용되고 있다.
상기 이방성 도전 재료의 일례로서, 하기의 특허문헌 1에는, 열경화성 수지를 주성분으로 하는 수지 성분과, 전극으로부터 해리되는 금속 이온을 포착하는 금속 이온 포착제와, 도전성 입자를 포함하는 이방성 도전 재료가 개시되어 있다. 상기 금속 이온 포착제는 도전성 입자보다도 작은 입경을 갖는다.
하기의 특허문헌 2에는, 절연성 접착제와, 도전성 입자와, 무기이온 교환체를 포함하는 이방성 도전 재료가 개시되어 있다.
또한, 하기의 특허문헌 3에는, 지환식 에폭시 수지와, 디올류와, 에폭시기를 갖는 스티렌계 열가소성 엘라스토머와, 자외선 활성형 양이온 중합 촉매와, 도전성 입자를 포함하는 이방성 도전 재료가 개시되어 있다.
하기의 특허문헌 4에는, 경화제와, 경화성의 절연성 수지와, 도전성 입자와, 이온 포착제 입자를 포함하는 이방 도전성 접착시트가 개시되어 있다. 특허문헌 4에서는, 이온 포착제 입자가 교환되는 이온 타입에 대해서는, 양이온 타입, 음이온 타입 및 양쪽성 이온 타입이 있는 것이 기재되어 있다. 또한, 특허문헌 4에서는, 전극 단자의 이온 이동의 직접 원인이 되는 금속 이온(양이온)과, 전기 전도도를 상승시키고 금속 이온을 생성하는 원인이 되는 음이온을 양쪽 모두 교환할 수 있기 때문에, 양쪽성 이온 타입이 바람직한 것으로 기재되어 있다.
일본 특허 공개 제2001-237006호 공보 일본 특허 공개(평)10-245528호 공보 일본 특허 공개(평)11-060899호 공보 일본 특허 공개 제2007-16088호 공보
상기 이방성 도전 재료에 의해, 예를 들면, 반도체칩의 전극과 유리 기판의 전극을 전기적으로 접속할 때에는, 유리 기판상에, 도전성 입자를 포함하는 이방성 도전 재료를 배치한다. 다음으로, 반도체칩을 적층하여 가열 및 가압한다. 이에 따라, 이방성 도전 재료를 경화시키고, 도전성 입자를 통해 전극간을 전기적으로 접속하여 접속 구조체를 얻는다.
특허문헌 1 내지 4에 기재된 바와 같은 종래의 이방성 도전 재료를 이용하여 접속 구조체를 제작하면, 얻어진 접속 구조체가 고습 하에서 통전된 상태에서 사용되면 이동이 생기는 경우가 있다. 이 때문에, 상기 접속 구조체의 절연 신뢰성이 낮은 경우가 있다.
특히, 특허문헌 3에 기재된 바와 같은 양이온 발생제를 포함하는 종래의 이방성 도전 재료를 이용한 접속 구조체에서는, 고습 하에서 통전된 상태에서의 사용에 의해 이동이 생기기 쉽다는 문제가 있다.
또한, 특허문헌 4에 기재된 바와 같이, 이온 포착제를 이용한 것만으로는 이동을 충분히 억제할 수 없는 경우가 있다. 또한, 특허문헌 4의 실시예에서는, 양이온 타입의 이온 포착제 입자와, 음이온 타입의 이온 포착제 입자 중 어느 하나가 이용되고 있는 것에 불과하다. 특허문헌 4의 실시예에서 이용되고 있는 양이온 타입의 이온 포착제 입자 및 음이온 타입의 이온 포착제 입자, 및 특허문헌 4에서 예로 들어진 양쪽성 이온 타입의 이온 포착제 입자에서는, 다른 배합 성분의 종류에 따라 이동을 충분히 억제할 수 없는 경우가 있다.
또한, 최근에, 상기 접속 구조체에 있어서의 전극 폭/전극간 폭인 L/S(라인/스페이스)가 한층 더 작아지고 있다. 상기 접속 구조체에 있어서의 전극의 L/S가 작을수록, 이동이 생겼을 때 절연 불량이 생기기 쉽다는 문제가 있다.
본 발명의 목적은, 양이온 발생제를 이용하고 있음에도 불구하고, 접속 대상 부재의 전극간을 전기적으로 접속한 경우에, 얻어지는 접속 구조체의 도통 신뢰성 및 절연 신뢰성을 높일 수 있는 도전 재료, 및 상기 도전 재료를 이용한 접속 구조체를 제공하는 것이다.
본 발명의 넓은 국면에 따르면, 경화성 성분과, 양이온 교환체와, 음이온 교환체와, 도전성 입자를 포함하며, 상기 경화성 성분이 경화성 화합물과 양이온 발생제를 함유하는 도전 재료가 제공된다.
본 발명에 따른 도전 재료의 어느 특정한 국면에서는, 상기 양이온 교환체의 중성 교환 용량이 2meq/g 이상이고, 상기 음이온 교환체의 중성 교환 용량이 1meq/g 이상이다.
상기 양이온 교환체는 지르코늄 원자를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 음이온 교환체는 마그네슘 원자와 알루미늄 원자를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 도전 재료의 다른 특정한 국면에서는, 상기 경화성 화합물 100중량부에 대하여, 상기 양이온 교환체의 함유량이 0.01중량부 이상 5중량부 이하이고, 상기 음이온 교환체의 함유량이 0.01중량부 이상 5중량부 이하이다.
본 발명에 따른 도전 재료의 다른 특정한 국면에서는, 상기 도전성 입자가 수지 입자와, 이 수지 입자의 표면 상에 배치된 도전층을 갖고, 상기 도전층의 적어도 외측의 표면이, 융점이 450℃ 이하인 저융점 금속층이다.
본 발명에 따른 도전 재료의 또 다른 특정한 국면에서는, 플럭스가 더 포함되어 있다.
본 발명에 따른 도전 재료는, 구리 전극을 갖는 접속 대상 부재를 접속하기 위해서 이용되는 도전 재료인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 도전 재료는, 이방성 도전 재료인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 접속 구조체는 제1 접속 대상 부재와, 제2 접속 대상 부재와, 상기 제1, 제2 접속 대상 부재를 전기적으로 접속하고 있는 접속부를 구비하며, 상기 접속부가 상술한 도전 재료에 의해 형성되어 있다.
본 발명에 따른 접속 구조체의 어느 특정한 국면에서는, 상기 제1 접속 대상 부재가 표면에 제1 전극을 갖고, 상기 제2 접속 대상 부재가 표면에 제2 전극을 갖고, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극이 상기 도전성 입자에 의해 전기적으로 접속되어 있고, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 중 적어도 한쪽이 구리 전극이다.
본 발명에 따른 도전 재료는, 경화성 화합물 및 양이온 발생제를 함유하는 경화성 성분과, 도전성 입자를 포함하고, 양이온 교환체와 음이온 교환체 둘 다를 포함하기 때문에, 양이온 발생제를 이용하고 있음에도 불구하고, 접속 대상 부재의 전극간을 전기적으로 접속한 경우에, 얻어지는 접속 구조체의 도통 신뢰성 및 절연 신뢰성을 높일 수 있다.
도 1은, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 도전 재료를 이용한 접속 구조체를 모식적으로 도시하는 정면 단면도이다.
도 2의 (a) 내지 (c)는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 도전 재료를 이용하여 접속 구조체를 얻는 각 공정을 설명하기 위한 정면 단면도이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 도전 재료는 경화성 성분과, 양이온 교환체와, 음이온 교환체와, 도전성 입자를 포함한다. 상기 경화성 성분은 경화성 화합물과 양이온 발생제를 함유한다.
본 발명에 따른 도전 재료가 상술한 조성을 갖는 것에 의해, 특히 양이온 교환체와 음이온 교환체 둘 다를 이용함으로써, 양이온 발생제를 이용하고 있음에도 불구하고, 접속 대상 부재의 전극간을 전기적으로 접속한 경우에, 얻어지는 접속 구조체의 도통 신뢰성 및 절연 신뢰성을 높일 수 있다. 특히, 상기 접속 구조체가 고습 하에서 통전된 상태에서 사용되더라도, 도전성 입자에 있어서의 도전부 및 전극에 이동이 생기기 어렵게 되어 높은 절연 신뢰성을 충분히 확보할 수 있다.
본 발명에 따른 도전 재료로서는, 상기 경화성 성분은 경화성 화합물과 경화제를 함유한다. 상기 경화제는 양이온 발생제를 함유한다. 도전 재료가 양이온 발생제를 포함함으로써, 접속 구조체에 있어서의 이동이 생기기 쉬운 경향이 있다. 이에 비하여, 본 발명에 따른 도전 재료가 경화성 화합물 및 양이온 발생제를 함유하는 경화성 성분과, 도전성 입자를 포함하고, 양이온 교환체와 음이온 교환체 둘 다를 포함하기 때문에, 양이온 발생제를 이용하고 있음에도 불구하고, 접속 구조체에 있어서의 이동을 효과적으로 억제할 수 있어 절연 신뢰성을 효과적으로 높일 수 있다.
또한, 본 발명자들은, 양이온 발생제를 이용함으로써, 양이온 발생제 이외의 열 경화제(이미다졸 화합물 등)를 이용한 경우와 비교하여, 도통 신뢰성을 효과적으로 높일 수 있는 것을 발견하였다.
또한, 본 발명자들은, 양이온 교환체와 음이온 교환체를 병용함으로써, 양이온 교환체를 단독으로 이용하거나, 음이온 교환체를 단독으로 이용하거나, 양쪽성 이온 교환체를 단독으로 이용하거나 한 경우와 비교하여, 양이온 발생제를 포함하는 도전 재료에 있어서, 이동의 발생을 꽤 효과적으로 억제할 수 있어 절연 신뢰성을 효과적으로 높일 수 있는 것을 발견하였다.
본 발명에 따른 도전 재료에는, 이온 교환체로서, 양이온 교환체만을 포함하는 도전 재료는 포함되지 않는다. 본 발명에 따른 도전 재료에는, 이온 교환체로서, 음이온 교환체만을 포함하는 도전 재료는 포함되지 않는다. 본 발명에 따른 도전 재료에는, 이온 교환체로서, 양쪽성 이온 교환체를 포함하며 양이온 교환체와 음이온 교환체 둘 다를 포함하지 않는 도전 재료는 포함되지 않는다.
또한, 저온속 경화를 위해서는, 양이온 경화계를 적용하는 것이 바람직하다. 양이온 발생제의 분자 구조 중에 포함되는 이온성 성분이 조성물 중에 확산되기 쉬운 것, 및 에폭시 화합물 등의 양이온 경화성 화합물이 염소 이온을 포함하는 경우가 있는 것 등의 이유에 의해, 양이온 발생제를 이용한 경우에는, 미량의 이온성 성분에 의한 전극 부식이 일어나기 쉽다. 이 때문에, 양이온 발생제를 이용한 경우에는, 전극간의 접속 신뢰성에 과제가 있다.
한편, 이온 교환체를 적용하는 것은, 상기 과제에 대하여 효과는 얻어지지만, 그 효과는 충분하지 않은 경우가 있다. 양이온 교환체와 음이온 교환체 중 어느 하나의 이온 교환체만을 이용하는 것은 아니고, 양이온 교환체와 음이온 교환체 둘 다를 이용함으로써 상기 과제에 대하여 현저한 효과가 얻어지는 것을 발견하였다. 이것은, 양이온 교환체와 음이온 교환체 중 한쪽만을 이용하는 경우에는, 한쪽의 이온만이 포착됨으로써 양이온 발생제 등의 괴리평형의 균형이 깨지고, 그 결과 상대 이온이 유리된 상태로 되어 계속 존재하기 때문에, 조성물 중의 이온 성분의 악영향을 충분히 감소할 수 없기 때문이라고 생각된다. 또한, 음양 양쪽성의 이온 포착능을 갖는 양이온 교환체를 이용하는 것보다도, 양이온 교환체와 음이온 교환체 둘 다를 이용하는 편이 상기 과제에 대해 한층 더 효과적이다. 이 이유는 분명하지 않지만, 음양 양쪽성의 이온 포착능을 갖는 화합물은, 음양 각각의 포착능을 갖는 사이트가 근접하기 때문에 포착능을 서로 상쇄시켜 효과가 감소하는 것이라고 생각된다.
본 발명에 따른 도전 재료를 경화시키는 방법으로서는, 도전 재료에 광을 조사하는 방법, 도전 재료를 가열하는 방법, 도전 재료에 광을 조사한 후 도전 재료를 가열하는 방법, 및 도전 재료를 가열한 후 도전 재료에 광을 조사하는 방법을 들 수 있다. 또한, 광 경화의 속도 및 열 경화의 속도가 상이한 경우 등에는, 광의 조사와 가열을 동시에 행할 수도 있다. 그중에서도, 도전 재료에 광을 조사한 후, 도전 재료를 가열하는 방법이 바람직하다. 광 경화와 열 경화의 병용에 의해 도전 재료를 단시간에 경화시킬 수 있다.
상기 경화성 화합물은, 가열에 의해 경화 가능한 경화성 화합물(열 경화성 화합물, 또는 광 및 열 경화성 화합물)일 수도 있고, 광의 조사에 의해 경화 가능한 경화성 화합물(광 경화성 화합물, 또는 광 및 열 경화성 화합물)일 수도 있다. 상기 경화성 화합물은, 가열에 의해 경화 가능한 경화성 화합물(열 경화성 화합물, 또는 광 및 열 경화성 화합물)인 것이 바람직하다.
상기 도전 재료는 가열에 의해 경화 가능한 도전 재료이고, 상기 경화성 화합물로서, 가열에 의해 경화 가능한 경화성 화합물(열 경화성 화합물, 또는 광 및 열 경화성 화합물)을 포함하고 있을 수도 있다. 그 가열에 의해 경화 가능한 경화성 화합물은, 광의 조사에 의해 경화되지 않는 경화성 화합물(열 경화성 화합물)일 수도 있고, 광의 조사와 가열의 쌍방에 의해 경화 가능한 경화성 화합물(광 및 열 경화성 화합물)일 수도 있다.
또한, 상기 도전 재료는 광의 조사와 가열의 쌍방에 의해 경화 가능한 도전 재료이고, 상기 경화성 화합물로서, 광의 조사에 의해 경화 가능한 경화성 화합물(광 경화성 화합물, 또는 광 및 열 경화성 화합물)을 더 포함하는 것이 바람직하다. 이 경우에는, 광의 조사에 의해 도전 재료를 반경화(B 스테이지화)시키고, 도전 재료의 유동성을 저하시킨 후, 가열에 의해 도전 재료를 경화시킬 수 있다. 상기 광의 조사에 의해 경화 가능한 경화성 화합물은, 가열에 의해 경화되지 않는 경화성 화합물(광 경화성 화합물)일 수도 있고, 광의 조사와 가열의 쌍방에 의해 경화 가능한 경화성 화합물(광 및 열 경화성 화합물)일 수도 있다.
본 발명에 따른 도전 재료는 경화제를 포함한다. 본 발명에 따른 도전 재료는, 상기 경화제로서 양이온 발생제를 포함한다. 상기 양이온 발생제는, 가열에 의해 양이온을 발생하는 양이온 발생제(열 양이온 발생제, 또는 광 및 열 양이온 발생제)일 수도 있고, 광의 조사에 의해 양이온을 발생하는 양이온 발생제(광 양이온 발생제, 또는 광 및 열 양이온 발생제)일 수도 있다. 상기 경화성 화합물은, 가열에 의해 양이온을 발생하는 양이온 발생제(열 양이온 발생제, 또는 광 및 열 양이온 발생제)인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 도전 재료는 광 경화 개시제를 포함하고 있을 수도 있다. 본 발명에 따른 도전 재료는, 상기 광 경화 개시제로서 광 라디칼 발생제를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 도전 재료는, 상기 경화성 화합물로서 열 경화성 화합물을 포함하며, 광 경화성 화합물, 또는 광 및 열 경화성 화합물을 더 포함하는 것이 바람직하다. 상기 도전 재료는, 상기 경화성 화합물로서 열 경화성 화합물과 광 경화성 화합물을 포함하는 것이 바람직하다.
이하, 우선, 본 발명에 따른 도전 재료에 바람직하게 이용되는 각 성분의 상세를 설명한다.
(경화성 화합물)
상기 도전 재료에 포함되어 있는 경화성 화합물은 특별히 한정되지 않는다. 상기 경화성 화합물로서, 종래 공지된 경화성 화합물을 사용 가능하다. 상기 경화성 화합물은 1종류만이 이용될 수도 있고, 2종류 이상이 병용될 수도 있다.
상기 경화성 화합물은, 에폭시기를 갖는 경화성 화합물을 함유하는 것이 바람직하다. 에폭시기를 갖는 경화성 화합물은 에폭시 화합물이다. 상기 에폭시기를 갖는 경화성 화합물은 1종류만이 이용될 수도 있고, 2종류 이상이 병용될 수도 있다.
상기 에폭시기를 갖는 경화성 화합물은, 방향족환을 갖는 것이 바람직하다. 상기 방향족환으로서는, 벤젠환, 나프탈렌환, 안트라센환, 페난트렌환, 테트라센환, 크리센환, 트리페닐렌환, 테트라펜환, 피렌환, 펜타센환, 피센환 및 페릴렌환 등을 들 수 있다. 그중에서도, 상기 방향족환은 벤젠환, 나프탈렌환 또는 안트라센환인 것이 바람직하고, 벤젠환 또는 나프탈렌환인 것이 보다 바람직하다. 또한, 나프탈렌환은, 평면 구조를 갖기 때문에 한층 더 빠르게 경화시킬 수 있어 바람직하다.
상기 도전 재료의 경화성을 높이는 관점에서는, 상기 경화성 화합물의 전체 100중량％ 중, 상기 에폭시기를 갖는 경화성 화합물의 함유량은 바람직하게는 10중량％ 이상, 보다 바람직하게는 20중량％ 이상, 100중량％ 이하이다. 상기 경화성 화합물의 전량이 상기 에폭시기를 갖는 경화성 화합물일 수도 있다. 상기 에폭시기를 갖는 경화성 화합물과, 그 에폭시기를 갖는 경화성 화합물과는 상이한 다른 경화성 화합물을 병용하는 경우에는, 상기 경화성 화합물의 전체 100중량％ 중, 상기 에폭시기를 갖는 경화성 화합물의 함유량은 바람직하게는 99중량％ 이하, 보다 바람직하게는 95중량％ 이하, 더욱 바람직하게는 90중량％ 이하, 특히 바람직하게는 80중량％ 이하이다.
상기 경화성 화합물은, 에폭시기를 갖는 경화성 화합물과는 상이한 다른 경화성 화합물을 더 함유하고 있을 수도 있다. 상기 다른 경화성 화합물로서는, 불포화 이중 결합을 갖는 경화성 화합물, 페놀 경화성 화합물, 아미노 경화성 화합물, 불포화 폴리에스테르 경화성 화합물, 폴리우레탄 경화성 화합물, 실리콘 경화성 화합물 및 폴리이미드 경화성 화합물 등을 들 수 있다. 상기 다른 경화성 화합물은 1종류만이 이용될 수도 있고, 2종류 이상이 병용될 수도 있다.
상기 도전 재료의 경화를 용이하게 제어하거나, 접속 구조체에 있어서의 도통 신뢰성을 한층 더 높이거나 하는 관점에서는, 상기 경화성 화합물은 불포화 이중 결합을 갖는 경화성 화합물을 함유하는 것이 바람직하다. 상기 도전 재료의 경화를 용이하게 제어하거나, 접속 구조체에 있어서의 도통 신뢰성을 한층 더 높이거나 하는 관점에서는, 상기 불포화 이중 결합을 갖는 경화성 화합물은 (메트)아크릴로일기를 갖는 경화성 화합물인 것이 바람직하다. 상기 (메트)아크릴로일기를 갖는 경화성 화합물의 사용에 의해 B 스테이지화된 도전 재료 전체(광이 직접 조사된 부분과 광이 직접 조사되지 않은 부분을 포함함)에서 경화율을 바람직한 범위로 제어하는 것이 용이하게 되어, 얻어지는 접속 구조체에 있어서의 도통 신뢰성이 한층 더 높아진다.
B 스테이지화된 도전 재료층의 경화율을 용이하게 제어하고, 얻어지는 접속 구조체의 도통 신뢰성을 한층 더 높이는 관점에서는, 상기 (메트)아크릴로일기를 갖는 경화성 화합물은 (메트)아크릴로일기를 1개 또는 2개 갖는 것이 바람직하다.
B 스테이지화된 도전 재료층의 경화율을 용이하게 제어하고, 얻어지는 접속 구조체의 도통 신뢰성을 한층 더 높이는 관점에서는, 상기 (메트)아크릴로일기를 갖는 경화성 화합물은 (메트)아크릴로일기를 1개 또는 2개 갖는 것이 바람직하다.
상기 (메트)아크릴로일기를 갖는 경화성 화합물로서는, 에폭시기를 갖지 않고 (메트)아크릴로일기를 갖는 경화성 화합물, 및 에폭시기를 갖고 (메트)아크릴로일기도 갖는 경화성 화합물을 들 수 있다.
상기 (메트)아크릴로일기를 갖는 경화성 화합물로서, (메트)아크릴산과 수산기를 갖는 화합물을 반응시켜 얻어지는 에스테르 화합물, (메트)아크릴산과 에폭시 화합물을 반응시켜 얻어지는 에폭시(메트)아크릴레이트, 또는 이소시아네이트에 수산기를 갖는 (메트)아크릴산 유도체를 반응시켜 얻어지는 우레탄(메트)아크릴레이트 등이 바람직하게 이용된다. 상기 「(메트)아크릴로일기」는 아크릴로일기와 메타크릴로일기를 나타낸다. 상기 「(메트)아크릴」은 아크릴과 메타크릴을 나타낸다. 상기 「(메트)아크릴레이트」는 아크릴레이트와 메타크릴레이트를 나타낸다.
상기 (메트)아크릴산과 수산기를 갖는 화합물을 반응시켜 얻어지는 에스테르 화합물은 특별히 한정되지 않는다. 그 에스테르 화합물로서, 단관능의 에스테르 화합물, 2관능의 에스테르 화합물 및 3관능 이상의 에스테르 화합물 모두 사용 가능하다.
상기 에폭시기를 갖고 (메트)아크릴로일기도 갖는 경화성 화합물은, 에폭시기를 2개 이상 갖는 화합물의 일부 에폭시기를 (메트)아크릴로일기로 변환함으로써 얻어지는 경화성 화합물인 것이 바람직하다. 이 경화성 화합물은 부분 (메트)아크릴레이트화 에폭시 화합물이다.
상기 경화성 화합물은, 에폭시기를 2개 이상 갖는 화합물과 (메트)아크릴산과의 반응물을 함유하는 것이 바람직하다. 이 반응물은, 에폭시기를 2개 이상 갖는 화합물과 (메트)아크릴산을, 통상 방법에 따라서 산성 촉매 등의 촉매의 존재하에서 반응시킴으로써 얻어진다. 에폭시기의 20％ 이상이 (메트)아크릴로일기로 변환(전화율)되어 있는 것이 바람직하다. 전화율은, 보다 바람직하게는 30％ 이상, 바람직하게는 80％ 이하, 보다 바람직하게는 70％ 이하이다. 에폭시기의 40％ 이상 60％ 이하가 (메트)아크릴로일기로 변환되어 있는 것이 가장 바람직하다.
상기 부분 (메트)아크릴레이트화 에폭시 화합물로서는, 비스페놀형 에폭시(메트)아크릴레이트, 크레졸노볼락형 에폭시(메트)아크릴레이트, 카르복실산 무수물 변성 에폭시(메트)아크릴레이트, 및 페놀노볼락형 에폭시(메트)아크릴레이트 등을 들 수 있다.
상기 경화성 화합물로서, 에폭시기를 2개 이상 갖는 페녹시 수지의 일부 에폭시기가 (메트)아크릴로일기로 변환된 변성 페녹시 수지를 이용할 수도 있다. 즉, 에폭시기와 (메트)아크릴로일기를 갖는 변성 페녹시 수지를 이용할 수도 있다.
또한, 상기 경화성 화합물은 가교성 화합물일 수도 있고, 비가교성 화합물일 수도 있다.
상기 가교성 화합물의 구체예로서는, 예를 들면, 1,4-부탄디올디(메트)아크릴레이트, 1,6-헥산디올디(메트)아크릴레이트, 1,9-노난디올디(메트)아크릴레이트, (폴리)에틸렌글리콜디(메트)아크릴레이트, (폴리)프로필렌글리콜디(메트)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디(메트)아크릴레이트, 펜타에리트리톨디(메트)아크릴레이트, 글리세린메타크릴레이트아크릴레이트, 펜타에리트리톨트리(메트)아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리메타크릴레이트, (메트)아크릴산알릴, (메트)아크릴산비닐, 디비닐벤젠, 폴리에스테르(메트)아크릴레이트, 및 우레탄(메트)아크릴레이트 등을 들 수 있다.
상기 비가교성 화합물의 구체예로서는, 에틸(메트)아크릴레이트, n-프로필(메트)아크릴레이트, 이소프로필(메트)아크릴레이트, n-부틸(메트)아크릴레이트, 이소부틸(메트)아크릴레이트, t-부틸(메트)아크릴레이트, 펜틸(메트)아크릴레이트, 헥실(메트)아크릴레이트, 헵틸(메트)아크릴레이트, 2-에틸헥실(메트)아크릴레이트, n-옥틸(메트)아크릴레이트, 이소옥틸(메트)아크릴레이트, 노닐(메트)아크릴레이트, 데실(메트)아크릴레이트, 운데실(메트)아크릴레이트, 도데실(메트)아크릴레이트, 트리데실(메트)아크릴레이트 및 테트라데실(메트)아크릴레이트 등을 들 수 있다.
열 경화성 화합물과 광 경화성 화합물을 병용하는 경우에는, 광 경화성 화합물과 열 경화성 화합물의 배합비는 광 경화성 화합물과 열 경화성 화합물의 종류에 따라서 적절하게 조정된다. 상기 도전 재료는, 광 경화성 화합물과 열 경화성 화합물을 중량비로 1:99 내지 90:10으로 포함하는 것이 바람직하고, 5:95 내지 60:40으로 포함하는 것이 보다 바람직하고, 10:90 내지 40:60으로 포함하는 것이 더욱 바람직하다.
(경화제)
상기 도전 재료는 경화제를 포함한다. 그 경화제는 열 경화제일 수도 있고, 광 경화 개시제일 수도 있다. 그 경화제는 양이온 발생제를 포함한다. 그 양이온 발생제로서 종래 공지된 양이온 발생제를 사용 가능하다. 또한, 본 발명에서는, 양이온 발생제는 도전 재료를 광 경화만 시키기 위한 광 양이온 발생제로서 이용하는 것은 아니고, 도전 재료를 적어도 열 경화시키기 위한 열 양이온 발생제로서 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명에서는, 양이온 발생제는 도전 재료를 광 경화시키기 위한 광 양이온 발생제로서 이용하는 것은 아니고, 도전 재료를 열 경화시키기 위한 열 양이온 발생제로서 이용하는 것이 바람직하다. 상기 양이온 발생제는 1종류만이 이용될 수도 있고, 2종류 이상이 병용될 수도 있다.
상기 양이온 발생제로서, 요오도늄염 및 술포늄염이 바람직하게 이용된다. 예를 들면, 상기 양이온 발생제의 시판품으로서는, 산신 가가꾸사 제조의 선에이드 SI-45L, SI-60L, SI-80L, SI-100L, SI-110L, SI-150L, 구스모또 가세이사 제조의 K-PURE, 및 ADEKA사 제조의 아데카 옵토머 SP-150, SP-170 등을 들 수 있다.
바람직한 양이온 발생제의 음이온 부분으로서는, PF6, BF4 및 B(C6F5)4를 들 수 있다.
또한, 상기 양이온 발생제의 다른 구체예로서는, 2-부테닐디메틸술포늄테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트, 2-부테닐디메틸술포늄테트라플루오로보레이트, 2-부테닐디메틸술포늄헥사플루오로포스페이트, 2-부테닐테트라메틸렌술포늄테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트, 2-부테닐테트라메틸렌술포늄테트라플루오로보레이트, 2-부테닐테트라메틸렌술포늄헥사플루오로포스페이트, 3-메틸-2-부테닐디메틸술포늄테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트, 3-메틸-2-부테닐디메틸술포늄테트라플루오로보레이트, 3-메틸-2-부테닐디메틸술포늄헥사플루오로포스페이트, 3-메틸-2-부테닐테트라메틸렌술포늄테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트, 3-메틸-2-부테닐테트라메틸렌술포늄테트라플루오로보레이트, 3-메틸-2-부테닐테트라메틸렌술포늄헥사플루오로포스페이트, 4-히드록시페닐신나밀메틸술포늄테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트, 4-히드록시페닐신나밀메틸술포늄테트라플루오로보레이트, 4-히드록시페닐신나밀메틸술포늄헥사플루오로포스페이트, α-나프틸메틸테트라메틸렌술포늄테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트, α-나프틸메틸테트라메틸렌술포늄테트라플루오로보레이트, α-나프틸메틸테트라메틸렌술포늄헥사플루오로포스페이트, 신나밀디메틸술포늄테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트, 신나밀디메틸술포늄테트라플루오로보레이트, 신나밀디메틸술포늄헥사플루오로포스페이트, 신나밀테트라메틸렌술포늄테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트, 신나밀테트라메틸렌술포늄테트라플루오로보레이트, 신나밀테트라메틸렌술포늄헥사플루오로포스페이트, 비페닐메틸디메틸술포늄테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트, 비페닐메틸디메틸술포늄테트라플루오로보레이트, 비페닐메틸디메틸술포늄헥사플루오로포스페이트, 비페닐메틸테트라메틸렌술포늄테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트, 비페닐메틸테트라메틸렌술포늄테트라플루오로보레이트, 비페닐메틸테트라메틸렌술포늄헥사플루오로포스페이트, 페닐메틸디메틸술포늄테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트, 페닐메틸디메틸술포늄테트라플루오로보레이트, 페닐메틸디메틸술포늄헥사플루오로포스페이트, 페닐메틸테트라메틸렌술포늄테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트, 페닐메틸테트라메틸렌술포늄테트라플루오로보레이트, 페닐메틸테트라메틸렌술포늄헥사플루오로포스페이트, 플루오레닐메틸디메틸술포늄테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트, 플루오레닐메틸디메틸술포늄테트라플루오로보레이트, 플루오레닐메틸디메틸술포늄헥사플루오로포스페이트, 플루오레닐메틸테트라메틸렌술포늄테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트, 플루오레닐메틸테트라메틸렌술포늄테트라플루오로보레이트, 및 플루오레닐메틸테트라메틸렌술포늄헥사플루오로포스페이트 등을 들 수 있다.
상기 양이온 발생제는, 가열에 의해 무기산 이온을 방출하거나, 또는 가열에 의해 붕소 원자를 포함하는 유기산 이온을 방출하는 것이 바람직하다. 상기 양이온 발생제는, 가열에 의해 무기산 이온을 방출하는 성분인 것이 바람직하고, 가열에 의해 붕소 원자를 포함하는 유기산 이온을 방출하는 성분인 것도 바람직하다.
가열에 의해 무기산 이온을 방출하는 양이온 발생제는, 음이온 부분으로서 SbF6- 또는 PF6-를 갖는 화합물인 것이 바람직하다. 상기 양이온 발생제는, 음이온 부분으로서 SbF6-를 갖는 화합물인 것이 바람직하고, 음이온 부분으로서 PF6-를 갖는 화합물인 것도 바람직하다.
상기 양이온 발생제의 음이온 부분이 B(C6X5)4 -로 표시되는 것이 바람직하다. 붕소 원자를 포함하는 유기산 이온을 방출하는 양이온 발생제는, 하기 식 (1)로 표시되는 음이온 부분을 갖는 화합물인 것이 바람직하다.
Figure 112013064309099-pct00001
(1)
상기 식 (1) 중, X는 할로겐 원자를 나타낸다. 상기 식 (1) 중의 X는 염소 원자, 브롬 원자 또는 불소 원자인 것이 바람직하고, 불소 원자인 것이 보다 바람직하다.
상기 양이온 발생제의 음이온 부분이 B(C6F5)4 -로 표시되는 것이 바람직하다. 상기 붕소 원자를 포함하는 유기산 이온을 방출하는 양이온 발생제는, 하기 식 (1A)로 표시되는 음이온 부분을 갖는 화합물인 것이 보다 바람직하다.
Figure 112013064309099-pct00002
(1A)
상기 양이온 발생제의 함유량은 특별히 한정되지 않는다. 상기 경화성 화합물 100중량부에 대하여 상기 양이온 발생제의 함유량은, 바람직하게는 0.01중량부 이상, 보다 바람직하게는 0.05중량부 이상, 더욱 바람직하게는 5중량부 이상, 특히 바람직하게는 10중량부 이상, 바람직하게는 40중량부 이하, 보다 바람직하게는 30중량부 이하, 더욱 바람직하게는 20중량부 이하이다. 상기 경화성 화합물에 관한 상기 양이온 발생제의 함유량이 상기 하한 이상 및 상기 상한 이하이면, 도전 재료가 충분히 경화된다.
상기 가열에 의해 경화 가능한 경화성 화합물 100중량부에 대하여 상기 양이온 발생제의 함유량은, 바람직하게는 0.01중량부 이상, 보다 바람직하게는 0.05중량부 이상, 더욱 바람직하게는 5중량부 이상, 특히 바람직하게는 10중량부 이상, 바람직하게는 40중량부 이하, 보다 바람직하게는 30중량부 이하, 더욱 바람직하게는 20중량부 이하이다. 상기 가열에 의해 경화 가능한 경화성 화합물에 관한 상기 양이온 발생제의 함유량이 상기 하한 이상 및 상기 상한 이하이면, 도전 재료가 충분히 열 경화된다.
전극간의 도통 신뢰성 및 접속 구조체의 고습 하에서의 접속 신뢰성을 한층 더 높이는 관점에서는, 상기 도전 재료는 상기 양이온 발생제와 열라디칼 발생제 둘 다를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 열라디칼 발생제는 특별히 한정되지 않는다. 상기 열라디칼 발생제로서, 종래 공지된 열라디칼 발생제를 사용할 수 있다. 상기 열라디칼 발생제는 1종류만이 이용될 수도 있고, 2종류 이상이 병용될 수도 있다. 여기서, 「열라디칼 발생제」란, 가열에 의해서 라디칼종을 생성하는 화합물을 의미한다.
상기 열라디칼 발생제로서는, 특별히 한정되지 않으며, 아조 화합물 및 과산화물 등을 들 수 있다. 상기 과산화물로서는, 디아실퍼옥시드 화합물, 퍼옥시에스테르 화합물, 히드로퍼옥시드 화합물, 퍼옥시디카보네이트 화합물, 퍼옥시케탈 화합물, 디알킬퍼옥시드 화합물, 및 케톤퍼옥시드 화합물 등을 들 수 있다.
상기 아조 화합물로서는, 예를 들면, 2,2'-아조비스이소부티로니트릴, 2,2'-아조비스(2-메틸부티로니트릴), 2,2'-아조비스(2,4-디메틸발레로니트릴), 1,1'-아조비스-1-시클로헥산카르보니트릴, 디메틸-2,2'-아조비스이소부틸레이트, 디메틸-2,2'-아조비스(2-메틸프로피오네이트), 디메틸-1,1'-아조비스(1-시클로헥산카르복실레이트), 4,4'-아조비스(4-시아노발레르산), 2,2'-아조비스(2-아미디노프로판)이염산염, 2-tert-부틸아조-2-시아노프로판, 2,2'-아조비스(2-메틸프로피온아미드)2수화물, 및 2,2'-아조비스(2,4,4-트리메틸펜탄) 등을 들 수 있다.
상기 디아실퍼옥시드 화합물로서는, 과산화벤조일, 디이소부티릴퍼옥시드, 디(3,5,5-트리메틸헥사노일)퍼옥시드, 디라우로일퍼옥시드, 및 디숙신산 퍼옥시드 등을 들 수 있다. 상기 퍼옥시에스테르 화합물로서는, 쿠밀퍼옥시네오데카노에이트, 1,1,3,3-테트라메틸부틸퍼옥시네오데카노에이트, tert-헥실퍼옥시네오데카노에이트, tert-부틸퍼옥시네오데카노에이트, tert-부틸퍼옥시네오헵타노에이트, tert-헥실퍼옥시피발레이트, 1,1,3,3-테트라메틸부틸퍼옥시-2-에틸헥사노에이트, 2,5-디메틸-2,5-디(2-에틸헥사노일퍼옥시)헥산, tert-헥실퍼옥시-2-에틸헥사노에이트, tert-부틸퍼옥시피발레이트, tert-부틸퍼옥시-2-에틸헥사노에이트, tert-부틸퍼옥시이소부티레이트, tert-부틸퍼옥시라우레이트, tert-부틸퍼옥시이소프탈레이트, tert-부틸퍼옥시아세테이트, tert-부틸퍼옥시옥토에이트 및 tert-부틸퍼옥시벤조에이트 등을 들 수 있다. 상기 히드로퍼옥시드 화합물로서는, 쿠멘히드로퍼옥시드, p-멘탄히드로퍼옥시드 등을 들 수 있다. 상기 퍼옥시디카보네이트 화합물로서는, 디-sec-부틸퍼옥시디카보네이트, 디(4-t-부틸시클로헥실)퍼옥시디카보네이트, 디-n-프로필퍼옥시디카보네이트, 디이소프로필퍼옥시카보네이트, 및 디(2-에틸헥실)퍼옥시카보네이트 등을 들 수 있다. 또한, 상기 과산화물의 다른 예로서는, 메틸에틸케톤퍼옥시드, 칼륨퍼설페이트, 및 1,1-비스(tert-부틸퍼옥시)-3,3,5-트리메틸시클로헥산 등을 들 수 있다.
상기 열라디칼 발생제의 10시간 반감기를 얻기 위한 분해 온도는, 바람직하게는 30℃ 이상, 보다 바람직하게는 40℃ 이상, 바람직하게는 90℃ 이하, 보다 바람직하게는 80℃ 이하, 더욱 바람직하게는 70℃ 이하이다. 상기 열라디칼 발생제의 10시간 반감기를 얻기 위한 분해 온도가 30℃ 미만이면, 도전 재료의 저장 안정성이 저하되는 경향이 있고, 90℃를 초과하면, 상기 열라디칼 발생제의 작용에 의해서 도전 재료를 충분히 열 경화시키는 것이 곤란하게 되는 경향이 있다.
상기 열 경화제의 함유량은 특별히 한정되지 않는다. 상기 경화성 화합물 중의 상기 가열에 의해 경화 가능한 경화성 화합물 100중량부에 대하여 상기 열 경화제의 함유량은, 바람직하게는 0.01중량부 이상, 보다 바람직하게는 0.05중량부 이상, 더욱 바람직하게는 5중량부 이상, 특히 바람직하게는 10중량부 이상, 바람직하게는 40중량부 이하, 보다 바람직하게는 30중량부 이하, 더욱 바람직하게는 20중량부 이하이다. 상기 열 경화제의 함유량이 상기 하한 이상 및 상기 상한 이하이면, 도전 재료를 충분히 열 경화시킬 수 있다. 상기 열 경화제의 함유량은, 상기 열 경화제가 양이온 발생제뿐인 경우에는 양이온 발생제의 함유량을 나타내고, 상기 열 경화제가 양이온 발생제와 다른 열 경화제(열라디칼 발생제 등) 둘 다를 포함하는 경우에는 양이온 발생제와 다른 열 경화제의 합계의 함유량을 나타낸다.
상기 경화제가 열라디칼 발생제를 포함하는 경우에, 상기 경화성 화합물 중의 상기 가열에 의해 경화 가능한 경화성 화합물 100중량부에 대하여 상기 열라디칼 발생제의 함유량은, 바람직하게는 0.01중량부 이상, 보다 바람직하게는 0.05중량부 이상, 바람직하게는 10중량부 이하, 보다 바람직하게는 5중량부 이하이다. 상기 열라디칼 발생제의 함유량이 상기 하한 이상 및 상기 상한 이하이면, 도전 재료를 충분히 열 경화시킬 수 있다.
상기 도전 재료는, 상기 경화제로서 광 경화 개시제를 포함하고 있을 수도 있다. 광 경화 개시제에는, 상술한 광 양이온 발생제(광 양이온 발생제, 또는 광 및 열 양이온 발생제)가 포함된다. 상기 광 경화 개시제는 특별히 한정되지 않는다. 상기 광 경화 개시제로서, 종래 공지된 광 경화 개시제를 사용할 수 있다. 전극간의 도통 신뢰성 및 접속 구조체의 접속 신뢰성을 한층 더 높이는 관점에서는, 상기 도전 재료는 광 라디칼 발생제를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 광 경화 개시제는 1종류만이 이용될 수도 있고, 2종류 이상이 병용될 수도 있다.
상기 양이온 발생제 이외의 다른 광 경화 개시제로서는, 특별히 한정되지 않으며, 아세토페논 광 경화 개시제(아세토페논 광라디칼 발생제), 벤조페논 광 경화 개시제(벤조페논 광라디칼 발생제), 티오크산톤, 케탈 광 경화 개시제(케탈 광라디칼 발생제), 할로겐화 케톤, 아실포스핀옥시드 및 아실포스포네이트 등을 들 수 있다.
상기 아세토페논 광 경화 개시제의 구체예로서는, 4-(2-히드록시에톡시)페닐 (2-히드록시-2-프로필)케톤, 2-히드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온, 메톡시아세토페논, 2,2-디메톡시-1,2-디페닐에탄-1-온, 및 2-히드록시-2-시클로헥실아세토페논 등을 들 수 있다. 상기 케탈 광 경화 개시제의 구체예로서는, 벤질디메틸케탈 등을 들 수 있다.
상기 광 경화 개시제의 함유량은 특별히 한정되지 않는다. 상기 경화성 화합물 중의 상기 광의 조사에 의해 경화 가능한 경화성 화합물 100중량부에 대하여 상기 광 경화 개시제의 함유량은, 바람직하게는 0.1중량부 이상, 보다 바람직하게는 0.2중량부 이상, 바람직하게는 2중량부 이하, 보다 바람직하게는 1중량부 이하이다. 상기 광 경화 개시제의 함유량이 상기 하한 이상 및 상기 상한 이하이면, 도전 재료를 적절히 광 경화시킬 수 있다. 도전 재료에 광을 조사하고, B 스테이지화함으로써, 도전 재료의 유동을 억제할 수 있다. 상기 광 경화 개시제의 함유량은, 상기 광 경화 개시제가 양이온 발생제뿐인 경우에는 양이온 발생제의 함유량을 나타내고, 상기 광 경화 개시제가 양이온 발생제와 다른 광 경화 개시제 둘 다를 포함하는 경우에는 양이온 발생제와 다른 광 경화 개시제의 합계의 함유량을 나타낸다.
(이온 교환체)
상기 도전 재료에 포함되어 있는 양이온 교환체 및 음이온 교환체는 특별히 한정되지 않는다. 상기 양이온 교환체는 1종류만이 이용될 수도 있고, 2종류 이상이 병용될 수도 있다. 상기 음이온 교환체는 1종류만이 이용될 수도 있고, 2종류 이상이 병용될 수도 있다.
상기 양이온 교환체로서는, Zr계 양이온 교환체 및 Sb계 양이온 교환체 등을 들 수 있다. 접속 구조체에 있어서의 이동을 한층 더 억제하여, 절연 신뢰성을 한층 더 높이는 관점에서는, 상기 양이온 교환체는 Zr계 양이온 교환체인 것이 바람직하고, 지르코늄 원자를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 양이온 교환체의 시판품으로서는, IXE-100 및 IXE-300(이상 모두 도아 고세이사 제조) 등을 들 수 있다.
상기 음이온 교환체로서는, Bi계 음이온 교환체, Mg-Al계 음이온 교환체 및 Zr계 음이온 교환체 등을 들 수 있다. 접속 구조체에 있어서의 이동을 한층 더 억제하여, 절연 신뢰성을 한층 더 높이는 관점에서는, 상기 음이온 교환체는 Mg-Al계 음이온 교환체인 것이 바람직하고, 마그네슘 원자와 알루미늄 원자를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 음이온 교환체의 시판품으로서는, IXE-500, IXE-530 및 IXE-550, IXE-700F 및 IXE-800(이상 모두 도아 고세이사 제조) 등을 들 수 있다.
상기 양이온 교환체의 중성 교환 용량은 바람직하게는 1meq/g 이상, 보다 바람직하게는 2meq/g 이상, 바람직하게는 10meq/g 이하, 보다 바람직하게는 4meq/g 이하이다. 상기 양이온 교환체의 중성 교환 용량이 상기 하한 이상 및 상기 상한 이하이면, 접속 구조체에 있어서의 이동을 한층 더 억제하여, 절연 신뢰성을 한층 더 높일 수 있다.
상기 음이온 교환체의 중성 교환 용량은 바람직하게는 0.1meq/g 이상, 보다 바람직하게는 1meq/g 이상, 바람직하게는 10meq/g 이하, 보다 바람직하게는 5meq/g 이하이다. 상기 음이온 교환체의 중성 교환 용량이 상기 하한 이상 및 상기 상한 이하이면, 접속 구조체에 있어서의 이동을 한층 더 억제하여, 절연 신뢰성을 한층 더 높일 수 있다.
상기 양이온 교환체의 메디안 직경은 바람직하게는 0.1㎛ 이상, 보다 바람직하게는 0.5㎛ 이상, 바람직하게는 10㎛ 이하, 보다 바람직하게는 3㎛ 이하이다. 상기 양이온 교환체의 메디안 직경이 상기 하한 이상 및 상기 상한 이하이면, 접속 구조체에 있어서의 이동을 한층 더 억제하여, 절연 신뢰성을 한층 더 높일 수 있다.
상기 음이온 교환체의 메디안 직경은 바람직하게는 0.1㎛ 이상, 보다 바람직하게는 0.5㎛ 이상, 바람직하게는 10㎛ 이하, 보다 바람직하게는 3㎛ 이하이다. 상기 음이온 교환체의 메디안 직경이 상기 하한 이상 및 상기 상한 이하이면, 접속 구조체에 있어서의 이동을 한층 더 억제하여, 절연 신뢰성을 한층 더 높일 수 있다.
상기 경화성 화합물 100중량부에 대하여 상기 양이온 교환체의 함유량은 바람직하게는 0.01중량부 이상, 보다 바람직하게는 0.1중량부 이상, 바람직하게는 5중량부 이하, 보다 바람직하게는 4중량부 이하이다. 상기 양이온 교환체의 함유량이 상기 하한 이상 및 상기 상한 이하이면, 접속 구조체에 있어서의 이동을 한층 더 억제하여, 절연 신뢰성을 한층 더 높일 수 있다.
상기 경화성 화합물 100중량부에 대하여 상기 음이온 교환체의 함유량은 바람직하게는 0.01중량부 이상, 보다 바람직하게는 0.1중량부 이상, 바람직하게는 5중량부 이하, 보다 바람직하게는 4중량부 이하이다. 상기 음이온 교환체의 함유량이 상기 하한 이상 및 상기 상한 이하이면, 접속 구조체에 있어서의 이동을 한층 더 억제하여, 절연 신뢰성을 한층 더 높일 수 있다.
상기 도전 재료는, 상기 양이온 교환체와 음이온 교환체를 중량비로 9:1 내지 1:9로 포함하는 것이 바람직하고, 8:2 내지 2:8로 포함하는 것이 보다 바람직하고, 6:4 내지 4:6으로 포함하는 것이 더욱 바람직하다.
(도전성 입자)
상기 도전 재료에 포함되어 있는 도전성 입자는, 예를 들면 제1, 제2 접속 대상 부재의 전극간을 전기적으로 접속한다. 상기 도전성 입자는, 도전성을 갖는 입자이면 특별히 한정되지 않는다. 상기 도전성 입자는, 도전부를 도전성의 표면에 갖고 있으면 된다. 도전성 입자의 도전부의 표면이 절연층에 의해 피복되어 있을 수도 있다. 도전성 입자의 도전부의 표면이 절연성 입자에 의해 피복되어 있을 수도 있다. 이들 경우에는, 접속 대상 부재의 접속시에, 도전부와 전극 사이의 절연층 또는 절연성 입자가 배제된다.
상기 도전성 입자로서는, 예를 들면, 유기 입자, 금속 입자를 제외한 무기 입자, 유기 무기 하이브리드 입자 또는 금속 입자 등의 표면을 도전층(금속층)으로 피복한 도전성 입자, 및 실질적으로 금속만으로 구성되는 금속 입자 등을 들 수 있다. 상기 도전성 입자는 유기 입자, 금속 입자를 제외한 무기 입자, 또는 유기 무기 하이브리드 입자의 표면을 도전층으로 피복한 도전성 입자인 것이 바람직하다.
상기 도전부 및 상기 금속층은 특별히 한정되지 않는다. 상기 도전부를 구성하는 금속으로서는, 금, 은, 구리, 니켈, 팔라듐 및 주석 등을 들 수 있다. 상기 금속층으로서는, 금층, 은층, 구리층, 니켈층, 팔라듐층 및 주석을 함유하는 금속층 등을 들 수 있다.
전극과 도전성 입자의 접촉 면적을 크게 하여, 전극간의 도통 신뢰성을 한층 더 높이는 관점에서는, 상기 도전성 입자는 수지 입자와, 그 수지 입자의 표면 상에 배치된 도전층(제1 도전층)을 갖는 것이 바람직하다. 전극간의 도통 신뢰성을 한층 더 높이는 관점에서는, 상기 도전성 입자는, 적어도 도전성의 외측의 표면이 저융점 금속인 도전성 입자인 것이 바람직하다. 상기 도전성 입자는 수지 입자와, 이 수지 입자의 표면 상에 배치된 도전층을 갖고, 그 도전층의 적어도 외측의 표면이 저융점 금속층인 것이 보다 바람직하다.
상기 저융점 금속층은 저융점 금속을 포함하는 층이다. 그 저융점 금속이란, 융점이 450℃ 이하인 금속을 나타낸다. 저융점 금속의 융점은 바람직하게는 300℃ 이하, 보다 바람직하게는 160℃ 이하이다. 또한, 상기 저융점 금속은 주석을 포함하는 것이 바람직하다. 저융점 금속 또는 저융점 금속층에 포함되는 금속 100중량％ 중, 주석의 함유량은 바람직하게는 30중량％ 이상, 보다 바람직하게는 40중량％ 이상, 더욱 바람직하게는 70중량％ 이상, 특히 바람직하게는 90중량％ 이상이다. 상기 주석의 함유량이 상기 하한 이상이면, 저융점 금속과 전극의 접속 신뢰성이 한층 더 높아진다. 또한, 상기 주석의 함유량은, 고주파 유도 결합 플라즈마 발광 분광 분석 장치(호리바 세이사꾸쇼사 제조 「ICP-AES」), 또는 형광 X선 분석 장치(시마즈 세이사꾸쇼사 제조 「EDX-800HS」) 등을 이용하여 측정 가능하다.
도전부의 외측의 표면이 저융점 금속인 경우에는, 저융점 금속이 용융되어 전극에 접합되고, 저융점 금속이 전극간을 도통시킨다. 예를 들면, 저융점 금속과 전극이 점접촉이 아니고 면접촉되기 쉽기 때문에, 접속 저항이 낮아진다. 또한, 적어도 도전성의 외측의 표면이 저융점 금속인 도전성 입자의 사용에 의해 저융점 금속과 전극의 접합 강도가 높아지는 결과, 저융점 금속과 전극의 박리가 한층 더 생기기 어려워져, 내습열성이 한층 더 높아진다.
상기 저융점 금속층을 구성하는 저융점 금속은 특별히 한정되지 않는다. 그 저융점 금속은 주석, 또는 주석을 포함하는 합금인 것이 바람직하다. 상기 합금은 주석-은 합금, 주석-구리 합금, 주석-은-구리 합금, 주석-비스무스 합금, 주석-아연 합금, 주석-인듐 합금을 들 수 있다. 그중에서도, 전극에 대한 습윤성이 우수한 것 때문에, 상기 저융점 금속은 주석, 주석-은 합금, 주석-은-구리 합금, 주석-비스무스 합금, 주석-인듐 합금인 것이 바람직하고, 주석-비스무스 합금, 주석-인듐 합금인 것이 보다 바람직하다.
또한, 상기 저융점 금속은 땜납인 것이 바람직하다. 상기 저융점 금속층은 땜납층인 것이 바람직하다. 상기 땜납을 구성하는 재료는 특별히 한정되지 않지만, JIS Z3001: 용접 용어에 기초하여, 액상선이 450℃ 이하인 용가재인 것이 바람직하다. 상기 땜납의 조성으로서는, 예를 들면 아연, 금, 납, 구리, 주석, 비스무스, 인듐 등을 포함하는 금속 조성을 들 수 있다. 그중에서도, 저융점이고 납-무함유 주석-인듐계(117℃ 공정) 또는 주석-비스무스계(139℃ 공정)가 바람직하다. 즉, 땜납은 납을 포함하지 않는 것이 바람직하고, 주석과 인듐을 포함하는 땜납, 또는 주석과 비스무스를 포함하는 땜납인 것이 바람직하다.
상기 저융점 금속과 전극의 접합 강도를 한층 더 높이기 위해서, 상기 저융점 금속은 니켈, 구리, 안티몬, 알루미늄, 아연, 철, 금, 티탄, 인, 게르마늄, 텔루륨, 코발트, 비스무스, 망간, 크롬, 몰리브덴, 팔라듐 등의 금속을 포함하고 있을 수도 있다. 저융점 금속과 전극의 접합 강도를 한층 더 높이는 관점에서는, 상기 저융점 금속은 니켈, 구리, 안티몬, 알루미늄 또는 아연을 포함하는 것이 바람직하다. 저융점 금속과 전극의 접합 강도를 한층 더 높이는 관점에서는, 접합 강도를 높이기 위한 이들 금속의 함유량은, 저융점 금속 또는 저융점 금속층에 포함되는 금속 100중량％ 중, 바람직하게는 0.0001중량％ 이상, 바람직하게는 1중량％ 이하이다.
상기 도전성 입자는 수지 입자와, 그 수지 입자의 표면 상에 배치된 도전층을 갖고, 상기 도전층의 외측의 표면이 저융점 금속층이고, 상기 수지 입자와 상기 저융점 금속층(땜납층 등) 사이에, 상기 저융점 금속층과는 별도로 제2 도전층을 갖는 것이 바람직하다. 이 경우에, 상기 저융점 금속층은 상기 도전층 전체의 일부이고, 상기 제2 도전층은 상기 도전층 전체의 일부이다. 이 도전성 입자를 이용하는 경우에는, 전극에 제2 도전층을 접촉시키는 것이 바람직하다.
상기 저융점 금속층과는 다른 상기 제2 도전층은 금속을 포함하는 것이 바람직하다. 상기 제2 도전층을 구성하는 금속은 특별히 한정되지 않는다. 상기 금속으로서는, 예를 들면, 금, 은, 구리, 백금, 팔라듐, 아연, 납, 알루미늄, 코발트, 인듐, 니켈, 크롬, 티탄, 안티몬, 비스무스, 게르마늄 및 카드뮴, 및 이들의 합금 등을 들 수 있다. 또한, 상기 금속으로서, 주석 도핑 산화인듐(ITO)을 이용할 수도 있다. 상기 금속은 1종류만이 이용될 수도 있고, 2종류 이상이 병용될 수도 있다.
상기 제2 도전층은 니켈층, 팔라듐층, 구리층 또는 금층인 것이 바람직하고, 니켈층 또는 금층인 것이 보다 바람직하고, 구리층인 것이 더욱 바람직하다. 도전성 입자는 니켈층, 팔라듐층, 구리층 또는 금층을 갖는 것이 바람직하고, 니켈층 또는 금층을 갖는 것이 보다 바람직하고, 구리층을 갖는 것이 더욱 바람직하다. 이들 바람직한 도전층을 갖는 도전성 입자를 전극간의 접속에 이용함으로써, 전극간의 접속 저항이 한층 더 낮아진다. 또한, 이들 바람직한 도전층의 표면에는, 저융점 금속층을 한층 더 용이하게 형성할 수 있다. 또한, 상기 제2 도전층은 땜납층 등의 저융점 금속층일 수도 있다. 도전성 입자는 복수층의 저융점 금속층을 가질 수도 있다.
상기 저융점 금속층의 두께는 바람직하게는 0.1㎛ 이상, 보다 바람직하게는 0.5㎛ 이상, 더욱 바람직하게는 1㎛ 이상, 바람직하게는 50㎛ 이하, 보다 바람직하게는 10㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 5㎛ 이하, 특히 바람직하게는 3㎛ 이하이다. 상기 저융점 금속층의 두께가 상기 하한 이상이면, 도전성이 충분히 높아진다. 상기 저융점 금속층의 두께가 상기 상한 이하이면, 수지 입자와 저융점 금속층의 열팽창률의 차가 작아져, 저융점 금속층의 박리가 생기기 어려워진다.
도전층이 저융점 금속층 이외의 도전층인 경우, 또는 도전층이 다층 구조를 갖는 경우에는, 도전층의 전체 두께는 바람직하게는 0.1㎛ 이상, 보다 바람직하게는 0.5㎛ 이상, 더욱 바람직하게는 1㎛ 이상, 바람직하게는 50㎛ 이하, 보다 바람직하게는 10㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 5㎛ 이하, 특히 바람직하게는 3㎛ 이하이다.
이방성 도전 재료에 있어서의 도전성 입자에 적합한 크기이며, 전극간의 간격을 한층 더 작게 할 수 있기 때문에, 상기 도전성 입자의 평균 입경은 바람직하게는 0.5㎛ 이상, 보다 바람직하게는 1㎛ 이상, 바람직하게는 100㎛ 이하, 보다 바람직하게는 20㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 15㎛ 이하, 특히 바람직하게는 10㎛ 이하, 가장 바람직하게는 5㎛ 미만이다.
상기 도전성 입자의 평균 입경은, 1㎛ 이상 5㎛ 미만인 것이 가장 바람직하다. 본 발명에 따른 도전 재료의 사용에 의해, 도전성 입자의 평균 입경이 5㎛ 미만으로서, 도전성 입자가 작아도 접속 구조체의 접속 신뢰성을 충분히 높일 수 있다.
또한, 상기 수지 입자는, 실장하는 기판의 전극 크기 또는 랜드 직경에 따라서 구분해서 사용할 수 있다.
상하의 전극간을 한층 더 확실하게 접속하고, 가로 방향에 인접하는 전극간의 단락을 한층 더 억제하는 관점에서는, 도전성 입자의 평균 입경 C의 수지 입자의 평균 입경 A에 대한 비(C/A)는 1.0을 초과하고, 바람직하게는 3.0 이하이다. 또한, 상기 수지 입자와 상기 땜납층 사이에 상기 제2 도전층이 있는 경우에, 땜납층을 제외한 도전성 입자 부분의 평균 입경 B의 수지 입자의 평균 입경 A에 대한 비(B/A)는 1.0을 초과하고, 바람직하게는 2.0 이하이다. 또한, 상기 수지 입자와 상기 땜납층 사이에 상기 제2 도전층이 있는 경우에, 땜납층을 포함하는 도전성 입자의 평균 입경 C의 땜납층을 제외한 도전성 입자 부분의 평균 입경 B에 대한 비(C/B)는 1.0을 초과하고, 바람직하게는 2.0 이하이다. 상기 비(B/A)가 상기 범위 내이거나, 상기 비(C/B)가 상기 범위 내이기도 하면, 상하의 전극간을 한층 더 확실하게 접속하고, 가로 방향에 인접하는 전극간의 단락을 한층 더 억제할 수 있다.
FOB 및 FOF 용도용 도전 재료(이방성 도전 재료):
상기 도전 재료는, 플렉시블 인쇄 기판과 유리 에폭시 기판의 접속(FOB(Film on Board))의 접속, 또는 플렉시블 인쇄 기판과 플렉시블 인쇄 기판의 접속(FOF(Film on Film))에 바람직하게 이용된다.
FOB 및 FOF 용도로서는, 전극이 있는 부분(라인)과 전극이 없는 부분(스페이스)의 치수인 L&S는 일반적으로 100 내지 500㎛이다. FOB 및 FOF 용도로 이용하는 수지 입자의 평균 입경은 10 내지 100㎛인 것이 바람직하다. 수지 입자의 평균 입경이 10㎛ 이상이면, 전극간에 배치되는 도전 재료 및 접속부의 두께가 충분히 두꺼워져, 접착력이 한층 더 높아진다. 수지 입자의 평균 입경이 100㎛ 이하이면, 인접하는 전극간에서 단락이 한층 더 생기기 어려워진다.
플립 칩 용도용 도전 재료(이방성 도전 재료):
상기 도전 재료는, 플립 칩 용도에 바람직하게 이용된다.
플립 칩 용도에서는, 일반적으로 랜드 직경이 15 내지 80㎛이다. 플립 칩 용도로 이용하는 수지 입자의 평균 입경은 1 내지 15㎛인 것이 바람직하다. 수지 입자의 평균 입경이 1㎛ 이상이면, 그 수지 입자의 표면 상에 배치되는 땜납층의 두께를 충분히 두껍게 할 수 있어, 전극간을 한층 더 확실하게 전기적으로 접속할 수 있다. 수지 입자의 평균 입경이 10㎛ 이하이면, 인접하는 전극간에서 단락이 한층 더 생기기 어려워진다.
COF용 도전 재료(이방성 도전 재료):
상기 도전 재료는, 반도체칩과 플렉시블 인쇄 기판의 접속(COF(Chip on Film))에 바람직하게 이용된다.
COF 용도에서는, 전극이 있는 부분(라인)과 전극이 없는 부분(스페이스)의 치수인 L&S는 일반적으로 10 내지 50㎛이다. COF 용도로 이용하는 수지 입자의 평균 입경은 1 내지 10㎛인 것이 바람직하다. 수지 입자의 평균 입경이 1㎛ 이상이면, 그 수지 입자의 표면 상에 배치되는 땜납층의 두께를 충분히 두껍게 할 수 있어, 전극간을 한층 더 확실하게 전기적으로 접속할 수 있다. 수지 입자의 평균 입경이 10㎛ 이하이면, 인접하는 전극간에서 단락이 한층 더 생기기 어려워진다.
상기 도전성 입자 및 상기 수지 입자의 「평균 입경」은 수평균 입경을 나타낸다. 도전성 입자의 평균 입경은, 임의의 도전성 입자 50개를 전자현미경 또는 광학현미경으로 관찰하고, 평균값을 산출함으로써 구해진다.
상기 도전성 입자에 있어서의 도전부의 표면은 절연성 재료, 절연성 입자, 플럭스 등에 의해 절연 처리되어 있을 수도 있다. 절연성 재료, 절연성 입자, 플럭스 등은, 접속시의 열에 의해 연화, 유동함으로써 접속부에서 배제되는 것이 바람직하다. 이에 따라, 전극간에서의 단락을 억제할 수 있다.
상기 도전성 입자의 함유량은 특별히 한정되지 않는다. 상기 도전 재료 100중량％ 중, 상기 도전성 입자의 함유량은 바람직하게는 0.1중량％ 이상, 보다 바람직하게는 0.5 중량％ 이상, 더욱 바람직하게는 1중량％ 이상, 바람직하게는 40중량％ 이하, 보다 바람직하게는 30중량％ 이하, 더욱 바람직하게는 19중량％ 이하이다. 상기 도전성 입자의 함유량이 상기 하한 이상 및 상기 상한 이하이면, 접속되어야 할 상하의 전극간에 도전성 입자를 용이하게 배치할 수 있다. 또한, 접속되면 안되는 인접하는 전극간이 복수의 도전성 입자를 통해 전기적으로 접속되기 어려워진다. 즉, 인접하는 전극간의 단락을 한층 더 방지할 수 있다.
(플럭스)
상기 도전 재료는 플럭스를 포함하고 있을 수도 있다. 그 플럭스의 사용에 의해 전극 표면에 형성된 산화막을 효과적으로 제거할 수 있다. 이 결과, 접속 구조체에 있어서의 도통 신뢰성이 한층 더 높아진다. 또한, 상기 도전 재료는 플럭스를 반드시 포함하고 있지 않아도 된다.
상기 플럭스는 특별히 한정되지 않는다. 그 플럭스로서, 땜납 접합 등에 일반적으로 이용되고 있는 플럭스를 사용할 수 있다. 상기 플럭스로서는, 예를 들면 염화아연, 염화아연과 무기할로겐화물의 혼합물, 염화아연과 무기산의 혼합물, 용융염, 인산, 인산의 유도체, 유기할로겐화물, 히드라진, 유기산 및 송지 등을 들 수 있다. 상기 플럭스는 1종류만이 이용될 수도 있고, 2종류 이상이 병용될 수도 있다.
상기 용융염으로서는, 염화암모늄 등을 들 수 있다. 상기 유기산으로서는, 락트산, 시트르산, 스테아르산 및 글루탐산 등을 들 수 있다. 상기 송지로서는, 활성화 송지 및 비활성화 송지 등을 들 수 있다. 상기 플럭스는 송지인 것이 바람직하다. 송지의 사용에 의해 전극간의 접속 저항이 한층 더 낮아진다.
상기 송지는, 아비에틴산을 주성분으로 하는 로진류이다. 상기 플럭스는 로진류인 것이 바람직하고, 아비에틴산인 것이 보다 바람직하다. 이 바람직한 플럭스의 사용에 의해 전극간의 접속 저항이 한층 더 낮아진다.
상기 플럭스는 결합제 수지 중에 분산되어 있을 수도 있고, 상기 도전성 입자의 표면 상에 부착되어 있을 수도 있다.
상기 도전 재료 100중량％ 중, 상기 플럭스의 함유량은 바람직하게는 0.5 중량％ 이상, 바람직하게는 30중량％ 이하, 보다 바람직하게는 25중량％ 이하이다. 상기 플럭스의 함유량이 상기 하한 이상 및 상기 상한 이하이면, 전극 표면에 형성된 산화막을 한층 더 효과적으로 제거할 수 있다. 또한, 상기 플럭스의 함유량이 상기 하한 이상이면, 플럭스의 첨가 효과가 한층 더 효과적으로 발현된다. 상기 플럭스의 함유량이 상기 상한 이하이면, 경화물의 흡습성이 한층 더 낮아져서, 접속 구조체의 신뢰성이 한층 더 높아진다.
(다른 성분)
상기 도전 재료는 충전재를 포함하는 것이 바람직하다. 충전재의 사용에 의해 도전 재료의 경화물의 열선팽창률을 억제할 수 있다. 상기 충전재의 구체예로서는, 실리카, 질화알루미늄, 알루미나, 유리, 질화보론, 질화규소, 실리콘, 카본, 그래파이트, 그래핀 및 탈크 등을 들 수 있다. 충전재는 1종류만이 이용될 수도 있고, 2종류 이상이 병용될 수도 있다. 열전도율이 높은 충전재를 이용하면, 본 경화 시간이 짧아진다.
상기 도전 재료는 용제를 포함하고 있을 수도 있다. 상기 용제의 사용에 의해 도전 재료의 점도를 용이하게 조정할 수 있다. 상기 용제로서는, 예를 들면, 아세트산에틸, 메틸셀로솔브, 톨루엔, 아세톤, 메틸에틸케톤, 시클로헥산, n-헥산, 테트라히드로푸란 및 디에틸에테르 등을 들 수 있다.
(도전 재료의 상세 및 용도)
본 발명에 따른 도전 재료는 이방성 도전 재료인 것이 바람직하다. 본 발명에 따른 도전 재료는, 전극의 전기적인 접속에 이용되는 도전 재료인 것이 바람직하다. 본 발명에 따른 도전 재료는, 유기 전계 발광 표시 소자에 있어서의 전극의 전기적인 접속에 이용되는 도전 재료인 것도 바람직하다. 본 발명에 따른 도전 재료는 페이스트상 또는 필름상의 도전 재료이고, 페이스트상의 도전 재료인 것이 바람직하다. 페이스트상의 도전 재료는 도전 페이스트이다. 필름상의 도전 재료는 도전 필름이다. 도전 재료가 도전 필름인 경우, 상기 도전성 입자를 포함하는 도전 필름에, 도전성 입자를 포함하지 않는 필름이 적층될 수도 있다. 상기 도전 페이스트는 이방성 도전 페이스트인 것이 바람직하다. 상기 도전 필름은 이방성 도전 필름인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 도전 재료는, 도전 페이스트로서, 페이스트상의 상태로 접속 대상 부재 상에 도포되는 도전 페이스트인 것이 바람직하다.
상기 도전 페이스트의 25℃에서의 점도는 바람직하게는 20Pa·s 이상, 보다 바람직하게는 100Pa·s 이상, 바람직하게는 1000Pa·s 이하, 보다 바람직하게는 700Pa·s 이하, 더욱 바람직하게는 600Pa·s 이하이다. 상기 점도가 상기 하한 이상이면, 도전 페이스트 중에서의 도전성 입자의 침강을 억제할 수 있다. 상기 점도가 상기 상한 이하이면, 도전성 입자의 분산성이 한층 더 높아진다. 도포 전의 상기 도전 페이스트의 상기 점도가 상기 범위 내이면, 제1 접속 대상 부재 상에 도전 페이스트를 도포한 후에, 경화 전의 도전 페이스트의 유동을 한층 더 억제할 수 있고, 공극이 한층 더 생기기 어려워진다. 상기 도전 페이스트의 25℃에서의 점도는 300Pa·s 이하이어도 된다. 또한, 페이스트형에는 액상도 포함된다.
본 발명에 따른 도전 재료는, 구리 전극을 갖는 접속 대상 부재를 접속하기 위해서 이용되는 도전 재료인 것이 바람직하다. 도전 재료를 이용하여 구리 전극을 갖는 접속 대상 부재를 접속한 경우에는, 접속 구조체에 있어서의 구리 전극에 기인하여 이동이 생기기 쉽다는 문제가 있다. 이에 비하여, 본 발명에 따른 도전 재료의 사용에 의해 구리 전극을 갖는 접속 대상 부재를 접속했다고 해도, 접속 구조체에 있어서의 이동을 효과적으로 억제할 수 있어, 절연 신뢰성을 효과적으로 높일 수 있다.
본 발명에 따른 도전 재료는, 여러 가지의 접속 대상 부재를 접착하기 위해서 사용할 수 있다. 상기 도전 재료는, 제1, 제2 접속 대상 부재가 전기적으로 접속되어 있는 접속 구조체를 얻기 위해서 바람직하게 이용된다. 상기 도전 재료는, 제1, 제2 접속 대상 부재의 전극간이 전기적으로 접속되어 있는 접속 구조체를 얻기 위해서 보다 바람직하게 이용된다.
도 1에, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 도전 재료를 이용한 접속 구조체의 일례를 모식적으로 정면 단면도로 나타낸다.
도 1에 도시하는 접속 구조체(1)는 제1 접속 대상 부재(2)와, 제2 접속 대상 부재(4)와, 제1, 제2 접속 대상 부재(2, 4)를 전기적으로 접속하고 있는 접속부(3)를 구비한다. 접속부(3)는 경화물층이고, 도전성 입자(5)를 포함하는 도전 재료를 경화시킴으로써 형성되어 있다. 접속부(3)는 이방성 도전 재료를 경화시킴으로써 형성되어 있는 것이 바람직하다.
제1 접속 대상 부재(2)는 표면(2a)(상면)에 복수의 제1 전극(2b)을 갖는다. 제2 접속 대상 부재(4)는 표면(4a)(하면)에 복수의 제2 전극(4b)을 갖는다. 제1 전극(2b)과 제2 전극(4b)이 1개 또는 복수의 도전성 입자(5)에 의해 전기적으로 접속되어 있다. 따라서, 제1, 제2 접속 대상 부재(2, 4)가 도전성 입자(5)에 의해 전기적으로 접속되어 있다.
제1, 제2 전극(2b, 4b) 사이의 접속은, 통상 제1 접속 대상 부재(2)와 제2 접속 대상 부재(4)를 도전 재료를 통해 제1, 제2 전극(2b, 4b)끼리가 대향하도록 중첩시킨 후에, 도전 재료를 경화시킬 때에, 가압함으로써 행해진다. 가압에 의해, 일반적으로 도전성 입자(5)는 압축된다.
제1, 제2 접속 대상 부재는 특별히 한정되지 않는다. 제1, 제2 접속 대상 부재로서는, 구체적으로는, 반도체칩, 컨덴서 및 다이오드 등의 전자 부품, 및 인쇄 기판, 플렉시블 인쇄 기판 및 유리 기판 등의 회로 기판 등의 전자 부품 등을 들 수 있다. 상기 도전 재료는, 전자 부품의 접속에 이용되는 도전 재료인 것이 바람직하다.
도 1에 도시하는 접속 구조체(1)는 예를 들면, 도 2의 (a) 내지 (c)에 나타내는 상태를 거쳐서, 이하와 같이 해서 얻을 수 있다.
도 2의 (a)에 도시하는 바와 같이, 제1 전극(2b)을 표면(2a)(상면)에 갖는 제1 접속 대상 부재(2)를 준비한다. 다음으로, 제1 접속 대상 부재(2)의 표면(2a)에, 복수의 도전성 입자(5)를 포함하는 도전 재료를 배치하고, 제1 접속 대상 부재(2)의 표면(2a)에 도전 재료층(3A)을 형성한다. 이 때, 제1 전극(2b) 상에 1개 또는 복수의 도전성 입자(5)가 배치되어 있는 것이 바람직하다.
다음으로, 도전 재료층(3A)에 광을 조사함으로써, 도전 재료층(3A)의 경화를 진행시킨다. 도 2의 (a) 내지 (c)에서는, 도전 재료층(3A)에 광을 조사하여 도전 재료층(3A)의 경화를 진행시켜, 도전 재료층(3A)을 B 스테이지화하고 있다. 즉, 도 2의 (b)에 도시하는 바와 같이, 제1 접속 대상 부재(2)의 표면(2a)에, B 스테이지화된 도전 재료층(3B)을 형성하고 있다. B 스테이지화에 의해, 제1 접속 대상 부재(2)와 B 스테이지화된 도전 재료층(3B)이 가접착된다. B 스테이지화된 도전 재료층(3B)은 반경화 상태에 있는 반경화물이다. B 스테이지화된 도전 재료층(3B)은 완전히 경화되지 않고, 열 경화가 더욱 진행될 수 있다. 단, 도전 재료층(3A)를 B 스테이지화하지 않고, 도전 재료층(3A)에 광을 조사하거나 또는 도전 재료층(3A)을 가열하여, 도전 재료층(3A)을 한번에 경화시킬 수도 있다.
도전 재료층(3A)의 경화를 효과적으로 진행시키기 위해서, 광을 조사할 때의 광 조사 강도는 0.1 내지 8000㎽/㎠의 범위 내인 것이 바람직하다. 적산 광량은 0.1 내지 20000J/㎠인 것이 바람직하다. 광을 조사할 때에 이용하는 광원은 특별히 한정되지 않는다. 이 광원으로서는, 예를 들면, 파장 420㎚ 이하로 충분한 발광 분포를 갖는 광원 등을 들 수 있다. 또한, 광원의 구체예로서는, 예를 들면, 저압 수은등, 중압 수은등, 고압 수은등, 초고압 수은등, 케미컬 램프, 블랙라이트 램프, 마이크로웨이브 여기 수은등, 메탈할라이드 램프 및 LED 램프 등을 들 수 있다.
다음으로, 도 2의 (c)에 도시하는 바와 같이, B 스테이지화된 도전 재료층(3B)의 상면(3a)에 제2 접속 대상 부재(4)를 적층한다. 제1 접속 대상 부재(2)의 표면(2a)의 제1 전극(2b)과, 제2 접속 대상 부재(4)의 표면(4a)의 제2 전극(4b)이 대향하도록, 제2 접속 대상 부재(4)를 적층한다.
또한, 제2 접속 대상 부재(4)의 적층시에, B 스테이지화된 도전 재료층(3B)을 가열함으로써, B 스테이지화된 도전 재료층(3B)을 더욱 경화시켜 접속부(3)를 형성한다. 다만, 제2 접속 대상 부재(4)의 적층 전에, B 스테이지화된 도전 재료층(3B)을 가열할 수도 있다. 또한, 제2 접속 대상 부재(4)의 적층 후에 B 스테이지화된 도전 재료층(3B)을 가열할 수도 있다.
가열에 의해 도전 재료층(3A) 또는 B 스테이지화된 도전 재료층(3B)을 경화시킬 때의 가열 온도는, 바람직하게는 50℃ 이상, 보다 바람직하게는 80℃ 이상, 한층 더 바람직하게는 100℃ 이상, 더욱 바람직하게는 140℃ 이상, 특히 바람직하게는 160℃ 이상, 바람직하게는 250℃ 이하, 보다 바람직하게는 200℃ 이하이다. 본 발명에 따른 도전 재료가, 유기 전계 발광 표시 소자에 있어서의 전극의 전기적인 접속에 이용되는 경우에는, 상기 도전 재료층(3A) 또는 B 스테이지화된 도전 재료층(3B)을 경화시킬 때에 가열 온도는 120℃ 이하이어도 된다.
B 스테이지화된 도전 재료층(3B)을 경화시킬 때에, 가압하는 것이 바람직하다. 가압에 의해서 제1 전극(2b)과 제2 전극(4b)으로 도전성 입자(5)를 압축함으로써, 제1, 제2 전극(2b, 4b)과 도전성 입자(5)의 접촉 면적을 크게 할 수 있다. 이 때문에, 도통 신뢰성을 높일 수 있다. 또한, 도전성 입자(5)를 압축함으로써, 제1, 제2 전극(2b, 4b) 사이의 거리가 넓어져도, 이 확장에 추종하도록 도전성 입자(5)의 입경이 커진다.
B 스테이지화된 도전 재료층(3B)을 경화시킴으로써, 제1 접속 대상 부재(2)와 제2 접속 대상 부재(4)가 접속부(3)를 통해 접속된다. 또한, 제1 전극(2b)과 제2 전극(4b)이 도전성 입자(5)를 통해 전기적으로 접속된다. 이와 같이 하여, 도전 재료를 이용한 도 1에 도시하는 접속 구조체(1)를 얻을 수 있다. 여기서는, 광 경화와 열 경화가 병용되고 있기 때문에, 도전 재료를 단시간에 경화시킬 수 있다.
본 발명에 따른 도전 재료는, 예를 들면, 플렉시블 인쇄 기판과 유리 기판의 접속(FOG(Film on Glass)), 반도체칩과 플렉시블 인쇄 기판의 접속(COF(Chip on Film)), 반도체칩과 유리 기판의 접속(COG(Chip on Glass)), 또는 플렉시블 인쇄 기판과 유리 에폭시 기판의 접속(FOB(Film on Board)) 등에 사용할 수 있다. 그중에서도, 상기 도전 재료는 FOG 용도 또는 COG 용도에 바람직하고, COG 용도에 보다 바람직하다. 본 발명에 따른 도전 재료는 플렉시블 인쇄 기판과 유리 기판의 접속, 또는 반도체칩과 유리 기판의 접속에 이용되는 도전 재료인 것이 바람직하고, 플렉시블 인쇄 기판과 유리 기판의 접속에 이용되는 도전 재료인 것이 보다 바람직하다.
본 발명에 따른 접속 구조체에서는, 상기 제2 접속 대상 부재와 상기 제1 접속 대상 부재가 플렉시블 인쇄 기판과 유리 기판이거나, 또는 반도체칩과 유리 기판인 것이 바람직하고, 플렉시블 인쇄 기판과 유리 기판인 것이 보다 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 접속 구조체는 유기 전계 발광 표시 소자인 것도 바람직하다. 상기 유기 전계 발광 표시 소자에 있어서의 전극이, 상기 도전 재료에 포함되는 도전성 입자에 의해 전기적으로 접속되어 있을 수도 있다.
상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 중 적어도 한쪽이 구리 전극인 것이 바람직하다. 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극의 쌍방이 구리 전극인 것이 바람직하다. 이 경우에는, 본 발명에 따른 도전 재료에 의한 이동의 억제 효과가 한층 더 얻어져, 접속 구조체에 있어서의 절연 신뢰성이 한층 더 높아진다.
전극폭(제1 전극폭 및 제2 전극폭)은 바람직하게는 5㎛ 이상, 보다 바람직하게는 10㎛ 이상, 바람직하게는 500㎛ 이하, 보다 바람직하게는 300㎛ 이하이다. 전극간 폭(제1 전극간 폭 및 제2 전극간 폭)은 바람직하게는 3㎛ 이상, 보다 바람직하게는 10㎛ 이상, 바람직하게는 500㎛ 이하, 보다 바람직하게는 300㎛ 이하이다. 또한, 전극폭/전극간 폭인 L/S(라인/스페이스)는 바람직하게는 5㎛/5㎛ 이상, 보다 바람직하게는 10㎛/10㎛ 이상, 바람직하게는 500㎛/500㎛ 이하, 보다 바람직하게는 300㎛/300㎛ 이하이다.
또한, 최근에, 상기 접속 구조체에 있어서의 전극폭/전극간 폭인 L/S(라인/스페이스)가 한층 더 작아지고 있다. 상기 접속 구조체에 있어서의 전극의 L/S가 작을수록, 이동이 생겼을 때, 절연 불량이 생기기 쉽다. 이에 비하여, 본 발명에 따른 도전 재료의 사용에 의해, 미세한 전극을 접속했다고 해도, 절연 불량의 발생을 효과적으로 억제할 수 있어 절연 신뢰성을 충분히 확보할 수 있다.
이하, 본 발명에 대해서, 실시예, 비교예 및 참고예를 들어 구체적으로 설명한다. 본 발명은 이하의 실시예에만 한정되지 않는다.
실시예 및 비교예에서는, 이하의 재료를 이용하였다.
(이온 교환체)
(1) IXE-100(Zr계 양이온 교환체, 중성 교환 용량 3.3meq/g, 도아 고세이사 제조)
(2) IXE-700F(Mg-Al계 음이온 교환체, 중성 교환 용량 4.5meq/g, 도아 고세이사 제조)
(3) IXE-300(Sb계 양이온 교환체, 중성 교환 용량 2.3meq/g, 도아 고세이사 제조)
(4) IXE-500(Bi계 음이온 교환체, 중성 교환 용량 1.8meq/g, 도아 고세이사 제조)
(5) IXE-530(Bi계 음이온 교환체, 중성 교환 용량 1.8meq/g, 도아 고세이사 제조)
(6) IXE-633(Sb, Bi계 양쪽성 이온 교환체, 중성 교환 용량 1.8meq/g, 도아 고세이사 제조)
(실시예 1)
(1) 이방성 도전 재료의 제조:
비스페놀 A 변성 에폭시 수지(DIC사 제조 「에피클론(EPICLON) EXA-4850-150」) 40중량부 및 비스페놀 F 에폭시 수지(DIC사 제조 「EXA-835LV」) 30중량부에, 양이온 발생제인 SI-60L(산신 가가꾸사 제조의 선에이드) 3중량부와, 광 경화성 화합물인 에폭시 아크릴레이트(다이셀·사이텍사 제조 「에베크릴(EBECRYL)3702」) 20중량부와, 광 경화 개시제인 아실포스핀옥시드계 화합물(시바·재팬사 제조 「다로큐어(DAROCUR) TPO」) 1중량부와, 충전재인 평균 입경 0.25㎛의 실리카 10중량부와, 평균 입경 10㎛의 도전성 입자 A4중량부와, 이온 교환체인 상기 (1) IXE-100(도아 고세이사 제조) 1중량부와, 상기 (2) IXE-700F(도아 고세이사 제조) 1중량부를 첨가하고, 유성식 교반기를 이용하여 2000rpm으로 5분간 교반함으로써, 이방성 도전 페이스트를 얻었다. 또한, 이용한 도전성 입자 A는, 디비닐벤젠 수지 입자의 표면에 니켈 도금층이 형성되어 있고, 상기 니켈 도금층의 표면에 금 도금층이 더 형성되어 있는 금속층을 갖는 도전성 입자이다.
(2) 접속 구조체(FOG)의 제작:
L/S가 50㎛/50㎛, 길이 1㎜의 알루미늄 전극 패턴이 상면에 형성된 유리 기판(제1 접속 대상 부재)을 준비하였다. 또한, L/S가 50㎛/50㎛, 길이 2㎜의 금도금된 Cu 전극 패턴이 하면에 형성된 플렉시블 인쇄 기판(제2 접속 대상 부재)을 준비하였다.
상기 유리 기판 상에, 제작 직후의 이방성 도전 페이스트를 폭 1.5mm, 두께 40㎛가 되도록 디스펜서를 이용하여 도공하여 이방성 도전 페이스트층을 형성하였다. 다음으로, 이방성 도전 페이스트층 상에 상기 플렉시블 인쇄 기판을, 전극끼리가 대향하도록 적층하였다. 365㎚의 자외선을 광 조사 강도가 3000㎽/㎠가 되도록 3초간 조사하고, 광 중합에 의해서 이방성 도전 페이스트층을 반경화시키고, B 스테이지화하였다. 그 후, 오하시 세이사꾸쇼사 제조 「BD-02」를 이용하여, 이방성 도전 페이스트층의 온도가 170℃(본 압착 온도)가 되도록 가열 압착 헤드의 온도를 조정하면서, 플렉시블 인쇄 기판의 상면에 가압 압착 헤드를 올려놓고, 1MPa의 압력을 걸어서 170℃에서 5초간 이방성 도전 페이스트층을 경화시켜 접속 구조체를 얻었다.
(실시예 2)
상기 (1) IXE-100의 배합량을 0.01중량부로 변경한 것, 및 상기 (2) IXE-700F의 배합량을 0.01중량부로 변경한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여, 이방성 도전 페이스트를 얻었다. 얻어진 이방성 도전 페이스트를 이용하여, 실시예 1과 마찬가지로 하여, 접속 구조체를 얻었다.
(실시예 3)
상기 (1) IXE-100의 배합량을 5중량부로 변경한 것, 및 상기 (2) IXE-700F의 배합량을 5중량부로 변경한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여, 이방성 도전 페이스트를 얻었다. 얻어진 이방성 도전 페이스트를 이용하여, 실시예 1과 마찬가지로 하여, 접속 구조체를 얻었다.
(실시예 4)
상기 (2) IXE-700F를 상기 (4) IXE-500(도아 고세이사 제조)으로 변경한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여, 이방성 도전 페이스트를 얻었다. 얻어진 이방성 도전 페이스트를 이용하여, 실시예 1과 마찬가지로 하여, 접속 구조체를 얻었다.
(실시예 5)
상기 (1) IXE-100을 상기 (3) IXE-300(도아 고세이사 제조)으로 변경한 것, 및 상기 (2) IXE-700F를 상기 (4) IXE-500(도아 고세이사 제조)으로 변경한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여, 이방성 도전 페이스트를 얻었다. 얻어진 이방성 도전 페이스트를 이용하여, 실시예 1과 마찬가지로 하여, 접속 구조체를 얻었다.
(실시예 6)
상기 (1) IXE-100을 상기 (3) IXE-300(도아 고세이사 제조)으로 변경한 것, 및 상기 (2) IXE-700F를 상기 (5) IXE-530(도아 고세이사 제조)으로 변경한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여, 이방성 도전 페이스트를 얻었다. 얻어진 이방성 도전 페이스트를 이용하여, 실시예 1과 마찬가지로 하여, 접속 구조체를 얻었다.
(비교예 1)
상기 (1) IXE-100 및 상기 (2) IXE-700F 둘 다 첨가하지 않은 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여, 이방성 도전 페이스트를 얻었다. 얻어진 이방성 도전 페이스트를 이용하여, 실시예 1과 마찬가지로 하여, 접속 구조체를 얻었다.
(비교예 2)
상기 (1) IXE-100을 첨가하지 않은 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여, 이방성 도전 페이스트를 얻었다. 얻어진 이방성 도전 페이스트를 이용하여, 실시예 1과 마찬가지로 하여, 접속 구조체를 얻었다.
(비교예 3)
상기 (2) IXE-700F를 첨가하지 않은 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여, 이방성 도전 페이스트를 얻었다. 얻어진 이방성 도전 페이스트를 이용하여, 실시예 1과 마찬가지로 하여, 접속 구조체를 얻었다.
(비교예 4)
상기 (1) IXE-100 및 상기 (2) IXE-700F 둘 다 첨가하지 않고, IXE-633(도아 고세이사 제조) 2중량부를 첨가한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여, 이방성 도전 페이스트를 얻었다. 얻어진 이방성 도전 페이스트를 이용하여, 실시예 1과 마찬가지로 하여, 접속 구조체를 얻었다.
(참고예 1)
양이온 발생제인 SI-60L을 첨가하지 않고, 열 경화제(이미다졸 화합물, 시코쿠 가세이 고교사 제조 「2P-4MZ」) 10중량부를 첨가한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여, 이방성 도전 페이스트를 얻었다. 얻어진 이방성 도전 페이스트를 이용하여, 실시예 1과 마찬가지로 하여, 접속 구조체를 얻었다.
(참고예 2)
양이온 발생제인 SI-60L을 첨가하지 않고, 열 경화제(이미다졸 화합물, 시코쿠 가세이 고교사 제조 「2P-4MZ」) 10중량부를 첨가한 것, 및 상기 (1) IXE-100 및 상기 (2) IXE-700F 둘 다 첨가하지 않은 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여, 이방성 도전 페이스트를 얻었다. 얻어진 이방성 도전 페이스트를 이용하여, 실시예 1과 마찬가지로 하여, 접속 구조체를 얻었다.
(실시예 1 내지 6, 비교예 1 내지 4 및 참고예 1, 2의 평가)
(1) 도통 신뢰성(접속 저항값)
얻어진 접속 구조체의 상하의 전극간의 접속 저항을 각각 4단자법에 의해 측정하였다. 100개소의 접속 저항의 평균값을 산출하였다. 또한, 전압=전류×저항의 관계로부터, 일정한 전류를 흘렸을 때의 전압을 측정함으로써 접속 저항을 구할 수 있다. 얻어진 접속 구조체의 도통 신뢰성을 하기의 기준으로 판정하였다.
[도통 신뢰성의 판정 기준]
○○: 3Ω 미만
○: 3Ω 이상 5Ω 미만
×: 5Ω 이상
(2) 내습 절연 신뢰성
얻어진 접속 구조체의 서로 절연된 측정용 단자간에 20V의 전압을 인가한 상태에서, 85℃ 및 85％ RH의 분위기 하에서 500시간 폭로하고, 이 사이, 측정용 단자간의 저항값 변화를 측정하였다. 저항값이 105Ω 이하로 된 경우를 절연 불량이라고 판단하였다. 내습 절연 신뢰성을 하기 기준으로 판정하였다.
[내습 절연 신뢰성의 판정 기준]
○○: 10개의 접속 구조체 중, 절연 불량이 생긴 접속 구조체가 없고, 내습 절연 신뢰성 시험 후의 평균 저항값이 107Ω 이상
○: 10개의 접속 구조체 중, 절연 불량이 생긴 접속 구조체가 없고, 내습 절연 신뢰성 시험 후의 평균 저항값이 106Ω 이상 107Ω 미만
△: 10개의 접속 구조체 중, 절연 불량이 생긴 접속 구조체가 없고, 내습 절연 신뢰성 시험 후의 평균 저항값이 105Ω 이상 106Ω 미만
×: 10개의 접속 구조체 중, 절연 불량이 생긴 접속 구조체가 1개 이상 있음
결과를 하기의 표 1에 나타내었다.
Figure 112013064309099-pct00003
(실시예 7)
(1) 도전성 입자의 제작:
평균 입경 10㎛의 디비닐벤젠 수지 입자(세키스이 가가꾸 고교사 제조, 마이크로펄 SP-210)를 무전해 니켈 도금하고, 수지 입자의 표면 상에 두께 0.1㎛의 하지 니켈 도금층을 형성하였다. 이어서, 하지 니켈 도금층이 형성된 수지 입자를 전해 구리 도금하여 두께 1㎛의 구리층을 형성하였다. 또한, 주석 및 비스무스를 함유하는 전해 도금액을 이용하여 전해 도금하여 두께 1㎛의 땜납층을 형성하였다. 이와 같이 하여, 수지 입자의 표면 상에 두께 1㎛의 구리층이 형성되어 있고, 상기 구리층의 표면에 두께 1㎛의 땜납층(주석:비스무스=43중량％:57중량％)이 형성되어 있는 도전성 입자 B를 제작하였다.
(2) 이방성 도전 재료의 제조:
비스페놀 A 변성 에폭시 수지(DIC사 제조 「에피클론 EXA-4850-150」) 40중량부 및 비스페놀 F 에폭시 수지(DIC사 제조 「EXA-835LV」) 30중량부에, 양이온 발생제인 SI-60L(산신 가가꾸사 제조의 선에이드) 3중량부와, 광 경화성 화합물인 에폭시 아크릴레이트(다이셀·사이텍사 제조 「에베크릴3702」) 20중량부와, 광 경화 개시제인 아실포스핀옥시드계 화합물(시바·재팬사 제조 「다로큐어 TPO」) 1중량부와, 충전재인 평균 입경 0.25㎛의 실리카 10중량부와, 플럭스인 로진 3중량부와, 얻어진 도전성 입자 B 4중량부와, 이온 교환체인 상기 (1) IXE-100(도아 고세이사 제조) 1중량부와, 상기 (2) IXE-700F(도아 고세이사 제조) 1중량부를 첨가하고, 유성식 교반기를 이용하여 2000rpm으로 5분간 교반함으로써, 이방성 도전 페이스트를 얻었다.
(2) 접속 구조체(FOB)의 제작
L/S가 100㎛/100㎛, 길이 4㎜의 금도금된 Cu 전극 패턴이 상면에 형성된 유리 에폭시 기판(제1 접속 대상 부재)을 준비하였다. 또한, L/S가 100㎛/100㎛, 길이 4㎜의 금도금된 Cu 전극 패턴이 하면에 형성된 플렉시블 인쇄 기판(제2 접속 대상 부재)을 준비하였다.
상기 유리 기판 상에, 제작 직후의 이방성 도전 페이스트를 폭 1.5mm, 두께 40㎛가 되도록 디스펜서를 이용하여 도공하여 이방성 도전 페이스트층을 형성하였다. 다음으로, 이방성 도전 페이스트층 상에 상기 플렉시블 인쇄 기판을, 전극끼리가 대향하도록 적층하였다. 365㎚의 자외선을 광 조사 강도가 3000㎽/㎠가 되도록 3초간 조사하고, 광 중합에 의해서 이방성 도전 페이스트층을 반경화시키고, B 스테이지화하였다. 그 후, 오하시 세이사꾸쇼사 제조 「BD-02」를 이용하여, 이방성 도전 페이스트층의 온도가 170℃(본 압착 온도)가 되도록 가열 압착 헤드의 온도를 조정하면서, 플렉시블 인쇄 기판의 상면에 가압 압착 헤드를 올려놓고, 1MPa의 압력을 걸어서 170℃에서 5초간 이방성 도전 페이스트층을 경화시켜, 접속 구조체를 얻었다.
(실시예 8)
상기 (1) IXE-100의 배합량을 0.01중량부로 변경한 것 및 상기 (2) IXE-700F의 배합량을 0.01중량부로 변경한 것 이외에는 실시예 7과 마찬가지로 하여, 이방성 도전 페이스트를 얻었다. 얻어진 이방성 도전 페이스트를 이용하여, 실시예 7과 마찬가지로 하여, 접속 구조체를 얻었다.
(실시예 9)
상기 (1) IXE-100의 배합량을 5중량부로 변경한 것 및 상기 (2) IXE-700F의 배합량을 5중량부로 변경한 것 이외에는 실시예 7과 마찬가지로 하여, 이방성 도전 페이스트를 얻었다. 얻어진 이방성 도전 페이스트를 이용하여, 실시예 7과 마찬가지로 하여, 접속 구조체를 얻었다.
(실시예 10)
상기 (2) IXE-700F를 상기 (4) IXE-500(도아 고세이사 제조)으로 변경한 것 이외에는 실시예 7과 마찬가지로 하여, 이방성 도전 페이스트를 얻었다. 얻어진 이방성 도전 페이스트를 이용하여, 실시예 7과 마찬가지로 하여, 접속 구조체를 얻었다.
(실시예 11)
상기 (1) IXE-100을 상기 (3) IXE-300(도아 고세이사 제조)으로 변경한 것 및 상기 (2) IXE-700F를 상기 (4) IXE-500(도아 고세이사 제조)으로 변경한 것 이외에는 실시예 7과 마찬가지로 하여, 이방성 도전 페이스트를 얻었다. 얻어진 이방성 도전 페이스트를 이용하여, 실시예 7과 마찬가지로 하여, 접속 구조체를 얻었다.
(실시예 12)
상기 (1) IXE-100을 상기 (3) IXE-300(도아 고세이사 제조)으로 변경한 것 및 상기 (2) IXE-700F를 상기 (5) IXE-530(도아 고세이사 제조)으로 변경한 것 이외에는 실시예 7과 마찬가지로 하여, 이방성 도전 페이스트를 얻었다. 얻어진 이방성 도전 페이스트를 이용하여, 실시예 7과 마찬가지로 하여, 접속 구조체를 얻었다.
(실시예 13)
플럭스인 로진을 배합하지 않은 것 이외에는 실시예 7과 마찬가지로 하여, 이방성 도전 페이스트를 얻었다. 얻어진 이방성 도전 페이스트를 이용하여, 실시예 7과 마찬가지로 하여, 접속 구조체를 얻었다.
(실시예 14)
상기 도전성 입자 B를 상기 도전성 입자 A로 변경한 것 이외에는 실시예 7과 마찬가지로 하여, 이방성 도전 페이스트를 얻었다. 얻어진 이방성 도전 페이스트를 이용하여, 실시예 7과 마찬가지로 하여, 접속 구조체를 얻었다.
(실시예 15)
상기 도전성 입자 B를 상기 도전성 입자 A로 변경한 것 이외에는 실시예 8과 마찬가지로 하여, 이방성 도전 페이스트를 얻었다. 얻어진 이방성 도전 페이스트를 이용하여, 실시예 7과 마찬가지로 하여, 접속 구조체를 얻었다.
(실시예 16)
상기 도전성 입자 B를 상기 도전성 입자 A로 변경한 것 이외에는 실시예 9와 마찬가지로 하여, 이방성 도전 페이스트를 얻었다. 얻어진 이방성 도전 페이스트를 이용하여, 실시예 7과 마찬가지로 하여, 접속 구조체를 얻었다.
(실시예 17)
상기 도전성 입자 B를 상기 도전성 입자 A로 변경한 것 이외에는 실시예 10과 마찬가지로 하여, 이방성 도전 페이스트를 얻었다. 얻어진 이방성 도전 페이스트를 이용하여, 실시예 7과 마찬가지로 하여, 접속 구조체를 얻었다.
(실시예 18)
상기 도전성 입자 B를 상기 도전성 입자 A로 변경한 것 이외에는 실시예 11과 마찬가지로 하여, 이방성 도전 페이스트를 얻었다. 얻어진 이방성 도전 페이스트를 이용하여, 실시예 7과 마찬가지로 하여, 접속 구조체를 얻었다.
(실시예 19)
상기 도전성 입자 B를 상기 도전성 입자 A로 변경한 것 이외에는 실시예 12와 마찬가지로 하여, 이방성 도전 페이스트를 얻었다. 얻어진 이방성 도전 페이스트를 이용하여, 실시예 7과 마찬가지로 하여, 접속 구조체를 얻었다.
(실시예 20)
열 경화성 화합물의 종류 및 배합량을, 비스페놀 A 변성 에폭시 수지(DIC사 제조 「에피클론 EXA-4850-150」) 40중량부 및 비스페놀 F 에폭시 수지(DIC사 제조 「EXA-835LV」) 30중량부로부터, 비스페놀 E 에폭시 수지(프린텍사 제조 「R1710」) 70중량부로 변경한 것, 및 상기 도전성 입자 B를 상기 도전성 입자 A로 변경한 것 이외에는 실시예 7과 마찬가지로 하여, 이방성 도전 페이스트를 얻었다. 얻어진 이방성 도전 페이스트를 이용하여, 실시예 7과 마찬가지로 하여, 접속 구조체를 얻었다.
(실시예 21)
양이온 발생제의 종류를, SI-60L(산신 가가꾸사 제조의 선에이드)로부터, CXC-1612(구스모또 가세이사 제조의 K-PURE)로 변경한 것, 및 상기 도전성 입자 B를 상기 도전성 입자 A로 변경한 것 이외에는 실시예 7과 마찬가지로 하여, 이방성 도전 페이스트를 얻었다. 얻어진 이방성 도전 페이스트를 이용하여, 실시예 7과 마찬가지로 하여, 접속 구조체를 얻었다.
(비교예 5)
상기 (1) IXE-100 및 상기 (2) IXE-700F 둘 다 첨가하지 않은 것 이외에는, 실시예 7과 마찬가지로 하여, 이방성 도전 페이스트를 얻었다. 얻어진 이방성 도전 페이스트를 이용하여, 실시예 7과 마찬가지로 하여, 접속 구조체를 얻었다.
(비교예 6)
상기 (1) IXE-100을 첨가하지 않은 것 이외에는, 실시예 7과 마찬가지로 하여, 이방성 도전 페이스트를 얻었다. 얻어진 이방성 도전 페이스트를 이용하여, 실시예 7과 마찬가지로 하여, 접속 구조체를 얻었다.
(비교예 7)
상기 (2) IXE-700F를 첨가하지 않은 것 이외에는, 실시예 7과 마찬가지로 하여, 이방성 도전 페이스트를 얻었다. 얻어진 이방성 도전 페이스트를 이용하여, 실시예 7과 마찬가지로 하여, 접속 구조체를 얻었다.
(비교예 8)
상기 도전성 입자 B를 상기 도전성 입자 A로 변경한 것 이외에는, 비교예 5와 마찬가지로 하여, 이방성 도전 페이스트를 얻었다. 얻어진 이방성 도전 페이스트를 이용하여, 실시예 7과 마찬가지로 하여, 접속 구조체를 얻었다.
(비교예 9)
상기 도전성 입자 B를 상기 도전성 입자 A로 변경한 것 이외에는, 비교예 6과 마찬가지로 하여, 이방성 도전 페이스트를 얻었다. 얻어진 이방성 도전 페이스트를 이용하여, 실시예 7과 마찬가지로 하여, 접속 구조체를 얻었다.
(비교예 10)
상기 도전성 입자 B를 상기 도전성 입자 A로 변경한 것 이외에는, 비교예 7과 마찬가지로 하여, 이방성 도전 페이스트를 얻었다. 얻어진 이방성 도전 페이스트를 이용하여, 실시예 7과 마찬가지로 하여, 접속 구조체를 얻었다.
(비교예 11)
상기 (1) IXE-100 및 상기 (2) IXE-700F 둘 다 첨가하지 않고, IXE-633(도아 고세이사 제조) 2중량부를 첨가한 것 이외에는, 실시예 7과 마찬가지로 하여, 이방성 도전 페이스트를 얻었다. 얻어진 이방성 도전 페이스트를 이용하여, 실시예 7과 마찬가지로 하여, 접속 구조체를 얻었다.
(참고예 3)
양이온 발생제인 SI-60L을 첨가하지 않고, 열 경화제(이미다졸 화합물, 시코쿠 가세이 고교사 제조 「2P-4MZ」) 10중량부를 첨가한 것 이외에는, 실시예 7과 마찬가지로 하여, 이방성 도전 페이스트를 얻었다. 얻어진 이방성 도전 페이스트를 이용하여, 실시예 7과 마찬가지로 하여, 접속 구조체를 얻었다.
(참고예 4)
양이온 발생제인 SI-60L을 첨가하지 않고, 열 경화제(이미다졸 화합물, 시코쿠 가세이 고교사 제조 「2P-4MZ」) 10중량부를 첨가한 것, 및 상기 (1) IXE-100 및 상기 (2) IXE-700F 둘 다 첨가하지 않은 것 이외에는, 실시예 7과 마찬가지로 하여, 이방성 도전 페이스트를 얻었다. 얻어진 이방성 도전 페이스트를 이용하여, 실시예 7과 마찬가지로 하여, 접속 구조체를 얻었다.
(실시예 7 내지 21, 비교예 5 내지 11 및 참고예 3, 4의 평가)
(1) 도통 신뢰성(접속 저항값)
얻어진 접속 구조체의 상하의 전극간의 접속 저항을 각각 4단자법에 의해 측정하였다. 10개의 접속 구조체의 접속 저항의 평균값을 산출하였다. 또한, 전압=전류×저항의 관계로부터, 일정한 전류를 흘렸을 때의 전압을 측정함으로써 접속 저항을 구할 수 있다. 얻어진 접속 구조체의 도통 신뢰성을 하기의 기준으로 판정하였다.
[도통 신뢰성의 판정 기준]
○○: 8Ω 미만
○: 8Ω 이상 10Ω 미만
×: 10Ω 이상
(2) 내습 절연 신뢰성
얻어진 접속 구조체의 서로 절연된 측정용 단자간에 15V의 전압을 인가한 상태에서, 85℃ 및 85％ RH의 분위기 하에서 500시간 폭로하고, 이 사이, 측정용 단자간의 저항값 변화를 측정하였다. 저항값이 105Ω 이하로 된 경우를 절연 불량이라고 판단하였다. 내습 절연 신뢰성을 하기 기준으로 판정하였다.
[내습 절연 신뢰성의 판정 기준]
○○: 10개의 접속 구조체 중, 절연 불량이 생긴 접속 구조체가 없고, 내습 절연 신뢰성 시험 후의 평균 저항값이 107Ω 이상
○: 10개의 접속 구조체 중, 절연 불량이 생긴 접속 구조체가 없고, 내습 절연 신뢰성 시험 후의 평균 저항값이 106Ω 이상 107Ω 미만
△: 10개의 접속 구조체 중, 절연 불량이 생긴 접속 구조체가 없고, 내습 절연 신뢰성 시험 후의 평균 저항값이 105Ω 이상 106Ω 미만
×: 10개의 접속 구조체 중, 절연 불량이 생긴 접속 구조체가 1개 이상 있음
결과를 하기의 표 2에 나타내었다. 또한, 도전성 입자 B를 이용한 실시예, 비교예 및 참고예의 접속 구조체에서는, 접속 구조체의 제작시에 도전성 입자 B의 땜납층은 용융된 후에 고화되고 있고, 접속 구조체에 있어서의 전극에 도전성 입자 B의 구리층이 접촉되어 있었다.
Figure 112013064309099-pct00004
또한, 실시예 3, 16과 참고예 1 내지 4의 도통 신뢰성의 평가 결과는 모두 「○」였다. 단, 실시예 3, 16의 도통 신뢰성의 평가에 있어서의 접속 저항의 값은, 참고예 1 내지 4의 접속 저항의 값보다도 낮았다.
또한, 실시예 7과 실시예 14의 도통 신뢰성의 평가 결과는 모두 「○○」이고, 실시예 8과 실시예 15의 도통 신뢰성의 평가 결과는 모두 「○○」이고, 실시예 10과 실시예 17의 도통 신뢰성의 평가 결과는 모두 「○○」이고, 실시예 11과 실시예 18의 도통 신뢰성의 평가 결과는 모두 「○○」이고, 실시예 12와 실시예 19의 도통 신뢰성의 평가 결과는 모두 「○○」였다.
단, 실시예 7의 도통 신뢰성의 평가에 있어서의 접속 저항은 실시예 14의 도통 신뢰성의 평가에 있어서의 접속 저항보다도 0.7Ω 낮고, 실시예 8의 도통 신뢰성의 평가에 있어서의 접속 저항은 실시예 15의 도통 신뢰성의 평가에 있어서의 접속 저항보다도 0.9Ω 낮고, 실시예 10의 도통 신뢰성의 평가에 있어서의 접속 저항은 실시예 17의 도통 신뢰성의 평가에 있어서의 접속 저항보다도 0.8Ω 낮고, 실시예 11의 도통 신뢰성의 평가에 있어서의 접속 저항은 실시예 18의 도통 신뢰성의 평가에 있어서의 접속 저항보다도 0.8Ω 낮고, 실시예 12의 도통 신뢰성의 평가에 있어서의 접속 저항은 실시예 19의 도통 신뢰성의 평가에 있어서의 접속 저항보다도 0.7Ω 낮았다.
또한, 실시예, 비교예 및 참고예의 이방성 도전 재료를 접속 구조체(FOG 또는 FOB)에 이용한 평가 결과만을 나타내었다. 실시예, 비교예 및 참고예의 이방성 도전 재료를, 평가하지 않은 다른 접속 구조체(FOB, FOG, COF 및 COG 등)에 이용한 경우든, 다시 실시예, 비교예 및 참고예의 이방성 도전 재료를 도전 재료로서 이용하여, 유기 전계 발광 표시 소자에 있어서의 전극을 전기적으로 접속한 경우든, (1) 도통 신뢰성 및 (2) 내습 절연 신뢰성의 평가 결과는, 상술한 실시예, 비교예 및 참고예의 평가 결과와 마찬가지의 경향을 나타내는 것을 확인하였다.
1 : 접속 구조체
2 : 제1 접속 대상 부재
2a : 표면
2b : 제1 전극
3 : 접속부
3a : 상면
3A : 도전 재료층
3B : B 스테이지화된 도전 재료층
4 : 제2 접속 대상 부재
4a : 표면
4b : 제2 전극
5 : 도전성 입자

Claims (11)

  1. 경화성 성분과, 양이온 교환체와, 음이온 교환체와, 도전성 입자를 포함하며,
    상기 경화성 성분이 경화성 화합물과 양이온 발생제를 함유하고,
    상기 양이온 교환체의 중성 교환 용량이 1meq/g 이상이며, 상기 음이온 교환체의 중성 교환 용량이 0.1meq/g 이상이고,
    상기 경화성 화합물 100중량부에 대하여, 상기 양이온 교환체의 함유량이 0.01중량부 이상 5중량부 이하이고, 상기 음이온 교환체의 함유량이 0.01중량부 이상 5중량부 이하인 도전 재료.
  2. 제1항에 있어서, 상기 양이온 교환체의 중성 교환 용량이 2meq/g 이상이고, 상기 음이온 교환체의 중성 교환 용량이 1meq/g 이상인 도전 재료.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 양이온 교환체가 지르코늄 원자를 포함하는 도전 재료.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 음이온 교환체가 마그네슘 원자와 알루미늄 원자를 포함하는 도전 재료.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 도전성 입자가 수지 입자와, 상기 수지 입자의 표면 상에 배치된 도전층을 갖고,
    상기 도전층의 적어도 외측의 표면이, 융점이 450℃ 이하인 저융점 금속층인 도전 재료.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 플럭스를 더 포함하는 도전 재료.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 구리 전극을 갖는 접속 대상 부재를 접속하기 위해서 이용되는 도전 재료인 도전 재료.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 이방성 도전 재료인 도전 재료.
  9. 제1 접속 대상 부재와, 제2 접속 대상 부재와, 상기 제1, 제2 접속 대상 부재를 전기적으로 접속하고 있는 접속부를 구비하며,
    상기 접속부가 제1항 또는 제2항에 기재된 도전 재료에 의해 형성되어 있는 접속 구조체.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 접속 대상 부재가 표면에 제1 전극을 갖고,
    상기 제2 접속 대상 부재가 표면에 제2 전극을 갖고,
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극이 상기 도전성 입자에 의해 전기적으로 접속되어 있고,
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 중 적어도 한쪽이 구리 전극인 접속 구조체.
  11. 삭제
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