KR102028389B1 - 도전성 입자, 회로 접속 재료, 실장체, 및 실장체의 제조 방법 - Google Patents

도전성 입자, 회로 접속 재료, 실장체, 및 실장체의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

구리 또는 구리 합금, 또는 은 또는 은 합금을 포함하는 도전층(12)과, 도전층(12) 위에 형성된 니켈 또는 니켈 합금을 포함하는 표면층(13)을 갖는 도전성 입자(10)를 사용한다. 표면을 단단한 니켈로 피복하고, 니켈층의 내측을 고유 저항이 낮은 구리 또는 은으로 한 도전성 입자(10)를 사용함으로써, 저저항, 고신뢰성을 얻을 수 있다. 저저항, 고신뢰성을 갖는 도전성 입자, 도전성 입자를 함유하는 회로 접속 재료, 회로 접속 재료를 사용한 실장체 및 실장체의 제조 방법을 제공한다.

Description

도전성 입자, 회로 접속 재료, 실장체, 및 실장체의 제조 방법{ELECTROCONDUCTIVE PARTICLE, CIRCUIT CONNECTING MATERIAL, MOUNTING BODY, AND METHOD FOR MANUFACTURING MOUNTING BODY}
본 발명은, 전극간의 접속에 사용되는 도전성 입자, 도전성 입자를 함유하는 회로 접속 재료, 회로 접속 재료를 사용한 실장체, 및 실장체의 제조 방법에 관한 것이다.
본 출원은, 일본에 있어서 2012년 3월 29일에 출원된 일본 특허 출원 번호 특원2012-76919에 기초하여 우선권을 주장하는 것이며, 이 출원을 참조함으로써, 본 출원에 원용된다.
액정 디스플레이와 테이프 캐리어 패키지(Tape Carrier Package: TCP)의 접속, 플렉시블 회로 기판(Flexible Printed Circuit: FPC)과 TCP의 접속, 또는 FPC와 프린트 배선판(Printed Wiring Board: PWB)의 접속과 같은 회로 부재끼리의 접속에는 바인더 수지 중에 도전성 입자를 분산시킨 회로 접속 재료(예를 들어, 이방성 도전 필름)가 사용되고 있다.
또한, 최근에는 반도체 실리콘 칩을 기판에 실장하는 경우, 회로 부재끼리의 접속을 위하여 와이어 본드를 사용하지 않고, 반도체 실리콘 칩을 페이스 다운하여 기판에 직접 실장하는, 소위 플립 칩 실장이 행하여지고 있다. 이 플립 칩 실장에 있어서도, 회로 부재끼리의 접속에는 회로 접속 재료가 사용되고 있다.
바인더 수지 중에 도전성 입자를 분산시킨 회로 접속 재료에서는 저저항화, 고접속 신뢰성을 위하여, 도전성 입자의 개발이 활발하게 행하여지고 있다.
예를 들어, 특허문헌 1에는 수지 입자의 표면에 은 도금을 실시하고, 그 위에 금 도금을 실시한 도전성 입자가 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 2에는 수지 입자의 표면에 니켈층을 갖고, 그 위에 돌기를 갖는 은 또는 구리를 포함하는 표면층이 형성된 도전성 입자가 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 3에는 수지 입자의 표면에 니켈 도금을 실시하고, 그 위에 돌기를 가진 니켈-팔라듐 합금층으로 이루어지는 표면층을 형성한 도전성 입자가 개시되어 있다.
표 1에 전자 부품에 사용되는 주된 금속의 고유 저항 및 모스 경도를 나타낸다.
Figure 112014100272012-pct00001
표 1에 나타낸 바와 같이, 금 및 은은, 부드럽기 때문에, 특허문헌 1, 2와 같이 표면층에 사용한 경우, 접속하는 단자의 표면 산화 피막을 돌파할 수 없어, 접속 저항값이 높아져 버린다. 또한, 니켈은, 단단하기 때문에, 특허문헌 3과 같이 표면층에 사용하면, 접속하는 단자의 표면 산화 피막을 돌파할 수 있지만, 고유 저항이 높기 때문에, 접속 저항값이 높아져 버린다.
일본 특허 공개 제2002-270038호 공보 일본 특허 공개 제2009-32397호 공보 일본 특허 공개 제2010-27569호 공보
본 발명은, 이러한 종래의 실정에 감안하여 제안된 것이며, 저저항, 고신뢰성을 갖는 도전성 입자, 도전성 입자를 함유하는 회로 접속 재료, 회로 접속 재료를 사용한 실장체, 및 실장체의 제조 방법을 제공한다.
본건 발명자들은, 예의 검토를 행한 결과, 표면을 단단한 니켈로 피복하고, 니켈층의 내측을 고유 저항이 낮은 구리 또는 은으로 한 도전성 입자를 사용함으로써, 저저항, 고신뢰성이 얻어지는 것을 발견했다.
즉, 본 발명에 따른 도전성 입자는, 구리 또는 구리 합금, 또는 은 또는 은 합금을 포함하는 도전층과, 상기 도전층 위에 형성된 니켈 또는 니켈 합금을 포함하는 표면층을 갖는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 회로 접속 재료는, 바인더 수지와, 상기 바인더 수지에 분산된 도전성 입자를 구비하고, 상기 도전성 입자는, 구리 또는 구리 합금, 또는 은 또는 은 합금을 포함하는 도전층과, 상기 도전층 위에 형성된 니켈 또는 니켈 합금을 포함하는 표면층을 갖는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 실장체는, 제1 전자 부품과 제2 전자 부품이, 구리 또는 구리 합금, 또는 은 또는 은 합금을 포함하는 도전층과, 상기 도전층 위에 형성된 니켈 또는 니켈 합금을 포함하는 표면층을 갖는 도전성 입자에 의해 전기적으로 접속되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 실장체의 제조 방법은, 구리 또는 구리 합금, 또는 은 또는 은 합금을 포함하는 도전층과, 상기 도전층 위에 형성된 니켈 또는 니켈 합금을 포함하는 표면층을 갖는 도전성 입자가 바인더 수지에 분산된 회로 접속 재료를 제1 전자 부품의 단자 위에 부착하고, 상기 회로 접속 재료 위에 제2 전자 부품을 가배치시키고, 상기 제2 전자 부품 위로부터 가열 가압 장치에 의해 가압하여, 상기 제1 전자 부품의 단자와, 상기 제2 전자 부품의 단자를 접속시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 표면을 단단한 니켈로 피복하고, 니켈층의 내측을 고유 저항이 낮은 구리 또는 은으로 한 도전성 입자를 사용함으로써, 저저항, 고신뢰성을 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명을 적용시킨 도전성 입자를 도시하는 단면도이다.
도 2는 본 실시 형태에 있어서의 회로 접속 재료를 도시하는 단면도이다.
도 3은 본 실시 형태에 있어서의 실장체를 도시하는 단면도이다.
도 4는 비교예에 있어서의 도전성 입자를 도시하는 단면도이다.
도 5는 실장체의 내전류성의 평가, 측정을 설명하기 위한 사시도이다.
도 6은 실장체의 내부식성의 평가, 측정을 설명하기 위한 사시도이다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여, 도면을 참조하면서 하기의 순서로 상세하게 설명한다.
1. 도전성 입자
2. 회로 접속 재료
3. 실장체 및 실장체의 제조 방법
4. 실시예
<1. 도전성 입자>
본 발명에 따른 도전성 입자는, 구리 또는 구리 합금, 또는 은 또는 은 합금을 포함하는 도전층과, 도전층 위에 형성된 니켈 또는 니켈 합금을 포함하는 표면층을 갖는다. 도전층은, 구리 또는 구리 합금, 또는 은 또는 은 합금을 포함하는 금속 코어 입자일 수도 있고, 다른 금속 코어 입자 또는 수지 코어 입자의 표면을 피복한 피복층일 수도 있다.
도 1은 본 발명을 적용시킨 도전성 입자의 일례를 나타내는 단면도이다. 이 도전성 입자(10)는 수지 입자(11)와, 구리 또는 구리 합금, 또는 은 또는 은 합금을 포함하는 도전층(12)과, 도전층(12)을 피복하는 니켈 또는 니켈 합금을 포함하는 표면층(13)을 갖는다.
수지 입자(11)는 도전성 입자의 모재(코어) 입자이며, 실장 시에 파괴, 융해, 유동, 분해, 탄화 등의 변화를 일으키지 않는 것이 사용된다. 이러한 수지 입자(11)로서는, 예를 들어 에틸렌, 프로필렌, 스티렌 등의 (메트)아크릴산에스테르류로 대표되는 단관능의 비닐 화합물과, 디알릴프탈레이트, 트리알릴트리멜리테이트, 트리알릴시아누레이트, 디비닐벤젠, 디(메트)아크릴레이트, 트리(메트)아크릴레이트류 등의 다관능 비닐 화합물의 공중합체, 경화성 폴리우레탄 수지, 경화 에폭시 수지, 페놀 수지, 벤조구아나민 수지, 멜라민 수지, 폴리아미드, 폴리이미드, 실리콘 수지, 불소 수지, 폴리에스테르, 폴리페닐렌술피드 수지, 폴리페닐렌에테르 등을 들 수 있다. 특히 바람직한 수지 입자(11)는, 열 압착 시의 탄성률, 파괴 강도와 같은 물성으로부터 선정되고, 폴리스티렌 수지, 아크릴산에스테르 수지, 벤조구아나민 수지, 단관능 비닐 화합물과 다관능 비닐 화합물의 공중합체이다.
수지 입자(11)의 평균 입경은, 특별히 한정되지 않지만, 1 내지 20㎛인 것이 바람직하다. 평균 입경이 1㎛ 미만이면, 예를 들어 무전해 도금할 때에 응집되기 쉬워, 단립자로 되기 어렵다. 한편, 평균 입경이 20㎛를 초과하면, 이방성 도전 재료로서 파인피치의 회로 기판 등에 사용되는 범위를 초과하는 경우가 있다. 또한, 수지 입자의 평균 입자 직경은, 무작위로 선택한 50개의 기재 미립자에 대하여 입자 직경을 측정하여, 이들을 산술 평균한 것이다.
도전층(12)은, 예를 들어 무전해 도금에 의해 피복된, 구리 또는 구리 합금, 또는 은 또는 은 합금을 포함하는 금속층이다. 구리 또는 구리 합금, 또는 은 또는 은 합금은, 구리 또는 은의 순도가 90％ 이상인 것이 바람직하고, 95％ 이상인 것이 보다 바람직하다. 구리 합금으로서는, 예를 들어 Cu-Ni 합금, Cu-Ag 합금 등을 사용할 수 있고, 또한 은 합금으로서는, 예를 들어 Ag-Bi 합금 등을 사용할 수 있다.
또한, 도전층(12)의 두께는 0.05㎛ 이상인 것이 바람직하고, 0.10㎛ 이상인 것이 더욱 바람직하다. 두께가 0.05㎛ 미만이면 도전성 입자(10)의 저항값이 높아져 버린다.
표면층(13)은, 예를 들어 무전해 도금 또는 스퍼터법에 의해 피복된, 니켈 또는 니켈 합금을 포함하는 금속층이다. 니켈 또는 니켈 합금은, 니켈의 순도가 90％ 이상인 것이 바람직하고, 95％ 이상인 것이 보다 바람직하다. 니켈 합금으로서는, 예를 들어 Ni-P 합금, Ni-B 합금, Ni-Pd 합금, Ni-Co 합금 등을 사용할 수 있다.
또한, 표면층(13)의 두께는, 0.10㎛ 이상 0.20㎛ 이하인 것이 바람직하다. 두께가 0.10㎛ 미만이면 경도가 얻어지지 않아, 양호한 신뢰성을 얻지 못한다. 또한, 내부식성도 저하되어 버린다. 한편, 두께가 0.2㎛를 초과하면, 도전성 입자(10)의 저항값이 높아져 버린다.
또한, 표면층(13)은 표면에 돌기를 갖는 것이 바람직하다. 이에 의해, 전극 표면에 형성된 산화 피막을 돌파하는 것이 가능하게 되고, 저항값을 저하시켜, 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 돌기의 형성 방법으로서는, 예를 들어, 무전해 도금에 의해 니켈 피막을 형성시킬 때에, 니켈 피막과 돌기의 핵이 되는 미소 입자를 동시에 석출시켜, 미소 입자를 도입하면서 니켈 피막을 형성시키는 것을 들 수 있다. 또한, 미소 입자로서는, 예를 들어 니켈, 팔라듐, 코발트, 크롬 등을 들 수 있다.
이러한 도전성 입자(10)는, 모재 입자로서 수지 입자(11)를 사용하기 때문에, 금속 입자에 비하여 입도 분포가 좁아, 파인피치화된 배선에도 대응할 수 있다. 또한, 수지 입자(11)의 표면을 구리 또는 구리 합금, 또는 은 또는 은 합금을 포함하는 도전층(12)으로 피복하기 때문에, 도전성 입자(10)의 도전성을 향상시킬 수 있다. 또한, 도전층(12) 위에 니켈 또는 니켈 합금을 포함하는 표면층(13)이 형성되어 있기 때문에, 배선에 도전성 입자(10)를 침투시킬 수 있어, 산화막을 형성하기 쉬운 금속 배선에 대해서도 높은 신뢰성을 얻을 수 있다. 또한, 예를 들어 IZO(Indium Zinc Oxide; 인듐 아연 산화물), 비결정 ITO(Indium Tin Oxide; 인듐 주석 산화물) 등, 표면이 평활한 파인피치의 배선재에 대해서도 높은 신뢰성을 얻을 수 있다. 또한, 구리 또는 구리 합금, 또는 은 또는 은 합금을 포함하는 도전층(12) 위에 니켈 또는 니켈 합금을 포함하는 표면층(13)이 형성되어 있기 때문에, 보관 환경 중에서의 산화·황화에 의한 도전 성능의 저하를 방지함과 함께, 사용 환경 중(전압 인가 환경)에 있어서의 부식·마이그레이션을 방지할 수 있다.
<2. 회로 접속 재료>
본 실시 형태에 있어서의 회로 접속 재료는, 바인더 수지와, 바인더 수지에 분산된 도전성 입자를 구비하고, 도전성 입자는, 구리 또는 구리 합금, 또는 은 또는 은 합금을 포함하는 도전층과, 도전층 위에 형성된 니켈 또는 니켈 합금을 포함하는 표면층을 갖는다. 바인더 수지는, 특별히 제한되지 않지만, 보다 바람직하게는, 막 형성 수지와, 중합성 수지와, 경화제와, 실란 커플링제를 함유한다.
막 형성 수지는, 평균 분자량이 10000 이상인 고분자량 수지에 상당하고, 필름 형성성의 관점에서, 10000 내지 80000 정도의 평균 분자량인 것이 바람직하다. 막 형성 수지로서는, 에폭시 수지, 변성 에폭시 수지, 우레탄 수지, 페녹시 수지 등의 다양한 수지를 사용할 수 있고, 그 중에서도 막 형성 상태, 접속 신뢰성 등의 관점에서 페녹시 수지가 적절하게 사용된다.
중합성 수지는, 에폭시 수지, 아크릴 수지 등 중합성을 갖는 화합물을 적절히 사용할 수 있다.
에폭시 수지로서는, 특별히 제한은 없고, 시판되고 있는 에폭시 수지를 사용 가능하다. 이러한 에폭시 수지로서는, 구체적으로는 나프탈렌형 에폭시 수지, 비페닐형 에폭시 수지, 페놀노볼락형 에폭시 수지, 비스페놀형 에폭시 수지, 스틸벤형 에폭시 수지, 트리페놀메탄형 에폭시 수지, 페놀아르알킬형 에폭시 수지, 나프톨형 에폭시 수지, 디시클로펜타디엔형 에폭시 수지, 트리페닐메탄형 에폭시 수지 등을 사용할 수 있다. 이들은 단독일 수도, 2종 이상을 조합하여 사용할 수도 있다. 또한, 아크릴 수지 등 다른 유기 수지와 적절히 조합하여 사용할 수도 있다.
아크릴 수지로서는, 특별히 제한은 없고, 단관능 (메트)아크릴레이트, 2관능 이상의 (메트)아크릴레이트를 사용 가능하다. 단관능 (메트)아크릴레이트로서는, 메틸(메트)아크릴레이트, 에틸(메트)아크릴레이트, n-프로필(메트)아크릴레이트, i-프로필(메트)아크릴레이트, n-부틸(메트)아크릴레이트 등을 들 수 있다. 2관능 이상의 (메트)아크릴레이트로서는, 비스페놀 F-EO 변성 디(메트)아크릴레이트, 비스페놀 A-EO 변성 디(메트)아크릴레이트, 트리메틸올프로판 PO 변성(메트)아크릴레이트, 다관능 우레탄(메트)아크릴레이트 등을 들 수 있다. 이들 (메트)아크릴레이트는, 단독으로 사용할 수도 있고, 2종 이상을 조합하여 사용할 수도 있다.
경화제로서는, 특별히 제한은 없고, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있는데, 예를 들어 가열에 의해 활성화되는 잠재성 경화제, 가열에 의해 유리 라디칼을 발생시키는 잠재성 경화제 등을 사용할 수 있다. 중합성 수지로서 에폭시 수지를 사용하는 경우는, 이미다졸류, 아민류, 술포늄염, 오늄염 등을 포함하는 잠재성 경화제를 사용할 수 있다. 또한, 중합성 수지로서 아크릴 수지를 사용한 경우에 있어서의 경화제로서는, 유기 과산화물 등의 열 라디칼 발생제를 바람직하게 사용할 수 있다. 유기 과산화물로서는, 예를 들어 벤조일퍼옥시드, 라우로일퍼옥시드, 부틸퍼옥시드, 벤질퍼옥시드, 디라우로일퍼옥시드, 디부틸퍼옥시드, 벤질퍼옥시드, 퍼옥시디카르보네이트 등을 들 수 있다.
실란 커플링제로서는, 에폭시계, 아미노계, 머캅토·술피드계, 우레이드계 등을 사용할 수 있다. 이들 중에서도, 본 실시 형태에서는 에폭시계 실란 커플링제가 바람직하게 사용된다. 이에 의해, 유기 재료와 무기 재료의 계면에 있어서의 접착성을 향상시킬 수 있다.
또한, 그 밖의 첨가 조성물로서, 무기 필러를 함유하는 것이 바람직하다. 무기 필러를 함유함으로써, 압착 시에 있어서의 수지층의 유동성을 조정하여, 입자 포착률을 향상시킬 수 있다. 무기 필러로서는, 실리카, 탈크, 산화티타늄, 탄산칼슘, 산화마그네슘 등을 사용할 수 있다.
이어서, 도 2를 참조하여, 상술한 도전성 입자를 갖는 회로 접속 재료의 제조 방법에 대하여 설명한다. 본 실시 형태에 있어서의 회로 접속 재료의 제조 방법은, 박리 기재(22) 위에 도전성 입자(10)가 분산된 바인더 수지(21)의 조성물을 도포하는 도포 공정과, 박리 기재(22) 위의 조성물을 건조시키는 건조 공정을 갖는다.
도포 공정에서는, 배합하고, 유기 용제를 사용하여 조정한 후, 이 조성물을 박리 기재 위에 바 코터, 도포 장치 등을 사용하여 도포한다.
유기 용제로서는, 톨루엔, 아세트산에틸, 또는 이들의 혼합 용제, 기타 각종 유기 용제를 사용할 수 있다. 또한, 박리 기재(22)는, 예를 들어 실리콘 등의 박리제를 PET(Poly Ethylene Terephthalate; 폴리에틸렌 테레프탈레이트), OPP(Oriented Polypropylene; 배향 폴리프로필렌), PMP(Poly-4-methylpentene-1; 폴리-4-메틸펜텐-1), PTFE(Polytetrafluoroethylene; 폴리테트라플루오로에틸렌) 등에 도포한 적층 구조로 이루어져, 조성물의 필름 형상을 유지한다.
다음의 건조 공정에서는, 박리 기재(22) 위의 조성물을 열오븐, 가열 건조 장치 등에 의해 건조시킨다. 이에 의해, 회로 접속 재료가 막 형상으로 형성된 도전성 접착 필름을 얻을 수 있다.
<3. 실장체 및 실장체의 제조 방법>
도 3은 본 실시 형태에 있어서의 실장체를 도시하는 단면도이다. 본 실시 형태에 있어서의 실장체는, 제1 전자 부품(30)과 제2 전자 부품(40)이, 구리 또는 구리 합금, 또는 은 또는 은 합금을 포함하는 도전층과, 상기 도전층 위에 형성된 니켈 또는 니켈 합금을 포함하는 표면층을 갖는 도전성 입자(10)에 의해 전기적으로 접속되어 이루어지는 것이다.
제1 전자 부품(30)으로서는, 예를 들어 IZO(인듐 아연 산화물), 비결정 ITO(인듐 주석 산화물) 등, 표면이 평활한 파인피치의 단자(31)를 갖는 배선재를 들 수 있다. 또한, 제2 전자 부품(40)으로서는, 파인피치의 범프 등의 단자(41)가 형성된 IC(Integrated Circuit; 집적 회로)를 들 수 있다.
본 실시 형태에 있어서의 실장체는, 상술한 도전성 입자로 접속되어 있기 때문에, 저저항, 고신뢰성의 접속이 얻어져, 우수한 내전류성, 보존 안정성 및 내부식성을 얻을 수 있다.
이어서, 상술한 회로 접속 재료를 사용한 실장체의 제조 방법에 대하여 설명한다. 본 실시 형태에 있어서의 실장체의 제조 방법은, 구리 또는 구리 합금, 또는 은 또는 은 합금을 포함하는 도전층과, 도전층 위에 형성된 니켈 또는 니켈 합금을 포함하는 표면층을 갖는 도전성 입자(10)가 바인더 수지(21)에 분산된 회로 접속 재료를 제1 전자 부품(30)의 단자(31) 위에 부착하고, 회로 접속 재료 위에 제2 전자 부품(40)을 가배치시키고, 제2 전자 부품(40) 위로부터 가열 가압 장치에 의해 가압하여, 제1 전자 부품의 단자(31)와, 제2 전자 부품의 단자(41)를 접속시키는 것이다.
이에 의해, 도전성 입자(10)를 개재하여 제1 전자 부품(30)의 단자(31)와 제2 전자 부품(40)의 단자(41)가 접속된 실장체가 얻어진다.
본 실시 형태에 있어서의 실장체의 제조 방법은, 회로 접속 재료에 니켈 또는 니켈 합금을 포함하는 표면층을 갖는 도전성 입자를 함유시키고 있기 때문에, 산화막을 형성하기 쉬운 금속 배선에 도전성 입자를 침투시킬 수 있어, 높은 신뢰성을 얻을 수 있다. 또한, 예를 들어 IZO(인듐 아연 산화물), 비결정 ITO(인듐 주석 산화물) 등, 표면이 평활한 파인피치의 단자를 갖는 배선재를 사용한 경우에도 높은 신뢰성을 얻을 수 있다.
실시예
<4. 실시예>
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
도 1에 도시한 바와 같이, 수지 입자(11)에 도전층(12)과 표면층(13)을 이 순서대로 형성한 실시예 1 내지 9의 도전성 입자(10)를 제작했다. 또한, 종래 기술로서, 도 4에 도시한 바와 같이 수지 입자(51)에 표면층(52)을 형성한 비교예 1 내지 3의 도전성 입자를 제작했다. 또한, 각 도전성 입자에 대하여, 도전층의 두께 및 표면층의 두께를 측정했다.
이어서, 실시예 1 내지 9 및 비교예 1 내지 3의 도전성 입자를 사용하고, 회로 접속 재료로 하여 이방성 도전 필름을 제작했다. 그리고, 각 이방성 도전 필름을 사용하여 접속 저항 평가용, 신뢰성 평가용 및 내전류성 평가용의 실장체, 및 내부식성 평가용의 실장체를 제작했다.
도전층 및 표면층의 두께 측정, 이방성 도전 필름의 제작, 실장체의 제작 및 각 평가는, 다음과 같이 행했다.
[도전층 및 표면층의 두께 측정]
에폭시 접착제에 도전성 입자를 분산시키고 경화시켜, 연마기(마루모또 스토루어스사제)에 의해 입자 단면을 깎아 냈다. 이 입자 단면을 SEM(Scanning Electron Microscope; 주사 전자 현미경)(키엔스사제, VE-8800)에 의해 관찰하여, 도전층의 두께 및 표면층의 두께를 측정했다.
[이방성 도전 필름의 제작]
마이크로 캡슐형 아민계 경화제(아사히 가세이 케미컬즈사제, 상품명 노바큐어 HX3941HP) 50부, 액상 에폭시 수지(재팬 에폭시 레진사제, 상품명 EP828) 14부, 페녹시 수지(도또 가세이사제, 상품명 YP50) 35부 및 실란 커플링제(신에쓰 가가꾸사제, 상품명 KBE403) 1부를 포함하는 열경화성 바인더 수지에, 실시예 및 비교예의 도전성 입자를 부피 비율 10％로 되도록 분산시켰다. 이 접착제 조성물을, 실리콘 처리된 박리 PET 필름 위에 두께 35㎛로 되도록 도포하여, 시트상의 이방성 도전 필름을 제작했다.
[접속 저항 평가용, 신뢰성 평가용 및 내전류성 평가용의 실장체의 제작]
각 이방성 도전 필름을 사용하여 COF(평가용 기재, 200㎛P, Cu8㎛t-Sn 도금, 38㎛t-수퍼플렉스(S'perflex) 기재)와 PWB(평가용 기재, 200㎛P, Cu35㎛t-Au 도금, FR-4 기재)의 접속을 행했다. 우선, 2.0㎜ 폭으로 슬릿된 이방성 도전 필름을 PWB에 부착하고(조건: 80℃-1MPa-1sec), 그 위에 COF를 위치 정렬한 후, 압착 조건 190℃-3MPa-10sec, 완충재 250㎛t 실리콘 러버, 2.0㎜ 폭 가열 툴에 의해 압착을 행하여, 실장체를 완성시켰다.
[내부식성 평가용의 실장체의 제작]
각 이방성 도전 필름을 사용하여 COF(평가용 기재, 50㎛P, Cu8㎛t-Sn 도금, 38㎛t-수퍼플렉스 기재)와 무알칼리 유리(평가용 기재, 0.7㎜t)의 접속을 행했다. 우선, 2.0㎜ 폭으로 슬릿된 이방성 도전 필름을 무알칼리 유리에 부착하고(조건: 80℃-1MPa-1sec), 그 위에 COF를 위치 정렬한 후, 압착 조건 190℃-3MPa-10sec, 완충재 250㎛t 실리콘 러버, 2.0㎜ 폭 가열 툴에 의해 압착을 행하여, 실장체를 완성시켰다.
[접속 저항 및 신뢰성의 평가]
각 실장체에 대하여 디지털 멀티미터(제품 번호: 디지털 멀티미터 7555, 요꼬가와 덴끼샤제)를 사용하여 4단자법으로 전류 1mA를 흘렸을 때의 도통 저항값의 측정을 행했다.
초기(Initial)의 도통 저항값을 사용하여 접속 저항을 평가했다. 도통 저항값이, 0.2Ω 이하를 ○, 0.2Ω 초과 0.5Ω 미만을 △, 및 0.5Ω 이상을 ×로 평가했다.
또한, 온도 85℃, 습도 85％RH, 500시간의 TH 테스트(Thermal Humidity Test; 열 습도 시험) 후의 도통 저항값을 사용하여 신뢰성을 평가했다. 도통 저항값이, 0.2Ω 이하를 ○, 0.2Ω 초과 0.5Ω 미만을 △, 및 0.5Ω 이상을 ×로 평가했다.
[내전류성의 평가]
도 5에 도시한 바와 같이, 각 실장체에 대하여, V-I 측정을 행하여 전류 특성의 평가를 실시했다. 실장체는, PWB61에 형성된 PWB 도체 패턴(62)과, COF에 형성된 COF 도체 패턴(64)이 이방성 도전 필름(63)을 개재하여 접속되어 있다. PWB 도체 패턴(62)과 COF 도체 패턴(64) 사이에, 10mA/sec로 전류를 인가해 가면서, V-I 특성 평가를 행했다. V-I 측정으로 직선(비례 관계)으로부터 벗어나는 전류값을 판독하여 내전류성을 평가했다. 전류값이, 500mA 이상을 ○, 및 200mA 이상 500mA 미만을 △로 평가했다.
[보존 안정성의 평가]
각 도전성 입자를 작은 병에 특히, 개방 상태에서 상온 환경 중에 1개월 방치하고, 육안에 의해 도전성 입자의 변색 상태의 확인을 행했다. 변색이 없는 것을 ○, 변색이 있는 것을 ×로 평가했다.
[내부식성의 평가]
도 6에 도시한 바와 같이, 무알칼리 유리(71)와 COF가 이방성 도전 필름(74)으로 접착된 실장체에 있어서, 인접하는 COF 단자(72, 73) 사이에 전압 DC50V를 인가하고, 온도 60℃, 습도 95％의 오븐에서 환경 시험을 행했다. 500h 후에 현미경으로 부식(마이그레이션)의 확인을 행했다. 마이그레이션의 발생이 없는 것을 ○, 마이그레이션의 발생이 있는 것을 ×로 평가했다.
[실시예 1]
수지 코어의 표면에 도전층으로서 Ag 도금을 실시하고, 그 위에 표면층으로서 Ni 도금을 실시하여, 도전성 입자를 제작했다. 도전층의 두께는 0.10㎛이며, 표면층의 두께는 0.10㎛이었다. 이 도전성 입자를 함유하는 이방성 도전 필름을 제작하고, 또한 이방성 도전 필름을 사용하여 실장체를 제작하고, 상술한 바와 같이 접속 저항, 신뢰성, 내전류성, 보존 안정성 및 내부식성을 평가했다.
표 2에, 실시예 1의 평가 결과를 나타낸다. 접속 저항은 ○, 신뢰성은 ○, 내전류성은 ○, 보존 안정성은 ○, 내부식성은 ○이었다.
[실시예 2]
도전층의 두께가 0.15㎛인 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 도전성 입자를 제작하여, 평가를 행했다.
표 2에, 실시예 2의 평가 결과를 나타낸다. 접속 저항은 ○, 신뢰성은 ○, 내전류성은 ○, 보존 안정성은 ○, 내부식성은 ○이었다.
[실시예 3]
도전층의 두께가 0.20㎛인 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 도전성 입자를 제작하여, 평가를 행했다.
표 2에 실시예 3의 평가 결과를 나타낸다. 접속 저항은 ○, 신뢰성은 ○, 내전류성은 ○, 보존 안정성은 ○, 내부식성은 ○이었다.
[실시예 4]
도전층으로서 Cu 도금을 실시하고, 도전층의 두께가 0.07㎛인 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 도전성 입자를 제작하여, 평가를 행했다.
표 2에 실시예 4의 평가 결과를 나타낸다. 접속 저항은 ○, 신뢰성은 △, 내전류성은 ○, 보존 안정성은 ○, 내부식성은 ○이었다.
[실시예 5]
도전층으로서 Cu 도금을 실시하고, 도전층의 두께가 0.10㎛인 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 도전성 입자를 제작하여, 평가를 행했다.
표 2에 실시예 5의 평가 결과를 나타낸다. 접속 저항은 ○, 신뢰성은 ○, 내전류성은 ○, 보존 안정성은 ○, 내부식성은 ○이었다.
[실시예 6]
도전층으로서 Cu 도금을 실시하고, 도전층의 두께가 0.15㎛인 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 도전성 입자를 제작하여, 평가를 행했다.
표 2에, 실시예 6의 평가 결과를 나타낸다. 접속 저항은 ○, 신뢰성은 ○, 내전류성은 ○, 보존 안정성은 ○, 내부식성은 ○이었다.
[실시예 7]
도전층으로서 Cu 도금을 실시하고, 도전층의 두께가 0.20㎛인 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 도전성 입자를 제작하여, 평가를 행했다.
표 2에 실시예 7의 평가 결과를 나타낸다. 접속 저항은 ○, 신뢰성은 ○, 내전류성은 ○, 보존 안정성은 ○, 내부식성은 ○이었다.
[실시예 8]
도전층으로서 Cu 도금을 실시하고, 도전층의 두께가 0.10㎛이며, 표면층의 두께가 0.20㎛인 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 도전성 입자를 제작하여, 평가를 행했다.
표 2에 실시예 8의 평가 결과를 나타낸다. 접속 저항은 ○, 신뢰성은 △, 내전류성은 ○, 보존 안정성은 ○, 내부식성은 ○이었다.
[실시예 9]
도전층으로서 Cu 도금을 실시하고, 표면층에 돌기를 형성한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 도전성 입자를 제작하여, 평가를 행했다.
표 2에, 실시예 9의 평가 결과를 나타낸다. 접속 저항은 ○, 신뢰성은 ○, 내전류성은 ○, 보존 안정성은 ○, 내부식성은 ○이었다.
[비교예 1]
수지 코어의 표면에 표면층으로서 두께 0.10㎛의 Ag 도금을 실시하여, 도전성 입자를 제작한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 평가를 행했다.
표 2에 비교예 1의 평가 결과를 나타낸다. 접속 저항은 ○, 신뢰성은 ○, 내전류성은 ○, 보존 안정성은 ×, 내부식성은 ×이었다.
[비교예 2]
수지 코어의 표면에 표면층으로서 두께 0.10㎛의 Cu 도금을 실시하여, 도전성 입자를 제작한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 평가를 행했다.
표 2에 비교예 2의 평가 결과를 나타낸다. 접속 저항은 ○, 신뢰성은 ○, 내전류성은 ○, 보존 안정성은 ×, 내부식성은 ×이었다.
[비교예 3]
수지 코어의 표면에 표면층으로서 두께 0.10㎛의 Ni 도금을 실시하여, 도전성 입자를 제작한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 평가를 행했다.
표 2에, 비교예 3의 평가 결과를 나타낸다. 접속 저항은 × 내지 △, 신뢰성은 ×, 내전류성은 △, 보존 안정성은 ○, 내부식성은 ○이었다.
Figure 112014100272012-pct00002
비교예 1, 2와 같이, 도전층을 형성하지 않고, Ag 또는 Cu의 표면층뿐인 도전성 입자를 사용한 경우, 보존 안정성, 내부식성이 떨어지는 결과로 되었다. 비교예 3은, 도전층을 형성하지 않고, Ni의 표면층뿐인 도전성 입자이기 때문에, 보존 안정성, 내부식성은 양호하지만, 접속 저항, 신뢰성, 내전류 특성에 있어서 약간 떨어지는 결과로 되었다.
실시예 1 내지 9와 같이, Ag 또는 Cu를 포함하는 도전층과, Ni를 포함하는 표면층을 갖는 도전성 입자를 사용한 경우, 보존 안정성, 내부식성을 개선할 수 있고, 저저항, 고신뢰성의 접속이 얻어져, 우수한 내전류성, 보존 안정성 및 내부식성을 얻을 수 있었다.
10 도전성 입자
11 수지 입자
12 도전층
13 표면층
20 회로 접속 재료
21 바인더 수지
22 박리 기재
30 제1 전자 부품
31 단자
40 제2 전자 부품
41 단자
51 수지 입자
52 표면층
61 PWB
62 PWB 도체 패턴
63 이방성 도전 필름
64 COF 도체 패턴
71 무알칼리 유리
72, 73 COF 단자

Claims (8)

  1. 전극간의 접속에 사용되는 도전성 입자로서,
    수지 입자와,
    상기 수지 입자 위에 형성된, 은 또는 은 합금을 포함하는 도전층과,
    상기 도전층 위에 형성된, 외부에 노출되고 니켈 또는 니켈 합금을 포함하고 돌기를 갖지 않는 표면층
    을 갖는, 도전성 입자.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 도전층의 두께가 0.10㎛ 이상인, 도전성 입자.
  4. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 표면층의 두께가 0.10㎛ 이상 0.20㎛ 이하인, 도전성 입자.
  5. 삭제
  6. 바인더 수지와, 상기 바인더 수지에 분산된 도전성 입자를 구비하고,
    상기 도전성 입자는, 수지 입자와, 상기 수지 입자 위에 형성된, 은 또는 은 합금을 포함하는 도전층과, 상기 도전층 위에 형성된, 외부에 노출되고 니켈 또는 니켈 합금을 포함하고 돌기를 갖지 않는 표면층을 갖는, 회로 접속 재료.
  7. 제1 전자 부품과 제2 전자 부품이, 수지 입자와, 상기 수지 입자 위에 형성된, 은 또는 은 합금을 포함하는 도전층과, 상기 도전층 위에 형성된, 외부에 노출되고 니켈 또는 니켈 합금을 포함하고 돌기를 갖지 않는 표면층을 갖는 도전성 입자에 의해 전기적으로 접속되어 이루어지는, 실장체.
  8. 수지 입자와, 상기 수지 입자 위에 형성된, 은 또는 은 합금을 포함하는 도전층과, 상기 도전층 위에 형성된, 외부에 노출되고 니켈 또는 니켈 합금을 포함하고 돌기를 갖지 않는 표면층을 갖는 도전성 입자가 바인더 수지에 분산된 회로 접속 재료를 제1 전자 부품의 단자 위에 부착하고,
    상기 회로 접속 재료 위에 제2 전자 부품을 가배치시키고,
    상기 제2 전자 부품 위로부터 가열 가압 장치에 의해 가압하여, 상기 제1 전자 부품의 단자와, 상기 제2 전자 부품의 단자를 접속시키는, 실장체의 제조 방법.
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