KR102075167B1 - 접합 시트, 전자 부품 및 그의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

접합 시트는 땜납 입자, 열가소성 수지, 및 땜납 입자를 활성화할 수 있는 활성제를 함유하는 땜납층과, 땜납층의 적어도 두께 방향 한쪽 면에 적층되고, 열경화성 수지를 함유하는 열경화성 수지 함유층을 구비한다.

Description

접합 시트, 전자 부품 및 그의 제조 방법{JOINING SHEET, ELECTRONIC COMPONENT, AND PRODUCING METHOD THEREOF}

본 발명은 접합 시트, 전자 부품 및 그의 제조 방법, 상세하게는, 접합 시트, 그것을 이용하는 전자 부품의 제조 방법, 및 그것에 의하여 얻어지는 전자 부품에 관한 것이다.

종래, 2개의 배선 회로 기판의 단자 사이의 접합에서, 주석-비스무트계 등의 땜납으로 이루어지는 땜납 입자 및 카복실산 등의 활성제를 함유하는 땜납 페이스트를 이용하는 것이 알려져 있다. 주석-비스무트계 땜납 입자는, 낮은 온도에서 용융 가능하지만, 그것이 가열되어 용융되는 것에 의해 형성되는 땜납 접합부는 저충격성이며, 접합 신뢰성이 낮기 때문에, 이를 개량하기 위해, 상기 땜납 페이스트에 에폭시계 수지 등의 열경화성 수지를 포함시킨 땜납 페이스트가 제안되어 있다(예컨대, 일본 특허공개 제2006-150413호 공보(특허문헌 1) 참조).

일본 특허공개 제2006-150413호 공보에서는, 땜납 페이스트를 단자의 표면에, 스크린 인쇄 등에 의해서 도포하고, 이어서, 다른 단자를 땜납 페이스트에 접촉시키고, 그 후, 가열한다. 이에 의해서, 땜납 입자가 활성제에 의해서 용이하게 용융되고, 이러한 땜납 입자로부터 형성되는 땜납 접합부와, 땜납 접합부의 주위에 형성되고, 열경화성 수지가 경화되어 땜납 접합부를 보강하는 수지층이 형성되어, 2개의 단자가 땜납 접합된다.

일본 특허공개 제2006-150413호 공보

그러나, 일본 특허공개 제2006-150413호 공보에서는, 열경화성 수지가 가열 전 또는 가열 중에 활성제와 반응하고, 그 때문에, 활성제가 실활(失活)하는 경우가 있다. 그 결과, 가열 시에, 땜납 입자의 용융이 불충분해져서, 땜납 접합부를 형성할 수 없어, 얻어지는 전자 부품의 신뢰성이 저하된다고 하는 문제가 생긴다.

또한, 최근, 전자 부품의 단자의 미세화가 진행되고 있기 때문에, 일본 특허공개 제2006-150413호 공보와 같이 땜납 페이스트를 이용하여 인쇄하는 경우에는, 인쇄의 미세 기술도 필요하게 되어, 공업적 부하가 높아진다고 하는 문제가 있다.

본 발명의 목적은, 땜납 용융이 양호하며, 접합 강도가 우수하고, 또한 간단히 땜납 접합이 가능한 접합 시트, 전자 부품 및 그의 제조 방법을 제공하는 것에 있다.

본 발명의 접합 시트는, 땜납 입자, 열가소성 수지, 및 상기 땜납 입자를 활성화할 수 있는 활성제를 함유하는 땜납층과, 상기 땜납층의 적어도 두께 방향 한쪽 면에 적층되고, 열경화성 수지를 함유하는 열경화성 수지 함유층을 구비하는 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 본 발명의 접합 시트에서는, 상기 열경화성 수지 함유층이 열가소성 수지를 추가로 함유하며, 상기 열경화성 수지 함유층에 대한 상기 열경화성 수지의 함유 비율이 10체적% 초과 47.5체적% 미만인 것이 적합하다.

또한, 본 발명의 접합 시트에서는, 상기 땜납층에 대한 상기 땜납 입자의 함유 비율이 40체적% 초과 90체적% 미만인 것이 적합하다.

또한, 본 발명의 접합 시트에서는, 상기 활성제가 카복실산인 것이 적합하다.

또한, 본 발명의 접합 시트에서는, 상기 열경화성 수지가 에폭시 수지를 함유하는 것이 적합하다.

또한, 본 발명의 접합 시트에서는, 상기 땜납 입자가 주석-비스무트 합금으로 이루어지는 것이 적합하다.

또한, 본 발명의 접합 시트에서는, 상기 열경화성 수지 함유층이 경화제 및 경화 촉진제를 추가로 함유하는 것이 적합하다.

또한, 본 발명의 접합 시트에서는, 상기 열경화성 수지 함유층이 상기 땜납층의 상기 두께 방향 다른 쪽 면에도 적층되어 있는 것이 적합하다.

또한, 본 발명의 전자 부품의 제조 방법은, 대응하는 단자가 서로 간격을 두고 대향 배치되도록 배치된 2개의 배선 회로 기판의 사이에, 상기 접합 시트가 배치된 적층체를 준비하는 공정과, 땜납 입자의 융점 이상의 온도로 상기 적층체를 가열하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 본 발명의 전자 부품은, 상기한 전자 부품의 제조 방법에 의해 얻어지는 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명의 접합 시트는, 땜납 입자, 열가소성 수지 및 활성제를 함유하는 땜납층과, 열경화성 수지를 함유하는 열경화성 수지 함유층을 구비한다. 즉, 활성제와 열경화성 수지가 따로따로의 층에 함유되어 있다. 그 때문에, 그들의 반응에 기인하는 활성제의 실활을 억제할 수 있어, 땜납 입자의 용융(땜납 용융)이 양호하여, 땜납 재료로 이루어지는 땜납 접합부를 확실하게 형성할 수 있다.

또한, 열경화성 수지가 경화된 경화층에 의해서, 땜납 접합부를 보강할 수 있어, 접합 강도를 향상시킬 수 있다.

본 발명의 전자 부품의 제조 방법에서는, 2개의 배선 회로 기판의 사이에 상기한 접합 시트를 배치하여, 적층체를 준비하고, 그 후, 적층체를 가열한다. 그 때문에, 고도한 인쇄 기술을 이용하지 않고서, 접합 시트에 의해서 2개의 배선 회로 기판을 간편하게 접합할 수 있음과 함께, 양호한 땜납 용융이 가능해져, 각 단자를 전기적으로 접속하는 땜납 접합부를 확실하게 형성할 수 있다.

또한, 본 발명의 전자 부품은, 접합 강도가 우수하다.

도 1은 본 발명의 전자 부품의 제조 방법의 일 실시 형태를 설명하는 공정도로서,
도 1a는 접합 시트 및 배선 회로 기판을 준비하는 공정,
도 1b는 접합 시트와 배선 회로 기판을 적층하는 공정,
도 1c는 접합 시트와 배선 회로 기판을 압착하는 공정,
도 1d는 접합 시트와 배선 회로 기판을 땜납 접합하는 공정을 나타낸다.

본 발명의 접합 시트는, 땜납층과, 땜납층의 적어도 두께 방향 한쪽 면에 적층되는 열경화성 수지 함유층을 구비한다.

땜납층은 땜납 조성물로부터 시트 형상으로 형성되어 있다. 땜납 조성물은 땜납 입자, 열가소성 수지, 및 땜납 입자를 활성화할 수 있는 활성제를 함유한다.

땜납 입자는 열가소성 수지 중에 분산되어 있고, 땜납 입자를 형성하는 땜납 재료는, 예컨대 환경 적정의 관점에서, 납을 함유하지 않는 땜납 재료(무연 땜납 재료)를 들 수 있고, 구체적으로는, 주석-비스무트 합금(Sn-Bi), 주석-은-구리 합금(Sn-Ag-Cu) 등의 주석 합금을 들 수 있다. 저온 접합의 관점에서, 바람직하게는 주석-비스무트 합금을 들 수 있다.

주석-비스무트 합금에서의 주석의 함유 비율은, 예컨대 10 내지 50질량%, 바람직하게는 25 내지 45질량%이며, 비스무트의 함유 비율은, 예컨대 50 내지 90질량%, 바람직하게는 55 내지 75질량%이다.

땜납 재료의 융점(땜납 입자의 융점)은, 예컨대 240℃ 이하이며, 바람직하게는 200℃ 이하이며, 또한, 예컨대 100℃ 이상이며, 바람직하게는 130℃ 이상이다. 땜납 재료의 융점은 시차 주사 열량 측정(DSC)에 의해 구할 수 있다.

땜납 입자의 형상으로서는, 특별히 한정되지 않고, 예컨대 구 형상, 판 형상, 바늘 형상 등을 들 수 있고, 바람직하게는 구 형상을 들 수 있다.

땜납 입자의 최대 길이의 평균값(구 형상의 경우에는, 평균 입자 직경)은, 예컨대 10 내지 50㎛, 바람직하게는 20 내지 40㎛이다. 땜납 입자의 최대 길이의 평균값이 상기 범위 미만인 경우에는, 가열 용융 시에 땜납 입자끼리가 접촉하기 어렵고, 녹다 남는 것이 존재하는 경우가 있다. 한편, 땜납 입자의 최대 길이의 평균값이 상기 범위를 초과하는 경우에는, 접합 시트의 박형화가 곤란해지는 경우가 있다.

최대 길이의 평균값은 레이저 회절 산란식 입도 분포계를 이용하여 측정된다.

땜납 입자의 표면은, 일반적으로 땜납 재료의 산화물로 이루어지는 산화막으로 피복되어 있다. 그 산화막의 두께는, 예컨대 1 내지 20nm이다.

땜납 조성물(즉, 땜납층)에 대한 땜납 입자의 함유 비율은, 예컨대 40체적% 초과 90체적% 미만이며, 바람직하게는 50체적% 이상 80체적% 이하이다. 상기 범위 미만인 경우에는, 땜납 입자끼리가 용융했을 때에 서로 접촉할 수 없어, 응집할 수 없는 경우가 있다. 한편, 상기 범위를 초과하는 경우에는, 땜납 입자의 땜납층에 대한 충전이 곤란하여, 땜납 조성물을 시트 형상의 땜납층으로 가공하는 것이 곤란해지는 경우가 있다.

땜납 입자는, 단독 사용 또는 2종 이상을 병용할 수 있다.

열가소성 수지로서는, 예컨대 폴리올레핀(예컨대, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌 공중합체 등), 아크릴 수지, 폴리에스터, 폴리아세트산바이닐, 에틸렌-아세트산바이닐 공중합체, 폴리염화바이닐, 폴리스타이렌, 폴리아크릴로나이트릴, 폴리아마이드(나일론(등록상표)), 폴리카보네이트, 폴리아세탈, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리페닐렌옥사이드, 폴리페닐렌설파이드, 폴리설폰, 폴리에터설폰, 폴리에터에터케톤, 폴리알릴설폰, 열가소성 폴리이미드, 열가소성 폴리유레테인, 폴리아미노비스말레이미드, 폴리아마이드이미드, 폴리에터이미드, 비스말레이미드트라이아진 수지, 폴리메틸펜텐, 불화 수지, 액정 폴리머, 올레핀-바이닐알코올 공중합체, 아이오노머, 폴리아릴레이트, 아크릴로나이트릴-에틸렌-스타이렌 공중합체, 아크릴로나이트릴-뷰타다이엔-스타이렌 공중합체, 아크릴로나이트릴-스타이렌 공중합체, 뷰타다이엔-스타이렌 공중합체 등을 들 수 있다.

열가소성 수지로서, 바람직하게는 아크릴 수지, 폴리에스터 등을 들 수 있고, 더욱 바람직하게는 아크릴 수지를 들 수 있다.

아크릴 수지는, 아크릴계 폴리머로 이루어지고, 그와 같은 아크릴계 폴리머는, 예컨대 (메트)아크릴산메틸, (메트)아크릴산에틸, (메트)아크릴산프로필, (메트)아크릴산뷰틸, (메트)아크릴산헥실, (메트)아크릴산옥틸, (메트)아크릴산데실, (메트)아크릴산도데실 등의 탄소수 1 내지 12의 알킬 부분을 갖는 (메트)아크릴산알킬에스터를 주성분으로서 함유하는 모노머의 중합체이다. 모노머는 단독 사용 또는 병용할 수 있다.

아크릴계 폴리머로서, 시판품을 이용할 수 있고, 구체적으로는, LA 폴리머(구라레이사제), SG-700AS(나가세켐텍스사제), UC-3510(도아합성사제) 등을 들 수 있다.

열가소성 수지의 연화 온도는, 예컨대 80 내지 140℃이며, 바람직하게는 100 내지 130℃이다.

이들 열가소성 수지는 단독 사용 또는 2종류 이상 병용할 수 있다.

땜납 조성물(즉, 땜납층)에 대한 열가소성 수지의 함유 비율은, 예컨대 10체적% 초과 60체적% 미만이며, 바람직하게는 20체적% 이상 50체적% 이하이다.

활성제는 땜납 입자를 가열에 의해 용융시키는 땜납 용융 시에, 땜납 입자를 활성화할 수 있는 화합물이며, 예컨대 땜납 용융 시에, 땜납 입자의 표면에 있는 산화막을 제거할 수 있는 화합물이면 한정되지 않고, 예컨대 카복실산, 아민, 아민염 등을 들 수 있고, 바람직하게는 카복실산 등을 들 수 있다.

카복실산으로서, 예컨대 2-페녹시벤조산 등의 방향족계 모노카복실산, 예컨대 프탈산 등의 방향족계 다이카복실산 등의 방향족계 카복실산을 들 수 있다. 또한, 카복실산으로서, 예컨대 프로피온산, 미리스트산, 팔미트산 등의 지방족계 모노카복실산, 예컨대 세바스산, 아디프산, 수베르산 등의 지방족계 다이카복실산 등의 지방족계 카복실산도 들 수 있다. 바람직하게는, 방향족계 카복실산, 더욱 바람직하게는 방향족계 모노카복실산을 들 수 있다.

아민으로서는, 예컨대 메틸아민, 에틸아민, 다이에틸아민, 트라이에틸아민, 트라이에탄올아민 등을 들 수 있다.

아민염으로서는, 예컨대 다이페닐구아니딘브롬화수소산염 등을 들 수 있다.

활성제의 함유 비율은, 땜납 입자 100질량부에 대하여, 예컨대 0.05 내지 10질량부, 바람직하게는 0.1 내지 5질량부이다.

활성제는, 땜납층에 함유되는 것에 의해, 땜납 입자의 표면의 산화막을 제거하여, 땜납 재료의 융점에서 땜납 입자를 용융시킬 수 있다.

땜납 조성물은, 필요에 따라, 상기 성분 이외에, 예컨대 땜납 입자와 열가소성 수지의 밀착 강도를 향상시키는 관점에서, 실레인 커플링제 등의 첨가제를 적절한 비율로 함유할 수 있다.

한편, 땜납 조성물은, 바람직하게는 열경화성 수지를 실질적으로 함유하지 않는다. 즉, 땜납 조성물은, 땜납 입자, 열가소성 수지 및 활성제(및 필요에 따라 함유되는 첨가제)만으로 이루어진다. 이것에 의해, 가령 동일층(땜납층)에 존재하면 발생하는 활성제(구체적으로는, 카복실산 등)와 열경화성 수지(구체적으로는, 후술하는 에폭시 수지 등)의 반응에 의한 활성제의 실활을 억제할 수 있어, 활성제에 의한 양호한 땜납 용융이 가능해진다. 열경화성 수지를 실질적으로 함유하지 않는다란, 땜납 조성물에 대한 열경화성 수지의 함유 비율이, 예컨대 5체적% 이하이며, 바람직하게는 1체적% 미만, 더욱 바람직하게는 0.5체적% 미만인 것을 포함한다. 열경화성 수지는, 열경화성 수지 함유층에서 후술하는 열경화성 수지이다.

열경화성 수지 함유층은, 땜납층의 양면(두께 방향의 한쪽 면 및 다른 쪽 면) 또는 편면(두께 방향 한쪽 면)에 형성되어 있다. 각 열경화성 수지 함유층은, 열경화성 수지를 함유하는 열경화성 수지 조성물로부터 시트 형상으로 형성되어 있다.

열경화성 수지로서는, 예컨대 에폭시 수지, 유레아 수지, 멜라민 수지, 다이알릴프탈레이트 수지, 실리콘 수지, 페놀 수지, 열경화성 아크릴 수지, 열경화성 폴리에스터, 열경화성 폴리이미드, 열경화성 폴리유레테인 등을 들 수 있다. 바람직하게는, 에폭시 수지, 열경화성 폴리유레테인을 들 수 있고, 특히 바람직하게는 에폭시 수지를 들 수 있다.

에폭시 수지로서는, 예컨대 비스페놀형 에폭시 수지(예컨대, 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 비스페놀 S형 에폭시 수지, 수소 첨가 비스페놀 A형 에폭시 수지, 다이머산 변성 비스페놀형 에폭시 수지 등), 노볼락형 에폭시 수지(예컨대, 페놀노볼락형 에폭시 수지, 크레졸노볼락형 에폭시 수지, 바이페닐형 에폭시 수지 등), 나프탈렌형 에폭시 수지, 플루오렌형 에폭시 수지(예컨대, 비스아릴플루오렌형 에폭시 수지 등), 트라이페닐메테인형 에폭시 수지(예컨대, 트리스하이드록시페닐메테인형 에폭시 수지 등) 등의 방향족계 에폭시 수지, 예컨대 트라이에폭시프로필아이소사이아누레이트(트라이글라이시딜아이소사이아누레이트), 하이단토인에폭시 수지 등의 질소 함유 환 에폭시 수지, 예컨대 지방족계 에폭시 수지, 지환식 에폭시 수지(예컨대, 다이사이클로환형 에폭시 수지 등), 글라이시딜에터형 에폭시 수지, 글라이시딜아민형 에폭시 수지 등을 들 수 있다.

에폭시 수지로서, 바람직하게는 방향족계 에폭시 수지, 더욱 바람직하게는 비스페놀형 에폭시 수지, 특히 바람직하게는 비스페놀 F형 에폭시 수지를 들 수 있다.

에폭시 수지는 시판품을 이용할 수 있고, 구체적으로는, YSLV-80XY(비스페놀 F형 에폭시 수지, 신닛테쓰화학사제) 등이 이용된다.

이들 열경화성 수지는, 단독 사용 또는 2종류 이상 병용할 수 있다.

열경화성 수지가 경화하기 시작하는 경화 온도는, 다음에 설명하는 경화제의 종류 등에 따라서 적절히 설정되고, 예컨대 100 내지 200℃, 바람직하게는 150 내지 180℃이다.

열경화성 수지 조성물(즉, 열경화성 수지 함유층)에 대한 열경화성 수지의 함유 비율은, 예컨대 10체적% 초과 47.5체적% 미만이며, 바람직하게는 15체적% 이상 45체적% 이하이다. 이 함유 비율이 상기 범위를 하회하는 경우에는, 땜납 접합 후의 땜납 접합부(7)(후술하는 도 1d 참조)에 대한 충분한 보강 효과가 얻어지지 않는 경우가 있다. 한편, 이 함유 비율이 상기 범위를 상회하는 경우에는, 열경화성 수지 조성물을 시트 형상의 열경화성 수지 함유층으로 성형하는 것이 곤란해지는 경우가 있다.

열경화성 수지 조성물은, 추가로, 경화제 및 경화 촉진제를 함유할 수 있다.

경화제는 열경화성 수지의 종류 등에 따라 적절히 결정되지만, 예컨대 페놀 수지, 아민류, 싸이올류 등을 들 수 있고, 바람직하게는 페놀 수지를 들 수 있다.

페놀 수지는, 페놀과 포름알데하이드를 산성 촉매 하에서 축합시켜 얻어지는 노볼락형 페놀 수지, 예컨대 페놀과 다이메톡시파라자일렌 또는 비스(메톡시메틸)바이페닐로부터 합성되는 페놀·아르알킬 수지 등을 들 수 있다.

바람직하게는, 페놀·아르알킬 수지를 들 수 있다. 페놀·아르알킬 수지는 시판품을 이용할 수 있고, 구체적으로는, MEH-7851SS, MEHC-7800H(이상, 메이와화성사제) 등이 이용된다.

열경화성 수지 조성물에 대한 경화제의 함유 비율은, 예컨대 10체적% 초과 47.5체적% 미만이며, 바람직하게는 15체적% 이상 45체적% 이하이다. 또한, 경화제의 함유 비율은, 열경화성 수지 100체적부에 대하여, 예컨대 10 내지 200체적부, 바람직하게는 50 내지 150체적부이다.

경화 촉진제로서는, 예컨대 이미다졸 화합물, 이미다졸린 화합물, 유기 포스핀 화합물, 산 무수물 화합물, 아마이드 화합물, 하이드라자이드 화합물, 유레아 화합물 등을 들 수 있다. 바람직하게는, 이미다졸 화합물을 들 수 있다.

이미다졸 화합물로서는, 예컨대 2-페닐이미다졸, 2-메틸이미다졸, 2-에틸-4-메틸이미다졸, 2-페닐-4-메틸이미다졸, 2-페닐-4-메틸-5-하이드록시메틸이미다졸 등을 들 수 있다.

경화 촉진제의 함유 비율은, 열경화성 수지 100질량부에 대하여, 예컨대 0.5 내지 20질량부, 바람직하게는 1 내지 10질량부이다.

열경화성 수지 조성물은, 바람직하게는 열가소성 수지를 추가로 함유한다. 열가소성 수지는, 땜납층에서 예시한 열가소성 수지와 마찬가지의 것을 이용할 수 있다.

열경화성 수지 조성물에 대한 열가소성 수지의 비율은, 예컨대 5체적% 초과 80체적% 미만이며, 바람직하게는 10체적% 이상 70체적% 이하이다.

열경화성 수지 조성물은, 필요에 따라, 첨가제를 함유할 수 있다.

한편, 열경화성 수지 조성물은, 바람직하게는 활성제를 실질적으로 함유하지 않는다. 즉, 경화성 수지 조성물은, 열경화성 수지(및, 필요에 따라 함유되는 경화제, 경화 촉진제, 열가소성 수지 및 첨가제)만으로 이루어진다. 이것에 의해, 가령 동일층(열경화성 수지 함유층)에 존재하면 발생하는 열경화성 수지(구체적으로는, 에폭시 수지 등)와 활성제(구체적으로는, 카복실산 등)의 반응에 의한 활성제의 실활을 억제할 수 있어, 활성제에 의한 양호한 땜납 용융이 가능해진다. 활성제를 실질적으로 함유하지 않는다란, 열경화성 수지 조성물에 대한 활성제의 함유 비율이, 예컨대 5질량% 이하이며, 바람직하게는 1질량% 미만, 더욱 바람직하게는 0.5질량% 미만인 것을 포함한다. 활성제는, 땜납층에서 상기한 활성제이다.

그리고, 접합 시트를 얻기 위해서는, 우선, 땜납층 및 열경화성 수지 함유층을 제작한다.

땜납층을 제작하기 위해서는, 우선, 예컨대 상기한 땜납 입자, 열가소성 수지 및 활성제, 및 필요에 따라 함유되는 첨가제를, 예컨대 혼련기 등에 의해서 혼련하여, 땜납 조성물을 혼련물로서 조제한다.

혼련 온도는 땜납 입자의 융점 미만이며, 열가소성 수지의 연화 온도 이상이면 되고, 구체적으로는, 예컨대 80 내지 135℃, 바람직하게는 100 내지 130℃이다.

다음으로, 혼련물을, 예컨대 캘린더 롤, 프레스, 압출 성형 등의 방법에 의해, 시트 형상으로 성형한다. 성형 온도는, 예컨대 80 내지 135℃, 바람직하게는 100 내지 130℃이다. 이것에 의해, 땜납층을 형성한다.

땜납층의 두께는, 예컨대 10 내지 200㎛, 바람직하게는 20 내지 100㎛이다. 두께가 상기 범위를 하회하는 경우에는, 땜납 입자의 평균 입자 직경보다도 땜납층이 얇아지기 때문에, 땜납층을 시트 형상으로 가공하는 것이 곤란해지는 경우가 있다. 한편, 두께가 상기 범위를 상회하는 경우에는, 비용의 점에서 불리해지는 경우가 있다.

또한, 열경화성 수지 함유층을 제작하기 위해서는, 상기한 열경화성 수지 및, 필요에 따라 함유되는 경화제, 경화 촉진제, 열가소성 수지 및 첨가제를, 예컨대 용매(예컨대, 메틸에틸케톤, 아세톤 등의 유기 용매)에 배합하여, 바니시를 조제한다.

용매의 배합 비율은, 예컨대 열경화성 수지 100질량부에 대하여, 예컨대 10 내지 1000질량부이다.

다음으로, 바니시를 기재의 표면에 도포하고, 그 후, 건조시킨다. 건조 온도는, 예컨대 80 내지 135℃, 바람직하게는 100 내지 130℃이다.

기재는, 예컨대 폴리에틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스터 등의 합성 수지의 시트로부터 형성된다. 기재의 표면은, 필요에 따라, 이형 처리할 수 있다.

이것에 의해서, 열경화성 수지 조성물을 시트 형상으로 성형하여, 기재에 적층되는 열경화성 수지 함유층을 형성한다. 시트 형상의 열경화성 수지 함유층은, 바람직하게는 B 스테이지 상태(반경화 상태)이다.

열경화성 수지 함유층의 두께는, 예컨대 1 내지 50㎛이며, 바람직하게는 2 내지 25㎛이다. 두께가 상기 범위를 하회하는 경우에는, 땜납 접합부의 보강에 충분한 효과가 얻어지지 않는 경우가 있다. 한편, 두께가 상기 범위를 상회하는 경우에는, 땜납 용융에 의한 단자 사이의 땜납 접합이 불충분해지는 경우가 있다.

그 후, 땜납층과 열경화성 수지 함유층을 적층한다. 구체적으로는, 땜납층과 열경화성 수지 함유층을 첩합(貼合)한다. 열경화성 수지 함유층이 기재의 표면에 형성되는 경우에는, 열경화성 수지 함유층이 땜납층과 접촉하도록 첩합한다. 이것에 의해, 접합 시트를 얻는다.

도 1은 본 발명의 전자 부품의 일 실시 형태를 설명하는 공정도로서, 도 1a는 접합 시트 및 배선 회로 기판을 준비하는 공정, 도 1b는 접합 시트와 배선 회로 기판을 적층하는 공정, 도 1c는 접합 시트와 배선 회로 기판을 압착하는 공정, 도 1d는 접합 시트와 배선 회로 기판을 땜납 접합하는 공정을 나타낸다.

다음으로, 접합 시트를 도전성 접합 시트로서 이용하여 전자 부품을 제조하는 방법을, 도 1을 참조하여 설명한다.

이 방법에서는, 우선, 도 1a에 나타낸 바와 같이, 2개의 배선 회로 기판(2) 및 접합 시트(5)를 준비한다.

각 배선 회로 기판(2)은, 기판(15)과, 그 표면에 설치되고, 단자(1)를 갖는 배선 회로를 구비한다. 기판(15)은 평판 형상을 이루고, 절연 기판 등으로 형성되어 있다. 단자(1)는 금속으로 이루어지고, 서로 간격을 두고 복수 배치되어 있다. 단자(1)의 최대 길이는, 예컨대 50 내지 1000㎛이다. 단자(1) 사이의 간격은, 예컨대 50 내지 1000㎛이다.

접합 시트(5)는, 땜납층(3)과, 그 양면에 적층된 열경화성 수지 함유층(4)을 구비하고 있다. 접합 시트(5)를 준비하기 위해서는, 우선, 열경화성 수지 함유층(4)이 기재(20)의 표면에 형성되는 경우에는, 기재(20)의 표면에 형성되는 열경화성 수지 함유층(4)을 2개 준비함과 함께, 땜납층(3)을 준비한다. 이어서, 땜납층(3)을 2개의 열경화성 수지 함유층(4)에 의해서, 끼워넣음으로써 3층 구조의 접합 시트(5)를 준비한다.

그 후, 화살표로 나타낸 바와 같이, 기재(20)를 열경화성 수지 함유층(4)으로부터 박리한다.

이어서, 도 1b에 나타낸 바와 같이, 배선 회로 기판(2)과 접합 시트(5)를 적층한다. 즉, 우선, 도 1a에 나타낸 바와 같이, 2개의 배선 회로 기판(2)을 두께 방향(도 1의 상하 방향)으로 간격을 두고 배치한다. 구체적으로는, 상측의 배선 회로 기판(2)의 단자(1)와 하측의 배선 회로 기판(2)의 단자(1)가 두께 방향으로 대향 배치되도록, 2개의 배선 회로 기판(2)을 대향 배치한다. 계속해서, 접합 시트(5)를 2개의 배선 회로 기판(2)의 사이에 삽입한다.

다음으로, 도 1b에 나타낸 바와 같이, 2개의 배선 회로 기판(2)을 서로 근접시키고, 배선 회로 기판(2)을 접합 시트(5)에 접촉시킨다. 구체적으로는, 상측의 배선 회로 기판(2)의 단자(1)의 표면(12)과, 상측의 열경화성 수지 함유층(4)의 표면을 접촉시킴과 함께, 하측의 배선 회로 기판(2)의 단자(1)의 표면(12)과, 하측의 열경화성 수지 함유층(4)의 표면을 접촉시킨다. 이것에 의해, 적층체(6)를 얻는다.

다음으로, 필요에 따라, 도 1c에 나타낸 바와 같이, 접합 시트(5)와 배선 회로 기판(2)을 압착한다. 바람직하게는, 적층체(6)를 열 압착한다.

즉, 적층체(6)를 땜납 입자(9)의 융점 미만의 온도에서 가열하면서, 2개의 배선 회로 기판(2)을 접합 시트(5)를 향하여 가압한다.

이것에 의해, 접합 시트(5)의 열경화성 수지 함유층(4)이 용융 또는 유동하여, 단자(1)가 열경화성 수지 함유층(4) 중에 매설된다. 즉, 단자(1)의 표면(12) 및 측면(13)이 열경화성 수지 함유층(4)으로 피복된다.

이것과 함께, 단자(1)로부터 노출되는 기판(15)의 표면(14)이 열경화성 수지 함유층(4)으로 피복된다.

열 압착의 온도는, 열경화성 수지, 열가소성 수지 등의 종류에 따라 적절히 결정하면 되지만, 예컨대 100 내지 140℃이며, 바람직하게는 110 내지 135℃이다. 압력은, 예컨대 0.05 내지 10MPa, 바람직하게는 0.1 내지 5MPa이다.

다음으로, 이 방법에서는, 도 1d에 나타낸 바와 같이, 적층체(6)를 가열한다.

가열 온도는, 땜납 입자(9)의 융점 이상의 온도, 즉, 땜납 입자(9)가 활성제의 존재에 의해 용융되는 온도이며, 땜납 재료, 활성제 등의 종류에 따라 적절히 결정하면 된다. 구체적으로는, 140 내지 200℃, 바람직하게는 150 내지 180℃이다.

이것에 의해서, 2개의 배선 회로 기판(2)이, 접합 시트(5)에 의해 접합됨과 함께, 각 배선 회로 기판(2)에 대응하는 각 단자(1)가 서로 전기적으로 접속된다.

즉, 단자(1)가 두께 방향으로 땜납 접합된다. 구체적으로는, 열가소성 수지 중에 분산되는 땜납 입자(9)가 활성제의 활성에 의해 용융되고, 두께 방향으로 대향하는 단자(1)의 사이로 모여서(자기 응집), 땜납 접합부(7)(땜납 재료로 이루어지는 부분)를 형성한다. 한편, 열경화성 수지 함유층(4) 중의 열경화성 수지는, 자기 응집하는 땜납 입자(9)로 몰아내져서, 땜납 접합부(7)의 주변으로 이동하고, 그 후, 열경화됨으로써, 땜납 접합부(7)를 보강하는 경화층(8)을 형성한다. 경화층(8)은, 바람직하게는 C 스테이지 상태(완전 경화 상태)이다.

땜납 접합부(7)는, 두께 방향을 따라 연장되는 대략 기둥 형상을 이루고, 접합 시트(5)의 두께 방향 중앙으로부터 표면측 및 이면측을 향하여, 두께 방향에 직교하는 방향의 단면적이 점차로 작아지도록 형성된다. 또한, 땜납 접합부(7)의 두께 방향 한쪽 면(표면)은 상측의 단자(1)의 표면(12)에 접촉하고 있다. 또한, 땜납 접합부(7)의 두께 방향 다른 쪽 면(이면)은 하측의 단자(1)의 표면(12)과 접촉하고 있다.

경화층(8)은 단자(1)의 측면(13), 및 단자(1)로부터 노출되는 기판(15)의 표면(14)과 접착하면서, 땜납 접합부(7)의 주변부에 존재하고 있다.

이것에 의해, 전자 부품(11)을 얻는다.

그리고, 이 접합 시트(5)는 땜납 입자(9), 열가소성 수지 및 활성제를 함유하는 땜납층(3)과, 열경화성 수지를 함유하는 열경화성 수지 함유층(4)을 구비한다. 즉, 활성제와 열경화성 수지가 따로따로의 층(즉, 각각 땜납층과 열경화성 수지 함유층)에 함유되어 있다. 따라서, 가열 전 또는 가열 중에서, 활성제와 열경화성 수지의 반응에 기인하는 활성제의 실활을 억제할 수 있다. 그 때문에, 전자 부품(11)의 땜납 접합에 있어서, 땜납 입자(9)의 땜납 용융이 양호해져, 땜납 재료로 이루어지는 땜납 접합부(7)를 확실하게 형성할 수 있다.

땜납 접합 후에는, 열경화성 수지가 경화된 경화층(8)이 땜납 접합부(7)를 보강하기 때문에, 전자 부품(11)의 접합 강도를 향상시킬 수 있다.

또한, 전자 부품(11)을 제조하는 방법에서는, 접합 시트(5)를 가열하면, 땜납 입자(9)가 두께 방향으로 대향하는 단자(1)의 사이로 자기 응집하여, 땜납 접합부(7)를 형성하기 때문에, 복잡한 인쇄 기술을 이용하지 않고서, 단자(1)를 간편하게 땜납 접합할 수 있다. 또한, 단자(1)가 땜납 접합된 전자 부품(11)은, 땜납 접합부(7)의 형성이 양호하기 때문에, 신뢰성이 우수하고, 또한 접합 강도가 우수하다.

한편, 도 1의 실시 형태에서는, 배선 회로 기판(2)과 접합 시트(5)의 적층에 있어서, 접합 시트(5)를 2개의 배선 회로 기판(2)의 사이에 삽입하고 있지만, 예컨대, 도시하지 않지만, 한쪽의 배선 회로 기판(2)의 위에 접합 시트(5)를, 열경화성 수지 함유층(4)과 배선 회로 기판(2)의 단자(1)가 접촉하도록 적층하고, 그 후, 그 접합 시트(5)의 위에, 다른 쪽의 배선 회로 기판(2)을, 열경화성 수지 함유층(4)과 단자(1)가 접합 시트(5)에 접촉하도록 적층할 수도 있다. 즉, 한쪽의 배선 회로 기판(2)의 위에, 접합 시트(5)와 다른 쪽의 배선 회로 기판(2)을 순차적으로 적층할 수도 있다.

또한, 도 1a의 실시 형태에서는, 접합 시트(5)를 땜납층(3)의 두께 방향 한쪽 면 및 다른 쪽 면에 열경화성 수지 함유층(4)이 적층되어 있는 3층 구조로서 설명하고 있지만, 예컨대, 도시하지 않지만, 땜납층(3)의 두께 방향 한쪽 면에만 열경화성 수지 함유층(4)이 적층되어 있는 2층 구조로 할 수도 있다. 이 2층 구조의 접합 시트의 양면에 2개의 배선 회로 기판(2)을 적층하여, 땜납 입자의 융점 이상의 온도로 가열함으로써, 전자 부품(11)을 얻을 수 있다.

이 2층 구조의 접합 시트를 이용하여도, 얻어지는 전자 부품(11)은, 도 1의 실시 형태와 마찬가지의 작용 효과를 나타낼 수 있다.

실시예

이하에 실시예 및 비교예를 나타내어 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 전혀 그들로 한정되지 않는다.

실시예 1

아크릴 수지(구라레이사제, LA 폴리머, 연화 온도 110℃)와 평균 입자 직경 35㎛의 땜납 입자(Sn/Bi=42질량%/58질량%, 융점 139℃, 구 형상)를 체적비 50:50의 비율로 혼합하고, 또한, 땜납 입자 100질량부에 대하여 활성제(2-페녹시벤조산) 1질량부를 첨가하고, 혼련기에 의해 125℃에서 혼합하여 혼합물(땜납 조성물)을 수득했다. 수득된 혼합물을 두께 50㎛의 시트 형상으로 125℃에서 성형하여, 땜납층을 제작했다.

한편, 에폭시 수지(신닛테쓰화학사제, 열경화성 수지, 「YSLV-80XY」, 경화 온도 150℃), 페놀 수지(메이와화성사제, 경화제, 「MEH-7851SS」) 및 아크릴 수지(구라레이사제, 열가소성 수지, LA 폴리머, 연화 온도 110℃)를 체적비 15:15:70의 비율로 혼합하고, 추가로 2-페닐-4-메틸이미다졸(경화 촉진제)을 에폭시 수지 100질량부에 대하여 5질량부 혼합하고, 메틸에틸케톤에 용해하여, 열경화성 수지 조성물의 바니시를 조제했다. 이것을, PET 필름(이형 처리 완료)의 위에 도공하고, 건조시켜, 두께 10㎛의 열경화성 수지 함유층(B 스테이지 상태)을 제작했다.

상기 땜납층의 양면에 2개의 열경화성 수지 함유층을 적층하여, 열경화성 수지 함유층/땜납층/열경화성 수지 함유층의 3층 구조를 갖는 접합 시트를 수득했다.

실시예 2

열경화성 수지 조성물 중의 체적 비율을 에폭시 수지:페놀 수지:아크릴 수지=30:30:40으로 변경한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 접합 시트를 수득했다.

실시예 3

열경화성 수지 조성물 중의 체적 비율을 에폭시 수지:페놀 수지:아크릴 수지=45:45:10으로 변경한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 접합 시트를 수득했다.

실시예 4

땜납 조성물 중의 체적 비율을 땜납 입자:아크릴 수지=75:25로 변경한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 접합 시트를 수득했다.

실시예 5

열경화성 수지 조성물 중의 체적 비율을 에폭시 수지:페놀 수지:아크릴 수지=30:30:40으로 변경한 것 이외는, 실시예 4와 마찬가지로 하여 접합 시트를 수득했다.

실시예 6

열경화성 수지 조성물 중의 체적 비율을 에폭시 수지:페놀 수지:아크릴 수지=45:45:10으로 변경한 것 이외는, 실시예 4와 마찬가지로 하여 접합 시트를 수득했다.

실시예 7

땜납 조성물 중의 체적 비율을 땜납 입자:아크릴 수지=80:20으로 변경한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 접합 시트를 수득했다.

실시예 8

열경화성 수지 조성물 중의 체적 비율을 에폭시 수지:페놀 수지:아크릴 수지=30:30:40으로 변경한 것 이외는, 실시예 7과 마찬가지로 하여 접합 시트를 수득했다.

실시예 9

열경화성 수지 조성물 중의 체적 비율을 에폭시 수지:페놀 수지:아크릴 수지=45:45:10으로 변경한 것 이외는, 실시예 7과 마찬가지로 하여 접합 시트를 수득했다.

비교예 1

땜납 조성물의 조제에 있어서, 2-페녹시벤조산을 혼합하지 않고, 땜납 입자와 아크릴 수지의 체적 비율을 땜납 입자:아크릴 수지=60:40으로 변경하고, 또한 열경화성 수지 조성물의 조제에 있어서, 에폭시 수지, 페놀 수지 및 아크릴 수지의 수지 합계량 100질량부에 대하여 1질량부가 되는 2-페녹시벤조산을 추가로 혼합한 것 이외는, 실시예 2와 마찬가지로 하여 접합 시트를 수득했다.

비교예 2

땜납 조성물의 조제에 있어서, 아크릴 수지 대신에 에폭시 수지(열경화성 수지, YSLV-80XY)를 혼합하고, 그 체적 비율을 땜납 입자:에폭시 수지=40:60으로 변경한 것 이외는 실시예 2와 마찬가지로 하여 혼합물을 얻어, 접합 시트를 제작하는 것을 시도했다.

그러나, 땜납층을 시트 형상으로 성형할 수 없었다.

비교예 3

땜납층의 제작에 있어서, 2-페녹시벤조산을 혼합하지 않고, 땜납 입자와 아크릴 수지의 체적 비율을 땜납 입자:아크릴 수지=60:40으로 변경하고, 또한, 열경화성 수지 함유층의 제작에 있어서, 에폭시 수지, 페놀 수지 및 아크릴 수지의 수지 합계량 100질량부에 대하여 1질량부가 되는 2-페녹시벤조산을 추가로 혼합하고, 체적 비율을 에폭시 수지:페놀 수지:아크릴 수지=10:10:80으로 변경한 것 이외는, 실시예 2와 마찬가지로 하여 접합 시트를 수득했다.

(성능 시험)

시트 성형

각 실시예 1 내지 9 및 비교예 1 내지 3에 있어서, 시트 제작을 시도했을 때에, 땜납층 및 열경화성 수지 함유층을 시트 형상으로 성형할 수 있던 것은 ○, 땜납층 및/또는 열경화성 수지 함유층을 시트 형상으로 성형할 수 없던 것은 ×로 평가했다.

땜납 용융 A

피착체로서 방청 처리를 실시하고 있지 않은 구리박을 이용하여, 2개의 구리박에 의해서 실시예 1 내지 9 및 비교예 1, 3의 접합 시트를 양측에서 끼워, 125℃, 1MPa에서 열 압착 후, 160℃에서 30분 가열하여, 2개의 구리박을 땜납 접합하여, 땜납 접합체를 제작했다. 그 후, 땜납 접합체를 단면 관찰하여, 땜납 용융의 가부를 확인했다. 땜납 용융이 확인될 수 있던 것은 ○, 확인될 수 없던 것은 ×로 평가했다.

접합 강도 A

땜납 용융의 평가에서 제작한 실시예 1 내지 9 및 비교예 1, 3의 땜납 접합체에 대하여, 박리 시험을 행하여, 접합체의 파괴 모드를 확인했다. 접합 시트가 응집 파괴되어 있는 경우를 접합 강도가 양호하다고 간주하여, ○로 평가하고, 구리박과 접합 시트의 계면에서 파괴(계면 파괴)되어 있는 경우를 ×로 평가했다.

상기 시험 결과를 하기의 표 1 및 표 2에 나타낸다.

실시예 10(실시예 1의 접합 시트의 땜납 용융 B 및 접합 강도 B의 성능 시험)

기판과, 그 표면에 형성되고 구리로 이루어지는 단자(단자 사이의 간격 100㎛)를 갖는 배선 회로를 구비하는 배선 회로 기판 2개를 준비했다(도 1a 참조). 이 배선 회로 기판 2개를, 대응하는 단자가 서로 간격을 두고 대향 배치되도록 배치한 후, 그 사이에 실시예 1의 접합 시트를 삽입하고, 접합 시트와 배선 회로 기판 2개를 접촉시켜, 적층체를 얻었다(도 1b 참조). 이어서, 수득된 적층체를 125℃, 1MPa에서 열 압착했다(도 1c 참조). 그 후, 160℃에서 30분 가열함으로써 전자 부품을 제작했다(도 1d 참조).

이 전자 부품에 대하여, 땜납 용융을 조사한 바, 땜납 용융이 확인될 수 있었다. 또한, 박리 시험을 실시한 바, 접합 강도는 양호했다.

한편, 상기 설명은, 본 발명의 예시의 실시 형태로서 제공됐지만, 이것은 단순한 예시에 지나지 않으며, 한정적으로 해석해서는 안된다. 당해 기술분야의 당업자에 의해 분명한 본 발명의 변형예는, 후기의 특허청구범위에 포함되는 것이다.

Claims (10)

1. 땜납 입자, 열가소성 수지, 및 상기 땜납 입자를 활성화할 수 있는 활성제를 함유하는 땜납층과,
   상기 땜납층의 적어도 두께 방향 한쪽 면에 적층되고, 열경화성 수지를 함유하는 열경화성 수지 함유층
   을 구비하고,
   상기 땜납층에 있어서, 열경화성 수지의 함유 비율이 5체적% 이하인 것을 특징으로 하는 접합 시트.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 열경화성 수지 함유층이 열가소성 수지를 추가로 함유하며,
   상기 열경화성 수지 함유층에 대한 상기 열경화성 수지의 함유 비율이 10체적% 초과 47.5체적% 미만인 것을 특징으로 하는 접합 시트.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 땜납층에 대한 상기 땜납 입자의 함유 비율이 40체적% 초과 90체적% 미만인 것을 특징으로 하는 접합 시트.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 활성제가 카복실산인 것을 특징으로 하는 접합 시트.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 열경화성 수지가 에폭시 수지를 함유하는 것을 특징으로 하는 접합 시트.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 땜납 입자가 주석-비스무트 합금으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 접합 시트.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 열경화성 수지 함유층이 경화제 및 경화 촉진제를 추가로 함유하는 것을 특징으로 하는 접합 시트.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 열경화성 수지 함유층이 상기 땜납층의 상기 두께 방향 다른 쪽 면에도 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 접합 시트.
9. 대응하는 단자가 서로 간격을 두고 대향 배치되도록 배치된 2개의 배선 회로 기판의 사이에, 땜납 입자, 열가소성 수지, 및 상기 땜납 입자를 활성화할 수 있는 활성제를 함유하고, 또한 열경화성 수지의 함유 비율이 5체적% 이하인 땜납층과, 상기 땜납층의 적어도 두께 방향 한쪽 면에 적층되고, 열경화성 수지를 함유하는 열경화성 수지 함유층을 구비하는 접합 시트가 배치된 적층체를 준비하는 공정과,
   땜납 입자의 융점 이상의 온도로 상기 적층체를 가열하는 공정
   을 구비하는 것을 특징으로 하는, 전자 부품의 제조 방법.
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