KR102355385B1 - 도전성 도료 및 이것을 사용한 차폐 패키지의 제조 방법 - Google Patents

도전성 도료 및 이것을 사용한 차폐 패키지의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

양호한 차폐성을 가지고, 패키지와의 밀착성이 양호하며, 엄격한 가열 조건 하에서도 변색되기 어려운 차폐층이 스프레이 도포에 의해 형성 가능한 도전성(導電性) 도료, 및 이것을 사용한 차폐 패키지의 제조 방법을 제공한다.
(A) 상온에서 고체인 고체 에폭시 수지 5∼30 질량부와 상온에서 액체인 액체 에폭시 수지 20∼90 질량부을 포함하는 바인더 성분 100질량부, (B) 동(銅) 합금 입자가 은 함유층에 의해 피복된 은 피복 동 합금 입자로서, 동 합금 입자가, 동과 니켈과 아연의 합금으로 이루어지고, 니켈의 함유량이 은 피복 동 합금 입자 중 0.5∼20 질량%이며, 아연의 함유량이 은 피복 동 합금 입자 중 1∼20 질량%인, 은 피복 동 합금 입자 200∼1800 질량부, 및 (C) 경화제 0.3∼40 질량부를 적어도 가지고 이루어지는 도전성 도료를 사용한다.

Description

도전성 도료 및 이것을 사용한 차폐 패키지의 제조 방법
본 발명은, 도전성(導電性) 도료 및 이것을 사용한 차폐 패키지의 제조 방법에 관한 것이다.
휴대 전화기나 태블릿 단말기 등의 전자 기기에 있어서는, 최근, 대용량의 데이터를 전송하기 위한 무선통신용의 전자 부품을 다수 구현하고 있다. 이와 같은 무선통신용의 전자 부품은, 노이즈를 발생하기 쉬울 뿐만 아니라 노이즈에 대한 감수성이 높아, 외부로부터의 노이즈에 노출되면 오동작을 일으키기 쉬운 문제를 가진다.
한편, 전자 기기의 소형경량화와 고기능화를 양립시키기 위하여, 전자 부품의 실장(實裝) 밀도를 높이는 것이 요구되고 있다. 그러나, 실장 밀도를 높이면 노이즈의 발생 원인이 되는 전자 부품이 증가할 뿐만 아니라, 노이즈의 영향을 받는 전자 부품도 증가하는 문제가 있다.
종래부터, 이 문제를 해결하는 수단으로서, 노이즈의 발생 원인인 전자 부품을 패키지마다 차폐층으로 덮음으로써, 전자 부품으로의 노이즈의 발생을 방지하고 또한 노이즈의 침입을 방지한, 소위 차폐 패키지가 알려져 있다. 예를 들면, 특허문헌 1에는, 패키지의 표면에 도전성 또는 반도전성 재료를 스프레이(분무)하여 코팅함으로써, 차폐 효과가 높은 전자(電磁) 차폐 부재를 용이하게 얻을 수 있는 취지가 기재되어 있다. 그러나, 금속 입자와 용제만으로 이루어지는 용액을 사용하여 스프레이 도포에 의해 차폐층을 형성한 경우, 양호한 차폐성이 얻어지지 않을 뿐만 아니라, 차폐층과 패키지와의 밀착성이 좋지 못한 문제를 가진다.
또한, 차폐 패키지를 효율적으로 제조하는 수단으로서는, 예를 들면, 특허문헌 2에 기재된 바와 같이, 복수의 IC를 절연층으로 피복하는 공정, 이 절연층을 도전성 페이스트로 이루어지는 차폐층으로 피복하는 공정, 차폐층이 형성된 기판을 분할하는 공정을 포함하는 회로 모듈의 제조 방법(상기 절연층을 피복하는 차폐층을 형성하기 전에 미리 깊이 방향의 기단부(基端部)의 폭에 비해 선단부의 폭이 작은 절입 홈을 절연층에 형성하고, 절입 홈 내에 충전되도록 전도성 수지를 도포하여 차폐층을 형성한 후, 절입 홈의 선단부를 따라 선단부의 폭보다 크고 기단부의 폭보다 작은 폭으로 절삭하여 기판을 분할하는 방법)이 알려져 있다. 본 문헌에 기재된 바와 같이, 차폐층의 형성 방법으로서는, 트랜스퍼몰드법이나 폿팅(potting)법, 진공인쇄법 등이 있지만, 어느 방법도 대규모 설비를 필요로 할뿐만 아니라, 전도성 수지를 홈부(溝部)에 충전할 때 거품을 혼입하기 쉬운 문제를 가진다.
또한, 종래의 차폐 패키지는 리플로우 납땜 공정에 투입하면, 차폐층의 색감이 변화하여, 바람직한 외관을 얻기 어려운 문제도 가진다. 이에 대하여, 고순도의 은 입자를 사용하여 차폐층을 형성하면 변색을 억제할 수 있지만, 고가가 되므로, 범용성이 부족하게 된다.
일본공개특허 제2003-258137호 공보 일본공개특허 제2008-42152호 공보
본 발명은 상기한 점을 감안하여 이루어진 것이며, 양호한 차폐성을 가지는 차폐층이 스프레이 도포에 의해 형성될 수 있는 도전성 도료로서, 얻어진 차폐층은 패키지와의 밀착성이 양호하며, 엄격한 가열 조건 하에서도 변색되기 어려운 도전성 도료를 저가로 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 상기와 같은 차폐층이 용이하게 형성될 수 있는 차폐 패키지의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 도전성 도료는, 상기를 감안하여, (A) 상온에서 고체인 고체 에폭시 수지 5∼35 질량부와 상온에서 액체인 액체 에폭시 수지 20∼90 질량부를 합계량 100질량부를 초과하지 않는 범위에서 포함하는 바인더 성분 100질량부에 대하여, (B) 동 합금 입자가 은 함유층에 의해 피복된 은 피복 동 합금 입자로서, 동 합금 입자가, 동과 니켈과 아연의 합금으로 이루어지고, 니켈의 함유량이 은 피복 동 합금 입자 중 0.5∼20 질량%이며, 아연의 함유량이 은 피복 동 합금 입자 중 1∼20 질량%인, 은 피복 동 합금 입자 200∼1800 질량부, 및 (C) 경화제 0.3∼40 질량부를 적어도 함유하여 이루어지는 것으로 한다.
상기 액체 에폭시 수지는, 액체 글리시딜아민계 에폭시 수지 5∼35 질량부와, 액체 글리시딜에테르계 에폭시 수지 20∼55 질량부를 합계량 90질량부를 초과하지 않는 범위에서 포함하는 것이 바람직하다.
상기 액체 글리시딜아민계 에폭시 수지는, 에폭시 당량 80∼120 g/eq, 점도 1.5Pa·s 이하인 것이 바람직하고, 액체 글리시딜에테르계 에폭시 수지가, 에폭시 당량 180∼220 g/eq, 점도 6Pa·s 이하인 것이 바람직하다.
상기 도전성 도료에 있어서, 상기 (A) 바인더 성분은 (메타)아크릴레이트 화합물을 더욱 함유할 수 있다.
또한, (B) 은 피복 동 합금 입자가 플레이크(flake)상(狀)인 것으로 할 수 있다.
상기 도전성 도료는 전자 부품의 패키지의 차폐용으로서 바람직하다.
본 발명의 차폐 패키지의 제조 방법은, 기판 상에 전자 부품이 탑재되고, 이 전자 부품이 봉지재(封止材)에 의해 봉지된 패키지가 차폐층에 의해 피복된 차폐 패키지의 제조 방법으로서, 기판 상에 복수의 전자 부품을 탑재하고, 이 기판 상에 봉지재를 충전하고 경화시킴으로써 전자 부품을 봉지하는 공정과, 복수의 전자 부품 사이에서 봉지재를 절삭하여 홈부를 형성하고, 이들 홈부에 의해 기판 상의 각 전자 부품의 패키지를 개별화(個別化)시키는 공정과, 개별화한 패키지의 표면에, 본 발명의 도전성 도료를 분무에 의해 도포하는 공정과, 도전성 도료가 도포된 패키지를 가열하고, 도전성 도료를 경화시킴으로써 차폐층을 형성하는 공정과, 기판을 홈부를 따라 절단함으로써 개편화(個片化)한 차폐 패키지를 얻는 공정을 적어도 가지는 것으로 한다.
본 발명의 도전성 도료에 의하면, 진공분무법에 의해 균일한 두께의 도막(塗膜)을 형성 가능하며, 얻어진 도막은 엄격한 가열 조건 하에서도 변색을 억제할 수 있다. 따라서, 본 발명의 도전성 도료를 패키지 표면에 스프레이 도포함으로써, 차폐 효과와 외관이 우수하며, 또한 패키지와의 밀착성이 우수한 차폐층을 용이하게 형성하는 것이 가능하게 된다.
또한 본 발명의 차폐 패키지의 제조 방법에 의하면, 상기와 같은 차폐성, 내변색성 및 패키지와의 밀착성이 우수한 차폐 패키지를, 대규모 장치를 사용하지 않고 효율적으로 제조할 수 있다.
도 1은 차폐 패키지의 제조 방법의 일실시형태를 나타낸 모식 단면도이다.
도 2는 개별화 전의 차폐 패키지의 예를 나타내는 평면도이다.
도 3은 도막 균일성의 평가 방법을 설명하기 위한 차폐 패키지의 모식 단면도이다.
본 발명에 따른 도전성 도료는, 상기한 바와 같이, (A) 열경화성 에폭시 수지 100질량부에 대하여, (B) 동 합금 입자가 은 함유층에 의해 피복된 은 피복 동 합금 입자로서, 동 합금 입자가, 동과 니켈과 아연의 합금으로 이루어지고, 니켈의 함유량이 은 피복 동 합금 입자 중 0.5∼20 질량%이며, 아연의 함유량이 은 피복 동 합금 입자 중 1∼20 질량%인, 은 피복 동 합금 입자 200∼1800 질량부와, (C) 경화제 0.3∼40 질량부를 적어도 함유한다. 이 도전성 도료의 용도는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 개편화되기 전의 패키지 또는 개편화된 패키지의 표면에, 스프레이 등으로 안개상(狀)으로 분사하여 차폐층을 형성시켜 차폐 패키지를 얻기 위해 바람직하게 사용된다.
본 발명의 도전성 도료에서의 은 피복 동 합금 입자는, 동 합금 입자와, 이 동 합금 입자를 피복하는 은 함유층을 가지고, 동 합금 입자는, 니켈과 아연을 상기한 범위 내에서 포함하고, 잔부(殘部)가 동으로 이루어진다. 잔부의 동은 불가피한 불순물을 포함하고 있어도 된다. 이와 같이 은 피복층을 가지는 동 합금 입자를 사용함으로써, 차폐성이 우수한 차폐 패키지를 얻을 수 있다.
은 피복 동 합금 입자 중의 니켈의 함유량이 0.5∼20 질량%이며, 또한 아연의 함유량이 1∼20 질량%인 것에 의해, 엄격한 가열 조건 하에서도 차폐층의 변색을 억제할 수 있으며, 예를 들면, 리플로우 납땜 후에 차폐 패키지가 변색되는 것을 억제할 수 있다. 보다 상세하게는, 니켈 함유량은 은 피복 동 합금 입자 중 0.5∼20 질량%인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 3∼15 질량%이다. 니켈 함유량이 0.5질량% 이상이면, 엄격한 가열 조건 하에서도 변색되는 것을 억제할 수 있다. 또한, 니켈 함유량이 20질량% 이하이면, 도막의 도전성이 양호하며 차폐성이 우수한 패키지를 얻을 수 있다. 은 피복 동 합금 입자 중의 아연 함유량은, 1∼20 질량%인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 3∼15 질량%이다. 아연 함유량이 1질량% 이상이면 은과의 밀착성이 향상되어 도전성이 보다 높아지고, 20질량% 이하이면 합금분(合金粉)의 도전성이 양호하게 되고, 도전성 도료의 도전성도 양호하게 된다.
은 피복량은, 은 피복 동 합금 입자 중의 비율로 3∼30 질량%인 것이 바람직하고, 5∼20 질량%인 것이 보다 바람직하다. 은 피복량이 3질량% 이상이면, 엄격한 가열 조건 하에서도 차폐 패키지가 변색되는 것을 억제하기 쉽고, 또한 양호한 도전성을 얻을 수 있다. 은 피복층이 30질량% 이하이면, 차폐성이 우수한 패키지를 저비용으로 얻을 수 있다.
상기 은 피복 동 합금 입자의 형상예로서는, 플레이크상(인편(鱗片)상), 수지상, 구상(球狀), 섬유상, 부정형(다면체) 등을 예로 들 수 있지만, 저항값이 보다 낮고, 차폐성이 보다 향상된 차폐층을 얻을 수 있는 점에서는, 플레이크상인 것이 바람직하다.
은 피복 동 합금 입자의 함유량은, 바인더 성분 100질량부에 대하여 200∼1800 질량부인 것이 바람직하다. 그 함유량이 200질량부 이상이면 차폐층의 도전성이 양호하게 되고, 1800질량부 이하이면, 차폐층과 패키지와의 밀착성, 및 경화 후의 도전성 도료의 물성이 양호하게 되어, 후술하는 다이싱소(dicing saw)로 절단할 때 차폐층의 파편이 생기기 어려워진다.
또한, 은 피복 동 합금 입자의 평균 입경(粒徑)은, 1∼30 ㎛인 것이 바람직하다. 은 피복 동 합금 입자의 평균 입경이 1㎛ 이상이면, 은 피복 동 합금 입자의 분산성이 양호하여 응집을 방지할 수 있고, 또한 산화되기 어렵고, 30㎛ 이하이면 패키지의 그라운드 회로와의 접속성이 양호하다.
또한, 은 피복 동 합금 입자가 플레이크상인 경우에는, 은 피복 동 합금 입자의 탭 밀도는 4.0∼6.5 g/cm3인 것이 바람직하다. 탭 밀도가 전술한 범위 내이면, 차폐층의 도전성이 보다 양호하게 된다.
또한, 은 피복 동 합금 입자가 플레이크상인 경우에는, 은 피복 동 합금 입자의 어스펙트비는 2∼10인 것이 바람직하다. 어스펙트비가 전술한 범위 내이면, 차폐층의 도전성이 보다 양호하게 된다.
본 발명의 도전성 도료에서의 바인더 성분은, 상온에서 고체의 에폭시 수지(이하, 「고체 에폭시 수지」라고 하는 경우가 있음)와, 상온에서 액체의 에폭시 수지(이하, 「액체 에폭시 수지」라고 하는 경우가 있음)로 이루어지는 열경화성 에폭시 수지를 함유하는 것이며, 필요에 따라 (메타)아크릴레이트 화합물을 더 포함할 수도 있다. 열경화성 에폭시 수지를 바인더 성분으로 함으로써, 리플로우 납땜 공정에 노출되어도 연화되지 않고, 패키지로서의 기능을 유지할 수 있다. 또한, 고체 에폭시 수지와 액체 에폭시 수지를 소정의 비율로 병용함으로써, 후술하는 바와 같이 스프레이 도포에 적합한 도료가 얻어진다.
여기서 에폭시 수지에 대하여 「상온에서 고체」란, 25℃에 있어서 무용매 상태에서 유동성(流動性)을 가지지 않는 상태인 것을 의미하는 것으로 하고, 「상온에서 액체」란 동(同) 조건에 있어서 유동성을 가지는 상태인 것을 의미하는 것으로 한다. 고체 에폭시 수지는, 바인더 성분 100질량부 중, 5∼30 질량부인 것이 바람직하고, 5∼20 질량부인 것이 보다 바람직하다. 또한 액체 에폭시 수지는, 바인더 성분 100질량부 중, 20∼90 질량부인 것이 바람직하고, 25∼80 질량부인 것이 보다 바람직하다.
상온에서 고체의 에폭시 수지를 사용함으로써, 균일하게 패키지 표면에 도포되어, 불균일이 없는 차폐층을 형성할 수 있는 도전성 도료를 얻을 수 있다. 고체 에폭시 수지는, 분자 내에 2 이상의 글리시딜기를 가지고, 또한, 에폭시 당량이 150∼280 g/eq를 가지는 것이 바람직하다. 에폭시 당량이 150g/eq 이상이면 크랙이나 휨 등의 문제가 쉽게 일어나지 않으며, 280g/eq 이하이면 내열성이 보다 우수한 도막이 얻기 쉽다.
고체 에폭시 수지는, 용제에 용해하여 사용할 수 있다. 사용하는 용제는 특별히 한정되지 않고, 후술하는 것 중에서 적절하게 선택할 수 있다.
고체 에폭시 수지의 구체예로서는, 특별히 이들로 한정되지 않지만, 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 비스페놀 S형 에폭시 수지 등의 비스페놀형 에폭시 수지, 스피로환형 에폭시 수지, 나프탈렌형 에폭시 수지, 비페닐형 에폭시 수지, 테르펜형 에폭시 수지, 트리스(글리시딜옥시페닐)메탄, 테트라 키스(글리시딜옥시페닐)에탄 등의 글리시딜에테르형 에폭시 수지, 테트라글리시딜디아미노디페닐메탄 등의 글리시딜아민형 에폭시 수지, 테트라브롬비스페놀 A형 에폭시 수지, 크레졸 노볼락형 에폭시 수지, 페놀 노볼락형 에폭시 수지, α-나프톨 노볼락형 에폭시 수지, 브롬화 페놀 노볼락형 에폭시 수지 등의 노볼락형 에폭시 수지, 고무 변성 에폭시 수지 등을 들 수 있다. 이들은 1종을 단독으로 사용할 수도 있고, 2종 이상을 병용할 수도 있다.
상온에서 액체의 에폭시 수지는, 상기한 바와 같이 바인더 성분 100질량부 중 20∼90 질량부 사용하지만, 그 중 5∼35 질량부가 액체 글리시딜아민계 에폭시 수지인 것이 바람직하고, 20∼55 질량부가 액체 글리시딜에테르계 에폭시 수지인 것이 바람직하다. 액체 글리시딜아민계 에폭시 수지와 액체 글리시딜에테르계 에폭시 수지를 이 함유 비율의 범위 내에서 조합에 의해 함유한 경우, 도전성 도료의 도전성과 밀착성이 양호한 밸런스로 우수한 것이 되며, 또한 경화 후의 차폐 패키지의 휨이 보다 적어지고, 내열성이 보다 우수한 차폐 패키지가 얻어진다.
상기 액체 글리시딜아민계 에폭시 수지는, 에폭시 당량 80∼120 g/eq, 점도 1.5Pa·s 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.5∼1.5 Pa·s이며, 액체 글리시딜에테르계 에폭시 수지는, 에폭시 당량 180∼220 g/eq, 점도 6Pa·s 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1∼6 Pa·s이다. 에폭시 당량과 점도가 전술한 바람직한 범위 내인 액체 글리시딜아민계 에폭시 수지와 액체 글리시딜에테르계 에폭시 수지를 사용한 경우, 경화 후의 차폐 패키지의 휨이 보다 적어지고, 내열성이 보다 우수한 차폐 패키지가 얻어진다.
본 발명에서 사용할 수 있는 (메타)아크릴레이트 화합물은, 아크릴레이트 화합물 또는 메타크릴레이트 화합물이며, 아크릴로일기 또는 메타크릴로일기를 가지는 화합물이라면 특별히 한정되지 않는다. (메타)아크릴레이트 화합물의 예로서는, 이소아밀아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리아크릴레이트, 디트리메틸올프로판테트라아크릴레이트, 2-하이드록시-3-아크릴로일옥시프로필메타크릴레이트, 페닐글리시딜에테르아크릴레이트헥사메틸렌디이소시아네이트레탄푸레폴리머, 비스페놀 A 디글리시딜에테르아크릴산 부가물, 에틸렌글리콜디메타크릴레이트, 및 디에틸렌글리콜디메타크릴레이트 등을 들 수 있다. 이들은 1종을 단독으로 사용할 수도 있고, 2종 이상을 병용할 수도 있다.
상기한 바와 같이 (메타)아크릴레이트 화합물을 함유하는 경우의 그 함유 비율은, 에폭시 수지와 (메타)아크릴레이트 화합물의 합계량 100질량부 중 5∼95 질량부인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 20∼80 질량부이다. (메타)아크릴레이트 화합물이 5질량% 이상인 것에 의해 도전성 도료의 보존 안정성이 우수하고, 도전성 도료를 신속하게 경화시킬 수 있고, 또한 경화 시의 도료 처짐을 방지할 수 있다. 또한, (메타)아크릴레이트 화합물이 95질량% 이하인 경우, 패키지와 차폐층과의 밀착성이 양호하게 되기 쉽다.
바인더 성분에는, 상기 에폭시 수지, (메타)아크릴레이트 화합물 이외에, 도전성 도료의 물성을 향상시키는 것을 목적으로 하여, 알키드 수지, 멜라민 수지, 크실렌 수지 등을 개질제(改質劑)로서 첨가할 수 있다.
상기 바인더 성분에 개질제를 블렌드하는 경우의 배합비는, 차폐층과 패키지와의 밀착성의 관점에서, 바인더 성분 100질량부 중 40질량부 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 10질량부 이하로 한다.
본 발명에 있어서는, 상기 바인더 성분을 경화시키기 위한 경화제를 사용한다. 경화제는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 페놀계 경화제, 이미다졸계 경화제, 아민계 경화제, 양이온계 경화제, 라디칼계 경화제 등이 있다. 이들은 단독으로 사용할 수도 있고, 2종 이상을 병용할 수도 있다.
페놀계 경화제로서는, 예를 들면, 노볼락 페놀, 나프톨계 화합물 등이 있다.
이미다졸계 경화제로서는, 예를 들면, 이미다졸, 2-운데실이미다졸, 2-헵타데실이미다졸, 2-메틸이미다졸, 2-에틸이미다졸, 2-페닐이미다졸, 2-에틸-4-메틸-이미다졸, 1-시아노에틸-2-운데실이미다졸, 2-페닐이미다졸이 있다.
양이온계 경화제의 예로서는, 3불화 붕소의 아민염, P-메톡시벤젠디아조늄헥사플루오로포스페이트, 디페닐요오도늄헥사플루오로포스페이트, 트리페닐술포늄, 테트라-n-부틸포스포늄테트라페닐보레이트, 테트라-n-부틸포스포늄-o,o-디에틸포스포로디티오에이트 등으로 대표되는 오늄계 화합물을 들 수 있다.
라디칼계 경화제(중합개시제)의 예로서는, 디-쿠밀퍼옥사이드, tert-부틸쿠밀퍼옥사이드, tert-부틸하이드로퍼옥사이드, 쿠멘하이드로퍼옥사이드 등을 들 수 있다.
경화제의 함유량은, 경화제의 종류에 따라 다르지만, 통상은, 바인더 성분의 합계량 100질량부에 대하여 0.3∼40 질량부인 것이 바람직하고, 0.5∼35 질량부인 것이 보다 바람직하다. 경화제의 함유량이 0.3질량부 이상이면 차폐층과 패키지 표면과의 밀착성과 차폐층의 도전성이 양호하게 되어, 차폐 효과가 우수한 차폐층을 얻기 쉽고, 40질량부 이하이면 도전성 도료의 보존 안정성을 양호하게 유지하기 쉽다. 또한, 경화제로서 라디칼계 경화제를 사용하는 경우에는, 바인더 성분의 합계량 100질량부에 대하여 0.3∼8 질량부인 것이 바람직하다. 라디칼계 경화제의 함유량이 0.3질량부 이상이면 도전성 도막과 도포 대상물 표면과의 밀착성과 도전성 도막의 도전성이 양호하게 되어, 차폐 효과가 우수한 도전성 도막을 얻기 쉽고, 8질량부 이하이면 도전성 도료의 보존 안정성이 향상된다.
또한, 본 발명의 도전성 도료에는, 발명의 목적을 손상시키지 않는 범위 내에 있어서, 소포제(消泡劑), 증점제(增粘劑), 점착제, 충전제, 난연제, 착색제 등, 공지의 첨가제를 가할 수 있다.
본 발명의 도전성 도료는, 도전성 도료를 스프레이 분무에 의해 패키지 표면에 균일하게 도포할 수 있도록 하기 위해서는, 소위 도전성 페이스트보다 저점도인 것이 바람직하다.
본 발명의 도전성 도료의 점도는 용도나 도포에 사용하는 기기에 따라 적절하게 조정하는 것이 바람직하고, 특별히 한정되지 않지만, 일반적인 기준으로서는 이하에 설명하는 바와 같다. 점도의 측정 방법도 한정되는 것은 아니지만, 도전성 도료가 저점도라면 원뿔평판형 회전점도계(소위 콘·플레이트형 점도계)로 측정할 수 있고, 고점도라면 단일원통형 회전점도계 (소위 B형 또는 BH형 점도계)로 측정할 수 있다.
원뿔평판형 회전점도계로 측정하는 경우에는, 브룩필드(BROOK FIELD)사의 콘 스핀들 CP40(콘 각도: 0.8°, 콘 반경: 24mm)을 사용하여, 0.5rpm으로 측정한 점도가 100mPa·s 이상인 것이 바람직하고, 150mPa·s 이상인 것이 보다 바람직하다. 점도가 100mPa·s 이상이면, 도포면이 수평하지 않는 경우의 액 처짐을 방지하여 도전성 도막을 균일하게 형성하기 쉽다. 100mPa·s 부근의 저점도의 경우, 원하는 두께의 균일한 도막을 얻기 위해서는, 1회의 도포량을 적게 하여 박막을 형성하고, 그 위에 박막을 또 형성하는 조작을 반복하는, 소위 중첩 도포를 행하는 방법이 유효하다. 그리고, 원뿔평판형 회전점도계로 측정 가능한 점도라면, 높아도 문제는 없다.
단일원통형 회전점도계에서 측정하는 경우에는 로터 No.5를 사용하여 10rpm으로 측정한 점도가 30dPa·s 이하인 것이 바람직하고, 25dPa·s 이하인 것이 보다 바람직하다. 30dPa·s 이하이면 스프레이 노즐의 막힘을 방지하여, 균일하게 도전성 도막을 형성하기 쉽다. 그리고, 단일원통형 회전점도계로 측정 가능한 점도라면, 낮아도 문제는 없다.
도전성 도료의 점도는 바인더 성분의 점도나 은 피복 동 합금 입자의 함유량 등에 따라 상이하므로, 상기 범위 내로 하기 위하여, 용제를 사용할 수 있다. 본 발명에 있어서 사용 가능한 용제는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 메틸에틸케톤, 아세톤, 메틸에틸케톤, 아세토페논, 메틸셀로솔브, 메틸셀로솔브아세테이트, 메틸카르비톨, 디에틸렌글리콜 디메틸에테르, 테트라하이드로퓨란, 아세트산 부틸, 아세트산 메틸, 아세트산 부틸 등이 있다. 이들은 1종을 단독으로 사용할 수도 있고, 2종 이상을 병용할 수도 있다.
용제의 함유량은, 도전성 도료의 용도나 도포에 사용하는 기기 등에 따라 적절하게 조정하는 것이 바람직하다. 따라서, 바인더 성분의 점도나 은 피복 동 합금 입자의 함유량 등에 따라 다르지만, 기준으로서는 바인더 성분 100질량부에 대하여 20∼600 질량부 정도이다.
본 발명의 도전성 도료에 의해 얻어지는 차폐층은, 동박(銅箔) 등으로 형성된 그라운드 회로와의 밀착성이 우수하다. 구체적으로는, 차폐 패키지의 일부로부터 노출된 그라운드 회로의 동박과 차폐층과의 밀착성이 양호하므로, 차폐 패키지 표면에 도전성 도료를 도포하여 차폐층을 형성한 후에 패키지를 절단하여 개편화할 때, 절단 시의 충격에 의해 차폐층이 그라운드 회로로부터 박리하는 것을 방지할 수 있다.
도전성 도료와 동박과의 밀착성으로서는, JIS K6850:1999에 기초하여 측정한 전단(剪斷) 강도가 3.0MPa 이상인 것이 바람직하다. 전단 강도가 3.0MPa 이상이면, 개편화 전의 패키지를 절단할 때의 충격에 의해 차폐층이 그라운드 회로로부터 박리할 우려가 거의 없어진다.
본 발명의 도전성 도료에 의해 형성되는 도막은, 차폐층으로서 사용하는 경우에는, 우수한 차폐 특성이 얻어지는 점에서 비저항이 2×10- 4Ω·cm 이하인 것이 바람직하다.
다음으로, 본 발명의 도전성 도료를 사용하여 차폐 패키지를 얻기 위한 방법의 일실시형태에 대하여 도면을 사용하여 설명한다.
먼저, 도 1의 (a)에 나타낸 바와 같이, 기판(1)에 복수의 전자 부품(IC 등)(2)을 탑재하고, 이들 복수의 전자 부품(2) 사이에 그라운드 회로 패턴(동박)(3)이 설치된 것을 준비한다.
다음으로, 도 1의 (b)에 나타낸 바와 같이, 이들 전자 부품(2) 및 그라운드 회로 패턴(3) 상에 봉지재(4)를 충전하고 경화시켜, 전자 부품(2)을 봉지한다.
다음으로, 도 1의 (c)에 있어서 화살표로 나타낸 바와 같이, 복수의 전자 부품(2) 사이에서 봉지재(4)를 절삭하여 홈부를 형성하고, 이들 홈부에 의해 기판(1)의 각 전자 부품의 패키지를 개별화시킨다. 부호 A는, 각각 개별화한 패키지를 나타낸다. 홈을 구성하는 벽면으로부터는 그라운드 회로 중 적어도 일부가 노출되어 있고, 홈의 바닥부는 기판을 완전하게는 관통하고 있지 않다.
한편, 전술한 바인더 성분, 은 피복 동 합금 입자 및 경화제의 소정량과, 필요에 따라 사용되는 용제 및 개질제를 혼합하고, 도전성 도료를 준비한다.
이어서, 도전성 도료를 공지의 스프레이 건 등에 의해 안개상으로 분사하고, 패키지 표면 및 벽면으로부터 노출된 그라운드 회로가 도전성 도료로 피복되도록 골고루 도포한다. 이 때의 주입압이나 분사 유량(流量), 스프레이 건의 분사구와 패키지 표면의 거리는, 필요에 따라 적절하게 설정된다.
다음으로, 도전성 도료가 도포된 패키지를 가열하여 용제를 충분히 건조시킨 후, 더욱 가열하여 도전성 도료 중의 (메타)아크릴레이트 화합물과 에폭시 수지를 충분히 경화시켜, 도 1의 (d)에 나타낸 바와 같이, 패키지 표면에 차폐층(도전성 도막)(5)을 형성시킨다. 이 때의 가열 조건은 적절하게 설정할 수 있다. 도 2는 이 상태에서의 기판을 나타내는 평면도이다. 부호 B1, B2, …B9는, 개편화되기 전의 차폐 패키지를 각각 나타내고, 부호 11∼19는 이들 차폐 패키지 사이의 홈을 각각 나타낸다.
다음으로, 도 1의 (e)에 있어서 화살표로 나타낸 바와 같이, 개편화 전의 패키지 사이의 홈의 바닥부를 따라 기판을 다이싱소 등에 의해 절단함으로써 개편화된 패키지(B)가 얻어진다.
이와 같이 하여 얻어지는 개편화된 패키지(B)는, 패키지 표면(상면부, 측면면부 및 상면부와 측면부와의 경계의 모서리부의 모두)에 균일한 차폐층이 형성되어 있으므로, 양호한 차폐 특성이 얻어진다. 또한 차폐층과 패키지 표면 및 그라운드 회로와의 밀착성이 우수하므로, 다이싱소 등에 의해 패키지를 개편화할 때의 충격에 의해 패키지 표면이나 그라운드 회로로부터 차폐층이 박리하는 것을 방지할 수 있다.
[실시예]
이하, 본 발명의 내용을 실시예에 기초하여 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이하로 한정되는 것은 아니다. 또한, 이하에 있어서 「부」 또는 「%」는, 특별히 언급하지 않는 한 질량 기준으로 한다.
1. 도전성 도료의 조제 및 평가
[실시예, 비교예]
에폭시 수지로 이루어지는 바인더 성분 100질량부에 대하여, 경화제, 용제 및 금속분(金屬粉)을 표 1에 기재된 비율로 배합하고 혼합하여, 도전성 도료를 얻었다. 사용한 각 성분의 상세한 것은 하기와 같다.
고체 에폭시 수지: 미쓰비시가가쿠(주) 제조, 상품명 「JER157S70」
액체 에폭시 수지로서
글리시딜아민계 에폭시 수지: (주)ADEKA 제조, 상품명 「EP-3905S」
글리시딜에테르계 에폭시 수지: (주)ADEKA 제조, 상품명 「EP-4400」
(메타)아크릴레이트 수지: 2-하이드록시-3-아크릴로일옥시프로필메타크릴레이트(교에이샤화학(共榮社化學)(주) 제조, 상품명 「라이트 에스테르 G-201P」)
경화제: 페놀 노볼락(아라카와화학공업(荒川化學工業)(주) 제조, 상품명 「타마놀 758」) 15질량부와 2-메틸이미다졸(시코쿠화성공업(四國化成工業)(주) 제조, 상품명 「2MZ-H」) 5질량부
용제: 메틸에틸케톤(MEK)
금속분: 은 피복 동 합금 입자(평균 입경 5㎛, 플레이크상, 어스펙트비 2∼10, 합금비율은 표 중에 나타낸다)
상기 각 실시예 및 비교예에서 얻어진 도전성 도료(액체 온도 25℃)의 점도측정을 BH형 점도계 또는 원뿔평판형 회전점도계로 행하였다. BH형 점도계는 로터No.5를 사용하여, 회전수 10rpm으로 행하였다. 원뿔평판형 회전점도계에서의 점도측정은, 브룩필드(BROOK FIELD)사의 프로그래머블 점도계 「DV-II+Pro」, 콘 스핀들 CP40을 사용하여, 0.5rpm으로 행하였다. 측정된 점도를 표 1에 나타내었다. 그리고, 점도의 란의 「-」는, 그 점도계에서는 측정 불능인 것을 나타낸다.
상기 실시예 및 비교예의 도전성 도료의 평가를 하기와 같이 행하였다. 결과를 표 1에 나타내었다.
(1) 도전성 도막의 도전성
실시예 1의 도전성 도료에 의해 얻어진 도전성 도막의 도전성을, 비저항으로 평가했다. 비저항의 측정은, 유리 에폭시 기판 상에 폭 5mm의 슬릿(slit)이 형성된 두께 55㎛의 폴리이미드 필름을 부착하여 인쇄판으로 하고, 각 실시예 및 비교예에서 얻어진 도전성 도료를 라인 인쇄(길이 60mm, 폭 5mm, 두께 약 100㎛)하고, 80℃에서 60분간 예비가열한 후, 160℃에서 60분간 가열함으로써 본경화시켜, 폴리이미드 필름을 박리했다.
이 경화물 샘플에 대하여서, 테스터를 사용하여 양단의 비저항을 측정하고, 단면적(斷面績)(S, cm2)과 길이(L, cm)로부터 하기 식(1)에 의해 비저항(Ω·cm)을 계산했다.
[수식 1]
Figure 112018099675469-pct00001
샘플의 단면적, 길이 및 비저항은, 유리 에폭시 기판 3장에 각 5개의 라인 인쇄를 실시하여 합계 15개 형성하고, 그 평균값을 구했다. 그리고, 비저항이 2×10-4Ω·cm 이하이면, 차폐층에 사용하는 도전성 도료로서 바람직하게 사용할 수 있다.
또한, 다른 실시예 및 비교예에 대해서도 동일하게 비저항을 측정했다. 그 결과를 표 1에 나타내었다. 표 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 각 실시예에서는 모두 비저항이 2×10- 4Ω·cm 이하이며, 차폐층으로 사용하는 도전성 도료로서 바람직하게 사용할 수 있는 것이 확인되었다.
(2) 도전성 도료의 밀착성(침지(DIP) 납땜 전후의 전단 강도의 측정)
차폐층과 패키지 표면 또는 그라운드 회로와의 밀착성 평가로서, JIS K6850:1999에 기초한 전단 강도를 측정했다. 구체적으로는, 폭 25mm×길이 100mm×두께 1.6mm의 동판(銅板)에, 도전성 도료를 길이 12.5mm의 영역에 도포하고, 상온에서 5분간 용제를 건조한 후, 그 위에, 폭 25mm×길이 100mm×두께 1.6mm의 동판을 접합하였다. 다음으로, 80℃에서 60분간 가열하고, 160℃에서 60분간 더 가열하여 동판끼리를 접착시켰다. 다음으로, 인장강도시험기((주)시마즈제작소(島津製作所)사 제조, 상품명 「오토그래프 AGS-X」)를 사용하여 접착면을 평행하게 인장하여, 파단(破斷)했을 때의 최대 하중을 접착면적으로 나누어서 전단 강도를 계산했다. 전단 강도가 3.0MPa 이상이면 문제없이 사용할 수 있다. 각 실시예의 전단 강도는 모두 3.0MPa 이상이며, 차폐층으로서 바람직하게 사용할 수 있는 것이 확인되었다.
상기에 더하여, 침지 납땜 후의 밀착성을 평가했다. 패키지는 침지 납땜 공정에 있어서 고온에 노출된다. 이 때문에, 고온에 노출된 후의 차폐층과 패키지의 표면 및 그라운드 회로와의 밀착성도 중요하게 된다. 이에, 침지 납땜 후의 밀착성을 측정하기 위하여, 상기와 동일하게 하여 도전성 도료를 동판에 도포하고, 접합하여 80℃에서 60분간 가열한 후, 160℃에서 60분간 가열하여 도전성 도료를 경화시켰다. 다음으로, 260℃의 땜납에 30초간 플로우트한 후의 전단 강도를 측정했다. 전단 강도의 측정 방법은 상기와 같다.
침지 납땜 후의 전단 강도가 3.0MPa 이상이면 차폐층으로서 문제없이 사용할 수 있다. 각 실시예의 도전성 도료의 침지 납땜 후 전단 강도는 모두 3.0MPa 이상이며, 차폐층으로서 바람직하게 사용할 수 있는 것이 확인되었다.
(3) 도전성 도막의 가열 전후의 색조 변화의 측정
본 발명의 도전성 도료를 가열 경화한 후의 도막 색조를 평가했다. 구체적으로는, 도전성 도료를 유리 플레이트에 도포하고, 150℃에서 60분간 가열 경화하여 두께 20㎛의 경화 도막을 얻었다. 얻어진 경화 도막의 색(색상(H), 명도(V), 및 채도(C))을, JIS Z 8721(1993)에 준거하여 조사했다. 다음으로, 이 경화 도막을 200℃에서 60분간 더 가열하고, 상기와 동일하게 경화 도막의 색을 조사했다. 그리고, 경화 도막을 200℃에서 60분간 더 가열한 후의 색은, 히트 사이클 시험(-65℃에서 30분간과 150℃에서 30분간을 200사이클) 후의 경화 도막의 색과 거의 동등한 것을, 미리 확인하였다. 색의 변화는, 다음 기준으로 평가했다.
합격: 채도(C)가 변화되지 않았거나, 1단계만 변화(예를 들면, C2로부터 C3로 변화)하고, 그 이외의 변화(색상(H) 또는 명도(V)의 변화)가 없었다.
불합격: 색상(H)과 명도(V) 중 어느 한쪽이라도 변화하거나, 채도(C)의 2단계 이상의 변화가 있었다. 결과를 표 1에 나타내었다.
표 1에 기재된 바와 같이, 각 실시예에서는 가열 경화 후의 변색이 억제되고 있지만, 비교예 1∼4에 있어서는 모두 명도(V)의 2단계의 변화가 관찰되어, 외관이 현저하게 열화되어 있었다.
2. 패키지 표면에서의 차폐층의 평가
개편화 전의 패키지의 모델로서, 홈 폭 1mm, 깊이 2mm의 카운터보링 가공을 종횡 각각 10열씩 행하고, 1cm×1cm의 패키지로 선정한 섬부(island part)가 종횡 9열 형성된 유리 에폭시 기판을 사용했다. 상기 각 실시예 및 비교예에서 얻어진 도전성 도료를, 시판하고 있는 스프레이 건(아네스토이와타(岩田)(주) 제조, 상품명 「LPH-101A-144LVG」)을 사용하여, 하기 조건에서 패키지의 표면에 분무하고, 25℃에서 30분간 정치(靜置)하여 용제를 증발시켰다. 다음으로, 80℃에서 60분간 가열하고, 160℃에서 60분간 더 가열하여 도전성 도료를 경화시켰다.
<스프레이 조건>
도포량: 유량(流量) 200L/분으로 9초간 도포
압력: 0.5MPa
패키지 표면의 온도: 25℃
패키지 표면으로부터 노즐까지의 거리: 약 20cm
(1) 차폐층의 두께의 균일성
차폐층의 두께를, 차폐층을 형성한 패키지의 단면에서의 모서리부 및 벽면부에서의 차폐층의 두께의 차이에 의해 산출했다. 구체적으로는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 패키지 측면에 형성된 차폐층의 두께를 d1(단, d1은 측면의 높이 방향 중앙부에서 측정하고, 상면으로부터 측정 위치까지의 거리 l1과 바닥면으로부터 측정 위치까지의 거리 l2가 동일하게 함)으로 하고, 패키지 모서리부에 형성된 차폐층의 두께(수평면으로부터 상방으로 45°의 각도로 측정)를 d2로 하고, 하기 식에 의해 산출되는 비율(%)을 균일성의 지표로 하였다. 이 비율이 60% 이하이면, 차폐층으로서 바람직하게 사용할 수 있으므로, 「○」로 했다.
비율(%)=((d1-d2)/d1)×100
차폐층의 두께의 차이가 제로에 가까울수록 차폐층의 두께가 균일하게 되지만, 종래의 도전성 도료에서는 모서리부에 차폐층을 형성시키고자 하면 벽면부의 두께가 증가하게 되어, 차폐층의 저항값에 불균일이 생기게 된다. 한편 벽면부의 두께를 얇게 하고자 하면 모서리부에 차폐층이 형성되지 않고, 차폐 효과가 얻어지지 않게 된다. 각 실시예에서는, 모서리부와 벽면부에서 차폐층의 두께의 차이의 비율이 모두 60% 이하이며, 차폐층으로서 바람직하게 사용할 수 있는 것을 확인할 수 있었다.
(2) 차폐층의 도전성
차폐층의 도전성을, 저항값으로 측정했다. 구체적으로는, 상기 카운터보링 가공하여 형성한 입방체형의 섬부에 의해 구성되는 열 중에서 임의의 1열을 선택하고, 그 열의 양 단부의 섬부의 사이(도 2에서의 B1과 B9의 사이)의 저항값을 측정했다. 저항값이 100mΩ 이하이면, 차폐층으로서 바람직하게 사용할 수 있으므로, 「○」로 했다.
[표 1]
Figure 112018099675469-pct00002
표 1에 나타내는 결과로부터, 각 실시예의 도전성 도료에 의해 얻어지는 도막은 모두 양호한 차폐성을 가질 뿐만 아니라, 밀착성도 양호하며, 엄격한 가열 조건 하에서도 변색되기 어려운 것이 확인되었다.
본 국제출원은, 2016년 3월 29일자에 출원된 일본 특허 출원인 일본특원 2016-065470호에 기초한 우선권을 주장하는 것이며, 상기 일본 특허 출원인 일본특원 2016-065470호의 전체 내용은, 본 국제 출원에 포함된다.
본 발명의 특정한 실시형태에 대한 상기 설명은, 예시를 목적으로 하여 제시한 것이다. 이들은, 망라적이거나, 기재한 형태 그대로 본 발명을 제한하는 것을 의도한 것은 아니다. 수많은 변형이나 변경이, 상기한 기재 내용에 비추어 보아 가능한 것은 당업자에게 자명하다.
A……기판 상에서 개별화된 패키지
B……개편화된 차폐 패키지
B1, B2, B9……개편화되기 전의 차폐 패키지
C……칩 샘플
1……기판, 2……전자 부품, 3……그라운드 회로 패턴(동박), 4……봉지재,
5……차폐층(도전성 도막), 11∼19……홈

Claims (7)

  1. (A) 상온에서 고체인 고체 에폭시 수지 5∼30 질량부와 상온에서 액체인 액체 에폭시 수지 20∼90 질량부를 합계량 100질량부를 초과하지 않는 범위에서 포함하는 바인더 성분 100질량부에 대하여,
    (B) 동(銅) 합금 입자가 은 함유층에 의해 피복된 은 피복 동 합금 입자로서, 상기 동 합금 입자가 동과 니켈과 아연의 합금으로 이루어지고, 니켈의 함유량이 은 피복 동 합금 입자 중 0.5∼20 질량%이며, 아연의 함유량이 은 피복 동 합금 입자 중 1∼20 질량%인, 은 피복 동 합금 입자 200∼1800 질량부 및
    (C) 경화제 0.3∼40 질량부
    를 적어도 함유하여 이루어지고,
    전자 부품의 패키지의 차폐용인, 도전성(導電性) 도료.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 액체 에폭시 수지가 액체 글리시딜아민계 에폭시 수지 5∼35 질량부와, 액체 글리시딜에테르계 에폭시 수지 20∼55 질량부로 이루어지는, 도전성 도료.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 액체 글리시딜아민계 에폭시 수지가, 에폭시 당량 80∼120 g/eq, 점도 1.5Pa·s 이하이며, 액체 글리시딜에테르계 에폭시 수지가, 에폭시 당량 180∼220 g/eq, 점도 6Pa·s 이하인, 도전성 도료.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 (A) 바인더 성분이 (메타)아크릴레이트 화합물을 더욱 함유하는, 도전성 도료.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 (B) 은 피복 동 합금 입자가 플레이크(flake)상(狀)인, 도전성 도료.
  6. 기판 상에 전자 부품이 탑재되고, 상기 전자 부품이 봉지재(封止材)에 의해 봉지된 패키지가 차폐층에 의해 피복된 차폐 패키지의 제조 방법으로서,
    기판 상에 복수의 전자 부품을 탑재하고, 상기 기판 상에 봉지재를 충전하고 경화시킴으로써 상기 전자 부품을 봉지하는 공정,
    상기 복수의 전자 부품 사이에서 봉지재를 절삭하여 홈부(溝部)를 형성하고, 이들 홈부에 의해 기판 상의 각 전자 부품의 패키지를 개별화(個別化)시키는 공정,
    상기 개별화한 패키지의 표면에, 제1항 또는 제2항에 기재된 도전성 도료를 분무에 의해 도포하는 공정,
    상기 도전성 도료가 도포된 패키지를 가열하고, 상기 도전성 도료를 경화시킴으로써 차폐층을 형성하는 공정 및
    상기 기판을 상기 홈부를 따라 절단함으로써 개편화(個片化)한 차폐 패키지를 얻는 공정을 적어도 포함하는, 차폐 패키지의 제조 방법.
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