KR102362081B1 - 도전성 도료 및 그것을 사용한 차폐 패키지의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

양호한 차폐성을 가지고, 패키지와의 밀착성도 양호한 차폐층이 스프레이 도포에 의해 형성 가능한 도전성 도료, 및 이것을 사용한 차폐 패키지의 제조 방법을 제공한다.
(A) 에폭시 수지를 포함하는 바인더 성분 100질량부, (B) 금속 입자 200∼1800 질량부, (C) 경화제 0.3∼40 질량부, (D) 용제 20∼600 질량부, 및 (E) 탄소 분말 0.5∼10 질량부를 적어도 가지는 도전성 도료를 사용한다.

Description

도전성 도료 및 그것을 사용한 차폐 패키지의 제조 방법
본 발명은, 도전성 도료 및 그것을 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 소형 경량화와 고기능화를 양립시키기 위하여, 전자 부품의 실장 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 과제를 해결하는 수단으로서, 노이즈의 발생 원인인 전자 부품을 패키지마다 차폐층으로 덮음으로써, 전자 부품으로의 노이즈의 발생을 방지하는 동시에 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 차폐 부재를 용이하게 얻을 수 있는 취지가 기재되어 있다. 그러나, 금속 입자와 용제만으로 이루어지는 용액을 사용하여 스프레이 도포에 의해 차폐층을 형성한 경우, 양호한 차폐성을 얻을 수 없을 뿐만 아니라, 차폐층과 패키지와의 밀착성이 좋지 못한 문제를 가진다.
또한, 도전성 또는 반도전성 재료를 스프레이(분무)하여 코팅(스프레이 도포)하기 위해서는, 금속 입자 등의 도전성 필러와 수지 바인더와 용제를 가지는 도전성 도료를 노즐로부터 분사하여, 패키지 등에 도전성 도막을 형성시키고 있다. 그러나, 도전성 도료 스프레이 작업을 장시간 계속하면, 노즐 선단이나 그 근방에 있어서, 용제의 휘발 등에 의해 도전성 도료 중의 고형분, 즉 수지 고형분이나 도전성 필러 등이 퇴적하여, 노즐 개구부의 일부 또는 전부가 막히는 문제가 있다. 노즐 개구부의 일부 또는 전부가 막히면, 노즐 선단으로부터 도전성 도료가 정상적으로 분사되지 않게 되므로, 두께가 균일한 도전성 도막을 형성할 수 없게 된다.
상기와 같은 노즐 선단 부근에서의 고형분의 퇴적을 방지하기 위해서는, 도전성 도료에서의 용제의 비율을 증가시켜 고형분의 비율을 저감하는 것이 유효하다. 그러나, 용제의 비율을 증가시키면 도전성 도료의 점도가 낮아지므로, 도전성 도료에 포함되는 도전성 필러가 도장 장치의 도료용기 내나 도료용기와 노즐을 연결하는 튜브 내 등에서 침강하기 쉬워져, 상기와 동일하게 노즐 개구부가 막히는 문제도 생기며, 역시 도전성 도료가 정상적으로 분사되지 않게 되는 결과, 두께가 균일한 도전성 도막의 형성이 곤란하게 된다.
노즐을 세정하면, 노즐 개구부의 막힘의 해소나 방지가 가능하지만, 그로 인해 스프레이 작업을 자주 중단하면, 생산성이 저하된다. 이와 같이, 종래의 도전성 도료에서는, 두께가 균일한 도전성 도막을 효율적으로 형성하는 것이 곤란했다.
일본공개특허 제2003-258137호 공보 일본공개특허 제2008-42152호 공보
본 발명은 상기한 것을 감안하여 이루어진 것이며, 스프레이 도포에 의한 도포 안정성이 우수한 도전성 도료, 즉 두께가 균일한 도전성 도막이 스프레이 도포에 의해 효율적으로 형성 가능한 도전성 도료를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 이 도전성 도료를 사용하여, 양호한 차폐성을 가지고, 패키지와의 밀착성도 양호한 차폐층을 용이하게 형성 가능한 차폐 패키지의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 도전성 도료는, 전술한 과제를 해결하기 위하여, (A) 에폭시 수지를 포함하는 바인더 성분 100질량부에 대하여, (B) 금속 입자 200∼1800 질량부, (C) 경화제 0.3∼40 질량부, (D) 용제 20∼600 질량부, 및 (E) 탄소 분말 0.5∼10 질량부를 적어도 가지는 것으로 한다.
상기 도전성 도료에 있어서, 상기 (A) 바인더 성분은 (메타)아크릴레이트 화합물을 더욱 함유하는 것이 바람직하다.
또한, (B) 금속 입자는, 플레이크(flake)상, 수지상 및 섬유상으로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1종의 형상을 가지는 것으로 할 수 있다.
또한, (E) 탄소 분말은, 그래핀(graphene) 및 그래파이트(graphite)로부터 선택된 적어도 1종으로 할 수 있다.
상기 도전성 도료는, 원뿔평판형 회전점도계로 0.5rpm으로 측정한 점도가 100mPa·s 이상인 것이 바람직하다. 또한, 단일 원통형 회전점도계로 로터 No.5를 사용하여 10rpm으로 측정한 점도가 30dPa·s 이하인 것이 바람직하다.
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 홈(groove)부를 형성하고, 이들 홈부에 의해 기판 상의 각 전자 부품의 패키지를 개별화시키는 공정과, 개별화한 패키지의 표면에, 본 발명의 도전성 도료를 분무에 의해 도포하는 공정과, 도전성 도료가 도포된 패키지를 가열하rh, 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 도료는 소정량의 탄소 분말을 함유함으로써 도포 안정성이 향상되고, 이것을 사용하여, 스프레이법에 의해 균일한 두께의 도전성 도막을 효율적으로 형성하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 이 도전성 도료를 패키지 표면에 스프레이 도포함으로써, 균일한 두께의 차폐층을 양호한 생산성으로 형성하는 것이 가능하게 된다.
또한 본 발명의 차폐 패키지의 제조 방법에 의하면, 상기와 같은 차폐성 및 패키지와의 밀착성이 우수한 차폐 패키지를, 대규모의 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 도전성 도막의 도전성 측정에 사용한 시료를 나타내는 평면도이다.
도 4는 도전성 도료의 도포 안정성 시험에 사용한 스프레이 도포 장치 및 시료를 탑재한 회전대를 나타내는 모식도이다.
도 5는 도전성 도료의 도포 안정성 시험에 사용한 시료인 유리 에폭시 기판을 나타내는 평면도이다.
도 6은 도전성 도료의 도포 안정성 시험에서의 도막 두께의 측정 방법을 나타내는 모식 단면도이다.
본 발명에 따른 도전성 도료는, 상기와 같이, (A) 에폭시 수지를 포함하는 바인더 성분 100질량부에 대하여, (B) 금속 입자 200∼1800 질량부와, (C) 경화제 0.3∼40 질량부와, (D) 용제 20∼600 질량부와, (E) 탄소 분말 0.5∼10 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 바인더 성분은, 에폭시 수지를 필수적인 성분으로 하는 것이며, 필요에 따라 (메타)아크릴레이트 화합물을 더 포함할 수도 있다.
에폭시 수지는, 분자 내에 에폭시기를 1개 이상 가지는 것이면 특별히 한정되지 않는다. 예로서는, 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, 테트라키스(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.
도전성 도료의 스프레이 도포성 향상의 관점에서는, 에폭시 수지로서, 상온에서 액상의 에폭시 수지와 상온에서 고체의 에폭시 수지를 병용하는 것이 바람직하다. 상온에서 고체란, 25℃에 있어서 무용매 상태에서 유동성을 가지지 않는 상태인 것을 의미한다. 상온에서 고체의 에폭시 수지(이하, 「고체 에폭시 수지」라고 하는 경우가 있음)를 사용함으로써, 도포 대상물의 표면에 균일하게 도포되어, 불균일이 없는 도전성 도막을 형성할 수 있는 도전성 도료를 얻을 수 있다. 고체 에폭시 수지는, 용제에 용해하여 사용할 수 있다. 사용하는 용제는 특별히 한정되지 않으며, 후술하는 것 중에서 적절하게 선택할 수 있다. 또한, 고체 에폭시 수지의 함유 비율은, 바인더 성분 100질량부 중 5∼30 질량부의 범위 내인 것이 바람직하다.
본 발명에서 사용할 수 있는 (메타)아크릴레이트 화합물이란, 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, 페닐글리시딜에테르아크릴레이트헥사메틸렌디이소시아네이트우레탄프리폴리머, 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, 더욱 바람직하게는 20∼80 질량부이다. (메타)아크릴레이트 화합물이 5질량부 이상인 것에 의해 도전성 도료의 저장 안정성이 우수하며, 또한 도전성 도료를 보다 신속하게 경화시킬 수 있고, 도전성도 더욱 향상시킬 수 있다. 또한 경화 시의 도료 처짐을 방지할 수 있다. 또한, (메타)아크릴레이트 화합물이 95질량부 이하인 경우, 패키지와 차폐층의 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 개질제로서 첨가할 수 있다.
상기 바인더 성분에 개질제를 블렌딩할 경우의 함유 비율은, 도전성 도막과 도포 대상물의 밀착성의 관점에서, 바인더 성분 100질량부 중 40질량부 이하가 바람직하고, 더욱 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 1종을 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, 디페닐이오도늄무헥사플루오로포스페이트, 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, 바인더 성분의 합계량 100질량부에 대하여 0.3∼40 질량부인 것이 바람직하고, 0.5∼35 질량부인 것이 더욱 바람직하다. 경화제의 함유량이 0.3질량부 이상이면 도전성 도막과 도포 대상물 표면의 밀착성과 도전성 도막의 도전성이 양호하게 되어, 차폐 효과가 우수한 도전성 도막을 얻을 수 있고, 40질량부 이하이면 도전성 도료의 저장 안정성이 향상된다. 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 표면의 밀착성과 도전성 도막의 도전성이 양호하게 되어, 차폐 효과가 우수한 도전성 도막을 쉽게 얻을 수 있고, 8질량부 이하이면 도전성 도료의 저장 안정성이 향상된다.
본 발명에서 사용할 수 있는 금속 입자는, 도전성을 가지는 입자라면 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 동 입자, 은 입자, 니켈 입자, 은 코팅 동 입자, 금 코팅 동 입자, 은 코팅 니켈 입자, 금 코팅 니켈 입자 등이 있다. 금속 입자의 형상으로서는, 구상(球狀), 플레이크(flake)상(인편상(鱗片狀)), 수지상, 섬유상 등이 있지만, 도전성 도료의 도포 안정성이 보다 높고, 얻어지는 도전성 도막의 저항값이 보다 낮고, 차폐성이 보다 향상한 도전성 도막을 얻을 수 있는 점에서는, 플레이크상, 수지상 중 어느 하나인 것이 바람직하다. 이들 금속 입자도 1종을 단독으로 사용할 수도 있고, 2종 이상을 병용할 수도 있다.
그리고, 상기 각종 형상 중에서는 구상의 금속 입자를 함유하는 도전성 도료의 경우에 침강의 문제가 생기기 쉽기 때문에, 도포 안정성을 향상시는 점에서 본 발명의 유용성이 특히 높아진다. 다만, 이는 본 발명의 도전성 도료에 있어서 구상의 금속 입자를 함유하는 것이 바람직하다는 것을 의미하는 것은 아니다.
금속 입자의 함유량은, 바인더 성분 100질량부에 대하여 200∼1800 질량부인 것이 바람직하다. 금속 입자의 함유량이 200질량부 이상이면 도전성 도막의 도전성이 양호하게 되고, 1800질량부 이하이면, 도전성 도막과 도포 대상물의 밀착성, 및 경화 후의 도전성 도료의 물성이 양호하게 되며, 본 발명의 도전성 도료를 패키지의 차폐용에 사용한 경우, 후술하는 다이싱 소(dicing saw)로 절단했을 때 차폐층의 파손이 생기기 어려워진다.
또한, 금속 입자의 평균 입경(粒徑)은, 1∼30 ㎛인 것이 바람직하고, 1∼10 ㎛이 더욱 바람직하다. 금속 입자의 평균 입경이 1㎛ 이상이면, 금속 입자의 분산성이 양호하여, 도포 안정성을 더욱 향상시킬 수 있고, 또한 산화되기 어려운 이점도 있다. 또한, 30㎛ 이하이면, 도전성 도료를 패키지의 차폐용에 사용한 경우에, 패키지의 그라운드 회로와의 접속성이 양호하다.
금속 입자가 플레이크상인 경우에는, 금속 입자의 탭 밀도는 4.0∼6.5 g/cm3인 것이 바람직하다. 탭 밀도가 상기 범위 내이면, 얻어지는 도전성 도막의 도전성도 양호하게 된다.
또한, 플레이크상 금속 입자는, 어스펙트비가 2∼10인 것이 바람직하다. 어스펙트비가 상기 범위 내이면, 도전성 도료의 도포 안정성이 보다 양호하게 되고, 얻어지는 도전성 도막의 도전성도 보다 양호하게 된다.
본 발명의 도전성 도료는, 전술한 바와 같이, 도포 안정성 향상을 위해 탄소 분말을 함유한다. 사용할 수 있는 탄소 분말은, 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 그래핀, 그래파이트, 카본 나노 튜브, 카본 나노혼(carbon manohorn), 풀러렌(fullerene) 등의 결정성 탄소 외에, 카본블랙 등의 비정질 탄소(아몰퍼스 탄소)도 사용할 수 있다. 이들 중에서도, 도전성 도료를 패키지의 차폐용에 사용한 경우에 차폐 패키지의 접속 안정성이 양호하며, 생체로의 안전성의 문제도 없는 점에서, 그래핀 또는 그래파이트가 바람직하다. 이들 탄소 분말은 1종을 단독으로 사용할 수도 있고, 2종 이상을 병용할 수도 있다. 또한, 탄소 분말은 본 발명의 목적에 반하지 않는 범위 내에서 탄소 이외의 원소를 포함할 수도 있고, 불가피 불순물뿐만 아니라, 예를 들면, 제조 과정에 있어서 필요에 따라 첨가되는 첨가제 등을 포함할 수도 있다.
그래파이트(흑연)는, 탄소의 육각판상 결정이 적층하여 이루어지는 광물이며, 그래핀은 층상의 그래파이트가 박리되어 원자 1개분의 단일층이 된 것이다. 그래파이트 및 그래핀은, 시판되고 있는 것을 특별히 제한없이 사용할 수 있다. 또한, 카본블랙도, 안료나 도전성 필러로서 종래부터 사용되고 있는 것을 특별히 제한없이 사용 가능하다.
본 발명에서 사용하는 탄소 분말의 입경은, 특별히 한정되지 않지만, 첨가 시의 작업성이나 도전성 도료로의 분산성의 점에서, 평균 입경 0.5㎛∼300㎛인 것이 바람직하고, 1㎛∼200㎛인 것이 더욱 바람직하다.
탄소 분말의 함유량은, 바인더 성분 100질량부에 대하여 0.5∼10 질량부인 것이 바람직하다. 탄소 분말의 함유량이 0.5질량부 이상이면, 금속분(金屬粉)의 침강을 방지하므로, 균일한 두께의 도전성 도막을 얻을 수 있다. 또한, 탄소 필러의 함유량이 10질량부 이하이면, 금속분의 침강을 방지하면서 적정한 점도를 얻을 수 있고, 도전성 도료를 장시간 스프레이 분무해도 노즐 막힘을 억제할 수 있고, 또한 도전성 도료를 패키지의 차폐용에 사용한 경우에 차폐층의 접속 안정성을 편차가 없이, 보다 양호하게 할 수 있다.
본 발명의 도전성 도료는, 도전성 도료를 스프레이 분무에 의해 균일하게 도포하기 위하여, 소위 도전성 페이스트보다 많은 용제를 함유함으로써 저점도화하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서 사용하는 용제는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 메틸에틸케톤, 아세톤, 메틸에틸케톤, 아세토페논, 메틸셀로솔브, 메틸셀로솔브아세테이트, 메틸카르비톨, 디에틸렌글리콜이메틸에테르, 테트라하이드로퓨란, 디옥텔, 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 바람직하지만, 통상은 바인더 성분 100질량부에 대하여 20∼600 질량부인 것이 바람직하다. 용제의 함유량이 20∼600 질량부 이상이면 스프레이 도포에 의한 도포 안정성이 우수하고, 도전성 도료를 패키지의 차폐용에 사용한 경우에 안정된 차폐 특성을 얻기 쉬워진다.
그리고, 본 발명의 도전성 도료에는, 발명의 목적을 손상하지 않는 범위 내에 있어서, 소포제, 증점제, 점착제, 충전제, 난연제, 착색제 등, 공지의 첨가제를 첨가할 수 있다.
본 발명의 도전성 도료는, 저점도라면 원뿔평판형 회전점도계(소위 콘·플레이트형 점도계)로 점도를 측정하고, 고점도라면 단일 원통형 회전점도계(소위 B형 또는 BH형 점도계)로 측정하는 것이 바람직하다.
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 더욱 바람직하다. 점도가 100mPa·s 이상이면, 도포면이 수평하지 않을 경우에서의 액 처짐을 방지하여 도전성 도막을 균일하게 형성하기 쉽다. 그리고, 원뿔평판형 회전점도계로 측정 가능한 점도라면, 높아도 문제는 없다.
단일 원통형 회전점도계로 측정하는 경우에는 로터 No.5를 사용하여 10rpm으로 측정한 점도가 30dPa·s 이하인 것이 바람직하고, 25dPa·s 이하인 것이 더욱 바람직하다. 30dPa·s 이하이면 용사 노즐의 막힘을 방지하여, 균일하게 도전성 도막을 형성하기 쉽다. 그리고, 단일 원통형 회전점도계로 측정 가능한 점도라면, 낮아도 문제는 없다.
본 발명의 도전성 도료를 사용하여 도전성 도막을 형성하는 방법은, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 다음 방법을 사용할 수 있다. 즉, 공지의 에어 스프레이, 스프레이 건 등의 스프레이 도포 장치에 의해 안개상으로 분사하여, 도포 대상물의 표면에 골고루 도포한다. 이 때의 분사 압력이나 분사 유량, 노즐 선단부와 도포 대상물과의 거리는, 필요에 따라 적절하게 조정할 수 있다. 다음으로, 도전성 도료가 도포된 도포 대상물을 필요에 따라 가열하여 용제를 충분히 건조시킨 후, 더욱 가열하고 도전성 도료 중의 바인더 성분을 충분히 경화시킴으로써 도전성 도막을 얻을 수 있다. 이 때의 가열 온도 및 가열 시간은, 바인더 성분이나 경화제의 종류 등에 따라 적절하게 조정할 수 있다.
본 발명의 도전성 도료를 패키지의 차폐용에 사용한 경우, 도전성 도료에 의해 얻어지는 차폐층은, 동박 등으로 형성된 그라운드 회로와의 밀착성이 우수하다. 구체적으로는, 패키지의 일부로부터 노출한 그라운드 회로의 동박과 차폐층의 밀착성이 양호하기 때문에, 패키지 표면에 도전성 도료를 도포하여 차폐층을 형성한 후에 패키지를 절단하여 개편화할 때, 절단 시의 충격에 의해 차폐층이 그라운드 회로로부터 박리하는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 도전성 도료를 패키지의 차폐용으로 사용하는 경우의, 도전성 도료와 동박의 밀착성으로서는, JIS K6850:1999에 기초하여 측정한 전단 강도가 3.0MPa 이상인 것이 바람직하다. 전단 강도가 3.0MPa 이상이면, 개편화 전의 패키지를 절단할 때의 충격에 의해 차폐층이 그라운드 회로로부터 박리할 우려가 거의 없어지게 된다.
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 노출하고 있고, 홈의 바닥부는 기판을 완전히는 관통하고 있지 않다.
한편, 전술한 에폭시 수지, 필요에 따라 사용되는 (메타)아크릴레이트 화합물, 금속 입자, 탄소 분말, 용제, 및 경화제와, 필요에 따라 사용되는 개질제를 소정의 함유 비율이 되도록 혼합하여, 도전성 도료를 준비한다.
이어서, 도전성 도료를 임의의 스프레이 도포 장치에 의해 안개상으로 분사하고, 패키지 표면 및 벽면으로부터 노출한 그라운드 회로가 도전성 도료로 피복되도록 골고루 도포한다. 이 때의 분사 압력이나 분사 유량, 노즐 선단부와 패키지 표면과의 거리는, 필요에 따라 적절하게 조정한다.
다음으로, 도전성 도료가 도포된 패키지를 가열하여 용제를 충분히 건조시킨 후, 더욱 가열하고 도전성 도료 중의 바인더 성분을 충분히 경화시켜, 도 1의 (d)에 나타낸 바와 같이, 패키지 표면에 차폐층(5)을 형성시킨다. 이 때의 가열 조건은 적절하게 설정할 수 있다. 도 2는 이 상태에서의 기판을 나타내는 평면도이다. 부호 B1, B2, …B9은, 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 다이싱 소 등에 의해 절단함으로써 개편화된 패키지 B를 얻을 수 있다.
이와 같이 하여 얻어지는 개편화된 패키지 B는, 패키지 표면(상면부, 측면면부 및 상면부와 측면부의 경계의 코너부의 전부)에 균일한 차폐층이 형성되어 있으므로, 양호한 차폐 특성을 얻을 수 있다. 또한 차폐층과 패키지 표면 및 그라운드 회로와의 밀착성이 우수하므로, 다이싱 소 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 「%」로 기재되어 있는 것은, 특히 언급하지 않는 한 질량 기준으로 한다.
1. 도전성 도료의 조제 및 평가
[실시예, 비교예]
에폭시 수지를 포함하는 바인더 성분 100질량부에 대하여, 금속 입자, 경화제, 용제 및 탄소 분말을 표 1에 기재된 비율로 배합하고 혼합하여, 도전성 도료를 얻었다. 사용한 각 성분의 상세한 것은 하기와 같다.
고체 에폭시 수지: 미쓰비시 화학(주) 제조, 상품명 「JER157S70」
액체 에폭시 수지:
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」)
탄소 분말:
그래핀: (주)ITEC 제조, 상품명 「iGRAFEN-αs」, 평균 입경 10㎛
그래파이트: 일본흑연공업(주) 제조, 제품명 「CSPE」, 평균 입경 4.5㎛
경화제: 페놀 노볼락(아라카와화학공업(荒川化學工業)(주) 제조, 상품명 「다마놀 758」) 15질량부와 2-메틸이미다졸(시코쿠화성공업(四國化成工業)(주) 제조, 상품명 「2MZ-H」) 5질량부
용제: 메틸에틸케톤(MEK)
금속분: 은피복 동분
플레이크상: 은피복량 5질량%, 평균 입경 5㎛, 어스펙트비 2∼10
구상: 은피복량 5질량%, 평균 입경: 5㎛
상기 각 실시예 및 비교예에서 얻어진 도전성 도료(액온(液溫) 25℃)의 점도측정을 BH형 점도계 또는 원뿔평판형 회전점도계로 행하였다. BH형 점도계에서의 측정은, 로터 No.5를 사용하여, 회전수 10rpm으로 행하였다. 원뿔평판형 회전점도계로의 측정은, 브룩필드(BROOK FIELD)사의 상품명 「프로그래머블 점도계 DV-II+Pro」, 콘 스핀들 CP40을 사용하여, 0.5rpm으로 행하였다. 측정된 점도를 표 1에 나타내었다. 그리고, 점도 란의 「-」는, 그 점도계로는 측정 불가능인 것을 나타낸다.
(1) 도전성 도막의 도전성
도 3에 나타낸 바와 같이, 동 패드(21)를 설치한 유리 에폭시 기판에서의 도포 개소(箇所) 이외를 폴리이미드 테이프로 마스킹하고, 핸드스프레이(아네스트 이와타(주) 제조, 상품명 「LPH-101A-144LVG」)에 의해 각 실시예 및 비교예에서 얻어진 도전성 도료를 도포하고, 80℃에서 60분간 프리히팅한 후, 160℃에서 60분간 가열함으로써 본 경화시키고, 폴리이미드 테이프를 박리함으로써, 동 패드(21) 사이의 길이(도 3에서의 x) 60mm, 폭(도 3에서의 y) 5mm, 두께 약 20㎛의 도전성 도막(22)을 얻었다. 이 경화물 샘플에 대하서, 테스터를 사용하여 양단의 저항값 R을 측정하고, 하기 식(1)에 의해 시트 저항을 계산했다. N=5로 시험을 행하고, 그 평균값을 구했다. 시트 저항이 100mΩ/□ 이하이면, 도전성이 양호한 것으로 판단할 수 있다.
시트 저항(Ω/□)=(0.5×R)/6 …(1)
(2) 도전성 도료의 밀착성 (침지 납땜(dip brazing) 전후의 전단 강도의 측정)
차폐층과 패키지 표면 또는 그라운드 회로와의 밀착성의 평가로서, JIS K6850:1999에 따른 전단 강도를 측정했다. 구체적으로는, 폭 25mm×길이 100mm×두께 1.6mm의 동판에, 도전성 도료를 길이 12.5mm의 영역에 도포하고, 상온에서 5분간 방치하여 용제를 건조시킨 후, 그 위에, 폭 25mm×길이 100mm×두께 1.6mm의 동판을 접합했다. 다음으로, 80℃에서 60분간 가열하고, 160℃에서 60분간 더 가열하여 동판끼리를 접착시켰다. 다음으로, 인장 강도 시험기((주)시마즈제작소(島津製作所)사 제조, 상품명 「오토그래프 AGS-X」)를 사용하여 접착면을 평행하게 인장하여, 파탄했을 때의 최대 하중을 접착 면적으로 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 접합하고 80℃에서 60분간 가열한 후, 160℃에서 60분간 가열하고 도전성 도료를 경화시켰다. 다음으로, 260℃에서 30초간 가열한 후의 전단 강도를 측정했다. 전단 강도의 측정 방법은 상기와 동일하다.
침지 납땜 후의 전단 강도가 3.0MPa 이상이면 차폐층으로서 문제없이 사용할 수 있다. 각 실시예의 도전성 도료의 전단 강도는 모두 3.0MPa 이상이며, 차폐층으로서 바람직하게 사용할 수 있는 것이 확인되었다.
(3) 도전성 도료의 도포 안정성
상기 각 실시예 및 비교예의 도전성 도료를, 도 4에 모식적으로 나타내는 도포 장치(스프레잉시스템재팬(주) 제조, 스프레이 카트 III, 스프레이 노즐: YB1/8MVAU-SS+SUMV91-SS)를 사용하여, 도 5에 나타내는 정사각형의 유리 에폭시 기판(FR-4, 10cm×10cm×두께 1mm)에 이하의 요령으로 분무 도포하고, 도전성 도료의 도포 안정성을 평가했다.
도 4에 있어서, 부호 25는 탱크(도료 용기)를 나타내고, 부호 26은 튜브를 나타내고, 부호 27은 노즐을 나타내고, 부호 28은 회전대를 나타내고, 부호 29는 교반 장치를 나타내고, 부호 30은 기체 도입관을 나타내고, 부호 31은 유리 에폭시 기판을 나타낸다. 탱크(25)는 대략 원통형이며 용량 3L의 용기이며, 교반 날개를 가지는 교반 장치(29)가 구비되고, 기체 도입관(30)으로부터 질소 등의 기체를 도입하여 내부를 가압하도록 이루어져 있다. 튜브(26)는 길이 3m, 내경(內徑) 4mm이며, 탱크(25)와 노즐(27)을 서로 접속하고 있다. 튜브(26)는 일부에 처짐부(26a)를 가지고, 처짐부의 고저차(도 4에서의 t)는 3cm이다. 노즐(27)의 길이는 78mm, 분사 구경은 0.5mm이다. 회전판(28)의 상면으로부터 노즐(27)의 선단부까지의 거리는 8cm이다.
유리 에폭시 기판(31)에는, 도 5에 나타낸 바와 같이, 4조각의 폴리이미드 테이프(32∼35)를 유리 에폭시 기판(31)의 각 코너부 근방에 각각 부착하고, 폴리이미드 테이프(36)를 유리 에폭시 기판(31)의 중앙부에 부착한다. 각 폴리이미드 테이프(32∼36)의 면적은 1cm×1cm(도 5에서의 치수 a 및 b가 모두 1cm)이며, 각 폴리이미드 테이프(32∼35)는, 유리 에폭시 기판(31)의 각 변으로부터 1cm 내측(도 5에서의 치수 c 및 d가 모두 1cm)에, 테이프의 변이 기판의 변에 평행하게 부착되어 있다.
이 유리 에폭시 기판(31)을, 상기 도포 장치의 회전대(28)의 상면 중앙부에 탑재하였다. 노즐(27)의 선단부로부터 유리 에폭시 기판(31)까지의 수평 거리(도 4에서의 s)는 25cm로 했다. 다음으로, 상기 탱크(21)에 도전성 도료 2kg을 투입하고, 직후에 회전대(28)를 160rpm으로 회전시키면서, 하기 스프레이 조건으로 스프레이 도포를 행하고, 80℃에서 60분간, 이어서 160℃에서 60분간 가열하여, 두께 30㎛의 도전성 도막을 형성했다. 또한, 상기 도전성 도료를 탱크(21)에 투입한 후 20분간 경과하고 나서 상기와 동일한 조건으로 스프레이 도포를 행하고, 동일한 조건으로 가열하여 두께 약 30㎛가 되도록 도전성 도막을 형성하고, 양자의 도전성 도막의 두께 균일성을 평가했다.
<스프레이 조건>
액압(液壓): 0.1MPa, 패턴 에어: 0.07MPa
실온: 25℃, 습도: 60%
도포 시간 및 도포 횟수: 표 1중에 기재된 바와 같다
가열이 종료하고 나서 30분간 실온에서 방치한 후에 폴리이미드 테이프(32∼36)를 각각 박리하고, 도 6에 나타낸 바와 같이, 박리한 부분(화살표 X)의 유리 에폭시 기판(31)의 두께와, 그 박리한 부분에 인접하는, 유리 에폭시 기판(31) 상에 도전성 도막(41)이 형성된 부분(화살표 Y)의 두께를 각각 마이크로미터로 측정하고, 후자로부터 전자를 뺄셈하는 것에 의해 5개소의 도전성 도막의 두께를 구했다. 도전성 도막의 두께 균일성의 평가로서, 5개소의 두께의 최대값과 최소값을 구했다. 도전성 도료를 탱크에 투입한 직후의 스프레이 도포에 의한 도막의 5개소, 및 투입으로부터 20분 경과 후의 스프레이 도포에 의한 도막의 5개소의 모든 두께가 30㎛±5㎛의 범위 내라면 도포 안정성 양호(○)한 것으로 판단했다. 결과를 표 1에 나타내었다.
[표 1]
Figure 112018068946174-pct00001
표 1에 나타낸 바와 같이, 각 실시예의 도전성 도료에 의하면, 스프레이법에 의해, 도전성이 양호하고 균일한 두께의 도전성 도막을 형성할 수 있고, 도전성 도막과 동판의 밀착성도 양호했다. 즉, 소정량의 탄소 분말을 함유함으로써 도전성 도료의 분산 안정성이 향상된 것을 확인할 수 있었다.
본 국제출원은, 2016년 3월 29일자에 출원된 일본특허출원인 일본특원 2016-065478호에 기초한 우선권을 주장하는 것이며, 상기 일본특허출원인 일본특원 2016-065478호의 전체 내용은, 본 국제출원에 포함된다.
본 발명의 특정한 실시형태에 대한 상기 설명은, 예시를 목적으로 하여 제시한 것이다. 이들은, 망라적이거나, 기재한 형태 그대로 본 발명을 제한하거나 하는 것을 의도한 것은 아니다. 수많은 변형이나 변경이, 상기한 기재 내용에 비추어 보아 가능한 것은 자명하다.
A……기판 상에서 개별화된 패키지,
B……개편화된 차폐 패키지,
B1, B2, B9……개편화되기 전의 차폐 패키지,
1……기판, 2……전자 부품, 3……그라운드 회로 패턴(동박), 4……봉지재,
5……도전성 도료(차폐층), 11∼19……홈,
21……동 패드, 22……도전성 도막,
25……탱크(도료 용기), 26……튜브, 27……노즐,
28……회전대, 29……교반 장치, 30……기체 도입관,
31……유리 에폭시 기판(FR-4), 32∼36……폴리이미드 테이프,
41……도전성 도막

Claims (8)

  1. (A) 상온에서 액상의 에폭시 수지와 상온에서 고체의 에폭시 수지를 포함하는 바인더 성분 100질량부에 대하여,
    (B) 금속 입자 200∼1800 질량부,
    (C) 경화제 0.3∼40 질량부,
    (D) 용제 20∼600 질량부, 및
    (E) 그래핀(graphene) 및 그래파이트로부터 선택되는 적어도 1종 0.5∼10 질량부
    를 적어도 포함하는 도전성(導電性) 도료.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 (A) 바인더 성분이 (메타)아크릴레이트 화합물을 더욱 포함하는, 도전성 도료.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 (B) 금속 입자가, 플레이크(flake)상(狀), 수지상 및 섬유상으로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1종의 형상을 가지는, 도전성 도료.
  4. 제1항에 있어서,
    원뿔평판형 회전점도계로 0.5rpm으로 측정한 점도가 100mPa·s 이상인, 도전성 도료.
  5. 제1항에 있어서,
    단일 원통형 회전점도계로 로터 No.5를 사용하여 10rpm으로 측정한 점도가 30dPa·s 이하인, 도전성 도료.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    전자 부품의 패키지의 차폐용인, 도전성 도료.
  7. 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 충전(充塡)하고 경화시킴으로써 상기 전자 부품을 봉지하는 공정과,
    상기 복수의 전자 부품 사이에서 봉지재를 절삭하여 홈(groove)부를 형성하고, 이들 홈부에 의해 기판 상의 각 전자 부품의 패키지를 개별화시키는 공정과,
    상기 개별화한 패키지의 표면에, 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 도전성 도료를 분무에 의해 도포하는 공정과,
    상기 도전성 도료가 도포된 패키지를 가열하고, 상기 도전성 도료를 경화시킴으로써 차폐층을 형성하는 공정과,
    상기 기판을 상기 홈부를 따라 절단함으로써 개편화(個片化)한 차폐 패키지를 얻는 공정
    을 적어도 포함하는, 차폐 패키지의 제조 방법.
  8. 삭제
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