KR20090052319A - 도전성 접착제 - Google Patents

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KR20090052319A
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고 토이다
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에이블스틱(재팬)컴퍼니리미티드
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Abstract

본 발명은 전압을 인가했을 때의 도전 금속의 마이그레이션(migration)의 문제가 없고, 낮은 저항값을 나타내는 도전성 접착제를 제공한다. 본 발명의 일 태양은 도전 필러(filler) 및 수지를 포함하는 도전성 접착제에 있어서, 상기 도전 필러가 은과 주석의 합금 분말을 포함하고, 킬레이트제(chelating agent), 산화 방지제 및 금속 표면 활성제 중의 적어도 하나를 포함하는 첨가제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도전성 접착제에 관한 것이다. 상기 첨가제로서는, 예를 들면, 상기 킬레이트제로서, 히드록시퀴놀린류, 살리실리덴아미노티오페놀류 또는 페난트로린류, 상기 산화 방지제로서, 히드로퀴논류 또는 벤조트리아졸류, 상기 금속 표면 활성제로서 유기산류, 산무수물류 또는 유기산염류 등을 이용할 수 있다.

Description

도전성 접착제{CONDUCTIVE ADHESIVE}
본 발명은 도전성 접착제에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 예를 들면 반도체 소자 등의 전자 부품의 실장시 기판 위에 전자 부품을 접속하기 위하여 사용할 수 있는 도전성 접착제에 관한 것이다.
종래, 전자 부품의 실장에 있어서는, 기판 표면의 전극과 전자 부품의 접속은 솔더를 이용한 플립 칩 접합 등이 채용되어 왔다. 그러나, 솔더는 납-주석 합금이며, 폐기된 전자 기기에 사용되고 있는 솔더가 산성 비에 의해 용해되어, 지하수에 녹아들어, 환경에 대한 영향이 염려스러웠다. 그래서, 납이 없는 실장 기술로서, 기판 전극과 전자 부품의 접속에 있어서, 종래의 솔더 대신에, 도전성 접착제를 이용하는 것이 제안되고 있다. 또한, 솔더를 이용하여 기판 전극과 전자 부품을 접속한 경우에는 반복 응력이 작용하면 금속 피로에 의한 파괴가 일어나서, 접속 부분에 균열이 발생하는 경우가 있다. 이에 비하여 도전성 접착제를 이용하여 기판 전극과 전자 부품을 접속한 경우에는 접속 부분은 수지로 접착되므로, 변형에 대하여 유연하게 대응할 수 있다는 장점이 있다. 이와 같이, 도전성 접착제를 이용한 전자 부품의 실장 방법은 환경 문제와 관련된 면뿐만 아니라, 접속 신뢰성의 면에서도 유리하여, 최근 특히 주목받고 있다.
도전성 접착제는 일반적으로 에폭시 수지, 아크릴 수지, 폴리에스테르 수지, 페놀 수지 등의 베이스 레진에, 도전 필러(filler)로서, 은, 구리, 니켈 등의 도전성 금속 입자를 분산시킨 것이다. 최근, 전자 부품의 실장 분야에 있어서는, 도전성 접착제를 스크린 프린트에 의해 기판 위의 회로 부분에 인쇄하여, 전자 부품을 소정 위치에 접착하는 수법이 이용되고 있으며, 상기의 도전성 접착제가 이러한 용도로도 사용되고 있다. 그러나, 최근 특히 전자 장치의 미세화가 진행되고 있어, 스크린 프린트에 의한 도전성 접착제의 인쇄에 관해서도 아주 미세한 스크린 프린트를 행하는 것이 요구되고 있다.
도전 필러로서 가장 일반적으로 이용되고 있는 은(Ag)은 전압을 인가했을 때의 마이그레이션(migration)이 문제이며, 특히 미세 스크린 프린트에 의해 도전성 접착제를 기판 위에 인쇄하는 경우에는 큰 문제가 된다. 그래서, 도전 필러로서, 은과 주석의 합금 분말을 이용하는 것이 제안되었다(특허문헌 1). 이 은-주석 합금 분말 필러를 이용하면, 마이그레이션의 문제는 해소되지만, 저항값이 높기 때문에, 기판 전극 위의 전자 부품의 실장용으로서는 실용 수준은 아니다. 이 높은 저항값의 문제를 해결하기 위하여, 은-주석 필러에, 저융점의 합금, 예를 들면 주석-비스무트 합금 분말을 첨가하는 것이 제안되고 있으나, 접촉 저항의 감소 효과가 충분하지 않고, 또한 주석-비스무트 합금 분말을 첨가하는 경우에는 접착제를 경화시킬 때에 180℃ 정도의 높은 온도가 필요하게 된다.
특허문헌 1 : 일본 특허공개 2002-265920호 공보
특허문헌 2 : 미국 특허 제6344157호 명세서
특허문헌 3 : 미국 특허 제6583201호 명세서
(발명이 해결하고자 하는 과제)
본 발명은 상기의 문제를 해결하고, 전압을 인가했을 때의 도전 금속의 마이그레이션의 문제가 없고, 낮은 저항값을 나타내는 도전성 접착제를 제공하는 것을 목적으로 한다.
(과제를 해결하기 위한 수단)
상기의 목적을 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명의 일 태양은 도전 필러 및 수지를 포함하는 도전성 접착제에 있어서, 상기 도전 필러가 은과 주석의 합금 분말을 포함하고, 킬레이트제(chelating agent), 산화 방지제 및 금속 표면 활성제 중의 적어도 하나를 포함하는 첨가제를 포함하는 것을 특징으로 하는 도전성 접착제를 제공한다.
본 발명에 따른 도전성 접착제는 수지(베이스 레진)와 은-주석 필러의 계(system)에, 접촉 저항값을 저하시키기 위한 첨가제로서, 킬레이트제, 산화 방지제 및 금속 표면 활성제 중의 적어도 하나를 첨가하는 것을 특징으로 한다.
(발명을 실시하기 위한 최선의 형태)
본 발명에 있어서, 접촉 저항값을 저하시키기 위하여 첨가할 수 있는 첨가제의 예로서는, 킬레이트제로서, 히드록시퀴놀린류, 살리실리덴아미노티오페놀류 및 페난트로린류를 열거할 수 있다. 구체적으로는, 예를 들면 다음 식 1의 8-히드록시퀴놀린(8-HQL), 6-히드록시퀴놀린, 및 2-히드록시퀴놀린 등의 퀴놀린 유도체, 다음 식 2의 살리실리덴아미노-2-티오페놀, 다음 식 3의 1, 10-페난트로린 등을 열거할 수 있다.
Figure 112009006864478-PCT00001
또한, 산화 방지제로서는, 히드로퀴논류 및 벤조트리아졸류를, 본 발명에 따른 도전성 접착제에 배합하여 도전성 접착제의 접촉 저항을 감소시키는 첨가제로서 이용할 수 있다. 구체적으로는, 히드로퀴논류로서, 예를 들면 1,4-디히드록시벤젠(HQ)(다음 식 4), 1,2-디히드록시벤젠, 1,3-디히드록시벤젠을 이용할 수 있으며, 또한 벤조트리아졸류로서는, 예를 들면 다음 식 5의 벤조트리아졸, 2-(5-메틸-2-히드록시페닐)벤조트리아졸이나 2-(3,5-디-t-부틸-2-히드록시페닐)벤조트리아졸이나 2-(3,5-디-t-아밀-2-히드록시페닐)벤조트리아졸 등을 이용할 수 있다.
Figure 112009006864478-PCT00002
또한, 금속 표면 활성제로서는, 유기산류, 산무수물류, 또는 유기산염류를 이용할 수 있다. 구체적으로는, 네오도데칸산, 젖산, 구연산, 올레인산, 글루탐산, 안식향산, 옥살산(oxalic acid), 아비에트산(abietic acid), 아디프산(adipic acid), 스테아린산 등의 유기산류, 다음 식 6의 무수 메틸테트라히드로프탈산(Me-THPA), 무수 메틸헥사히드로프탈산(MHHPA), 무수 메틸-엔도-메틸렌테트라히드로프탈산(NMA), 무수 하이믹산(5-norbornene-2,3-dicarboxylic anhydride), 무수 호박산, 무수트리멜리트산, 무수피로멜리트산 등의 산무수물류, 다음 식 7의 1,8- Diazabicyclo(5,4,0)undec-7-ene/2-에틸헥사노에이트(식 중, R은 -C(=O)CH(CH(C2H5)CH2CH2CH2CH3)를 나타낸다), 다음 식 8의 Tri-n-butyldodecylphosphonium 2-(benzotriazole-1-ylcarbonyl)-4-methylcyclohexane-1-carboxylate(PX-412MCH) 등의 유기산염류를 이용할 수 있다.
Figure 112009006864478-PCT00003
이들 화합물은 은 필러를 이용한 도전성 접착제에서, 전극으로서 주석이나 주석-납계통을 이용하여 전자 부품을 실장한 경우에, 내습 시험에서 접촉 저항값이 서서히 상승하는 경향을 억제하기 위한 부식 억제제로서 이용하는 것이 제안되고 있다(상술한 특허문헌 2, 3을 참조). 그러나, 이들 화합물을, 은-주석 합금 분말 필러를 이용한 도전성 접착제에 있어서 접촉 저항값(초기 저항값)을 감소시키기 위한 첨가제로서 이용한 예는 본 발명자가 아는 한 지금까지 존재하지 않는다.
본 발명에 따른 도전성 접착제에서는, 도전 필러는 은-주석 합금 분말을 포함한다. 구체적으로는, 도전 필러 중의 40중량% 이상이 은-주석 합금 분말에 의해 구성되어 있어도 무방하다. 은-주석 합금 분말 이외의 도전 필러의 구성 성분으로서는, 은 분말, 주석 분말, 비스무트 분말, 인듐 분말, 또는 이들 금속의 2종 이상의 합금 분말 및/또는 혼성 분말을 이용할 수 있다. 이들 성분을 이용하는 경우에는, 그 사용량은 은-주석 합금 분말에 대하여 25중량% 이하로 하는 것이 바람직하다.
또한, 도전 필러를, 실질적으로 은-주석의 합금 분말과 주석-비스무트나 인듐-주석의 합금 분말 등의 경화 온도보다 낮은 융점의 합금 분말로 구성하면, 도전성 접착제의 접촉 저항값의 감소 효과가 더욱 커진다. 따라서, 도전성 접착제의 접촉 저항값을 많이 감소하는 것이 특히 요구되고 있는 용도에서는, 도전 필러로서, 은-주석 합금 분말과 경화 온도보다 낮은 융점의 합금 분말을 조합하여 이용하는 것이 바람직하다. 그러나, 경화 온도보다 낮은 융점의 합금 분말을 도전 필러의 한 성분으로서 첨가하면, 도전성 접착제의 접촉 저항값이 많이 감소하는 한편, 도전성 접착제의 기계적 강도가 저하한다. 따라서, 도전성 접착제의 기계적 강도를 높게 유지하는 것이 특히 필요한 용도에서는, 도전성 접착제의 도전 필러 성분은 실질적으로 은-주석의 합금 분말로 구성되고, 경화 온도보다 낮은 융점의 합금 분말을 포 함하지 않는 것이 바람직하다. 또한, 도전 필러의 성분으로서 경화 온도보다 낮은 융점의 합금 분말의 주석-비스무트의 합금 분말을 이용하면, 도전성 접착제의 경화를 주석-비스무트 합금의 융점보다 매우 높은 온도인 180℃ 정도에서 행하지 않으면 충분한 도전성이 얻어지지 않는다.
본 발명에서 도전 필러의 성분으로서 이용할 수 있는 은-주석 합금 분말은 예를 들면 은과 주석을 희망하는 몰비가 되도록 혼합하여 용융한 후, 용융물을 불활성 분위기 중에 분사하여 합금 분말을 형성하여(애토마이즈(atomize)법), 희망하는 입경 이하의 것을 채취함으로써 얻을 수 있다. 또한, 상기의 애토마이즈법에 의해 형성한 분말을 다시 플라즈마 노에 의해 기화시키고, 그 후 냉각함으로써 고화시켜서 합금 분말을 얻을 수도 있다. 또한, 은 분말과 주석 분말의 혼합 분말을, 임의의 수단으로 가열하여 합금화함으로써, 은-주석 합금 분말을 얻을 수도 있다. 주석-비스무트의 합금 분말도 마찬가지로 하여 얻을 수 있다.
본 발명에서 이용할 수 있는 합금 분말의 형상으로서는 특히 한정되지 않고, 구 형상, 비늘 조각 형상, 바늘 형상 및 가지 형상 등을 열거할 수 있다. 또한, 합금 분말의 크기로서는, 그 입경(평균 입경으로서)이 예를 들면 0.1∼30μm, 또한 예를 들면 1∼20μm이다.
본 발명에 따른 도전성 접착제에서, 도전 필러의 배합량은 수지 성분과 도전 필러의 합계량에 대하여 60∼98중량%가 바람직하고, 70∼95중량%가 더욱 바람직하다.
본 발명에 따른 도전성 접착제에 있어서, 수지 성분(베이스 레진)으로서는, 열가소성 수지, 열경화성 수지를 모두 사용할 수 있다. 열가소성 수지로서는, 아크릴 수지, 에틸 셀룰로오스, 폴리에스테르, 폴리술폰, 페녹시 수지, 폴리이미드 수지 등을 열거할 수 있으며, 또한 열경화성 수지로서는, 요소 수지, 멜라민 수지, 구아나민 수지 등의 아민 수지, 비스페놀 A, 비스페놀 F, 페놀 노볼락, 지환식 에폭시 수지, 옥세탄 수지, 페놀 수지, 실리콘 에폭시 수지, 실리콘 폴리에스테르 수지 등의 실리콘 변성 수지 등을 열거할 수 있다. 또한, 이들 수지를 2종 이상 조합하여 이용할 수도 있다.
또한, 상기에 설명한 도전성 접착제의 접촉 저항을 감소시키기 위한 첨가제는 수지, 도전 필러 및 다른 성분과 함께 혼합해도 무방하고, 혹은, 도전 필러를 미리 첨가제로 표면 처리한 것을, 수지 및 다른 성분에 혼합해도 무방하다. 이 경우, 도전 필러를 플레이크 형상으로 처리할 때에 첨가제를 첨가하는 방법, 첨가제를 유기 용매에 용해하여 도전 필러를 침지하고, 유기 용매를 기화 제거하는 방법 등에 의해, 도전 필러를 첨가제로 표면 처리할 수 있다.
본 발명에 따른 도전성 접착제에 있어서, 베이스 레진으로서 에폭시 수지를 이용하는 경우에는, 자기 경화형 에폭시 수지를 이용하더라도, 아민류, 이미다졸류, 산무수물 또는 오늄염과 같은 경화제나 경화 촉진제를 배합하여 이용해도 무방하고, 아미노 수지나 페놀 수지를, 에폭시 수지용의 경화제로서 배합해도 무방하다.
본 발명에 따른 도전성 접착제에 있어서, 수지의 배합량은 수지와 도전 필러의 합계량에 대하여, 2∼40중량%가 바람직하고, 5∼30중량%가 더욱 바람직하다.
본 발명에 따른 도전성 접착제는 필요에 따라서 희석제를 배합할 수 있다. 희석제로서는, 유기 용매, 및 특히 수지가 에폭시 수지인 경우에는 반응성 희석제를 이용할 수 있다.
유기 용매는 수지의 종류에 따라 선택된다. 유기 용매로서는, 톨루엔, 크실렌, 메시틸렌, 테트라린과 같은 방향족 탄화수소류; 테트라히드로푸란과 같은 에테르류; 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 시클로헥사논, 이소포론(isophorone)과 같은 케톤류; 2-피롤리돈, 1-메틸-2-피롤리돈과 같은 락탐류; 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노부틸에테르, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르, 디에틸렌글리콜모노부틸에테르, 또한 이들에 대응하는 프로필렌글리콜 유도체와 같은 에테르알콜류; 그들에 대응하는 아세트산에스테르와 같은 에스테르류; 및 말론산(malonic acid), 호박산 등의 디카르본산의 메틸에스테르, 에틸에스테르와 같은 디에스테르류가 예시된다. 유기용매의 사용량은 이용되는 도전 필러 및 수지(베이스 레진)의 종류와 양비(量比), 및 도전성 접착제를 인쇄 또는 도포하는 방법 등에 의해, 임의로 선택할 수 있다.
본 발명에 따른 도전성 접착제에서는, 인쇄나 도포에 의해 임의의 패턴을 형성하거나, 세부에 걸쳐 충전하기 위하여, 적절한 유동성을 부여하거나, 혹은 용매의 휘발에 의한 막두께 감소(thinning out)나 작업 환경의 악화를 막을 필요가 있는 경우에는 희석제의 일부 또는 전부로서, 반응성 희석제를 이용하는 것이 바람직하다. 반응성 희석제로서는, 폴리에틸렌글리콜디글리시딜에테르, 폴리(2-히드록시프로필렌)글리콜디글리시딜에테르, 폴리프로필렌글리콜디글리시딜에테르, 부탄디올 디글리시딜에테르, 네오펜틸글리콜디글리시딜에테르, 디글리시딜아닐린, 1,4-시클로헥산디메탄올디글리시딜에테르, 1,3-비스(3-글리시독시프로필)-1,1,3,3-테트라메틸디실록산과 같은 디글리시딜 화합물; 및 트리메틸롤프로판트리글리시딜에테르, 글리세린트리글리시딜에테르와 같은 트리글리시딜 화합물이 예시되며, 필요에 따라서 n-부틸글리시딜에테르, 알릴글리시딜에테르, 글리시딜메타크릴레이트와 같은 모노글리시딜에테르형 반응성 희석제를 병용해도 무방하다. 희석제로서 유기 용매를 이용하지 않고, 반응성 희석제만을 이용한 경우에는 용매 제거 대신에, 적절한 조건에서, 이들을 중합, 경화시켜서, 도전층 중에 도입할 수 있다.
본 발명에 따른 도전성 접착제에서는, 상기 외에, 필요에 따라서, 분산 보조제로서, 디이소프로폭시(에틸아세토아세테이트)알루미늄과 같은 알루미늄킬레이트 화합물; 이소프로필트리이소스테아로일티타네이트와 같은 티탄산에스테르; 지방족 다가 카르본산에스테르; 불포화지방산 아민염; 솔비탄모노올레이트와 같은 계면활성제; 또는 폴리에스테르 아민염, 폴리아미드와 같은 고분자화합물 등을 배합할 수 있다. 또한, 무기 및 유기 안료, 실란 커플링제, 레벨링제, 틱소트로픽제, 소포제 등을 배합해도 무방하다.
본 발명에 따른 도전성 접착제는 배합 성분을, 라이카이기, 프로펠러 교반기, 니더, 롤, 포트 밀 등과 같은 혼합 수단으로 균일하게 혼합함으로써 조제할 수 있다. 조제 온도는 특히 한정되지 않고, 예를 들면 상온에서 조제할 수 있다.
본 발명에 따른 도전성 접착제는 스텐실 인쇄, 스크린 인쇄, 그라비아 인쇄, 디스펜스 등, 임의의 방법으로 기판에 인쇄 또는 도포할 수 있다. 본 발명에 따른 도전성 접착제는 특히 미세 스텐실 인쇄에 의해 기판 위에 접착제를 패턴 형상으로부여하기 위하여 이용할 수 있다.
이와 같이 하여, 본 발명에 따른 도전성 접착제를 이용하여, 반도체 소자, 칩 부품, 개별 부품 또는 이들의 조합 등의 전자 부품을, 회로 기판의 전극에 접합시킴으로써, 전자 회로를 기판 표면에 형성시킬 수 있다.
도 1은 실시예에서 사용한 접촉 저항 측정용 시험편(specimen)의 구성을 도시한 도면이다.
(부호의 설명)
1 : FR4 기판
2 : 데이지 체인 패턴(daisy chain pattern)
3 : FR4 회로 기판의 전극부
4 : 0Ω 칩 저항
5 : 측정용 전극 패드
이하의 실시예에 의해 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다. 본 발명은 이하의 기재에 의해 한정되지 않는다.
(실시예 1∼11 및 비교예 1∼3)
열경화성 수지 조성물로서, 에폭시 수지(동부토우토 카세이 가부시키가이샤 제, 상품명 ZX1059), 잠재성 경화제(아지노모토 파인 테크노 가부시키가이샤제:PN-H), 경화촉진제로서 시코쿠 카세이 고교 가부시키가이샤제 이미다졸(상품명 2P4MHZ), 실란 커플링제(토레이 다우 코닝 실리콘 가부시키가이샤제, 상품명 SH6040)를, 표 1 및 표 2에 나타낸 비율로 배합하였다. 희석제로서 부틸칼비톨아세테이트(BCaA); 접촉 저항값을 감소하기 위한 첨가제로서 표 1 및 표 2에 나타낸 각종 화합물; 은-주석 합금 분말 필러(은:주석=65:35, 입경 15μm) 또는 이 은-주석 합금 분말 필러에, 주석-비스무트 합금 분말(주석:비스무트=42:58, 입경 15μm)을, 은-주석 합금 분말 필러에 대하여 5중량% 첨가한 것;의 각 성분을 각각 표 1 및 표 2에 나타낸 배합량으로 첨가하여 혼합함으로써 접착제 조성물을 조제하고, 이것을 150℃에서 10분간 가열함으로써 경화시켰다. 다만 비교예 3에 대해서는 150℃에서 10분간의 가열로는 충분한 도전성을 얻을 수가 없었으므로, 180℃에서 30분간 경화시켰다. 각 열경화성 접착제 조성물의 접촉 저항값 및 접합 강도를 측정하였다. 결과를 표 1 및 표 2에 나타낸다. 또한, 표 1에서, 각 성분의 배합비는 중량부로 나타낸다.
경화 접착제 조성물의 접촉 저항값의 측정은 도 1에 도시한 시험편을 이용하여 행하였다. FR4 기판(1) 위에 구리 도금에 의해 데이지 체인 패턴(2)을 형성한 FR4 회로 기판의 전극부(3)(구리 패드에 OSP(유기성 땜납성 보호 피막)를 코팅한 것)에, 마스크 두께 70μm의 메탈 마스크를 이용하여, 상기에서 조제한 도전성 접착제 조성물을 스텐실 인쇄에 의해 실시하였다. 이 인쇄 부분에, 2012 사이즈로 주석 외부 전극을 갖는 0Ω 칩 저항(4)을 마운트하고, 오븐 중에서 상기의 조건 하에 서 경화시킴으로써 시험편을 조제하였다. 이와 같이 하여 얻어진 FR4 회로의 인접하는 측정용 전극 패드(5)의 단자 간의 접촉 저항을 4 단자법에 의해 측정하였다. 표 1 및 표 2에 나타낸 저항값은 접촉 부위 1 부위 당의 저항값(즉 10련저항(連抵抗) 저항의 20분의 1의 저항값)을 나타낸다.
또한, 접합 강도로서는, FR4 기판에 상기에서 조제한 도전성 접착제 조성물을 스텐실 인쇄법에 의해 실시하고, 그 위에 상기와 동일한 0Ω 칩 저항을 마운트하고, 오븐 중에서 상기의 조건 하에서 경화시킴으로써 조제한 시험편의 다이 셰어 (die shear) 강도를 측정하였다.
본 발명에 따르면, 소정의 접촉 저항을 감소시키기 위한 첨가제를 첨가함으로써, 도전 필러로서 은 주석 합금 분말을 이용한 도전성 접착제에서, 접촉 저항을 크게 감소시키는 것이 가능해지고, 전자 부품의 실장용의 도전성 접착제로서 실용 수준이 되었다.
실시예 1∼7의 시험 결과
실시예
1 2 3 4 5 6 7
열경화성 수지 조성물 에폭시 수지 11.88 11.88 11.88 11.88 11.88 11.88 11.88
잠재성 경화제 1.8 1.8 1.8 1.8 1.8 1.8 1.8
경화 촉진제 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2
실란 커플링제 0.12 0.12 0.12 0.12 0.12 0.12 0.12
희석제 BCaA 1 1 3
첨가제 8-HQL 3 5 0.1
살리실리덴아미노-2-티오페놀 3
1,10-페난트롤린 3
HQ 3
벤조트리아졸 3
네오도데칸산
Me-THPA
DBU/2-에틸헥사노에이트
PX-412MCH
필러 AgSn 필러 85 85 85 85 85 85 85
AgSn/SnBi
경화 조건 150℃×10 min
접촉 저항 (mΩ/joint) 12 11 8015 2480 5995 335 968
접합 강도 kgf/chip 3.13 2.99 5.56 6.22 4.51 6.71 8
실시예 8∼11 및 비교예 1∼3의 시험 결과
실시예 비교예
8 9 10 11 1 2 3
열경화성 수지 조성물 에폭시 수지 11.88 11.88 11.88 11.88 11.88 11.88 11.88
잠재성 경화제 1.8 1.8 1.8 1.8 1.8 1.8 1.8
경화 촉진제 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2
실란 커플링제 0.12 0.12 0.12 0.12 0.12 0.12 0.12
희석제 BCaA 3 3
첨가제 8-HQL
살리실리덴아미노-2-티오페놀
1,10-페난트롤린
HQ
벤조트리아졸
네오도데칸산 3
Me-THPA 3
DBU/2-에틸헥사노에이트 3
PX-412MCH 3
필러 AgSn 필러 85 85 85 85 85
AgSn/SnBi 85 85
경화 조건 150℃×10min 180℃×30 min
접촉 저항 (mΩ/joint) 172 8965 437 1770 18535 71000 15335
접합 강도 kgf/chip 5.81 5.9 6.87 5.51 5.12 4.31 4.41
(실시예 12∼20 및 비교예 4)
본 실시예/비교예에서는, 접촉 저항값을 감소시키는 첨가제를 배합한 도전성 접착제에 있어서, 도전 필러로서, 상기 비교예 2 및 3에서 이용한 은 주석/주석 비스무트계의 혼합 분말을 이용한 경우의 접합 강도를 조사하였다.
실시예 1과 동일한 배합비로 조제한 열경화성 수지 조성물(에폭시 수지+잠재성 경화제+경화 촉진제+실란 커플링제) 23중량부에, 표 3 및 표 4에 나타낸 각종 첨가제; 주석-비스무트 합금 분말이 첨가된 은-주석 합금 분말 필러를, 각각 표 3 및 표 4에 나타낸 배합비로 첨가하여 혼합함으로써 접착제 조성물을 조제하고, 실시예 1과 마찬가지로 경화시켜서 접촉 저항값 및 접합 강도를 측정하였다. 결과를 표 3 및 표 4에 나타낸다.
본 발명에 따르면, 소정의 접촉 저항을 감소시키기 위한 첨가제를 첨가한 도전성 접착제에서, 도전 필러로서 주석-비스무트 합금 분말을 배합한 은-주석 합금 분말을 이용함으로써, 도전 필러의 함유량이 적더라도 접촉 저항값을 실용 수준의 값으로 유지한 채, 접합 강도를 크게 할 수 있었다. 특히, 첨가제로서, 8-HQL, 또는 8-HQL과 네오도데칸산 또는 Me-THPA의 조합을 이용한 경우에, 접촉 저항값을 아주 낮은 값으로 유지한 채, 접합 강도를 크게 할 수 있었다. 이와 같이 접촉 저항값을 많이 감소시키는 것이 가능해지고, 전자 부품의 실장용의 도전성 접착제로서 실용 수준이 되었다.
실시예 12∼16의 시험 결과
실시예
12 13 14 15 16
열경화성 수지 조성물 23 23 23 23 23
첨가제 8-HQL 3
HQ 3
벤조트리아졸 3
네오도데칸산 3
Me-THPA 3
DBU/2-에틸헥사노에이트
PX-412MCH
필러 AgSn/SnBi 77 77 77 77 77
접촉 저항 mΩ/joint 17 14900 3300 5800 4400
접합 강도 kgf/chip 3.55 4.63 5.2 3.43 4.43
실시예 17∼20 및 비교예 4의 시험 결과
실시예 비교예
17 18 19 20 4
열경화성 수지 조성물 23 23 23 23 23
첨가제 8-HQL 2 2
HQ
벤조트리아졸
네오도데칸산 1
Me-THPA 1
DBU/2-에틸헥사노에이트 3
PX-412MCH 3
필러 AgSn/SnBi 77 77 77 77 77
접촉 저항 mΩ/joint 1500 1000 18 12 30700
접합 강도 kgf/chip 5.3 4.8 3.7 2.7 3.32
(실시예 21 및 비교예 5)
8-HQL 2중량부를 아세톤 30중량부에 용해한 용액에, 실시예 1에서 이용한 은-주석 합금 분말 필러 100중량부를 침지하여 교반하고, 아세톤을 기화 제거함으로써, 은-주석 합금 분말 필러를 8-HQL로 표면 처리하였다. 실시예 1과 동일한 배합비로 조제한 열경화성 수지 조성물(에폭시 수지+잠재성 경화제+경화 촉진제+실란 커플링제) 23중량부에, 상기에 의해 8-HQL의 표면 처리를 행한 은-주석 합금 분말 필러 또는 표면 처리를 행하지 않은 은-주석 합금 분말 필러를 77중량부 혼합함으로써 도전성 접착제 조성물을 조제하였다. 실시예 1과 마찬가지로, 경화시킨 도전성 접착제의 저항값 및 접합 강도를 측정하였다. 결과를 표 5에 나타낸다.
본 발명에 따른 도전성 접착제에 있어서는, 은-주석 합금 분말 필러와, 도전성 접착제의 접촉 저항을 감소시키는 첨가제로 은-주석 합금 분말 필러를 표면 처리한 것을 수지 등의 성분에 첨가하여 접착제 조성물을 조제해도 무방하고, 양호한 낮은 접촉 저항값 및 높은 접합 강도를 나타내었다.
실시예 21 및 비교예 5의 시험 결과
실시예 21 비교예 5
열경화성 수지 조성물 23 23
AgSn 필러 8-HQL 표면 처리 77
표면 처리 없음 77
접촉 저항 mΩ/joint 8180 30660
접합 강도 kgf/chip 3.4 3.3
본 발명에 따르면, 수지를 베이스로 하는 도전성 접착제에 있어서, 도전 필러로서 은-주석 합금을 이용하고, 또한 도전성 접착제의 접촉 저항을 감소시키는 첨가제로서, 킬레이트제, 산화 방지제 및 금속 표면 활성제 중의 적어도 하나를 배합함으로써, 전압을 인가했을 때의 도전 금속의 마이그레이션의 문제가 없고, 또한 경화시켰을 때의 접촉 저항값이 많이 감소한, 전자 부품의 실장용의 도전성 접착제로서 실용 수준의 도전성 접착제를 얻을 수 있었다.

Claims (4)

  1. 도전 필러 및 수지를 포함하는 도전성 접착제에 있어서,
    상기 도전 필러가 은과 주석의 합금 분말을 포함하고, 킬레이트제, 산화 방지제 및 금속 표면 활성제 중의 적어도 하나를 포함하는 첨가제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도전성 접착제.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 킬레이트제는 히드록시퀴놀린류, 살리실리덴아미노티오페놀류 또는 페난트로린류이고, 상기 산화 방지제는 히드로퀴논류 또는 벤조트리아졸류이고, 상기 금속 표면 활성제는 유기산류, 산무수물류 또는 유기산염류인 것을 특징으로 하는 도전성 접착제.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 도전 필러의 한 성분으로서, 주석-비스무트 합금 분말을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도전성 접착제.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항의 도전성 접착제를 이용하여, 전자 부품을 회로 기판의 전극에 접합시킨 전자 회로.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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