KR20130126685A

KR20130126685A - 도전 재료 및 접속 구조체

Info

Publication number: KR20130126685A
Application number: KR1020137021055A
Authority: KR
Inventors: 히데아끼 이시자와; 다까시 구보따
Original assignee: 세키스이가가쿠 고교가부시키가이샤
Priority date: 2012-03-26
Filing date: 2013-03-22
Publication date: 2013-11-20
Also published as: US8802989B2; JPWO2013146604A1; WO2013146604A1; CN103443868A; KR101380454B1; CN103443868B; TWI443686B; TW201344711A; US20140083740A1; JP5323284B1

Abstract

본 발명은 전극 사이를 전기적으로 접속하여 접속 구조체를 얻은 경우, 얻어진 접속 구조체의 접속 저항을 낮게 할 수 있는 도전 재료를 제공한다.
본 발명에 따른 도전 재료는 결합제 수지와, 땜납을 도전성의 표면에 갖는 도전성 입자를 함유한다. 상기 결합제 수지는 가열에 의해 경화 가능한 경화성 화합물과, 열 경화제를 포함한다. 상기 결합제 수지와 상기 도전성 입자에 있어서의 상기 땜납을 각각 10℃/분의 승온 속도로 가열하여 시차 주사 열량 측정을 행했을 때에, 상기 결합제 수지의 본 경화에 있어서의 발열 피크 톱 P1t 온도가, 상기 땜납의 용융에 있어서의 흡열 피크 톱 P2t 온도보다도 낮다.

Description

도전 재료 및 접속 구조체{CONDUCTIVE MATERIAL AND CONNECTION STRUCTURE}

본 발명은 땜납을 도전성의 표면에 갖는 도전성 입자를 포함하는 도전 재료에 관한 것이고, 예를 들면 플렉시블 인쇄 기판, 유리 기판, 유리 에폭시 기판 및 반도체칩 등의 다양한 접속 대상 부재의 전극 사이를 전기적으로 접속하기 위해서 사용할 수 있는 도전 재료에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 도전 재료를 이용한 접속 구조체에 관한 것이다.

페이스트상 또는 필름상의 이방성 도전 재료가 널리 알려져 있다. 상기 이방성 도전 재료에서는, 결합제 수지에 복수의 도전성 입자가 분산되어 있다.

상기 이방성 도전 재료는, 각종 접속 구조체를 얻기 위해, 예를 들면 플렉시블 인쇄 기판과 유리 기판의 접속(FOG(Film on Glass)), 반도체칩과 플렉시블 인쇄 기판의 접속(COF(Chip on Film)), 반도체칩과 유리 기판의 접속(COG(Chip on Glass)), 및 플렉시블 인쇄 기판과 유리 에폭시 기판의 접속(FOB(Film on Board)) 등에 사용되고 있다.

상기 이방성 도전 재료에 의해, 예를 들면 반도체칩의 전극과 유리 기판의 전극을 전기적으로 접속할 때에는, 유리 기판 상에 도전성 입자를 포함하는 이방성 도전 재료를 배치한다. 다음으로, 반도체칩을 적층하여 가열 및 가압한다. 이에 따라, 이방성 도전 재료를 경화시켜, 도전성 입자를 통해 전극 사이를 전기적으로 접속하여 접속 구조체를 얻는다.

상기 이방성 도전 재료의 일례로서, 하기의 특허문헌 1에는 절연 수지와 땜납 입자 성분을 포함하는 이방성 도전 페이스트가 개시되어 있다. 이 이방성 도전 페이스트는, 산화막 파괴용 입자를 포함할 수도 있다. 여기서는, 상기 땜납 입자 성분으로서, 땜납, 수지, 세라믹 및 금속으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 1종의 입자인 핵을 이용하고, 상기 핵의 표면을 땜납 성분으로 피복한 입자가 기재되어 있다. 단, 특허문헌 1의 실시예에는, 땜납 입자 성분으로서, 수지인 핵을 이용하여 상기 핵의 표면을 땜납 성분으로 피복한 입자에 대한 기재는 없다.

일본 특허 공개 제2006-108523호 공보

특허문헌 1에 기재된 것과 같은 종래의 이방성 도전 재료를 이용하여 상기 접속 구조체를 얻은 경우에는, 얻어진 접속 구조체에 있어서 전극간의 접속 저항이 높아지는 경우가 있다. 이 때문에, 접속 구조체에 있어서의 도통 신뢰성이 낮다는 문제가 있다.

본 발명의 목적은, 전극 사이를 전기적으로 접속하여 접속 구조체를 얻은 경우, 얻어진 접속 구조체의 접속 저항을 낮게 할 수 있는 도전 재료, 및 상기 도전 재료를 이용한 접속 구조체를 제공하는 것이다.

본 발명의 넓은 국면에 따르면, 결합제 수지와, 땜납을 도전성의 표면에 갖는 도전성 입자를 함유하고, 상기 결합제 수지가 가열에 의해 경화 가능한 경화성 화합물과, 열 경화제를 포함하고, 상기 결합제 수지와 상기 도전성 입자에 있어서의 상기 땜납을 각각 10℃/분의 승온 속도로 가열하여 시차 주사 열량 측정을 행했을 때에, 상기 결합제 수지의 본(本) 경화에 있어서의 발열 피크 톱 온도가 상기 땜납의 용융에 있어서의 흡열 피크 톱 온도보다도 낮은 도전 재료가 제공된다.

본 발명에 따른 도전 재료의 어느 특정한 국면에서는, 상기 결합제 수지의 본 경화에 있어서의 상기 발열 피크 톱 온도와, 상기 땜납의 용융에 있어서의 상기 흡열 피크 톱 온도와의 차가 30℃ 이하이다.

본 발명에 따른 도전 재료의 다른 특정한 국면에서는, 상기 시차 주사 열량 측정을 행했을 때에, 상기 결합제 수지의 본 경화에 있어서의 발열 피크의 온도 범위와, 상기 땜납의 용융에 있어서의 흡열 피크의 온도 범위에 중복 부분이 존재한다.

본 발명에 따른 도전 재료의 다른 특정한 국면에서는, 상기 시차 주사 열량 측정을 행했을 때에, 상기 결합제 수지의 본 경화에 있어서의 발열 피크 톱에서의 발열량의 1/10 이상의 발열량을 나타내는 상기 결합제 수지의 본 경화에 있어서의 발열 피크 부분의 온도 범위와, 상기 땜납의 용융에 있어서의 흡열 피크 톱에서의 흡열량의 1/10 이상의 흡열량을 나타내는 상기 땜납의 용융에 있어서의 흡열 피크 부분의 온도 범위에 중복 부분이 존재한다.

본 발명에 따른 도전 재료의 또 다른 특정한 국면에서는, 상기 열 경화제가 열 양이온 발생제를 포함한다.

본 발명에 따른 도전 재료의 별도의 특정한 국면에서는, 상기 열 경화제가 열 라디칼 발생제를 포함한다.

본 발명에 따른 도전 재료의 다른 특정한 국면에서는, 상기 도전성 입자가 기재 입자와, 상기 기재 입자의 표면 상에 배치된 땜납층을 구비한다.

본 발명에 따른 도전 재료의 별도의 특정한 국면에서는, 상기 결합제 수지가 플럭스를 포함한다.

본 발명에 따른 접속 구조체는, 제1 전극을 표면에 갖는 제1 접속 대상 부재와, 제2 전극을 표면에 갖는 제2 접속 대상 부재와, 상기 제1, 제2 접속 대상 부재를 접속하고 있는 접속부를 구비하고, 상기 접속부가 상술한 도전 재료에 의해 형성되어 있고, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극이 상기 도전성 입자에 의해 전기적으로 접속되어 있다.

본 발명에 따른 도전 재료는, 결합제 수지와 땜납을 도전성의 표면에 갖는 도전성 입자를 함유하고, 상기 결합제 수지가 가열에 의해 경화 가능한 경화성 화합물과 열 경화제를 포함하고, 상기 결합제 수지와 상기 도전성 입자에 있어서의 상기 땜납을 각각 10℃/분의 승온 속도로 가열하여 시차 주사 열량 측정을 행했을 때에, 상기 결합제 수지의 본 경화에 있어서의 발열 피크 톱 온도가 상기 땜납의 용융에 있어서의 흡열 피크 톱 온도보다도 낮기 때문에, 본 발명에 따른 도전 재료를 이용하여 전극 사이를 전기적으로 접속하여 접속 구조체를 얻은 경우, 얻어진 접속 구조체의 접속 저항을 낮게 할 수 있다.

[도 1] 도 1은, 시차 주사 열량 측정에 있어서의 결합제 수지의 본 경화에 있어서의 발열 피크와 도전성 입자의 땜납의 용융에 있어서의 흡열 피크와의 관계의 일례를 나타내는 모식도이다.
[도 2] 도 2는, 본 발명의 한 실시 형태에 따른 도전 재료에 사용 가능한 도전성 입자를 모식적으로 도시하는 단면도이다.
[도 3] 도 3은, 도전성 입자의 변형예를 도시하는 단면도이다.
[도 4] 도 4는, 도전성 입자의 다른 변형예를 도시하는 단면도이다.
[도 5] 도 5는, 본 발명의 한 실시 형태에 따른 접속 구조체를 모식적으로 나타내는 정면 단면도이다.
[도 6] 도 6은, 도 5에 도시한 접속 구조체에 있어서의 도전성 입자와 전극의 접속 부분을 확대하여 모식적으로 나타내는 정면 단면도이다.

이하, 본 발명의 상세를 설명한다.

본 발명에 따른 도전 재료는 결합제 수지와 도전성 입자를 함유한다. 상기 도전성 입자는 땜납을 도전성의 표면에 갖는다. 상기 결합제 수지는 가열에 의해 경화 가능한 경화성 화합물과, 열 경화제를 포함한다. 상기 결합제 수지는, 도전 재료에 포함되어 있는 상기 도전성 입자 이외의 성분이다. 본 발명에 따른 도전 재료는, 가열에 의해 경화 가능한 도전 재료이다. 본 발명에 따른 도전 재료에서는, 상기 결합제 수지를 경화시킬 때의 가열에 의해 상기 도전성 입자에 있어서의 땜납을 용융시킬 수 있다.

상기 결합제 수지를 10℃/분의 승온 속도로 가열하여 시차 주사 열량 측정(DSC)을 행한다. 또한, 상기 도전성 입자에 있어서의 땜납을 10℃/분의 승온 속도로 가열하여 시차 주사 열량 측정(DSC)을 행한다. 도 1에 모식적으로 나타낸 바와 같이, 이 DSC에서, 본 발명에 따른 도전 재료에서는, 상기 결합제 수지의 본 경화에 있어서의 발열 피크 톱 P1t 온도가, 상기 땜납의 용융에 있어서의 흡열 피크 톱 P2t 온도보다도 낮다. 상기 발열 피크 톱 P1t 및 상기 흡열 피크 톱 P2t란, 발열 피크 P1 또는 흡열 피크 P2에 있어서의 발열량 또는 흡열량이 가장 높아지는 온도를 나타낸다. 상기 발열 피크 P1이란, 베이스 라인 B1로부터 발열량이 상승하기 시작하는 부분에서부터 상기 발열 피크 톱 P1t에 이른 후에 발열량이 저하되어 베이스 라인 B1에 이르기까지의 부분을 나타낸다. 상기 흡열 피크 P2란, 베이스 라인 B2로부터 흡열량이 상승하기 시작하는 부분에서부터 상기 흡열 피크 톱 P2t에 이른 후에 흡열량이 저하되어 베이스 라인 B2에 이르기까지의 부분을 나타낸다. 상기 결합제 수지의 본 경화에 있어서의 발열 피크 톱 P1t 온도를 나타내는 발열 피크 P1은, 발열량이 가장 높은 주발열 피크인 것이 바람직하다. 상기 발열 피크 톱 P1t 온도와 상기 흡열 피크 톱 P2t 온도가 상술한 관계를 만족하도록 하기 위해서는, 결합제 수지 중 경화제의 종류, 및 땜납의 조성 등을 적절하게 조정할 수 있다.

본 발명에 따른 도전 재료에 있어서의 상술한 구성의 채용에 의해, 본 발명에 따른 도전 재료를 이용하여 전극 사이를 전기적으로 접속하여 접속 구조체를 얻은 경우, 얻어진 접속 구조체의 접속 저항을 효과적으로 낮게 할 수 있다. 또한, 접속 구조체에 있어서의 접속 불량이 발생하기 어려워진다. 그 이유는, 접속 구조체를 얻을 때의 가열에 의해, 상기 결합제 수지의 경화가 시작된 후에 상기 땜납(땜납층 등)이 용융하기 시작하기 때문에, 땜납이 크게 확산되지 않으므로, 땜납과 전극이 충분히 금속 접속하기 때문이라고 생각된다. 이에 반해, 발열 피크 톱 P1t 온도가 흡열 피크 톱 P2t 온도 이상인 경우에는, 접속 구조체의 접속 저항이 높아진다.

또한, 본 발명에 따른 도전 재료에 있어서의 상술한 구성의 채용에 의해, 접속 구조체가 고온 고습하에 또는 냉열 사이클 등의 열충격에 노출되어도, 전극간의 접속 저항이 상승하기 어려워진다. 접속 구조체에 있어서, 도전성 입자와 전극과의 밀착성이 높아지기 때문이라고 생각된다.

상기 결합제 수지의 본 경화에 있어서의 발열 피크 톱 P1t 온도와, 상기 땜납의 용융에 있어서의 흡열 피크 톱 P2t 온도와의 차는 0℃ 초과, 바람직하게는 30℃ 이하, 보다 바람직하게는 20℃ 이하, 더욱 바람직하게는 10℃ 이하이다. 상기한 온도의 차가 상기 하한 이상 및 상기 상한 이하이면, 접속 구조체에 있어서의 접속 저항이 효과적으로 낮아지고, 고온 고습하 및 열충격에서의 접속 구조체에 있어서의 접속 신뢰성이 보다 한층 높아진다. 상기 결합제 수지의 본 경화에 있어서의 발열 피크 톱 P1t 온도와, 상기 땜납의 용융에 있어서의 흡열 피크 톱 P2t 온도와의 차는 10℃를 초과할 수도 있고, 20℃를 초과할 수도 있고, 30℃를 초과할 수도 있다.

상기 결합제 수지의 본 경화에 있어서의 발열 피크 P1의 온도 범위와, 상기 땜납의 용융에 있어서의 흡열 피크 P2의 온도 범위에 중복 부분이 존재하는 것이 바람직하다. 이 경우에는, 접속 구조체에 있어서의 가열시에, 결합제 수지와 땜납이 용융하는 시점을 보다 한층 가깝게 할 수 있다. 그 결과, 접속 구조체에 있어서의 접속 저항이 효과적으로 낮아지고, 고온 고습하 및 열충격에서의 접속 구조체에 있어서의 접속 신뢰성이 보다 한층 높아진다.

상기 결합제 수지의 본 경화에 있어서의 발열 피크 톱 P1t에서의 발열량의 1/10 이상의 발열량을 나타내는 상기 결합제 수지의 본 경화에 있어서의 발열 피크 P1 부분의 온도 범위와, 상기 땜납의 용융에 있어서의 흡열 피크 톱 P2t에서의 흡열량의 1/10 이상의 흡열량을 나타내는 상기 땜납의 용융에 있어서의 흡열 피크 P2 부분의 온도 범위에 중복 부분이 존재하는 것이 바람직하다. 상기 결합제 수지의 본 경화에 있어서의 발열 피크 톱 P1t에서의 발열량의 1/5 이상의 발열량을 나타내는 상기 결합제 수지의 본 경화에 있어서의 발열 피크 P1 부분의 온도 범위와, 상기 땜납의 용융에 있어서의 흡열 피크 톱 P2t에서의 흡열량의 1/5 이상의 흡열량을 나타내는 상기 땜납의 용융에 있어서의 흡열 피크 P2 부분의 온도 범위에 중복 부분이 존재하지 않는 것이 보다 바람직하다. 이들 경우에는, 접속 구조체에 있어서의 가열시에, 결합제 수지와 땜납이 용융하는 시점을 적절하게 가깝게 할 수 있다. 그 결과, 접속 구조체에 있어서의 접속 저항이 보다 한층 효과적으로 낮아지고, 고온 고습하에서의 접속 구조체에 있어서의 접속 신뢰성이 더욱 한층 높아진다.

상기 발열 피크 P1 및 상기 흡열 피크 P2의 측정에는, 시차 주사 열량 측정 장치가 이용된다. 상기 시차 주사 열량 측정 장치로는, TA 인스트루먼트사 제조 "Q2000" 등을 들 수 있다. 측정 조건은, 실온(25℃)으로부터 상기 땜납이 충분히 용융하는 온도(예를 들면 땜납의 용융 개시 온도+50℃)까지 10℃/분의 승온 속도로 가열하는 조건이다.

상기 시차 주사 열량 측정시에는 도전 재료를 이용할 수도 있다. 단, 상기 결합제 수지의 발열 피크 P1과 상기 땜납의 용융에 있어서의 흡열 피크 P2가 중복하는 경우 등에는, 상기 도전 재료 중 상기 도전성 입자를 제외한 성분인 결합제 수지를 이용하여 상기 결합제 수지의 본 경화에 있어서의 발열 피크 P1을 측정할 수도 있고, 추가로 상기 도전성 입자 또는 상기 도전성 입자에 있어서의 땜납을 이용하여 상기 땜납의 용융에 있어서의 흡열 피크 P2를 측정할 수도 있다. 상기 결합제 수지의 본 경화에 있어서의 발열 피크 P1과 상기 땜납의 용융에 있어서의 흡열 피크 P2는 개별적으로 측정하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 도전 재료는, 광의 조사와 가열 모두에 의해 경화 가능한 도전 재료일 수도 있다. 이 경우에는, 광의 조사에 의해 도전 재료를 반경화(B 스테이지화)시켜 도전 재료의 유동성을 저하시킨 후, 가열에 의해 도전 재료를 경화시키는 것이 가능하다. 또한, 반응 온도가 상이한 2종의 열 경화제를 이용할 수도 있다. 반응 온도가 상이한 2종의 열 경화제를 이용하면, 가열에 의해 도전 재료를 반경화(예비 경화)시키고, 추가로 가열에 의해 반경화한 도전 재료를 본 경화시키는 것이 가능하다. 본 발명에서는, 도전 재료를 2단계로 경화시킬 수도 있다. 도전 재료를 2단계로 경화시키는 경우, 1) 1단계째의 예비 경화를 진행시키기 위한 가열을 행하고 상기 가열을 중단한 후에, 2단계째의 본 경화를 진행시키기 위한 가열을 행할 수도 있고, 2) 1단계째의 예비 경화를 진행시키기 위한 가열과 2단계째의 본 경화를 진행시키기 위한 가열을 연속하여 행할 수도 있고, 3) 소정의 온도로 1회 가열함으로써, 비가열 부재의 온도를 상승시켜 1단계째의 예비 경화와 2단계째의 본 경화를 진행시킬 수도 있다. 상기 도전 재료를 예비 경화시키고, 이어서 본 경화시키는 경우에, 상기 결합제 수지의 예비 경화에 있어서의 발열 피크 톱 온도가 아닌, 상기 결합제 수지의 본 경화에 있어서의 발열 피크 톱 P1t 온도가, 상기 땜납의 용융에 있어서의 흡열 피크 톱 P2t 온도보다도 낮게 설정된다.

이하, 우선 본 발명에 따른 도전 재료에 포함되어 있는 각 성분, 및 포함되는 것이 바람직한 각 성분을 상세히 설명한다.

[도전성 입자]

상기 도전성 입자는 땜납 입자일 수도 있고, 기재 입자와, 상기 기재 입자의 표면 상에 배치된 땜납층을 구비하는 도전성 입자일 수도 있다. 상기 땜납 입자는 기재 입자를 코어에 갖지 않으며, 코어셸 입자가 아니다. 상기 땜납 입자는 중심 부분 및 외표면이 모두 땜납에 의해 형성되어 있다.

상기 도전성 입자는 기재 입자와, 상기 기재 입자의 표면 상에 배치된 땜납층을 구비하는 것이 바람직하다. 상기 도전성 입자는, 상기 기재 입자와, 상기 땜납층 사이에 땜납층 이외의 도전층을 구비할 수도 있다. 상기 땜납층은, 땜납층 이외의 도전층을 통해 상기 기재 입자의 표면 상에 배치되어 있을 수도 있다. 땜납층 이외의 도전층의 표면 상에 상기 땜납층이 배치되어 있을 수도 있다. 접속 구조체에 있어서의 내열 충격 특성을 보다 한층 높이는 관점에서는, 상기 기재 입자는 수지 입자인 것이 바람직하다. 상기 기재 입자는 융점이 400℃ 이상인 금속 입자 또는 연화점이 260℃ 이상인 수지 입자인 것이 바람직하다. 상기 수지 입자의 연화점은, 땜납층의 연화점보다도 높은 것이 바람직하고, 땜납층의 연화점보다도 10℃ 이상 높은 것이 바람직하다.

상기 기재 입자로는 수지 입자, 금속을 제외한 무기 입자, 유기 무기 혼성 입자 및 금속 입자 등을 들 수 있다. 상기 기재 입자는 코어셸 입자일 수도 있다. 상기 기재 입자는 수지 입자 또는 유기 무기 혼성 입자인 것이 바람직하고, 수지 입자인 것이 보다 바람직하다. 상기 수지 입자는 수지에 의해 형성되어 있다. 상기 기재 입자는 융점이 400℃ 미만인 금속 입자일 수도 있고, 융점이 400℃ 이상인 금속 입자일 수도 있고, 연화점이 260℃ 미만인 수지 입자일 수도 있고, 연화점이 260℃ 이상인 수지 입자일 수도 있다.

도 2에, 본 발명의 한 실시 형태에 따른 도전 재료로 사용 가능한 도전성 입자를 단면도로 나타낸다.

도 2에 도시한 도전성 입자 (1)은, 수지 입자 (2)(기재 입자)와, 수지 입자 (2)의 표면 (2a) 상에 배치된 도전층 (3)을 갖는다. 도전층 (3)은, 수지 입자 (2)의 표면 (2a)를 피복하고 있다. 도전성 입자 (1)은, 수지 입자 (2)의 표면 (2a)가 도전층 (3)에 의해 피복된 피복 입자이다. 따라서, 도전성 입자 (1)은 도전층 (3)을 표면 (1a)에 갖는다. 수지 입자 (2) 대신에 금속 입자 등을 이용할 수도 있다.

도전층 (3)은, 수지 입자 (2)의 표면 (2a) 상에 배치된 제1 도전층 (4)와, 상기 제1 도전층 (4)의 표면 (4a) 상에 배치된 땜납층 (5)(땜납, 제2 도전층)를 갖는다. 도전층 (3)의 외측의 표면층이 땜납층 (5)이다. 따라서, 도전성 입자 (1)은, 도전층 (3)의 일부로서 땜납층 (5)를 갖고, 추가로 수지 입자 (2)와 땜납층 (5) 사이에, 도전층 (3)의 일부로서 땜납층 (5)와는 별도로 제1 도전층 (4)를 갖는다. 이와 같이 도전층 (3)은 다층 구조를 가질 수도 있고, 2층 이상의 적층 구조를 가질 수도 있다.

상기한 바와 같이 도전층 (3)은 2층 구조를 갖는다. 도 3에 도시한 변형예와 같이 도전성 입자 (11)은, 단층의 도전층으로서 땜납층 (12)를 가질 수도 있다. 도전성 입자에 있어서의 도전층의 적어도 외측의 표면층(표면)이 땜납층(땜납)이면 된다. 다만, 도전성 입자의 제작이 용이하기 때문에, 도전성 입자 (1)과 도전성 입자 (11) 중, 도전성 입자 (1)이 바람직하다. 또한, 도 4에 도시한 변형예와 같이 기재 입자를 코어에 갖지 않고, 코어셸 입자가 아닌 땜납 입자인 도전성 입자 (16)을 이용할 수도 있다.

도전성 입자 (1, 11, 16)은, 본 발명에 따른 도전 재료에 사용 가능하다.

상기 수지 입자를 형성하기 위한 수지로는, 예를 들면 폴리올레핀 수지, 아크릴 수지, 페놀 수지, 멜라민 수지, 벤조구아나민 수지, 요소 수지, 에폭시 수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 포화 폴리에스테르 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리술폰, 폴리페닐렌옥시드, 폴리아세탈, 폴리이미드, 폴리아미드이미드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에테르술폰, 디비닐벤젠 중합체, 및 디비닐벤젠계 공중합체 등을 들 수 있다. 상기 디비닐벤젠계 공중합체 등으로는 디비닐벤젠-스티렌 공중합체 및 디비닐벤젠-(메트)아크릴산에스테르 공중합체 등을 들 수 있다. 상기 수지 입자의 경도를 바람직한 범위로 용이하게 제어할 수 있기 때문에, 상기 수지 입자를 형성하기 위한 수지는, 에틸렌성 불포화기를 갖는 중합성 단량체를 1종 또는 2종 이상 중합시킨 중합체인 것이 바람직하다.

상기 기재 입자(수지 입자 등)의 표면 상에 도전층을 형성하는 방법, 및 상기 기재 입자(수지 입자 등)의 표면 상 또는 제1 도전층의 표면 상에 땜납층을 형성하는 방법은 특별히 한정되지 않는다. 상기 도전층 및 상기 땜납층을 형성하는 방법으로는, 예를 들면 무전해 도금에 의한 방법, 전기 도금에 의한 방법, 물리적인 충돌에 의한 방법, 메카노케미컬 반응에 의한 방법, 물리적 증착 또는 물리적 흡착에 의한 방법, 및 금속 분말 또는 금속 분말과 결합제를 포함하는 페이스트를 기재 입자의 표면에 코팅하는 방법 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 무전해 도금, 전기 도금 또는 물리적인 충돌에 의한 방법이 바람직하다. 상기 물리적 증착에 의한 방법으로는, 진공 증착, 이온 플레이팅 및 이온 스퍼터링 등의 방법을 들 수 있다. 또한, 상기 물리적인 충돌에 의한 방법으로는, 예를 들면 세타 컴포져(Theta Composer)(도꾸쥬 고사꾸쇼사 제조) 등이 이용된다.

상기 땜납층을 형성하는 방법은, 물리적인 충돌에 의한 방법인 것이 바람직하다. 상기 땜납층은, 물리적인 충격에 의해 상기 기재 입자의 표면 상에 배치되어 있는 것이 바람직하다.

상기 땜납(땜납층)을 구성하는 재료는, JIS Z3001: 용접 용어에 기초하여 액상선이 450℃ 이하인 용가재(溶加材)인 것이 바람직하다. 상기 땜납의 조성으로는, 예를 들면 아연, 금, 은, 납, 구리, 주석, 비스무스, 인듐 등을 포함하는 금속조성을 들 수 있다. 그 중에서도 저융점이고 납이 존재하지 않는 주석-인듐계(117℃ 공정(共晶)), 또는 주석-비스무스계(139℃ 공정)가 바람직하다. 즉, 상기 땜납은 납을 포함하지 않는 것이 바람직하고, 주석과 인듐을 포함하는 땜납, 또는 주석과 비스무스를 포함하는 땜납인 것이 바람직하다.

상기 땜납(땜납층) 100 중량％ 중 주석의 함유량은, 바람직하게는 90 중량％ 미만, 보다 바람직하게는 85 중량％ 이하이다. 또한, 상기 땜납 100 중량％ 중 주석의 함유량은, 땜납의 융점 등을 고려하여 적절하게 결정된다. 상기 땜납 100 중량％ 중 주석의 함유량은, 바람직하게는 5 중량％ 이상, 보다 바람직하게는 10 중량％ 이상, 더욱 바람직하게는 20 중량％ 이상이다.

상기 제1 도전층 및 상기 땜납층의 두께는 각각 바람직하게는 0.5 ㎛ 이상, 보다 바람직하게는 1 ㎛ 이상, 더욱 바람직하게는 2 ㎛ 이상, 바람직하게는 20 ㎛ 이하, 보다 바람직하게는 10 ㎛ 이하, 더욱 바람직하게 6 ㎛ 이하이다. 제1 도전층 및 땜납층의 두께가 상기 하한 이상이면, 도전성이 충분히 높아진다. 제1 도전층 및 땜납층의 두께가 상기 상한 이하이면, 기재 입자와 제1 도전층 및 땜납층과의 열팽창율의 차가 작아지고, 제1 도전층 및 땜납층의 박리가 발생하기 어려워진다.

상기 도전성 입자의 평균 입경은, 바람직하게는 0.1 ㎛ 이상, 보다 바람직하게는 1 ㎛ 이상, 바람직하게는 500 ㎛ 이하, 보다 바람직하게는 100 ㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 80 ㎛ 이하, 특히 바람직하게는 50 ㎛ 이하, 가장 바람직하게는 40 ㎛ 이하이다. 도전성 입자의 평균 입경이 상기 하한 이상 및 상기 상한 이하이면, 도전성 입자와 전극과의 접촉 면적이 충분히 커지며, 도전층을 형성할 때에 응집한 도전성 입자가 형성되기 어려워진다. 또한, 도전성 입자를 통해 접속된 전극간의 간격이 너무 커지지 않으며, 도전층이 기재 입자의 표면으로부터 박리하기 어려워진다.

도전 재료에 있어서의 도전성 입자에 적합한 크기이며, 전극간의 간격이 보다 한층 작아지기 때문에, 도전성 입자의 평균 입경은 바람직하게는 0.1 ㎛ 이상, 보다 바람직하게는 100 ㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 50 ㎛ 이하이다.

상기 도전성 입자의 "평균 입경"은 수평균 입경을 나타낸다. 도전성 입자의 평균 입경은, 임의의 도전성 입자 50개를 전자 현미경 또는 광학 현미경으로 관찰하고, 평균값을 산출함으로써 구해진다.

상기 도전성 입자에 있어서의 상기 수지 입자는, 실장하는 기판의 전극 크기 또는 랜드 직경에 의해서 구별하여 사용할 수 있다.

상하의 전극 사이를 보다 한층 확실하게 접속하며, 가로 방향에 인접하는 전극간의 단락을 보다 한층 억제하는 관점에서는, 도전성 입자의 평균 입경 C의 수지 입자의 평균 입경 A에 대한 비(C/A)는 1.0 초과, 바람직하게는 3.0 이하이다. 또한, 상기 수지 입자와 상기 땜납층 사이에 상기 제1 도전층이 있는 경우, 땜납층을 제외한 도전성 입자 부분의 평균 입경 B의 수지 입자의 평균 입경 A에 대한 비(B/A)는 1.0 초과, 바람직하게는 2.0 이하이다. 또한, 상기 수지 입자와 상기 땜납층 사이에 상기 제1 도전층이 있는 경우, 땜납층을 포함하는 도전성 입자의 평균 입경 C의 땜납층을 제외한 도전성 입자 부분의 평균 입경 B에 대한 비(C/B)는 1.0 초과, 바람직하게는 2.5 이하이다. 상기 비(B/A)가 상기 범위 내이거나, 상기 비(C/B)가 상기 범위 내이면, 상하의 전극 사이를 보다 한층 확실하게 접속하며, 가로 방향에 인접하는 전극간의 단락이 보다 한층 억제된다.

FOB 및 FOF 용도를 대상으로 하는 도전 재료:

본 발명에 따른 도전 재료는, 플렉시블 인쇄 기판과 유리 에폭시 기판의 접속(FOB(Film on Board)), 또는 플렉시블 인쇄 기판과 플렉시블 인쇄 기판과의 접속(FOF(Film on Film))에 바람직하게 이용된다.

FOB 및 FOF 용도에서는, 전극이 있는 부분(라인)과 전극이 없는 부분(스페이스)의 치수인 L&S는, 일반적으로 100 내지 500 ㎛이다. FOB 및 FOF 용도로 이용하는 수지 입자의 평균 입경은 3 내지 100 ㎛인 것이 바람직하다. 수지 입자의 평균 입경이 3 ㎛ 이상이면, 전극 사이에 배치되는 도전 재료 및 접속부의 두께가 충분히 두꺼워져, 접착력이 보다 한층 높아진다. 수지 입자의 평균 입경이 100 ㎛ 이하이면, 인접하는 전극 사이에서 단락이 보다 한층 발생하기 어려워진다.

플립 칩 용도를 대상으로 하는 도전 재료:

본 발명에 따른 도전 재료는, 플립 칩 용도에 바람직하게 이용된다.

플립 칩 용도에서는, 일반적으로 랜드 직경이 15 내지 80 ㎛이다. 플립 칩 용도에서 이용하는 수지 입자의 평균 입경은 1 내지 15 ㎛인 것이 바람직하다. 수지 입자의 평균 입경이 1 ㎛ 이상이면, 이 수지 입자의 표면 상에 배치되는 땜납층의 두께를 충분히 두껍게 할 수 있어, 전극 사이를 보다 한층 확실하게 전기적으로 접속할 수 있다. 수지 입자의 평균 입경이 15 ㎛ 이하이면, 인접하는 전극 사이에서 단락이 보다 한층 발생하기 어려워진다.

COF를 대상으로 하는 도전 재료:

본 발명에 따른 도전 재료는, 반도체칩과 플렉시블 인쇄 기판의 접속(COF(Chip on Film))에 바람직하게 이용된다.

COF 용도에서는, 전극이 있는 부분(라인)과 전극이 없는 부분(스페이스)의 치수인 L&S는, 일반적으로 10 내지 50 ㎛이다. COF 용도로 이용하는 수지 입자의 평균 입경은 1 내지 10 ㎛인 것이 바람직하다. 수지 입자의 평균 입경이 1 ㎛ 이상이면, 이 수지 입자의 표면 상에 배치되는 땜납층의 두께를 충분히 두껍게 할 수 있고, 전극 사이를 보다 한층 확실하게 전기적으로 접속할 수 있다. 수지 입자의 평균 입경이 10 ㎛ 이하이면, 인접하는 전극 사이에서 단락이 보다 한층 발생하기 어려워진다.

상기 도전성 입자의 표면은 절연성 재료, 절연성 입자, 플럭스 등에 의해 절연 처리되어 있을 수도 있다. 절연성 재료, 절연성 입자, 플럭스 등은, 접속시의 열에 의해 연화, 유동함으로써 접속부로부터 배제되는 것이 바람직하다. 이에 따라, 전극 사이에서의 단락이 억제된다.

상기 도전 재료 100 중량％ 중, 상기 도전성 입자의 함유량은 바람직하게는 1 중량％ 이상, 보다 바람직하게는 2 중량％ 이상, 더욱 바람직하게는 10 중량％ 이상, 바람직하게는 50 중량％ 이하, 보다 바람직하게는 45 중량％ 이하이다. 상기 도전성 입자의 함유량이 상기 하한 이상 및 상한 이하이면, 접속되어야 하는 상하의 전극 사이에 도전성 입자를 용이하게 배치할 수 있다. 또한, 접속되어서는 안되는 인접하는 전극 사이가 복수의 도전성 입자를 통해 전기적으로 접속되기 어려워진다. 즉, 인접하는 전극간의 단락을 보다 한층 방지할 수 있다.

[결합제 수지]

상기 결합제 수지는, 가열에 의해 경화 가능한 경화성 화합물과, 열 경화제를 포함한다.

상기 가열에 의해 경화 가능한 경화성 화합물은, 광의 조사에 의해 경화하지 않는 경화성 화합물(열 경화성 화합물)일 수도 있고, 광의 조사와 가열 모두에 의해 경화 가능한 경화성 화합물(광 및 열 경화성 화합물)일 수도 있다.

또한, 상기 도전 재료는, 광의 조사와 가열 모두에 의해 경화 가능한 도전 재료이고, 상기 결합제 수지로서, 광의 조사에 의해 경화 가능한 경화성 화합물(광 경화성 화합물, 또는 광 및 열 경화성 화합물)을 더 포함하는 것이 바람직하다. 상기 광의 조사에 의해 경화 가능한 경화성 화합물은, 가열에 의해 경화하지 않는 경화성 화합물(광 경화성 화합물)일 수도 있고, 광의 조사와 가열 모두에 의해 경화 가능한 경화성 화합물(광 및 열 경화성 화합물)일 수도 있다. 본 발명에 따른 도전 재료는, 광 경화 개시제를 포함하는 것이 바람직하다. 본 발명에 따른 도전 재료는, 상기 광 경화 개시제로서 광 라디칼 발생제를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 도전 재료는, 상기 경화성 화합물로서 열 경화성 화합물을 포함하고, 광 경화성 화합물, 또는 광 및 열 경화성 화합물을 더 포함하는 것이 바람직하다. 상기 도전 재료는, 상기 경화성 화합물로서 열 경화성 화합물과 광 경화성 화합물을 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 도전 재료는 반응 개시 온도가 상이한 2종 이상의 열 경화제를 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 반응 개시 온도가 저온측인 열 경화제가 열 라디칼 발생제인 것이 바람직하다. 반응 개시 온도가 고온측인 열 경화제가 열 양이온 발생제인 것이 바람직하다. 상기 결합제 수지에 있어서의 발열 피크 톱 온도는, 열 양이온 발생제에서의 경화에서 유래되는 것이 바람직하다.

상기 경화성 화합물로는 특별히 한정되지 않으며, 불포화 이중 결합을 갖는 경화성 화합물 및 에폭시기 또는 티이란기를 갖는 경화성 화합물 등을 들 수 있다.

또한, 상기 도전 재료의 경화성을 높이고, 전극간의 도통 신뢰성을 보다 한층 높이는 관점에서는, 상기 경화성 화합물은 불포화 이중 결합을 갖는 경화성 화합물을 포함하는 것이 바람직하고, (메트)아크릴로일기를 갖는 경화성 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 상기 불포화 이중 결합은 (메트)아크릴로일기인 것이 바람직하다. 상기 불포화 이중 결합을 갖는 경화성 화합물로는 에폭시기 또는 티이란기를 갖지 않으며, 불포화 이중 결합을 갖는 경화성 화합물, 및 에폭시기 또는 티이란기를 가지며, 불포화 이중 결합을 갖는 경화성 화합물을 들 수 있다.

상기 (메트)아크릴로일기를 갖는 경화성 화합물로서 (메트)아크릴산과 수산기를 갖는 화합물을 반응시켜 얻어지는 에스테르 화합물, (메트)아크릴산과 에폭시 화합물을 반응시켜 얻어지는 에폭시(메트)아크릴레이트, 또는 이소시아네이트에 수산기를 갖는 (메트)아크릴산 유도체를 반응시켜 얻어지는 우레탄(메트)아크릴레이트 등이 바람직하게 이용된다. 상기 "(메트)아크릴로일기"는 아크릴로일기와 메타크릴로일기를 나타낸다. 상기 "(메트)아크릴"은 아크릴과 메타크릴을 나타낸다. 상기 "(메트)아크릴레이트"는 아크릴레이트와 메타크릴레이트를 나타낸다.

상기 (메트)아크릴산과 수산기를 갖는 화합물을 반응시켜 얻어지는 에스테르 화합물은 특별히 한정되지 않는다. 상기 에스테르 화합물로서, 단관능의 에스테르 화합물, 2관능의 에스테르 화합물 및 3관능 이상의 에스테르 화합물이 모두 사용 가능하다.

상기 도전 재료의 경화성을 높이고, 전극간의 도통 신뢰성을 보다 한층 높이고, 추가로 경화물의 접착력을 보다 한층 높이는 관점에서는, 상기 도전 재료는 불포화 이중 결합과 열 경화성 관능기 모두를 갖는 경화성 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 상기 열 경화성 관능기로는 에폭시기, 티이란기 및 옥세타닐기 등을 들 수 있다. 상기 불포화 이중 결합과 열 경화성 관능기 모두를 갖는 경화성 화합물은 에폭시기 또는 티이란기를 가지며, 불포화 이중 결합을 갖는 경화성 화합물인 것이 바람직하고, 열 경화성 관능기와 (메트)아크릴로일기 모두를 갖는 경화성 화합물인 것이 바람직하고, 에폭시기 또는 티이란기를 가지며, (메트)아크릴로일기를 갖는 경화성 화합물인 것이 바람직하다.

상기 에폭시기 또는 티이란기를 가지며, (메트)아크릴로일기를 갖는 경화성 화합물은, 에폭시기를 2개 이상 또는 티이란기를 2개 이상 갖는 경화성 화합물의 일부의 에폭시기 또는 일부의 티이란기를 (메트)아크릴로일기로 변환함으로써 얻어지는 경화성 화합물인 것이 바람직하다. 이러한 경화성 화합물은 부분 (메트)아크릴레이트화 에폭시 화합물 또는 부분 (메트)아크릴레이트화 에피술피드 화합물이다.

상기 경화성 화합물은 에폭시기를 2개 이상 또는 티이란기를 2개 이상 갖는 화합물과, (메트)아크릴산과의 반응물인 것이 바람직하다. 이 반응물은 에폭시기를 2개 이상 또는 티이란기를 2개 이상 갖는 화합물과 (메트)아크릴산을, 통상법에 따라 촉매(염기성 촉매 등)의 존재하에서 반응함으로써 얻어진다. 에폭시기 또는 티이란기의 20％ 이상이 (메트)아크릴로일기로 변환(전화율)되어 있는 것이 바람직하다. 상기 전화율은 보다 바람직하게는 30％ 이상, 바람직하게는 80％ 이하, 보다 바람직하게는 70％ 이하이다. 에폭시기 또는 티이란기의 40％ 이상, 60％ 이하가 (메트)아크릴로일기로 변환되어 있는 것이 가장 바람직하다.

상기 부분 (메트)아크릴레이트화 에폭시 화합물로는, 비스페놀형 에폭시(메트)아크릴레이트, 크레졸노볼락형 에폭시(메트)아크릴레이트, 카르복실산 무수물 변성 에폭시(메트)아크릴레이트, 및 페놀노볼락형 에폭시(메트)아크릴레이트 등을 들 수 있다.

상기 경화성 화합물로서, 에폭시기를 2개 이상 또는 티이란기를 2개 이상 갖는 페녹시 수지의 일부의 에폭시기 또는 일부의 티이란기를 (메트)아크릴로일기로 변환한 변성 페녹시 수지를 이용할 수도 있다. 즉, 에폭시기 또는 티이란기와 (메트)아크릴로일기를 갖는 변성 페녹시 수지를 이용할 수도 있다.

상기 "페녹시 수지"는, 일반적으로는 예를 들면 에피할로히드린과 2가의 페놀 화합물을 반응시켜 얻어지는 수지, 또는 2가의 에폭시 화합물과 2가의 페놀 화합물을 반응시켜 얻어지는 수지이다.

또한, 상기 경화성 화합물은 가교성 화합물일 수도 있고, 비가교성 화합물일 수도 있다.

상기 가교성 화합물의 구체예로는, 예를 들면 1,4-부탄디올디(메트)아크릴레이트, 1,6-헥산디올디(메트)아크릴레이트, 1,9-노난디올디(메트)아크릴레이트, (폴리)에틸렌글리콜디(메트)아크릴레이트, (폴리)프로필렌글리콜디(메트)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디(메트)아크릴레이트, 펜타에리트리톨디(메트)아크릴레이트, 글리세린메타크릴레이트아크릴레이트, 펜타에리트리톨트리(메트)아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리메타크릴레이트, (메트)아크릴산알릴, (메트)아크릴산비닐, 디비닐벤젠, 폴리에스테르(메트)아크릴레이트, 및 우레탄(메트)아크릴레이트 등을 들 수 있다.

상기 비가교성 화합물의 구체예로는 에틸(메트)아크릴레이트, n-프로필(메트)아크릴레이트, 이소프로필(메트)아크릴레이트, n-부틸(메트)아크릴레이트, 이소부틸(메트)아크릴레이트, t-부틸(메트)아크릴레이트, 펜틸(메트)아크릴레이트, 헥실(메트)아크릴레이트, 헵틸(메트)아크릴레이트, 2-에틸헥실(메트)아크릴레이트, n-옥틸(메트)아크릴레이트, 이소옥틸(메트)아크릴레이트, 노닐(메트)아크릴레이트, 데실(메트)아크릴레이트, 운데실(메트)아크릴레이트, 도데실(메트)아크릴레이트, 트리데실(메트)아크릴레이트 및 테트라데실(메트)아크릴레이트 등을 들 수 있다.

또한, 상기 경화성 화합물로는 옥세탄 화합물, 에폭시 화합물, 에피술피드 화합물, (메트)아크릴 화합물, 페놀 화합물, 아미노 화합물, 불포화 폴리에스테르 화합물, 폴리우레탄 화합물, 실리콘 화합물 및 폴리이미드 화합물 등을 들 수 있다.

상기 도전 재료의 경화를 용이하게 제어하거나, 접속 구조체에 있어서의 도통 신뢰성을 보다 한층 높이는 관점에서는, 상기 경화성 화합물은 에폭시기 또는 티이란기를 갖는 경화성 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 에폭시기를 갖는 경화성 화합물은 에폭시 화합물이다. 티이란기를 갖는 경화성 화합물은 에피술피드 화합물이다. 도전 재료의 경화성을 높이는 관점에서는 상기 경화성 화합물 100 중량％ 중, 상기 에폭시기 또는 티이란기를 갖는 화합물의 함유량은 바람직하게는 10 중량％ 이상, 보다 바람직하게는 20 중량％ 이상, 100 중량％ 이하이다. 상기 경화성 화합물의 전량이 상기 에폭시기 또는 티이란기를 갖는 경화성 화합물일 수도 있다. 취급성을 양호하게 하며, 접속 구조체에 있어서의 도통 신뢰성을 보다 한층 높이는 관점에서는, 상기 에폭시기 또는 티이란기를 갖는 화합물은 에폭시 화합물인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 도전 재료는, 에폭시기 또는 티이란기를 갖는 경화성 화합물과, 불포화 이중 결합을 갖는 경화성 화합물을 포함하는 것이 바람직하다.

상기 에폭시기 또는 티이란기를 갖는 경화성 화합물은 방향족환을 갖는 것이 바람직하다. 상기 방향족환으로는 벤젠환, 나프탈렌환, 안트라센환, 페난트렌환, 테트라센환, 크리센환, 트리페닐렌환, 테트라펜환, 피렌환, 펜타센환, 피센환 및 페릴렌환 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 상기 방향족환은 벤젠환, 나프탈렌환 또는 안트라센환인 것이 바람직하고, 벤젠환 또는 나프탈렌환인 것이 보다 바람직하다. 또한, 나프탈렌환은 평면 구조를 갖기 때문에 보다 한층 빠르게 경화 가능하다는 점에서 바람직하다.

열 경화성 화합물과 광 경화성 화합물을 병용하는 경우에는, 광 경화성 화합물과 열 경화성 화합물의 배합비는, 광 경화성 화합물과 열 경화성 화합물의 종류에 따라 적절하게 조정된다. 상기 도전 재료는, 광 경화성 화합물과 열 경화성 화합물을 중량비로, 1:99 내지 90:10으로 포함하는 것이 바람직하고, 5:95 내지 60:40으로 포함하는 것이 보다 바람직하고, 10:90 내지 40:60으로 포함하는 것이 더욱 바람직하다.

상기 도전 재료는 열 경화제를 포함한다. 상기 열 경화제는, 상기 가열에 의해 경화 가능한 경화성 화합물을 경화시킨다. 상기 열 경화제로서 종래 공지된 열 경화제를 사용 가능하다. 상기 열 경화제는 1종만이 이용될 수도 있고, 2종 이상이 병용될 수도 있다.

상기 열 경화제로는 이미다졸 경화제, 아민 경화제, 페놀 경화제, 폴리티올 경화제, 열 양이온 발생제, 산 무수물 및 열 라디칼 발생제 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 도전 재료를 저온에서 보다 한층 빠르게 경화 가능하기 때문에, 이미다졸 경화제, 폴리티올 경화제 또는 아민 경화제가 바람직하다. 또한, 가열에 의해 경화 가능한 경화성 화합물과 상기 열 경화제를 혼합했을 때에 보존 안정성이 높아지기 때문에, 잠재성의 경화제가 바람직하다. 잠재성의 경화제는 잠재성 이미다졸 경화제, 잠재성 폴리티올 경화제 또는 잠재성 아민 경화제인 것이 바람직하다. 이들 열 경화제는 1종만이 이용될 수도 있고, 2종 이상이 병용될 수도 있다. 또한, 상기 열 경화제는 폴리우레탄 수지 또는 폴리에스테르 수지 등의 고분자 물질로 피복되어 있을 수도 있다.

상기 이미다졸 경화제로는 특별히 한정되지 않으며, 2-메틸이미다졸, 2-에틸-4-메틸이미다졸, 1-시아노에틸-2-페닐이미다졸, 1-시아노에틸-2-페닐이미다졸륨트리멜리테이트, 2,4-디아미노-6-[2'-메틸이미다졸릴-(1')]-에틸-s-트리아진 및 2,4-디아미노-6-[2'-메틸이미다졸릴-(1')]-에틸-s-트리아진이소시아누르산 부가물 등을 들 수 있다.

상기 폴리티올 경화제로는 특별히 한정되지 않으며, 트리메틸올프로판트리스-3-메르캅토프로피오네이트, 펜타에리트리톨테트라키스-3-메르캅토프로피오네이트 및 디펜타에리트리톨헥사-3-메르캅토프로피오네이트 등을 들 수 있다.

상기 아민 경화제로는 특별히 한정되지 않으며, 헥사메틸렌디아민, 옥타메틸렌디아민, 데카메틸렌디아민, 3,9-비스(3-아미노프로필)-2,4,8,10-테트라스피로[5.5]운데칸, 비스(4-아미노시클로헥실)메탄, 메타페닐렌디아민 및 디아미노디페닐술폰 등을 들 수 있다.

상기 열 양이온 발생제로는 요오도늄계 양이온 경화제, 옥소늄계 양이온 경화제 및 술포늄계 양이온 경화제 등을 들 수 있다. 상기 요오도늄계 양이온 경화제로는 비스(4-tert-부틸페닐)요오도늄헥사플루오로포스파이트 등을 들 수 있다. 상기 옥소늄계 양이온 경화제로는 트리메틸옥소늄테트라플루오로보레이트 등을 들 수 있다. 상기 술포늄계 양이온 경화제로는 트리-p-톨릴술포늄헥사플루오로포스파이트 등을 들 수 있다.

땜납 표면 또는 전극 표면에 형성된 산화막을 제거하고, 상하 전극과의 금속접합을 형성하기 쉽게 하고, 접속 신뢰성을 보다 한층 높이는 관점에서는, 상기 열 경화제는 열 양이온 발생제를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 열 경화제의 함유량은 특별히 한정되지 않는다. 상기 가열에 의해 경화 가능한 경화성 화합물 100 중량부에 대하여, 상기 열 경화제의 함유량은, 바람직하게는 0.01 중량부 이상, 보다 바람직하게는 1 중량부 이상, 바람직하게는 200 중량부 이하, 보다 바람직하게는 100 중량부 이하, 더욱 바람직하게는 75 중량부 이하이다. 열 경화제의 함유량이 상기 하한 이상이면, 도전 재료를 충분히 경화시키는 것이 용이하다. 열 경화제의 함유량이 상기 상한 이하이면, 경화 후에 경화에 관여하지 않은 잉여의 열 경화제가 잔존하기 어려워지며, 경화물의 내열성이 보다 한층 높아진다.

상기 열 경화제가 열 양이온 발생제를 포함하는 경우, 상기 가열에 의해 경화 가능한 경화성 화합물 100 중량부에 대하여, 상기 열 양이온 발생제의 함유량은, 바람직하게는 0.01 중량부 이상, 보다 바람직하게는 0.05 중량부 이상, 바람직하게는 10 중량부 이하, 보다 바람직하게는 5 중량부 이하이다. 상기 열 양이온 발생제의 함유량이 상기 하한 이상 및 상기 상한 이하이면, 도전 재료(경화성 조성물)가 충분히 열 경화한다.

상기 도전 재료는 광 경화 개시제를 포함하는 것이 바람직하다. 이 광 경화 개시제는 특별히 한정되지 않는다. 상기 광 경화 개시제로서, 종래 공지된 광 경화 개시제를 사용 가능하다. 전극간의 도통 신뢰성 및 접속 구조체의 접속 신뢰성을 보다 한층 높이는 관점에서는, 상기 도전 재료는 광 라디칼 발생제를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 광 경화 개시제는 1종만이 이용될 수도 있고, 2종 이상이 병용될 수도 있다.

상기 광 경화 개시제로는 특별히 한정되지 않으며, 아세토페논 광 경화 개시제(아세토페논 광 라디칼 발생제), 벤조페논 광 경화 개시제(벤조페논 광 라디칼 발생제), 티오크산톤, 케탈 광 경화 개시제(케탈 광 라디칼 발생제), 할로겐화케톤, 아실포스피녹시드 및 아실포스포네이트 등을 들 수 있다.

상기 아세토페논 광 경화 개시제의 구체예로는 4-(2-히드록시에톡시)페닐(2-히드록시-2-프로필)케톤, 2-히드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온, 메톡시아세토페논, 2,2-디메톡시-1,2-디페닐에탄-1-온, 및 2-히드록시-2-시클로헥실아세토페논 등을 들 수 있다. 상기 케탈 광 경화 개시제의 구체예로는 벤질디메틸케탈 등을 들 수 있다.

상기 광 경화 개시제의 함유량은 특별히 한정되지 않는다. 광의 조사에 의해 경화 가능한 경화성 화합물 100 중량부에 대하여, 상기 광 경화 개시제의 함유량(광 경화 개시제가 광 라디칼 발생제인 경우에는 광 라디칼 발생제의 함유량)은, 바람직하게는 0.1 중량부 이상, 보다 바람직하게는 0.2 중량부 이상, 바람직하게는 2 중량부 이하, 보다 바람직하게는 1 중량부 이하이다. 상기 광 경화 개시제의 함유량이 상기 하한 이상 및 상기 상한 이하이면, 도전 재료를 적절히 광 경화시킬 수 있다. 도전 재료에 광을 조사하여 B 스테이지화함으로써, 도전 재료의 유동을 억제할 수 있다.

상기 도전 재료는 열 라디칼 발생제를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 열 라디칼 발생제는 특별히 한정되지 않는다. 상기 열 라디칼 발생제로서, 종래 공지된 열 라디칼 발생제를 사용 가능하다. 열 라디칼 발생제의 사용에 의해, 전극간의 도통 신뢰성 및 접속 구조체의 접속 신뢰성이 보다 한층 높아진다. 상기 열 라디칼 발생제는 1종만이 이용될 수도 있고, 2종 이상이 병용될 수도 있다.

상기 열 라디칼 발생제로는 특별히 한정되지 않으며, 아조 화합물 및 유기 과산화물 등을 들 수 있다. 상기 아조 화합물로는 아조비스이소부티로니트릴(AIBN) 등을 들 수 있다. 상기 유기 과산화물로는 디-tert-부틸퍼옥시드 및 메틸에틸케톤퍼옥시드 등을 들 수 있다.

상기 가열에 의해 경화 가능한 경화성 화합물 100 중량부에 대하여, 상기 열 라디칼 발생제의 함유량은 바람직하게는 0.1 중량부 이상, 보다 바람직하게는 0.2 중량부 이상, 바람직하게는 5 중량부 이하, 보다 바람직하게는 3 중량부 이하이다. 상기 열 라디칼 발생제의 함유량이 상기 하한 이상 및 상기 상한 이하이면, 도전 재료를 적절히 열 경화시킬 수 있다. 도전 재료를 B 스테이지화함으로써, 도전 재료의 유동을 억제할 수 있고, 접합시의 공극 발생을 더 억제할 수 있다.

본 발명에 따른 도전 재료는 플럭스를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 플럭스의 사용에 의해, 상기 결합제 수지의 발열 피크를 적절하게 조정 가능하다. 또한, 상기 플럭스의 사용에 의해, 땜납 표면에 산화막이 형성되기 어려워지며, 땜납 표면 또는 전극 표면에 형성된 산화막을 효과적으로 제거할 수 있다. 그 결과, 접속 구조체에 있어서의 도통 신뢰성이 보다 한층 높아진다. 또한, 상기 도전 재료는 플럭스를 반드시 포함하지 않을 수도 있다.

상기 플럭스는 특별히 한정되지 않는다. 상기 플럭스로서, 땜납 접합 등에 일반적으로 이용되고 있는 플럭스를 사용 가능하다. 상기 플럭스로는, 예를 들면 염화아연, 염화아연과 무기 할로겐화물과의 혼합물, 염화아연과 무기산과의 혼합물, 용융염, 인산, 인산의 유도체, 유기 할로겐화물, 히드라진, 유기산 및 송진 등을 들 수 있다. 상기 플럭스는 1종만이 이용될 수도 있고, 2종 이상이 병용될 수도 있다.

상기 용융염으로는 염화암모늄 등을 들 수 있다. 상기 유기산으로는 락트산, 시트르산, 스테아르산 및 글루탐산 등을 들 수 있다. 상기 송진으로는 활성화 송진 및 비활성화 송진 등을 들 수 있다. 상기 플럭스는 송진인 것이 바람직하다. 송진의 사용에 의해 전극간의 접속 저항이 보다 한층 낮아진다. 또한, 상기 플럭스는 카르복실기를 갖는 유기산인 것이 바람직하다. 카르복실기를 갖는 화합물로는 알킬쇄에 카르복실기가 결합한 화합물, 방향환에 카르복실기가 결합한 화합물 등을 들 수 있다. 이들 카르복실기를 갖는 화합물에서는 알킬쇄 또는 방향환에 수산기가 더 결합할 수도 있다. 알킬쇄 또는 방향환에 결합하고 있는 카르복실기의 수는 1 내지 3개인 것이 바람직하고, 1 또는 2개인 것이 보다 바람직하다. 알킬쇄에 카르복실기가 결합한 화합물에 있어서의 알킬쇄의 탄소수는, 바람직하게는 3 이상, 바람직하게는 8 이하, 보다 바람직하게는 6 이하이다. 알킬쇄에 카르복실기가 결합한 화합물의 구체예로는, 헥산산(탄소수 5, 카르복실기 1개), 및 글루타르산(탄소수 4, 카르복실기 2개) 등을 들 수 있다. 카르복실기와 수산기를 갖는 화합물의 구체예로는 말산 및 시트르산 등을 들 수 있다. 방향환에 카르복실기가 결합한 화합물의 구체예로는 벤조산, 프탈산, 무수 벤조산 및 무수 프탈산 등을 들 수 있다.

상기 송진은 아비에틴산을 주성분으로 하는 로진류이다. 상기 플럭스는 로진류인 것이 바람직하고, 아비에틴산인 것이 보다 바람직하다. 이 바람직한 플럭스의 사용에 의해, 전극간의 접속 저항이 보다 한층 낮아진다.

상기 플럭스는 결합제 수지 중에 분산되어 있을 수도 있고, 상기 도전성 입자의 표면 상에 부착되어 있을 수도 있다.

상기 도전 재료 100 중량％ 중, 상기 플럭스의 함유량은 바람직하게는 0.5 중량％ 이상, 바람직하게는 30 중량％ 이하, 보다 바람직하게는 25 중량％ 이하이다. 상기 플럭스의 함유량이 상기 하한 이상 및 상한 이하이면, 땜납 표면에 산화막이 보다 한층 형성되기 어려워지며, 땜납 표면 또는 전극 표면에 형성된 산화막을 보다 한층 효과적으로 제거할 수 있다. 또한, 상기 플럭스의 함유량이 상기 하한 이상이면, 플럭스의 첨가 효과가 보다 한층 효과적으로 발현된다. 상기 플럭스의 함유량이 상기 상한 이하이면, 경화물의 흡습성이 보다 한층 낮아지고, 접속 구조체의 신뢰성이 보다 한층 높아진다.

상기 도전 재료는 충전재를 포함하는 것이 바람직하다. 충전재의 사용에 의해, 도전 재료의 경화물의 열선 팽창율이 낮아진다. 상기 충전재의 구체예로는, 실리카, 질화알루미늄, 알루미나, 유리, 질화붕소, 질화규소, 실리콘, 카본, 그래파이트, 그래핀 및 탈크 등을 들 수 있다. 충전재는 1종만이 이용될 수도 있고, 2종 이상이 병용될 수도 있다. 열전도율이 높은 충전재를 이용하면, 본 경화 시간이 짧아진다.

상기 도전 재료는 용제를 포함할 수도 있다. 상기 용제의 사용에 의해, 도전 재료의 점도를 용이하게 조정할 수 있다. 상기 용제로는, 예를 들면 아세트산에틸, 메틸셀로솔브, 톨루엔, 아세톤, 메틸에틸케톤, 시클로헥산, n-헥산, 테트라히드로푸란 및 디에틸에테르 등을 들 수 있다.

(도전 재료의 상세 및 용도)

본 발명에 따른 도전 재료는 페이스트상 또는 필름상의 도전 재료이고, 페이스트상의 도전 재료인 것이 바람직하다. 페이스트상의 도전 재료는 도전 페이스트이다. 필름상의 도전 재료는 도전 필름이다. 도전 재료가 도전 필름인 경우, 도전성 입자를 포함하는 도전 필름에, 도전성 입자를 포함하지 않는 필름이 적층될 수도 있다. 본 발명에 따른 도전 재료는, 이방성 도전 재료인 것이 바람직하다. 본 발명에 따른 도전 재료는, 전극간의 접속에 이용되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 도전 재료는, 도전 페이스트로서, 페이스트상의 상태로 접속 대상 부재 상에 도포되는 도전 페이스트인 것이 바람직하다.

상기 도전 페이스트의 25℃에서의 점도는, 바람직하게는 3 Pa·s 이상, 보다 바람직하게는 5 Pa·s 이상, 바람직하게는 500 Pa·s 이하, 보다 바람직하게는 300 Pa·s 이하이다. 상기 점도가 상기 하한 이상이면, 도전 페이스트 중에서의 도전성 입자의 침강을 억제할 수 있다. 상기 점도가 상기 상한 이하이면, 도전성 입자의 분산성이 보다 한층 높아진다. 도포 전의 상기 도전 페이스트의 상기 점도가 상기 범위 내이면, 제1 접속 대상 부재 상에 도전 페이스트를 도포한 후에, 경화 전의 도전 페이스트의 유동을 보다 한층 억제할 수 있으며, 공극이 보다 한층 발생하기 어려워진다.

상기 땜납의 용융에 있어서의 흡열 피크 톱 P2t 온도에서의 상기 결합제 수지의 점도는, 바람직하게는 50 Pa·s 이상, 보다 바람직하게는 80 Pa·s 이상, 바람직하게는 800 Pa·s 이하, 보다 바람직하게는 600 Pa·s 이하이다. 상기 점도가 상기 하한 이상이면, 도전성 입자에 있어서의 땜납이 효과적이면서 적절히 전극 표면을 확산시킨다. 상기 점도가 상기 상한 이하이면, 접속 구조체에 있어서의 공극이 발생하기 어려워진다.

상기 점도는 레오미터를 이용하여 최저 복소 점도 η*를 측정함으로써 구해진다. 측정 조건은 비틀림 제어 1 rad, 주파수 1 Hz, 승온 속도 20℃/분, 측정 온도 범위 60 내지 (상기 땜납의 용융에 있어서의 흡열 피크 톱 온도(℃)+50)℃로 한다.

본 발명에 따른 도전 재료는, 구리 전극을 갖는 접속 대상 부재를 접속하기 위해서 이용되는 도전 재료인 것이 바람직하다. 구리 전극의 표면에는 산화막이 상당히 형성되기 쉽다. 이에 비하여, 본 발명에 따른 도전 재료가 열 양이온 발생제나 플럭스를 포함하는 경우에는, 구리 전극의 표면의 산화막을 효과적으로 제거할 수 있고, 접속 구조체에 있어서의 도통 신뢰성을 높일 수 있다.

본 발명에 따른 도전 재료는, 다양한 접속 대상 부재를 접착하기 위해 사용할 수 있다. 상기 도전 재료는 제1, 제2 접속 대상 부재가 전기적으로 접속되어 있는 접속 구조체를 얻기 위해서 바람직하게 이용된다.

도 5에, 본 발명의 한 실시 형태에 따른 도전 재료를 이용한 접속 구조체의 일례를 모식적으로 단면도로 나타낸다.

도 5에 도시한 접속 구조체 (21)은, 제1 접속 대상 부재 (22)와, 제2 접속 대상 부재 (23)과, 제1, 제2 접속 대상 부재 (22, 23)을 전기적으로 접속하고 있는 접속부 (24)를 구비한다. 접속부 (24)는, 도전성 입자 (1)을 포함하는 도전 재료(이방성 도전 재료 등)에 의해 형성되어 있다. 여기서는 도전성 입자 (1)이 이용되고 있다. 도전성 입자 (1) 대신에 도전성 입자 (11) 및 땜납 입자 (16) 등의 다른 도전성 입자를 이용할 수도 있다.

제1 접속 대상 부재 (22)는 표면 (22a)에 복수의 제1 전극 (22b)를 갖는다. 제2 접속 대상 부재 (23)은 표면 (23a)에 복수의 제2 전극 (23b)를 갖는다. 제1 전극 (22b)와 제2 전극 (23b)가 1개 또는 복수의 도전성 입자 (1)에 의해 전기적으로 접속되어 있다. 따라서, 제1, 제2 접속 대상 부재 (22, 23)이 도전성 입자 (1)에 의해 전기적으로 접속되어 있다.

상기 접속 구조체의 제조 방법은 특별히 한정되지 않는다. 상기 접속 구조체의 제조 방법의 일례로는, 상기 제1 접속 대상 부재와 상기 제2 접속 대상 부재의 사이에 상기 도전 재료를 배치하여 적층체를 얻은 후, 상기 적층체를 가열 및 가압하는 방법 등을 들 수 있다. 가열 및 가압에 의해 도전성 입자 (1)의 땜납층 (5)가 용융되어, 상기 도전성 입자 (1)에 의해 전극 사이가 전기적으로 접속된다. 또한, 결합제 수지는 가열에 의해 경화 가능한 경화성 화합물을 포함하기 때문에, 결합제 수지가 경화하고, 경화한 결합제 수지에 의해 제1, 제2 접속 대상 부재 (22, 23)이 접속된다. 상기 가압의 압력은 9.8×10⁴ 내지 4.9×10⁶ Pa 정도이다. 상기 가열의 온도는 120 내지 220℃ 정도이다.

도 6에, 도 5에 도시한 접속 구조체 (21)에 있어서의 도전성 입자 (1)과 제1, 제2 전극 (22b, 23b)와의 접속 부분을 확대하여 정면 단면도로 나타낸다. 도 6에 도시한 바와 같이, 접속 구조체 (21)에서는, 상기 적층체를 가열 및 가압함으로써, 도전성 입자 (1)의 땜납층 (5)가 용융한 후, 용융한 땜납층 부분 (5a)가 제1, 제2 전극 (22b, 23b)와 충분히 접촉한다. 즉, 표면층이 땜납층 (5)인 도전성 입자 (1)을 이용함으로써, 도전층의 표면층이 니켈, 금 또는 구리 등의 금속인 도전성 입자를 이용한 경우와 비교하여, 도전성 입자 (1)과 전극 (22b, 23b)와의 접촉 면적을 크게 할 수 있다. 이 때문에, 접속 구조체 (21)의 도통 신뢰성을 높일 수 있다. 또한, 가열에 의해, 일반적으로 플럭스는 점차 실활한다. 또한, 제1 도전층 (4)를 제1 전극 (22b)와 제2 전극 (23b)에 접촉시킬 수 있다.

상기 제1, 제2 접속 대상 부재는 특별히 한정되지 않는다. 상기 제1, 제2 접속 대상 부재로는, 구체적으로는 반도체칩, 컨덴서 및 다이오드 등의 전자 부품, 및 인쇄 기판, 플렉시블 인쇄 기판, 유리 에폭시 기판 및 유리 기판 등의 회로 기판 등의 전자 부품 등을 들 수 있다. 상기 도전 재료는, 전자 부품의 접속에 이용되는 도전 재료인 것이 바람직하다. 상기 도전 재료는 액상이며, 액상의 상태로 접속 대상 부재의 상면에 도공되는 도전 재료인 것이 바람직하다.

상기 접속 대상 부재에 설치되어 있는 전극으로는 금 전극, 니켈 전극, 주석 전극, 알루미늄 전극, 구리 전극, 몰리브덴 전극 및 텅스텐 전극 등의 금속 전극을 들 수 있다. 상기 접속 대상 부재가 플렉시블 인쇄 기판인 경우에는, 상기 전극은 금 전극, 니켈 전극, 주석 전극 또는 구리 전극인 것이 바람직하다. 상기 접속 대상 부재가 유리 기판인 경우에는, 상기 전극은 알루미늄 전극, 구리 전극, 몰리브덴 전극 또는 텅스텐 전극인 것이 바람직하다. 또한, 상기 전극이 알루미늄 전극인 경우에는, 알루미늄만으로 형성된 전극일 수도 있고, 금속 산화물층의 표면에 알루미늄층이 적층된 전극일 수도 있다. 상기 금속 산화물층의 재료로는, 3가의 금속 원소가 도핑된 산화인듐 및 3가의 금속 원소가 도핑된 산화아연 등을 들 수 있다. 상기 3가의 금속 원소로는 Sn, Al 및 Ga 등을 들 수 있다.

상기 제1 전극 또는 상기 제2 전극이 구리 전극인 것이 바람직하다. 이 경우에, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 모두가 구리 전극일 수도 있다. 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 모두가 구리 전극인 것이 바람직하다.

이하, 본 발명에 대해서, 실시예 및 비교예를 들어 구체적으로 설명한다. 본 발명이 이하의 실시예만으로 한정되지 않는다.

실시예 및 비교예에서는, 이하의 재료를 이용하였다.

(결합제 수지)

열 경화성 화합물 1(에폭시기 함유 아크릴 수지, 미쯔비시 가가꾸사 제조 "브렘머 CP-30")

열 경화성 화합물 2(비스페놀 A형 에폭시 화합물, 미쯔비시 가가꾸사 제조 "YL980")

열 경화성 화합물 3(레조르시놀형 에폭시 화합물, 나가세 켐텍스사 제조 "EX-201")

열 경화성 화합물 4(에폭시 수지(DlC사 제조 "EXA-4850-150")

열 경화제 A(이미다졸 화합물, 시꼬꾸 가세이 고교사 제조 "2P-4MZ")

열 양이온 발생제 1(하기 화학식 (11)로 표시되는 화합물, 가열에 의해 인 원자를 포함하는 무기산 이온을 방출하는 화합물)

열 양이온 발생제 2(하기 화학식 (12)로 표시되는 화합물, 가열에 의해 안티몬 원자를 포함하는 무기산 이온을 방출하는 화합물)

열 양이온 발생제 3(하기 화학식 (13)으로 표시되는 화합물, 가열에 의해 붕소 원자를 포함하는 유기산 이온을 방출하는 화합물)

열 라디칼 발생제 1(아조계 개시제, 와꼬 준야꾸 고교사 제조 "V-70")

열 라디칼 발생제 2(아조계 개시제, 와꼬 준야꾸 고교사 제조 "V-65")

접착 부여제: 신에쓰 가가꾸 고교사 제조 "KBE-403"

플럭스: 와꼬 준야꾸 고교사 제조 "글루타르산"

(도전성 입자)

도전성 입자 1(수지 코어 땜납 피복 입자, 하기 절차로 제작)

디비닐벤젠 수지 입자(세끼스이 가가꾸 고교사 제조 "마이크로펄 SP-210", 평균 입경 10 ㎛, 연화점 330℃, 10％ K값(23℃) 3.8 GPa)를 무전해 니켈 도금하고, 수지 입자의 표면 상에 두께 0.1 ㎛의 바탕 니켈 도금층을 형성하였다. 이어서, 바탕 니켈 도금층이 형성된 수지 입자를 전해 구리 도금하여, 두께 1 ㎛의 구리층을 형성하였다. 또한, 주석 및 비스무스를 함유하는 전해 도금액을 이용하여 전해 도금하고, 두께 2 ㎛의 땜납층을 형성하였다. 이와 같이 하여, 수지 입자의 표면 상에 두께 1 ㎛의 구리층이 형성되어 있고, 상기 구리층의 표면에 두께 2 ㎛의 땜납층(주석:비스무스=43 중량％:57 중량％)이 형성되어 있는 도전성 입자(평균 입경 16 ㎛, CV값 20％, 수지 코어 땜납 피복 입자)를 제작하였다.

또한, 기재 입자의 종류, 기재 입자의 평균 입경, 구리층의 두께 및 땜납층의 두께를 변경한 것 이외에는 도전성 입자 1과 동일하게 하여 하기의 도전성 입자 2, 3을 얻었다.

도전성 입자 2(디비닐벤젠 수지 입자, 수지 입자의 평균 입경 10 ㎛, 수지 입자의 10％ K값(23℃) 3.8 GPa, 수지 입자의 연화점 330℃, 구리층의 두께 3 ㎛, 땜납층의 두께 4 ㎛, 도전성 입자의 평균 입경 24 ㎛, CV값 26％)

도전성 입자 3(디비닐벤젠 수지 입자, 수지 입자의 평균 입경 20 ㎛, 수지 입자의 10％ K값(23℃) 3.6 GPa, 수지 입자의 연화점 330℃, 구리층의 두께 3 ㎛, 땜납층의 두께 4 ㎛, 도전성 입자의 평균 입경 34 ㎛, CV값 25％)

도전성 입자 A: SnBi 땜납 입자(미쓰이 긴조꾸사 제조 "DS-10", 평균 입경(메디안 직경) 12 ㎛)

도전성 입자 B: SnBi 땜납 입자(미쓰이 긴조꾸사 제조 "10-25", 평균 입경(메디안 직경) 21 ㎛)

도전성 입자 C: SnBi 땜납 입자(미쓰이 긴조꾸사 제조 "20-30", 평균 입경(메디안 직경) 29 ㎛)

(실시예 1 내지 15 및 비교예 1 내지 7)

하기의 표 1에 나타내는 성분을 하기의 표 1에 나타내는 배합량으로 배합하여 이방성 도전 재료(이방성 도전 페이스트)를 얻었다.

(평가)

(1) DSC에 의한 발열 피크 P1 및 흡열 피크 P2의 측정

상기 이방성 도전 재료에 있어서의 도전성 입자를 제외한 성분을 배합하여 결합제 수지를 얻었다. 시차 주사 열량 측정 장치(TA 인스트루먼트사 제조 "Q2000")를 이용하여, 얻어진 결합제 수지를 10℃/분의 승온 속도로 가열하고, 상기 결합제 수지의 본 경화에 있어서의 발열 피크 P1을 측정하였다.

또한, 시차 주사 열량 측정 장치(TA 인스트루먼트사 제조 "Q2000")를 이용하여, 도전성 입자를 10℃/분의 승온 속도로 가열하고, 상기 땜납층 또는 상기 땜납 입자의 용융에 있어서의 흡열 피크 P2를 측정하였다.

하기 표 1에, 1) 상기 결합제 수지의 본 경화에 있어서의 발열 피크 톱 온도 P1t와, 2) 상기 땜납층 또는 상기 땜납 입자의 용융에 있어서의 흡열 피크 톱 온도 P2t와, 3) 상기 결합제 수지의 본 경화에 있어서의 발열 피크 P1의 온도 범위와 상기 땜납층 또는 상기 땜납 입자의 용융에 있어서의 흡열 피크 P2의 온도 범위와의 중복 부분 A의 유무와, 4) 결합제 수지의 본 경화에 있어서의 발열 피크 톱 P1t에서의 발열량의 1/10 이상의 발열량을 나타내는 결합제 수지의 본 경화에 있어서의 발열 피크 P1 부분의 온도 범위와, 땜납층 또는 상기 땜납 입자의 용융에 있어서의 흡열 피크 톱 P2t에서의 흡열량의 1/10 이상의 흡열량을 나타내는 땜납층 또는 상기 땜납 입자의 용융에 있어서의 흡열 피크 P2 부분의 온도 범위와의 중복 부분 B의 유무와, 5) 결합제 수지의 본 경화에 있어서의 발열 피크 톱 P1t에서의 발열량의 1/5 이상의 발열량을 나타내는 결합제 수지의 본 경화에 있어서의 발열 피크 P1 부분의 온도 범위와, 땜납층 또는 상기 땜납 입자의 용융에 있어서의 흡열 피크 톱 P2t에서의 흡열량의 1/5 이상의 흡열량을 나타내는 땜납층 또는 상기 땜납 입자의 용융에 있어서의 흡열 피크 P2 부분과의 중복 부분 C의 온도 범위의 유무를 나타내었다.

(2) 접속 구조체의 제작

L/S가 100 ㎛/100 ㎛인 구리 전극 패턴(구리 전극 두께 10 ㎛)을 상면에 갖는 유리 에폭시 기판(FR-4 기판)을 준비하였다. 또한, L/S가 100 ㎛/100 ㎛인 구리 전극 패턴(구리 전극 두께 10 ㎛)을 하면에 갖는 플렉시블 인쇄 기판을 준비하였다.

유리 에폭시 기판과 플렉시블 기판과의 중첩 면적은 1.5 cm×4 mm로 하고, 접속한 전극수는 75쌍으로 하였다.

상기 유리 에폭시 기판의 상면에, 제작 직후의 이방성 도전 재료를 두께 50 ㎛가 되도록 도공하고, 이방성 도전 재료층을 형성하였다. 이 때, 용제를 포함하는 이방성 도전 페이스트에 대해서는 용제 건조를 행하였다. 다음으로, 이방성 도전 재료층의 상면에 상기 플렉시블 인쇄 기판을 전극끼리가 대향하도록 적층하였다. 그 후, 이방성 도전 재료층의 온도가 185℃가 되도록 헤드의 온도를 조정하면서, 반도체칩의 상면에 가압 가열 헤드를 올려놓고, 2.0 MPa의 압력을 가하여 땜납을 용융시키며, 이방성 도전 재료층을 185℃에서 경화시켜 접속 구조체를 얻었다.

(3) 상하의 전극간의 도통 시험

얻어진 접속 구조체의 상하의 전극간의 접속 저항을 각각 4 단자법에 의해 측정하였다. 2개의 접속 저항의 평균값을 산출하였다. 또한, 전압=전류×저항의 관계로부터, 일정한 전류를 흘렸을 때의 전압을 측정함으로써 접속 저항을 구할 수 있다. 도통 시험을 하기의 기준으로 판정하였다.

[도통 시험의 판정 기준]

○○: 접속 저항의 평균값이 8.0 Ω 이하

○: 접속 저항의 평균값이 8.0 Ω 초과 10.0 Ω 이하

△: 접속 저항의 평균값이 10.0 Ω 초과 15.0 Ω 이하

×: 접속 저항의 평균값이 15.0 Ω 초과

(4) 내습열성

바이어스 시험에 의해 내습열성을 평가하였다. 구체적으로는 L/S가 100 ㎛/100 ㎛인 빗형 구리 전극 패턴(구리 전극 두께 10 ㎛)을 상면에 갖는 유리 에폭시 기판(FR-4 기판)을 준비하였다. 또한, L/S가 100 ㎛/100 ㎛인 빗형 구리 전극 패턴(구리 전극 두께 10 ㎛)을 하면에 갖는 플렉시블 인쇄 기판을 준비하였다. 상기 (1)과 동일한 조건으로 접속 구조체를 얻었다.

85℃ 및 상대습도 85％의 조건으로 접속 구조체를 500시간 방치하였다. 그 후, 내습열성을 하기의 기준으로 판정하였다.

[내습열성의 균열 발생의 판정 기준]

○: 전극 사이를 접속하고 있는 도전성 입자 100개 중, 땜납에 균열이 발생하는 도전성 입자가 9개 이하

△: 전극 사이를 접속하고 있는 도전성 입자 100개 중 땜납에 균열이 발생하는 도전성 입자가 10개 이상, 19개 이하

×: 전극 사이를 접속하고 있는 도전성 입자 100개 중 땜납에 균열이 발생하는 도전성 입자가 20개 이상

[내습열성의 접속 저항의 판정 기준]

○: 방치 후의 접속 구조체에 있어서의 접속 저항이, 방치 전의 접속 구조체에 있어서의 접속 저항의 1.05배 미만

△: 방치 후의 접속 구조체에 있어서의 접속 저항이, 방치 전의 접속 구조체에 있어서의 접속 저항의 1.05배 이상 1.1배 미만

×: 방치 후의 접속 구조체에 있어서의 접속 저항이, 방치 전의 접속 구조체에 있어서의 접속 저항의 1.1배 이상

(5) 내열 충격 시험

얻어진 접속 구조체를 각각 20개 준비하고, -40℃에서 10분간 유지하고, 이어서 85℃까지 승온시켜 10분간 유지한 후, -40℃까지 강온하는 과정을 1사이클로 하고, 1사이클당 1시간으로 하는 냉열 사이클 시험을 실시하였다. 500사이클 및 1000사이클 후에 각각 10개의 접속 구조체를 취출하였다.

500사이클의 냉열 사이클 시험 후의 10개의 접속 구조체, 및 1000사이클의 냉열 사이클 시험 후의 10개의 접속 구조체에 대해서, 상하의 전극간의 도통 불량이 발생하였는지의 여부를 평가하였다. 내열 충격 시험을 하기의 기준으로 판정하였다.

[내열 충격 시험의 판정 기준]

○: 10개의 접속 구조체 전부에 있어서, 냉열 사이클 시험 전의 접속 저항으로부터의 접속 저항의 상승률이 5％ 이하임

△: 10개의 접속 구조체 전부에 있어서, 냉열 사이클 시험 전의 접속 저항으로부터의 접속 저항의 상승률이 5％ 초과 10％ 이하임

×: 10개의 접속 구조체 중, 냉열 사이클 시험 전의 접속 저항으로부터의 접속 저항의 상승률이 10％를 초과하는 접속 구조체가 1개 이상임

결과를 하기의 표 1에 나타내었다.

또한, 실시예 1 내지 8, 10 내지 12, 14의 내습열성(균열의 발생)의 판정 결과는 모두 "○"이지만, 실시예 14의 내습열성(균열의 발생)의 평가에 있어서의 균열이 발생하는 도전성 입자의 개수는, 실시예 1 내지 8, 10 내지 12의 내습열성(균열의 발생)의 평가에 있어서의 균열이 발생하는 도전성 입자의 개수보다도 적었다. 즉, 실시예 14의 내습열성(균열의 발생)의 평가 결과는, 실시예 1 내지 8, 10 내지 12의 내습열성(균열의 발생)의 평가 결과보다도 양호하였다.

1… 도전성 입자
1a… 표면
2… 수지 입자
2a… 표면
3… 도전층
4… 제1 도전층
4a… 표면
5… 땜납층
5a… 용융한 땜납층 부분
11… 도전성 입자
12… 땜납층
16… 땜납 입자
21… 접속 구조체
22… 제1 접속 대상 부재
22a… 표면
22b… 제1 전극
23… 제2 접속 대상 부재
23a… 표면
23b… 제2 전극
24… 접속부

Claims

결합제 수지와, 땜납을 도전성의 표면에 갖는 도전성 입자를 함유하고,
상기 결합제 수지가 가열에 의해 경화 가능한 경화성 화합물과, 열 경화제를 포함하고,
상기 결합제 수지와 상기 도전성 입자에 있어서의 상기 땜납을 각각 10℃/분의 승온 속도로 가열하여 시차 주사 열량 측정을 행했을 때에, 상기 결합제 수지의 본(本) 경화에 있어서의 발열 피크 톱 온도가 상기 땜납의 용융에 있어서의 흡열 피크 톱 온도보다도 낮은 도전 재료.
제1항에 있어서, 상기 결합제 수지의 본 경화에 있어서의 상기 발열 피크 톱 온도와, 상기 땜납의 용융에 있어서의 상기 흡열 피크 톱 온도와의 차가 30℃ 이하인 도전 재료.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 시차 주사 열량 측정을 행했을 때에, 상기 결합제 수지의 본 경화에 있어서의 발열 피크의 온도 범위와, 상기 땜납의 용융에 있어서의 흡열 피크의 온도 범위에 중복 부분이 존재하는 도전 재료.
제3항에 있어서, 상기 시차 주사 열량 측정을 행했을 때에, 상기 결합제 수지의 본 경화에 있어서의 발열 피크 톱에서의 발열량의 1/10 이상의 발열량을 나타내는 상기 결합제 수지의 본 경화에 있어서의 발열 피크 부분의 온도 범위와, 상기 땜납의 용융에 있어서의 흡열 피크 톱에서의 흡열량의 1/10 이상의 흡열량을 나타내는 상기 땜납의 용융에 있어서의 흡열 피크 부분의 온도 범위에 중복 부분이 존재하는 도전 재료.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열 경화제가 열 양이온 발생제를 포함하는 도전 재료.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열 경화제가 열 라디칼 발생제를 포함하는 도전 재료.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 도전성 입자가 기재 입자와, 상기 기재 입자의 표면 상에 배치된 땜납층을 구비하는 도전 재료.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 결합제 수지가 플럭스를 포함하는 도전 재료.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 이방성 도전 재료인 도전 재료.
제1 전극을 표면에 갖는 제1 접속 대상 부재와,
제2 전극을 표면에 갖는 제2 접속 대상 부재와,
상기 제1, 제2 접속 대상 부재를 접속하고 있는 접속부를 구비하고,
상기 접속부가 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 도전 재료에 의해 형성되어 있고,
상기 제1 전극과 상기 제2 전극이 상기 도전성 입자에 의해 전기적으로 접속되어 있는 접속 구조체.