KR20170118678A

KR20170118678A - 접속 구조체의 제조 방법

Info

Publication number: KR20170118678A
Application number: KR1020177002521A
Authority: KR
Inventors: 히또시 야마기와; 히데아끼 이시자와; 신야 우에노야마
Original assignee: 세키스이가가쿠 고교가부시키가이샤
Priority date: 2015-02-19
Filing date: 2016-02-17
Publication date: 2017-10-25
Also published as: JPWO2016133114A1; WO2016133114A1; CN107004975A; CN107004975B; JP6062106B1; TW201643893A

Abstract

본 발명에 따른 접속 구조체의 제조 방법은, 제1 접속 대상 부재(2)와 제2 접속 대상 부재(3)와의 사이에 도전 재료(11)를 배치한 후, 땜납 입자(11A)의 융점보다도 낮은 온도로부터, 상기 땜납 입자(11A)의 융점과 동등 이상의 온도이며 또한 결합제의 경화가 완료되지 않는 온도까지, 상기 도전 재료를 가열하는 제1 가열 공정과, 상기 제1 가열 공정 후에, 상기 제1 가열 공정보다도 높은 온도로 상기 도전 재료(11)를 가열하는 제2 가열 공정을 구비하고, 상기 제1 가열 공정에 있어서, 제1 전극(2a)과 제2 전극(3a)과의 사이에 위치하고 있지 않은 땜납 입자(11A)가 용융 변형하기 전에, 상기 제1 전극(2a)과 상기 제2 전극(3a)과의 사이를 향하여, 상기 제1 전극(2a)과 상기 제2 전극(3a)과의 사이에 위치하고 있지 않은 땜납 입자(11A)의 이동을 개시시킨다.

Description

접속 구조체의 제조 방법{CONNECTION STRUCTURAL BODY MANUFACTURING METHOD}

본 발명은, 복수의 땜납 입자를 포함하는 도전 재료를 사용하는 접속 구조체의 제조 방법에 관한 것이다.

이방성 도전 페이스트 및 이방성 도전 필름 등의 이방성 도전 재료가 널리 알려져 있다. 상기 이방성 도전 재료에서는, 결합제 중에 도전성 입자가 분산되어 있다.

상기 이방성 도전 재료는 각종 접속 구조체를 얻기 위해서, 예를 들어 플렉시블 프린트 기판과 유리 기판과의 접속(FOG(Film on Glass)), 반도체 칩과 플렉시블 프린트 기판과의 접속(COF(Chip on Film)), 반도체 칩과 유리 기판과의 접속(COG(Chip on Glass)), 및 플렉시블 프린트 기판과 유리 에폭시 기판과의 접속(FOB(Film on Board)) 등에 사용되고 있다.

상기 이방성 도전 재료에 의해, 예를 들어 플렉시블 프린트 기판의 전극과 유리 에폭시 기판의 전극을 전기적으로 접속할 때에는, 유리 에폭시 기판 상에, 도전성 입자를 포함하는 이방성 도전 재료를 배치한다. 이어서, 플렉시블 프린트 기판을 적층하고, 가열 및 가압한다. 이에 의해, 이방성 도전 재료를 경화시키고, 도전성 입자를 개재하여 전극 사이를 전기적으로 접속하여, 접속 구조체를 얻는다.

상기 이방성 도전 재료의 일례로서, 다음의 특허문헌 1에는, 도전성 입자와, 상기 도전성 입자의 융점에서 경화가 완료되지 않는 수지 성분을 포함하는 이방성 도전 재료가 기재되어 있다. 상기 도전성 입자로서는, 구체적으로는 주석(Sn), 인듐(In), 비스무트(Bi), 은(Ag), 구리(Cu), 아연(Zn), 납(Pb), 카드뮴(Cd), 갈륨(Ga), 은(Ag) 및 탈륨(Tl) 등의 금속이나, 이들 금속을 포함하는 합금이 예시되어 있다.

특허문헌 1에서는, 상기 도전성 입자의 융점보다도 높고, 또한 상기 수지 성분의 경화가 완료되지 않는 온도로, 이방성 도전 수지를 가열하는 수지 가열 스텝과, 상기 수지 성분을 경화시키는 수지 성분 경화 스텝을 거쳐, 전극 사이를 전기적으로 접속하는 것이 기재되어 있다. 또한, 특허문헌 1에는, 특허문헌 1의 도 8에 나타난 온도 프로파일에서 실장을 행하는 것이 기재되어 있다. 특허문헌 1에서는, 이방성 도전 수지가 가열되는 온도에서 경화가 완료되지 않는 수지 성분 내에서, 도전성 입자가 용융한다.

다음의 특허문헌 2에는, 열 경화성 수지를 포함하는 수지층과, 땜납분과, 경화제를 포함하고, 상기 땜납분과 상기 경화제가 상기 수지층 중에 존재하는 접착 테이프가 개시되어 있다. 이 접착 테이프는 필름 형상이며, 페이스트 형상이 아니다.

또한, 특허문헌 2에서는, 상기 접착 테이프를 사용한 접착 방법이 개시되어 있다. 구체적으로는, 제1 기판, 접착 테이프, 제2 기판, 접착 테이프 및 제3 기판을 밑에서부터 이 순서대로 적층하여 적층체를 얻는다. 이때, 제1 기판의 표면에 설치된 제1 전극과, 제2 기판의 표면에 설치된 제2 전극을 대향시킨다. 또한, 제2 기판의 표면에 설치된 제2 전극과 제3 기판의 표면에 설치된 제3 전극을 대향시킨다. 그리고, 적층체를 소정의 온도에서 가열하여 접착한다. 이에 의해, 접속 구조체를 얻는다.

또한, 하기의 특허문헌 3에는, 복수의 전극 단자를 갖는 배선 기판과 대향시켜서, 복수의 접속 단자를 갖는 반도체 칩을 배치하고, 상기 배선 기판의 상기 전극 단자와, 상기 반도체 칩의 상기 접속 단자를 전기적으로 접속하는 플립 칩 실장 방법이 개시되어 있다. 이 플립 칩 실장 방법은, (1) 상기 배선 기판의 상기 전극 단자를 갖는 표면 상에, 땜납분 및 대류 첨가제를 함유하는 수지를 공급하는 공정과, (2) 상기 수지 표면에, 상기 반도체 칩을 맞닿게 하는 공정과, (3) 상기 배선 기판을, 상기 땜납분이 용융하는 온도로 가열하는 공정과, (4) 상기 가열 공정 후, 상기 수지를 경화시키는 공정을 포함한다. 상기 배선 기판의 가열 공정 (3)에 있어서, 상기 전극 단자와 상기 접속 단자를 전기적으로 접속하는 접속체를 형성하고 또한 상기 수지의 경화 공정 (4)에 있어서, 상기 반도체 칩을 상기 배선 기판에 고정한다.

또한, 특허문헌 4에서는, 전자 부품의 실장 방법이 개시되어 있다. 이 전자 부품의 실장 방법에서는 배선 기판과, 전자 부품 군과, 수지 조성물을 사용하고 있다. 상기 배선 기판에는, 도체 배선과 접속 단자가 설치되어 있다. 상기 전자 부품 군은, 수동 부품을 적어도 1개 포함하는 복수의 전자 부품을 갖는다. 각 전자 부품은 전극 단자를 갖는다. 상기 수지 조성물은 땜납분, 대류 첨가제 및 상기 땜납분의 용융 온도에서 유동성을 갖는 수지를 포함한다.

상기 전자 부품의 실장 방법은, 상기 배선 기판과, 상기 전자 부품 군과, 상기 수지 조성물을 준비하는 제1 공정과, 상기 배선 기판의 주면에 상기 수지 조성물을 도포하는 제2 공정과, 상기 접속 단자와 상기 전극 단자를 위치 정렬하고, 상기 전자 부품 군을 상기 수지 조성물 표면에 맞닿게 하는 제3 공정과, 적어도 상기 수지 조성물을 가열하여, 상기 땜납분을 용융시킴과 함께 상기 대류 첨가제에 의해 상기 땜납분을 상기 접속 단자와 상기 전극 단자와의 사이에 자기 집합시키면서 성장시켜서, 상기 접속 단자와 상기 전극 단자를 땜납 접속하는 제4 공정과, 상기 수지 조성물 중의 상기 수지를 경화시켜서 상기 전자 부품 군 각각과 상기 배선 기판을 상기 수지에 의해 접착 고정하는 제5 공정을 포함한다.

일본 특허 공개 제2004-260131호 공보 WO2008/023452A1 일본 특허 공개 제2006-114865호 공보 WO2006/101155A1

종래의 땜납분이나, 땜납층을 표면에 갖는 도전성 입자를 포함하는 이방성 도전 페이스트에서는, 땜납분 또는 도전성 입자가 전극(라인) 상에 효율적으로 배치되지 않는 경우가 있다. 종래의 땜납분 또는 도전성 입자에서는, 땜납분 또는 도전성 입자의 전극 상으로의 이동 속도가 느린 것이 있다.

또한, 특허문헌 1에 기재된 이방성 도전 재료를 사용하여, 특허문헌 1에 기재된 방법으로 전극 사이를 전기적으로 접속하면, 땜납을 포함하는 도전성 입자가 전극(라인) 상에 효율적으로 배치되지 않는 경우가 있다. 또한, 특허문헌 1의 실시예에서는, 땜납의 융점 이상의 온도에서, 땜납을 충분히 이동시키기 위해서, 일정 온도로 유지하고 있고, 접속 구조체의 제조 효율이 낮아진다. 특허문헌 1의 도 8에 나타난 온도 프로파일로 실장을 행하면, 접속 구조체의 제조 효율이 낮아진다.

또한, 특허문헌 2에 기재된 접착 테이프는 필름 형상이며, 페이스트 형상은 아니다. 이로 인해, 땜납분을 전극(라인) 상에 효율적으로 배치하는 것은 곤란하다. 예를 들어, 특허문헌 2에 기재된 접착 테이프에서는 땜납분의 일부가, 전극이 형성되어 있지 않은 영역(스페이스)에도 배치되기 쉽다. 전극이 형성되어 있지 않은 영역에 배치된 땜납분은 전극 사이의 도통에 기여하지 않는다. 또한, 특허문헌 2의 단락 [0009]에서는 가열에 의해 땜납분이 용융하고, 용융한 땜납분은 수지층 중을 이동하여 도체부 표면에 자기 정합적으로 이동한다고 기재되어 있어, 땜납 입자가 용융 변형한 후에 수지층 중을 이동하고 있다.

또한, 특허문헌 2에서는, 이방성 도전 재료에 사용하는 도전성 입자에 대해서는 구체적인 기재가 없다. 또한, 전극 사이에 위치하고 있지 않은 땜납 입자가 용융 변형하기 전에 전극 사이를 향하여 이동을 개시하는 것에 대해서, 전혀 기재되어 있지 않다.

또한, 특허문헌 3에서는, 땜납분을 포함하는 도전 페이스트 중에, 대류 첨가제를 첨가하고 있다. 특허문헌 4에서는 땜납분, 대류 첨가제 및 상기 땜납분의 용융 온도에서 유동성을 갖는 수지를 포함하는 수지 조성물이 기재되어 있다. 그러나, 특허문헌 3, 4의 기재와 같은 대류 첨가제를 첨가한 경우에는, 도전 페이스트의 경화물에 대류 첨가제가 이물로서 잔류하는 경우가 있다. 또한, 대류 첨가제의 첨가에 의해, 도전 페이스트의 성질이 바뀌는 경우도 있다. 더욱이, 도전 페이스트의 경화물에 보이드가 발생하기 쉽다. 결과로서, 전극 간의 도통 신뢰성이 낮아지는 경우가 있다. 또한, 사용할 수 있는 도전 페이스트가 제약된다.

또한, 특허문헌 3의 단락 [0021]에서는, 땜납의 용융과 대류 첨가제의 비등 현상 중 어느 것이 먼저 발생했다고 해도, 양쪽의 현상이 발생한 상태에 있어서 특허문헌 3의 발명의 효과가 나타날 수 있다고 기재되어 있어, 땜납 입자가 용융 변형한 후에 수지 중을 이동하고 있다.

또한, 특허문헌 3의 단락 [0021]에서는, 가열에 의해 비등한 대류 첨가제가 수지 중을 대류함으로써, 또는 수지 중을 땜납분이 대류함으로써, 땜납분의 이동이 촉진된다고 기재되어 있고, 땜납분은 대류 첨가제에 의해 발생한 대류에 실려 이동하고 있는 것에 지나지 않는다. 즉, 전극 사이에 위치하고 있지 않은 땜납 입자가 용융 변형하기 전에 전극 사이를 향하여 이동을 개시하는 것에 대해서, 전혀 기재되어 있지 않다.

또한, 특허문헌 4의 단락 [0056]에서는, 적어도 수지 조성물 3을 땜납분 5가 용융하는 온도까지 가열한다고 기재되어 있다. 또한 단락 [0057]에서는, 이 온도에서 대류 첨가제가 비등 또는 분해되어 가스를 방출한다. 방출된 가스에 의해, 땜납분 5가 수지 조성물 3 중을 격렬하게 움직이는 것이 기재되어 있다. 이 경우에, 땜납 입자가 용융 변형한 후에, 대류 첨가제에 의해 발생한 대류에 실려 수지 조성물 중을 이동하고 있는 것에 지나지 않는다. 특허문헌 4에는, 전극 사이에 위치하고 있지 않은 땜납 입자가 용융 변형하기 전에 전극 사이를 향하여 이동을 개시하는 것에 대해서, 전혀 기재되어 있지 않다.

본 발명의 목적은, 땜납 입자를 전극 상에 효율적으로 배치할 수 있고, 전극 간의 도통 신뢰성을 높일 수 있는 접속 구조체의 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 넓은 국면에 의하면, 복수의 땜납 입자와 결합제를 포함하는 도전 재료가 사용되고, 복수의 제1 전극을 표면에 갖는 제1 접속 대상 부재가 사용되고, 또한 복수의 제2 전극을 표면에 갖는 제2 접속 대상 부재가 사용되고, 상기 결합제가 상기 땜납 입자의 융점에서 경화가 완료되지 않고, 접속 구조체의 제조 방법은, 상기 제1 접속 대상 부재의 표면 상에, 상기 도전 재료를 배치하는 공정과, 상기 도전 재료의 상기 제1 접속 대상 부재측과는 반대의 표면 상에, 상기 제2 접속 대상 부재를, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극이 대향하도록 배치하는 공정과, 상기 땜납 입자의 융점보다도 낮은 온도로부터, 상기 땜납 입자의 융점과 동등 이상의 온도이며 또한 상기 결합제의 경화가 완료되지 않는 온도까지, 상기 도전 재료를 가열하는 제1 가열 공정과, 상기 제1 가열 공정 후에, 상기 제1 가열 공정보다도 높은 온도로 상기 도전 재료를 가열함으로써, 상기 제1 접속 대상 부재와 상기 제2 접속 대상 부재를 접속하고 있는 접속부를, 상기 도전 재료에 의해 형성하고, 또한 상기 제1 전극과 상기 제2 전극을, 상기 접속부 중의 땜납부에 의해 전기적으로 접속하는 제2 가열 공정을 구비하고, 상기 제1 가열 공정에 있어서, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극과의 사이에 위치하고 있지 않은 땜납 입자가 용융 변형하기 전에, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극과의 사이를 향하여, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극과의 사이에 위치하고 있지 않은 땜납 입자의 이동을 개시시키는, 접속 구조체의 제조 방법이 제공된다.

본 발명에 따른 접속 구조체의 제조 방법의 어느 특정한 국면에서는, 상기 제1 가열 공정에 있어서, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극과의 사이를 향하여, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극과의 사이에 위치하고 있지 않은 땜납 입자의 이동을 개시시키기 전에, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극과의 사이에 위치하고 있지 않은 땜납 입자를 한데 모이게 하고, 이어서 상기 제1 전극과 상기 제2 전극과의 사이를 향하여, 한데 모여든 상기 땜납 입자의 이동을 개시시킨다.

본 발명에 따른 접속 구조체의 제조 방법의 어느 특정한 국면에서는, 상기 도전 재료가 플럭스를 포함하고, 상기 플럭스의 활성 온도는, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극과의 사이에 위치하고 있지 않은 땜납 입자를 한데 모이게 하는 온도 이상이다.

본 발명에 따른 접속 구조체의 제조 방법의 어느 특정한 국면에서는, 상기 도전 재료가 플럭스를 포함하고, 상기 플럭스의 활성 온도는, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극과의 사이를 향하여, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극과의 사이에 위치하고 있지 않은 땜납 입자의 이동을 개시시키는 온도보다도 낮다.

본 발명에 따른 접속 구조체의 제조 방법의 어느 특정한 국면에서는, 상기 제1 가열 공정에 있어서, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극과의 사이에 위치하는 땜납 입자가 용융 변형한 후에, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극과의 사이를 향하여, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극과의 사이에 위치하고 있지 않은 땜납 입자의 이동을 개시시킨다.

본 발명에 따른 접속 구조체의 제조 방법의 어느 특정한 국면에서는, 상기 제2 접속 대상 부재가 반도체 칩, 수지 필름, 플렉시블 프린트 기판, 리지드 플렉시블 기판 또는 플렉시블 플랫 케이블이다.

본 발명에 따른 접속 구조체의 제조 방법의 어느 특정한 국면에서는, 상기 제2 접속 대상 부재를 배치하는 공정 및 상기 제1 가열 공정에 있어서, 가압을 행하지 않고, 상기 도전 재료에는 상기 제2 접속 대상 부재의 중량이 가해지거나, 또는 상기 제2 접속 대상 부재를 배치하는 공정 및 상기 제1 가열 공정 중 적어도 한 쪽에 있어서, 가압을 행하고, 또한 상기 제2 접속 대상 부재를 배치하는 공정 및 상기 제1 가열 공정의 양쪽에 있어서, 가압의 압력이 1MPa 미만이다.

본 발명에 따른 접속 구조체의 제조 방법의 어느 특정한 국면에서는, 상기 땜납 입자의 평균 입자 직경이 0.5㎛ 이상, 100㎛ 이하이다.

본 발명에 따른 접속 구조체의 제조 방법의 어느 특정한 국면에서는, 상기 도전 재료 중의 상기 땜납 입자의 함유량이 10중량％ 이상, 90중량％ 이하이다.

본 발명에 따른 접속 구조체의 제조 방법의 어느 특정한 국면에서는, 상기 땜납 입자의 땜납 표면에, 에테르 결합, 에스테르 결합 또는 하기 식 (X)로 표시되는 기를 통하여, 카르복실기를 적어도 1개 갖는 기가 공유 결합하고 있다.

본 발명에 따른 접속 구조체의 제조 방법의 어느 특정한 국면에서는, 상기 땜납 입자의 땜납 표면에, 상기 식 (X)로 표시되는 기를 통하여, 카르복실기를 적어도 1개 갖는 기가 공유 결합하고 있다.

본 발명에 따른 접속 구조체의 제조 방법의 어느 특정한 국면에서는, 상기 땜납 입자 표면의 제타 전위가 플러스이다.

본 발명에 따른 접속 구조체의 제조 방법은, 상기 제1 접속 대상 부재의 표면 상에, 상기 도전 재료를 배치하는 공정과, 상기 도전 재료의 상기 제1 접속 대상 부재측과는 반대의 표면 상에, 상기 제2 접속 대상 부재를, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극이 대향하도록 배치하는 공정과, 상기 땜납 입자의 융점보다도 낮은 온도로부터, 상기 땜납 입자의 융점과 동등 이상의 온도이며 또한 상기 결합제의 경화가 완료되지 않는 온도까지, 상기 도전 재료를 가열하는 제1 가열 공정과, 상기 제1 가열 공정 후에, 상기 제1 가열 공정보다도 높은 온도로 상기 도전 재료를 가열함으로써, 상기 제1 접속 대상 부재와 상기 제2 접속 대상 부재를 접속하고 있는 접속부를, 상기 도전 재료에 의해 형성하고, 또한 상기 제1 전극과 상기 제2 전극을, 상기 접속부 중의 땜납부에 의해 전기적으로 접속하는 제2 가열 공정을 구비하고, 상기 제1 가열 공정에 있어서, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극과의 사이에 위치하고 있지 않은 땜납 입자가 용융 변형하기 전에, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극과의 사이를 향하여, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극과의 사이에 위치하고 있지 않은 땜납 입자의 이동을 개시시키므로, 땜납 입자를 전극 상에 효율적으로 배치할 수 있어, 전극 간의 도통 신뢰성을 높일 수 있다.

도 1은, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 접속 구조체의 제조 방법에 의해 얻어지는 접속 구조체를 모식적으로 도시하는 부분 절결 정면 단면도이다.
도 2의 (a) 내지 (b)는, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 접속 구조체의 제조 방법의 각 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3의 (a) 내지 (c)는, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 접속 구조체의 제조 방법의 각 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 접속 구조체의 제조 방법의 각 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는, 접속 구조체의 변형예를 나타내는 부분 절결 정면 단면도이다.

이하, 본 발명의 상세를 설명한다.

본 발명에 따른 접속 구조체의 제조 방법에서는, 복수의 땜납 입자와, 결합제를 포함하는 도전 재료가 사용된다. 본 발명에 따른 접속 구조체의 제조 방법에서는, 복수의 제1 전극을 표면에 갖는 제1 접속 대상 부재가 사용된다. 본 발명에 따른 접속 구조체의 제조 방법에서는, 복수의 제2 전극을 표면에 갖는 제2 접속 대상 부재가 사용된다.

본 발명에 따른 접속 구조체의 제조 방법에서는, 상기 땜납 입자는 땜납을 도전부의 외표면에 갖는다. 본 발명에 따른 접속 구조체의 제조 방법에서는, 상기 결합제가 상기 땜납 입자의 융점에서 경화가 완료되지 않는다. 또한, 땜납 입자의 융점에서 경화가 완료되지 않는다란, 땜납 입자의 융점에서, 결합제가 유동성을 갖는 상태인 것을 의미한다.

본 발명에 따른 접속 구조체의 제조 방법은, (1) 상기 제1 접속 대상 부재의 표면 상에, 상기 도전 재료를 배치하는 공정과, (2) 상기 도전 재료의 상기 제1 접속 대상 부재측과는 반대의 표면 상에, 상기 제2 접속 대상 부재를, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극이 대향하도록 배치하는 공정과, (3) 상기 땜납 입자의 융점보다도 낮은 온도로부터, 상기 땜납 입자의 융점과 동등 이상의 온도이며 또한 상기 결합제의 경화가 완료되지 않는 온도까지, 상기 도전 재료를 가열하는 제1 가열 공정과, (4) 상기 제1 가열 공정 후에, 상기 제1 가열 공정보다도 높은 온도로 상기 도전 재료를 가열함으로써, 상기 제1 접속 대상 부재와 상기 제2 접속 대상 부재를 접속하고 있는 접속부를, 상기 도전 재료에 의해 형성하고, 또한 상기 제1 전극과 상기 제2 전극을, 상기 접속부 중의 땜납부에 의해 전기적으로 접속하는 제2 가열 공정을 구비한다.

본 발명에 따른 접속 구조체의 제조 방법에서는, 상기 제1 가열 공정에 있어서, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극과의 사이에 위치하고 있지 않은 땜납 입자가 용융 변형하기 전에, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극과의 사이를 향하여, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극과의 사이에 위치하고 있지 않은 땜납 입자의 이동을 개시시킨다.

본 발명에서는, 상기의 구성이 구비되어 있으므로, 전극 사이를 전기적으로 접속한 경우에, 복수의 땜납 입자가, 상하의 대향한 전극 사이에 모이기 쉬워, 복수의 땜납 입자를 전극(라인) 상에 효율적으로 배치할 수 있다. 또한, 복수의 땜납 입자의 일부가, 전극이 형성되어 있지 않은 영역(스페이스)에 배치되기 어려워, 전극이 형성되어 있지 않은 영역에 배치되는 땜납 입자의 양을 상당히 적게 할 수 있다. 본 발명에서는, 대향하는 전극 사이에 위치하고 있지 않은 땜납 입자를, 대향하는 전극 사이에 효율적으로 이동시킬 수 있다. 따라서, 전극 간의 도통 신뢰성을 높일 수 있다. 게다가, 접속되어서는 안 되는 가로 방향에 인접하는 전극 사이의 전기적인 접속을 방지할 수 있어, 절연 신뢰성을 높일 수 있다.

상기 제1 전극과 상기 제2 전극과의 사이에 위치하고 있지 않은 땜납 입자가 용융하는 시기로서는, 땜납 입자가 제1 전극과 제2 전극과의 사이로 이동한 후, 또는 그 근방으로 이동한 후이다.

상기 제1 가열 공정에 있어서, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극과의 사이에 위치하고 있지 않은 땜납 입자가 용융 변형하기 전에, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극과의 사이를 향하여, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극과의 사이에 위치하고 있지 않은 땜납 입자의 이동을 개시시키는 구체적인 방법으로서는, 금속에 의해 형성된 전극 부분과 유기물에 의해 형성된 그 밖의 부분과의 열 용량 차나 비열 차에 의해, 승온시의 전극 부분의 온도가 높아지도록 제어하는 방법, 땜납의 이동시에 이동에 필요한 시간 내에서의, 결합제의 경화 속도를 제어하는 방법, 및 플럭스의 활성 온도를 땜납 입자의 융점보다 낮게 제어하는 방법 등을 들 수 있다. 이들 방법을 적절히 조합함으로써, 상기의 이동 조건으로 할 수 있다.

도통 신뢰성을 보다 한층 높이는 관점에서는, 상기 제1 가열 공정에 있어서, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극과의 사이를 향하여, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극과의 사이에 위치하고 있지 않은 땜납 입자의 이동을 개시시키기 전에, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극과의 사이에 위치하고 있지 않은 땜납 입자를 한데 모이게 하고, 이어서 상기 제1 전극과 상기 제2 전극과의 사이를 향하여, 한데 모여든 상기 땜납 입자의 이동을 개시시키는 것이 바람직하다. 예를 들어, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극과의 사이에 위치하고 있지 않은 땜납 입자를 한데 모이게 함으로써, 땜납 입자 전체를 망 형상으로 해도 된다. 한데 모여든 땜납 입자 및 망 형상으로 배치된 땜납 입자는, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극과의 사이로의 이동시에, 연동되어 가까이 끌어 당겨지기 때문에, 땜납 입자의 이동 속도가 빨라진다. 상기 제1 전극과 상기 제2 전극과의 사이에 위치하고 있지 않은 땜납 입자를, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극과의 사이에 위치하고 있지 않은 영역에서 한데 모이게 하는 것이 바람직하다. 한데 모여든 땜납 입자는 용융 변형하고 있지 않은 것이 바람직하고, 고체의 상태인 것이 바람직하다.

한데 모여든 땜납 입자에 있어서, 땜납 입자의 표면 사이의 거리의 평균은 땜납 입자의 평균 입자 직경 이하인 것이 바람직하고, 3㎛ 이하인 것이 바람직하다. 땜납 입자의 표면 사이의 거리는, 어떤 땜납 입자의 표면에 대하여 가장 가까운 땜납 입자의 표면까지의 거리이다.

전극 간의 도통 신뢰성을 보다 한층 높이는 관점에서는, 상기 도전 재료가 플럭스를 포함하고, 상기 플럭스의 활성 온도는, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극과의 사이에 위치하고 있지 않은 땜납 입자를 한데 모이게 하는 온도 이상인 것이 바람직하다.

전극 간의 도통 신뢰성을 보다 한층 높이는 관점에서는, 상기 도전 재료가 플럭스를 포함하고, 상기 플럭스의 활성 온도는, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극과의 사이를 향하여, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극과의 사이에 위치하고 있지 않은 땜납 입자의 이동을 개시시키는 온도보다도 낮은 것이 바람직하다.

전극 간의 도통 신뢰성을 보다 한층 높이는 관점에서는, 상기 제1 가열 공정에 있어서, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극과의 사이에 위치하는 땜납 입자가 용융 변형한 후에, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극과의 사이를 향하여, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극과의 사이에 위치하고 있지 않은 땜납 입자의 이동을 개시시키는 것이 바람직하다.

전극 간의 절연 신뢰성을 보다 한층 높이는 관점에서는, 상기 제1 가열 공정에 있어서, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극과의 사이에 위치하는 땜납 입자가 용융 변형하기 전에, 제1 전극과 제2 전극과의 사이, 또는 그 근방을 향하여, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극과의 사이에 위치하고 있지 않은 땜납 입자를 이동시키는 것이 바람직하다. 가로 방향에 인접하는 전극 사이에서, 땜납 입자가 용융해버리면, 복수의 땜납 입자가 용융에 의해 일체화된 큰 땜납 입자가 생성되어 버린다. 이에 의해, 인접하는 전극 사이의 쇼트가 발생하여, 절연 신뢰성이 저하되는 경향이 있다.

본 발명에 따른 접속 구조체의 제조 방법에서는, 상기 제2 접속 대상 부재를 배치하는 공정 및 상기 제1 가열 공정에 있어서, 가압을 행하지 않고, 상기 도전 재료에는 상기 제2 접속 대상 부재의 중량이 가해지거나, 또는 상기 제2 접속 대상 부재를 배치하는 공정 및 상기 제1 가열 공정 중 적어도 한쪽에 있어서, 가압을 행하고, 또한 상기 제2 접속 대상 부재를 배치하는 공정 및 상기 제1 가열 공정의 양쪽에 있어서, 가압의 압력이 1MPa 미만인 것이 바람직하다. 1MPa 이상의 가압의 압력을 가하지 않음으로써, 땜납 입자의 응집이 상당히 촉진된다. 접속 대상 부재의 휨을 억제하는 관점에서는, 본 발명에 따른 접속 구조체의 제조 방법에서는, 상기 제2 접속 대상 부재를 배치하는 공정 및 상기 제1 가열 공정 중 적어도 한쪽에 있어서, 가압을 행하고, 또한 상기 제2 접속 대상 부재를 배치하는 공정 및 상기 제1 가열 공정의 양쪽에 있어서, 가압의 압력이 1MPa 미만이어도 된다. 가압을 행하는 경우에, 상기 제2 접속 대상 부재를 배치하는 공정만에 있어서, 가압을 행해도 되고, 상기 제1 가열 공정만에 있어서, 가압을 행해도 되고, 상기 제2 접속 대상 부재를 배치하는 공정과 상기 제1 가열 공정과의 양쪽에 있어서, 가압을 행해도 된다. 가압의 압력이 1MPa 미만에는, 가압하고 있지 않은 경우가 포함된다. 가압을 행하는 경우에, 가압의 압력은, 바람직하게는 0.9MPa 이하, 보다 바람직하게는 0.8MPa 이하이다. 가압의 압력이 0.8MPa 이하인 경우에, 가압의 압력이 0.8MPa을 초과하는 경우에 비하여, 땜납 입자의 응집이 보다 한층 현저하게 촉진된다.

본 발명에 따른 접속 구조체의 제조 방법에서는, 상기 제2 접속 대상 부재를 배치하는 공정 및 상기 제1 가열 공정에 있어서, 가압을 행하지 않고, 상기 도전 재료에는, 상기 제2 접속 대상 부재의 중량이 가해지는 것이 바람직하고, 상기 제2 접속 대상 부재를 배치하는 공정 및 상기 제1 가열 공정에 있어서, 상기 도전 재료에는, 상기 제2 접속 대상 부재의 중량의 힘을 초과하는 가압 압력은 가해지지 않는 것이 바람직하다. 또한, 상기 제2 가열 공정에 있어서, 가압을 행하지 않고, 상기 도전 재료에는, 상기 제2 접속 대상 부재의 중량이 가해지는 것이 바람직하고, 상기 제2 가열 공정에 있어서, 상기 도전 재료에는, 상기 제2 접속 대상 부재의 중량의 힘을 초과하는 가압 압력은 가해지지 않는 것이 바람직하다. 이들 경우에는, 복수의 땜납부에 있어서, 땜납량의 균일성을 보다 한층 높일 수 있다. 더욱이, 땜납부의 두께를 보다 한층 효과적으로 두껍게 할 수 있어, 복수의 땜납 입자가 전극 사이에 많이 모이기 쉬워져, 복수의 땜납 입자를 전극(라인) 상에 보다 한층 효율적으로 배치할 수 있다. 또한, 복수의 땜납 입자의 일부가, 전극이 형성되어 있지 않은 영역(스페이스)에 배치되기 어려워, 전극이 형성되어 있지 않은 영역에 배치되는 땜납 입자의 양을 보다 한층 적게 할 수 있다. 따라서, 전극 간의 도통 신뢰성을 보다 한층 높일 수 있다. 게다가, 접속되어서는 안 되는 가로 방향에 인접하는 전극 사이의 전기적인 접속을 보다 한층 방지할 수 있어, 절연 신뢰성을 보다 한층 높일 수 있다.

이와 같이, 복수의 땜납 입자를 전극 상에 효율적으로 배치하고, 또한 전극이 형성되어 있지 않은 영역에 배치되는 땜납 입자의 양을 상당히 적게 하기 위해서는, 도전 필름이 아니라, 도전 페이스트를 사용하는 것이 바람직하다. 본 발명자들은, 도전 페이스트의 사용에 의해 이러한 효과가 얻어지는 것을 발견하였다.

또한, 상기 제2 접속 대상 부재를 배치하는 공정 및 상기 제1 가열 공정에 있어서, 가압을 행하지 않고, 상기 도전 페이스트에, 상기 제2 접속 대상 부재의 중량이 가해지면, 접속부가 형성되기 전에 전극이 형성되어 있지 않은 영역(스페이스)에 배치되어 있었던 땜납 입자가 제1 전극과 제2 전극과의 사이로 보다 한층 모이기 쉬워져, 복수의 땜납 입자를 전극(라인) 상에 보다 한층 효율적으로 배치할 수 있는 것도, 본 발명자는 발견하였다. 본 발명에서는, 도전 필름이 아니라, 도전 페이스트를 사용한다는 구성과, 가압을 행하지 않고, 상기 도전 페이스트에는 상기 제2 접속 대상 부재의 중량이 가해지도록 한다고 하는 구성을 조합하여 채용하는 것에는, 본 발명의 효과를 보다 한층 높은 레벨에서 얻기 때문에 큰 의미가 있다.

또한, 일본 특허 공개 제2004-260131호 공보에서는, 땜납 입자의 융점보다도 높고, 또한 수지 성분의 경화가 완료되지 않는 온도로, 이방성 도전 수지를 가열하는 수지 가열 스텝과, 상기 수지 성분을 경화시키는 수지 성분 경화 스텝을 거쳐, 전극 사이를 전기적으로 접속하는 것이 기재되어 있다. 그러나, 일본 특허 공개 제2004-260131호 공보에 구체적으로 개시된 방법에서는, 이방성 도전 수지가 가열되는 온도에서 경화가 완료되지 않는 수지 성분 내에서, 땜납 입자가 용융한다. 이 경우에, 땜납 입자는, 대향하는 전극 사이로 효율적으로 이동하지 않는다.

또한, WO2008/023452A1에서는, 땜납분을 전극 표면에 흘러가게 하여 효율적으로 이동시키는 관점에서는, 접착시에 소정의 압력으로 가압하면 되는 것이 기재되어 있고, 가압 압력은 땜납 영역을 더욱 확실하게 형성하는 관점에서는, 예를 들어 0MPa 이상, 바람직하게는 1MPa 이상으로 하는 것이 기재되어 있고, 추가로 접착 테이프에 의도적으로 첨가하는 압력이 0MPa이어도, 접착 테이프 상에 배치된 부재의 자중에 의해, 접착 테이프에 소정의 압력이 가해져도 되는 것이 기재되어 있다. WO2008/023452A1에서는, 접착 테이프에 의도적으로 첨가하는 압력이 0MPa이어도 되는 것은 기재되어 있지만, 0MPa을 초과하는 압력을 부여한 경우와 0MPa로 한 경우와의 효과의 차이에 대해서는, 전혀 기재되어 있지 않다. 또한, WO2008/023452A1에서는 필름 형상이 아니라, 페이스트 형상의 도전 페이스트를 사용하는 것의 중요성에 대해서도 전혀 인식되어 있지 않다.

또한, 도전 필름이 아니라, 도전 페이스트를 사용하면, 도전 페이스트의 도포량에 의해, 접속부 및 땜납부의 두께를 조정하는 것이 용이해진다. 한편, 도전 필름에서는, 접속부의 두께를 변경하거나 조정하거나 하기 위해서는, 다른 두께의 도전 필름을 준비하거나, 소정의 두께의 도전 필름을 준비하거나 해야 한다는 문제가 있다. 또한, 도전 필름에서는, 땜납의 용융 온도에서, 도전 필름의 용융 점도를 충분히 내릴 수 없어 땜납 입자의 응집이 저해되기 쉬운 경향이 있다는 문제가 있다.

또한, 도전 재료는 대류 첨가제를 포함하지 않는 것이 바람직하다. 도전 재료에 대류 첨가제 등을 첨가하지 않음으로써, 대류 첨가제에 기인하는 도전 페이스트의 품질 저하를 억제할 수 있고, 대류 첨가제에 기인하는 전극 사이의 접속 저항의 저하를 억제할 수 있다. 또한, 도전 재료의 기본 성능이 대류 첨가제에 의해 저하되는 것을 억제할 수 있다.

이하, 도면을 참조하면서, 본 발명의 구체적인 실시 형태 및 실시예를 설명 함으로써, 본 발명을 밝힌다.

우선, 도 1에, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 접속 구조체의 제조 방법에 의해 얻어지는 접속 구조체를 모식적으로 부분 절결 정면 단면도로 나타낸다.

도 1에 도시한 접속 구조체(1)는 제1 접속 대상 부재(2)와, 제2 접속 대상 부재(3)와, 제1 접속 대상 부재(2)와 제2 접속 대상 부재(3)를 접속하고 있는 접속부(4)를 구비한다. 접속부(4)는, 복수의 땜납 입자와, 결합제를 포함하는 도전 재료에 의해 형성되어 있다. 본 실시 형태에서는, 결합제는 열 경화성 성분을 포함한다. 본 실시 형태에서는 도전 재료로서, 도전 페이스트가 사용되고 있다.

접속부(4)는, 복수의 땜납 입자가 모여 서로 접합된 땜납부(4A)와, 열 경화성 성분이 열 경화된 경화물부(4B)를 갖는다. 본 실시 형태에서는, 땜납부(4A)를 형성하기 위해서, 도전성 입자로서 땜납 입자를 사용하고 있다. 상기 땜납 입자는, 중심 부분 및 도전부의 외표면의 모두가 땜납인 입자이다. 상기 땜납 입자는, 중심 부분 및 도전부의 외표면의 모두가 땜납에 의해 형성되어 있다.

제1 접속 대상 부재(2)는 표면(상면)에, 복수의 제1 전극(2a)을 갖는다. 제2 접속 대상 부재(3)는 표면(하면)에, 복수의 제2 전극(3a)을 갖는다. 제1 전극(2a)과 제2 전극(3a)이 땜납부(4A)에 의해 전기적으로 접속되어 있다. 따라서, 제1 접속 대상 부재(2)와 제2 접속 대상 부재(3)가 땜납부(4A)에 의해 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 접속부(4)에 있어서, 제1 전극(2a)과 제2 전극(3a)과의 사이에 모여든 땜납부(4A)와는 상이한 영역(경화물부(4B) 부분)에서는, 땜납은 존재하지 않는다. 땜납부(4A)와는 상이한 영역(경화물부(4B) 부분)에서는, 땜납부(4A)와 이격된 땜납은 존재하지 않는다. 또한, 소량이면, 제1 전극(2a)과 제2 전극(3a)과의 사이에 모여든 땜납부(4A)와는 상이한 영역(경화물부(4B) 부분)에, 땜납이 존재하고 있어도 된다.

도 1에 도시한 바와 같이, 접속 구조체(1)에서는, 제1 전극(2a)과 제2 전극(3a)과의 사이에, 복수의 땜납 입자가 모여, 복수의 땜납 입자가 용융한 후, 땜납 입자의 용융물이 전극의 표면에 번진 후에 고화되어, 땜납부(4A)가 형성되어 있다. 이로 인해, 땜납부(4A)와 제1 전극(2a), 및 땜납부(4A)와 제2 전극(3a)과의 접속 면적이 커진다. 즉, 땜납 입자를 사용함으로써, 도전성의 외표면이 니켈, 금 또는 구리 등의 금속인 도전성 입자를 사용한 경우와 비교하여, 땜납부(4A)와 제1 전극(2a), 및 땜납부(4A)와 제2 전극(3a)과의 접촉 면적이 커진다. 이것에 의해도, 접속 구조체(1)에 있어서의 도통 신뢰성 및 접속 신뢰성이 높아진다. 또한, 도전 재료에 플럭스가 포함되는 경우에, 플럭스는 일반적으로, 가열에 의해 점차 실활한다.

또한, 도 1에 도시하는 접속 구조체(1)에서는, 땜납부(4A)의 모두가, 제1, 제2 전극(2a, 3a) 사이의 대향하고 있는 영역에 위치하고 있다. 도 5에 도시하는 변형예의 접속 구조체(1X)는, 접속부(4X)만이 도 1에 도시하는 접속 구조체(1)와 상이하다. 접속부(4X)는 땜납부(4XA)와 경화물부(4XB)를 갖는다. 접속 구조체(1X)와 같이, 땜납부(4XA)의 대부분이, 제1, 제2 전극(2a, 3a)이 대향하고 있는 영역에 위치하고 있고, 땜납부(4XA)의 일부가, 제1, 제2 전극(2a, 3a)이 대향하고 있는 영역으로부터 측방에 비어져 나와 있어도 된다. 제1, 제2 전극(2a, 3a)이 대향하고 있는 영역으로부터 측방에 비어져 나와 있는 땜납부(4XA)는, 땜납부(4XA)의 일부이고, 땜납부(4XA)에서 이격된 땜납이 아니다. 또한, 본 실시 형태에서는, 땜납부에서 이격된 땜납의 양을 적게 할 수 있지만, 땜납부에서 이격된 땜납이 경화물부 중에 존재하고 있어도 된다.

땜납 입자의 사용량을 적게 하면, 접속 구조체(1)를 얻는 것이 용이해진다. 땜납 입자의 사용량을 많게 하면, 접속 구조체(1X)를 얻는 것이 용이해진다.

도통 신뢰성을 보다 한층 높이는 관점에서는, 상기 제1 전극과 상기 접속부와 상기 제2 전극과의 적층 방향으로 상기 제1 전극과 상기 제2 전극의 서로 대향하는 부분을 보았을 때에, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극의 서로 대향하는 부분의 면적 100％ 중의 50％ 이상에, 상기 접속부 중의 땜납부가 배치되어 있는 것이 바람직하다.

도통 신뢰성을 보다 한층 높이는 관점에서는, 상기 제1 전극과 상기 접속부와 상기 제2 전극과의 적층 방향과 직교하는 방향으로 상기 제1 전극과 상기 제2 전극의 서로 대향하는 부분을 보았을 때에, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극의 서로 대향하는 부분에, 상기 접속부 중의 땜납부의 70％ 이상이 배치되어 있는 것이 바람직하다.

이어서, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 접속 구조체의 제조 방법을 설명한다.

우선, 제1 전극(2a)을 표면(상면)에 갖는 제1 접속 대상 부재(2)를 준비한다. 이어서, 도 2의 (a)에 도시한 바와 같이, 제1 접속 대상 부재(2)의 표면 상에, 열 경화성 성분(11B)과, 복수의 땜납 입자(11A)를 포함하는 도전 페이스트(11)를 배치한다(제1 공정). 제1 접속 대상 부재(2)의 제1 전극(2a)이 설치된 표면 상에, 도전 페이스트(11)를 배치한다. 도전 페이스트(11)의 배치 후에, 땜납 입자(11A)는, 제1 전극(2a)(라인) 상과, 제1 전극(2a)이 형성되어 있지 않은 영역(스페이스) 상의 양쪽에 배치되어 있다.

도전 페이스트(11)의 배치 방법으로서는 특별히 한정되지 않지만, 디스펜서에 의한 도포, 스크린 인쇄 및 잉크젯 장치에 의한 토출 등을 들 수 있다.

또한, 제2 전극(3a)을 표면(하면)에 갖는 제2 접속 대상 부재(3)를 준비한다. 이어서, 도 2의 (b)에 도시한 바와 같이, 제1 접속 대상 부재(2)의 표면 상의 도전 페이스트(11)에 있어서, 도전 페이스트(11)의 제1 접속 대상 부재(2)측과는 반대측의 표면 상에, 제2 접속 대상 부재(3)를 배치한다(제2 공정). 도전 페이스트(11)의 표면 상에, 제2 전극(3a) 측으로부터, 제2 접속 대상 부재(3)를 배치한다. 이때, 제1 전극(2a)과 제2 전극(3a)을 대향시킨다.

이어서, 땜납 입자(11A)의 융점보다도 낮은 온도로부터, 땜납 입자(11A)(도전성 입자)의 융점보다도 높은 온도이며 또한 열 경화성 성분(11B)(결합제)의 경화가 완료되지 않는 온도까지, 도전 페이스트(11)를 가열한다(제3 공정/제1 가열 공정). 상기 제1 가열 공정에 있어서, 도 3의 (a) 내지 (c)의 각 상태를 거친다.

도 3의 (a) 내지 (c)의 각 상태를 거쳐, 제1 전극(2a)과 제2 전극(3a)과의 사이에 위치하고 있지 않은 땜납 입자(11A)의 외표면의 땜납이 용융 변형하기 전에, 제1 전극(2a)과 제2 전극(3a)과의 사이를 향하여, 제1 전극(2a)과 제2 전극(3a)과의 사이에 위치하고 있지 않은 땜납 입자(11A)의 이동을 개시시킨다. 즉, 제1 전극(2a)과 제2 전극(3a)과의 사이를 향하여, 제1 전극(2a)과 제2 전극(3a)과의 사이에 위치하고 있지 않은 땜납 입자(11A)의 이동이 개시하는 것은, 제1 전극(2a)과 제2 전극(3a)과의 사이에 위치하고 있지 않은 땜납 입자(11A)의 외표면의 땜납이 용융 변형한 후가 아니라, 제1 전극(2a)과 제2 전극(3a)과의 사이에 위치하고 있지 않은 땜납 입자(11A)의 외표면의 땜납이 용융 변형하기 전이다.

본 실시 형태에서는, 상기 제1 가열 공정에 있어서, 제1 전극(2a)과 제2 전극(3a)과의 사이를 향하여, 제1 전극(2a)과 제2 전극(3a)과의 사이에 위치하고 있지 않은 땜납 입자(11A)의 이동을 개시시키기 전에, 제1 전극(2a)과 제2 전극(3a)과의 사이에 위치하고 있지 않은 땜납 입자(11A)를 한데 모이게 하고 있다(도 3의 (a)).

또한, 본 실시 형태에서는, 상기 제1 가열 공정에 있어서, 제1 전극(2a)과 제2 전극(3a)과의 사이에 위치하는 땜납 입자(11A)의 외표면의 땜납을 용융 변형시키고 있다(도 3의 (b)).

이어서, 제1 전극(2a)과 제2 전극(3a)과의 사이를 향하여, 제1 전극(2a)과 제2 전극(3a)과의 사이에 위치하고 있지 않은 땜납 입자(11A)의 이동을 개시시키고 있다(도 3의 (c)).

이어서, 상기 제1 가열 공정 후에, 상기 제1 가열 공정보다도 높은 온도로 상기 도전 페이스트(11)를 가열한다(제4 공정/제2 가열 공정). 상기 제2 가열 공정에서는, 바람직하게는 결합제의 경화를 완료시킨다. 이 결과, 도 4에 도시한 바와 같이, 제1 접속 대상 부재(2)와 제2 접속 대상 부재(3)를 접속하고 있는 접속부(4)를, 도전 페이스트(11)에 의해 형성한다. 도전 페이스트(11)에 의해 접속부(4)가 형성되고, 복수의 땜납 입자(11A)가 접합함으로써 땜납부(4A)가 형성되고, 열 경화성 성분(11B)이 열 경화함으로써 경화물부(4B)가 형성된다. 땜납 입자(11A)가 충분히 이동하면, 제1 전극(2a)과 제2 전극(3a)과의 사이에 위치하고 있지 않은 땜납 입자(11A)의 이동이 개시하고 나서, 제1 전극(2a)와 제2 전극(3a)과의 사이에 땜납 입자(11A)의 이동이 완료될 때까지, 온도를 일정하게 유지하지 않아도 된다.

본 실시 형태에서는, 상기 제2 공정 및 상기 제1 가열 공정(상기 제3 공정)에 있어서, 가압을 행하지 않는 쪽이 바람직하다. 이 경우에는, 본 실시 형태에서는, 도전 페이스트(11)에는 제2 접속 대상 부재(3)의 중량이 가해진다. 또한, 본 실시 형태에서는 도전 필름이 아니라, 도전 페이스트를 사용하고 있다. 이로 인해, 접속부(4)의 형성 시에, 땜납 입자(11A)가 제1 전극(2a)과 제2 전극(3a)과의 사이에 효과적으로 모인다. 결과로서, 제1 전극(2a)과 제2 전극(3a)과의 사이의 땜납부(4A)의 두께가 두꺼워지기 쉽다. 또한, 상기 제2 공정 및 상기 제1 가열 공정 중 적어도 한쪽에 있어서, 가압을 행하면, 땜납 입자가 제1 전극과 제2 전극과의 사이에 모이려고 하는 작용이 저해되는 경향이 높아진다. 이것은, 본 발명자에 의해 발견되었다. 또한, 본 실시 형태에서는, 상기 제2 가열 공정(상기 제4 공정)에 있어서도, 가압을 행하고 있지 않다.

단, 제1 전극과 제2 전극과의 간격을 확보할 수 있으면, 가압을 행해도 된다. 전극 사이의 간격을 확보하는 수단으로서, 예를 들어 원하는 전극 사이의 간격에 상당하는 스페이서를 첨가하고, 적어도 1개, 바람직하게는 3개 이상의 스페이서가 전극 사이에 배치되도록 하면 된다. 스페이서로서는 무기 입자, 유기 입자를 들 수 있다. 스페이서는 절연성 입자인 것이 바람직하다.

또한, 본 실시 형태에서는 가압을 행하고 있지 않기 때문에, 도전 재료를 배치한 제1 접속 대상 부재에, 제2 접속 대상 부재를 중첩했을 때에, 제1 접속 대상 부재의 전극과 제2 접속 대상 부재의 전극과의 얼라인먼트가 어긋난 상태에서, 제1 접속 대상 부재와 제2 접속 대상 부재가 중첩된 경우에도, 그 어긋남을 보정하여, 제1 접속 대상 부재의 전극과 제2 접속 대상 부재의 전극을 접속시킬 수 있다(셀프 얼라인먼트 효과). 이것은 제1 접속 대상 부재의 전극과 제2 접속 대상 부재의 전극과의 사이에 자기 응집한 용융한 땜납이, 제1 접속 대상 부재의 전극과 제2 접속 대상 부재의 전극과의 사이의 땜납과 도전 재료의 그 밖의 성분이 접하는 면적이 최소가 되는 쪽이 에너지적으로 안정해지기 때문에, 그 최소의 면적이 되는 접속 구조인 얼라인먼트였던 접속 구조로 하는 힘이 작용하기 때문이다. 이때, 도전 재료가 경화하고 있지 않은 것, 및 그 온도, 시간에서 도전 재료의 땜납 입자 이외의 성분의 점도가 충분히 낮은 것이 바람직하다.

땜납의 융점 온도에서의 도전 재료의 점도는, 바람직하게는 50Pa·s 이하, 보다 바람직하게는 10Pa·s 이하, 더욱 바람직하게는 1Pa·s 이하, 바람직하게는 0.1Pa·s 이상, 보다 바람직하게는 0.2Pa·s 이상이다. 소정의 점도 이하이면, 땜납 입자를 효율적으로 응집시킬 수 있고, 소정의 점도 이상이면, 접속부에서의 보이드를 억제하고, 접속부 이외에의 도전 페이스트의 비어져 나옴을 억제하고, 그리고 복수의 땜납부에 있어서, 땜납량의 균일성을 보다 한층 높일 수 있다.

이와 같이 하여, 도 1에 도시하는 접속 구조체(1)가 얻어진다. 또한, 상기 제2 공정과 상기 제3 공정은 연속하여 행해져도 된다. 또한, 상기 제2 공정을 행한 후에, 얻어지는 제1 접속 대상 부재(2)와 도전 페이스트(11)와 제2 접속 대상 부재(3)와의 적층체를, 가열부에 이동시켜, 상기 제3 공정을 행해도 된다. 상기 가열을 행하기 위해서, 가열 부재 상에 상기 적층체를 배치해도 되고, 가열된 공간 내에 상기 적층체를 배치해도 된다.

상기 제1 가열 공정(제3 공정)과 상기 제2 가열 공정(제4 공정)은 연속하여 행해져도 되고, 불연속으로 행해져도 된다. 상기 제1 가열 공정과 상기 제2 가열 공정에서, 가열 온도는 연속하고 있어도 되고, 불연속이어도 된다.

또한, 상기 제1 가열 공정 후 또는 상기 제2 가열 공정 후에, 위치의 수정이나 제조의 재시행을 목적으로 하여, 제1 접속 대상 부재 또는 제2 접속 대상 부재를, 접속부에서 박리할 수 있다. 이 박리를 행하기 위한 가열 온도는, 바람직하게는 땜납 입자의 융점 이상, 보다 바람직하게는 땜납 입자의 융점(℃)+10℃ 이상이다. 이 박리를 행하기 위한 가열 온도는, 땜납 입자의 융점(℃)+100℃ 이하여도 된다.

상기 제3 공정 후 또는 상기 제4 공정에서의 가열 방법으로서는, 땜납 입자의 융점 이상 및 열 경화성 성분의 경화 온도 이상으로, 접속 구조체 전체를, 리플로우로를 사용하여 또는 오븐을 사용하여 가열하는 방법이나, 접속 구조체의 접속부만을 국소적으로 가열하는 방법을 들 수 있다.

국소적으로 가열하는 방법에 사용하는 기구로서는 핫 플레이트, 열풍을 부여하는 히트 건, 땜납 인두 및 적외선 히터 등을 들 수 있다.

또한, 핫 플레이트에서 국소적으로 가열할 때, 접속부 바로 아래는 열 전도성이 높은 금속으로, 기타의 가열하는 것이 바람직하지 않은 개소는 불소 수지 등의 열 전도성이 낮은 재질로, 핫 플레이트 상면을 형성하는 것이 바람직하다.

상기 제1, 제2 접속 대상 부재는 특별히 한정되지 않는다. 상기 제1, 제2 접속 대상 부재로서는, 구체적으로는 반도체 칩, 반도체 패키지, LED 칩, LED 패키지, 콘덴서 및 다이오드 등의 전자 부품, 및 수지 필름, 프린트 기판, 플렉시블 프린트 기판, 플렉시블 플랫 케이블, 리지드 플렉시블 기판, 유리 에폭시 기판 및 유리 기판 등의 회로 기판 등의 전자 부품 등을 들 수 있다. 상기 제1, 제2 접속 대상 부재는 전자 부품인 것이 바람직하다.

상기 제1 접속 대상 부재 및 상기 제2 접속 대상 부재 중 적어도 한쪽이, 반도체 칩, 수지 필름, 플렉시블 프린트 기판, 리지드 플렉시블 기판 또는 플렉시블 플랫 케이블인 것이 바람직하고, 수지 필름, 플렉시블 프린트 기판, 플렉시블 플랫 케이블 또는 리지드 플렉시블 기판인 것이 보다 바람직하다. 상기 제2 접속 대상 부재가 반도체 칩, 수지 필름, 플렉시블 프린트 기판, 리지드 플렉시블 기판 또는 플렉시블 플랫 케이블인 것이 바람직하고, 수지 필름, 플렉시블 프린트 기판, 플렉시블 플랫 케이블 또는 리지드 플렉시블 기판인 것이 보다 바람직하다. 수지 필름, 플렉시블 프린트 기판, 플렉시블 플랫 케이블 및 리지드 플렉시블 기판은 유연성이 높고, 비교적 경량이라고 하는 성질을 갖는다. 이러한 접속 대상 부재의 접속에 도전 필름을 사용한 경우에는, 땜납 입자가 전극 상에 모이기 어려운 경향이 있다. 이에 대하여, 도전 페이스트를 사용함으로써, 수지 필름, 플렉시블 프린트 기판, 플렉시블 플랫 케이블 또는 리지드 플렉시블 기판을 사용했다고 해도, 땜납 입자를 전극 상에 효율적으로 모음으로써, 전극 간의 도통 신뢰성을 충분히 높일 수 있다. 수지 필름, 플렉시블 프린트 기판, 플렉시블 플랫 케이블 또는 리지드 플렉시블 기판을 사용하는 경우에, 반도체 칩 등의 다른 접속 대상 부재를 사용한 경우에 비하여, 가압을 행하지 않는 것에 의한 전극 간의 도통 신뢰성의 향상 효과가 보다 한층 효과적으로 얻어진다.

상기 접속 대상 부재의 형태에는 주변(peripheral)이나 에리어 어레이(area array) 등이 존재한다. 각 부재의 특징으로서, 주변 기판에서는, 전극이 기판의 외주부에만 존재한다. 에리어 어레이 기판에서는, 면 내에 전극이 존재한다.

상기 접속 대상 부재에 설치되어 있는 전극으로서는 금 전극, 니켈 전극, 주석 전극, 알루미늄 전극, 구리 전극, 몰리브덴 전극, 은 전극, SUS 전극 및 텅스텐 전극 등의 금속 전극을 들 수 있다. 상기 접속 대상 부재가 플렉시블 프린트 기판인 경우에는, 상기 전극은 금 전극, 니켈 전극, 주석 전극, 은 전극 또는 구리 전극인 것이 바람직하다. 상기 접속 대상 부재가 유리 기판인 경우에는, 상기 전극은 알루미늄 전극, 구리 전극, 몰리브덴 전극, 은 전극 또는 텅스텐 전극인 것이 바람직하다. 또한, 상기 전극이 알루미늄 전극인 경우에는, 알루미늄만으로 형성된 전극이어도 되고, 금속 산화물층의 표면에 알루미늄층이 적층된 전극이어도 된다. 상기 금속 산화물층의 재료로서는, 3가의 금속 원소가 도핑된 산화인듐 및 3가의 금속 원소가 도핑된 산화아연 등을 들 수 있다. 상기 3가의 금속 원소로서는 Sn, Al 및 Ga 등을 들 수 있다.

땜납 입자를 전극 상에 보다 한층 효율적으로 배치하기 위해서, 상기 도전 재료의 25℃에서의 점도(η25)는 바람직하게는 10Pa·s 이상, 보다 바람직하게는 20Pa·s 이상, 더욱 바람직하게는 50Pa·s 이상, 바람직하게는 800Pa·s 이하, 보다 바람직하게는 600Pa·s 이하, 더욱 바람직하게는 500Pa·s 이하이다. 상기 점도가 상기 하한 이상이면, 제1 접속 대상 부재와 제2 접속 대상 부재를, 도전 재료를 개재하여 접합한 직후로부터, 도전 재료의 경화가 완료될 때까지, 상하 전극의 위치 어긋남이 보다 한층 발생하기 어려워진다. 상기 점도가 상기 상한 이하이면, 땜납 입자가 보다 한층 효율적으로 응집한다.

상기 점도는, 배합 성분의 종류 및 배합량으로 적절히 조정 가능하다. 또한, 필러의 사용에 의해, 점도를 비교적 높게 할 수 있다.

상기 점도는, 예를 들어 E형 점도계(도끼 산교사제 「TVE22L」) 등을 사용하여, 25℃ 및 5rpm의 조건에서 측정 가능하다.

상기 도전 재료 및 상기 결합제는 열 가소성 성분 또는 열 경화성 성분을 포함하는 것이 바람직하다. 상기 도전 재료 및 상기 결합제는 열 가소성 성분을 포함하고 있어도 되고, 열 경화성 성분을 포함하고 있어도 된다. 상기 도전 재료 및 상기 결합제는 열 경화성 성분을 포함하는 것이 바람직하다. 상기 도전 재료 및 상기 결합제는 열 경화성 화합물과 열 경화제를 포함하는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 다른 상세를 설명한다.

(땜납 입자)

접속 구조체에 있어서의 접속 저항을 효과적으로 낮게 하고, 보이드의 발생을 효과적으로 억제하는 관점에서는, 상기 땜납 입자의 땜납 표면에, 에테르 결합, 에스테르 결합 또는 하기 식 (X)로 표시되는 기를 통하여, 카르복실기를 적어도 1개 갖는 기가 공유 결합하고 있는 것이 바람직하다. 또한, 하기 식 (X)에 있어서, 우측 단부 및 좌측 단부는 결합 부위를 나타낸다.

땜납의 표면에 수산기가 존재한다. 이 수산기와 카르복실기를 포함하는 기를 공유 결합시킴으로써, 다른 배위 결합(킬레이트 배위) 등으로 결합시키는 경우보다도 강한 결합을 형성할 수 있기 때문에, 전극 사이의 접속 저항을 낮게 하고, 또한 보이드의 발생을 억제하는 것이 가능한 땜납 입자가 얻어진다.

상기 땜납 입자에서는 땜납의 표면과, 카르복실기를 포함하는 기와의 결합 형태에, 배위 결합이 포함되어 있지 않아도 되고, 킬레이트 배위에 의한 결합이 포함되어 있지 않아도 된다.

접속 구조체에 있어서의 접속 저항을 효과적으로 낮게 하고, 보이드의 발생을 효과적으로 억제하는 관점에서는, 상기 땜납 입자는, 수산기와 반응 가능한 관능기와 카르복실기를 갖는 화합물(이하, 화합물 X라고 기재하는 경우가 있음)을 사용하여, 땜납 표면의 수산기에, 상기 수산기와 반응 가능한 관능기를 반응시킴으로써 얻어지는 것이 바람직하다. 상기 반응에서는, 공유 결합을 형성시킨다. 땜납 표면의 수산기와 상기 화합물 X에 있어서의 상기 수산기와 반응 가능한 관능기를 반응시킴으로써, 땜납의 표면에 카르복실기를 포함하는 기가 공유 결합하고 있는 땜납 입자를 용이하게 얻을 수 있고, 땜납의 표면에 에테르 결합 또는 에스테르 결합을 통하여, 카르복실기를 포함하는 기가 공유 결합하고 있는 땜납 입자를 얻을 수도 있다. 상기 땜납 표면의 수산기에 상기 수산기와 반응 가능한 관능기를 반응시킴으로써, 땜납의 표면에, 상기 화합물 X를 공유 결합의 형태로 화학 결합시킬 수 있다.

상기 수산기와 반응 가능한 관능기로서는 수산기, 카르복실기, 에스테르기 및 카르보닐기 등을 들 수 있다. 수산기 또는 카르복실기가 바람직하다. 상기 수산기와 반응 가능한 관능기는 수산기여도 되고, 카르복실기여도 된다.

수산기와 반응 가능한 관능기를 갖는 화합물로서는 레불린산, 글루타르산, 글리콜산, 숙신산, 말산, 옥살산, 말론산, 아디프산, 5-케토헥산산, 3-히드록시프로피온산, 4-아미노부티르산, 3-머캅토프로피온산, 3-머캅토이소부틸산, 3-메틸티오프로피온산, 3-페닐프로피온산, 3-페닐이소부틸산, 4-페닐부티르산, 데칸산, 도데칸산, 테트라데칸산, 펜타데칸산, 헥사데칸산, 9-헥사데센산, 헵타데칸산, 스테아르산, 올레산, 박센산, 리놀산, (9,12,15)-리놀렌산, 노나데칸산, 아라키드산, 데칸디오산 및 도데칸디오산 등을 들 수 있다. 글루타르산 또는 글리콜산이 바람직하다. 상기 수산기와 반응 가능한 관능기를 갖는 화합물은 1종만이 사용되어도 되고, 2종 이상이 병용되어도 된다. 상기 수산기와 반응 가능한 관능기를 갖는 화합물은, 카르복실기를 적어도 1개 갖는 화합물인 것이 바람직하다.

상기 화합물 X는 플럭스 작용을 갖는 것이 바람직하고, 상기 화합물 X는 땜납의 표면에 결합한 상태에서 플럭스 작용을 갖는 것이 바람직하다. 플럭스 작용을 갖는 화합물은, 땜납 표면의 산화막 및 전극 표면의 산화막을 제거 가능하다. 카르복실기는 플럭스 작용을 갖는다.

플럭스 작용을 갖는 화합물로서는 레불린산, 글루타르산, 숙신산, 5-케토헥산산, 3-히드록시프로피온산, 4-아미노부티르산, 3-머캅토프로피온산, 3-머캅토이소부틸산, 3-메틸티오프로피온산, 3-페닐프로피온산, 3-페닐이소부틸산 및 4-페닐부티르산 등을 들 수 있다. 글루타르산 또는 글리콜산이 바람직하다. 상기 플럭스 작용을 갖는 화합물은 1종만이 사용되어도 되고, 2종 이상이 병용되어도 된다.

접속 구조체에 있어서의 접속 저항을 효과적으로 낮게 하고, 보이드의 발생을 효과적으로 억제하는 관점에서는, 상기 화합물 X에 있어서의 상기 수산기와 반응 가능한 관능기가, 수산기 또는 카르복실기인 것이 바람직하다. 상기 화합물 X에 있어서의 상기 수산기와 반응 가능한 관능기는 수산기여도 되고, 카르복실기여도 된다. 상기 수산기와 반응 가능한 관능기가 카르복실기인 경우에는, 상기 화합물 X는 카르복실기를 적어도 2개 갖는 것이 바람직하다. 카르복실기를 적어도 2개 갖는 화합물의 일부의 카르복실기를, 땜납 표면의 수산기에 반응시킴으로써, 땜납 표면에 카르복실기를 포함하는 기가 공유 결합하고 있는 땜납 입자가 얻어진다.

상기 땜납 입자의 제조 방법은, 예를 들어 땜납 입자를 사용하여, 해당 땜납 입자, 수산기와 반응 가능한 관능기와 카르복실기를 갖는 화합물, 촉매 및 용매를 혼합하는 공정을 구비한다. 상기 땜납 입자의 제조 방법에서는, 상기 혼합 공정에 의해, 땜납의 표면에, 카르복실기를 포함하는 기가 공유 결합하고 있는 땜납 입자를 용이하게 얻을 수 있다.

또한, 상기 땜납 입자의 제조 방법에서는, 땜납 입자를 사용하여, 해당 땜납 입자, 상기 수산기와 반응 가능한 관능기와 카르복실기를 갖는 화합물, 상기 촉매 및 상기 용매를 혼합하고, 가열하는 것이 바람직하다. 혼합 및 가열 공정에 의해, 땜납의 표면에, 카르복실기를 포함하는 기가 공유 결합하고 있는 땜납 입자를 보다 한층 용이하게 얻을 수 있다.

상기 용매로서는 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올 등의 알코올 용매나, 아세톤, 메틸에틸케톤, 아세트산에틸, 톨루엔 및 크실렌 등을 들 수 있다. 상기 용매는 유기 용매인 것이 바람직하고, 톨루엔인 것이 보다 바람직하다. 상기 용매는 1종만이 사용되어도 되고, 2종 이상이 병용되어도 된다.

상기 촉매로서는 p-톨루엔술폰산, 벤젠술폰산 및 10-캄포술폰산 등을 들 수 있다. 상기 촉매는 p-톨루엔술폰산인 것이 바람직하다. 상기 촉매는 1종만이 사용되어도 되고, 2종 이상이 병용되어도 된다.

상기 혼합시에 가열하는 것이 바람직하다. 가열 온도는 바람직하게는 90℃ 이상, 보다 바람직하게는 100℃ 이상, 바람직하게는 130℃ 이하, 보다 바람직하게는 110℃ 이하이다.

접속 구조체에 있어서의 접속 저항을 효과적으로 낮게 하고, 보이드의 발생을 효과적으로 억제하는 관점에서는, 상기 땜납 입자는 이소시아네이트 화합물을 사용하여, 땜납 표면의 수산기에, 상기 이소시아네이트를 반응시키는 공정을 거쳐서 얻어지는 것이 바람직하다. 상기 반응에서는, 공유 결합을 형성시킨다. 땜납 표면의 수산기와 상기 이소시아네이트 화합물을 반응시킴으로써, 땜납의 표면에, 상기 이소시아네이트기에서 유래되는 기의 질소 원자가 공유 결합하고 있는 땜납 입자를 용이하게 얻을 수 있다. 상기 땜납 표면의 수산기에 상기 이소시아네이트 화합물을 반응시킴으로써, 땜납의 표면에, 상기 이소시아네이트기에서 유래되는 기를 공유 결합의 형태로 화학 결합시킬 수 있다.

또한, 이소시아네이트기에서 유래되는 기에는, 실란 커플링제를 용이하게 반응시킬 수 있다. 상기 땜납 입자를 용이하게 얻을 수 있으므로, 상기 카르복실기를 적어도 1개 갖는 기가, 카르복실기를 갖는 실란 커플링제를 사용한 반응에 의해 도입되어 있거나, 또는 실란 커플링제를 사용한 반응 후에, 실란 커플링제에서 유래되는 기에 카르복실기를 적어도 1개 갖는 화합물을 반응시킴으로써 도입되어 있는 것이 바람직하다. 상기 땜납 입자는, 상기 이소시아네이트 화합물을 사용하여, 땜납 표면의 수산기에, 상기 이소시아네이트 화합물을 반응시킨 후, 카르복실기를 적어도 1개 갖는 화합물을 반응시킴으로써 얻어지는 것이 바람직하다.

접속 구조체에 있어서의 접속 저항을 효과적으로 낮게 하고, 보이드의 발생을 효과적으로 억제하는 관점에서는, 상기 카르복실기를 적어도 1개 갖는 화합물이, 카르복실기를 복수 갖는 것이 바람직하다.

상기 이소시아네이트 화합물로서는, 디페닐메탄-4,4'-디이소시아네이트(MDI), 헥사메틸렌디이소시아네이트(HDI), 톨루엔디이소시아네이트(TDI) 및 이소포론디이소시아네이트(IPDI) 등을 들 수 있다. 이들 이외의 이소시아네이트 화합물을 사용해도 된다. 이 화합물을 땜납의 표면에 반응시킨 후, 남은 이소시아네이트기와, 그 남은 이소시아네이트기와 반응성을 갖고, 또한 카르복실기를 갖는 화합물을 반응시킴으로써, 땜납 표면에 식 (X)로 표시되는 기를 통하여, 카르복실기를 도입할 수 있다.

상기 이소시아네이트 화합물로서는, 불포화 이중 결합을 갖고, 또한 이소시아네이트기를 갖는 화합물을 사용해도 된다. 예를 들어, 2-아크릴로일옥시에틸이소시아네이트 및 2-이소시아네이토에틸메타크릴레이트를 들 수 있다. 이 화합물의 이소시아네이트기를 땜납의 표면에 반응시킨 후, 잔존하고 있는 불포화 이중 결합에 대하여 반응성을 갖는 관능기를 갖고, 또한 카르복실기를 갖는 화합물을 반응시킴으로써, 땜납 표면에 식 (X)로 표시되는 기를 통하여, 카르복실기를 도입할 수 있다.

상기 실란 커플링제로서는, 3-이소시아네이토프로필트리에톡시실란(신에쓰 가가꾸 고교사제 「KBE-9007」) 및 3-이소시아네이토프로필트리메톡시실란(MOMENTIVE사제 「Y-5187」) 등을 들 수 있다. 상기 실란 커플링제는 1종만이 사용되어도 되고, 2종 이상이 병용되어도 된다.

상기 카르복실기를 적어도 1개 갖는 화합물로서는 레불린산, 글루타르산, 숙신산, 말산, 옥살산, 말론산, 아디프산, 5-케토헥산산, 3-히드록시프로피온산, 4-아미노부티르산, 3-머캅토프로피온산, 3-머캅토이소부틸산, 3-메틸티오프로피온산, 3-페닐프로피온산, 3-페닐이소부틸산, 4-페닐부티르산, 데칸산, 도데칸산, 테트라데칸산, 펜타데칸산, 헥사데칸산, 9-헥사데센산, 헵타데칸산, 스테아르산, 올레산, 박센산, 리놀산, (9,12,15)-리놀렌산, 노나데칸산, 아라키드산, 데칸디오산 및 도데칸디오산 등을 들 수 있다. 글루타르산, 아디프산 또는 글리콜산이 바람직하다. 상기 카르복실기를 적어도 1개 갖는 화합물은 1종만이 사용되어도 되고, 2종 이상이 병용되어도 된다.

상기 이소시아네이트 화합물을 사용하여, 땜납 표면의 수산기에, 상기 이소시아네이트 화합물을 반응시킨 후, 카르복실기를 복수 갖는 화합물의 일부의 카르복실기를, 땜납 표면의 수산기와 반응시킴으로써, 카르복실기를 적어도 1개 갖는 기를 잔존시킬 수 있다.

상기 땜납 입자의 제조 방법에서는 땜납 입자를 사용하여, 또한 이소시아네이트 화합물을 사용하여, 땜납 표면의 수산기에, 상기 이소시아네이트 화합물을 반응시킨 후, 카르복실기를 적어도 1개 갖는 화합물을 반응시켜서, 땜납의 표면에, 상기 식 (X)로 표시되는 기를 통하여, 카르복실기를 적어도 1개 갖는 기가 결합하고 있는 땜납 입자를 얻는다. 상기 땜납 입자의 제조 방법에서는, 상기의 공정에 의해, 땜납의 표면에, 카르복실기를 포함하는 기가 도입된 땜납 입자를 용이하게 얻을 수 있다.

상기 땜납 입자의 구체적인 제조 방법으로서는, 이하의 방법을 들 수 있다. 유기 용매에 땜납 입자를 분산시키고, 이소시아네이트기를 갖는 실란 커플링제를 첨가한다. 그 후, 땜납 입자의 땜납 표면의 수산기와 이소시아네이트기와의 반응 촉매를 사용하여, 땜납 표면에 실란 커플링제를 공유 결합시킨다. 이어서, 실란 커플링제의 규소 원자에 결합하고 있는 알콕시기를 가수분해함으로써, 수산기를 생성시킨다. 생성한 수산기에, 카르복실기를 적어도 1개 갖는 화합물의 카르복실기를 반응시킨다.

또한, 상기 땜납 입자의 구체적인 제조 방법으로서는, 이하의 방법을 들 수 있다. 유기 용매에 땜납 입자를 분산시키고, 이소시아네이트기와 불포화 이중 결합을 갖는 화합물을 첨가한다. 그 후, 땜납 입자의 땜납 표면의 수산기와 이소시아네이트기와의 반응 촉매를 사용하여, 공유 결합을 형성시킨다. 그 후, 도입된 불포화 이중 결합에 대하여, 불포화 이중 결합 및 카르복실기를 갖는 화합물을 반응시킨다.

땜납 입자의 땜납 표면의 수산기와 이소시아네이트기와의 반응 촉매로서는, 주석계 촉매(디부틸주석디라우릴레이트 등), 아민계 촉매(트리에틸렌디아민 등), 카르복실레이트 촉매(나프텐산납, 아세트산칼륨 등) 및 트리알킬포스핀 촉매(트리에틸포스핀 등) 등을 들 수 있다.

접속 구조체에 있어서의 접속 저항을 효과적으로 낮게 하고, 보이드의 발생을 효과적으로 억제하는 관점에서는, 상기 카르복실기를 적어도 1개 갖는 화합물은 하기 식 (1)로 표시되는 화합물인 것이 바람직하다. 하기 식 (1)로 표시되는 화합물은 플럭스 작용을 갖는다. 또한, 하기 식 (1)로 표시되는 화합물은, 땜납의 표면에 도입된 상태에서 플럭스 작용을 갖는다.

상기 식 (1) 중, X는 수산기와 반응 가능한 관능기를 나타내고, R은 탄소수 1 내지 5의 2가의 유기기를 나타낸다. 해당 유기기는, 탄소 원자와 수소 원자와 산소 원자를 포함하고 있어도 된다. 해당 유기기는 탄소수 1 내지 5의 2가의 탄화수소기여도 된다. 상기 유기기의 주쇄는 2가의 탄화수소기인 것이 바람직하다. 해당 유기기에서는 2가의 탄화수소기에 카르복실기나 수산기가 결합하고 있어도 된다. 상기 식 (1)로 표시되는 화합물에는, 예를 들어 시트르산이 포함된다.

상기 카르복실기를 적어도 1개 갖는 화합물은 하기 식 (1A) 또는 하기 식 (1B)로 표시되는 화합물인 것이 바람직하다. 상기 카르복실기를 적어도 1개 갖는 화합물은 하기 식 (1A)로 표시되는 화합물인 것이 바람직하고, 하기 식 (1B)로 표시되는 화합물인 것이 보다 바람직하다.

상기 식 (1A) 중, R은 탄소수 1 내지 5의 2가의 유기기를 나타낸다. 상기 식 (1A) 중의 R은 상기 식 (1) 중의 R과 동일하다.

상기 식 (1B) 중, R은 탄소수 1 내지 5의 2가의 유기기를 나타낸다. 상기 식 (1B) 중의 R은 상기 식 (1) 중의 R과 동일하다.

땜납의 표면에, 하기 식 (2A) 또는 하기 식 (2B)로 표시되는 기가 결합하고 있는 것이 바람직하다. 땜납의 표면에, 하기 식 (2A)로 표시되는 기가 결합하고 있는 것이 바람직하고, 하기 식 (2B)로 표시되는 기가 결합하고 있는 것이 보다 바람직하다. 또한, 하기 식 (2A)에 있어서, 좌측 단부는 결합 부위를 나타낸다.

상기 식 (2A) 중, R은 탄소수 1 내지 5의 2가의 유기기를 나타낸다. 상기 식 (2A) 중의 R은 상기 식 (1) 중의 R과 동일하다. 또한, 하기 식 (2B)에 있어서, 좌측 단부는 결합 부위를 나타낸다.

상기 식 (2B) 중, R은 탄소수 1 내지 5의 2가의 유기기를 나타낸다. 상기 식 (2B) 중의 R은 상기 식 (1) 중의 R과 동일하다.

땜납의 표면 습윤성을 높이는 관점에서는, 상기 카르복실기를 적어도 1개 갖는 화합물의 분자량은, 바람직하게는 10000 이하, 보다 바람직하게는 1000 이하, 더욱 바람직하게는 500 이하이다.

상기 분자량은, 상기 카르복실기를 적어도 1개 갖는 화합물이 중합체가 아닌 경우 및 상기 카르복실기를 적어도 1개 갖는 화합물의 구조식을 특정할 수 있는 경우에는, 당해 구조식으로부터 산출할 수 있는 분자량을 의미한다. 또한, 상기 카르복실기를 적어도 1개 갖는 화합물이 중합체인 경우에는, 중량 평균 분자량을 의미한다.

전극 상에 땜납 입자를 효율적으로 모으는 관점에서는, 상기 땜납 입자의 표면의 제타 전위가 플러스인 것이 바람직하다. 단, 본 발명에서는, 상기 땜납 입자의 표면의 제타 전위가 플러스가 아니어도 된다.

제타 전위는 이하와 같이 하여 측정된다.

제타 전위의 측정 방법:

땜납 입자 0.05g을 메탄올 10g에 넣고, 초음파 처리 등을 함으로써, 균일하게 분산시켜, 분산액을 얻는다. 이 분산액을 사용해서, 또한 Beckman Coulter사제 「Delsamax PRO」를 사용하여, 전기 영동 측정법으로, 제타 전위를 측정할 수 있다.

땜납 입자의 제타 전위는 바람직하게는 0mV 이상, 보다 바람직하게는 0mV를 초과하고, 바람직하게는 10mV 이하, 보다 바람직하게는 5mV 이하, 보다 한층 바람직하게는 1mV 이하, 더욱 바람직하게는 0.7mV 이하, 특히 바람직하게는 0.5mV 이하이다. 제타 전위가 상기 상한 이하이면, 도전 접속시에 땜납 입자가 모이기 쉽다. 제타 전위가 0mV 미만이면, 실장시에 전극 상으로의 땜납 입자의 응집이 불충분한 경우가 있다.

표면의 제타 전위를 플러스로 하는 것이 용이한 점에서, 상기 땜납 입자는 땜납 입자 본체와, 상기 땜납 입자 본체의 표면 상에 배치된 음이온 중합체를 갖는 것이 바람직하다. 상기 땜납 입자는, 땜납 입자 본체를 음이온 중합체 또는 음이온 중합체가 되는 화합물로 표면 처리함으로써 얻어지는 것이 바람직하다. 상기 땜납 입자는, 음이온 중합체 또는 음이온 중합체가 되는 화합물에 의한 표면 처리물인 것이 바람직하다. 상기 음이온 중합체 및 상기 음이온 중합체가 되는 화합물은 각각, 1종만이 사용되어도 되고, 2종 이상이 병용되어도 된다. 상기 음이온 중합체는 산성기를 갖는 중합체이다.

땜납 입자 본체를 음이온 중합체로 표면 처리하는 방법으로서는, 음이온 중합체로서, 예를 들어 (메트)아크릴산을 공중합한 (메트)아크릴 중합체, 디카르복실산과 디올로부터 합성되고 또한 양쪽 말단에 카르복실기를 갖는 폴리에스테르 중합체, 디카르복실산의 분자 간 탈수 축합 반응에 의해 얻어지고 또한 양쪽 말단에 카르복실기를 갖는 중합체, 디카르복실산과 디아민으로부터 합성되고 또한 양쪽 말단에 카르복실기를 갖는 폴리에스테르 중합체, 및 카르복실기를 갖는 변성 폴리비닐알코올(닛본 고세이 가가꾸사제 「고세넥스 T」) 등을 사용하여, 음이온 중합체의 카르복실기와, 땜납 입자 본체의 표면의 수산기를 반응시키는 방법을 들 수 있다.

상기 음이온 중합체의 음이온 부분으로서는, 상기 카르복실기를 들 수 있고, 그 이외에는, 토실기(p-H₃CC₆H₄S(=O)₂-), 술폰산 이온기(-SO₃ ^-) 및 인산 이온기(-PO₄ ^-) 등을 들 수 있다.

또한, 표면 처리의 다른 방법으로서는, 땜납 입자 본체의 표면의 수산기와 반응하는 관능기를 갖고, 추가로 부가, 축합 반응에 의해 중합 가능한 관능기를 갖는 화합물을 사용하여, 이 화합물을 땜납 입자 본체의 표면 상에서 중합체화하는 방법을 들 수 있다. 땜납 입자 본체의 표면의 수산기와 반응하는 관능기로서는, 카르복실기 및 이소시아네이트기 등을 들 수 있고, 부가, 축합 반응에 의해 중합하는 관능기로서는 수산기, 카르복실기, 아미노기 및 (메트)아크릴로일기를 들 수 있다.

상기 음이온 중합체의 중량 평균 분자량은 바람직하게는 2000 이상, 보다 바람직하게는 3000 이상, 바람직하게는 10000 이하, 보다 바람직하게는 8000 이하이다. 상기 중량 평균 분자량이 상기 하한 이상 및 상기 상한 이하이면, 땜납 입자의 표면에 충분한 양의 전하 및 플럭스성을 도입할 수 있다. 이에 의해, 땜납 입자의 표면의 제타 전위를 적합한 범위로 제어하는 것이 용이하고, 또한 접속 대상 부재의 접속 시에, 전극 표면의 산화막을 효과적으로 제거할 수 있다.

상기 중량 평균 분자량이 상기 하한 이상 및 상기 상한 이하이면, 땜납 입자 본체의 표면 상에 음이온 중합체를 배치하는 것이 용이하여, 땜납 입자의 표면의 제타 전위를 플러스로 하는 것이 용이하여, 전극 상에 땜납 입자를 보다 한층 효율적으로 배치할 수 있다.

상기 중량 평균 분자량은, 겔 투과 크로마토그래피(GPC)에 의해 측정된 폴리스티렌 환산에서의 중량 평균 분자량을 나타낸다.

땜납 입자 본체를 음이온 중합체가 되는 화합물로 표면 처리함으로써 얻어진 중합체의 중량 평균 분자량은, 땜납 입자 중의 땜납을 용해하고, 중합체의 분해를 일으키지 않는 희염산 등에 의해, 땜납 입자를 제거한 후, 잔존하고 있는 중합체의 중량 평균 분자량을 측정함으로써 구할 수 있다.

음이온 중합체의 땜납 입자 표면에 있어서의 도입량에 대해서는, 땜납 입자 1g당의 산가가, 바람직하게는 1mgKOH 이상, 보다 바람직하게는 2mgKOH 이상, 바람직하게는 10mgKOH 이하, 보다 바람직하게는 6mgKOH 이하이다.

상기 산가는 이하와 같이 하여 측정 가능하다. 땜납 입자 1g을 아세톤 36g에 첨가하고, 초음파로 1분간 분산시킨다. 그 후, 지시약으로서 페놀프탈레인을 사용하여, 0.1mol/L의 수산화칼륨에탄올 용액으로 적정한다.

상기 땜납은, 융점이 450℃ 이하인 금속(저융점 금속)인 것이 바람직하다. 상기 땜납 입자는, 융점이 450℃ 이하인 금속 입자(저융점 금속 입자)인 것이 바람직하다. 상기 저융점 금속 입자는, 저융점 금속을 포함하는 입자이다. 해당 저융점 금속이란, 융점이 450℃ 이하인 금속을 나타낸다. 저융점 금속의 융점은 바람직하게는 300℃ 이하, 보다 바람직하게는 160℃ 이하이다. 또한, 상기 땜납 입자는 주석을 포함한다. 상기 땜납 입자에 포함되는 금속 100중량％ 중, 주석의 함유량은 바람직하게는 30중량％ 이상, 보다 바람직하게는 40중량％ 이상, 더욱 바람직하게는 70중량％ 이상, 특히 바람직하게는 90중량％ 이상이다. 상기 땜납 입자에 있어서의 주석의 함유량이 상기 하한 이상이면 땜납부와 전극과의 접속 신뢰성이 보다 한층 높아진다.

또한, 상기 주석의 함유량은, 고주파 유도 결합 플라즈마 발광 분광 분석 장치(호리바 세이사꾸쇼사제 「ICP-AES」), 또는 형광 X선 분석 장치(시마즈 세이사꾸쇼사제 「EDX-800HS」) 등을 사용하여 측정 가능하다.

상기 땜납 입자를 사용함으로써, 땜납이 용융하여 전극에 접합하여, 땜납부가 전극 사이를 도통시킨다. 예를 들어, 땜납부와 전극이 점 접촉이 아닌 면 접촉하기 쉽기 때문에, 접속 저항이 낮아진다. 또한, 땜납 입자의 사용에 의해, 땜납부와 전극과의 접합 강도가 높아지는 결과, 땜납부와 전극의 박리가 보다 한층 발생하기 어려워져, 도통 신뢰성 및 접속 신뢰성이 효과적으로 높아진다.

상기 땜납 입자를 구성하는 저융점 금속은 특별히 한정되지 않는다. 해당 저융점 금속은 주석, 또는 주석을 포함하는 합금인 것이 바람직하다. 해당 합금은 주석-은 합금, 주석-구리 합금, 주석-은-구리 합금, 주석-비스무트 합금, 주석-아연 합금, 주석-인듐 합금 등을 들 수 있다. 전극에 대한 습윤성이 우수한 점에서, 상기 저융점 금속은 주석, 주석-은 합금, 주석-은-구리 합금, 주석-비스무트 합금, 주석-인듐 합금인 것이 바람직하다. 주석-비스무트 합금, 주석-인듐 합금인 것이 보다 바람직하다.

상기 땜납 입자는 JIS Z3001: 용접 용어에 기초하여, 액상 선이 450℃ 이하인 용가재인 것이 바람직하다. 상기 땜납 입자의 조성으로서는, 예를 들어 아연, 금, 은, 납, 구리, 주석, 비스무트, 인듐 등을 포함하는 금속 조성을 들 수 있다. 저융점이며 납 프리인 주석-인듐계(117℃ 공정), 또는 주석-비스무트계(139℃ 공정)가 바람직하다. 즉, 상기 땜납 입자는 납을 포함하지 않는 것이 바람직하고, 주석과 인듐을 포함하거나, 또는 주석과 비스무트를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 땜납부와 전극과의 접합 강도를 보다 한층 높이기 위해서, 상기 땜납 입자는 니켈, 구리, 안티몬, 알루미늄, 아연, 철, 금, 티타늄, 인, 게르마늄, 텔루륨, 코발트, 비스무트, 망간, 크롬, 몰리브덴, 팔라듐 등의 금속을 포함하고 있어도 된다. 또한, 땜납부와 전극과의 접합 강도를 더욱 한층 높이는 관점에서는, 상기 땜납 입자는 니켈, 구리, 안티몬, 알루미늄 또는 아연을 포함하는 것이 바람직하다. 땜납부와 전극과의 접합 강도를 보다 한층 높이는 관점에서는, 접합 강도를 높이기 위한 이들 금속의 함유량은, 땜납 입자 100중량％ 중, 바람직하게는 0.0001중량％ 이상, 바람직하게는 1중량％ 이하이다.

상기 땜납 입자의 평균 입자 직경은, 바람직하게는 0.5㎛ 이상, 보다 바람직하게는 1㎛ 이상, 더욱 바람직하게는 3㎛ 이상, 특히 바람직하게는 5㎛ 이상, 바람직하게는 100㎛ 이하, 보다 바람직하게는 40㎛ 이하, 보다 한층 바람직하게는 30㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 20㎛ 이하, 특히 바람직하게는 15㎛ 이하, 가장 바람직하게는 10㎛ 이하이다. 상기 땜납 입자의 평균 입자 직경이 상기 하한 이상 및 상기 상한 이하이면, 땜납 입자를 전극 상에 보다 한층 효율적으로 배치할 수 있다. 상기 땜납 입자의 평균 입자 직경은 3㎛ 이상, 30㎛ 이하인 것이 특히 바람직하다.

상기 땜납 입자의 「평균 입자 직경」은 수 평균 입자 직경을 나타낸다. 땜납 입자의 평균 입자 직경은, 예를 들어 임의의 땜납 입자 50개를 전자 현미경 또는 광학 현미경으로 관찰하고, 평균값을 산출하는 것이나, 레이저 회절식 입도 분포 측정을 행함으로써 구해진다.

상기 땜납 입자의 입자 직경의 변동 계수는, 바람직하게는 5％ 이상, 보다 바람직하게는 10％ 이상, 바람직하게는 40％ 이하, 보다 바람직하게는 30％ 이하이다. 상기 입자 직경의 변동 계수가 상기 하한 이상 및 상기 상한 이하이면, 전극 상에 땜납 입자를 보다 한층 효율적으로 배치할 수 있다. 단, 상기 땜납 입자의 입자 직경의 변동 계수는 5％ 미만이어도 된다.

상기 변동 계수(CV값)는 하기 식으로 표시된다.

CV값(％)=(ρ/Dn)×100

ρ: 땜납 입자의 입자 직경의 표준 편차

Dn: 땜납 입자의 입자 직경의 평균값

상기 땜납 입자의 형상은 특별히 한정되지 않는다. 상기 땜납 입자의 형상은 구 형상이어도 되고, 편평 형상 등의 구 형상 이외의 형상이어도 된다.

상기 도전 재료 100중량％ 중, 상기 땜납 입자의 함유량은 바람직하게는 1중량％ 이상, 보다 바람직하게는 2중량％ 이상, 더욱 바람직하게는 10중량％ 이상, 특히 바람직하게는 20중량％ 이상, 특히 바람직하게는 30중량％ 이상, 바람직하게는 90중량％ 이하, 보다 바람직하게는 80중량％ 이하, 더욱 바람직하게는 60중량％ 이하, 특히 바람직하게는 50중량％ 이하이다. 상기 땜납 입자의 함유량이 상기 하한 이상 및 상기 상한 이하이면, 전극 상에 땜납 입자를 보다 한층 효율적으로 배치할 수 있어, 전극 사이에 땜납 입자를 많이 배치하는 것이 용이하여, 도통 신뢰성이 보다 한층 높아진다. 도통 신뢰성을 보다 한층 높이는 관점에서는, 상기 땜납 입자의 함유량은 많은 쪽이 바람직하다.

(열 가소성 성분)

상기 열 가소성 성분은 열 가소성 화합물인 것이 바람직하다. 상기 열 가소성 화합물로서는 페녹시 수지, 우레탄 수지, (메트)아크릴 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리이미드 수지 및 폴리아미드 수지 등을 들 수 있다. 상기 열 가소성 화합물은 1종만이 사용되어도 되고, 2종 이상이 병용되어도 된다.

상기 도전 재료 100중량％ 중, 상기 열 가소성 화합물의 함유량은, 바람직하게는 20중량％ 이상, 보다 바람직하게는 40중량％ 이상, 더욱 바람직하게는 50중량％ 이상, 바람직하게는 99중량％ 이하, 보다 바람직하게는 98중량％ 이하, 더욱 바람직하게는 90중량％ 이하, 특히 바람직하게는 80중량％ 이하이다. 내충격성을 보다 한층 높이는 관점에서는, 상기 열 경화성 성분의 함유량은 많은 쪽이 바람직하다.

(열 경화성 화합물: 열 경화성 성분)

상기 열 경화성 화합물은, 가열에 의해 경화 가능한 화합물이다. 상기 열 경화성 화합물로서는 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. 그 중에서도, 도전 재료의 경화성 및 점도를 보다 한층 양호하게 하고, 접속 신뢰성을 보다 한층 높이는 관점에서, 에폭시 화합물이 바람직하다.

땜납 입자를 전극 상에 효율적으로 배치하고, 전극 사이의 위치 어긋남을 효과적으로 억제하여, 전극 간의 도통 신뢰성 및 절연 신뢰성을 보다 한층 높이는 관점에서, 상기 열 경화성 화합물은 결정성 열 경화성 화합물을 포함하는 것이 바람직하다.

땜납 입자를 전극 상에 보다 한층 효율적으로 배치하고, 전극 사이의 위치 어긋남을 보다 한층 효과적으로 억제하여, 전극 간의 도통 신뢰성 및 절연 신뢰성을 보다 한층 높이는 관점에서는, 상기 결정성 열 경화성 화합물은 25℃에서 고체인 것이 바람직하다.

땜납 입자를 전극 상에 보다 한층 효율적으로 배치하고, 전극 사이의 위치 어긋남을 보다 한층 효과적으로 억제하여, 전극 간의 도통 신뢰성 및 절연 신뢰성을 보다 한층 높이는 관점에서는, 상기 결정성 열 경화성 화합물의 융점은 바람직하게는 80℃ 이상, 보다 바람직하게는 85℃ 이상, 바람직하게는 150℃ 이하, 보다 바람직하게는 140℃ 이하이다.

땜납 입자를 전극 상에 보다 한층 효율적으로 배치하고, 전극 사이의 위치 어긋남을 보다 한층 효과적으로 억제하여, 전극 간의 도통 신뢰성 및 절연 신뢰성을 보다 한층 높이는 관점에서는, 상기 결정성 열 경화성 화합물의 분자량은 바람직하게는 300 이상, 보다 바람직하게는 350 이상, 바람직하게는 500 이하, 보다 바람직하게는 400 이하이다.

상기 분자량은, 상기 열 경화성 화합물이 중합체가 아닌 경우, 및 상기 열 경화성 화합물의 구조식을 특정할 수 있는 경우에는, 당해 구조식으로부터 산출할 수 있는 분자량을 의미한다. 또한, 상기 열 경화성 화합물이 중합체인 경우에는, 중량 평균 분자량을 의미한다.

상기 결정성 열 경화성 화합물로서는, 에폭시 화합물 및 (메트)아크릴 화합물 등을 들 수 있다.

상기 에폭시 화합물로서는, 방향족 에폭시 화합물을 들 수 있다. 레조르시놀형 에폭시 화합물, 나프탈렌형 에폭시 화합물, 비페닐형 에폭시 화합물, 벤조페논형 에폭시 화합물 등의 결정성 에폭시 화합물이 바람직하다. 특히, 2,4-비스(글리시딜옥시)벤조페논 또는 4,4'-비스(글리시딜옥시)벤조페논이 바람직하다. 상온(25℃)에서 고체이고, 또한 용융 온도가 땜납의 융점 이하인 에폭시 화합물이 바람직하다. 상기의 바람직한 에폭시 화합물을 사용함으로써, 접속 대상 부재를 접합한 단계에서는 점도가 높아, 반송 등의 충격에 의해 가속도가 부여되었을 때에, 제1 접속 대상 부재와 제2 접속 대상 부재와의 위치 어긋남을 억제할 수 있고, 게다가, 경화 시의 열에 의해, 도전 재료의 점도를 크게 저하시킬 수 있어, 땜납 입자의 응집을 효율적으로 진행시킬 수 있다.

땜납 입자를 전극 상에 보다 한층 효율적으로 배치하고, 전극 사이의 위치 어긋남을 보다 한층 효과적으로 억제하여, 전극 간의 도통 신뢰성 및 절연 신뢰성을 보다 한층 높이는 관점에서는, 상기 결정성 열 경화성 화합물은 벤조페논형 에폭시 화합물인 것이 특히 바람직하고, 2,4-비스(글리시딜옥시)벤조페논 또는 4,4'-비스(글리시딜옥시)벤조페논인 것이 가장 바람직하다.

상기 (메트)아크릴 화합물은 (메트)아크릴로일기를 갖는 화합물이다. 상기 (메트)아크릴 화합물로서는, 에폭시 (메트)아크릴레이트 화합물을 들 수 있다. 에폭시 화합물에 (메트)아크릴산 등으로, (메트)아크릴로일기를 도입한 화합물이 바람직하다.

상기 도전 재료 100중량％ 중, 상기 열 경화성 화합물의 함유량은, 바람직하게는 20중량％ 이상, 보다 바람직하게는 40중량％ 이상, 더욱 바람직하게는 50중량％ 이상, 바람직하게는 99중량％ 이하, 보다 바람직하게는 98중량％ 이하, 더욱 바람직하게는 90중량％ 이하, 특히 바람직하게는 80중량％ 이하이다. 내충격성을 보다 한층 높이는 관점에서는, 상기 열 경화성 성분의 함유량은 많은 쪽이 바람직하다.

상기 도전 재료 100중량％ 중, 상기 결정성 열 경화성 화합물의 함유량은, 바람직하게는 20중량％ 이상, 보다 바람직하게는 40중량％ 이상, 더욱 바람직하게는 50중량％ 이상, 바람직하게는 99중량％ 이하, 보다 바람직하게는 98중량％ 이하, 더욱 바람직하게는 90중량％ 이하, 특히 바람직하게는 80중량％ 이하이다.

또한, 열 경화성 화합물의 전체 100중량％ 중, 상기 결정성 열 경화성 화합물의 함유량은, 바람직하게는 10중량％ 이상, 보다 바람직하게는 30중량％ 이상, 더욱 바람직하게는 50중량％ 이상, 특히 바람직하게는 70중량％ 이상, 바람직하게는 100중량％ 이하이다.

(열 경화제: 열 경화성 성분)

상기 열 경화제는, 상기 열 경화성 화합물을 열 경화시킨다. 상기 열 경화제로서는 이미다졸 경화제, 아민 경화제, 페놀 경화제, 폴리티올 경화제 등의 티올 경화제, 산 무수물, 열 양이온 개시제(열 양이온 경화제) 및 열 라디칼 발생제 등을 들 수 있다. 상기 열 경화제는 1종만이 사용되어도 되고, 2종 이상이 병용되어도 된다.

그 중에서도, 도전 재료를 저온에서 보다 한층 빠르게 경화 가능하므로, 이미다졸 경화제, 티올 경화제 또는 아민 경화제가 바람직하다. 또한, 가열에 의해 경화 가능한 경화성 화합물과 상기 열 경화제를 혼합했을 때에 보존 안정성이 높아지므로, 잠재성의 경화제가 바람직하다. 잠재성의 경화제는 잠재성 이미다졸 경화제, 잠재성 티올 경화제 또는 잠재성 아민 경화제인 것이 바람직하다. 또한, 상기 열 경화제는, 폴리우레탄 수지 또는 폴리에스테르 수지 등의 고분자 물질로 피복되어 있어도 된다.

상기 이미다졸 경화제로서는 특별히 한정되지 않고, 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 티올 경화제로서는 특별히 한정되지 않고, 트리메틸올프로판트리스-3-머캅토프로피오네이트, 펜타에리트리톨테트라키스-3-머캅토프로피오네이트 및 디펜타에리트리톨헥사-3-머캅토프로피오네이트 등을 들 수 있다.

상기 아민 경화제로서는 특별히 한정되지 않고, 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 개시제로서는 요오도늄계 양이온 경화제, 옥소늄계 양이온 경화제 및 술포늄계 양이온 경화제 등을 들 수 있다. 상기 요오도늄계 양이온 경화제로서는, 비스(4-tert-부틸페닐)요오도늄헥사플루오로포스페이트 등을 들 수 있다. 상기 옥소늄계 양이온 경화제로서는, 트리메틸옥소늄테트라플루오로보레이트 등을 들 수 있다. 상기 술포늄계 양이온 경화제로서는 트리-p-톨릴술포늄헥사플루오로포스페이트 등을 들 수 있다.

상기 열 라디칼 발생제로서는 특별히 한정되지 않고, 아조 화합물 및 유기 과산화물 등을 들 수 있다. 상기 아조 화합물로서는 아조비스이소부티로니트릴(AIBN) 등을 들 수 있다. 상기 유기 과산화물로서는 디-tert-부틸퍼옥시드 및 메틸에틸케톤퍼옥시드 등을 들 수 있다.

상기 열 경화제의 반응 개시 온도는, 바람직하게는 50℃ 이상, 보다 바람직하게는 70℃ 이상, 더욱 바람직하게는 80℃ 이상, 바람직하게는 250℃ 이하, 보다 바람직하게는 200℃ 이하, 더욱 바람직하게는 150℃ 이하, 특히 바람직하게는 140℃ 이하이다. 상기 열 경화제의 반응 개시 온도가 상기 하한 이상 및 상기 상한 이하이면, 땜납 입자가 전극 상에 보다 한층 효율적으로 배치된다. 상기 열 경화제의 반응 개시 온도는 80℃ 이상, 140℃ 이하인 것이 특히 바람직하다.

땜납을 전극 상에 보다 한층 효율적으로 배치하는 관점에서는, 상기 열 경화제의 반응 개시 온도는, 상기 땜납 입자에 있어서의 땜납의 융점보다도 높은 것이 바람직하고, 5℃ 이상 높은 것이 보다 바람직하고, 10℃ 이상 높은 것이 더욱 바람직하다.

상기 열 경화제의 반응 개시 온도는, DSC에서의 발열 피크의 상승 개시의 온도를 의미한다.

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

(플럭스)

상기 도전 재료는 플럭스를 포함하는 것이 바람직하다. 플럭스의 사용에 의해, 땜납을 전극 상에 보다 한층 효과적으로 배치할 수 있다. 해당 플럭스는 특별히 한정되지 않는다. 플럭스로서, 땜납 접합 등에 일반적으로 사용되고 있는 플럭스를 사용할 수 있다. 상기 플럭스로서는, 예를 들어 염화아연, 염화아연과 무기 할로겐화물과의 혼합물, 염화아연과 무기산과의 혼합물, 용융염, 인산, 인산의 유도체, 유기 할로겐화물, 히드라진, 유기산 및 송지 등을 들 수 있다. 상기 플럭스는 1종만이 사용되어도 되고, 2종 이상이 병용되어도 된다.

도전재료의 보존 안정성을 효과적으로 높게 하고, 전극 사이의 접속시에 땜납 입자를 제외한 성분을 보다 한층 흐르기 어렵게 하는 관점에서는, 상기 플럭스는 25℃에서 고체인 것이 바람직하다.

상기 용융염으로서는, 염화암모늄 등을 들 수 있다. 상기 유기산으로서는 락트산, 시트르산, 스테아르산, 글루탐산 및 글루타르산 등을 들 수 있다. 상기 송지로서는 활성화 송지 및 비활성화 송지 등을 들 수 있다. 상기 플럭스는 카르복실기를 2개 이상 갖는 유기산, 송지인 것이 바람직하다. 상기 플럭스는 카르복실기를 2개 이상 갖는 유기산이어도 되고, 송지여도 된다. 카르복실기를 2개 이상 갖는 유기산, 송지의 사용에 의해, 전극 간의 도통 신뢰성이 보다 한층 높아진다.

상기 송지는 아비에트산을 주성분으로 하는 로진류이다. 플럭스는 로진류인 것이 바람직하고, 아비에트산인 것이 보다 바람직하다. 이 바람직한 플럭스의 사용에 의해, 전극 간의 도통 신뢰성이 보다 한층 높아진다.

상기 플럭스의 활성 온도(융점)는, 바람직하게는 50℃ 이상, 보다 바람직하게는 70℃ 이상, 더욱 바람직하게는 80℃ 이상, 바람직하게는 200℃ 이하, 보다 바람직하게는 190℃ 이하, 보다 한층 바람직하게는 160℃ 이하, 더욱 바람직하게는 150℃ 이하, 더욱 한층 바람직하게는 140℃ 이하이다. 상기 플럭스의 활성 온도가 상기 하한 이상 및 상기 상한 이하이면, 플럭스 효과가 보다 한층 효과적으로 발휘되어, 땜납 입자가 전극 상에 보다 한층 효율적으로 배치된다. 상기 플럭스의 활성 온도(융점)는 80℃ 이상, 190℃ 이하인 것이 바람직하다. 상기 플럭스의 활성 온도(융점)는 80℃ 이상, 140℃ 이하인 것이 특히 바람직하다.

플럭스의 활성 온도(융점)가 80℃ 이상, 190℃ 이하인 상기 플럭스로서는 숙신산(융점 186℃), 글루타르산(융점 96℃), 아디프산(융점 152℃), 피멜산(융점 104℃), 수베르산(융점 142℃) 등의 디카르복실산, 벤조산(융점 122℃), 말산(융점 130℃) 등을 들 수 있다.

또한, 상기 플럭스의 비점은 200℃ 이하인 것이 바람직하다.

땜납을 전극 상에 보다 한층 효율적으로 배치하는 관점에서는, 상기 플럭스의 융점은 상기 땜납 입자에 있어서의 땜납의 융점보다도 높은 것이 바람직하고, 5℃ 이상 높은 것이 보다 바람직하고, 10℃ 이상 높은 것이 더욱 바람직하다.

땜납을 전극 상에 보다 한층 효율적으로 배치하는 관점에서는, 상기 플럭스의 융점은 상기 열 경화제의 반응 개시 온도보다도 높은 것이 바람직하고, 5℃ 이상 높은 것이 보다 바람직하고, 10℃ 이상 높은 것이 더욱 바람직하다.

상기 플럭스는 도전 재료 중에 분산되어 있어도 되고, 땜납 입자의 표면 상에 부착되어 있어도 된다.

플럭스의 융점이 땜납의 융점보다 높음으로써, 전극 부분에 땜납 입자를 효율적으로 응집시킬 수 있다. 이것은 접합시에 열을 부여한 경우, 접속 대상 부재 상에 형성된 전극과, 전극 주변의 접속 대상 부재의 부분을 비교하면, 전극 부분의 열 전도율이 전극 주변의 접속 대상 부재 부분의 열 전도율보다도 높음으로써, 전극 부분의 승온이 빠른 것에 기인한다. 땜납 입자의 융점을 초과한 단계에서는, 땜납 입자의 내부는 용해되지만, 표면에 형성된 산화 피막은, 플럭스의 융점(활성 온도)에 도달하고 있지 않으므로, 제거되지 않는다. 이 상태에서, 전극 부분의 온도가 먼저, 플럭스의 융점(활성 온도)에 도달하기 때문에, 우선적으로 전극 상에 도달한 땜납 입자의 표면 산화 피막이 제거되는 것이나, 활성화한 플럭스에 의해 땜납 입자 표면의 전하가 중화됨으로써, 땜납 입자가 전극의 표면 상에 번질 수 있다. 이에 의해, 전극 상에 효율적으로 땜납 입자를 응집시킬 수 있다.

상기 플럭스는, 가열에 의해 양이온을 방출하는 플럭스인 것이 바람직하다. 가열에 의해 양이온을 방출하는 플럭스의 사용에 의해, 땜납 입자를 전극 상에 보다 한층 효율적으로 배치할 수 있다.

상기 가열에 의해 양이온을 방출하는 플럭스로서는, 상기 열 양이온 경화제를 들 수 있다.

상기 도전 재료 100중량％ 중, 상기 플럭스의 함유량은 바람직하게는 0.5중량％ 이상, 바람직하게는 30중량％ 이하, 보다 바람직하게는 25중량％ 이하이다. 상기 도전 재료는 플럭스를 포함하고 있지 않아도 된다. 플럭스의 함유량이 상기 하한 이상 및 상기 상한 이하이면, 땜납 및 전극의 표면에 산화 피막이 보다 한층 형성되기 어려워지고, 또한 땜납 및 전극의 표면에 형성된 산화 피막을 보다 한층 효과적으로 제거할 수 있다.

(필러)

상기 도전 재료에는 필러를 첨가해도 된다. 필러는 유기 필러여도 되고, 무기 필러여도 된다. 필러의 첨가에 의해, 땜납 입자가 응집하는 거리를 억제하고, 기판의 전체 전극 상에 대하여, 땜납 입자를 균일하게 응집시킬 수 있다.

상기 도전 재료 100중량％ 중, 상기 필러의 함유량은 바람직하게는 0중량％ 이상, 바람직하게는 5중량％ 이하, 보다 바람직하게는 2중량％ 이하, 더욱 바람직하게는 1중량％ 이하이다. 상기 필러의 함유량이 상기 하한 이상 및 상기 상한 이하이면, 땜납 입자가 전극 상에 보다 한층 효율적으로 배치된다.

(다른 성분)

상기 도전 재료는 필요에 따라, 예를 들어 충전제, 증량제, 연화제, 가소제, 중합 촉매, 경화 촉매, 착색제, 산화 방지제, 열 안정제, 광 안정제, 자외선 흡수제, 활제, 대전 방지제 및 난연제 등의 각종 첨가제를 포함하고 있어도 된다.

이하, 실시예 및 비교예를 들어, 본 발명을 구체적으로 설명한다. 본 발명은 이하의 실시예에만 한정되지 않는다.

중합체 A:

비스페놀 F와 1,6-헥산디올디글리시딜에테르 및 비스페놀 F형 에폭시 수지와의 반응물(중합체 A)의 합성:

비스페놀 F(4,4'-메틸렌비스페놀과 2,4'-메틸렌비스페놀과 2,2'-메틸렌비스페놀을 중량비로 2:3:1로 포함함) 100중량부, 1,6-헥산디올디글리시딜에테르 130중량부, 비스페놀 F형 에폭시 수지(DIC사제 「EPICLON EXA-830CRP」) 5중량부 및 레조르시놀형 에폭시 화합물(나가세 켐텍스사제 「EX-201」) 10중량부를, 3구 플라스크에 넣고, 질소 플로우 하에서, 100℃에서 용해시켰다. 그 후, 수산기와 에폭시기의 부가 반응 촉매인 트리페닐부틸포스포늄브로마이드 0.15중량부를 첨가하고, 질소 플로우 하에서, 140℃에서 4시간, 부가 중합 반응시킴으로써, 반응물(중합체 A)을 얻었다.

NMR에 의해, 부가 중합 반응이 진행한 것을 확인하고, 반응물(중합체 A)이 비스페놀 F에서 유래되는 수산기와 1,6-헥산디올디글리시딜에테르, 비스페놀 F형 에폭시 수지 및 레조르시놀형 에폭시 화합물의 에폭시기가 결합한 구조 단위를 주쇄에 갖고, 또한 에폭시기를 양쪽 말단에 갖는 것을 확인하였다.

GPC에 의해 얻어진 반응물(중합체 A)의 중량 평균 분자량은 28000, 수 평균 분자량은 8000이었다.

열 경화성 화합물 1: 레조르시놀형 에폭시 화합물, 나가세 켐텍스사제 「EX-201」

열 경화성 화합물 2: 에폭시 화합물, DIC사제 「EXA-4850-150」, 분자량 900, 에폭시 당량 450g/eq

열 경화성 화합물 3: 2,4-비스(글리시딜옥시)벤조페논(결정성 열 경화성 화합물, 융점: 94℃, 분자량 362)

2,4-비스(글리시딜옥시)벤조페논의 합성:

3구 플라스크에, 2,4-디히드록시벤조페논 27g, 에피클로로히드린 230g, n-부탄올 70g 및 테트라에틸벤질암모늄클로라이드 1g을 넣고, 실온에서 교반, 용해시켰다. 그 후, 질소 분위기 하에서, 교반 하에서, 70℃로 승온하고, 감압 환류 하, 수산화나트륨 수용액(농도 48중량％) 45g을 적하하였다. 적하는 4시간 걸쳐 행하였다. 그 후, 70℃에서, 딘스타크 관을 사용하여, 수분을 제거하면서 2시간 반응시켰다. 그 후, 감압 하에서, 미반응된 에피클로로히드린을 제거하였다.

얻어진 반응 생성물을, MEK(메틸에틸케톤):n-부탄올=3:1(중량비)의 혼합 용제 400g에 용해하고, 수산화나트륨 수용액(농도 10중량％) 5g을 첨가하여, 80℃에서 2시간 가열하였다.

그 후, 실온으로 냉각하고, 순수에 의해, 세액이 중성이 될 때까지 세정을 행하였다. 유기층을 여과하면서 분취하고, 감압 하에서, 잔류 수분 및 혼합 용매를 제거하여, 반응 생성물을 얻었다.

n-헥산을 사용하여, 상기 반응 생성물 34g을 재결정에 의해 정제하고, 진공 건조에 의해 잔류 용제분을 제거하였다.

얻어진 에폭시 화합물: DSC에 의한 융점은 94℃, 에폭시 당량은 176g/eq., 매스 스펙트럼에 의한 분자량은 362, 150℃에서의 용융 점도는 5mPa·s였다.

·시차 주사 열량 측정(DSC) 측정 장치 및 측정 조건

장치; 히타치 하이테크 사이언스사제 「X-DSC7000」, 샘플량; 3mg, 온도 조건; 10℃/min

·150℃에서의 용융 점도: ASTM D4287에 준거하여, 엠에스티 엔지니어링사제의 ICI 콘플레이트 점도계를 사용하여 측정

·에폭시 당량의 측정: JIS K7236: 2001에 준거하여 측정

·분자량의 측정: GC-MS 장치(니혼 덴시사제 「JMS K-9」)를 사용하여 측정

열 경화성 화합물 4: 4,4'-비스(글리시딜옥시)벤조페논(결정성 열 경화성 화합물, 융점: 132℃, 분자량 362)

4,4'-비스(글리시딜옥시)벤조페논의 합성:

3구 플라스크에, 4,4'-디히드록시벤조페논 27g, 에피클로로히드린 230g, n-부탄올 70g 및 테트라에틸벤질암모늄클로라이드 1g을 넣고, 실온에서 교반, 용해시켰다. 그 후, 질소 분위기 하에서, 교반 하에서, 70℃로 승온하고, 감압 환류 하, 수산화나트륨 수용액(농도 48중량％) 45g을 적하하였다. 적하는, 4시간 걸쳐서 행하였다. 그 후, 70℃에서, 딘스타크 관을 사용하여, 수분을 제거하면서 2시간 반응시켰다. 그 후, 감압 하에서, 미반응된 에피클로로히드린을 제거하였다.

얻어진 에폭시 화합물: DSC에 의한 융점은 135℃, 에폭시 당량은 176g/eq., 매스 스펙트럼에 의한 분자량은 362, 150℃에서의 용융 점도는 12mPa·s였다.

열 경화제 1: 트리메틸올프로판트리스(3-머캅토프로피오네이트), SC 유기 가가꾸사제 「TMMP」

잠재성 에폭시 열 경화제 1: T&K TOKA사제 「후지큐어 7000」

플럭스 1: 아디프산, 와코 쥰야꾸 고교사제, 융점(활성 온도) 152℃

땜납 입자 1 내지 3의 제작 방법:

음이온 중합체 1을 갖는 땜납 입자: 땜납 입자 본체 200g과, 아디프산 40g과, 아세톤 70g을 3구 플라스크에 칭량하고, 다음에 땜납 입자 본체의 표면의 수산기와 아디프산의 카르복실기와의 탈수 축합 촉매인 디부틸주석옥시드 0.3g을 첨가하여, 60℃에서 4시간 반응시켰다. 그 후, 땜납 입자를 여과함으로써 회수하였다.

회수한 땜납 입자와, 아디프산 50g과, 톨루엔 200g과, 파라톨루엔술폰산 0.3g을 3구 플라스크에 칭량하고, 진공화 및 환류를 행하면서, 120℃에서 3시간 반응시켰다. 이때, 딘스타크 추출 장치를 사용하여, 탈수 축합에 의해 생성한 물을 제거하면서 반응시켰다.

그 후, 여과에 의해 땜납 입자를 회수하고, 헥산으로 세정하여, 건조하였다. 그 후, 얻어진 땜납 입자를 볼 밀로 해쇄한 후, 소정의 CV값이 되도록 체에 걸러냈다.

(제타 전위 측정)

또한, 얻어진 땜납 입자를, 음이온 중합체 1을 갖는 땜납 입자 0.05g을, 메탄올 10g에 넣고, 초음파 처리를 함으로써, 균일하게 분산시키고, 분산액을 얻었다. 이 분산액을 사용하여, 또한 Beckman Coulter사제 「Delsamax PRO」를 사용하여, 전기 영동 측정법으로, 제타 전위를 측정하였다.

(음이온 중합체의 중량 평균 분자량)

땜납 입자의 표면의 음이온 중합체 1의 중량 평균 분자량은, 0.1N의 염산을 사용하여, 땜납을 용해한 후, 중합체를 여과에 의해 회수하고, GPC에 의해 구하였다.

(땜납 입자의 입자 직경 CV값)

CV값을, 레이저 회절식 입도 분포 측정 장치(호리바 세이사꾸쇼사제 「LA-920」)에서 측정하였다.

땜납 입자 1(SnBi 땜납 입자, 융점 139℃, 미쓰이 긴조꾸사제 「ST-3」을 선별한 땜납 입자 본체를 사용하여, 표면 처리를 행한 음이온 중합체 1을 갖는 땜납 입자, 평균 입자 직경 4㎛, CV값 7％, 표면의 제타 전위: +0.65mV, 중합체 분자량 Mw=6500)

땜납 입자 2(SnBi 땜납 입자, 융점 139℃, 미쓰이 긴조꾸사제 「DS10」을 선별한 땜납 입자 본체를 사용하여, 표면 처리를 행한 음이온 중합체 1을 갖는 땜납 입자, 평균 입자 직경 13㎛, CV값 20％, 표면의 제타 전위: +0.48mV, 중합체 분자량 Mw=7000)

땜납 입자 3(SnBi 땜납 입자, 융점 139℃, 미쓰이 긴조꾸사제 「10-25」를 선별한 땜납 입자 본체를 사용하여, 표면 처리를 행한 음이온 중합체 1을 갖는 땜납 입자, 평균 입자 직경 25㎛, CV값 15％, 표면의 제타 전위: +0.4mV, 중합체 분자량 Mw=8000)

땜납 입자 A(SnBi 땜납 입자, 융점 139℃, 미쓰이 긴조꾸사제 「DS10」)

땜납 입자 B(수지 코어 땜납 피복 입자, 하기 수순으로 제작)

디비닐벤젠 수지 입자(세키스이가가쿠 고교사제 「마이크로펄 SP-210」, 평균 입자 직경 10㎛, 연화점 330℃, 10％ K값(23℃) 3.8GPa)를 무전해 니켈 도금하고, 수지 입자의 표면 상에 두께 0.1㎛의 하지 니켈 도금층을 형성하였다. 계속해서, 하지 니켈 도금층이 형성된 수지 입자를 전해 구리 도금하고, 두께 1㎛의 구리층을 형성하였다. 또한, 주석 및 비스무트를 함유하는 전해 도금액을 사용하여 전해 도금하여, 두께 2㎛의 땜납층을 형성하였다. 이와 같이 하여, 수지 입자의 표면 상에 두께 1㎛의 구리층이 형성되어 있고, 해당 구리층의 표면에 두께 2㎛의 땜납층(주석:비스무트=43중량％:57중량％)이 형성되어 있는 처리 전 도전성 입자(평균 입자 직경 16㎛, CV값 20％, 수지 코어 땜납 피복 입자)를 제작하였다.

(실시예 1 내지 7 및 비교예 1 내지 3)

(1) 이방성 도전 페이스트의 제작

다음의 표 1에 나타내는 성분을 다음의 표 1에 나타내는 배합량으로 배합하여, 이방성 도전 페이스트를 얻었다.

실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 3에서는, 다음의 표 1에 나타내는 종류의 접속 구조체를 하기와 같이 하여 제작하였다.

(2) 제1 접속 구조체(L/S=50㎛/50㎛)(접속 구조체의 종류 1)의 제작

L/S가 50㎛/50㎛, 전극 길이 3mm의 구리 전극 패턴(구리 전극의 두께 12㎛)을 상면에 갖는 유리 에폭시 기판(FR-4 기판, 두께 0.6mm)(제1 접속 대상 부재)을 준비하였다. 또한, L/S가 50㎛/50㎛, 전극 길이 3mm의 구리 전극 패턴(구리 전극의 두께 12㎛)을 하면에 갖는 플렉시블 프린트 기판(폴리이미드에 의해 형성되어 있는 제2 접속 대상 부재, 두께 0.1mm)을 준비하였다.

유리 에폭시 기판과 플렉시블 프린트 기판과의 중첩 면적은 1.5cm×3mm로 하고, 접속한 전극 수는 75쌍으로 하였다.

상기 유리 에폭시 기판의 상면에, 제작 직후의 이방성 도전 페이스트를, 유리 에폭시 기판의 전극 상에서 두께 100㎛가 되도록, 메탈 마스크를 사용하여, 스크린 인쇄로 도공하여, 이방성 도전 페이스트층을 형성하였다. 이어서, 이방성 도전 페이스트층의 상면에 상기 플렉시블 프린트 기판을, 전극끼리 대향하도록 적층하였다. 이때, 가압을 행하지 않았다. 이방성 도전 페이스트층에는, 상기 플렉시블 프린트 기판의 중량은 가해진다.

그 후, 이방성 도전 페이스트층의 온도가, 승온 개시로부터 5초 후에 139℃(땜납의 융점)가 되도록 가열하였다. 실시예 4에서는 139℃에 도달한 시점에서, 가로 방향의 전극 사이의 땜납 입자는 용융하고 있지 않고, 상하의 전극 사이의 땜납 입자는 용융하고 있었다. 온도 측정한 개소는, 상하의 전극에 있어서의 전극이 서로 대향하는 표면 상으로 하였다. 전극이 금속이기 때문에, 전극의 표면 온도가 먼저 땜납의 융점에 도달함으로써, 전극 상의 땜납 입자만이 용해하였다.

또한, 승온 개시로부터 15초 후에, 이방성 도전 페이스트층의 온도가 160℃가 되도록 가열하고, 이방성 도전 페이스트를 경화시켜, 제1 접속 구조체를 얻었다.

(3) 제2 접속 구조체(L/S=75㎛/75㎛)(접속 구조체의 종류 2)의 제작

L/S가 75㎛/75㎛, 전극 길이 3mm의 구리 전극 패턴(구리 전극의 두께 12㎛)을 상면에 갖는 유리 에폭시 기판(FR-4 기판, 두께 0.6mm)(제1 접속 대상 부재)을 준비하였다. 또한, L/S가 75㎛/75㎛, 전극 길이 3mm의 구리 전극 패턴(구리 전극의 두께 12㎛)을 하면에 갖는 플렉시블 프린트 기판(폴리이미드에 의해 형성되어 있는 제2 접속 대상 부재, 두께 0.1mm)을 준비하였다.

상기 유리 에폭시기판의 상면에, 제작 직후의 이방성 도전 페이스트를, 유리 에폭시 기판의 전극 상에서 두께 100㎛가 되도록, 메탈 마스크를 사용하여, 스크린 인쇄로 도공하여, 이방성 도전 페이스트층을 형성하였다. 이어서, 이방성 도전 페이스트층의 상면에 상기 플렉시블 프린트 기판을, 전극끼리 대향하도록 적층하였다. 이때, 가압을 행하지 않았다. 이방성 도전 페이스트층에는, 상기 플렉시블 프린트 기판의 중량은 가해진다.

그 후, 이방성 도전 페이스트층의 온도가, 승온 개시로부터 5초 후에 139℃(땜납의 융점)가 되도록 가열하였다. 실시예 1 내지 3, 6, 7, 비교예 2, 3에서는 139℃에 도달한 시점에서, 가로 방향의 전극간의 땜납 입자는 용융하고 있지 않고, 상하의 전극 사이의 땜납 입자는 용융하고 있었다. 온도 측정한 개소는, 상하의 전극에 있어서의 전극이 서로 대향하는 표면 상으로 하였다. 전극이 금속이기 때문에, 전극의 표면 온도가 먼저 땜납의 융점에 도달함으로써, 전극 상의 땜납 입자만이 용해하였다.

또한, 승온 개시로부터 15초 후에, 이방성 도전 페이스트층의 온도가 160℃가 되도록 가열하고, 이방성 도전 페이스트를 경화시켜, 제2 접속 구조체를 얻었다.

(4) 제3 접속 구조체(L/S=100㎛/100㎛)(접속 구조체의 종류 3)의 제작

L/S가 100㎛/100㎛, 전극 길이 3mm의 구리 전극 패턴(구리 전극의 두께 12㎛)을 상면에 갖는 유리 에폭시 기판(FR-4 기판, 두께 0.6mm)(제1 접속 대상 부재)을 준비하였다. 또한, L/S가 100㎛/100㎛, 전극 길이 3mm의 구리 전극 패턴(구리 전극의 두께 12㎛)을 하면에 갖는 플렉시블 프린트 기판(폴리이미드에 의해 형성되어 있는 제2 접속 대상 부재, 두께 0.1mm)을 준비하였다.

상기 유리 에폭시 기판의 상면에, 제작 직후의 이방성 도전 페이스트를, 유리 에폭시 기판의 전극 상에서 두께 100㎛가 되도록, 메탈 마스크를 사용하여, 스크린 인쇄로 도공하여, 이방성 도전 페이스트층을 형성하였다. 이어서, 이방성 도전 페이스트층의 상면에 상기 플렉시블 프린트 기판을, 전극끼리 대향하도록 적층하였다. 이때, 가압을 행하지 않았다. 이방성 도전 페이스트층에는 상기 플렉시블 프린트 기판의 중량은 가해진다.

그 후, 이방성 도전 페이스트층의 온도가 승온 개시로부터 5초 후에 139℃(땜납의 융점)가 되도록 가열하였다. 실시예 5에서는 139℃에 도달한 시점에서, 가로 방향의 전극 사이의 땜납 입자는 용융하고 있지 않고, 상하의 전극 사이의 땜납 입자는 용융하고 있었다. 온도 측정한 개소는, 상하의 전극에 있어서의 전극이 서로 대향하는 표면 상으로 하였다. 전극이 금속이기 때문에, 먼저 땜납의 융점에 도달함으로써, 전극 상의 땜납 입자만이 용해하였다.

또한, 승온 개시로부터 15초 후에, 이방성 도전 페이스트층의 온도가 160℃가 되도록 가열하고, 이방성 도전 페이스트를 경화시켜, 제3 접속 구조체를 얻었다.

(5) 제4 접속 구조체(L/S=100㎛/100㎛)(접속 구조체의 종류 4)의 제작

L/S가 100㎛/100㎛, 전극 길이 3mm의 ITO 전극 패턴을 상면에 갖는 유리 기판(두께 0.6mm)(제1 접속 대상 부재)을 준비하였다. 또한, L/S가 100㎛/100㎛, 전극 길이 3mm의 구리 전극 패턴(구리 전극의 두께 12㎛)을 하면에 갖는 플렉시블 프린트 기판(폴리이미드에 의해 형성되어 있는 제2 접속 대상 부재, 두께 0.1mm)을 준비하였다.

유리 기판과 플렉시블 프린트 기판의 중첩 면적은 1.5cm×3mm로 하고, 접속한 전극 수는 75쌍으로 하였다.

상기 유리 기판의 상면에, 제작 직후의 이방성 도전 페이스트를, 유리 기판의 전극 상에서 두께 100㎛가 되도록, 메탈 마스크를 사용하여, 스크린 인쇄로 도공하여, 이방성 도전 페이스트층을 형성하였다. 이어서, 이방성 도전 페이스트층의 상면에 상기 플렉시블 프린트 기판을, 전극끼리 대향하도록 적층하였다. 이때, 가압을 행하지 않았다. 이방성 도전 페이스트층에는, 상기 플렉시블 프린트 기판의 중량은 가해진다.

그 후, 이방성 도전 페이스트층의 온도가, 승온 개시로부터 5초 후에 139℃(땜납의 융점)가 되도록 가열하였다. 비교예 1에서는 139℃에 도달한 시점에서, 가로 방향의 전극 사이의 땜납 입자는 용융하고 있지 않고, 상하의 전극 사이의 땜납 입자도 용융하고 있지 않았다. 이것은 ITO 전극에 땜납이 젖지 않음으로써, 상하의 전극 사이에서 용융한 땜납 입자끼리의 응집이 일어나지 않았기 때문이다. 온도 측정한 개소는, 상하의 전극에 있어서의 전극이 서로 대향하는 표면 상으로 하였다.

또한, 승온 개시로부터 15초 후에, 이방성 도전 페이스트층의 온도가 160℃가 되도록 가열하고, 이방성 도전 페이스트를 경화시켜, 제4 접속 구조체를 얻었다.

(평가)

(1) 점도

이방성 도전 페이스트의 25℃에서 점도(η25)를, E형 점도계(도끼 산교사제 「TVE22L」)를 사용하여, 25℃ 및 5rpm의 조건에서 측정하였다.

(2) 땜납부의 두께

얻어진 접속 구조체를 단면 관찰함으로써, 상하의 전극 사이에 위치하고 있는 땜납부의 두께를 평가하였다.

(3) 전극 상의 땜납 배치 정밀도 1

얻어진 접속 구조체에 있어서, 제1 전극과 접속부와 제2 전극과의 적층 방향으로 제1 전극과 제2 전극의 서로 대향하는 부분을 보았을 때에, 제1 전극과 제2 전극의 서로 대향하는 부분의 면적 100％ 중의, 접속부 중의 땜납부가 배치되어 있는 면적의 비율 X를 평가하였다. 전극 상의 땜납의 배치 정밀도 1을 다음의 기준으로 판정하였다.

[전극 상의 땜납 배치 정밀도 1의 판정 기준]

○○: 비율 X가 70％ 이상

○: 비율 X가 60％ 이상, 70％ 미만

△: 비율 X가 50％ 이상, 60％ 미만

×: 비율 X가 50％ 미만

(4) 전극 상의 땜납 배치 정밀도 2

얻어진 접속 구조체에 있어서, 제1 전극과 접속부와 제2 전극과의 적층 방향과 직교하는 방향으로 제1 전극과 제2 전극의 서로 대향하는 부분을 보았을 때에, 접속부 중의 땜납부 100％ 중, 제1 전극과 제2 전극의 서로 대향하는 부분에 배치되어 있는 접속부 중의 땜납부의 비율 Y를 평가하였다. 전극 상의 땜납 배치 정밀도 2를 다음의 기준으로 판정하였다.

[전극 상의 땜납 배치 정밀도 2의 판정 기준]

○○: 비율 Y가 99％ 이상

○: 비율 Y가 90％ 이상, 99％ 미만

△: 비율 Y가 70％ 이상, 90％ 미만

×: 비율 Y가 70％ 미만

(5) 상하의 전극 간의 도통 신뢰성

얻어진 접속 구조체(n=15개)에 있어서, 상하의 전극 사이의 1 접속 개소당의 접속 저항을 각각 4단자법에 의해, 측정하였다. 접속 저항의 평균값을 산출하였다. 또한, 전압=전류×저항의 관계로부터, 일정한 전류를 흘렸을 때의 전압을 측정함으로써 접속 저항을 구할 수 있다. 도통 신뢰성을 다음의 기준으로 판정하였다.

[도통 신뢰성의 판정 기준]

○○: 접속 저항의 평균값이 50mΩ 이하

○: 접속 저항의 평균값이 50mΩ를 초과하고, 70mΩ 이하

△: 접속 저항의 평균값이 70mΩ를 초과하고, 100mΩ 이하

×: 접속 저항의 평균값이 100mΩ를 초과하거나, 또는 접속 불량이 발생하고 있다

(6) 가로 방향에 인접하는 전극 간의 절연 신뢰성

얻어진 접속 구조체(n=15개)에 있어서, 85℃, 습도 85％의 분위기 중에 100시간 방치 후, 가로 방향에 인접하는 전극 사이에 5V를 인가하고, 저항값을 25군데에서 측정하였다. 절연 신뢰성을 다음의 기준으로 판정하였다.

[절연 신뢰성의 판정 기준]

○○: 접속 저항의 평균값이 107Ω 이상

○: 접속 저항의 평균값이 106Ω 이상, 107Ω 미만

△: 접속 저항의 평균값이 105Ω 이상, 106Ω 미만

×: 접속 저항의 평균값이 105Ω 미만

(7) 상하의 전극 사이의 위치 어긋남

얻어진 접속 구조체에 있어서, 제1 전극과 접속부와 제2 전극과의 적층 방향으로 제1 전극과 제2 전극의 서로 대향하는 부분을 보았을 때에, 제1 전극의 중심선과 제2 전극의 중심선이 정렬되어 있는지 여부, 및 위치 어긋남의 거리를 평가하였다. 상하의 전극 사이의 위치 어긋남을 다음의 기준으로 판정하였다.

[상하의 전극 사이의 위치 어긋남의 판정 기준]

○○: 위치 어긋남이 15㎛ 미만

○: 위치 어긋남이 15㎛ 이상, 25㎛ 미만

△: 위치 어긋남이 25㎛ 이상, 40㎛ 미만

×: 위치 어긋남이 40㎛ 이상

상세 및 결과를 다음의 표 1에 나타내었다.

플렉시블 프린트 기판 대신에, 수지 필름, 플렉시블 플랫 케이블 및 리지드 플렉시블 기판을 사용한 경우에도, 동일한 경향이 보였다.

1, 1X…접속 구조체
2…제1 접속 대상 부재
2a…제1 전극
3…제2 접속 대상 부재
3a…제2 전극
4, 4X…접속부
4A, 4XA…땜납부
4B, 4XB…경화물부
11…도전 페이스트
11A…땜납 입자
11B…열 경화성 성분

Claims

복수의 땜납 입자와 결합제를 포함하는 도전 재료가 사용되고, 복수의 제1 전극을 표면에 갖는 제1 접속 대상 부재가 사용되고, 또한 복수의 제2 전극을 표면에 갖는 제2 접속 대상 부재가 사용되고,
상기 결합제가 상기 땜납 입자의 융점에서 경화가 완료되지 않고,
접속 구조체의 제조 방법은, 상기 제1 접속 대상 부재의 표면 상에, 상기 도전 재료를 배치하는 공정과, 상기 도전 재료의 상기 제1 접속 대상 부재측과는 반대의 표면 상에, 상기 제2 접속 대상 부재를, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극이 대향하도록 배치하는 공정과, 상기 땜납 입자의 융점보다도 낮은 온도로부터, 상기 땜납 입자의 융점과 동등 이상의 온도이며 또한 상기 결합제의 경화가 완료되지 않는 온도까지, 상기 도전 재료를 가열하는 제1 가열 공정과, 상기 제1 가열 공정 후에, 상기 제1 가열 공정보다도 높은 온도로 상기 도전 재료를 가열함으로써, 상기 제1 접속 대상 부재와 상기 제2 접속 대상 부재를 접속하고 있는 접속부를, 상기 도전 재료에 의해 형성하고, 또한 상기 제1 전극과 상기 제2 전극을, 상기 접속부 중의 땜납부에 의해 전기적으로 접속하는 제2 가열 공정을 구비하고,
상기 제1 가열 공정에 있어서, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극과의 사이에 위치하고 있지 않은 땜납 입자가 용융 변형하기 전에, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극과의 사이를 향하여, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극과의 사이에 위치하고 있지 않은 땜납 입자의 이동을 개시시키는, 접속 구조체의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 제1 가열 공정에 있어서, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극과의 사이를 향하여, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극과의 사이에 위치하고 있지 않은 땜납 입자의 이동을 개시시키기 전에, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극과의 사이에 위치하고 있지 않은 땜납 입자를 한데 모이게 하고, 이어서 상기 제1 전극과 상기 제2 전극과의 사이를 향하여, 한데 모여든 상기 땜납 입자의 이동을 개시시키는, 접속 구조체의 제조 방법.
제2항에 있어서, 상기 도전 재료가 플럭스를 포함하고,
상기 플럭스의 활성 온도는, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극과의 사이에 위치하고 있지 않은 땜납 입자를 한데 모이게 하는 온도 이상인, 접속 구조체의 제조 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 도전 재료가 플럭스를 포함하고,
상기 플럭스의 활성 온도는, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극과의 사이를 향하여, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극과의 사이에 위치하고 있지 않은 땜납 입자의 이동을 개시시키는 온도보다도 낮은, 접속 구조체의 제조 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 가열 공정에 있어서, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극과의 사이에 위치하는 땜납 입자가 용융 변형한 후에, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극과의 사이를 향하여, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극과의 사이에 위치하고 있지 않은 땜납 입자의 이동을 개시시키는, 접속 구조체의 제조 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 접속 대상 부재가 반도체 칩, 수지 필름, 플렉시블 프린트 기판, 리지드 플렉시블 기판 또는 플렉시블 플랫 케이블인, 접속 구조체의 제조 방법.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 접속 대상 부재를 배치하는 공정 및 상기 제1 가열 공정에 있어서, 가압을 행하지 않고, 상기 도전 재료에는 상기 제2 접속 대상 부재의 중량이 가해지거나, 또는
상기 제2 접속 대상 부재를 배치하는 공정 및 상기 제1 가열 공정 중 적어도 한쪽에 있어서, 가압을 행하고, 또한 상기 제2 접속 대상 부재를 배치하는 공정 및 상기 제1 가열 공정의 양쪽에 있어서, 가압의 압력이 1MPa 미만인, 접속 구조체의 제조 방법.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 땜납 입자의 평균 입자 직경이 0.5㎛ 이상, 100㎛ 이하인, 접속 구조체의 제조 방법.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 도전 재료 중의 상기 땜납 입자의 함유량이 10중량％ 이상, 90중량％ 이하인, 접속 구조체의 제조 방법.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 땜납 입자의 땜납 표면에, 에테르 결합, 에스테르 결합 또는 하기 식 (X)로 표시되는 기를 통하여, 카르복실기를 적어도 1개 갖는 기가 공유 결합하고 있는, 접속 구조체의 제조 방법.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 땜납 입자의 땜납 표면에, 상기 식 (X)로 표시되는 기를 통하여, 카르복실기를 적어도 1개 갖는 기가 공유 결합하고 있는, 접속 구조체의 제조 방법.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 땜납 입자의 표면의 제타 전위가 플러스인, 접속 구조체의 제조 방법.