KR20180105110A - 도전 재료 및 접속 구조체 - Google Patents

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Abstract

보존 안정성이 높고, 접속 대상 부재 상에 도전 재료가 배치된 후, 장시간 방치되어도 우수한 땜납 응집성을 나타내는 점에서, 높은 도통 신뢰성을 발현할 수 있는 도전 재료를 제공한다. 본 발명에 따른 도전 재료는, 도전부의 외표면 부분에, 땜납을 갖는 복수의 도전성 입자와, 열경화성 성분과, 플럭스를 포함하고, 상기 플럭스가 산과 염기의 염이고, 25℃의 도전 재료 중에서, 상기 플럭스가 고체로 존재한다.

Description

도전 재료 및 접속 구조체
본 발명은, 땜납을 갖는 도전성 입자를 포함하는 도전 재료에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 도전 재료를 사용한 접속 구조체에 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 경화시켜서, 도전성 입자를 개재하여 전극 사이를 전기적으로 접속하여, 접속 구조체를 얻는다.
상기 이방성 도전 재료의 일례로서, 하기의 특허문헌 1에는, 도전성 입자와, 상기 도전성 입자의 융점에서 경화가 완료되지 않은 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) 및 탈륨(Tl) 등의 금속이나, 이들 금속의 합금이 예시되어 있다.
특허문헌 1에서는, 상기 도전성 입자의 융점보다도 높고, 또한 상기 수지 성분의 경화가 완료되지 않은 온도로, 이방성 도전 수지를 가열하는 수지 가열 스텝과, 상기 수지 성분을 경화시키는 수지 성분 경화 스텝을 거쳐서, 전극 사이를 전기적으로 접속하는 것이 기재되어 있다. 또한, 특허문헌 1에는, 특허문헌 1의 도 8에 나타낸 온도 프로파일에서 실장을 행하는 것이 기재되어 있다. 특허문헌 1에서는, 이방성 도전 수지가 가열되는 온도에서 경화가 완료되지 않은 수지 성분 내에서, 도전성 입자가 용융한다.
하기의 특허문헌 2에는, 열경화성 수지를 포함하는 수지층과, 땜납분과, 경화제를 포함하고, 상기 땜납분과 상기 경화제가 상기 수지층 중에 존재하는 접착 테이프가 개시되어 있다. 이 접착 테이프는, 필름상이고, 페이스트상이 아니다.
하기의 특허문헌 3에는, 땜납 입자, 열경화성 수지 결합제 및 플럭스 성분을 함유하는 열경화성 수지 조성물이 개시되어 있다. 특허문헌 3에서는, 상기 플럭스 성분으로서는, (1) 디카르복실산 또는 트리카르복실산과 디에탄올아민류 또는 트리에탄올아민류와의 염, 및 (2) 카르복실산 무수물과 디에탄올아민류 또는 트리에탄올아민류와의 부가 반응물이 예시되어 있다.
일본 특허 공개 제2004-260131호 공보 WO2008/023452A1 일본 특허 공개 제2013-256584호 공보
종래의 땜납분이나, 땜납층을 표면에 갖는 도전성 입자를 포함하는 이방성 도전 페이스트에서는, 보존 안정성이 낮은 경우가 있다. 또한, 종래의 이방성 도전 페이스트에서는, 전극 간의 접속시에 접속 대상 부재 상에 도전 재료가 배치된 후, 장시간 방치되었을 경우, 전극 상에 땜납이 응집하기 어려워지는 경우가 있다. 결과로서, 도통 신뢰성이 낮아지기 쉽다.
본 발명의 목적은, 보존 안정성이 높고, 접속 대상 부재 상에 도전 재료가 배치된 후, 장시간 방치되어도 우수한 땜납 응집성을 나타내는 점에서, 높은 도통 신뢰성을 발현할 수 있는 도전 재료를 제공하는 것이다. 또한, 본 발명의 목적은, 상기 도전 재료를 사용한 접속 구조체를 제공하는 것이다.
본 발명의 넓은 국면에 의하면, 도전부의 외표면 부분에 땜납을 갖는 복수의 도전성 입자와, 열경화성 성분과, 플럭스를 포함하고, 상기 플럭스가 산과 염기의 염이고, 25℃의 도전 재료 중에서, 상기 플럭스가 25℃에서 고체로 존재하는, 도전 재료가 제공된다.
본 발명에 따른 도전 재료의 어느 특정한 국면에서는, 상기 도전성 입자 및 상기 열경화성 성분과 혼합되어 있지 않은 상태에서, 상기 플럭스 단체가 25℃에서 고체이다.
본 발명에 따른 도전 재료의 어느 특정한 국면에서는, 상기 플럭스가 카르복실기를 갖는 유기 화합물과 아미노기를 갖는 유기 화합물의 염이다.
본 발명에 따른 도전 재료의 어느 특정한 국면에서는, 25℃의 도전 재료 중에서, 상기 플럭스의 평균 입자 직경이 30㎛ 이하이다.
본 발명에 따른 도전 재료의 어느 특정한 국면에서는, 25℃의 도전 재료 중에서, 상기 플럭스의 평균 입자 직경의, 상기 도전성 입자의 평균 입자 직경에 대한 비가 3 이하이다.
본 발명에 따른 도전 재료의 어느 특정한 국면에서는, 상기 플럭스의 융점이, 상기 도전성 입자에 있어서의 땜납의 융점-50℃ 이상, 상기 도전성 입자에 있어서의 땜납의 융점+50℃ 이하이다.
본 발명에 따른 도전 재료의 어느 특정한 국면에서는, 상기 도전성 입자가 땜납 입자이다.
본 발명에 따른 도전 재료의 어느 특정한 국면에서는, 상기 열경화성 성분이 트리아진 골격을 갖는 열경화성 화합물을 포함한다.
본 발명에 따른 도전 재료의 어느 특정한 국면에서는, 상기 도전성 입자의 표면 상에, 상기 플럭스가 부착되어 있다.
본 발명에 따른 도전 재료의 어느 특정한 국면에서는, 상기 도전성 입자의 평균 입자 직경이 1㎛ 이상 40㎛ 이하이다.
본 발명에 따른 도전 재료의 어느 특정한 국면에서는, 상기 도전 재료 100중량％ 중, 상기 도전성 입자의 함유량이 10중량％ 이상 90중량％ 이하이다.
본 발명에 따른 도전 재료의 어느 특정한 국면에서는, 상기 도전 재료는 도전 페이스트이다.
본 발명의 넓은 국면에 의하면, 적어도 하나의 제1 전극을 표면에 갖는 제1 접속 대상 부재와, 적어도 하나의 제2 전극을 표면에 갖는 제2 접속 대상 부재와, 상기 제1 접속 대상 부재와 상기 제2 접속 대상 부재를 접속하고 있는 접속부를 구비하고, 상기 접속부의 재료가, 상술한 도전 재료이고, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극이 상기 접속부 중의 땜납부에 의해 전기적으로 접속되어 있는, 접속 구조체가 제공된다.
본 발명에 따른 접속 구조체의 어느 특정한 국면에서는, 상기 제1 전극과 상기 접속부와 상기 제2 전극의 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 있다.
본 발명에 따른 도전 재료는, 도전부의 외표면 부분에, 땜납을 갖는 복수의 도전성 입자와, 열경화성 성분과, 플럭스를 포함하고, 상기 플럭스가, 산과 염기의 염이고, 25℃의 도전 재료 중에서, 상기 플럭스가 고체로 존재하므로, 도전 재료의 보존 안정성을 높일 수 있고, 또한 접속 대상 부재 상에 도전 재료가 배치된 후, 장시간 방치되어도 우수한 땜납 응집성을 나타내는 점에서, 높은 도통 신뢰성을 발현 할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 도전 재료를 사용하여 얻어지는 접속 구조체를 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 2의 (a) 내지 (c)는, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 도전 재료를 사용하여, 접속 구조체를 제조하는 방법의 일례 각 공정을 설명하기 위한 단면도이다.
도 3은, 접속 구조체의 변형예를 도시하는 단면도이다.
도 4는, 도전 재료에 사용 가능한 도전성 입자의 제1 예를 도시하는 단면도이다.
도 5는, 도전 재료에 사용 가능한 도전성 입자의 제2 예를 도시하는 단면도이다.
도 6은, 도전 재료에 사용 가능한 도전성 입자의 제3 예를 도시하는 단면도이다.
이하, 본 발명의 상세를 설명한다.
(도전 재료)
본 발명에 따른 도전 재료는, 복수의 도전성 입자와, 결합제를 포함한다. 상기 도전성 입자는, 도전부를 갖는다. 상기 도전성 입자는, 도전부의 외표면 부분에, 땜납을 갖는다. 땜납은 도전부에 포함되고, 도전부의 일부 또는 전부이다. 상기 결합제는 상기 도전 재료에 포함되는 도전성 입자를 제외한 성분이다.
본 발명에 따른 도전 재료는, 상기 결합제로서, 열경화성 성분과 플럭스를 포함한다. 상기 열경화성 성분은, 열경화성 화합물과, 열경화제를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 도전 재료에서는, 상기 플럭스가 산과 염기의 염이다. 또한, 본 발명에 따른 도전 재료에서는, 25℃의 도전 재료 중에서, 상기 플럭스가 고체로 존재한다. 보다 구체적으로는, 본 발명에 따른 도전 재료에서는, 25℃의 도전 재료 중에서, 상기 플럭스가 25℃에서 고체로 존재한다.
또한, 상기 플럭스가 25℃의 도전 재료 중에서 고체인지의 여부에 대해서는, 이하와 같이 판단할 수 있다. 본 명세서에 있어서, 25℃에서 액체가 아닌 플럭스에 대해서는, 25℃에서 플럭스를 포함하는 도전 재료를 5분간 정치했을 때에 형상을 유지하는 플럭스를, 25℃에서 고체의 플럭스라고 정의하고, 25℃에서 플럭스를 포함하는 도전 재료를 5분간 정치했을 때에 형상을 유지하지 않는 플럭스를 25℃에서 반고체의 플럭스라고 정의한다. 또한, 25℃에서 반고체의 플럭스는, 25℃에서 고체의 플럭스에 포함되지 않는다.
본 발명에서는, 상기의 구성이 구비되어 있으므로, 도전 재료의 보존 안정성을 높일 수 있다. 또한, 본 발명에서는, 상기의 구성이 구비되어 있으므로, 접속 대상 부재 상에 도전 재료가 배치된 후, 장시간 방치되어도 우수한 땜납 응집성을 나타내는 점에서, 높은 도통 신뢰성을 발현할 수 있다.
본 발명에서는, 상기 도전성 입자 및 상기 열경화성 성분과 혼합되어 있지 않은 상태에서, 상기 플럭스 단체가, 25℃에서 고체인 것이 바람직하다. 상기 도전성 입자 및 상기 열경화성 성분과 혼합되기 전의 상기 플럭스 단체가, 25℃에서 고체인 것이 바람직하다. 이들 경우에는, 25℃의 도전 재료 중에서, 상기 플럭스를 고체로 존재시키는 것이 용이하다.
또한, 상기 플럭스 단체가 25℃에서 고체인지의 여부에 대해서는, 이하와 같이 판단할 수 있다. 본 명세서에 있어서, 25℃에서 액체가 아닌 플럭스에 대해서는, 25℃에서 플럭스 단체를 5분간 정치했을 때에 형상을 유지하는 플럭스를, 25℃에서 고체의 플럭스라고 정의하고, 25℃에서 플럭스 단체를 5분간 정치했을 때에 형상을 유지하지 않는 플럭스를 25℃에서 반고체의 플럭스라고 정의한다. 또한, 25℃에서 반고체의 플럭스는, 25℃에서 고체의 플럭스에 포함되지 않는다.
접속 구조체를 얻을 때에는, 제1 접속 대상 부재 상에 도전 재료를 배치한 후, 제1 접속 대상 부재와 도전 재료의 적층체가, 도전 재료 상에 제2 접속 대상 부재를 배치하기 전에, 일시적으로 보관되는 경우가 있다. 본 발명에서는, 상기 적층체가 보관되었다고 해도, 도통 신뢰성이 우수한 접속 구조체를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에서는, 상기의 구성이 구비되어 있으므로, 전극 폭이 좁아도 도전성 입자에 있어서의 땜납을 전극 상에 효율적으로 배치할 수 있다. 전극 폭이 좁은 경우에, 전극 상에 도전성 입자의 땜납을 모으기 어려운 경향이 있지만, 본 발명에서는, 전극 폭이 좁아도, 전극 상에 땜납을 충분히 모을 수 있다. 본 발명에서는, 상기의 구성이 구비되어 있으므로, 전극 사이를 전기적으로 접속한 경우에, 도전성 입자에 있어서의 땜납이, 상하가 대향한 전극 사이에 위치하기 쉽고, 도전성 입자에 있어서의 땜납을 전극(라인) 상에 효율적으로 배치할 수 있다. 또한, 본 발명에서는, 전극 폭이 넓으면, 도전성 입자에 있어서의 땜납이 전극 상에 보다 한층 효율적으로 배치된다.
또한, 도전성 입자에 있어서의 땜납의 일부가, 전극이 형성되어 있지 않은 영역(스페이스)에 배치되기 어렵고, 전극이 형성되어 있지 않은 영역에 배치되는 땜납의 양을 상당히 적게 할 수 있다. 본 발명에서는, 대향하는 전극 사이에 위치하고 있지 않은 땜납을, 대향하는 전극 사이에 효율적으로 이동시킬 수 있다. 따라서, 전극 간의 도통 신뢰성을 높일 수 있다. 게다가, 접속되어서는 안 되는 가로 방향으로 인접하는 전극 간의 전기적인 접속을 방지할 수 있고, 절연 신뢰성을 높일 수 있다.
또한, 본 발명에서는, 도전 재료의 경화물의 내열성을 높일 수 있다. 특히, 광 반도체 장치에 도전 재료를 사용한 경우에, 광 조사시에 발열하고, 도전 재료의 경화물이 고온 하에 노출된다. 본 발명에 따른 도전 재료는, 경화물의 내열성이 우수하므로, 광반도체 장치에 적합하게 사용할 수 있다. 특히, 열경화성 화합물이, 트리아진 골격을 갖는 열경화성 화합물을 포함하는 경우에, 경화물의 내열성이 높아진다.
또한, 본 발명에서는, 전극 간의 위치 어긋남을 방지할 수 있다. 본 발명에서는, 도전 재료를 상면에 배치한 제1 접속 대상 부재에, 제2 접속 대상 부재를 중첩했을 때에, 제1 접속 대상 부재의 전극과 제2 접속 대상 부재의 전극의 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).
도전성 입자에 있어서의 땜납을 전극 상에 보다 한층 효율적으로 배치하기 위해서, 상기 도전 재료는 25℃에서 액상인 것이 바람직하고, 도전 페이스트인 것이 바람직하다. 도전성 입자에 있어서의 땜납을 전극 상에 보다 한층 효율적으로 배치하기 위해서, 상기 도전 재료의 25℃에서의 점도(η25)는 바람직하게는 10Pa·s 이상, 보다 바람직하게는 50Pa·s 이상, 더욱 바람직하게는 100Pa·s 이상이고, 바람직하게는 800Pa·s 이하, 보다 바람직하게는 600Pa·s 이하, 더욱 바람직하게는 500Pa·s 이하이다. 상기 점도(η25)는 배합 성분의 종류 및 배합량에 따라 적절히 조정 가능하다.
상기 점도(η25)는, 예를 들어 E형 점도계(도끼 산교사제 「TVE22L」) 등을 사용하여, 25℃ 및 5rpm의 조건에서 측정 가능하다.
상기 도전 재료는, 도전 페이스트 및 도전 필름 등으로서 사용될 수 있다. 상기 도전 필름은 이방성 도전 필름인 것이 바람직하다. 도전성 입자에 있어서의 땜납을 전극 상에 보다 한층 효율적으로 배치하는 관점에서는, 상기 도전 재료는 도전 페이스트인 것이 바람직하다. 상기 도전 재료는, 전극의 전기적인 접속에 적합하게 사용된다. 상기 도전 재료는, 회로 접속 재료인 것이 바람직하다.
이하, 상기 도전 재료에 포함되는 각 성분을 설명한다. 또한, 본 명세서에 있어서, 「(메트)아크릴레이트」는 「아크릴레이트」와 「메타크릴레이트」 중 한쪽 또는 양쪽을 의미하고, 「(메트)아크릴」은 「아크릴」과 「메타크릴」 중 한쪽 또는 양쪽을 의미하고, 「(메트)아크릴로일」은 「아크릴로일」과 「메타크릴로일」 중 한쪽 또는 양쪽을 의미한다.
(도전성 입자)
상기 도전성 입자는, 접속 대상 부재의 전극 사이를 전기적으로 접속한다. 상기 도전성 입자는, 도전부의 외표면 부분에 땜납을 갖는다. 상기 도전성 입자는, 땜납에 의해 형성된 땜납 입자여도 된다. 상기 땜납 입자는, 땜납을 도전부의 외표면 부분에 갖는다. 상기 땜납 입자는, 중심 부분 및 도전부의 외표면 부분의 모두가 땜납에 의해 형성되어 있다. 상기 땜납 입자는, 중심 부분 및 도전성의 외표면 모두가 땜납인 입자이다. 상기 땜납 입자는, 코어 입자로서, 기재 입자를 갖지 않는다. 상기 땜납 입자는, 기재 입자와, 상기 기재 입자의 표면 상에 배치된 도전부를 구비하는 도전성 입자와는 상이하다. 상기 땜납 입자는, 예를 들어 땜납을 바람직하게는 80중량％ 이상, 보다 바람직하게는 90중량％ 이상, 더욱 바람직하게는 95중량％ 이상으로 포함한다. 상기 도전성 입자는, 기재 입자와, 해당 기재 입자의 표면 상에 배치된 도전부를 갖고 있어도 된다. 이 경우에, 상기 도전성 입자는, 도전부의 외표면 부분에, 땜납을 갖는다.
또한, 상기 땜납 입자를 사용한 경우에 비하여, 땜납에 의해 형성되어 있지 않은 기재 입자와 기재 입자의 표면 상에 배치된 땜납부를 구비하는 도전성 입자를 사용한 경우에는, 전극 상에 도전성 입자가 모이기 어려워지고, 도전성 입자끼리의 땜납 접합성이 낮기 때문에, 전극 상에 이동한 도전성 입자가 전극 외로 이동하기 쉬워지는 경향이 있고, 전극 간의 위치 어긋남의 억제 효과도 낮아지는 경향이 있다. 따라서, 상기 도전성 입자는, 땜납에 의해 형성된 땜납 입자인 것이 바람직하다.
접속 구조체에 있어서의 접속 저항을 효과적으로 낮게 하고, 보이드의 발생을 효과적으로 억제하는 관점에서는, 상기 도전성 입자의 외표면(땜납의 외표면)에, 카르복실기 또는 아미노기가 존재하는 것이 바람직하고, 카르복실기가 존재하는 것이 바람직하고, 아미노기가 존재하는 것이 바람직하다. 상기 도전성 입자의 외표면(땜납의 외표면)에, Si-O 결합, 에테르 결합, 에스테르 결합 또는 하기 식 (X)로 표시되는 기를 개재하여, 카르복실기 또는 아미노기를 포함하는 기가 공유 결합하고 있는 것이 바람직하다. 카르복실기 또는 아미노기를 포함하는 기는, 카르복실기와 아미노기의 양쪽을 포함하고 있어도 된다. 또한, 하기 식 (X)에 있어서, 우측 단부 및 좌측 단부는 결합 부위를 나타낸다.
Figure pct00001
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 간의 접속 저항을 낮게 하고, 또한 보이드의 발생을 억제하는 것이 가능한 도전성 입자가 얻어진다.
상기 도전성 입자에서는, 땜납의 표면과, 카르복실기를 포함하는 기의 결합 형태로, 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 도전성 입자는, 수산기와 반응 가능한 관능기와 카르복실기 또는 아미노기를 갖는 화합물(이하, 화합물 X라고 기재하는 경우가 있음)을 사용하여, 땜납의 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 카르복실기 또는 아미노기를 포함하는 기가 공유 결합하고 있는 땜납 입자를 용이하게 얻을 수 있고, 땜납의 표면에 에테르 결합 또는 에스테르 결합을 개재하여 카르복실기 또는 아미노기를 포함하는 기가 공유 결합하고 있는 땜납 입자를 얻을 수도 있다. 상기 땜납의 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, 리놀레산, (9,12,15)-리놀렌산, 노나데칸산, 아라키드산, 데칸이산 및 도데칸이산 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 하나 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, 땜납의 표면 산화막 및 전극의 표면 산화막을 제거 가능하다. 카르복실기는 플럭스 작용을 갖는다.
플럭스 작용을 갖는 화합물로서는, 레불린산, 글루타르산, 글리콜산, 아디프산, 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, 아디프산 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 일부 카르복실기를, 땜납 표면의 수산기에 반응시킴으로써, 땜납의 표면에 카르복실기를 포함하는 기가 공유 결합하고 있는 도전성 입자가 얻어진다.
상기 도전성 입자의 제조 방법은, 예를 들어 도전성 입자를 사용하여, 상기 도전성 입자, 수산기와 반응 가능한 관능기와 카르복실기를 갖는 화합물, 촉매 및 용매를 혼합하는 공정을 구비한다. 상기 도전성 입자의 제조 방법에서는, 상기 혼합 공정에 의해, 땜납의 표면에, 카르복실기를 포함하는 기가 공유 결합하고 있는 도전성 입자를 용이하게 얻을 수 있다.
또한, 상기 도전성 입자의 제조 방법에서는, 도전성 입자를 사용하여, 상기 도전성 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 도전성 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℃ 이상이고, 바람직하게는 130℃ 이하, 보다 바람직하게는 110℃ 이하이다.
접속 구조체에 있어서의 접속 저항을 효과적으로 낮게 하고, 보이드의 발생을 효과적으로 억제하는 관점에서는, 상기 도전성 입자는, 이소시아네이트 화합물을 사용하여, 땜납 표면의 수산기에, 상기 이소시아네이트 화합물을 반응시키는 공정을 거쳐서 얻어지는 것이 바람직하다. 상기 반응에서는, 공유 결합을 형성시킨다. 땜납 표면의 수산기와 상기 이소시아네이트 화합물을 반응시킴으로써, 땜납의 표면에, 이소시아네이트기에서 유래되는 기의 질소 원자가 공유 결합하고 있는 도전성 입자를 용이하게 얻을 수 있다. 상기 땜납 표면의 수산기에 상기 이소시아네이트 화합물을 반응시킴으로써, 땜납의 표면에, 이소시아네이트기에서 유래되는 기를 공유 결합의 형태로 화학 결합시킬 수 있다.
또한, 이소시아네이트기에서 유래되는 기에는, 실란 커플링제를 용이하게 반응시킬 수 있다. 상기 도전성 입자를 용이하게 얻을 수 있으므로, 상기 카르복실기를 포함하는 기가, 카르복실기를 갖는 실란 커플링제를 사용한 반응에 의해 도입되어 있거나, 또는 실란 커플링제를 사용한 반응의 후에, 실란 커플링제에서 유래되는 기에 카르복실기를 적어도 하나 갖는 화합물을 반응시킴으로써 도입되어 있는 것이 바람직하다. 상기 도전성 입자는, 상기 이소시아네이트 화합물을 사용하여, 땜납 표면의 수산기에, 상기 이소시아네이트 화합물을 반응시킨 후, 카르복실기를 적어도 하나 갖는 화합물을 반응시킴으로써 얻어지는 것이 바람직하다.
접속 구조체에 있어서의 접속 저항을 효과적으로 낮게 하고, 보이드의 발생을 효과적으로 억제하는 관점에서는, 상기 카르복실기를 적어도 하나 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, 잔류 이소시아네이트기와, 그 잔류 이소시아네이트기와 반응성을 갖고, 또한 카르복실기를 갖는 화합물을 반응시킴으로써, 땜납의 표면에 식 (X)로 표시되는 기를 개재하여, 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, 땜납의 표면에 식 (X)로 표시되는 기를 개재하여, 카르복실기를 도입할 수 있다.
상기 실란 커플링제로서는, 3-이소시아네이트프로필트리에톡시실란(신에쯔 실리콘사제 「KBE-9007」) 및 3-이소시아네이트프로필트리메톡시실란(MOMENTIVE사제 「Y-5187」) 등을 들 수 있다. 상기 실란 커플링제는, 1종만이 사용되어도 되고, 2종 이상이 병용되어도 된다.
상기 카르복실기를 적어도 하나 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, 리놀레산, (9,12,15)-리놀렌산, 노나데칸산, 아라키드산, 데칸이산 및 도데칸이산 등을 들 수 있다. 글루타르산, 아디프산 또는 글리콜산이 바람직하다. 상기 카르복실기를 적어도 하나 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 일부 카르복실기를, 땜납 표면의 수산기와 반응시킴으로써, 카르복실기를 포함하는 기를 잔존시킬 수 있다.
상기 도전성 입자의 제조 방법에서는, 도전성 입자를 사용하여, 또한, 이소시아네이트 화합물을 사용하여, 땜납 표면의 수산기에, 상기 이소시아네이트 화합물을 반응시킨 후, 카르복실기를 적어도 하나 갖는 화합물을 반응시켜서, 땜납의 표면에, 상기 식 (X)로 표시되는 기를 개재하여, 카르복실기를 포함하는 기가 결합하고 있는 도전성 입자를 얻는다. 상기 도전성 입자의 제조 방법에서는, 상기의 공정에 의해, 땜납의 표면에, 카르복실기를 포함하는 기가 도입된 도전성 입자를 용이하게 얻을 수 있다.
상기 도전성 입자의 구체적인 제조 방법으로서는, 이하의 방법을 들 수 있다. 유기 용매에 도전성 입자를 분산시켜, 이소시아네이트기를 갖는 실란 커플링제를 첨가한다. 그 후, 도전성 입자의 땜납 표면의 수산기와 이소시아네이트기의 반응 촉매를 사용하여, 땜납의 표면에 실란 커플링제를 공유 결합시킨다. 이어서, 실란 커플링제의 규소 원자에 결합하고 있는 알콕시기를 가수분해함으로써, 수산기를 생성시킨다. 생성한 수산기에, 카르복실기를 적어도 하나 갖는 화합물의 카르복실기를 반응시킨다.
또한, 상기 도전성 입자의 구체적인 제조 방법으로서는, 이하의 방법을 들 수 있다. 유기 용매에 도전성 입자를 분산시켜, 이소시아네이트기와 불포화 이중 결합을 갖는 화합물을 첨가한다. 그 후, 도전성 입자의 땜납 표면의 수산기와 이소시아네이트기의 반응 촉매를 사용하여, 공유 결합을 형성시킨다. 그 후, 도입된 불포화 이중 결합에 대하여 불포화 이중 결합 및 카르복실기를 갖는 화합물을 반응시킨다.
도전성 입자의 땜납 표면의 수산기와 이소시아네이트기의 반응 촉매로서는, 주석계 촉매(디부틸 주석 디라우레이트 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 하나 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.
Figure pct00002
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 하나 갖는 화합물은, 하기 식 (1A) 또는 하기 식 (1B)로 표시되는 화합물인 것이 바람직하다. 상기 카르복실기를 적어도 하나 갖는 화합물은, 하기 식 (1A)로 표시되는 화합물인 것이 바람직하고, 하기 식 (1B)로 표시되는 화합물인 것이 보다 바람직하다.
Figure pct00003
상기 식 (1A) 중, R은 탄소수 1 내지 5의 2가의 유기기를 나타낸다. 상기 식 (1A) 중의 R은 상기 식 (1) 중의 R과 동일하다.
Figure pct00004
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) 및 하기 식 (2B)에 있어서, 좌측 단부는 결합 부위를 나타낸다.
Figure pct00005
상기 식 (2A) 중, R은 탄소수 1 내지 5의 2가의 유기기를 나타낸다. 상기 식 (2A) 중의 R은 상기 식 (1) 중의 R과 동일하다.
Figure pct00006
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 하나 갖는 화합물의 분자량은, 바람직하게는 10000 이하, 보다 바람직하게는 1000 이하, 더욱 바람직하게는 500 이하이다. 마이그레이션을 보다 한층 효과적으로 억제하는 관점 및 접속 구조체에 있어서의 접속 저항을 보다 한층 효과적으로 낮게 하는 관점에서는, 상기 카르복실기를 적어도 하나 갖는 화합물의 분자량은, 바람직하게는 80 이상, 보다 바람직하게는 100 이상, 더욱 바람직하게는 120 이상이다.
상기 분자량은, 상기 카르복실기를 적어도 하나 갖는 화합물이 중합체가 아닌 경우, 및 상기 카르복실기를 적어도 하나 갖는 화합물의 구조식을 특정할 수 있는 경우에는, 당해 구조식으로부터 산출할 수 있는 분자량을 의미한다. 또한, 상기 카르복실기를 적어도 하나 갖는 화합물이 중합체인 경우에는, 중량 평균 분자량을 의미한다.
도전 접속시에 도전성 입자의 응집성을 효과적으로 높일 수 있는 점에서, 상기 도전성 입자는, 도전성 입자 본체와, 상기 도전성 입자 본체의 표면 상에 배치된 음이온 중합체를 갖는 것이 바람직하다. 상기 도전성 입자는, 도전성 입자 본체를 음이온 중합체 또는 음이온 중합체가 되는 화합물로 표면 처리함으로써 얻어지는 것이 바람직하다. 상기 도전성 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.
도전성 입자 본체를 음이온 중합체로 표면 처리하는 방법으로서는, 음이온 중합체로서, 예를 들어 (메트)아크릴산을 공중합한 (메트)아크릴 중합체, 디카르복실산과 디올로 합성되고 또한 양쪽 말단에 카르복실기를 갖는 폴리에스테르 중합체, 디카르복실산의 분자간 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 포발(닛본 고세이 가가꾸사제 「고세넷쿠스 T」) 등을 사용하여, 음이온 중합체의 카르복실기와, 도전성 입자 본체의 표면 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, 도전성 입자 본체의 표면 수산기와 반응하는 관능기를 갖고, 또한, 부가, 축합 반응에 의해 중합 가능한 관능기를 갖는 화합물을 사용하여, 이 화합물을 도전성 입자 본체의 표면 상에서 중합체화하는 방법을 들 수 있다. 도전성 입자 본체의 표면 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 이상이고, 바람직하게는 10000 이하, 보다 바람직하게는 8000 이하이다. 상기 중량 평균 분자량이 상기 하한 이상 및 상기 상한 이하이면, 도전성 입자의 표면에 충분한 양의 전하 및 플럭스성을 도입할 수 있다. 이에 의해, 도전 접속시에 도전성 입자의 응집성을 효과적으로 높일 수 있고, 또한, 접속 대상 부재의 접속 시에, 전극의 표면 산화막을 효과적으로 제거할 수 있다.
상기 중량 평균 분자량이 상기 하한 이상 및 상기 상한 이하이면, 도전성 입자 본체의 표면 상에 음이온 중합체를 배치하는 것이 용이하고, 도전 접속시에 도전성 입자의 응집성을 효과적으로 높일 수 있고, 전극 상에 도전성 입자를 보다 한층 효율적으로 배치할 수 있다.
상기 중량 평균 분자량은, 겔 투과 크로마토그래피(GPC)에 의해 측정된 폴리스티렌 환산에서의 중량 평균 분자량을 나타낸다.
도전성 입자 본체를 음이온 중합체가 되는 화합물로 표면 처리함으로써 얻어진 중합체의 중량 평균 분자량은, 도전성 입자 중의 땜납을 용해하고, 중합체의 분해를 일으키지 않는 희염산 등에 의해, 도전성 입자를 제거한 후, 잔존하고 있는 중합체의 중량 평균 분자량을 측정함으로써 구할 수 있다.
음이온 중합체의 도전성 입자의 표면에 있어서의 도입량에 대해서는, 도전성 입자 1g당의 산가가, 바람직하게는 1mgKOH 이상, 보다 바람직하게는 2mgKOH 이상이고, 바람직하게는 10mgKOH 이하, 보다 바람직하게는 6mgKOH 이하이다.
상기 산가는 이하와 같이 하여 측정 가능하다. 도전성 입자 1g을, 아세톤 36g에 첨가하고, 초음파로 1분간 분산시킨다. 그 후, 지시약으로서, 페놀프탈레인을 사용하여, 0.1mol/L의 수산화칼륨에탄올 용액으로 적정한다.
이어서, 도면을 참조하면서, 도전성 입자의 구체예를 설명한다.
도 4는, 도전 재료에 사용 가능한 도전성 입자의 제1 예를 도시하는 단면도이다.
도 4에 도시하는 도전성 입자(21)는, 땜납 입자이다. 도전성 입자(21)는, 전체가 땜납에 의해 형성되어 있다. 도전성 입자(21)는, 기재 입자를 코어에 갖지 않고, 코어-쉘 입자가 아니다. 도전성 입자(21)는, 중심 부분 및 도전부의 외표면 부분의 모두가 땜납에 의해 형성되어 있다.
도 5는, 도전 재료에 사용 가능한 도전성 입자의 제2 예를 도시하는 단면도이다.
도 5에 도시하는 도전성 입자(31)는, 기재 입자(32)와, 기재 입자(32)의 표면 상에 배치된 도전부(33)를 구비한다. 도전부(33)는, 기재 입자(32)의 표면을 피복하고 있다. 도전성 입자(31)는, 기재 입자(32)의 표면이 도전부(33)에 의해 피복된 피복 입자이다.
도전부(33)는 제2 도전부(33A)와, 땜납부(33B)(제1 도전부)를 갖는다. 도전성 입자(31)는, 기재 입자(32)와, 땜납부(33B) 사이에, 제2 도전부(33A)를 구비한다. 따라서, 도전성 입자(31)는 기재 입자(32)와, 기재 입자(32)의 표면 상에 배치된 제2 도전부(33A)와, 제2 도전부(33A)의 외표면 상에 배치된 땜납부(33B)를 구비한다.
도 6은, 도전 재료에 사용 가능한 도전성 입자의 제3 예를 도시하는 단면도이다.
상기한 바와 같이, 도전성 입자(31)에 있어서의 도전부(33)는 2층 구조를 갖는다. 도 6에 나타내는 도전성 입자(41)는, 단층의 도전부로서, 땜납부(42)를 갖는다. 도전성 입자(41)는 기재 입자(32)와, 기재 입자(32)의 표면 상에 배치된 땜납부(42)를 구비한다.
상기 기재 입자로서는, 수지 입자, 금속 입자를 제외한 무기 입자, 유기 무기 하이브리드 입자 및 금속 입자 등을 들 수 있다. 상기 기재 입자는, 금속을 제외한 기재 입자인 것이 바람직하고, 수지 입자, 금속 입자를 제외한 무기 입자 또는 유기 무기 하이브리드 입자인 것이 바람직하다. 상기 기재 입자는, 구리 입자여도 된다.
상기 수지 입자를 형성하기 위한 수지로서, 여러 가지 유기물이 적합하게 사용된다. 상기 수지 입자를 형성하기 위한 수지로서는, 예를 들어 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리염화비닐, 폴리염화비닐리덴, 폴리이소부틸렌, 폴리부타디엔 등의 폴리올레핀 수지; 폴리메틸메타크릴레이트 및 폴리메틸아크릴레이트 등의 아크릴 수지; 폴리카르보네이트, 폴리아미드, 페놀 포름알데히드 수지, 멜라민 포름알데히드 수지, 벤조구아나민 포름알데히드 수지, 요소 포름알데히드 수지, 페놀 수지, 멜라민 수지, 벤조구아나민 수지, 요소 수지, 에폭시 수지, 불포화폴리에스테르 수지, 포화폴리에스테르 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리술폰, 폴리페닐렌옥시드, 폴리아세탈, 폴리이미드, 폴리아미드이미드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에테르술폰, 디비닐벤젠 중합체, 및 디비닐벤젠계 공중합체 등을 들 수 있다. 상기 디비닐벤젠계 공중합체 등으로서는, 디비닐벤젠-스티렌 공중합체 및 디비닐벤젠-(메트)아크릴산에스테르 공중합체 등을 들 수 있다. 상기 수지 입자의 경도를 적합한 범위로 용이하게 제어할 수 있으므로, 상기 수지 입자를 형성하기 위한 수지는, 에틸렌성 불포화기를 갖는 중합성 단량체를 1종 또는 2종 이상 중합시킨 중합체인 것이 바람직하다.
상기 수지 입자를, 에틸렌성 불포화기를 갖는 중합성 단량체를 중합시켜서 얻는 경우에는, 해당 에틸렌성 불포화기를 갖는 중합성 단량체로서는, 비가교성의 단량체와 가교성의 단량체를 들 수 있다.
상기 비가교성의 단량체로서는, 예를 들어 스티렌, α-메틸스티렌 등의 스티렌계 단량체; (메트)아크릴산, 말레산, 무수 말레산 등의 카르복실기 함유 단량체; 메틸(메트)아크릴레이트, 에틸(메트)아크릴레이트, 프로필(메트)아크릴레이트, 부틸(메트)아크릴레이트, 2-에틸헥실(메트)아크릴레이트, 라우릴(메트)아크릴레이트, 세틸(메트)아크릴레이트, 스테아릴(메트)아크릴레이트, 시클로헥실(메트)아크릴레이트, 이소보르닐(메트)아크릴레이트 등의 알킬(메트)아크릴레이트 화합물; 2-히드록시에틸(메트)아크릴레이트, 글리세롤(메트)아크릴레이트, 폴리옥시에틸렌(메트)아크릴레이트, 글리시딜(메트)아크릴레이트 등의 산소 원자 함유 (메트)아크릴레이트 화합물; (메트)아크릴로니트릴 등의 니트릴 함유 단량체; 메틸비닐에테르, 에틸비닐에테르, 프로필비닐에테르 등의 비닐에테르 화합물; 아세트산비닐, 부티르산비닐, 라우르산비닐, 스테아르산비닐 등의 산 비닐에스테르 화합물; 에틸렌, 프로필렌, 이소프렌, 부타디엔 등의 불포화탄화수소; 트리플루오로메틸(메트)아크릴레이트, 펜타플루오로에틸(메트)아크릴레이트, 염화비닐, 불화비닐, 클로로스티렌 등의 할로겐 함유 단량체 등을 들 수 있다.
상기 가교성의 단량체로서는, 예를 들어 테트라메틸올메탄테트라(메트)아크릴레이트, 테트라메틸올메탄트리(메트)아크릴레이트, 테트라메틸올메탄디(메트)아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리(메트)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨헥사(메트)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨펜타(메트)아크릴레이트, 글리세롤트리(메트)아크릴레이트, 글리세롤디(메트)아크릴레이트, (폴리)에틸렌글리콜디(메트)아크릴레이트, (폴리)프로필렌글리콜디(메트)아크릴레이트, (폴리)테트라메틸렌글리콜디(메트)아크릴레이트, 1,4-부탄디올디(메트)아크릴레이트 등의 다관능 (메트)아크릴레이트 화합물; 트리알릴(이소)시아누레이트, 트리알릴트리멜리테이트, 디비닐벤젠, 디알릴프탈레이트, 디알릴아크릴아미드, 디알릴에테르, γ-(메트)아크릴옥시프로필트리메톡시실란, 트리메톡시실릴스티렌, 비닐트리메톡시실란 등의 실란 함유 단량체 등을 들 수 있다.
상기 에틸렌성 불포화기를 갖는 중합성 단량체를, 공지된 방법에 의해 중합시킴으로써, 상기 수지 입자를 얻을 수 있다. 이 방법으로서는, 예를 들어 라디칼 중합 개시제의 존재 하에서 현탁 중합하는 방법, 및 비가교의 종 입자를 사용하여 라디칼 중합 개시제와 함께 단량체를 팽윤시켜서 중합하는 방법 등을 들 수 있다.
상기 기재 입자가 금속을 제외한 무기 입자 또는 유기 무기 하이브리드 입자인 경우에는, 기재 입자를 형성하기 위한 무기물로서는 실리카, 알루미나, 티타늄산바륨, 지르코니아 및 카본 블랙 등을 들 수 있다. 상기 실리카에 의해 형성된 입자로서는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 가수분해성의 알콕시실릴기를 2개 이상 갖는 규소 화합물을 가수분해하여 가교중합체 입자를 형성한 후에, 필요에 따라 소성을 행함으로써 얻어지는 입자를 들 수 있다. 상기 유기 무기 하이브리드 입자로서는, 예를 들어 가교한 알콕시실릴 중합체와 아크릴 수지에 의해 형성된 유기 무기 하이브리드 입자 등을 들 수 있다.
상기 기재 입자가 금속 입자인 경우에, 해당 금속 입자를 형성하기 위한 금속으로서는 은, 구리, 니켈, 규소, 금 및 티타늄 등을 들 수 있다. 상기 기재 입자가 금속 입자인 경우에, 해당 금속 입자는 구리 입자인 것이 바람직하다. 단, 상기 기재 입자는 금속 입자가 아닌 것이 바람직하다.
상기 기재 입자의 표면 상에 도전부를 형성하는 방법, 및 상기 기재 입자의 표면 상 또는 상기 제2 도전부의 표면 상에 땜납부를 형성하는 방법은 특별히 한정되지 않는다. 상기 도전부 및 상기 땜납부를 형성하는 방법으로서는, 예를 들어 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. 무전해 도금, 전기 도금 또는 물리적인 충돌에 의한 방법이 적합하다. 상기 물리적 증착에 의한 방법으로서는 진공 증착, 이온 플레이팅 및 이온 스퍼터링 등의 방법을 들 수 있다. 또한, 상기 물리적인 충돌에 의한 방법에서는, 예를 들어 세타콤포저(도쿠주 고사꾸쇼사제) 등이 사용된다.
상기 기재 입자의 융점은, 상기 땜납부의 융점보다도 높은 것이 바람직하다. 상기 기재 입자의 융점은, 바람직하게는 160℃를 초과하고, 보다 바람직하게는 300℃를 초과하고, 더욱 바람직하게는 400℃를 초과하고, 특히 바람직하게는 450℃를 초과한다. 또한, 상기 기재 입자의 융점은, 400℃ 미만이어도 된다. 상기 기재 입자의 융점은, 160℃ 이하여도 된다. 상기 기재 입자의 연화점은 260℃ 이상인 것이 바람직하다. 상기 기재 입자의 연화점은 260℃ 미만이어도 된다.
상기 도전성 입자는, 단층의 땜납부를 갖고 있어도 된다. 상기 도전성 입자는, 복수의 층의 도전부(땜납부, 제2 도전부)를 갖고 있어도 된다. 즉, 상기 도전성 입자에서는, 도전부를 2층 이상 적층해도 된다.
상기 땜납은, 융점이 450℃ 이하인 금속(저융점 금속)인 것이 바람직하다. 상기 땜납부는, 융점이 450℃ 이하인 금속층(저융점 금속층)인 것이 바람직하다. 상기 저융점 금속층은, 저융점 금속을 포함하는 층이다. 상기 도전성 입자에 있어서의 땜납은, 융점이 450℃ 이하인 금속 입자(저융점 금속 입자)인 것이 바람직하다. 상기 저융점 금속 입자는, 저융점 금속을 포함하는 입자이다. 해당 저융점 금속이란, 융점이 450℃ 이하의 금속을 나타낸다. 저융점 금속의 융점은 바람직하게는 300℃ 이하, 보다 바람직하게는 160℃ 이하이다. 또한, 상기 도전성 입자에 있어서의 땜납은 주석을 포함하는 것이 바람직하다. 상기 땜납부에 포함되는 금속 100중량％ 중 및 상기 도전성 입자에 있어서의 땜납에 포함되는 금속 100중량％ 중, 주석의 함유량은 바람직하게는 30중량％ 이상, 보다 바람직하게는 40중량％ 이상, 더욱 바람직하게는 70중량％ 이상, 특히 바람직하게는 90중량％ 이상이다. 상기 도전성 입자에 있어서의 땜납 중의 주석의 함유량이 상기 하한 이상이면, 도전성 입자와 전극의 도통 신뢰성이 보다 한층 높아진다.
또한, 상기 주석의 함유량은, 고주파 유도 결합 플라스마 발광 분광 분석 장치(호리바 세이사꾸쇼사제 「ICP-AES」), 또는 형광 X선 분석 장치(시마즈 세이사쿠쇼사제 「EDX-800HS」) 등을 사용하여 측정 가능하다.
상기 땜납을 도전부의 외표면 부분에 갖는 도전성 입자를 사용함으로써, 땜납이 용융하여 전극에 접합하고, 땜납이 전극 사이를 도통시킨다. 예를 들어, 땜납과 전극이 점 접촉이 아닌 면 접촉하기 쉽기 때문에, 접속 저항이 낮아진다. 또한, 땜납을 도전부의 외표면 부분에 갖는 도전성 입자의 사용에 의해, 땜납과 전극의 접합 강도가 높아지는 결과, 땜납과 전극의 박리가 보다 한층 발생하기 어려워지고, 도통 신뢰성이 효과적으로 높아진다.
상기 땜납부 및 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(땜납부)을 구성하는 재료는, JIS Z3001: 용접 용어에 기초하여, 액상선이 450℃ 이하인 용가재인 것이 바람직하다. 상기 땜납의 조성으로서는, 예를 들어 아연, 금, 은, 납, 구리, 주석, 비스무트, 인듐 등을 포함하는 금속 조성을 들 수 있다. 저융점에서 납 프리인 주석-인듐계(117℃ 공정), 또는 주석-비스무트계(139℃ 공정)가 바람직하다. 즉, 상기 땜납은, 납을 포함하지 않는 것이 바람직하고, 주석과 인듐을 포함하는 땜납, 또는 주석과 비스무트를 포함하는 땜납인 것이 바람직하다.
상기 땜납과 전극의 접합 강도를 보다 한층 높이기 위해서, 상기 도전성 입자에 있어서의 땜납은 니켈, 구리, 안티몬, 알루미늄, 아연, 철, 금, 티타늄, 인, 게르마늄, 텔루륨, 코발트, 비스무트, 망간, 크롬, 몰리브덴, 팔라듐 등의 금속을 포함하고 있어도 된다. 또한, 땜납과 전극과의 접합 강도를 더욱 한층 높이는 관점에서는, 상기 도전성 입자에 있어서의 땜납은 니켈, 구리, 안티몬, 알루미늄 또는 아연을 포함하는 것이 바람직하다. 땜납부 또는 도전성 입자에 있어서의 땜납과 전극의 접합 강도를 보다 한층 높이는 관점에서는, 접합 강도를 높이기 위한 이들의 금속의 함유량은, 상기 도전성 입자에 있어서의 땜납 100중량％ 중, 바람직하게는 0.0001중량％ 이상, 바람직하게는 1중량％ 이하이다.
상기 제2 도전부의 융점은, 상기 땜납부의 융점보다도 높은 것이 바람직하다. 상기 제2 도전부의 융점은 바람직하게는 160℃를 초과하고, 보다 바람직하게는 300℃를 초과하고, 더욱 바람직하게는 400℃를 초과하고, 더욱 한층 바람직하게는 450℃를 초과하고, 특히 바람직하게는 500℃를 초과하고, 가장 바람직하게는 600℃를 초과한다. 상기 땜납부는 융점이 낮기 때문에 도전 접속시에 용융한다. 상기 제2 도전부는 도전 접속시에 용융하지 않는 것이 바람직하다. 상기 도전성 입자는, 땜납을 용융시켜서 사용되는 것이 바람직하고, 상기 땜납부를 용융시켜서 사용되는 것이 바람직하고, 상기 땜납부를 용융시켜서 또한 상기 제2 도전부를 용융시키지 않고 사용되는 것이 바람직하다. 상기 제2 도전부의 융점이 상기 땜납부의 융점을 보다도 높음으로써, 도전 접속시에, 상기 제2 도전부를 용융시키지 않고, 상기 땜납부만을 용융시킬 수 있다.
상기 땜납부의 융점과 상기 제2 도전부의 융점과의 차의 절댓값은, 0℃를 초과하고, 바람직하게는 5℃ 이상, 보다 바람직하게는 10℃ 이상, 더욱 바람직하게는 30℃ 이상, 특히 바람직하게는 50℃ 이상, 특히 바람직하게는 100℃ 이상이다.
상기 제2 도전부는, 금속을 포함하는 것이 바람직하다. 상기 제2 도전부를 구성하는 금속은, 특별히 한정되지 않는다. 해당 금속으로서는, 예를 들어 금, 은, 구리, 백금, 팔라듐, 아연, 납, 알루미늄, 코발트, 인듐, 니켈, 크롬, 티타늄, 안티몬, 비스무트, 게르마늄 및 카드뮴, 및 이들 합금 등을 들 수 있다. 또한, 상기 금속으로서, 주석 도프 산화인듐(ITO)을 사용해도 된다. 상기 금속은 1종만이 사용되어도 되고, 2종 이상이 병용되어도 된다.
상기 제2 도전부는 니켈층, 팔라듐층, 구리층 또는 금층인 것이 바람직하고, 니켈층 또는 금층인 것이 보다 바람직하고, 구리층인 것이 더욱 바람직하다. 도전성 입자는 니켈층, 팔라듐층, 구리층 또는 금층을 갖는 것이 바람직하고, 니켈층 또는 금층을 갖는 것이 보다 바람직하고, 구리층을 갖는 것이 더욱 바람직하다. 이들의 바람직한 도전부를 갖는 도전성 입자를 전극 간의 접속에 사용함으로써, 전극 간의 접속 저항이 보다 한층 낮아진다. 또한, 이들의 바람직한 도전부의 표면에는, 땜납부를 보다 한층 용이하게 형성할 수 있다.
상기 땜납부의 두께는, 바람직하게는 0.005㎛ 이상, 보다 바람직하게는 0.01㎛ 이상이고, 바람직하게는 10㎛ 이하, 보다 바람직하게는 1㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 0.3㎛ 이하이다. 땜납부의 두께가 상기 하한 이상 및 상기 상한 이하이면, 충분한 도전성이 얻어지고, 또한 도전성 입자가 너무 단단해지지 않고, 전극 간의 접속시에 도전성 입자를 충분히 변형한다.
상기 도전부의 두께(도전부 전체의 두께)는, 바람직하게는 0.005㎛ 이상, 보다 바람직하게는 0.01㎛ 이상이고, 바람직하게는 10㎛ 이하, 보다 바람직하게는 1㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 0.5㎛ 이하, 특히 바람직하게는 0.3㎛ 이하이다. 상기 도전부의 두께는, 도전부가 다층인 경우에는 도전층 전체의 두께이다. 도전부의 두께가 상기 하한 이상 및 상기 상한 이하이면, 충분한 도전성이 얻어지고, 또한 도전성 입자가 너무 단단해지지 않고, 전극 간의 접속시에 도전성 입자가 충분히 변형된다.
상기 도전부가 복수의 층에 의해 형성되어 있는 경우에, 최외층의 도전층 두께는, 바람직하게는 0.001㎛ 이상, 보다 바람직하게는 0.01㎛ 이상이고, 바람직하게는 0.5㎛ 이하, 보다 바람직하게는 0.1㎛ 이하이다. 상기 최외층의 도전층 두께가 상기 하한 이상 및 상기 상한 이하이면, 최외층의 도전층에 의한 피복이 균일해져, 내부식성이 충분히 높아지고, 또한 전극 간의 접속 저항이 보다 한층 낮아진다. 또한, 상기 최외층이 금층인 경우에, 금층의 두께가 얇을수록, 비용이 낮아진다.
상기 도전부의 두께는, 예를 들어 전계 방사형 주사형 전자 현미경(FE-SEM)을 사용하여, 도전성 입자의 단면을 관찰함으로써 측정할 수 있다.
얻어진 도전성 입자를 함유량이 30중량％가 되도록, Kulzer사제 「테크노 비트 4000」에 첨가하고, 분산시켜, 도전성 입자 검사용 매립 수지를 제조한다. 그 검사용 매립 수지 중에 분산한 도전성 입자의 중심 부근을 통하도록 이온 밀링 장치(히타치 하이테크놀러지즈사제 「IM4000」)를 사용하여, 도전성 입자의 단면을 잘라낸다.
그리고, 전계 방사형 주사형 전자 현미경(FE-SEM)을 사용하여, 화상 배율 5만배로 설정하고, 50개의 도전성 입자를 무작위로 선택하여, 각각의 도전성 입자의 도전부를 관찰하는 것이 바람직하다. 얻어진 도전성 입자에 있어서의 도전부의 두께를 계측하고, 그것을 산술 평균하여 도전부의 두께로 하는 것이 바람직하다.
상기 도전성 입자의 평균 입자 직경은, 바람직하게는 0.5㎛ 이상, 보다 바람직하게는 1㎛ 이상, 더욱 바람직하게는 3㎛ 이상이고, 바람직하게는 100㎛ 이하, 보다 바람직하게는 50㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 40㎛ 이하, 특히 바람직하게는 30㎛ 이하이다. 상기 도전성 입자의 평균 입자 직경이 상기 하한 이상 및 상기 상한 이하이면, 전극 상에 도전성 입자에 있어서의 땜납을 보다 한층 효율적으로 배치할 수 있고, 전극 사이에 도전성 입자에 있어서의 땜납을 많이 배치하는 것이 용이하고, 도통 신뢰성이 보다 한층 높아진다.
상기 도전성 입자의 「평균 입자 직경」은, 수 평균 입자 직경을 나타낸다. 도전성 입자의 평균 입자 직경은, 예를 들어 임의의 도전성 입자 50개를 전자 현미경 또는 광학 현미경으로 관찰하고, 평균값을 산출함으로써 구해진다.
또한, 열경화성 성분 및 플럭스와 혼합되기 전의 도전성 입자 단체와, 열경화성 성분 및 플럭스와 혼합된 후의 도전 재료 중에서의 도전성 입자로, 도전성 입자의 평균 입자 직경은 일반적으로 동일하다.
상기 도전성 입자의 형상은 특별히 한정되지 않는다. 상기 도전성 입자의 형상은, 구상이어도 되고, 편평상 등의 구 형상 이외의 형상이어도 된다.
상기 도전 재료 100중량％ 중, 상기 도전성 입자의 함유량은 바람직하게는 1중량％ 이상, 보다 바람직하게는 2중량％ 이상, 더욱 바람직하게는 10중량％ 이상, 특히 바람직하게는 20중량％ 이상, 특히 바람직하게는 30중량％ 이상이고, 바람직하게는 90중량％ 이하, 보다 바람직하게는 80중량％ 이하, 더욱 바람직하게는 60중량％ 이하, 특히 바람직하게는 50중량％ 이하이다. 상기 도전성 입자의 함유량이 상기 하한 이상 및 상기 상한 이하이면, 전극 상에 도전성 입자에 있어서의 땜납을 보다 한층 효율적으로 배치할 수 있고, 전극 사이에 도전성 입자에 있어서의 땜납을 많이 배치하는 것이 용이하고, 도통 신뢰성이 보다 한층 높아진다. 도통 신뢰성을 보다 한층 높이는 관점에서는, 상기 도전성 입자의 함유량은 많은 쪽이 바람직하다.
(열경화성 화합물)
상기 열경화성 화합물은, 가열에 의해 경화 가능한 화합물이다. 상기 열경화성 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. 도전 재료의 경화성 및 점도를 보다 한층 양호하게 하고, 도통 신뢰성 및 접속 신뢰성을 보다 한층 높이는 관점에서, 에폭시 화합물 또는 에피술피드 화합물이 바람직하고, 에폭시 화합물이 보다 바람직하다. 상기 도전 재료는, 에폭시 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 상기 열경화성 화합물은, 1종만이 사용되어도 되고, 2종 이상이 병용되어도 된다.
경화물의 내열성을 효과적으로 높이는 관점, 및 경화물의 유전율을 효과적으로 낮게 하는 관점에서는, 상기 열경화성 화합물은, 질소 원자를 갖는 열경화성 화합물을 포함하는 것이 바람직하고, 트리아진 골격을 갖는 열경화성 화합물을 포함하는 것이 보다 바람직하다.
상기 트리아진 골격을 갖는 열경화성 화합물로서는 트리아진트리글리시딜에테르 등을 들 수 있고, 닛산 가가꾸 고교사제 TEPIC 시리즈(TEPIC-G, TEPIC-S, TEPIC-SS, TEPIC-HP, TEPIC-L, TEPIC-PAS, TEPIC-VL, TEPIC-UC) 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. 상온(23℃)에서 고체이고, 또한 용융 온도가 땜납의 융점 이하인 에폭시 화합물이 바람직하다. 용융 온도는 바람직하게는 100℃ 이하, 보다 바람직하게는 80℃ 이하이고, 바람직하게는 40℃ 이상이다. 상기의 바람직한 에폭시 화합물을 사용함으로써 접속 대상 부재를 접합한 단계에서는, 점도가 높고, 반송 등의 충격에 의해 가속도가 부여되었을 때에, 제1 접속 대상 부재와, 제2 접속 대상 부재의 위치 어긋남을 억제할 수 있고, 게다가, 경화시의 열에 의해, 도전 재료의 점도를 크게 저하시킬 수 있고, 땜납의 응집을 효율적으로 진행시킬 수 있다.
상기 도전 재료 100중량％ 중, 상기 열경화성 화합물의 함유량은, 바람직하게는 20중량％ 이상, 보다 바람직하게는 40중량％ 이상, 더욱 바람직하게는 50중량％ 이상이고, 바람직하게는 99중량％ 이하, 보다 바람직하게는 98중량％ 이하, 더욱 바람직하게는 90중량％ 이하, 특히 바람직하게는 80중량％ 이하이다. 내충격성을 보다 한층 높이는 관점에서는, 상기 열경화성 화합물의 함유량은 많은 쪽이 바람직하다.
(열경화제)
상기 열경화제는, 상기 열경화성 화합물을 열경화시킨다. 상기 열경화제로서는, 이미다졸 경화제, 페놀 경화제, 티올 경화제, 아민 경화제, 산 무수물 경화제, 열 양이온 개시제 및 열라디칼 발생제 등이 있다. 상기 열경화제는, 1종만이 사용되어도 되고, 2종 이상이 병용되어도 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 티올 경화제의 용해도 파라미터는, 바람직하게는 9.5 이상, 바람직하게는 12 이하이다. 상기 용해도 파라미터는, Fedors법으로 계산된다. 예를 들어, 트리메틸올프로판트리스-3-머캅토프로피오네이트의 용해도 파라미터는 9.6, 디펜타에리트리톨헥사-3-머캅토프로피오네이트의 용해도 파라미터는 11.4이다.
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 열라디칼 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 열경화제의 반응 개시 온도는, 바람직하게는 50℃ 이상, 보다 바람직하게는 70℃ 이상, 더욱 바람직하게는 80℃ 이상이고, 바람직하게는 250℃ 이하, 보다 바람직하게는 200℃ 이하, 더욱 바람직하게는 150℃ 이하, 특히 바람직하게는 140℃ 이하이다. 상기 열경화제의 반응 개시 온도가 상기 하한 이상 및 상기 상한 이하이면, 도전성 입자에 있어서의 땜납이 전극 상에 보다 한층 효율적으로 배치된다. 상기 열경화제의 반응 개시 온도는 80℃ 이상 140℃ 이하인 것이 특히 바람직하다.
도전성 입자에 있어서의 땜납을 전극 상에 보다 한층 효율적으로 배치하는 관점에서는, 상기 열경화제의 반응 개시 온도는, 상기 도전성 입자에 있어서의 땜납의 융점보다도, 높은 것이 바람직하고, 5℃ 이상 높은 것이 보다 바람직하고, 10℃ 이상 높은 것이 더욱 바람직하다.
상기 열경화제의 반응 개시 온도는, DSC에서의 발열 피크의 상승 개시의 온도를 의미한다.
상기 열경화제의 함유량은 특별히 한정되지 않는다. 상기 열경화성 화합물 100중량부에 대하여, 상기 열경화제의 함유량은, 바람직하게는 0.01중량부 이상, 보다 바람직하게는 1중량부 이상이고, 바람직하게는 200중량부 이하, 보다 바람직하게는 100중량부 이하, 더욱 바람직하게는 75중량부 이하이다. 열경화제의 함유량이 상기 하한 이상이면, 도전 재료를 충분히 경화시키는 것이 용이하다. 열경화제의 함유량이 상기 상한 이하이면, 경화 후에 경화에 관여하지 않는 잉여의 열경화제가 잔존하기 어려워지고, 또한 경화물의 내열성이 보다 한층 높아진다.
(플럭스)
상기 도전 재료는 플럭스를 포함한다. 플럭스의 사용에 의해, 도전성 입자에 있어서의 땜납을 전극 상에 보다 한층 효과적으로 배치할 수 있다. 또한, 본 발명에서는, 상기 플럭스가 금속의 표면을 세정하는 효과를 갖는 산과, 그 산을 중화하는 작용을 갖는 염기의 조합이고, 이들 산과 염기의 염이다.
이 특정한 산과 염기의 염인 상기 플럭스가 25℃에서 고체이면, 도전 재료의 보존 안정성이 높아지고, 접속 대상 부재 상에 도전 재료가 배치된 후, 장시간 방치되어도 우수한 땜납 응집성을 나타내는 점에서, 높은 도통 신뢰성을 발현할 수 있는 도전 재료를 제공할 수 있다. 상기 플럭스는, 산과 염기의 염이고, 또한 25℃에서 고체인 것이 바람직하다.
상기 플럭스는, 예를 들어 카르복실기를 갖는 유기 화합물과 아미노기를 갖는 화합물의 염이고, 카르복실기를 갖는 유기 화합물과 아미노기를 갖는 유기 화합물의 염인 것이 바람직하다.
또한, 도전 재료의 보존 안정성을 효과적으로 높게 하고, 접속 대상 부재 상에 도전 재료가 배치된 후, 장시간 방치되어도 우수한 땜납 응집성을 나타내고, 높은 도통 신뢰성을 발현시키는 관점에서, 특정한 산과 염기의 염인 상기 플럭스는 25℃에서 고체인 것이 바람직하다. 상기 플럭스는 1종만이 사용되어도 되고, 2종 이상이 병용되어도 된다.
상기 플럭스는, 예를 들어 카르복실산 또는 카르복실산 무수물과 아미노기 함유 화합물을 중화 반응시킴으로써 얻을 수 있다. 상기 플럭스는, 카르복실산 또는 카르복실산 무수물과 아미노기 함유 화합물과의 중화 반응물인 것이 바람직하다.
상기 카르복실산 또는 카르복실산 무수물로서는, 지방족계 카르복실산인 숙신산, 글루타르산, 아디프산, 피멜산, 수베르산, 말산, 환상 지방족 카르복실산인 시클로헥실카르복실산, 1,4-시클로헥실디카르복실산, 방향족 카르복실산인 이소프탈산, 테레프탈산, 트리멜리트산 및 에틸렌디아민사아세트산, 및 이들의 산 무수물 등을 들 수 있다.
플럭스 효과를 보다 한층 높이기 위해서, 상기 산 및 상기 카르복실기를 갖는 유기 화합물은, 복수의 카르복실기를 갖는 것이 바람직하다. 복수의 카르복실기를 갖는 유기 화합물로서는, 디카르복실산 및 트리카르복실산 등을 들 수 있다. 또한, 염을 형성하기 쉽게 하기 위해서, 상기 산 및 상기 카르복실기를 갖는 유기 화합물은, 알킬기를 갖는 것이 바람직하고, 해당 알킬기와 카르복실기의 탄소수의 합계는 바람직하게는 4 이상, 바람직하게는 8 이하이다.
상기 반응물을 얻기 위해서, 카르복실산의 에스테르를 사용해도 된다. 카르복실산의 에스테르로서는, 상기의 카르복실산의 알킬에스테르 등을 들 수 있다. 상기의 카르복실산의 알킬에스테르알킬기로서는, 탄소수가 1 내지 4의 알킬기를 들 수 있고, 해당 알킬기의 탄소수는 바람직하게는 3 이하, 보다 바람직하게는 2 이하이다.
상기 아미노기 함유 화합물 중 방향족 골격을 갖지 않는 아미노기 함유 화합물로서는, 디에탄올아민, 트리에탄올아민, 메틸디에탄올아민, 에틸디에탄올아민, 시클로헥실아민 및 디시클로헥실아민 등을 들 수 있다.
상기 아미노기 함유 화합물 중 방향족 골격을 갖는 아미노기 함유 화합물로서는, 벤질아민, 벤즈히드릴아민, 2-메틸벤질아민, 3-메틸벤질아민 및 4-tert-부틸벤질아민 등을 들 수 있다. 2급 아민으로서는, N-메틸벤질아민, N-에틸벤질아민, N-페닐벤질아민, N-tert-부틸벤질아민 및 N-이소프로필벤질아민 등을 들 수 있다. 3급 아민으로서는, N,N-디메틸벤질아민, 이미다졸 화합물 및 트리아졸 화합물을 들 수 있다. 도전 재료의 보존 안정성을 효과적으로 높게 하고, 전극 간의 접속시에 도전성 입자를 제외한 성분을 보다 한층 흐르기 어렵게 하는 관점에서는, 상기 아미노기 함유 화합물은, 방향족 아민 화합물 또는 지방족 지환식 아민 화합물인 것이 바람직하다.
상기 플럭스의 활성 온도(융점)는, 바람직하게는 40℃ 이상, 보다 바람직하게는 50℃ 이상이다. 상기 플럭스의 활성 온도가 상기 하한 이상이면, 보존 안정성이 보다 한층 높아진다.
도전성 입자에 있어서의 땜납을 전극 상에 보다 한층 효율적으로 배치하는 관점에서는, 상기 플럭스의 융점은, 바람직하게는 상기 도전성 입자에 있어서의 땜납의 융점-50℃ 이상, 보다 바람직하게는 상기 도전성 입자에 있어서의 땜납의 융점-30℃ 이상이고, 바람직하게는 상기 도전성 입자에 있어서의 땜납의 융점+50℃ 이하, 보다 바람직하게는 상기 도전성 입자에 있어서의 땜납의 융점+30℃ 이하, 더욱 바람직하게는 상기 도전성 입자에 있어서의 땜납의 융점 미만이다. 상기 플럭스의 융점이 상기 하한 이상 및 상기 상한 이하이면, 플럭스 효과가 보다 한층 효과적으로 발휘되고, 땜납이 전극 상에 보다 한층 효율적으로 배치된다.
도전성 입자에 있어서의 땜납을 전극 상에 보다 한층 효율적으로 배치하는 관점에서는, 상기 플럭스의 융점은, 상기 열경화제의 반응 개시 온도보다도 낮은 것이 바람직하고, 5℃ 이상 낮은 것이 보다 바람직하고, 10℃ 이상 낮은 것이 더욱 바람직하다.
상기 플럭스는, 도전 재료 중에 분산되어 있어도 되고, 도전성 입자의 표면 상에 부착되어 있어도 된다.
25℃의 도전 재료 중에서, 상기 플럭스는 고체로 존재한다. 플럭스가 도전 재료 중에 균일하게 용해된 상태에서 첨가되어 있는 경우, 열경화성 성분과 플럭스가 일부 반응함으로써 도전 재료의 점도가 상승해버리는 경우가 있다. 또한, 접속 대상 부재 상에 도전 재료가 배치되고, 도전 재료가 공기와 장시간 접촉하는 상태에 놓이면, 공기 중의 수분에 의해 플럭스와 열경화성 화합물의 반응이 촉진되거나, 플럭스와 땜납 표면의 반응에 의해 금속 이온이 생성되거나 하는 등 하여, 땜납의 응집성이나 인접 전극 간의 절연성에 악영향을 주는 경우가 있다. 그것에 대하여 25℃의 도전 재료 중에서, 상기 플럭스는 고체로 존재하면, 플럭스의 표면만이 상기 영향을 받는 것만이면 되므로, 높은 보존 안정성이나, 장시간 방치 후에서도 높은 도통성, 절연성을 발현할 수 있다.
또한, 25℃의 도전 재료 중에서, 상기 플럭스는 고체로 존재하고 있고, 상기 플럭스가 땜납의 융점보다 낮은 온도에서 용해하는 경우에는, 도전 재료가 페이스트인 경우, 실온(23℃)에서는 도전 재료에 요변성을 부여할 수 있다. 이에 의해, 도전성 입자의 침강을 방지하거나, 도포 후의 형상 유지성을 발현하거나 할 수 있고, 불필요한 개소로의 도전 재료의 유출을 보다 한층 방지할 수 있다. 도전 재료가 필름인 경우, 상기 플럭스가 고체임으로써, 도전 재료 중의 액상 분을 저감할 수 있기 때문에, 필름의 커트성을 향상시킬 수 있고, 커트면에서의 번짐을 억제할 수 있다.
또한, 상기 플럭스가 땜납의 융점보다 낮은 온도에서 용해하는 경우에는, 땜납의 융점에서는, 플럭스는 용해하고 있기 때문에, 도전 재료의 용융 점도가 충분히 내려가, 보다 한층 양호한 땜납 응집성을 나타낼 수 있다.
또한, 상기 플럭스가 땜납의 융점보다 낮은 온도에서 용해하는 경우에는, 땜납의 융점 이상에서는, 플럭스가 열경화성 화합물, 또는 열경화제에 용해하고, 또한, 열경화성 화합물 또는 열경화제와 플럭스의 카르복실기, 아미노기가 반응함으로써, 플럭스 성분이 경화계 중에 도입된다. 이에 의해, 인접 전극 간의 높은 절연성을 발현할 수 있고, 또한 전극의 부식을 방지할 수 있다.
25℃의 도전 재료 중에서, 플럭스의 평균 입자 직경은 바람직하게는 30㎛ 이하이다. 플럭스의 평균 입자 직경이 상기의 범위에 있음으로써, 플럭스를 수지와 반응하지 않고 도전 재료 중에 존재시킬 수 있고, 도전 재료의 보존 안정성을 보다 한층 높일 수 있다. 마찬가지의 이유로부터, 플럭스의 평균 입자 직경은 바람직하게는 0.1㎛ 이상이다.
상기 플럭스의 「평균 입자 직경」은, 수 평균 입자 직경을 나타낸다. 플럭스의 평균 입자 직경은, 예를 들어 임의의 도전성 입자 50개를 전자 현미경 또는 광학 현미경에서 관찰하고, 평균값을 산출함으로써 구해진다.
또한, 도전성 입자 및 열경화성 성분과 혼합되기 전의 플럭스 단체와, 도전성 입자 및 열경화성 성분과 혼합된 후의 도전 재료 중의 플럭스로, 플럭스의 평균 입자 직경에 차이가 없는 경우에는, 도전성 입자 및 열경화성 성분과 혼합되기 전의 플럭스 단체로, 평균 입자 직경을 평가할 수 있다.
또한, 25℃의 도전 재료 중에서, 플럭스의 평균 입자 직경의, 도전성 입자의 평균 입자 직경에 대한 비(플럭스의 평균 입자 직경/도전성 입자의 평균 입자 직경)는, 바람직하게는 3 이하, 보다 바람직하게는 1 이하, 더욱 바람직하게는 0.2 이하이다. 상기 비가 상기 상한 이하이면, 플럭스를 도전성 입자에 대하여 효과적으로 접촉시킬 수 있고, 가열시의 플럭스 성능을 보다 한층 높일 수 있다. 동일한 이유로부터, 상기 비(플럭스의 평균 입자 직경/도전성 입자의 평균 입자 직경)는 바람직하게는 0.005 이상, 보다 바람직하게는 0.01 이상, 더욱 바람직하게는 0.02 이상이다.
상기 도전 재료 100중량％ 중, 상기 플럭스의 함유량은 바람직하게는 0.5중량％ 이상이고, 바람직하게는 30중량％ 이하, 보다 바람직하게는 25중량％ 이하이다.
(절연성 입자)
도전 재료의 경화물에 의해 접속되는 접속 대상 부재 간의 간격, 및 도전성 입자에 있어서의 땜납에 의해 접속되는 접속 대상 부재 간의 간격을 고정밀도로 제어하는 관점에서는, 상기 도전 재료는, 절연성 입자를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 도전 재료에 있어서, 상기 절연성 입자는, 도전성 입자의 표면에 부착되어 있지 않아도 된다. 상기 도전 재료 중에서, 상기 절연성 입자는 도전성 입자와 이격되어 존재하는 것이 바람직하다.
상기 절연성 입자의 평균 입자 직경은, 바람직하게는 10㎛ 이상, 보다 바람직하게는 20㎛ 이상, 더욱 바람직하게는 25㎛ 이상이고, 바람직하게는 100㎛ 이하, 보다 바람직하게는 75㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 50㎛ 이하이다. 상기 절연성 입자의 평균 입자 직경이 상기 하한 이상 및 상기 상한 이하이면, 도전 재료의 경화물에 의해 접속되는 접속 대상 부재 간의 간격, 및 도전성 입자에 있어서의 땜납에 의해 접속되는 접속 대상 부재 간의 간격이 보다 한층 적당해진다.
상기 절연성 입자의 「평균 입자 직경」은, 수 평균 입자 직경을 나타낸다. 절연성 입자의 평균 입자 직경은, 예를 들어 임의의 도전성 입자 50개를 전자 현미경 또는 광학 현미경으로 관찰하고, 평균값을 산출함으로써 구해진다.
또한, 도전성 입자, 열경화성 성분 및 플럭스와 혼합되기 전의 절연성 입자 단체와, 도전성 입자, 열경화성 성분 및 플럭스와 혼합된 후의 도전 재료 중의 절연성 입자에서, 절연성 입자의 평균 입자 직경은 일반적으로 동일하다.
상기 절연성 입자의 재료로서는, 절연성의 수지 및 절연성의 무기물 등을 들 수 있다. 상기 절연성의 수지로서는, 기재 입자로서 사용하는 것이 가능한 수지 입자를 형성하기 위한 수지로서 예를 든 상기 수지를 들 수 있다. 상기 절연성의 무기물로서는, 기재 입자로서 사용하는 것이 가능한 무기 입자를 형성하기 위한 무기물로서 예를 든 상기 무기물을 들 수 있다.
상기 절연성 입자의 재료인 절연성 수지의 구체예로서는, 폴리올레핀류, (메트)아크릴레이트 중합체, (메트)아크릴레이트 공중합체, 블록 중합체, 열가소성 수지, 열가소성 수지의 가교물, 열경화성 수지 및 수용성 수지 등을 들 수 있다.
상기 폴리올레핀류로서는, 폴리에틸렌, 에틸렌-아세트산 비닐 공중합체 및 에틸렌-아크릴산 에스테르 공중합체 등을 들 수 있다. 상기 (메트)아크릴레이트 중합체로서는, 폴리메틸(메트)아크릴레이트, 폴리에틸(메트)아크릴레이트 및 폴리부틸(메트)아크릴레이트 등을 들 수 있다. 상기 블록 중합체로서는, 폴리스티렌, 스티렌-아크릴산 에스테르 공중합체, SB형 스티렌-부타디엔 블록 공중합체 및 SBS형 스티렌-부타디엔 블록 공중합체, 및 이들 수소 첨가물 등을 들 수 있다. 상기 열가소성 수지로서는, 비닐 중합체 및 비닐 공중합체 등을 들 수 있다. 상기 열경화성 수지로서는, 에폭시 수지, 페놀 수지 및 멜라민 수지 등을 들 수 있다. 상기 수용성 수지로서는, 폴리비닐알코올, 폴리아크릴산, 폴리아크릴아미드, 폴리비닐피롤리돈, 폴리에틸렌옥시드 및 메틸셀룰로오스 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 수용성 수지가 바람직하고, 폴리비닐알코올이 보다 바람직하다.
상기 도전 재료 100중량％ 중, 상기 절연성 입자의 함유량은 바람직하게는 0.1중량％ 이상, 보다 바람직하게는 0.5중량％ 이상이고, 바람직하게는 10중량％ 이하, 보다 바람직하게는 5중량％ 이하이다. 상기 도전 재료는, 절연성 입자를 포함하고 있지 않아도 된다. 절연성 입자의 함유량이 상기 하한 이상 및 상기 상한 이하이면, 도전 재료의 경화물에 의해 접속되는 접속 대상 부재 간의 간격, 및 도전성 입자에 있어서의 땜납에 의해 접속되는 접속 대상 부재 간의 간격이 보다 한층 적당해진다.
(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.
(접속 구조체 및 접속 구조체의 제조 방법)
본 발명에 따른 접속 구조체는, 적어도 하나의 제1 전극을 표면에 갖는 제1 접속 대상 부재와, 적어도 하나의 제2 전극을 표면에 갖는 제2 접속 대상 부재와, 상기 제1 접속 대상 부재와, 상기 제2 접속 대상 부재를 접속하고 있는 접속부를 구비한다. 본 발명에 따른 접속 구조체에서는, 상기 접속부의 재료가, 상술한 도전 재료이고, 상기 접속부가, 상술한 도전 재료에 의해 형성되어 있다. 본 발명에 따른 접속 구조체에서는, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극이, 상기 접속부 중의 땜납부에 의해 전기적으로 접속되어 있다.
상기 접속 구조체의 제조 방법은, 상술한 도전 재료를 사용하여, 적어도 하나의 제1 전극을 표면에 갖는 제1 접속 대상 부재의 표면 상에, 상기 도전 재료를 배치하는 공정과, 상기 도전 재료의 상기 제1 접속 대상 부재측과는 반대의 표면 상에, 적어도 하나의 제2 전극을 표면에 갖는 제2 접속 대상 부재를, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극이 대향하도록 배치하는 공정과, 상기 도전성 입자에 있어서의 땜납의 융점 이상으로 상기 도전 재료를 가열함으로써, 상기 제1 접속 대상 부재와 상기 제2 접속 대상 부재를 접속하고 있는 접속부를, 상기 도전 재료의 경화물에 의해 형성하고, 또한, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극을, 상기 접속부 중의 땜납부에 의해 전기적으로 접속하는 공정을 구비한다. 바람직하게는, 상기 열경화성 성분, 열경화성 화합물의 경화 온도 이상으로 상기 도전 재료를 가열한다.
본 발명에 따른 접속 구조체 및 상기 접속 구조체의 제조 방법에서는, 특정한 도전 재료를 사용하고 있으므로, 복수의 도전성 입자에 있어서의 땜납이 제1 전극과 제2 전극 사이에 모이기 쉽고, 땜납을 전극(라인) 상에 효율적으로 배치할 수 있다. 또한, 땜납의 일부가, 전극이 형성되어 있지 않은 영역(스페이스)에 배치되기 어렵고, 전극이 형성되어 있지 않은 영역에 배치되는 땜납의 양을 상당히 적게 할 수 있다. 따라서, 제1 전극과 제2 전극 간의 도통 신뢰성을 높일 수 있다. 게다가, 접속되어서는 안 되는 가로 방향으로 인접하는 전극 간의 전기적인 접속을 방지할 수 있고, 절연 신뢰성을 높일 수 있다.
또한, 복수의 도전성 입자에 있어서의 땜납을 전극 상에 효율적으로 배치하고, 또한 전극이 형성되어 있지 않은 영역에 배치되는 땜납의 양을 상당히 적게 하기 위해서는, 도전 필름이 아닌, 도전 페이스트를 사용하는 것이 바람직하다.
전극 사이에서의 땜납부의 두께는, 바람직하게는 10㎛ 이상, 보다 바람직하게는 20㎛ 이상이고, 바람직하게는 100㎛ 이하, 보다 바람직하게는 80㎛ 이하이다. 전극의 표면 상의 땜납 습윤 면적(전극의 노출한 면적 100％ 중의 땜납이 접하고 있는 면적, 상기 접속부를 형성하기 전의 상기 제1 전극과 상기 제1 전극과 전기적으로 접속되는 상기 제2 전극의 노출한 면적 100％에 대한, 상기 접속부를 형성한 후의 상기 땜납부가 접하고 있는 면적)은, 바람직하게는 50％ 이상, 보다 바람직하게는 70％ 이상이고, 바람직하게는 100％ 이하이다.
본 발명에 따른 접속 구조체의 제조 방법에서는, 상기 제2 접속 대상 부재를 배치하는 공정 및 상기 접속부를 형성하는 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 접속부를 형성하는 공정 중 적어도 한쪽에 있어서, 가압을 행하고, 또한, 상기 제2 접속 대상 부재를 배치하는 공정 및 상기 접속부를 형성하는 공정의 양쪽에 있어서, 가압의 압력이 1MPa 미만인 것이 바람직하다. 1MPa 이상의 가압의 압력을 가하지 않음으로써, 도전성 입자에 있어서의 땜납의 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 접속부를 형성하는 공정의 중 적어도 한쪽에 있어서, 가압을 행하고, 또한, 상기 제2 접속 대상 부재를 배치하는 공정 및 상기 접속부를 형성하는 공정의 양쪽에 있어서, 가압의 압력이 1MPa 미만이어도 된다. 가압을 행하는 경우에, 상기 제2 접속 대상 부재를 배치하는 공정만에 있어서, 가압을 행해도 되고, 상기 접속부를 형성하는 공정만에 있어서, 가압을 행해도 되고, 상기 제2 접속 대상 부재를 배치하는 공정과 상기 접속부를 형성하는 공정의 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 0.8MPa를 초과하는 경우에 비하여, 도전성 입자에 있어서의 땜납의 응집이 보다 한층 현저하게 촉진된다.
본 발명에 따른 접속 구조체의 제조 방법에서는, 상기 제2 접속 대상 부재를 배치하는 공정 및 상기 접속부를 형성하는 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 접속부를 형성하는 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. 또한, 땜납부의 두께를 보다 한층 효과적으로 두껍게 할 수 있고, 복수의 도전성 입자에 있어서의 땜납이 전극 사이에 많이 모이기 쉬워져, 복수의 도전성 입자에 있어서의 땜납을 전극(라인) 상에 보다 한층 효율적으로 배치할 수 있다. 또한, 복수의 도전성 입자에 있어서의 땜납의 일부가, 전극이 형성되어 있지 않은 영역(스페이스)에 배치되기 어렵고, 전극이 형성되어 있지 않은 영역에 배치되는 도전성 입자에 있어서의 땜납의 양을 보다 한층 적게 할 수 있다. 따라서, 전극간의 도통 신뢰성을 보다 한층 높일 수 있다. 게다가, 접속되어서는 안 되는 가로 방향에 인접하는 전극 간의 전기적인 접속을 보다 한층 방지할 수 있고, 절연 신뢰성을 보다 한층 높일 수 있다.
또한, 상기 제2 접속 대상 부재를 배치하는 공정 및 상기 접속부를 형성하는 공정에 있어서, 가압을 행하지 않고, 상기 도전 재료에, 상기 제2 접속 대상 부재의 중량이 가해지면, 접속부가 형성되기 전에 전극이 형성되어 있지 않은 영역(스페이스)에 배치되어 있었던 땜납이 제1 전극과 제2 전극 사이에 보다 한층 모이기 쉬워지고, 복수의 도전성 입자에 있어서의 땜납을 전극(라인) 상에 보다 한층 효율적으로 배치할 수 있는 것도, 본 발명자들은 알아내었다. 본 발명에서는, 도전 필름이 아닌, 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, 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, 또한, 접착 테이프에 의도적으로 가하는 압력이 0MPa여도, 접착 테이프 상에 배치된 부재의 자중에 의해, 접착 테이프에 소정의 압력이 가해져도 되는 것이 기재되어 있다. WO2008/023452A1에서는, 접착 테이프에 의도적으로 가하는 압력이 0MPa여도 되는 것은 기재되어 있지만, 0MPa를 초과하는 압력을 부여한 경우와 0MPa로 한 경우의 효과의 차이에 대해서는, 전혀 기재되어 있지 않다. 또한, WO2008/023452A1에서는 필름상이 아닌, 페이스트상의 도전 페이스트를 사용하는 것의 중요성에 대해서도 전혀 인식되어 있지 않다.
또한, 도전 필름이 아닌, 도전 페이스트를 사용하면, 도전 페이스트의 도포량에 의해, 접속부 및 땜납부의 두께를 조정하는 것이 용이해진다. 한편으로, 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, 도전 페이스트에 비하여, 땜납의 용융 온도에서, 도전 필름의 용융 점도를 충분히 내릴 수 없고, 땜납의 응집이 저해되기 쉬운 경향이 있다.
이하, 도면을 참조하면서, 본 발명의 구체적인 실시 형태를 설명한다.
도 1은, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 도전 재료를 사용하여 얻어지는 접속 구조체를 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 1에 도시하는 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, 상술한 도전 재료에 의해 형성되어 있다. 본 실시 형태에서는, 도전 재료는 도전성 입자로서, 땜납 입자를 포함한다.
접속부(4)는, 복수의 땜납 입자가 모여 서로 접합한 땜납부(4A)와, 열경화성 성분이 열경화된 경화물부(4B)를 갖는다. 본 실시 형태에서는, 땜납부(4A)를 형성하기 위해서, 도전성 입자로서, 땜납 입자를 사용하고 있다. 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) 사이에 모인 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) 사이에 모인 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) 사이에, 복수의 땜납 입자가 모여, 복수의 땜납 입자가 용융한 후, 땜납 입자의 용융물이 전극의 표면을 번진 후에 고화하여, 땜납부(4A)가 형성되어 있다. 이로 인해, 땜납부(4A)와 제1 전극(2a), 및 땜납부(4A)와 제2 전극(3a)의 접속 면적이 커진다. 즉, 땜납 입자를 사용함으로써, 도전부의 외표면 부분이 니켈, 금 또는 구리 등의 금속인 도전성 입자를 사용한 경우와 비교하여, 땜납부(4A)와 제1 전극(2a), 및 땜납부(4A)와 제2 전극(3a)의 접촉 면적이 커진다. 이로 인해, 접속 구조체(1)에 있어서의 도통 신뢰성 및 접속 신뢰성이 높아진다.
또한, 도 1에 도시하는 접속 구조체(1)에서는, 땜납부(4A)의 모두가 제1, 제2 전극(2a, 3a) 간의 대향하고 있는 영역에 위치하고 있다. 도 3에 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 대다수가 제1, 제2 전극(2a, 3a)이 대향하고 있는 영역에 위치하고 있고, 땜납부(4XA)의 일부가 제1, 제2 전극(2a, 3a)이 대향하고 있는 영역으로부터 측방으로 비어져 나오고 있어도 된다. 제1, 제2 전극(2a, 3a)이 대향하고 있는 영역으로부터 측방으로 비어져 나오고 있는 땜납부(4XA)는, 땜납부(4XA)의 일부이고, 땜납부(4XA)로부터 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, 접속 구조체(1, 1X)에서는, 제1 전극(2a)과 접속부(4, 4X)와 제2 전극(3a)의 적층 방향으로 제1 전극(2a)과 제2 전극(3a)의 서로 대향하는 부분을 보았을 때에, 제1 전극(2a)과 제2 전극(3a)의 서로 대향하는 부분의 면적 100％ 중의 50％ 이상(보다 바람직하게는 60％ 이상, 더욱 바람직하게는 70％ 이상, 특히 바람직하게는 80％ 이상, 가장 바람직하게는 90％ 이상)에, 접속부(4, 4X) 중의 땜납부(4A, 4XA)가 배치되어 있는 것이 바람직하다.
도통 신뢰성을 보다 한층 높이는 관점에서는, 상기 제1 전극과 상기 접속부와 상기 제2 전극의 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％ 이상(보다 바람직하게는 60％ 이상, 더욱 바람직하게는 70％ 이상, 특히 바람직하게는 80％ 이상, 가장 바람직하게는 90％ 이상)으로, 상기 접속부 중의 땜납부가 배치되어 있는 것이 바람직하다.
도통 신뢰성을 보다 한층 높이는 관점에서는, 상기 제1 전극과 상기 접속부와 상기 제2 전극의 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 60％ 이상(보다 바람직하게는 70％ 이상, 보다 한층 바람직하게는 80％ 이상, 더욱 바람직하게는 90％ 이상, 특히 바람직하게는 95％ 이상, 가장 바람직하게는 99％ 이상)이 배치되어 있는 것이 바람직하다.
이어서, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 도전 재료를 사용하여, 접속 구조체(1)를 제조하는 방법의 일례를 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, 열경화성 성분(11B)과, 복수의 땜납 입자(11A)와, 특정한 플럭스를 포함하는 도전 재료(11)를 배치한다(제1 공정). 사용한 도전 재료는, 열경화성 성분(11B)으로서, 열경화성 화합물과 열경화제를 포함한다.
제1 접속 대상 부재(2)의 제1 전극(2a)이 설치된 표면 상에, 도전 재료(11)를 배치한다. 도전 재료(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 재료(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 재료(11)에 있어서, 도전 재료(11)의 제1 접속 대상 부재(2)측과는 반대측의 표면 상에, 제2 접속 대상 부재(3)를 배치한다(제2 공정). 도전 재료(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 융점 이상으로 도전 재료(11)를 가열한다(제3 공정). 바람직하게는, 열경화성 성분(11B)(결합제)의 경화 온도 이상으로 도전 재료(11)를 가열한다. 이 가열 시에는, 전극이 형성되어 있지 않은 영역에 존재하고 있었던 땜납 입자(11A)는, 제1 전극(2a)과 제2 전극(3a) 사이에 모인다(자기 응집 효과). 도전 필름이 아닌, 도전 페이스트를 사용한 경우에는, 땜납 입자(11A)가 제1 전극(2a)과 제2 전극(3a) 사이에 효과적으로 모인다. 또한, 땜납 입자(11A)는 용융하고, 서로 접합한다. 또한, 열경화성 성분(11B)은 열경화한다. 이 결과, 도 2의 (c)에 도시한 바와 같이, 제1 접속 대상 부재(2)와 제2 접속 대상 부재(3)를 접속하고 있는 접속부(4)를, 도전 재료(11)에 의해 형성한다. 도전 재료(11)에 의해 접속부(4)가 형성되고, 복수의 땜납 입자(11A)가 접합함으로써 땜납부(4A)가 형성되고, 열경화성 성분(11B)이 열 경화함으로써 경화물부(4B)가 형성된다. 땜납 입자(11A)가 충분히 이동하면, 제1 전극(2a)과 제2 전극(3a) 사이에 위치하고 있지 않은 땜납 입자(11A)의 이동이 개시하고 나서, 제1 전극(2a)과 제2 전극(3a) 사이에 땜납 입자(11A)의 이동이 완료할 때까지, 온도를 일정하게 유지하지 않아도 된다.
본 실시 형태에서는, 상기 제2 공정 및 상기 제3 공정에 있어서, 가압을 행하지 않는 쪽이 바람직하다. 이 경우에는, 도전 재료(11)에는, 제2 접속 대상 부재(3)의 중량이 가해진다. 이로 인해, 접속부(4)의 형성 시에, 땜납 입자(11A)가 제1 전극(2a)과 제2 전극(3a) 사이에 효과적으로 모인다. 또한, 상기 제2 공정 및 상기 제3 공정 중 적어도 한쪽에 있어서, 가압을 행하면, 땜납 입자가 제1 전극과 제2 전극 사이에 모이려고 하는 작용이 저해되는 경향이 높아진다.
또한, 본 실시 형태에서는, 가압을 행하고 있지 않기 때문에, 도전 재료를 도포한 제1 접속 대상 부재에, 제2 접속 대상 부재를 중첩했을 때에, 제1 접속 대상 부재의 전극과 제2 접속 대상 부재의 전극 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 전극 사이에 자기 응집한 용융한 땜납이, 제1 접속 대상 부재의 전극과 제2 접속 대상 부재의 전극 간의 땜납과 도전 재료의 그 밖의 성분이 접하는 면적이 최소가 되는 쪽이 에너지적으로 안정되기 때문에, 그 최소의 면적이 되는 접속 구조인 얼라인먼트가 있었던 접속 구조로 하는 힘이 작용하기 때문이다. 이때, 도전 재료가 경화하고 있지 않은 것, 및 그 온도, 시간에서, 도전 재료의 도전성 입자 이외의 성분의 점도가 충분히 낮은 것이 바람직하다.
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 재료(11)와 제2 접속 대상 부재(3)의 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 제3 공정에서의 상기 가열 온도는, 바람직하게는 140℃ 이상, 보다 바람직하게는 160℃ 이상이고, 바람직하게는 450℃ 이하, 보다 바람직하게는 250℃ 이하, 더욱 바람직하게는 200℃ 이하이다.
상기 제3 공정에서의 가열 방법으로서는, 땜납의 융점 이상 및 열경화성 화합물의 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 히트건, 땜납 고데 및 적외선 히터 등을 들 수 있다.
또한, 핫 플레이트에서 국소적으로 가열할 때, 접속부 바로 아래는, 열전도성이 높은 금속으로, 그 밖의 가열하는 것이 바람직하지 않은 개소는, 불소 수지 등의 열전도성이 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, 도전성 입자에 있어서의 땜납이 전극 상에 모이기 어려운 경향이 있다. 이에 비해, 도전 페이스트를 사용함으로써 수지 필름, 플렉시블 프린트 기판, 플렉시블 플랫 케이블 또는 리지드 플렉시블 기판을 사용했다고 해도, 도전성 입자에 있어서의 땜납을 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 장치나 에어리어 어레이 등이 존재한다. 각 부재의 특징으로서, 주변 장치 기판에서는, 전극이 기판의 외주부에만 존재한다. 에어리어 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.
이하, 실시예 및 비교예를 들어, 본 발명을 구체적으로 설명한다. 본 발명은 이하의 실시예에만 한정되지 않는다.
열경화성 화합물 1: 레조르시놀형 에폭시 화합물, 교에사 가가꾸제 「에폴라이트 TDC-LC」, 에폭시 당량 120g/eq
열경화성 화합물 2: 고반응형 에폭시 화합물, 가부시키가이샤 아데카(ADEKA)제 「EP-3300S」, 에폭시 당량 165g/eq
열경화제 1: 트리메틸올프로판트리스(3-머캅토프로피네이트), SC 유끼 가가꾸사제 「TMMP」
열경화제 2: 트디펜타에리트리톨헥사키스(3-머캅토프로피오네이트), SC 유끼 가가꾸사제 「DPMP」
잠재성 에폭시 열경화제 1: T&K TOKA사제 「후지큐어 7000」
플럭스 1의 제조 방법:
3구 플라스크에, 아세톤 160g과, 글루타르산(와코 쥰야꾸 고교사제) 32g을 넣고, 실온에서 균일해질 때까지 용해시켰다. 그 후, 벤질아민(와코 쥰야꾸 고교사제) 26g을 30분에 걸쳐 적하하고, 적하 완료 후 2시간 실온에서 교반하였다. 석출한 백색 결정을 여과에 의해 분취하고, 아세톤으로 세정하여, 진공 건조하고, 플럭스 1을 얻었다. 평균 입자 직경은 주사형 전자 현미경(히다치 세이사꾸쇼사제 「S-4300SEN」)을 사용하여, 임의의 입자 50개로 측정하고, 평균값을 산출하였다. 또한 융점은 DSC(세이코 인스트루먼츠사제 「DSC6200」)로 흡열 피크를 측정하였다.
플럭스 2의 제조 방법:
플럭스 1과 동일한 방법으로 얻어진 백색 결정에 대해서, 평균 입자 직경이 10㎛가 될 때까지 유발로 분쇄하고, 플럭스 2를 얻었다.
플럭스 3의 제조 방법:
플럭스 1과 동일한 방법으로 얻어진 백색 결정에 대해서, 평균 입자 직경이 1㎛가 될 때까지 유발로 분쇄하고, 플럭스 3을 얻었다.
플럭스 4의 제조 방법:
플럭스 1과 동일한 방법으로 얻어진 백색 결정에 대해서, 평균 입자 직경이 0.05㎛가 될 때까지 유발로 분쇄하고, 플럭스 4를 얻었다.
플럭스 5의 제조 방법:
3구 플라스크에, 아세톤 160g과, 시클로헥산카르복실산(와코 쥰야꾸 고교사제) 31g을 넣고, 실온에서 균일해질 때까지 용해시켰다. 그 후, 시클로헥실아민(도꾜 가세이 고교제) 24g을 30분에 걸쳐 적하하고, 적하 완료 후 2시간 실온에서 교반하였다. 석출한 백색 결정을 여과에 의해 분취하고, 아세톤으로 세정하여, 진공 건조하였다. 그 후, 유발로, 평균 입자 직경이 10㎛가 될 때까지 분쇄하고, 플럭스 5를 얻었다.
플럭스 6의 제조 방법:
3구 플라스크에, 아세톤 160g과, 아디프산(와코 쥰야꾸 고교사제) 35g을 넣고, 실온에서 균일해질 때까지 용해시켰다. 그 후, 벤질아민(와코 쥰야꾸 고교사제) 26g을 30분에 걸쳐 적하하고, 적하 완료 후 2시간 실온에서 교반하였다. 석출한 백색 결정을 여과에 의해 분취하고, 아세톤으로 세정하여, 진공 건조하였다. 그 후, 유발로, 평균 입자 직경이 10㎛가 될 때까지 분쇄하고, 플럭스 6을 얻었다.
플럭스 7의 제조 방법:
3구 플라스크에, 시트르산 1수화물 12.6g에, 트리에탄올아민 26.8g을 첨가하고, 120℃의 오일 배스에서 교반하면서 시트르산을 용해시켰다. 얻어진 시트르산 트리에탄올아민염은, 25℃에서 액체였다.
플럭스 8의 제조 방법:
3구 플라스크에, 글루타르산 35.0g에, 트리에탄올아민 37.25g을 첨가하고, 120℃의 오일 배스에서 교반하면서 글루타르산을 용해시켰다. 얻어진 글루타르산 트리에탄올아민염은, 25℃에서 반고체였다.
또한, 25℃에서 고형의 플럭스에 대해서는, 도전성 입자 및 열경화성 성분과 혼합되기 전의 플럭스 단체와, 도전성 입자 및 열경화성 성분과 혼합된 후의 도전 재료 중의 플럭스로, 플럭스의 평균 입자 직경은 동일하였다.
땜납 입자 1(SnBi 땜납 입자, 융점 139℃, 미츠이 긴조쿠사제 「DS-10」, 평균 입자 직경(메디안 직경 12㎛))
땜납 입자 2(SAC 땜납 입자, 융점 217℃, 미츠이 긴조쿠사제 「DS-10」, 평균 입자 직경(메디안 직경 12㎛))
땜납 입자 3의 제조 방법:
3구 플라스크에, 아세톤 160g과, 글루타르산(와코 쥰야꾸 고교사제) 32g을 넣고, 실온에서 균일해질 때까지 용해시켰다. 그 후, 땜납 입자 1을 100g 넣고 15분 교반시킨 후, 벤질아민(와코 쥰야꾸 고교사제) 26g을 30분에 걸쳐 적하하고, 적하 완료 후 2시간 실온에서 교반함으로써, 땜납 입자의 표면에 플럭스를 석출시켰다. 그 후, 땜납 입자를 아세톤으로 1회 세정하고, 진공 건조하여, 땜납 입자 3을 얻었다.
(실시예 1 내지 17 및 비교예 1 내지 2)
(1) 이방성 도전 페이스트의 제조
하기의 표 1, 2에 나타내는 성분을 하기의 표 1, 2에 나타내는 배합 양으로 배합하여, 이방성 도전 페이스트를 얻었다. 얻어진 이방성 도전 페이스트에 있어서, 플럭스는 표 1, 2에 나타내는 상태로 존재하고 있었다.
(2) 접속 구조체(에어리어 어레이)의 제조
제1 접속 대상 부재로서, 반도체 칩 본체(사이즈 5×5mm, 두께 0.4mm)의 표면에, 400㎛ 피치로 직경 250㎛, 두께 10㎛의 구리 전극이, 에어리어 어레이로 배치되어 있는 반도체 칩을 준비하였다. 구리 전극의 수는, 반도체 칩 1개당, 10개×10개인 합계 100개이다.
제2 접속 대상 부재로서, 유리 에폭시 기판 본체(사이즈 20×20mm, 두께 1.2mm, 재질 FR-4)의 표면에, 제1 접속 대상 부재의 전극에 대하여 동일한 패턴이 되도록, 금 전극이 배치되어 있고, 금 전극이 배치되어 있지 않은 영역에 솔더 레지스트막이 형성되어 있는 유리 에폭시 기판을 준비하였다. 구리 전극의 표면과 솔더 레지스트막의 표면의 단차는 15㎛이고, 솔더 레지스트막은 구리 전극보다도 돌출되어 있다.
상기 유리 에폭시 기판의 상면에, 제조 직후의 이방성 도전 페이스트를 두께 50㎛가 되도록 도공하고, 이방성 도전 페이스트층을 형성하였다. 23℃ 50％ RH에서, 2시간 방치 후, 이방성 도전 페이스트층의 상면에 반도체 칩을 전극끼리가 대향하도록 적층하였다. 이방성 도전 페이스트층에는, 상기 반도체 칩의 중량은 가해진다. 그 상태로부터, 이방성 도전 페이스트층의 온도가, 승온 개시로부터 5초 후에 땜납의 융점(실시예 1 내지 9, 12 내지 17 및 비교예 1, 2에서는 139℃, 실시예 10, 11에서는, 217℃)이 되도록 가열하였다. 또한, 승온 개시로부터 15초 후에, 이방성 도전 페이스트층의 온도가 땜납의 융점+21℃(실시예 1 내지 9, 12 내지 17 및 비교예 1, 2에서는 160℃, 실시예 10, 11에서는, 238℃)가 되도록 가열하고, 5분간 유지함으로써 이방성 도전 페이스트층을 경화시켜, 접속 구조체를 얻었다. 가열 시에는, 가압을 행하지 않았다.
(평가)
(1) 점도
이방성 도전 페이스트의 25℃에서 점도(η25)를 E형 점도계(도끼 산교사제 「TVE22L」)를 사용하여, 25℃ 및 5rpm의 조건에서 측정하였다.
(2) 보존 안정성
이방성 도전 페이스트를 시린지에 넣고, 23℃에서 24시간 보관하였다. 보관 후에, 이방성 도전 페이스트의 25℃에서 점도(η25)를 E형 점도계(도끼 산교사제 「TVE22L」)를 사용하여, 25℃ 및 5rpm의 조건에서 측정하였다. 보존 안정성을 하기의 기준으로 판정하였다.
[보존 안정성의 판정 기준]
○○: 보관 후의 점도가 보관 전의 점도의 ±25％ 이내
○: ○○의 기준에 상당하지 않고, 보관 후의 점도가 보관 전의 점도의 ±50％ 이내
△: ○○ 및 ○의 기준에 상당하지 않고, 보관 후의 점도가 보관 전의 점도의 ±75％ 이내
×: ○○, ○ 및 △의 기준에 상당하지 않는다
(3) 땜납부의 두께
얻어진 접속 구조체를 단면 관찰함으로써, 상하의 전극 사이에 위치하고 있는 땜납부의 두께를 평가하였다.
(4) 전극 상의 땜납의 배치 정밀도 1
얻어진 접속 구조체에 있어서, 제1 전극과 접속부와 제2 전극의 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 하기의 기준으로 판정하였다.
[전극 상의 땜납의 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
(5) 전극 상의 땜납의 배치 정밀도 2
얻어진 접속 구조체에 있어서, 제1 전극과 접속부와 제2 전극의 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 땜납의 배치 정밀도 2를 하기의 기준으로 판정하였다.
[전극 상의 땜납의 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
(6) 상하의 전극 간의 도통 신뢰성
얻어진 접속 구조체(n=15개)에 있어서, 상하의 전극 간의 1 접속 개소당의 접속 저항을 각각, 4 단자법에 의해, 측정하였다. 접속 저항의 평균값을 산출하였다. 또한, 전압=전류×저항의 관계로부터, 일정한 전류를 흘렸을 때의 전압을 측정함으로써 접속 저항을 구할 수 있다. 도통 신뢰성을 하기의 기준으로 판정하였다. 단, n=15개 중 하나라도 상하의 전극 간이 도통하고 있지 않은 경우에는, 「×」라고 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
(7) 가로 방향으로 인접하는 전극 간의 절연 신뢰성
얻어진 접속 구조체(n=15개)에 있어서, 85℃, 습도 85％의 분위기 중에 100시간 방치 후, 가로 방향으로 인접하는 전극 간에, 15V를 인가하고, 저항값을 25군데에서 측정하였다. 절연 신뢰성을 하기의 기준으로 판정하였다. 단, n=15개 중 하나라도 가로 방향으로 인접하는 전극 간이 도통하고 있는 경우에는, 「×」라고 판정하였다.
[절연 신뢰성의 판정 기준]
○○○: 접속 저항의 평균값이 1014Ω 이상
○○: 접속 저항의 평균값이 108Ω 이상 1014Ω 미만
○: 접속 저항의 평균값이 106Ω 이상 108Ω 미만
△: 접속 저항의 평균값이 105Ω 이상 106Ω 미만
×: 접속 저항의 평균값이 105Ω 미만
상세 및 결과를 하기의 표 1, 2에 나타내었다.
Figure pct00007
Figure pct00008
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 재료
11A…땜납 입자(도전성 입자)
11B…열경화성 성분
21…도전성 입자(땜납 입자)
31…도전성 입자
32…기재 입자
33…도전부(땜납을 갖는 도전부)
33A…제2 도전부
33B…땜납부
41…도전성 입자
42…땜납부

Claims (14)

  1. 도전부의 외표면 부분에 땜납을 갖는 복수의 도전성 입자와,
    열경화성 성분과,
    플럭스를 포함하고,
    상기 플럭스가 산과 염기의 염이고,
    25℃의 도전 재료 중에서, 상기 플럭스가 고체로 존재하는, 도전 재료.
  2. 제1항에 있어서, 상기 도전성 입자 및 상기 열경화성 성분과 혼합되어 있지 않은 상태에서, 상기 플럭스 단체가 25℃에서 고체인, 도전 재료.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 플럭스가 카르복실기를 갖는 유기 화합물과 아미노기를 갖는 유기 화합물의 염인, 도전 재료.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 플럭스의 평균 입자 직경이 30㎛ 이하인, 도전 재료.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 플럭스의 평균 입자 직경의, 상기 도전성 입자의 평균 입자 직경에 대한 비가 3 이하인, 도전 재료.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 플럭스의 융점이, 상기 도전성 입자에 있어서의 땜납의 융점-50℃ 이상, 상기 도전성 입자에 있어서의 땜납의 융점+50℃ 이하인, 도전 재료.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 도전성 입자가 땜납 입자인, 도전 재료.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열경화성 성분이 트리아진 골격을 갖는 열경화성 화합물을 포함하는, 도전 재료.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 도전성 입자의 표면 상에, 상기 플럭스가 부착되어 있는, 도전 재료.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 도전성 입자의 평균 입자 직경이 1㎛ 이상 40㎛ 이하인, 도전 재료.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 도전 재료 100중량％ 중, 상기 도전성 입자의 함유량이 10중량％ 이상 90중량％ 이하인, 도전 재료.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 도전 페이스트인, 도전 재료.
  13. 적어도 하나의 제1 전극을 표면에 갖는 제1 접속 대상 부재와,
    적어도 하나의 제2 전극을 표면에 갖는 제2 접속 대상 부재와,
    상기 제1 접속 대상 부재와 상기 제2 접속 대상 부재를 접속하고 있는 접속부를 구비하고,
    상기 접속부의 재료가, 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 기재된 도전 재료이고,
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극이 상기 접속부 중의 땜납부에 의해 전기적으로 접속되어 있는, 접속 구조체.
  14. 제13항에 있어서, 상기 제1 전극과 상기 접속부와 상기 제2 전극의 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, 접속 구조체.
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