KR20190065186A - 도전 재료, 접속 구조체 및 접속 구조체의 제조 방법 - Google Patents

도전 재료, 접속 구조체 및 접속 구조체의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

도전 재료가 일정 기간 방치된 경우에도, 전극 상에 도전성 입자에 있어서의 땜납을 효율적으로 배치할 수 있고, 또한 전극 폭 및 전극간 폭이 좁아도, 마이그레이션의 발생을 효과적으로 억제할 수 있어, 보이드의 발생을 효과적으로 억제할 수 있는 도전 재료를 제공한다. 본 발명에 따른 도전 재료는, 도전부의 외표면 부분에 땜납을 갖는 복수의 도전성 입자와, 열경화성 화합물과, 산무수물 열경화제와, 유기 인 화합물을 포함한다.

Description

도전 재료, 접속 구조체 및 접속 구조체의 제조 방법
본 발명은, 도전부의 외표면 부분에 땜납을 갖는 도전성 입자를 포함하는 도전 재료에 관한 것이다. 또한, 본 발명은, 상기 도전 재료를 사용한 접속 구조체 및 접속 구조체의 제조 방법에 관한 것이다.
이방성 도전 페이스트 및 이방성 도전 필름 등의 이방성 도전 재료가 널리 알려져 있다. 상기 이방성 도전 재료에서는, 바인더 수지 중에 도전성 입자가 분산되어 있다.
상기 이방성 도전 재료는, 각종 접속 구조체를 얻기 위해 사용된다. 상기 이방성 도전 재료에 의한 접속으로서는, 예를 들어 플렉시블 프린트 기판과 유리 기판의 접속(FOG(Film on Glass)), 반도체 칩과 플렉시블 프린트 기판의 접속(COF(Chip on Film)), 반도체 칩과 유리 기판의 접속(COG(Chip on Glass)), 및 플렉시블 프린트 기판과 유리 에폭시 기판의 접속(FOB(Film on Board)) 등을 들 수 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 적층하여, 가열 및 가압한다. 이에 의해, 이방성 도전 재료를 경화시켜, 도전성 입자를 통해 전극간을 전기적으로 접속하여, 접속 구조체를 얻는다.
상기 이방성 도전 재료의 일례로서, 하기 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) 및 탈륨(Tl) 등의 금속이나, 이들 금속의 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, 전극간을 전기적으로 접속하는 것이 기재되어 있다. 또한, 특허문헌 1에는, 특허문헌 1의 도 8에 나타낸 온도 프로파일로 실장을 행하는 것이 기재되어 있다. 특허문헌 1에서는, 이방성 도전 수지가 가열되는 온도에서 경화가 완료되지 않는 수지 성분 내에서, 도전성 입자가 용융된다.
하기 특허문헌 2에는, 열경화성 수지를 포함하는 수지층과, 땜납분과, 경화제를 포함하고, 상기 땜납분과 상기 경화제가 상기 수지층 중에 존재하는 접착 테이프가 개시되어 있다. 이 접착 테이프는 필름상이며, 페이스트상이 아니다.
또한, 특허문헌 2에서는, 상기 접착 테이프를 사용한 접착 방법이 개시되어 있다. 구체적으로는, 제1 기판, 접착 테이프, 제2 기판, 접착 테이프 및 제3 기판을 아래로부터 이 순서대로 적층하여, 적층체를 얻는다. 이 때, 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.
하기 특허문헌 3에는, 에폭시 화합물과, 산무수물계 경화제와, 제4급 포스포늄염계 경화 촉진제를 포함하는 경화성 에폭시 수지 조성물이 개시되어 있다. 상기 에폭시 화합물로서, 상기 에폭시 화합물의 전량(100중량％)에 대하여, 비스페놀 A형 에폭시 수지를 30중량％ 내지 90중량％ 및 지환식 에폭시 화합물을 10중량％ 내지 70중량％ 포함한다. 상기 산무수물계 경화제는 비방향족 산무수물계 경화제이다. 특허문헌 3에는, 도전성 입자를 포함하는 것은 기재되어 있지 않고, 경화성 에폭시 수지 조성물을 도전 재료로서 사용하는 것도 기재되어 있지 않다.
하기 특허문헌 4에는, 땜납의 표면에, 에테르 결합 또는 에스테르 결합을 통해 카르복실기를 포함하는 기가 공유 결합되어 있는 도전성 입자와, 바인더 수지를 포함하는 도전 재료가 개시되어 있다. 이 도전 재료는, 전극간을 전기적으로 접속하여 접속 구조체를 얻은 경우에, 얻어진 접속 구조체에 있어서의 접속 저항을 낮추고, 또한 보이드의 발생을 억제할 수 있지만, 도전성 입자의 제조에는 번잡한 공정이 필요하다.
일본 특허 공개 제2004-260131호 공보 WO2008/023452A1 일본 특허 공개 제2016-124905호 공보 WO2013/125517A1
종래의 땜납 입자나, 땜납층을 표면에 갖는 도전성 입자를 포함하는 도전 재료에서는, 땜납 입자 또는 도전성 입자의 전극(라인) 상으로의 이동 속도가 느린 경우가 있다. 특히, 기판 등에 도전 재료가 배치된 후, 장시간 방치된 경우에는, 전극 상에 땜납이 응집되기 어려워지는 경우가 있다. 결과적으로, 전극간의 도통 신뢰성이 낮아지기 쉽다.
또한, 전극 폭 및 전극간 폭이 좁은 경우에는, 전극 상에 땜납을 선택적으로 배치하려고 하면, 전극이 형성되지 않은 영역(스페이스)에도 땜납이 잔존하기 쉬워, 마이그레이션이 발생하는 경우가 있다. 결과적으로, 전극간의 절연 신뢰성이 낮아지기 쉽다.
또한, 종래의 땜납 입자나, 땜납층을 표면에 갖는 도전성 입자를 포함하는 도전 재료에서는 보이드가 발생하기 쉽고, 보이드를 억제하기 위해서는 도전성 입자에 표면 처리 등을 행할 필요가 있어, 도전성 입자의 제조에는 번잡한 공정이 필요하다.
본 발명의 목적은, 도전 재료가 일정 기간 방치된 경우에도, 전극 상에 도전성 입자에 있어서의 땜납을 효율적으로 배치할 수 있고, 또한 전극 폭 및 전극간 폭이 좁아도, 마이그레이션의 발생을 효과적으로 억제할 수 있어, 보이드의 발생을 효과적으로 억제할 수 있는 도전 재료를 제공하는 것이다. 또한, 본 발명의 목적은, 상기 도전 재료를 사용한 접속 구조체 및 접속 구조체의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 넓은 국면에 의하면, 도전부의 외표면 부분에 땜납을 갖는 복수의 도전성 입자와, 열경화성 화합물과, 산무수물 열경화제와, 유기 인 화합물을 포함하는 도전 재료가 제공된다.
본 발명에 따른 도전 재료의 어느 특정한 국면에서는, 상기 유기 인 화합물이 유기 포스포늄염, 유기 인산, 유기 인산에스테르, 유기 포스폰산, 유기 포스폰산에스테르, 유기 포스핀산, 또는 유기 포스핀산에스테르이다.
본 발명에 따른 도전 재료의 어느 특정한 국면에서는, 상기 유기 인 화합물의 융점이 170℃ 이하이다.
본 발명에 따른 도전 재료의 어느 특정한 국면에서는, 상기 유기 인 화합물이 25℃에서 액상이다.
본 발명에 따른 도전 재료의 어느 특정한 국면에서는, 상기 산무수물 열경화제가 25℃에서 고체이다.
본 발명에 따른 도전 재료의 어느 특정한 국면에서는, 상기 산무수물 열경화제 100중량부에 대하여 상기 유기 인 화합물의 함유량이 0.5중량부 이상 10 중량부 이하이다.
본 발명에 따른 도전 재료의 어느 특정한 국면에서는, 도전 재료 100중량％ 중, 상기 산무수물 열경화제의 함유량이 5중량％ 이상 50중량％ 이하이다.
본 발명에 따른 도전 재료의 어느 특정한 국면에서는, 상기 도전 재료가 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 재료이며, 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 때, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극의 서로 대향하는 부분의 면적 100％ 중의 50％ 이상에, 상기 접속부 중의 땜납부가 배치되어 있다.
본 발명의 넓은 국면에 의하면, 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 재료에 의해 형성하고, 또한 상기 제1 전극과 상기 제2 전극을, 상기 접속부 중의 땜납부에 의해 전기적으로 접속하는 공정을 구비하는 접속 구조체의 제조 방법이 제공된다.
본 발명에 따른 접속 구조체의 제조 방법의 어느 특정한 국면에서는, 상기 제1 전극과 상기 접속부와 상기 제2 전극의 적층 방향으로 상기 제1 전극과 상기 제2 전극의 서로 대향하는 부분을 보았을 때, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극의 서로 대향하는 부분의 면적 100％ 중의 50％ 이상에, 상기 접속부 중의 땜납부가 배치되어 있는 접속 구조체를 얻는다.
본 발명에 따른 도전 재료는, 도전부의 외표면 부분에 땜납을 갖는 복수의 도전성 입자와, 열경화성 화합물과, 산무수물 열경화제와, 유기 인 화합물을 포함한다. 본 발명에 따른 도전 재료에서는, 상기 구성이 구비되어 있으므로, 도전 재료가 일정 기간 방치된 경우에도, 전극 상에 도전성 입자에 있어서의 땜납을 효율적으로 배치할 수 있고, 또한 전극 폭 및 전극간 폭이 좁아도, 마이그레이션의 발생을 효과적으로 억제할 수 있어, 보이드의 발생을 효과적으로 억제할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 도전 재료를 사용하여 얻어지는 접속 구조체를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 2의 (a) 내지 (c)는, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 도전 재료를 사용하여, 접속 구조체를 제조하는 방법의 일례의 각 공정을 설명하기 위한 단면도이다.
도 3은, 접속 구조체의 변형예를 나타내는 단면도이다.
이하, 본 발명의 상세를 설명한다.
(도전 재료)
본 발명에 따른 도전 재료는, 도전부의 외표면 부분에 땜납을 갖는 복수의 도전성 입자와, 열경화성 화합물과, 산무수물 열경화제와, 유기 인 화합물을 포함한다. 땜납은 도전부에 포함되고, 도전부의 일부 또는 전부이다.
본 발명에서는 상기 구성이 구비되어 있으므로, 도전 재료가 일정 기간 방치된 경우에도, 전극 상에 도전성 입자에 있어서의 땜납을 효율적으로 배치할 수 있고, 또한 전극 폭 및 전극간 폭이 좁아도, 마이그레이션의 발생을 효과적으로 억제할 수 있다. 예를 들어, 기판 등의 접속 대상 부재 상에 도전 재료가 배치된 후, 접속 대상 부재 상에서 도전 재료가 일정 기간 방치된 경우에도, 전극 상에 도전성 입자에 있어서의 땜납을 효율적으로 배치할 수 있다.
접속 구조체의 제작 시에는, 스크린 인쇄 등에 의해 도전 재료가 배치된 후, 도전 재료가 전기적으로 접속될 때까지, 일정 기간 방치되는 경우가 있다. 종래의 도전 재료에서는, 예를 들어 도전 재료가 배치된 후에 일정 기간 방치되면, 전극 상에 도전성 입자를 효율적으로 배치할 수 없어, 전극간의 도통 신뢰성도 저하된다. 본 발명에서는 상기 구성이 채용되고 있으므로, 도전 재료가 배치된 후에 일정 기간 방치되어도, 전극 상에 도전성 입자를 효율적으로 배치할 수 있어, 전극간의 도통 신뢰성을 충분히 높일 수 있다.
또한, 본 발명에서는 상기 구성이 구비되어 있으므로, 전극간을 전기적으로 접속한 경우에, 복수의 도전성 입자가, 상하의 대향된 전극 사이에 모이기 쉬워, 복수의 도전성 입자를 전극(라인) 상에 효율적으로 배치할 수 있다. 또한, 복수의 도전성 입자의 일부가, 전극이 형성되지 않은 영역(스페이스)에 배치되기 어렵고, 전극이 형성되지 않은 영역에 배치되는 도전성 입자의 양을 상당히 적게 할 수 있다. 따라서, 전극간의 도통 신뢰성을 높일 수 있다. 게다가, 접속되어서는 안되는 가로 방향으로 인접하는 전극간의 전기적인 접속을 방지할 수 있어, 절연 신뢰성을 높일 수 있다.
반도체 소자의 실장(특히 1차 실장)에 있어서는, 전극 폭 및 전극간 폭이 좁게 되어 있다. 이 때문에, 전극이 형성되지 않은 영역(스페이스)에 땜납이 잔존하고 있으면, 마이그레이션이 발생하기 쉽고, 마이그레이션의 발생이 큰 문제가 되었다. 본 발명에서는, 전극 폭 및 전극간 폭이 좁아도, 마이그레이션의 발생을 효과적으로 억제할 수 있다.
또한, 종래의 도전 재료에서는, 땜납 용융 시에 땜납 표면에 있어서 발생하는 물에 의해 보이드가 발생하는 경우가 있어, 발생한 보이드에 의해 접속 신뢰성이 저하된다는 문제가 있다. 본 발명에 따른 도전 재료에서는, 산무수물 경화제를 사용함으로써 물의 발생을 억제할 수 있어, 보이드의 발생을 효과적으로 억제할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 도전 재료에서는, 산무수물 열경화제와 유기 인 화합물을 병용하고 있다. 상기 산무수물 열경화제만을 사용한 도전 재료에서는, 내열성, 내습열성 및 내마이그레이션성 등이 우수하기는 하지만, 전극 상에 도전성 입자에 있어서의 땜납이 응집하기 어렵다. 본 발명자들은, 상기 산무수물 열경화제와 상기 유기 인 화합물을 병용함으로써, 상기 산무수물 열경화제만을 사용한 도전 재료의 특징을 살리면서, 과제였던 도전성 입자에 있어서의 땜납의 응집성을 개선할 수 있음을 알아내었다.
도전성 입자에 있어서의 땜납을 전극 상에 한층 더 효율적으로 배치하는 관점에서는, 상기 도전 재료의 25℃에서의 점도(η25)는 바람직하게는 20Pa·s 이상, 보다 바람직하게는 30Pa·s 이상이며, 바람직하게는 400Pa·s 이하, 보다 바람직하게는 300Pa·s 이하이다.
상기 점도(η25)는 배합 성분의 종류 및 배합량에 의해 적절히 조정 가능하다. 또한, 필러의 사용에 의해, 점도를 비교적 높일 수 있다.
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 사용된다. 상기 도전 페이스트는 이방성 도전 페이스트인 것이 바람직하고, 상기 도전 필름은 이방성 도전 필름인 것이 바람직하다. 도전성 입자에 있어서의 땜납을 한층 더 전극 상에 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, 도전 재료에 포함되는 각 성분을 설명한다.
(도전성 입자)
상기 도전성 입자는 접속 대상 부재의 전극간을 전기적으로 접속시킨다. 상기 도전성 입자는 도전부의 외표면 부분에 땜납을 갖는다. 상기 도전성 입자는, 땜납에 의해 형성된 땜납 입자여도 되고, 땜납 이외의 재료로 형성된 기재 입자와 기재 입자의 표면 상에 배치된 땜납부를 구비하는 도전성 입자여도 된다. 땜납 이외의 재료로 형성된 기재 입자와 기재 입자의 표면 상에 배치된 땜납부를 구비하는 도전성 입자를 사용한 경우에는, 전극 상에 도전성 입자가 모이기 어려워져, 도전성 입자끼리의 땜납 접합성이 낮기 때문에, 전극 상으로 이동한 도전성 입자가 전극 밖으로 이동하기 쉬워지는 경향이 있고, 전극간의 위치 어긋남의 억제 효과도 낮아지는 경향이 있다. 따라서, 상기 도전성 입자는, 땜납에 의해 형성된 땜납 입자인 것이 바람직하다.
상기 땜납을 도전부의 외표면 부분에 갖는 도전성 입자를 사용함으로써, 땜납이 용융되어 전극에 접합되고, 땜납이 전극간을 도통시킨다. 예를 들어, 땜납과 전극이 점 접촉이 아니라 면 접촉되기 쉽기 때문에, 접속 저항이 낮아진다. 또한, 땜납을 도전부의 외표면 부분에 갖는 도전성 입자의 사용에 의해, 땜납과 전극의 접합 강도가 높아지는 결과, 땜납과 전극의 박리가 한층 더 발생하기 어려워져, 도통 신뢰성이 효과적으로 높아진다.
상기 땜납(땜납부)을 구성하는 재료는, JIS Z3001: 용접 용어에 기초하여, 액상선이 450℃ 이하인 용가재(溶加材)인 것이 바람직하다. 상기 땜납의 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 땜납은 납을 포함하지 않는 것이 바람직하고, 주석과 인듐을 포함하는 땜납, 또는 주석과 비스무트를 포함하는 땜납인 것이 바람직하다.
상기 도전성 입자의 평균 입자 직경은 바람직하게는 0.5㎛ 이상, 보다 바람직하게는 1㎛ 이상, 더욱 바람직하게는 3㎛ 이상이며, 바람직하게는 100㎛ 이하, 보다 바람직하게는 60㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 50㎛ 이하, 특히 바람직하게는 40㎛ 이하이다. 상기 도전성 입자의 평균 입자 직경이 상기 하한 이상 및 상기 상한 이하이면, 전극 상에 도전성 입자에 있어서의 땜납을 한층 더 효율적으로 배치할 수 있고, 전극간에 도전성 입자에 있어서의 땜납을 많이 배치하는 것이 용이하여, 도통 신뢰성이 한층 더 높아진다.
상기 도전성 입자의 입자 직경은 평균 입자 직경인 것이 바람직하고, 수평균 입자 직경인 것이 보다 바람직하다. 도전성 입자의 평균 입자 직경은, 예를 들어 임의의 도전성 입자 50개를 전자 현미경 또는 광학 현미경으로 관찰하여, 평균값을 산출하는 것이나, 레이저 회절식 입도 분포 측정을 행함으로써 구해진다.
상기 도전성 입자의 입자 직경 변동 계수는 바람직하게는 5％ 이상, 보다 바람직하게는 10％ 이상이며, 바람직하게는 40％ 이하, 보다 바람직하게는 30％ 이하이다. 상기 입자 직경의 변동 계수가 상기 하한 이상 및 상기 상한 이하이면, 전극 상에 땜납을 한층 더 효율적으로 배치할 수 있다. 단, 상기 도전성 입자의 입자 직경 변동 계수는 5％ 미만이어도 된다.
상기 변동 계수(CV값)는 이하와 같이 하여 측정할 수 있다.
CV값(％)=(ρ/Dn)×100
ρ: 도전성 입자의 입자 직경의 표준 편차
Dn: 도전성 입자의 입자 직경의 평균값
상기 도전성 입자의 형상은 특별히 한정되지 않는다. 상기 도전성 입자의 형상은 구상이어도 되고, 편평상 등의 구형상 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, 가장 바람직하게는 30중량％ 이상이며, 바람직하게는 80중량％ 이하, 보다 바람직하게는 75중량％ 이하, 더욱 바람직하게는 70중량％ 이하이다. 상기 도전성 입자의 함유량이 상기 하한 이상 및 상기 상한 이하이면, 전극 상에 도전성 입자에 있어서의 땜납을 한층 더 효율적으로 배치할 수 있고, 전극간에 도전성 입자에 있어서의 땜납을 많이 배치하는 것이 용이하여, 도통 신뢰성이 한층 더 높아진다. 도통 신뢰성을 한층 더 높이는 관점에서는, 상기 도전성 입자의 함유량은 많은 쪽이 바람직하다.
(열경화성 화합물)
본 발명에 따른 도전 재료는 열경화성 화합물을 포함한다. 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 한층 더 양호하게 하고, 도통 신뢰성을 한층 더 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.
상기 에폭시 화합물은 상온(23℃)에서 액상 또는 고체이며, 상기 에폭시 화합물이 상온에서 고체인 경우에는, 용융 온도가 땜납의 융점 이하인 에폭시 화합물이 바람직하다.
상기 도전 재료 100중량％ 중, 상기 열경화성 화합물의 함유량은 바람직하게는 5중량％ 이상, 보다 바람직하게는 10중량％ 이상, 더욱 바람직하게는 15중량％ 이상이며, 바람직하게는 70중량％ 이하, 보다 바람직하게는 60중량％ 이하, 더욱 바람직하게는 50중량％ 이하, 특히 바람직하게는 40중량％ 이하이다. 상기 열경화성 화합물의 함유량이 상기 하한 이상 및 상기 상한 이하이면, 도전성 입자에 있어서의 땜납을 전극 상에 한층 더 효율적으로 배치하고, 전극간의 위치 어긋남을 한층 더 억제하여, 전극간의 도통 신뢰성을 한층 더 높일 수 있다.
(산무수물 열경화제)
본 발명에 따른 도전 재료는 산무수물 열경화제를 포함한다. 상기 산무수물 열경화제는 상기 열경화성 화합물을 열경화시킨다.
상기 산무수물 열경화제로서, 통상적으로 에폭시 화합물 등의 열경화성 화합물의 경화제로서 사용되는 산무수물을 적절히 사용할 수 있다. 상기 산무수물 열경화제로서는, 예를 들어 무수 프탈산, 테트라히드로무수프탈산, 트리알킬테트라히드로무수프탈산, 헥사히드로무수프탈산, 메틸헥사히드로무수프탈산, 메틸테트라히드로무수프탈산, 메틸부테닐테트라히드로무수프탈산, 프탈산 유도체의 무수물, 무수 말레산, 무수 나드산, 무수 메틸나드산, 무수 글루타르산, 무수 숙신산, 글리세린비스무수트리멜리트산모노아세테이트 및 에틸렌글리콜비스무수트리멜리트산 등의 2관능의 산무수물 열경화제, 무수 트리멜리트산 등의 3관능의 산무수물 열경화제, 및 무수 피로멜리트산, 무수 벤조페논테트라카르복실산, 메틸시클로헥센테트라카르복실산무수물 및 폴리아젤라산무수물 등의 4관능 이상의 산무수물 열경화제 등을 들 수 있다. 상기 산무수물 열경화제는 1종만이 사용되어도 되고, 2종 이상이 병용되어도 된다.
도전 재료가 일정 기간 방치된 경우에도, 전극 상에 도전성 입자에 있어서의 땜납을 한층 더 효율적으로 배치하는 관점 및 보이드의 발생을 한층 더 효과적으로 억제하는 관점에서는, 상기 산무수물 열경화제는 25℃에서 고체인 것이 바람직하다.
전극 상에 도전성 입자에 있어서의 땜납을 한층 더 효율적으로 배치하는 관점에서는, 상기 산무수물 열경화제의 융점은, 상기 도전성 입자에 있어서의 땜납의 융점보다도 낮은 것이 바람직하다.
경화물의 열 열화를 한층 더 효과적으로 억제하는 관점에서는, 상기 산무수물 열경화제는 환상 산무수물 열경화제인 것이 바람직하다. 환상 산무수물 열경화제로서는, 트리알킬테트라히드로무수프탈산, 헥사히드로무수프탈산 및 트리아크릴테트라히드로무수프탈산 등을 들 수 있다.
도전 재료 100중량％ 중, 상기 산무수물 열경화제의 함유량은 바람직하게는 5중량％ 이상, 보다 바람직하게는 10중량％ 이상이며, 바람직하게는 50중량％ 이하, 보다 바람직하게는 40중량％ 이하이다. 상기 산무수물 열경화제의 함유량이 상기 하한 이상이면 도전 재료를 충분히 경화시키는 것이 용이하고, 전극 상에 땜납이 한층 더 효율적으로 배치되고, 마이그레이션의 발생을 한층 더 효과적으로 억제할 수 있다. 상기 산무수물 열경화제의 함유량이 상기 상한 이하이면, 경화 후에 경화에 관여하지 않은 잉여의 산무수물 열경화제가 잔존하기 어려워져, 보이드의 발생을 억제할 수 있음과 함께 경화물의 내열성이 한층 더 높아진다.
상기 열경화성 화합물 100중량부에 대하여 상기 산무수물 열경화제의 함유량은, 바람직하게는 10중량부 이상, 보다 바람직하게는 20중량부 이상이며, 바람직하게는 200중량부 이하, 보다 바람직하게는 150중량부 이하이다. 상기 산무수물 열경화제의 함유량이 상기 하한 이상이면, 도전 재료를 충분히 경화시키는 것이 용이하여, 전극 상에 땜납이 한층 더 효율적으로 배치되고, 마이그레이션의 발생을 한층 더 효과적으로 억제할 수 있다. 상기 산무수물 열경화제의 함유량이 상기 상한 이하이면, 경화 후에 경화에 관여하지 않은 잉여의 산무수물 열경화제가 잔존하기 어려워져, 보이드의 발생을 억제할 수 있음과 함께 경화물의 내열성이 한층 더 높아진다.
(다른 열경화제)
본 발명에 따른 도전 재료는, 상기 산무수물 열경화제가 아닌 다른 열경화제를 포함하여도 되고, 포함하지 않아도 된다. 상기 다른 열경화제로서는, 이미다졸 경화제, 아민 경화제, 페놀 경화제, 폴리티올 경화제 등의 티올 경화제, 열 양이온 개시제(열 양이온 경화제) 및 열 라디칼 발생제 등을 들 수 있다. 상기 다른 열경화제는 1종만이 사용되어도 되고, 2종 이상이 병용되어도 된다.
저장 안정성을 한층 더 높이는 관점 및 절연 신뢰성을 한층 더 높이는 관점에서는, 상기 다른 열경화제의 함유량은 적을수록 바람직하다. 상기 다른 열경화제를 사용하는 경우에, 상기 열경화성 화합물 100중량부에 대하여 상기 다른 열경화제의 함유량은, 바람직하게는 5 중량부 이하, 보다 바람직하게는 1 중량부 이하이다. 저장 안정성을 한층 더 높이는 관점 및 절연 신뢰성을 한층 더 높이는 관점에서는, 상기 도전 재료는 상기 다른 열경화제를 포함하지 않는 것이 바람직하다.
상기 이미다졸 경화제는 특별히 한정되지 않는다. 상기 이미다졸 경화제로서는, 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. 저장 안정성을 한층 더 높이는 관점에서는, 상기 도전 재료는 상기 이미다졸 경화제를 포함하지 않는 것이 바람직하다.
상기 티올 경화제는 특별히 한정되지 않는다. 상기 티올 경화제로서는, 트리메틸올프로판트리스-3-머캅토프로피오네이트, 펜타에리트리톨테트라키스-3-머캅토프로피오네이트 및 디펜타에리트리톨헥사-3-머캅토프로피오네이트 등을 들 수 있다. 절연 신뢰성을 한층 더 높이는 관점에서는, 상기 도전 재료는 상기 티올 경화제를 포함하지 않는 것이 바람직하다.
상기 아민 경화제는 특별히 한정되지 않는다. 상기 아민 경화제로서는, 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. 저장 안정성을 한층 더 높이는 관점에서는, 상기 도전 재료는 상기 아민 경화제를 포함하지 않는 것이 바람직하다.
상기 열 양이온 개시제(열 양이온 경화제)로서는, 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. 접속 신뢰성을 한층 더 높이는 관점에서는, 상기 도전 재료는 상기 열 양이온 개시제(열 양이온 경화제)를 포함하지 않는 것이 바람직하다.
상기 열 라디칼 발생제는 특별히 한정되지 않는다. 상기 열 라디칼 발생제로서는, 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. 접속 신뢰성을 한층 더 높이는 관점에서는, 상기 도전 재료는 상기 열 라디칼 발생제를 포함하지 않는 것이 바람직하다.
(유기 인 화합물)
본 발명에 따른 도전 재료는 유기 인 화합물을 포함한다. 상기 유기 인 화합물은 1종만이 사용되어도 되고, 2종 이상이 병용되어도 된다.
전극 상에 도전성 입자에 있어서의 땜납을 한층 더 효율적으로 배치하는 관점에서는, 상기 유기 인 화합물은 유기 포스포늄염, 유기 인산, 유기 인산에스테르, 유기 포스폰산, 유기 포스폰산에스테르, 유기 포스핀산 또는 유기 포스핀산에스테르인 것이 바람직하다. 전극 상에 도전성 입자에 있어서의 땜납을 한층 더 효율적으로 배치하는 관점에서는, 상기 유기 인 화합물은 유기 포스포늄염인 것이 보다 바람직하다.
상기 유기 포스포늄염으로서는, 포스포늄 이온과 그의 반대 이온으로 구성되어 있으면 되고, 예를 들어 시판품으로서, 닛본 가가꾸 고교사제 「히시코린」 시리즈 등을 들 수 있다. 상기 유기 포스포늄염은 1종만이 사용되어도 되고, 2종 이상이 병용되어도 된다.
상기 유기 인산, 상기 유기 인산에스테르, 상기 유기 포스폰산, 상기 유기 포스폰산에스테르, 상기 유기 포스핀산 및 상기 유기 포스핀산에스테르로서는 특별히 한정되지 않고, 종래 공지된 화합물이나 시판품을 사용할 수 있다. 이들은 1종만이 사용되어도 되고, 2종 이상이 병용되어도 된다.
전극 상에 도전성 입자에 있어서의 땜납을 한층 더 효율적으로 배치하는 관점에서는, 상기 유기 인 화합물의 융점은 170℃ 이하인 것이 바람직하다. 전극 상에 도전성 입자에 있어서의 땜납을 한층 더 효율적으로 배치하는 관점에서는, 상기 유기 인 화합물은 25℃에서 액상인 것이 바람직하다.
전극 상에 도전성 입자에 있어서의 땜납을 한층 더 효율적으로 배치하는 관점에서는, 상기 유기 인 화합물의 융점은 상기 산무수물 열경화제의 융점보다도 낮은 것이 바람직하다.
상기 산무수물 열경화제 100중량부에 대하여 상기 유기 인 화합물의 함유량은, 바람직하게는 0.5중량부 이상, 보다 바람직하게는 0.8중량부 이상이며, 바람직하게는 10중량부 이하, 보다 바람직하게는 8 중량부 이하이다. 상기 유기 인 화합물의 함유량이 상기 하한 이상 및 상기 상한 이하이면, 도전 재료가 일정 기간 방치된 경우에도, 전극 상에 도전성 입자에 있어서의 땜납을 한층 더 효율적으로 배치할 수 있다.
(플럭스)
상기 도전 재료는 플럭스를 포함하는 것이 바람직하다. 플럭스의 사용에 의해, 도전성 입자에 있어서의 땜납을 전극 상에 한층 더 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 할로겐화물의 혼합물, 염화아연과 무기산의 혼합물, 용융염, 인산, 인산의 유도체, 유기 할로겐화물, 히드라진, 유기산 및 송지 등을 들 수 있다. 상기 플럭스는 1종만이 사용되어도 되고, 2종 이상이 병용되어도 된다.
상기 용융염으로서는, 염화암모늄 등을 들 수 있다. 상기 유기산으로서는, 락트산, 시트르산, 스테아르산, 글루탐산, 말산 및 글루타르산 등을 들 수 있다. 상기 송지로서는, 활성화 송지 및 비활성화 송지 등을 들 수 있다. 상기 플럭스는, 카르복실기를 2개 이상 갖는 유기산 또는 송지인 것이 바람직하다. 상기 플럭스는, 카르복실기를 2개 이상 갖는 유기산이어도 되고, 송지여도 된다. 카르복실기를 2개 이상 갖는 유기산 또는 송지의 사용에 의해, 전극간의 도통 신뢰성이 한층 더 높아진다.
상기 송지는 아비에트산을 주성분으로 하는 로진류이다. 상기 플럭스는 로진류인 것이 바람직하고, 아비에트산인 것이 보다 바람직하다. 이 바람직한 플럭스의 사용에 의해, 전극간의 도통 신뢰성이 한층 더 높아진다.
상기 플럭스의 활성 온도(융점)는 바람직하게는 50℃ 이상, 보다 바람직하게는 70℃ 이상, 더욱 바람직하게는 80℃ 이상이고, 바람직하게는 200℃ 이하, 보다 바람직하게는 190℃ 이하, 한층 더 바람직하게는 160℃ 이하, 더욱 바람직하게는 150℃ 이하, 또한 한층 바람직하게는 140℃ 이하이다. 상기 플럭스의 활성 온도가 상기 하한 이상 및 상기 상한 이하이면, 플럭스 효과가 한층 더 효과적으로 발휘되고, 도전성 입자에 있어서의 땜납이 전극 상에 한층 더 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℃) 및 말산(융점 130℃) 등을 들 수 있다.
또한, 상기 플럭스의 비점은 200℃ 이하인 것이 바람직하다.
상기 플럭스는, 가열에 의해 양이온을 방출하는 플럭스인 것이 바람직하다. 가열에 의해 양이온을 방출하는 플럭스의 사용에 의해, 도전성 입자에 있어서의 땜납을 전극 상에 한층 더 효율적으로 배치할 수 있다.
상기 가열에 의해 양이온을 방출하는 플럭스로서는, 상기 열 양이온 개시제(열 양이온 경화제)를 들 수 있다.
상기 플럭스는, 산 화합물과 염기 화합물의 염인 것이 더욱 바람직하다. 상기 산 화합물은, 금속의 표면을 세정하는 효과를 갖는 것이 바람직하고, 상기 염기 화합물은, 상기 산 화합물을 중화하는 작용을 갖는 것이 바람직하다. 상기 플럭스는, 상기 산 화합물과 상기 염기 화합물의 중화 반응물인 것이 바람직하다. 상기 플럭스는 1종만이 사용되어도 되고, 2종 이상이 병용되어도 된다.
전극 상에 도전성 입자에 있어서의 땜납을 한층 더 효율적으로 배치하는 관점에서는, 상기 플럭스의 융점은 상기 도전성 입자에 있어서의 땜납의 융점보다도 낮은 것이 바람직하고, 5℃ 이상 낮은 것이 보다 바람직하고, 10℃ 이상 낮은 것이 더욱 바람직하다. 단, 상기 플럭스의 융점은, 상기 도전성 입자에 있어서의 땜납의 융점보다도 높아도 된다. 통상, 상기 도전 재료의 사용 온도는 상기 도전성 입자에 있어서의 땜납의 융점 이상이며, 상기 플럭스의 융점이 상기 도전 재료의 사용 온도 이하이면, 상기 플럭스의 융점이 상기 도전성 입자에 있어서의 땜납의 융점보다도 높아도, 상기 플럭스는 충분히 플럭스로서의 성능을 발휘할 수 있다. 예를 들어, 도전 재료의 사용 온도가 150℃ 이상이고, 도전성 입자에 있어서의 땜납(Sn42Bi58: 융점 139℃)과, 말산과 벤질아민의 염인 플럭스(융점 146℃)를 포함하는 도전 재료에 있어서, 상기 말산과 벤질아민의 염인 플럭스는, 충분히 플럭스 작용을 나타낸다.
전극 상에 도전성 입자에 있어서의 땜납을 한층 더 효율적으로 배치하는 관점에서는, 상기 플럭스의 융점은 상기 산무수물 열경화제의 반응 개시 온도보다도 낮은 것이 바람직하고, 5℃ 이상 낮은 것이 보다 바람직하고, 10℃ 이상 낮은 것이 더욱 바람직하다.
상기 산 화합물은, 카르복실기를 갖는 유기 화합물인 것이 바람직하다. 상기 산 화합물로서는, 지방족계 카르복실산인 말론산, 숙신산, 글루타르산, 아디프산, 피멜산, 수베르산, 아젤라산, 세바스산, 시트르산, 말산, 환상 지방족 카르복실산인 시클로헥실카르복실산, 1,4-시클로헥실디카르복실산, 방향족 카르복실산인 이소프탈산, 테레프탈산, 트리멜리트산 및 에틸렌디아민사아세트산 등을 들 수 있다. 상기 산 화합물은 글루타르산, 아젤라산 또는 말산인 것이 바람직하다.
상기 염기 화합물은, 아미노기를 갖는 유기 화합물인 것이 바람직하다. 상기 염기 화합물로서는, 디에탄올아민, 트리에탄올아민, 메틸디에탄올아민, 에틸디에탄올아민, 시클로헥실아민, 디시클로헥실아민, 벤질아민, 벤즈히드릴아민, 2-메틸벤질아민, 3-메틸벤질아민, 4-tert-부틸벤질아민, N-메틸벤질아민, N-에틸벤질아민, N-페닐벤질아민, N-tert-부틸벤질아민, N-이소프로필벤질아민, N,N-디메틸벤질아민, 이미다졸 화합물 및 트리아졸 화합물을 들 수 있다. 상기 염기 화합물은 벤질아민, 2-메틸벤질아민 또는 3-메틸벤질아민인 것이 바람직하다.
상기 플럭스는 도전 재료 중에 분산되어 있어도 되고, 도전성 입자의 표면 상에 부착되어 있어도 된다. 플럭스 효과를 한층 더 효과적으로 높이는 관점에서는, 상기 플럭스는 도전성 입자의 표면 상에 부착되어 있는 것이 바람직하다.
도전 재료의 보존 안정성을 한층 더 높이는 관점에서는, 상기 플럭스는 25℃에서 고체인 것이 바람직하고, 25℃의 도전 재료 중에서, 상기 플럭스가 고체로 분산되어 있는 것이 바람직하다.
상기 도전 재료 100중량％ 중, 상기 플럭스의 함유량은 바람직하게는 0.5중량％ 이상이며, 바람직하게는 30중량％ 이하, 보다 바람직하게는 25중량％ 이하이다. 플럭스의 함유량이 상기 하한 이상 및 상기 상한 이하이면, 땜납 및 전극의 표면에 산화 피막이 한층 더 형성되기 어려워지고, 또한 땜납 및 전극의 표면에 형성된 산화 피막을 한층 더 효과적으로 제거할 수 있다.
(필러)
상기 도전 재료에는 필러를 첨가해도 된다. 필러는 유기 필러여도 되고, 무기 필러여도 된다. 필러의 첨가에 의해, 기판의 전체 전극 상에 대하여 도전성 입자를 균일하게 응집시킬 수 있다.
상기 도전 재료는 상기 필러를 포함하지 않거나, 또는 상기 필러를 5중량％ 이하로 포함하는 것이 바람직하다. 결정성 열경화성 화합물을 사용하는 경우에는, 필러의 함유량이 적을수록, 전극 상에 땜납이 이동하기 쉬워진다.
상기 도전 재료 100중량％ 중, 상기 필러의 함유량은 바람직하게는 0중량％(미함유) 이상이며, 바람직하게는 5중량％ 이하, 보다 바람직하게는 2중량％ 이하, 더욱 바람직하게는 1중량％ 이하이다. 상기 필러의 함유량이 상기 하한 이상 및 상기 상한 이하이면, 도전성 입자가 전극 상에 한층 더 효율적으로 배치된다.
(다른 성분)
상기 도전 재료는, 필요에 따라서 예를 들어 충전제, 증량제, 연화제, 가소제, 틱소제, 레벨링제, 중합 촉매, 경화 촉매, 착색제, 산화 방지제, 열안정제, 광안정제, 자외선 흡수제, 활제, 대전 방지제 및 난연제 등의 각종 첨가제를 포함하여도 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 재료이다. 본 발명에 따른 접속 구조체에서는, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극이 상기 접속부 중의 땜납부에 의해 전기적으로 접속되어 있다.
본 발명에 따른 접속 구조체의 제조 방법은, 상술한 도전 재료를 사용하여, 적어도 하나의 제1 전극을 표면에 갖는 제1 접속 대상 부재의 표면 상에, 상기 도전 재료를 배치하는 공정을 구비한다. 본 발명에 따른 접속 구조체의 제조 방법은, 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 공정을 구비한다. 본 발명에 따른 접속 구조체의 제조 방법은, 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 재료에 의해 형성하고, 또한 상기 제1 전극과 상기 제2 전극을, 상기 접속부 중의 땜납부에 의해 전기적으로 접속하는 공정을 구비한다.
본 발명에 따른 접속 구조체 및 상기 접속 구조체의 제조 방법에서는, 특정한 도전 재료를 사용하고 있으므로, 도전성 입자에 있어서의 땜납이 제1 전극과 제2 전극 사이에 모이기 쉬워, 땜납을 전극(라인) 상에 효율적으로 배치할 수 있다. 또한, 땜납의 일부가, 전극이 형성되지 않은 영역(스페이스)에 배치되기 어렵고, 전극이 형성되지 않은 영역에 배치되는 땜납의 양을 상당히 적게 할 수 있다. 따라서, 제1 전극과 제2 전극 사이의 도통 신뢰성을 높일 수 있다. 게다가, 접속되어서는 안되는 가로 방향으로 인접하는 전극간의 전기적인 접속을 방지할 수 있어, 절연 신뢰성을 높일 수 있다.
또한, 도전성 입자에 있어서의 땜납을 전극 상에 효율적으로 배치하고, 또한 전극이 형성되지 않은 영역에 배치되는 땜납의 양을 상당히 적게 하기 위해서는, 상기 도전 재료는 도전 필름이 아니라, 도전 페이스트를 사용하는 것이 바람직하다.
전극간에서의 땜납부의 두께는 바람직하게는 10㎛ 이상, 보다 바람직하게는 20㎛ 이상며, 바람직하게는 100㎛ 이하, 보다 바람직하게는 80㎛ 이하이다. 전극의 표면 상의 땜납 습윤 면적(전극이 노출된 면적 100％ 중의 땜납이 접해 있는 면적)은, 바람직하게는 50％ 이상, 보다 바람직하게는 60％ 이상, 더욱 바람직하게는 70％ 이상이며, 바람직하게는 100％ 이하이다.
이하, 도면을 참조하면서, 본 발명의 구체적인 실시 형태를 설명한다.
도 1은, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 도전 재료를 사용하여 얻어지는 접속 구조체를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 1에 나타내는 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 입자와, 열경화성 화합물과, 산무수물 열경화제와, 유기 인 화합물을 포함한다. 본 실시 형태에서는, 상기 도전성 입자로서 땜납 입자를 포함한다. 상기 열경화성 화합물과 상기 열경화제를 열경화성 성분이라 칭한다.
접속부(4)는, 복수의 땜납 입자가 모여 서로 접합된 땜납부(4A)와, 열경화성 성분이 열경화된 경화물부(4B)를 갖는다.
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 존재하여도 된다.
도 1에 도시한 바와 같이, 접속 구조체(1)에서는, 제1 전극(2a)과 제2 전극(3a) 사이에, 복수의 땜납 입자가 모이고, 복수의 땜납 입자가 용융된 후, 땜납 입자의 용융물이 전극의 표면에 번진 후에 고화되어, 땜납부(4A)가 형성되어 있다. 이 때문에, 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 금속의 도전성 입자를 사용한 경우와 비교하여, 땜납부(4A)와 제1 전극(2a), 및 땜납부(4A)와 제2 전극(3a)의 접촉 면적이 커진다. 이 때문에, 접속 구조체(1)에 있어서의 도통 신뢰성 및 접속 신뢰성이 높아진다. 또한, 도전 재료는 플럭스를 포함하여도 된다. 플럭스를 사용한 경우에는, 가열에 의해, 일반적으로 플럭스는 점차 실활된다.
또한, 도 1에 나타내는 접속 구조체(1)에서는, 땜납부(4A)의 모두가, 제1, 제2 전극(2a, 3a)간의 대향하고 있는 영역에 위치하고 있다. 도 3에 나타내는 변형예의 접속 구조체(1X)는, 접속부(4X)만이 도 1에 나타내는 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)의 대향하고 있는 영역에 위치하고 있으며, 땜납부(4XA)의 일부가 제1, 제2 전극(2a, 3a)의 대향하고 있는 영역으로부터 측방으로 비어져 나와 있어도 된다. 제1, 제2 전극(2a, 3a)의 대향하고 있는 영역으로부터 측방으로 비어져 나와 있는 땜납부(4XA)는, 땜납부(4XA)의 일부이며, 땜납부(4XA)로부터 이격된 땜납이 아니다. 또한, 본 실시 형태에서는, 땜납부로부터 이격된 땜납의 양을 적게 할 수 있지만, 땜납부로부터 이격된 땜납이 경화물부 중에 존재하여도 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.
상기 제1 전극과 상기 접속부와 상기 제2 전극의 적층 방향으로 상기 제1 전극과 상기 제2 전극의 서로 대향하는 부분을 보았을 때, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극의 서로 대향하는 부분의 면적 100％ 중의 50％ 이상에, 상기 접속부 중의 땜납부가 배치되어 있는 것이 바람직하다. 상기 제1 전극과 상기 접속부와 상기 제2 전극의 적층 방향으로 상기 제1 전극과 상기 제2 전극의 서로 대향하는 부분을 보았을 때, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극의 서로 대향하는 부분의 면적 100％ 중의 60％ 이상에, 상기 접속부 중의 땜납부가 배치되어 있는 것이 보다 바람직하다. 상기 제1 전극과 상기 접속부와 상기 제2 전극의 적층 방향으로 상기 제1 전극과 상기 제2 전극의 서로 대향하는 부분을 보았을 때, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극의 서로 대향하는 부분의 면적 100％ 중의 70％ 이상에, 상기 접속부 중의 땜납부가 배치되어 있는 것이 더욱 바람직하다. 상기 제1 전극과 상기 접속부와 상기 제2 전극의 적층 방향으로 상기 제1 전극과 상기 제2 전극의 서로 대향하는 부분을 보았을 때, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극의 서로 대향하는 부분의 면적 100％ 중의 80％ 이상에, 상기 접속부 중의 땜납부가 배치되어 있는 것이 특히 바람직하다. 상기 제1 전극과 상기 접속부와 상기 제2 전극의 적층 방향으로 상기 제1 전극과 상기 제2 전극의 서로 대향하는 부분을 보았을 때, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극의 서로 대향하는 부분의 면적 100％ 중의 90％ 이상에, 상기 접속부 중의 땜납부가 배치되어 있는 것이 가장 바람직하다. 상기 바람직한 형태를 만족시킴으로써, 도통 신뢰성을 한층 더 높일 수 있다.
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 나타내는 바와 같이, 제1 접속 대상 부재(2)의 표면 상에, 열경화성 성분(11B)과, 복수의 땜납 입자(11A)를 포함하는 도전 재료(11)를 배치한다(제1 공정). 도전 재료(11)는 열경화성 성분(11B)로서 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 형성되지 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 나타내는 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. 이 때, 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)(열경화성 화합물)의 경화 온도 이상으로 도전 재료(11)를 가열한다. 이 가열 시에는, 전극이 형성되지 않은 영역에 존재하고 있던 땜납 입자(11A)는, 제1 전극(2a)과 제2 전극(3a) 사이에 모인다(자기 응집 효과). 도전 필름이 아니라, 도전 페이스트를 사용한 경우에는, 땜납 입자(11A)가 제1 전극(2a)과 제2 전극(3a) 사이에 효과적으로 모인다. 또한, 땜납 입자(11A)는 용융되어 서로 접합된다. 또한, 열경화성 성분(11B)은 열경화된다. 이 결과, 도 2의 (c)에 나타내는 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 접합됨으로써 땜납부(4A)가 형성되며, 열경화성 성분(11B)가 열경화됨으로써 경화물부(4B)가 형성된다. 땜납 입자(11A)가 충분히 이동하면, 제1 전극(2a)과 제2 전극(3a) 사이에 위치하지 않은 땜납 입자(11A)의 이동이 개시되고 나서, 제1 전극(2a)과 제2 전극(3a) 사이에 땜납 입자(11A)의 이동이 완료될 때까지에, 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 늘어난다. 이 때문에, 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 행하지 않기 때문에, 도전 재료를 도포한 제1 접속 대상 부재에, 제2 접속 대상 부재를 중첩시켰을 때, 제1 전극과 제2 전극의 얼라인먼트가 어긋난 상태에서도, 그 어긋남을 보정하여, 제1 전극과 제2 전극을 접속시킬 수 있다(셀프 얼라인먼트 효과). 이것은, 제1 전극과 제2 전극 사이에 자기 응집한 용융된 땜납이, 제1 전극과 제2 전극 사이의 땜납과 도전 재료의 기타 성분이 접하는 면적이 최소가 되는 쪽이 에너지적으로 안정해지므로, 그 최소의 면적이 되는 접속 구조인 얼라인먼트가 있던 접속 구조로 하는 힘이 작용하기 때문이다. 이 때, 도전 재료가 경화되지 않은 것, 및 그 온도, 시간에서 도전 재료의 도전성 입자 이외의 성분의 점도가 충분히 낮은 것이 바람직하다.
땜납의 융점에서의 도전 재료의 점도는 바람직하게는 50Pa·s 이하, 보다 바람직하게는 10Pa·s 이하, 더욱 바람직하게는 1Pa·s 이하이고, 바람직하게는 0.1Pa·s 이상, 보다 바람직하게는 0.2Pa·s 이상이다. 상기 점도가 상기 상한 이하이면, 도전성 입자에 있어서의 땜납을 효율적으로 응집시킬 수 있고, 상기 점도가 상기 하한 이상이면, 접속부에서의 보이드를 억제하고, 접속부 이외로의 도전 재료의 비어져 나옴을 억제할 수 있다.
땜납의 융점에서의 도전 재료의 점도는 이하와 같이 하여 측정된다.
상기 땜납의 융점에서의 도전 재료의 점도는, STRESSTECH(EOLOGICA사제) 등을 사용하여, 변형 제어 1rad, 주파수 1Hz, 승온 속도 20℃/분, 측정 온도 범위 25℃ 내지 200℃(단, 땜납의 융점이 200℃를 초과한 경우에는 온도 상한을 땜납의 융점으로 함)의 조건에서 측정 가능하다. 측정 결과로부터, 땜납의 융점(℃)에서의 점도가 평가된다.
이와 같이 하여, 도 1에 나타내는 접속 구조체(1)가 얻어진다. 또한, 상기 제2 공정과 상기 제3 공정은 연속해서 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, 가열부로 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 공정에 있어서의 상기 가열 온도는 바람직하게는 140℃ 이상, 보다 바람직하게는 160℃ 이상이고, 바람직하게는 450℃ 이하, 보다 바람직하게는 250℃ 이하, 더욱 바람직하게는 200℃ 이하이다.
상기 제3 공정에 있어서의 가열 방법으로서는, 도전성 입자에 있어서의 땜납의 융점 이상 및 열경화성 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 플레이트로 국소적으로 가열할 때, 접속부 바로 아래에는, 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 부재의 중 적어도 한쪽이, 수지 필름, 플렉시블 프린트 기판, 플렉시블 플랫 케이블 또는 리지드 플렉시블 기판인 것이 바람직하다. 상기 제2 접속 대상 부재가 수지 필름, 플렉시블 프린트 기판, 플렉시블 플랫 케이블 또는 리지드 플렉시블 기판인 것이 바람직하다. 수지 필름, 플렉시블 프린트 기판, 플렉시블 플랫 케이블 및 리지드 플렉시블 기판은, 유연성이 높고, 비교적 경량이라는 성질을 갖는다. 이러한 접속 대상 부재의 접속에 도전 필름을 사용한 경우에는, 땜납이 전극 상에 모이기 어려운 경향이 있다. 이에 비해, 도전 페이스트를 사용함으로써 수지 필름, 플렉시블 프린트 기판, 플렉시블 플랫 케이블 또는 리지드 플렉시블 기판을 사용하였다고 해도, 땜납을 전극 상에 효율적으로 모음으로써, 전극간의 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 비해, 가압을 행하지 않는 것에 의한 전극간의 도통 신뢰성의 향상 효과가 한층 더 효과적으로 얻어진다.
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.
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.
이하, 실시예 및 비교예를 들어, 본 발명을 구체적으로 설명한다. 본 발명은 이하의 실시예에만 한정되지 않는다.
열경화성 성분(열경화성 화합물):
(1) ADEKA사제 「EP-3300」, 벤조페논형 에폭시 화합물
(2) 신닛떼쯔 스미낑 가가꾸사제 「YDF-8170C」, 비스페놀 F형 에폭시 수지
열경화성 성분(열경화제):
(1) 히타치 가세이 고교사제 「HN-5500」, 산무수물 열경화제, 25℃에서 액상
(2) 신니혼 리카사제 「리카시드 TH」, 산무수물 열경화제, 25℃에서 고형
(3) 메이와 가세이사제 「MEH-8000H」, 페놀노볼락 열경화제
(4) SC 유끼 가가꾸사제 「TMMP」, 다관능 티올 열경화제
유기 인 화합물:
(1) 닛본 가가꾸 고교사제 「히시코린 PX-4MP」, 유기 포스포늄염, 25℃에서 액상
(2) 닛본 가가꾸 고교사제 「히시코린 PX-4FB」, 유기 포스포늄염, 융점 99℃
(3) 닛본 가가꾸 고교사제 「히시코린 PX-4B」, 유기 포스포늄염, 융점 112℃
(4) 닛본 가가꾸 고교사제 「히시코린 PX-4ET」, 유기 포스포늄염, 25℃에서 액상
(5) 닛본 가가꾸 고교사제 「히시코린 PX-4PB」, 유기 포스포늄염, 융점 230℃
(6) 도꾜 가세이 고교사제 「페닐포스폰산」, 유기 포스폰산, 융점 162℃
(7) 도꾜 가세이 고교사제 「페닐포스핀산」, 유기 포스핀산, 융점 85℃
(8) 도꾜 가세이 고교사제 「인산 페닐」, 인산에스테르, 융점 100℃
도전성 입자:
(1) 미츠이 긴조쿠 고교사제 「Sn42Bi58」, 땜납 입자 Sn42Bi58
(실시예 1 내지 9 및 비교예 1 내지 4)
(1) 이방성 도전 페이스트의 제작
하기 표 1, 2에 나타내는 성분을 하기 표 1, 2에 나타내는 배합량으로 배합하여, 이방성 도전 페이스트를 얻었다.
(2) 접속 구조체(에어리어 어레이 기판)의 제작
(조건 A에서의 접속 구조체의 구체적인 제작 방법)
제작 직후의 이방성 도전 페이스트를 사용하고, 이하와 같이 하여 접속 구조체를 제작하였다.
제1 접속 대상 부재로서, 반도체 칩 본체(사이즈 5×5mm, 두께 0.4mm)의 표면에, 400㎛ 피치로 직경 250㎛의 구리 전극이, 에어리어 어레이로 배치되어 있고, 최표면에 패시베이션막(폴리이미드, 두께 5㎛, 전극부의 개구 직경 200㎛)이 형성되어 있는 반도체 칩을 준비하였다. 구리 전극의 수는 반도체 칩 1개당 10개×10개의 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, 구리 전극이 배치되어 있고, 구리 전극이 배치되지 않은 영역에 솔더 레지스트막이 형성되어 있는 유리 에폭시 기판을 준비하였다. 구리 전극의 표면과 솔더 레지스트막의 표면의 단차는 15㎛이며, 솔더 레지스트막은 구리 전극보다도 돌출되어 있다.
상기 유리 에폭시 기판의 상면에, 제작 직후의 이방성 도전 페이스트를 두께 100㎛가 되도록 도공하고, 이방성 도전 페이스트층을 형성하였다. 이어서, 이방성 도전 페이스트층의 상면에 반도체 칩을 전극끼리가 대향하도록 적층하였다. 이방성 도전 페이스트층에는, 상기 반도체 칩의 중량은 늘어난다. 그 상태로부터, 이방성 도전 페이스트층의 온도가, 승온 개시로부터 5초 후에 139℃(땜납의 융점)가 되게 가열하였다. 또한, 승온 개시로부터 15초 후에, 이방성 도전 페이스트층의 온도가 160℃가 되게 가열하고, 이방성 도전 페이스트층을 경화시켜, 접속 구조체를 얻었다. 가열 시에는, 가압을 행하지 않았다.
(조건 B에서의 접속 구조체의 구체적인 제작 방법)
이하의 변경을 한 것 이외에는, 조건 A와 동일하게 하여 접속 구조체를 제작하였다.
조건 A로부터 조건 B로의 변경점:
상기 유리 에폭시 기판의 상면에, 제작 직후의 이방성 도전 페이스트를 두께 100㎛가 되도록 도공하고, 이방성 도전 페이스트층을 형성한 후, 25℃ 및 습도 50％의 환경 하에 6시간 방치하였다. 방치 후, 이방성 도전 페이스트층의 상면에 반도체 칩을 전극끼리가 대향하도록 적층하였다.
(도전 재료의 25℃에서의 점도)
제작한 도전 재료의 25℃에서의 점도(η25)를, E형 점도계(도끼 산교사제 「TVE22L」)를 사용하여, 25℃ 및 5rpm의 조건에서 측정하였다.
(평가)
(1) 내습열성
이방성 도전 페이스트를 170℃에서 1시간 열경화시켜, 5mm×30mm(두께 0.5mm)의 형상을 갖는 제1 경화물을 얻었다. 얻어진 제1 경화물을 110℃ 및 습도 85％의 환경 하에 100시간 방치하여 제2 경화물을 얻었다. 제1 경화물의 형상과 비교하여, 제2 경화물의 형상이 변화되었는지 여부를 현미경으로 관찰하고, 내습열성을 평가하였다. 내습열성을 하기 기준으로 판정하였다.
[내습 열성의 판정 기준]
○: 제1 경화물의 형상과 비교하여, 제2 경화물의 형상이 변화하지 않음
△: 제1 경화물의 형상과 비교하여, 제2 경화물의 형상이 약간 변화함
×: 제1 경화물의 형상과 비교하여, 제2 경화물의 형상이 크게 변화함
(2) 전극 상의 땜납의 배치 정밀도
조건 A 및 조건 B에서 얻어진 접속 구조체에 있어서, 제1 전극과 접속부와 제2 전극의 적층 방향으로 제1 전극과 제2 전극의 서로 대향하는 부분을 보았을 때, 제1 전극과 제2 전극의 서로 대향하는 부분의 면적 100％ 중의, 접속부 중의 땜납부가 배치되어 있는 면적의 비율 X를 평가하였다. 전극 상의 땜납의 배치 정밀도를 하기 기준으로 판정하였다.
[전극 상의 땜납의 배치 정밀도의 판정 기준]
○○: 비율 X가 70％ 이상
○: 비율 X가 60％ 이상 70％ 미만
△: 비율 X가 50％ 이상 60％ 미만
×: 비율 X가 50％ 미만
(3) 상하의 전극간의 도통 신뢰성
조건 A에서 얻어진 접속 구조체(n=15개)에 있어서, 상하의 전극간의 1 접속 개소당 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 하기 기준으로 판정하였다.
[도통 신뢰성의 판정 기준]
○○: 접속 저항의 평균값이 50mΩ 이하
○: 접속 저항의 평균값이 50mΩ을 초과 70mΩ 이하
△: 접속 저항의 평균값이 70mΩ을 초과 100mΩ 이하
×: 접속 저항의 평균값이 100mΩ을 초과하거나, 또는 접속 불량이 발생하였다
(4) 가로 방향으로 인접하는 전극간의 절연 신뢰성(마이그레이션)
조건 A에서 얻어진 접속 구조체(n=15개)를 110℃ 및 습도 85％의 환경 하에 100시간 방치 후, 가로 방향으로 인접하는 전극간에, 5V를 인가하고, 저항값을 25군데에서 측정하였다. 절연 신뢰성(마이그레이션)을 하기 기준으로 판정하였다.
[절연 신뢰성(마이그레이션)의 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
(5) 보이드의 유무
조건 A에서 얻어진 접속 구조체(n=15개)를 초음파 탐사 영상 장치(닛본 번즈사제 「C-SAM D9500」)를 사용하여 관찰하였다. 보이드의 유무를 하기 기준으로 판정하였다.
[보이드의 판정 기준]
○: 반도체 칩의 면적에 대한 보이드 발생 부분의 면적이 1％ 미만
△: 반도체 칩의 면적에 대한 보이드 발생 부분의 면적이 1％ 이상 5％ 미만
×: 반도체 칩의 면적에 대한 보이드 발생 부분의 면적이 5％ 이상
결과를 하기 표 1, 2에 나타낸다.
Figure pct00001
Figure pct00002
플렉시블 프린트 기판, 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 재료
11A…땜납 입자(도전성 입자)
11B…열경화성 성분

Claims (12)

  1. 도전부의 외표면 부분에 땜납을 갖는 복수의 도전성 입자와, 열경화성 화합물과, 산무수물 열경화제와, 유기 인 화합물을 포함하는, 도전 재료.
  2. 제1항에 있어서, 상기 유기 인 화합물이 유기 포스포늄염, 유기 인산, 유기 인산에스테르, 유기 포스폰산, 유기 포스폰산에스테르, 유기 포스핀산 또는 유기 포스핀산에스테르인, 도전 재료.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 유기 인 화합물의 융점이 170℃ 이하인, 도전 재료.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유기 인 화합물이 25℃에서 액상인, 도전 재료.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 산무수물 열경화제가 25℃에서 고체인, 도전 재료.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 산무수물 열경화제 100중량부에 대하여 상기 유기 인 화합물의 함유량이 0.5중량부 이상 10 중량부 이하인, 도전 재료.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 도전 재료 100중량％ 중, 상기 산무수물 열경화제의 함유량이 5중량％ 이상 50중량％ 이하인, 도전 재료.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 도전 페이스트인, 도전 재료.
  9. 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 제8항 중 어느 한 항에 기재된 도전 재료이며,
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극이 상기 접속부 중의 땜납부에 의해 전기적으로 접속되어 있는, 접속 구조체.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제1 전극과 상기 접속부와 상기 제2 전극의 적층 방향으로 상기 제1 전극과 상기 제2 전극의 서로 대향하는 부분을 보았을 때, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극의 서로 대향하는 부분의 면적 100％ 중의 50％ 이상에, 상기 접속부 중의 땜납부가 배치되어 있는, 접속 구조체.
  11. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 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 재료에 의해 형성하고, 또한 상기 제1 전극과 상기 제2 전극을, 상기 접속부 중의 땜납부에 의해 전기적으로 접속하는 공정을 구비하는, 접속 구조체의 제조 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제1 전극과 상기 접속부와 상기 제2 전극의 적층 방향으로 상기 제1 전극과 상기 제2 전극의 서로 대향하는 부분을 보았을 때, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극의 서로 대향하는 부분의 면적 100％ 중의 50％ 이상에, 상기 접속부 중의 땜납부가 배치되어 있는 접속 구조체를 얻는, 접속 구조체의 제조 방법.
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