KR20200015445A - 도전 재료 및 접속 구조체 - Google Patents

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마사히로 이토
슈지로 사다나가
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세키스이가가쿠 고교가부시키가이샤
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Abstract

도전 재료의 보존 안정성을 효과적으로 높일 수 있고, 도전 접속 시의 땜납의 응집성을 효과적으로 높일 수 있고, 또한 경화물의 내열성을 효과적으로 높일 수 있는 도전 재료를 제공한다. 본 발명에 관한 도전 재료는, 도전부의 외표면 부분에 땜납을 갖는 복수의 도전성 입자와, 열경화성 화합물과, 플럭스를 포함하고, 제1 구성 「상기 플럭스의 평균 입자 직경의 2배 이상의 입자 직경을 갖는 플럭스가 존재하지 않거나, 또는 상기 플럭스의 전체 개수 100% 중, 상기 플럭스의 평균 입자 직경의 2배 이상의 입자 직경을 갖는 플럭스가 10% 미만의 개수로 존재한다」 및 제2 구성 「상기 도전 재료로부터 상기 도전성 입자를 제거한 조성물이 콜로이드이고, 상기 플럭스가 콜로이드 입자로서 존재한다」 중 어느 하나 이상을 구비한다.

Description

도전 재료 및 접속 구조체
본 발명은 도전부의 외표면 부분에 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 사용되고 있다. 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 때는, 유리 에폭시 기판 상에 도전성 입자를 포함하는 이방성 도전 재료를 배치한다. 이어서, 플렉시블 프린트 기판을 적층하여, 가열 및 가압한다. 이에 의해, 이방성 도전 재료를 경화시켜서, 도전성 입자를 개재해서 전극간을 전기적으로 접속하여, 접속 구조체를 얻는다.
상기 이방성 도전 재료의 일례로서, 하기의 특허문헌 1에는, 도전성 입자와, 상기 도전성 입자의 융점에서 경화가 완료되지 않는 수지 성분을 포함하는 이방성 도전 재료가 개시되어 있다. 상기 도전성 입자로서는, 구체적으로는, 주석(Sn), 인듐(In), 비스무트(Bi), 구리(Cu), 아연(Zn), 납(Pb), 카드뮴(Cd), 갈륨(Ga), 은(Ag) 및 탈륨(Tl) 등의 금속이나, 이들 금속의 합금이 예시되어 있다.
특허문헌 1에서는, 상기 도전성 입자의 융점보다 높고, 또한 상기 수지 성분의 경화가 완료되지 않는 온도에, 이방성 도전 재료를 가열하는 수지 가열 스텝과, 상기 수지 성분을 경화시키는 수지 성분 경화 스텝을 거쳐서, 전극간을 전기적으로 접속하는 것이 기재되어 있다. 또한, 특허문헌 1에는, 특허문헌 1의 도 8에 도시한 온도 프로파일로 실장을 행하는 것이 기재되어 있다. 특허문헌 1에서는, 이방성 도전 재료가 가열되는 온도에서 경화가 완료되지 않는 수지 성분 내에서, 도전성 입자가 용융한다.
또한, 하기의 특허문헌 2에는, 플럭스와, 주석이 주성분인 합금 분말을 포함하는 땜납 페이스트(도전 재료)가 개시되어 있다. 상기 플럭스는 용제 중에, 활성제를 첨가하고, 분산시킨 플럭스이다. 상기 용제는, 수산기를 2 내지 4개 갖는 다가 알코올이다. 상기 활성제는, 수산기를 4 내지 6개 갖는 당류이다. 상기 활성제의 평균 입자 직경은, 100㎛ 이하이다.
또한, 하기의 특허문헌 3에는, 납 프리 SnZn계 합금과, 납땜용 플럭스를 포함하는 땜납 조성물(도전 재료)이 개시되어 있다. 상기 납땜용 플럭스는, 에폭시 수지와, 유기 카르복실산을 포함한다. 상기 유기 카르복실산은, 실온(25℃)에 있어서 상기 땜납 조성물 중에 고체로 분산되어 있다.
일본특허공개 제2004-260131호 공보 일본특허공개 제2007-216296호 공보 WO2003/002290A1
특허문헌 1 내지 3에 기재와 같은 종래의 도전 재료에서는, 도전성 입자 또는 땜납 입자의 전극(라인) 상으로의 이동 속도가 느리고, 접속되어야 할 상하의 전극간에 땜납을 효율적으로 응집시키는 것이 곤란한 경우가 있다. 결과로서, 전극간의 도통 신뢰성 및 절연 신뢰성이 낮아지기 쉽다.
전극 상에 땜납을 효율적으로 응집시키는 방법으로서는, 도전 재료 중의 플럭스의 배합량을 증가시키는 방법 등을 들 수 있다.
그러나, 도전 재료 중에 있어서의 플럭스의 함유량을 증가시키면, 플럭스와 도전 재료 중의 열경화성 화합물이 반응하여, 도전 재료의 보존 안정성이 저하되는 경우가 있다. 또한, 도전 재료 중에 있어서의 플럭스의 함유량을 증가시키면, 도전 재료의 경화물의 내열성이 저하되는 경우가 있다.
특허문헌 1 내지 3에 기재와 같은 종래의 도전 재료에서는, 도전 재료의 보존 안정성을 높이는 것과, 도전 접속 시의 땜납의 응집성을 높이는 것과, 경화물의 내열성을 높이는 것의, 이들 모든 요구를 충족시키는 것은 곤란하다.
본 발명의 목적은, 도전 재료의 보존 안정성을 효과적으로 높일 수 있고, 도전 접속 시의 땜납의 응집성을 효과적으로 높일 수 있고, 또한 경화물의 내열성을 효과적으로 높일 수 있는 도전 재료를 제공하는 것이다. 또한, 본 발명의 목적은, 상기 도전 재료를 사용한 접속 구조체를 제공하는 것이다.
본 발명의 넓은 국면에 따르면, 도전부의 외표면 부분에 땜납을 갖는 복수의 도전성 입자와, 열경화성 화합물과, 플럭스를 포함하고, 이하의 제1 구성 및 제2 구성 중 어느 하나 이상을 구비하는, 도전 재료가 제공된다.
제1 구성: 상기 플럭스의 평균 입자 직경의 2배 이상의 입자 직경을 갖는 플럭스가 존재하지 않거나, 또는 상기 플럭스의 전체 개수 100% 중, 상기 플럭스의 평균 입자 직경의 2배 이상의 입자 직경을 갖는 플럭스가 10% 미만의 개수로 존재한다.
제2 구성: 상기 도전 재료로부터 상기 도전성 입자를 제거한 조성물이 콜로이드이고, 상기 플럭스가 콜로이드 입자로서 존재한다.
본 발명에 관한 도전 재료의 어느 특정한 국면에서는, 상기 플럭스의 평균 입자 직경의 1.5배 이상의 입자 직경을 갖는 플럭스가 존재하지 않거나, 또는 상기 플럭스의 전체 개수 100% 중, 상기 플럭스의 평균 입자 직경의 1.5배 이상의 입자 직경을 갖는 플럭스가 20% 미만의 개수로 존재한다.
본 발명에 관한 도전 재료의 어느 특정한 국면에서는, 상기 플럭스의 평균 입자 직경이 1㎛ 이하이다.
본 발명에 관한 도전 재료의 어느 특정한 국면에서는, 상기 열경화성 화합물 100중량부에 대하여, 상기 플럭스의 함유량이 1중량부 이상 20중량부 이하이다.
본 발명에 관한 도전 재료의 어느 특정한 국면에서는, 도전 재료 100중량% 중, 상기 플럭스의 함유량이 0.05중량% 이상 20중량% 이하이다.
본 발명에 관한 도전 재료의 어느 특정한 국면에서는, 상기 도전 재료가, 도전 페이스트이다.
본 발명의 넓은 국면에 따르면, 제1 전극을 표면에 갖는 제1 접속 대상 부재와, 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 중 땜납부에 의해 전기적으로 접속되어 있는, 접속 구조체가 제공된다.
본 발명에 관한 접속 구조체의 어느 특정한 국면에서는, 상기 제1 전극과 상기 접속부와 상기 제2 전극과의 적층 방향으로 상기 제1 전극과 상기 제2 전극의 서로 대향하는 부분을 보았을 때, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극의 서로 대향하는 부분의 면적 100% 중 50% 이상에, 상기 접속부 중 땜납부가 배치되어 있다.
본 발명에 관한 도전 재료는, 도전부의 외표면 부분에 땜납을 갖는 복수의 도전성 입자와, 열경화성 화합물과, 플럭스를 포함하고, 상기 제1 구성 및 상기 제2 구성 중 어느 하나 이상을 구비한다. 본 발명에 관한 도전 재료에서는, 상기의 구성이 구비되어 있으므로, 도전 재료의 보존 안정성을 효과적으로 높일 수 있고, 도전 접속 시의 땜납의 응집성을 효과적으로 높일 수 있고, 또한 경화물의 내열성을 효과적으로 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 도전 재료를 사용해서 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 일례의 각 공정을 설명하기 위한 단면도이다.
도 3은 접속 구조체의 변형예를 도시하는 단면도이다.
도 4는 도전 재료에 사용 가능한 도전성 입자의 제1 예를 나타내는 단면도이다.
도 5는 도전 재료에 사용 가능한 도전성 입자의 제2 예를 나타내는 단면도이다.
도 6은 도전 재료에 사용 가능한 도전성 입자의 제3 예를 나타내는 단면도이다.
이하, 본 발명의 상세를 설명한다.
(도전 재료)
본 발명에 관한 도전 재료는, 도전부의 외표면 부분에 땜납을 갖는 복수의 도전성 입자와, 열경화성 화합물과, 플럭스를 포함한다. 본 발명에 관한 도전 재료는, 이하의 제1 구성 및 제2 구성 중 어느 하나 이상을 구비한다. 본 발명에 관한 도전 재료는, 이하의 제1 구성만을 구비하고 있어도 되고, 이하의 제2 구성만을 구비하고 있어도 되고, 이하의 제1 구성 및 이하의 제2 구성의 양쪽 구성을 구비하고 있어도 된다.
제1 구성: 상기 플럭스의 평균 입자 직경의 2배 이상의 입자 직경을 갖는 플럭스가 존재하지 않거나, 또는 상기 플럭스의 전체 개수 100% 중, 상기 플럭스의 평균 입자 직경의 2배 이상의 입자 직경을 갖는 플럭스가 10% 미만의 개수로 존재한다
제2 구성: 상기 도전 재료로부터 상기 도전성 입자를 제거한 조성물이 콜로이드이고, 상기 플럭스가 콜로이드 입자로서 존재한다
본 발명에 관한 도전 재료는, 상기 제1 구성으로서, 상기 플럭스의 평균 입자 직경의 2배 이상의 입자 직경을 갖는 플럭스가 존재하지 않는다고 하는 구성(제1a 구성)을 구비하고 있어도 된다. 본 발명에 관한 도전 재료는, 상기 플럭스의 전체 개수 100% 중, 상기 플럭스의 평균 입자 직경의 2배 이상의 입자 직경을 갖는 플럭스가 10% 미만의 개수로 존재한다고 하는 구성(제1b 구성)을 구비하고 있어도 된다.
본 발명에 관한 도전 재료는, 상기 제1a 구성만을 구비하고 있어도 되고, 상기 제1b 구성만을 구비하고 있어도 되고, 상기 제2 구성만을 구비하고 있어도 되고, 상기 제1a 구성과 상기 제2 구성을 구비하고 있어도 되고, 상기 제1b 구성과 상기 제2 구성을 구비하고 있어도 된다.
본 발명에서는, 상기의 구성이 구비되어 있으므로, 도전 재료의 보존 안정성을 높일 수 있고, 도전 접속 시의 땜납의 응집성을 효과적으로 높일 수 있고, 나아가 경화물의 내열성을 효과적으로 높일 수 있다.
본 발명에서는, 상기의 구성이 구비되어 있으므로, 전극간을 전기적으로 접속한 경우에, 복수의 도전성 입자를 전극(라인) 상에 효율적으로 배치할 수 있고, 접속되어야 할 상하의 전극간에 땜납을 효율적으로 응집시킬 수 있다. 또한, 복수의 도전성 입자의 일부가, 전극이 형성되어 있지 않은 영역(스페이스)에 배치되기 어려워, 전극이 형성되어 있지 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.
플럭스는 주로, 도전성 입자에 있어서의 땜납의 표면 및 전극의 표면 등에 존재하는 산화물을 제거하거나, 해당 산화물의 형성을 방지하거나 하기 위해서 도전 재료 중에 배합되어 있다. 본 발명에서는, 플럭스는 비교적 응집하기 어려워, 플럭스의 입자 직경은 비교적 작다. 또한, 본 발명에서는, 플럭스는 비교적 양호하게 분산되어 있다. 이 때문에, 본 발명에서는, 도전 재료 중에 있어서의 플럭스의 함유량이 비교적 소량이라 하더라도, 도전성 입자에 있어서의 땜납의 표면 및 전극의 표면 등에 존재하는 산화물을 제거할 수 있어, 해당 산화물의 형성을 방지할 수 있다. 본 발명에서는, 도전 재료 중에 있어서의 플럭스의 함유량이 비교적 소량이라 하더라도, 도전 접속 시의 땜납의 응집성을 효과적으로 높일 수 있다. 본 발명에서는, 도전 재료 중에 있어서의 플럭스의 함유량을 비교적 소량으로 할 수 있다.
플럭스가 동일한 함유량에서의 대비에 있어서, 본 발명에 있어서의 플럭스의 존재 상태인 경우에, 본 발명에 있어서의 플럭스의 존재 상태가 아닌 경우에 비하여, 도전 접속 시의 땜납의 응집성을 효과적으로 높일 수 있다.
본 발명에서는, 도전 재료 중에 있어서의 플럭스의 함유량을 다량으로 하지 않아도 되고, 비교적 소량으로 할 수 있으므로, 도전 재료 중에 있어서의 열경화성 화합물과 플럭스의 반응을 효과적으로 억제할 수 있다. 결과로서, 도전 재료의 보존 안정성을 효과적으로 높일 수 있다.
또한, 도전 재료 중에 있어서의 플럭스의 융점(활성 온도)은, 도전 재료 중에 있어서의 열경화성 화합물의 Tg보다 낮은 경우가 많아, 도전 재료 중에 있어서의 플럭스의 함유량이 많아질수록, 도전 재료의 경화물의 내열성이 저하되는 경향이 있다. 본 발명에서는, 도전 재료 중에 있어서의 플럭스의 함유량을 다량으로 하지 않아도 되고, 비교적 소량으로 할 수 있으므로, 도전 재료의 경화물의 내열성을 효과적으로 높일 수 있다.
본 발명에서는, 상기의 구성을 구비하고 있으므로, 도전 재료의 보존 안정성을 높이는 것과, 도전 접속 시의 땜납의 응집성을 높이는 것과, 경화물의 내열성을 높이는 것의, 이들의 모든 요구를 충족시킬 수 있다.
나아가, 본 발명에서는, 전극간의 위치 어긋남을 방지할 수 있다. 도전 접속 시에는, 도전 재료를 상면에 배치한 제1 접속 대상 부재에, 제2 접속 대상 부재를 중첩한다. 이때, 제1 접속 대상 부재의 전극과 제2 접속 대상 부재의 전극의 얼라인먼트가 어긋난 상태에서, 제1 접속 대상 부재와 제2 접속 대상 부재가 중첩된 경우에도, 본 발명에서는, 어긋남을 보정할 수 있다. 결과로서, 제1 접속 대상 부재의 전극과 제2 접속 대상 부재의 전극을 접속시킬 수 있다(셀프 얼라인먼트 효과).
땜납의 응집성을 한층 더 높이는 관점에서는, 상기 도전 재료는, 25℃에서 액상인 것이 바람직하고, 도전 페이스트인 것이 바람직하다.
땜납의 응집성을 한층 더 높이는 관점에서는, 상기 도전 재료의 25℃에서의 점도(η25)는, 바람직하게는 20㎩·s 이상, 보다 바람직하게는 30㎩·s 이상이고, 바람직하게는 500㎩·s 이하, 보다 바람직하게는 300㎩·s 이하이다. 상기 점도(η25)는, 배합 성분의 종류 및 배합량에 의해 적절히 조정할 수 있다.
상기 점도(η25)는, 예를 들어 E형 점도계(도끼 산교사제 「TVE22L」) 등을 사용하여, 25℃ 및 5rpm의 조건에서 측정할 수 있다.
상기 도전 재료는, 도전 페이스트 및 도전 필름 등으로서 사용될 수 있다. 상기 도전 페이스트는 이방성 도전 페이스트인 것이 바람직하고, 상기 도전 필름은 이방성 도전 필름인 것이 바람직하다. 땜납의 응집성을 한층 더 높이는 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. 또한, 본 명세서 중에 있어서, 「(메트)아크릴」은 「아크릴」과 「메타크릴」 중 한쪽 또는 양쪽을 의미하고, 「(메트)아크릴레이트」는 「아크릴레이트」와 「메타크릴레이트」 중 한쪽 또는 양쪽을 의미한다.
(도전성 입자)
상기 도전성 입자는, 접속 대상 부재의 전극간을 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 부분 모두가 땜납에 의해 형성되어 있다. 상기 땜납 입자는, 중심 부분 및 도전성의 외표면 모두가 땜납인 입자이다. 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.
상기 도전성 입자는, 도전부의 외표면 부분에 땜납을 갖는다. 상기 기재 입자는, 땜납에 의해 형성된 땜납 입자여도 된다. 상기 도전성 입자는, 기재 입자 및 도전부의 외표면 부분 모두가 땜납인 땜납 입자여도 된다.
또한, 상기 땜납 입자를 사용한 경우에 비하여, 땜납에 의해 형성되어 있지 않은 기재 입자와, 해당 기재 입자의 표면 상에 배치된 땜납부를 구비하는 도전성 입자를 사용한 경우에는, 전극 상에 도전성 입자가 모이기 어려워진다. 또한, 도전성 입자끼리의 땜납 접합성이 낮기 때문에, 전극 상에 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.
다음에 도면을 참조하면서, 도전성 입자의 구체예를 설명한다.
도 4는 도전 재료에 사용 가능한 도전성 입자의 제1 예를 나타내는 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 셸 입자가 아니다. 도전성 입자(21)는, 중심 부분 및 도전부의 외표면 부분 모두가 땜납에 의해 형성되어 있다.
도 5는 도전 재료에 사용 가능한 도전성 입자의 제2 예를 나타내는 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 나타내는 단면도이다.
도 5에 있어서의 도전성 입자(31)의 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.
이하, 도전성 입자의 다른 상세에 대해서 설명한다.
(기재 입자)
상기 기재 입자로서는, 수지 입자, 금속 입자를 제외한 무기 입자, 유기 무기 하이브리드 입자 및 금속 입자 등을 들 수 있다. 상기 기재 입자는, 금속 입자를 제외한 기재 입자인 것이 바람직하고, 수지 입자, 금속 입자를 제외한 무기 입자 또는 유기 무기 하이브리드 입자인 것이 보다 바람직하다. 상기 기재 입자는, 코어와, 해당 코어의 표면 상에 배치된 셸을 구비하는 코어 셸 입자여도 된다. 상기 코어가 유기 코어여도 되고, 상기 셸이 무기 셸이어도 된다.
상기 기재 입자는, 수지 입자 또는 유기 무기 하이브리드 입자인 것이 더욱 바람직하고, 수지 입자여도 되고, 유기 무기 하이브리드 입자여도 된다. 이들 바람직한 기재 입자의 사용에 의해, 본 발명의 효과가 한층 더 효과적으로 발휘되어, 전극간의 전기적인 접속에 한층 더 적합한 도전성 입자가 얻어진다.
상기 도전성 입자를 사용해서 전극간을 접속할 때는, 상기 도전성 입자를 전극간에 배치한 후, 압착함으로써 상기 도전성 입자를 압축시킨다. 기재 입자가 수지 입자 또는 유기 무기 하이브리드 입자이면, 상기 압착 시에 상기 도전성 입자가 변형되기 쉽고, 도전성 입자와 전극의 접촉 면적이 커진다. 이 때문에, 전극간의 도통 신뢰성이 한층 더 높아진다.
상기 수지 입자의 재료로서, 다양한 수지가 적합하게 사용된다. 상기 수지 입자의 재료로서는, 예를 들어 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리염화비닐, 폴리염화비닐리덴, 폴리이소부틸렌, 폴리부타디엔 등의 폴리올레핀 수지; 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리메틸아크릴레이트 등의 아크릴 수지; 폴리알킬레텔레프탈레이트, 폴리카르보네이트, 폴리아미드, 페놀포름알데히드 수지, 멜라민포름알데히드 수지, 벤조구아나민포름알데히드 수지, 요소 포름알데히드 수지, 페놀 수지, 멜라민 수지, 벤조구아나민 수지, 요소 수지, 에폭시 수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 포화 폴리에스테르 수지, 폴리술폰, 폴리페닐렌옥사이드, 폴리아세탈, 폴리이미드, 폴리아미드이미드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에테르술폰 및 에틸렌성 불포화기를 갖는 다양한 중합성 단량체를 1종 혹은 2종 이상 중합시켜서 얻어지는 중합체 등을 들 수 있다.
도전 재료에 적합한 임의의 압축 특성을 갖는 수지 입자를 설계 및 합성할 수 있으며, 또한 수지 입자의 경도를 적합한 범위에 용이하게 제어할 수 있으므로, 상기 수지 입자의 재료는, 에틸렌성 불포화기를 복수 갖는 중합성 단량체를 1종 또는 2종 이상 중합시킨 중합체인 것이 바람직하다.
상기 수지 입자를, 에틸렌성 불포화기를 갖는 중합성 단량체를 중합시켜서 얻는 경우에는, 상기 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; 아세트산비닐, 부티르산비닐, 라우르산비닐, 스테아르산비닐 등의 산비닐에스테르 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)아크릴옥시프로필 트리메톡시실란, 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 사용해서 라디칼 중합 개시제와 함께 단량체를 팽윤시켜서 중합하는 방법 등을 들 수 있다.
상기 기재 입자가 금속 입자를 제외한 무기 입자 또는 유기 무기 하이브리드 입자인 경우에, 상기 기재 입자의 재료인 무기물로서는, 실리카, 알루미나, 티타늄산바륨, 지르코니아 및 카본 블랙 등을 들 수 있다. 상기 무기물은 금속이 아닌 것이 바람직하다. 상기 실리카에 의해 형성된 입자로서는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 가수분해성의 알콕시실릴기를 2개 이상 갖는 규소 화합물을 가수분해해서 가교 중합체 입자를 형성한 후에, 필요에 따라 소성을 행함으로써 얻어지는 입자를 들 수 있다. 상기 유기 무기 하이브리드 입자로서는, 예를 들어 가교한 알콕시실릴 폴리머와 아크릴 수지에 의해 형성된 유기 무기 하이브리드 입자 등을 들 수 있다.
상기 유기 무기 하이브리드 입자는, 코어와, 해당 코어의 표면 상에 배치된 셸을 갖는 코어 셸형의 유기 무기 하이브리드 입자인 것이 바람직하다. 상기 코어가 유기 코어인 것이 바람직하다. 상기 셸이 무기 셸인 것이 바람직하다. 전극간의 접속 저항을 한층 더 효과적으로 낮게 하는 관점에서는, 상기 기재 입자는, 유기 코어와 상기 유기 코어의 표면 상에 배치된 무기 셸을 갖는 유기 무기 하이브리드 입자인 것이 바람직하다.
상기 유기 코어의 재료로서는, 상술한 수지 입자의 재료 등을 들 수 있다.
상기 무기 셸의 재료로서는, 상술한 기재 입자의 재료로서 예시한 무기물을 예로 들 수 있다. 상기 무기 셸의 재료는, 실리카인 것이 바람직하다. 상기 무기 셸은, 상기 코어의 표면 상에서, 금속 알콕시드를 졸겔법에 의해 셸상물로 한 후, 해당 셸상물을 소성시킴으로써 형성되어 있는 것이 바람직하다. 상기 금속 알콕시드는 실란알콕시드인 것이 바람직하다. 상기 무기 셸은 실란알콕시드에 의해 형성되어 있는 것이 바람직하다.
상기 기재 입자가 금속 입자인 경우에, 해당 금속 입자의 재료인 금속으로서는, 은, 구리, 니켈, 규소, 금 및 티타늄 등을 들 수 있다. 단, 상기 기재 입자는 금속 입자가 아닌 것이 바람직하다.
상기 기재 입자의 입자 직경은, 바람직하게는 0.5㎛ 이상, 보다 바람직하게는 1㎛ 이상, 더욱 바람직하게는 3㎛ 이상이고, 바람직하게는 100㎛ 이하, 보다 바람직하게는 60㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 50㎛ 이하이다. 상기 기재 입자의 입자 직경이 상기 하한 이상이면, 도전성 입자와 전극의 접촉 면적이 커지기 때문에, 전극간의 도통 신뢰성이 한층 더 높아지고, 도전성 입자를 개재해서 접속된 전극간의 접속 저항을 한층 더 효과적으로 낮게 할 수 있다. 또한 기재 입자의 표면에 도전부를 형성할 때 응집하기 어려워져서, 응집한 도전성 입자가 형성되기 어려워진다. 상기 기재 입자의 입자 직경이 상기 상한 이하이면, 도전성 입자가 충분히 압축되기 쉽고, 도전성 입자를 개재해서 접속된 전극간의 접속 저항을 한층 더 효과적으로 낮게 할 수 있다.
상기 기재 입자의 입자 직경은 5㎛ 이상 40㎛ 이하인 것이 특히 바람직하다. 상기 기재 입자의 입자 직경이 5㎛ 이상 40㎛ 이하의 범위 내이면, 전극간의 간격을 보다 작게 할 수 있고, 또한 도전부의 두께를 두껍게 해도, 작은 도전성 입자를 얻을 수 있다.
상기 기재 입자의 입자 직경은, 기재 입자가 진구상인 경우에는, 직경을 나타내고, 기재 입자가 진구상이 아닌 경우에는, 최대 직경을 나타낸다.
상기 기재 입자의 입자 직경은, 수 평균 입자 직경을 나타낸다. 상기 기재 입자의 입자 직경은 입도 분포 측정 장치 등을 사용해서 구해진다. 기재 입자의 입자 직경은, 임의의 기재 입자 50개를 전자 현미경 또는 광학 현미경으로 관찰하고, 평균값을 산출함으로써 구하는 것이 바람직하다. 도전성 입자에 있어서, 상기 기재 입자의 입자 직경을 측정하는 경우에는, 예를 들어 이하와 같이 해서 측정할 수 있다.
도전성 입자의 함유량이 30중량%가 되도록, Kulzer사제 「테크노비트 4000」에 첨가하고, 분산시켜서, 도전성 입자 검사용 매립 수지를 제작한다. 검사용 매립 수지 중에 분산된 도전성 입자의 중심 부근을 통과하도록 이온 밀링 장치(히타치 하이테크놀러지즈사제 「IM4000」)를 사용하여, 도전성 입자의 단면을 잘라낸다. 그리고, 전계 방사형 주사형 전자 현미경(FE-SEM)을 사용하여, 화상 배율을 25000배로 설정하고, 50개의 도전성 입자를 무작위로 선택하고, 각 도전성 입자의 기재 입자를 관찰한다. 각 도전성 입자에 있어서의 기재 입자의 입자 직경을 계측하고, 그들을 산술 평균하여 기재 입자의 입자 직경으로 한다.
(도전부)
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 혹은 금속 분말과 결합제를 포함하는 페이스트를 기재 입자의 표면에 코팅하는 방법 등을 들 수 있다. 상기 도전부 및 상기 땜납부를 형성하는 방법은, 무전해 도금, 전기 도금 또는 물리적인 충돌에 의한 방법인 것이 바람직하다. 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 세타 컴포저(토쿠주 코우사쿠쇼사제) 등이 사용된다.
상기 기재 입자의 융점은, 상기 도전부 및 상기 땜납부의 융점보다 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 도전부가 2층 이상인 경우, 상기 도전성 입자는 도전부의 외표면 부분에 땜납을 갖는 것이 바람직하다.
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. 상기 저융점 금속은, 융점이 450℃ 이하인 금속을 나타낸다. 상기 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 땜납부 및 상기 도전성 입자에 있어서의 땜납에 포함되는 주석의 함유량이 상기 하한 이상이면, 도전성 입자와 전극의 도통 신뢰성이 한층 더 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 측정할 수 있다.
상기 땜납을 도전부의 외표면 부분에 갖는 도전성 입자를 사용함으로써 땜납이 용융해서 전극에 접합하고, 땜납이 전극간을 도통시킨다. 예를 들어, 땜납과 전극이 점　접촉이 아니고 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 한층 더 발생하기 어려워져서, 도통 신뢰성이 효과적으로 높아진다.
상기 땜납부 및 상기 땜납을 구성하는 저융점 금속은 특별히 한정되지 않는다. 해당 저융점 금속은 주석, 또는 주석을 포함하는 합금인 것이 바람직하다. 해당 합금으로서는, 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. 저융점으로 납 프리인 주석-인듐계(117℃공정(共晶)), 또는 주석-비스무트계(139℃공정(共晶))가 바람직하다. 즉, 상기 땜납은, 납을 포함하지 않는 것이 바람직하고, 주석과 인듐을 포함하는 땜납, 또는 주석과 비스무트를 포함하는 땜납인 것이 바람직하다.
땜납부 또는 도전성 입자에 있어서의 땜납과 전극의 접합 강도를 한층 더 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, 땜납부 또는 도전성 입자에 있어서의 땜납과 전극의 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 한층 더 높이는 관점에서는, 접합 강도를 높이기 위한 이들 금속의 함유량은, 상기 도전성 입자에 있어서의 땜납 100중량% 중, 바람직하게는 0.0001중량% 이상, 바람직하게는 1중량% 이하이다.
상기 제2 도전부의 융점은, 상기 땜납부의 융점보다 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 접속 시에 용융한다. 상기 제2 도전부는 도전 접속 시에 용융하지 않는 것이 바람직하다. 상기 도전성 입자는, 땜납을 용융시켜서 사용되는 것이 바람직하고, 상기 땜납부를 용융시켜서 사용되는 것이 바람직하고, 상기 땜납부를 용융시키고 또한 상기 제2 도전부를 용융시키지 않고 사용되는 것이 바람직하다. 상기 제2 도전부의 융점이 상기 땜납부의 융점 보다 높음으로써, 도전 접속 시에, 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, 가장 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 이들의 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, 금층 또는 구리층인 것이 보다 바람직하고, 구리층인 것이 더욱 바람직하다. 도전성 입자는, 니켈층, 팔라듐층, 구리층 또는 금층을 갖는 것이 바람직하고, 니켈층, 금층 또는 구리층을 갖는 것이 보다 바람직하고, 구리층을 갖는 것이 더욱 바람직하다. 이들의 바람직한 도전부를 갖는 도전성 입자를 전극간의 접속에 사용함으로써, 전극간의 접속 저항이 한층 더 낮아진다. 또한, 이들의 바람직한 도전부의 표면에는, 땜납부를 한층 더 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, 전극간의 접속 시에 도전성 입자가 충분히 변형된다.
상기 도전성 입자의 입자 직경은, 바람직하게는 0.5㎛ 이상, 보다 바람직하게는 1㎛ 이상, 더욱 바람직하게는 3㎛ 이상이고, 바람직하게는 100㎛ 이하, 보다 바람직하게는 60㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 50㎛ 이하, 특히 바람직하게는 40㎛ 이하이다. 상기 도전성 입자의 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, 수 평균 입자 직경인 것이 보다 바람직하다. 도전성 입자의 평균 입자 직경은, 예를 들어 임의의 도전성 입자 50개를 전자 현미경 또는 광학 현미경으로 관찰하고, 평균값을 산출하는 것이나, 레이저 회절식 입도 분포 측정을 행함으로써 구해진다.
상기 도전성 입자의 입자 직경의 CV값은, 바람직하게는 5% 이상, 보다 바람직하게는 10% 이상이고, 바람직하게는 40% 이하, 보다 바람직하게는 30% 이하이다. 상기 입자 직경의 CV값이, 상기 하한 이상 및 상기 상한 이하이면, 전극 상에 땜납을 한층 더 효율적으로 배치할 수 있다. 단, 상기 도전성 입자의 입자 직경의 CV값은, 5% 미만이어도 된다.
상기 도전성 입자의 입자 직경의 CV값(변동 계수)은, 이하와 같이 해서 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 구상 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% 이상이고, 바람직하게는 95중량% 이하, 보다 바람직하게는 90중량% 이하, 더욱 바람직하게는 85중량% 이하이다. 상기 도전 재료 100중량% 중, 상기 도전성 입자의 함유량은, 80중량% 미만이어도 된다. 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 관한 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 화합물로서는, 레조르시놀형 에폭시 화합물, 나프탈렌형 에폭시 화합물, 비페닐형 에폭시 화합물, 벤조페논형 에폭시 화합물, 페놀노볼락형 에폭시 화합물 등의 방향족 에폭시 화합물이 바람직하다. 상기 에폭시 화합물의 용융 온도는, 땜납의 융점 이하인 것이 바람직하다. 상기 에폭시 화합물의 용융 온도는, 바람직하게는 100℃ 이하, 보다 바람직하게는 80℃ 이하, 더욱 바람직하게는 40℃ 이하이다. 상기의 바람직한 에폭시 화합물을 사용함으로써, 접속 대상 부재를 접합한 단계에서는, 점도가 높고, 반송 등의 충격에 의해 가속도가 부여되었을 때, 제1 접속 대상 부재와, 제2 접속 대상 부재와의 위치 어긋남을 억제할 수 있다. 또한, 경화 시의 열에 의해, 점도를 크게 저하시킬 수 있어, 도전성 입자에 있어서의 땜납의 응집을 효율적으로 진행시킬 수 있다.
상기 도전 재료 100중량% 중, 상기 열경화성 화합물의 함유량은, 바람직하게는 5중량% 이상, 보다 바람직하게는 8중량% 이상, 더욱 바람직하게는 10중량% 이상이고, 바람직하게는 60중량% 이하, 보다 바람직하게는 55중량% 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 억제하고, 전극간의 도통 신뢰성을 한층 더 높일 수 있다.
(열경화제)
상기 도전 재료는, 열경화제를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 도전 재료는, 상기 열경화성 화합물과 함께 열경화제를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 열경화제는, 상기 열경화성 화합물을 열경화시킨다. 상기 열경화제로서는, 이미다졸 경화제, 페놀 경화제, 티올 경화제, 아민 경화제, 산 무수물 경화제, 열 양이온 경화제 및 열 라디칼 발생제 등이 있다. 상기 열경화제는, 1종만이 사용되어도 되고, 2종 이상이 병용되어도 된다.
도전 재료를 저온에서 한층 더 빠르게 경화 가능하게 하는 관점에서는, 상기 열경화제는, 이미다졸 경화제, 티올 경화제, 또는 아민 경화제인 것이 바람직하다. 또한, 상기 열경화성 화합물과 상기 열경화제를 혼합했을 때의 보존 안정성을 높이는 관점에서는, 상기 열경화제는, 잠재성의 경화제인 것이 바람직하다. 잠재성의 경화제는, 잠재성 이미다졸 경화제, 잠재성 티올 경화제 또는 잠재성 아민 경화제인 것이 바람직하다. 또한, 상기 열경화제는, 폴리우레탄 수지 또는 폴리에스테르 수지 등의 고분자 물질로 피복되어 있어도 된다.
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.
상기 티올 경화제는, 특별히 한정되지 않는다. 상기 티올 경화제로서는, 트리메틸올프로판트리스-3-머캅토프로피오네이트, 펜타에리트리톨테트라키스-3-머캅토프로피오네이트 및 디펜타에리트리톨헥사-3-머캅토프로피오네이트 등을 들 수 있다.
상기 아민 경화제는, 특별히 한정되지 않는다. 상기 아민 경화제로서는, 삼불화붕소-아민 착체, 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 경화제는, 특별히 한정되지 않는다. 상기 열 양이온 경화제로서는, 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 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.
상기 열경화제의 반응 개시 온도는, 바람직하게는 50℃ 이상, 보다 바람직하게는 60℃ 이상, 더욱 바람직하게는 70℃ 이상이고, 바람직하게는 250℃ 이하, 보다 바람직하게는 200℃ 이하, 더욱 바람직하게는 190℃ 이하, 특히 바람직하게는 180℃ 이하이다. 상기 열경화제의 반응 개시 온도가, 상기 하한 이상 및 상기 상한 이하이면, 전극 상에 땜납이 한층 더 효율적으로 배치된다.
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. 상기 열경화제의 함유량이 상기 하한 이상이면, 열경화성 화합물을 충분히 경화시키는 것이 용이하다. 상기 열경화제의 함유량이 상기 상한 이하이면, 경화 후에 경화에 관여하지 않은 잉여의 열경화제가 잔존하기 어려워지고, 또한 경화물의 내열성이 한층 더 높아진다.
(플럭스)
본 발명에 관한 도전 재료는, 플럭스를 포함한다. 본 발명에 관한 도전 재료는, 바람직하게는 상기 플럭스의 평균 입자 직경의 2배 이상의 입자 직경을 갖는 플럭스가 존재하지 않는다고 하는 구성(제1a 구성)을 구비하고 있어도 된다. 본 발명에 관한 도전 재료는, 바람직하게는 상기 플럭스의 전체 개수 100% 중, 상기 플럭스의 평균 입자 직경의 2배 이상의 입자 직경을 갖는 플럭스가 10% 미만의 개수로 존재한다고 하는 구성(제1b 구성)을 구비하고 있어도 된다. 본 발명에 관한 도전 재료는, 바람직하게는 상기 도전 재료로부터 상기 도전성 입자를 제거한 조성물이 콜로이드이고, 상기 플럭스가 콜로이드 입자로서 존재한다고 하는 구성(제2 구성)을 구비한다.
상기 도전 재료가 상기 제1a 구성을 구비하는 경우에 있어서, 상기 플럭스의 평균 입자 직경의 1.8배 이상의 입자 직경을 갖는 플럭스가 존재하지 않는 것이 바람직하고, 상기 플럭스의 평균 입자 직경의 1.5배 이상의 입자 직경을 갖는 플럭스가 존재하지 않는 것이 보다 바람직하다. 상기 플럭스의 평균 입자 직경이 상기의 바람직한 조건을 충족하면, 보존 안정성을 한층 더 높일 수 있고, 땜납의 응집성을 한층 더 높일 수 있고, 또한 경화물의 내열성을 한층 더 높일 수 있다.
상기 도전 재료가 상기 제1b 구성을 구비하는 경우에 있어서, 상기 플럭스의 전체 개수 100% 중, 상기 플럭스의 평균 입자 직경의 2배 이상의 입자 직경을 갖는 플럭스가 8% 이하의 개수로 존재하는 것이 바람직하다. 상기 플럭스의 전체 개수 100% 중, 상기 플럭스의 평균 입자 직경의 2배 이상의 입자 직경을 갖는 플럭스가 6% 이하의 개수로 존재하는 것이 보다 바람직하다. 상기 플럭스의 평균 입자 직경의 2배 이상의 입자 직경을 갖는 플럭스의 개수의 비율이, 상기 상한 이하이면, 보존 안정성을 한층 더 높일 수 있고, 땜납의 응집성을 한층 더 높일 수 있고, 또한 경화물의 내열성을 한층 더 높일 수 있다.
상기 플럭스의 평균 입자 직경의 1.5배 이상의 입자 직경을 갖는 플럭스가 존재하지 않거나, 또는 상기 플럭스의 전체 개수 100% 중, 상기 플럭스의 평균 입자 직경의 1.5배 이상의 입자 직경을 갖는 플럭스가 20% 미만의 개수로 존재하는 것이 바람직하다. 상기 플럭스의 전체 개수 100% 중, 상기 플럭스의 평균 입자 직경의 1.5배 이상의 입자 직경을 갖는 플럭스가 20% 미만의 개수로 존재하는 것이 바람직하다. 상기 플럭스의 전체 개수 100% 중, 상기 플럭스의 평균 입자 직경의 1.5배 이상의 입자 직경을 갖는 플럭스가 10% 이하의 개수로 존재하는 것이 보다 바람직하다. 상기 플럭스의 전체 개수 100% 중, 상기 플럭스의 평균 입자 직경의 1.5배 이상의 입자 직경을 갖는 플럭스가 5% 이하의 개수로 존재하는 것이 더욱 바람직하다. 상기 플럭스의 평균 입자 직경의 1.5배 이상의 입자 직경을 갖는 플럭스의 개수의 비율이, 상기 상한 미만 및 상기 상한 이하이면, 보존 안정성을 한층 더 높일 수 있고, 땜납의 응집성을 한층 더 높일 수 있고, 또한 경화물의 내열성을 한층 더 높일 수 있다.
보존 안정성을 한층 더 효과적으로 높이는 관점, 땜납의 응집성을 한층 더 효과적으로 높이는 관점 및 경화물의 내열성을 한층 더 효과적으로 높이는 관점에서는, 상기 플럭스의 평균 입자 직경은, 바람직하게는 1㎛ 이하, 보다 바람직하게는 1㎛미만, 더욱 바람직하게는 0.8㎛ 이하이다. 상기 플럭스의 평균 입자 직경의 하한은 특별히 한정되지 않는다. 상기 플럭스의 평균 입자 직경은 0.1㎛ 이상이어도 된다.
상기 플럭스의 입자 직경은, 플럭스가 진구상인 경우에는, 직경을 나타내고, 플럭스가 진구상이 아닌 경우에는, 최대 직경을 나타낸다.
상기 플럭스의 평균 입자 직경은, 수 평균 입자 직경을 나타낸다. 상기 플럭스의 입자 직경은, 임의의 플럭스 50개를 전자 현미경으로 관찰하고, 평균값을 산출함으로써 구하는 것이 바람직하다.
보존 안정성을 한층 더 효과적으로 높이는 관점, 땜납의 응집성을 한층 더 효과적으로 높이는 관점 및 경화물의 내열성을 한층 더 효과적으로 높이는 관점에서는, 상기 플럭스의 입자 직경의 CV값(변동 계수)은, 바람직하게는 40% 이하, 보다 바람직하게는 20% 이하이다. 상기 플럭스의 입자 직경의 CV값의 하한은 특별히 한정되지 않는다. 상기 플럭스의 입자 직경의 CV값은, 0.01% 이상이어도 된다.
상기 플럭스의 입자 직경의 CV값(변동 계수)은, 이하와 같이 해서 측정할 수 있다.
CV값(%)=(ρ/Dn)×100
ρ: 플럭스의 입자 직경의 표준 편차
Dn: 플럭스의 입자 직경의 평균값
상기 플럭스의 형상은 특별히 한정되지 않는다. 상기 플럭스의 형상은, 구상이어도 되고, 편평상 등의 구상 이외의 형상이어도 된다.
상기 도전 재료가 상기 제2 구성을 구비하는 경우에 있어서, 상기 도전 재료로부터 상기 도전성 입자를 제거한 조성물은 콜로이드이다. 보존 안정성을 한층 더 효과적으로 높이는 관점, 땜납의 응집성을 한층 더 효과적으로 높이는 관점 및 경화물의 내열성을 한층 더 효과적으로 높이는 관점에서는, 상기 조성물은, 조성물의 전체가 콜로이드인 것이 바람직하다. 상기 조성물은, 콜로이드인 부분을 포함하고 있으면 되고, 조성물의 전체가 콜로이드가 아니어도 된다.
상기 도전 재료가 상기 제2 구성을 구비하는 경우에 있어서, 상기 플럭스는 콜로이드 입자로서 존재한다. 보존 안정성을 한층 더 효과적으로 높이는 관점, 땜납의 응집성을 한층 더 효과적으로 높이는 관점 및 경화물의 내열성을 한층 더 효과적으로 높이는 관점에서는, 상기 플럭스는 콜로이드 입자인 것이 바람직하고, 상기 플럭스는 상기 조성물 중에서 상술한 평균 입자 직경을 갖는 콜로이드 입자인 것이 보다 바람직하다. 보존 안정성을 한층 더 효과적으로 높이는 관점, 땜납의 응집성을 한층 더 효과적으로 높이는 관점 및 경화물의 내열성을 한층 더 효과적으로 높이는 관점에서는, 상기 플럭스는 상기 조성물 중에서 분산되어 있는 것이 바람직하고, 상기 플럭스는 상기 조성물 중에서 균일하게 분산되어 있는 것이 보다 바람직하다. 상기 도전 재료 중에서는, 플럭스의 전체 개수의 20% 이상이 콜로이드 입자인 것이 바람직하다. 상기 도전 재료 중에서는, 플럭스의 일부가 콜로이드 입자이면 되고, 모든 플럭스가 콜로이드 입자가 아니어도 된다.
상기 조성물이 콜로이드인 것을 확인하는 방법으로서는, 상기 조성물 또는 상기 조성물과 상기 플럭스가 용해하지 않는 용매와의 혼합물을 사용하여, 틴들 현상을 관찰하는 방법 등을 들 수 있다.
상기 플럭스로서는, 예를 들어 염화아연, 염화아연과 무기 할로겐화물의 혼합물, 염화아연과 무기산의 혼합물, 용융염, 인산, 인산의 유도체, 유기 할로겐화물, 히드라진, 유기산 및 송지(松脂) 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 융점(활성 온도)은, 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, 더욱 한층 바람직하게는 140℃ 이하이다. 상기 플럭스의 융점(활성 온도)이, 상기 하한 이상 및 상기 상한 이하이면, 플럭스 효과가 한층 더 효과적으로 발휘되어, 도전성 입자에 있어서의 땜납이 전극 상에 한층 더 효율적으로 배치된다. 상기 플럭스의 융점(활성 온도)은 60℃ 이상 190℃ 이하인 것이 바람직하다. 상기 플럭스의 융점(활성 온도)은 80℃ 이상 140℃ 이하인 것이 특히 바람직하다.
플럭스의 활성 온도(융점)가 60℃ 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 경화제를 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 융점보다, 낮은 것이 바람직하고, 5℃ 이상 낮은 것이 보다 바람직하고, 10℃ 이상 낮은 것이 더욱 바람직하다. 단, 상기 플럭스의 융점은, 상기 도전성 입자에 있어서의 땜납의 융점보다 높아도 된다. 통상, 상기 도전 재료의 사용 온도는 상기 도전성 입자에 있어서의 땜납의 융점 이상이고, 상기 플럭스의 융점이 상기 도전 재료의 사용 온도 이하이면, 상기 플럭스의 융점이 상기 도전성 입자에 있어서의 땜납의 융점보다 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.
도전성 입자에 있어서의 땜납을 전극 상에 한층 더 효율적으로 배치하는 관점에서는, 상기 플럭스의 융점은, 상기 열경화제의 반응 개시 온도보다, 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 보다 한층 효과적으로 높이는 관점에서는, 상기 플럭스는, 도전성 입자의 표면 상에 부착되어 있는 것이 바람직하다.
상기 제1a 구성, 상기 제1b 구성 및 상기 제2 구성을 충족하는 플럭스는, 예를 들어 고형 플럭스를 용융시키고, 그 후 재석출시킴으로써 얻을 수 있다. 재석출을 부드럽게 진행시키는 것이 바람직하다. 상기 플럭스를 얻는 방법은, 고형 플럭스를 융점 이상으로 가열하여, 플럭스를 완전히 용융시키는 방법인 것이 바람직하다. 상기 플럭스를 얻는 방법은, 용융한 플럭스를 서서히 재석출시키는 방법인 것이 바람직하다. 상기 방법에 의해, 상술한 평균 입자 직경을 갖는 균일한 플럭스를 간편하게 얻을 수 있다.
평균 입자 직경의 비교적 작은 플럭스를 얻는 다른 방법으로서는, 예를 들어 고형 플럭스를 분쇄하는 방법을 들 수 있다. 그러나, 고형 플럭스를 분쇄하는 방법으로는, 플럭스의 평균 입자 직경을 작게 하기 위해서는 한계가 있어, 상술한 평균 입자 직경을 갖는 플럭스를 얻는 것이 곤란하다. 또한, 플럭스를 분쇄한 후에 플럭스끼리가 응집하여, 불균일한 플럭스가 되기 쉽다. 불균일한 플럭스(분쇄한 플럭스)는, 도전 재료 중에서 균일하게 분산시키는 것이 곤란하고, 불균일한 플럭스를 사용하는 경우에는, 땜납의 응집성을 높이기 위해서 도전 재료 중의 플럭스의 함유량이 비교적 많아지기 쉽다. 결과로서, 도전 재료의 보존 안정성이 저하되고, 도전 재료의 경화물의 내열성이 저하되어, 본 발명의 효과를 얻는 것이 곤란해진다. 이 때문에, 상기 플럭스는, 고형 플럭스를 분쇄하는 방법 이외의 방법에 의해 얻는 것이 바람직하고, 재석출 속도가 비교적 느린 고형 플럭스를 용융시키고, 그 후 재석출시킴으로써 얻는 것이 바람직하다.
보존 안정성을 한층 더 효과적으로 높이고, 땜납의 응집성을 한층 더 효과적으로 높이는 관점 및 경화물의 내열성을 한층 더 효과적으로 높이는 관점에서는, 상기 열경화성 화합물 100중량부에 대하여, 상기 플럭스의 함유량은, 바람직하게는 1중량부 이상, 보다 바람직하게는 2중량부 이상이고, 바람직하게는 20중량부 이하, 보다 바람직하게는 15중량부 이하이다.
보존 안정성을 한층 더 효과적으로 높이는 관점, 땜납의 응집성을 한층 더 효과적으로 높이는 관점 및 경화물의 내열성을 한층 더 효과적으로 높이는 관점에서는, 상기 도전 재료 100중량% 중, 상기 플럭스의 함유량은, 바람직하게는 0.05중량% 이상, 보다 바람직하게는 2중량% 이상이고, 바람직하게는 20중량% 이하, 보다 바람직하게는 15중량% 이하이다. 또한, 상기 플럭스의 함유량이 상기 하한 이상 및 상기 상한 이하이면, 도전성 입자에 있어서의 땜납 및 전극의 표면에 산화 피막이 한층 더 형성되기 어려워지고, 나아가 도전성 입자에 있어서의 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 사용하고 있는 경우에는, 필러의 함유량이 적을수록, 전극 상에 땜납이 이동하기 쉬워진다.
상기 도전 재료 100중량% 중, 상기 필러의 함유량은, 바람직하게는 0중량% (미함유) 이상이고, 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 따라, 예를 들어 충전제, 증량제, 연화제, 가소제, 중합 촉매, 경화 촉매, 착색제, 산화 방지제, 열안정제, 광안정제, 자외선 흡수제, 활제, 대전 방지제 및 난연제 등의 각종 첨가제를 포함하고 있어도 된다.
(접속 구조체)
본 발명에 관한 접속 구조체는, 제1 전극을 표면에 갖는 제1 접속 대상 부재와, 제2 전극을 표면에 갖는 제2 접속 대상 부재와, 상기 제1 접속 대상 부재와 상기 제2 접속 대상 부재를 접속하고 있는 접속부를 구비한다. 본 발명에 관한 접속 구조체에서는, 상기 접속부의 재료가, 상술한 도전 재료이다. 본 발명에 관한 접속 구조체에서는, 상기 접속부가 상술한 도전 재료의 경화물이다. 본 발명에 관한 접속 구조체에서는, 상기 접속부가 상술한 도전 재료에 의해 형성되어 있다. 본 발명에 관한 접속 구조체에서는, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극이, 상기 접속부 중 땜납부에 의해 전기적으로 접속되어 있다.
본 발명에 관한 접속 구조체에서는, 특정한 도전 재료를 사용하고 있으므로, 도전성 입자에 있어서의 땜납이 제1 전극과 제2 전극 사이로 모이기 쉬워, 땜납을 전극(라인) 상에 효율적으로 배치할 수 있다. 또한, 땜납의 일부가, 전극이 형성되어 있지 않은 영역(스페이스)에 배치되기 어려워, 전극이 형성되어 있지 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 형성되어 있지 않은 영역에 배치되는 땜납의 양을 상당히 적게 하기 위해서는, 상기 도전 재료는, 도전 필름이 아니고, 도전 페이스트를 사용하는 것이 바람직하다.
전극간에서의 땜납부의 두께는, 바람직하게는 10㎛ 이상, 보다 바람직하게는 20㎛ 이상이고, 바람직하게는 100㎛ 이하, 보다 바람직하게는 80㎛ 이하이다. 전극의 표면 상의 땜납 습윤 면적(전극이 노출된 면적 100% 중 땜납이 접하고 있는 면적)은, 바람직하게는 50% 이상, 보다 바람직하게는 60% 이상, 더욱 바람직하게는 70% 이상이고, 바람직하게는 100% 이하이다.
이하, 도면을 참조하면서, 본 발명의 구체적인 실시 형태를 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 도전 재료를 사용해서 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 입자와, 열경화성 화합물과, 플럭스를 포함한다. 본 실시 형태에서는, 상기 도전성 입자로서, 땜납 입자를 포함한다. 상기 열경화성 화합물과 상기 열경화제와 상기 플럭스를, 열경화성 성분이라 칭한다.
접속부(4)는 복수의 땜납 입자가 모여 서로 접합한 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) 사이로 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) 사이로 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) 사이로, 복수의 땜납 입자가 모이고, 복수의 땜납 입자가 용융한 후, 땜납 입자의 용융물이 전극의 표면을 젖게한 후에 고화하여, 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 금속인 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 재료에 포함되는 플럭스는, 일반적으로, 가열에 의해 점차 실활한다.
또한, 도 1에 도시하는 접속 구조체(1)에서는, 땜납부(4A) 모두가, 제1, 제2 전극(2a, 3a) 사이의 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 대부분이, 제1, 제2 전극(2a, 3a)의 대향하고 있는 영역에 위치하고 있고, 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, 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.
상기 제1 전극과 상기 접속부와 상기 제2 전극과의 적층 방향으로 상기 제1 전극과 상기 제2 전극의 서로 대향하는 부분을 본다. 이 경우에, 도통 신뢰성을 한층 더 높이는 관점에서는, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극의 서로 대향하는 부분의 면적 100% 중 50% 이상(보다 바람직하게는 60% 이상, 더욱 바람직하게는 70% 이상, 특히 바람직하게는 80% 이상, 가장 바람직하게는 90% 이상)에, 상기 접속부 중 땜납부가 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 도시하는 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)으로서, 열경화성 화합물과 열경화제와 플럭스를 포함한다.
제1 접속 대상 부재(2)의 제1 전극(2a)이 마련된 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 도시하는 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)(열경화성 화합물)의 경화 온도 이상으로 도전 재료(11)를 가열한다. 이 가열 시에는, 전극이 형성되어 있지 않은 영역에 존재하고 있던 땜납 입자(11A)는, 제1 전극(2a)과 제2 전극(3a) 사이로 모인다(자기 응집 효과). 도전 필름이 아니고, 도전 페이스트를 사용한 경우에는, 땜납 입자(11A)가, 제1 전극(2a)과 제2 전극(3a) 사이로 한층 더 효과적으로 모인다. 또한, 땜납 입자(11A)는 용융하고, 서로 접합한다. 또한, 열경화성 성분(11B)은 열경화한다. 이 결과, 도 2의 (c)에 도시하는 바와 같이, 제1 접속 대상 부재(2)와 제2 접속 대상 부재(3)를 접속하고 있는 접속부(4)가, 도전 재료(11)에 의해 형성된다. 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 개시되고 나서, 제1 전극(2a)과 제2 전극(3a) 사이로 땜납 입자(11A)의 이동이 완료될 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. 이 때문에, 접속부(4)의 형성 시에, 땜납 입자(11A)가, 제1 전극(2a)과 제2 전극(3a) 사이로 한층 더 효과적으로 모인다. 또한, 상기 제2 공정 및 상기 제3 공정 중 적어도 한 쪽에 있어서, 가압을 행하면, 땜납 입자(11A)가 제1 전극(2a)과 제2 전극(3a) 사이로 모이려고 하는 작용이 저해되는 경향이 높아진다.
도전 재료를 도포한 제1 접속 대상 부재에, 제2 접속 대상 부재를 중첩했을 때, 제1 접속 대상 부재의 전극과 제2 접속 대상 부재의 전극의 얼라인먼트가 어긋난 상태에서, 제1 접속 대상 부재와 제2 접속 대상 부재가 중첩되는 경우가 있다. 본 실시 형태에서는, 가압을 행하고 있지 않기 때문에, 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 응집하고 있는 용융한 땜납이, 제1 접속 대상 부재의 전극과 제2 접속 대상 부재의 전극 사이의 땜납과 도전 재료의 그 밖의 성분이 접하는 면적이 최소가 되는 쪽이 에너지적으로 안정되기 때문이다. 그리고, 그 최소 면적이 되는 접속 구조인 얼라인먼트가 있었던 접속 구조로 하는 힘이 작용하기 때문이다. 이때, 도전 재료가 경화하지 않은 것, 및 그 온도, 시간에서, 도전 재료의 도전성 입자 이외의 성분의 점도가 충분히 낮은 것이 바람직하다.
땜납의 융점에서의 도전 재료의 점도는, 바람직하게는 50㎩·s 이하, 보다 바람직하게는 10㎩·s 이하, 더욱 바람직하게는 1㎩·s 이하이고, 바람직하게는 0.1㎩·s 이상, 보다 바람직하게는 0.2㎩·s 이상이다. 상기 점도가, 상기 상한 이하이면, 도전성 입자에 있어서의 땜납을 효율적으로 응집시킬 수 있다. 상기 점도가, 상기 하한 이상이면, 접속부에서의 보이드를 억제하여, 접속부 이외로 도전 재료가 비어져 나오는 것을 억제할 수 있다.
땜납의 융점에서의 도전 재료의 점도는 이하와 같이 해서 측정된다.
상기 땜납의 융점에서의 도전 재료의 점도는, STRESSTECH(REOLOGICA사제) 등을 사용해서, 변형 제어 1rad, 주파수 1㎐, 승온 속도 20℃/분, 측정 온도 범위 25 내지 200℃(단, 땜납의 융점이 200℃를 초과한 경우에는 온도 상한을 땜납의 융점으로 한다)의 조건에서 측정 가능하다. 측정 결과로부터, 땜납의 융점(℃)에서의 점도가 평가된다.
이와 같이 해서, 도 1에 도시하는 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 이동시켜서, 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, 도전성 입자에 있어서의 땜납의 융점 이상 및 열경화성 성분의 경화 온도 이상으로, 접속 구조체 전체를, 리플로우로를 사용해서 또는 오븐을 사용해서 가열하는 방법이나, 접속 구조체의 접속부만을 국소적으로 가열하는 방법을 들 수 있다.
국소적으로 가열하는 방법에 사용하는 기구로서는, 핫 플레이트, 열풍을 부여하는 히트 총, 땜납 인두 및 적외선 히터 등을 들 수 있다.
또한, 핫 플레이트로 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, 그리고 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 한 쪽이, 수지 필름, 플렉시블 프린트 기판, 플렉시블 플랫 케이블 또는 리지드 플렉시블 기판인 것이 바람직하다. 상기 제1 접속 대상 부재 및 상기 제2 접속 대상 부재 중 적어도 한 쪽이, 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 경량이라고 하는 성질을 갖는다. 이러한 접속 대상 부재의 접속에 도전 필름을 사용한 경우에는, 땜납이 전극 상에 모이기 어려운 경향이 있다. 이에 반해, 도전 페이스트를 사용함으로써 수지 필름, 플렉시블 프린트 기판, 플렉시블 플랫 케이블 또는 리지드 플렉시블 기판을 사용했다 하더라도, 땜납을 전극 상에 효율적으로 모으는 것으로, 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 마련되어 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 도프된 산화인듐 및 3가의 금속 원소가 도프된 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:
미쓰비시 케미컬사제 「jER152」, 에폭시 수지
열경화제(열경화 촉진제(촉매)):
스텔라 케미파사제 「BF3-MEA」, 삼불화붕소-모노에틸아민 착체
도전성 입자:
미츠이 긴조쿠 코교사제 「Sn42Bi58(DS-10)」
플럭스:
(1) 플럭스 1
플럭스 1의 제작 방법:
유리병에, 반응 용매인 물 24g과, 글루타르산(와코 쥰야꾸 고교사제) 13.212g을 넣고, 실온에서 균일해질 때까지 용해시켰다. 그 후, 벤질아민(와코 쥰야꾸 고교사제) 10.715g을 넣고, 약 5분간 교반하여, 혼합액을 얻었다. 얻어진 혼합액을 5 내지 10℃의 냉장고에 넣고, 밤새 방치했다. 석출한 결정을 여과에 의해 분취하여, 물로 세정하고, 진공 건조했다. 건조한 결정을 140℃에서 15분간 가열해서 완전히 용융시키고, 25℃에서 30분간에 걸쳐 서서히 재석출시킴으로써, 플럭스 1을 얻었다.
(2) 플럭스 2
플럭스 2의 제작 방법:
유리병에, 반응 용매인 물 24g과, 글루타르산(와코 쥰야꾸 고교사제) 13.212g을 넣고, 실온에서 균일해질 때까지 용해시켰다. 그 후, 벤질아민(와코 쥰야꾸 고교사제) 10.715g을 넣고, 약 5분간 교반하여, 혼합액을 얻었다. 얻어진 혼합액을 5 내지 10℃의 냉장고에 넣고, 밤새 방치했다. 석출한 결정을 여과에 의해 분취하여, 물로 세정하고, 진공 건조했다. 건조한 결정을 160℃에서 5분간 가열해서 완전히 용융시키고, 25℃에서 30분간에 걸쳐 서서히 재석출시킴으로써, 플럭스 2를 얻었다.
(3) 플럭스 3
플럭스 3의 제작 방법:
유리병에, 반응 용매인 물 24g과, 글루타르산(와코 쥰야꾸 고교사제) 13.212g을 넣고, 실온에서 균일해질 때까지 용해시켰다. 그 후, 벤질아민(와코 쥰야꾸 고교사제) 10.715g을 넣고, 약 5분간 교반하여, 혼합액을 얻었다. 얻어진 혼합액을 5 내지 10℃의 냉장고에 넣고, 밤새 방치했다. 석출한 결정을 여과에 의해 분취하여, 물로 세정하고, 진공 건조했다. 건조한 결정을 유발로 분쇄함으로써, 플럭스 3을 얻었다.
(4) 플럭스 4
플럭스 4의 제작 방법:
유리병에, 반응 용매인 물 24g과, 글루타르산(와코 쥰야꾸 고교사제) 13.212g을 넣고, 실온에서 균일해질 때까지 용해시켰다. 그 후, 벤질아민(와코 쥰야꾸 고교사제) 10.715g을 넣고, 약 5분간 교반하여, 혼합액을 얻었다. 얻어진 혼합액을 5 내지 10℃의 냉장고에 넣고, 밤새 방치했다. 석출한 결정을 여과에 의해 분취하여, 물로 세정하고, 진공 건조했다. 건조한 결정을 닛신엔지니어링사제 제트 밀 분쇄기로 분쇄함으로써, 플럭스 4를 얻었다.
(실시예 1 내지 2 및 비교예 1 내지 3)
(1) 도전 재료(이방성 도전 페이스트)의 제작
하기 표 1에 나타내는 성분을 하기 표 1에 나타내는 배합양으로 배합하여, 도전 재료(이방성 도전 페이스트)를 얻었다.
(2) 제1 접속 구조체(L/S=50㎛/50㎛)의 제작
제작 직후의 도전 재료(이방성 도전 페이스트)를 사용하여, 이하와 같이 하고, 제1 접속 구조체를 제작했다.
L/S가 50㎛/50㎛, 전극 길이 3㎜의 구리 전극 패턴(구리 전극의 두께 12㎛)을 상면에 갖는 유리 에폭시 기판(FR-4 기판)(제1 접속 대상 부재)을 준비했다. 또한, L/S가 50㎛/50㎛, 전극 길이 3㎜의 구리 전극 패턴(구리 전극의 두께 12㎛)을 하면에 갖는 플렉시블 프린트 기판(제2 접속 대상 부재)을 준비했다.
상기 유리 에폭시 기판과 상기 플렉시블 프린트 기판의 중첩 면적은, 1.5㎝×3㎜로 하고, 접속한 전극수는 75쌍으로 했다.
상기 유리 에폭시 기판의 상면에, 제작 직후의 도전 재료(이방성 도전 페이스트)를, 유리 에폭시 기판의 전극 상에서 두께 100㎛가 되도록, 메탈 마스크를 사용하여, 스크린 인쇄로 도공하고, 도전 재료(이방성 도전 페이스트)층을 형성했다. 이어서, 도전 재료(이방성 도전 페이스트)층의 상면에 상기 플렉시블 프린트 기판을, 전극끼리가 대향하도록 적층했다. 이때, 가압을 행하지 않았다. 도전 재료(이방성 도전 페이스트)층에는, 상기 플렉시블 프린트 기판의 중량은 가해진다. 그 상태로부터, 도전 재료(이방성 도전 페이스트)층의 온도가, 승온 개시로부터 5초 후에 139℃(땜납의 융점)가 되도록 가열했다. 또한, 승온 개시로부터 15초 후에, 도전 재료(이방성 도전 페이스트)층의 온도가 160℃가 되도록 가열하고, 도전 재료(이방성 도전 페이스트)층을 경화시켜서, 접속 구조체를 얻었다. 가열 시에는, 가압을 행하지 않았다.
(3) 제2 접속 구조체(L/S=75㎛/75㎛)의 제작
L/S가 75㎛/75㎛, 전극 길이 3㎜의 구리 전극 패턴(구리 전극의 두께 12㎛)을 상면에 갖는 유리 에폭시 기판(FR-4 기판)(제1 접속 대상 부재)을 준비했다. 또한, L/S가 75㎛/75㎛, 전극 길이 3㎜의 구리 전극 패턴(구리 전극의 두께 12㎛)을 하면에 갖는 플렉시블 프린트 기판(제2 접속 대상 부재)을 준비했다.
L/S가 다른 상기 유리 에폭시 기판 및 플렉시블 프린트 기판을 사용한 것 이외에는 제1 접속 구조체의 제작과 마찬가지로 하여, 제2 접속 구조체를 얻었다.
(4) 제3 접속 구조체(L/S=100㎛/100㎛)의 제작
L/S가 100㎛/100㎛, 전극 길이 3㎜의 구리 전극 패턴(구리 전극의 두께 12㎛)을 상면에 갖는 유리 에폭시 기판(FR-4 기판)(제1 접속 대상 부재)을 준비했다. 또한, L/S가 100㎛/100㎛, 전극 길이 3㎜의 구리 전극 패턴(구리 전극의 두께 12㎛)을 하면에 갖는 플렉시블 프린트 기판(제2 접속 대상 부재)을 준비했다.
L/S가 다른 상기 유리 에폭시 기판 및 플렉시블 프린트 기판을 사용한 것 이외에는 제1 접속 구조체의 제작과 마찬가지로 하여, 제3 접속 구조체를 얻었다.
(평가)
(1) 플럭스의 존재 상태
얻어진 플럭스의 평균 입자 직경을, 레이저 현미경(올림푸스사제 「OLS4100」)을 사용하여, 임의의 플럭스 50개의 입자 직경을 측정하고, 그의 평균값으로부터 산출했다.
얻어진 플럭스의 평균 입자 직경으로부터, 플럭스 전체 개수 100% 중, 플럭스의 평균 입자 직경의 2배 이상의 입자 직경을 갖는 플럭스의 개수의 비율 및 플럭스 전체 개수 100% 중, 플럭스의 평균 입자 직경의 1.5배 이상의 입자 직경을 갖는 플럭스의 개수의 비율을 산출했다.
(2) 콜로이드
얻어진 도전 재료(이방성 도전 페이스트)를 여과함으로써, 도전 재료(이방성 도전 페이스트)로부터 도전성 입자를 제거했다. 도전성 입자를 제거한 조성물을 10mL 스크류관에 넣고, 스크류관 옆에서 레이저 포인터를 조사함으로써, 플럭스에 의한 틴들 현상이 관찰되는지 여부를 확인했다. 콜로이드를 이하의 기준으로 판정했다. 또한, 열경화성 화합물 및 열경화제는 용해되어 있는 것을 확인했다.
[콜로이드의 판정 기준]
○: 플럭스에 의한 틴들 현상이 관찰된다
×: 플럭스에 의한 틴들 현상이 관찰되지 않는다
(3) 보존 안정성
제작 직후의 도전 재료(이방성 도전 페이스트)의 25℃에서의 점도(η1)를 측정했다. 또한, 제작 직후의 도전 재료(이방성 도전 페이스트)를 상온에서 24시간 방치하고, 방치 후의 도전 재료(이방성 도전 페이스트)의 25℃에서의 점도(η2)를 측정했다. 상기 점도는, E형 점도계(도끼 산교사제 「TVE22L」)를 사용하여, 25℃ 및 5rpm의 조건에서 측정했다. 점도의 측정값으로부터, 점도 상승률(η2/η1)을 산출했다. 보존 안정성을 이하의 기준으로 판정했다.
[보존 안정성의 판정 기준]
○: 점도 상승률(η2/η1)이 1.5 이하
△: 점도 상승률(η2/η1)이 1.5 초과 2.0 이하
×: 점도 상승률(η2/η1)이 2.0 초과
(4) 경화물의 내열성
얻어진 도전 재료(이방성 도전 페이스트)를, 150℃에서 2시간 가열함으로써, 경화물을 얻었다. 얻어진 경화물의 유리 전이 온도(Tg)를, 동적 점탄성 측정 장치(UBM사제 「Rheogel-E」)를 사용하여, 승온 속도 10℃/분의 조건에서 측정했다. 경화물의 내열성을 이하의 기준으로 판정했다.
[경화물의 내열성 판정 기준]
○: 경화물의 Tg가 100℃ 이상
△: 경화물의 Tg가 90℃ 이상 100℃ 미만
×: 경화물의 Tg가 90℃ 미만
(5) 전극 상의 땜납의 배치 정밀도(땜납의 응집성)
얻어진 제1, 제2 및 제3 접속 구조체에 있어서, 제1 전극과 접속부와 제2 전극과의 적층 방향으로 제1 전극과 제2 전극의 서로 대향하는 부분을 보았을 때, 제1 전극과 제2 전극의 서로 대향하는 부분의 면적 100% 중, 접속부 중 땜납부가 배치되어 있는 면적의 비율 X를 평가했다. 전극 상의 땜납의 배치 정밀도(땜납의 응집성)를 하기 기준으로 판정했다.
[전극 상의 땜납의 배치 정밀도(땜납의 응집성)의 판정 기준]
○○: 비율 X가 70% 이상
○: 비율 X가 60% 이상 70% 미만
△: 비율 X가 50% 이상 60% 미만
×: 비율 X가 50% 미만
(6) 상하의 전극간의 도통 신뢰성
얻어진 제1, 제2 및 제3 접속 구조체(n=15개)에 있어서, 상하의 전극간의 1접속개소당 접속 저항을 각각, 4단자법에 의해, 측정했다. 접속 저항의 평균값을 산출했다. 또한, 전압=전류×저항의 관계로부터, 일정한 전류를 흘렸을 때의 전압을 측정함으로써 접속 저항을 구할 수 있다. 도통 신뢰성을 하기의 기준으로 판정했다.
[도통 신뢰성의 판정 기준]
○○: 접속 저항의 평균값이 50mΩ 이하
○: 접속 저항의 평균값이 50mΩ 초과 70mΩ 이하
△: 접속 저항의 평균값이 70mΩ 초과 100mΩ 이하
×: 접속 저항의 평균값이 100mΩ을 초과하거나, 또는 접속 불량이 발생하였다
(7) 가로 방향으로 인접하는 전극간의 절연 신뢰성
얻어진 제1, 제2 및 제3 접속 구조체(n=15개)에 있어서, 85℃, 습도 85%의 분위기 중에 100시간 방치 후, 가로 방향으로 인접하는 전극간에, 5V를 인가하고, 저항값을 25군데에서 측정했다. 절연 신뢰성을 하기의 기준으로 판정했다.
[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
결과를 하기 표 1에 나타낸다.
Figure pct00001
플렉시블 프린트 기판 대신에, 수지 필름, 플렉시블 플랫 케이블 및 리지드 플렉시블 기판을 사용한 경우에도, 마찬가지 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
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 (8)

  1. 도전부의 외표면 부분에 땜납을 갖는 복수의 도전성 입자와, 열경화성 화합물과, 플럭스를 포함하고,
    이하의 제1 구성 및 제2 구성 중 어느 하나 이상을 구비하는, 도전 재료.
    제1 구성: 상기 플럭스의 평균 입자 직경의 2배 이상의 입자 직경을 갖는 플럭스가 존재하지 않거나, 또는 상기 플럭스의 전체 개수 100% 중, 상기 플럭스의 평균 입자 직경의 2배 이상의 입자 직경을 갖는 플럭스가 10% 미만의 개수로 존재한다
    제2 구성: 상기 도전 재료로부터 상기 도전성 입자를 제거한 조성물이 콜로이드이고, 상기 플럭스가 콜로이드 입자로서 존재한다
  2. 제1항에 있어서, 상기 플럭스의 평균 입자 직경의 1.5배 이상의 입자 직경을 갖는 플럭스가 존재하지 않거나, 또는 상기 플럭스의 전체 개수 100% 중, 상기 플럭스의 평균 입자 직경의 1.5배 이상의 입자 직경을 갖는 플럭스가 20% 미만의 개수로 존재하는, 도전 재료.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 플럭스의 평균 입자 직경이 1㎛ 이하인, 도전 재료.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열경화성 화합물 100중량부에 대하여, 상기 플럭스의 함유량이 1중량부 이상 20중량부 이하인, 도전 재료.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 도전 재료 100중량% 중, 상기 플럭스의 함유량이 0.05중량% 이상 20중량% 이하인, 도전 재료.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 도전 페이스트인, 도전 재료.
  7. 제1 전극을 표면에 갖는 제1 접속 대상 부재와,
    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 제6항 중 어느 한 항에 기재된 도전 재료이고,
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극이, 상기 접속부 중 땜납부에 의해 전기적으로 접속되어 있는, 접속 구조체.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제1 전극과 상기 접속부와 상기 제2 전극과의 적층 방향으로 상기 제1 전극과 상기 제2 전극의 서로 대향하는 부분을 보았을 때, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극의 서로 대향하는 부분의 면적 100% 중 50% 이상에, 상기 접속부 중 땜납부가 배치되어 있는, 접속 구조체.
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