KR20200118205A - 도전성 접착제 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 열전도성 및 내마이그레이션성이 우수한 도전성 접착제 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명은, 은 분말(a1)과 은 피복 구리 분말(a2)을 포함하는 도전성 필러(A)와, 바인더 조성물(B)을 함유하는 도전성 접착제 조성물이며, 은 피복 구리 분말(a2)을 도전성 필러(A)의 전체량에 대하여 3 내지 65질량％ 함유하고, 도전성 필러(A)를 도전성 접착제 조성물 중의 불휘발 성분 전량에 대하여 95 내지 99.95질량％ 함유하는 도전성 접착제 조성물에 관한 것이다.

Description

도전성 접착제 조성물

본 발명은, 도전성 접착제 조성물에 관한 것이다.

전자 부품에 있어서, 반도체 소자를 리드 프레임 등의 지지 부재에 접착·접합하기 위한 다이 본드재로서, 도전성 접착제 조성물이 사용되고 있다. 도전성 접착제 조성물에는, 높은 전기 전도성을 갖는다는 점에서 은 분말이나 구리 분말 등의 금속 분말이 일반적으로 사용되고 있고, 이들을 포함하는 접착제나 소결에 의해 접착하는 페이스트상의 접착제에 관한 보고가 많이 이루어져 있다.

여기서, 근년 소형화·고기능화된 전자 부품, 예를 들어 파워 디바이스 또는 발광 다이오드(LED)에 대한 수요가 급속하게 확대되고 있고, 전자 부품의 소형화가 진행되는 것에 수반하여, 반도체 소자의 발열량은 증대 경향이 있다. 그런데, 반도체 소자는, 고온 환경에 장시간 노출되면, 본래의 기능을 발휘할 수 없게 되고, 또한, 수명이 저하되게 된다. 그 때문에, 다이 본드재에는 반도체 소자로부터 발생한 열을 지지 부재에 효율적으로 방출하기 위해, 높은 열전도율이 요구되고 있으며, 그 요구 수준은 계속해서 상승하고 있다.

상술한 요청으로부터 열전도성을 향상시키기 위해, 도전성 필러로서 특히 열전도성이 우수한 은을 사용하고, 그 함유량을 증가시킨 도전성 접착제 조성물이 보고되어 있다.

그러나, 은은 내마이그레이션성이 낮은 것, 및 도전성 필러의 함유량을 증가시킨 것에 기인하여, 이와 같은 도전성 접착제 조성물은 특히 마이그레이션이 발생하기 쉽다고 하는 결점이 있었다.

상기를 감안하여, 내마이그레이션이 우수한 은 피복 구리를 도전성 필러로서 사용한 도전성 접착제 조성물이 보고되어 있다.

예를 들어, 특허문헌 1에 있어서, 대략 구형 은 피복 구리 분말 및 은 미세 분말을 포함하고, 대략 구형 은 피복 구리 분말과 은 미세 분말의 비율(대략 구형 은 피복 구리 분말:은 미세 분말)이 체적비로 95:5 내지 55:45인 도전 입자를 90 내지 99중량％ 포함하는 열전도 조성물로 부품간을 접속하여 이루어지는 전자 부품이 개시되어 있다.

일본 특허 제5609492호 공보

그러나, 은 피복 구리는 은과 비교하면 열전도성이 떨어지고, 따라서 은 피복 구리를 도전성 필러로서 사용한 도전성 접착제 조성물에서는 충분한 열전도성이 얻어지지 않을 우려가 있다.

특허문헌 1의 실시예에 있어서는 열전도율이 35 내지 58w/mK의 도전 조성물이 개시되어 있지만, 근년의 열전도성에 대한 요구 수준의 향상으로부터, 보다 높은 열전도율을 갖는 도전성 접착제 조성물이 요망되고 있다.

상기와 같이 열전도율과 내마이그레이션성의 양립은 곤란하고, 따라서, 높은 열전도율과, 우수한 내마이그레이션성을 겸비하는 도전성 접착제 조성물이 요망되었다.

본 발명은, 상기 과제를 감안하여 발명된 것이며, 그 목적은, 열전도성이 우수하고, 또한 내마이그레이션성도 우수한 도전성 접착제 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명자들은, 예의 연구한 결과, 은 분말(a1)과 은 피복 구리 분말(a2)을 포함하는 도전성 필러(A)와, 바인더 조성물(B)을 함유하는 도전성 접착제 조성물에 있어서, 은 피복 구리 분말(a2) 및 바인더 조성물(B)의 함유량을 적절한 범위로 함으로써, 상기 과제를 해결할 수 있음을 알아내고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

즉, 본 발명의 도전성 접착제 조성물은 은 분말(a1)과 은 피복 구리 분말(a2)을 포함하는 도전성 필러(A)와, 바인더 조성물(B)을 함유하는 도전성 접착제 조성물이며, 은 피복 구리 분말(a2)을 도전성 필러(A)의 전체량에 대하여 3 내지 65질량％ 함유하고, 도전성 필러(A)를 도전성 접착제 조성물 중의 불휘발 성분 전량에 대하여 95 내지 99.95질량％ 함유한다.

본 발명의 일 양태에 관한 도전성 접착제 조성물은, 은 분말(a1)이, 평균 입경 0.5 내지 20㎛의 은 분말과 평균 입경 10 내지 200㎚의 은 분말을 함유한다.

본 발명의 일 양태에 관한 도전성 접착제 조성물은, 도전성 필러(A)가, 평균 입경 10 내지 200㎚의 은 분말을 5 내지 50질량％ 함유한다.

또한, 본 발명의 도전성 접착제 경화물은, 상기 어느 하나의 도전성 접착제 조성물을 경화한 것이다.

또한, 본 발명의 전자 기기는, 상기 어느 하나의 도전성 접착제 조성물을 부품의 접착에 사용한 것이다.

본 발명의 도전성 접착제 조성물은, 열전도성 및 도전성이 우수하고, 또한 내마이그레이션성도 우수하다.

이하에, 본 발명을 실시하기 위한 형태를 설명하지만, 본 발명은 이하의 실시 형태에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에 있어서, 임의로 변형하여 실시할 수 있다.

또한, 본 명세서에 있어서 수치 범위를 나타내는 「내지」란, 그 전후에 기재된 수치를 하한값, 및 상한값으로서 포함하는 의미로 사용된다.

본 명세서에 있어서 평균 입경이 나노미터 오더인 은 분말(a1S)의 「평균 입경」이란 동적 광산란법을 사용하여 측정된 입자경 분포의 50％ 평균 입자경(D50)을 의미하고, 예를 들어 닛키소 가부시키가이샤제의 나노트랙 입자 분포 측정 장치를 사용하여 측정할 수 있다.

또한, 평균 입경이 나노미터 오더인 은 분말(a1S) 이외의 성분의 「평균 입경」이란 레이저 회절·산란식 입도 분석계를 사용하여 측정된 입자경 분포의 50％ 평균 입자경(D50)을 의미하고, 예를 들어 닛키소 가부시키가이샤제의 레이저 회절·산란식 입도 분석계 MT-3000을 사용하여 측정할 수 있다.

[도전성 접착제 조성물]

본 발명의 도전성 접착제 조성물은, 도전성 필러(A)와 바인더 조성물(B)을 함유한다. 이하에, 본 발명의 도전성 접착제 조성물을 구성하는 성분에 대하여 설명한다.

<도전성 필러(A)>

도전성 필러(A)는, 도전성 접착제 조성물의 도전성에 기여하는 성분이다. 본 발명의 도전성 접착제 조성물에 있어서는, 양호한 열전도성 및 도전성을 얻기 위해, 도전성 필러(A)의 함유량을, 도전성 접착제 조성물 중의 불휘발 성분 전량에 대하여 95질량％ 이상으로 한다. 또한, 도전성 필러(A)의 함유량은, 도전성 접착제 조성물 중의 불휘발 성분 전량에 대하여 97질량％ 이상인 것이 바람직하고, 98질량％ 이상인 것이 보다 바람직하다.

또한, 본 발명의 도전성 접착제 조성물에 있어서는, 도전성 접착제 조성물의 페이스트화를 용이하게 하기 위해, 도전성 필러(A)의 함유량을, 도전성 접착제 조성물 중의 불휘발 성분 전량에 대하여 99.95질량％ 이하로 한다. 또한, 도전성 필러(A)의 함유량은, 도전성 접착제 조성물 중의 불휘발 성분 전량에 대하여 99.90질량％ 이하인 것이 보다 바람직하고, 99질량％ 이하인 것이 더욱 바람직하다.

또한, 도전성 접착제 조성물 중의 불휘발 성분이란 도전성 접착제 조성물에 포함되는 성분 중, 경화 후에 있어서도 휘발되지 않는 성분이며, 도전성 필러(A), 바인더 조성물(B) 등이 이것에 해당된다.

(은 분말(a1))

본 발명에 있어서, 도전성 필러(A)는 은 분말(a1)을 포함한다. 은 분말(a1)의 함유량은 특별히 한정되지 않지만, 열전도성의 관점에서, 도전성 필러(A)의 전체량에 대한 은 분말(a1)의 함유량은, 40질량％ 이상인 것이 바람직하고, 45질량％ 이상인 것이 보다 바람직하고, 50질량％ 이상인 것이 더욱 바람직하고, 55질량％ 이상인 것이 가장 바람직하다. 또한, 도전성 필러(A)의 전체량에 대한 은 분말(a1)의 함유량은, 내마이그레이션성의 관점에서는 95질량％ 이하인 것이 바람직하고, 90질량％ 이하인 것이 보다 바람직하고, 85질량％ 이하인 것이 더욱 바람직하고, 80질량％ 이하인 것이 가장 바람직하다.

본 발명에 있어서, 은 분말(a1)은 1종의 은 분말로 구성되어도 되지만, 2종 이상의 형상이나 평균 입경이 다른 은 분말로 구성되어도 되고, 특히 평균 입경이 나노미터 오더인 은 분말(a1S)과, 평균 입경이 마이크로미터 오더인 은 분말(a1L)을 포함하는 것이 바람직하다.

평균 입경이 마이크로미터 오더인 은 분말(a1L)(이하, 간단히 「은 분말(a1L)이라고도 함」)의 평균 입경은, 도전성 접착제 조성물의 경화 후의 수축을 억제하고, 피접착 재료와의 밀착성을 향상시키기 위해, 0.5㎛ 이상인 것이 바람직하고, 1㎛ 이상인 것이 보다 바람직하고, 2㎛ 이상인 것이 더욱 바람직하다.

또한, 은 분말(a1L)의 소결을 진행시키기 어렵게 하고, 피접착 재료와의 밀착성을 향상시키기 위해서는, 은 분말(a1L)의 평균 입경은 20㎛ 이하인 것이 바람직하고, 10㎛ 이하인 것이 보다 바람직하고, 5㎛ 이하인 것이 더욱 바람직하다.

은 분말(a1L)의 형상은 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 분말형, 구형, 플레이크형, 박형, 플레이트형, 수지형 등을 들 수 있다. 일반적으로는 플레이크형 또는 구형이다.

평균 입경이 나노미터 오더인 은 분말(a1S)(이하, 간단히 「은 분말(a1S)이라고도 함」)은 통상, 응집을 억제하기 위해 후술하는 코팅제로 피복되어 있지만, 이 코팅제의 제거를 용이하게 하고, 소결을 진행시키기 쉽게 하기 위해, 평균 입경이 10㎚ 이상인 것이 바람직하고, 30㎚ 이상인 것이 보다 바람직하고, 50㎚ 이상인 것이 더욱 바람직하다.

한편, 은 분말(a1S)의 평균 입경이 과대하면 은 분말(a1S)의 비표면적이 작아져, 소결이 진행되기 어려워진다. 따라서, 은 분말(a1S)의 평균 입경은 200㎚ 이하인 것이 바람직하고, 150㎚ 이하인 것이 보다 바람직하고, 100㎚ 이하인 것이 더욱 바람직하다.

은 분말(a1S)의 형상은 특별히 한정되지 않고, 은 분말(a1L)의 형상의 설명에 있어서 예시한 것과 마찬가지의 형상의 것을 사용할 수 있지만, 일반적으로는 플레이크형 또는 구형이다.

본 발명에 있어서의 도전성 필러(A)에 포함되는 은 분말(a1L), 및 은 분말(a1S)의 함유량은 모두 특별히 한정되지 않지만, 은 분말(a1S)의 함유량을 증가시킴으로써, 도전성 접착제 조성물을 경화하여 얻어지는 경화물에 있어서 치밀한 구조를 얻을 수 있고, 따라서 특히 높은 열전도성, 및 도전성을 얻을 수 있다. 한편, 도전성 접착제 조성물의 도공성을 향상시키는 관점에서는 은 분말(a1S)의 함유량은 적은 것이 바람직하다. 따라서, 은 분말(a1L), 및 은 분말(a1S)의 함유량은, 각각 하기의 범위인 것이 바람직하다.

즉, 도전성 필러(A)의 전체량에 대한 은 분말(a1L)의 함유량은, 20질량％ 이상인 것이 바람직하고, 30질량％ 이상인 것이 보다 바람직하고, 40질량％ 이상인 것이 더욱 바람직하고, 45질량％ 이상인 것이 가장 바람직하다. 또한, 도전성 필러(A)의 전체량에 대한 은 분말(a1L)의 함유량은, 95질량％ 이하인 것이 바람직하고, 90질량％ 이하인 것이 보다 바람직하고, 85질량％ 이하인 것이 더욱 바람직하고, 80질량％ 이하인 것이 가장 바람직하다.

또한, 도전성 필러(A)의 전체량에 대한 은 분말(a1S)의 함유량은, 5질량％ 이상인 것이 바람직하고, 10질량％ 이상인 것이 보다 바람직하고, 15질량％ 이상인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 도전성 필러(A)의 전체량에 대한 은 분말(a1S)의 함유량은, 50질량％ 이하인 것이 바람직하고, 40질량％ 이하인 것이 보다 바람직하고, 30질량％ 이하인 것이 더욱 바람직하다.

(은 피복 구리 분말(a2))

본 발명에 있어서의 은 피복 구리 분말(a2)은, 구리 분말의 표면에 은의 피복을 구비하는 것이면 특별히 한정되지 않고, 예를 들어 시판되고 있는 것을 사용할 수 있다.

은 피복 구리 분말은 도전성 접착제 조성물의 내마이그레이션성을 향상시키는 성분이며, 본 발명에 있어서는 충분한 내마이그레이션성을 얻기 위해, 도전성 필러(A)의 전체량에 대한 은 피복 구리 분말(a2)의 함유량을 3질량％ 이상으로 한다. 또한, 보다 양호한 내마이그레이션성을 얻기 위해, 도전성 필러(A)의 전체량에 대한 은 피복 구리 분말(a2)의 함유량은 5질량％ 이상인 것이 바람직하고, 10질량％ 이상인 것이 보다 바람직하고, 20질량％ 이상인 것이 더욱 바람직하고, 30질량％ 이상인 것이 가장 바람직하다.

한편, 은 피복 구리 분말(a2)은 은 분말(a1)과 비교하면 열전도성이 떨어지기 때문에, 은 피복 구리 분말의 함유량을 증가시키면, 도전성 접착제 조성물의 열전도성은 저하된다. 따라서, 본 발명에 있어서는 충분한 열전도성을 얻기 위해, 도전성 필러(A)의 전체량에 대한 은 피복 구리 분말(a2)의 함유량을 65질량％ 이하로 한다. 또한, 보다 양호한 열전도성을 얻기 위해, 도전성 필러(A)의 전체량에 대한 은 피복 구리 분말(a2)의 함유량은 60질량％ 이하인 것이 바람직하고, 55질량％ 이하인 것이 보다 바람직하고, 50질량％ 이하인 것이 더욱 바람직하고, 45질량％ 이하인 것이 가장 바람직하다.

은 피복 구리 분말(a2)의 평균 입경은 특별히 한정되지 않지만, 입경을 크게 함으로써 도전 패스당의 은과 구리의 계면수를 저감할 수 있어, 열전도율을 보다 한층 더 양호한 것으로 할 수 있기 때문에, 1㎛ 이상인 것이 바람직하고, 2㎛ 이상인 것이 보다 바람직하고, 5㎛ 이상인 것이 더욱 바람직하다.

또한, 디스펜스 등의 도포성의 관점에서는, 은 피복 구리 분말(a2)의 평균 입경은 20㎛ 이하인 것이 바람직하고, 15㎛ 이하인 것이 보다 바람직하고, 10㎛ 이하인 것이 더욱 바람직하다.

은 피복 구리 분말(a2)의 형상은 특별히 한정되지 않고, 은 분말(a1L)의 형상의 설명에 있어서 예시한 것과 마찬가지의 형상의 것을 사용할 수 있지만, 일반적으로는 플레이크형 또는 구형이다.

은 피복 구리 분말(a2)에 있어서의 은의 함유량은 특별히 한정되지 않지만, 통상 5질량％ 내지 30질량％ 정도이고, 바람직하게는 10질량％ 내지 30질량％이다.

또한, 은에 의한 피복은, 부분적이어도 되고, 구리 분말의 전체가 은에 의해 피복되어 있어도 된다. 은에 의한 피복의 방법도 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 도금 등에 의해 피복을 형성할 수 있다.

(그 밖의 성분)

본 발명의 도전성 접착제 조성은, 본 발명의 효과를 발휘하는 범위에 있어서 상기 은 분말(a1)과 은 피복 구리 분말(a2) 이외의 성분(이하, 「그 밖의 필러」라고도 함)을 함유해도 된다. 그 밖의 필러로서는 도전성을 갖는 것이면 특별히 한정되지 않고, 도전성 필러로서 공지의 것을 사용할 수 있다.

본 발명의 도전성 필러(A)를 구성하는 상기 성분은, 그 표면이 코팅제로 피복되어 있어도 된다. 도전성 필러(A)를 구성하는 상기 성분의 표면이 코팅제로 피복됨으로써, 바인더 조성물(B)과의 분산성이 향상되어, 페이스트화되기 쉬워진다. 코팅제로서는, 예를 들어 카르복실산을 포함하는 코팅제를 들 수 있다. 카르복실산을 포함하는 코팅제를 사용함으로써, 도전성 접착제 조성물의 방열성을 보다 한층 더 향상시킬 수 있다.

코팅제로서는, 일반적으로는 스테아르산, 올레산 등이 사용된다.

도전성 필러(A)의 표면을 코팅제로 피복하는 방법으로서는, 예를 들어, 양자를 믹서 중에서 교반, 혼련하는 방법, 해당 도전성 필러(A)에 카르복실산의 용액을 함침하여 용제를 휘발시키는 방법 등의 공지의 방법을 들 수 있다.

<바인더 조성물(B)>

본 발명의 도전성 접착제 조성물에 있어서, 도전성 필러(A)는, 바인더 조성물(B) 중에 분산된다. 바인더 조성물(B)은, 바인더 수지, 경화제, 경화 촉진제, 희석제 등을 함유할 수 있다.

본 발명에 있어서 바인더 조성물(B)의 함유량은 특별히 한정되지 않지만, 양호한 열전도성 및 도전성을 얻기 위해서는, 도전성 접착제 조성물 중의 불휘발 성분 전량에 대하여 5질량％ 이하인 것이 바람직하고, 3질량％ 이하인 것이 보다 바람직하고, 2질량％ 이하인 것이 더욱 바람직하다.

또한, 양호한 도공성 및 접착 강도를 얻기 위해, 바인더 조성물(B)의 함유량은 도전성 접착제 조성물 중의 불휘발 성분 전량에 대하여 0.05질량％ 이상인 것이 바람직하고, 0.1질량％ 이상인 것이 보다 바람직하고, 1질량％ 이상인 것이 더욱 바람직하다.

바인더 수지로서는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 에폭시 수지, 페놀 수지, 우레탄 수지, 아크릴 수지, 실리콘 수지 또는 폴리이미드 수지 등을 사용할 수 있고, 이들을 단독으로 사용해도, 복수 종류 조합하여 사용해도 된다. 작업성의 관점에서 본 발명에 있어서의 바인더 수지는 열경화성 수지인 것이 바람직하고, 에폭시 수지인 것이 특히 바람직하다.

바인더 수지의 함유량은 도전성 접착제 조성물 중의 불휘발 성분 전량에 대하여 0.04질량％ 이상이면 안정된 접착 강도를 얻을 수 있기 때문에 바람직하다. 바인더 수지의 함유량은, 보다 바람직하게는 도전성 접착제 조성물 중의 불휘발 성분 전량에 대하여 0.08질량％ 이상이고, 더욱 바람직하게는 0.2질량％ 이상이고, 가장 바람직하게는 0.5질량％ 이상이다. 한편, 열전도율을 확보하기 위해, 바인더 수지의 함유량은 도전성 접착제 조성물 중의 불휘발 성분 전량에 대하여 4.8질량％ 이하인 것이 바람직하고, 2.8질량％ 이하인 것이 보다 바람직하고, 2.5질량％ 이하인 것이 더욱 바람직하고, 2.0질량％ 이하인 것이 최적이다.

경화제는, 바인더 수지를 경화시키기 위한 성분이며, 예를 들어 3급 아민, 알킬 요소, 이미다졸 등의 아민계 경화제나, 페놀계 경화제 등을 사용할 수 있다. 경화제는 1종류만 사용해도 2종류 이상을 병용해도 된다. 경화제의 함유량은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 도전성 접착제 조성물 중의 불휘발 성분 전량에 대하여 1질량％ 이하인 것이 바람직하고, 이와 같은 경우 미경화의 경화제가 남기 어려워져, 피접착 재료와의 밀착성이 양호해진다.

경화 촉진제는, 바인더 수지의 효과를 촉진하기 위한 성분이며, 예를 들어 2-페닐-4,5-디히드록시메틸이미다졸, 2-페닐-4-메틸-5-히드록시메틸이미다졸, 2-메틸-4-메틸이미다졸, 1-시아노-2-에틸-4-메틸이미다졸 등의 이미다졸류, 제3급 아민류, 트리페닐포스핀류, 요소계 화합물, 페놀류, 알코올류, 카르복실산류 등을 사용할 수 있다. 경화 촉진제는 1종류만 사용해도 2종류 이상을 병용해도 된다. 경화 촉진제의 함유량은 특별히 한정되는 것은 아니고, 적절히 결정하면 되지만, 통상은 도전성 접착제 조성물 중의 불휘발 성분 전량에 대하여 0.2질량％ 이하이다.

희석제는, 바인더 수지를 희석하기 위한 성분이며, 특별히 한정되지 않지만 반응성 희석제를 사용하는 것이 바람직하고, 예를 들어 1,4부탄디올디글리시딜에테르, 네오펜틸디글리시딜에테르 등을 사용할 수 있다. 희석제는 1종류만 사용해도 2종류 이상을 병용해도 된다. 희석제의 함유량은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 도전성 접착제 조성물 중의 불휘발 성분 전량에 대하여 예를 들어 0.1 내지 1.5질량％인 것이 바람직하고, 0.3 내지 1.2질량％인 것이 보다 바람직하고, 이와 같은 경우 도전성 조성물의 점도가 양호한 범위 내가 된다.

상기 성분 이외에도, 바인더 조성물(B)에는, 예를 들어 열가소성 수지를, 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 범위에서 적절히 함유시킬 수 있다. 열가소성 수지로서는, 예를 들어 페녹시 수지, 아미드 수지, 폴리에스테르, 폴리비닐부티랄, 에틸셀룰로오스 등을 들 수 있다.

<그 밖의 성분>

본 발명의 도전성 접착제 조성물에는, 도전성 필러(A), 바인더 조성물(B) 이외에도, 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 범위에서 다른 성분을 적절히 함유시켜도 된다. 다른 성분으로서, 예를 들어 용제, 산화 방지제, 자외선 흡수제, 점착 부여제, 점성 조정제, 분산제, 커플링제, 강인성 부여제, 엘라스토머 등을 들 수 있다.

본 발명의 도전성 접착제 조성물에 용제를 함유시킴으로써, 페이스트화가 용이해진다. 용제는 특별히 한정되지 않지만, 도전성 접착제 조성물의 경화 시에 용제가 휘발되기 쉽게 하기 위해서는 비점 350℃ 이하의 것이 바람직하고, 비점 300℃ 이하의 것이 보다 바람직하다. 구체적으로는 아세테이트, 에테르, 탄화수소 등을 들 수 있고, 보다 구체적으로는, 부틸트리글리콜, 디부틸카르비톨, 부틸카르비톨아세테이트 등이 바람직하게 사용된다. 용제의 함유량은 특별히 한정되지 않지만, 용제를 함유시키는 경우에는 도전성 접착제 조성물의 전체량에 대하여 0.5 내지 20질량％ 함유시키는 것이 바람직하고, 1.0 내지 10질량％ 함유시키는 것이 보다 바람직하다.

본 발명의 도전성 접착제 조성물은, 상기 도전성 필러(A) 및 바인더 조성물(B) 그리고 함유시키는 경우에는 그 밖의 성분을 임의의 순서로 혼합, 교반함으로써 얻을 수 있다. 혼합의 방법은 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 2축 롤, 3축 롤, 샌드 밀, 롤 밀, 볼 밀, 콜로이드 밀, 제트 밀, 비즈 밀, 니더, 호모지나이저, 및 프로펠러리스 믹서 등의 방식을 채용할 수 있다.

[접합 방법]

본 발명의 도전성 접착제 조성물을 사용하여 접착을 행할 때는, 통상 가열에 의해 도전성 접착제 조성물을 경화시켜 접착을 행한다. 그때의 가열 온도는 특별히 한정되지 않지만, 도전성 필러(A)끼리, 및 피접착 재료와 도전성 필러(A) 사이에, 서로 점접촉한 근접 상태를 형성시켜, 접착부로서의 형상을 안정시키기 위해, 100℃ 이상인 것이 바람직하고, 130℃ 이상인 것이 보다 바람직하고, 150℃ 이상인 것이 더욱 바람직하다.

또한, 도전성 필러(A)끼리의 결합이 과도하게 진행되어, 도전성 필러(A)간의 네킹이 발생하여 도전성 필러(A)끼리가 강고하게 결합하여, 너무 단단한 상태로 되는 것을 피하기 위해, 경화 시의 가열 온도는, 250℃ 이하인 것이 바람직하고, 230℃ 이하인 것이 보다 바람직하고, 210℃ 이하인 것이 더욱 바람직하다.

본 발명의 도전성 접착제 조성물을 사용하여 얻어지는 접합의 강도는, 다양한 방법에 의해 평가할 수 있지만, 예를 들어 후술하는 실시예의 란에 기재된 방법으로 측정한 접합 강도를 사용하여 평가할 수 있다. 바람직한 접합 강도는 용도 등에 따라 다르지만, 예를 들어 실시예에 기재된 2㎜×2㎜의 칩이면, 150N 이상인 것이 바람직하고, 200N 이상인 것이 보다 바람직하다. 단위 면적당으로는, 37N/㎟ 이상인 것이 바람직하고, 50N/㎟ 이상인 것이 보다 바람직하다.

본 발명의 도전성 접착제 조성물을 경화하여 얻어지는 도전성 접착제 경화물(이하, 간단히 「경화물」이라고도 함)의 도전성도 다양한 방법에 의해 평가할 수 있지만, 예를 들어 후술하는 실시예의 란에 기재된 방법으로 측정한 체적 저항값을 사용하여 평가할 수 있다. 바람직한 체적 저항값은 용도 등에 따라 다르지만, 피접착 재료의 도전성을 확보하기 위해, 본 발명의 도전성 접착제 조성물을 경화하여 얻어지는 경화물의 체적 저항값은, 예를 들어 30μΩ㎝ 미만인 것이 바람직하고, 10μΩ㎝ 미만인 것이 보다 바람직하다.

본 발명의 도전성 접착제 조성물을 경화하여 얻어지는 경화물의 열전도성도 다양한 방법에 의해 평가할 수 있지만, 예를 들어 후술하는 실시예의 란에 기재된 방법으로 측정한 열전도율을 사용하여 평가할 수 있다. 바람직한 열전도율은 용도 등에 따라 다르지만, 본 발명의 도전성 접착제 조성물을 경화하여 얻어지는 경화물의 열전도율은, 예를 들어 75W/m·K 이상인 것이 바람직하고, 100W/m·K 이상인 것이 보다 바람직하다.

본 발명의 도전성 접착제 조성물을 경화하여 얻어지는 경화물의 내마이그레이션성도 다양한 방법에 의해 평가할 수 있지만, 예를 들어 후술하는 실시예의 란에 기재된 방법으로 평가할 수 있다. 바람직한 내마이그레이션성은 용도 등에 따라 다르지만, 예를 들어 후술하는 실시예의 란에 기재된 방법으로 측정되는 전류값이 10㎃ 미만인 것이 바람직하고, 1㎃ 미만인 것이 보다 바람직하다.

본 발명의 도전성 접착제 조성물의 용도는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 전자 기기에 있어서의 부품의 접착에 사용할 수 있다.

실시예

이하, 실시예에 의해 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 의해 전혀 한정되지 않는다.

A. 도전성 접착제 조성물의 조제

표 1 및 표 2에, 실시예 및 비교예의 도전성 접착제 조성물에 포함되는 불휘발 성분을 나타낸다. 이들 불휘발 성분 100질량부 및 휘발 성분인 용제(부틸트리글리콜) 6.1질량부를 바인더 조성물(B), 용제, 도전성 필러(A)의 순으로 프로펠러리스 믹서로 혼합한 후, 3축 롤로 혼련하여, 표 1, 표 2에 나타내는 조성의 도전성 접착제 조성물을 조제하였다. 표 중의 각 란의 수치가 나타내는 것은 하기와 같다.

각 성분명의 란: 도전성 접착제 조성물 중의 불휘발 성분의 전량에 대한 각 성분의 함유량(질량％)

「(A) 합계」란: 도전성 접착제 조성물 중의 불휘발 성분의 전량에 대한 도전성 필러(A)의 총 함유량(질량％)

「(B) 합계」란: 도전성 접착제 조성물 중의 불휘발 성분의 전량에 대한 바인더 조성물(B)의 총 함유량(질량％)

「(a2)의 비율(％)」란: 도전성 필러(A)의 총 함유량에 대한 은 피복 구리 분말(a2)의 함유량(질량％)

「(a1S)의 비율(％)」란: 도전성 필러(A)의 총 함유량에 대한 은 분말(a1S)의 함유량(질량％)

[도전성 필러(A)]

·은 분말(a1L): 플레이크형, 평균 입자경 d50: 3㎛

·은 분말(a1S): 구형, 평균 입자경 d50: 50㎚

·은 피복 구리 분말(a2): 플레이크형, 평균 입자경 d50: 6㎛, 은 함유량 20질량％

·구리 분말: 구형, 평균 입자경 d50: 5.5㎛

·땜납 분말: 구형, 평균 입자경 d50: 5㎛

[바인더 조성물(B)]

·바인더 수지1: 「가네 에이스(등록상표) MX-136」(상품명), 가부시키가이샤 가네카제, 실온에서 액상

·바인더 수지2: 「EPALLOY(등록상표) 8330」(상품명), Emerald Performance Materials사제, 실온에서 액상

·바인더 수지3: 「아데카 레진(등록 상표) EP-3950L」(상품명), ADEKA사제, 실온에서 액상

·희석제: 2관능 반응성 희석제(아데카 글리시롤(등록 상표) ED-523L, ADEKA사제)

·경화제: 페놀계 경화제(MEH8000H, 메이와 가세이사제)

·경화제 촉진: 2-페닐-4,5-디히드록시메틸이미다졸(2PHZ, 시코쿠 가세이사제)

B. 물성 평가

얻어진 도전성 접착제 조성물을 12㎜×12㎜의 PPF 도금한 구리 리드 프레임에 도포하고, 도포면에 2㎜×2㎜의 은 스퍼터링 실리콘 칩을 적재한 후, 대기 분위기 하, 230℃에서 60분 가열하여, PPF 도금한 구리 리드 프레임과 은 스퍼터링한 실리콘 칩이 도전성 접착제 경화물에 의해 접합된 금속 접합체(이하, 간단히 「금속 접합체」라고도 함)를 제작하였다. 얻어진 금속 접합체를 사용하여, 하기의 평가를 행하였다.

<접합 강도>

얻어진 금속 접합체에 대하여 노드슨·어드밴스트 테크놀러지사제의 본드 테스터 4000을 사용하여 실온에서 파괴 시험을 행하여, 실온에서의 접합 강도를 얻었다. 또한, 얻어진 접합 강도의 값에 따라서 하기 기준에서 접합 강도를 평가하였다. 결과를 표 1, 표 2에 나타낸다.

(평가 기준)

○(양호): 200N 이상

△(약간 양호): 150N 이상 200N 미만

×(불량): 150N 미만

<체적 저항값>

유리 기판 상에 폭 5㎜, 길이 50㎜의 직사각형으로 얻어진 도전성 접착제 조성물을 도포하고, 230℃에서 60분 가열하여, 도전성 접착제 경화물(이하, 간단히 「경화물」이라고도 함)을 얻었다. 얻어진 경화물을 실온까지 냉각하고, 길이 방향의 양단에서 저항값을 측정하였다. 계속해서, 경화물의 두께를 측정하고, 저항값과 두께로부터 체적 저항값을 구하였다. 또한, 얻어진 체적 저항값의 값에 따라서 하기 기준에서 체적 저항값을 평가하였다. 결과를 표 1, 표 2에 나타낸다.

(평가 기준)

○(양호): 10μΩ㎝ 미만

△(약간 양호): 10μΩ㎝ 이상 30μΩ㎝ 미만

×(불량): 30μΩ·㎝ 이상

<열전도율>

얻어진 금속 접합체의 도전성 접착제 경화물에 대하여, 레이저 플래시법 열 상수 측정 장치(「LFA467HT」(상품명), NETZSCH사제)를 사용하여 ASTM-E1461에 준거하여 열확산 a를 측정하고, 피크노미터법에 의해 실온에서의 비중 d를 산출하고, 또한, 시차 주사 열량 측정 장치(「DSC7020」(상품명), 세이코 덴시 고교사제)를 사용하여 JIS-K7123 2012에 준거하여 실온에서의 비열 Cp를 측정하고, 관계식 λ=a×d×Cp에 의해 열전도율 λ(W/m·K)를 산출하였다. 또한, 얻어진 열전도율 λ의 값에 따라서 하기 기준에서 열전도율을 평가하였다. 결과를 표 1, 표 2에 나타낸다.

(평가 기준)

○(양호): 100W/m·K 이상

△(약간 양호): 75W/m·K 이상 100W/m·K 미만

×(불량): 75W/m·K 미만

<내마이그레이션성>

이하에 나타내는 바와 같이 하여, 워터 드롭 시험에 의해 내마이그레이션성의 평가를 행하였다.

즉, 먼저 얻어진 도전성 접착제 조성물을, 유리 기판 상에 메탈 마스크에 의해 인쇄하고, 200℃에서 90분 가열하여 경화시켜, 전극간 거리 2㎜, 폭 10㎜, 길이 10㎜, 두께 50㎛의 대향 전극을 제작하였다. 다음에, 전극간에 전압 5V를 인가하고, 전극간 바로 위에 설치한 원통 캡 내에 증류수를 20μL 전극간에 적하하고, 300초 후의 전류값을 측정하였다. 또한, 얻어진 전류값에 따라서 하기 기준에서 내마이그레이션제를 평가하였다. 결과를 표 1, 표 2에 나타낸다.

(평가 기준)

○(양호): 1㎃ 미만

△(약간 양호): 1㎃ 이상 10㎃ 미만

×(불량): 10㎃ 이상

본 발명의 도전성 접착제 조성물인 실시예 1 내지 10은, 접합 강도, 체적 저항값, 열전도율, 내마이그레이션성 모두 우수하였다.

한편, 은 피복 구리 분말(a2)을 함유하지 않는 비교예 1에서는, 내마이그레이션성이 불량하였다.

또한, 실시예 3의 도전성 접착제 조성물의 은 피복 구리 분말(a2) 대신에 구리 분말을 함유시킨 비교예 2에서는, 내마이그레이션성이 불량하였다.

또한, 실시예 3의 도전성 접착제 조성물의 은 피복 구리 분말(a2) 대신에 땜납 분말을 함유시킨 비교예 3에서는, 접합 강도, 체적 저항값 및 열전도율이 불량하였다.

또한, 은 피복 구리 분말(a2)의 도전성 필러(A)의 전체량에 대한 함유량이 70질량％인 비교예 4에서는, 열전도율이 불량하였다.

또한, 도전성 필러(A)의 도전성 접착제 조성물 중의 불휘발 성분의 전량에 대한 함유량이 94질량％인 비교예 5에서는, 열전도율이 불량하였다.

본 발명을 특정 양태를 참조하여 상세하게 설명하였지만, 본 발명의 정신과 범위를 벗어나지 않고 다양한 변경 및 수정이 가능한 것은, 당업자에게 있어서 명백하다. 또한, 본 출원은, 2018년 3월 30일자로 출원된 일본 특허 출원(특원 제2018-068688호)에 기초하고 있으며, 그 전체가 인용에 의해 원용된다. 또한, 여기에 인용되는 모든 참조는 전체로서 포함된다.

Claims (5)

1. 은 분말(a1)과 은 피복 구리 분말(a2)을 포함하는 도전성 필러(A)와, 바인더 조성물(B)을 함유하는 도전성 접착제 조성물이며,
   상기 은 피복 구리 분말(a2)을 상기 도전성 필러(A)의 전체량에 대하여 3 내지 65질량％ 함유하고,
   상기 도전성 필러(A)를 상기 도전성 접착제 조성물 중의 불휘발 성분 전량에 대하여 95 내지 99.95질량％ 함유하는, 도전성 접착제 조성물.
2. 제1항에 있어서,
   상기 은 분말(a1)이, 평균 입경 0.5 내지 20㎛의 은 분말과 평균 입경 10 내지 200㎚의 은 분말을 함유하는, 도전성 접착제 조성물.
3. 제2항에 있어서,
   상기 평균 입경 10 내지 200㎚의 은 분말을 상기 도전성 필러(A)의 전체량에 대하여 5 내지 50질량％ 함유하는, 도전성 접착제 조성물.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 도전성 접착제 조성물을 경화한, 도전성 접착제 경화물.
5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 도전성 접착제 조성물을 부품의 접착에 사용한, 전자 기기.