KR20220019708A - 도전 재료, 접속 구조체 및 접속 구조체의 제조 방법 - Google Patents

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

Info

Publication number
KR20220019708A
KR20220019708A KR1020217041143A KR20217041143A KR20220019708A KR 20220019708 A KR20220019708 A KR 20220019708A KR 1020217041143 A KR1020217041143 A KR 1020217041143A KR 20217041143 A KR20217041143 A KR 20217041143A KR 20220019708 A KR20220019708 A KR 20220019708A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
electrode
conductive material
solder
electrically
less
Prior art date
Application number
KR1020217041143A
Other languages
English (en)
Inventor
유타 야마나카
미카 츠지이
슈우지로우 사다나가
Original Assignee
세키스이가가쿠 고교가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 세키스이가가쿠 고교가부시키가이샤 filed Critical 세키스이가가쿠 고교가부시키가이샤
Publication of KR20220019708A publication Critical patent/KR20220019708A/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/26—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 400 degrees C
    • B23K35/268—Pb as the principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/20—Conductive material dispersed in non-conductive organic material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K1/00—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K1/00—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
    • B23K1/0008—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering specially adapted for particular articles or work
    • B23K1/0016—Brazing of electronic components
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/26—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 400 degrees C
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C13/00—Alloys based on tin
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/20—Conductive material dispersed in non-conductive organic material
    • H01B1/22—Conductive material dispersed in non-conductive organic material the conductive material comprising metals or alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B5/00—Non-insulated conductors or conductive bodies characterised by their form
    • H01B5/16—Non-insulated conductors or conductive bodies characterised by their form comprising conductive material in insulating or poorly conductive material, e.g. conductive rubber
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R11/00—Individual connecting elements providing two or more spaced connecting locations for conductive members which are, or may be, thereby interconnected, e.g. end pieces for wires or cables supported by the wire or cable and having means for facilitating electrical connection to some other wire, terminal, or conductive member, blocks of binding posts
    • H01R11/01—Individual connecting elements providing two or more spaced connecting locations for conductive members which are, or may be, thereby interconnected, e.g. end pieces for wires or cables supported by the wire or cable and having means for facilitating electrical connection to some other wire, terminal, or conductive member, blocks of binding posts characterised by the form or arrangement of the conductive interconnection between the connecting locations
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R4/00—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation
    • H01R4/02—Soldered or welded connections
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R43/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining, or repairing of line connectors or current collectors or for joining electric conductors
    • H01R43/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining, or repairing of line connectors or current collectors or for joining electric conductors for soldered or welded connections
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/02—Details
    • H05K1/14—Structural association of two or more printed circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/18—Printed circuits structurally associated with non-printed electric components
    • H05K1/181—Printed circuits structurally associated with non-printed electric components associated with surface mounted components
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/32—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
    • H05K3/34—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/32—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
    • H05K3/34—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
    • H05K3/3489—Composition of fluxes; Methods of application thereof; Other methods of activating the contact surfaces
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/32—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
    • H05K3/34—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
    • H05K3/3494—Heating methods for reflowing of solder

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Conductive Materials (AREA)
  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)

Abstract

인쇄 등의 배치 공정을 연속하여 행할 수 있고, 또한 전극 상에 땜납을 효율적으로 배치할 수 있는 도전 재료를 제공한다. 본 발명에 관계되는 도전 재료는 열경화성 성분과, 복수의 땜납 입자와, 플럭스를 포함하는 도전 재료이며, 상기 땜납 입자의 평균 입자경이 10㎛ 미만이고, 상기 땜납 입자의 산가가 0.3mgKOH/g 이상 3mgKOH/g 이하이다.

Description

도전 재료, 접속 구조체 및 접속 구조체의 제조 방법
본 발명은 땜납 입자를 포함하는 도전 재료에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 도전 재료를 사용한 접속 구조체 및 접속 구조체의 제조 방법에 관한 것이다.
땜납을 비교적 많이 포함하는 땜납 페이스트가 알려져 있다.
또한, 땜납 페이스트와 비교하여, 결합제 수지를 비교적 많이 포함하는 이방성 도전 재료가 널리 알려져 있다. 상기 이방성 도전 재료로서는, 이방성 도전 페이스트 및 이방성 도전 필름 등을 들 수 있다. 상기 이방성 도전 재료에서는, 결합제 수지 중에 도전성 입자가 분산되어 있다.
상기 이방성 도전 재료는 각종 접속 구조체를 얻기 위하여 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)), 그리고 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 적층하고, 가열 및 가압한다. 이에 의해, 이방성 도전 재료를 경화시켜서 도전성 입자를 통하여 전극 사이를 전기적으로 접속하여, 접속 구조체를 얻는다.
하기의 특허문헌 1, 2에는, 상기 이방성 도전 재료에 사용할 수 있는 재료가 기재되어 있다.
하기의 특허문헌 1에는, 점조제, 용제, 및 틱소제를 포함하는 땜납 페이스트용 플럭스가 개시되어 있다. 이 페이스트용 플럭스에서는, 산가값이 100mgKOH/g 이하이고, 열중량 측정에 있어서 300℃에서의 감소율이 80질량％ 이상이며, 점도가 0.5Pa·s 이상이며, 또한 태킹력이 1.0N 이상이다.
하기의 특허문헌 2에는, 땜납 분말과 플럭스를 함유하는 땜납 조성물이 개시되어 있다. 이 땜납 조성물에 있어서, 상기 플럭스는 연화점이 110℃ 이하이고, 또한 산가가 140mgKOH/g 이상인 로진계 수지와, 연화점이 110℃ 이하이고, 또한 산가가 5mgKOH/g 이하인 로진에스테르 화합물과, 용제를 함유한다. 또한, 상기 플럭스의 산가는 5mgKOH/g 이상 70mgKOH/g 이하이다.
WO2019/022193A1 일본 특허 공개 제2013-193097호 공보
땜납 입자를 포함하는 도전 재료를 사용하여 도전 접속을 행할 때에는, 상방의 복수의 전극과 하방의 복수의 전극이 전기적으로 접속되어서 도전 접속이 행하여진다. 땜납 입자는 상하의 전극 사이에 배치되는 것이 바람직하고, 인접하는 가로 방향의 전극 사이에는 배치되지 않는 것이 바람직하다. 인접하는 가로 방향의 전극 사이는 전기적으로 접속되지 않는 것이 바람직하다.
일반적으로, 땜납 입자를 포함하는 도전 재료는 스크린 인쇄 등의 인쇄에 의해 기판 상의 특정한 위치에 배치된 후, 리플로우 등에 의해 가열되어서 사용된다. 도전 재료가 땜납 입자의 융점 이상으로 가열됨으로써, 땜납 입자가 용융되고, 전극 사이에 땜납이 응집함으로써, 상하의 전극 사이가 전기적으로 접속된다.
종래의 도전 재료에서는, 스크린 인쇄 등의 인쇄를 반복하여 행하는 경우에 인쇄 시의 도전 재료의 점도가 낮아지고, 스크린 투과량이 많아져서, 도전 재료의 번짐이 발생하는 경우가 있다. 또한, 종래의 도전 재료에서는 스크린 인쇄 등의 인쇄를 반복하여 행하는 경우에 인쇄 시의 도전 재료의 점도가 높아지고, 도전 재료가 메쉬에 눈막힘됨으로써, 도전 재료의 갈필 자국이 발생하기도 한다. 이와 같이, 종래의 도전 재료에서는 스크린 인쇄 등의 인쇄를 연속하여 행하는 경우에, 도전 재료의 번짐 및 갈필 자국 등이 발생하고, 스크린 인쇄 등의 인쇄를 연속하여 행하는 것이 곤란한 경우가 있다.
또한, 종래의 도전 재료에서는 땜납 입자의 전극(라인) 상으로의 이동 속도가 느리고, 접속되어야 할 상하의 전극 사이에 땜납을 효율적으로 배치할 수 없는 경우가 있다. 접속되어야 할 상하 방향의 전극 사이에 땜납을 충분히 응집시킬 수 없을 경우에는, 접속되어서는 안되는 가로 방향의 전극 사이에, 상하 방향의 전극 사이의 땜납과 이격되어, 땜납 입자 등이 사이드 볼 등으로서 잔존하는 경우가 있다. 그 결과, 접속되어야 할 전극 사이의 도통 신뢰성 및 접속되어서는 안되는 인접하는 전극 사이의 절연 신뢰성을 충분히 높일 수 없는 경우가 있다.
근년, 전자 기기의 소형화에 수반하여 전자 기기에 실장되는 부품도 소형화가 진행되고 있고, 그에 수반하여 도전 재료에 포함되는 땜납 입자의 평균 입자경을 작게 할 것이 요구되고 있다. 그러나, 땜납 입자의 평균 입자경을 작게 하면, 도전 재료의 점도가 높아지기 쉽고, 인쇄 등의 배치 공정을 연속하여 행할 수 없거나, 전극 상에 땜납을 효율적으로 배치할 수 없거나 하는 경우가 있다.
본 발명의 목적은, 인쇄 등의 배치 공정을 연속하여 행할 수 있고, 또한 전극 상에 땜납을 효율적으로 배치할 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, 열경화성 성분과, 복수의 땜납 입자와, 플럭스를 포함하는 도전 재료이며, 상기 땜납 입자의 평균 입자경이 10㎛ 미만이고, 상기 땜납 입자의 산가가 0.3mgKOH/g 이상 3mgKOH/g 이하인 도전 재료가 제공된다.
본 발명에 관계되는 도전 재료의 어느 특정한 국면에서는, 냉동 보관된 상기 도전 재료를 해동하고, 25℃에 달한 직후의 도전 재료의 25℃에서의 점도가 100Pa·s 이상 200Pa·s 이하이다.
본 발명에 관계되는 도전 재료의 어느 특정한 국면에서는, 냉동 보관된 상기 도전 재료를 해동하고, 25℃ 및 50％ RH에서 24시간 보관한 후의 도전 재료의 25℃에서의 점도가 100Pa·s 이상 300Pa·s 이하이다.
본 발명에 관계되는 도전 재료의 어느 특정한 국면에서는, 상기 열경화성 성분이 에폭시 화합물을 포함한다.
본 발명에 관계되는 도전 재료의 어느 특정한 국면에서는, 상기 땜납 입자의 평균 입자경이 1㎛ 미만이다.
본 발명에 관계되는 도전 재료의 어느 특정한 국면에서는, 상기 도전 재료가 도전 페이스트이다.
본 발명의 넓은 국면에 의하면, 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 재료이며, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극이, 상기 접속부 중의 땜납부에 의해 전기적으로 접속되어 있는 접속 구조체가 제공된다.
본 발명이 넓은 국면에 의하면, 상술한 도전 재료를 사용하여, 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, 제2 전극을 표면에 갖는 제2 접속 대상 부재를, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극이 대향하도록 배치하는 공정과, 상기 땜납 입자의 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 관계되는 도전 재료는 열경화성 성분과, 복수의 땜납 입자와, 플럭스를 포함한다. 본 발명에 관계되는 도전 재료에서는 상기 땜납 입자의 평균 입자경이 10㎛ 미만이고, 상기 땜납 입자의 산가가 0.3mgKOH/g 이상 3mgKOH/g 이하이다. 본 발명에 관계되는 도전 재료에서는 상기 구성이 구비되어 있으므로, 인쇄 등의 배치 공정을 연속하여 행할 수 있고, 또한 전극 상에 땜납을 효율적으로 배치할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 일 실시 형태에 관계되는 도전 재료를 사용하여 얻어지는 접속 구조체를 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 2의 (a) 내지 (c)는, 본 발명의 일 실시 형태에 관계되는 도전 재료를 사용하여, 접속 구조체를 제조하는 방법의 일례의 각 공정을 설명하기 위한 단면도이다.
도 3은, 접속 구조체의 변형예를 도시하는 단면도이다.
이하, 본 발명의 상세를 설명한다.
(도전 재료)
본 발명에 관계되는 도전 재료는 열경화성 성분과, 복수의 땜납 입자와, 플럭스를 포함한다. 본 발명에 관계되는 도전 재료에서는, 상기 땜납 입자의 평균 입자경이 10㎛ 미만이고, 상기 땜납 입자의 산가가 0.3mgKOH/g 이상 3mgKOH/g 이하이다.
본 발명에 관계되는 도전 재료에서는 상기 구성이 구비되어 있으므로, 인쇄 등의 배치 공정을 연속하여 행할 수 있고, 또한 전극 상에 땜납을 효율적으로 배치할 수 있다. 본 발명에 관계되는 도전 재료에서는, 땜납 입자의 평균 입자경이 작은 경우에도 인쇄 등의 배치 공정을 연속하여 행할 수 있고, 또한 전극 상에 땜납을 효율적으로 배치할 수 있다. 그 결과, 접속되어야 할 상하의 전극 사이의 도통 신뢰성을 효과적으로 높일 수 있어, 땜납부와 전극의 접속 신뢰성을 보다 한층 더 높일 수 있다. 특히, 본 발명에 관계되는 도전 재료에서는, 스크린 인쇄 등의 인쇄를 연속하여 양호하게 행할 수 있다.
상기 특허문헌 1, 2에서는, 플럭스의 산가를 제어하는 것이 발견되어 있는 것에 지나지 않는다. 이와 같이, 종래에 있어서는 땜납 입자의 산가가 특정한 범위 내임으로써 인쇄를 연속하여 행할 수 있고, 또한 전극 상에 땜납을 효율적으로 배치할 수 있는 것에 대해서 전혀 인식되어 있지 않다.
본 발명자들은, 땜납 입자의 산가가 특정한 범위 내인 도전 재료를 사용함으로써 인쇄 등의 배치 공정을 연속하여 행할 수 있고, 또한 전극 상에 땜납을 효율적으로 배치할 수 있음을 알아냈다.
또한, 본 발명에 관계되는 도전 재료에서는 상기 구성이 구비되어 있으므로, 접합 시에 있어서의 보이드의 발생을 억제할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 전극 사이의 위치 어긋남을 방지할 수 있다. 본 발명에서는, 도전 재료를 상면에 배치한 제1 접속 대상 부재에 제2 접속 대상 부재를 중첩할 때에, 제1 접속 대상 부재의 전극과 제2 접속 대상 부재의 전극의 얼라인먼트가 어긋난 상태여도, 그 어긋남을 보정하여 전극끼리를 접속시킬 수 있다(셀프 얼라인먼트 효과).
전극 상에 땜납을 보다 한층 더 효율적으로 배치하는 관점에서는, 상기 도전 재료는 25℃에서 액상인 것이 바람직하고, 도전 페이스트인 것이 바람직하다. 상기 도전 재료는 25℃에서 도전 페이스트인 것이 바람직하다.
전극 상에 땜납을 보다 한층 더 효율적으로 배치하는 관점에서는, 제작 직후의 상기 도전 재료의 25℃에서의 점도(η25)는 바람직하게는 100Pa·s 이상, 보다 바람직하게는 120Pa·s 이상, 더욱 바람직하게는 140Pa·s 이상이며, 바람직하게는 200Pa·s 이하, 보다 바람직하게는 180Pa·s 이하이다. 상기 점도(η25)는 배합 성분의 종류 및 배합량에 의해 적절히 조정할 수 있다.
냉동 보관된 상기 도전 재료를 해동하고, 25℃에 달한 직후의 도전 재료의 25℃에서의 점도(ηA)는 바람직하게는 100Pa·s 이상, 보다 바람직하게는 120Pa·s 이상이며, 바람직하게는 200Pa·s 이하, 보다 바람직하게는 180Pa·s 이하이다. 상기 점도(ηA)가 상기 하한 이상 및 상기 상한 이하이면, 전극 상에 땜납을 보다 한층 더 효율적으로 배치할 수 있고, 접속되어야 할 상하의 전극 사이의 도통 신뢰성을 보다 한층 더 효과적으로 높일 수 있다. 상기 점도(ηA)는 배합 성분의 종류 및 배합량에 의해 적절히 조정할 수 있다.
냉동 보관된 상기 도전 재료를 해동하고, 25℃ 및 50％ RH에서 24시간 보관한 후의 도전 재료의 25℃에서의 점도(ηB)는 바람직하게는 100Pa·s 이상, 보다 바람직하게는 120Pa·s 이상이며, 바람직하게는 300Pa·s 이하, 보다 바람직하게는 200Pa·s 이하이다. 상기 점도(ηB)가 상기 하한 이상 및 상기 상한 이하이면, 전극 상에 땜납을 보다 한층 더 효율적으로 배치할 수 있고, 접속되어야 할 상하의 전극 사이의 도통 신뢰성을 보다 한층 더 효과적으로 높일 수 있다. 상기 점도(ηB)는 배합 성분의 종류 및 배합량에 의해 적절히 조정할 수 있다.
상기 점도(ηB)의 상기 점도(ηA)에 대한 비(점도(ηB)/점도(ηA))는 바람직하게는 0.8 이상, 보다 바람직하게는 1.0 이상이며, 바람직하게는 2.0 이하, 보다 바람직하게는 1.5 이하이다. 상기 비(점도(ηB)/점도(ηA))가 상기 하한 이상 및 상기 상한 이하이면, 전극 상에 땜납을 보다 한층 더 효율적으로 배치할 수 있고, 접속되어야 할 상하의 전극 사이의 도통 신뢰성을 보다 한층 더 효과적으로 높일 수 있다.
상기 점도(η25), 상기 점도(ηA) 및 상기 점도(ηB)는 예를 들어 E형 점도계(도끼 산교사제 「TVE22L」) 등을 사용하여, 25℃ 및 5rpm의 조건에서 측정할 수 있다.
또한, 본 명세서에 있어서, 점도를 측정하기 위한 도전 재료의 냉동 보관의 조건은 -40℃에서 7일간 보관하는 조건이다. 한편, 도전 재료의 실제 사용 시의 상기 냉동 보관의 조건은 특별히 한정되지 않는다. 도전 재료의 실제 사용 시의 상기 냉동 보관의 온도는 특별히 한정되지 않고, 0℃ 미만이면 된다. 도전 재료의 실제 사용 시의 상기 냉동 보관의 온도는 -10℃ 이하여도 되고, -20℃ 이하여도 되고, -40℃ 이하여도 된다. 도전 재료의 실제 사용 시의 상기 냉동 보관의 기간은 특별히 한정되지 않고, 180일간 이하이면 된다. 해당 냉동 보관의 기간은 30일간 이상이어도 되고, 60일간 이상이어도 되고, 90일간 이상이어도 되고, 120일간 이상이어도 된다.
또한, 본 명세서에 있어서, 점도를 측정하기 위한 도전 재료의 해동 조건은 25℃에서 보관하는 조건이다. 한편, 도전 재료의 실제 사용 시의 냉동 보관된 상기 도전 재료를 해동하는 방법은 특별히 한정되지 않는다. 도전 재료의 실제 사용 시의 냉동 보관된 상기 도전 재료를 해동하는 방법으로서는, 실온 조건 하에서 해동하는 방법, 냉장 조건 하에서 해동하는 방법, 및 가열 조건 하에서 해동하는 방법 등을 들 수 있다. 상기 실온 조건은 20℃ 이상 25℃ 이하인 것이 바람직하다. 상기 냉장 조건은 0℃를 초과하고 10℃ 이하인 것이 바람직하다. 상기 가열 조건은 30℃ 이상 35℃ 이하인 것이 바람직하다.
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. 전극 상에 땜납을 보다 한층 더 효율적으로 배치하는 관점에서는, 상기 도전 재료는 도전 페이스트인 것이 바람직하다. 상기 도전 재료는 전극의 전기적인 접속에 적합하게 사용된다. 상기 도전 재료는 회로 접속 재료인 것이 바람직하다.
이하, 상기 도전 재료에 포함되는 각 성분을 설명한다. 또한, 본 명세서 중에 있어서, 「(메트)아크릴」은 「아크릴」과 「메타크릴」 중 한쪽 또는 양쪽을 의미한다.
(땜납 입자)
상기 도전 재료는 땜납 입자를 포함한다. 상기 땜납 입자는 중심 부분 및 외표면의 모두가 땜납에 의해 형성되어 있다. 상기 땜납 입자는 중심 부분 및 외표면의 모두가 땜납인 입자이다. 상기 땜납 입자 대신에, 땜납 이외의 재료로 형성된 기재 입자와 해당 기재 입자의 표면 상에 배치된 땜납부를 구비하는 도전성 입자를 사용한 경우에는, 전극 상에 도전성 입자가 모이기 어려워진다. 또한, 상기 도전성 입자에서는 도전성 입자끼리의 땜납 접합성이 낮기 때문에, 전극 상으로 이동한 도전성 입자가 전극 밖으로 이동하기 쉬워지는 경향이 있고, 전극 사이의 위치 어긋남의 억제 효과도 낮아지는 경향이 있다.
인쇄 등의 배치 공정을 연속하여 행하는 관점 및 전극 상에 땜납을 효율적으로 배치하고, 접속되어야 할 상하의 전극 사이의 도통 신뢰성을 높이는 관점에서, 상기 땜납 입자의 산가는 0.3mgKOH/g 이상 3mgKOH/g 이하이다.
상기 땜납 입자의 산가는 바람직하게는 0.5mgKOH/g 이상, 보다 바람직하게는 0.7mgKOH/g 이상, 바람직하게는 2.5mgKOH/g 이하, 보다 바람직하게는 2.0mgKOH/g 이하이다. 상기 땜납 입자의 산가가 상기 하한 이상 및 상기 상한 이하이면, 인쇄 등의 배치 공정을 보다 한층 더 양호하게 연속하여 행할 수 있고, 전극 상에 땜납을 보다 한층 더 효율적으로 배치하고, 접속되어야 할 상하의 전극 사이의 도통 신뢰성을 보다 한층 더 높일 수 있다.
상기 땜납 입자의 산가는 이하와 같이 하여 측정 가능하다.
땜납 입자 1g을 물 10g에 첨가하고, 초음파로 1분간 분산시킨다. 그 후, 지시약으로서 페놀프탈레인을 사용하고, 0.1mol/L의 수산화칼륨에탄올 용액으로 적정한다.
또한, 상기 땜납 입자의 산가는 땜납 입자 표면의 성상의 차이에 의해, 차이가 발생하였다고 생각된다. 그리고, 그 땜납 입자 표면의 성상의 차이에 의해, 연속 인쇄성 및 땜납의 배치 정밀도에 차이가 발생한다고 생각된다. 상기 땜납 입자의 산가가 0.3mgKOH/g보다 낮은 경우, 땜납 입자는 전극 상에 모이기 어렵고, 배치 정밀도가 악화되는 것으로 생각된다. 상기 땜납 입자의 산가가 3mgKOH/g보다 높은 경우, 땜납 입자의 표면에 산성기가 많이 존재하고, 도전성 페이스트 중의 수지와 반응이 일어남으로써 점도가 상승하고, 인쇄성 및 배치 정밀도가 악화되는 것으로 생각된다.
상기 땜납은 융점이 450℃ 이하인 금속(저융점 금속)인 것이 바람직하다. 상기 땜납 입자는 융점이 450℃ 이하인 금속 입자(저융점 금속 입자)인 것이 바람직하다. 상기 저융점 금속 입자는 저융점 금속을 포함하는 입자이다. 해당 저융점 금속이란, 융점이 450℃ 이하인 금속을 나타낸다. 접속 구조체의 제작 시의 열 열화를 억제하는 관점에서는, 저융점 금속의 융점은 바람직하게는 400℃ 이하, 보다 바람직하게는 350℃ 이하, 더욱 바람직하게는 300℃ 이하이다. 상기 땜납 입자는 융점이 250℃ 미만인 저융점 땜납인 것이 바람직하다.
본 발명의 효과를 보다 한층 더 효과적으로 발휘하는 관점에서, 상기 땜납 입자의 융점은 바람직하게는 200℃ 이상, 보다 바람직하게는 210℃ 이상, 더욱 바람직하게는 220℃ 이상이다.
상기 땜납 입자의 융점은 시차 주사 열량 측정(DSC)에 의해 구할 수 있다. 시차 주사 열량 측정(DSC) 장치로서는, SII사제 「EXSTAR DSC7020」 등을 들 수 있다.
또한, 상기 땜납 입자는 주석을 포함하는 것이 바람직하다. 상기 땜납 입자에 포함되는 금속 100중량％ 중, 주석의 함유량은 바람직하게는 30중량％ 이상, 보다 바람직하게는 40중량％ 이상, 더욱 바람직하게는 70중량％ 이상, 특히 바람직하게는 90중량％ 이상이다. 상기 땜납 입자에 있어서의 주석의 함유량이 상기 하한 이상이면, 땜납부와 전극의 접속 신뢰성이 보다 한층 더 높아진다.
또한, 주석의 함유량은 고주파 유도 결합 플라스마 발광 분광 분석 장치(호리바 세이사쿠쇼사제 「ICP-AES」), 또는 형광 X선 분석 장치(시마즈 세이사쿠쇼사제 「EDX-800HS」) 등을 사용하여 측정할 수 있다.
상기 땜납 입자를 사용함으로써, 땜납이 용융되어 전극에 접합되고, 땜납부가 전극 사이를 도통시킨다. 예를 들어, 땜납부와 전극이 점접촉이 아니라 면 접촉하기 쉽기 때문에, 접속 저항이 낮아진다. 또한, 상기 땜납 입자의 사용에 의해 땜납부와 전극의 접합 강도가 높아지는 결과, 땜납부와 전극의 박리가 보다 한층 더 발생하기 어려워지고, 도통 신뢰성 및 접속 신뢰성이 보다 한층 더 높아진다.
상기 땜납 입자를 구성하는 저융점 금속은 특별히 한정되지 않는다. 해당 저융점 금속은 주석, 또는 주석을 포함하는 합금인 것이 바람직하다. 해당 합금은 주석-은 합금, 주석-구리 합금, 주석-은-구리 합금, 주석-비스무트 합금, 주석-아연 합금, 및 주석-인듐 합금 등을 들 수 있다. 전극에 대한 습윤성이 우수하다는 점에서, 상기 저융점 금속은 주석, 주석-은 합금, 주석-은-구리 합금, 주석-비스무트 합금, 또는 주석-인듐 합금인 것이 바람직하다. 상기 저융점 금속은 주석-비스무트 합금, 또는 주석-인듐 합금인 것이 보다 바람직하다.
상기 땜납 입자는 JIS Z3001:용접 용어에 기초하여, 액상선이 450℃ 이하인 용가재인 것이 바람직하다. 상기 땜납 입자의 조성으로서는, 예를 들어 아연, 금, 은, 납, 구리, 주석, 비스무트, 및 인듐 등을 포함하는 금속 조성을 들 수 있다. 저융점이며 납 프리인 주석-인듐계(117℃ 공정), 또는 주석-비스무트계(139℃ 공정)가 바람직하다. 즉, 상기 땜납 입자는 납을 포함하지 않는 것이 바람직하고, 주석과 인듐을 포함하거나, 또는 주석과 비스무트를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 효과를 보다 한층 더 효과적으로 발휘하는 관점에서는, 상기 땜납 입자는 주석과 은을 포함하거나, 또는 주석과 구리를 포함하는 것이 바람직하고, 주석과 은과 구리를 포함하는 것이 보다 바람직하다.
땜납부와 전극의 접합 강도를 보다 한층 더 높이기 위해서, 상기 땜납 입자는 니켈, 구리, 안티몬, 알루미늄, 아연, 철, 금, 티타늄, 인, 게르마늄, 텔루륨, 코발트, 비스무트, 망간, 크롬, 몰리브덴, 및 팔라듐 등의 금속을 포함하고 있어도 된다. 또한, 땜납부와 전극의 접합 강도를 한층 더 높이는 관점에서는, 상기 땜납 입자는 니켈, 구리, 안티몬, 알루미늄 또는 아연을 포함하는 것이 바람직하다. 땜납부와 전극의 접합 강도를 보다 한층 더 높이는 관점에서, 접합 강도를 높이기 위한 이들 금속의 함유량은, 땜납 입자에 포함되는 금속 100중량％ 중 바람직하게는 0.0001중량％ 이상, 바람직하게는 1중량％ 이하이다.
인쇄 등의 배치 공정을 보다 한층 더 연속하여 행하는 관점 및 전극 상에 땜납을 보다 한층 더 효율적으로 배치하고, 접속되어야 할 상하의 전극 사이의 도통 신뢰성을 높이는 관점에서, 상기 땜납 입자의 평균 입자경은 10㎛ 미만이다. 본 발명에서는, 상기 땜납 입자의 평균 입자경이 작더라도 본 발명의 효과가 효과적으로 발휘된다.
상기 땜납 입자의 평균 입자경은 바람직하게는 0.1㎛ 이상, 보다 바람직하게는 2㎛ 이상이며, 바람직하게는 8㎛ 이하, 보다 바람직하게는 5㎛ 이하이다. 상기 땜납 입자의 평균 입자경이 상기 하한 이상 및 상기 상한 이하이면, 인쇄를 보다 한층 더 연속하여 행할 수 있고, 또한 전극 상에 땜납을 보다 한층 더 효율적으로 배치하고, 접속되어야 할 상하의 전극 사이의 도통 신뢰성을 높일 수 있다. 상기 땜납 입자의 평균 입자경은 2㎛ 이하여도 되고, 1㎛ 이하여도 되고, 1㎛ 미만이어도 된다. 본 발명에서는 상기 땜납 입자의 평균 입자경이 상당히 작더라도, 본 발명의 효과가 효과적으로 발휘된다.
상기 땜납 입자의 평균 입자경은 수 평균 입자경인 것이 바람직하다. 땜납 입자의 평균 입자경은, 예를 들어 임의의 땜납 입자 50개를 전자 현미경 또는 광학 현미경으로 관찰하고, 각 땜납 입자의 입자경의 평균값을 산출하는 것이나, 레이저 회절식 입도 분포 측정을 행함으로써 구해진다.
또한, 상기 땜납 입자의 평균 입자경을 상기 바람직한 범위로 조정하는 방법으로서는, 땜납 입자를 제트 밀 등으로 분쇄하는 방법이나 체 등에 의한 체 분리법 등을 들 수 있다.
상기 땜납 입자의 입자경의 변동 계수(CV값)는 바람직하게는 5％ 이상, 보다 바람직하게는 10％ 이상이며, 바람직하게는 40％ 이하, 보다 바람직하게는 30％ 이하이다. 상기 땜납 입자의 입자경의 변동 계수가 상기 하한 이상 및 상기 상한 이하이면, 전극 상에 땜납을 보다 한층 더 효율적으로 배치할 수 있다. 단, 상기 땜납 입자의 입자경 CV값은 5％ 미만이어도 된다.
상기 변동 계수(CV값)는 이하와 같이 하여 측정할 수 있다.
CV값(％)=(ρ/Dn)×100
ρ: 땜납 입자의 입자경의 표준 편차
Dn: 땜납 입자의 입자경의 평균값
상기 땜납 입자의 형상은 특별히 한정되지 않는다. 상기 땜납 입자의 형상은 구상이어도 되고, 구상 이외의 형상이어도 되고, 편평상 등의 형상이어도 된다.
상기 도전 재료 100중량％ 중, 상기 땜납 입자의 함유량은 바람직하게는 40중량％ 이상, 보다 바람직하게는 45중량％ 이상, 더욱 바람직하게는 50중량％ 이상, 특히 바람직하게는 55중량％ 이상이며, 바람직하게는 90중량％ 이하, 보다 바람직하게는 85중량％ 이하, 더욱 바람직하게는 80중량％ 이하이다. 상기 땜납 입자의 함유량이 상기 하한 이상 및 상기 상한 이하이면, 전극 상에 땜납을 보다 한층 더 효율적으로 배치할 수 있고, 전극 사이에 땜납을 많이 배치하는 것이 용이하며, 도통 신뢰성을 보다 한층 더 효과적으로 높일 수 있다. 도통 신뢰성을 보다 한층 더 높이는 관점에서는, 상기 땜납 입자의 함유량은 많은 편이 바람직하다.
(열경화성 성분)
본 발명에 관계되는 도전 재료는 열경화성 성분을 포함한다. 상기 도전 재료는 열경화성 성분으로서, 열경화성 화합물과 열경화제를 포함하고 있어도 된다. 도전 재료를 보다 한층 더 양호하게 경화시키기 위해서, 상기 도전 재료는 열경화성 성분으로서 열경화성 화합물과 열경화제를 포함하는 것이 바람직하다. 도전 재료를 보다 한층 더 양호하게 경화시키기 위해서, 상기 도전 재료는 열경화성 성분으로서 경화 촉진제를 포함하는 것이 바람직하다.
(열경화성 성분: 열경화성 화합물)
본 발명에 관계되는 도전 재료는 열경화성 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 상기 열경화성 화합물은 가열에 의해 경화 가능한 화합물이다.
상기 열경화성 화합물은 특별히 한정되지 않는다. 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. 상기 열경화성 화합물은 1종만이 사용되어도 되고, 2종 이상이 병용되어도 된다.
도전 재료의 경화성 및 점도를 보다 한층 더 양호하게 하고, 도통 신뢰성을 보다 한층 더 높이는 관점에서, 상기 열경화성 화합물은 에폭시 화합물 또는 에피술피드 화합물을 포함하는 것이 바람직하고, 에폭시 화합물을 포함하는 것이 보다 바람직하고, 에폭시 화합물 또는 에피술피드 화합물인 것이 더욱 바람직하고, 에폭시 화합물인 것이 특히 바람직하다. 상기 열경화성 성분은 에폭시 화합물 또는 에피술피드 화합물을 포함하는 것이 바람직하고, 에폭시 화합물을 포함하는 것이 보다 바람직하다. 상기 도전 재료는 에폭시 화합물 또는 에피술피드 화합물을 포함하는 것이 바람직하고, 에폭시 화합물을 포함하는 것이 보다 바람직하다.
상기 에폭시 화합물은 적어도 1개의 에폭시기를 갖는 화합물이다. 상기 에폭시 화합물로서는, 비스페놀 A형 에폭시 화합물, 비스페놀 F형 에폭시 화합물, 비스페놀 S형 에폭시 화합물, 페놀노볼락형 에폭시 화합물, 비페닐형 에폭시 화합물, 비페닐노볼락형 에폭시 화합물, 비페놀형 에폭시 화합물, 나프탈렌형 에폭시 화합물, 플루오렌형 에폭시 화합물, 페놀아르알킬형 에폭시 화합물, 나프톨아르알킬형 에폭시 화합물, 디시클로펜타디엔형 에폭시 화합물, 안트라센형 에폭시 화합물, 아다만탄 골격을 갖는 에폭시 화합물, 트리시클로데칸 골격을 갖는 에폭시 화합물, 나프틸렌에테르형 에폭시 화합물, 및 트리아진 핵을 골격에 갖는 에폭시 화합물 등을 들 수 있다. 상기 에폭시 화합물은 1종만이 사용되어도 되고, 2종 이상이 병용되어도 된다.
상기 에폭시 화합물은 상온(25℃)에서 액상 또는 고체이며, 상기 에폭시 화합물이 상온에서 고체일 경우에는, 상기 에폭시 화합물의 용융 온도는 상기 땜납 입자의 융점 이하인 것이 바람직하다. 상기 바람직한 에폭시 화합물을 사용함으로써, 접속 대상 부재를 접합한 단계에서는 점도가 높고, 반송 등의 충격에 의해 가속도가 부여되었을 때에, 제1 접속 대상 부재와 제2 접속 대상 부재의 위치 어긋남을 억제할 수 있다. 또한, 경화 시의 열에 의해 도전 재료의 점도를 크게 저하시킬 수 있고, 도전 접속 시의 땜납의 응집을 효율적으로 진행시킬 수 있다.
전극 상에 땜납을 보다 한층 더 효과적으로 배치하는 관점에서는, 상기 열경화성 화합물은 폴리에테르 골격을 갖는 열경화성 화합물을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 폴리에테르 골격을 갖는 열경화성 화합물로서는, 탄소수 3 내지 12의 알킬쇄의 양쪽 말단에 글리시딜에테르기를 갖는 화합물, 그리고 탄소수 2 내지 4의 폴리에테르 골격을 갖고, 해당 폴리에테르 골격 2개 내지 10개가 연속하여 결합된 구조 단위를 갖는 폴리에테르형 에폭시 화합물 등을 들 수 있다.
경화물의 내열성을 보다 한층 더 효과적으로 높이는 관점에서는, 상기 열경화성 화합물은 이소시아누르 골격을 갖는 열경화성 화합물을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 이소시아누르 골격을 갖는 열경화성 화합물로서는 트리이소시아누레이트형 에폭시 화합물 등을 들 수 있고, 닛산 가가쿠 고교사제 TEPIC 시리즈(TEPIC-G, TEPIC-S, TEPIC-SS, TEPIC-HP, TEPIC-L, TEPIC-PAS, TEPIC-VL, TEPIC-UC) 등을 들 수 있다.
전극 상에 땜납을 보다 한층 더 효율적으로 배치하는 관점, 접속되어야 할 상하의 전극 사이의 도통 신뢰성을 보다 한층 더 효과적으로 높이는 관점, 및 열경화성 화합물의 변색을 보다 한층 더 효과적으로 억제하는 관점에서는, 상기 열경화성 화합물은 높은 내열성을 갖는 것이 바람직하고, 노볼락형 에폭시 화합물인 것이 보다 바람직하다. 노볼락형 에폭시 화합물은 비교적 높은 내열성을 갖는다.
상기 도전 재료 100중량％ 중, 상기 열경화성 화합물의 함유량은 바람직하게는 5중량％ 이상, 보다 바람직하게는 8중량％ 이상, 더욱 바람직하게는 10중량％ 이상이며, 바람직하게는 99중량％ 이하, 보다 바람직하게는 90중량％ 이하, 더욱 바람직하게는 80중량％ 이하, 특히 바람직하게는 70중량％ 이하이다. 상기 열경화성 화합물의 함유량이 상기 하한 이상 및 상기 상한 이하이면, 전극 상에 땜납을 보다 한층 더 효율적으로 배치하고, 전극 사이의 절연 신뢰성을 보다 한층 더 효과적으로 높일 수 있고, 전극 사이의 도통 신뢰성을 보다 한층 더 효과적으로 높일 수 있다. 내충격성을 보다 한층 더 효과적으로 높이는 관점에서는, 상기 열경화성 화합물의 함유량은 많은 편이 바람직하다.
상기 도전 재료 100중량％ 중, 상기 에폭시 화합물의 함유량은 바람직하게는 5중량％ 이상, 보다 바람직하게는 8중량％ 이상, 더욱 바람직하게는 10중량％ 이상이며, 바람직하게는 99중량％ 이하, 보다 바람직하게는 90중량％ 이하, 더욱 바람직하게는 80중량％ 이하, 특히 바람직하게는 70중량％ 이하이다. 상기 에폭시 화합물의 함유량이 상기 하한 이상 및 상기 상한 이하이면, 전극 상에 땜납을 보다 한층 더 효율적으로 배치하고, 전극 사이의 절연 신뢰성을 보다 한층 더 효과적으로 높일 수 있고, 전극 사이의 도통 신뢰성을 보다 한층 더 효과적으로 높일 수 있다. 내충격성을 보다 한층 더 높이는 관점에서는, 상기 에폭시 화합물의 함유량은 많은 편이 바람직하다.
(열경화성 성분: 열경화제)
상기 도전 재료는 열경화제를 포함하고 있어도 된다. 상기 도전 재료는 상기 열경화성 화합물과 함께 열경화제를 포함하고 있어도 된다. 상기 열경화제는 상기 열경화성 화합물을 열경화시킨다.
상기 열경화제는 특별히 한정되지 않는다. 상기 열경화제로서는, 이미다졸 경화제, 페놀 경화제, 티올 경화제, 아민 경화제, 산 무수물 경화제, 열 양이온 경화제 및 열 라디칼 발생제 등을 들 수 있다. 상기 열경화제는 1종만이 사용되어도 되고, 2종 이상이 병용되어도 된다.
도전 재료를 저온에서 보다 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, 2-페닐-4,5-디히드록시메틸이미다졸, 2-페닐-4-메틸-5-히드록시메틸이미다졸, 2-페닐-4-벤질-5-히드록시메틸이미다졸, 2-파라톨루일-4-메틸-5-히드록시메틸이미다졸, 2-메타톨루일-4-메틸-5-히드록시메틸이미다졸, 2-메타톨루일-4,5-디히드록시메틸이미다졸, 2-파라톨루일-4,5-디히드록시메틸이미다졸 등에 있어서의 1H-이미다졸의 5위치의 수소를 히드록시메틸기로, 또한 2위치의 수소를 페닐기 또는 톨루일기로 치환한 이미다졸 화합물 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, 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 산 무수물 경화제는 특별히 한정되지 않고, 에폭시 화합물 등의 열경화성 화합물의 경화제로서 사용되는 산 무수물이면 넓게 사용할 수 있다. 상기 산 무수물 경화제로서는, 무수 프탈산, 테트라히드로 무수 프탈산, 트리알킬테트라히드로 무수 프탈산, 헥사히드로 무수 프탈산, 메틸헥사히드로 무수 프탈산, 메틸테트라히드로 무수 프탈산, 메틸부테닐테트라히드로 무수 프탈산, 프탈산 유도체의 무수물, 무수 말레산, 무수 나드산, 무수 메틸나드산, 무수 글루타르산, 무수 숙신산, 글리세린비스 무수 트리멜리트산모노아세테이트, 및 에틸렌글리콜비스 무수 트리멜리트산 등의 2관능의 산 무수물 경화제, 무수 트리멜리트산 등의 3관능의 산 무수물 경화제, 그리고 무수 피로멜리트산, 무수 벤조페논테트라카르복실산, 메틸시클로헥센테트라카르복실산 무수물, 및 폴리아젤라산 무수물 등의 4관능 이상의 산 무수물 경화제 등을 들 수 있다.
상기 열 양이온 개시제는 특별히 한정되지 않는다. 상기 열 양이온 개시제로서는, 요오도늄계 양이온 경화제, 옥소늄계 양이온 경화제 및 술포늄계 양이온 경화제 등을 들 수 있다. 상기 요오도늄계 양이온 경화제로서는, 비스(4-tert-부틸페닐)요오도늄헥사플루오로포스페이트 등을 들 수 있다. 상기 옥소늄계 양이온 경화제로서는, 트리메틸옥소늄테트라플루오로보레이트 등을 들 수 있다. 상기 술포늄계 양이온 경화제로서는, 트리-p-톨릴술포늄헥사플루오로포스페이트 등을 들 수 있다.
상기 열 라디칼 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 70℃ 이상, 더욱 바람직하게는 80℃ 이상이며, 바람직하게는 250℃ 이하, 보다 바람직하게는 200℃ 이하, 더욱 바람직하게는 150℃ 이하, 특히 바람직하게는 140℃ 이하이다. 상기 열경화제의 반응 개시 온도가 상기 하한 이상 및 상기 상한 이하이면, 전극 상에 땜납이 보다 한층 더 효율적으로 배치된다. 전극 상에 땜납을 보다 한층 더 효율적으로 배치하는 관점, 및 접속되어야 할 상하의 전극 사이의 도통 신뢰성을 보다 한층 더 효과적으로 높이는 관점에서는, 상기 열경화제의 반응 개시 온도는 80℃ 이상 140℃ 이하인 것이 특히 바람직하다.
상기 열경화제의 반응 개시 온도는 DSC에서의 발열 피크의 상승 개시의 온도를 의미한다. DSC 장치로서는, SII사제 「EXSTAR DSC7020」 등을 들 수 있다.
상기 열경화제의 함유량은 특별히 한정되지 않는다. 상기 열경화성 화합물 100중량부에 대하여, 상기 열경화제의 함유량은 바람직하게는 0.01중량부 이상, 보다 바람직하게는 1중량부 이상이며, 바람직하게는 200중량부 이하, 보다 바람직하게는 100중량부 이하, 더욱 바람직하게는 75중량부 이하이다. 상기 열경화제의 함유량이 상기 하한 이상이면, 도전 재료를 충분히 경화시키는 것이 용이하다. 상기 열경화제의 함유량이 상기 상한 이하이면, 경화 후에 경화에 관여하지 않은 잉여의 열경화제가 잔존하기 어려워지고, 또한 경화물의 내열성이 보다 한층 더 높아진다.
(열경화성 성분: 경화 촉진제)
상기 도전 재료는 경화 촉진제를 포함하고 있어도 된다. 상기 경화 촉진제는 특별히 한정되지 않는다. 상기 경화 촉진제는, 상기 열경화성 화합물과 상기 열경화제의 반응에 있어서 경화 촉매로서 작용하는 것이 바람직하다. 상기 경화 촉진제는, 상기 열경화성 화합물과의 반응에 있어서 경화 촉매로서 작용하는 것이 바람직하다. 상기 경화 촉진제는 1종만이 사용되어도 되고, 2종 이상이 병용되어도 된다.
상기 경화 촉진제로서는, 포스포늄염, 3급 아민, 3급 아민염, 4급 오늄염, 3급 포스핀, 크라운에테르 착체, 아민 착체 화합물 및 포스포늄일리드 등을 들 수 있다. 구체적으로는, 상기 경화 촉진제로서는 이미다졸 화합물, 이미다졸 화합물의 이소시아누르산염, 디시안디아미드, 디시안디아미드의 유도체, 멜라민 화합물, 멜라민 화합물의 유도체, 디아미노말레오니트릴, 디에틸렌트리아민, 트리에틸렌테트라민, 테트라에틸렌펜타민, 비스(헥사메틸렌)트리아민, 트리에탄올아민, 디아미노디페닐메탄, 유기산 디히드라지드 등의 아민 화합물, 1,8-디아자비시클로[5,4,0]운데센-7, 3,9-비스(3-아미노프로필)-2,4,8,10-테트라옥사스피로[5,5]운데칸, 3불화붕소, 3불화붕소-아민 착체 화합물, 그리고 트리페닐포스핀, 트리시클로헥실포스핀, 트리부틸포스핀 및 메틸디페닐포스핀 등의 유기 인 화합물 등을 들 수 있다.
상기 포스포늄염은 특별히 한정되지 않는다. 상기 포스포늄염으로서는, 테트라노르말부틸포스포늄브로마이드, 테트라노르말부틸포스포늄O-O디에틸디티오인산, 메틸트리부틸포스포늄디메틸인산염, 테트라노르말부틸포스포늄벤조트리아졸, 테트라노르말부틸포스포늄테트라플루오로보레이트, 및 테트라노르말부틸포스포늄테트라페닐보레이트 등을 들 수 있다.
상기 열경화성 화합물이 양호하게 경화되도록, 상기 경화 촉진제의 함유량은 적절히 선택된다. 상기 열경화성 화합물 100중량부에 대한 상기 경화 촉진제의 함유량은 바람직하게는 0.5중량부 이상, 보다 바람직하게는 0.8중량부 이상이며, 바람직하게는 10중량부 이하, 보다 바람직하게는 8중량부 이하이다. 상기 경화 촉진제의 함유량이 상기 하한 이상 및 상기 상한 이하이면, 상기 열경화성 화합물을 양호하게 경화시킬 수 있다. 또한, 상기 경화 촉진제의 함유량이 상기 하한 이상 및 상기 상한 이하이면, 전극 상에 땜납을 보다 한층 더 효율적으로 배치할 수 있고, 접속되어야 할 상하의 전극 사이의 도통 신뢰성을 보다 한층 더 효과적으로 높일 수 있다.
(플럭스)
상기 도전 재료는 플럭스를 포함한다. 플럭스를 사용함으로써 전극 상에 땜납을 보다 한층 더 효율적으로 배치할 수 있다. 상기 플럭스는 특별히 한정되지 않는다. 상기 플럭스로서, 땜납 접합 등에 일반적으로 사용되고 있는 플럭스를 사용할 수 있다.
상기 플럭스로서는, 염화아연, 염화아연과 무기 할로겐화물의 혼합물, 염화아연과 무기산의 혼합물, 용융염, 인산, 인산의 유도체, 유기 할로겐화물, 히드라진, 아민 화합물, 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 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, 송지의 사용에 의해, 전극 사이의 도통 신뢰성이 보다 한층 더 높아진다.
상기 카르복실기를 2개 이상 갖는 유기산으로서는, 예를 들어 숙신산, 글루타르산, 아디프산, 피멜산, 수베르산, 아젤라산, 및 세바스산 등을 들 수 있다.
상기 아민 화합물로서는, 시클로헥실아민, 디시클로헥실아민, 벤질아민, 벤즈히드릴아민, 이미다졸, 벤즈이미다졸, 페닐이미다졸, 카르복시벤즈이미다졸, 벤조트리아졸, 및 카르복시벤조트리아졸 등을 들 수 있다.
상기 송지는 아비에트산을 주성분으로 하는 로진류이다. 상기 로진류로서는, 아비에트산, 및 아크릴 변성 로진 등을 들 수 있다. 플럭스는 로진류인 것이 바람직하고, 아비에트산인 것이 보다 바람직하다. 이 바람직한 플럭스의 사용에 의해, 전극 사이의 도통 신뢰성이 보다 한층 더 높아진다.
상기 플럭스의 활성 온도(융점)는 바람직하게는 50℃ 이상, 보다 바람직하게는 70℃ 이상, 더욱 바람직하게는 80℃ 이상이며, 바람직하게는 200℃ 이하, 보다 바람직하게는 190℃ 이하, 보다 한층 더 바람직하게는 160℃ 이하, 더욱 바람직하게는 150℃ 이하, 특히 바람직하게는 140℃ 이하이다. 상기 플럭스의 활성 온도가 상기 하한 이상 및 상기 상한 이하이면, 플럭스 효과가 보다 한층 더 효과적으로 발휘되고, 전극 상에 땜납을 보다 한층 더 효율적으로 배치할 수 있다.
상기 플럭스의 융점은 시차 주사 열량 측정(DSC)에 의해 구할 수 있다. 시차 주사 열량 측정(DSC) 장치로서는, SII사제 「EXSTAR DSC7020」 등을 들 수 있다.
또한, 상기 플럭스의 비점은 200℃ 이하인 것이 바람직하다.
전극 상에 땜납을 보다 한층 더 효율적으로 배치하는 관점에서는, 상기 플럭스의 융점은 상기 열경화제의 반응 개시 온도보다 높은 것이 바람직하고, 5℃ 이상 높은 것이 보다 바람직하고, 10℃ 이상 높은 것이 더욱 바람직하다.
상기 플럭스는 도전 재료 중에 분산되어 있어도 되고, 땜납 입자의 표면 상에 부착되어 있어도 된다.
상기 플럭스는 가열에 의해 양이온을 방출하는 플럭스인 것이 바람직하다. 가열에 의해 양이온을 방출하는 플럭스의 사용에 의해, 전극 상에 땜납을 보다 한층 더 효율적으로 배치할 수 있다.
상기 가열에 의해 양이온을 방출하는 플럭스로서는, 상기 열 양이온 개시제(열 양이온 경화제)를 들 수 있다.
전극 상에 땜납을 보다 한층 더 효율적으로 배치하는 관점, 절연 신뢰성을 보다 한층 더 효과적으로 높이는 관점, 및 도통 신뢰성을 보다 한층 더 효과적으로 높이는 관점에서는, 상기 플럭스는 산 화합물과 염기 화합물의 염인 것이 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 에틸렌디아민4아세트산 등을 들 수 있다. 전극 상에 땜납을 보다 한층 더 효율적으로 배치하는 관점, 절연 신뢰성을 보다 한층 더 효과적으로 높이는 관점, 및 도통 신뢰성을 보다 한층 더 효과적으로 높이는 관점에서는, 상기 산 화합물은 글루타르산, 시클로헥실카르복실산, 또는 아디프산인 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. 전극 상에 땜납을 보다 한층 더 효율적으로 배치하는 관점, 절연 신뢰성을 보다 한층 더 효과적으로 높이는 관점, 및 도통 신뢰성을 보다 한층 더 효과적으로 높이는 관점에서는, 상기 염기 화합물은 벤질아민인 것이 바람직하다.
상기 도전 재료 100중량％ 중, 상기 플럭스의 함유량은 바람직하게는 0.5중량％ 이상이며, 바람직하게는 30중량％ 이하, 보다 바람직하게는 25중량％ 이하이다. 상기 플럭스의 함유량이 상기 하한 이상 및 상기 상한 이하이면, 땜납 및 전극의 표면에 산화 피막이 보다 한층 더 형성되기 어려워지고, 또한 땜납 및 전극의 표면에 형성된 산화 피막을 보다 한층 더 효과적으로 제거할 수 있다.
(필러)
상기 도전 재료는 필러를 포함하고 있어도 된다. 상기 필러는 유기 필러여도 되고, 무기 필러여도 된다. 상기 도전 재료가 필러를 포함함으로써, 기판의 전체 전극 상에 대하여 땜납을 보다 한층 더 균일하게 응집시킬 수 있다. 또한, 상기 도전 재료가 필러를 포함함으로써, 상기 도전 재료 중에 상기 땜납 입자를 보다 한층 더 균일하게 분산시킬 수 있다.
상기 도전 재료는 상기 필러를 포함하지 않거나, 또는 상기 필러를 5중량％ 이하로 포함하는 것이 바람직하다. 상기 열경화성 화합물을 사용하고 있는 경우에는, 필러의 함유량이 적을수록 전극 상으로 땜납 입자가 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, 땜납이 전극 상에 보다 한층 더 균일하게 배치된다.
(다른 성분)
상기 도전 재료는 필요에 따라, 예를 들어 충전제, 증량제, 연화제, 가소제, 틱소제, 레벨링제, 중합 촉매, 경화 촉매, 착색제, 산화 방지제, 열 안정제, 광 안정제, 자외선 흡수제, 활제, 대전 방지제 및 난연제 등의 각종 첨가제를 포함하고 있어도 된다.
(접속 구조체 및 접속 구조체의 제조 방법)
본 발명에 관계되는 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 관계되는 접속 구조체에서는 상기 접속부의 재료가 상술한 도전 재료이다. 본 발명에 관계되는 접속 구조체에서는 상기 제1 전극과 상기 제2 전극이, 상기 접속부 중의 땜납부에 의해 전기적으로 접속되어 있다.
본 발명에 관계되는 접속 구조체의 제조 방법은 상술한 도전 재료를 사용하여, 제1 전극을 표면에 갖는 제1 접속 대상 부재의 표면 상에 상기 도전 재료를 배치하는 공정을 구비한다. 본 발명에 관계되는 접속 구조체의 제조 방법은, 상기 도전 재료의 상기 제1 접속 대상 부재측과는 반대의 표면 상에, 제2 전극을 표면에 갖는 제2 접속 대상 부재를, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극이 대향하도록 배치하는 공정을 구비한다. 본 발명에 관계되는 접속 구조체의 제조 방법은, 상기 땜납 입자의 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 관계되는 접속 구조체 및 접속 구조체의 제조 방법에서는 특정한 도전 재료를 사용하고 있으므로, 땜납 입자가 제1 전극과 제2 전극 사이에 모이기 쉽고, 땜납을 전극(라인) 상에 효율적으로 배치할 수 있다. 또한, 땜납의 일부가, 전극이 형성되어 있지 않은 영역(스페이스)에 배치되기 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 전극 사이의 전기적인 접속을 방지할 수 있어, 절연 신뢰성을 높일 수 있다.
또한, 전극 상에 땜납을 보다 한층 더 효율적으로 배치하고, 또한 전극이 형성되어 있지 않은 영역에 배치되는 땜납의 양을 상당히 적게 하기 위해서는, 상기 도전 재료는 도전 필름이 아니라, 도전 페이스트를 사용하는 것이 바람직하다.
전극 사이에서의 땜납부의 두께는 바람직하게는 10㎛ 이상, 보다 바람직하게는 20㎛ 이상이며, 바람직하게는 100㎛ 이하, 보다 바람직하게는 80㎛ 이하이다. 전극의 표면 상의 땜납 습윤 면적(전극이 노출된 면적 100％ 중의 땜납이 접하고 있는 면적)은 바람직하게는 50％ 이상, 보다 바람직하게는 70％ 이상이며, 바람직하게는 100％ 이하이다.
본 발명에 관계되는 접속 구조체의 제조 방법에서는, 상기 제2 접속 대상 부재를 배치하는 공정 및 상기 접속부를 형성하는 공정에 있어서 가압을 행하지 않고, 상기 도전 재료에는, 상기 제2 접속 대상 부재의 중량이 가해지는 것이 바람직하다. 본 발명에 관계되는 접속 구조체의 제조 방법에서는, 상기 제2 접속 대상 부재를 배치하는 공정 및 상기 접속부를 형성하는 공정에 있어서, 상기 도전 재료에는, 상기 제2 접속 대상 부재의 중량의 힘을 초과하는 가압 압력은 가해지지 않는 것이 바람직하다. 이들의 경우에는, 복수의 땜납부에 있어서 땜납량의 균일성을 보다 한층 더 높일 수 있다. 또한, 땜납부의 두께를 보다 한층 더 효과적으로 두껍게 할 수 있고, 복수의 땜납 입자가 전극 사이에 많이 모이기 쉬워지고, 복수의 땜납 입자를 전극(라인) 상에 보다 한층 더 효율적으로 배치할 수 있다. 또한, 복수의 땜납 입자의 일부가, 전극이 형성되어 있지 않은 영역(스페이스)에 배치되기 어렵고, 전극이 형성되어 있지 않은 영역에 배치되는 땜납의 양을 보다 한층 더 적게 할 수 있다. 따라서, 전극 사이의 도통 신뢰성을 보다 한층 더 높일 수 있다. 게다가, 접속되어서는 안되는 가로 방향으로 인접하는 전극 사이의 전기적인 접속을 보다 한층 더 방지할 수 있고, 절연 신뢰성을 보다 한층 더 높일 수 있다.
또한, 도전 필름이 아니라 도전 페이스트를 사용하면, 도전 페이스트의 도포량에 의해, 접속부 및 땜납부의 두께를 조정하는 것이 용이해진다. 한편 도전 필름에서는, 접속부의 두께를 변경하거나 조정하거나 하기 위해서는, 다른 두께의 도전 필름을 준비하거나, 소정의 두께의 도전 필름을 준비하거나 하지 않으면 안된다는 문제가 있다. 또한, 도전 필름에서는 도전 페이스트와 비교하여, 땜납 입자의 용융 온도에서 도전 필름의 용융 점도를 충분히 낮출 수 없어, 땜납 입자의 응집이 저해되기 쉬운 경향이 있다.
이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 구체적인 실시 형태를 설명한다.
도 1은, 본 발명의 일 실시 형태에 관계되는 도전 재료를 사용하여 얻어지는 접속 구조체를 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 1에 도시하는 접속 구조체(1)는 제1 접속 대상 부재(2)와, 제2 접속 대상 부재(3)와, 제1 접속 대상 부재(2)와 제2 접속 대상 부재(3)를 접속하고 있는 접속부(4)를 구비한다. 접속부(4)는 상술한 도전 재료에 의해 형성되어 있다. 본 실시 형태에서는, 상기 도전 재료는 열경화성 성분과, 복수의 땜납 입자와, 플럭스를 포함한다. 상기 열경화성 성분은 열경화성 화합물과 열경화제를 포함한다. 본 실시 형태에서는, 도전 재료로서 도전 페이스트가 사용되고 있다.
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 다른 영역(경화물부(4B) 부분)에서는, 땜납은 존재하지 않는다. 땜납부(4A)와는 다른 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 다른 영역(경화물부(4B) 부분)에, 땜납이 존재하고 있어도 된다. 또한, 땜납이 전극의 표면에 번져 있는 것이 바람직하고, 반드시 땜납이 상하의 전극 사이에 모여 있지는 않아도 된다.
도 1에 도시하는 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 표면에서 번진 후에 고화되어, 땜납부(4A)가 형성되어 있다. 이 때문에, 땜납부(4A)와 제1 전극(2a), 그리고 땜납부(4A)와 제2 전극(3a)의 접속 면적이 커진다. 즉, 땜납 입자를 사용함으로써, 외표면이 니켈, 금 또는 구리 등의 금속인 도전성 입자를 사용한 경우와 비교하여, 땜납부(4A)와 제1 전극(2a), 그리고 땜납부(4A)와 제2 전극(3a)의 접촉 면적이 커진다. 이에 의해서도, 접속 구조체(1)에 있어서의 도통 신뢰성 및 접속 신뢰성이 높아진다. 또한, 도전 재료에 포함되는 플럭스는 일반적으로 가열에 의해 점차 실활된다.
또한, 도 1에 도시하는 접속 구조체(1)에서는, 땜납부(4A)의 전부가 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 다르다. 접속부(4X)는 땜납부(4XA)와 경화물부(4XB)를 갖는다. 접속 구조체(1X)와 같이, 땜납부(4XA)의 대부분이 제1, 제2 전극(2a, 3a)이 대향하고 있는 영역에 위치하고 있고, 땜납부(4XA)의 일부가 제1, 제2 전극(2a, 3a)이 대향하고 있는 영역으로부터 측방으로 비어져 나와 있어도 된다. 제1, 제2 전극(2a, 3a)이 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 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.
접속 구조체(1, 1X)에서는, 제1 전극(2a)과 접속부(4, 4X)와 제2 전극(3a)의 적층 방향으로 제1 전극(2a)과 제2 전극(3a)이 서로 대향하는 부분을 보았을 때에, 제1 전극(2a)과 제2 전극(3a)이 서로 대향하는 부분의 면적 100％ 중의 50％ 이상에, 접속부(4, 4X) 중의 땜납부(4A, 4XA)가 배치되어 있는 것이 바람직하다. 접속부(4, 4X) 중의 땜납부(4A, 4XA)가 상기의 바람직한 양태를 충족함으로써, 도통 신뢰성을 보다 한층 더 높일 수 있다.
상기 제1 전극과 상기 접속부와 상기 제2 전극의 적층 방향으로 상기 제1 전극과 상기 제2 전극이 서로 대향하는 부분을 보았을 때에, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극이 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 전극이 서로 대향하는 부분을 보았을 때에, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극이 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 전극이 서로 대향하는 부분을 보았을 때에, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극이 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 전극이 서로 대향하는 부분을 보았을 때에, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극이 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 전극이 서로 대향하는 부분을 보았을 때에, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극이 서로 대향하는 부분의 면적 100％ 중의 90％ 이상에, 상기 접속부 중의 땜납부가 배치되어 있는 것이 가장 바람직하다. 상기 접속부 중의 땜납부가 상기의 바람직한 양태를 충족함으로써, 도통 신뢰성을 보다 한층 더 높일 수 있다.
상기 제1 전극과 상기 접속부와 상기 제2 전극의 적층 방향과 직교하는 방향으로 상기 제1 전극과 상기 제2 전극이 서로 대향하는 부분을 보았을 때에, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극이 서로 대향하는 부분에, 상기 접속부 중의 땜납부의 60％ 이상이 배치되어 있는 것이 바람직하다. 상기 제1 전극과 상기 접속부와 상기 제2 전극의 적층 방향과 직교하는 방향으로 상기 제1 전극과 상기 제2 전극이 서로 대향하는 부분을 보았을 때에, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극이 서로 대향하는 부분에, 상기 접속부 중의 땜납부의 70％ 이상이 배치되어 있는 것이 보다 바람직하다. 상기 제1 전극과 상기 접속부와 상기 제2 전극의 적층 방향과 직교하는 방향으로 상기 제1 전극과 상기 제2 전극이 서로 대향하는 부분을 보았을 때에, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극이 서로 대향하는 부분에, 상기 접속부 중의 땜납부의 90％ 이상이 배치되어 있는 것이 더욱 바람직하다. 상기 제1 전극과 상기 접속부와 상기 제2 전극의 적층 방향과 직교하는 방향으로 상기 제1 전극과 상기 제2 전극이 서로 대향하는 부분을 보았을 때에, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극이 서로 대향하는 부분에, 상기 접속부 중의 땜납부의 95％ 이상이 배치되어 있는 것이 특히 바람직하다. 상기 제1 전극과 상기 접속부와 상기 제2 전극의 적층 방향과 직교하는 방향으로 상기 제1 전극과 상기 제2 전극이 서로 대향하는 부분을 보았을 때에, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극이 서로 대향하는 부분에, 상기 접속부 중의 땜납부의 99％ 이상이 배치되어 있는 것이 가장 바람직하다. 상기 접속부 중의 땜납부가 상기의 바람직한 양태를 충족함으로써, 도통 신뢰성을 보다 한층 더 높일 수 있다.
이어서, 도 2에서는 본 발명의 일 실시 형태에 관계되는 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)와, 플럭스를 포함하는 도전 재료(11)를 배치한다(제1 공정). 사용한 도전 재료(11)에서는, 열경화성 성분(11B)으로서 열경화성 화합물과 열경화제를 포함한다. 본 실시 형태에서는, 도전 재료(11)는 도전 페이스트이다.
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. 또한, 상기 도전 재료는 상기 제1 전극의 표면 상에만 배치되어도 된다.
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 있었던 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 보다 한층 더 효과적으로 모인다. 또한, 땜납 입자(11A)는 용융되고, 서로 접합된다. 또한, 열경화성 성분(11B)은 열경화된다. 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 접합됨으로써 땜납부(4A)가 형성되고, 열경화성 성분(11B)이 열경화됨으로써 경화물부(4B)가 형성된다. 땜납 입자(11A)가 충분히 이동하면, 제1 전극(2a)과 제2 전극(3a) 사이에 위치하고 있지 않는 땜납 입자(11A)의 이동이 개시되고 나서, 제1 전극(2a)과 제2 전극(3a) 사이에 땜납 입자(11A)의 이동이 완료될 때까지, 온도를 일정하게 유지하지 않아도 된다.
본 실시 형태에서는 특정한 도전 재료(11)를 사용하고 있으므로, 스크린 인쇄를 반복하여 행해도, 도전 재료의 번짐 및 갈필 자국 등의 발생을 효과적으로 억제할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서는 특정한 도전 재료(11)를 사용하고 있으므로, 인쇄 후의 도전 재료의 형상을 유지할 수 있다. 그 결과, 접속되어야 할 전극 사이에 땜납 입자(11A)를 보다 한층 더 효율적으로 배치할 수 있고, 도통 신뢰성 및 절연 신뢰성을 보다 한층 더 효과적으로 높일 수 있다. 또한, 본 발명에 관계되는 도전 재료는 스크린 인쇄 등의 인쇄 이외의 방법에서도 사용할 수 있다.
상기 제2 공정 및 상기 제3 공정에 있어서 가압은 행하여지지 않는 편이 바람직하다. 이 경우에, 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) 사이에 보다 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) 사이에 모이려고 하는 작용이 저해되는 경향이 높아진다.
또한, 본 실시 형태에서는 가압을 행하고 있지 않기 때문에, 제1 전극(2a)과 제2 전극(3a)의 얼라인먼트가 약간 어긋난 상태로 제1 접속 대상 부재(2)와 제2 접속 대상 부재(3)가 중첩된 경우에도, 그 약간의 어긋남을 보정하여 제1 전극(2a)과 제2 전극(3a)을 접속시킬 수 있다(셀프 얼라인먼트 효과). 이것은, 제1 전극(2a)과 제2 전극(3a) 사이에 자기 응집되어 있는 용융된 땜납이, 제1 전극(2a)과 제2 전극(3a) 사이의 땜납과 도전 재료의 다른 성분이 접하는 면적이 최소가 되는 쪽이 에너지적으로 안정하게 되기 때문에, 그 최소의 면적이 되는 접속 구조인 얼라인먼트가 있었던 접속 구조로 하는 힘이 작용하기 때문이다. 이때, 도전 재료가 경화되어 있지 않은 것, 및 그 온도, 시간에서, 도전 재료의 땜납 입자 이외의 성분의 점도가 충분히 낮은 것이 바람직하다.
이와 같이 하여, 도 1에 도시하는 접속 구조체(1)가 얻어진다. 또한, 상기 제2 공정과 상기 제3 공정은 연속하여 행하여져도 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 이동시키고, 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 230℃ 이상, 보다 바람직하게는 250℃ 이상이며, 바람직하게는 450℃ 이하, 보다 바람직하게는 350℃ 이하, 더욱 바람직하게는 300℃ 이하이다.
상기 제3 공정에서의 가열 방법으로서는, 땜납의 융점 이상 및 열경화성 성분의 경화 온도 이상으로, 접속 구조체 전체를 리플로우 로를 사용하거나 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, 납땜 인두, 및 적외선 히터 등을 들 수 있다.
또한, 핫 플레이트에서 국소적으로 가열할 때, 접속부 바로 아래는 열전도성이 높은 금속으로, 그 밖의 가열하는 것이 바람직하지 않은 개소는 불소 수지 등의 열전도성이 낮은 재질로, 핫 플레이트 상면을 형성하는 것이 바람직하다.
상기 제1, 제2 접속 대상 부재는 특별히 한정되지 않는다. 상기 제1, 제2 접속 대상 부재로서, 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 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 경량이라는 성질을 갖는다. 이러한 접속 대상 부재의 접속에 도전 필름을 사용한 경우에는, 땜납 입자가 전극 상에 모이기 어려운 경향이 있다. 이에 반해, 도전 페이스트를 사용함으로써 수지 필름, 플렉시블 프린트 기판, 플렉시블 플랫 케이블 또는 리지드 플렉시블 기판을 사용했다고 하더라도, 땜납 입자를 전극 상에 효율적으로 모음으로써 전극 사이의 도통 신뢰성을 충분히 높일 수 있다. 수지 필름, 플렉시블 프린트 기판, 플렉시블 플랫 케이블 또는 리지드 플렉시블 기판을 사용하는 경우에, 반도체 칩 등의 다른 접속 대상 부재를 사용한 경우에 비하여, 가압을 행하지 않는 것에 의한 전극 사이의 도통 신뢰성의 향상 효과가 보다 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 기판일 경우에는, 상기 전극은 금 전극, 니켈 전극, 주석 전극, 은 전극 또는 구리 전극인 것이 바람직하다. 상기 접속 대상 부재가 유리 기판일 경우에는, 상기 전극은 알루미늄 전극, 구리 전극, 몰리브덴 전극, 은 전극 또는 텅스텐 전극인 것이 바람직하다. 또한, 상기 전극이 알루미늄 전극일 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.
본 발명에 관계되는 접속 구조체에서는, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 에어리어 어레이 또는 페리페랄로 배치되어 있는 것이 바람직하다. 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극이 에어리어 어레이 또는 페리페랄로 배치되어 있는 경우에 있어서, 땜납을 전극 상에 보다 한층 더 효과적으로 응집시킬 수 있다. 상기 에어리어 어레이란, 접속 대상 부재의 전극이 배치되어 있는 면에서, 격자상으로 전극이 배치되어 있는 구조이다. 상기 페리페랄이란, 접속 대상 부재의 외주부에 전극이 배치되어 있는 구조이다. 전극이 빗살형으로 배열되어 있는 구조의 경우에는, 빗에 수직인 방향을 따라서 땜납이 응집하면 되는 데 반해서, 상기 에어리어 어레이 또는 페리페랄 구조에서는 전극이 배치되어 있는 면에 있어서, 전체면에서 균일하게 땜납이 응집될 필요가 있다. 그 때문에, 종래의 방법에서는 땜납량이 불균일해지기 쉬운 데 반해서, 본 발명의 방법에서는 전체면에서 균일하게 땜납을 응집시킬 수 있다.
이하, 실시예 및 비교예를 들어 본 발명을 구체적으로 설명한다. 본 발명은 이하의 실시예로만 한정되지 않는다.
열경화성 성분(열경화성 화합물):
열경화성 화합물 1: 페놀노볼락형 에폭시 화합물, DOW사제 「DEN431」
열경화성 화합물 2: 비스페놀 A형 에폭시 화합물, DOW사제 「DER354」
열경화성 화합물 3: 비스페놀 F형 에폭시 화합물, 신닛테츠스미킨 가가쿠사제 「YDF-8170C」
열경화성 성분(경화 촉진제):
경화 촉진제 1: 3불화붕소-모노에틸아민 착체, 도꾜 가세이 고교사제 「BF3-MEA」
땜납 입자:
땜납 입자 1: Sn96.5Ag3Cu0.5 땜납 입자(평균 입자경 5㎛, 산가 1.5mgKOH/g)
땜납 입자 2: Sn96.5Ag3Cu0.5 땜납 입자(평균 입자경 2㎛, 산가 1.5mgKOH/g)
땜납 입자 3: Sn96.5Ag3Cu0.5 땜납 입자(평균 입자경 0.1㎛, 산가 1.5mgKOH/g)
땜납 입자 4: Sn96.5Ag3Cu0.5 땜납 입자(평균 입자경 2㎛, 산가 0.1mgKOH/g)
땜납 입자 5: Sn96.5Ag3Cu0.5 땜납 입자(평균 입자경 2㎛, 산가 3.5mgKOH/g)
땜납 입자 6: Sn96.5Ag3Cu0.5 땜납 입자(평균 입자경 10㎛, 산가 1.5mgKOH/g)
땜납 입자의 평균 입자경 및 산가는 후술하는 방법으로 측정한 값이다.
플럭스:
플럭스 1: 「아디프산벤질아민염」, 융점 171℃, 23℃에서 고체
플럭스 1의 제작 방법:
유리병에, 반응 용매인 물 45g 및 에탄올 75g과, 아디프산(와코 쥰야꾸 고교사제) 13.89g을 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 넣어서 밤새 방치하였다. 석출된 결정을 여과에 의해 분취하고, 물로 세정하고, 진공 건조하여 플럭스 1을 얻었다.
(실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 3)
(1) 도전 재료(이방성 도전 페이스트)의 제작
하기의 표 1, 2에 나타내는 성분을 하기의 표 1, 2에 나타내는 배합량으로 배합하여, 도전 재료(이방성 도전 페이스트)를 얻었다.
(2) 접속 구조체의 제작
제1 접속 대상 부재로서, 구리 전극 패턴(L/S: 50㎛/50㎛, 전극의 길이: 3㎜, 전극의 두께: 12㎛)을 상면에 갖는 유리 에폭시 기판(FR-4 기판, 두께 0.6㎜)을 준비하였다.
제2 접속 대상 부재로서, 구리 전극 패턴(L/S: 50㎛/50㎛, 전극의 길이: 3㎜, 전극의 두께: 12㎛)을 하면에 갖는 플렉시블 프린트 기판(폴리이미드에 의해 형성, 두께 0.1㎜)을 준비하였다.
상기 유리 에폭시 기판의 상면에, 스크린 인쇄에 의해, 제작 직후의 도전 재료(이방성 도전 페이스트)를 두께 100㎛가 되도록 인쇄하여, 도전 재료(이방성 도전 페이스트)층을 형성하였다. 이어서, 도전 재료(이방성 도전 페이스트)층의 상면에 플렉시블 프린트 기판을 전극끼리가 대향하도록 적층하였다. 도전 재료(이방성 도전 페이스트)층에는, 상기 플렉시블 프린트 기판의 중량이 가해진다. 그 상태로부터, 도전 재료(이방성 도전 페이스트)층의 온도가 승온 개시로부터 5초 후에 땜납 입자의 융점이 되도록 가열하였다. 또한, 승온 개시로부터 15초 후에, 도전 재료(이방성 도전 페이스트)층의 온도가 200℃가 되도록 가열하고, 도전 재료(이방성 도전 페이스트)층을 경화시켜 접속 구조체를 얻었다. 가열 시에는, 가압을 행하지 않았다.
(평가)
(1) 땜납 입자의 평균 입자경
상기 땜납 입자의 평균 입자경을 레이저 회절식 입도 분포 측정 장치(호리바 세이사쿠쇼사제 「LA-920」)를 사용하여 측정하였다.
(2) 땜납 입자의 산가
땜납 입자 1g을 물 10g에 첨가하고, 초음파로 1분간 분산시켰다. 그 후, 지시약으로서 페놀프탈레인을 사용하고, 0.1mol/L의 수산화칼륨에탄올 용액으로 적정하였다.
(3) 제작 직후의 도전 재료의 25℃에서의 점도(η25)
얻어진 도전 재료(이방성 도전 페이스트)의 제작 직후의 25℃, 5rpm에서의 점도(η25)를 E형 점도계(도끼 산교사제 「TVE22L」)를 사용하여 측정하였다.
[점도(η25)의 판정 기준]
○○: 120Pa·s 이상 180Pa·s 이하
○: 100Pa·s 이상 120Pa·s 미만, 또는 180Pa·s를 초과하고 200Pa·s 이하
×: 100Pa·s 미만, 또는 200Pa·s를 초과함
(4) 냉동 보관된 도전 재료를 해동하고, 25℃에 달한 직후의 도전 재료의 25℃에서의 점도(ηA)
얻어진 도전 재료(이방성 도전 페이스트)를 -40℃에서 7일간 냉동 보관하였다. 이어서, 냉동 보관된 도전 재료를 25℃에서 보관하여 해동하였다. 냉동 보관된 상기 도전 재료를 해동하고, 25℃에 달한 직후의 도전 재료의 25℃, 5rpm에서의 점도(ηA)을 E형 점도계(도끼 산교사제 「TVE22L」)를 사용하여 측정하였다.
[점도(ηA)의 판정 기준]
○○: 120Pa·s 이상 180Pa·s 이하
○: 100Pa·s 이상 120Pa·s 미만, 또는 180Pa·s를 초과하고 200Pa·s 이하
×: 100Pa·s 미만, 또는 200Pa·s를 초과함
(5) 냉동 보관된 상기 도전 재료를 해동하고, 25℃ 및 50％ RH에서 24시간 보관한 후의 도전 재료의 25℃에서의 점도(ηB)
얻어진 도전 재료(이방성 도전 페이스트)를 -40℃에서 7일간 냉동 보관하였다. 이어서, 냉동 보관된 도전 재료를 25℃에서 보관하여 해동하였다. 그 후, 25℃ 및 50％ RH에서 24시간 보관하였다. 24시간 보관 후의 도전 재료의 25℃, 5rpm에서의 점도(ηB)를 E형 점도계(도끼 산교사제 「TVE22L」)를 사용하여 측정하였다.
또한, 얻어진 점도(ηA)와 점도(ηB)의 값으로부터, 비(점도(ηB)/점도(ηA))를 산출하였다.
[점도(ηB)의 판정 기준]
○○: 점도(ηB)가 120Pa·s 이상 180Pa·s 이하
○: 점도(ηB)가 100Pa·s 이상 120Pa·s 미만, 또는 180Pa·s를 초과하고 300Pa·s 이하
×: 점도(ηB)가 100Pa·s 미만, 또는 300Pa·s를 초과함
[비(점도(ηB)/점도(ηA))의 판정 기준]
○○: 비(점도(ηB)/점도(ηA))가 1.0 이상 1.5 이하
○: 비(점도(ηB)/점도(ηA))가 0.8 이상 1.0 미만, 또는 1.5를 초과하고 2.0 이하
×: 비(점도(ηB)/점도(ηA))가 0.8 미만, 또는 2.0을 초과함
(6) 전극 상의 땜납의 배치 정밀도
얻어진 접속 구조체에 있어서, 제1 전극과 접속부와 제2 전극의 적층 방향으로 제1 전극과 제2 전극이 서로 대향하는 부분을 보았을 때에, 제1 전극과 제2 전극이 서로 대향하는 부분의 면적 100％ 중의, 접속부 중의 땜납부가 배치되어 있는 면적의 비율 X를 평가하였다. 전극 상의 땜납의 배치 정밀도를 하기의 기준으로 판정하였다.
[전극 상의 땜납의 배치 정밀도의 판정 기준]
○○: 비율 X가 70％ 이상
○: 비율 X가 50％ 이상 70％ 미만
×: 비율 X가 50％ 미만
(7) 연속 인쇄성
얻어진 도전 재료에 대해서, 개구부 1군데당의 치수가 130㎜×175㎜, 두께가 40㎛인 메탈 마스크를 사용하여, 슬라이드 글래스 상에 스크린 인쇄를 행하였다. 인쇄된 패턴에 대해서, 인쇄 직후의 인쇄면을 눈으로 보기 및 실체 현미경으로 관찰하고, 또한 치수를 측정하고, 번짐이나 갈필 자국이 발생하였는지의 여부를 확인하였다. 연속하여 스크린 인쇄를 행하고, 번짐이나 갈필 자국이 발생하지 않고 인쇄할 수 있는 횟수를 확인하고, 이하의 기준으로 연속 인쇄성을 판정하였다.
[번짐 또는 갈필 자국의 판정 기준]
[번짐]: 인쇄 직후에, 제판 치수에 대하여 20％ 이상 늘어나 있는 개소가 있는 경우
[갈필 자국]: 인쇄 직후에, 제판 치수에 대하여 20％ 이상 이지러져 있는 개소가 있는 경우
[연속 인쇄성의 판정 기준]
○○: 번짐이나 갈필 자국이 발생하지 않고 인쇄할 수 있는 횟수가 25회 이상
○: 번짐이나 갈필 자국이 발생하지 않고 인쇄할 수 있는 횟수가 11회 이상 24회 이하
×: 번짐이나 갈필 자국이 발생하지 않고 인쇄할 수 있는 횟수가 10회 이하
상세 및 결과를 하기의 표 1, 2에 나타내었다. 표 1, 2 중, 점도(η25)는 제작 직후의 도전 재료의 25℃에서의 점도이다. 표 1, 2 중, 점도(ηA)는 냉동 보관된 도전 재료를 해동하고, 25℃에 달한 직후의 도전 재료의 25℃에서의 점도이다. 표 1, 2 중, 점도(ηB)는 냉동 보관된 상기 도전 재료를 해동하고, 25℃ 및 50％ RH에서 24시간 보관한 후의 도전 재료의 25℃에서의 점도이다.
Figure pct00001
Figure pct00002
또한, 얻어진 접속 구조체에 있어서 주사형 전자 현미경에 의해 접속부를 관찰함으로써, 접속부에 보이드가 발생하였는지의 여부를 확인한 바, 실시예 1 내지 6에서 얻어진 접속 구조체에서는 보이드는 발생하지 않았다.
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
11B: 열경화성 성분

Claims (8)

  1. 열경화성 성분과, 복수의 땜납 입자와, 플럭스를 포함하는 도전 재료이며,
    상기 땜납 입자의 평균 입자경이 10㎛ 미만이고,
    상기 땜납 입자의 산가가 0.3mgKOH/g 이상 3mgKOH/g 이하인, 도전 재료.
  2. 제1항에 있어서, 냉동 보관된 상기 도전 재료를 해동하고, 25℃에 달한 직후의 도전 재료의 25℃에서의 점도가 100Pa·s 이상 200Pa·s 이하인, 도전 재료.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 냉동 보관된 상기 도전 재료를 해동하고, 25℃ 및 50％ RH에서 24시간 보관한 후의 도전 재료의 25℃에서의 점도가 100Pa·s 이상 300Pa·s 이하인, 도전 재료.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열경화성 성분이 에폭시 화합물을 포함하는, 도전 재료.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 땜납 입자의 평균 입자경이 1㎛ 미만인, 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 재료이며,
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극이, 상기 접속부 중의 땜납부에 의해 전기적으로 접속되어 있는, 접속 구조체.
  8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 도전 재료를 사용하여, 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, 제2 전극을 표면에 갖는 제2 접속 대상 부재를, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극이 대향하도록 배치하는 공정과,
    상기 땜납 입자의 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.
KR1020217041143A 2019-06-20 2020-06-12 도전 재료, 접속 구조체 및 접속 구조체의 제조 방법 KR20220019708A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019114693 2019-06-20
JPJP-P-2019-114693 2019-06-20
PCT/JP2020/023201 WO2020255874A1 (ja) 2019-06-20 2020-06-12 導電材料、接続構造体及び接続構造体の製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20220019708A true KR20220019708A (ko) 2022-02-17

Family

ID=74040046

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020217041143A KR20220019708A (ko) 2019-06-20 2020-06-12 도전 재료, 접속 구조체 및 접속 구조체의 제조 방법

Country Status (5)

Country Link
JP (1) JPWO2020255874A1 (ko)
KR (1) KR20220019708A (ko)
CN (1) CN113994438A (ko)
TW (1) TWI834887B (ko)
WO (1) WO2020255874A1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7526371B2 (ja) 2022-08-08 2024-07-31 積水化学工業株式会社 導電ペースト及び接続構造体

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013193097A (ja) 2012-03-16 2013-09-30 Tamura Seisakusho Co Ltd はんだ組成物およびそれを用いたはんだバンプの形成方法
WO2019022193A1 (ja) 2017-07-28 2019-01-31 三菱マテリアル株式会社 はんだペースト用フラックス、はんだペースト、はんだペーストを用いたはんだバンプの形成方法及び接合体の製造方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5964597B2 (ja) * 2011-03-30 2016-08-03 株式会社タムラ製作所 異方性導電性ペーストおよびそれを用いた電子部品の接続方法
JP2018006083A (ja) * 2016-06-29 2018-01-11 積水化学工業株式会社 導電材料、接続構造体及び接続構造体の製造方法
JP2018046004A (ja) * 2016-09-07 2018-03-22 積水化学工業株式会社 導電材料及び接続構造体
WO2018168187A1 (ja) * 2017-03-15 2018-09-20 日立化成株式会社 接合用金属ペースト、接合体及びその製造方法、並びに半導体装置及びその製造方法
WO2018174065A1 (ja) * 2017-03-23 2018-09-27 積水化学工業株式会社 導電材料及び接続構造体
JP7356217B2 (ja) * 2017-11-16 2023-10-04 積水化学工業株式会社 導電材料、接続構造体及び接続構造体の製造方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013193097A (ja) 2012-03-16 2013-09-30 Tamura Seisakusho Co Ltd はんだ組成物およびそれを用いたはんだバンプの形成方法
WO2019022193A1 (ja) 2017-07-28 2019-01-31 三菱マテリアル株式会社 はんだペースト用フラックス、はんだペースト、はんだペーストを用いたはんだバンプの形成方法及び接合体の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
TW202111732A (zh) 2021-03-16
WO2020255874A1 (ja) 2020-12-24
TWI834887B (zh) 2024-03-11
JPWO2020255874A1 (ko) 2020-12-24
CN113994438A (zh) 2022-01-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7356217B2 (ja) 導電材料、接続構造体及び接続構造体の製造方法
JP5966101B1 (ja) 導電ペースト、接続構造体及び接続構造体の製造方法
JP5966102B1 (ja) 導電ペースト、接続構造体及び接続構造体の製造方法
JP6592350B2 (ja) 異方性導電材料、接続構造体及び接続構造体の製造方法
JP2016126878A (ja) 導電ペースト、接続構造体及び接続構造体の製造方法
JP2023138947A (ja) 導電材料、接続構造体及び接続構造体の製造方法
JP2021028895A (ja) 導電材料、接続構造体及び接続構造体の製造方法
KR20220019708A (ko) 도전 재료, 접속 구조체 및 접속 구조체의 제조 방법
JP2016126877A (ja) 導電ペースト、接続構造体及び接続構造体の製造方法
JP7277289B2 (ja) 導電材料、接続構造体及び接続構造体の製造方法
JP7332458B2 (ja) 導電材料、接続構造体及び接続構造体の製造方法
JP7271312B2 (ja) 導電材料、接続構造体及び接続構造体の製造方法
JP7280758B2 (ja) 導電材料、接続構造体及び接続構造体の製造方法
JP7316109B2 (ja) 導電材料、接続構造体及び接続構造体の製造方法
JP2020119955A (ja) 接続構造体、接続構造体の製造方法、導電材料及び導電材料の製造方法
JP7421317B2 (ja) 導電フィルム及び接続構造体
JP7267685B2 (ja) 導電材料、接続構造体及び接続構造体の製造方法
JP7284699B2 (ja) 導電材料、接続構造体及び接続構造体の製造方法
JP7303675B2 (ja) 導電材料、接続構造体及び接続構造体の製造方法
JP2019096550A (ja) 導電材料、接続構造体及び接続構造体の製造方法
JP7368947B2 (ja) 電子部品
JP7389657B2 (ja) 導電ペースト及び接続構造体
JP7372745B2 (ja) 導電材料、接続構造体及び接続構造体の製造方法
JP2016066610A (ja) 接続構造体の製造方法
JP2021009774A (ja) 導電材料、接続構造体及び接続構造体の製造方法