KR20220042110A - 도전성 도료, 및 그것을 사용한 차폐 패키지의 제조 방법, 및 차폐층을 가지는 수지 성형품의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

110℃ 이하에서 경화할 수 있고, 우수한 도전성과 접착성을 겸비하는 도전성 도료를 제공한다. 에폭시 수지를 포함하는 바인더 성분(A) 100 질량부에 대하여, 금속 입자(B)를 1000∼질량부, 블록 이소시아네이트 경화제(C)를 50∼질량부, 용제(D)를 200∼질량부 함유하는, 도전성 도료로 한다.

Description

도전성 도료, 및 그것을 사용한 차폐 패키지의 제조 방법, 및 차폐층을 가지는 수지 성형품의 제조 방법
본 발명은, 도전성(導電性) 도료, 및 이것을 사용한 차폐 패키지의 제조 방법, 및 차폐층을 가지는 수지 성형품의 제조 방법에 관한 것이다.
휴대 전화기나 태블릿 단말기 등의 전자 기기(機器)에 있어서는, 최근, 대용량의 데이터를 전송하기 위한 무선 통신용의 전자 부품을 다수 실장(實裝)하고 있다. 이와 같은 무선 통신용의 전자 부품은, 노이즈를 발생시키기 쉬울 뿐만 아니라 노이즈에 대한 감수성이 높아, 외부로부터의 노이즈에 노출되면 오동작을 일으키기 쉽다는 문제가 있다.
또한, 전자 기기의 소형 경량화와 고기능화를 양립시키기 위해, 전자 부품의 실장 밀도를 높이는 것이 요구되고 있다. 그러나, 실장 밀도를 높이면 노이즈의 발생원이 되는 전자 부품이 증가하는 것에 의해, 노이즈의 영향을 받는 전자 부품도 증가해 버린다는 문제가 있다.
종래부터, 노이즈의 발생 원인인 전자 부품을 패키지마다 차폐층으로 덮음으로써, 전자 부품으로부터의 노이즈의 발생을 방지하고 또한 노이즈의 침입을 방지한, 이른바 차폐 패키지가 알려져 있다.
이와 같은 차폐층을 형성하기 위한 도전성 도료로서, 특허문헌 1에는, (A) 상온에서 고체인 고체 에폭시 수지와 상온에서 액체인 액체 에폭시 수지를 포함하는 바인더 성분 100 질량부에 대하여, (B) 탭 밀도가 5.3∼6.5g/㎤인 금속 입자 500∼1800 질량부, (C) 이미다졸계 경화제를 적어도 1종 함유하는 경화제 0.3∼40 질량부, 및 (D) 용제 150∼600 질량부를 적어도 함유하는 도전성 도료가 기재되어 있다. 또한, 인용 문헌 2에는, (A) 에폭시 수지를 포함하는 바인더 성분 100 질량부에 대하여, (B) 금속 입자 200∼1800 질량부, (C) 경화제 0.3∼40 질량부, (D) 용제 20∼600 질량부, 및 (E) 탄소 분말 0.5∼10 질량부를 적어도 가지는 도전성 도료가 기재되어 있다.
그러나, 이와 같은 도전성 도료를 사용한 경우, 경화 온도가 비교적 높으므로, 차폐 패키지 내의 전자 부품에 데미지를 줄 우려가 있었다.
또한, 수지 성형품에 차폐층을 형성하는 것이 요구되고 있다. 구체적으로는, 자동차의 경량화를 도모하기 위하여, 종래 사용되었던 금속 부품을, 엔지니어링·플라스틱으로 바꿔 놓는 것이 검토되고 있고, 이 엔지니어링·플라스틱으로 이루어지는 수지 성형품에 차폐 특성을 갖게 하는 것이 요구되고 있다.
수지 성형품의 표면에 차폐층을 형성하는 방법으로서는, 도전성 시트, 금속박, 또는 금속 메쉬를 첩부하는 방법이나, 도금액에 수지 성형품을 침지하여 금속피막을 형성하는 무전해 도금법을 이용하여, 차폐층을 형성하는 방법이 알려져 있다.
그러나, 이들 방법에 의해 얻어진 차폐층에서는, 충분한 차폐 특성이나 밀착성이 얻어지지 않는 경우가 있었다. 또한, 수지 성형품의 형상에 따라서는, 도전성 시트나 금속박 등은 첩부가 불가능하다는 문제나, 무전해 도금법에서는 수지 성형품을 도금액에 침지하므로, 부분적으로 차폐층을 형성할 수 없다는 문제도 있다.
일본공개특허 제2017-179362호 공보 일본공개특허 제2017-179360호 공보
이 문제에 대해서는, 도전성 도료를 수지 성형품의 표면에 도포하고, 경화시켜 차폐층을 형성하는 것도 고려되만, 종래의 도전성 도료는, 경화 온도가 비교적 높고, 내열 온도가 110℃ 이하인 수지 성형품에는 적용할 수 없었다.
본 발명은, 상기 문제를 해결하기 위해 이루어진 것이며, 본 발명의 목적은, 110℃ 이하에서 경화할 수 있고, 우수한 도전성과 접착성을 겸비하는 도전성 도료를 제공하는 것이다.
즉, 본 발명의 도전성 도료는, 에폭시 수지를 포함하는 바인더 성분(A) 100 질량부에 대하여, 금속 입자(B)를 1000∼4000 질량부, 블록 이소시아네이트 경화제(C)를 50∼150 질량부, 용제(D)를 200∼1500 질량부 함유하는 것으로 한다.
상기 금속 입자(B)는 은 분말, 은 피복 구리 분말, 및 은 피복 구리 합금 분말로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종인 것으로 할 수 있다.
상기 도전성 도료는 차폐 패키지에 사용되는 것으로 할 수 있다.
본 발명의 차폐 패키지의 제조 방법은, 기판 상에 전자 부품이 탑재되고, 상기 전자 부품이 봉지재(封止材)에 의해 봉지된 패키지가 차폐층에 의해 피복된 차폐 패키지의 제조 방법으로서, 기판 상에 복수의 전자 부품을 탑재하고, 상기 기판 상에 봉지재를 충전하여 경화시키는 것에 의해, 상기 전자 부품을 봉지하여 패키지를 제작하는 패키지 형성 공정과, 상기 패키지가 형성된 상기 기판 상에, 상기 도전성 도료를 도포하는 도전성 도료 도포 공정과, 상기 도전성 도료가 도포된 상기 기판을 가열하여, 상기 도전성 도료를 경화시키는 것에 의해 차폐층을 형성하는 차폐층 형성 공정과, 상기 패키지가 개편화(個片化)하도록 상기 기판을 절단하는 절단 공정을 포함하는 것으로 한다.
본 발명의 차폐 패키지의 제조 방법은, 기판 상에 전자 부품이 탑재되고, 상기 전자 부품이 봉지재에 의해 봉지된 패키지가 차폐층에 의해 피복된 차폐 패키지의 제조 방법으로서, 기판 상에 복수의 전자 부품을 탑재하고, 상기 기판 상에 봉지재를 충전하여 경화시키는 것에 의해, 상기 전자 부품을 봉지하여 패키지를 제작하는 패키지 형성 공정과, 상기 패키지 형성 공정 후, 상기 복수의 전자 부품 사이의 봉지재를 절삭하여 홈부를 형성하고, 이들 홈부에 의해 상기 기판 상의 상기 패키지를 개별화시키는 패키지 개별화 공정과, 상기 패키지가 형성된 상기 기판 상에, 상기 도전성 도료를 도포하는 도전성 도료 도포 공정과, 상기 도전성 도료가 도포된 상기 기판을 가열하여, 상기 도전성 도료를 경화시키는 것에 의해 차폐층을 형성하는 차폐층 형성 공정과, 상기 패키지가 개편화하도록 상기 홈부를 따라 상기 기판을 절단하는 절단 공정을 포함하는 것으로 할 수 있다.
상기 차폐층 형성 공정에서의 가열 온도는, 90∼110℃인 것으로 할 수 있다.
본 발명의 차폐층을 가지는 수지 성형품의 제조 방법은, 상기 도전성 도료를 수지 성형품에 도포하는 도전성 도료 도포 공정과, 상기 도료가 도포된 수지 성형품을 90∼110℃의 온도에서 가열하고, 상기 도료를 경화시키는 것에 의해 차폐층을 형성하는 차폐층 형성 공정을 포함하는 것으로 한다.
본 발명에 의하면, 110℃ 이하의 온도에서 경화할 수 있고, 우수한 도전성과 접착성을 겸비하는 도전성 도료를 얻을 수 있다.
[도 1] 도 1의 (a) 및 (b)는, 본 발명의 차폐 패키지의 제조 방법의 패키지 형성 공정의 일례를 나타내는 모식도이다.
[도 2] 도 2는, 본 발명의 차폐 패키지의 제조 방법의 패키지 개별화 공정의 일례를 나타내는 모식도이다.
[도 3] 도 3은, 본 발명의 차폐 패키지의 제조 방법의 도전성 도료 도포 공정의 일례를 나타내는 모식도이다.
[도 4] 도 4는, 본 발명의 차폐 패키지의 제조 방법의 차폐층 형성 공정의 일례를 나타내는 모식도이다.
[도 5] 도 5는, 본 발명의 차폐 패키지의 제조 방법의 절단 공정의 일례를 나타내는 모식도이다.
[도 6] 도 6의 (a)∼(c)는, 도포 안정성의 평가의 방법을 나타내는 모식도이다.
이하, 본 발명의 도전성 도료에 대하여 구체적으로 설명한다. 그러나, 본 발명은 이하의 실시형태에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 요지를 변경시키지 않는 범위에 있어서 적절히 변경하여 적용할 수 있다.
본 발명의 도전성 도료는, 에폭시 수지를 포함하는 바인더 성분(A) 100 질량부에 대하여, 금속 입자(B)를 1500∼4000 질량부, 블록 이소시아네이트 경화제(C)를 50∼150 질량부, 용제(D)를 200∼1500 질량부, 함유하는 것이다.
본 발명의 도전성 도료에 포함되는 바인더 성분(A)는, 에폭시 수지를 필수의 성분으로 하는 것이다. 바인더 성분(A)에서의 에폭시 수지의 비율은, 5∼100 질량%인 것이 바람직하고, 30∼100 질량%인 것이 보다 바람직하다.
또한, 에폭시 수지는, 상온에서 고체인 에폭시 수지 및 상온에서 액체인 에폭시 수지를 양쪽 포함하는 것이 바람직하다. 이 경우, 상온에서 고체인 에폭시 수지의 비율은, 바인더 성분(A) 중, 5∼80 질량%인 것이 바람직하고, 20∼60 질량%인 것이 보다 바람직하다. 상온에서 액체인 에폭시 수지의 비율은, 바인더 성분(A) 중, 20∼95 질량%인 것이 바람직하고, 40∼80 질량%인 것이 보다 바람직하다.
그리고, 본 명세서에 있어서, 「상온에서 고체」란, 25℃에 있어서 무용매 상태로 유동성을 가지지 않는 상태인 것을 의미하고, 「상온에서 액체」란, 25℃에 있어서 무용매 상태로 유동성을 가지는 상태인 것을 의미한다.
상온에서 고체인 에폭시 수지를 사용하는 것에 의해, 균일하게 패키지 표면에 도포되고, 불균일이 없는 차폐층을 형성할 수 있는 도전성 도료가 얻어지기 쉽다. 상온에서 고체인 에폭시 수지는, 분자 내에 2 이상의 글리시딜기를 가지고, 또한, 에폭시 당량이 150∼280g/eq를 가지는 것이 바람직하다. 에폭시 당량이 150g/eq 이상이면 크랙이나 휨 등의 문제가 일어나기 어렵고, 280g/eq 이하이면 내열성이 보다 우수한 경화물이 얻어지기 쉽다.
또한, 상온에서 고체인 에폭시 수지로서는 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 비스페놀 S형 에폭시 수지 등의 비스페놀형 에폭시 수지, 스피로환형 에폭시 수지, 나프탈렌형 에폭시 수지, 비페닐형 에폭시 수지, 테르펜형 에폭시 수지, 트리스(글리시딜옥시페닐)메탄, 테트라키스(글리시딜옥시페닐)에탄 등의 글리시딜에테르형 에폭시 수지, 테트라글리시딜디아미노디페닐메탄 등의 글리시딜아민형 에폭시 수지, 테트라브로모비스페놀 A형 에폭시 수지, 크레졸 노볼락형 에폭시 수지, 페놀 노볼락형 에폭시 수지, α-나프톨 노볼락형 에폭시 수지, 브롬화 페놀 노볼락형 에폭시 수지 등의 노볼락형 에폭시 수지, 고무 변성 에폭시 수지 등을 사용할 수 있다. 이들은 1종을 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 병용해도 된다. 또한, 상온에서 고체인 에폭시 수지는, 후술하는 용제(D)에 용해하여 사용해도 된다.
에폭시 수지가, 상온에서 액체인 에폭시 수지를 함유하는 경우, 상온에서 액체인 에폭시 수지는, 액체 글리시딜아민계 에폭시 수지 및 액체 글리시딜에테르계 에폭시 수지의 양쪽을 포함하는 것이 바람직하다. 이 경우, 액체 글리시딜아민계 에폭시 수지의 비율은, 바인더 성분(A) 중, 5∼40 질량%인 것이 바람직하고, 액체 글리시딜에테르계 에폭시 수지의 비율은, 바인더 성분(A) 중, 15∼55 질량%인 것이 바람직하다.
바인더 성분(A)에 있어서, 액체 글리시딜아민계 에폭시 수지 및 액체 글리시딜에테르계 에폭시 수지를 상기 비율로 포함하는 경우, 도전성 도료의 도전성과 밀착성이 밸런스 양호하게 우수한 것으로 되고, 또한 경화 후의 경화물의 휨이 보다 적어지고, 내열성이 보다 우수한 차폐 패키지가 얻어지기 쉽다.
액체 글리시딜아민계 에폭시 수지는, 에폭시 당량이 80∼120g/eq인 것이 바람직하다. 또한, 액체 글리시딜아민계 에폭시 수지의 점도는, 1.5Pa·s 이하인 것이 바람직하고, 0.5∼1.5Pa·s인 것이 보다 바람직하다.
액체 글리시딜에테르계 에폭시 수지는, 에폭시 당량이 180∼220g/eq인 것이 바람직하다. 또한, 액체 글리시딜에테르계 에폭시 수지의 점도는 6Pa·s 이하인 것이 바람직하고, 1∼6Pa·s인 것이 보다 바람직하다.
바인더 성분(A)가, 상기 에폭시 당량 및 상기 점도를 가지는 액체 글리시딜아민계 에폭시 수지 및 액체 글리시딜에테르계 에폭시 수지를 포함하면, 경화 후의 경화물의 휨이 보다 적어지고, 내열성이 보다 우수하고, 경화물의 두께가 보다 균일한 차폐 패키지기 얻어지기 쉽다.
본 명세서에 있어서, 액체 글리시딜아민계 에폭시 수지 및 액체 글리시딜에테르계 에폭시 수지의 점도는, 액체 온도 25℃에 있어서, BH형 점도계(로터 No. 5, 회전수 10rpm)로 측정한 값을 의미한다.
바인더 성분(A)는, 또한, 도전성 도료의 물성을 향상시키는 것을 목적으로 하여, 알키드 수지, 멜라민 수지, 크실렌 수지 등의 개질제를 포함해도 된다.
개질제를 포함하는 경우, 그 함유 비율은, 바인더 성분(A) 중, 40 질량% 이하인 것이 바람직하고, 10 질량% 이하인 것이 보다 바람직하다.
본 발명의 도전성 도료에 포함되는 금속 입자(B)는, 도전성을 가지는 입자이면 특별히 한정되지 않고, 예를 들면 구리 분말, 은 분말, 니켈 분말, 은 피복 구리 분말, 금 코팅 구리 분말, 은 코팅 니켈 분말, 금 코팅 니켈 분말, 은 피복 구리 합금 분말 등이어도 된다. 이들 중에서는, 은 분말, 은 피복 구리 분말, 은 피복 구리 합금 분말로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종인 것이 바람직하다.
이들 금속 입자는 도전성이 높고, 본 발명의 도전성 도료가 경화하고 차폐층으로 되었을 때, 차폐층이 충분한 도전성을 가지게 된다.
금속 입자의 형상으로서는 특별히 한정되지 않고, 구상(球狀), 플레이크상(인편상), 수지상, 섬유상인 것을 사용할 수 있고, 구상이나 플레이크상(인편상)인 것이 바람직하다. 그리고, 「구상」의 금속 입자는, 대략 진구(眞球)인 것(아토마이즈 분말)뿐만 아니라, 대략 다면체형의 구체(球體)(환원 분말)이나, 부정형상(전해 분말) 등의 대략 구상인 것을 포함한다.
일 실시형태에서의 금속 입자(B)는, 구상의 금속 입자와 플레이크상의 금속 입자를 함유하는 것이어도 되고, 그 경우의 함유 비율(구상:플레이크상)은, 질량비로, 10:90∼80:20인 것이 바람직하고, 20:80∼60:40인 것이 보다 바람직하다.
금속 입자의 형상이 플레이크상인 경우, 그의 탭 밀도는, 4.0∼6.0g/㎤인 것이 바람직하다. 탭 밀도가 상기 범위 내이면, 도전성 도료를 경화시켜 형성한 차폐층의 도전성이 양호하게 된다.
또한, 금속 입자의 형상이 플레이크상인 경우, 그의 아스펙트비는, 5∼20인 것이 바람직하고, 5∼10인 것이 보다 바람직하다. 아스펙트비가 상기 범위 내이면, 도전성 도료를 경화시켜 형성한 차폐층의 도전성이 보다 양호하게 된다.
금속 입자의 평균 입자 직경은, 1∼30㎛인 것이 바람직하다. 금속 입자의 평균 입자 직경이 1㎛ 이상이면, 금속 입자의 분산성이 양호하게 되므로, 응집을 방지할 수 있다. 또한, 금속 입자가 산화되기 어려워진다. 금속 입자의 평균 입자 직경이 30㎛ 이하이면, 본 발명의 도전성 도료가 경화되고, 차폐층으로 되었을 때, 패키지의 그라운드 회로와의 접속성이 양호하게 된다.
본 명세서에 있어서, 「금속 입자의 평균 입자 직경」이란, 레이저 회절·산란법으로 측정한, 개수 기준의 평균 입자 직경 D50(메디안 직경)을 의미한다.
상기 금속 입자(B)의 함유량은, 바인더 성분(A) 100 질량부에 대하여, 1000∼4000 질량부이며, 1500∼3500 질량부인 것이 바람직하고, 2000∼3300 질량부인 것이 보다 바람직하다.
금속 입자(B)의 함유량이 바인더 성분(A) 100 질량부에 대하여 1000 질량부 이상이면, 도전성 도료를 경화시키고 차폐층으로 했을 때, 차폐층의 도전성이 양호하게 되기 쉽다. 또한, 금속 입자(B)의 함유량이 바인더 성분(A) 100 질량부에 대하여 4000 질량부 이하이면, 도전성 도료를 경화시키고 차폐층으로 했을 때 패키지와의 밀착성이나, 도포 안정성이 양호해지기 쉽고, 차폐층을 다이싱소(dicing saw) 등에 의해 절단했을 때, 파편이 생기기 어려워진다.
본 발명에서 사용하는 블록 이소시아네이트 경화제(C)는, 이소시아네이트기가 보호기에 의해 보호된 이소시아네이트 경화제이다. 보호기로서는 90∼110℃의 온도에서 분리되는 것이 바람직하고, 예를 들면, ２급 또는 3급의 알코올, CH-산 화합물, 옥심, 락탐, 페놀류, N-알킬아미드, 이미도, ２급 아민 등을 들 수 있다. 구체적으로는, 이소프로판올 또는 tert-부탄올 등의 ２급 또는 3급의 알코올, 말론산디에틸에스테르, 아세틸아세톤, 아세토아세트산에틸에스테르 등의 CH-산 화합물,
포름알독심, 아세트알독심, 부탄옥심, 시클로헥사논옥심, 아세토페논옥심, 벤조페논옥심 또는 디에틸렌글리옥심 등의 옥심, 카프롤락탐, 발레로락탐, 부티로락탐 등의 락탐, 페놀, o-메틸페놀 등의 페놀류, N-메틸아세트아미드 등의 N-알킬아미드, 프탈이미드 등의 이미드, 디이소프로필아민, 이미다졸, 2-이소프로필이미다졸, 피졸, 3,5-디메틸피라졸, 1,2,4-트리아졸 및 2,5-디메틸-1,2,4-트리아졸 등의 ２급 아민을 사용할 수 있다. 블록 이소시아네이트 경화제로서는, 시판되고 있는 것을 사용해도 되고, 예를 들면, 도소 가부시키가이샤 제조의 상품명 「코로네이트 2554」, 「코로네이트 BI-301」, 메이세이 가가쿠 고교 가부시키가이샤 제조의 상품명 「메이카네이트 CX」, 「SU-268A」, 쇼와 덴코 가부시키가이샤 제조의 상품명 「카렌즈 M0I-BM」 등을 들 수 있다. 경화제로서, 블록 이소시아네이트 경화제를 사용하는 것에 의해, 저온에서의 경화성, 도전성, 및 보존 안정성이 우수한 도전성 도료가 얻어진다.
상기 블록 이소시아네이트 경화제(C)의 함유량은, 바인더 성분(A) 100 질량부에 대하여, 50∼150 질량부이다. 50 질량부 이상인 경우, 본 발명의 도전성 도료를 사용하여 차폐층을 형성했을 때, 차폐층과 패키지 표면의 밀착성이나 경화성이 양호해지고, 또한 차폐층의 도전성이 양호하게 되기 쉽다. 그 결과, 차폐 효과가 우수한 차폐층이 얻어지기 쉽다. 150 질량부 이하이면, 도전성 도료의 보존 안정성이 향상된다. 또한, 차폐층의 도전성이 양호하게 되기 쉽다.
또한, 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 범위에 있어서, 블록 이소시아네이트 경화제 이외의 경화제를 함유하는 것이어도 된다. 예를 들면, 이소시아네이트 경화제, 페놀 경화제, 이미다졸 경화제, 아민 경화제, 양이온 경화제, 라디칼 경화제 등을 들 수 있다.
상기 용제(D)의 함유량은, 바인더 성분(A) 100 질량부에 대하여, 200∼1500 질량부이다. 함유량이 상기 범위 내인 것에 의해, 도전성 도료의 점도를 후술하는 바람직한 범위 내로 조정하기 쉽다.
용제(D)로서는 특별히 한정되지 않고, 예를 들면 메틸에틸케톤, 아세톤, 아세토페논, 메틸셀로솔브, 메틸셀로솔브아세테이트, 메틸카르비톨, 디에틸렌글리콜 디메틸에테르, 테트라하이드로퓨란, 아세트산메틸, 1-메톡시-2-프로판올, 3-메톡시-3-메틸-1-부틸아세테이트 등을 사용해도 된다. 이들은 1종을 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 병용해도 된다.
본 발명의 도전성 도료에서는, 액체 온도 25℃에서의 점도가, 50∼600mPa·s인 것이 바람직하고, 60∼550mPa·s인 것이 보다 바람직하고, 100∼500mPa·s인 것이 더욱 바람직하다. 도전성 도료의 점도가 50mPa·s 이상이면, 도전성 도료를 경화시켜 차폐층을 형성할 때, 패키지의 벽면에서의 액 흐름을 방지하여 차폐층을 불균일없이 형성시킬 수 있고 또한 금속 입자의 침강을 방지할 수 있다. 도전성 도료의 점도가 600mPa·s 이하이면, 도전성 도료를 스프레이 분무할 때, 스프레이 노즐의 막힘을 막고, 패키지 표면 및 측벽면에 불균일없이 차폐층을 형성하기 쉽다.
그리고, 본 명세서에 있어서 「도전성 도료의 점도」란, 원뿔 평판형 회전 점도계를 이용하여 회전수 10rpm으로 측정한 점도를 의미한다.
본 발명의 도전성 도료는, 발명의 목적을 손상시키지 않는 범위 내에 있어서, 소포제, 증점제(增粘劑), 점착제, 충전제, 난연제, 착색제 등, 공지의 첨가제를 포함해도 된다.
다음으로, 본 발명의 도전성 도료를 사용한 차폐 패키지의 제조 방법에 대하여 설명한다. 그리고, 이와 같은 차폐 패키지의 제조 방법은, 본 발명의 차폐 패키지의 제조 방법이기도 하다.
이하에 나타내는 본 발명의 차폐 패키지의 제조 방법의 일례는, (1) 패키지 형성 공정과, (2) 패키지 개별화 공정과, (3) 도전성 도료 도포 공정과, (4) 차폐층 형성 공정과, (5) 절단 공정을 포함한다.
그리고, 본 발명의 차폐 패키지의 제조 방법에서는, (2) 패키지 개별화 공정은 필수 공정이 아니고 목적에 따라 생략해도 된다.
각 공정에 대하여, 이하에 도면을 참조하여 설명한다.
(1) 패키지 형성 공정
먼저, 도 1의 (a)에 나타낸 바와 같이, 복수의 전자 부품(2)이 탑재되고, 이들 복수의 전자 부품(2) 사이에 그라운드 회로 패턴(3)이 형성된 기판(1)을 준비한다.
다음으로, 도 1의 (b)에 나타낸 바와 같이, 전자 부품(2) 및 그라운드 회로 패턴(3) 상에 봉지재(4)를 충전하여 경화시키고, 전자 부품(2)을 봉지하는 것에 의해 패키지(5)를 제작한다.
봉지재는 특별히 한정되지 않지만, 철이나 알루미늄 등의 금속이나 이들의 금속 분말을 혼합한 수지, 에폭시 수지 등의 수지, 세라믹스 등을 사용할 수 있다.
(2) 패키지 개별화 공정
다음으로, 도 2에 나타낸 바와 같이, 복수의 전자 부품(2) 사이의 봉지재(4)를 절삭하여 홈부(6)를 형성한다.이 홈부(6)에 의해 전자 부품(2)마다 패키지(5)를 개별화시킨다. 이 때, 홈부(6)를 구성하는 벽면으로부터 그라운드 회로 패턴(3) 중 적어도 일부를 노출시킨다.
이와 같은 홈부(6)를 형성하는 것에 의해, 후술하는 바와 같이 패키지(5)를 용이하게 개편화할 수 있다. 또한, 후술하는 도전성 도료 도포 공정에 있어서, 패키지(5)의 측면에도 도전성 도료를 도포할 수 있다.
(3) 도전성 도료 도포 공정
다음으로, 도 3에 나타낸 바와 같이, 패키지(5)가 형성된 기판(1) 상에, 도전성 도료(7)를 도포한다.
도전성 도료를 도포하는 방법은 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 솔질을 해도 되고, 스프레이건 등에 의해 분무해도 된다.
분무에 의해 도전성 도료(7)를 도포하는 경우의 분사 압력, 분사 유량, 스프레이건의 분사구로부터 패키지(5)의 표면까지의 거리 등의 분무 조건은 적절히 설정하는 것이 바람직하다.
(4) 차폐층 형성 공정
다음으로, 도전성 도료(7)를 건조시킨 후, 도전성 도료(7)가 도포된 기판(1)을 가열하여, 도전성 도료(7)를 경화시키는 것에 의해, 도 4에 나타낸 바와 같이 차폐층(7a)을 형성한다. 본 공정에 있어서, 도전성 도료(7)의 건조와 경화는 동시에 행해도 되고, 따로따로 행해도 된다.
가열 온도는 특별히 한정되지 않지만, 90∼110℃인 것이 바람직하다. 도전성 도료(7)는 상기 본 발명의 도전성 도료이므로, 이와 같은 낮은 가열 온도라도, 도전성 도료(7)는 충분히 경화한다.
(5) 절단 공정
도 5에 나타낸 바와 같이, 패키지(5)가 개편화되도록, 홈부(6)를 따라 기판(1)을 절단한다. 기판(1)의 절단 방법은 특별히 한정되지 않지만, 다이싱소 등에 의해 절단할 수 있다.
이상의 공정을 거쳐, 패키지(5)에 차폐층(7a)이 형성된 차폐 패키지(8)를 제조할 수 있다.
상기와 같이, 본 발명의 도전성 도료는, 비교적 낮은 경화 온도에서 경화하므로, 열에 의한 전자 부품으로의 데미지를 억제할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 도전성 도료를 사용한 차폐층을 가지는 수지 성형품의 제조 방법에 대하여 설명한다.
이하에 나타내는 본 발명의 차폐층을 가지는 수지 성형품의 제조 방법의 일례는, (1) 도전성 도료 도포 공정과, (2) 차폐층 형성 공정을 포함한다.
(1) 도전성 도료 도포 공정
수지 성형품 위에, 본 발명에 따른 도전성 도료를 도포한다. 도전성 도료를 도포하는 방법은 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 솔질을 해도 되고, 스프레이건 등에 의해 분무해도 된다. 분무에 의해 도전성 도료를 도포하는 경우의 분사 압력, 분사 유량, 스프레이건의 분사구로부터 수지 성형품의 표면까지의 거리 등의 분무 조건은, 적절히 설정하는 것이 바람직하다.
(2) 차폐층 형성 공정
다음으로, 도전성 도료를 건조시킨 후, 가열하여, 도전성 도료를 경화시키는 것에 의해 차폐층을 형성한다. 본 공정에 있어서, 도전성 도료의 건조와 경화는 동시에 행해도 되고, 따로따로 행해도 된다.
<실시예>
이하에 본 발명을 보다 구체적으로 설명하는 실시예를 나타내지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다. 그리고, 이하에 있어서 배합 비율 등은, 특별히 단서가 없는 한 질량 기준으로 한다.
하기 표 1, 2에 나타낸 배합에 따라서, 각 성분을 혼합하고, 실시예 1∼7 및 비교예 1∼8에 관한 도전성 도료를 제작했다. 표 1, 2 중의 수치는 질량부를 의미한다.
표 중에 기재된 화합물의 상세는 다음과 같다.
·바인더 성분(A): 고체 에폭시 수지(미쓰비시 가가쿠(주) 제조, 상품명 「JER157S70」) 40 질량부, 액체 글리시딜아민계 에폭시 수지((주)ADEKA 제조, 상품명 「EP-3905S」) 30 질량부, 및 액체 글리시딜에테르계 에폭시 수지((주)ADEKA 제조, 상품명 「EP-4400」) 30 질량부의 혼합물
·금속 입자(B): 평균 입자 직경 2㎛의 구상 은 피복 구리 분말, 및 평균 입자 직경 5㎛의 플레이크상 은 피복 구리 분말(평균 입자 직경 5㎛, 아스펙트비=5)의 혼합물, 구상 은 피복 구리 분말과 플레이크상 은 피복 구리 분말의 혼합비(구상:플레이크상)=1:4
·블록 이소시아네이트 경화제(C): 도소(주) 제조, 상품명 「코로네이트 2554」
·이소시아네이트 경화제: DIC(주) 제조, 상품명 「DN-992」
·이미다졸 경화제: 시코쿠 가세이 고교(주) 제조, 상품명 「2-운데실이미다졸」
·용제(D): 1-메톡시-2-프로판올
얻어진 도전성 도료의 경화성, 도전성(시트 저항), 차폐성(전해 차폐 효과), 보존 안정성(점도 변화율), 밀착성(크로스컷 시험), 및 도포 안정성을 측정·평가하고, 결과를 표 1, 2에 나타냈다. 측정·평가 방법은 이하에 나타내는 바와 같다.
(경화성 1)
각 실시예 및 각 비교예에 관한 도전성 도료를, 두께 20㎛로 되도록 유리 플레이트에 도포하고, 100℃에서 60분간 가열하고, 도전성 도료를 경화시켰다. 도전성 도료의 경화성을 이하의 평가 기준으로 평가했다.
○: 도전성 도료의 경화물을 걸레로 닦았을 때, 도전성 도료가 걸레에 부착되지 않은 경우에는, 완전히 경화되어 있다고 판단함
×: 도전성 도료의 경화물을 걸레로 닦았을 때, 도전성 도료가 걸레에 부착된 경우에는, 경화되어 있지 않거나, 또는, 반경화 상태인 것으로 판단함
(경화성 2: 아세톤 러빙성의 평가)
유리 에폭시 기판 상에 폭 5㎜의 슬릿을 형성한 두께 70㎛의 폴리이미드 필름을 첩부하여 인쇄판으로 했다. 각 실시예 및 각 비교예에 관한 도전성 도료를, 폴리이미드 필름 위에 라인 인쇄(길이 60㎜, 폭 5㎜, 두께 약 50㎛)하고, 100℃에서 60분간 가열하는 것에 의해 도전성 도료를 본경화시켰다. 그 후, 폴리이미드 필름을 박리하는 것에 의해, 경화물 샘플을 얻었다. 아세톤을 배어들게 한 페이퍼 타올을, 경화물 샘플 상에서 10왕복시켰다. 그리고, 경화물 샘플에 있어서,하기 식 (1)에 의해, 도전성 도료의 경화물이 벗겨진 비율(%)을 측정했다. 본 평가에서는, 도전성 도료의 경화물이 벗겨진 비율이 낮을수록, 도전성 도료는 잘 경화되어 있는 것을 나타내고 있다. 벗겨진 비율이 20% 이하이면, 경화성이 양호하다고 평가했다.
도전성 도료가 벗겨진 비율(%)={1-([페이퍼 타올로 처리한 후에 잔류하고 있는 경화물 샘플의 면적]/[페이퍼 타올로 처리하기 전의 경화물 샘플의 면적])}×100 … (1)
(도전성)
각 실시예 및 각 비교예에 관한 도전성 도료를, 두께 20㎛로 되도록 PP(폴리프로필렌) 시트 150㎜×150㎜각에 도포하고, 100℃에서 60분간 가열하고, 도전성 도료의 경화물을 얻었다. 얻어진 경화물에 대하여, 표면 저항 측정 지그(밀리옴 하이테스터)를 이용하여 도전성을 평가했다. 시트 저항값 30mΩ 이하이면, 도전성이 양호하다고 평가했다.
(차폐성)
도전성의 평가에서 작성한 경화물을 사용하여, KEC법에 의해 1GHz당의 전계(電界) 차폐 효과를 측정했다. 전계 차폐 효과가 70dB 이상인 것을 양호한 차폐 효과를 가지는 것으로 평가했다.
(보존 안정성)
먼저, 제조 직후의 각 실시예 및 각 비교예에 관한 도전성 도료의 점도를 BH형 점도계 로터 No. 7(10rpm)을 이용하여 측정했다. 측정한 점도를 초기 점도(V0)로 했다. 다음으로, 제조하고 나서 상온에서 7일 방치 후의 각 실시예 및 각 비교예에 관한 도전성 도료의 점도를 BH형 점도계 로터 No. 7(10rpm)을 이용하여 측정했다. 측정한 점도를 7일 방치 후 점도(V7)로 했다. 하기 식(2)에 의해 점도의 변화율(%)을 산출하고, 도전성 도료의 보존 안정성을 평가했다. 변화율(%)이 -20%∼20%인 것에 대해서는, 보존 안정성이 양호하다고 평가했다. 그리고, 비교예 7은 경화하고, 비교예 8은 겔화하였으므로, 도전성 도료의 점도를 측정할 수 없었다.
평가 기준은 이하와 같다. 결과를 표 1에 나타낸다.
변화율={(V7-V0)/V0}×100 … (2)
(밀착성)
차폐층과 패키지 표면 또는 그라운드 회로와의 밀착성을, JIS K 5600-5-6: 1999(크로스컷법)에 기초하여 평가했다. 구체적으로는, 그라운드 회로와의 밀착성 평가용으로 동장(銅張) 적층판을 준비하고, 패키지 표면과의 밀착성 평가용의 몰드 수지를 준비했다. 각각에, 폭 5cm, 길이 10cm의 개구부가 형성되도록 폴리이미드 테이프로 마스킹하고, 각 실시예 및 각 비교예에 관한 도전성 도료를, 도 6의 (a)에 모식적으로 나타내는 도포 장치(스프레잉 시스템즈 재팬(주) 제조, 스프레이 카트 III, 스프레이 노즐: YB1/8MVAU-SS+SUMV91-SS)를 이용하여 도전성 수지 조성물을 스프레이 도포했다. 그 후, 100℃에서 60분간 가열하는 것에 의해 도전성 수지 조성물을 경화시키고, 폴리이미드 테이프를 박리하고, 두께 약 20㎛의 도막(塗膜)을 형성했다. 도막이 형성된 동박, 및 몰드 수지 상에서 크로스컷 시험을 행했다.
밀착성의 평가는, 다음 기준으로 행했다.
○: 컷의 에지가 완전히 매끄럽고, 어느 격자의 눈에도 벗겨짐이 없었음
×: 도막에 무엇인가의 벗겨짐이 생겨 있었음
(도포 안정성)
도 6의 (a)∼(c)는, 도포 안정성의 평가의 방법을 나타내는 모식도이다. 각 실시예 및 각 비교예에 관한 도전성 도료를, 도 6의 (a)에 모식적으로 나타내는 도포 장치(스프레잉 시스템즈 재팬(주) 제조, 스프레이 카트 III, 스프레이 노즐: YB1/8MVAU-SS+SUMV91-SS)를 이용하여, 도 6의 (b)에 나타낸 정사각형의 유리 에폭시 기판(세로 10cm×가로 10cm×두께 1㎜)에 이하의 요령으로 분무 도포하여, 도전성 도료의 도포 안정성을 평가했다.
도 6의 (a)에 있어서, 도면부호 25는 탱크(도료 용기)를 나타내고, 도면부호 26은 튜브를 나타내고, 도면부호 27은 노즐을 나타내고, 도면부호 28은 회전대를 나타내고, 도면부호 29는 교반 장치를 나타내고, 도면부호 30은 기체(氣體) 도입관을 나타내고, 도면부호 31은 유리 에폭시 기판을 나타낸다. 탱크(25)는 대략 원통형으로 용량 3L의 용기이며, 교반 날개를 가지는 교반 장치(29)가 구비되고, 기체 도입관(30)으로부터 질소 등의 기체를 도입하여 내부를 가압하도록 이루어져 있다. 튜브(26)는 길이 3m, 내경(內徑) 4㎜이고, 탱크(25)와 노즐(27)을 서로 접속하고 있다. 튜브(26)는 일부에 늘어짐(26a)을 가지고, 늘어짐 부분의 고저차(도 6의 (a)에서의 t)는 3cm이다. 노즐(27)의 길이는 78㎜, 분사 구경은 0.5㎜이다. 대를(28)의 상면으로부터 노즐(27)의 선단부까지의 거리는 8cm이다.
유리 에폭시 기판(31)에는 도 6의 (b)에 나타낸 바와 같이, 4조각의 폴리이미드 테이프(32∼35)를 유리 에폭시 기판(31)의 각 모서리부 근방에 각각 첩부하고, 폴리이미드 테이프(36)를 유리 에폭시 기판(31)의 중앙부에 첩부했다. 각 폴리이미드 테이프(32∼36)의 면적은 1cm×1cm(도 6의 (b)에서의 치수 a 및 b가 모두 1cm)이며, 각 폴리이미드 테이프(32∼35)는, 유리 에폭시 기판(31)의 각 변으로부터 1cm 내측(도 6의 (b)에서의 치수 c 및 d가 모두 1cm)에, 테이프의 변이 기판의 변에 평행하게 되도록 첩부되어 있다.
이 유리 에폭시 기판(31)을, 회전대(28)의 상면 중앙부에 배치했다. 노즐(27)의 선단부로부터 유리 에폭시 기판(31)까지의 수평 거리(도 6의 (a)에서의 s)는 25cm로 했다. 다음으로, 탱크(25)에 도전성 도료 2kg을 투입하고, 직후에 회전대(28)을 160rpm으로 회전시키면서, 하기 스프레이 조건 하에서 스프레이 도포를 행하고, 100℃에서 60분간 가열하여, 두께 20㎛의 도전성 도료의 경화물을 형성했다.
또한, 상기 도전성 도료를 탱크(25)에 투입 후 20분간 경과하고 나서 상기와 동일한 조건 하에서 스프레이 도포를 행하고, 동일한 조건 하에서 가열하여 두께 약 20㎛로 되도록 도전성 도료의 경화물을 형성했다.
이하, 도전성 도료를 탱크(25)에 투입한 직후에 형성한 도전성 도료의 경화물을 「경화물 A」로 기재하고, 도전성 도료를 탱크(25)에 투입 후 20분간 경과하고 나서 형성한 도전성 도료의 경화물을 「경화물 B」로 기재한다.
<스프레이 조건>
액압(液壓): 0.1MPa, 패턴 에어: 0.07MPa
실온: 25℃, 습도: 60%
도포 시간 및 도포 횟수: 도포 시간 8초, 도포 횟수 4왕복
가열이 종료되고 나서 30분간 실온에서 방치한 후에 폴리이미드 테이프(32∼36)를 각각 벗기고, 도 6의 (c)에 나타낸 바와 같이, 벗긴 부분(화살표 X)의 유리 에폭시 기판(31)의 두께와, 그 벗긴 부분에 인접하는, 유리 에폭시 기판(31) 위에 도전성 도료의 경화물(41)이 형성된 부분(화살표 Y)의 두께를 각각 마이크로미터로 측정하고, 후자에서 전자를 빼는 것에 의해 5개소의 도전성 도료의 경화물의 두께를 구했다.
경화물 A의 두께 및 경화물 B의 두께로부터, 도포 안정성의 평가를 행했다. 평가 기준은 이하와 같다.
○: 5개소 전부의 경화물 A의 두께, 및 5개소 전부의 경화물 B의 두께가, 20㎛±5㎛의 범위에 들어 있었음
×: 1개소 이상으로, 두께가 20㎛±5㎛의 범위에 들어가지 않는 경화물 A, 및/또는, 경화물 B가 형성되어 있었음
[표 1]
Figure pct00001
[표 2]
Figure pct00002
표 1, 2에 나타낸 바와 같이, 실시예 1∼7에 관한 도전성 도료는 경화성, 도전성, 차폐성, 보존 안정성, 밀착성, 및 도포 안정성이 우수했다.
비교예 1은, 금속 입자(B)의 함유량이, 바인더 성분(A) 100 질량부에 대하여 1000 질량부 미만인 예이며, 도전성 및 차폐성이 뒤떨어져 있었다.
비교예 2는, 금속 입자(B)의 함유량이, 바인더 성분(A) 100 질량부에 대하여 4000 질량부를 넘는 예이며, 경화성 2, 밀착성, 및 도포 안정성이 뒤떨어져 있었다.
비교예 3은, 블록 이소시아네이트 경화제(C)의 함유량이, 바인더 성분(A)에 대하여 50 질량부 미만인 예이며, 경화성 1, 경화성 2, 도전성, 차폐성, 밀착성, 도포 안정성이 뒤떨어져 있었다. 여기에서, 도전성 및 차폐성이 뒤떨어져 있었던 것은, 도전성 도료의 저온(110℃ 이하)에서의 경화가 불충분했기 때문으로 추측된다.
비교예 4는, 블록 이소시아네이트 경화제(C)의 함유량이, 바인더 성분(A)에 대하여, 150 질량부를 넘는 예이며, 도전성 및 차폐성이 뒤떨어져 있었다. 이것은, 경화제(C)의 함유량이 증가하는 것에 의해, 도전성 도료 중의 금속 입자(B)의 함유 비율이 상대적으로 감소한 것에 의한 것으로 추측된다.
비교예 5는, 용제(D)의 함유량이, 바인더 성분(A) 100 질량부에 대하여 200 질량부 미만인 예이며, 도전성 도료의 점도가 높고, 도포 안정성이 뒤떨어져 있었다.
비교예 6은, 용제(D)의 함유량이, 바인더 성분(A) 100 질량부에 대하여 1500 질량부를 넘는 예이며, 경화성, 도전성, 밀착성, 및 도포 안정성이 뒤떨어져 있었다.
비교예 7, 8은, 경화제로서 블록 이소시아네이트 경화제 이외의 경화제를 사용한 예이며, 도전성, 차폐성, 및 보존 안정성이 뒤떨어져 있었다. 여기에서, 도전성 및 차폐성이 뒤떨어져 있었던 것은, 블록 이소시아네이트 경화제 이외의 경화제에서는 저온(110℃ 이하)에서의 도전성 도료의 경화가 불충분했기 때문으로 추측된다.
1 : 기판
2 : 전자 부품
3 : 그라운드 회선 패턴
4 : 봉지재
5 : 패키지
6 : 홈부
7 : 도전성 도료
7a : 차폐층
8 : 차폐 패키지
25 : 탱크
26 : 튜브
27 : 노즐
28 : 회전대
29 : 교반 장치
30 : 기체 도입관
31 : 유리 에폭시 기판
32∼36 : 폴리이미드 테이프
41 : 도전성 도료의 경화물

Claims (7)

  1. 에폭시 수지를 포함하는 바인더 성분(A) 100 질량부에 대하여,
    금속 입자(B)를 1000∼4000 질량부,
    블록 이소시아네이트 경화제(C)를 50∼150 질량부,
    용제(D)를 200∼1500 질량부 함유하는, 도전성(導電性) 도료.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 금속 입자(B)는, 은 분말, 은 피복 구리 분말 및 은 피복 구리 합금 분말로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종인, 도전성 도료.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    차폐 패키지에 사용되는, 도전성 도료.
  4. 기판 상에 전자 부품이 탑재되고, 상기 전자 부품이 봉지재(封止材)에 의해 봉지된 패키지가 차폐층에 의해 피복된 차폐 패키지의 제조 방법으로서,
    기판 상에 복수의 전자 부품을 탑재하고, 상기 기판 상에 봉지재를 충전하여 경화시키는 것에 의해, 상기 전자 부품을 봉지하여 패키지를 제작하는 패키지 형성 공정;
    상기 패키지가 형성된 상기 기판 상에, 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 도전성 도료를 도포하는 도전성 도료 도포 공정;
    상기 도전성 도료가 도포된 상기 기판을 가열하여, 상기 도전성 도료를 경화시키는 것에 의해 차폐층을 형성하는 차폐층 형성 공정; 및
    상기 패키지가 개편화(個片化)하도록 상기 기판을 절단하는 절단 공정;
    을 포함하는, 차폐 패키지의 제조 방법.
  5. 기판 상에 전자 부품이 탑재되고, 상기 전자 부품이 봉지재에 의해 봉지된 패키지가 차폐층에 의해 피복된 차폐 패키지의 제조 방법으로서,
    기판 상에 복수의 전자 부품을 탑재하고, 상기 기판 상에 봉지재를 충전하여 경화시키는 것에 의해, 상기 전자 부품을 봉지하여 패키지를 제작하는 패키지 형성 공정;
    상기 패키지 형성 공정 후, 상기 복수의 전자 부품 사이의 봉지재를 절삭하여 홈부를 형성하고, 이들 홈부에 의해 상기 기판 상의 상기 패키지를 개별화시키는 패키지 개별화 공정;
    상기 패키지가 형성된 상기 기판 상에, 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 도전성 도료를 도포하는 도전성 도료 도포 공정;
    상기 도전성 도료가 도포된 상기 기판을 가열하여, 상기 도전성 도료를 경화시키는 것에 의해 차폐층을 형성하는 차폐층 형성 공정; 및
    상기 패키지가 개편화하도록 상기 홈부를 따라 상기 기판을 절단하는 절단 공정;
    을 포함하는, 차폐 패키지의 제조 방법.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 차폐층 형성 공정에서의 가열 온도가, 90∼110℃인, 차폐 패키지의 제조 방법.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 도전성 도료를 수지 성형품에 도포하는 도전성 도료 도포 공정; 및
    상기 도료가 도포된 수지 성형품을 90∼110℃의 온도에서 가열하고, 상기 도료를 경화시키는 것에 의해 차폐층을 형성하는 차폐층 형성 공정;
    을 포함하는, 차폐층을 가지는 수지 성형품의 제조 방법.
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