WO2007052661A1

WO2007052661A1 - 導電性接着剤

Info

Publication number: WO2007052661A1
Application number: PCT/JP2006/321753
Authority: WO
Inventors: Atsushi Yamaguchi; Hidenori Miyakawa; Takayuki Higuchi; Koso Matsuno; Hideyuki Tsujimura
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority date: 2005-11-02
Filing date: 2006-10-31
Publication date: 2007-05-10
Also published as: JP4897697B2; JPWO2007052661A1; US20090114885A1; US7785500B2

Abstract

　電子部品実装において、金属成分のマイグレーション及び硫化の発生を防止する導電性接着剤を提供する。導電性接着剤は、熱硬化性樹脂に金属フィラー粒子を分散させてなる。金属フィラー粒子には、Ｓｎ、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｂｉ及びＮｉの群から選ばれる少なくとも１種の金属とＡｇとの合金からなる組成の金属フィラー粒子、その金属フィラー粒子とＡｇフィラー粒子との混合物、又はＳｎ等の金属によってＡｇフィラー粒子の表面に被覆層を形成した金属フィラー粒子を用いることができる。

Description

明細書

導電性接着剤

技術分野

[0001] 本発明は、電子回路基板の電子部品実装または配線形成に用いるための導電性接着剤に関するものである。

背景技術

[0002] 従来、電子部品実装するための接合材料には、 Sn—Pb系はんだ材料、特に 63S n— 37Pb共晶組成（Sn63重量％及び Pb37重量％の組成）を有する Sn— Pb共晶はんだ材料が一般的に用いられて、た。

[0003] しかし、近年、電子部品実装において、はんだ付け部の機械的強度向上や熱衝撃強度等の信頼性特性向上への要求が高まってきている。一方、地球環境保護の関心が高まる中、電子回路基板などの産業廃棄物の処理についての法規制も進みつつあり、鉛も世界的に法規制の対象となりつつある。

[0004] そこで、接合材料も、 Sn—Pb系はんだ材料から、鉛を含まないはんだ材料、いわゆる鉛フリーはんだ材料への移行が図られつつある。 2種の金属を主成分とする鉛フリーはんだの代表例には、共晶型合金材料であって濡れ性に優れる材料として、 Sn Ag系はんだがある（特許文献 1)。

[0005] Sn— Ag系はんだの融点は、 Sn— Pb系はんだの融点（約 183°C)と比べて 30〜4 0°C程度高いので、 Sn— Ag系はんだを用いる場合のはんだ付け温度は、 Sn—Pb 系はんだを用いる場合よりも高くなる。そのため、 Sn—Ag系はんだを用いると、電子部品を実装する際の実装温度が電子部品の耐熱温度以上になる事態が生じること力 Sあり、そのような場合には電子部品を損傷させ得るという問題点を有していた。

[0006] 上述のように、はんだの融点は実装温度に影響し得るので、より低融点化を達成し得る鉛フリーはんだが開発されてきている。更に、そのような鉛フリーはんだの金属成分と榭脂成分、特に熱硬化性榭脂成分とを配合した導電性接着剤が開発されてきて V、る。金属成分の融点及び熱硬化性榭脂成分の硬化温度の両者が比較的低!、導電性接着剤を用いると、電子部品を実装する際に、電子部品の熱による損傷を防止ないし軽減することができるので、そのような導電性接着剤ははんだに代わる接合材料として注目されている。（特許文献 2)

特許文献 1：特許第 3027441号明細書

特許文献 2 :特開平 10— 163605号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0007] 一般的な導電性接着剤は、鉛フリーはんだの金属成分を塊状形態力薄片状形態までのいずれかの形態としたフィラー粒子と熱硬化性榭脂成分とを所定の割合で配合して形成されている。このような導電性接着剤を用いて、回路基板に電子部品を接合すると、バルタ金属である鉛フリーはんだによる接合の場合と比べて体積抵抗率が高くなつたり、同じ組成の導電性接着剤を用いても、場合によって体積抵抗率にばらつきが生じたりする傾向があった。そのため、導電性接着剤は用途が限定されていた。

[0008] 特に、金属成分として Agフィラー粒子を含む導電性接着剤を用いて電子部品の接合を行った場合には、その電子部品を使用する環境によっては Agフィラー粒子がマィグレーシヨンを生じたり及び Z又は硫ィ匕されることがあった。

[0009] 金属成分として Agフィラー粒子を含む導電性接着剤の場合、 Agフィラー粒子は導電性接着剤の主要な導電性成分であるため、 Agフィラー粒子がマイグレーションを生じた場合及び硫化された場合の!/、ずれの場合であっても、その接合部又は配線形成部の抵抗率が上昇することになる。このことは、その電子部品の信頼性の経時的な低下をまねき、その電子部品及びその電子部品を使用した電気電子機器の寿命が短くなることにつながり得る。従って、金属フィラー粒子、特に Agフィラー粒子のマイグレーション及び硫ィ匕を防止することが求められていた。

[0010] 本発明は、金属成分としての金属フィラー粒子及び榭脂成分としての熱硬化性榭脂を含んでなる導電性接着剤であって、接合後にお、て Agフィラー粒子のマイダレーシヨン及び硫化の発生を防止することができる導電性接着剤を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段 [0011] 本願の第 1の発明は、 Sn、 Cu、 In、 Bi及び Niの群から選ばれる少なくとも 1種の金属と Agとの合金力なる金属フィラー粒子成分、並びに榭脂成分を含んでなることを特徴とする導電性接着剤を提供する。本願の第 1の発明において、金属フイラ一粒子成分には、必須の成分である Ag成分と、 Sn、 Cu、 In、 Bi及び Niの群力も選ばれる少なくとも 1種の金属成分との合金組成を有するものを用いる。金属フィラー粒子は 5〜30 mの平均粒子径を有することが好ましい。また、榭脂成分は熱硬化性榭脂を主成分とすることが好まし、。

[0012] 本願の第 2の発明は、 Sn、 Cu、 In、 Bi及び Niの群から選ばれる少なくとも 1種の金属と Agとの合金力もなるフィラー粒子と Agフィラー粒子とを混合してなる金属フィラー粒子成分、並びに榭脂成分を含んでなることを特徴とする導電性接着剤を提供する。本願の第 2の発明の金属フィラー粒子成分には、上述した第 1の発明の金属フイラ一粒子成分として用いることができる合金組成の金属フィラー粒子と、 Agフイラ一粒子との混合物を用いる。金属フィラー粒子は 5〜30 mの平均粒子径を有することが好ましい。また、榭脂成分は熱硬化性榭脂を主成分とすることが好ましい。

[0013] 本願の第 1及び第 2の発明の合金に関して、 Bi及び Inはその合金の低融点化を目的として配合する。合金中の Biの含有量は、 0. 1〜70重量％の範囲が好ましぐ 10 〜60重量％の範囲がより好適である。 Biの含有量が 0. 1重量％より少ないと低融点化の効果が十分に得られず、 70重量％を超えるとそれ以上の低融点化の効果が得られないためである。合金中の Inの含有量は、 1. 0〜70重量％の範囲が好ましぐ 2 . 0〜60重量％の範囲がより好適である。 Inの含有量が 1. 0重量％より少ないと低融点化の効果が十分に得られず、 70重量％を超えるとそれ以上の低融点化の効果が得られないためである。

[0014] 本願の第 3の発明は、 Agフィラー粒子と、 Cu、 Sn、 Ni、 Zn及び A1の群から選ばれる少なくとも 1種の金属フィラー粒子とを混合してなる金属フィラー粒子成分、並びに榭脂成分を含んでなることを特徴とする導電性接着剤を提供する。金属フィラー粒子は 5〜30 mの平均粒子径を有することが好ましい。また、榭脂成分は熱硬化性榭脂を主成分とすることが好ま U 、。

[0015] 本願の第 1〜第 3の発明の合金に関して、 Cuは合金の機械的特性向上を目的として配合する。合金中の Cuの含有量は、 0. 1〜1. 0重量％の範囲が好ましぐ 0. 2〜 0. 9重量％の範囲がより好ましい。 Cu含有量が 0. 1重量％よりも少量であれば、その機械的特性を向上するという効果が得られず、 1. 0重量％を超えると合金がより脆くなる傾向を示して機械的特性に関して逆効果となるためである。

[0016] 本願の第 1〜第 3の発明の合金に関して、 Niは Snの酸ィ匕抑制を目的として配合する。合金中の Niの含有量は、 0. 01〜： L 0重量％の範囲が好ましぐ 0. 1〜0. 5重量％の範囲がより好ましい。 Ni含有量が 0. 1重量％よりも少量であれば、その Snの酸化抑制という効果が得られず、 1. 0重量％を超えると強固な Ni酸化膜が形成されて融点が上昇して、 Sn酸ィ匕抑制の効果は得られな、ためである。

[0017] 本願の第 4の発明は、 Agフィラー粒子の表面に Sn含有金属による被覆層を設けた金属フィラー粒子成分、並びに榭脂成分を含んでなることを特徴とする導電性接着剤を提供する。 1つの態様において、この導電性接着剤の金属フィラー粒子成分は、熱処理して、少なくとも Agフィラー粒子の表面において Agと前記被覆層の金属とを合金化させることができる。もう 1つの態様において、 Sn含有金属には Snのみを成分とする金属を用いることもできる。また、もう 1つの態様において、 Sn含有金属には、 C u、 In、 Bi、 Ni及び Agの群力選ばれる少なくとも 1種の金属と Snとの合金を用いることもできる。被覆はメツキなどの手段によって行うことができる。金属フィラー粒子は 5 〜30 mの平均粒子径を有することが好ましい。また、榭脂成分は熱硬化性榭脂を主成分とすることが好まヽ。

[0018] 本願の第 4の発明に関して、 Snと Cu、 In、 Bi、 Ni及び Agの群力選ばれる少なくとも 1種の金属との合金又は Sn単独によって形成された被覆層を熱処理して、少なくともその被覆層の内側の Agフィラー粒子の表面において、 Agと前記被覆層の金属とを合金化させると、 Agと前記被覆層の金属とが合金化した部分が Agよりも遙かに低、融点を示すようにすることができる。

[0019] 本願の第 1〜第 4の発明に共通する特徴として、金属フィラー粒子成分中の Ag含量は 50重量％以上であり、従って Ag以外の金属の含量は 50重量％以下である。

[0020] 本願の第 5の発明は、 Cu、 In、 Bi、 Ni、及び Agの群から選ばれる少なくとも 1種の金属と Snとの合金力もなる金属フィラー粒子成分、並びに榭脂成分を含んでなることを特徴とする導電性接着剤を提供する。この発明において、金属フィラー粒子成分には、必須の成分である Snに、 Cu、 In、 Bi、 Ni、及び Agの群から選ばれる少なくとも 1種の金属を配合した合金組成の金属フィラー粒子を用いる。また、この発明の 1 つの変更態様として、前記合金組成の金属フィラー粒子と Snフィラー粒子との混合物を調製して、金属フィラー粒子成分とすることもできる。金属フィラー粒子は 5〜30 /z mの平均粒子径を有することが好ましい。また、榭脂成分は熱硬化性榭脂を主成分とすることが好ましい。

[0021] 本願の第 5の発明に関して、 Biを配合することによって、金属フィラー粒子のぬれ性を向上すること、及び低融点化を図ることができる。 Biの含有量は、 0. 1重量％ょり少ないとぬれ性を向上させる効果が得られず、 60重量％を超えるとぬれ性向上及び低融点化の効果が得られないので、 0. 1〜60重量％の範囲であることが好ましい。

[0022] 本願の第 5の発明に関して、 Inを配合することによって、金属フィラー粒子の低融点化を図ることができる。 Inの含有量は、 1重量％より少ないと低融点化の効果が十分に得られず、 60重量％を超えても同様にそれ以上の低融点化の効果が得られないので、 1〜60重量％の範囲であることが好ましい。

[0023] 本願の第 5の発明に関して、 Cu及び Agを配合することによって、合金の機械的特性の向上を図ることができる。 Cuの含有量は、 0. 1重量％よりも少量であれば、その機械的特性に対する効果は得られないため、 0. 1重量％以上であることが好ましい。より好ましい Cuの含有量は、 0. 5〜0. 7重量⁰ /₀の範囲である。

[0024] 本願の第 5の発明に関して、 Agの含有量は、 0. 1重量％よりも少量であれば、機械的特性に対する効果は得られず、 5重量％を超えると急激に融点が上昇するため、 0. 1〜5重量％の範囲である。

[0025] 本願の第 5の発明に関して、 Niを配合することによって、 Snの酸ィ匕抑制を図ることができる。 Niの含有量は、 0. 01重量％よりも少量であれば、その Snの酸化抑制という効果が得られず、 1. 0重量％を超えると強固な Ni酸化膜が形成されて、融点が上昇し、効果は得られない。 Ni含有量は、 0. 01-0. 1重量％Niが好適である。

[0026] 本願の第 1〜第 5の発明に共通する特徴として、 Cu、 Sn、 Ni、 Zn及び A1の群に属する金属は Agよりもイオン化傾向が大きいので、これらの金属を Agと共存させることによって、 Agのイオンィ匕を有効に抑制することができる。共存には、 Ag粒子と Cu、 S n、 Ni、 Zn及び Alの群の 1種又は 2種以上の金属粒子とを混合する形態も、 Agと Cu 、 Sn、 Ni、 Zn及び Alの群の 1種又は 2種以上の金属とを合金化する形態も含まれる。 Agに加えて、 Cu、 Sn、 Ni、 Zn及び Alの群の 1種又は 2種以上の合金が存在することによって、マイグレーションを抑制する効果及び硫ィ匕を抑制する効果が認められるようになる。 Cu、 Sn、 Ni、 Zn及び Alの群の 1種又は 2種以上の合金は、 Agに対して少なくとも 0. 1重量％添加すれば、 Agのマイグレーション抑制効果及び硫ィ匕を抑制する効果が認められる。

[0027] 本願の第 6の発明は、第 1〜第 5の発明に係る導電性接着剤において、榭脂成分中の第 1の成分として用いる熱硬化性榭脂のための硬ィ匕剤力 Cu、 Sn、 Ni、 Zn及び Alの群カゝら選ばれる金属の錯体を含むことを特徴とする。 Cu、 Sn、 Ni、 Zn及び A 1等の Agよりもイオン化傾向が大きいので、これらの金属を Agと共存させることによつて、 Agのイオンィ匕を有効に抑制することができる。

[0028] 第 1〜第 5の発明に係る導電性接着剤において、榭脂成分中に、 Cu、 Sn、 Ni、 Zn 及び Al等の Agよりもイオン化傾向が大きい金属を含有する有機化合物又は金属錯体を含ませることによつても、 Agのマイグレーション抑制効果が認められる。

[0029] 本願の各発明に共通する事項であるが、導電性接着剤の榭脂成分としては、当業者に既知の種々の熱硬化性榭脂を用いることができる。本発明では、熱硬化性榭脂として、エポキシ系榭脂、アクリル系榭脂、フエノール系榭脂、ポリイミド系榭脂、熱硬化性ポリウレタン榭脂、不飽和ポリエステル榭脂等を用いることができるが、好ましい熱硬化性榭脂はエポキシ系榭脂である。エポキシ系榭脂は一液硬化型、二液硬化型など種々のものを用いることができる力一液硬化型のものが好ましい。また、熱硬化性榭脂を用いる場合には、基本的に当業者に既知の硬化性榭脂の系（特定の硬化性榭脂及びその硬化に必要とされる特定の種類の硬化剤等を必要な量で含む系 )を榭脂成分に含めて用いる。

[0030] 更に、榭脂成分が還元性を有する榭脂を含む場合には、加熱硬化過程中でも導電性接着剤組成物内をある程度還元性雰囲気に保つことができるので、加熱硬化過程において金属フィラー粒子の表面に酸ィ匕膜が生じることを実質的に防止することができる。加熱硬化過程中における金属フィラー粒子表面の酸ィ匕を防止することによって、加熱硬化過程における低融点金属成分の溶融不良や、 Agフィラー粒子表面に酸ィ匕膜が生成することを防止することができる。

[0031] 1つの形態において、還元性のある榭脂はカルボキシル基を有する化合物、例えばカルボン酸を含むことが好ましい。榭脂中にそのような化合物をカ卩えることによって、低融点金属の酸ィ匕膜を除去し (低融点金属の表面に酸ィ匕膜が生成することを防止し）、溶融し易くするため還元剤としての作用を発現させることができる。尚、そのような化合物には、脂肪族カルボン酸、芳香族カルボン酸、脂環式カルボン酸等の種々のカルボン酸を用いることができる。そのような化合物の例として、アジピン酸、アビチェン酸、ァスコルビン酸、アクリル酸、クェン酸、ポリアクリル酸、リンゴ酸、ピメリン酸、パルミチン酸、ミリスチン酸、ラウリン酸、セバシン酸、スベリン酸、マレイン酸、コハク酸、ァゼライン酸、フマル酸、ダルタル酸、マロン酸等を挙げることができる。また、そのカルボン酸は、 Na、 Ag、 Cu、 K等の金属塩の形態であることが好ましい。

[0032] 榭脂成分に第 1の榭脂成分と第 2の榭脂成分とを用いる場合の割合は、重量基準で、第 1の榭脂成分：第 2の榭脂成分が 90 : 10〜： LO : 90の範囲、特に 50 : 50〜80： 20の範囲が好ましい。また、金属フィラー粒子成分に対する第 2の榭脂成分の割合は、 20重量％以下が好適である。 20重量％を超えると、還元剤及び Z又は硬化剤としての作用にそれ以上の変化は認められないためである。第 2の榭脂成分が硬化剤として作用する場合には、第 1の榭脂成分に用いる硬化剤の使用量を減らすこともできる。

発明の効果

[0033] 本願第 1の発明の導電性接着剤は、その金属フィラー粒子成分を Sn、 Cu、 In、 Bi 及び Niの群カゝら選ばれる少なくとも 1種の金属と Agとの合金によって作製しているので、その Ag成分は合金組成の一部となっている。従って、この導電性接着剤を 2つの接点の接合に使用した場合に、 Agフィラー粒子がマイグレーションを生じたり、硫ィ匕されたりすることを有効に防止することができる。

[0034] 本願第 2の発明の導電性接着剤に関して、 Sn、 Cu、 In、 Bi及び Niの群カゝら選ばれる少なくとも 1種の金属と Agとの合金による金属フィラー粒子の中で、その Ag成分は合金組成の一部となっているので、この導電性接着剤を 2つの接点の接合に使用した場合に、その金属フィラー粒子から Agフィラー粒子がマイグレーションを生じたり、又は Agフィラー粒子が硫ィ匕されたりすることを有効に防止することができる。更に、この合金は Agと対比して遙かに低、融点を有することから、合金による金属フイラ一粒子と Agフィラー粒子との混合物を金属フィラー粒子成分とするこの導電性接着剤を適用後、加熱すると、流動状態を保っている榭脂成分の中で、合金組成の金属フイラ一粒子は溶融及び流動して、 Agフィラー粒子の周りを包囲し又は Agフィラー粒子どうしの間を連絡し及び合一化し、榭脂成分の中で実質的に金属接合又は金属結合を形成して導電経路を形成することができる。その後、熱硬化性榭脂が硬化すると、熱硬化性榭脂の中でフィラー粒子が合一化して相互に連絡して形成した導通経路が得られる。従って、少なくとも Agフィラー粒子の表面は合金によって包囲されているので、適用後において、 Agフィラー粒子がマイグレーションを生じたり、硫化を生じたりすることを有効に防止することができると考えられる。

[0035] 本願の第 3の発明の導電性接着剤は、 Agフィラー粒子と、 Cu、 Sn、 Ni、 Zn及び Al の群力選ばれる少なくとも 1種の金属フィラー粒子とを混合してなる金属フイラ一粒子を用いており、 Ag以外の金属フィラー粒子がそれ自体比較的低、融点を有すること及び Agよりも大きいイオン化傾向を有することによって、この導電性接着剤を 2つの接点の接合に使用した場合に、 Agフィラー粒子がマイグレーションを生じたり、硫ィ匕されたりすることを有効に防止することができる。

[0036] 本願の第 4の発明の導電性接着剤では、 Agフィラー粒子の表面に Sn含有金属による被覆層を設けた金属フィラー粒子を用いる。この金属フィラー粒子は、 Agよりも大きいイオン化傾向を有する Snを主成分とする金属の被覆層を有するため、 Agフイラ一粒子がマイグレーションを生じたり、硫ィ匕されたりすることを有効に防止することができる。更に、この金属フィラー粒子は、熱処理することによって、 Agフィラー粒子の表面 (即ち、 Agフィラー粒子と Sn含有金属の被覆層との界面）において少なくとも A g— Sn合金を形成しており、場合によって合金はその他の金属をも組成に含むことができる。 Snは Agよりも大きいイオン化傾向を有しており、その合金は比較的低い融点を有し得る。従って、この導電性接着剤を 2つの接点の接合に使用した場合に、 Ag フィラー粒子がマイグレーションを生じたり、硫ィ匕されたりすることを有効に防止することがでさる。

[0037] 本願の第 5の発明の導電性接着剤は、 Snを必須の成分とする合金組成の金属フィラー粒子であって、比較的低融点の金属フィラー粒子を用いることから、この導電性接着剤を適用後、加熱すると、金属フィラー粒子どうしが接触することによって導電パスを形成することに加えて、金属フィラー粒子の少なくとも表面部分、好ましくは全体が溶融して、流動状態を保って、る榭脂成分の中で溶融状態の金属フィラー粒子の金属成分どうしが合一化及び連絡して、実質的に金属接合又は金属結合を形成する。その後、熱硬化性榭脂が硬化すると、熱硬化性榭脂の中でフィラー粒子が合一化して相互に連絡して形成した導通経路が得られる。

[0038] 本願の第 6の発明の導電性接着剤は、第 1〜第 5の発明に係る導電性接着剤において、榭脂成分中の第 1の成分として用いる熱硬化性榭脂のための硬化剤が、 Cu、 Sn、 Ni、 Zn及び A1の群カゝら選ばれる金属の錯体を含むことを特徴とする。 Cu、 Sn、 Ni、 Zn及び A1等の Agよりもイオン化傾向が大きいので、これらの金属を Agと共存させることによって、 Agのイオンィ匕を有効に抑制することができる。

[0039] 尚、本発明の導電性接着剤は、電子部品接合用または配線形成に使用することができる。また、使用例としては、 CCD素子、フォログラム素子、チップ部品等の電子部品の接続用及びそれらを接合する基板の配線形成に用いることができる。それによつて形成した電子部品及び基板は、 DVD、携帯電話、ポータブル AV機器、ノート P C、デジタルカメラ等の種々の電気製品に使用することができる。

発明を実施するための最良の形態

[0040] (実施の形態 1)

表 1の各実施例に示す組成を有するように、 Agと Ag以外の金属との合金組成を調製し、その合金を粒状ィ匕して、約 5 mの平均粒子径を有する金属フィラー粒子を作製した。この金属フィラー粒子 80重量部を、熱硬化性エポキシ榭脂 20重量部に添カロして、本願第 1の発明の導電性接着剤を作製した。本願の発明に用いるのに好ましいエポキシ榭脂として、例えば、ェピコート 828、ェピコート 807 (ジャパンエポキシレジン (JER)製)を挙げることができる。この実施の形態では、熱硬化性エポキシ榭脂にはェピコート 828 (ジャパンエポキシレジン (JER)製）を、硬化剤には 2PHZ (四国化成製 )を用いた。

尚、各実施例について、実施例の番号の後に「- a」の記号を付した例は、金属フィラー粒子の調製段階で、 Agフィラー粒子の表面に Sn含有金属の被覆層を設けた例であり、

実施例の番号の後に「- b」の記号を付した例は、金属フィラー粒子の調製段階で、 Sn含有金属の被覆層を形成後、熱処理した例である。

各実施例の導電性接着剤を、 JISZ3197に規定されている櫛形電極に印刷し、 15 0°Cにて 10分間で硬化した。電極間には DC45〜50Vを印加し、 85°C— 85%の恒温恒湿層で 1000時間放置した後、接合部に Agのマイグレーションが発生する力否かを調べた。 Agのマイグレーションが発生したカゝ否かは、拡大鏡（20倍以上)で確認し、一方の極から他方の極への樹枝状の金属の生成が見られれば、マイグレーションの発生とみなした。

使用した金属フィラー粒子成分 (重量％)とマイグレーション発生の結果を表 1に示す。

[表 1]

マイグレー

Ag Sn Cu In Bi Ni

ションの発生実施例 1 -a 99.5 0.5 〇

実施例 1 -b 99.5 0.5 〇

実施例 2- a 99.5 0.5 〇

実施例 2-b 99.5 0.5 〇

実施例 3- a 99.5 0.5 〇

実施例 3-b 99.5 0.5 〇

実施例 4- a 99.5 0.5 〇

実施例 4-b 99.5 0.5 〇

実施例 5 -a 99.5 0.5 〇

実施例 5-b 99.5 0.5 〇

実施例 6 -a 50 50 〇

実施例 6-b 50 50 〇

実施例 7 -a 99 1 〇

実施例 7-b 99 1 〇

実施例 8- a 95 5 〇

実施例 8-b 95 5 〇

実施例 9- a 95 5 〇

実施例 9-b 95 5 〇

実施例 10- a 99.9 0.1 〇

実施例 10-b 99.9 0.1 〇

比較例 1 100 X マイグレーションの発生の評価：

〇=マイグレーションは発生しなかった

X =マイグレーションが発生した

このマイグレーションの発生の評価方法を、以下のすべての実施の形態に適用する。

(実施の形態 2)

表 2の各実施例に示す組成を有するように、 Snと Sn以外の金属との合金組成を調製し、その合金を粒状ィ匕して、約 5 /zmの平均粒子径を有する合金フィラー粒子を作製した。この合金フィラー粒子 80重量部を、熱硬化性エポキシ榭脂 20重量部に添加して、本願第 5の発明の導電性接着剤を作製した。熱硬化性エポキシ榭脂にはェピコート 828 (ジャパンエポキシレジン (JER)製）を、硬化剤には 2PHZ (四国化成製）を用いた。各実施例の導電性接着剤を用いて、マイグレーションが発生するカゝ否かを、実施の形態 1と同様にして調べた。使用した金属フィラー粒子成分 (重量％)とマイグレーシヨン発生の結果を表 2に示す。

[表 2]

(実施の形態 3)

表 3の各実施例に示す組成を有する金属を用いてメツキ法により、約 5 mの平均粒子径を有する Agフィラー粒子の表面に金属の被覆層を形成した。これを各実施例の金属の組成の融点を約 20°C上回る温度（融点 +約 20°Cの温度）に加熱処理して、各金属フィラー粒子の少なくとも Agフィラー粒子の表面にぉ、て Agと被覆層の金属成分とを合金化させて、本願第 4の発明の金属フィラー粒子成分を作製した。 Agと被覆層の金属とを 10 : 1の重量比で使用した。このようにして得られた金属フイラ一粒子成分 80重量部を、熱硬化性エポキシ榭脂 20重量部に添加して、本願第 4の発明の導電性接着剤を作製した。熱硬化性エポキシ榭脂にはェピコート 828 (ジャパンェポキシレジン (JER)製)を、硬化剤には 2PHZ (四国化成製)を用いた。

各実施例の導電性接着剤を用いて、 Agのマイグレーションが発生する力否かを、実施の形態 1と同様にして調べた。使用した金属フィラー粒子成分 (重量％)とマイグレーシヨン発生の結果を表 3に示す。

[表 3]

[0043] (実施の形態 4)

表 1の各実施例に示す組成 (Agを除く）を有する金属力なる金属フィラー粒子であって、約 5 μ mの平均粒子径を有する粒子を作製し、約 5 μ mの平均粒子径を有する Agフィラー粒子と混合して、本願第 3の発明の金属フィラー粒子成分を作製した。金属フィラー粒子と Agフィラー粒子とを 1 : 10の重量比で使用した。この金属フイラ一粒子成分 80重量部を、熱硬化性エポキシ榭脂 20重量部に添加して、本願第 3の発明の導電性接着剤を作製した。熱硬化性エポキシ榭脂にはェピコート 828 (ジャパンエポキシレジン (JER)製)を、硬化剤には 2PHZ (四国化成製)を用いた。

各実施例の導電性接着剤を用いて、 Agのマイグレーションが発生する力否かを、実施の形態 1と同様にして調べた。使用した金属フィラー粒子成分 (重量％)とマイグレーシヨン発生の結果は表 2と同様であった。

[0044] (実施の形態 5)

表 4の各実施例に示す組成を有する Snと Sn以外の金属との合金組成を調製し、その合金を粒状ィ匕して、約 5 μ mの平均粒子径を有する合金フィラー粒子を作製した。これとは別に、約 5 mの平均粒子径を有する Snフィラー粒子を供給し、上記合金フイラ一粒子と Snフィラー粒子とを 1： 10の重量比で混合して、本願第 5の発明に変更を加えた態様の金属フィラー粒子成分を作製した。このようにして得られた金属フイラ一粒子成分 80重量部を、熱硬化性エポキシ榭脂 20重量部に添加して、導電性接着剤を作製した。熱硬化性エポキシ榭脂にはェピコート 828 (ジャパンエポキシレジン (J ER)製)を、硬化剤には 2PHZ (四国化成製)を用、た。各実施例の導電性接着剤を用いて、回路基板に ICチップを接合した。得られた回路基板の処理、及び接合部に Agのマイグレーションが発生するカゝ否かを、実施の形態 1と同様にして調べた。使用した金属フィラー粒子成分 (重量％)とマイグレーション発生の結果を表 4に示す。

[表 4]

(実施の形態 6)

この実施の形態では、熱硬化性榭脂用の硬化剤として、 Cu、 Sn、 Ni、 Zn及び Al の群から選ばれる金属錯体を含む硬化剤を使用する場合に、さらに Agのマイグレーシヨン抑制効果が得られることを確認した。榭脂成分は、次のようにして調製した。熱硬化性榭脂としてェピコート 828 (ジャパンエポキシレジン (JER)製)を用いた。硬化剤には、表 4に示すように、それぞれ Cu、 Sn、 Ni、 Zn又は Alの金属錯体（アジピン酸の金属塩)を含む硬化剤を用いた。硬化剤の熱硬化性榭脂に対する重量比は、 20 : 80とした。

各実施例の導電性接着剤を用いて、接合部に Agのマイグレーションが発生するか否かを、実施の形態 1と同様にして調べた。また、金属成分に Agを用い、熱硬化性エポキシ榭脂にはェピコート 828 (ジャパンエポキシレジン (JER)製）を、硬ィ匕剤には 2 PHZ (四国化成製)を用、た。使用した導電性接着剤の組成とマイグレーション発生の結果を表 4に示す。この実施の形態によれば、マイグレーション発生を抑制することができるだけではなぐ硬化特性及び時間に関する性質も向上した。

[表 5]

産業上の利用可能性

本発明にかかる導電性接着剤は、そのフィラー粒子に低融点金属を含有させることにより、導電性接着剤の加熱硬化過程において、低融点金属フィラー粒子を溶融させ、フィラー粒子間に金属接合を形成させ、導通経路を形成させることにより、ノレク金属並みでかつ安定した体積抵抗率を実現することが可能になるので、硬化温度が鉛フリーはんだの融点より比較的低い導電性接着剤によるはんだ付けにおいては、電子部品の熱損傷は軽減されるため電子機器の実装において、はんだに代わる材料として有用である。

Claims

請求の範囲

[I] Agフィラー粒子の表面に Sn含有金属による被覆層を設けた金属フィラー粒子成分、並びに榭脂成分を含んでなることを特徴とする導電性接着剤。

[2] 前記被覆層を熱処理して、少なくとも Agフィラー粒子の表面において Agと前記被覆層の金属とを合金化させてなる金属フィラー粒子成分を含んでなることを特徴とする請求項 1記載の導電性接着剤。

[3] Agフィラー粒子の表面に Sn含有金属による被覆層を設けた後、熱処理して、少なくとも Agフィラー粒子の表面において Agと前記被覆層の金属とを合金化させてなる金属フィラー粒子と Snフィラー粒子とを混合してなる金属フィラー粒子成分、並びに榭脂成分を含んでなることを特徴とする導電性接着剤。

[4] Sn含有金属力 Cu、 In、 Bi、 Ni及び Agの群力選ばれる少なくとも 1種の金属と S nとの合金である請求項 1〜3のいずれかに記載の導電性接着剤。

[5] Cu、 In、 Bi、 Ni、及び Agの群から選ばれる少なくとも 1種の金属と Snとの合金からなる金属フィラー粒子成分、並びに榭脂成分を含んでなることを特徴とする導電性接着剤。

[6] Cuを 0. 1〜1. 0重量％含有することを特徴とする請求項 1〜5のいずれかに記載の導電性接着剤。

[7] Inを 1. 0-70. 0重量％含有することを特徴とする請求項 1〜6のいずれかに記載の導電性接着剤。

[8] Biを 1. 0〜70. 0重量％含有することを特徴とする請求項 1〜7のいずれかに記載の導電性接着剤。

[9] Niを 0. 01〜： L 0重量％含有することを特徴とする請求項 1〜8のいずれかに記載の導電性接着剤。

[10] 榭脂成分が、第 1の成分として熱硬化性榭脂を含むことを特徴とする請求項 1〜9 の!、ずれかに記載の導電性接着剤。

[II] 榭脂成分中の第 1の成分として用いる熱硬化性榭脂のための硬化剤が、 Cu、 Sn、 Ni、 Zn及び A1の群から選ばれる金属の錯体を含むことを特徴とする請求項 1〜10 の!、ずれかに記載の導電性接着剤。榭脂成分が、第 2の成分として還元性を有する榭脂を含むことを特徴とする請求項 1〜 11の 1、ずれかに記載の導電性接着剤。

請求項 1〜 12のヽずれかに記載の導電性接着剤を用ヽて電気電子部品が接着されていることを特徴とする回路基板。