KR20170102230A

KR20170102230A - 도전성 페이스트

Info

Publication number: KR20170102230A
Application number: KR1020177015868A
Authority: KR
Inventors: 나오토 시오이; 히로시 사이토; 마나미 나카이시
Original assignee: 하리마 카세이 가부시키가이샤
Priority date: 2014-12-26
Filing date: 2015-12-15
Publication date: 2017-09-08
Also published as: JPWO2016104232A1; WO2016104232A1; TW201628019A; TWI684186B; CN107004459A; CN107004459B; JP6623174B2

Abstract

칩형 전자 부품과 기판의 열 팽창차에 의한 크랙이나 표면 박리의 발생을 억제할 수 있는, 칩형 전자 부품의 전극을 형성하기에 바람직한 도전성 페이스트를 제공한다. 도전성 필러와, 킬레이트 형성 물질과, 페놀 수지와, 변성 에폭시 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 도전성 페이스트.

Description

도전성 페이스트 {CONDUCTIVE PASTE}

본 발명은, 예를 들어 칩형 전자 부품의 전극을 형성하기 위해 바람직하게 사용할 수 있는 도전성 페이스트에 관한 것이다.

휴대형 전자 제품 등의 소형 전자 제품에 있어서는, 종종 프린트 배선 기판에 전자 부품이 표면 실장된다. 즉, 칩 인덕터, 칩 콘덴서, 칩 저항 등의 칩형 전자 부품이 기판에 표면 실장된다.

이러한 칩형 전자 부품은, 기판 상의 회로와의 전기적 접속을 위해 통례적으로 1 쌍의 전극 (단자 전극 또는 외부 전극, 혹은 간단히 전극 등으로 불린다) 을 구비하고 있다. 칩형 전자 부품을 기판에 실장할 때에는, 통상적으로 이 단자 전극을 기판 상의 회로에 납땜한다.

특허문헌 1 에는, 이러한 단자 전극을 형성하기에 바람직한 도전성 페이스트로서, 각각 특정 입경을 갖는 은 분말, 주석 은 합금 분말 그리고 은 및/또는 은 주석 합금 미분말과, 열경화성 수지를 특정 비율로 포함하는 열경화성 도전성 페이스트가 개시된다.

또, 용도는 상이하지만, 다음과 같은 도전성 페이스트가 알려져 있다. 즉, 특허문헌 2, 3 에, 기판의 스루홀 부분의 도통을 도모하기 위해 바람직한 도전성 페이스트로서, 구리 분말, 열경화성 수지, 킬레이트 형성 물질, 및 특정 알콕시기 함유 변성 실리콘 수지를 포함하는 도전성 페이스트가 개시된다. 또, 특허문헌 4 에는, 티타네이트 등으로 표면 피복한 구리 분말, 특정 레졸형 페놀 수지, 아미노 화합물, 킬레이트층 형성제, 에폭시 수지, 에폭시폴리올이 특정 비율로 배합된 도전 도료가 개시된다. 또, 특허문헌 5 에는, 납땜 대신에 전자 부품을 배선 회로 상에 고착 접합시키기 위해 사용되는 도전성 접착제로서, 특정 구리-은 합금 분말 및 경화성 수지 조성물로 이루어지고, 경화성 수지 중에 폴리비닐아세탈 수지, 폴리아미드 수지 및/또는 고무 변성 에폭시 수지를 포함하는 도전성 접착제가 개시된다.

국제 공개 제2009/098938호 팜플렛 일본 공개특허공보 2000-219811호 일본 공개특허공보 2002-33018호 일본 공개특허공보 평6-108006호 일본 공개특허공보 평8-302312호

칩형 전자 부품이 기판에 표면 실장된 기판에 있어서는, 그 사용시에 칩형 전자 부품이 발열하여, 칩형 전자 부품과 기판의 열 팽창차에 의해 칩형 전자 부품과 기판의 접속 부분에 변형이 집중되어, 접속 부분에 크랙이나 계면 박리가 발생할 우려가 있다. 크랙이나 계면 박리는, 접속 부분의 도통 불량의 원인이 될 수 있다.

본 발명의 목적은, 전술한 바와 같은 열 팽창차에 의한 크랙이나 표면 박리의 발생을 억제할 수 있는, 칩형 전자 부품의 전극을 형성하기에 바람직한 도전성 페이스트를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 양태에 의해, 도전성 필러와, 킬레이트 형성 물질과, 페놀 수지와, 변성 에폭시 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 도전성 페이스트가 제공된다.

변성 에폭시 수지가 우레탄 변성 수지, 고무 변성 수지, 에틸렌옥사이드 변성 수지, 프로필렌옥사이드 변성 수지, 지방산 변성 수지, 및 우레탄 고무 변성 수지로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종인 것이 바람직하다.

도전성 페이스트에 포함되는 수지의 총량이 도전성 필러 100 질량부에 대하여 11 질량부 이상 43 질량부 이하인 것이 바람직하다.

도전성 페이스트에 포함되는 수지의 총량을 기준으로 하는 변성 에폭시 수지의 함유율이 13 질량％ 이상 60 질량％ 이하인 것이 바람직하다.

페놀 수지가 레졸형 페놀 수지인 것이 바람직하다.

도전성 페이스트에 포함되는 수지의 총량을 기준으로 하는 페놀 수지의 함유율이 38 질량％ 이상 85 질량％ 이하인 것이 바람직하다.

킬레이트 형성 물질이 식 I (식 중, n 은 2 이상 8 이하의 정수 (整數) 를 나타낸다) 로 나타내는 피리딘 유도체 및 1,10-페난트롤린으로 이루어지는 군에서 선택되는 1 종 또는 복수 종의 화합물인 것이 바람직하다.

[화학식 1]

도전성 필러 100 질량부에 대한 킬레이트 형성 물질의 비율이 0.1 질량부 이상 2.0 질량부 이하인 것이 바람직하다.

도전성 페이스트가 붕소 화합물을 추가로 포함하는 것이 바람직하다. 붕소 화합물이 붕산에스테르 화합물인 것이 바람직하다. 붕산에스테르 화합물이 붕산트리에스테르 화합물인 것이 바람직하다. 붕산트리에스테르 화합물의 탄소수가 3 ∼ 54 인 것이 바람직하다. 도전성 페이스트가 붕소 화합물을, 도전성 필러 100 질량부당 0.02 질량부 이상 10 질량부 이하의 범위에서 포함하는 것이 바람직하다.

도전성 페이스트가 고반응성 에폭시 수지를 추가로 포함하는 것이 바람직하다. 도전성 페이스트에 포함되는 수지의 총량을 기준으로 하는 고반응성 에폭시 수지의 함유율이 1.4 질량％ 이상 9.5 질량％ 이하인 것이 바람직하다.

도전성 페이스트가 커플링제를 추가로 포함하는 것이 바람직하다. 도전성 페이스트가 커플링제를, 도전성 필러 100 질량부당 0.1 질량부 이상 10 질량부 이하의 범위에서 포함하는 것이 바람직하다.

도전성 페이스트가 도전성 필러로서 구리 분말을 포함하는 것이 바람직하다. 도전성 페이스트가 도전성 필러로서 은 분말을 포함하는 것이 바람직하다. 도전성 페이스트가 도전성 필러로서 은 코트 구리 분말을 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 양태에 의해, 적어도 일부가 상기 도전성 페이스트의 경화물로 이루어지는 칩형 전자 부품의 단자 전극이 제공된다.

본 발명의 또 다른 양태에 의해, 적어도 일부가 상기 도전성 페이스트의 경화물로 이루어지는 단자 전극을 포함하는 칩형 전자 부품이 제공된다.

본 발명에 의하면, 전술한 바와 같은 열 팽창차에 의한 크랙이나 표면 박리의 발생을 억제할 수 있는, 칩형 전자 부품의 전극을 형성하기에 바람직한 도전성 페이스트를 제공할 수 있다.

본 발명의 도전성 페이스트는, 도전성 필러와, 킬레이트 형성 물질과, 페놀 수지와, 변성 에폭시 수지를 적어도 포함한다.

〔도전성 필러〕

도전성 필러로서, 공지된 도전성 페이스트에 사용되는 도전성 필러, 특히 칩형 전자 부품의 단자 전극을 형성하기 위해 사용되는 공지된 도전성 페이스트에 사용되는 도전성 필러를 적절히 사용할 수 있다.

도전성 필러로서, 금속 분말을 사용할 수 있고, 특히 구리 분말, 은 분말, 혹은 은에 의해 코팅된 구리 분말 (은 코트 구리 분말) 중 1 종의 분말 또는 이들 분말의 2 종 이상의 혼합물이 바람직하다.

구리나 은의 전기 저항률은 금속 중에서도 낮아, 도전성 페이스트 경화물의 양호한 도전성을 얻을 수 있다. 특히, 비용의 관점에서 구리 분말을 사용하는 것이 바람직하다.

금속 분말의 표면이 산화 피막으로 덮여 있는 경우가 있다. 예를 들어, 통상적으로 입수할 수 있는 구리 분말의 표면은 산화 피막으로 덮여 있다. 이러한 경우, 금속 분말의 입자끼리, 특히 구리 분말의 입자끼리를 접촉시킨 것만으로는 양호한 도전성을 얻는 것이 어려운 경우가 있다. 본 발명에 의하면, 경화시의 수축률이 높은 페놀 수지를 사용하기 때문에, 이와 같은 경우라도, 도전성 필러의 입자끼리를 강하게 압착시킬 수 있다. 따라서, 양호한 도전성 페이스트 경화물의 도전성을 얻을 수 있다. 또, 산화 피막으로 덮여 있지 않은 금속 분말, 예를 들어 은 분말의 경우라도, 강한 압착에 의해 금속 분말끼리의 접촉 저항을 저하시켜, 도전성을 향상시킬 수 있다.

〔수지〕

본 발명의 도전성 페이스트는, 수지로서 적어도 페놀 수지와 변성 에폭시 수지를 포함한다. 도전성 페이스트에 포함되는 수지는, 페놀 수지와 변성 에폭시 수지만이어도 되지만, 이들 수지에 더하여 그 밖의 수지를 포함해도 된다.

〔변성 에폭시 수지〕

페놀 수지에 더하여 변성 에폭시 수지를 사용함으로써, 도전성 페이스트 경화물의 탄성률을 조정, 특히 저하시킬 수 있다. 따라서, 칩형 전자 부품의 단자 전극을 도전성 페이스트를 사용하여 형성한 경우, 그 탄성률을 저하시킬 수 있다. 이와 같은 칩형 전자 부품을 기판에 납땜 등에 의해 고정시키면, 단자 전극이 말하자면 완충재로서 기능하여, 전술한 바와 같은 열 팽창차에 의한 크랙이나 표면 박리의 발생을 억제하는 것이 가능해진다.

변성 에폭시 수지란 비스페놀 A 형 에폭시 수지 등의 에폭시 수지에, 각종 성능을 부여하기 위해 변성을 실시한 에폭시 수지이다. 각종 성능을 부여하기 위해 변성을 실시한 에폭시 수지란, 예를 들어, 에폭시 수지에 상이한 성분을 중합시켜 주사슬의 구조를 일부 변경한 것, 관능기를 도입시킨 것 등을 말한다. 특히, 변성 에폭시 수지 중에서도 유연성을 갖는 것이 바람직하다. 예를 들어, 우레탄 변성 에폭시 수지, 고무 변성 에폭시 수지, 에틸렌옥사이드 변성 에폭시 수지, 프로필렌옥사이드 변성 에폭시 수지, 지방산 변성 에폭시 수지, 우레탄 고무 변성 에폭시 수지 등이 바람직하다. 변성 에폭시 수지로는, 에폭시 당량이 186 을 초과하는 변성 에폭시 수지를 사용할 수 있다.

〔페놀 수지〕

페놀 수지는, 전술한 바와 같이 경화시의 수축률이 높다 (따라서 경화된 페이스트의 도전성이 높아진다).

페놀 수지로서 레졸형 페놀 수지가 바람직하다. 레졸형 페놀 수지는 자기 반응성의 관능기를 갖기 때문에, 가열하는 것만으로 경화시킬 수 있다는 이점을 갖는다.

레졸형 페놀 수지는, 페놀 또는 페놀 유도체를 알칼리 촉매하에서 포름알데히드와 반응시켜 얻을 수 있다.

상기 페놀 유도체로는, 크레졸, 자일레놀, t-부틸페놀 등의 알킬페놀, 나아가서는 페닐페놀, 레조르시놀 등을 들 수 있다.

페놀 수지로는, 예를 들어, 군에이 화학 공업 주식회사 제조의 레시톱 PL-4348 (상품명) 을 사용할 수 있다.

〔고반응성 에폭시 수지〕

고반응성 에폭시 수지란, 에폭시 당량이 186 이하이고, 또한 1 분자 중에 에폭시기가 2 개 이상 있는 다관능의 에폭시 수지를 말한다. 변성 에폭시 수지 및 페놀 수지에 더하여 고반응성 에폭시 수지를 사용함으로써, 바람직한 고착 강도 (도전성 페이스트를 사용하여 전극을 형성한 칩형 전극 부품과 기판의 고착 강도) 를 얻는 것이 더욱 용이하다.

고반응성 에폭시 수지로는, 예를 들어, 나가세 켐텍스 주식회사 제조의 데나콜 시리즈 (상품명 EX212L, EX214L, EX216L, EX321L 및 EX850L), 주식회사 ADEKA 제조의 상품명 ED-503G 및 ED-523G, 미츠비시 화학 주식회사 제조의 상품명 jER630, jER604 및 jER152, 미츠비시 가스 화학 주식회사 제조의 상품명 테트라드 X 및 테트라드 C, 그리고 닛폰 화약 주식회사 제조의 상품명 EPPN-501H, EPPN-5010HY 및 EPPN502 를 사용할 수 있다.

〔그 밖의 수지〕

도전성 페이스트가 그 밖의 수지 (페놀 수지, 변성 에폭시 수지 및 고반응성 에폭시 수지 이외의 수지) 를 포함하는 경우, 그 밖의 수지로서 공지된 도전성 페이스트에 사용되는 수지, 특히 프린트 배선 기판의 스루홀의 도통을 도모하기 위해 사용되는 공지된 도전성 페이스트에 사용되는 수지를 적절히 사용할 수 있다. 그 밖의 수지로서 경화 수축을 수반하는 수지, 즉 열경화성 수지가 바람직하고, 예를 들어, 변성 에폭시 수지 및 고반응성 에폭시 수지 이외의 에폭시 수지나, 실리콘 수지를 사용할 수 있다.

〔킬레이트 형성 물질〕

킬레이트 형성 물질로서, 도전성 필러 (특히 금속) 에 대하여 킬레이트 결합이 가능한 배위자 화합물을 이용할 수 있고, 특히, 도전성 페이스트의 조제시에 금속 분말에 작용시키는 공정에서는, 유기 용매 중에 용해될 수 있는 것이 바람직하다. 이 요건을 만족하는 킬레이트 형성 물질로서, 2 좌 배위가 가능한 디아민류, 예를 들어, 에틸렌디아민, N-(2-하이드록시에틸)에틸렌디아민, 트리메틸렌디아민, 1,2-디아미노시클로헥산, 트리에틸렌테트라민 등, 방향 고리 질소와 아미노질소를 이용하는 2 좌 배위자, 예를 들어, 2-아미노메틸피리딘, 푸린, 아데닌, 히스타민 등, 나아가서는 아세틸아세토네이트형의 2 좌 배위자를 생성하는 1,3-디온류와 그 유사 화합물, 예를 들어, 아세틸아세톤, 4,4,4-트리플루오로-1-페닐-1,3-부탄디온, 헥사플루오로아세틸아세톤, 벤조일아세톤, 디벤조일메탄, 5,5-디메틸-1,3-시클로헥산디온, 옥신, 2-메틸옥신, 옥신-5-술폰산, 디메틸글리옥심, 1-니트로소-2-나프톨, 2-니트로소-1-나프톨, 살리실알데히드 등도 들 수 있다. 또한, 상기 아세틸아세토네이트형의 2 좌 배위자를 생성하는 1,3-디온류와 그 유사 화합물은, 케토체 자체는 킬레이트화제는 아니지만, 케토·에놀 호변 이성을 하여, 에놀체는 산으로서 기능하는 결과, 프로톤을 방출하여 생성되는 아니온종은 아세틸아세토네이트형의 2 좌 배위자로서 기능이 가능해진다.

킬레이트 형성 물질이 식 I (식 중, n 은 2 이상 8 이하의 정수를 나타낸다) 로 나타내는 피리딘 유도체 및 1,10-페난트롤린으로 이루어지는 함질소 복소 방향 고리 화합물의 군에서 선택되는 1 종 또는 복수 종의 다좌 배위자 화합물인 것이 바람직하다. 식 I 로 나타내는 피리딘 유도체나 1,10-페난트롤린은, 구리 이온 등의 금속 이온을 효율적으로 킬레이트화할 수 있고, 생성된 킬레이트 착물도 실온 근처에서는 비교적 안정적이다.

[화학식 2]

식 I 로 나타내는 폴리피리딘의 합성 방법의 일례를 이하에 나타낸다. 출발 원료를 아지화나트륨과 가열 혼합함으로써 피리딘 골격의 질소에 대하여 오르토의 위치를 아지화한다. 계속해서, 이것을 브롬화산소산 중 아질산나트륨으로 처리하여 브롬화디아조늄으로 하고, 계속해서 이것에 브롬을 첨가함으로써 브로모화한다. 이 브로모화피리딘을, 예를 들어, DMF (N,N-디메틸포름아미드) 중, 60 ℃ 에서 0 가 (價) 니켈 착물에 의해 탈할로겐화 축중합시키면, 황색 내지 황등색의 침전을 얻는다. 침전을 열 톨루엔, 물, 열 톨루엔의 순서로 세정하고, 건조시킴으로써 목적으로 하는 폴리피리딘을 얻는다. 중합도 n 의 조정은, 출발 원료의 선택, 포함되는 브로모화피리딘의 브로모화의 정도에 의해 조정한다. 또한, 0 가 니켈 착물에 대해서는, 니켈-1,5-옥타디엔 착물과 1,5-옥타디엔 및 트리알릴포스핀의 등몰 혼합물을 사용한다. 또한, n 이 2 또는 3 인 것은, 시약으로서 정제된 단체의 화합물이 시판되고 있다. n 이 4 이상인 화합물에 대해서는, 이 n 이 2 또는 3 인 것을 출발 원료로 하여 합성하는 것도 가능하다.

일반적으로 합성된 식 I 로 나타내는 폴리피리딘은, 재결정 정도의 정제에서는 그 피리딘 골격의 반복수 n 은 약간의 분포를 갖고 있어, 분자량 분포로부터 구한 평균값을 나타낸다. 단, 상기 합성 방법에 따르면, n = 1 인 피리딘 자체는 침전 중에 혼입되는 일은 거의 없어, n 이 2 이상인 것만을 함유하게 된다. n 이 2 이상일 때 충분한 킬레이트 형성능을 발휘한다. 한편, n 이 증가함에 따라, 용매에 대한 용해성은 저하되고, n 이 8 을 초과하면 용매에 대한 용해성이 부족해져, 원하는 킬레이트 형성에 필요로 하는 용액의 조제가 차츰 곤란해지는 경향이 있다. 따라서, 본 발명의 도전성 페이스트에 첨가되는 킬레이트 형성 물질로서, 식 I 로 나타내는 폴리피리딘을 사용하는 경우에는, 피리딘 골격의 반복수 n 은 2 ∼ 8 의 범위로 선택하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 n 이 2 ∼ 3 의 범위인 것을 이용한다.

〔붕소 화합물〕

도전성 페이스트는 붕소 화합물을 포함해도 된다. 상기 성분과 조합하여 붕소 화합물을 사용함으로써, 도전성 페이스트의 보관 안정성을 향상시키는 것이 가능하다. 단, 도전성 페이스트가 붕소 화합물을 포함하지 않아도 된다.

붕소 화합물이 붕산에스테르 화합물, 특히 붕산트리에스테르 화합물인 것이 바람직하다. 붕산트리에스테르 화합물의 탄소수는, 입수 용이성 및/또는 제조 용이성의 관점에서, 바람직하게는 3 ∼ 54, 보다 바람직하게는 6 ∼ 30, 더욱 바람직하게는 6 ∼ 12 이다.

붕산에스테르 화합물로는, 붕산의 알킬 또는 아릴에스테르를 사용할 수 있고, 구체적으로는 붕산트리메틸, 붕산트리에틸, 붕산트리부틸, 붕산트리데실, 붕산트리옥타데실, 붕산트리페닐 등을 사용할 수 있다.

탄소수 6 ∼ 12 의 붕산트리에스테르 화합물의 구체예로서, 붕산트리에틸, 2-메톡시-4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보롤란, 2-이소프로폭시-4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보롤란, 2-이소프로폭시-4,4,6-트리메틸-1,3,2-디옥사보리난, 붕산트리프로필, 붕산이소프로필, 트리스(트리메틸실릴)보레이트, 붕산트리부틸을 들 수 있다.

〔커플링제〕

커플링제로는, 도전성 필러 (특히, 구리 등의 금속 분말) 에 대하여 유효한 커플링제, 예를 들어, 실란계 커플링제를 적절히 첨가하는 것이 바람직하다. 커플링제를 사용함으로써, 바람직한 고착 강도 (도전성 페이스트를 사용하여 전극을 형성한 칩형 전극 부품과 기판의 고착 강도) 를 얻는 것이 더욱 용이하다.

바람직한 커플링제종은, 예를 들어, γ-글리시독시프로필트리메톡시실란, γ-글리시독시프로필메틸디에톡시실란, N-(β-아미노에틸)-γ-아미노프로필트리메톡시실란, N-(β-아미노에틸)-γ-아미노프로필메틸디메톡시실란, β-(3,4 에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란, γ-아미노프로필트리에톡시실란, N-페닐-γ-아미노프로필트리메톡시실란 등을 들 수 있다. 이들은 휘발성이 낮고, 수지 (특히 열경화성 수지) 와의 반응성이 낮다.

〔그 밖의 성분〕

도전성 페이스트에는, 필요에 따라 용매, 소포제, 침강 방지제, 분산제 등을 적절히 첨가할 수 있다. 산화 방지제로서의 아연 분말이나, 수지의 경화제도 적절히 사용할 수 있다.

용매로는, 수지 (특히 열경화 수지) 와는 반응하지 않고, 킬레이트 형성 물질을 용해 가능한 용매를 선택할 수 있다. 예를 들어, 에틸셀로솔브, 메틸셀로솔브, 부틸셀로솔브, 에틸셀로솔브아세테이트, 메틸셀로솔브아세테이트, 부틸셀로솔브아세테이트, 에틸카르비톨, 메틸카르비톨, 부틸카르비톨, 에틸카르비톨아세테이트, 메틸카르비톨아세테이트, 부틸카르비톨아세테이트 등을 들 수 있다.

〔도전성 페이스트의 조성〕

도전성 필러 100 질량부에 대한 수지 성분의 양 (도전성 페이스트에 포함되는 수지의 총량) 은 11 질량부 ∼ 43 질량부가 바람직하다. 수지 성분이 11 질량부 이상이면, 페이스트 전체에 대한 수지 성분의 수축성이 양호해져, 양호한 도전성 필러끼리의 접촉률을 얻는 것, 따라서 양호한 페이스트 경화물의 도전성을 얻는 것이 용이하다. 또, 수지 성분이 43 질량부 이하이면, 페이스트 전체에 대한 수지 성분의 양이 바람직한 범위가 되고, 따라서 양호한 도전성 필러끼리의 접촉률, 나아가서는 양호한 페이스트 경화물의 도전성을 얻는 것이 용이하다.

나아가서는, 도전성 필러 100 질량부에 대하여 수지 성분이 15 질량부 이상인 것이 보다 바람직하고, 또, 30 질량부 이하인 것이 보다 바람직하다. 15 질량부 이상이면, 수지에 의한 경화 수축력에 의해, 우수한 페이스트 경화물의 도전성을 얻는 것이 용이하다. 30 질량부 이하이면, 필러간의 접촉 면적을 확보하는 것이 더욱 용이하여, 우수한 페이스트 경화물의 도전성을 얻는 것이 용이하다.

또, 수지 성분 중의 변성 에폭시 수지의 비율은, 13 질량％ ∼ 60 질량％ 가 바람직하다. 수지 성분 중의 변성 에폭시 수지가 13 질량％ ∼ 60 질량％ 의 범위에 있으면, 도전성 페이스트 경화물의 탄성률을 저하시키는 것이 용이하고, 또한, 바람직한 고착 강도 (도전성 페이스트를 사용하여 전극을 형성한 칩형 전극 부품과 기판의 고착 강도) 를 얻는 것이 용이하다.

또한, 수지 성분 중의 페놀 수지의 비율은, 38 질량％ ∼ 85 질량％ 가 바람직하다. 38 질량％ 이상이면, 수지에 의한 경화 수축력에 의해, 우수한 페이스트 경화물의 도전성을 얻는 것이 용이하다. 85 질량％ 이하이면, 필러간의 접촉 면적을 확보하는 것이 용이하기 때문에, 우수한 페이스트 경화물의 도전성을 얻는 것이 용이하다.

또, 수지 성분 중의 고반응성 에폭시 수지의 비율은, 1.4 질량％ ∼ 9.5 질량％ 가 바람직하다. 수지 성분 중의 고반응성 에폭시 수지가 1.4 질량％ ∼ 9.5 질량％ 의 범위에 있으면, 바람직한 고착 강도 (도전성 페이스트를 사용하여 전극을 형성한 칩형 전극 부품과 기판의 고착 강도) 를 얻는 것이 더욱 용이하다.

킬레이트 형성 물질의 양은, 도전성 필러 100 질량부당 0.1 질량부 이상 2.0 질량부 이하인 것이 바람직하다. 이 양이 0.1 질량부 이상이면, 도전성 페이스트를 사용하여 전극을 형성했을 때에 양호한 체적 저항률을 얻는 것이 용이하다. 이 양이 2.0 질량부 이하이면, 도전성 페이스트의 양호한 보관 안정성을 얻는 것이 용이하다.

도전성 페이스트가 붕소 화합물을 포함하는 경우, 붕소 화합물의 양은, 도전성 필러 100 질량부당 0.02 질량부 이상인 것이 바람직하고, 또, 10 질량부 이하인 것이 바람직하다. 이 양이 0.02 질량부 이상이면, 도전성 페이스트의 양호한 보관 안정성을 얻는 것이 용이하다. 이 양이 10 질량부 이하이면, 도전성 페이스트 경화물의 양호한 체적 저항률을 얻는 것이 용이하다.

커플링제를 사용하는 경우, 그 첨가량은, 도전성 페이스트에 함유되는 도전성 필러의 양에 따라 적절히 선택할 수 있고, 예를 들어, 도전성 필러 100 질량부에 대하여 0.1 ∼ 10 질량부의 범위에서 밀착성 등을 고려하여 결정할 수 있다. 커플링제가 이 범위에 있으면, 바람직한 고착 강도 (도전성 페이스트를 사용하여 전극을 형성한 칩형 전극 부품과 기판의 고착 강도) 를 얻는 것이 더욱 용이하다.

도전성 페이스트가 붕소 화합물을 포함하는 경우, 잠재성 경화제를 배합하지 않고, 보관 안정성이 우수한 도전성 페이스트를 얻을 수 있다. 본 발명의 도전성 페이스트는, 잠재성 경화제가 아닌 킬레이트 형성제, 예를 들어, 피리딘 유도체 (예를 들어 식 I 로 나타내는 화합물) 나 1,10-페난트롤린 등의 아민류를 포함하고 있어도, 보관 안정성이 우수하다.

〔도전성 페이스트의 조제〕

도전성 페이스트의 분야에서 공지된 조제 방법에 의해 도전성 페이스트를 조제할 수 있다. 도전성 페이스트를 구성하는 각 성분을 적절히 혼합함으로써 도전성 페이스트를 조제할 수 있다. 예를 들어 도전성 필러 이외의 성분을 혼합하고, 그 후, 얻어진 혼합물에 도전성 필러를 첨가함으로써 도전성 페이스트를 조제할 수 있다.

〔도전성 페이스트의 사용〕

본 발명의 도전성 페이스트는, 칩 인덕터, 칩 콘덴서, 칩 저항 등의 칩형 전자 부품의 단자 전극을 형성하기 위해 바람직하게 사용할 수 있다.

예를 들어, 칩형 전자 부품의 내부와의 전기적 도통이 가능한 위치 (칩형 전자 부품의 단자 전극을 형성해야 하는 부분) 에 도전성 페이스트를 도포하고, 적절히 가열하여 경화시킴으로써 단자 전극을 형성할 수 있다. 가열 온도는, 사용하는 성분, 특히 수지의 경화 온도를 고려하여 적절히 결정할 수 있다.

도전성 페이스트의 경화물을 그대로 단자 전극으로 해도 된다. 이 경우, 단자 전극의 전체가 도전성 페이스트 경화물로 이루어진다. 혹은, 도전성 페이스트 경화물로 이루어지는 전극의 표면을 니켈이나 주석 등의 금속으로 도금할 수도 있다. 이 경우, 도전성 페이스트의 경화물이 말하자면 하지 전극으로서 기능하여, 단자 전극의 일부가 도전성 페이스트의 경화물에 의해 형성되게 된다.

단자 전극의 적어도 일부가 상기 도전성 페이스트의 경화물로 이루어지는 것 이외에는, 공지된 칩형 전자 부품의 구성과 동일한 구성을 채용할 수 있다.

이와 같은 칩형 전자 부품의 단자 전극을, 납땜 등의 칩형 전자 부품을 기판에 고착시키는 공지된 방법에 의해 기판에 고착시킬 수 있다.

실시예

이하, 본 발명을 실시예에 기초하여 더욱 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이것에 의해 한정되는 것은 아니다. 표 1 및 2 에, 각 예에 있어서의 도전성 필러의 배합과 평가 결과를 정리하였다. 또한, 표 중, 각 성분의 배합량의 단위는 질량부이다. 또 체적 저항률의 란에 있어서, 예를 들어 「5.0.E-05」라는 기재는 「5.0 × 10^-5」를 의미한다. 또, 표에 있어서, 예를 들어 「실 1」은 실시예 1 을 의미하고, 「비 1」은 비교예 1 을 의미한다.

사용한 재료는 이하와 같다.

·도전성 필러

구리 분말 (미츠이 금속 광업 주식회사 제조, 상품명 : T-22),

·페놀 수지

페놀과 포름알데히드를 알칼리 촉매하에서 반응시켜 얻어지는 중량 평균 분자량 약 20000 의 레졸형 페놀 수지 (군에이 화학 공업 주식회사 제조, 상품명 : 레시톱 PL-4348),

·변성 에폭시 수지

우레탄 변성 에폭시 수지 (주식회사 ADEKA 제조, 상품명 : EPU-78-13S (에폭시 당량 : 210, 분자 중의 에폭시기 : 2 개)),

고무 변성 에폭시 수지 (주식회사 ADEKA 제조, 상품명 : EPR-21 (에폭시 당량 : 200, 분자 중의 에폭시기 : 2 개)),

·고반응성 에폭시 수지

2 관능 에폭시 수지 (나가세 켐텍스 주식회사 제조, 상품명 : EX-214L (에폭시 당량 : 120, 분자 중의 에폭시기 : 2 개)),

다관능 에폭시 수지 (미츠비시 화학 주식회사 제조, 상품명 : jER630 (에폭시 당량 : 100, 분자 중의 에폭시기 : 3 개)),

·커플링제

실란 커플링제 (모멘티브·퍼포먼스·마테리알즈·재팬 합동 회사 제조, 상품명 : TSL8350),

·킬레이트 형성 물질

2,2'-비피리딜 (n = 2 의 식 I 의 화합물),

1,10-페난트롤린,

피리딘 화합물 (n = 4 의 식 I 의 화합물),

피리딘 화합물 (n = 8 의 식 I 의 화합물),

·붕소 화합물

붕산트리메틸,

붕산트리에틸,

붕산트리부틸,

붕산트리데실,

붕산트리옥타데실,

·용매

부틸셀로솔브.

각 예에 있어서, 표 1 또는 표 2 에 나타내는 배합 (질량부) 에 기초하여, 도전성 페이스트를 조제하였다. 구체적으로는 먼저, 도전성 필러 이외의 재료를 용기에 투입하고, 자전-공전 교반기 (쿠라시키 방적 주식회사 제조) 를 사용하여 교반을 실시하여, 균일한 액상 수지 조성물을 조제하였다. 이어서, 조제된 수지 조성물에 도전성 필러를 첨가하고, 자전-공전 교반기 (쿠라시키 방적 주식회사 제조) 를 사용하여 교반을 실시하여, 도전성 페이스트를 얻었다.

표 1 에 나타낸 실시예 및 비교예 (실시예 1 ∼ 28 및 비교예 1) 에서는, 도전성 페이스트에 붕소 화합물을 배합하였다. 표 2 에 나타낸 실시예 및 비교예 (실시예 29 ∼ 52 및 비교예 2) 에서는, 도전성 페이스트는 붕소 화합물을 포함하지 않는다.

실시예의 도전성 페이스트는 변성 에폭시 수지를 포함하고, 비교예의 도전성 페이스트는 변성 에폭시 수지를 포함하지 않는다.

또, 실시예 23 ∼ 26, 28, 47 ∼ 50 및 52 에서는, 도전성 페이스트에 고반응성 에폭시 수지를 배합하였다. 또한, 실시예 27 및 51 에서는, 도전성 페이스트에 커플링제를 배합하였다.

〔탄성률 평가〕

수지의 경화물에 대해 탄성률을 측정하였다. 상기 자전-공전 교반기를 사용하여, 표 1 또는 2 에 나타내는 배합비로 페놀 수지, 변성 에폭시 수지, 고반응성 에폭시 수지, 커플링제, 킬레이트 형성 물질, 붕소 화합물과 용제를 혼합해서 수지 혼합물을 얻었다. 이 수지 혼합물을, 두께 120 ㎛ 의 메탈 마스크를 사용하여 유리판에 두께 120 ㎛, 1 ㎝ × 3 ㎝ 의 단책상 (短冊狀) 으로 인쇄하고, 80 ℃ 5 분으로 건조시켜 용제를 제거한 후, 210 ℃ 1 시간으로 경화시켰다. 다이나믹 초미소 경도계 (시마즈 제작소 제조, 상품명 : DUH-211SR) 를 사용하고, 부하-제하 시험 모드 (시험력 : 100 mN) 에 의해 경화막의 탄성률을 측정하였다. 압자는 삼각추 압자 (능간각 115 도, 베르코비치 타입) 를 사용하였다.

〔체적 저항률 평가〕

도전성 페이스트를, 두께 80 ㎛ 의 메탈 마스크를 사용하여 유리판에 두께 80 ㎛, 1 ㎝ × 5 ㎝ 의 단책상으로 인쇄하고, 80 ℃ 5 분으로 건조시켜 용제를 제거한 후, 210 ℃ 1 시간으로 경화시켰다. JIS-H-8646 에 기재된 체적 저항률 시험법에 준거하여 형성된 도전성 페이스트 경화막의 폭, 길이, 및 두께를 실측하고, 4 단자법으로 측정 저항값을 측정하여, 체적 저항률을 측정하였다.

〔다이 시어 강도 평가〕

도전성 페이스트를, 두께 80 ㎛ 의 메탈 마스크를 사용하여 구리판에 두께 80 ㎛, 1 ㎝ × 1 ㎝ 의 단책상으로 인쇄하고, 80 ℃ 5 분으로 건조시켜 용제를 제거한 후, 210 ℃ 1 시간으로 경화시켰다. Sn 도금 전극이 부착된 3216 칩 (TOP Line 제조, 상품명 : 1206P7A-TIN) 에 접착제 (헨켈 재팬 주식회사 제조, 상품명 : LOCTITE) 를 도포하여, 도전성 페이스트 경화막 상에 가만히 놓아두고, 24 시간 실온 경화시켰다. 본드 테스터 Dage series 4000 (주식회사 아크텍) 을 사용하여, 다이 시어 강도를 측정하였다.

〔보관 안정성 평가〕

보관 안정성의 평가 방법에 관해서는, 도전성 페이스트 조제 직후의 점도와, 40 ℃ 에서 1 일간 보관한 후의 점도를 점도계 (토키 산업 주식회사 제조, 상품명 : VISCOMETER TV-25) 로 측정하여, 보관 중에 발생한 점도의 상승 배율을 산정하였다. 점도 측정은 25 ℃ 에서 실시하였다.

Claims

도전성 필러와, 킬레이트 형성 물질과, 페놀 수지와, 변성 에폭시 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는, 도전성 페이스트.
제 1 항에 있어서,
변성 에폭시 수지가 우레탄 변성 수지, 고무 변성 수지, 에틸렌옥사이드 변성 수지, 프로필렌옥사이드 변성 수지, 지방산 변성 수지, 및 우레탄 고무 변성 수지로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종인 것을 특징으로 하는, 도전성 페이스트.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
도전성 페이스트에 포함되는 수지의 총량이 도전성 필러 100 질량부에 대하여 11 질량부 이상 43 질량부 이하인 것을 특징으로 하는, 도전성 페이스트.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
도전성 페이스트에 포함되는 수지의 총량을 기준으로 하는 변성 에폭시 수지의 함유율이 13 질량％ 이상 60 질량％ 이하인, 도전성 페이스트.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
페놀 수지가 레졸형 페놀 수지인 것을 특징으로 하는, 도전성 페이스트.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
도전성 페이스트에 포함되는 수지의 총량을 기준으로 하는 페놀 수지의 함유율이 38 질량％ 이상 85 질량％ 이하인, 도전성 페이스트.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
킬레이트 형성 물질이 식 I (식 중, n 은 2 이상 8 이하의 정수를 나타낸다) 로 나타내는 피리딘 유도체 및 1,10-페난트롤린으로 이루어지는 군에서 선택되는 1 종 또는 복수 종의 화합물인 것을 특징으로 하는, 도전성 페이스트.
[화학식 1]
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
도전성 필러 100 질량부에 대한 킬레이트 형성 물질의 비율이 0.1 질량부 이상 2.0 질량부 이하인 것을 특징으로 하는, 도전성 페이스트.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
붕소 화합물을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 도전성 페이스트.
제 9 항에 있어서,
붕소 화합물이 붕산에스테르 화합물인 것을 특징으로 하는, 도전성 페이스트.
제 10 항에 있어서,
붕산에스테르 화합물이 붕산트리에스테르 화합물인 것을 특징으로 하는, 도전성 페이스트.
제 11 항에 있어서,
붕산트리에스테르 화합물의 탄소수가 3 ∼ 54 인 것을 특징으로 하는, 도전성 페이스트.
제 9 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
붕소 화합물을, 도전성 필러 100 질량부당 0.02 질량부 이상 10 질량부 이하의 범위에서 포함하는 것을 특징으로 하는, 도전성 페이스트.
제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
고반응성 에폭시 수지를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 도전성 페이스트.
제 14 항에 있어서,
도전성 페이스트에 포함되는 수지의 총량을 기준으로 하는 고반응성 에폭시 수지의 함유율이 1.4 질량％ 이상 9.5 질량％ 이하인, 도전성 페이스트.
제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
커플링제를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 도전성 페이스트.
제 16 항에 있어서,
커플링제를, 도전성 필러 100 질량부당 0.1 질량부 이상 10 질량부 이하의 범위에서 포함하는 것을 특징으로 하는, 도전성 페이스트.
제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
도전성 필러로서 구리 분말을 포함하는 것을 특징으로 하는, 도전성 페이스트.
제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
도전성 필러로서 은 분말을 포함하는 것을 특징으로 하는, 도전성 페이스트.
제 1 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
도전성 필러로서 은 코트 구리 분말을 포함하는 것을 특징으로 하는, 도전성 페이스트.
적어도 일부가 제 1 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 기재된 도전성 페이스트의 경화물로 이루어지는, 칩형 전자 부품의 단자 전극.
적어도 일부가 제 1 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 기재된 도전성 페이스트의 경화물로 이루어지는 단자 전극을 포함하는, 칩형 전자 부품.