KR20200047609A - 소성 재료 조성물, 필름상 소성 재료의 제조방법, 및 지지 시트를 가지는 필름상 소성 재료의 제조방법 - Google Patents

소성 재료 조성물, 필름상 소성 재료의 제조방법, 및 지지 시트를 가지는 필름상 소성 재료의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 인쇄 적성이 우수한 소성 재료 조성물, 상기 소성 재료 조성물을 이용한 필름상 소성 재료의 제조방법, 및 지지 시트를 가지는 필름상 소성 재료의 제조방법을 제공한다. 소결성 금속 입자(10), 바인더 성분(20), 및 아세트산부틸에 대한 상대 증발속도가 4.0 이하인 용매를 함유하는 페이스트상의 소성 재료 조성물로서, 상기 용매의 함유량이, 상기 소성 재료 조성물의 총 질량에 대해서 12 ~ 50질량%인 소성 재료 조성물을 지지체 상에 스크린 인쇄하여 필름상 소성 재료(1)를 얻는다.

Description

소성 재료 조성물, 필름상 소성 재료의 제조방법, 및 지지 시트를 가지는 필름상 소성 재료의 제조방법
본 발명은, 소성 재료 조성물, 필름상 소성 재료의 제조방법, 및 지지 시트를 가지는 필름상 소성 재료의 제조방법에 관한 것이다.
본원은, 2017년 10월 2일에, 일본에 출원된 특허출원 2017-192820호에 기초해 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
최근, 자동차, 에어콘, 개인용컴퓨터 등의, 고전압·고전류화에 따라, 이것들에 탑재되는 전력용 반도체 소자(파워 디바이스)의 수요가 높아지고 있다. 전력용 반도체 소자는, 고전압·고전류 하에서 사용되는 특징의 점에서, 반도체 소자로부터 열의 발생이 문제가 되기 쉽다.
종래, 반도체 소자로부터 발생한 열의 방열을 위해, 반도체 소자의 주위에 히트싱크가 설치되는 경우도 있다. 그러나, 히트싱크와 반도체 소자의 사이의 접합부에서의 열전도성이 양호하지 않으면, 효율적인 방열이 방해되어 버린다.
열전도성이 우수한 접합 재료로서 예를 들면, 특허문헌 1에는, 특정의 가열 소결성 금속 입자와 특정의 고분자 분산제와 특정의 휘발성 분산매가 혼합된 페이스트상 금속미립자 조성물이 개시되어 있다. 상기 조성물을 소결시키면, 열전도성이 우수한 고형상 금속이 된다고 여겨진다.
그러나, 특허문헌 1과 같이 소성 재료가 페이스트상의 경우에서는, 도포되는 페이스트의 두께를 균일화하는 것이 어려워, 두께 안정성이 부족한 경향이 있다.
그래서, 필름상 소성 재료로서 예를 들면, 특허문헌 2에는, 금속미립자를 60 ~ 98질량% 포함하고, 인장 탄성률이 10 ~ 3000 MPa이고, 대기 분위기화에서 400℃까지 승온한 후의 에너지 분산형 X선 분석에 의해 얻어지는 탄소 농도가 15질량% 이하인 가열 접합용 시트가 개시되어 있다.
특허문헌 1:일본 특허공개 2014－111800호 공보 특허문헌 2:일본 특허공개 2016－121329호 공보
그런데, 소성 재료는, 예를 들면 반도체 웨이퍼를 다이싱에 의해 개편화한 칩과 기판의 소결 접합에 사용된다. 페이스트상의 소성 재료이면, 소결 접합의 대상물에 직접 도포하여 이용되기 때문에 특히 문제가 되기 어렵지만, 필름상 소성 재료의 형상을 소결 접합 대상물의 형상에 맞추려고 하는 경우, 우선 대면적의 필름상 소성 재료를 제조한 후에, 소망한 형상으로 이것을 펀칭 가공하는 것이 통상이다.
그러나, 펀칭 가공의 형상에 따라서는, 자투리 부분이 많이 발생하고, 자투리 부분은 폐기처분 대상이 되기 때문에, 원재료에 대한 수율이 저하해 버린다. 동시에, 제품 가격의 상승으로 이어진다. 특히, 반도체 웨이퍼는 원형상이기 때문에, 필름상 소성 재료를 반도체 웨이퍼의 형상에 맞추어 원형상으로 절단하면 자투리 부분이 발생하기 쉽다. 또한, 필름상 소성 재료를 펀칭 가공하지 않고 이용한 경우에도, 소결 접합의 대상물과 접촉하지 않은 부분은 폐기 처분된다. 이와 같이, 필름상 소성 재료를 이용하는 경우는, 폐기 로스의 문제가 발생한다.
그래서, 본 발명자들은, 폐기 로스의 문제를 해결하기 위해, 반도체 웨이퍼 등의 소결 접합 대상물의 형상에 맞추도록, 필름상 소성 재료를 스크린 인쇄에 의해 제조하는 것에 생각이 미쳤다.
스크린 인쇄에서는, 우선, 화상 패턴이 형성된 스크린 판 상에 페이스트 재를 적하하고, 스크레이퍼를 이용하여 스크린 판의 개구부에 페이스트 재를 충전한다. 그 다음에, 스퀴지를 이용하여 스크린 판의 개구부로부터 페이스트 재를 압출하고, 지지체(피사체)에 밀착시키면서, 과잉의 페이스트 재를 긁어내고, 지지체에 화상 패턴을 전사한다.
그렇지만, 종래의 페이스트상의 소성 재료는 반드시 인쇄 적성을 만족하는 것은 아니었다. 이 때문에, 종래의 페이스트상의 소성 재료를 스크린 인쇄에 적용 하려고 하면, 판 분리(版離)가 나빠 전사가 불충분하게 되거나 지지체 상의 전사물을 건조할 때까지 전사물의 형상이 무너지는 경우가 있다.
본 발명은 상기 사정에 감안하여 이루어진 것으로, 인쇄 적성이 우수한 소성 재료 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 상기 소성 재료 조성물을 이용한 필름상 소성 재료의 제조방법, 및 지지 시트를 가지는 필름상 소성 재료의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 이하의 형태를 가진다.
[1] 소결성 금속 입자, 바인더 성분, 및 아세트산부틸에 대한 상대 증발속도가 4.0 이하인 용매를 함유하는 페이스트상의 소성 재료 조성물로서,
상기 용매의 함유량이, 상기 소성 재료 조성물의 총 질량에 대해서 12 ~ 50질량%인, 소성 재료 조성물.
[2] 온도 23℃, 전단 속도 1 sec－1로 측정한 점도가 10 ~ 1000 Pa·s이고, 온도 23℃, 전단 속도 1000 sec－1로 측정한 점도가 1 ~ 10 Pa·s인, [1]에 기재된 소성 재료 조성물.
[3] [1] 또는 [2]에 기재된 소성 재료 조성물을 지지체 상에 스크린 인쇄하는 공정을 가지는, 필름상 소성 재료의 제조방법.
[4] 상기 지지체에 대한 상기 소성 재료 조성물의 접촉각이 20 ~ 60°인, [3]에 기재된 필름상 소성 재료의 제조방법.
[5] 상기 소성 재료 조성물을 원형상으로 스크린 인쇄하는, [3] 또는 [4]에 기재된 필름상 소성 재료의 제조방법.
[6] 필름상 소성 재료의 면적이 3.5 ~ 1600 ㎠이고, 두께가 10 ~ 200μm인, [5]에 기재된 필름상 소성 재료의 제조방법.
[7] [3] ~ [6] 중 어느 하나에 기재된 필름상 소성 재료의 제조방법에 따라 필름상 소성 재료를 얻은 후, 상기 필름상 소성 재료를 지지 시트 상에 설치하는 공정을 가지는, 지지 시트를 가지는 필름상 소성 재료의 제조방법.
본 발명에 따르면, 인쇄 적성이 우수한 소성 재료 조성물을 제공할 수 있다. 또한, 상기 소성 재료 조성물을 이용한 필름상 소성 재료의 제조방법, 및 지지 시트를 가지는 필름상 소성 재료의 제조방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명에 의해 얻어지는 필름상 소성 재료의 일 실시형태를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명에 의해 얻어지는 지지 시트를 가지는 필름상 소성 재료의 일 실시형태를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명에 의해 얻어지는 지지 시트를 가지는 필름상 소성 재료의 일 실시형태를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명에 의해 얻어지는 지지 시트를 가지는 필름상 소성 재료가 링 프레임에 첩부된 상태의 일 실시형태를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
이하, 본 발명의 일 실시형태에 대해서, 적절히 도면을 참조해 설명한다.
또한 이하의 설명에 이용하는 도면은, 본 발명의 특징을 알기 쉽게 하기 위해서, 편의상, 요부(要部)가 되는 부분을 확대해 나타내는 경우가 있어, 각 구성요소의 치수 비율 등이 실제와 같다라고는 한정되지 않는다.
≪소성 재료 조성물≫
본 실시형태의 소성 재료 조성물은, 페이스트상이고, 소결성 금속 입자, 바인더 성분, 및 아세트산부틸에 대한 상대 증발속도가 4.0 이하인 용매를 함유한다.
＜소결성 금속 입자＞
소결성 금속 입자는, 소성 재료 조성물을 스크린 인쇄하여 얻어진 필름상 소성 재료의 소성으로서 금속 입자의 융점 이상의 온도에서 가열 처리됨으로써 입자끼리 용융·결합해 소결체를 형성할 수 있는 금속 입자이다. 소결체를 형성함으로써, 필름상 소성 재료와 이것에 접해서 소성된 물품을 소결 접합시킬 수 있다. 구체적으로는, 필름상 소성 재료를 개재하여 칩과 기판을 소결 접합시킬 수 있다.
소결성 금속 입자의 금속종으로는, 은, 금, 구리, 철, 니켈, 알루미늄, 실리콘, 팔라듐, 백금, 티탄, 티탄산바륨, 이들의 산화물 또는 합금 등을 들 수 있고, 은 및 산화은이 바람직하다. 소결성 금속 입자는, 1종류만이 배합되어 있어도 좋고, 2종류 이상의 조합으로 배합되어 있어도 좋다.
소결성 금속 입자는, 입자경이 100 nm 이하, 바람직하게는 50 nm 이하, 더 바람직하게는 20 nm 이하의 은 입자인 은 나노입자인 것이 바람직하다.
소성 재료 조성물에 포함되는 소결성 금속 입자의 입자경은, 상기 소결성을 발휘할 수 있는 것이면 특별히 제한되는 것은 아니지만, 100 nm 이하이어도 좋고, 50 nm 이하이어도 좋고, 30 nm 이하이어도 좋다. 예를 들면, 100 nm 이하의 입자경을 가지는 것이 전체의 20질량% 이상인 것이 바람직하다. 또한 소성 재료 조성물이 포함하는 소결성 금속 입자의 입자경은, 전자현미경으로 관찰된 소결성 금속 입자의 입자경의, 투영면적 원 상당경으로 한다.
상기 입자경의 범위에 속하는 소결성 금속 입자는, 소결성이 우수하기 때문에 바람직하다.
소성 재료 조성물이 포함하는 소결성 금속 입자의 입자경은, 전자현미경으로 관찰된 소결성 금속 입자의 입자경의, 투영면적 원 상당경이 100 nm 이하의 입자에 대해서 구한 입자경의 수평균이, 0.1 ~ 95 nm이어도 좋고, 0.3 ~ 50 nm이어도 좋고, 0.5 ~ 30 nm이어도 좋다. 또한 측정대상의 소결성 금속 입자는, 1개의 필름상 소성 재료당 무작위로 선택된 100개 이상, 예를 들면, 100개로 한다.
소결성 금속 입자는 바인더 성분 및 용매 등과 혼합하기 전에, 미리 응집물이 없는 상태로 하기 때문에, 이소보닐 시클로헥사놀이나, 데실알코올 등의 비점이 높은 고비점 용매에 미리 분산시켜도 좋다. 고비점 용매의 비점으로는, 예를 들면 200 ~ 350℃이어도 좋다. 이 때, 고비점 용매를 이용하면, 이것이 상온에서 휘발하는 것이 거의 없기 때문에 소결성 금속 입자의 농도가 높아지는 것이 방지되어 작업성이 향상되는 것 외, 소결성 금속 입자의 재응집 등도 방지되어 품질적으로도 양호해진다. 분산법으로는 니더, 3 개 롤, 비즈 밀 및 초음파 등을 들 수 있다.
본 실시형태의 소성 재료 조성물에는, 입자경 100 nm 이하의 금속 입자(소결성 금속 입자) 외에, 이것에 해당하지 않는 입자경이 100 nm를 초과하는 금속 입자인, 비소결성 금속 입자가 더 배합되어도 좋다. 또한 비소결성 금속 입자의 입자경은, 전자현미경으로 관찰된 비소결성 금속 입자의 입자경의, 투영면적 원 상당경으로 한다. 입자경은, 예를 들면, 100 nm 초과 5000 nm이어도 좋지만, 100 ~ 2500 nm의 입자경을 가지는 것이 전체의 5질량% 이상인 것이 바람직하다. 입자경이 100 nm를 초과하는 비소결성 금속 입자의 입자경은, 전자현미경으로 관찰된 비소결성 금속 입자의 입자경의, 투영면적 원 상당경이 100 nm를 초과하는 입자에 대해서 구한 입자경의 수평균이, 150 nm 초과 50000 nm 이하이어도 좋고, 150 ~ 10000 nm이어도 좋고, 180 ~ 5000 nm이어도 좋다.
입자경이 100 nm를 초과하는 비소결성 금속 입자의 금속종으로는, 상기 소결성 금속 입자의 금속종으로서 예시한 것과 같은 것을 들 수 있고, 은, 구리, 및 이들의 산화물이 바람직하다.
입자경 100 nm 이하의 소결성 금속 입자와 입자경이 100 nm를 초과하는 비소결성 금속 입자는, 서로 동일의 금속종이어도 좋고, 서로 다른 금속종이어도 좋다. 예를 들면, 입자경 100 nm 이하의 소결성 금속 입자가 은 입자이고, 입자경이 100 nm를 초과하는 비소결성 금속 입자가 은 또는 산화은 입자이어도 좋다. 예를 들면, 입자경 100 nm 이하의 소결성 금속 입자가 은 또는 산화은 입자이고, 입자경이 100 nm를 초과하는 비소결성 금속 입자가 구리 또는 산화구리 입자이어도 좋다.
본 실시형태의 소성 재료 조성물에서, 모든 금속 입자의 총 질량(100질량%)에 대한, 소결성 금속 입자의 함유량은, 10 ~ 100질량%이어도 좋고, 20 ~ 95질량%이어도 좋다.
소결성 금속 입자 및/또는 비소결성 금속 입자의 표면에는, 유기물이 피복되어 있어도 좋다. 유기물의 피복을 가지는 것으로, 바인더 성분과의 상용성이 향상해, 입자끼리 응집을 방지할 수 있어 균일하게 분산할 수 있다.
소결성 금속 입자 및/또는 비소결성 금속 입자의 표면에 유기물이 피복되어 있는 경우, 소결성 금속 입자 및 비소결성 금속 입자의 질량은, 피복물을 포함하는 값으로 한다.
＜바인더 성분＞
바인더 성분이 배합됨으로써, 소성 재료를 필름상으로 성형할 수 있고 소성 전의 필름상 소성 재료에 점착성을 부여할 수 있다. 바인더 성분은, 필름상 소성 재료의 소성으로서 가열 처리됨으로써 열분해되는 열분해성이 있어도 좋다.
바인더 성분은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 바인더 성분의 적합한 일례로서 수지를 들 수 있다. 수지로는, 아크릴계 수지, 폴리카르보네이트 수지, 폴리젖산, 셀룰로오스 유도체의 중합물 등을 들 수 있고, 아크릴계 수지가 바람직하다. 아크릴계 수지에는, (메타)아크릴레이트 화합물의 단독중합체, (메타)아크릴레이트 화합물의 2종 이상의 공중합체, (메타)아크릴레이트 화합물과 다른 공중합성 단량체의 공중합체가 포함된다.
바인더 성분을 구성하는 수지에서, (메타)아크릴레이트 화합물 유래의 구성 단위의 함유량은, 구성 단위의 총 질량(100질량%)에 대해서, 50 ~ 100질량%인 것이 바람직하고, 80 ~ 100질량%인 것이 보다 바람직하고, 90 ~ 100질량%인 것이 더 바람직하다.
여기서 말하는 「유래」란, 상기 모노머가 중합하는데 필요한 구조의 변화를 받은 것을 의미한다.
(메타)아크릴레이트 화합물의 구체예로는, 메틸 (메타)아크릴레이트, 에틸 (메타)아크릴레이트, 프로필 (메타)아크릴레이트, 이소프로필 (메타)아크릴레이트, 부틸 (메타)아크릴레이트, 이소부틸 (메타)아크릴레이트, t-부틸 (메타)아크릴레이트, 펜틸 (메타)아크릴레이트, 아밀(메타)아크릴레이트, 이소아밀 (메타)아크릴레이트, 헥실 (메타)아크릴레이트, 헵틸 (메타)아크릴레이트, 옥틸 (메타)아크릴레이트, 이소옥틸 (메타)아크릴레이트, 2-에틸헥실 (메타)아크릴레이트, 에틸헥실 (메타)아크릴레이트, 노닐 (메타)아크릴레이트, 데실 (메타)아크릴레이트, 이소데실 (메타)아크릴레이트, 운데실 (메타)아크릴레이트, 도데실 (메타)아크릴레이트, 라우릴 (메타)아크릴레이트, 스테아릴 (메타)아크릴레이트, 이소스테아릴 (메타)아크릴레이트 등의 알킬 (메타)아크릴레이트;
히드록시에틸 (메타)아크릴레이트, 2-히드록시프로필 (메타)아크릴레이트, 4-히드록시부틸 (메타)아크릴레이트, 3-히드록시프로필 (메타)아크릴레이트, 2-히드록시부틸 (메타)아크릴레이트, 3-히드록시부틸 (메타)아크릴레이트 등의 히드록시알킬 (메타)아크릴레이트;
페녹시에틸 (메타)아크릴레이트, 2-히드록시-3-페녹시프로필 (메타)아크릴레이트 등의 페녹시알킬 (메타)아크릴레이트;
2-메톡시에틸 (메타)아크릴레이트, 2-에톡시에틸 (메타)아크릴레이트, 2-프로폭시에틸 (메타)아크릴레이트, 2-부톡시에틸 (메타)아크릴레이트, 2-메톡시부틸 (메타)아크릴레이트 등의 알콕시알킬 (메타)아크릴레이트;
폴리에틸렌글리콜 모노(메타)아크릴레이트, 에톡시디에틸렌글리콜 (메타)아크릴레이트, 메톡시폴리에틸렌글리콜 (메타)아크릴레이트, 페녹시폴리에틸렌글리콜 (메타)아크릴레이트, 노닐페녹시폴리에틸렌글리콜 (메타)아크릴레이트, 폴리프로필렌글리콜 모노(메타)아크릴레이트, 메톡시폴리프로필렌글리콜 (메타)아크릴레이트, 에톡시폴리프로필렌글리콜 (메타)아크릴레이트, 노닐페녹시폴리프로필렌글리콜 (메타)아크릴레이트 등의 폴리알킬렌글리콜 (메타)아크릴레이트;
시클로헥실 (메타)아크릴레이트, 4-부틸시클로헥실 (메타)아크릴레이트, 디시클로펜타닐 (메타)아크릴레이트, 디시클로펜테닐 (메타)아크릴레이트, 디시클로펜타디에닐 (메타)아크릴레이트, 보닐 (메타)아크릴레이트, 이소보닐 (메타)아크릴레이트, 트리시클로데카닐 (메타)아크릴레이트 등의 시클로알킬 (메타)아크릴레이트;
벤질 (메타)아크릴레이트, 테트라히드로푸르푸릴 (메타)아크릴레이트, 등을 들 수 있다. 알킬 (메타)아크릴레이트 또는 알콕시알킬 (메타)아크릴레이트가 바람직하고, 특히 바람직한 (메타)아크릴레이트 화합물로서 부틸 (메타)아크릴레이트, 에틸헥실 (메타)아크릴레이트, 라우릴 (메타)아크릴레이트, 이소데실 (메타)아크릴레이트, 2-에틸헥실 (메타)아크릴레이트, 및 2-에톡시에틸 (메타)아크릴레이트를 들 수 있다.
본 명세서에서, 「(메타)아크릴레이트」란, 「아크릴레이트」및 「메타크릴레이트」의 양쪽 모두를 포함하는 개념이다.
아크릴 수지로는, 메타크릴레이트가 바람직하다. 바인더 성분이 메타크릴레이트 유래의 구성 단위를 함유하는 것으로, 비교적 저온에서 소성할 수 있어 소결 후에 충분한 접착 강도를 얻기 위한 조건을 용이하게 만족할 수 있다.
바인더 성분을 구성하는 수지에서, 메타크릴레이트 유래의 구성 단위의 함유량은, 구성 단위의 총 질량(100질량%)에 대해서, 50 ~ 100질량%인 것이 바람직하고, 80 ~ 100질량%인 것이 보다 바람직하고, 90 ~ 100질량%인 것이 더 바람직하다.
다른 공중합성 단량체로는, 상기 (메타)아크릴레이트 화합물과 공중합 가능한 화합물이면 특별히 제한은 없지만, 예를 들면 (메타)아크릴산, 비닐 안식향산, 말레인산, 비닐 프탈산 등의 불포화 카르복실산류; 비닐벤질 메틸에테르, 비닐 글리시딜에테르, 스티렌, α-메틸스티렌, 부타디엔, 이소프렌 등의 비닐기 함유 라디칼 중합성 화합물을 들 수 있다.
바인더 성분을 구성하는 수지의 질량 평균분자량(Mw)은, 1,000 ~ 1,000,000인 것이 바람직하고, 10,000 ~ 800,000인 것이 보다 바람직하다. 수지의 질량 평균분자량이 상기 범위 내인 것으로, 필름으로서 충분한 막강도를 발현하고, 또한 유연성을 부여하는 것이 용이하게 된다.
또한 본 명세서에서, 「질량 평균분자량」이란, 특별히 명시되지 않는 한, 겔·퍼미션·크로마토그래피(GPC) 법에 따라 측정되는 폴리스티렌 환산값이다.
바인더 성분을 구성하는 수지의 유리전이온도(Tg)는, -60 ~ 50℃인 것이 바람직하고, -30 ~ 10℃인 것이 보다 바람직하고, -20℃ 이상 0℃ 미만인 것이 더 바람직하다. 수지의 Tg가 상기 상한값 이하인 것으로, 필름상 소성 재료와 피착체의 소성 전의 접착력이 향상한다. 또한, 필름상 소성 재료의 유연성이 높아진다. 한편, 수지의 Tg가 상기 하한값 이상인 것으로, 필름 형상을 유지할 수 있고, 지지 시트 등으로부터의 필름상 소성 재료의 분리가 보다 용이하게 된다.
본 명세서에서 「유리전이온도(Tg)」는, 시차주사열량계를 이용하여, 시료의 DSC 곡선을 측정하고, 얻어진 DSC 곡선의 변곡점의 온도로 나타낸다.
바인더 성분은, 필름상 소성 재료의 소성으로서 가열 처리됨으로써 열분해 되는 열분해성이 있어도 좋다. 바인더 성분이 열분해된 것은, 소성에 의한 바인더 성분의 질량 감소에 의해 확인할 수 있다. 또한 바인더 성분으로서 배합되는 성분은 소성에 의해 거의 열분해되어도 좋지만, 바인더 성분으로서 배합되는 성분의 전체 질량이 소성에 의해 열분해되지 않아도 좋다.
바인더 성분은, 소성 전의 바인더 성분의 총 질량(100질량%)에 대해, 소성 후의 질량이 10질량% 이하가 되는 것이어도 좋고, 5질량% 이하가 되는 것이어도 좋고, 3질량% 이하가 되는 것이어도 좋고, 0질량%가 되는 것이어도 좋다.
＜용매＞
아세트산부틸에 대한 상대 증발속도가 4.0 이하인 용매(이하 「용매(A)」라고 표기 한다.)는, 소성 재료 조성물을 스크린 인쇄할 때에, 소성 재료 조성물을 스크린 판 상에 적하하고 나서, 스퀴지를 이용하여 과잉의 소성 재료 조성물을 긁어낼 때까지 증발하기 어렵다. 따라서, 과잉의 소성 재료 조성물을 스퀴지로 용이하게 긁어낼 수 있다. 또한, 판 분리가 양호해진다. 용매(A)가 배합됨으로써, 스크린 인쇄에 적절한 소성 재료 조성물이 얻어진다.
용매(A)의 아세트산부틸에 대한 상대 증발속도는 2.0 이하가 바람직하고, 1.0 이하가 보다 바람직하다. 또한, 용매(A)의 아세트산부틸에 대한 상대 증발속도는, 0.001 이상이 바람직하고, 0.002 이상이 보다 바람직하다.
상대 증발속도는, ASTM　D3539에 규정된 시험법에 준해 측정되는 값이다. 아세트산부틸에 대한 상대 증발속도는, 이러한 측정법으로 측정된 아세트산부틸의 증발속도의 값을 1로 한 경우의 환산값을 나타낸 것이다.
용매(A)로는, 부틸 카비톨, 프로필렌글리콜 모노메틸에테르, 아세트산이소부틸, 이소보닐 시클로헥사놀, 데실알코올, 에틸셀로솔브, 부틸셀로솔브, 시클로헥사논, 이소포론, 이소부틸 알코올 등을 들 수 있다. 용매(A)는, 1종류만이 배합되어 있어도 좋고, 2종류 이상의 조합으로 배합되어 있어도 좋다.
용매(A)의 적어도 일부는, 상술한 소결성 금속 입자를 분산시키는 고비점 용매로서 이용되어도 좋다.
＜그 외의 첨가제＞
본 실시형태의 소성 재료 조성물은, 상기의 소결성 금속 입자, 비소결성 금속 입자, 바인더 성분 및 용매(A) 외에, 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 범위 내에서, 소결성 금속 입자, 비소결성 금속 입자, 바인더 성분 및 용매(A)에 해당하지 않는 그 외의 첨가제를 함유하고 있어도 좋다.
본 실시형태의 소성 재료 조성물에 함유되어도 좋은 그 외의 첨가제로는, 분산제, 가소제, 점착부여제, 보존안정제, 소포제, 열분해 촉진제, 및 산화방지제 등을 들 수 있다. 첨가제는, 1종만 함유되어도 좋고, 2종 이상 함유되어도 좋다. 이러한 첨가제는, 특별히 한정되는 것이 아니고, 이 분야에서 통상 이용되는 것을 적절히 선택할 수 있다.
또한, 본 실시형태의 소성 재료 조성물은, 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 범위 내에, 아세트산부틸에 대한 상대 증발속도가 4.0을 초과하는 용매(이하 「다른 용매(B)」라고 표기 한다.)를 함유하고 있어도 좋다.
본 실시형태의 소성 재료 조성물에 함유되어도 좋은 다른 용매(B)로는, 아세트산메틸, 아세트산에틸, 아세톤, 테트라히드로푸란, 에틸에테르 등을 들 수 있다.
＜조성＞
본 실시형태의 소성 재료 조성물은, 소결성 금속 입자, 바인더 성분, 용매(A), 및 그 외의 첨가제로 이루어지는 것이어도 좋고, 이들의 함유량(질량%)의 합계는 100질량%가 된다.
본 실시형태의 소성 재료 조성물이 비소결성 금속 입자를 포함하는 경우에는, 소성 재료 조성물은, 소결성 금속 입자, 비소결성 금속 입자, 바인더 성분, 용매(A) 및 그 외의 첨가제로 이루어지는 것이어도 좋고, 이들의 함유량(질량%)의 합계는 100질량%가 된다.
소성 재료 조성물의 총 질량(100질량%)에 대한, 용매(A)의 함유량은, 12 ~ 50질량%이고, 15 ~ 40질량%가 바람직하고, 20 ~ 30질량%가 보다 바람직하다. 용매(A)의 함유량이 상기 상한값 이하인 것으로, 스크린 인쇄 후의 소성 재료 조성물(전사물)의 형상을 유지하기 쉬워진다. 한편, 용매(A)의 함유량이 상기 하한값 이상인 것으로, 소성 재료 조성물을 스크린 인쇄할 때의 판 분리가 양호해진다.
소성 재료 조성물의 총 질량(100질량%)에 대한, 용매 이외의 모든 성분(이하 「고형분」이라고 표기 한다.)의 함유량은, 50 ~ 88질량%가 바람직하고, 60 ~ 85질량%가 바람직하고, 70 ~ 80질량%가 보다 바람직하다.
소성 재료 조성물에서 고형분의 총질량(100질량%)에 대한 소결성 금속 입자의 함유량은, 15 ~ 98질량%가 바람직하고, 15 ~ 90질량%가 더 바람직하고, 20 ~ 80질량%가 더욱더 바람직하다. 소결성 금속 입자의 함유량이 상기 상한값 이하인 것으로, 바인더 성분의 함유량을 충분히 확보할 수 있으므로, 소성 재료 조성물을 스크린 인쇄하여 얻어지는 필름상 소성 재료의 형상을 유지하기 쉬워진다. 한편, 소결성 금속 입자의 함유량이 상기 하한값 이상인 것으로, 필름상 소성 재료의 소성시에 소결성 금속 입자끼리, 또는 소결성 금속 입자와 비소결성 금속 입자가 융착하여, 소성 후에 높은 접합 접착 강도(전단 접착력)를 발현한다.
소성 재료 조성물이 비소결성 금속 입자를 포함하는 경우, 소성 재료 조성물에서의 고형분의 총 질량(100질량%)에 대한 소결성 금속 입자 및 비소결성 금속 입자의 총함유량은, 50 ~ 98질량%가 바람직하고, 70 ~ 95질량%가 보다 바람직하고, 80 ~ 90질량%가 더 바람직하다.
소성 재료 조성물에서의 고형분의 총 질량(100질량%)에 대한 바인더 성분의 함유량은, 2 ~ 50질량%가 바람직하고, 5 ~ 30질량%가 더 바람직하고, 5 ~ 20질량%가 더욱더 바람직하다. 바인더 성분의 함유량이 상기 상한값 이하인 것으로, 소결성 금속 입자의 함유량을 충분히 확보할 수 있으므로, 필름상 소성 재료와 피착체의 접합 접착력이 향상한다. 한편, 바인더 성분의 함유량이 상기 하한값 이상인 것으로, 필름상 소성 재료의 형상을 유지하기 쉬워진다.
소성 재료 조성물에서, 소결성 금속 입자와 바인더 성분의 질량비율(소결성 금속 입자：바인더 성분)은, 50：1 ~ 1：5가 바람직하고, 20：1 ~ 1：2가 보다 바람직하고, 10：1 ~ 1：1이 더 바람직하다. 소성 재료 조성물이 비소결성 금속 입자를 포함하는 경우에는, 소결성 금속 입자 및 비소결성 금속 입자와 바인더 성분의 질량비율((소결성 금속 입자＋비소결성 금속 입자)：바인더 성분)은 50：1 ~ 1：1이 바람직하고, 20：1 ~ 2：1이 보다 바람직하고, 9：1 ~ 4：1이 더 바람직하다.
소성 재료 조성물의 총 질량(100질량%)에 대한 다른 용매(B)의 함유량은, 10질량% 이하가 바람직하고, 5질량%가 더 바람직하고, 3질량% 이하가 더 바람직하다.
다른 용매(B)의 함유량이 적어질수록 소성 재료 조성물의 인쇄 적성이 높아지는 경향이 있다. 따라서, 소성 재료 조성물이 다른 용매(B)를 실질적으로 함유하지 않는 것이 바람직하다.
여기서, 「실질적으로 함유하지 않는다」란, 다른 용매(B)의 함유량이, 소성 재료 조성물의 총 질량(100질량)에 대해서, 0.1질량% 미만을 의미한다.
＜점도＞
본 실시형태의 소성 재료 조성물은, 온도 23℃, 전단 속도 1 sec－1로 측정한 점도(C)가 10 ~ 1000 Pa·s의 것이고, 온도 23℃, 전단 속도 1000 sec－1로 측정한 점도(D)가 1 ~ 10 Pa·s의 것이 바람직하다.
점도(C)는 20 ~ 900 Pa·s가 보다 바람직하고, 25 ~ 800 Pa·s가 더 바람직하다.
점도(D)는 1 Pa·s이상 10 Pa·s 미만이 보다 바람직하고, 2 ~ 9 Pa·s가 더 바람직하다.
점도(C) 및 점도(D)는, JIS　Z　8803：2011에 준거하여, 동적점탄성 측정장치(레오미터)를 이용하여 측정되는 값이다. 측정방법의 상세는 후술한다.
소성 재료 조성물을 스크린 인쇄할 때는, 소성 재료 조성물에 전단 응력이 가해진다. 이 때문에, 전단 응력이 가해지는 경우에는, 소성 재료 조성물은 유동성이 우수한 것이 바람직하다. 그러나, 유동성을 높이기 위해서 소성 재료 조성물의 점도를 지나치게 내리면, 인쇄 후의 화상 패턴의 형상을 유지하기 어려워지는 경향이 있다.
점도(D)가 상기 상한값 이하인 것으로, 소성 재료 조성물에 전단 응력이 가해진 경우에 적절한 유동성을 발현할 수 있어 스크린 인쇄할 때의 판 분리가 보다 양호해진다. 점도(C)가 상기 하한값 이상인 것으로, 소성 재료 조성에 전단 응력이 제거된 경우에 적절한 점성을 발현할 수 있어, 인쇄 후의 화상 패턴의 형상을 유지하기 더 쉬워진다.
또한, 점도(C)가 상기 상한값 이하인 것으로, 스크린 인쇄할 때의 판 분리가 보다 양호해진다. 점도(D)가 상기 하한값 이상인 것으로, 인쇄 후의 화상 패턴의 형상을 유지하기 더 쉬워진다.
점도(C) 및 점도(D)는, 소성 재료 조성물에 포함되는 용매(A)의 상대 증발속도나 함유량에 의해 제어할 수 있다. 구체적으로는, 용매(A)의 아세트산부틸에 대한 상대 증발속도가 커지면, 점도(C) 및 점도(D)는 낮아지는 경향이 있다. 또한, 용매(A)의 함유량이 적어지면, 점도(C) 및 점도(D)는 높아지는 경향이 있다.
＜제조방법＞
소성 재료 조성물의 제조방법은, 소결성 금속 입자, 바인더 성분 및 용매(A)와 필요에 따라 비소결성 금속 입자, 그 외의 첨가제, 다른 용매(B)를 혼합하는 공정(혼합 공정)을 가진다.
상술한 바와 같이, 소결성 금속 입자로서 고비점 용매에 미리 분산시킨 것을 이용해도 좋고, 다른 용매(B)에 미리 분산시킨 것을 이용해도 좋다(금속 입자의 분산액). 고비점 용매로는 용매(A)를 이용해도 좋다. 고비점 용매로서 용매(A)를 이용하는 경우, 고비점 용매로서 이용하는 용매(A)와 혼합 공정에서 이용하는 용매(A)는, 같은 종류이어도 좋고, 다른 종류이어도 좋다. 또한, 고비점 용매로서 용매(A)를 이용하는 경우, 고비점 용매로서 이용하는 용매(A)와 혼합 공정에서 이용하는 용매(A)의 합계량이, 소성 재료 조성물의 총 질량에 대해서 12 ~ 50질량%가 되도록 조제한다.
상기의 본 실시형태의 소성 재료 조성물에 따르면, 특정량의 용매(A)를 함유하므로, 스크린 인쇄할 때의 판 분리가 양호하다. 또한, 스크린 인쇄 후에도 화상 패턴의 형상을 유지하기 쉽다.
이와 같이, 본 실시형태의 소성 재료 조성물은 인쇄 적성이 우수하므로, 본 실시형태의 소성 재료 조성물을 이용하면 소망한 형상의 필름상 소성 재료를 생산성 좋게 제조할 수 있다.
본 실시형태의 소성 재료 조성물은, 소결성 금속 입자, 바인더 성분, 및 아세트산부틸에 대한 상대 증발속도가 4.0 이하인 용매를 함유하는 페이스트상의 소성 재료 조성물이고, 상기 용매의 함유량이, 상기 소성 재료 조성물의 총 질량에 대해서 12 ~ 50질량%인, 소성 재료 조성물이지만, 상기 용매로는, 상대 증발속도가 1.0×10－5 ~ 1.0×10－3인 분산매와 상대 증발속도가 0.001 ~ 4.0인 희석용매의 혼합용매를 이용하는 것이 바람직하다.
상기 분산매로는, 이소보닐시클로헥산올, 데실알코올, 및 이들의 혼합물이 바람직하다. 희석용매로는, 부틸 카비톨, 프로필렌글리콜 모노메틸에테르, 및 아세트산이소부틸로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종류 또는 2종류 이상이 바람직하다.
또한, 본 실시형태의 소성 재료 조성물은, 소성 재료 조성물의 총 질량(100질량%)에 대한, 용매의 함유량이, 15 ~ 40질량%인 것이 바람직하고, 상기 분산매의 함유량이 10 ~ 20질량%이고, 상기 희석용매의 함유량이 1 ~ 20질량%인 것이 보다 바람직하다.
≪필름상 소성 재료의 제조방법≫
필름상 소성 재료의 제조방법은, 상술한 소성 재료 조성물을 지지체 상에 스크린 인쇄하는 공정을 가진다.
지지체로는, 박리 필름을 들 수 있다.
박리 필름으로는, 예를 들면 폴리에틸렌 필름, 폴리프로필렌 필름, 폴리부텐 필름, 폴리부타디엔 필름, 폴리메틸펜텐 필름, 폴리염화비닐 필름, 염화비닐 공중합체 필름, 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름, 폴리에틸렌나프탈레이트 필름, 폴리부틸렌테레프탈레이트 필름, 폴리우레탄 필름, 에틸렌 아세트산비닐 공중합체 필름, 아이오노머 수지 필름, 에틸렌·(메타)아크릴산 공중합체 필름, 에틸렌·(메타)아크릴산 에스테르 공중합체 필름, 폴리스티렌 필름, 폴리카르보네이트 필름, 폴리이미드 필름, 불소수지 필름 등의 투명 필름이 이용된다. 또한 이들의 가교 필름도 이용된다. 또한 이들의 적층 필름이어도 좋다. 또한, 이것들을 착색한 필름, 불투명 필름 등을 이용할 수 있다. 박리 필름으로서는 표면에 박리제를 도포하여 박리처리를 실시하는 것으로 얻을 수도 있다. 박리제로는, 예를 들면, 실리콘계, 불소계, 올레핀계, 알키드계, 장쇄 알킬기 함유 카르바메이트 등의 박리제를 들 수 있다.
박리 필름의 두께는, 통상은 10 ~ 500μm, 바람직하게는 15 ~ 300μm, 특히 바람직하게는 20 ~ 250μm 정도이다.
지지체에 대한 소성 재료 조성물의 접촉각은, 20 ~ 60°이 바람직하고, 30 ~ 55°가 보다 바람직하고, 35 ~ 50°이 더 바람직하다. 접촉각이 상기 상한값 이하인 것으로, 지지체에 대한 소성 재료 조성물의 밀착성이 양호해진다. 또한, 인쇄 후에 지지체 상에서 소성 재료 조성물이 수축하는 것을 억제할 수 있어 화상 패턴의 형상을 보다 양호하게 유지할 수 있다. 한편, 접촉각이 상기 하한값 이상인 것으로, 인쇄 후에 지지체 상에서 소성 재료 조성물이 젖는 것을 억제할 수 있어 화상 패턴의 형상을 보다 양호하게 유지할 수 있다. 접촉각은, JIS　R3257：1999에 준거하여, 후술하는 방법에 따라 측정할 수 있다.
소성 재료 조성물의 인쇄는, 공지의 스크린 인쇄 방법으로 행할 수 있고, 구체적으로는, 실크스크린 인쇄, 로터리 스크린 인쇄 등의 방법을 들 수 있다.
구체적인 스크린 인쇄의 조건으로는, 클리어런스가 0.5 ~ 5.0 mm, 스퀴지 인압(印壓)이 0.05 ~ 0.5 MPa, 스크레이퍼 인압이 0.05 ~ 0.5 MPa, 스퀴지 속도가 10 ~ 100 mm/sec, 스크레이퍼 속도가 10 ~ 100 mm/sec의 조건 등을 들 수 있다.
인쇄 후에는, 지지체 상의 소성 재료 조성물을 건조하여, 소성 재료 조성물에 포함되는 용매를 휘발시킴으로써, 필름상 소성 재료를 얻는다.
소성 재료 조성물의 건조 조건은, 특별히 한정되지 않지만, 가열건조시키는 것이 바람직하고, 이 경우, 예를 들면 70 ~ 250℃, 예를 들면 80 ~ 180℃에서, 10초 ~ 10분간의 조건에서 건조시키는 것이 바람직하다.
＜필름상 소성 재료＞
본 발명에 의해 얻어지는 필름상 소성 재료는, 소결성 금속 입자 및 바인더 성분을 함유한다.
도 1은, 본 발명에 의해 얻어지는 필름상 소성 재료의 일 실시형태를 모식적으로 나타내는 단면도이다. 필름상 소성 재료(1)는, 소결성 금속 입자(10) 및 바인더 성분(20)을 함유하고 있다.
필름상 소성 재료는 1층(단층)으로 이루어지는 것이어도 좋고, 2층 이상의 복수층, 예를 들면, 2층 이상 10층 이하의 층으로 이루어지는 것이어도 좋다. 필름상 소성 재료가 복수층으로 이루어지는 경우, 이러한 복수층은 서로 동일하거나 달라도 좋고, 이러한 복수층의 조합은, 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 한 특별히 한정되지 않는다. 2층 이상의 복수층으로 이루어지는 필름상 소성 재료는, 스크린 인쇄에 의해 소성 재료 조성물을 적층해 인쇄하는 것으로 얻어진다.
또한 본 명세서에서는, 필름상 소성 재료의 경우에 한정되지 않고, 「복수층이 서로 동일하거나 달라도 좋다」란, 「모든 층이 동일해도 좋고, 모든 층이 달라도 좋고, 일부의 층만이 동일해도 좋다」것을 의미하고, 또한 「복수층이 서로 다르다」란, 「각 층의 구성 재료, 구성 재료의 배합비, 및 두께의 적어도 하나가 서로 다르다」것을 의미한다.
필름상 소성 재료의 형상은, 소결 접합의 대상의 형상에 맞추어 적절히 설정하면 좋고, 원형 또는 직사각형이 바람직하다. 원형은 반도체 웨이퍼의 형상에 대응한 형상이다. 직사각형은 칩의 형상에 대응한 형상이다. 대응한 형상은, 소결 접합 대상의 형상과 동일한 형상 또는 거의 동일한 형상이어도 좋다.
필름상 소성 재료가 원형인 경우, 원의 면적은, 3.5 ~ 1,600 ㎠이어도 좋고, 85 ~ 1,400 ㎠이어도 좋다. 필름상 소성 재료가 직사각형인 경우, 직사각형의 면적은, 0.01 ~ 25 ㎠이어도 좋고, 0.25 ~ 9 ㎠이어도 좋다.
필름상 소성 재료의 소성 전의 두께는, 특별히 제한되는 것은 아니지만, 10 ~ 200μm가 바람직하고, 20 ~ 150μm가 바람직하고, 30 ~ 90μm가 보다 바람직하다.
여기서, 「필름상 소성 재료의 두께」란, 필름상 소성 재료 전체의 두께를 의미하고, 예를 들면, 복수층으로 이루어지는 필름상 소성 재료의 두께란, 필름상 소성 재료를 구성하는 모든 층의 합계의 두께를 의미한다.
본 명세서에서, 「두께」는, 임의의 5개소에서 두께를 측정한 평균으로 나타내는 값으로서 JIS　K7130에 준하여, 정압 두께측정기를 이용하여 취득할 수 있다.
상기의 본 실시형태의 필름상 소성 재료의 제조방법에 따르면, 인쇄 적성이 우수한 본 발명의 소성 재료 조성물을 스크린 인쇄에 의해 필름상으로 성형하므로, 두께가 균일하고, 소망한 형상의 필름상 소성 재료를 생산성 좋게 제조할 수 있다. 따라서, 예를 들면 반도체 웨이퍼의 형상에 맞추어 원형상으로 필름상 소성 재료를 제조할 수도 있어, 펀칭 가공을 가지는 경우에 발생하는 자투리 부분이 발생하지 않고, 원재료에 대한 수율이 향상하여 폐기 로스를 경감할 수 있다. 특히, 필름상 소성 재료에 함유되는 소결성 금속 입자는, 비교적 고가의 재료이기 때문에, 원재료의 폐기 로스를 삭감할 수 있는 것은, 대폭적인 제품 가격의 저하로 연결되어, 매우 유익하다.
또한 본 실시형태의 필름상 소성 재료의 제조방법에 따르면, 필름상 소성 재료를 지지체 상에 적층된 상태로 제공할 수 있다. 사용할 때, 지지체를 떼어내고, 필름상 소성 재료를 소결 접합시키는 대상물 상에 배치하면 좋다. 지지체는 필름상 소성 재료의 손실이나 이물 부착을 막기 위한 보호 필름으로서의 기능도 가진다. 지지체는, 필름상 소성 재료의 적어도 한쪽 측에 설치되어 있으면 좋고, 필름상 소성 재료의 양쪽 모두의 측에 설치되어도 좋다.
본 발명에 의해 얻어지는 필름상 소성 재료는, 적어도 한쪽 측(표면)에 지지 시트가 설치된, 지지 시트를 가지는 필름상 소성 재료로 할 수 있다.
이하, 지지 시트를 가지는 필름상 소성 재료의 상세에 대해서 설명한다.
≪지지 시트를 가지는 필름상 소성 재료≫
지지 시트를 가지는 필름상 소성 재료는, 상술한 필름상 소성 재료, 및 상기 필름상 소성 재료의 적어도 한쪽 측(표면)에 설치된 지지 시트를 구비한다. 상기 지지 시트는, 기재 필름 상의 전면(全面) 혹은 외주부에 점착제층이 설치된 것이고, 상기 점착제층 상에, 상기 필름상 소성 재료가 설치되어 있는 것이 바람직하다. 상기 필름상 소성 재료는, 점착제층에 직접 접촉하여 설치되어도 좋고, 기재 필름에 직접 접촉하여 설치되어도 좋다. 본 형태를 취하는 것으로, 반도체 웨이퍼를 칩으로 개편화할 때에 사용하는 다이싱 시트로서 사용할 수 있다. 또한 블레이드 등을 이용하여 반도체 웨이퍼와 함께 개편화함으로써 칩과 동형의 필름상 소성 재료로 가공할 수 있고, 또한 필름상 소성 재료를 가지는 칩을 제조할 수 있다.
이하, 지지 시트를 가지는 필름상 소성 재료의 일 실시형태에 대해서 설명한다. 도 2 및 도 3에, 본 실시형태의 지지 시트를 가지는 필름상 소성 재료의 개략 단면도를 나타낸다. 도 2, 도 3에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태의 지지 시트를 가지는 필름상 소성 재료(100a, 100b)는, 외주부에 점착부를 가지는 지지 시트(2)의 내주부에, 필름상 소성 재료(1)가 박리할 수 있게 가착(假着)되어 이루어진다. 지지 시트(2)는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 기재 필름(3)의 상면에 점착제층(4)을 가지는 점착 시트이고, 상기 점착제층(4)의 내주부 표면이, 필름상 소성 재료로 덮여, 외주부에 점착부가 노출된 구성이 된다. 또한, 도 3에 나타낸 바와 같이, 지지 시트(2)는, 기재 필름(3)의 외주부에 링상의 점착제층(4)을 가지는 구성이어도 좋다.
필름상 소성 재료(1)는, 지지 시트(2)의 내주부에, 첩부되는 워크(반도체 웨이퍼 등)와 거의 동일한 형상으로 형성되어 이루어진다. 지지 시트(2)의 외주부에는 점착부를 가진다. 바람직한 형태로는, 지지 시트(2)보다도 소경(小徑)의 필름상 소성 재료(1)가, 원형의 지지 시트(2) 상에 동심원상으로 적층되어 있다. 외주부의 점착부는, 도시한 바와 같이, 링 프레임(5)의 고정에 이용된다.
(기재 필름)
기재 필름(3)으로는, 특별히 한정되지 않고, 예를 들면 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 직쇄 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE), 에틸렌·프로필렌 공중합체, 폴리프로필렌, 폴리부텐, 폴리부타디엔, 폴리메틸펜텐, 에틸렌·아세트산비닐 공중합체, 에틸렌·(메타)아크릴산 공중합체, 에틸렌·(메타)아크릴산메틸 공중합체, 에틸렌·(메타)아크릴산에틸 공중합체, 폴리염화비닐, 염화비닐·아세트산비닐 공중합체, 폴리우레탄 필름, 아이오노머 등으로 이루어지는 필름 등이 이용된다. 또한 본 명세서에서 「(메타)아크릴」는, 아크릴 및 메타크릴의 양자를 포함하는 의미로 이용한다.
또한 지지 시트에 대해서 보다 높은 내열성이 요구되는 경우에는, 기재 필름(3)으로는, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트 등의 폴리에스테르 필름, 폴리프로필렌, 폴리메틸펜텐 등의 폴리올레핀 필름 등을 들 수 있다. 또한, 이들의 가교 필름이나 방사선·방전 등에 의한 개질 필름도 이용할 수 있다. 기재 필름은 상기 필름의 적층체이어도 좋다.
또한, 이러한 필름은, 2종류 이상을 적층하거나 조합하여 이용할 수도 있다. 또한 이러한 필름을 착색한 것, 혹은 인쇄를 실시한 것 등도 사용할 수 있다. 또한, 필름은 열가소성 수지를 압출 형성에 의해 시트화한 것이어도 좋고, 연신된 것이어도 좋고, 경화성 수지를 소정 수단에 의해 박막화, 경화해 시트화한 것이 사용되어도 좋다.
기재 필름의 두께는 특별히 한정되지 않고, 바람직하게는 30 ~ 300μm, 보다 바람직하게는 50 ~ 200μm이다. 기재 필름의 두께를 상기 범위로 함으로써, 다이싱에 의한 노치가 행해져도 기재 필름의 단열(斷裂)이 일어나기 어렵다. 또한, 지지 시트를 가지는 필름상 소성 재료에 충분한 가요성이 부여되기 때문에, 워크(예를 들면 반도체 웨이퍼 등)에 대해서 양호한 첩부성을 나타낸다.
기재 필름은, 표면에 박리제를 도포하여 박리 처리를 실시하는 것으로 얻을 수도 있다. 박리 처리에 이용되는 박리제로는, 알키드계, 실리콘계, 불소계, 불포화 폴리에스테르계, 폴리올레핀계, 왁스계 등이 이용되지만, 특히 알키드계, 실리콘계, 불소계의 박리제가 내열성을 가지므로 바람직하다.
상기의 박리제를 이용하여 기재 필름의 표면을 박리 처리하기 위해서는, 박리제를 그대로 무용제로, 또는 용제 희석이나 에멀션화하여, 그라비아 코터, 메이어바 코터, 에어-나이프 코터, 롤 코터 등에 의해 도포하여, 박리제가 도포된 기재 필름을 상온 하 또는 가열 하에 제공하거나, 또는 전자선에 의해 경화시키거나, 웨트 라미네이션이나 드라이 라미네이션, 열용융 라미네이션, 용융 압출 라미네이션, 공압출 가공 등으로 적층체를 형성하면 좋다.
(점착제층)
지지 시트(2)는, 적어도 그 외주부에 점착부를 가진다. 점착부는, 지지 시트를 가지는 필름상 소성 재료(100a, 100b)의 외주부에서, 링 프레임(5)을 일시적으로 고정하는 기능을 가지고, 필요한 공정 후에는 링 프레임(5)을 박리할 수 있는 것이 바람직하다. 따라서, 점착제층(4)에는, 약(弱) 점착성의 것을 사용해도 좋고, 에너지선 조사에 의해 점착력이 저하하는 에너지선 경화성의 것을 사용해도 좋다. 재박리성 점착제층은, 공지의 여러 가지의 점착제(예를 들면, 고무계, 아크릴계, 실리콘계, 우레탄계, 폴리비닐 에테르계 등의 범용 점착제, 표면 요철이 있는 점착제, 에너지선 경화형 점착제, 열팽창성분 함유 점착제 등)에 의해 형성할 수 있다.
지지 시트(2)는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 기재 필름(3)의 상측 전면에 점착제층(4)을 가지는 통상의 구성의 점착 시트이고, 상기 점착제층(4)의 내주부 표면이, 필름상 소성 재료로 덮이고, 외주부에 점착부가 노출된 구성이어도 좋다. 이 경우, 점착제층(4)의 외주부는, 상기한 링 프레임(5)의 고정에 사용되고 내주부에는, 필름상 소성 재료를 박리할 수 있게 적층된다. 점착제층(4)으로는, 상기와 마찬가지로, 약 점착성의 것을 사용해도 좋거나, 또는 에너지선 경화성 점착제를 사용해도 좋다.
또한, 도 3에 나타낸 구성에서는, 기재 필름(3)의 외주부에 링상의 점착제층(4)을 형성해, 점착부로 한다. 이 때, 점착제층(4)은, 상기 점착제로 이루어지는 단층 점착제층이어도 좋고, 상기 점착제로 이루어지는 점착제층을 포함하는 양면 점착 테이프를 환상으로 절단한 것이어도 좋다.
약 점착제로는, 아크릴계, 실리콘계가 바람직하게 이용된다. 또한, 필름상 소성 재료의 박리성을 고려하여, 점착제층(4)의 23℃에서의 SUS판에의 점착력은, 30 ~ 120 mN/25 mm인 것이 바람직하고, 50 ~ 100 mN/25 mm인 것이 더 바람직하고, 60 ~ 90 mN/25 mm인 것이 보다 바람직하다. 이 점착력이 너무 낮으면, 링 프레임이 탈락하는 경우가 있다. 또한 점착력이 너무 높으면, 링 프레임으로부터의 박리가 곤란해져, 링 프레임을 재사용하기 어려워진다.
도 2의 구성의 지지 시트에서, 에너지선 경화성의 재박리성 점착제층을 이용하는 경우, 필름상 소성 재료가 적층되는 영역에 미리 에너지선 조사를 행해, 점착성을 저감시켜도 좋다. 이 때, 그 외의 영역은 에너지선 조사를 행하지 않고, 예를 들면 링 프레임(5)에의 접착을 목적으로서 점착력을 높게 유지해 두어도 좋다. 그 외의 영역에만 에너지선 조사를 행하지 않게 하려면, 예를 들면 기재 필름 외의 영역에 대응하는 영역에 인쇄 등에 의해 에너지선 차폐층을 설치해 기재 필름 측에 에너지선 조사를 행하면 좋다. 또한, 도 2의 구성의 지지 시트에서는, 기재 필름(3)과 점착제층(4)의 접착을 강고하게 하기 위해, 기재 필름(3)의 점착제층(4)이 설치되는 면에는, 소망에 따라, 샌드블래스트나 용제 처리 등에 의한 요철화 처리, 혹은 코로나방전 처리, 전자선 조사, 플라즈마 처리, 오존·자외선 조사 처리, 화염 처리, 크롬산 처리, 열풍 처리 등의 산화 처리 등을 실시할 수 있다. 또한, 프라이머 처리를 실시할 수도 있다.
점착제층(4)의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 1 ~ 100μm, 더 바람직하게는 2 ~ 80μm, 특히 바람직하게는 3 ~ 50μm이다.
(지지 시트를 가지는 필름상 소성 재료)
지지 시트를 가지는 필름상 소성 재료는, 외주부에 점착부를 가지는 지지 시트의 내주부에 필름상 소성 재료를 박리할 수 있게 가착되어 이루어진다. 도 2에서 나타낸 구성예에서는, 지지 시트를 가지는 필름상 소성 재료(100a)는, 기재 필름(3)와 점착제층(4)으로 이루어지는 지지 시트(2)의 내주부에 필름상 소성 재료(1)를 박리할 수 있게 적층되어 지지 시트(2)의 외주부에 점착제층(4)이 노출되어 있다. 이 구성예에서는, 지지 시트(2)보다도 소경의 필름상 소성 재료(1)가, 지지 시트(2)의 점착제층(4) 상에 동심원상으로 박리할 수 있게 적층되어 있는 것이 바람직하다.
상기 구성의 지지 시트를 가지는 필름상 소성 재료(100a)는, 지지 시트(2)의 외주부에 노출된 점착제층(4)에서 링 프레임(5)에 첩부된다.
또한, 링 프레임에 대한 풀칠(점착 시트의 외주부에서의 노출된 점착제층) 상에, 환상의 양면 테이프 혹은 점착제층을 별도로 더 설치해도 좋다. 양면 테이프는 점착제층/심재/점착제층의 구성을 가지고, 양면 테이프에서의 점착제층은 특별히 한정되지 않고, 예를 들어 고무계, 아크릴계, 실리콘계, 폴리비닐에테르 등의 점착제가 이용된다. 점착제층은, 후술하는 칩을 가지는 기판을 제조할 때에, 그 외주부에서 링 프레임에 첩부된다. 양면 테이프의 심재(芯材)로는, 예를 들면, 폴리에스테르 필름, 폴리프로필렌 필름, 폴리카르보네이트 필름, 폴리이미드 필름, 불소수지 필름, 액정폴리머 필름 등이 바람직하게 이용된다.
도 3에서 나타낸 구성예에서는, 기재 필름(3)의 외주부에 링상의 점착제층(4)을 형성해, 점착부로 한다. 도 4에, 도 3에서 나타내는 지지 시트를 가지는 필름상 소성 재료(100b)의 사시도를 나타낸다. 이 때, 점착제층(4)은, 상기 점착제로 이루어지는 단층 점착제층이어도 좋고, 상기 점착제로 이루어지는 점착제층을 포함하는 양면 점착 테이프를 환상으로 절단한 것이어도 좋다. 필름상 소성 재료(1)는, 점착부로 위요(圍繞)된 기재 필름(3)의 내주부에 박리할 수 있게 적층된다. 이 구성예에서는, 지지 시트(2)보다도 소경의 필름상 소성 재료(1)가, 지지 시트(2)의 기재 필름(3) 상에 동심원상으로 박리할 수 있게 적층되어 있는 것이 바람직하다.
지지 시트를 가지는 필름상 소성 재료에는, 사용에 제공할 때까지, 필름상 소성 재료 및 점착부의 어느 하나 또는 그 양쪽 모두의 표면에, 외부와의 접촉을 피하기 위한 표면 보호를 목적으로서 박리 필름을 설치해도 좋다.
표면 보호 필름(박리 필름)은, 이전에 열거된 폴리에틸렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트 및 폴리프로필렌 등의 기재 필름 표면에, 박리제를 이용하여 상술한 박리 처리를 실시하는 것으로 얻을 수도 있다. 박리 처리에 이용되는 박리제로는, 기재 필름의 설명에서 이전에 예시한 박리제를 들 수 있다.
지지 시트를 가지는 필름상 소성 재료의 두께는, 1 ~ 500μm가 바람직하고, 5 ~ 300μm가 보다 바람직하고, 10 ~ 150μm가 더 바람직하다.
여기서, 「지지 시트를 가지는 필름상 소성 재료의 두께」란, 지지 시트를 가지는 필름상 소성 재료 전체의 두께를 의미하고, 예를 들면, 복수층으로 이루어지는 지지 시트를 가지는 필름상 소성 재료의 두께란, 지지 시트를 가지는 필름상 소성 재료를 구성하는 모든 층의 두께를 의미한다.
≪지지 시트를 가지는 필름상 소성 재료의 제조방법≫
상기 지지 시트를 가지는 필름상 소성 재료의 제조방법은, 상술한 본 발명의 필름상 소성 재료의 제조방법에 따라 필름상 소성 재료를 얻은 후, 상기 필름상 소성 재료를 지지 시트 상에 설치하는 공정을 가진다.
예를 들면, 지지체로서 박리 필름을 이용하여 상술한 필름상 소성 재료의 제조방법에 따라, 박리 필름 상에 필름상 소성 재료를 형성하고, 필름상 소성 재료 상에 다른 박리 필름을 적층하여, 미리, 박리 필름/필름상 소성 재료/박리 필름의 구성을 이 순서로 가지는 적층체를 준비한다. 그리고, 필름상 소성 재료로부터 박리 필름을 박리하면서, 필름상 소성 재료 상에 지지 시트를 적층하는 것으로, 지지 시트/필름상 소성 재료/박리 필름의 구성을 이 순서로 가지는 지지 시트를 가지는 필름상 소성 재료를 제조할 수 있다. 필름상 소성 재료 상의 박리 필름은, 적층 구조의 형성 후, 필요에 따라 없애면 좋다.
또한, 지지체로서 박리 필름을 이용하여 상술한 필름상 소성 재료의 제조방법에 따라, 박리 필름 상에 필름상 소성 재료를 형성하고, 필름상 소성 재료 상에 다른 박리 필름을 적층하여, 미리, 박리 필름/필름상 소성 재료/박리 필름의 구성을 이 순서로 가지는 적층체를 준비한다. 이것들과는 다른 박리 필름 상에, 점착제 조성물을 도공하고, 필요에 따라 건조시켜 용매를 휘발시켜 필름상으로 함으로써, 박리 필름 상에 점착제층을 형성하고, 그 다음에, 점착제층 상에 기재 필름을 적층하여, 기재 필름/점착제층/박리 필름의 구성을 이 순서로 가지는 적층체를 준비한다. 그리고, 필름상 소성 재료 및 점착제층으로부터 박리 필름을 각각 박리하면서, 기재 필름 상에 적층된 점착제층의 노출면에 필름상 소성 재료를 적층하는 것으로, 기재 필름/점착제층/필름상 소성 재료/박리 필름의 구성을 이 순서로 가지는 지지 시트를 가지는 필름상 소성 재료를 제조할 수도 있다. 필름상 소성 재료 상의 박리 필름은, 적층 구조의 형성 후, 필요에 따라 없애면 좋다.
이와 같이, 지지 시트를 가지는 필름상 소성 재료를 구성하는 점착제층 또는 필름상 소성 재료는 모두, 박리 필름 상에 미리 형성해 두고, 목적으로 하는 층의 표면에 첩합하는 방법으로 적층할 수 있기 때문에, 필요에 따라 이러한 공정을 채용하는 층을 적절히 선택하여, 지지 시트를 가지는 필름상 소성 재료를 제조하면 좋다.
또한 지지 시트를 가지는 필름상 소성 재료는, 필요한 층을 모두 설치한 후, 그 지지 시트와는 반대측의 최표층의 표면에, 박리 필름이 첩합된 상태로 보관되어도 좋다.
또한, 상술한 필름상 소성 재료의 제조방법에서 지지체로서 지지시트를 이용하고, 지지시트 상에 본 발명의 소성 재료 조성물을 스크린 인쇄하여 필름상 소성 재료를 형성해도 좋다.
≪칩을 가지는 기판의 제조방법≫
다음에 본 발명과 관련되는 지지 시트를 가지는 필름상 소성 재료의 이용 방법에 대해서, 상기 소성 재료를 칩을 가지는 기판의 제조에 적용한 경우를 예를 들어 설명한다.
본 발명의 일 실시형태로서 지지 시트를 가지는 필름상 소성 재료를 이용한 칩을 가지는 기판의 제조방법은, 지지 시트를 가지는 필름상 소성 재료의 박리 필름을 박리하고, 반도체 웨이퍼(워크)의 이면에, 지지 시트를 가지는 필름상 소성 재료를 첩부하고, 이하의 공정(1) ~ (2)을, (1), (2)의 순서로 행해도 좋고, 이하의 공정(1) ~ (4)을, (1), (2), (3), (4)의 순서로 행해도 좋다.
공정(1)：지지 시트, 필름상 소성 재료, 및 반도체 웨이퍼(워크)가 이 순서로 적층된 적층체의, 반도체 웨이퍼(워크)와 필름상 소성 재료를 다이싱하는 공정,
공정(2)：필름상 소성 재료와 지지 시트를 박리해, 필름상 소성 재료를 가지는 칩을 얻는 공정,
공정(3)：기판의 표면에, 필름상 소성 재료를 가지는 칩을 첩부하는 공정,
공정(4)：필름상 소성 재료를 소성하고, 칩과 기판을 접합하는 공정.
이하, 상기 공정(1) ~ (4)을 행하는 경우에 대해 설명한다.
반도체 웨이퍼는 실리콘 웨이퍼 및 실리콘 카바이드 웨이퍼이어도 좋거나, 또는 갈륨·비소 등의 화합물 반도체 웨이퍼이어도 좋다. 반도체 웨이퍼의 표면에는, 회로가 형성되어 있어도 좋다. 웨이퍼 표면에의 회로의 형성은 에칭법, 리프트오프법 등의 종래 범용되고 있는 방법을 포함하는 여러가지 방법에 따라 행할 수 있다. 그 다음에, 반도체 웨이퍼의 회로면의 반대면(이면)을 연삭한다. 연삭법은 특별히 한정되지 않고, 그라인더 등을 이용한 공지의 수단으로 연삭해도 좋다. 이면 연삭 시에는, 표면의 회로를 보호하기 위해서, 회로면에 표면 보호 시트로 불리는 점착 시트를 첩부한다. 이면 연삭은, 웨이퍼의 회로면 측(즉 표면 보호 시트 측)을 척 테이블 등에 의해 고정하고, 회로가 형성되어 있지 않은 이면 측을 그라인더에 의해 연삭한다. 웨이퍼의 연삭 후의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 통상은 20 ~ 500μm 정도이다. 그 후, 필요에 따라 이면 연삭 시에 생긴 파쇄 층을 제거한다. 파쇄 층의 제거는, 케미컬 에칭이나, 플라즈마 에칭 등에 의해 행해진다.
그 다음에, 반도체 웨이퍼의 이면에, 상기 지지 시트를 가지는 필름상 소성 재료의 필름상 소성 재료를 첩부한다. 그 후, 공정(1) ~ (4)을 (1), (2), (3), (4)의 순서로 행한다.
반도체 웨이퍼/필름상 소성 재료/지지 시트의 적층체를, 웨이퍼 표면에 형성된 회로 째로 다이싱하여, 칩/필름상 소성 재료/지지 시트의 적층체를 얻는다. 다이싱은, 반도체 웨이퍼와 필름상 소성 재료를 함께 절단하도록 행해진다. 본 실시형태의 지지 시트를 가지는 필름상 소성 재료에 따르면, 다이싱 시에 필름상 소성 재료와 지지 시트의 사이에서 점착력이 발휘되기 때문에, 칩핑이나 칩 날림 방지할 수 있어 다이싱 적성이 우수하다. 다이싱은 특별히 한정되지 않고, 일례로서 반도체 웨이퍼의 다이싱 시에는 지지 시트의 주변부(지지체의 외주부)를 링 프레임에 의해 고정한 후, 다이싱 블레이드 등의 회전 환인(丸刃)을 이용하는 등의 공지의 수법에 따라 반도체 웨이퍼의 개편화를 행하는 방법 등을 들 수 있다. 다이싱에 의한 지지 시트에의 노치 깊이는, 필름상 소성 재료를 완전히 절단하고 있어도 좋고, 필름상 소성 재료와 지지 시트의 계면으로부터 0 ~ 30μm로 하는 것이 바람직하다. 지지 시트에의 노치량을 작게 함으로써, 다이싱 블레이드의 마찰에 의한 지지 시트를 구성하는 점착제층이나 기재 필름의 용융이나, 버 등의 발생을 억제할 수 있다.
또한 표면에 회로가 형성된 반도체 웨이퍼를 개편화한 것(칩)을 특히, 소자 또는 반도체 소자라고도 한다.
그 후, 상기 지지 시트를 익스팬드해도 좋다. 지지 시트의 기재 필름으로서 신장성이 우수한 것을 선택한 경우는, 지지 시트는, 우수한 익스팬드성을 가진다. 다이싱된 필름상 소성 재료를 가지는 칩을 콜렛 등의 범용 수단에 의해 픽업함으로써, 필름상 소성 재료와 지지 시트를 박리한다. 이 결과, 이면에 필름상 소성 재료를 가지는 칩(필름상 소성 재료를 가지는 칩)이 얻어진다.
계속해서, 기판의 표면에, 필름상 소성 재료를 가지는 칩을 첩부한다. 기판에는, 리드프레임이나 히트싱크 등도 포함된다.
그 다음에 필름상 소성 재료를 소성하고, 기판과 칩을 소결 접합한다. 이 때, 필름상 소성 재료를 가지는 칩의 필름상 소성 재료의 노출 면을, 기판에 첩부해 두면, 필름상 소성 재료를 개재하여 칩과 상기 기판을 소결 접합할 수 있다.
필름상 소성 재료를 소성하는 가열 온도는, 필름상 소성 재료의 종류 등을 고려해 적절히 정하면 좋지만, 100 ~ 600℃가 바람직하고, 150 ~ 550℃가 보다 바람직하고, 250 ~ 500℃가 더 바람직하다. 가열시간은, 필름상 소성 재료의 종류 등을 고려해 적절히 정하면 좋지만, 1 ~ 60분간이 바람직하고, 1 ~ 30분간이 보다 바람직하고, 1 ~ 10분간이 더 바람직하다.
필름상 소성 재료의 소성은, 필름상 소성 재료에 압력을 가해 소성하는 가압소성을 행해도 좋다. 가압 조건은, 일례로서 1 ~ 50 MPa 정도로 할 수 있다.
본 실시형태의 칩을 가지는 기판의 제조방법에 따르면, 두께의 균일성이 높은 필름상 소성 재료를, 자투리 부분을 발생시키지 않고 칩 이면에 간편하게 형성할 수 있어 다이싱 공정이나 패키징 후의 크랙이 발생하기 어려워진다. 또한, 본 실시형태의 칩을 가지는 기판의 제조방법에 따르면, 개별화된 칩 이면에, 필름상 소성 재료를 개별적으로 첩부하지 않고 필름상 소성 재료를 가지는 칩을 얻을 수 있어 제조공정의 간략화를 도모할 수 있다. 그리고, 필름상 소성 재료를 가지는 칩을, 소망한 기판 상에 배치해 소성하는 것으로 필름상 소성 재료를 개재하여 칩과 기판이 소결 접합된 칩을 가지는 기판을 제조할 수 있다.
일 실시형태로서 칩과 본 발명의 필름상 소성 재료를 구비하는, 필름상 소성 재료를 가지는 칩이 얻어진다. 필름상 소성 재료를 가지는 칩은, 일례로서 상기의 칩을 가지는 기판의 제조방법에 따라 제조할 수 있다.
또한 상기 실시형태에서는, 필름상 소성 재료의 칩과 그 기판의 소결 접합에 대해서 예시했지만, 필름상 소성 재료의 소결 접합 대상은, 상기에 예시한 것에 한정되지 않고, 필름상 소성 재료와 접촉해 소결시킨 여러 가지의 물품에 대해, 소결 접합될 수 있다.
또한, 상기 실시형태에서는, 블레이드 등을 이용하여 반도체 웨이퍼와 함께 개편화하는 것으로 칩과 동형의 필름상 소성 재료로서 가공할 수 있고, 또한 필름상 소성 재료를 가지는 칩을 제조할 수 있다. 즉, 필름상 소성 재료를 가지는 칩에서, 필름상 소성 재료의 접촉면과 칩의 접촉면의 크기(면적)는 같지만, 이들은 달라도 좋다. 예를 들면, 필름상 소성 재료의 접촉면이 칩의 접촉면보다도 큰 상태로, 기판과 칩을 필름상 소성 재료를 개재하여 첩합해도 좋다. 구체적으로는, 기판에 소망한 크기의 필름상 소성 재료를 배치해 두고, 상기 필름상 소성 재료보다도 접촉면이 작은 칩을 필름상 소성 재료 상에 첩부해도 좋다.
실시예
이하, 실시예 등에 의해 본 발명을 한층 더 구체적으로 설명하지만, 본 발명의 범위는 이러한 실시예 등에 한정되는 것은 아니다.
≪실시예 1 ~ 4, 비교예 1 ~ 3>>
＜소성 재료 조성물의 제조＞
소성 재료 조성물의 제조에 이용한 성분을 이하에 나타낸다.
(금속 입자 분산액)
소결성 금속 입자로서 알코올 유도체 피복 은 나노입자(입자경 15 ~ 55 nm)와 비소결성 금속 입자로서 구리 입자(입자경 2000 ~ 5000 nm)를, 질량비(소결성 금속 입자：비소결성 금속 입자)가 1：5가 되도록 혼합한 혼합 입자를, 분산매로서 이소보닐 시클로헥사놀 및 데실알코올의 혼합용매(질량비로 이소보닐 시클로헥사놀：데실알코올=1：1)에 분산시켜, 고형분 농도 85질량%의 금속 입자 분산액을 조제했다.
또한 이소보닐 시클로헥사놀의 아세트산부틸에 대한 상대 증발속도는 1.1×10－5이고, 데실알코올의 아세트산부틸에 대한 상대 증발속도는 1.0×10－3이다.
(바인더성분)
증발기를 이용하여, 60℃, 200 hPa의 조건에서, 시판의 아크릴 중합체(2－에틸헥실 메타크릴레이트 중합체, 질량 평균분자량 28,000, L－0818, The Nippon Synthetic Chemical Industry Co.,Ltd. 제, MEK 희석품, 고형분 54.5질량%) 중에, MEK를 휘발시킨 것을 바인더 성분으로서 이용했다.
(희석용매)
·부틸 카비톨(아세트산부틸에 대한 상대 증발속도：0.004)
·프로필렌글리콜 모노메틸에테르(아세트산부틸에 대한 상대 증발속도：0.71)
·아세트산이소부틸(아세트산부틸에 대한 상대 증발속도：1.45)
·시클로헥산(아세트산부틸에 대한 상대 증발속도：4.5)
각 용매의 아세트산부틸에 대한 상대 증발속도는, 이하와 같이 하여 측정했다.
각 용매의 증발속도를 ASTM　D3539에 규정된 시험법에 준해 측정하고, 마찬가지의 방법으로 측정한 아세트산부틸의 증발속도의 값을 1로 하는 상대 증발속도로 환산했다.
표 1에 나타내는 배합 조성이 되도록, 금속 입자 분산액과 바인더 성분과 희석용매를 혼합하여, 페이스트상의 소성 재료 조성물을 얻었다. 표 중의 금속 입자 및 바인더 성분의 배합량은 고형분 양이다.
또한 표 1 중, 분산매의 상대 증발속도 란의 상단에 이소보닐 시클로헥사놀의 상대 증발속도를 나타내고, 하단에 데실알코올의 상대 증발속도를 나타냈다.
＜필름상 소성 재료의 제조＞
지지체로서 한쪽면에 박리 처리를 실시한 폴리에틸렌테레프탈레이트계 필름인 박리 필름(LINTEC Corporation 제, SP－PET382150, 두께 38μm)의 한쪽면에, 상기에서 얻어진 소성 재료 조성물을 직경 15 cm의 원형 메쉬 판과 금속제 스퀴지를 이용하여 이하의 조건에서 스크린 인쇄하고, 150℃, 10분간 건조시켜, 한쪽면이 박리 필름으로 보호된 원형상의 필름상 소성 재료를 얻었다.
(인쇄 조건)
·스크린 인쇄기：Micro Tech Co. 제, MT－320TV
·스크린 판：SONOCOM Co., Ltd. 제, 3D 메쉬(3D－80－225, 인쇄경 153 mm)
·클리어런스：1.5mm
·스퀴지 인압：0.18MPa
·스크레이퍼 인압：0.134MPa
·스퀴지 속도：60mm/sec
·스크레이퍼 속도：50mm/sec
＜소성 재료 조성물 및 필름상 소성 재료의 측정·평가＞
상기에서 얻어진 소성 재료 조성물 및 필름상 소성 재료에 대해서, 하기 항목을 측정 및 평가했다.
(두께의 측정)
JIS　K7130에 준하여, 정압 두께측정기(TECLOCK 사 제, PG－02)를 이용하여 측정했다. 결과를 표 1에 나타낸다.
(점도의 측정)
동적점탄성 측정장치(Anton Paar 사 제, MCR－302)를 이용하여 23℃의 환경 하에서 전단 속도를 0.1sec－1에서 10000 sec－1까지 변화시키면서 소성 재료 조성물의 점도를 측정했다. 전단 속도가 1 sec－1 일 때의 점도(C) 및 전단 속도가 1000 sec－1 일 때의 점도(D)를 읽어 냈다. 결과를 표 1에 나타낸다.
(접촉각의 측정)
전자동 접촉각계(Kyowa Interface Science Co., Ltd. 제, DM－701)를 이용하여 온도 23℃, 습도 50%RH의 환경 하에서 지지체(박리 필름) 상에 소성 재료 조성물을 한 방울 적하하고, 액적의 접선과 지지체 표면이 이루는 각도를 측정했다. 결과를 표 1에 나타낸다.
(인쇄 적성의 평가：형상 유지성)
스크린 인쇄 직후부터 건조 전의 약 1 분간, 인쇄 직후의 형상을 유지하고 있는지를 목시 확인하고, 이하의 평가기준으로 평가했다. 결과를 표 1에 나타낸다.
1：스크린 인쇄 직후에 바로 액체(소성 재료 조성물)가 누출되어, 그 젖음 사이즈가 크고, 인쇄 직후의 형상을 전혀 유지하고 있지 않다.
2：스크린 인쇄 직후는 형상을 유지하고 있지만 서서히 액체가 젖어, 건조 전에는 젖음 사이즈가 커져, 인쇄 직후의 형상을 유지하고 있지 않다.
3：스크린 인쇄 직후부터 건조 직전까지 약간 형상이 변화하고 있지만, 실용 상, 문제가 없는 레벨이다.
4：스크린 인쇄 직후부터 건조 직전까지 형상이 변화하지 않는다.
(인쇄 적성의 평가：인쇄성)
스크린 인쇄를 연속해 5회 행했을 때의 스크린 판으로부터의 소성 재료 조성물의 판 분리, 및 지지체 상에 전사된 인쇄 직후의 소성 재료 조성물의 표면 상태를 목시로 확인하고, 이하의 평가기준으로 평가했다. 결과를 표 1에 나타낸다.
1：1회째의 인쇄에서 판 분리가 나빠, 소성 재료 조성물이 스크린 판 상에 남아 버려, 지지체 상에 필요량의 소성 재료 조성물을 전사할 수 없다. 또한, 판 분리가 나빠 전사가 불충분하기 때문에, 인쇄되어 있지 않은 부분이나, 인쇄된 부분에는 목시로 확인할 수 있는 레벨로 두께 불균일이 인정된다.
2：2회째의 인쇄에서 판 분리가 나빠져, 소성 재료 조성물이 스크린 판 상에 남아 버려, 지지체 상에 필요량의 소성 재료 조성물을 전사할 수 없다. 또한, 판 분리가 나빠 전사가 불충분하기 때문에, 2회째의 인쇄 직후의 소성 재료 조성물의 표면 상태는 목시로 확인할 수 있는 레벨로 두께 불균일이 인정된다.
3：3회째 또는 4회째의 인쇄로 약간 판 분리가 나빠져, 소성 재료 조성물이 스크린 판 상에 남지만, 인쇄 직후의 소성 재료 조성물의 표면 상태는 양호(균일)하고, 필름상 소성 재료로서 실용상, 문제가 없는 레벨이다.
4：인쇄를 연속해 5회 행해도 판 분리가 양호하고, 인쇄 직후의 소성 재료 조성물의 표면 상태는 양호(균일)하다.
Figure pct00001
표 1로부터 분명한 바와 같이, 실시예 1 ~ 4의 소성 재료 조성물은, 비교예 1 ~ 3의 소성 재료 조성물과 비교해, 인쇄 적성이 우수하고 원형상의 필름상 소성 재료를 안정하게 제조할 수 있었다.
각 실시형태에서의 각 구성 및 이들의 조합 등은 일례이고, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서, 구성의 부가, 생략, 치환, 및 그 외의 변경이 가능하다. 또한, 본 발명은 각 실시형태에 의해서 한정되는 것이 아니라, 청구항(클레임)의 범위에 의해서만 한정된다.
1　필름상 소성 재료
2　지지 시트
3　기재 필름
4　점착제층
5　링 프레임
10　소결성 금속 입자
20　바인더 성분
100a　지지 시트를 가지는 필름상 소성 재료
100b　지지 시트를 가지는 필름상 소성 재료

Claims (7)

  1. 소결성 금속 입자, 바인더 성분, 및 아세트산부틸에 대한 상대 증발속도가 4.0 이하인 용매를 함유하는 페이스트상의 소성 재료 조성물로서,
    상기 용매의 함유량이, 상기 소성 재료 조성물의 총 질량에 대해서 12 ~ 50질량%인, 소성 재료 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    온도 23℃, 전단 속도 1 sec－1로 측정한 점도가 10 ~ 1000 Pa·s이고, 온도 23℃, 전단 속도 1000 sec－1로 측정한 점도가 1 ~ 10 Pa·s인, 소성 재료 조성물.
  3. 제1항 또는 제2항에 기재된 소성 재료 조성물을 지지체 상에 스크린 인쇄하는 공정을 가지는, 필름상 소성 재료의 제조방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 지지체에 대한 상기 소성 재료 조성물의 접촉각이 20 ~ 60°인, 필름상 소성 재료의 제조방법.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 소성 재료 조성물을 원형상으로 스크린 인쇄하는, 필름상 소성 재료의 제조방법.
  6. 제5항에 있어서,
    필름상 소성 재료의 면적이 3.5 ~ 1600 ㎠이고, 두께가 10 ~ 200μm인, 필름상 소성 재료의 제조방법.
  7. 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 필름상 소성 재료의 제조방법에 따라 필름상 소성 재료를 얻은 후, 상기 필름상 소성 재료를 지지 시트 상에 설치하는 공정을 가지는, 지지 시트를 가지는 필름상 소성 재료의 제조방법.
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