KR20230057466A - 도전성 접착제, 이방성 도전 필름, 접속 구조체, 및 접속 구조체의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

양호한 땜납 젖음성, 및 도통성을 얻을 수 있는 도전성 접착제를 제공한다. 또, 양호한 땜납 젖음성, 도통성, 및 절연성을 얻을 수 있는 이방성 도전 필름, 접속 구조체, 및 접속 구조체의 제조 방법을 제공한다. 이방성 도전 필름은, 열경화성 바인더와, 땜납 입자와, 디카르복시산을 함유하고, 땜납 입자가, 50~80wt%의 Sn과, 20~50wt%의 Bi를 함유하며, 디카르복시산의 배합량이, 열경화성 바인더 100질량부에 대해 1~15질량부이고, 땜납 입자의 평균 입경 40~5μm에 대해 땜납 입자의 배합량이, 열경화성 바인더 100질량부에 대해 100~1200질량부이고, 이방성 도전 필름의 두께가, 땜납 입자의 평균 입경의 110% 초과 700% 이하이다. 이에 의해, 양호한 땜납 젖음성, 도통성, 및 절연성을 얻을 수 있다.

Description

도전성 접착제, 이방성 도전 필름, 접속 구조체, 및 접속 구조체의 제조 방법

본 기술은, 제1 전자 부품과 제2 전자 부품을 접속시키는 도전성 접착제, 이방성 도전 필름, 접속 구조체, 및 접속 구조체의 제조 방법에 관한 것이다. 본 출원은, 일본에서 2020년 10월 29일에 출원된 일본국 특허 출원 2020-181589, 일본에서 2020년 12월 2일에 출원된 일본국 특허 출원 2020-200282, 및 일본에서 2021년 10월 25일에 출원된 일본국 특허 출원 2021-174092를 기초로 하여 우선권을 주장하는 것이며, 이 출원은 참조됨으로써, 본 출원에 원용된다.

최근, 휴대 전화, PC(Personal Computer) 등의 정보 기기의 다기능화 또는 소형 경량화에 수반하여, 기판에 실장되는 전자 부품의 고밀도화가 진행되고 있다. 이로 인해, 전자 부품의 전극은 협피치화되고, 기판의 전극과 전자 부품의 전극을 접합하기 위한 고밀도 실장 기술의 향상이 요구되고 있다.

전자 부품의 실장은, 예를 들면, 하기의 공정 (1)~(5)를 거쳐 행해진다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).

(1) 땜납 마스크를 이용한 스크린 인쇄에 의해 기판의 전극 상에 땜납 페이스트를 도포하는 공정.

(2) 땜납 페이스트 상에 전자 부품을 배치하는 공정.

(3) 전자 부품이 배치된 기판을 리플로우 노(爐)에 통과시키고, 기판의 전극과 전자 부품의 전극 사이를 납땜으로 전기적으로 접합하는 공정.

(4) 납땜 부분의 보호 및 보강을 목적으로, 기판과 전자 부품의 간극에 언더 필을 주입하는 공정.

(5) 언더 필 수지를 경화함으로써, 수지에 의한 봉지(封止) 및 접합을 행하는 공정.

그러나, 이러한 종래의 전자 부품의 실장 방법에서는, 납땜 후의 공정 수가 많다는 문제가 있다.

특허문헌 2에는, 땜납에 의한 전기적 접합과 수지에 의한 봉지 및 접합을 일괄로 행할 수 있는 전자 부품의 실장 방법으로서, 하기의 공정 (1)~(3)을 갖는 방법이 제안되어 있다.

(1) 열경화성 수지, 땜납 분말 및 환원제를 포함하는 땜납 분말 함유 열경화성 수지층과, 열가소성 수지를 포함하는 열가소성 수지층을 갖는 접합용 재료층을, 기판의 전극측의 표면에 설치하는 공정.

(2) 접합용 재료층 상에 전자 부품을 배치하는 공정.

(3) 접합용 재료층을 용융시킴으로써, 기판의 전극과 전자 부품의 전극 사이에 땜납 분말을 집합, 융착시켜 땜납 접합부로 전극 사이를 전기적으로 접합함과 동시에, 땜납 접합부 주위에 흐른 열경화성 수지 및 열가소성 수지를 포함하는 하이브리드 수지를 경화시켜 수지 접합부에 의한 봉지 및 접합을 행하는 공정.

이러한 실장 방법이라면, BGA(Ball Grid Array), LGA(Land Grid Array) 등의 다전극 전자 부품에 적용 가능하여, 공정의 간략화가 가능해진다. 그러나, 특허문헌 2에 기재된 실장 방법의 경우, 접합용 재료를 2층의 열가소성 수지층에 액상의 열경화성 수지를 샌드위치한 구조로 할 필요가 있기 때문에, 접합용 재료를 필름형상 또는 릴형상 형태로 하는 것이 곤란하다는 문제가 있다.

특허문헌 3에는, 도전부의 외표면 부분에 땜납을 갖는 복수의 도전성 입자와, 열경화성 화합물과, 산 무수물 열경화제와, 유기 인 화합물을 함유하는 도전 재료에 의해, 전극 상에 도전성 입자에 있어서의 땜납을 효율적으로 배치할 수 있는 실장 방법이 제안되어 있다.

그러나, 특허문헌 3의 도전 재료는, 페이스트형상이기 때문에, 스크린 인쇄 등에 의해 전극 상에 도전 재료를 배치할 필요가 있어, 도포량의 컨트롤이나 위치 정밀도를 높이는 것이 어렵고, 또한, 전극 사이에 땜납 응집물이 발생하기 쉽기 때문에 쇼트를 일으키기 쉬워, 절연성과 도전성의 양립이 곤란하다는 문제가 있다.

특허문헌 4에는, 열가소성 수지, 고형 라디칼 중합성 수지, 및 고형 에폭시 수지로부터 선택되는 적어도 1종의 고형 수지와, 땜납 입자와, 플럭스 화합물을 함유하는 필름형상의 이방성 접합 재료를 이용하여 제1 전자 부품의 전극과 제2 전자 부품의 전극을 무하중으로 가열 접합시키는 실장 방법이 제안되어 있다.

그러나, 특허문헌 4에 기재된 방법에서는, 전극 수가 적은 LED(Light Emitting Diode)칩 등에는 적용 가능하지만, 땜납 입자의 전극 상으로의 이동이 거의 일어나지 않아, 커넥터 부품 등의 전극 수가 많은 전자 부품으로는 안정된 접속이 곤란하다는 문제가 있다.

일본국 특허공개 2001-239395호 공보 일본국 특허공개 2016-143741호 공보 국제 공개 2018/066368호 일본국 특허공개 2020-077870호 공보

종래의 땜납 입자를 포함하는 도전 재료에서는, 접속 시에 땜납 입자를 효율적으로 전극 상으로 이동시키는 것이 곤란하고, 접속되어야 할 상하의 전극 사이에 땜납 입자를 배치하는 것이 곤란하다. 예를 들면 페이스트형상의 도전 재료의 경우에는, 접속 시의 땜납 입자의 응집 속도가 너무 빠른 경우가 많아, 전극 상에 땜납 입자의 거대 응집물이 발생하여, 인접한 전극 간에 브릿지가 형성되고, 인접한 전극 간의 절연성이 저하하는 경우가 있었다. 또, 예를 들면 필름형상의 도전 재료의 경우에는, 접속 시의 땜납 입자의 응집 속도가 너무 느린 경우가 많고, 전극 상에 땜납 입자가 배치되지 않아, 상하의 전극 간의 도통성이 저하하는 경우가 있었다.

본 기술은, 이러한 종래 실정을 감안하여 제안된 것으로, 양호한 땜납 젖음성, 및 도통성을 얻을 수 있는 도전성 접착제를 제공한다. 또, 양호한 땜납 젖음성, 도통성, 및 절연성을 얻을 수 있는 이방성 도전 필름, 접속 구조체, 및 접속 구조체의 제조 방법을 제공한다.

본건 발명자는, 예의 검토를 행한 결과, 소정 성분의 땜납 입자와, 디카르복시산을 이용함으로써, 상술한 목적을 달성할 수 있음을 발견하여, 본 발명을 완성시키기에 이르렀다.

즉, 본 기술에 따른 도전성 접착제는, 열경화성 바인더와, 땜납 입자와, 디카르복시산을 함유하고, 상기 땜납 입자가, 50~80wt%의 Sn과, 20~50wt%의 Bi를 함유하며, 상기 땜납 입자의 배합량이, 상기 열경화성 바인더 100질량부에 대해 100질량부 이상이다.

또, 본 기술에 따른 이방성 도전 필름은, 열경화성 바인더와, 땜납 입자와, 디카르복시산을 함유하고, 상기 땜납 입자가, 50~80wt%의 Sn과, 20~50wt%의 Bi를 함유하며, 상기 땜납 입자의 평균 입경 40~5μm에 대한 상기 땜납 입자의 배합량이, 상기 열경화성 바인더 100질량부에 대해 100~1200질량부이고, 당해 이방성 도전 필름의 두께가, 상기 땜납 입자의 평균 입경의 110% 초과 700% 이하이다.

본 기술에 따른 접속 구조체는, 제1 전자 부품과, 제2 전자 부품과, 상기 제1 전자 부품의 전극과 상기 제2 전자 부품의 전극 사이에 개재되고, 상기 도전성 접착제, 또는 상기 이방성 도전 필름이 경화된 경화막을 구비하고, 상기 제1 전자 부품의 전극 또는 상기 제2 전자 부품의 전극 면적에 대한 상기 땜납 입자에 의한 땜납 면적이 50% 이상이다.

본 기술에 따른 접속 구조체의 제조 방법은, 상기 도전성 접착제, 또는 상기 이방성 도전 필름을, 제1 전자 부품의 전극과 제2 전자 부품의 전극 사이에 개재시키고, 상기 제1 전자 부품의 전극과 상기 제2 전자 부품의 전극을 리플로우 노를 이용하여 무하중으로 접합시킨다.

본 기술에 의하면, 소정 성분의 땜납 입자와, 디카르복시산을 함유함으로써, 양호한 땜납 젖음성, 및 도통성을 얻을 수 있다. 또, 양호한 땜납 젖음성, 도통성, 및 절연성을 얻을 수 있다.

도 1은, 본 기술을 적용시킨 이방성 도전 필름의 일부를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 2는, 제1 전자 부품의 일례를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 3은, 제1 전자 부품의 단자 상에, 이방성 도전 필름을 설치한 상태를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 4는, 제1 전자 부품의 단자열과 제2 전자 부품의 단자열의 위치 맞춤을 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 5는, 제1 전자 부품에 제2 전자 부품을 재치(載置)한 상태를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 6은, 제1 전자 부품 및 제2 전자 부품을 리플로우 노로 가열한 상태를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 7은, 리플로우 노 처리의 온도 프로파일의 일례를 나타내는 그래프이다.
도 8은, 실시예 2의 이방성 도전 필름의 용융점도의 측정 결과 및 DSC의 측정 결과를 나타내는 그래프이다.
도 9는, 실시예 2의 리플로우 노 처리 후의 프린트 배선판의 단자 상의 현미경 사진이다.
도 10은, 실시예 3의 리플로우 노 처리 후의 프린트 배선판의 단자 상의 현미경 사진이다.
도 11은, 비교예 1의 리플로우 노 처리 후의 프린트 배선판의 단자 상의 현미경 사진이다.
도 12는, 비교예 2의 리플로우 노 처리 후의 프린트 배선판의 단자 상의 현미경 사진이다.
도 13은, 비교예 7의 리플로우 노 처리 후의 프린트 배선판의 단자 상의 현미경 사진이다.

이하, 본 기술의 실시 형태에 대해, 도면을 참조하면서 하기 순서로 상세하게 설명한다.

1. 도전성 접착제, 및 이방성 도전 필름

2. 접속 구조체

3. 접속 구조체의 제조 방법

4. 실시예

<1. 도전성 접착제, 및 이방성 도전 필름>

본 기술에 따른 도전성 접착제는, 열경화성 바인더와, 땜납 입자와, 디카르복시산을 함유하고, 땜납 입자가, 50~80wt%의 Sn과, 20~50wt%의 Bi를 함유한다. 도전성 접착제는, 전체 방향으로 도통하는 등방성을 가져도, 대향 전극 간에 압축된 방향으로 도통하는 이방성을 가져도 된다. 또, 도전성 접착제는, 필름형상, 또는 페이스트형상 중 어느 것이어도 된다. 또, 페이스트를 접속할 때에 필름형상으로 해도, 부품을 탑재함으로써 필름에 가까운 형태로 해도 된다. 페이스트형상의 경우, 기판 상에 소정량을 균일하게 도포할 수 있으면 되고, 예를 들면, 디스펜스, 스탬핑, 스크린 인쇄 등의 도포 방법을 이용할 수 있고, 필요에 따라 건조시켜도 된다. 필름형상의 경우, 필름 두께에 따라 도전성 접착제의 양을 균일화할 수 있을 뿐만 아니라, 취급하기 쉬우므로 작업 효율을 높게 할 수 있다.

땜납 입자의 배합량은, 열경화성 바인더 100질량부에 대해 100질량부 이상, 보다 바람직하게는 150질량부 이상, 더 바람직하게는 175질량부 이상이다. 이에 의해, 양호한 도통성을 얻을 수 있다. 또, 도전성 접착제에 이방성을 부여하는 경우, 땜납 입자의 배합량의 상한은, 열경화성 바인더 100질량부에 대해 바람직하게는 1200질량부 이하, 보다 바람직하게는 900질량부 이하이다. 땜납 입자의 배합량이 너무 많으면, 거대 응집물이 발생하기 쉬워져, 인접 단자 간에 쇼트를 일으키는 경향이 있다.

도전성 접착제의 최저 용융점도는, 300Pa·s 이하이며, 바람직하게는 1~250Pa·s 이하, 보다 바람직하게는 1~200Pa·s 이하, 더 바람직하게는 1~150Pa·s 이하이다. 최저 용융점도가 너무 높으면, 리플로우에 있어서 무하중으로는 수지 용융이 진행되지 않아, 땜납 입자와 단자 간의 협지에 지장을 초래할 우려가 있다. 또, 도전성 접착제의 최저 용융점도 도달 온도의 하한은, 바람직하게는 120℃ 이상, 보다 바람직하게는 130℃ 이상, 더 바람직하게는 140℃ 이상이며, 이방성 도전 필름의 최저 용융점도 도달 온도의 상한은, 바람직하게는 200℃ 이하, 보다 바람직하게는 190℃ 이하, 더 바람직하게는 180℃ 이하이다. 이에 의해, 종래의 통상 프로파일 조건의 리플로우 노 처리에 의해, 양호한 땜납 접합 상태를 얻을 수 있다. 여기서, 도전성 접착제의 최저 용융점도 도달 온도는, 예를 들면, 레오미터 MARS3(HAAKE 제조)에 8mm 직경 센서와 플레이트를 장착하고, 갭 0.2mm, 승온 속도 10℃/min, 주파수 1Hz, 측정 온도 범위 20~250℃의 조건으로 용융점도를 측정하여, 점도가 최저치(최저 용융점도)가 되는 온도를 말한다.

땜납 입자의 표면에는, 산화막(주석(Sn)을 함유한 땜납의 경우는 통상 산화주석)이 수 nm의 두께로 존재한다. 그로 인해, 그대로의 상태에서는, 땜납의 융점 이상으로 가열해도 땜납 입자끼리를 응집시킬 수는 없어, 무하중 리플로우 처리로 상하 전극의 도통을 얻을 수는 없다.

땜납 입자를 응집시키기 위해서는, 입자 표면의 산화막을 환원하여, 산화막의 양을 감소시킬 필요가 있는데, 본건 발명자는, 50~80wt%의 Sn과, 20~50wt%의 Bi를 함유하는 땜납 입자와, 하기 식 (1)로 표시되는 디카르복시산을 조합함으로써, 무하중 리플로우 처리에 있어서 양호한 땜납 응집이 발생할 수 있는 것을 발견했다.

또, 카르복시산(nR-COOH)은, 하기 식 (2)로 표시되는 환원 반응에 의해 금속 산화물(MO)을 감소시키는 것이 알려져 있다.

환원 반응에 의해 표면의 산화막이 감소한 땜납 입자는, 마랑고니 효과나 바인더의 열 유동에 의해, 땜납 입자끼리의 충돌이나 전극 표면의 금속에 대한 땜납 입자의 접촉에 의한 땜납 응집이 발생함으로써, 전극 간의 양호한 접속을 얻는 것이 가능해진다. 50~80wt%의 Sn과, 20~50wt%의 Bi를 함유하는 땜납 입자는, 표면의 산화주석의 양이 적량이며, 표면의 산화주석과 카르복시산이 반응함으로써, 땜납 입자가 이동하는 구동력이 얻어지기 쉬운 것으로 추측된다.

도 1은, 본 기술을 적용시킨 이방성 도전 필름의 일부를 모식적으로 나타내는 단면도이다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 이방성 도전 필름(10)은, 열경화성 바인더 중에 땜납 입자(11)가 분산되어 이루어진다. 또, 이방성 도전 필름(10)에는, 필요에 따라, 제1 면에 제1 필름이 부착되고, 제2 면에 제2 필름이 부착되어도 된다.

이방성 도전 필름(10)의 두께는, 땜납 입자(11)의 평균 입경의 110% 초과 700% 이하이며, 바람직하게는 땜납 입자(11)의 평균 입경의 110% 초과 500% 이하, 보다 바람직하게는 땜납 입자(11)의 평균 입경의 110% 초과 400% 이하이다. 또, 이방성 도전 필름(10)의 두께는, 땜납 입자의 평균 입경보다 5μm 이상 큰 것이 바람직하다. 이방성 도전 필름(10)의 두께가, 땜납 입자(11)의 평균 입경에 대해 너무 얇으면 땜납 입자의 응집(이동)이 일어나기 어렵고, 너무 두꺼우면 땜납의 절대량도 증가하기 때문에 인접 단자 간의 쇼트를 일으키기 쉬우며, 또 수지의 배제 부족도 발생하기 쉬운 경향이 있다.

본 명세서에 있어서, 필름 두께는, 공지의 마이크로미터나 디지털 시크니스 게이지(예를 들면, Mitutoyo Corporation：MDE-25M, 최소 표시량 0.0001mm)를 이용하여 측정할 수 있다. 필름 두께는, 예를 들면 10개소 이상을 측정하고, 평균하여 구하면 된다. 또, 평균 입경은, 금속 현미경, 광학 현미경, SEM(Scanning Electron Microscope) 등의 전자 현미경 등을 이용한 관찰 화상에 있어서, N=50 이상, 바람직하게는 N=100 이상, 더 바람직하게는 N=200 이상으로 측정한 입자의 장축경의 평균값이며, 입자가 구형인 경우는, 입자의 직경의 평균값이다. 또, 관찰 화상을 공지의 화상 해석 소프트(「WinROOF」：MITANI CORPORATION, 「A-zou kun(등록상표)」：Asahi Kasei Engineering Corporation 등)를 이용하여 계측된 측정값, 화상형 입도 분포 측정 장치(예를 들어, FPIA-3000(Malvern))를 이용하여 측정한 측정값(N=1000 이상)이어도 된다. 관찰 화상이나 화상형 입도 분포 측정 장치로부터 구한 평균 입경은, 입자의 최대 길이의 평균값으로 할 수 있다. 또한, 이방성 접합 재료를 제작할 때에는, 간이적으로 레이저 회절·산란법에 의해 구한 입도 분포에 있어서의 빈도의 누적이 50%가 되는 입경(D50), 산술 평균경(체적 기준인 것이 바람직함) 등의 메이커값을 이용할 수 있다.

상술한 도전성 접착제와 동일하게, 이방성 도전 필름의 최저 용융점도는, 300Pa·s 이하이며, 바람직하게는 1~250Pa·s 이하, 보다 바람직하게는 1~200Pa·s 이하, 더 바람직하게는 1~150Pa·s 이하이다. 최저 용융점도가 너무 높으면, 리플로우에 있어서 무하중으로는 수지 용융이 진행되지 않아, 땜납 입자와 단자 간의 협지에 지장을 초래할 우려가 있다. 또, 이방성 도전 필름의 최저 용융점도 도달 온도의 하한은, 바람직하게는 120℃ 이상, 보다 바람직하게는 130℃ 이상, 더 바람직하게는 140℃ 이상이며, 이방성 도전 필름의 최저 용융점도 도달 온도의 상한은, 바람직하게는 200℃ 이하, 보다 바람직하게는 190℃ 이하, 더 바람직하게는 180℃ 이하이다. 이에 의해, 종래의 통상 프로파일 조건의 리플로우 노 처리에 의해, 양호한 땜납 접합 상태를 얻을 수 있다. 여기서, 이방성 도전 필름의 최저 용융점도 도달 온도는, 예를 들면, 레오미터 MARS3(HAAKE 제조)에 8mm 직경 센서와 플레이트를 장착하고, 갭 0.2mm, 승온 속도 10℃/min, 주파수 1Hz, 측정 온도 범위 20~250℃의 조건으로 용융점도를 측정하고, 점도가 최저치(최저 용융점도)가 되는 온도를 말한다.

또, 땜납 입자의 DSC(시차주사 열량계)로 측정한 흡열 피크의 온도에 있어서, 이방성 도전 필름의 용융점도가 300Pa·s 이하인 것이 바람직하다. 이에 의해, 땜납 입자끼리의 충돌이나 전극 표면의 금속에 대한 땜납 입자의 접촉에 의한 땜납 응집이 발생하기 쉬워져, 양호한 땜납 접합 상태를 얻을 수 있다.

[열경화성 바인더]

열경화형 바인더로서는, 절연성을 나타내는 것이라면 특별히 한정되는 것은 아니며, 예를 들면, 에폭시 화합물과 열 음이온 중합 개시제를 포함하는 열 음이온 중합형 수지 조성물, 에폭시 화합물과 열 양이온 중합 개시제를 포함하는 열 양이온 중합형 수지 조성물, (메타)아크릴레이트 화합물과 열라디칼 중합 개시제를 포함하는 열라디칼 중합형 수지 조성물 등을 들 수 있다. 또한, (메타)아크릴레이트 화합물이란, 아크릴 모노머(올리고머), 및 메타크릴 모노머(올리고머) 모두 포함하는 의미이다.

이하에서는, 구체예로서, 막 형성 수지와, 고형 에폭시 수지와, 액상 에폭시 수지와, 에폭시 수지 경화제를 함유하는 열 음이온 중합형 수지 조성물을 예로 들어 설명한다.

막 형성 수지로서는, 예를 들면 평균 분자량이 10000 이상인 고분자량 수지에 상당하고, 필름 형성성의 관점에서, 10000~80000 정도의 평균 분자량인 것이 바람직하다. 막 형성 수지로서는, 페녹시 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리에스테르우레탄 수지, 아크릴 수지, 폴리이미드 수지, 부티랄 수지 등의 다양한 수지를 들 수 있고, 이들은 단독으로 이용해도 되고, 2종류 이상을 조합하여 이용해도 된다. 이들 중에서도, 막 형성 상태, 접속 신뢰성 등의 관점에서 페녹시 수지를 이용하는 것이 바람직하다. 막 형성 수지의 배합량은, 막 형성 수지, 고형 에폭시 수지, 액상 에폭시 수지, 및 에폭시 수지 경화제의 합계 100질량부에 대해, 바람직하게는 20~50질량부, 보다 바람직하게는 25~45질량부 이하, 더 바람직하게는 30~40질량부이다.

고형 에폭시 수지는, 상온에서 고형이며, 분자 내에 1개 이상의 에폭시기를 갖는 에폭시 수지라면, 특별히 한정되는 것은 아니고, 예를 들면, 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비페닐형 에폭시 수지 등이어도 된다. 이들 중에서도, 저용융점도인 결정성의 비스페놀 A형 에폭시 수지를 이용하는 것이 바람직하다. 시장에서 입수 가능한 결정성의 비스페놀 A형 에폭시 수지의 구체예로서는, 가드너·홀트법의 점도가 40~55P인 Mitsubishi Chemical Corporation의 상품명 「YL6810」(결정성 BPA형 에폭시 수지) 등을 들 수 있다. 고형 에폭시 수지의 배합량은, 막 형성 수지, 고형 에폭시 수지, 액상 에폭시 수지, 및 에폭시 수지 경화제의 합계 100질량부에 대해, 바람직하게는 30~60질량부, 보다 바람직하게는 35~55질량부 이하, 더 바람직하게는 40~50질량부이다. 또한, 상온이란, JIS Z 8703으로 규정하는 20℃±15℃(5℃~35℃)의 범위이다.

액상 에폭시 수지는, 상온에서 액상이라면, 특별히 한정되는 것은 아니며, 예를 들면, 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지 등이어도 되고, 우레탄 변성의 에폭시 수지여도 상관없다. 이들 중에서도, 고순도 수첨 에폭시 수지를 이용하는 것이 바람직하다. 시장에서 입수 가능한 고순도 수첨 에폭시 수지의 구체예로서는, Mitsubishi Chemical Corporation의 상품명 「YX8000」(수첨 BPA형 에폭시 수지) 등을 들 수 있다. 액상 에폭시 수지의 배합량은, 막 형성 수지, 고형 에폭시 수지, 액상 에폭시 수지, 및 에폭시 수지 경화제의 합계 100질량부에 대해, 바람직하게는 1~25질량부, 보다 바람직하게는 1~20질량부 이하, 더 바람직하게는 5~15질량부이다.

에폭시 수지 경화제는, 열로 경화가 개시되는 열경화제라면, 특별히 한정되는 것은 아니며, 예를 들면, 이미다졸, 디시안디아미드, 이소프탈산디히드라지드 등의 음이온계 경화제를 들 수 있다. 또, 에폭시 수지 경화제는, 마이크로캡슐화되어 있어도 된다. 에폭시 수지 경화제의 배합량은, 막 형성 수지, 고형 에폭시 수지, 액상 에폭시 수지, 및 에폭시 수지 경화제의 합계 100질량부에 대해, 바람직하게는 1~25질량부, 보다 바람직하게는 1~20질량부 이하, 더 바람직하게는 5~15질량부이다.

또한, 열경화성 바인더에 배합하는 다른 첨가물로서, 필요에 따라, 실란 커플링제, 아크릴 고무, 각종 아크릴 모노머 등의 희석용 모노머, 충전제, 연화제, 착색제, 난연화제, 틱소트로픽제 등을 배합해도 된다.

[땜납 입자]

땜납 입자는, 50~80wt%의 Sn과, 20~50wt%의 Bi를 함유하며, 보다 바람직하게는 45~75wt%의 Sn과, 25~55wt%의 Bi를 함유한다. 이에 의해, 종래의 통상 프로파일 조건의 리플로우 노 처리에 의해, 양호한 땜납 접합 상태를 얻을 수 있다. 또, 땜납 입자는, 예를 들면 땜납 강도 향상의 관점에서, 1Wt% 이하의 Cu, Ag 등의 다른 금속을 함유하고 있어도 된다.

땜납 입자의 구체예로서는, Sn-50Bi, Sn-40Bi-0.1Cu, Sn-30Bi-0.5Cu, Sn-20Bi 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 땜납 젖음성이 특별히 우수한 59.9Sn-40Bi-0.1Cu, 또는 69.5Sn-30Bi-0.5Cu를 이용하는 것이 바람직하다.

땜납 입자의 배합량의 하한은, 바람직하게는 열경화성 바인더 100질량부에 대해 100질량부 이상, 보다 바람직하게는 150질량부 이상, 더 바람직하게는 175질량부 이상이며, 땜납 입자의 배합량의 상한은, 열경화성 바인더 100질량부에 대해 1200질량부 이하, 보다 바람직하게는 900질량부 이하이며, 300질량부 이하가 바람직한 경우가 있다. 땜납 입자의 배합량이 너무 많으면, 거대 응집물이 발생하기 쉬워져, 인접 단자 간에 쇼트를 일으키는 경향이 있고, 땜납 입자의 배합량이 너무 적으면, 양호한 땜납 입자의 응집이 발생하지 않는 경향이 있다.

땜납 입자의 평균 입경의 하한은, 바람직하게는 5μm 이상, 보다 바람직하게는 10μm 이상, 더 바람직하게는 15μm 이상이며, 땜납 입자의 평균 입경의 상한은, 바람직하게는 50μm 이하, 보다 바람직하게는 40μm 이하, 더 바람직하게는 35μm 이하이며, 바람직한 범위는, 10~40μm이다. 땜납 입자의 평균 입경이 너무 작으면, 무하중 리플로우 처리 시에 땜납 입자끼리가 결합하고 있지 않은 상태의 땜납 입자의 응집이 과도하게 일어남으로써, 인접 단자 간의 쇼트를 일으키기 쉬운 경향이 있고, 땜납 입자의 평균 입경이 너무 크면, 땜납 입자의 움직임이 나빠져, 양호한 땜납 입자의 응집을 발생시키는 것이 곤란해진다.

땜납 입자의 평균 입경 30~10μm에 대한 땜납 입자의 배합량은, 열경화성 바인더 100질량부에 대해 100~1200질량부인 것이 바람직하다. 또, 땜납 입자의 평균 입경 30~20μm에 대한 땜납 입자의 배합량은, 열경화성 바인더 100질량부에 대해 100~900질량부인 것이 바람직하다. 또, 땜납 입자의 평균 입경 20~10μm에 대한 땜납 입자의 배합량은, 열경화성 바인더 100질량부에 대해 100~1200질량부인 것이 바람직하다. 땜납 입자의 평균 입경에 따라 땜납 입자를 배합함으로써, 열 양호한 땜납 젖음성, 도통성, 및 절연성을 얻을 수 있다.

[디카르복시산]

디카르복시산으로서는, 땜납 입자 표면의 산화막을 환원 반응에 의해 감소시킬 수 있다면, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 하기 식 (1)로 표시되는 화합물(n=1~8)인 것이 바람직하다.

즉, 디카르복시산으로서, 말론산(n=1, 탄소수 3), 숙신산(n=2, 탄소수 4), 글루타르산(n=3, 탄소수 5), 아디프산(n=4, 탄소수 6), 피멜산(n=5, 탄소수 7), 수베르산(n=6, 탄소수 8), 아젤라산(n=7, 탄소수 9), 세박산(n=8, 탄소수 10)을 이용하는 것이 바람직하다. 이들 중에서도, 땜납 젖음성이 특별히 우수한 말론산, 숙신산, 또는 글루타르산을 이용하는 것이 바람직하다. 또, 디카르복시산은 직쇄뿐만 아니라 분기, 포화, 불포화 구조도 사용할 수 있다. 또, 디카르복시산 이외에, 로진계의 카르복시산도 사용할 수 있고, 디카르복시산과 로진계 카르복시산을 조합하여 사용해도 된다. 즉, 디카르복시산 대신에 로진계의 카르복시산을 함유하거나, 또는, 로진계 카르복시산을 더 함유해도 된다.

디카르복시산의 배합량은, 열경화성 바인더 100질량부에 대해, 바람직하게는 1~15질량부, 보다 바람직하게는 2~12질량부, 더 바람직하게는 4~10질량부, 보다 더 바람직하게는 6~10질량부이다. 디카르복시산의 배합량이 너무 적으면, 땜납 입자 표면의 산화막의 환원이 충분히 행해지지 않아, 땜납 응집을 발생시키는 것이 곤란해지고, 디카르복시산의 배합량이 너무 많으면, 절연성이 열화하여, 쇼트를 일으키기 쉽다.

상술한 이방성 도전 필름은, 예를 들면, 열경화성 바인더, 땜납 입자, 및 디카르복시산을 용제 중에서 혼합하고, 이 혼합물을, 바코터에 의해, 박리 처리 필름 상에 소정 두께가 되도록 도포한 후, 건조시켜 용매를 휘발시킴으로써 얻을 수 있다. 또, 혼합물을 바코터에 의해 박리 처리 필름 상에 도포한 후, 가압에 의해 소정 두께로 해도 된다. 또, 땜납 입자의 분산성을 높이기 위해서, 용매를 함유한 상태에서 고(高)전단을 가하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 공지의 배치식 유성 교반 장치를 이용할 수 있다. 진공 환경 하에서 행해지는 것이어도 된다.

<2. 접속 구조체>

본 기술에 따른 접속 구조체는, 제1 전자 부품과, 제2 전자 부품과, 제1 전자 부품의 전극과 제2 전자 부품의 전극 사이에 개재되고, 상술한 이방성 도전 필름이 경화된 경화막을 구비하고, 제1 전자 부품의 전극 또는 제2 전자 부품의 전극 면적에 대한 땜납 입자에 의한 땜납 면적이 50% 이상인 것이다. 이에 의해, 우수한 도통성, 및 절연성을 얻을 수 있다.

또, 제1 전자 부품의 전극 또는 제2 전자 부품의 전극 면적에 대한 땜납 입자에 의한 땜납 면적은, 70% 이상인 것이 바람직하다. 이에 의해, 전극에 땜납이 충분히 퍼져, 더 우수한 도통성, 및 절연성을 얻을 수 있다. 또한, 전극 상의 땜납 면적은, 리플로우 처리 후의 전자 부품의 전극 상의 땜납 용융 상태를 금속 현미경으로 관찰하고, 전극 면적에 대한 땜납 면적을 측정함으로써, 산출할 수 있다.

제1 전자 부품 및 제2 전자 부품은, 특별히 제한은 없으며, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있다. 예를 들면, 프린트 배선판(PWB), 플라스틱 기판, LCD(Liquid Crystal Display) 패널 용도, 유기 EL 디스플레이(OLED) 패널 용도, 플라스마 디스플레이 패널(PDP) 용도 등의 유리 기판, 결정 실리콘계 태양 전지(단결정 실리콘, 다결정 실리콘, 다접합 태양 전지, 헤테로 접합 태양 전지, HIT 태양 전지, 페로브스카이트 텐덤 태양 전지), 박막 태양 전지(어모퍼스 실리콘계, 미결정 실리콘계, CIGS계, III-V족 다접합계, GaAs계, CdTe, 페로브스카이트계, 유기 박막계, 색소 증감계), 양자 도트 태양 전지 등을 들 수 있다. 또, 제2 전자 부품으로서는, 예를 들면, 범용 커넥터, IC(Integrated Circuit), 플렉서블 프린트 기판(FPC：Flexible Printed Circuits), 테이프 캐리어 패키지(TCP) 기판, 태양 전지의 집전용 탭선 등을 들 수 있다. 또한, 본 기술은, 예를 들면, 반도체 장치(드라이버 IC 이외에 광학 소자나 열전 변환 소자, 광전 변환 소자 등 반도체를 이용한 것은 모두 포함함), 표시 장치(모니터, 텔레비전, 헤드 마운트 디스플레이 등), 휴대 기기(태블릿 단말, 스마트폰, 웨어러블 단말 등), 게임기, 오디오 기기, 촬상 장치(카메라 모듈 등의 이미지 센서를 이용하는 것), 차량(이동 장치)용 전장 실장, 의료기기, 센서 디바이스(터치 센서, 지문 인증, 홍채 인증 등), 옥내외의 태양 전지 등의 전기적 접속을 이용하는 모든 전자기기에 적용할 수 있다.

<3. 접속 구조체의 제조 방법>

본 기술에 따른 접속 구조체의 제조 방법은, 상술한 이방성 도전 필름을, 제1 전자 부품의 전극과 제2 전자 부품의 전극 사이에 개재시켜, 제1 전자 부품의 전극과 제2 전자 부품의 전극을 리플로우 노를 이용하여 무하중으로 접합시킨다. 이에 의해, 양호한 땜납 젖음성, 도통성, 및 절연성을 얻을 수 있다.

이하, 도 2~도 6을 참조하여, 제1 전자 부품의 제1 단자열 상에, 이방성 도전 필름을 설치하는 공정 (A), 이방성 도전 필름 상에 제2 전자 부품을 재치하는 공정 (B), 및, 리플로우 노를 이용하여, 제1 전자 부품의 제1 단자열과 제2 전자 부품의 제2 단자열을 접합시키는 공정 (C)에 대해 설명한다.

[공정 (A)]

도 2는, 제1 전자 부품의 일례를 모식적으로 나타내는 단면도이며, 도 3은, 제1 전자 부품의 단자 상에, 이방성 도전 필름을 설치한 상태를 모식적으로 나타내는 단면도이다. 도 2 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 공정 (A)에서는, 제1 전자 부품(20)의 제1 단자열(21) 상에, 땜납 입자(31)를 함유하는 이방성 도전 필름(30)을 설치한다.

공정 (A)는, 이방성 도전 필름(30)을 기판 상에, 저온에서 부착하는 가부착 공정이어도 되고, 이방성 도전 필름(30)을 기판 상에 라미네이트하는 라미네이트 공정이어도 된다.

공정 (A)가 가부착 공정인 경우, 공지의 사용 조건으로 기판 상에 이방성 도전 필름(30)을 설치할 수 있다. 이 경우, 종전의 장치로부터 툴의 설치나 변경과 같은 최저한의 변경만으로 해결되기 때문에, 경제적인 메리트가 얻어진다.

공정 (A)가 라미네이트 공정인 경우, 예를 들면, 가압식 라미네이터를 이용하여 이방성 도전 필름(30)을 제1 전자 부품(20)의 제1 단자열(21) 상에 라미네이트한다. 라미네이트 공정은, 진공 가압식이어도 된다. 가부착인 경우, 필름의 폭이 툴 폭의 제약을 받지만, 라미네이트 공정의 경우, 가열 가압 툴을 이용하지 않기 때문에, 비교적 넓은 폭을 일괄로 탑재할 수 있게 되는 것을 기대할 수 있다.

[공정 (B)]

도 4는, 제1 전자 부품의 단자열과 제2 전자 부품의 단자열의 위치 맞춤을 모식적으로 나타내는 단면도이다. 도 4에 나타내는 바와 같이, 공정 (B)에서는, 예를 들면, 툴(50)을 이용하여, 제1 전자 부품(20)의 제1 단자열(21)과 제2 전자 부품(40)의 단자열(41)을 위치 맞춤하고, 이방성 도전 필름(30) 상에 제2 전자 부품(40)을 재치한다. 툴(50)은, 제2 전자 부품(40)을 흡착하는 흡착 기구를 구비하는 것이 바람직하다.

[공정 (C)]

도 5는, 제1 전자 부품에 제2 전자 부품을 재치한 상태를 모식적으로 나타내는 단면도이며, 도 6은, 제1 전자 부품 및 제2 전자 부품을 리플로우 노에서 가열한 상태를 모식적으로 나타내는 단면도이다. 도 5 및 도 6에 나타내는 바와 같이, 공정 (C)에서는, 소정의 프로파일로 설정된 리플로우 노를 이용하여, 제1 전자 부품(20)의 제1 단자열(21)과 제2 전자 부품(40)의 제2 단자열(41)을 접합시킨다.

리플로우 노는, 기계적인 가압을 하지 않고 무하중으로 가열 접합시킬 수 있기 때문에, 제1 전자 부품(20) 및 제2 전자 부품(40)의 데미지를 억제할 수 있다. 리플로우 노로서는, 간편함의 점에서 대기압 리플로우가 바람직한데, 대기압 리플로우, 진공 리플로우, 대기압 오븐, 오토 클레이브(가압 오븐) 등을 이용해도 된다.

리플로우 노에서는, 가열에 의해 열경화 바인더가 용융하고, 제1 전자 부품(40)의 자중에 의해 땜납 입자(31)가 전극 사이에 협지되고, 땜납 융점 이상인 본 가열에 의해 땜납 입자(31)가 용융하고, 땜납이 전극으로 퍼져, 냉각에 의해 제1 전자 부품(20)의 제1 단자열(21)과 제2 전자 부품(40)의 제2 단자열(41)이 땜납(32)에 의해 접합된다.

도 7은, 리플로우 노 처리의 온도 프로파일의 일례를 나타내는 그래프이다. 리플로우 처리는, 승온 공정과, 일정 온도로 유지하는 킵 공정과, 강온 공정을 포함하고 있어도 된다. 또, 가장 고온이 되는 피크 공정을 포함하고 있어도 된다. 승온 공정은, 열경화성 바인더를 용융시키고, 땜납 입자를 단자 사이에 협지시키는 공정(예를 들면 0~170℃)과, 열경화성 바인더를 경화시키는 공정(예를 들면 170~250℃)의 2단계로 되어 있어도 된다. 승온 속도는 예를 들면 10~120℃/min이어도 되고, 20~100℃/min이어도 된다.

킵 공정은, 땜납을 퍼지게 하는 공정(예를 들면 170℃)과, 열경화성 바인더를 경화시키는 공정(예를 들면 250℃)을 포함하고 있어도 된다. 땜납을 퍼지게 하는 공정의 킵 온도는 예를 들면 150~200℃이며, 열경화성 바인더를 경화시키는 공정의 킵 온도는 예를 들면 200~250℃이다. 킵 공정의 유지 시간의 하한은, 10sec 이상, 바람직하게는 30sec 이상이며, 킵 공정의 유지 시간의 상한은, 200sec 이하, 바람직하게는 150sec 이하이다. 강온 공정은, 땜납 입자의 융점 이하의 온도로 냉각함으로써, 땜납 입자를 고상으로 하여, 전극 사이에서 접합시킨다. 강온 속도는, 생산성을 올리기 위해서는 높은 편이 좋고, 급랭이 요망되지 않는 경우에는 낮은 편이 좋다.

실시예

<4. 실시예>

본 실시예에서는, 다양한 조성의 땜납 입자를 준비하여, 이방성 도전 필름을 제작했다. 그리고, 이방성 도전 필름을 이용하여 접속 구조체를 제작하고, 땜납 접합 상태, 도통 저항치, 및 절연 저항치에 대해 평가했다. 또한, 본 실시예는, 이들에 한정되는 것은 아니다.

[땜납 입자의 제작]

금속 재료를 소정의 배합비로 가열 중인 용기에 넣고 용융 후에 냉각하여, 땜납 합금을 얻었다. 그 땜납 합금으로부터, 아토마이즈법으로 분말을 제작하고, 소정의 입자경의 범위가 되도록 분급하여, 땜납 입자를 얻었다.

표 1에, 실시예 및 비교예에서 사용하는 땜납 입자의 용융 특성을 나타낸다.

[이방성 도전 필름의 제작]

하기 재료를 준비했다.

YP-50(NIPPON STEEL Chemical & Material Co., Ltd. 제조, 페녹시 수지)→고형분/MEK=40/60으로 용액화

YL6810(Mitsubishi Chemical Corporation 제조, 결정성 BPA형 에폭시)

YX8000(Mitsubishi Chemical Corporation 제조, 수첨 BPA형 에폭시)

2P4MHZ-PW(SHIKOKU CHEMICALS CORPORATION 제조, 2-페닐-4-메틸-5-히드록시 메틸이미다졸)

Dicy7(Mitsubishi Chemical Corporation 제조, 디시안디아미드)

IDH-S(Otsuka Chemical Co., Ltd. 제조, 이소프탈산디히드라지드)

표 2~표 4에 나타내는 바와 같이, 이들 재료를 소정의 배합으로 혼합 및 교반하여, 혼합 바니시를 얻었다. 계속해서, 얻어진 혼합 바니시에, 땜납 입자를 혼합 바니시의 고형분에 대해 소정량이 되도록 추가하여, 이방성 도전 조성물을 얻었다. 얻어진 이방성 도전 조성물을, 50μm 두께의 PET 필름 상에, 건조 후에 소정의 두께가 되도록 도포하고, 80℃에서 5분간 건조시켜, 이방성 도전 필름을 제작했다.

[최저 용융점도 및 최저 용융점도 도달 온도의 측정]

레오미터 MARS3(HAAKE 제조)에 8mm 직경 센서와 플레이트를 장착하여, 이방성 도전 필름을 세팅했다. 그리고, 갭 0.2mm, 승온 속도 10℃/min, 주파수 1Hz, 측정 온도 범위 20~250℃의 조건으로 용융점도를 측정하고, 최저 용융점도 및 최저 용융점도 도달 온도를 읽어냈다.

[접속 구조체의 제작]

제1 전자 부품으로서, 프린트 배선판[0.35mm 피치(라인/스페이스=0.18/0.17mm), 유리 에폭시 기재 두께 1.5mm, 구리 패턴 두께 18μm, 표면 OSP 처리]을 준비했다.

제2 전자 부품으로서, 시판된 커넥터 부품(HIROSE ELECTRIC CO., LTD. 제조 BM23FR0.6-20DP, 0.35mmP, 라인/스페이스=0.12/0.23mm, 단자 표면 Au 도금, 단자 면적/34800μm², 20핀)을 준비했다.

제1 전자 부품의 단자 상에, 이방성 도전 필름을 소정의 크기로 컷하고, 45℃, 1MPa, 1초간의 조건으로 가압착을 행했다. 계속해서, 이방성 도전 필름 상에, 제2 전자 부품을 배치했다. 이 구조체를 도 7에 나타내는 온도 프로파일 조건으로 리플로우 노 처리를 행하여, 접속 구조체를 제작했다.

[땜납 접합 상태의 평가]

리플로우 처리 후의 프린트 배선판의 단자 상의 땜납 용융 상태를 금속 현미경으로 관찰하고, 배선 면적에 대한 땜납 면적을 측정하여, 하기 평가 기준으로 평가했다.

AA：땜납 입자가 배선 상에서 충분히 퍼져 있는 것(땜납 면적이 70% 이상)

A：땜납 입자가 배선 상에서 퍼져 있는 것(땜납 면적이 50~70%)

B：땜납 입자가 배선 상에서 부분적으로 퍼져 있는 것(땜납 면적이 30~50%)

C：배선 상의 땜납 입자의 퍼짐이 거의 확인되지 않는 것(땜납 면적이 30% 미만)

[도통 저항치의 평가]

디지털 멀티미터를 이용하여, 4단자법으로 DC 10mA를 흘렸을 때의 접속 구조체의 도통 저항치를 측정했다. 20핀에 대해 접속 구조체의 도통 저항치를 측정하고, 이하의 평가 기준으로 평가했다.

AA：저항치가 0.1Ω 미만

A：저항치가 0.1Ω 이상, 0.2Ω 미만

B：저항치가 0.2Ω 이상, 0.5Ω 미만

C：저항치가 0.5Ω 이상

[절연 저항치의 평가]

디지털 멀티미터를 이용하여, 인접 단자 간에 전압 20V를 인가했을 때의 접속 구조체의 절연 저항치를 측정했다. 10핀에 대해 접속 구조체의 절연 저항치를 측정하고, 이하의 평가 기준으로 평가했다.

A： 저항치가 10⁹Ω 이상

B：저항치가 10⁸Ω 이상, 10⁹Ω 미만

C：저항치가 10⁸Ω 미만

<실시예 1~4 및 비교예 1, 2>

표 2에, 땜납 입자의 Sn량에 대한 땜납 젖음의 평가, 도통 시험의 평가 및 절연 시험의 평가의 결과를 나타낸다. 또, 도 8은, 실시예 2의 이방성 도전 필름의 용융점도의 측정 결과 및 DSC의 측정 결과를 나타내는 그래프이다. 또, 도 9~12는, 각각 실시예 2, 3, 및 비교예 1, 2의 리플로우 노 처리 후의 프린트 배선판의 단자 상의 현미경 사진이다.

비교예 1은, 땜납 입자의 Sn량이 많아, 사용하는 땜납 입자의 융점이 너무 높기 때문에, 도 11에 나타내는 바와 같이 양호한 땜납 젖음의 평가가 얻어지지 않아, 도통 시험의 평가 및 절연 시험의 평가가 C였다. 비교예 2는, 땜납 입자의 Sn량이 적어, 응집에 의한 땜납 입자의 배선 상으로의 이동이 적기 때문에, 도 12에 나타내는 바와 같이 양호한 땜납 젖음의 평가가 얻어지지 않아, 도통 시험의 평가가 C였다.

한편, 실시예 1~4는, 땜납 입자가, 50~80wt%의 Sn과, 20~50wt%의 Bi를 함유하기 때문에, 도 7에 나타내는 온도 프로파일 조건의 리플로우 노 처리에 있어서, 양호한 땜납 젖음의 평가, 도통 시험의 평가 및 절연 시험의 평가를 얻을 수 있었다. 특히, 실시예 2, 3은, 도 9, 10에 나타내는 바와 같이, 땜납 입자의 배선 상으로의 이동이 양호함을 알 수 있었다.

<실시예 5~9 및 비교예 3~6>

표 3에, 땜납 입자의 배합량 및 땜납 입자의 평균 입경에 대한 땜납 젖음의 평가, 도통 시험의 평가 및 절연 시험의 평가의 결과를 나타낸다.

비교예 3은, 땜납 입자의 배합량이 너무 적기 때문에, 땜납 젖음의 평가가 B이고, 도통 시험의 평가가 C였다. 비교예 4는, 평균 입경 30μm의 땜납 입자의 배합량이 너무 많기 때문에, 인접 단자 간에 쇼트가 발생하여, 절연 시험의 평가가 C였으나, 후술하는 바와 같이, 입자경을 작게 함으로써, 추가로 땜납 입자를 더욱 고충전시키는 것이 가능하다. 이는, 작은 입자경이 됨으로써, 바인더 중에서의 땜납 입자 자체의 이동성이 올라, 응집할 수 있는 땜납 입자량이 증가하고, 배선 사이에 남는 땜납 입자량이 줄어들었기 때문인 것으로 생각한다.

비교예 5는, 땜납 입자의 평균 입경이 5μm이기 때문에, 상대적인 표면 산화막이 많고, 땜납 입자끼리가 결합하고 있지 않은 상태의 땜납 입자의 응집이 과도하게 일어나, 인접 단자 간에 미결합의 거대 응집물이 발생했기 때문에, 절연 시험의 평가가 C였으나, 후술하는 바와 같이, 디카르복시산의 양을 증가시킴으로써, 절연 시험의 평가를 양호하게 하는 것이 가능하다. 비교예 6은, 땜납 입자의 평균 입경이 50μm로 너무 컸기 때문에, 인접 단자 간에 쇼트가 발생하여, 절연 시험의 평가가 C가 되었다.

한편, 실시예 2, 5, 6은, 평균 입경 30μm의 땜납 입자의 배합량이, 열경화성 바인더 100질량부에 대해 100~300질량부이기 때문에, 응집에 의한 땜납 입자의 배선 상으로의 이동이 적당히 일어나, 양호한 땜납 젖음의 평가, 도통 시험의 평가 및 절연 시험의 평가를 얻을 수 있었다. 특히, 실시예 2, 5는, 땜납 입자의 배선 상으로의 이동이 양호함을 알 수 있었다. 또, 실시예 7~9는, 땜납 입자의 평균 입경이 10~40μm이기 때문에, 응집에 의한 땜납 입자의 배선 상으로의 이동이 적당히 일어나, 양호한 땜납 젖음의 평가, 도통 시험의 평가 및 절연 시험의 평가를 얻을 수 있었다.

<실시예 10~16 및 비교예 7, 8>

표 4에, 평균 입경 20μm, 10μm의 땜납 입자를 배합했을 경우의 땜납 젖음의 평가, 도통 시험의 평가 및 절연 시험의 평가의 결과를 나타낸다.

비교예 7은, 평균 입경 20μm의 땜납 입자의 배합량이 너무 많기 때문에, 인접 단자 간에 쇼트가 발생하여, 절연 시험의 평가가 C이고, 비교예 8도, 평균 입경 10μm의 땜납 입자의 배합량이 너무 많기 때문에, 인접 단자 간에 쇼트가 발생하여, 절연 시험의 평가가 C였다.

한편, 실시예 10~13은, 평균 입경 20μm의 땜납 입자의 배합량이, 열경화성 바인더 100질량부에 대해 400~900질량부이기 때문에, 응집에 의한 땜납 입자의 배선 상으로의 이동이 적당히 일어나, 양호한 땜납 젖음의 평가, 도통 시험의 평가 및 절연 시험의 평가를 얻을 수 있었다. 또, 실시예 14~16은, 평균 입경 10μm의 땜납 입자의 배합량이, 열경화성 바인더 100질량부에 대해 1000~1200질량부이기 때문에, 응집에 의한 땜납 입자의 배선 상으로의 이동이 적당히 일어나, 양호한 땜납 젖음의 평가, 도통 시험의 평가 및 절연 시험의 평가를 얻을 수 있었다.

<실시예 17~22>

표 5에, 디카르복시산의 배합량을 변화시켰을 경우의 땜납 젖음의 평가, 도통 시험의 평가 및 절연 시험의 평가의 결과를 나타낸다.

실시예 17~19는, 비교예 5에 대해, 디카르복시산을 열경화성 바인더 100질량부에 대해 6~10질량부로 증가시킴으로써, 땜납 입자끼리가 결합하고 있지 않은 상태의 땜납 입자의 응집이 경감하여, 양호한 접속을 얻을 수 있었다. 또, 실시예 20~22는, 각각 땜납 입자의 평균 입경을 10, 20, 30μm로 하고, 디카르복시산을 열경화성 바인더 100질량부에 대해 10질량부 배합했을 경우에도, 양호한 땜납 젖음의 평가, 도통 시험의 평가 및 절연 시험의 평가를 얻을 수 있었다.

또, 실시예 17~19(평균 입경 5μm, 필름 두께 35μm), 실시예 9(평균 입경 40μm, 필름 두께 45μm)로부터, 이방성 도전 필름의 두께가, 땜납 입자의 평균 입경의 110% 초과 700% 이하의 범위이면, 응집에 의한 땜납 입자의 배선 상으로의 이동이 적당히 일어나, 양호한 땜납 젖음의 평가, 도통 시험의 평가 및 절연 시험의 평가를 얻을 수 있음을 알 수 있었다.

<실시예 23~28 및 비교예 9>

표 6에, 디카르복시산의 탄소수에 대한 땜납 젖음의 평가, 도통 시험의 평가 및 절연 시험의 평가의 결과를 나타낸다. 또, 도 13은, 비교예 9의 리플로우 노 처리 후의 프린트 배선판의 단자 상의 현미경 사진이다.

비교예 9는, 디카르복시산을 함유하고 있지 않기 때문에, 땜납 입자의 표면산화막을 제거할 수 없고, 도 13에 나타내는 바와 같이 땜납 용융이 보이지 않아, 땜납 젖음의 평가 및 도통 시험의 평가가 C였다.

한편, 실시예 2, 23~26은, 각각 디카르복시산으로서, 글루타르산, 말론산, 아디프산, 수베르산, 세박산을 함유하고 있기 때문에, 양호한 땜납 젖음의 평가, 도통 시험의 평가 및 절연 시험의 평가를 얻을 수 있었다. 특히, 실시예 2, 23은, 땜납 입자의 배선 상으로의 이동이 양호함을 알 수 있었다. 또, 실시예 27, 28에 나타내는 바와 같이, 각각 경화제로서, 디시안디아미드, 이소프탈산디히드라지드를 이용했을 경우에도, 양호한 땜납 젖음의 평가, 도통 시험의 평가 및 절연 시험의 평가를 얻을 수 있었다.

10: 이방성 도전 필름 11: 땜납 입자
20: 제1 전자 부품 21: 제1 단자열
30: 이방성 도전 필름 31: 땜납 입자
32: 땜납 40: 제2 전자 부품
41: 제2 단자열 50: 툴

Claims (20)

1. 열경화성 바인더와, 땜납 입자와, 디카르복시산을 함유하고,
   상기 땜납 입자가, 50~80wt%의 Sn과, 20~50wt%의 Bi를 함유하며,
   상기 땜납 입자의 배합량이, 상기 열경화성 바인더 100질량부에 대해 100질량부 이상인, 도전성 접착제.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 디카르복시산이 하기 식 (1)로 표시되는 화합물(n=1~8)인, 도전성 접착제.
   

   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 디카르복시산이 하기 식 (1)로 표시되는 화합물(n=1~3)인, 도전성 접착제.
   

   
4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
   당해 도전성 접착제의 최저 용융점도가 300Pa·s 이하인, 도전성 접착제.
5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 땜납 입자가 59.9Sn-40Bi-0.1Cu, 또는 69.5Sn-30Bi-0.5Cu인, 도전성 접착제.
6. 열경화성 바인더와, 땜납 입자와, 디카르복시산을 함유하고,
   상기 땜납 입자가, 50~80wt%의 Sn과, 20~50wt%의 Bi를 함유하며,
   상기 땜납 입자의 평균 입경 40~5μm에 대한 상기 땜납 입자의 배합량이, 상기 열경화성 바인더 100질량부에 대해 100~1200질량부이고,
   당해 이방성 도전 필름의 두께가, 상기 땜납 입자의 평균 입경의 110% 초과 700% 이하인, 이방성 도전 필름.
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 디카르복시산이 하기 식 (1)로 표시되는 화합물(n=1~8)인, 이방성 도전 필름.
   

   
8. 청구항 6에 있어서,
   상기 디카르복시산이 하기 식 (1)로 표시되는 화합물(n=1~3)인, 이방성 도전 필름.
   

   
9. 청구항 6 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
   당해 이방성 도전 필름의 최저 용융점도가 300Pa·s 이하인, 이방성 도전 필름.
10. 청구항 6 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 땜납 입자가 59.9Sn-40Bi-0.1Cu, 또는 69.5Sn-30Bi-0.5Cu인, 이방성 도전 필름.
11. 청구항 6 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 땜납 입자의 평균 입경 30~10μm에 대한 상기 땜납 입자의 배합량이, 상기 열경화성 바인더 100질량부에 대해 100~1200질량부인, 이방성 도전 필름.
12. 청구항 6 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 땜납 입자의 평균 입경 30~20μm에 대한 상기 땜납 입자의 배합량이, 상기 열경화성 바인더 100질량부에 대해 100~900질량부인, 이방성 도전 필름.
13. 청구항 6 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 땜납 입자의 평균 입경 20~10μm에 대한 상기 땜납 입자의 배합량이, 상기 열경화성 바인더 100질량부에 대해 100~1200질량부인, 이방성 도전 필름.
14. 청구항 6 내지 청구항 13 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 디카르복시산의 배합량이, 상기 열경화성 바인더 100질량부에 대해 1~15질량부인, 이방성 도전 필름.
15. 청구항 6 내지 청구항 13 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 디카르복시산의 배합량이, 상기 열경화성 바인더 100질량부에 대해 6~10질량부인, 이방성 도전 필름.
16. 청구항 6 내지 청구항 15 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 디카르복시산 대신에 로진계의 카르복시산을 함유하거나, 또는, 로진계 카르복시산을 더 함유하는, 이방성 도전 필름.
17. 청구항 6 내지 청구항 16 중 어느 한 항에 있어서,
    당해 이방성 도전 필름의 두께가, 상기 땜납 입자의 평균 입경보다 5μm 이상 큰, 이방성 도전 필름.
18. 제1 전자 부품과, 제2 전자 부품과, 상기 제1 전자 부품의 전극과 상기 제2 전자 부품의 전극 사이에 개재되고, 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 기재된 도전성 접착제, 또는 청구항 6 내지 청구항 17 중 어느 한 항에 기재된 이방성 도전 필름이 경화된 경화막을 구비하고,
    상기 제1 전자 부품의 전극 또는 상기 제2 전자 부품의 전극 면적에 대한 상기 땜납 입자에 의한 땜납 면적이 50% 이상인, 접속 구조체.
19. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 기재된 도전성 접착제, 또는 청구항 6 내지 청구항 17 중 어느 한 항에 기재된 이방성 도전 필름을, 제1 전자 부품의 전극과 제2 전자 부품의 전극 사이에 개재시키고,
    상기 제1 전자 부품의 전극과 상기 제2 전자 부품의 전극을 리플로우 노(爐)를 이용하여 무하중으로 접합시키는, 접속 구조체의 제조 방법.
20. 열경화성 바인더와, 땜납 입자와, 디카르복시산을 함유하고,
    상기 땜납 입자가, 50~80wt%의 Sn과, 20~50wt%의 Bi를 함유하며,
    상기 땜납 입자의 배합량이, 상기 열경화성 바인더 100질량부에 대해 100~300질량부이고,
    당해 이방성 도전 필름의 두께가, 상기 땜납 입자의 평균 입경의 110% 초과 500% 이하인, 이방성 도전 필름.

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