KR20230058317A - 도전성 접착제, 그것을 사용한 전자 회로 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 비저항값을 낮게 억제하면서, 고온고습하에서, 전자부품과 기판과의 접합부의 전기 저항값의 상승을 억제할 수 있는 도전성 접착제, 그것을 사용한 전자 회로 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명에 의하면, 도전 필러를 포함하는 도전성 접착제로서, 상기 도전 필러의 표면은 은을 포함하는 피복층이고, 상기 도전 필러의 배합량이 상기 도전성 접착제에 대하여 29.0∼63.0체적%이며, 상기 은의 배합량이 상기 도전성 접착제에 대하여 3.5∼7.0체적%인 도전성 접착제가 제공된다. 또, 본 발명의 도전성 접착제를 사용한 전자 회로 및 그 제조 방법도 제공된다.
Description
본 발명은, 예를 들면, 반도체 소자 등의 전기부품을, 도전부를 가지는 기판에 전기적으로 접합하기 위해 사용하는 도전성 접착제, 그것을 사용한 전자 회로 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
기판에 대하여 반도체 소자 등의 전자부품을 접합하기 위해, 에폭시 수지 등의 열경화성 수지에 은 분말 등의 도전 필러를 혼합한 도전성 접착제가 사용되고 있다. 이러한 도전성 접착제는 반도체 소자 등의 전자부품을 기판에 대하여 접합할 때 솔더링의 대체로서 사용된다. 도전성 접착제는 솔더링에 비해 저온에서 접합할 수 있으므로, 열에 대하여 손상될 우려가 있는 전자부품에 대하여 사용하는 것이 유효하다.
그런데, 도전성 접착제는 일반적으로 고온고습 환경하에서의 접합부의 전기 저항값의 상승을 초래한다고 하는 문제가 있다. 이 때문에, 일본 특개 2016-222795호 공보(특허문헌 1)에서는, 도전성 접착제에 아연을 첨가함으로써, 고온고습 환경하에서의 접합부의 전기 저항값의 상승을 억제하는 기술이 개시되어 있다.
그러나, 아연 등, 은에 비해 높은 저항을 나타내는 금속을 첨가함으로써, 도전성 접착제 자체의 비저항값이 높아져 버린다고 하는 문제가 있었다.
그래서, 본 발명은 비저항값을 낮게 억제하면서, 고온고습하에서, 전자부품과 기판과의 접합부의 전기 저항값의 상승을 억제할 수 있는 수지 조성물 및 그것을 포함하는 도전성 접착제, 그것을 사용한 전자 회로 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은 전자부품과 기판과의 접합부의 전기 저항값의 상승을 억제하는데 유효한 은의 첨가량 등에 대해 예의 검토를 거듭한 결과, 표면을 은으로 피복한 도전 필러를 사용함으로써, 비저항값을 낮게 억제하면서, 고온고습하에서의 전자부품과 기판과의 접합부의 전기 저항값의 상승을 억제할 수 있는 것을 발견했다. 즉, 표면을 은으로 피복한 도전 필러를 사용함으로써, 은의 양이 적어도 도전 필러가 소정의 체적비를 차지하기 때문에, 도전성 접착제 전체에 전기가 흐르는 유로가 확보됨과 아울러, 은의 양이 소정의 양으로 억제되어 있기 때문에, 고온고습하에서의 접합부의 전기 저항값의 상승이 억제되는 것을 발견하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
본 발명에 의하면, 도전 필러를 포함하는 도전성 접착제로서, 도전 필러의 표면은 은을 포함하는 피복층이고, 도전 필러의 배합량이 도전성 접착제에 대하여 29.0∼63.0체적%이며, 은의 배합량이 도전성 접착제에 대하여 3.5∼7.0체적%인 도전성 접착제가 제공된다.
본 발명의 도전성 접착제에 의하면, 비저항값을 낮게 억제하면서, 고온고습하에서의 전자부품과 기판과의 접합부의 전기 저항값의 상승을 억제할 수 있다.
또한, 본원 명세서에서 「로부터」, 「∼」를 사용하여 나타내어진 수치(비율) 범위는 「로부터」, 「∼」의 전후에 기재되는 수치(비율)를 각각 최소값(비율) 및 최대값(비율)으로서 포함하는 범위를 나타내고 있다.
<도전성 접착제>
본 발명의 도전성 접착제는 도전 필러와, 열경화성 수지와, 그리고 경화제를 포함하는 접착제이다. 또, 본 발명의 도전성 접착제에는, 그 밖에 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 범위에서 필요에 따라, 반응성 희석제, 경화촉진제, 충전재(예를 들면, 실리카, 알루미나, 보론나이트라이드, 질화알루미늄 등), 착색제(예를 들면, 카본 블랙, 염료 등), 난연제, 이온 트랩제, 레벨링제, 소포제, 분산제, 방식제 등을 첨가해도 된다.
<도전 필러>
본 발명에서 도전 필러란 도전성을 가지는 분체를 의미한다. 본 발명에서 사용되는 도전 필러로서는 은보다 흔한 금속 또는 세라믹을 코어로 하여 그 표면을 은으로 피복한 것이다. 또, 도전 필러의 코어로서는 알루미나, 실리카, 구리 및 알루미늄으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 코어로 하고 있는 것이 바람직하다.
금속 피복 세라믹 입자의 예로서는 알루미나 또는 실리카의 표면에 은, 또는 은을 포함하는 합금이 도금된 은도금 세라믹 입자를 들 수 있다. 은보다 흔한 금속의 코어로서는 알루미늄 또는 구리를 들 수 있다.
또, 도전 필러의 형상은 특별히 한정되지 않고, 입자의 경우, 구상, 플레이크(편평)상, 섬유상, 봉상 등의 형상을 가지는 것을 사용할 수 있다. 평균 입자직경(D50)은 1∼50㎛인 것이 바람직하고, 2∼20㎛인 것이 보다 바람직하다. 평균 입자직경(D50)이 1㎛ 이하가 되면 필러의 비표면적이 커져, 도전 필러의 체적비를 유지하면서 은의 사용량을 억제할 수 없게 되어, 비저항값의 억제와 접합부의 전기 저항의 상승의 억제를 양립할 수 없게 되는 경우가 있다. 한편, 평균 입자직경(D50)이 50㎛ 이상이 되면, 세선(細線)을 그리는 것이 곤란하게 되고, 또 디스펜스를 사용한 도포 시에 노즐로부터 토출할 수 없게 되는 경우가 있다.
평균 입자직경(D50)은 레이저 회절산란법을 사용한 입자직경 분포 측정 장치(예를 들면, 기기명: 「마이크로 트랙 MT3300II」, 니키소카부시키카이샤제)를 사용하여 측정할 수 있다. 또한, 본 명세서에 있어서의 평균 입경(D50)이란 레이저 회절산란법에 의해 측정된 값을 나타내는 것이며, 체적 기준의 메디안 직경을 의미한다.
또, 도전 필러의 접착제에 대한 첨가량은 도전성 접착제의 총체적을 100체적%로 한 경우, 29.0∼63.0체적%인 것이 바람직하다. 도전 필러의 첨가량이 29.0체적%보다 적어지면 저항값이 높아지고, 63.0체적%보다 많아지면, 도전성 접착제의 점도가 높아져, 혼련 또는 디스펜스 시의 토출이 곤란하게 된다.
또한, 도전 필러 중의 은의 함유량은, 도전성 접착제의 총체적을 100체적%로 한 경우, 3.5∼7.0체적%인 것이 바람직하다. 은의 함유량이 3.5체적%보다 적어지면 저항값이 높아지고, 7.0체적%보다 많아지면, 시간의 경과와 함께, 전자부품과 기판과의 접합부의 전기 저항값의 상승을 억제할 수 없게 된다.
<열경화성 수지>
본 발명에 있어서 열경화성 수지란 가열에 따라 경화하는 수지를 의미한다. 본 발명에서 사용되는 열경화성 수지로서는 특별히 제한 없이 사용할 수 있다. 열경화성 수지로서는 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 킬레이트 변성 에폭시 수지, 아민형 에폭시 수지, 지환식 에폭시 수지 등의 에폭시 수지를 사용함으로써, 우수한 인쇄성 및 기계적 강도를 얻을 수 있다. 또, 상기 에폭시 수지 이외에, 불포화폴리에스테르 수지, 폴리이미드 수지, 열경화성 아크릴 수지 등도 사용할 수 있다.
<반응성 희석제>
본 발명에 있어서 반응성 희석제란 도전성 접착제를 희석하는 것이며, 중합 가능한 작용기를 가지는 것을 의미한다. 본 발명의 도전성 접착제에서는, 필요에 따라 반응성 희석제를 사용함으로써, 소자, 기판 등에의 인쇄 방법 또는 도포 방법에 따라, 적절한 점도로 조제할 수 있다.
이러한 반응성 희석제로서는 야자지방산-글리시딜에스테르, 부틸글시시딜에테르, 2-에틸헥실-글리시딜에테르, 알릴글리시딜에테르, p-sec-부틸페닐-글리시딜에테르, p-tert-부틸페닐-글리시딜에테르, 글리시돌, 폴리에틸렌글리콜-디글리시딜에테르, 글리시딜메타크릴레이트, 글리세린모노메타크릴레이트, 스티렌옥사이드 등을 들 수 있다.
이들 반응성 희석제의 첨가량은 도전성 접착제의 총중량을 100중량%로 한 경우, 1.0∼10.0중량%인 것이 바람직하고, 3.0∼8.0중량%인 것이 보다 바람직하다. 1.0중량% 이상 10.0중량% 이하로 함으로써, 도전성 접착제의 점도가 적절한 범위가 되어, 양호한 인쇄성이 얻어진다.
<경화촉진제>
본 발명의 도전성 접착제에는, 적절한 경화성을 얻기 위해 경화촉진제를 배합할 수 있다. 이 경화촉진제는 에폭시 수지에서 경화촉진제로서 사용할 수 있는 것이면 특별히 한정되지 않으며, 공지의 것을 사용할 수 있다. 미리 에폭시 수지에 혼합한 상태에서 보존이 가능하며, 1액성 에폭시 수지 도전성 접착제로서 사용 가능한 경화촉진제를 사용하는 것이 바람직하다.
예를 들면, 경화촉진제가 양이온 중합개시제이면, 벤질메틸p-메톡시카르보닐페닐술포늄=헥사플루오로안티모네이트, 1-나프틸메틸메틸p-히드록시페닐술포늄=헥사플루오로안티모네이트, 2-메틸벤질메틸p-히드록시페닐술포늄=헥사플루오로안티모네이트, 벤질메틸p-히드록시페닐술포늄=헥사플루오로안티모네이트, 벤질(4-히드록시페닐)(메틸)술포늄=헥사플루오로포스페이트, 디메틸-p-아세톡시페닐술포늄=헥사플루오로안티모네이트 등이 예시된다.
또, 경화촉진제가 고체 분산-가열 경화형이면, 디시안디아미드형, 디히드라지드 화합물, 아민 어덕트계 잠재성 경화제, 폴리아민형, 2-페닐-4-메틸이미다졸, 3-(3,4-디클로로페닐)-1,1-디메틸우레아 등이 예시되며, 또 오늄염, 할로겐화붕소, 비닐에테르 블록 카르복실산, 다가 카르복실산의 활성 에스테르, 케티민 화합물, 실란올기 함유 폴리머 등의 반응성 기 블록형 등이 예시된다.
이미다졸계 경화촉진제로서는 이미다졸 화합물 및 그 유도체, 예를 들면, 2-메틸이미다졸, 2-에틸-4-메틸이미다졸, 2-페닐이미다졸, 2-페닐-4-메틸이미다졸, 2-페닐-4,5-디히드록시메틸이미다졸, 2-페닐-4-메틸-5-히드록시메틸이미다졸, 에폭시-이미다졸 아덕트 등이 예시된다.
경화촉진제의 사용량은 사용하는 경화촉진제 및 에폭시 수지의 종류에 따라 다르지만, 에폭시 수지 100중량부에 대하여 5.0∼40.0중량부의 비율로 첨가하는 것이 바람직하다.
본 발명의 도전성 접착제의 조제 방법은 특별히 한정되지 않고, 각 성분을 소정의 배합 비율로 뇌궤기, 프로펠러 교반기, 니더, 포트 밀, 3롤 밀, 회전식 혼합기, 2축 믹서 등의 혼합 수단에 의해, 균일하게 혼합하여 조제할 수 있다. 미리 에폭시 수지, 경화촉진제, 반응성 희석제를 배합한 수지 조성물을 조제할 수도 있고, 도전 필러나 필요에 따라 첨가하는 충전재 등을 합쳐서 혼합하여 조제할 수도 있다.
본 발명의 도전성 접착제는 잉크 형상일 수도 있어, 스크린 인쇄, 그라비아 인쇄, 디스펜스 등, 임의의 방법으로 기판에 인쇄 또는 도포할 수 있다.
유기 용매를 희석제로서 사용하는 경우는, 인쇄 또는 도포 후, 접합하는 회로 소자를 마운트한 뒤 상온 또는 가열하에서, 이 유기 용매를 휘산시킨다. 이어서, 수지나 경화촉진제의 종류에 따라, 120∼180℃의 온도에서 20∼60분간 가열함으로써 도전성 접착제를 경화시켜, 회로 소자를 접합한다.
이렇게 하여, 도전성 접착제를 사용하여, 반도체 소자, 태양전지 셀, 열전 소자, 칩 부품, 디스크리트 부품 또는 이것들을 조합한 전기부품을 기판에 실장한 회로 기판 전자기기를 형성시킬 수 있다. 또, 도전성 접착제를 사용하여, 필름 안테나, 키보드 멤브레인, 터치패널, RFID 안테나의 배선 형성 및 기판에의 접속을 행한 전자기기를 형성시킬 수도 있다.
본 발명의 도전성 접착제, 그것을 사용한 전자 회로 및 그 제조 방법 의하면, 비저항값을 낮게 억제하면서, 고온고습하에서, 전자부품과 기판과의 접합부의 전기 저항값의 상승을 억제할 수 있다고 하는 우수한 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 저항값을 측정하기 위한 회로 기판을 모식적으로 도시한 개요도이다.
(발명을 실시하기 위한 형태)
이하, 본 발명의 하나의 실시형태에 따른 도전성 접착제, 그것을 사용한 전자 회로 및 그 제조 방법에 대해, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 또한, 본 발명은, 이하에 나타내어지는 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 일탈하지 않는 범위 내에서 각종 변경이 가능하다.
실시예
1. 도전성 접착제의 제작
본 발명의 하나의 실시형태에 따른 도전성 접착제 및 비교예의 도전성 접착제는 이하의 원료 및 조건으로 제작했다(「표 1」 참조).
[실시예 1]
200ml 용량의 일회용 컵에, 에폭시 수지(제품명: 「EP49-10N」, 카부시키카이샤 ADEKA제)를 2g(제작한 도전성 접착제에 대하여 9.6체적%, 이하, 같은 기준으로 각 원료의 배합량을 「체적%」로 병기.), 에폭시 수지(제품명: 「EP-4088S」, 카부시키카이샤 ADEKA제)를 6g(30.0체적%), 반응성 희석제(제품명: 「에피올 B」, 니치유 카부시키카이샤제)를 1.38g(8.5체적%), 경화촉진제(제품명: 「산에이도 SI-100L」, 산신카가쿠코교 카부시키카이샤제)를 1.41g(5.8체적%), 도전 필러로서 블록상 은도금 알루미나 분말(제품명: 「TFM-L05B」, 평균 입자직경(D50): 5㎛, 은 함유량(피복량): 13.9체적%(제작한 도전성 접착제에 대하여 6.4체적%), 토요알루미늄 카부시키카이샤제)을 39.5g(46.1체적%)을 가하고 스패튤러로 균일하게 혼합시킨 후, 또한 3롤 밀(제품명: 「EXAKT 80S PLUS」, 카부시키카이샤 나가세 스크린인사츠켄큐쇼제)을 사용하여 롤 간격 0.05mm, 0.03mm로 혼합함으로써, 실시예 1의 도전성 접착제를 제작했다.
[실시예 2]
도전 필러로서 구상 은도금 실리카 분말(제품명: 「TFM-S02P」, 평균 입자직경(D50): 2㎛, 은 함유량(피복량): 8.3체적%(제작한 도전성 접착제에 대하여 5.1체적%), 토요알루미늄 카부시키카이샤제) 43.8g(제작한 도전성 접착제에 대하여 61.1체적%)으로 변경한 것 이외는, 각 성분의 배합량(g) 등은 실시예 1과 같은 조건으로 실시예 2의 도전성 접착제를 제작했다.
즉, 200ml 용량의 일회용 컵에, 에폭시 수지 A(제품명: 「EP49-10N」, 카부시키카이샤 ADEKA제)를 2g(6.9체적%), 에폭시 수지 B(제품명: 「EP-4088S」, 카부시키카이샤 ADEKA제)를 6g(21.7체적%), 반응성 희석제(제품명: 「에피올 B」, 니치유 카부시키카이샤제)를 1.38g(6.1체적%), 경화촉진제(제품명: 「산에이드 SI-100L」, 산신카가쿠코교 카부시키카이샤제)를 1.41g(4.2체적%), 도전 필러로서 구상 은도금 실리카 분말(제품명: 「TFM-S02P」, 평균 입자직경(D50): 2㎛, 은 함유량(피복량): 8.3체적%(제작한 도전성 접착제에 대하여 5.1체적%), 토요알루미늄 카부시키카이샤제)를 43.8g(61.1체적%)을 가하고 스패튤러로 균일하게 혼합시킨 후, 또한 3롤 밀(제품명: 「EXAKT 80S PLUS」, 카부시키카이샤 나가세스크린인사츠켄큐쇼제)을 사용하여 롤 간격 0.05mm, 0.03mm로 혼합함으로써, 실시예 2의 도전성 접착제를 제작했다.
[실시예 3]
경화촉진제를 제품명: 「산에이드 SI-150L」(산신카가쿠코교 카부시키카이샤제) 1.41g(제작한 도전성 접착제에 대하여 5.7체적%)으로 변경한 것 이외는, 각 성분의 배합량(g) 등은 실시예 1과 같은 조건으로 실시예 3의 도전성 접착제를 제작했다.
[실시예 4]
도전 필러로서 구상 은도금 실리카 분말(제품명: 「TFM-S02P」, 평균 입자직경(D50): 2㎛, 은 함유량(피복량): 8.3체적%(제작한 도전성 접착제에 대하여 3.8체적%), 토요알루미늄 카부시키카이샤제)의 배합량을 23.5g(제작한 도전성 접착제에 대하여 45.7체적%)으로 변경한 것 이외는, 각 성분의 배합량(g) 등은 실시예 2와 같은 조건으로 실시예 4의 도전성 접착제를 제작했다.
[실시예 5]
도전 필러로서, 블록상 은도금 알루미나 분말(제품명: 「TFM-L05B」, 평균 입자직경(D50): 5㎛, 은 함유량(피복량): 13.9체적%(제작한 도전성 접착제에 대하여 6.8체적%), 토요알루미늄 카부시키카이샤제)의 배합량을 45.0g(제작한 도전성 접착제에 대하여 49.3체적%)으로 변경한 것 이외는, 각 성분의 배합량(g) 등은 실시예 1과 같은 조건으로 실시예 5의 도전성 접착제를 제작했다.
[실시예 6]
도전 필러로서 블록상 은도금 알루미나 분말(제품명: 「TFM-L05B」, 평균 입자직경(D50): 5㎛, 은 함유량(피복량): 13.9체적%(제작한 도전성 접착제에 대하여 5.9체적%), 토요알루미늄 카부시키카이샤제)의 배합량을 35.0g(제작한 도전성 접착제에 대하여 43.0체적%)으로 변경한 것 이외는, 각 성분의 배합량(g) 등은 실시예 1과 같은 조건으로 실시예 6의 도전성 접착제를 제작했다.
[실시예 7]
수지를 제품명: AER8000(아사히카세이 카부시키카이샤제) 8g(제작한 도전성 접착제에 대하여 27.4체적%)으로 변경한 것 이외는, 각 성분의 배합량(g) 등은 실시예 2와 같은 조건으로 실시예 7의 도전성 접착제를 제작했다.
[실시예 8]
도전 필러로서 플레이크상 은도금 동 플레이크(제품명: 「TFM-C05F」(평균 입자직경(D50): 5㎛, 은 함유량(피복량): 16.8체적%(제작한 도전성 접착제에 대하여 5.3체적%), 토요알루미늄 카부시키카이샤제) 39.5g(제작한 도전성 접착제에 대하여 30.8체적%)으로 변경한 것 이외는, 각 성분의 배합량(g) 등은 실시예 1과 같은 조건으로 실시예 8의 도전성 접착제를 제작했다.
[실시예 9]
도전 필러로서 구상 은도금 알루미늄 분말(제품명: 「TFM-A05P」(평균 입자직경(D50): 5㎛, 은 함유량(피복량): 10.0체적%(제작한 도전성 접착제에 대하여 5.3체적%), 토요알루미늄 카부시키카이샤제) 39.5g(제작한 도전성 접착제에 대하여 53.5체적%)으로 변경하고, 경화촉진제(제품명: 「산에이드 SI-100L」, 산신카가쿠코교카부시키카이샤제)를 1.65g(5.8체적%)으로 변경한 것 이외는, 각 성분의 배합량(g) 등은 실시예 1과 같은 조건으로 실시예 9의 도전성 접착제를 제작했다.
[비교예 1]
도전 필러로서 은 입자(제품명: 「AgC104WR」, 후쿠다킨조쿠하쿠훈코교 카부시키카이샤제) 20g(제작한 도전성 접착제에 대하여 16.5체적%)으로 변경한 것 이외는, 각 성분의 배합량(g) 등은 실시예 1과 같은 조건으로 비교예 1의 도전성 접착제를 제작했다.
[비교예 2]
도전 필러로서 은 입자(제품명: 「AgC104WR」, 후쿠다킨조쿠하쿠훈코교 카부시키카이샤제) 30g(제작한 도전성 접착제에 대하여 22.9체적%)으로 변경한 것 이외는, 각 성분의 배합량(g) 등은 실시예 1과 같은 조건으로 비교예 2의 도전성 접착제를 제작했다.
[비교예 3]
도전 필러로서 은 입자(제품명: 「AgC104WR」, 후쿠다킨조쿠하쿠훈코교 카부시키카이샤제) 88.0g(제작한 도전성 접착제에 대하여 46.5체적%)으로 변경한 이외는, 각 성분의 배합량(g) 등은 실시예 1과 같은 조건으로 비교예 3의 도전성 접착제를 제작했다.
[비교예 4]
도전 필러로서 구상 은도금 실리카 분말(제품명: 「TFM-S02P」, 평균 입자직경(D50): 2㎛, 은 함유량(피복량): 8.3체적%(제작한 도전성 접착제에 대하여 5.4체적%), 토요알루미늄 카부시키카이샤제)의 배합량을 51.1g(제작한 도전성 접착제에 대하여 64.7체적%)으로 변경한 것 이외는, 각 성분의 배합량(g) 등은 실시예 2와 같은 조건으로 비교예 4의 도전성 접착제를 제작했다.
[비교예 5]
도전 필러로서 플레이크상 은도금 구리 플레이크(제품명: 「TFM-C05F」(평균 입자직경(D50): 5㎛, 은 함유량(피복량): 16.8체적%(제작한 도전성 접착제에 대하여 4.4체적%), 토요알루미늄 카부시키카이샤제) 30.0g(제작한 도전성 접착제에 대하여 25.3체적%)으로 변경한 것 이외는, 각 성분의 배합량(g) 등은 실시예 1과 같은 조건으로 비교예 5의 도전성 접착제를 제작했다.
실시예 1∼9 및 비교예 1∼5의 도전성 접착제에 배합한 각 성분의 배합량(체적%), (g)을 표 1에 나타낸다.
2. 저항값의 측정
도 1에 도시하는 바와 같이, 박의 선폭이 5mm, 박의 길이 10mm, 각 박 간의 거리가 10mm의 알루미늄 에칭 회로 기판(9㎛ 두께의 알루미늄박/250㎛ 두께의 PET 필름) 또는 구리 에칭 회로 기판(12㎛ 두께의 구리박/250㎛ 두께의 PET 필름)을 제작하고, 스크린 인쇄기(DP-320형 스크린 인쇄기, 뉴롱세이미츠코교 카부시키카이샤제)를 사용하여, 실시예 1∼10 및 비교예 1∼5의 도전성 접착제를 알루미늄 에칭 회로 위 또는 구리 에칭 회로 위를 횡단하도록 2.5mm 폭×50㎛ 두께 이하의 도전성 접착제를 인쇄했다.
인쇄 후, 150℃×30분의 조건으로 도전성 접착제를 경화시키고, 저항계(기기 명: 「35419771 핀형 리드」, 히오키덴키 카부시키카이샤제)를 사용하여, 85℃, 85%의 고온고습 환경하에서의 0, 100, 200, 300, 400, 500시간 경과 시의 a∼b 간(도 1)의 저항값의 변화를 측정했다. 구체적으로는, 핀형 리드를 회로 배선인 도전체(알루미늄박 또는 구리박)에 접촉시키고, 저항값을 측정했다.
또한, 알루미늄 에칭 회로 기판을 사용한 저항값의 측정은 실시예 1∼9 및 비교예 1∼5의 도전성 접착제에 대해 행했다. 또, 구리 에칭 회로 기판을 사용한 저항값의 측정은 실시예 3의 도전성 접착제에 대해서만 행했으므로, 이 저항값의 측정 방법 및 측정 결과는 「실시예 10」으로 했다.
3.
비저항값의
측정
비저항값의 측정에는, 실시예 1∼9 및 비교예 1∼5의 도전성 접착제의 건조 후의 두께가 30∼40㎛가 되도록 어플리케이터를 사용하여 PET 필름 위에 도포하고, 150℃×30분의 조건으로 경화시킨 샘플에 대해, 4탐침식 표면저항 측정기(제품명: 「로레스타 GP」, 카부시키카이샤미츠비시카가쿠 아날리텍제)를 사용하여 0, 500시간 경과 시의 임의의 3점을 측정하고, 그 평균값을 비저항값(Ω·cm)으로 했다. 구체적으로는, 도전성 도포막의 치수, 평균 도포막 두께, 측정점의 좌표를 4탐침식 표면저항 측정기에 데이터 입력하고, 자동적으로 계산시킴으로써 얻어지는 값을 도전성 도포막의 비저항값으로 했다. 또한, 비저항값이 작을수록 도전성이 우수한 것을 나타낸다. 또, 접착제 두께는 디지마틱 표준 외측 마이크로미터(제품명: 「IP65 COOLANT PROOF Micrometer」, 카부시키카이샤 미츠토요제)로 측정함으로써 확인했다.
4. 점도의 측정
실시예 1∼9 및 비교예 1∼5의 도전성 접착제의 점도의 측정에는, B형 점도계(형번: DV2THBCJ0, 브룩필드사제)로 25℃, 2.5rpm으로 측정했다.
실시예 1∼10 및 비교예 1∼5의 도전성 접착제 및 그것들의 점도, 비저항값, 85℃/85% 항온항습 환경하의 저항값에 대한 측정 결과를 표 2에 나타낸다
5. 고찰
표 2에 나타내는 바와 같이, 도전 필러로서 은 입자 자체를 사용한 비교예 1, 2의 도전성 접착제의 경우, 비교예 1의 도전성 접착제에서는, 400시간 경과하면 측정 불능으로 될 때까지 저항값이 증대하고, 비교예 2의 도전성 접착제에서는, 100시간 경과하면 측정 불능으로 될 때까지 저항값이 증대하는 결과가 얻어졌다. 이와 같이, 도전 필러로서 은 입자 자체를 사용한 경우, 비저항값을 낮게 억제하기 위해서는 유효하지만, 고온고습하에서의 전자부품과 기판과의 접합부의 전기 저항값의 상승을 초래하는 것이 확인되었다.
또, 표 2로부터, 실시예 1∼10 및 비교예 1∼5의 도전성 접착제를 비교하면, 도전 필러의 첨가량이 29.0체적%보다 적어지면 저항값이 높아지고, 63.0체적%보다 많아지면, 도전성 접착제의 점도가 높아져, 혼련 또는 디스펜스 시의 토출이 곤란하게 된다. 이 때문에, 도전 필러의 접착제에 대한 첨가량은, 도전성 접착제의 총체적을 100체적%로 한 경우, 29.0∼63.0체적%인 것이 바람직한 것을 알았다.
또한, 도전 필러 중의 은의 함유량은 도전성 접착제에 대해 3.5체적%보다 적어지면 저항값이 높아지고 7.0체적%보다 많아지면, 시간의 경과와 함께, 전자부품과 기판과의 접합부의 전기 저항값의 상승을 억제할 수 없게 된다. 이 때문에, 도전 필러 중의 은의 함유량은, 도전성 접착제의 총체적을 100체적%로 한 경우, 3.5∼7.0체적%인 것이 바람직한 것을 알았다.
1·····회로 기판
2·····도전성 접착제
a∼e···회로
X·····회로 폭
Y·····회로 간격
L·····회로 길이
2·····도전성 접착제
a∼e···회로
X·····회로 폭
Y·····회로 간격
L·····회로 길이
Claims (7)
- 도전 필러를 포함하는 도전성 접착제로서, 상기 도전 필러의 표면은 은을 포함하는 피복층이고, 상기 도전 필러의 배합량이 상기 도전성 접착제에 대하여 29.0∼63.0체적%이며, 상기 은의 배합량이 상기 도전성 접착제에 대하여 3.5∼7.0체적%인 것을 특징으로 하는 도전성 접착제.
- 제1항에 있어서,
상기 도전 필러는 은보다 흔한 금속 및 세라믹으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종으로 이루어지는 코어를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 도전성 접착제. - 제1항에 있어서,
상기 도전 필러는 알루미나, 실리카, 구리 및 알루미늄으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종으로 이루어지는 코어를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 도전성 접착제. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 도전성 접착제는 잉크 형상인 도전성 접착제. - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 도전성 접착제에 의해, 반도체 소자, 열전 소자, 칩 부품, LED 부품 또는 이것들을 조합한 전기부품이 도전부를 가지는 수지 기판에 전기적으로 접합되어 있는 것을 특징으로 하는 전자 회로.
- 제5항에 있어서,
수지 기판의 도전부는 알루미늄 또는 구리로 만들어져 있는 전자 회로. - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 도전성 접착제를 사용한, 도전부를 가지는 수지 기판에의 도포 방법은 디스펜스, 스크린 인쇄 및 그라비아 인쇄 중 어느 하나에 의한 것인 전자 회로의 제조 방법.
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