JP2004231677A

JP2004231677A - 導電性接着剤およびそれを用いた実装構造体

Info

Publication number: JP2004231677A
Application number: JP2003018427A
Authority: JP
Inventors: Hiroteru Takezawa; 弘輝竹沢; Takayuki Higuchi; 貴之樋口; Yutaka Kumano; 豊熊野; Hiroshi Sogo; 寛十河
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-01-28
Filing date: 2003-01-28
Publication date: 2004-08-19

Abstract

【課題】汎用の電子部品を用いた場合でも、階層実装が可能な導電性接着剤を提供する。
【解決手段】電子部品の電極と回路基板の電極とを電気的に接続するための導電性接着剤１１であって、電気的接続を確保するための導電性粒子１２を含有し、前記導電性粒子１２よりも、前記電極金属である錫または錫を含む合金中に拡散しやすい拡散粒子１３を含有させたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品の実装の分野において、電子部品と回路基板との電気的接合を導電性接着剤を用いて行う実装技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、環境調和に対する意識の高まりから、エレクトロニクス実装の分野では、はんだ合金中の鉛に対する規制が行われようとしており、鉛フリー実装技術、すなわち、鉛を使わない材料で、電子部品を接合する技術の確立が急務となっている。
【０００３】
鉛フリー実装技術としては、主として鉛フリーはんだおよび導電性接着剤を用いた実装が挙げられるが、はんだと比較して実装温度の低温化、電子部品を実装した複数の回路基板を、垂直方向に積み上げていく階層実装の容易性等のメリットが期待される導電性接着剤に、より注目が集まり始めている。
【０００４】
導電性接着剤は、一般的に樹脂系接着成分（バインダ樹脂）中に導電性粒子を分散させたものである。電子部品の実装は、回路基板の端子電極に導電性接着剤を塗布し、電子部品を搭載した後、樹脂を硬化させることにより行われる。この工程により、接合部が樹脂で接着されるとともに、樹脂の収縮により導電性粒子同士が接触して、接続部の導通が確保される。
【０００５】
導電性接着剤の硬化温度は１５０℃程度であり、２４０℃程度以上の溶融温度が必要なはんだと比較して極めて低いため、耐熱性の低い安価な電子部品にも使用することができる。
【０００６】
また、導電性接着剤は、一旦硬化すると３００℃近い耐熱性を有するため、はんだと比較して階層実装が容易である。階層実装とは、電子部品を実装した複数の回路基板を、垂直方向に積み上げていく実装方法であり、実装体積の縮小に効果的な実装工法である。
【０００７】
はんだを用いて階層実装を行うと、電子部品をはんだで実装した第１の回路基板を、第２の回路基板上にはんだで実装する際に、第１の回路基板側のはんだが再溶融して、第１の回路基板上の電子部品の接続性に不具合が生じることがある。第１の回路基板側の電子部品実装を導電性接着剤で行うと、第２の回路基板側のはんだが溶融する際に導電性接着剤は溶融しないため、接続性に不具合は生じない。
【０００８】
しかし、従来の導電性接着剤では、以下に述べる理由により、汎用の電子部品を用いた階層実装は困難であり、特殊仕様の電子部品を用いる必要があった。汎用の電子部品の端子電極には、錫やはんだ等がメッキされている。導電性接着剤を用いて第１の回路基板に電子部品を実装し、第２の回路基板にはんだ実装する際、実装時の加熱および端子電極の溶融により、導電性接着剤の導電性確保のために添加されている金属粒子である導電性粒子が端子電極中に拡散し、端子電極と導電性接着剤との接続性に不具合が生じる場合があった。
【０００９】
図５は、この導電性粒子の端子電極への拡散を模式的に示す図であり、同図（ａ）は導電性接着剤硬化後の状態、同図（ｂ），（ｃ）は、１回目および２回目のはんだ実装後の状態をそれぞれ示しており、１０は端子電極、２１は導電性接着剤、１２は導電性粒子である。はんだを用いた実装を行う度に、同図（ｂ），（ｃ）に示されるように、導電性粒子１２が、溶融した端子電極１０中に拡散して空孔１５が生じてしまい、端子電極１０と導電性接着剤２１との接続抵抗が増大することになる。特に、導電性接着剤の導電性確保のための導電性粒子としては、一般的に銀が用いられており、銀は錫やはんだ中へ特に拡散しやすく、接続性に不具合が生じる可能性が高い。
【００１０】
そのため、はんだ実装時に溶融しない端子電極（例えば焼結銀、銀−パラジウム合金等）を有した特殊な電子部品を使用する必要があり、実装コストの増加につながっていた。
【００１１】
このような課題を解決するために、導電性接着剤の導電性確保のための金属粒子として、合金粒子を用いる技術も提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【００１２】
しかしながら、かかる合金粒子を用いたものでは、接続抵抗が比較的大きく、十分に満足できるものではない。
【００１３】
【特許文献１】
特開平６−２３５８２号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする問題】
本発明は、上述の点に鑑みて為されたものであって、汎用の電子部品を用いた場合でも、階層実装を可能とする導電性接着剤および実装構造体を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の導電性接着剤は、導電性粒子を含有し、第１の電気構造物の電極と第２の電気構造物の電極とを電気的に接続する導電性接着剤であって、前記導電性粒子よりも、前記第１の電気構造物の電極および前記第２の電気構造物の電極の少なくとも一方の電極を構成する金属に拡散しやすい粒子を含有するものである。
【００１６】
ここで、電気構造物とは、回路基板、電子部品、あるいは、電子部品が実装された回路基板などをいう。
【００１７】
また、拡散しやすい粒子とは、電気的接続を確保するための前記導電性粒子に比べて、前記電極を構成する金属が溶融したときに、拡散しやすい粒子をいい、例えば、導電性粒子よりも拡散係数が大きな粒子、あるいは、粒径を小さくして拡散しやすくした粒子などをいう。したがって、粒径や形状を導電性粒子と異ならせた拡散しやすい粒子であれば、導電性粒子と同じ材料であってもよい。
【００１８】
また、第１の電気構造物の電極を構成する金属と第２の電気構造物の電極を構成する金属とが、相違する場合には、少なくとも一方の電極を構成する金属に、拡散しやすい粒子を含有しておればよい。
【００１９】
本発明によると、例えば、導電性接着剤を用いて第１の回路基板に電子部品を実装し、第２の回路基板にはんだ実装するような場合に、実装時の加熱によって電気構造物である電子部品などの端子電極が溶融したときに、拡散しやすい粒子が、端子電極に優先的に拡散し、導電性接着剤の導電性確保のために添加されている導電性粒子の拡散が抑制されることになり、これによって、端子電極と導電性接着剤との接続性に不具合が生じるのを防止することができる。
【００２０】
本発明の好ましい実施態様においては、前記金属が、錫または錫を含む合金である。
【００２１】
本発明によると、実装時の加熱によって、錫やはんだ等がメッキされている汎用の電子部品の端子電極が溶融したときに、銀などの導電性粒子が、前記端子電極に拡散するのが抑制されることになり、端子電極と導電性接着剤との接続性に不具合が生じるのを防止することができる。
【００２２】
本発明の一実施態様においては、前記拡散しやすい粒子が、前記合金に拡散して形成される合金の融点が、２５０℃以上である。
【００２３】
本発明によると、拡散しやすい粒子が拡散して形成される合金の融点が、はんだ実装時のピーク温度よりも高い２５０℃以上であるので、２回目以降のはんだ実装時に端子電極が溶融しなくなり、導電性粒子の端子電極への拡散が一層抑制されることになる。
【００２４】
本発明の他の実施態様においては、前記拡散しやすい粒子の前記金属への拡散開始温度が、当該導電性接着剤の硬化温度よりも低い温度である。
【００２５】
本発明によると、拡散しやすい粒子の端子電極への拡散が、導電性接着剤の硬化過程で生じるので、その後のはんだ実装時において、導電性粒子の端子電極への拡散がさらに抑制される。
【００２６】
本発明の更に他の実施態様においては、前記拡散しやすい粒子の含有率が、０．１重量％以上２０重量％以下である。
【００２７】
本発明によると、拡散しやすい粒子の含有率が、０．１重量％以上２０重量％以下であるので、導電性粒子の端子電極への拡散を抑制する一方、接続抵抗の上昇などの不具合が生じることもない。
【００２８】
本発明の導電性接着剤は、導電性粒子を含有し、第１の電気構造物の電極と第２の電気構造物の電極とを電気的に接続する導電性接着剤であって、拡散防止剤を含有し、該拡散防止剤は、前記導電性粒子が、前記第１の電気構造物の電極および前記第２の電気構造物の電極の少なくとも一方の電極を構成する金属に拡散するのを防止するものである。
【００２９】
ここで、拡散を防止するとは、拡散を完全に防げなくても、防ぐ効果があればよい。
【００３０】
本発明によると、はんだ実装時の加熱によって電気構造物である電子部品などの端子電極が溶融したときに、拡散防止剤によって、導電性接着剤の導電性確保のために添加されている導電性粒子の拡散が防止されることになり、これによって、端子電極と導電性接着剤との接続性に不具合が生じるのを防止することができる。
【００３１】
本発明の好ましい実施態様においては、前記金属が、錫または錫を含む合金である。
【００３２】
本発明によると、実装時の加熱によって、錫やはんだ等がメッキされている汎用の電子部品の端子電極が溶融したときに、銀などの導電性粒子が、前記端子電極に拡散するのが防止されることになり、端子電極と導電性接着剤との接続性に不具合が生じるのを防止することができる。
【００３３】
本発明の一実施態様においては、前記導電性粒子の表面に、前記拡散防止剤の層が形成されている。
【００３４】
ここで、拡散防止剤の層が形成されているとは、導電性粒子の表面全体に、拡散防止剤の層が形成されている場合のみならず、導電性粒子の表面に、部分的に拡散防止剤が付着形成されている場合も含むものである。
【００３５】
本発明によると、実装時の加熱によって、電子部品などの端子電極が溶融したときに、導電性粒子表面の拡散防止剤によって、導電性粒子の拡散が防止されることになり、これによって、端子電極と導電性接着剤との接続性に不具合が生じるのを防止することができる。
【００３６】
本発明の他の実施態様においては、前記拡散防止剤の熱分解温度が２５０℃以上である。
【００３７】
本発明によると、拡散防止剤の熱分解温度が、はんだ実装時のピーク温度よりも高い２５０℃以上であるので、はんだ実装時に確実に拡散防止効果を発揮することができる。
【００３８】
本発明の更に他の実施態様においては、前記拡散防止剤が、ニッケル微粒子または鉄微粒子である。
【００３９】
本発明によると、導電性粒子の表面に、ニッケル微粒子または鉄微粒子の拡散防止剤を付着形成するので、実装時の加熱によって、電子部品などの端子電極が溶融したときに、導電性粒子の拡散が防止されることになり、これによって、端子電極と導電性接着剤との接続性に不具合が生じるのを防止することができる。
【００４０】
本発明の好ましい実施態様においては、前記第１の電気構造物が、電子部品であり、前記第２の電気構造物が、回路基板である。
【００４１】
本発明によると、当該導電性接着剤を用いて回路基板に電子部品を実装し、別の回路基板にはんだ実装するような場合に、実装時の加熱によって電子部品や回路基板の端子電極が溶融したときに、導電性接着剤の導電性確保のために添加されている導電性粒子の拡散が抑制されることになり、これによって、端子電極と導電性接着剤との接続性に不具合が生じるのを防止することができる。
【００４２】
本発明の実装構造体は、第１の電気構造物の電極と第２の電気構造物の電極とが、導電性粒子を含む導電性接着剤を用いて電気的に接続された実装構造体であって、前記導電性接着剤が、前記導電性粒子よりも、前記第１の電気構造物の電極および前記第２の電気構造物の電極の少なくとも一方の電極を構成する金属に拡散しやすい粒子を含み、前記拡散しやすい粒子が、前記合金中に拡散しているものである。
【００４３】
本発明によると、実装時の加熱によって電気構造物である電子部品などの端子電極が溶融したときに、拡散しやすい粒子が、端子電極に優先的に拡散し、導電性接着剤の導電性確保のために添加されている導電性粒子の拡散が抑制されることになり、端子電極と導電性接着剤との接続性が良好な実装構造体を得ることができる。
【００４４】
本発明の好ましい実施態様においては、前記金属が、錫または錫を含む合金である。
【００４５】
本発明によると、実装時の加熱によって、錫やはんだ等がメッキされている汎用の電子部品の端子電極が溶融したときに、銀などの導電性粒子が、前記端子電極に拡散するのが抑制されることになり、端子電極と導電性接着剤との接続性が良好な実装構造体を得ることができる。
【００４６】
本発明の一実施態様においては、前記拡散しやすい粒子が前記金属に拡散して形成される合金の融点が、２５０℃以上である。
【００４７】
本発明によると、拡散しやすい粒子が拡散して形成される合金の融点が、はんだ実装時のピーク温度よりも高い２５０℃以上であるので、２回目以降のはんだ実装時に端子電極が溶融しなくなり、導電性粒子の端子電極への拡散が一層抑制されることになる。
【００４８】
本発明の他の実施態様においては、前記拡散しやすい粒子の含有率が、０．１重量％以上２０重量％以下である。
【００４９】
本発明によると、拡散しやすい粒子の含有率が、０．１重量％以上２０重量％以下であるので、導電性粒子の端子電極への拡散を抑制する一方、接続抵抗の上昇などの不具合が生じることもない。
【００５０】
本発明の実装構造体は、第１の電気構造物の電極と第２の電気構造物の電極とが、導電性粒子を含む導電性接着剤を用いて電気的に接続された実装構造体であって、前記導電性接着剤が、拡散防止剤を含有し、該拡散防止剤は、前記第１の電気構造物の電極および前記第２の電気構造物の電極の少なくとも一方の電極を構成する金属に、前記導電性粒子が拡散するのを防止するものである。
【００５１】
本発明によると、実装時の加熱によって電気構造物である電子部品などの端子電極が溶融したときに、拡散防止剤によって、導電性接着剤の導電性確保のために添加されている導電性粒子の拡散が防止されることになり、端子電極と導電性接着剤との接続性が良好な実装構造体を得ることができる。
【００５２】
本発明の好ましい実施態様においては、前記金属が、錫または錫を含む合金である。
【００５３】
本発明によると、実装時の加熱によって、錫やはんだ等がメッキされている汎用の電子部品の端子電極が溶融したときに、銀などの導電性粒子が、前記端子電極に拡散するのが防止されることになり、端子電極と導電性接着剤との接続性が良好な実装構造体を得ることができる。
【００５４】
本発明の一実施態様においては、前記拡散防止剤の層が、前記導電性粒子の表面に形成されている。
【００５５】
本発明によると、実装時の加熱によって、電子部品などの端子電極が溶融したときに、導電性粒子表面の拡散防止剤によって、導電性粒子の拡散が防止されることになり、これによって、端子電極と導電性接着剤との接続性に不具合が生じるのを防止することができる。
【００５６】
本発明の他の実施態様においては、前記拡散防止剤が、ニッケル微粒子または鉄微粒子である。
【００５７】
本発明によると、導電性粒子の表面に、ニッケル微粒子または鉄微粒子の拡散防止剤を付着形成するので、実装時の加熱によって、電子部品などの端子電極が溶融したときに、導電性粒子の拡散が防止されることになり、これによって、端子電極と導電性接着剤との接続性に不具合が生じるのを防止することができる。
【００５８】
本発明の他の実施態様においては、前記第１の電気構造物が、電子部品であり、前記第２の電気構造物が、回路基板である。
【００５９】
本発明によると、導電性接着剤を用いて回路基板に電子部品を実装し、別の回路基板にはんだ実装するような場合に、実装時の加熱によって電子部品や回路基板の端子電極が溶融したときに、導電性接着剤の導電性確保のために添加されている導電性粒子の拡散が抑制されることになり、これによって、端子電極と導電性接着剤との接続性が良好な実装構造体を得ることができる。
【００６０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００６１】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１に係る導電性接着剤は、電気的接続を確保するための金属粒子である導電性粒子、バインダ樹脂および硬化剤や各種の添加剤を含む通常の導電性接着剤に、さらに、導電性粒子よりも接続の対象とする電子部品および回路基板の端子電極の金属に拡散しやすい粒子（以下「拡散粒子」という）が添加される。
【００６２】
導電性確保のための導電性粒子としては、Ａｇ、Ａｕ、Ａｇで被覆されたＣｕ、Ｃｕ−Ａｇ合金、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｇ−Ｐｄ合金などを用いることができるが、体積固有抵抗値や材料コストを考慮するとＡｇが好ましい。
【００６３】
この導電性粒子の含有率は、７５重量％以上９０重量％以下であることが好ましい。この範囲から外れると、導電性が極めて低下して、導電性接着剤としての使用が困難であるため望ましくない。
【００６４】
バインダ樹脂としては、容易に入手できるほぼすべての樹脂を使用することができる。例えば、熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、フラン樹脂、不飽和樹脂ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、シリコン樹脂等を用いることができる。また、熱可塑性樹脂としては、塩化ビニル樹脂、塩化ビニリデン樹脂、ポリスチレン、アイオノマー、メチルペンテン樹脂、ポリアロマー、フッ素樹脂、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリカーボネート等を用いることができる。
【００６５】
また、硬化剤としては、一般的に用いられているほぼすべての硬化剤を用いることができる。例えば、アミン系、イミダゾール系、フェノール系、酸無水物系の硬化剤を用いることができる。
【００６６】
なお、導電性粒子、バインダ樹脂、硬化剤の他にも、一般的に用いられる添加剤（密着性向上剤、変色防止剤、ダレ防止剤等）を用いることができる。
【００６７】
拡散粒子は、導電性粒子に比べて、電子部品および回路基板の端子電極の表面を構成する金属、好ましくは、錫また錫を含む合金に、拡散しやすい粒子である。したがって、この拡散粒子は、導電性粒子に比べて拡散係数が大きい。
【００６８】
この拡散粒子の拡散係数としては、例えば、５×１０^−５ｍ^２／ｓであり、好ましくは、１×１０^−４ｍ^２／ｓ以上である。なお、導電粒子としてのＡｇの拡散係数は、例えば、２．５×１０^−５ｍ^２／ｓである。
【００６９】
回路基板または電子部品の電極表面に汎用の金属が錫または錫を含む合金であること、また、導電性粒子に汎用の金属粒子が銀であることに鑑み、拡散粒子の錫または錫を含む合金に対する拡散しやすさが、銀よりも大きいことが好ましい。
【００７０】
この拡散粒子としては、例えば、鉄、銅、ニッケル、マグネシウム、錫等の金属粒子を用いることができるが、粒子形状、粒径、あるいは、粒子表面に適当な表面処理を施すことによって、端子電極の金属中への拡散度合が高めることができる。
【００７１】
粒径は、小さい方が拡散し易く、粒子の形状としては、球状に比べて、鱗片状（フレーク状）の方が拡散し易い。
【００７２】
表面処理方法としては、例えば、はんだ付けフラックスの活性剤に用いられるハロゲン化物、グルタミン酸などの有機酸等によって拡散粒子表面を被覆する方法が挙げられる。この場合、端子電極の金属が溶融した際、有機酸が活性化して拡散粒子表面および端子電極の金属表面の酸化膜を除去した後、拡散粒子が端子電極の金属中に効果的に拡散する。このため、表面処理を行わない場合と比較して端子電極の金属中への拡散しやすさが極めて向上する。
【００７３】
拡散粒子と錫または錫を含む合金とから成る合金の融点は、２５０℃よりも高い場合に、導電性粒子の電極金属中への拡散がさらに抑制されるため好ましい。汎用に用いられているはんだの融点は、共晶はんだでは１８６℃、鉛フリーはんだでは１９０℃〜２２０℃であり、はんだ実装時のピーク温度は、最高でも２５０℃程度となる。したがって、拡散粒子と錫または錫を含む合金とから成る合金、すなわち、拡散粒子が、基板または部品電極中に拡散して形成された合金の融点が２５０℃以上である場合、２回目以降のはんだ実装時に溶融することがないため、導電性粒子の電極金属中への拡散がさらに抑制される。
【００７４】
拡散して形成される合金の融点を２５０℃以上にするための拡散粒子として、例えば、銅、鉄あるいはニッケルなどが挙げられる。
【００７５】
また、拡散粒子の錫または錫を含む合金への拡散開始温度が、導電性接着剤の硬化温度よりも低い場合、さらに導電性粒子の電極金属中への拡散が抑制されるため好ましい。すなわち、拡散粒子の電極金属への拡散が、導電性接着剤の硬化過程で起こるため、はんだ実装時の導電性粒子の拡散がさらに抑制される。
【００７６】
この拡散粒子の含有率は、０．１重量％以上２０重量％以下であることが好ましい。０．１重量％未満の場合、電極金属への拡散総量が不足して、導電性粒子が電極金属へ拡散してしまうため好ましくない。また、２０重量％を越えると、バルク抵抗の上昇等の不具合を生じる可能性があるため好ましくない。
【００７７】
図１は、この実施の形態の導電性接着剤の拡散粒子の端子電極への拡散を模式的に示す図であり、同図（ａ）は導電性接着剤硬化後の状態、同図（ｂ），（ｃ）は、１回目および２回目のはんだ実装後の状態をそれぞれ示しており、１０は端子電極、１１は導電性接着剤、１２は導電性粒子、１３は拡散粒子である。
【００７８】
この実施の形態の導電性接着剤１１によれば、拡散粒子１３が、導電性粒子１２よりも優先的に、電子部品や回路基板の端子電極１０の金属中に拡散する。その結果、導電性接着剤１１中の導電性粒子１２の端子電極１０の金属中への拡散が抑制され、導電性接着剤１１と端子電極１０との接続性が確保できる。
【００７９】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の態２に係る導電性接着剤について説明する。
【００８０】
この実施の形態の導電性接着剤は、電気的接続を確保するための金属粒子である導電性粒子、バインダ樹脂および硬化剤や各種の添加剤を含む通常の導電性接着剤に、さらに、導電性粒子が、接続の対象とする電子部品および回路基板の端子電極の金属に拡散するのを防止する拡散防止剤を含有している。
【００８１】
この拡散防止剤は、導電性粒子の表面の少なくとも一部に形成されている。この結果、電極金属が溶融した場合でも、導電性粒子が電極金属中に拡散しないため、電極金属との接続性に不具合は生じない。
【００８２】
この拡散防止剤としては、例えばニッケル微粒子や鉄微粒子等の金属微粒子や、有機酸等を用いることができる。
【００８３】
拡散防止剤を、導電性粒子の表面に形成するには、例えば、拡散防止剤を、アルコールなどの溶媒に溶かし、それに導電性粒子を漬け、溶媒を加熱蒸発させることによって拡散防止剤が表面処理された導電性粒子を得ることができる。
【００８４】
この拡散防止剤の熱分解温度が２５０℃以上である場合には、汎用のどのはんだを実装する場合においても拡散抑止効果が得られるためさらに好ましい。その他の構成は、上述の実施の形態１と同様である。
【００８５】
図２は、この実施の形態の導電性接着剤の端子電極への拡散を模式的に示す図であり、同図（ａ）は導電性接着剤硬化後の状態、同図（ｂ），（ｃ）は、１回目および２回目のはんだ実装後の状態をそれぞれ示しており、１０は端子電極、１１’は導電性接着剤、１２は導電性粒子、１４は拡散防止剤である。
【００８６】
この実施の形態の導電性接着剤１１’によれば、拡散防止剤１４が、導電性粒子１２の拡散を防止し、導電性接着剤１１と端子電極１０との接続性が確保できる。
【００８７】
【実施例】
以下、本発明をさらに実施例により詳細に説明するが、本発明は下記実施例に限定されるものではない。
【００８８】
以下の実施例１〜５、比較例１では、図３に示す試験片を用いて電気抵抗の変化を測定した。この試験片には、３０ｍｍ離間した位置に電極２，３を形成した基板１を用いた。この電極２，３の表面はＳｎである。
【００８９】
一方、導電性接着剤を、７重量％のビスフェノールＦ型エポキシ樹脂（液状）、１重量％のアミン系硬化剤、１重量％の添加剤（分散剤、密着性向上剤など）、８９重量％のＡｇからなる金属粒子である導電性粒子Ａ、２重量％の所定の拡散粒子Ｂ（導電性粒子ＡよりもＳｎへ拡散しやすい）を加え、３本ロールを用いて混練して作製した。
【００９０】
また、サンプルによっては、導電性粒子Ａとして、あらかじめ表面に拡散防止剤を形成したものを用いた。この場合、拡散粒子Ｂを添加せず、その重量分だけ導電性粒子Ａの量を増やした。導電性粒子Ａは、球状と鱗片状が混合されており、その粒径は０．５〜１５μｍである。
【００９１】
次に、スクリーン印刷法により、電極２，３間を掛け渡すように導電性接着剤層４を形成した。さらに、導電性接着剤層４を、オーブン中で１５０℃で３０分間加熱することにより硬化させた。こうして作製した試験片を、Ｓｎ３Ａｇ０．５Ｃｕ鉛フリーはんだ用リフロープロファイル（ピーク温度２５０℃３０秒）に通して、試験前後の電極２，３間の電気抵抗を測定した。なお、拡散開始温度は、各温度で硬化させたときの断面を元素分析して拡散し始める温度を評価した。
【００９２】
（実施例１）
拡散粒子Ｂとして、グルタミン酸で表面処理を行ったＣｕ粉を用いた。リフロー試験前後の電気抵抗の上昇度合は、拡散粒子Ｂを入れない場合（比較例１）と比較して抑制された。拡散粒子Ｂは、導電性粒子ＡよりもＳｎ電極へ拡散しやすいためであると考えられる。
【００９３】
（実施例２）
拡散粒子Ｂとして、ＺｎＣｌ_２で表面処理を行ったＣｕ粉を用いた。リフロー試験前後の電気抵抗の上昇度合が抑制できた。
【００９４】
（実施例３）
拡散粒子Ｂとして、９０ＺｎＣｌ_２・１０ＮＨ_４Ｃｌで表面処理を行ったＣｕ粉を用いた。実施例１，２よりもさらにリフロー試験前後の電気抵抗の上昇度合が抑制できた。拡散開始温度が、実施例２（１８９℃）から１４５℃に低下していることから、導電性接着剤の硬化過程において、すでに拡散粒子Ｂが拡散しており、リフロー過程での導電性粒子Ａの電極への拡散がさらに抑制されたためと考えられる。
【００９５】
（実施例４）
導電性粒子Ａの表面に拡散防止剤としてＮｉ粒子を形成した。これは、Ｎｉ化合物の溶液に、導電性粒子Ａをつけることにより形成した。なお、Ｎｉ粒子はほぼ球状であり、直径は０．２〜０．５μｍである。なお、本実施例では拡散粒子Ｂは用いなかった。拡散防止剤を形成しない場合（比較例１）と比較して、リフロー試験前後の電気抵抗の上昇度合が抑制できた。
【００９６】
（実施例５）
導電性粒子Ａの表面にＦｅ微粒子（拡散防止剤）を形成した。なお、微粒子はほぼ球状であり、直径は０．２〜０．５μｍである。なお、本実施例では拡散粒子Ｂは用いなかった。実施例４の場合と同様に、拡散防止剤を形成しない場合（比較例１）と比較して、リフロー試験前後の電気抵抗の上昇度合が抑制できた。
【００９７】
実施例１〜５および比較例１の結果を表１にまとめて示す。
【００９８】
【表１】

さらに、実施例１〜５および比較例１で用いた導電性接着剤を用いて、図４に示される実施例６〜１０および比較例２の実装構造体を作製した。
【００９９】
セラミック製の回路基板５（１０×２０ｍｍ、厚さ１．６ｍｍ）の表面に、Ｎｉ／ＡｕメッキされたＣｕにより電極６を形成し、この電極６に、上記導電性接着剤７を用いて、０Ωチップ抵抗８（３２１６サイズ、端子電極表面Ｓｎメッキ）を実装し、導電性接着剤７を硬化させた。導電性接着剤７の塗布および硬化方法は上記と同様とした。
【０１００】
こうして作製したチップ部品実装構造体を、Ｓｎ３Ａｇ０．５Ｃｕはんだ用のリフロー条件に設定したリフロー炉に通し、リフロー前後のチップ抵抗の接続抵抗の変化を測定した。
【０１０１】
なお、リフロー条件は上記と同様である。
【０１０２】
次に、実施例６〜１０および比較例２において、本発明の実装構造体について説明する。
【０１０３】
実施例１〜５の各導電性接着剤を用いた場合を、それぞれ、実施例６〜１０とした。また、比較例１の導電性接着剤を用いた場合を、比較例２とした。結果を表２にまとめて示す。
【０１０４】
実装構造体にした場合も、導電性接着剤の場合と同様に、リフロー前後での接続抵抗の上昇度合が抑制された。
【０１０５】
【表２】

（その他の実施の形態）
なお、本発明の他の実施の形態として、実施の形態１および実施の形態２を組み合わせてもよい。
【０１０６】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、従来のものよりも階層実装に適した導電性接着剤を得ることができ、特殊な電極の電子部品を用いることなく、安価な汎用部品を使用できるため、導電性接着剤実装の用途を大幅に拡大させることが十分期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の導電性接着剤の拡散粒子の端子電極への拡散を模式的に示す図である。
【図２】本発明の導電性接着剤の導電性粒子の端子電極への拡散の防止を模式的に示す図である。
【図３】本発明の導電性接着剤の評価に用いた試験片の平面図である。
【図４】本発明の実装構造体の評価に用いた試験片の平面図である。
【図５】従来の導電性接着剤の導電性粒子の端子電極への拡散を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１回路基板
２，３，１０電極
４，７，１１，１１’，２１導電性接着剤
１３拡散粒子
１４拡散防止剤

Claims

導電性粒子を含有し、第１の電気構造物の電極と第２の電気構造物の電極とを電気的に接続する導電性接着剤であって、
前記導電性粒子よりも、前記第１の電気構造物の電極および前記第２の電気構造物の電極の少なくとも一方の電極を構成する金属に拡散しやすい粒子を含有することを特徴とする導電性接着剤。
前記金属が、錫または錫を含む合金である請求項１に記載の導電性接着剤。
前記拡散しやすい粒子が、前記金属に拡散して形成される合金の融点が、２５０℃以上である請求項１または２に記載の導電性接着剤。
前記拡散しやすい粒子の前記金属への拡散開始温度が、当該導電性接着剤の硬化温度よりも低い温度である請求項１〜３のいずれかに記載の導電性接着剤。
前記拡散しやすい粒子の含有率が、０．１重量％以上２０重量％以下である請求項１〜４のいずれかに記載の導電性接着剤。
導電性粒子を含有し、第１の電気構造物の電極と第２の電気構造物の電極とを電気的に接続する導電性接着剤であって、
拡散防止剤を含有し、該拡散防止剤は、前記導電性粒子が、前記第１の電気構造物の電極および前記第２の電気構造物の電極の少なくとも一方の電極を構成する金属に拡散するのを防止することを特徴とする導電性接着剤。
前記金属が、錫または錫を含む合金である請求項６に記載の導電性接着剤。
前記導電性粒子の表面に、前記拡散防止剤の層が形成されている請求項６または７に記載の導電性接着剤。
前記拡散防止剤の熱分解温度が２５０℃以上である請求項６〜８のいずれかに記載の導電性接着剤。
前記拡散防止剤が、ニッケル微粒子または鉄微粒子である請求項６〜９のいずれかに記載の導電性接着剤。
前記第１の電気構造物が、電子部品であり、前記第２の電気構造物が、回路基板である請求項１〜１０のいずれかに記載の導電性接着剤。
第１の電気構造物の電極と第２の電気構造物の電極とが、導電性粒子を含む導電性接着剤を用いて電気的に接続された実装構造体であって、
前記導電性接着剤が、前記導電性粒子よりも、前記第１の電気構造物の電極および前記第２の電気構造物の電極の少なくとも一方の電極を構成する金属に拡散しやすい粒子を含み、
前記拡散しやすい粒子が、前記金属中に拡散していることを特徴とする実装構造体。
前記金属が、錫または錫を含む合金である請求項１２に記載の実装構造体。
前記拡散しやすい粒子が前記金属に拡散して形成される合金の融点が、２５０℃以上である請求項１２または１３に記載の実装構造体。
前記拡散しやすい粒子の含有率が、０．１重量％以上２０重量％以下である請求項１２〜１４のいずれかに記載の実装構造体。
第１の電気構造物の電極と第２の電気構造物の電極とが、導電性粒子を含む導電性接着剤を用いて電気的に接続された実装構造体であって、
前記導電性接着剤が、拡散防止剤を含有し、該拡散防止剤は、前記第１の電気構造物の電極および前記第２の電気構造物の電極の少なくとも一方の電極を構成する金属に、前記導電性粒子が拡散するのを防止することを特徴とする実装構造体。
前記金属が、錫または錫を含む合金である請求項１６に記載の実装構造体。
前記拡散防止剤の層が、前記導電性粒子の表面に形成されている請求項１６または１７に記載の導電性接着剤。
前記拡散防止剤が鉄微粒子またはニッケル微粒子である請求項１６〜１８のいずれかに記載の実装構造体。
前記第１の電気構造物が電子部品であり、前記第２の電気構造物が回路基板である請求項１２〜１９のいずれかに記載の実装構造体。