導電糊及使用該導電糊的電氣電子設備的制作方法

專利名稱：導電糊及使用該導電糊的電氣電子設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及導電糊、使用該導電糊在基板上安裝電子部件的方法、以及使用了該 導電糊的電氣電子設備。
背景技術：
在電氣和/或電子電路形成技術等領域中，例如為了在布線基板上安裝電子部 件，使用導電糊。導電糊是導電性填料粒子分散在作為粘合劑的樹脂組合物中而形成的糊狀材料， 由于樹脂組合物一般顯示絕緣性因而其本身不顯示導電性，但是通過使樹脂固化收縮，導 電性填料粒子彼此接觸或接近而顯示出導電性。導電糊固化后，一般通過固化的樹脂形成接合部，該固化的樹脂中導電性填料粒 子以彼此接觸的狀態存在，這些粒子以相互接觸等形態聯系，由此可以在接合部形成導通 路徑。為了使用例如導電糊將電子部件與布線基板的電極之間相互電連接，使用這樣的導 通路徑，因此優選提高接合部中的電導通，從而在固化后的導電糊內形成電阻盡可能低的 導通路徑。通過增加糊中填料的含量、或者增大填料之間的接觸面積/接觸概率，可以實現 在固化后的導電糊內形成的導通路徑的低電阻化。但是，在通過使導電性填料粒子的表面相互接觸而形成的導通路徑中，能夠實現 的低電阻化存在一定的限度。另外，通過導電糊接合的接合部還存在以下的問題，即在進行 熱循環可靠性試驗時，與該試驗開始前相比試驗后連接電阻值有時升高等可靠性不太高的 問題。因此，為了實現導通路徑的低電阻化，提出了導電性填料成分的一部分采用具有 較低熔點的合金，通過加熱操作使該熔點較低的合金熔融，利用熔融的合金使其它導電性 填料粒子之間相聯系由此形成導通路徑的方案(專利文獻1及專利文獻2)。另外，關于用于填充在布線基板的通孔中的導電糊，也提出了 使用熔點為230°C 以下的兩種低熔點金屬A粒子及低熔點金屬B粒子和熔點超過230°C的低電阻金屬粒子作 為導電性填料粒子的導電糊(專利文獻3)。專利文獻1 日本特開平10-279903專利文獻2 日本特開2005-089559專利文獻3 日本特開2005-07182
發明內容
這些專利文獻1、2及3所公開的發明，對于各自的用途而言，可以在一定程度上實 現導通路徑的低電阻化及連接的穩定性或可靠性。但是，通過例如專利文獻1及3所公開的發明、以及專利文獻2所公開的發明的一 部分實施方式方式所得到的導電糊，在整個加熱處理的過程中，導電性填料粒子保持不熔 融的硬質表面。使用在整個加熱處理的過程中導電性填料粒子保持不熔融的硬質表面的導電糊在電路基板上安裝電子部件時，在對接合部進行加熱處理的整個過程中，在作為不熔 融的硬質表面的導電性填料粒子的表面以及電路基板及電子部件的電極的表面附近，對導 電糊進行加熱處理，作為其結果，本發明人確認，在熔融后固化而將這些硬質表面彼此之間 聯系或交聯的低熔點金屬即導通路徑中存在空隙(或氣泡(void))的傾向高。推測存在這樣的空隙的主要原因在于，導電糊中使用的成分中所含的氣體或加熱 導電糊時產生的氣體在加熱處理期間，在導電性填料成分中形成氣泡，而存在于不熔融的 硬質表面附近時，則在其未能從導電性填料成分及其周圍的樹脂組合物中逸出時導電性填 料成分就發生固化。通過在導通路徑中存在這樣的空隙，使對電導通有貢獻的截面積實質上減少，成為 妨礙導通路徑的低電阻化的因素，因此優選盡可能防止在接合部的導通路徑內產生空隙。另外，如果在形成有導通路徑的金屬的內部存在空隙，則在安裝后進行熱循環試 驗時，合金及周圍的樹脂產生膨脹/收縮，有時出現連接電阻值發生變動的現象。另外，專利文獻2在其第0057段及0058段中，介紹了導電性填料成分的100%由 低熔點金屬構成的形式的發明，由于記載了該情況下的導電性填料成分是從由Bi (鉍)、 In(銦)、Sn(錫)、Pb (鉛)及Cu(銅)組成的組中選擇的一種金屬的單質或兩種以上金屬 的合金，因此可以理解為導電性填料成分具有一種組成(即單一的組成)。使用含有這樣的具有單一組成的金屬粒子作為導電性填料粒子的導電糊進行規 定的加熱處理時，本發明人等確認了在導電性填料粒子固化后形成的導通路徑內，與上述 專利文獻1及3的發明的情況同樣，有容易存在空隙的傾向。另外，在導電糊中填料粒子的粒徑比較一致的情況下，即在填料粒子具有較窄范 圍的粒度分布的情況下，在以導電糊形式保存的過程中填料粒子容易沉降、或者涂布時容 易產生所謂的稠化滴(densified drop)，因此，需要添加較多的粘度調節劑和/或觸變性 賦予添加劑(以下，也稱為觸變性賦予添加劑)作為導電糊的成分。但是，通常從將導電性 填料粒子電性、物理性接合的觀點考慮，粘度調節/觸變性賦予添加劑是一種雜質，因此優 選其量盡可能少。另外，在使用例如專利文獻3的發明的通孔填充用糊作為電子部件安裝用的導電 糊時，導電性填料粒子在導電糊中所占的含量過高，為85 95重量％，并且存在加熱時不 熔融的低電阻金屬粒子，因此有時會發生電極間短路。因此，本申請的目的在于，提供使用導電糊將電路基板及電子部件的電極之間進 行電連接時，形成電阻盡可能低的導通路徑、對該導通路徑賦予高的熱循環可靠性、以及使 導通路徑中可能產生的空隙盡可能排除或減少的發明。另外，本申請的目的在于，提供防止保存中的導電糊中的導電性填料粒子的沉降、 另一方面以最少限度的量使用粘度調節/觸變性賦予添加劑的發明。本申請的導電糊的發明，含有導電性填料成分、熱固性樹脂成分、固化劑成分、焊 劑成分和粘度調節/觸變性賦予添加劑，所述導電性填料成分含有由Sn與選自Bi、IruAg 及Cu中的一種以上元素的組合構成的合金粒子A、和與所述合金粒子A相比熔點更低且平 均粒徑更小的合金粒子B，其特征在于，所述合金粒子A及B的含量為導電糊全體的75 85重量％。關于所述導電糊中的導電性填料成分，其特征可以設定為合金粒子A的熔點在95 220°C的范圍內。特別是合金粒子A的熔點，作為其下限側溫度，例如可以為選自 95 °C、100°C、105 °C、110°C、115 °C、120°C、125 °C、130°C、135 °C、140°C、145 °C、150°C、155 °C、 160°C、165°C、170°C、175°C及180°C中的任意溫度，或者在上述溫度士2°C或士 1°C的范圍 內進行選擇。同樣地，作為合金粒子A的熔點的上限側溫度，例如可以為選自220°C、215°C、 210 °C>205 °C>200 °C>195 °C>190 °C>185 °C>180 °C>175 °C>170 °C>165 °C>160 °C>155 °C> 150°C、145°C、140°C、135°C、130°C、125°C、120°C及 115°C 中的任意溫度，或者在上述溫度 士2°C或士 1°C的范圍內進行選擇。關于所述導電糊中的導電性填料成分，其特征可以設定為合金粒子B的熔點比 所述合金粒子A的熔點至少低15°C。選擇合金粒子B及合金粒子A的組成使合金粒子B的 熔點低于合金粒子A的熔點，在本發明中是特別重要的。因此，合金粒子B的熔點與合金粒 子A的熔點之差，可以取15°C、20°C、25°C、30°C、35°C、4(rC、45°C、5(rC等各種溫度，或者可 以取55°C以上、最大達到約140°C的范圍內的差值。所述導電糊中的導電性填料成分中，例如，作為合金粒子A的平均粒徑的下限側 的數值范圍，可以選擇例如選自 1. 0iim、l. 5iim、2. 0iim、2. 5iim、3. 5iim、5iim、7. 5iim、 10iim、12. 5iim、15iim、17. 5iim及20iim中的任意數值，另外，作為上限側的數值范圍，可 以選擇例如選自 2011111、2511111、3011111、3511111、4011111、4511111及5011111中的任意數值。因此， 本申請的導電糊的特征可以設定為合金粒子A的平均粒徑在1. 0 y m 50 y m的范圍內。所述導電糊中的導電性填料成分中，合金粒子B的平均粒徑可以與合金粒子A的 平均粒徑為相同程度。另外，優選合金粒子B的平均粒徑小于合金粒子A的平均粒徑。因 此，作為優選的特征，合金粒子B的平均粒徑可以為合金粒子A的平均粒徑的95%以下、或 90%以下、例如85%以下。另一方面，合金粒子B的平均粒徑可以具有合金粒子A的平均粒 徑的至少65%的大小。合金粒子B的平均粒徑可以優選為合金粒子A的平均粒徑的67. 5% 以上、更優選為70%以上、進一步優選為72. 5%以上、特別優選為75%以上。所述導電糊中的導電性填料成分，其特征可以設定為合金粒子B具有由Sn與選 自Bi、In、Ag及Cu中的一種以上元素的組合構成的合金組成。但是，由于如上所述熔點不 同，因此合金粒子B的組成與合金粒子A的組成不選擇相同的組合。由于可以作為合金粒子B的組成選擇的合金組成與可作為合金粒子A的組成選擇 的合金組成有重疊，因此，所選擇的合金粒子A的組成與合金粒子B的組成從結果來看很可 能近似。此時，合金粒子A與合金粒子B相互的親和性或相溶性高，因此當具有較低熔點的 合金粒子B熔融時，可以將存在于其附近的合金粒子A的表面非常迅速且良好地潤濕。關于所述導電糊中的導電性填料成分，其特征可以設定為合金粒子B的含量為 全部導電性填料成分的3 30重量％。另外，該導電糊的特征可以設定為以75 85重量％的比例含有導電性填料成 分。用于本發明的導電糊時，以合金粒子B的熔點必須低于合金粒子A的熔點的方式 進行選擇，因此，在將導電糊加熱并使其固化的加熱處理的過程中，最開始低熔點的合金粒 子B熔融，將尚未熔融的高熔點的合金粒子A的表面潤濕并擴散。在優選的情況下，合金粒 子B的組成具有與合金粒子A的組成近似的組成，因此熔融的合金B可以將合金A的表面 非常良好且迅速地潤濕。熔融的合金B在合金粒子A的表面擴散，其外側由仍然呈液狀的樹脂組合物包圍，因此，該過程中產生的氣泡可以比較容易地逸出到液狀樹脂組合物的外 部。其結果是，可以使合金粒子與其周圍的樹脂組合物之間的空間實質上消失，然后可以排 除或減少高熔點的合金粒子熔融及固化而形成的導通路徑內部殘留空隙的情況。另外，導電性填料成分中低熔點的合金粒子B的含量設定得比高熔點的合金粒子 A的含量少，因此，合金粒子B在導電性填料成分中所占的比例以導電性填料成分的重量基 準計設定為3 30重量％。因此，也可以說高熔點的合金粒子A是導電性填料成分中的主 成分，低熔點的合金粒子B是導電性填料成分中的副成分。該情況下，也可以設定成即使存在作為副成分的低熔點的合金粒子B，對于作為主 成分的高熔點的合金粒子A的熔點實質上也沒有影響。或者，根據情況，也可以設定成通過 存在作為副成分的低熔點的合金粒子B，并通過將合金粒子A與合金粒子B適當組合，使導 電性填料成分具有適當的熔點范圍。另外，本申請的在基板上安裝電子部件的方法的發明，其特征在于，包括將具有上述特征的導電糊的發明中所述的導電糊以規定量涂布在基板上的電極 表面的工序、使部件電極與該導電糊對應來安裝電子部件的工序、對安裝有電子部件的基板進行加熱處理的工序、和將安裝有電子部件的基板進行冷卻的工序，并且在所述加熱處理工序中，加熱到使高熔點的合金粒子A充分熔融的程度。另外，本申請的電子設備的發明，其特征在于，使用具有上述特征的導電糊在基板 上安裝電子部件。根據本申請的導電糊的發明，在電路基板上安裝電子部件時，通過所謂在電路基 板的電極與電子部件的電極之間以規定量涂布該導電糊、安裝電子部件、并進行加熱處理 的簡單操作，可以將電子部件比較牢固地與基板接合，并且可以盡可能排除或減少導電糊 固化后得到的導通路徑中存在的空隙。通過排除或減少接合部的導通路徑中存在的空隙， 可以實現所形成的導通路徑的低電阻化，同樣可以提高熱循環可靠性。另外，在導電性填料成分在導電糊中所占的的重量比例相同的條件下，與兩種合 金粒子的粒徑基本相同的情況相比，通過使低熔點的合金粒子的粒徑小于高熔點的合金粒 子的粒徑，可以將導電糊的粘度設定得較高。因此，為了防止使用前的導電性填料粒子的沉 降，與兩種合金粒子的粒徑基本相同的導電糊相比，本發明的導電糊可以盡可能減少要添 加的粘度調節/觸變性賦予添加劑的比例。
具體實施例方式(第一實施方式)本實施方式涉及本發明的一個方式中的導電糊。作為導電糊的導電性填料成分使用的合金粒子A及B，均可以使用可作為所謂的 無鉛釬焊材料使用的錫系合金。作為這樣的錫系合金的例子，具體可以舉出從由Sn-Bi 系、Sn-In 系、Sn-Bi-In 系、Sn-Ag 系、Sn-Cu 系、Sn-Ag-Cu 系、Sn-Ag-Bi 系、Sn-Cu-Bi 系、 Sn-Ag-Cu-Bi 系、Sn-Ag-In 系、Sn-Cu-In 系、Sn-Ag-Cu-In 系及 Sn-Ag-Cu-Bi-In 系組成的 組中選擇的合金組成，可以分別使用從該組中選擇的一種合金或兩種以上合金的組合作為合金粒子A及B。特別優選分別使用從Sn42Bi58、Sn48In52、Snl6Bi56In28、SnAg3CuO. 5 及 SnAg3. 5Β 0. 5In8中選擇的合金組成作為合金粒子A及B。這些合金組成可以分別作為共 晶組成使用。從上述組中的合金選擇合金粒子A及B時，使高熔點的合金粒子A的熔點比導電 糊中使用的熱固性樹脂的固化溫度更低是很重要的。例如，優選合金組成的熔點比熱固性 樹脂的固化溫度低5°C 30°C左右。進而，低熔點的合金粒子B的熔點可以按照如下方式進行選擇，即，使合金粒子B 的熔點比高熔點的合金粒子A的熔點低至少10°C、例如低選自15°C、17. 5°C、20°C、22. 5°C、 25°C>27. 5°C>30°C>32. 5°C、35°C、37. 5°C>40°C>42. 5°C>45°C>47. 5°C及 50°C 中的任意溫 度，或低上述溫度士2°C或士 1°C的范圍內。優選即使在加熱時的升溫速度不同時，熔點也 存在10°C以上的差異，使得合金粒子的熔融開始存在差異。另外，金屬的熔點可以通過差示 熱分析裝置等本領域技術人員公知的手段進行測定。合金粒子以微細粒子狀的形態、優選球形粒子的形態供給。制備規定組成的合金 后，通過霧化、滾動造粒等操作使其粒狀化，由此可以得到球形粒子形態的合金粒子。關于合金粒子A及B的粒徑，如上所述，需要合金粒子B的平均粒徑比合金粒子A的 平均粒徑小。例如，合金粒子A的平均粒徑在5 50 μ m的范圍內時，合金粒子B的平均粒徑 在1 45 μ m的范圍內即可。即使合金粒子A的粒度分布的范圍與合金粒子B的粒度分布的 范圍重疊，在以平均粒徑表示時(使用量作為相同)，如果合金粒子B的平均粒徑與合金粒子 A的平均粒徑相比相對較小，則作為導電糊進行配合時，可以對粘度升高做出更大的貢獻。進而，優選合金粒子B的平均粒徑具有合金粒子A的平均粒徑的至少65%的大小。 更優選合金粒子B的平均粒徑為合金粒子A的平均粒徑的70%以上、72. 5%以上或75%以 上。另外，粒子的粒徑及平均粒徑可以通過粒度分布測定裝置、例如激光衍射式粒度分布測 定裝置等本領域技術人員公知的手段進行測定。熱固性樹脂可以包含環氧樹脂、聚氨酯樹脂、丙烯酸樹脂、聚酰亞胺樹脂、聚酰胺 樹脂、雙馬來酰亞胺、酚醛樹脂、聚酯樹脂、硅酮樹脂、氧雜環丁烷樹脂等各種樹脂。這些熱 固性樹脂可以單獨使用，也可以兩種以上組合使用。其中，特別優選環氧樹脂。環氧樹脂中，也可以使用選自雙酚型環氧樹脂、多官能環氧樹脂、撓性環氧樹脂、 溴化環氧樹脂、縮水甘油酯型環氧樹脂、高分子型環氧樹脂中的環氧樹脂。例如可以優選使 用雙酚A型環氧樹脂、雙酚F型環氧樹脂、雙酚S型環氧樹脂、聯苯型環氧樹脂、萘型環氧樹 脂、苯酚酚醛清漆型環氧樹脂、甲酚酚醛清漆型環氧樹脂等。也可以使用上述樹脂改性后的 環氧樹脂。這些環氧樹脂可以單獨使用，也可以兩種以上組合使用。作為與上述的熱固性樹脂組合使用的固化劑，可以使用選自硫醇系化合物、改性胺 系化合物、多官能酚系化合物、咪唑系化合物及酸酐系化合物中的化合物。這些固化劑可以單 獨使用，也可以兩種以上組合使用。可以根據導電糊的使用環境、用途選擇合適的固化劑。作為焊劑成分，使用在加熱固化導電糊的溫度范圍內可以將作為被粘物的電極或 合金粒子表面的氧化膜除去使其熔融接合而具有還原力的物質。可以使用以Jis Z3283所 述的松香或改性松香作為主劑、并根據需要含有胺的鹵素鹽、有機酸或胺有機酸鹽作為活 性成分的物質等。例如可以列舉作為飽和脂肪族一元羧酸的月桂酸、肉豆蔻酸、棕櫚酸、硬脂酸，作為不飽和脂肪族一元羧酸的巴豆酸，作為飽和脂肪族二元羧酸的草酸、丙二酸、琥 珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸，作為不飽和脂肪族二元羧酸的馬來 酸、富馬酸，作為芳香族系羧酸的苯醛酸、苯基丁酸、苯氧基乙酸、苯基丙酸，作為醚系二元 羧酸的二甘醇酸、硫代二甘醇酸、二硫代二甘醇酸，作為胺鹽酸鹽的乙胺鹽酸鹽、二乙胺鹽 酸鹽、二甲胺鹽酸鹽、環己胺鹽酸鹽、三乙醇胺鹽酸鹽、谷氨酸鹽酸鹽，作為胺氫溴酸鹽的二 乙胺氫溴酸鹽、環己胺氫溴酸鹽、以及松香酸、抗壞血酸等。作為粘度調節/觸變性賦予添加劑，可以使用無機系或有機系的物質，例如，如果是 無機系，可以使用二氧化硅、氧化鋁等，如果是有機系，可以使用固態的環氧樹脂、低分子量的 酰胺、聚酯系、蓖麻油的有機衍生物等。這些物質可以單獨使用，也可以兩種以上組合使用。本實施方式的導電糊中的各成分的比例，例如可以設定為熱固性樹脂約100重量 部、導電性填料約400 700重量部、固化劑約1 100重量部、焊劑成分約1 10重量部、 粘度調節/觸變性賦予添加劑約1 20重量部。但是，本發明不限于此，可以適當進行選擇。(第二實施方式)本實施方式涉及本發明的一個方式中的包含電子部件安裝體的電氣電子設備的 制造方法。首先，準備在由絕緣性材料(例如，選自聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二 醇酯、聚碳酸酯、聚酰亞胺、環氧樹脂、芳族聚酰胺無紡布、玻璃紡織布或玻璃無紡布的材 料)構成的基板的至少一個面上形成有由導電性材料(例如銅、金、導電糊的固化物等)構 成的配線的布線基板。布線基板可以使用通過公知的制造方法得到的布線基板或通過購買 而獲得的布線基板。然后，通過絲網印刷法將例如第一實施方式中所述的導電糊供給到布線基板的規 定的區域，更具體而言是供給到電極(例如焊盤(land))。具體而言，在布線基板上配置具 有以規定圖形設置的開口部的掩模，在用刮刀擠壓掩模的同時使刮刀移動，以使導電糊的 厚度均勻的方式進行印刷。因此，優選掩模為金屬掩模(或金屬制)、刮刀由金屬或含氟樹 脂制成。印刷后，從布線基板上除去掩模。另外，也可以使用其它方法、例如噴墨、分配器、 浸滲、旋涂等代替絲網印刷法將導電糊供給到布線基板的規定的區域。然后，將電子部件與布線基板對位進行安裝，使電子部件的電極(例如引線)與 印刷的導電糊接觸。安裝的方式可以因電子部件的種類而異，一般在后面的加熱工序中導 電糊的粘度下降，可以充分覆蓋電子部件的接合部，因此，僅將電子部件配置在導電糊上即 可。當然，也可以將電子部件與導電糊相對地擠壓，使其相互充分密合。對得到的基板進行加熱處理。將通過導電糊安裝有電子部件的基板從室溫附近的 溫度開始加熱使其升溫。加熱的程度按照經歷如下的規定的溫度輪廓的方式進行調節對 于要處理的基板，在超過導電糊中所含的低熔點的合金粒子B的熔點后，以規定的升溫速 度在規定時間內達到并保持于超過高熔點的合金粒子A的熔點的溫度，進而以規定的升溫 速度在規定時間內達到并保持于樹脂組合物的固化溫度。然后，進行冷卻，得到安裝有電子 部件的電路基板。實施例(實施例1 9)這些實施例中，對導電性填料成分中的合金粒子B的比例、導電糊中的導電性填料成分的比例進行考察。為實施例1 9及比較例1 5制備具有表1所示組成的各種導 電糊。另外，導電性填料的種類和比例按照表2所示的比例進行混合。作為導電糊中的導電性填料成分以外的成分，通用了雙酚F型環氧樹脂(商品名 "Epicoat 806”、日本環氧樹脂公司制)作為熱固性樹脂、咪唑系固化劑(商品名‘‘Curezole 2P4MZ”、四國化成制)作為固化劑、聚酯系觸變劑(商品名‘‘THIXATROL UV1104”、 Elementisjapan制)作為粘度調節/觸變性賦予添加劑、己二酸的微粉碎粒狀物(粒徑約 10 40iim)作為焊劑成分。作為導電性填料，使用具有32 y m平均粒徑的SnAgCu共晶合金粒子(球形粒子的 形態、熔點219°C )、具有32 y m平均粒徑的SnAgBiln共晶合金粒子(球形粒子的形態、熔 點200°C )、具有32 y m平均粒徑的SnBi共晶合金粒子(球形粒子的形態、熔點138°C )、具 有32 y m平均粒徑的Snln共晶合金粒子(球形粒子的形態、熔點119°C )、具有32 y m平均 粒徑的SnBiln共晶合金粒子(球形粒子的形態、熔點81°C )。各導電糊的評價如下進行。為了在厚度0. 65mm的玻璃環氧制的基材表面安裝13mmX 13mm的LGA部件(電極焊 盤數256、電極表面鍍Au、00. 5mm、電極間距0. 8mm)，設置大小、間距、焊盤數與部件側的電極 對應的電極(表面進行鍍Cu處理)，通過絲網印刷將導電糊供給到基材側電極的表面。通過 導電糊，將LGA部件對位載置在基材側電極上。使用回流爐，以4°C /秒的升溫速度從室溫附 近開始升溫到使合金粒子A及B熔融并實現樹脂的固化的溫度(以下，為方便起見也稱為固 化溫度)，在該固化溫度保持10分鐘后，自然冷卻到室溫。然后，進行接合部的X射線觀察。因此，在從室溫開始至達到固化溫度的升溫過程中，熔點更低的合金粒子B首先 熔融，將合金粒子A的表面潤濕，接著合金粒子A熔融，在仍為液狀的樹脂中，導電性填料成 分發生凝聚，然后，樹脂發生固化，作為其結果，導電性填料成分在固化的樹脂中保持凝聚 的狀態。由此，在樹脂中形成導通路徑。因此，固化溫度是比合金粒子A及B的熔點高的溫 度，進而設定成可以實現樹脂的固化的溫度。在表2所示的實施例1的情況下，固化溫度設 定為160°C。關于其它實施例的固化溫度的設定，實施例2 7中為160°C，實施例8 11 中為240°C，實施例12 14中為220°C，實施例15中為140°C。通過導電糊形成的接合部中存在的空隙如下進行評價。拍攝接合部的X射線觀察 圖像，從所得的圖像計算接合部的截面上存在的空隙的面積(存在多個空隙時，為各個空 隙的面積之和)相對于其接合部的截面積所占的比例，將比較例1中求出的該比例的值作 為100，進行對比。如果有其它與比較例的不同點，則作為特殊事項進行記載。在此基礎上， 確認與比較例相比接合部的品質提高時判定為‘‘〇”，無法確認時判定為“ X ”。[表 1] [表 2]
比，含有高熔點的合金粒子及低熔點的合金粒子的本申請的導電糊可以減少空隙率。通過 這些例子可以理解，使用含有高熔點的合金粒子及低熔點的合金粒子的本申請的導電糊 時，可以減少空隙率。通過比較例2 3與實施例1及4 5的對比可以理解，導電糊中的導電性填料 的含有率在約75 85重量％的范圍內對于本發明是優選的。例如，導電性填料含有率為 70%時(比較例2)，可見導電糊的印刷涂布時糊滴擴散(dripping)，可見糊中的導電性填 料的密度小而加熱固化時合金粒子未凝聚，效果低。另外，導電性填料含有率為90%時(比 較例3)，焊劑成分的量相對于導電性填料的量不足，觀察到較多的球狀物(ball)殘留，效 果低。通過比較例與實施例4 5及6 8的對比可以理解，合金粒子B相對于導電性填 料成分(即合金粒子A及合金粒子B)的比例在3 30%的范圍內時本發明是有效的。像 比較例4那樣合金粒子B的比例達到2%時，空隙減少的效果低，考慮這是由于合金粒子B 的量過少。像比較例5那樣合金粒子B的比例達到40%時，在一部分接合部中觀察到電極 間短路等問題。考慮這是由于低熔點的合金粒子B在導電性填料成分中所占的比例過高， 合金粒子A及合金粒子B的混合物在熔融的狀態下，不能發揮作為具有高熔點的合金粒子A 的熔點的導電性填料成分的功能，導電性填料成分整體成為熔點比合金粒子A的熔點低的 合金組成。然后，為了本發明的實施例9 12及比較例1，制備具有表3所示組成的各種導電 糊。另外，對于實施例1及9 12，將合金粒子B在導電性填料成分中所占的比例統一為 8%。通用了雙酚F型環氧樹脂(商品名“Epicoat 806”、日本環氧樹脂公司制)作為熱固 性樹脂、咪唑系固化劑(商品名“Curezole 2P4MZ”、四國化成制)作為固化劑、聚酯系觸變 劑(商品名"THIXATROL UV1104”、Elementis Japan制)作為粘度調節/觸變性賦予添加 劑、己二酸的微粉碎粒狀物(粒徑約10 40 y m)作為焊劑成分。作為導電性填料成分的合金粒子A，使用具有32 ym平均粒徑的SnBi共晶合金粒 子(球形粒子的形態、熔點138°C )，作為低熔點的合金粒子B，為了對比粒徑產生的效果，使 用具有32 y m平均粒徑的SnBiln共晶合金粒子(球形粒子的形態、熔點81°C )、或具有相 同組成且平均粒徑分別為28 u m、21 umUOum的粒子。對于調節后的各導電糊，使用E型粘度計(25°C、1.0rpm)測定各試樣的粘度，并進 行評價。另外，使用厚度0.2mm、具有0 3mm的開口部的金屬掩模，在陶瓷基板上印刷導電 糊，在160°C的加熱烤爐中固化10分鐘，冷卻到常溫后，用顯微鏡觀察，評價球狀物殘留量。 球狀物殘留量是將比較例1的結果作為“中等”，以此為基準進行比較，其結果如判定欄所不。[表 3] [表 4] 通過比較例與實施例1及實施例9 12的對比可以確認，與導電性填料的粒徑均 勻時相比，使用一方的合金粒子的粒徑相對較小的導電性填料時，導電糊整體的粘度升高。 合金粒子B的平均粒徑為28 y m時(合金粒子A的88%的粒徑)，對粘度升高的效果不太 顯著，合金粒子B的平均粒徑為21 y m時(合金粒子A的65%的粒徑)，對粘度升高觀察到 顯著的效果。合金粒子B的平均粒徑為10 ym時(合金粒子A的31%的粒徑)，觀察到一 定程度的增粘效果，但可見未熔融合金粒子B的殘留，進而觀察到球狀物殘留的增加。推測 這是由于合金粒子A與B的平均粒徑的差過大，因此表面被氧化等，由此導致未完全熔融的 合金粒子殘留。因此，作為合金粒子B的平均粒徑，需要至少21 y m以上的粒徑，合金粒子 B的大小需要具有合金粒子A的大小的至少65%的大小。另外，將所用的粘度調節/觸變性賦予添加劑的比例相等的比較例1與實施例1、9、10及11進行對比時可以確認，與比較例1相比使用了合金粒子B的實施例1、9、10及11， 粘度升高，粘度升高的程度與實施例1、9、10及11中使用的合金粒子B的粒徑減小的順序 對應。并且，將所用的合金粒子B的粒徑相同的實施例10與實施例12進行對比時也可以 確認，粘度調節/觸變性賦予添加劑的比例少的實施例12與實施例10相比粘度升高的程 度小，但其粘度與比較例1為同等水平。因此也可以確認，通過在合金粒子A中添加更小粒 徑的合金粒子B，可以減少使用的粘度調節/觸變性賦予添加劑的比例。另外，在實施例12 中觀察到的球狀物殘留的程度是表4所示的例子中最少的。可以認為該球狀物殘留減少的 效果是通過減少粘度調節/觸變性賦予添加劑的使用比例而得到的。工業上的可利用性本發明的導電糊、安裝方法、基板及結構體可以在電氣/電子電路形成技術的領 域中用于廣泛的用途。例如，可以用于C⑶元件、全息照相元件、芯片部件等集成度高的微 細電路基板上的電子部件的連接用途及將電子部件與基板接合的用途。其結果是，可以在 內置有這些元件、部件和/或基板的產品、例如DVD、移動電話、便攜式AV設備、數碼相機等 中使用。
權利要求
一種導電糊，其特征在于，含有導電性填料成分、熱固性樹脂成分、固化劑成分、焊劑成分和粘度調節/觸變性賦予添加劑，所述導電性填料成分含有由Sn與選自Bi、In、Ag及Cu中的一種以上元素的組合構成的合金粒子A、和熔點低于所述合金粒子A的合金粒子B。
2.如權利要求1所述的導電糊，其特征在于， 所述合金粒子A的熔點在95 220°C的范圍內。
3.如權利要求2所述的導電糊，其特征在于，所述合金粒子B的熔點比所述合金粒子A的熔點低至少15°C。
4.如權利要求1 3中任一項所述的導電糊，其特征在于， 合金粒子A的平均粒徑大于合金粒子B的平均粒徑。
5.如權利要求1 4中任一項所述的導電糊，其特征在于， 所述合金粒子A的平均粒徑在10 50 ii m的范圍內。
6.如權利要求1 5中任一項所述的導電糊，其特征在于，所述合金粒子B具有由Sn與選自Bi、In、Ag及Cu中的一種以上元素的組合構成的合 金組成。
7.如權利要求1 6中任一項所述的導電糊，其特征在于， 合金粒子B的含量為全部導電性填料成分的3 30重量％。
8.如權利要求1 7中任一項所述的導電糊，其特征在于， 以75 85重量％的比例含有所述導電性填料成分。
9.一種在基板上安裝電子部件的方法，其特征在于，包括將權利要求1 8中任一項所述的導電糊以規定量涂布在基板上的電極表面的工序、使部件電極與該導電糊對應來安裝電子部件的工序、對安裝有電子部件的基板進行加熱處理的工序、和將安裝有電子部件的基板進行冷卻的工序，并且在所述加熱處理工序中，加熱到使高熔點的合金粒子A充分熔融的程度。
10.一種電子設備，其特征在于，使用權利要求1 8中任一項所述的導電糊在基板上安裝電子部件而成。
全文摘要
本發明提供使用導電糊在電路基板上安裝電子部件時、能夠使導電糊固化后得到的接合部的導通路徑中產生的空隙的程度減少、并且能夠使要添加的粘度調節/觸變性賦予添加劑的量減少的導電糊。作為導電糊中使用的導電性填料成分，從含有Sn的低熔點的合金組成中，選擇熔點及平均粒徑不同的兩種合金粒子，以規定的比例混合使用。
文檔編號H05K3/32GK101878509SQ20088011844
公開日2010年11月3日 申請日期2008年11月21日 優先權日2007年11月28日
發明者大橋直倫, 宮川秀規, 山口敦史, 岸新, 樋口貴之 申請人:松下電器產業株式會社