(57)【要約】【課題】酸化皮膜が形成される導電体に対しても、接触抵抗を低く抑えることができる導電性接着剤を提供することを目的とする。【解決手段】導電性粒子および樹脂を含む導電性接着剤であって、フッ素および窒素を含む、導電性接着剤である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性粒子および樹脂を含む導電性接着剤であって、
フッ素および窒素を含む、導電性接着剤。
【請求項２】
前記フッ素はフッ素化合物に由来し、
前記窒素はアミン化合物に由来する、請求項１に記載の導電性接着剤。
【請求項３】
前記フッ素化合物はホウフッ化物塩およびアルキルアミンのフッ化水素塩の少なくともいずれかであり、
前記アミン化合物はアミノアルコール化合物である、請求項２に記載の導電性接着剤。
【請求項４】
前記樹脂は熱硬化性樹脂である、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の導電性接着剤。
【請求項５】
酸化皮膜が形成される導電体に用いられる、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の導電性接着剤。
【請求項６】
基板、導電体、電子部品、および接続部を備える回路基板であって、
前記導電体は、前記基板と接するように前記基板上に配置され、
前記電子部品は、前記接続部を介して前記導電体に電気的に接続され、
前記接続部は、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の導電性接着剤が硬化してなる、回路基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電性接着剤、および導電性接着剤が用いられた回路基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器の主要部品として、回路基板がある。回路基板とは、絶縁性の基板上に導電体からなる回路配線が構成されたプリント基板に対し、集積回路、抵抗器、コンデンサなどの電子部品が実装されたものである。プリント基板上に電子部品を実装する方法として、回路配線と電子部品とを導電性接着剤で接続する方法が知られている。
【０００３】
しかし、アルミニウムのように、表面に絶縁性の酸化皮膜が形成されるような金属を導電体として用いた場合、導電体と導電性接着剤との接触抵抗が増大してしまい、これに伴い、回路基板の電気抵抗が増大する傾向がある。このため、酸化皮膜が形成される金属を導電体として用いる場合には、酸化皮膜を予め除去する必要がある。
【０００４】
たとえば特許文献１（特開平１１−４０９２７号公報）には、樹脂基材上のアルミニウム箔の上に導電性接着剤を塗布した後、アルミニウム箔表面の酸化皮膜を塗布用爪で削り取り、その後、導電性接着剤上に電子部品を配置する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−４０９２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし特許文献１の技術では、導電性接着剤を塗布した後に、酸化皮膜を削り取る工程が必要となり、また、削り取る工程に用いられる特殊な装置も必要となる。これは、製造コストの低減、製造工程の低減の両観点から好ましくない。以上の点に鑑み、本発明は、酸化皮膜が形成される導電体に対しても、接触抵抗を低く抑えることのできる導電性接着剤、および導電性接着剤が用いられた回路基板を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、以下のとおりである。
〔１〕導電性粒子および樹脂を含む導電性接着剤であって、フッ素および窒素を含む、導電性接着剤。
〔２〕前記フッ素はフッ素化合物に由来し、前記窒素はアミン化合物に由来する、〔１〕に記載の導電性接着剤。
〔３〕前記フッ素化合物はホウフッ化物塩およびアルキルアミンのフッ化水素塩の少なくともいずれかであり、前記アミン化合物はアミノアルコール化合物である、〔２〕に記載の導電性接着剤。
〔４〕前記樹脂は熱硬化性樹脂である、〔１〕から〔３〕のいずれかに記載の導電性接着剤。
〔５〕酸化皮膜が形成される導電体に用いられる、〔１〕から〔４〕のいずれかに記載の導電性接着剤。
〔６〕基板、導電体、電子部品、および接続部を備える回路基板であって、前記導電体は、前記基板と接するように前記基板上に配置され、前記電子部品は、前記接続部を介して前記導電体に電気的に接続され、前記接続部は、〔１〕から〔６〕のいずれかに記載の導電性接着剤が硬化してなる、回路基板。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、酸化皮膜が形成される導電体に対しても、接触抵抗を低く抑えることができるため、電気特性に優れた回路基板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態の回路基板の模式的な平面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明に係る導電性接着剤および回路基板について、それぞれ詳細に説明する。なお以下の実施形態の説明に用いられる図面において、同一の参照符号は、同一部分又は相当部分を表わす。本明細書において「Ａ〜Ｂ」という形式の表記は、範囲の上限下限（すなわちＡ以上Ｂ以下）を意味し、Ａにおいて単位の記載がなく、Ｂにおいてのみ単位が記載されている場合、Ａの単位とＢの単位とは同じである。
【００１１】
〈導電性接着剤の構成〉
本実施形態に係る導電性接着剤は、導電性粒子および樹脂を含み、さらに、フッ素および窒素を含むことを特徴とする。本実施形態に係る導電性接着剤は、２つの導電性の部材を接着させるとともに、該２つの部材を導通させる機能を有する。導電性接着剤は、本発明の効果を奏する限り、反応性希釈剤、硬化促進剤、充填剤、難燃剤、イオントラップ剤、レベリング剤、消泡剤、溶剤などの他の成分を含んでも良い。
【００１２】
ここで導電性接着剤が「導電性粒子および樹脂を含み、さらに、フッ素および窒素を含む」とは、導電性接着剤中に、導電性粒子および樹脂とは個別の存在として、フッ素および窒素が存在することを意味する。したがって、たとえば樹脂の分子構造中に窒素が含まれる場合、この窒素は、導電性接着剤に「さらに」含まれる窒素とは異なる。
【００１３】
《導電性粒子》
導電性粒子は、導電性を有する粒子であり、導電性接着剤に導電性を付与する。導電性粒子の材料としては、たとえば、金、銀、銅、ニッケル、パラジウム、スズなどの金属、これらの合金、カーボンブラック、導電性酸化物などを用いることができる。また、導電性粒子は、単一の材料から構成される粒子でもよく、コア粒子と、コア粒子の表面を被覆するシェル層とからなるコアシェル構造の粒子であってもよい。コアシェル構造の粒子としては、たとえば、アルミナ、シリカなどのセラミックからなるコア粒子の表面が、上記金属または上記合金によって被覆された粒子が挙げられる。
【００１４】
たとえば、アルミナからなるコア粒子が銀で被覆されたコアシェル構造の粒子は、銀のみからなる粒子と比して、十分な導電性を有しつつも、低い比重を有することができる。比重の小さな導電性粒子は、比重の大きな導電性粒子と比して、導電性接着剤中においてより高い分散性を発揮することができる。このような理由から、導電性粒子は、コアシェル構造の粒子であることが好ましい。
【００１５】
導電性粒子の形状は特に制限されず、球状、フレーク状、繊維状、棒状などの形状を有することができる。導電性粒子の平均粒子径（Ｄ50）は１〜５０μｍが好ましく、２〜２０μｍがより好ましい。Ｄ50が１μｍ未満の場合、導電性が不十分となるおそれがある。Ｄ50が５０μｍを超える場合、導電性粒子が塗膜から突出しやすくなるために、薄く塗布することが難しくなり、また、ディスペンサーを用いて塗布する際に、ノズル詰まりの原因となるおそれがある。
【００１６】
導電性粒子のＤ50は、レーザー回折散乱法によって測定される体積基準の粒度分布において、累積体積が全体積の５０％になる粒径を示す。例えば、粒子径分布測定装置（商品名：「マイクロトラックＭＴ３３００ＩＩ」、マイクロトラック・ベル株式会社製）を用いて測定することができる。
【００１７】
導電性接着剤における導電性粒子の配合割合は、１００体積部（ただし、溶剤などの揮発成分は除く）の導電性接着剤に対して１５〜５０体積部が好ましく、２０〜４５体積部がより好ましい。１５体積部未満の場合、導電性が不十分となる傾向がある。５０体積部を超える場合、相対的に樹脂の配合割合が低下し、これに伴い導電性接着剤の粘度が高くなり過ぎ、ディスペンスが困難となる傾向がある。
【００１８】
《樹脂》
樹脂は、接着性を有するものであり、導電性接着剤に接着性を付与する。樹脂としては、熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂を用いることができる。ただし使用容易性の観点からは、熱硬化性樹脂が好ましい。被対象物である２つの部材間に配置して加熱するという簡便な作業によって容易に硬化させることができ、かつ硬化に伴い２つの部材を強固に接着させることができるためである。
【００１９】
好ましい熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂が挙げられる。塗布の容易性、および硬化後の強度に優れる観点から、エポキシ樹脂が特に好ましい。エポキシ樹脂としては、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、キレート変性エポキシ樹脂、アミン型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂が挙げられる。
【００２０】
導電性接着剤における樹脂の配合割合は、１００体積部（ただし、溶剤などの揮発成分は除く）の導電性接着剤に対して３０〜８０体積部が好ましく、３５〜５０体積部がより好ましい。３０体積部未満の場合、導電性接着剤の粘度が高くなり、取り扱いが困難となる傾向がある。８０体積部を超える場合、相対的に導電性粒子の配合割合が低下し、これに伴い導電性接着剤の導電性が不十分となる傾向がある。
【００２１】
《フッ素》
フッ素は、後述する窒素とともに存在することにより、導電体の表面の酸化皮膜を除去する役割を担う。たとえば、導電性接着剤中にフッ素化合物を含有させることにより、導電性接着剤中にフッ素を容易に存在させることができる。したがって、フッ素はフッ素化合物に由来することが好ましい。換言すれば、導電性接着剤がフッ素化合物を含む場合、導電性接着剤はフッ素を含むこととなる。すなわち上記フッ素は、フッ素化合物に含まれるフッ素であることが好ましい。
【００２２】
好ましいフッ素化合物としては、無機塩のホウフッ化物塩およびアルキルアミンのフッ化水素塩の少なくともいずれかを挙げることができる。樹脂に対する高い分散性を有することができるからである。好ましいフッ素化合物としては、ホウフッ化アンモニウム、フッ化亜鉛４水和物、フッ化アンモニウム、ジイソブチルアミンフッ化水素塩、三フッ化ホウ素のモノエチルアミン錯体などを挙げることもできる。
【００２３】
本発明の効果を奏する限り、導電性接着剤におけるフッ素の配合割合は特に制限されない。ただし、種々の実験結果から、フッ素化合物としてフッ化亜鉛４水和物またはホウフッ化アンモニウムを用いた場合、フッ素化合物の配合割合は、１００重量部（ただし、揮発成分は除く）の導電性接着剤に対して０．１〜４重量部が好ましく、０．４〜３重量部がより好ましく、０．５〜１．４重量部が特に好ましいことを確認している。０．１重量部未満の場合、酸化皮膜を十分に除去できないおそれがある。４．０重量部を超える場合、フッ素による活性が強く、導電体が腐食されるそれがある。
【００２４】
《窒素》
窒素は、上述のフッ素とともに存在することにより、導電体の表面の酸化皮膜を除去する役割を担う。たとえば、導電性接着剤中にアミン化合物を含有させることにより、導電性接着剤中に窒素を容易に存在させることができる。したがって、窒素はアミン化合物に由来することが好ましい。換言すれば、導電性接着剤がアミン化合物を含む場合、導電性接着剤は窒素を含むこととなる。すなわち上記窒素は、アミン化合物に含まれる窒素であることが好ましい。
【００２５】
好ましいアミン化合物としては、アミノエチルエタノールアミン（ＡＥＥＡ）、２，２’メチルイミノジエタノール、２−（ジブチルアミノ）エタノール、トリエタノールアミン（ＴＥＡ）、Ｎ−メチルジエタノールアミン（ＭＤＥＡ）などのアミノアルコール化合物が挙げられる。塩基とアルコールとの両特性を有することにより、フッ素化合物の溶解性に優れ、かつ樹脂に対する高い分散性を有するためである。
【００２６】
本発明の効果を奏する限り、導電性接着剤における窒素の配合割合は特に制限されない。ただし、種々の実験結果から、アミン化合物としてＡＥＥＡおよびＴＥＡの両者を用いた場合、アミン化合物の総配合割合は、１００重量部（ただし、溶剤などの揮発成分は除く）の導電性接着剤に対して０．５〜７重量部が好ましく、１．８〜６重量部がより好ましいことを確認している。０．５重量部未満の場合、酸化皮膜を十分に除去できないおそれがある。７重量部を超える場合、導電体が腐食されるおそれがある。
【００２７】
《他の成分》
導電性接着剤は、上述の他の成分を含んでも良い。たとえば導電性接着剤に反応性希釈剤を含ませることにより、導電性接着剤の粘度を容易に調整することができる。好適な反応性希釈剤としては、フェニルグリシジルエーテル、ｎ−ブチルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、２−エチルヘキシルグリシジルエーテル、グリシジルメタアクリレート、スチレンオキサイドなどが挙げられる。
【００２８】
またたとえば、導電性接着剤に硬化促進剤を含ませることにより、導電性接着剤の適切な硬化が可能となる。たとえばエポキシ樹脂に好適な硬化促進剤としては、ジシアンジアミド、ジヒドラジド化合物、アミンアダクト系潜在性硬化剤、２−フェニル−４−メチルイミダゾールなどが挙げられる。
【００２９】
〈導電性接着剤の製造〉
本実施形態に係る導電性接着剤の製造方法は特に制限されず、混合機を用いて、各成分を所定の配合割合で配合することにより製造することができる。混合機としては、ライカイ機、プロペラ攪拌機、ニーダー、ポットミル、三本ロールミル、回転式混合機、二軸ミキサーなどが挙げられる。
【００３０】
ただし、フッ素化合物としてホウフッ化物塩などの無機塩を用いる場合、フッ素化合物とアミン化合物とを予め混合して混合物を作製し、これを樹脂に含有させることが好ましい。樹脂中におけるフッ素化合物の分散性が向上するためである。
【００３１】
〈導電性接着剤が用いられた回路基板〉
図１および図２を参照しながら、本実施形態に係る回路基板について説明する。本実施形態に係る回路基板１０は、基板１、導電体２、電子部品４、および接続部３を備える。
【００３２】
基板１は、絶縁性材料からなる。導電体２は、酸化皮膜が形成される金属からなる回路配線である。酸化皮膜が形成される金属としては、アルミニウム、銅、ニッケル、スズ、およびこれらの少なくとも１種を含む合金が挙げられる。導電体２は、基板１と接するように、基板１上に配置されている。接続部３は、上述の導電性接着剤が硬化してなる部材であり、接着性と導電性とを有している。したがって、電子部品４は、接続部３を介して導電体２に電気的に接続されている。電子部品４としては、集積回路、抵抗器、コンデンサなどが挙げられる。
【００３３】
〈回路基板の製造〉
本実施形態に係る回路基板１０は、たとえば次のようにして製造することができる。まず基板１上に、従来公知の方法により導電体２をプリントする。次に、導電体２の表面のうち、電子部品４を接続させる部分に、上述の導電性接着剤を塗布する。
【００３４】
導電性接着剤の塗布方法は特に制限されず、スクリーン印刷、グラビア印刷、ディスペンサーの利用など、任意の方法を用いることができる。なお導電性接着剤に有機溶剤などの揮発成分が含まれる場合には、導電性接着剤を導電体２の表面に塗布した後、常温または加熱環境下で揮発成分を揮発させることが好ましい。導電性接着剤中に揮発成分が残ることに由来する導電性または密着性への悪影響の可能性を排除ためである。
【００３５】
次に、導電性接着剤上に電子部品４を配置する。そして導電性接着剤を加熱して樹脂を硬化させる。加熱の温度および時間は、樹脂および硬化促進剤の種類に応じて適宜調整されるが、たとえば１２０〜１５０℃で２０〜６０分間加熱することが好ましい。これにより導電性接着剤が硬化して接続部３となる。
【００３６】
〈効果〉
従来、回路基板として、酸化皮膜が形成される金属からなる導電体２を備えるプリント基板を用いる場合、特許文献１に開示されるように、導電体２の表面の酸化皮膜を予め除去する工程が必要であった。これに対し、本実施形態に係る導電性接着剤によれば、導電体２の表面に導電性接着剤を塗布することにより、導電体２の表面の酸化皮膜を除去することができる。これは、導電性接着剤中に、フッ素および窒素が含まれるためである。
【００３７】
したがって、導電性接着剤の塗布、およびこれの硬化処理以外の他の処理を必要とすることなく、導電体２と電子部品４とを電気的に接続させることができる。換言すれば、本実施形態に係る導電性接着剤によれば、酸化皮膜が形成される導電体に対しても、接触抵抗を低く抑えることができ、もって電気特性に優れた回路基板を提供することができる。特に、アルミニウムは絶縁性の高い酸化皮膜が密に形成される傾向があるが、本実施形態に係る導電性接着剤によれば、このような酸化皮膜でさえも適切に除去することができる。
【００３８】
なお上記では、導電性接着剤を回路基板に用いた場合について説明したが、導電性接着剤の用途はこれに限られない。たとえば、フィルムアンテナ、キーボードメンブレン、タッチパネル、ＲＦＩＤアンテナなどの配線形成にも利用することができる。
【実施例】
【００３９】
以下に実施例および比較例を示し、本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００４０】
〈導電性接着剤の作製〉
《実施例１》
実施例１の導電性接着剤として、表１に示す各成分を含有する導電性接着剤を調製した。具体的には、まず、２００ｍｌ容量のディスポカップに下記の［材料Ａ］に示す各材料を加えてスパチュラで均一に混合した。次に、上記ディスポカップに下記の［材料Ｂ］に示す各材料を加えてスパチュラで均一に混合した後、さらに３本ロール（商品名：「ＢＲ−１５０ＨＣＶ」、アイメックス株式会社製）を用いてロール間隔０．０５ｍｍおよび０．０３ｍｍで混合した。以上により、導電性接着剤を調製した。
【００４１】
［材料Ａ］
ホウフッ化アンモニウム（ＮＨ4ＢＦ4）：０．８５ｇ
アミノエチルエタノールアミン（ＡＥＥＡ）：１．５９ｇ
トリエタノールアミン（ＴＥＡ）：１．５９ｇ
導電性粒子（商品名：「シルベストＧ−１」、株式会社徳力本店製）：４８ｇ（Ｄ50＝４．５μｍのＡｇ粒子）。
【００４２】
［材料Ｂ］
エポキシ樹脂（商品名：「ｊＥＲ８２５」、三菱ケミカル株式会社製）：４ｇ
キレート変性エポキシ樹脂（商品名：「ＥＰ４９−１０Ｎ」、ＡＤＥＫＡ株式会社製）：４ｇ
反応性希釈剤（商品名：「ＢＧＥ−Ｒ」、阪本薬品工業株式会社製）：１．２ｇ
硬化促進剤（商品名：「ノバキュアＨＸ−３７４２」、旭化成株式会社製）：１．９ｇ。
【００４３】
《実施例２〜１１および比較例１〜４》
上記［材料Ａ］の導電性粒子、フッ素化合物（フッ化物）、アミン化合物の種類および配合割合を表１に示すように変更した以外、実施例１と同様の方法により、導電性接着剤を調製した。なお表１中の「Ａｌ２Ｏ３／Ａｇ」は、アルミナからなるコア粒子の表面が銀で被覆された粒子（商品名：「ＴＦＭ−Ｌ０５Ｂ」、東洋アルミニウム株式会社製、Ｄ50＝６．０μｍ）を意味し、「Ｃｕ／Ａｇ」は、銅からなるコア粒子の表面が銀で被覆された粒子（商品名：「ＴＦＭ−Ｃ０５Ｆ」、東洋アルミニウム株式会社製、Ｄ50＝６．５μｍ）を意味し、「ＺｎＦ２・４Ｈ２Ｏ」は、フッ化亜鉛４水和物を意味し、「ｉ−Ｂｕ２ＮＨ２Ｆ」は、ジイソブチルアミンフッ化水素塩を意味し、「ＢＦ３・ＥｔＮＨ２」は、三フッ化ホウ素のモノエチルアミン錯体を意味し、「ＭＤＥＡ」は、Ｎ−メチルジエタノールアミンを意味する。さらに表１中の「アミン化合物」の「重量（ｇ）」の欄は、上段が「材料」の欄の上段の化合物の重量（ｇ）を示しており、下段が「材料」の欄の下段の化合物の重量（ｇ）を示している。
【００４４】
【表１】
2020100807.tif 000003
【００４５】
〈回路基板サンプルの作製〉
《実施例１〜４、実施例６〜１１および比較例１〜４》
各導電性接着剤を用いて、回路基板サンプルを作製した。具体的には、ポリイミド樹脂からなる基板上に、アルミ箔（導電体）からなる回路配線が施された基板を準備し、この基板上に導電性接着剤を０．３５〜０．５０ｍｇずつ塗布した。塗布には、ディスペンサー（「７２００ＣＲ」、ウエスト・ボンド社製）を用いた。塗布された導電性接着剤上に３２１６サイズのチップコンデンサー（「ＲＫ７３Ｚ２ＢＴＴＤ」、株式会社ＫＯＡ製）を配置し、これを乾燥機に入れて１５０℃で３０分間加熱処理した。これにより、導電性接着剤が硬化して接続部となり、もって回路基板サンプルが作製された。
【００４６】
《実施例５》
基板として、ポリイミド樹脂からなる基板上に銅箔（導電体）からなる回路配線が施された基板を用いた以外は、上記と同様の方法により、回路基板サンプルが作製された。なお各回路基板サンプルの形状は、図１および図２に示す回路基板と同様とした。
【００４７】
〈抵抗値の測定〉
各回路基板サンプルに対し、抵抗計（商品名：「３５４１  ９７７１ピン型リード」、日置電機株式会社製）を用いて抵抗値を測定した。具体的には、ピン型リードを回路配線である導電体（アルミニウム箔または銅箔）に接触させて、抵抗値を測定した。
【００４８】
【表２】
2020100807.tif 000004
【００４９】
【表３】
2020100807.tif 000005
【００５０】
表２には、抵抗値の結果と共に各成分の重量％を示す。表３には、抵抗値の結果と共に各成分の体積％を示す。表２および表３を参照し、導電性接着剤中に、導電性粒子、樹脂の他にフッ素および窒素を含む場合にのみ、すなわちフッ素化合物（フッ化物）およびアミン化合物の両成分を配合させた場合にのみ、抵抗値が低下することが確認された。これは、導電体の表面の酸化皮膜が除去されたことによると推察される。
【００５１】
比較例３に関し、フッ化物のみを配合させた場合に抵抗値が増大する結果となっている。これは固形のフッ化物が、アルミ箔（回路配線）と導電性粒子との接触を阻害したためと推察する。比較例４においては、導電性接着剤の粘度が高くなりすぎたために、塗布することができなかった。
【００５２】
今回開示された実施形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均などの意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００５３】
１  基板、２  導電体、３  接続部、４  電子部品、１０  回路基板。
【図１】
2020100807.tif 000006
【図２】
2020100807.tif 000007