(57)【要約】  導電性ペーストを用いて回路基板に電子部品を実装する際に、導電性ペーストを硬化させた後に得られる接合部の導通経路に生じるボイドの程度を低減させること、ならびに添加すべき粘度調整／チクソ性付与添加剤の量を低減させることが可能な導電性ペーストを提供する。  導電性ペーストに用いる導電性フィラー成分として、Ｓｎを含む低融点の合金組成から、融点および平均粒子径の異なる２種類の合金粒子を選択し、所定の割合にて混合して使用する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｓｎと、Ｂｉ、Ｉｎ、ＡｇおよびＣｕの群から選ばれる１種もしくはそれ以上の元素との組合せからなる合金粒子Ａと、前記合金粒子Ａよりも低い融点を有する合金粒子Ｂとを含んでなる導電性フィラー成分と；熱硬化性樹脂成分と；硬化剤成分と；フラックス成分と；粘度調整／チクソ性付与添加剤とを含んでなることを特徴とする導電性ペースト。
【請求項２】
前記合金粒子Ａの融点が、９５〜２２０℃の範囲にあることを特徴とする請求項１に記載の導電性ペースト。
【請求項３】
前記合金粒子Ｂの融点が、前記合金粒子Ａの融点と比べて少なくとも１５℃低いことを特徴とする請求項２に記載の導電性ペースト。
【請求項４】
合金粒子Ａの平均粒子径が合金粒子Ｂの平均粒子径よりも大きいことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の導電性ペースト。
【請求項５】
前記合金粒子Ａの平均粒子径が１０〜５０μｍの範囲にあることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の導電性ペースト。
【請求項６】
前記合金粒子Ｂが、Ｓｎと、Ｂｉ、Ｉｎ、ＡｇおよびＣｕの群から選ばれる１種もしくはそれ以上の元素との組合せからなる合金組成を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の導電性ペースト。
【請求項７】
合金粒子Ｂの含有量が、導電性フィラー成分全体の３〜３０重量％であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の導電性ペースト。
【請求項８】
前記導電性フィラー成分を７５〜８５重量％の割合で含むことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の導電性ペースト。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の導電性ペーストを基板上の電極の表面に所定量で塗布する工程と、
該導電性ペースト状に部品電極を対応させて電子部品を装着する工程と、
電子部品を装着した基板を加熱処理する工程と、
電子部品を装着した基板を冷却する工程と
を有してなることを特徴とする基板上に電子部品を実装する方法であって、
前記加熱処理工程において、高融点の合金粒子Ａを十分に溶融させる程度に加熱を行うことを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項１〜８のいずれかに記載の導電性ペーストを用いて基板に電子部品が実装されていることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は導電性ペースト、該導電性ペーストを用いて基板上に電子部品を実装する方法、該導電性ペーストを用いた電気電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気および／または電子回路形成技術などの分野において、例えば電子部品を配線基板に実装するために導電性ペーストが使用されている。【０００３】
導電性ペーストは、導電性フィラー粒子が、バインダーとなる樹脂組成物中に分散されて成るペースト状材料であり、樹脂組成物が一般に絶縁性を示すことによってそれ自身は導電性を示さないが、樹脂を硬化収縮させることにより導電性フィラー粒子同士が接触または接近して導電性を示すようになるものである。【０００４】
導電性ペーストが硬化した後には、一般に、硬化した樹脂によって接合部が形成されており、その硬化した樹脂の中に導電性フィラー粒子同士が接触した状態で存在し、それらの粒子が相互に接触するなどの形態で連絡することによって、接合部に導通経路を形成することができる。例えば導電性ペーストを用いて電子部品と配線基板の電極どうしを相互に電気的に接続するためには、このような導通経路を用いることから、接合部における電気的導通を向上させること、従って、硬化後の導電性ペースト内にできるだけ低い抵抗の導通経路を形成することが好ましい。ペースト中のフィラーの含有量を増やしたり、フィラー同士の接触面積／接触確率を増大させたりすることによって、硬化後の導電性ペースト内に形成する導通経路の低抵抗化を図ることができると考えられる。【０００５】
しかしながら、導電性フィラー粒子の表面を相互に接触させることによって形成する導通経路では、達成し得る低抵抗化には一定の限界が存在する。また、導電性ペーストで接合された接合部は、熱サイクル信頼性試験に付した場合に、該試験の開始前と比べて試験後では接続抵抗値が上昇することがあるなどと、信頼性があまり高くないという問題点も存在していた。【０００６】
そこで、導通経路の低抵抗化を図るために、導電性フィラー成分の一部に比較的低い融点を有する合金を採用して、加熱操作によってその比較的低融点の合金を溶融させ、溶融した合金によって他の導電性フィラー粒子の間を連絡させることによって導通経路を形成することが提案されていた（特許文献１および特許文献２）。【０００７】
また、配線基板のビアホールに充填するための導電性ペーストに関して、２３０℃以下の融点を有する２種類の低融点金属Ａ粒子および低融点金属Ｂ粒子と、２３０℃を越える融点を有する低抵抗金属粒子とを導電性フィラー粒子として用いる導電性ペーストも提案されている（特許文献３）。
【特許文献１】特開平１０−２７９９０３
【特許文献２】特開２００５−０８９５５９
【特許文献３】特開２００５−０７１８２５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
これら特許文献１、２および３に開示されている発明は、それぞれの用途に関しては、導通経路の低抵抗化および接続の安定性もしくは信頼性をある程度は達成することができているようである。【０００９】
しかしながら、例えば特許文献１および３に開示された発明、ならびに特許文献２に開示された発明の一部の態様によって得られる導電性ペーストでは、加熱処理の過程を通じて、導電性フィラー粒子が、溶融しない硬質の表面を保持している。加熱処理の過程を通じて、溶融しない硬質の表面を導電性フィラー粒子が保持するような導電性ペーストを用いて、電子部品を回路基板に実装する場合に、接合部を加熱処理する過程を通じて、溶融しない硬質の表面である導電性フィラー粒子の表面ならびに回路基板および電子部品の電極の表面の近くにおいて、導電性ペーストを加熱処理した結果として、溶融後に硬化してこれらの硬質表面どうしの間を連絡または架橋するようになった低融点の金属、従って導通経路の中に、ボイド（または気泡（void))が存在する傾向が高いことを発明者らは確認した。【００１０】
そのようなボイドは、主として、導電性ペーストに用いられた成分中に含まれていた気体や、導電性ペーストが加熱された際に発生した気体が、加熱処理の間に導電性フィラー成分中で気泡となり、溶融しない硬質の表面の近くに存在すると、導電性フィラー成分およびその周囲の樹脂組成物中から離脱できないうちに導電性フィラー成分が硬化するに至ったために存在すると考えられる。【００１１】
このようなボイドは、導通経路の中に存在することによって、電気的導通に寄与する断面積を実質的に低減させて、導通経路の低抵抗化を阻害する要因となるため、接合部の導通経路内でのボイドの生成は可能な限り防止することが望ましい。【００１２】
また、導通経路を形成した金属の内部にボイドが存在すると、実装した後で熱サイクル試験に付した場合に、合金および周囲の樹脂が膨脹／収縮を受け、接続抵抗値が変動するという現象が生じることもある。【００１３】
また、特許文献２は、その段落番号００５７および００５８に、導電性フィラー成分の１００％が低融点金属によって構成される形態の発明を紹介しているが、その場合の導電性フィラー成分は、Ｂｉ（ビスマス）、Ｉｎ（インジウム）、Ｓｎ（スズ）、Ｐｂ（鉛）およびＣｕ（銅）からなる群から選ばれる１種の金属の単体または２種もしくはそれ以上の合金である旨を記載していることから、導電性フィラー成分は１種類の組成（即ち、単一の組成）を有していると理解できる。【００１４】
そのような単一の組成を有する金属粒子を導電性フィラー粒子として含む導電性ペーストを用いて所定の加熱処理を行うと、導電性フィラー粒子が硬化した後に形成されている導通経路内には、上述した特許文献１および３の発明の場合と同様に、ボイドが存在しやすい傾向があることを、発明者らは確認した。【００１５】
また、導電性ペースト中においてフィラー粒子の粒子径が比較的揃っている場合、即ち、フィラー粒子が比較的狭い範囲の粒度分布を有するような場合には、導電性ペーストとして保存する間においてフィラー粒子が沈降しやすいことや、塗布の際にいわゆるダレを生じやすいことから、導電性ペーストの成分として、比較的多量の粘度調整剤および／もしくはチクソトロープ性付与添加剤（以下、チクソ性付与添加剤とも称する）を添加することが必要であった。しかしながら、一般的に、粘度調整／チクソ性付与添加剤は、導電性フィラー粒子を電気的・物理的に接合するという観点からは一種の不純物であるため、その量はできるだけ少ないほうが好ましい。【００１６】
また、例えば特許文献３の発明のビアホール充填用ペーストを、電子部品実装用の導電性ペーストとして使用すると、導電性ペースト中に占める導電性フィラー粒子の含有量が８５〜９５重量％と高過ぎることに加えて、加熱時に溶融しない低抵抗金属粒子が存在することによって、電極間においてショートが発生することもあった。【００１７】
そこで、この出願は、導電性ペーストを用いて回路基板および電子部品の電極どうしの間を電気的に接続するにあたり、できるだけ低抵抗の導通経路を形成すること、その導通経路に高い熱サイクル信頼性を付与すること、および導通経路に生じ得るボイドをできるだけ排除しまたは低減させる発明を提供することを目的とする。【００１８】
また、この出願は、保存中の導電性ペーストの中における導電性フィラー粒子の沈降を防止する一方で、粘度調整／チクソ性付与添加剤を最少限度の量で使用する発明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】
【００１９】
この出願の導電性ペーストの発明は、Ｓｎと、Ｂｉ、Ｉｎ、ＡｇおよびＣｕの群から選ばれる１種もしくはそれ以上の元素との組合せからなる合金粒子Ａと、前記合金粒子Ａと比べて、より低い融点およびより小さい平均粒子径を有する合金粒子Ｂとを含んでなる導電性フィラー成分と；熱硬化性樹脂成分と；硬化剤成分と；フラックス成分と；粘度調整／チクソ性付与添加剤とを含んでなる導電性ペーストであって、前記合金粒子ＡおよびＢの含有量が導電性ペースト全体の７５〜８５重量％であることを特徴とする。【００２０】
前記導電性ペースト中の導電性フィラー成分に関して、合金粒子Ａの融点は、９５〜２２０℃の範囲にあることを特徴とすることができる。特に、合金粒子Ａの融点は、下限側温度として、例えば、９５℃、１００℃、１０５℃、１１０℃、１１５℃、１２０℃、１２５℃、１３０℃、１３５℃、１４０℃、１４５℃、１５０℃、１５５℃、１６０℃、１６５℃、１７０℃、１７５℃および１８０℃から選ばれるいずれかの温度、またはその温度±２℃、もしくは±１℃の範囲で選択することができる。同様に、合金粒子Ａの融点は、上限側温度として、例えば、２２０℃、２１５℃、２１０℃、２０５℃、２００℃、１９５℃、１９０℃、１８５℃、１８０℃、１７５℃、１７０℃、１６５℃、１６０℃、１５５℃、１５０℃、１４５℃、１４０℃、１３５℃、１３０℃、１２５℃、１２０℃および１１５℃から選ばれるいずれかの温度、またはその温度±２℃、もしくは±１℃の範囲で選択することができる。【００２１】
前記導電性ペースト中の導電性フィラー成分に関して、合金粒子Ｂの融点は前記合金粒子Ａの融点と比べて少なくとも１５℃低いことを特徴とすることができる。合金粒子Ｂの融点が合金粒子Ａの融点よりも低くなるように、合金粒子Ｂおよび合金粒子Ａの組成を選択することが、本発明では特に重要である。従って、合金粒子Ｂの融点と合金粒子Ａの融点との差は、１５℃、２０℃、２５℃、３０℃、３５℃、４０℃、４５℃、５０℃などの種々の温度、または５５℃以上であって、最大で１４０℃程度までの範囲の差の値をとることができる。【００２２】
前記導電性ペースト中の導電性フィラー成分に関して、例えば、合金粒子Ａの平均粒子径の下限側の数値範囲として、例えば、１．０μｍ、１．５μｍ、２．０μｍ、２．５μｍ、３．５μｍ、５μｍ、７．５μｍ、１０μｍ、１２．５μｍ、１５μｍ、１７．５μｍおよび２０μｍから選ばれるいずれかの数値を選択することができ、また、上限側の数値範囲として、例えば、２０μｍ、２５μｍ、３０μｍ、３５μｍ、４０μｍ、４５μｍおよび５０μｍから選ばれるいずれかの数値を選択することができる。従って、この出願の導電性ペーストに関して、合金粒子Ａの平均粒子径は１．０μｍ〜５０μｍの範囲にあることを特徴とすることができる。【００２３】
前記導電性ペースト中の導電性フィラー成分に関して、合金粒子Ｂの平均粒子径は合金粒子Ａの平均粒子径と同程度であってもよい。また、合金粒子Ａの平均粒子径よりも小さい平均粒子径を合金粒子Ｂが有することも好ましい。従って、好ましい特徴として、合金粒子Ｂの平均粒子径は、合金粒子Ａの平均粒子径の９５％以下、または９０％以下、例えば８５％以下とすることができる。その一方で、合金粒子Ｂの平均粒子径は、合金粒子Ａの平均粒子径の少なくとも６５％の大きさを有することができる。合金粒子Ｂの平均粒子径は、合金粒子Ａの平均粒子径の好ましくは６７．５％以上、より好ましくは７０％以上、更に好ましくは７２．５％以上、特に好ましくは７５％以上であってよい。【００２４】
前記導電性ペースト中の導電性フィラー成分に関して、合金粒子Ｂは、Ｓｎと、Ｂｉ、Ｉｎ、ＡｇおよびＣｕの群から選ばれる１種もしくはそれ以上の元素との組合せからなる合金組成を有することを特徴とすることができる。但し、上述のように融点が異なることから、合金粒子Ｂの組成と合金粒子Ａの組成とが同一となる組合せは選択しない。【００２５】
合金粒子Ｂの組成として選択し得る合金組成と、合金粒子Ａの組成として選択し得る合金組成とはオーバーラップすることから、選択した合金粒子Ａの組成と合金粒子Ｂの組成とが、結果として近似していることは大いにあり得る。その場合には、合金粒子Ａと合金粒子Ｂとは相互に親和性または相溶性が高いため、相対的に低い融点を有する合金粒子Ｂが溶融すると、その近くに存在する合金粒子Ａの表面を非常に迅速かつ良好に濡らすことができると考えられる。【００２６】
前記導電性ペースト中の導電性フィラー成分に関して、合金粒子Ｂの含有量は導電性フィラー成分全体の３〜３０重量％であることを特徴とすることができる。【００２７】
また、この導電性ペーストは、導電性フィラー成分を７５〜８５重量％の割合で含むことを特徴とすることができる。【００２８】
この発明の導電性ペーストに用いた場合に、合金粒子Ｂの融点は合金粒子Ａの融点よりも必ず低くなるように選ばれるので、導電性ペーストを加熱して硬化させる加熱処理の過程で、最初に低融点の合金粒子Ｂが溶融して、まだ溶融していない高融点の合金粒子Ａの表面に濡れ広がる。好ましい場合には、合金粒子Ｂの組成は合金粒子Ａの組成と近似した組成を有しているため、溶融した合金Ｂは合金Ａの表面を非常に良好にかつ迅速に濡らすことができる。合金粒子Ａの表面に溶融した合金Ｂが拡がり、その外側はまだ液状の樹脂組成物によって包囲されているので、この過程で生じた気泡は液状の樹脂組成物の外部へ比較的容易に離脱することができる。その結果、合金粒子とその周囲の樹脂組成物との間の空間を実質的になくすることができ、その後に高融点の合金粒子が溶融しおよび硬化して形成される導通経路の内部にボイドが残存することを排除または低減させることができると考えられる。【００２９】
また、導電性フィラー成分中における低融点の合金粒子Ｂの含有量は、高融点の合金粒子Ａの含有量よりも少なく設定しており、従って、導電性フィラー成分中に占める合金粒子Ｂの割合は、導電性フィラー成分の重量基準で３〜３０重量％に設定している。従って、高融点の合金粒子Ａが導電性フィラー成分中の主成分であり、低融点の合金粒子Ｂが導電性フィラー成分中の副成分であると表現することもできる。【００３０】
この場合に、副成分である低融点の合金粒子Ｂが存在しても、主成分である高融点の合金粒子Ａの融点に実質的に影響を与えないように設定することもできる。或いは、場合によっては、副成分である低融点の合金粒子Ｂが存在することによって、合金粒子Ａと合金粒子Ｂとを適切に組み合わせることによって、導電性フィラー成分が適切な融点範囲を有するように設定することもできる。【００３１】
また、この出願の基板上に電子部品を実装する方法の発明は、上述した特徴を有する導電性ペーストの発明に係る導電性ペーストを基板上の電極の表面に所定量で塗布する工程と、
該導電性ペースト状に部品電極を対応させて電子部品を装着する工程と、
電子部品を装着した基板を加熱処理する工程と、
電子部品を装着した基板を冷却する工程と
を有してなり、
前記加熱処理工程において、高融点の合金粒子Ａを十分に溶融させる程度に加熱を行うことを特徴とする。【００３２】
また、この出願の電子機器の発明は、上述した特徴を有する導電性ペーストを用いて基板に電子部品が実装されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３３】
この出願の導電性ペーストの発明によれば、回路基板に電子部品を実装する場合に、回路基板の電極と電子部品の電極との間にこの導電性ペーストを所定量で塗布し、電子部品を装着し、加熱処理に付するという簡単な操作によって、電子部品を基板に対して比較的強固に接合することができ、更に導電性ペーストが硬化した後に得られる導通経路には、そこに存在するボイドを可能な限り排除または低減することを達成することができる。接合部の導通経路に存在するボイドを排除または低減することによって、形成する導通経路の低抵抗化を達成することができ、同様に熱サイクル信頼性を向上させることができる。【００３４】
また、導電性ペースト中に占める導電性フィラー成分の重量割合が同一である条件下において、２種の合金粒子の粒子径がほぼ同一である場合と対比して、低融点の合金粒子の粒子径を高融点の合金粒子の粒子径よりも小さくすることによって、導電性ペーストの粘度を比較的より高く設定することができる。従って、使用前における導電性フィラー粒子の沈降を防止するために、２種の合金粒子の粒子径がほぼ同一である導電性ペーストに比べて、本願発明の導電性ペーストでは、添加すべき粘度調整／チクソ付与添加剤の割合を可能な限り低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
（第１の実施形態）
本実施形態は本発明の１つの態様における導電性ペーストに関する。
導電性ペーストの導電性フィラー成分として用いる合金粒子ＡおよびＢはいずれも、いわゆる鉛フリーのはんだ材料として用いることができるスズ系合金を用いることができる。そのようなスズ系合金の例としては、具体的には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、およびＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｂｉ−Ｉｎ系からなる群から選ばれる合金組成を挙げることができ、この群から選ばれる１種又は２種以上の合金の組合せを合金粒子ＡおよびＢとしてそれぞれ用いることができる。【００３６】
特に、Ｓｎ４２Ｂｉ５８、Ｓｎ４８Ｉｎ５２、Ｓｎ１６Ｂｉ５６Ｉｎ２８、ＳｎＡｇ３Ｃｕ０．５、およびＳｎＡｇ３．５Ｂｉ０．５Ｉｎ８の群から選ばれる合金組成を、合金粒子ＡおよびＢとしてそれぞれ用いることが好ましい。これらの合金組成はそれぞれ共晶組成として使用することができる。【００３７】
上記の群の合金から、合金粒子ＡおよびＢを選択する場合に、高融点の合金粒子Ａの融点は、導電性ペーストに用いる熱硬化性樹脂の硬化温度と比べて、より低いことが重要である。例えば、合金組成の融点は、熱硬化性樹脂の硬化温度よりも５℃〜３０℃程度低いことが好ましい。【００３８】
更に、低融点の合金粒子Ｂの融点は、高融点の合金粒子Ａの融点と対比して、少なくとも１０℃、例えば１５℃、１７．５℃、２０℃、２２．５℃、２５℃、２７．５℃、３０℃、３２．５℃、３５℃、３７．５℃、４０℃、４２．５℃、４５℃、４７．５℃および５０℃から選ばれるいずれかの温度、またはその温度±２℃、もしくは±１℃の範囲で低い融点を有するように選択することができる。好ましくは、加熱時の昇温速度に違いがあったときでも、合金粒子の溶融開始に差ができるように、融点に１０℃以上差があるものがよい。尚、金属の融点は、示差熱分析装置などの当業者に既知の手段によって測定することができる。【００３９】
合金粒子は、微細な粒子状の形態、好ましくは球状粒子の形態で供給される。所定の組成の合金を調製した後に、アトマイズ、転動造粒等の操作によって粒状化することによって、球状粒子の形態のものが得られる。【００４０】
合金粒子ＡおよびＢの粒子径に関しては、上述したように、合金粒子Ｂの平均粒子径は合金粒子Ａの平均粒子径と比べて相対的に小さいことが必要である。例えば、合金粒子Ａの平均粒子径が５〜５０μｍの範囲にある場合に、合金粒子Ｂの平均粒子径は１〜４５μｍの範囲にあってよい。合金粒子Ａの粒度分布の範囲と合金粒子Ｂの粒度分布の範囲とが重なることがあっても、平均粒子径として表した場合に、（使用量が同じであるとして、）合金粒子Ｂの平均粒子径が合金粒子Ａの平均粒子径と比べて相対的に小さければ、導電性ペーストとして配合した場合に、粘度上昇へのより高い寄与を達成することができると考えられる。【００４１】
更に、合金粒子Ｂの平均粒子径は合金粒子Ａの平均粒子径の少なくとも６５％の大きさを有することが好ましい。より好ましくは、合金粒子Ｂの平均粒子径は合金粒子Ａの平均粒子径の７０％以上、７２．５％以上、または７５％以上であってよい。尚、粒子の粒子径および平均粒子径は、粒度分布測定装置、例えばレーザー回折式の粒度分布測定装置などの当業者に既知の手段によって測定することができる。【００４２】
熱硬化性樹脂は、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ビスマレイミド、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂、オキセタン樹脂など、様々な樹脂を含むことができる。これらは単独で用いてもよく、２種類以上を組み合わせて用いてもよい。これらのうちでは、特にエポキシ樹脂が好適である。【００４３】
エポキシ樹脂には、ビスフェノール型エポキシ樹脂、多官能エポキシ樹脂、可撓性エポキシ樹脂、臭素化エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、高分子型エポキシ樹脂の群から選ばれるエポキシ樹脂も用いることができる。例えば、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、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂などが好適に用いられる。これらを変性させたエポキシ樹脂も用いられる。これらは単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。【００４４】
上記のような熱硬化性樹脂と組み合わせて用いる硬化剤としては、チオール系化合物、変性アミン系化合物、多官能フェノール系化合物、イミダゾール系化合物、および酸無水物系化合物の群から選ばれる化合物を用いることができる。これらは単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。硬化剤は、導電性ペーストの使用環境や用途に応じて、好適なものが選択される。【００４５】
フラックス成分としては、導電性ペーストを加熱硬化する温度域で、被着体である電極あるいは合金粒子表面の酸化膜を除去し、溶融接合させることができる還元力を有するものを用いる。ＪＩＳ  Ｚ３２８３に記載されているようなロジンまたは変性ロジンを主剤とし、所望により活性化成分としてアミンのハロゲン塩、有機酸若しくはアミン有機酸塩を含むものなどを用いることができる。例えば飽和脂肪族モノカルボン酸であるラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、不飽和脂肪族モノカルボン酸であるクロトン酸、飽和脂肪族ジカルボン酸であるシュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、不飽和脂肪族ジカルボン酸であるマレイン酸、フマル酸、芳香族系カルボン酸であるフタルアルデヒド酸、フェニル酪酸、フェノキシ酢酸、フェニルプロピオン酸、エーテル系ジカルボン酸であるジグリコール酸、チオジグリコール酸、ジチオジグリコール酸、アミン塩酸塩であるエチルアミン塩酸塩、ジエチルアミン塩酸塩、ジメチルアミン塩酸塩、シクロヘキシルアミン塩酸塩、トリエタノールアミン塩酸塩、グルタミン酸塩酸塩、アミン臭化水素酸塩であるジエチルアミン臭化水素酸塩、シクロヘキシルアミン臭化水素酸塩、他にアビエチン酸、アスコルビン酸などが挙げられる。【００４６】
粘度調整／チクソ性付与添加剤としては、無機系あるいは有機系のものが使用でき、例えば、無機系であれば、シリカやアルミナなどが用いられ、有機系であれば固形のエポキシ樹脂や低分子量のアマイド、ポリエステル系、ヒマシ油の有機誘導体などが用いられる。これらは単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。【００４７】
本実施形態の導電性ペーストにおける各成分の割合は、例えば熱硬化性樹脂を約１００重量部、導電性フィラーを約４００〜７００重量部、硬化剤を約１〜１００重量部、フラックス成分を約１〜１０重量部、粘度調整／チクソ性付与添加剤を約１〜２０重量部としてよい。しかし、本発明はこれに限定されず、適宜選択され得るであろう。【００４８】
（第２の実施形態）
本実施形態は本発明の１つの態様における電子部品実装体を含む電気電子機器の製造方法に関する。【００４９】
まず、絶縁性の材料（例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネイト、ポリイミド、エポキシ樹脂、アラミド不織布、ガラス織布、またはガラス不織布から選ばれる材料）から成る基板の少なくとも一方の面に、導電性材料（例えば銅、金、導電性ペーストの硬化物など）から成る配線が形成された配線基板を用意する。配線基板は既知の製造方法により得られるものまたは市販で入手できるものを用いてよい。【００５０】
次に例えば第１の実施形態にて上述した導電性ペーストを配線基板の所定の領域、より詳細には電極（例えばランド）にスクリーン印刷法により供給する。具体的には、所定のパターンで設けられた開口部を有するマスクを配線基板の上に配置し、マスクに対してスキージを押し付けながら移動させて、導電性ペーストの厚さが均一になるように印刷する。そのためには、マスクはメタルマスク（または金属製）であること、スキージはメタルやフッ素樹脂で出来ていることが好ましい。印刷後、マスクは配線基板から除去する。尚、スクリーン印刷法に代えて、他の方法、例えばインクジェット、ディスペンサー、含浸、スピンコートなどにより、導電性ペーストを配線基板の所定の領域に供給してもよい。【００５１】
その後、電子部品の電極（例えばリード）が印刷された導電性ペーストと接触するように、電子部品を配線基板に対して位置合わせして装着する。装着の仕方は、電子部品の種類によって異なり得るが、一般的には、後の加熱工程にて導電性ペーストの粘度が低下して電子部品の接合部を十分に覆うことができるので、導電性ペーストの上に電子部品を配置するだけでよい。もちろん、電子部品と導電性ペーストとを相対的に押し付けて、互いに十分に密着させてもよい。【００５２】
得られた基板を加熱処理に付する。導電性ペーストを介して電子部品を取り付けた基板を、室温付近の温度から加熱して昇温させる。加熱の程度は、処理すべき基板が、導電性ペーストに含まれる低融点の合金粒子Ｂの融点を越えた後、高融点の合金粒子Ａの融点を越える温度に所定の昇温速度にて所定の時間で到達しおよび保持され、更に樹脂組成物の硬化温度に所定の昇温速度にて所定の時間で到達しおよび保持されるような所定の温度プロファイルを経るように調節される。その後、冷却されると、電子部品が実装された回路基板が得られる。
【実施例】
【００５３】
（実施例１〜９）
これらの実施例では、導電性フィラー成分中における合金粒子Ｂの割合、導電性ペースト中における導電性フィラー成分の割合について調べた。実施例１〜９および比較例１〜５のために、表１に示す組成を有する種々の導電性ペーストを調製した。なお導電性フィラーの種類と割合は表２に示す割合で混合した。【００５４】
導電性ペースト中の導電性フィラー成分以外の成分として、熱硬化性樹脂にはビスフェノールＦ型エポキシ樹脂（商品名「エピコート８０６」、ジャパンエポキシレジン製）、硬化剤にはイミダゾール系硬化剤（商品名「キュアゾール２Ｐ４ＭＺ」、四国化成製）、粘度調整／チクソ性付与添加剤には、ポリエステル系チクソ剤（商品名「ＴＨＩＸＡＴＲＯＬ  ＵＶ１１０４」、エレメンティス・ジャパン製）、フラックス成分には、アジピン酸の微粉砕粒状物（粒子径約１０〜４０μｍ）を共通して使用した。【００５５】
導電性フィラーとしては、平均粒子径３２μｍを有するＳｎＡｇＣｕ共晶合金粒子（球状粒子の形態、融点２１９℃）、平均粒子径３２μｍを有するＳｎＡｇＢｉＩｎ共晶合金粒子（球状粒子の形態、融点２００℃）、平均粒子径３２μｍを有するＳｎＢｉ共晶合金粒子（球状粒子の形態、融点１３８℃）、平均粒子径３２μｍのＳｎＩｎ共晶合金粒子（球状粒子の形態、融点１１９℃）、平均粒子径３２μｍのＳｎＢｉＩｎ共晶合金粒子（球状粒子の形態、融点８１℃）を使用した。【００５６】
各導電性ペーストの評価は、以下のように行った。
厚さ０．６５ｍｍのガラスエポキシ製の基材表面に対して、１３ｍｍ×１３ｍｍのＬＧＡ部品（電極ランド数２５６、電極表面Ａｕメッキ、Φ０．５ｍｍ、電極ピッチ０．８ｍｍ）を取り付けるために、部品側の電極に対応する大きさ、ピッチ、ランド数の電極（表面はＣｕメッキ処理）を設け、基材側電極の表面にスクリーン印刷により導電性ペーストを供給した。導電性ペーストを介して、基材側電極上にＬＧＡ部品を位置合わせさせて載置した。リフロー炉を用いて、４℃／秒の昇温速度にて、室温付近から、合金粒子ＡおよびＢを溶融させおよび樹脂の硬化を達成する温度（以下、便宜的に、硬化温度とも称する）まで昇温し、その硬化温度にて１０分間保持した後、室温まで自然冷却した。その後、接合部のＸ線観察を行った。【００５７】
従って、室温から硬化温度へ達する昇温の過程で、より低融点の合金粒子Ｂがまず溶融して合金粒子Ａの表面を濡らし、次いで合金粒子Ａが溶融して、まだ液状である樹脂の中で、導電性フィラー成分が凝集し、その後、樹脂が硬化する結果として、導電性フィラー成分は硬化した樹脂の中で凝集した状態に保持される。これによって、樹脂の中に導通経路が形成される。従って、硬化温度は、合金粒子ＡおよびＢの融点よりも高い温度であって、更に、樹脂の硬化を達成し得る温度に設定することになる。表２に示す実施例１の場合には、硬化温度を１６０℃に設定した。その他の実施例の硬化温度は、実施例２〜７では１６０℃に、実施例８〜１１では２４０℃に、実施例１２〜１４では２２０℃に、実施例１５では１４０℃にそれぞれ設定した。【００５８】
導電性ペーストによって形成した接合部に存在するボイドは、以下のようにして評価した。接合部のＸ線観察画像を撮影して、得られた画像から、接合部の断面積に対して、その断面に存在するボイドの面積（複数のボイドが存在する場合には、個々のボイドの面積の和）が占める割合を計算し、比較例１において求められたその割合の値を１００として、対比した。その他に比較例との相違点があれば、特記事項として記載した。その上で、比較例と比べて接合部の品質向上が確認できれば○、できなければ×の判定を行った。【００５９】
【表１】
2009069273.tif 000002
【００６０】
【表２】
2009069273.tif 000003
尚、実施例の欄に記載する場合に、ＳｎＢｉはＳｎ４２Ｂｉ５８を、ＳｎＩｎはＳｎ４８Ｉｎ５２を、ＳｎＢｉＩｎはＳｎ１６Ｂｉ５６Ｉｎ２８を、ＳｎＡｇＣｕはＳｎＡｇ３Ｃｕ０．５を、およびＳｎＡｇＢｉＩｎはＳｎＡｇ３．５Ｂｉ０．５Ｉｎ８をそれぞれ表している。【００６１】
比較例１と実施例１〜２との対比により、単一の合金粒子のみを含むペーストに比べて、高融点の合金粒子および低融点の合金粒子を含む本願の導電性ペーストの方が、ボイド率を低減させ得ることが理解できる。これらの例によって、高融点の合金粒子および低融点の合金粒子を含む本願の導電性ペーストを用いる場合に、ボイド率を低減させ得ることが理解できる。【００６２】
比較例２〜３と実施例１および４〜５との対比により、導電性ペースト中における導電性フィラーの含有率は、約７５〜８５重量％の範囲が本発明として好ましいことが理解できる。例えば、７０％の導電性フィラー含有率では（比較例２）、導電性ペーストの印刷塗布時にペーストのダレ広がりとペースト中の導電性フィラーの密度が小さく、加熱硬化時に合金粒子の未凝集が見られ、効果が低かった。また、９０％の導電性フィラー含有率では（比較例３）、導電性フィラーの量に対してフラックス成分の量が不足で、ボール残りが多くみられ、効果が低かった。【００６３】
比較例と実施例４〜５および６〜８との対比により、導電性フィラー成分（即ち、合金粒子Ａおよび合金粒子Ｂ）に対する合金粒子Ｂの割合は、３〜３０％の範囲にある場合に本発明として有効であるということが理解できる。比較例４のように合金粒子Ｂの割合が２％になると、ボイド低減の効果が低かったが、これは合金粒子Ｂの量が少な過ぎるためであると考えられる。比較例５のように合金粒子Ｂの割合が４０％になると、一部の接合部において電極間ショートなどの不具合が観察された。これは、導電性フィラー成分中に占める低融点の合金粒子Ｂの割合が高くなり過ぎて、合金粒子Ａおよび合金粒子Ｂの混合物が溶融した状態において、高融点の合金粒子Ａの融点を有する導電性フィラー成分としての機能を発揮できず、導電性フィラー成分が全体として合金粒子Ａの融点よりも低い融点を有する合金組成となったためであると考えられる。【００６４】
次に、本発明の実施例９〜１２および比較例１のために、表３に示す組成を有する種々の導電性ペーストを調製した。なお、実施例１および９〜１２について、導電性フィラー成分中に占める合金粒子Ｂの割合は８％に統一した。熱硬化性樹脂にはビスフェノールＦ型エポキシ樹脂（商品名「エピコート８０６」、ジャパンエポキシレジン製）、硬化剤にはイミダゾール系硬化剤（商品名「キュアゾール２Ｐ４ＭＺ」、四国化成製）、粘度調整／チクソ性付与添加剤には、ポリエステル系チクソ剤（商品名「ＴＨＩＸＡＴＲＯＬ  ＵＶ１１０４」、エレメンティス・ジャパン製）、フラックス成分には、アジピン酸の微粉砕粒状物（粒子径約１０〜４０μｍ）を共通して使用した。【００６５】
導電性フィラー成分の合金粒子Ａとしては、平均粒子径３２μｍを有するＳｎＢｉ共晶合金粒子（球状粒子の形態、融点１３８℃）を使用し、低融点の合金粒子Ｂとしては、粒子径による効果を対比するために、平均粒子径３２μｍを有するＳｎＢｉＩｎ共晶合金粒子（球状粒子の形態、融点８１℃）、または同じ組成を有する粒子であって、平均粒子径が２８μｍの粒子、２１μｍの粒子、１０μｍの粒子を使用した。【００６６】
調整した各導電性ペーストについて、Ｅ型粘度計（２５℃、１．０ｒｐｍ）を用いてそれぞれの試料の粘度を測定し、評価を行った。また、セラミック基板上に、厚さ０．２ｍｍでΦ３ｍｍの開口部があるメタルマスクを用いて、導電性ペーストを印刷し、１６０℃の加熱オーブン炉で１０分硬化させ、常温まで冷却した後、顕微鏡で観察し、ボール残りの量を評価した。ボール残り量は、比較例１の結果を中として、これを基準に相対比較して、その結果を判定の欄に示した。【００６７】
【表３】
2009069273.tif 000004
【００６８】
【表４】
2009069273.tif 000005
【００６９】
比較例と実施例１および実施例９〜１２との対比により、導電性フィラーの粒子径が均一なときに比べて、一方の合金粒子の粒子径を相対的に小さくしたものを用いると、導電性ペースト全体の粘度が上昇することが確認された。合金粒子Ｂの平均粒子径が２８μｍの場合（合金粒子Ａの８８％の粒子径）は、粘度上昇についての効果はあまり顕著ではなかったが、合金粒子Ｂの平均粒子径が２１μｍの場合（合金粒子Ａの６５％の粒子径）は、粘度上昇について顕著な効果が認められた。合金粒子Ｂの平均粒子径が１０μｍの場合（合金粒子Ａの３１％の粒子径）は、ある程度の増粘効果は認められるが、合金粒子Ｂの溶け残りが認められ、更にボール残りが増加することが認められた。これは、合金粒子ＡとＢとの平均粒子径の差が大き過ぎるため、表面が酸化されるなどによって、溶融しきれなかった合金粒子が残存していたと考えられる。従って、合金粒子Ｂの平均粒子径としては、少なくとも２１ミクロン以上の粒子径が必要であり、合金粒子Ｂの大きさは、合金粒子Ａの大きさの少なくとも６５％の大きさを有することが必要であると考えられる。【００７０】
また、使用する粘度調整／チクソ性付与添加剤の割合が等しい比較例１と実施例１、９、１０および１１を対比すると、比較例１よりも合金粒子Ｂを使用する実施例１、９、１０および１１の方が、粘度が上昇しており、実施例１、９、１０および１１の中では使用する合金粒子Ｂの粒子径が小さくなる順に対応して粘度が上昇することが確認できた。そして、使用する合金粒子Ｂの粒子径が同じである実施例１０と実施例１２とを対比すると、粘度調整／チクソ性付与添加剤の割合が少ない実施例１２は実施例１０よりも粘度上昇の程度が小さいが、その粘度は比較例１と同等であることも確認できた。従って、合金粒子Ａに、より小さい粒子径の合金粒子Ｂを添加することによって、使用する粘度調整／チクソ性付与添加剤の割合を低減することができるということも確認できた。更に、実施例１２について観察されたボール残りの程度は、表４に示す例の中では最も少なかった。このボール残りの低減という効果は、粘度調整／チクソ性付与添加剤の使用する割合を減少させたことによって得られたと考えることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明の導電性ペースト、実装方法、基板および構造体は、電気／電子回路形成技術の分野において、広範な用途に使用できる。例えば、ＣＣＤ素子、フォログラム素子、チップ部品等の集積度の高い微細な回路基板上での電子部品の接続用およびそれらを基板に接合する用途に用いることができる。その結果、これらの素子、部品および／または基板を内蔵する製品、例えば、ＤＶＤ、携帯電話、ポータブルＡＶ機器、デジタルカメラ等に使用することができる。
【手続補正書】
【提出日】平成22年6月28日(2010.6.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は導電性ペースト、該導電性ペーストを用いて基板上に電子部品を実装する方法、該導電性ペーストを用いた電気電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気および／または電子回路形成技術などの分野において、例えば電子部品を配線基板に実装するために導電性ペーストが使用されている。
【０００３】
導電性ペーストは、導電性フィラー粒子が、バインダーとなる樹脂組成物中に分散されて成るペースト状材料であり、樹脂組成物が一般に絶縁性を示すことによってそれ自身は導電性を示さないが、樹脂を硬化収縮させることにより導電性フィラー粒子同士が接触または接近して導電性を示すようになるものである。
【０００４】
導電性ペーストが硬化した後には、一般に、硬化した樹脂によって接合部が形成されており、その硬化した樹脂の中に導電性フィラー粒子同士が接触した状態で存在し、それらの粒子が相互に接触するなどの形態で連絡することによって、接合部に導通経路を形成することができる。例えば導電性ペーストを用いて電子部品と配線基板の電極どうしを相互に電気的に接続するためには、このような導通経路を用いることから、接合部における電気的導通を向上させること、従って、硬化後の導電性ペースト内にできるだけ低い抵抗の導通経路を形成することが好ましい。ペースト中のフィラーの含有量を増やしたり、フィラー同士の接触面積／接触確率を増大させたりすることによって、硬化後の導電性ペースト内に形成する導通経路の低抵抗化を図ることができると考えられる。
【０００５】
しかしながら、導電性フィラー粒子の表面を相互に接触させることによって形成する導通経路では、達成し得る低抵抗化には一定の限界が存在する。また、導電性ペーストで接合された接合部は、熱サイクル信頼性試験に付した場合に、該試験の開始前と比べて試験後では接続抵抗値が上昇することがあるなどと、信頼性があまり高くないという問題点も存在していた。
【０００６】
そこで、導通経路の低抵抗化を図るために、導電性フィラー成分の一部に比較的低い融点を有する合金を採用して、加熱操作によってその比較的低融点の合金を溶融させ、溶融した合金によって他の導電性フィラー粒子の間を連絡させることによって導通経路を形成することが提案されていた（特許文献１および特許文献２）。
【０００７】
また、配線基板のビアホールに充填するための導電性ペーストに関して、２３０℃以下の融点を有する２種類の低融点金属Ａ粒子および低融点金属Ｂ粒子と、２３０℃を越える融点を有する低抵抗金属粒子とを導電性フィラー粒子として用いる導電性ペーストも提案されている（特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１０−２７９９０３号公報
【特許文献２】特開２００５−０８９５５９号公報
【特許文献３】特開２００５−０７１８２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
これら特許文献１、２および３に開示されている発明は、それぞれの用途に関しては、導通経路の低抵抗化および接続の安定性もしくは信頼性をある程度は達成することができているようである。
【００１０】
しかしながら、例えば特許文献１および３に開示された発明、ならびに特許文献２に開示された発明の一部の態様によって得られる導電性ペーストでは、加熱処理の過程を通じて、導電性フィラー粒子が、溶融しない硬質の表面を保持している。加熱処理の過程を通じて、溶融しない硬質の表面を導電性フィラー粒子が保持するような導電性ペーストを用いて、電子部品を回路基板に実装する場合に、接合部を加熱処理する過程を通じて、溶融しない硬質の表面である導電性フィラー粒子の表面ならびに回路基板および電子部品の電極の表面の近くにおいて、導電性ペーストを加熱処理した結果として、溶融後に硬化してこれらの硬質表面どうしの間を連絡または架橋するようになった低融点の金属、従って導通経路の中に、ボイド（または気泡（void))が存在する傾向が高いことを発明者らは確認した。
【００１１】
そのようなボイドは、主として、導電性ペーストに用いられた成分中に含まれていた気体や、導電性ペーストが加熱された際に発生した気体が、加熱処理の間に導電性フィラー成分中で気泡となり、溶融しない硬質の表面の近くに存在すると、導電性フィラー成分およびその周囲の樹脂組成物中から離脱できないうちに導電性フィラー成分が硬化するに至ったために存在すると考えられる。
【００１２】
このようなボイドは、導通経路の中に存在することによって、電気的導通に寄与する断面積を実質的に低減させて、導通経路の低抵抗化を阻害する要因となるため、接合部の導通経路内でのボイドの生成は可能な限り防止することが望ましい。
【００１３】
また、導通経路を形成した金属の内部にボイドが存在すると、実装した後で熱サイクル試験に付した場合に、合金および周囲の樹脂が膨脹／収縮を受け、接続抵抗値が変動するという現象が生じることもある。
【００１４】
また、特許文献２は、その段落番号００５７および００５８に、導電性フィラー成分の１００％が低融点金属によって構成される形態の発明を紹介しているが、その場合の導電性フィラー成分は、Ｂｉ（ビスマス）、Ｉｎ（インジウム）、Ｓｎ（スズ）、Ｐｂ（鉛）およびＣｕ（銅）からなる群から選ばれる１種の金属の単体または２種もしくはそれ以上の合金である旨を記載していることから、導電性フィラー成分は１種類の組成（即ち、単一の組成）を有していると理解できる。
【００１５】
そのような単一の組成を有する金属粒子を導電性フィラー粒子として含む導電性ペーストを用いて所定の加熱処理を行うと、導電性フィラー粒子が硬化した後に形成されている導通経路内には、上述した特許文献１および３の発明の場合と同様に、ボイドが存在しやすい傾向があることを、発明者らは確認した。
【００１６】
また、導電性ペースト中においてフィラー粒子の粒子径が比較的揃っている場合、即ち、フィラー粒子が比較的狭い範囲の粒度分布を有するような場合には、導電性ペーストとして保存する間においてフィラー粒子が沈降しやすいことや、塗布の際にいわゆるダレを生じやすいことから、導電性ペーストの成分として、比較的多量の粘度調整剤および／もしくはチクソトロープ性付与添加剤（以下、チクソ性付与添加剤とも称する）を添加することが必要であった。しかしながら、一般的に、粘度調整／チクソ性付与添加剤は、導電性フィラー粒子を電気的・物理的に接合するという観点からは一種の不純物であるため、その量はできるだけ少ないほうが好ましい。
【００１７】
また、例えば特許文献３の発明のビアホール充填用ペーストを、電子部品実装用の導電性ペーストとして使用すると、導電性ペースト中に占める導電性フィラー粒子の含有量が８５〜９５重量％と高過ぎることに加えて、加熱時に溶融しない低抵抗金属粒子が存在することによって、電極間においてショートが発生することもあった。
【００１８】
そこで、この出願は、導電性ペーストを用いて回路基板および電子部品の電極どうしの間を電気的に接続するにあたり、できるだけ低抵抗の導通経路を形成すること、その導通経路に高い熱サイクル信頼性を付与すること、および導通経路に生じ得るボイドをできるだけ排除しまたは低減させる発明を提供することを目的とする。
【００１９】
また、この出願は、保存中の導電性ペーストの中における導電性フィラー粒子の沈降を防止する一方で、粘度調整／チクソ性付与添加剤を最少限度の量で使用する発明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】
【００２０】
この出願の導電性ペーストの発明は、Ｓｎと、Ｂｉ、Ｉｎ、ＡｇおよびＣｕの群から選ばれる１種もしくはそれ以上の元素との組合せからなる合金粒子Ａと、前記合金粒子Ａと比べて、より低い融点およびより小さい平均粒子径を有する合金粒子Ｂとを含んでなる導電性フィラー成分と；熱硬化性樹脂成分と；硬化剤成分と；フラックス成分と；粘度調整／チクソ性付与添加剤とを含んでなる導電性ペーストであって、前記合金粒子ＡおよびＢの含有量が導電性ペースト全体の７５〜８５重量％であることを特徴とする。
【００２１】
前記導電性ペースト中の導電性フィラー成分に関して、合金粒子Ａの融点は、９５〜２２０℃の範囲にあることを特徴とすることができる。特に、合金粒子Ａの融点は、下限側温度として、例えば、９５℃、１００℃、１０５℃、１１０℃、１１５℃、１２０℃、１２５℃、１３０℃、１３５℃、１４０℃、１４５℃、１５０℃、１５５℃、１６０℃、１６５℃、１７０℃、１７５℃および１８０℃から選ばれるいずれかの温度、またはその温度±２℃、もしくは±１℃の範囲で選択することができる。同様に、合金粒子Ａの融点は、上限側温度として、例えば、２２０℃、２１５℃、２１０℃、２０５℃、２００℃、１９５℃、１９０℃、１８５℃、１８０℃、１７５℃、１７０℃、１６５℃、１６０℃、１５５℃、１５０℃、１４５℃、１４０℃、１３５℃、１３０℃、１２５℃、１２０℃および１１５℃から選ばれるいずれかの温度、またはその温度±２℃、もしくは±１℃の範囲で選択することができる。
【００２２】
前記導電性ペースト中の導電性フィラー成分に関して、合金粒子Ｂの融点は前記合金粒子Ａの融点と比べて少なくとも１５℃低いことを特徴とすることができる。合金粒子Ｂの融点が合金粒子Ａの融点よりも低くなるように、合金粒子Ｂおよび合金粒子Ａの組成を選択することが、本発明では特に重要である。従って、合金粒子Ｂの融点と合金粒子Ａの融点との差は、１５℃、２０℃、２５℃、３０℃、３５℃、４０℃、４５℃、５０℃などの種々の温度、または５５℃以上であって、最大で１４０℃程度までの範囲の差の値をとることができる。
【００２３】
前記導電性ペースト中の導電性フィラー成分に関して、例えば、合金粒子Ａの平均粒子径の下限側の数値範囲として、例えば、１．０μｍ、１．５μｍ、２．０μｍ、２．５μｍ、３．５μｍ、５μｍ、７．５μｍ、１０μｍ、１２．５μｍ、１５μｍ、１７．５μｍおよび２０μｍから選ばれるいずれかの数値を選択することができ、また、上限側の数値範囲として、例えば、２０μｍ、２５μｍ、３０μｍ、３５μｍ、４０μｍ、４５μｍおよび５０μｍから選ばれるいずれかの数値を選択することができる。従って、この出願の導電性ペーストに関して、合金粒子Ａの平均粒子径は１．０μｍ〜５０μｍの範囲にあることを特徴とすることができる。
【００２４】
前記導電性ペースト中の導電性フィラー成分に関して、合金粒子Ｂの平均粒子径は合金粒子Ａの平均粒子径と同程度であってもよい。また、合金粒子Ａの平均粒子径よりも小さい平均粒子径を合金粒子Ｂが有することも好ましい。従って、好ましい特徴として、合金粒子Ｂの平均粒子径は、合金粒子Ａの平均粒子径の９５％以下、または９０％以下、例えば８５％以下とすることができる。その一方で、合金粒子Ｂの平均粒子径は、合金粒子Ａの平均粒子径の少なくとも６５％の大きさを有することができる。合金粒子Ｂの平均粒子径は、合金粒子Ａの平均粒子径の好ましくは６７．５％以上、より好ましくは７０％以上、更に好ましくは７２．５％以上、特に好ましくは７５％以上であってよい。
【００２５】
前記導電性ペースト中の導電性フィラー成分に関して、合金粒子Ｂは、Ｓｎと、Ｂｉ、Ｉｎ、ＡｇおよびＣｕの群から選ばれる１種もしくはそれ以上の元素との組合せからなる合金組成を有することを特徴とすることができる。但し、上述のように融点が異なることから、合金粒子Ｂの組成と合金粒子Ａの組成とが同一となる組合せは選択しない。
【００２６】
合金粒子Ｂの組成として選択し得る合金組成と、合金粒子Ａの組成として選択し得る合金組成とはオーバーラップすることから、選択した合金粒子Ａの組成と合金粒子Ｂの組成とが、結果として近似していることは大いにあり得る。その場合には、合金粒子Ａと合金粒子Ｂとは相互に親和性または相溶性が高いため、相対的に低い融点を有する合金粒子Ｂが溶融すると、その近くに存在する合金粒子Ａの表面を非常に迅速かつ良好に濡らすことができると考えられる。
【００２７】
前記導電性ペースト中の導電性フィラー成分に関して、合金粒子Ｂの含有量は導電性フィラー成分全体の３〜３０重量％であることを特徴とすることができる。
【００２８】
また、この導電性ペーストは、導電性フィラー成分を７５〜８５重量％の割合で含むことを特徴とすることができる。
【００２９】
この発明の導電性ペーストに用いた場合に、合金粒子Ｂの融点は合金粒子Ａの融点よりも必ず低くなるように選ばれるので、導電性ペーストを加熱して硬化させる加熱処理の過程で、最初に低融点の合金粒子Ｂが溶融して、まだ溶融していない高融点の合金粒子Ａの表面に濡れ広がる。好ましい場合には、合金粒子Ｂの組成は合金粒子Ａの組成と近似した組成を有しているため、溶融した合金Ｂは合金Ａの表面を非常に良好にかつ迅速に濡らすことができる。合金粒子Ａの表面に溶融した合金Ｂが拡がり、その外側はまだ液状の樹脂組成物によって包囲されているので、この過程で生じた気泡は液状の樹脂組成物の外部へ比較的容易に離脱することができる。その結果、合金粒子とその周囲の樹脂組成物との間の空間を実質的になくすることができ、その後に高融点の合金粒子が溶融しおよび硬化して形成される導通経路の内部にボイドが残存することを排除または低減させることができると考えられる。
【００３０】
また、導電性フィラー成分中における低融点の合金粒子Ｂの含有量は、高融点の合金粒子Ａの含有量よりも少なく設定しており、従って、導電性フィラー成分中に占める合金粒子Ｂの割合は、導電性フィラー成分の重量基準で３〜３０重量％に設定している。従って、高融点の合金粒子Ａが導電性フィラー成分中の主成分であり、低融点の合金粒子Ｂが導電性フィラー成分中の副成分であると表現することもできる。
【００３１】
この場合に、副成分である低融点の合金粒子Ｂが存在しても、主成分である高融点の合金粒子Ａの融点に実質的に影響を与えないように設定することもできる。或いは、場合によっては、副成分である低融点の合金粒子Ｂが存在することによって、合金粒子Ａと合金粒子Ｂとを適切に組み合わせることによって、導電性フィラー成分が適切な融点範囲を有するように設定することもできる。
【００３２】
また、この出願の基板上に電子部品を実装する方法の発明は、上述した特徴を有する導電性ペーストの発明に係る導電性ペーストを基板上の電極の表面に所定量で塗布する工程と、
該導電性ペースト状に部品電極を対応させて電子部品を装着する工程と、
電子部品を装着した基板を加熱処理する工程と、
電子部品を装着した基板を冷却する工程と
を有してなり、
前記加熱処理工程において、高融点の合金粒子Ａを十分に溶融させる程度に加熱を行うことを特徴とする。
【００３３】
また、この出願の電子機器の発明は、上述した特徴を有する導電性ペーストを用いて基板に電子部品が実装されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３４】
この出願の導電性ペーストの発明によれば、回路基板に電子部品を実装する場合に、回路基板の電極と電子部品の電極との間にこの導電性ペーストを所定量で塗布し、電子部品を装着し、加熱処理に付するという簡単な操作によって、電子部品を基板に対して比較的強固に接合することができ、更に導電性ペーストが硬化した後に得られる導通経路には、そこに存在するボイドを可能な限り排除または低減することを達成することができる。接合部の導通経路に存在するボイドを排除または低減することによって、形成する導通経路の低抵抗化を達成することができ、同様に熱サイクル信頼性を向上させることができる。
【００３５】
また、導電性ペースト中に占める導電性フィラー成分の重量割合が同一である条件下において、２種の合金粒子の粒子径がほぼ同一である場合と対比して、低融点の合金粒子の粒子径を高融点の合金粒子の粒子径よりも小さくすることによって、導電性ペーストの粘度を比較的より高く設定することができる。従って、使用前における導電性フィラー粒子の沈降を防止するために、２種の合金粒子の粒子径がほぼ同一である導電性ペーストに比べて、本願発明の導電性ペーストでは、添加すべき粘度調整／チクソ付与添加剤の割合を可能な限り低減することができる。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
（第１の実施形態）
本実施形態は本発明の１つの態様における導電性ペーストに関する。
導電性ペーストの導電性フィラー成分として用いる合金粒子ＡおよびＢはいずれも、いわゆる鉛フリーのはんだ材料として用いることができるスズ系合金を用いることができる。そのようなスズ系合金の例としては、具体的には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、およびＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｂｉ−Ｉｎ系からなる群から選ばれる合金組成を挙げることができ、この群から選ばれる１種又は２種以上の合金の組合せを合金粒子ＡおよびＢとしてそれぞれ用いることができる。
【００３７】
特に、Ｓｎ４２Ｂｉ５８、Ｓｎ４８Ｉｎ５２、Ｓｎ１６Ｂｉ５６Ｉｎ２８、ＳｎＡｇ３Ｃｕ０．５、およびＳｎＡｇ３．５Ｂｉ０．５Ｉｎ８の群から選ばれる合金組成を、合金粒子ＡおよびＢとしてそれぞれ用いることが好ましい。これらの合金組成はそれぞれ共晶組成として使用することができる。
【００３８】
上記の群の合金から、合金粒子ＡおよびＢを選択する場合に、高融点の合金粒子Ａの融点は、導電性ペーストに用いる熱硬化性樹脂の硬化温度と比べて、より低いことが重要である。例えば、合金組成の融点は、熱硬化性樹脂の硬化温度よりも５℃〜３０℃程度低いことが好ましい。
【００３９】
更に、低融点の合金粒子Ｂの融点は、高融点の合金粒子Ａの融点と対比して、少なくとも１０℃、例えば１５℃、１７．５℃、２０℃、２２．５℃、２５℃、２７．５℃、３０℃、３２．５℃、３５℃、３７．５℃、４０℃、４２．５℃、４５℃、４７．５℃および５０℃から選ばれるいずれかの温度、またはその温度±２℃、もしくは±１℃の範囲で低い融点を有するように選択することができる。好ましくは、加熱時の昇温速度に違いがあったときでも、合金粒子の溶融開始に差ができるように、融点に１０℃以上差があるものがよい。尚、金属の融点は、示差熱分析装置などの当業者に既知の手段によって測定することができる。
【００４０】
合金粒子は、微細な粒子状の形態、好ましくは球状粒子の形態で供給される。所定の組成の合金を調製した後に、アトマイズ、転動造粒等の操作によって粒状化することによって、球状粒子の形態のものが得られる。
【００４１】
合金粒子ＡおよびＢの粒子径に関しては、上述したように、合金粒子Ｂの平均粒子径は合金粒子Ａの平均粒子径と比べて相対的に小さいことが必要である。例えば、合金粒子Ａの平均粒子径が５〜５０μｍの範囲にある場合に、合金粒子Ｂの平均粒子径は１〜４５μｍの範囲にあってよい。合金粒子Ａの粒度分布の範囲と合金粒子Ｂの粒度分布の範囲とが重なることがあっても、平均粒子径として表した場合に、（使用量が同じであるとして、）合金粒子Ｂの平均粒子径が合金粒子Ａの平均粒子径と比べて相対的に小さければ、導電性ペーストとして配合した場合に、粘度上昇へのより高い寄与を達成することができると考えられる。
【００４２】
更に、合金粒子Ｂの平均粒子径は合金粒子Ａの平均粒子径の少なくとも６５％の大きさを有することが好ましい。より好ましくは、合金粒子Ｂの平均粒子径は合金粒子Ａの平均粒子径の７０％以上、７２．５％以上、または７５％以上であってよい。尚、粒子の粒子径および平均粒子径は、粒度分布測定装置、例えばレーザー回折式の粒度分布測定装置などの当業者に既知の手段によって測定することができる。
【００４３】
熱硬化性樹脂は、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ビスマレイミド、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂、オキセタン樹脂など、様々な樹脂を含むことができる。これらは単独で用いてもよく、２種類以上を組み合わせて用いてもよい。これらのうちでは、特にエポキシ樹脂が好適である。
【００４４】
エポキシ樹脂には、ビスフェノール型エポキシ樹脂、多官能エポキシ樹脂、可撓性エポキシ樹脂、臭素化エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、高分子型エポキシ樹脂の群から選ばれるエポキシ樹脂も用いることができる。例えば、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、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂などが好適に用いられる。これらを変性させたエポキシ樹脂も用いられる。これらは単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００４５】
上記のような熱硬化性樹脂と組み合わせて用いる硬化剤としては、チオール系化合物、変性アミン系化合物、多官能フェノール系化合物、イミダゾール系化合物、および酸無水物系化合物の群から選ばれる化合物を用いることができる。これらは単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。硬化剤は、導電性ペーストの使用環境や用途に応じて、好適なものが選択される。
【００４６】
フラックス成分としては、導電性ペーストを加熱硬化する温度域で、被着体である電極あるいは合金粒子表面の酸化膜を除去し、溶融接合させることができる還元力を有するものを用いる。ＪＩＳ  Ｚ３２８３に記載されているようなロジンまたは変性ロジンを主剤とし、所望により活性化成分としてアミンのハロゲン塩、有機酸若しくはアミン有機酸塩を含むものなどを用いることができる。例えば飽和脂肪族モノカルボン酸であるラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、不飽和脂肪族モノカルボン酸であるクロトン酸、飽和脂肪族ジカルボン酸であるシュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、不飽和脂肪族ジカルボン酸であるマレイン酸、フマル酸、芳香族系カルボン酸であるフタルアルデヒド酸、フェニル酪酸、フェノキシ酢酸、フェニルプロピオン酸、エーテル系ジカルボン酸であるジグリコール酸、チオジグリコール酸、ジチオジグリコール酸、アミン塩酸塩であるエチルアミン塩酸塩、ジエチルアミン塩酸塩、ジメチルアミン塩酸塩、シクロヘキシルアミン塩酸塩、トリエタノールアミン塩酸塩、グルタミン酸塩酸塩、アミン臭化水素酸塩であるジエチルアミン臭化水素酸塩、シクロヘキシルアミン臭化水素酸塩、他にアビエチン酸、アスコルビン酸などが挙げられる。
【００４７】
粘度調整／チクソ性付与添加剤としては、無機系あるいは有機系のものが使用でき、例えば、無機系であれば、シリカやアルミナなどが用いられ、有機系であれば固形のエポキシ樹脂や低分子量のアマイド、ポリエステル系、ヒマシ油の有機誘導体などが用いられる。これらは単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００４８】
本実施形態の導電性ペーストにおける各成分の割合は、例えば熱硬化性樹脂を約１００重量部、導電性フィラーを約４００〜７００重量部、硬化剤を約１〜１００重量部、フラックス成分を約１〜１０重量部、粘度調整／チクソ性付与添加剤を約１〜２０重量部としてよい。しかし、本発明はこれに限定されず、適宜選択され得るであろう。
【００４９】
（第２の実施形態）
本実施形態は本発明の１つの態様における電子部品実装体を含む電気電子機器の製造方法に関する。
【００５０】
まず、絶縁性の材料（例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネイト、ポリイミド、エポキシ樹脂、アラミド不織布、ガラス織布、またはガラス不織布から選ばれる材料）から成る基板の少なくとも一方の面に、導電性材料（例えば銅、金、導電性ペーストの硬化物など）から成る配線が形成された配線基板を用意する。配線基板は既知の製造方法により得られるものまたは市販で入手できるものを用いてよい。
【００５１】
次に例えば第１の実施形態にて上述した導電性ペーストを配線基板の所定の領域、より詳細には電極（例えばランド）にスクリーン印刷法により供給する。具体的には、所定のパターンで設けられた開口部を有するマスクを配線基板の上に配置し、マスクに対してスキージを押し付けながら移動させて、導電性ペーストの厚さが均一になるように印刷する。そのためには、マスクはメタルマスク（または金属製）であること、スキージはメタルやフッ素樹脂で出来ていることが好ましい。印刷後、マスクは配線基板から除去する。尚、スクリーン印刷法に代えて、他の方法、例えばインクジェット、ディスペンサー、含浸、スピンコートなどにより、導電性ペーストを配線基板の所定の領域に供給してもよい。
【００５２】
その後、電子部品の電極（例えばリード）が印刷された導電性ペーストと接触するように、電子部品を配線基板に対して位置合わせして装着する。装着の仕方は、電子部品の種類によって異なり得るが、一般的には、後の加熱工程にて導電性ペーストの粘度が低下して電子部品の接合部を十分に覆うことができるので、導電性ペーストの上に電子部品を配置するだけでよい。もちろん、電子部品と導電性ペーストとを相対的に押し付けて、互いに十分に密着させてもよい。
【００５３】
得られた基板を加熱処理に付する。導電性ペーストを介して電子部品を取り付けた基板を、室温付近の温度から加熱して昇温させる。加熱の程度は、処理すべき基板が、導電性ペーストに含まれる低融点の合金粒子Ｂの融点を越えた後、高融点の合金粒子Ａの融点を越える温度に所定の昇温速度にて所定の時間で到達しおよび保持され、更に樹脂組成物の硬化温度に所定の昇温速度にて所定の時間で到達しおよび保持されるような所定の温度プロファイルを経るように調節される。その後、冷却されると、電子部品が実装された回路基板が得られる。
【実施例】
【００５４】
（実施例１〜９）
これらの実施例では、導電性フィラー成分中における合金粒子Ｂの割合、導電性ペースト中における導電性フィラー成分の割合について調べた。実施例１〜９および比較例１〜５のために、表１に示す組成を有する種々の導電性ペーストを調製した。なお導電性フィラーの種類と割合は表２に示す割合で混合した。
【００５５】
導電性ペースト中の導電性フィラー成分以外の成分として、熱硬化性樹脂にはビスフェノールＦ型エポキシ樹脂（商品名「エピコート８０６」、ジャパンエポキシレジン製）、硬化剤にはイミダゾール系硬化剤（商品名「キュアゾール２Ｐ４ＭＺ」、四国化成製）、粘度調整／チクソ性付与添加剤には、ポリエステル系チクソ剤（商品名「ＴＨＩＸＡＴＲＯＬ  ＵＶ１１０４」、エレメンティス・ジャパン製）、フラックス成分には、アジピン酸の微粉砕粒状物（粒子径約１０〜４０μｍ）を共通して使用した。
【００５６】
導電性フィラーとしては、平均粒子径３２μｍを有するＳｎＡｇＣｕ共晶合金粒子（球状粒子の形態、融点２１９℃）、平均粒子径３２μｍを有するＳｎＡｇＢｉＩｎ共晶合金粒子（球状粒子の形態、融点２００℃）、平均粒子径３２μｍを有するＳｎＢｉ共晶合金粒子（球状粒子の形態、融点１３８℃）、平均粒子径３２μｍのＳｎＩｎ共晶合金粒子（球状粒子の形態、融点１１９℃）、平均粒子径３２μｍのＳｎＢｉＩｎ共晶合金粒子（球状粒子の形態、融点８１℃）を使用した。
【００５７】
各導電性ペーストの評価は、以下のように行った。
厚さ０．６５ｍｍのガラスエポキシ製の基材表面に対して、１３ｍｍ×１３ｍｍのＬＧＡ部品（電極ランド数２５６、電極表面Ａｕメッキ、Φ０．５ｍｍ、電極ピッチ０．８ｍｍ）を取り付けるために、部品側の電極に対応する大きさ、ピッチ、ランド数の電極（表面はＣｕメッキ処理）を設け、基材側電極の表面にスクリーン印刷により導電性ペーストを供給した。導電性ペーストを介して、基材側電極上にＬＧＡ部品を位置合わせさせて載置した。リフロー炉を用いて、４℃／秒の昇温速度にて、室温付近から、合金粒子ＡおよびＢを溶融させおよび樹脂の硬化を達成する温度（以下、便宜的に、硬化温度とも称する）まで昇温し、その硬化温度にて１０分間保持した後、室温まで自然冷却した。その後、接合部のＸ線観察を行った。
【００５８】
従って、室温から硬化温度へ達する昇温の過程で、より低融点の合金粒子Ｂがまず溶融して合金粒子Ａの表面を濡らし、次いで合金粒子Ａが溶融して、まだ液状である樹脂の中で、導電性フィラー成分が凝集し、その後、樹脂が硬化する結果として、導電性フィラー成分は硬化した樹脂の中で凝集した状態に保持される。これによって、樹脂の中に導通経路が形成される。従って、硬化温度は、合金粒子ＡおよびＢの融点よりも高い温度であって、更に、樹脂の硬化を達成し得る温度に設定することになる。表２に示す実施例１の場合には、硬化温度を１６０℃に設定した。その他の実施例の硬化温度は、実施例２〜７では１６０℃に、実施例８〜１１では２４０℃に、実施例１２〜１４では２２０℃に、実施例１５では１４０℃にそれぞれ設定した。
【００５９】
導電性ペーストによって形成した接合部に存在するボイドは、以下のようにして評価した。接合部のＸ線観察画像を撮影して、得られた画像から、接合部の断面積に対して、その断面に存在するボイドの面積（複数のボイドが存在する場合には、個々のボイドの面積の和）が占める割合を計算し、比較例１において求められたその割合の値を１００として、対比した。その他に比較例との相違点があれば、特記事項として記載した。その上で、比較例と比べて接合部の品質向上が確認できれば○、できなければ×の判定を行った。
【００６０】
【表１】
2009069273.tif 000006
【００６１】
【表２】
2009069273.tif 000007
尚、実施例の欄に記載する場合に、ＳｎＢｉはＳｎ４２Ｂｉ５８を、ＳｎＩｎはＳｎ４８Ｉｎ５２を、ＳｎＢｉＩｎはＳｎ１６Ｂｉ５６Ｉｎ２８を、ＳｎＡｇＣｕはＳｎＡｇ３Ｃｕ０．５を、およびＳｎＡｇＢｉＩｎはＳｎＡｇ３．５Ｂｉ０．５Ｉｎ８をそれぞれ表している。
【００６２】
比較例１と実施例１〜２との対比により、単一の合金粒子のみを含むペーストに比べて、高融点の合金粒子および低融点の合金粒子を含む本願の導電性ペーストの方が、ボイド率を低減させ得ることが理解できる。これらの例によって、高融点の合金粒子および低融点の合金粒子を含む本願の導電性ペーストを用いる場合に、ボイド率を低減させ得ることが理解できる。
【００６３】
比較例２〜３と実施例１および４〜５との対比により、導電性ペースト中における導電性フィラーの含有率は、約７５〜８５重量％の範囲が本発明として好ましいことが理解できる。例えば、７０％の導電性フィラー含有率では（比較例２）、導電性ペーストの印刷塗布時にペーストのダレ広がりとペースト中の導電性フィラーの密度が小さく、加熱硬化時に合金粒子の未凝集が見られ、効果が低かった。また、９０％の導電性フィラー含有率では（比較例３）、導電性フィラーの量に対してフラックス成分の量が不足で、ボール残りが多くみられ、効果が低かった。
【００６４】
比較例と実施例４〜５および６〜８との対比により、導電性フィラー成分（即ち、合金粒子Ａおよび合金粒子Ｂ）に対する合金粒子Ｂの割合は、３〜３０％の範囲にある場合に本発明として有効であるということが理解できる。比較例４のように合金粒子Ｂの割合が２％になると、ボイド低減の効果が低かったが、これは合金粒子Ｂの量が少な過ぎるためであると考えられる。比較例５のように合金粒子Ｂの割合が４０％になると、一部の接合部において電極間ショートなどの不具合が観察された。これは、導電性フィラー成分中に占める低融点の合金粒子Ｂの割合が高くなり過ぎて、合金粒子Ａおよび合金粒子Ｂの混合物が溶融した状態において、高融点の合金粒子Ａの融点を有する導電性フィラー成分としての機能を発揮できず、導電性フィラー成分が全体として合金粒子Ａの融点よりも低い融点を有する合金組成となったためであると考えられる。
【００６５】
次に、本発明の実施例９〜１２および比較例１のために、表３に示す組成を有する種々の導電性ペーストを調製した。なお、実施例１および９〜１２について、導電性フィラー成分中に占める合金粒子Ｂの割合は８％に統一した。熱硬化性樹脂にはビスフェノールＦ型エポキシ樹脂（商品名「エピコート８０６」、ジャパンエポキシレジン製）、硬化剤にはイミダゾール系硬化剤（商品名「キュアゾール２Ｐ４ＭＺ」、四国化成製）、粘度調整／チクソ性付与添加剤には、ポリエステル系チクソ剤（商品名「ＴＨＩＸＡＴＲＯＬ  ＵＶ１１０４」、エレメンティス・ジャパン製）、フラックス成分には、アジピン酸の微粉砕粒状物（粒子径約１０〜４０μｍ）を共通して使用した。
【００６６】
導電性フィラー成分の合金粒子Ａとしては、平均粒子径３２μｍを有するＳｎＢｉ共晶合金粒子（球状粒子の形態、融点１３８℃）を使用し、低融点の合金粒子Ｂとしては、粒子径による効果を対比するために、平均粒子径３２μｍを有するＳｎＢｉＩｎ共晶合金粒子（球状粒子の形態、融点８１℃）、または同じ組成を有する粒子であって、平均粒子径が２８μｍの粒子、２１μｍの粒子、１０μｍの粒子を使用した。
【００６７】
調整した各導電性ペーストについて、Ｅ型粘度計（２５℃、１．０ｒｐｍ）を用いてそれぞれの試料の粘度を測定し、評価を行った。また、セラミック基板上に、厚さ０．２ｍｍでΦ３ｍｍの開口部があるメタルマスクを用いて、導電性ペーストを印刷し、１６０℃の加熱オーブン炉で１０分硬化させ、常温まで冷却した後、顕微鏡で観察し、ボール残りの量を評価した。ボール残り量は、比較例１の結果を中として、これを基準に相対比較して、その結果を判定の欄に示した。
【００６８】
【表３】
2009069273.tif 000008
【００６９】
【表４】
2009069273.tif 000009
【００７０】
比較例と実施例１および実施例９〜１２との対比により、導電性フィラーの粒子径が均一なときに比べて、一方の合金粒子の粒子径を相対的に小さくしたものを用いると、導電性ペースト全体の粘度が上昇することが確認された。合金粒子Ｂの平均粒子径が２８μｍの場合（合金粒子Ａの８８％の粒子径）は、粘度上昇についての効果はあまり顕著ではなかったが、合金粒子Ｂの平均粒子径が２１μｍの場合（合金粒子Ａの６５％の粒子径）は、粘度上昇について顕著な効果が認められた。合金粒子Ｂの平均粒子径が１０μｍの場合（合金粒子Ａの３１％の粒子径）は、ある程度の増粘効果は認められるが、合金粒子Ｂの溶け残りが認められ、更にボール残りが増加することが認められた。これは、合金粒子ＡとＢとの平均粒子径の差が大き過ぎるため、表面が酸化されるなどによって、溶融しきれなかった合金粒子が残存していたと考えられる。従って、合金粒子Ｂの平均粒子径としては、少なくとも２１ミクロン以上の粒子径が必要であり、合金粒子Ｂの大きさは、合金粒子Ａの大きさの少なくとも６５％の大きさを有することが必要であると考えられる。
【００７１】
また、使用する粘度調整／チクソ性付与添加剤の割合が等しい比較例１と実施例１、９、１０および１１を対比すると、比較例１よりも合金粒子Ｂを使用する実施例１、９、１０および１１の方が、粘度が上昇しており、実施例１、９、１０および１１の中では使用する合金粒子Ｂの粒子径が小さくなる順に対応して粘度が上昇することが確認できた。そして、使用する合金粒子Ｂの粒子径が同じである実施例１０と実施例１２とを対比すると、粘度調整／チクソ性付与添加剤の割合が少ない実施例１２は実施例１０よりも粘度上昇の程度が小さいが、その粘度は比較例１と同等であることも確認できた。従って、合金粒子Ａに、より小さい粒子径の合金粒子Ｂを添加することによって、使用する粘度調整／チクソ性付与添加剤の割合を低減することができるということも確認できた。更に、実施例１２について観察されたボール残りの程度は、表４に示す例の中では最も少なかった。このボール残りの低減という効果は、粘度調整／チクソ性付与添加剤の使用する割合を減少させたことによって得られたと考えることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明の導電性ペースト、実装方法、基板および構造体は、電気／電子回路形成技術の分野において、広範な用途に使用できる。例えば、ＣＣＤ素子、フォログラム素子、チップ部品等の集積度の高い微細な回路基板上での電子部品の接続用およびそれらを基板に接合する用途に用いることができる。その結果、これらの素子、部品および／または基板を内蔵する製品、例えば、ＤＶＤ、携帯電話、ポータブルＡＶ機器、デジタルカメラ等に使用することができる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｓｎと、Ｂｉ、Ｉｎ、ＡｇおよびＣｕの群から選ばれる１種もしくはそれ以上の元素との組合せからなる合金粒子Ａと、前記合金粒子Ａよりも低い融点を有する合金粒子Ｂとを含んでなる導電性フィラー成分と；熱硬化性樹脂成分と；硬化剤成分と；フラックス成分と；粘度調整／チクソ性付与添加剤とを含んでなることを特徴とする導電性ペースト。
【請求項２】
前記合金粒子Ａの融点が、９５〜２２０℃の範囲にあることを特徴とする請求項１に記載の導電性ペースト。
【請求項３】
前記合金粒子Ｂの融点が、前記合金粒子Ａの融点と比べて少なくとも１５℃低いことを特徴とする請求項２に記載の導電性ペースト。
【請求項４】
合金粒子Ａの平均粒子径が合金粒子Ｂの平均粒子径よりも大きいことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の導電性ペースト。
【請求項５】
前記合金粒子Ａの平均粒子径が１０〜５０μｍの範囲にあることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の導電性ペースト。
【請求項６】
前記合金粒子Ｂが、Ｓｎと、Ｂｉ、Ｉｎ、ＡｇおよびＣｕの群から選ばれる１種もしくはそれ以上の元素との組合せからなる合金組成を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の導電性ペースト。
【請求項７】
合金粒子Ｂの含有量が、導電性フィラー成分全体の３〜３０重量％であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の導電性ペースト。
【請求項８】
前記導電性フィラー成分を７５〜８５重量％の割合で含むことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の導電性ペースト。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の導電性ペーストを基板上の電極の表面に所定量で塗布する工程と、
該導電性ペースト状に部品電極を対応させて電子部品を装着する工程と、
電子部品を装着した基板を加熱処理する工程と、
電子部品を装着した基板を冷却する工程と
を有してなることを特徴とする基板上に電子部品を実装する方法であって、
前記加熱処理工程において、高融点の合金粒子Ａを十分に溶融させる程度に加熱を行うことを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項１〜８のいずれかに記載の導電性ペーストを用いて基板に電子部品が実装されていることを特徴とする電子機器。
【国際調査報告】
2009069273.tif 000010
2009069273.tif 000011
2009069273.tif 000012
2009069273.tif 000013