(57)【要約】【課題】接続抵抗を低下させたり、バインダの膨張を抑制することにより抵抗変動を低減させたりできる導電性ペーストおよびその製造方法を提供する。【解決手段】導電性フィラーとバインダ３とを含有する導電性ペーストにおいて、導電性フィラーとして、針形状導電性フィラー２を含有した。また、針形状導電性フィラー２を表層が金属被覆された針形状導電性フィラーとした。また、前記金属が卑金属である構成にした。また、前記金属がはんだである構成にした。また、針形状導電性フィラー２の接点の一部を表層のはんだにより接合する構成にした。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性フィラーとバインダとを含有する導電性ペーストにおいて、導電性フィラーが針形状であることを特徴とする導電性ペースト。
【請求項２】
請求項１記載の導電性ペーストにおいて、前記導電性フィラーは、表層が金属被覆された針形状導電性フィラーであることを特徴とする導電性ペースト。
【請求項３】
請求項２記載の導電性ペーストにおいて、前記金属が卑金属であることを特徴とする導電性ペースト。
【請求項４】
請求項２記載の導電性ペーストにおいて、前記金属がはんだであることを特徴とする導電性ペースト。
【請求項５】
請求項４記載の導電性ペーストにおいて、針形状導電性フィラーの接点の一部を表層のはんだにより接合する構成にしたことを特徴とする導電性ペースト。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の導電性ペーストにおいて、針形状導電性フィラーのコア材が無機ウイスカーであることを特徴とする導電性ペースト。
【請求項７】
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の導電性ペーストにおいて、針形状導電性フィラーのコア材が金属ウイスカーであることを特徴とする導電性ペースト。
【請求項８】
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の導電性ペーストにおいて、針形状導電性フィラーのコア材が高分子ウイスカーであることを特徴とする導電性ペースト。
【請求項９】
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の導電性ペーストにおいて、さらに、粒状金属フィラーを含有することを特徴とする導電性ペースト。
【請求項１０】
請求項９記載の導電性ペーストにおいて、粒状金属フィラーの粒径が０．１μｍ以下であることを特徴とする導電性ペースト。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の導電性ペーストにおいて、径の異なる２種類以上の針形状導電性フィラーを含有することを特徴とする導電性ペースト。
【請求項１２】
請求項１乃至請求項１１のいずれか１項に記載の導電性ペーストにおいて、バインダ中に熱可塑性樹脂を含有することを特徴とする導電性ペースト。
【請求項１３】
請求項１乃至請求項１２のいずれか１項に記載の導電性ペーストにおいて、導電性ペースト中の針形状導電性フィラーが３次元の網目構造を有して接触状態を形成する構成にしたことを特徴とする導電性ペースト。
【請求項１４】
請求項１乃至請求項１２のいずれか１項に記載の導電性ペーストにおいて、導電性ペースト中の針形状導電性フィラーが、各接合端子の中央部においては３次元の網目構造を有する接触状態を形成し、各接合端子の側面表層部においては側面に沿った方向に向いている構成にしたことを特徴とする導電性ペースト。
【請求項１５】
導電性ペーストの製造方法において、表層に金属被覆された針形状導電性フィラーを製造する際、無電解めっきにより表層に金属を被覆することを特徴とする導電性ペーストの製造方法。
【請求項１６】
卑金属で被覆された針形状導電性フィラーとバインダとを含有する導電性ペーストの製造方法において、低酸素濃度雰囲気で加熱硬化後、一般環境雰囲気にて加熱硬化させることを特徴とする導電性ペーストの製造方法。
【請求項１７】
針形状導電性フィラーとバインダとを含有した導電性ペーストの製造方法において、自転公転式攪拌器により混練することを特徴とする導電性ペーストの製造方法。
【請求項１８】
径の異なる２種類以上の針形状導電性フィラーとバインダとを含有する導電性ペーストの製造方法において、径の小さい針形状導電性フィラーとバインダとを混練後、径の大きい針形状導電性フィラーを混練することを特徴とする導電性ペーストの製造方法。
【請求項１９】
針形状導電性フィラーとバインダとを含有する導電性ペーストを用いて電子部品を基板に接合する導電性ペーストを用いた接合方法において、電子部品を実装する基板側の電極表面を金めっきすることを特徴とする導電性ペーストを用いた接合方法。
【請求項２０】
針形状導電性フィラーとバインダとを含有する導電性ペーストを用いて接合された電子部品を基板から分離する電子部品分離方法において、バインダのガラス転移温度を超える温度域を含む熱衝撃を加えることにより接合界面にて分離することを特徴とする電子部品分離方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリント配線基板などに電子部品を接着して実装するとともにその電子部品と基板との間を電気的に接続状態にするための導電性接着剤などとして用いる導電性ペーストに係わり、特に、導電性フィラーとバインダを含有した導電性ペーストに関する。
【０００２】
【従来の技術】
プリント配線基板（以下、基板、という）などに電子部品を接着することにより実装するエレクトロニクス実装技術分野において、環境問題から鉛フリー化が進んでいる。鉛フリー化対応の接合技術としては、鉛フリーはんだおよび導電性接着剤が挙げられるが、特に、実装温度の低温化および接合部の応力緩和機能を有する導電性接着剤が注目されてきている。
一般的な導電性接着剤はバインダ中に球状あるいはフレーク状の導電性フィラーを分散させたもので、バインダの硬化により導電性フィラー間の接触が維持され、導通を確保するものである。しかし、温度変動や外力などにより生じる導電性接着剤の変形に起因して導電性フィラー同士の接触が損なわれやすく、接続不良を発生させることがあった。
そのため、例えば特開平１１−１２５５２号公報に示された従来の技術では、図１１に示したように、多長脚２１を有する粒子の導電性フィラーをバインダ中に混練することによりバインダ中で導電フィラーが絡まりあった集合体を形成させ、それにより、導電性接着剤が熱や外力などにより変形を受けても導電性フィラー間の接触状態を維持しやすくすることを提案している。多長脚を有する粒子は例えば４脚を有する金属酸化物の粒子であり、その金属酸化物は例えば酸化亜鉛ウイスカーである。
【特許文献１】特開平１１−１２５５２号公報
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記した特開平１１−１２５５２号公報に示された従来技術においても温度や湿度によるバインダの膨張を抑制することが難しく、接続抵抗（電気抵抗）上昇を招いてしまっていた。また、多長脚フィラーは高充填が難しく、低抵抗化が難しいとともに、バインダとの混練時に破損しやすい欠点を持っていた。
本発明の目的は、このような従来技術の問題を解決することにあり、具体的には、接続抵抗を低下させたり、温度や湿度によるバインダの膨張を抑制することにより抵抗変動を低減させたりできる導電性ペーストおよびその製造方法を提供するとともに、環境対応技術として、この導電性ペーストを用いて接合している電子部品接合部の再生性を確保したりすることができる導電性ペーストを提供することにある。また、低コスト・高信頼性を確保しつつ実現できる導電性ペーストを提供する。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するために、請求項１記載の発明では、導電性フィラーとバインダとを含有する導電性ペーストにおいて、導電性フィラーが針形状である構成にした。
また、請求項２記載の発明では、請求項１記載の発明において、表層が金属被覆された針形状導電性フィラーを含有した。
また、請求項３記載の発明では、請求項２記載の発明において、前記金属が卑金属である構成にした。
また、請求項４記載の発明では、請求項２記載の発明において、前記金属がはんだである構成にした。
また、請求項５記載の発明では、請求項４記載の発明において、針形状導電性フィラーの接点の一部を表層のはんだにより接合する構成にした。
また、請求項６記載の発明では、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の発明において、針形状導電性フィラーのコア材が無機ウイスカーである構成にした。
また、請求項７記載の発明では、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の発明において、針形状導電性フィラーのコア材が金属ウイスカーである構成にした。
また、請求項８記載の発明では、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の発明において、針形状導電性フィラーのコア材が高分子ウイスカーである構成にした。
また、請求項９記載の発明では、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の発明において、さらに、粒状金属フィラーを含有する構成にした。
また、請求項１０記載の発明では、請求項９記載の発明において、粒状金属フィラーの粒径が０．１μｍ以下である構成にした。
【０００５】
また、請求項１１記載の発明では、請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の発明において、径の異なる２種類以上の針形状導電性フィラーを含有する構成にした。
また、請求項１２記載の発明では、請求項１乃至請求項１１のいずれか１項に記載の発明において、バインダ中に熱可塑性樹脂を含有する構成にした。
また、請求項１３記載の発明では、請求項１乃至請求項１２のいずれか１項に記載の発明において、導電性ペースト中の針形状導電性フィラーが３次元の網目構造を有して接触状態を形成する構成にした。
また、請求項１４記載の発明では、請求項１乃至請求項１２のいずれか１項に記載の発明において、導電性ペースト中の針形状導電性フィラーが、各接合端子の中央部においては３次元の網目構造を有する接触状態を形成し、各接合端子の側面表層部においては側面に沿った方向に向いている構成にした。
また、請求項１５記載の発明では、導電性ペーストの製造方法において、表層に金属被覆された針形状導電性フィラーを製造する際、無電解めっきにより表層に金属を被覆する構成にした。
また、請求項１６記載の発明では、卑金属で被覆された針形状導電性フィラーとバインダとを含有する導電性ペーストの製造方法において、低酸素濃度雰囲気で加熱硬化後、一般環境雰囲気にて加熱硬化させる構成にした。
また、請求項１７記載の発明では、針形状導電性フィラーとバインダとを含有した導電性ペーストの製造方法において、自転公転式攪拌器により混練する構成にした。
また、請求項１８記載の発明では、径の異なる２種類以上の針形状導電性フィラーとバインダとを含有する導電性ペーストの製造方法において、径の小さい針形状導電性フィラーとバインダとを混練後、径の大きい針形状導電性フィラーを混練する構成にした。
また、請求項１９記載の発明では、針形状導電性フィラーとバインダとを含有する導電性ペーストを用いて電子部品を基板に接合する導電性ペーストを用いた接合方法において、電子部品を実装する基板側の電極表面を金めっきする構成にした。
また、請求項２０記載の発明では、針形状導電性フィラーとバインダとを含有する導電性ペーストを用いて接合された電子部品を基板から分離する電子部品分離方法において、バインダのガラス転移温度を超える温度域を含む熱衝撃を加えることにより接合界面にて分離する構成にした。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、図面により本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１に、本発明の第１の実施例として、導電性ペーストを用いて電子部品を実装した構成図を示す。図示したように、導電性ペースト１は針形状導電性フィラー２およびバインダ３を含有し、この例では、このような導電性ペースト１を用いて電子部品４をプリント配線基板５（以下、基板、という）の電極６上に接着した状態を示している（電子部品側の電極は図示を省略している）。
この実施例では、針形状導電フィラー２をバインダ３の中へ充填する充填量が一般的なフレーク状フィラーの場合に比べて低充填で電子部品４と電極６との間の導通を確保することができるとともに、高充填も可能である。このアスペクト比の大きいフィラー形状効果と高充填により、フィラー間の接点を多くできることから、導電性接着剤の低抵抗化が可能となる。また、針形状導電性フィラー２は図示したように３次元的な網目構造を有して接触した状態を形成することができるので、温度や湿度などによるバインダ３の膨張変形を抑制することができる。これにより、針形状導電性フィラー間の接触状態を確保できるので、接続抵抗変動を低減することができるのである。なお、３次元的な網目構造を有した針形状導電性フィラー２によりバインダ３の膨張を拘束することができ、変形を抑制（小さく）することができるのは、網目構造を成す複数の針形状導電フィラー２がバインダ３よりも剛性が高いためである。
【０００７】
図２は本発明の第２の実施例を示す構成図である。図示したように、この実施例では、上下に電極６を有する各接合点において（上側の電極は図示を省略している）、導電性ペースト１の中の針形状導電性フィラー２が中央部においては３次元的な網目構造を有する接触状態を形成し、このような網目構造により、温度や湿度などによるバインダ３の変形を抑制することができ、抵抗変動を低減することができる。また、接合部側面側では針形状導電性フィラー２ａが側面に沿った方向を向いており、接合部における針形状導電性フィラー２ａの飛び出しを抑えているので、隣接する電極６や接合部とのショートを防止することができ、図２に示したような電極６の狭ピッチ化対応が可能となる。
なお、前記した構造を実現するには、針形状導電性フィラー２とバインダ３とを含んだ導電性ペースト１をスクリーン印刷方法により供給するに際し、スクリーン印刷版開口部に導電性ペースト１を充填後、スクリーン印刷版または供給部材側を印刷面と垂直方向に相対的に高速移動して離版させればよい。これにより周辺部のみを側面に沿った方向に向けることができるのである。
【０００８】
次に、図３により本発明の第３の実施例について説明する。
図３はフィラー単体の拡大断面図であり、この図に示したように、この実施例では、針形状を有するフィラーのコア材１１の表層を金属膜１２で被覆する（金属被覆する）ことによりフィラーに導電性を付与する。これにより、導電性を持たないか、または高抵抗な針形状フィラーに高導電性を付与することができる。
ここで、被覆する金属としては酸化防止のため、貴金属を用いることが考えられるが、これでは針形状導電性フィラーのコストが高くなってしまう。また、貴金属のなかで、比較的コストが安く導電性ペーストとして一般的に使用されている銀については、マイグレーションや汎用電子部品に使用されている錫系めっきに対して電気化学反応などにより接極抵抗が上昇してしまうという問題が発生する。
したがって、コストダウンおよび錫系めっき電極に対する接続信頼性確保のため、卑金属被覆した針形状導電性フィラーを使用した導電性ペーストが必要となってくる。なお、卑金属被覆した針形状導電性フィラーの酸化防止に関しては、後述するように製造プロセスにおいて解決することができる。卑金属被覆材料としては銅，ニッケル，錫などが適用可能である。
この実施例では、前記したような卑金属を用いて、例えば表層金属被覆を無電解めっきにより形成する。針形状導電性フィラーは多接触点で導通していることが特徴であり、針形状フィラーの表層に形成された金属皮膜の膜厚は安定していることが必要となるが、無電解めっきにより金属被覆する方法では膜厚の均一化が可能となり、導通安定性が確保できるのである。例えば０．０５〜０．２μｍの膜厚にて良好な特性が得られる。
【０００９】
また、コア材１１としては、例えばウイスカーを用いる。ウイスカーは線径が細くアスペクト比が大きい特徴を持っており、狭ピッチ接合部に対しても適用可能となる。また、ウイスカーは低コストなコア材である。なお、無機ウイスカーとしては、チタン酸カリウム，炭酸カルシウムなどセラミックスウイスカーが適用できる。セラミックスウイスカーは弾性率が大きいので、これをコア材とした針形状導電性フィラーをバインダ中に混練した導電性ペーストは温湿度に対する変形抑制能力に優れている。また、金属ウイスカーをコア材とする構成では、表層の金属被覆膜厚を薄くしても高導電性を得ることができるので、金属被覆のためのコストも低減できる。
コア材として高分子ウイスカーを使用することも可能である。このような構成では金属被覆後の針形状導電性フィラーとしての比重を低くすることができ、バインダ中への分散性が向上するとともに、沈殿などによる分散の偏りを防止できる。高分子ウイスカーに金属被覆することにより針形状導電性フィラーとしての弾性率も高くなり、導電性ペーストの変形抑制能力も発揮できるようになる。
【００１０】
次に、図４により本発明の第４の実施例について説明する。
図４の拡大断面図に示したように、この実施例では、針形状フィラーのコア材１１の表層に、はんだ１３を被覆することにより導電性を付与している。バインダ中の針形状導電性フィラーの特徴としてフィラー間の接触点が多いことが挙げられ、はんだ被覆することで、図４に示したように、この接触点においてはんだ接合させることにより、接続抵抗が大幅に低減する。例えば、はんだ材料としてＳｎまたはＢｉなど低融点はんだ材料を被覆すれば、１５０℃以下の温度で針形状導電性フィラー間の接合とバインダ１３の硬化が可能となる。なお、めっき被覆の場合であれ、はんだ被覆の場合であれ、コア材は無機ウイスカー、金属ウイスカー、高分子ウイスカーのいずれでもよい。
【００１１】
次に、図５により本発明の第５の実施例について説明する。
この実施例では、導電性ペーストの導電材として針形状導電性フィラー２に加え、０．１μｍ以下の金属粒子１４を含有させる。例えば有機銀を含むペーストを加熱することにより、０．１μｍ以下の金属粒子（この場合は銀粒子）１４を析出させ、図５に示したようにフィラー２に融着・配合させるのである。
このような構成では、針形状導電性フィラー単独ではフィラー間の点接触により導通を確保しているが、一方、０．１μｍ以下の金属粒子１４は活性力が高く、金属粒子同士または針形状導電性フィラー２と融着しやすい特性を有しており、導電材として加えることにより、針形状導電性フィラー２の機械的な特性を損なうことなく導電性フィラー同士の接触点を増加できるとともに部分的に針形状導電性フィラー間を金属融着することも可能となり、接触抵抗の低減が図れる。
【００１２】
次に、図６により本発明の第６の実施例について説明する。
図示したように、この実施例では、大径針形状導電性フィラー２ｂおよび小径針形状導電性フィラー２ｓを含有する。
導電性ペースト中の針形状導電性フィラーは、アスペクト比が高く、サイズは小さいほうが接触点を多く確保でき、低抵抗化が可能となる。一方、サイズの小さいフィラー２ｂの含有量を多くすると導電性ペーストの硬化物は弾性率が高くなりすぎるので、電子部品接合部においては熱ストレスなどにより発生する応力により、界面剥離が発生しやすくなる。そのため、針形状導電性フィラーの形状効果を生かしつつ、更に接触点を多くするため、この実施例では、サイズの異なる２種類以上の針形状導電性フィラーを含有させているのである。
【００１３】
次に、図７により本発明の第７の実施例について説明する。
卑金属で表面被覆させた針形状導電性フィラーを含有する導電性ペーストにおいては、加熱硬化プロセスにおいてフィラー表面酸化を防止する。
低抵抗化を達成するためのフィラー表面酸化防止には、加熱硬化プロセスの初期段階が重要である。つまり、初期段階において、低酸素濃度雰囲気にて加熱硬化させ、低抵抗化が達成できれば、接着強度確保のためのバインダ完全硬化は一般環境雰囲気にて加熱硬化することが可能なのである。なお、低酸素濃度雰囲気における加熱硬化プロセスとしては窒素雰囲気リフローがはんだプロセスにおいて採用されているが、生産性および環境対応の面からできるだけプロセス時間を短くする必要がある。そのため、この実施例では、図７に示したように、第１ステップで低酸素濃度雰囲気で加熱硬化後、第２ステップで一般環境雰囲気において加熱硬化させるステップキュアを採用している。
ところで、前記した各実施例において、導電性ペーストとして更なる低抵抗化を図るためには、針形状導電性フィラー２の充填量を多くする必要があり、その場合、バインダ３との混練においては、大きなせん断力を加えなくてはならなくなる。また、針形状導電性フィラー２はアスペクト比を大きくすることにより、接触抵抗の低減を図るとともに、前記したバインダ膨張抑制効果を増大させて抵抗変動を低減させている。
【００１４】
本発明の第８の実施例では、前記各実施例において、このような針形状導電性フィラー２とバインダ３との混練において、一般的な３本ロール方式によるものではなく、自転公転式攪拌器により混練する。これにより針形状導電性フィラー２の粉砕を防止することができ、安定した低抵抗が得られる導電性ペーストを作製することができる。
また、導電性ペーストにおいて導通品質の安定化を得るためには、針形状導電性フィラー２とバインダ３との混練状態を均一化する必要がある。そのような場合、サイズの異なる２種類以上の針形状導電性フィラー２とバインダ３とを混練するに当たり、サイズの大きいフィラーと小さいフィラーを同時に混練すると大きいフィラーへのせん断力が大きくなり、小さいフィラーが凝集しやすくなる。そのため、本発明の第９の実施例では、径の小さい針形状導電性フィラー２とバインダ３とを先に混練し、分散状態を均一化した後、準じ径の大きい針形状導電性フィラー２を混練する。これにより、径の異なる針形状導電性フィラー２を均一に分散することができる。
【００１５】
次に、図８により本発明の第１０の実施例について説明する。
この実施例は導電性ペーストを用いた電子部品を接合部から分離する分離方法に関する。針形状導電性フィラー２をバインダ中に混練した導電性ペーストの硬化物は機械的強度が大きくなるので、導電性ペーストを用いた電子部品４などの接合においては、静的な機械ストレスを加えると、電極界面に応力が集中し、界面における分離が可能となることを利用したものである。
図８は、静的な機械ストレスの印加方法として、ガラス転移温度よりも高い、バインダ３の変形が大きくなる温度を含む冷熱衝撃を加えることを示している。部分的な電子部品再生を可能にするため、図示したようにフード１６で囲い、再生したい電子部品４にのみ冷風および熱風がかかる構造としている。なお、冷熱衝撃時の温度変化は大きいほうが短時間で分離可能となる。
図８に示したように、基板５側の電極は金めっき電極６ａとする。電極材質が金めっきであると界面での接着強度が低下することを利用しており、これにより、基板電極面側での分離が可能となり、新たな電子部品を実装する再生が容易となる。
前記したように、針形状導電性フィラー２をバインダ中に混練した導電性ペーストを硬化すると、硬化物の機械的強度が大きくなるが、バインダ中に熱可塑性樹脂を含めると接着強度が低下する。しかし、熱可塑性樹脂は単独では凝集破壊しやすくなるが、針形状導電性フィラーを混練すると樹脂の補強効果が上がり、針形状導電性フィラー２とバインダ３とを混練した導電性ペーストの硬化物は、熱可塑性樹脂の機械的な特性を補うことができる。したがって、バインダ中に熱可塑性樹脂を含める構成も可能である。このような構成では、導電性ペーストを電子部品接合に適用するに際し、電極に対する接着力は熱可塑性樹脂の特性を維持していることから、熱衝撃を加えることにより電極界面における分離が容易となり、再生性を付与した導電性ペーストとすることが可能となる。
【００１６】
次に、実施結果について説明する。
図９に示した実施結果例は、錫系めっき電子部品をプリント配線板上に実装し、高温高湿放置（８５℃８５％Ｒｈ）および熱衝撃（−２５〜１２５℃）試験を実施し、良否判定をおこなったものである。図９に試験結果として示した欄の判定基準は次の通りである。
◎：接続抵抗１０ｍΩ以下
○：接続抵抗２０ｍΩ以下
△：接続抵抗１００ｍΩ未満
×：接続抵抗１００ｍΩ以上
なお、針形状導電性フィラー２のコア材としては大塚化学（株）製チタン酸カリウム繊維（径：約０．５μｍ、長さ：約２０μｍ）を使用している。
図９に示した実施例１では、表層にニッケル無電解めっきを約０．１μｍの膜厚で施している。針形状導電性フィラー２の導電性ペースト中における配合比５０〜７０ｗｔ％で良好な導電性を確保することができ、環境試験に対する抵抗変動も抑えることができた。
また、図９に示した実施例２では、表層にニッケル無電解めっきを約０．１μｍの膜厚で施した針形状導電性フィラーと、加熱により析出させた粒径約０．０１〜０．０２μｍの銀銅合金金属フィラーと、バインダとを混練している。これにより、更なる低抵抗化を実現でき、環境試験に対する抵抗変動も抑えることができた。
また、図９の比較例１に示したように、一般的なニッケルフレーク状フィラーでは、環境試験におけるバインダの膨張による抵抗変動が大きいし、比較例２に示した、一般的な銀フレーク状フィラーでは、錫系めっきとの拡散および電気化学反応により急激な抵抗上昇を招いてしまう。
【００１７】
図１０には、再生性の実施結果を示す。実施例１では、熱可塑性樹脂にニッケルフレーク状フィラーとニッケル針形状導電性フィラーとをそれぞれ混練した材料により電子部品を接合し、分離性を評価している。引張り方向に機械的ストレスを印加すると、ニッケルフレーク状フィラー含有品は導電性ペースト内における凝集破壊を起こすのに対し、ニッケル針形状導電性フィラー含有品は電極との界面において剥離することができる。
実施例２では、針形状導電性フィラーとガラス転移温度約１２０℃のエポキシ系接着剤とを混練した導電性ペーストにより電子部品を接合し、各温度条件において熱衝撃を加え分離性能を評価している。ガラス転移温度より低い温度域となる−２５〜１００℃の熱衝撃試験においては分離できていないが、ガラス転移温度より高い温度域を含む２５〜１５０℃においては、電極界面で剥離することができる。
以上、本発明の導電性ペーストを接合用途に用いる場合について説明したが、この導電性ペーストは印刷によるパターン配線形成にも用いることができる。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、請求項１記載の発明では、導電性フィラーとバインダとを含有する導電性ペーストにおいて、導電性フィラーが針形状であるので、アスペクト比が大きいというフィラー形状効果と高充填可能なことによりフィラー間の接点を多くできること、複数の針形状導電性フィラーが３次元の網目構造を構成して接触状態を形成できることから、接続抵抗を低下させることができるし、網目構造を成す複数の針形状導電性フィラーはバインダよりも高剛性であることから、温度や湿度によるバインダの膨張を抑制できることにより、抵抗変動を低減させることができる。
また、請求項２記載の発明では、請求項１記載の発明において、導電性フィラーが表層を金属被覆された針形状導電性フィラーであるので、導電性フィラーを容易に実現できる。
また、請求項３記載の発明では、請求項２記載の発明において、被覆される金属が卑金属であるので、低コスト化が可能になる。
また、請求項４記載の発明では、請求項２記載の発明において、被覆される金属がはんだであるので、同様に低コスト化が可能であるし、針形状導電性フィラー間の接触部においてはんだ接合され、それにより、接続抵抗の低減が可能となる。
また、請求項５記載の発明では、請求項４記載の発明において、針形状導電性フィラーの接点の一部が表層のはんだにより接合されるので、接続抵抗を低減することができる。
【００１９】
また、請求項６記載の発明では、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の発明において、針形状導電性フィラーのコア材が無機ウイスカーであるので、微細でアスペクト比が大きく低コストの導電性フィラーを得ることができる。
また、請求項７記載の発明では、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の発明において、針形状導電性フィラーのコア材が金属ウイスカーであるので、表層に被覆する金属皮膜厚を薄くしても低抵抗化が可能であるし、製造コストを低減できる。
また、請求項８記載の発明では、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の発明において、針形状導電性フィラーのコア材が高分子ウイスカーであるので、針形状導電性フィラーの比重をバインダ並に低減でき、バインダと混練した後の分散性を安定させることができる。
また、請求項９記載の発明では、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の発明において、さらに、粒状金属フィラーを含有するので、針形状導電性フィラーと粒状金属フィラーとの融着、および粒状金属フィラーを介した針形状導電性フィラー間の接触点の増加が起こり、接触抵抗を低減させることができる。
また、請求項１０記載の発明では、請求項９記載の発明において、粒状金属フィラーの粒径が０．１μｍ以下であるので、請求項９記載の発明の効果を上げることができる。
また、請求項１１記載の発明では、請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の発明において、径の異なる２種類以上の針形状導電性フィラーを含有するので、針形状導電性フィラー間の接触点を増加させることができ、それにより低抵抗化が可能になるし、導電性ペーストの弾性率上昇を抑えることができ、機械的ストレスに対する信頼性が向上する。
また、請求項１２記載の発明では、請求項１乃至請求項１１のいずれか１項に記載の発明において、バインダ中に熱可塑性樹脂を含有するので、熱可塑性樹脂の再生性能を活用でき、接合界面における再生性を確保することができる。
【００２０】
また、請求項１３記載の発明では、請求項１乃至請求項１２のいずれか１項に記載の発明において、導電性ペースト中の針形状導電性フィラーが３次元の網目構造を有して接触状態を形成するので、接続抵抗を低下させることができるし、網目構造の複数の針形状導電性フィラーがバインダよりも高剛性であることから、温度や湿度によるバインダの膨張を抑制できることにより抵抗変動を低減させることができる。
また、請求項１４記載の発明では、請求項１乃至請求項１２のいずれか１項に記載の発明において、導電性ペースト中の針形状導電性フィラーが、各接合端子の中央部においては３次元の網目構造を有する接触状態を形成し、各接合端子の側面表層部においては側面に沿った方向に向いているので、請求項１３記載の発明の効果に加え、周辺部への針形状導電性フィラーの飛び出しがないことから、隣接パターン間のショートを防止でき、したがって、電極間隔の狭ピッチ化に対応できる。
また、請求項１５記載の発明では、表層に金属被覆された針形状導電性フィラーを製造する際、無電解めっきにより表層に金属が被覆されるので、皮膜品質の安定した導電層を低コストで形成することができる。
また、請求項１６記載の発明では、卑金属で被覆された針形状導電性フィラーとバインダとを含有する導電性ペーストを製造する際、低酸素濃度雰囲気で加熱硬化後、一般環境雰囲気にて加熱硬化するので、卑金属で被覆されたフィラー表面の酸化を防止して低抵抗化を達成できるし、接着強度確保のためのバインダ完全硬化は一般環境雰囲気にて加熱硬化することにより、低酸素濃度雰囲気における加熱硬化プロセス時間を短縮でき、生産性および環境対応の面における効果もある。
【００２１】
また、請求項１７記載の発明では、針形状導電性フィラーとバインダとを含有した導電性ペーストを製造する際、自転公転式攪拌器により混練するので、針形状導電性フィラーの粉砕を防止しながら分散性を向上させることができ、したがって、低抵抗な導電性ペーストを得ることができる。
また、請求項１８記載の発明では、径の異なる２種類以上の針形状導電性フィラーとバインダとを含有する導電性ペーストを製造する際、径の小さい針形状導電性フィラーとバインダとを混練後、径の大きい針形状導電性フィラーを混練するので、径の小さい針形状導電性フィラーの凝集を防止した分散性の高い導電性ペーストを得ることができる。
また、請求項１９記載の発明では、針形状導電性フィラーとバインダとを含有する導電性ペーストを用いて電子部品を接合する基板側の電極表面が金めっきされているので、分離の際、基板界面で容易に分離でき、したがって、実装基板の再利用性を向上させることができる。
また、請求項２０記載の発明では、針形状導電性フィラーとバインダとを含有する導電性ペーストを用いて接合された電子部品を基板から分離する際、バインダのガラス転移温度を超える温度域を含む熱衝撃が加えられるので、バインダの変形が大きくなり、分離しやすくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示す導電性ペーストを用いて電子部品を実装した形態の構成図である。
【図２】本発明の第２の実施例を示す導電性ペーストを用いて電子部品を実装した形態の構成図である。
【図３】本発明の第３の実施例を示す導電性ペースト要部の断面図である。
【図４】本発明の第４の実施例を示す導電性ペースト要部の説明図である。
【図５】本発明の第５の実施例を示す導電性ペースト要部の説明図である。
【図６】本発明の第６の実施例を示す導電性ペースト要部の説明図である。
【図７】本発明の第７の実施例を示す導電性ペースト製造方法の説明図である。
【図８】本発明の第１０の実施例を示す導電性ペーストに係わる分離方法の説明図である。
【図９】本発明の導電性ペーストの一実施結果例を示す説明図である。
【図１０】本発明の導電性ペーストの他の実施結果例を示す説明図である。
【図１１】従来技術の一例を示す導電性粒子の説明図である。
【符号の説明】
１  導電性ペースト
２  針形状導電性フィラー
３  バインダ
４  電子部品
５  基板
６  電極
１１  コア材
１２  金属被覆
１３  はんだ被覆
１４  金属粒子
１６  フード
【図１】
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【図２】
2004165066.tif 000004
【図３】
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【図４】
2004165066.tif 000006
【図５】
2004165066.tif 000007
【図６】
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【図７】
2004165066.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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