(57)【要約】    【課題】  電子部品の電極を他の電極に電気的に接続するための導電性接着剤であって、高温高湿度下におかれたとしても電子部品の電極の酸化を効果的に抑制し得る導電性接着剤を提供する。    【解決手段】  導電性粒子と、バインダ樹脂構成成分とを含み、バインダ樹脂構成成分が、骨格中に不飽和結合を含む導電性接着剤、並びに電極１１，１２を有する電子部品１０が基板の電極ランドに導電性接着剤１３を用いて接合されている電子部品装置。【選択図】    図２
2005075897.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品の電極を他の部品の電極に電気的に接続するための導電性接着剤であって、
導電性粒子と、バインダ樹脂構成成分とを含み、該バインダ樹脂構成成分が骨格中に不飽和結合を含むことを特徴とする、導電性接着剤。
【請求項２】
前記バインダ樹脂構成成分の硬化により構成されるバインダ樹脂が、骨格中に不飽和結合を１０重量％以上、９９重量％以下含有する、請求項１に記載の導電性接着剤。
【請求項３】
前記不飽和結合を有する骨格部分が、ブタジエン、イソプレン及びクロロプレンからなる群から選択された１種である、請求項１または２に記載の導電性接着剤。
【請求項４】
ウレタン系接着剤である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の導電性接着剤。
【請求項５】
端子電極を有する電子部品と、
前記電子部品の端子電極が接合される電極ランドを有する基板と、
前記電子部品の端子電極と前記基板の電極ランドとを電気的に接続している、請求項１〜４のいずれか１項に記載の導電性接着剤とを備えることを特徴とする、電子部品装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば圧電共振子のような電子部品の端子電極を他の部品の電極と電気的に接続するための導電性接着剤及び該導電性接着剤が用いられている電子部品装置に関し、より詳細には、端子電極の酸化を抑制し得る導電性接着剤及び該導電性接着剤が用いられている電子部品装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、圧電共振子などの電子部品の電極を基板の電極に電気的に接続するために、導電性接着剤を用いる方法が知られている。導電性接着剤は、バインダ樹脂構成成分中に導電性粒子が分散された構成を有する。導電性接着剤では、柔軟性を有するため、外力による変形等に対する追随性に優れた接合部を構成することができる。
【０００３】
他方、電子部品のコストを低減するために、電子部品の端子電極として、Ｃｕなどの卑金属が用いられてきている。導電性接着剤を用いて、卑金属からなる端子電極を基板の電極などに接合した場合、高湿度雰囲気下において接続抵抗が増加するという問題があった。すなわち、卑金属が、水分の存在下で酸化され、接続抵抗が高まるという問題があった。
【０００４】
このような問題を解決する方法として、下記の特許文献１には、標準電極電位が銀の標準電極以上である第１の粒子と、標準電極電位が銀の標準電極よりも低い第２の粒子とを含む導電性接着剤とが開示されている。ここでは、高湿度雰囲気下などにおいて水分が付着したとしても、導電性接着剤中の第２の粒子が優先的に酸化され、それによって卑金属からなる電極の酸化が抑制されるとされている。
【特許文献１】特開２００２−１５０８３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の導電性接着剤では、導電性粒子として、第１の粒子と、犠牲的に酸化される第２の粒子とを含むが、上記第２の粒子の酸化が進むにつれて、導電性接着剤自体のバルクの抵抗値が上昇するという問題があった。すなわち、電子部品の端子電極の酸化を抑制し得るものの、導電性接着剤自体のバルクの抵抗値が上昇し、電気接続の安定性が得られないという問題があった。
【０００６】
本発明の目的は、上述した従来技術の欠点を解消し、電子部品の電極を他の部品に電気的に接続するための導電性接着剤であって、高湿度雰囲気などに置かれた場合であっても、電子部品の電極の酸化を抑制し得るだけでなく、導電性接着剤の抵抗値の上昇も抑制することができる、導電性接着剤、並びに該導電性接着剤を用いた電子部品装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、電子部品の電極を他の部品の電極に電気的に接続するための導電性接着剤であって、導電性粒子と、バインダ樹脂構成成分とを含み、該バインダ樹脂構成成分が骨格中に不飽和結合を含むことを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る導電性接着剤のある特定の局面では、前記バインダ樹脂構成成分の硬化により構成されるバインダ樹脂が、骨格中に不飽和結合を１０重量％以上、９９重量％以下含有する。
【０００９】
本発明に係る導電性接着剤の他の特定の局面では、前記不飽和結合を有する骨格部分が、ブタジエン、イソプレン及びクロロプレンからなる群から選択された一種である。
【００１０】
本発明に係る導電性接着剤では、上記バインダ樹脂構成成分としては様々な不飽和結合を骨格に含有するバインダ樹脂構成成分を用いることができるが、好ましくは、硬化後にウレタン系樹脂を構成するバインダ樹脂構成成分が用いられ、従って、本発明のある特定の局面では、上記導電性接着剤は、ウレタン系接着剤として構成される。
【００１１】
本発明に係る電子部品装置は、端子電極を有する電子部品と、前記電子部品の端子電極が接合される電極ランドを有する基板と、前記電子部品の端子電極と前記基板の電極ランドとを電気的に接続している、本発明に従って構成された導電性接着剤とを備えることを特徴とする、電子部品装置である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る導電性接着剤では、導電性粒子と、骨格中に不飽和結合を有するバインダ樹脂構成成分とを含むため、電子部品の電極を他の部品の電極をと電気的に接続するに際し、酸素が不飽和結合と反応し、それによって電子部品の電極の酸化を抑制することができる。従って、導電性接着剤により電子部品の電極を他の部品の電極に接続するに際し、電子部品の電極として、Ｃｕなどの酸化されやすい卑金属が用いられていたとしても、高湿度化における電子部品の電極の酸化を効果的に抑制することができ、それによって電気的接続の耐湿性及び性能を高めることが可能となる。
【００１３】
導電性接着剤において、バインダ樹脂構成分が、骨格中に不飽和結合を１０重量％以上、９９重量％以下含有する場合には、より一層効果的に電子部品の電極の酸化を抑制することができる。
【００１４】
不飽和結合を有する骨格部分は、ブタジエン、イソプレン、又はクロロプレンからなる場合には、該ブタジエン、イソプレン、又はクロロプレンが酸素と結合することにより、電子部品の電極の酸化が抑制される。また、ブタジエン、イソプレン、及びクロロプレンは汎用されている不飽和結合を有する骨格部分であるため、本発明に係る導電性接着剤を容易に構成し得ることができる。
【００１５】
ウレタン系接着剤を用いて本発明の導電性接着剤が構成されている場合には、本発明に従って、弾力性に優れた導電性接合部を構成することができる。
【００１６】
本発明に係る電子部品装置では、本発明に従って構成された導電性接着剤を用いて、電子部品の電極が基板の電極ランドの電気的に接続されるため、電子部品の電極の酸化が抑制され、それによって電気的接続の信頼性に優れた電子部品装置を提供することができる。特に、電子部品の電極がＣｕなどの酸化され易い卑金属から構成されている場合であっても、該電極の酸化が効果的に抑制されるため、本発明に従って、安価であり、かつ耐湿性に優れた電子部品装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照しつつ本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。
【００１８】
本発明に係る導電性接着剤は、電子部品の電極を他の部品の電極に電気的に接続する用途に用いられる。ここで、電子部品の種類は特に限定されず、例えば、圧電共振子などの様々な電子部品を挙げることができる。また、他の部品とは、上記電子部品以外の全ての部品を広く含むものとし、該他の部品は、電子部品であってもよく、電子部品が搭載される基板やケース材であってもよい。
【００１９】
本発明に係る導電性接着剤は、導電性粒子と、バインダ樹脂構成成分とを含み、該バインダ樹脂構成成分が骨格中に不飽和結合を有することを特徴とする。
【００２０】
上記導電性粒子としては、導電性接着剤の導電性を確保するために分散されているものであるため、導電性に優れている限り、特にその種類は限定されない。用い得る導電性粒子としては、例えば、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｇ−Ｐｄ合金などの金属もしくは合金からなる粒子が挙げられる。また、導電性粒子の粒径についても特に限定されず、例えば、０．１〜３０μｍ程度、高度に分散させるためには、好ましくは、０．１〜２０μｍ程度の導電性粒子が用いられる。
【００２１】
上記導電性粒子の形状は特に限定されず、球状、板状、粒状、鱗片状、ウイスカー状、棒状、フィラメント状などの形状を挙げることができる。また、複数種の形状の導電性粒子を併用してもよく、それによって導電性粒子による電気的接続を確実なものとすることができる。
【００２２】
上記バインダ樹脂は、導電性接着剤における接着効果を発現するものであり、このようなバインダ樹脂を構成するバインダ樹脂構成成分は、骨格中に不飽和結合を有する限り特に限定されない。上記不飽和結合としては、反応性に優れ、酸素と結合し得る不飽和結合であれば特に限定されず、このような骨格部分としては、ブタジエン骨格、イソプレン及びクロロプレン骨格などが挙げられる。本発明においては、好ましくは、上記不飽和結合を有する骨格部分が、ブタジエン、イソプレン又はクロロプレンからなり、このような骨格部分は、酸素と容易に結合し、酸素の端子電極との反応を抑制するように作用する。
【００２３】
上記不飽和結合を有する骨格部分を有するバインダ樹脂としては、導電性接着剤に用いられている適宜のバインダ樹脂が用いられ、ウレタン系樹脂、シリコーン系樹脂、またはエポキシ樹脂等が挙げられる。
【００２４】
ウレタン系接着剤は、通常、ポリオールとポリイソシアネートとの反応により硬化する、従って、上記バインダ樹脂がウレタン系樹脂である場合には、使用前の状態においては、導電性接着剤は、導電性粒子と、バインダ樹脂構成成分としてのポリオール及びポリイソシアネートとを有し、ポリオール及びポリイソシアネートの少なくとも一方が、不飽和結合を骨格に有すればよい。
【００２５】
硬化後には、ポリイソシアネートとポリオールの反応によりウレタン結合が生成され、導電性接着剤中にウレタン樹脂骨格が形成され、該ウレタン樹脂の骨格中に上記不飽和結合を有する部分が存在することとなる。
【００２６】
上記導電性接着剤においては、バインダ樹脂構成成分は、前述したようにシリコーン樹脂などであってもよく、その場合には、未硬化のシリコーン樹脂において、骨格中に上記不飽和結合を有する部分か設けられていればよい。
【００２７】
また、本発明に係る導電性接着剤においては、バインダ樹脂中の不飽和結合の含有割合は特に限定されないが、硬化後のバインダ樹脂固形分全体の１０〜９０重量％、より好ましくは、１０〜８０重量％の範囲とすることが望ましい。不飽和結合の含有割合が低すぎると、酸素を十分に結合することができず、電子部品の電極の酸化が生じるおそれがあり、不飽和結合を有する部分の含有割合が高すぎると、酸素が十分に結合するものの、導電性接着剤としての接着硬化が損なわれることがある。
【００２８】
本発明に係る導電性接着剤の調製方法は特に限定されず、上記樹脂バインダ構成成分と、必要に応じて添加される有機溶剤と、導電性粒子とを混合することなどにより得られる。上記有機溶剤としては、バインダ樹脂構成成分を溶解し得る限り、適宜の有機溶剤を用いることができる。
【００２９】
導電性接着剤におけるバインダ樹脂構成成分と導電性粒子との混合割合は、好ましくは、硬化後のバインダ樹脂固形分の１００重量部に対し、導電性粒子は１００〜３５００重量部の範囲、より好ましくは２００〜３０００重量部の範囲とすることが望ましい。導電性粒子の混合割合が１００重量部未満では、十分な導電性接着剤を得ることができないことがあり３５００重量部を越えると、導電性接着剤における接着強度などが低下するおそれがある。
【００３０】
本発明に係る電子部品装置は、上記導電性接着剤を用いて、電子部品の電極と、基板上の電極ランドに接合されていることを特徴とする。すなわち、本発明に係る電子部品装置は、本発明に従って構成された導電性接着剤を用いて、電子部品の電極を基板上の電極ランドに接合したものであり、高湿度下に配置されたとしても、酸素が導電性接着剤の樹脂バインダ中の不飽和結合を有する骨格部分と反応して消費されるため、電子部品の電極の酸化が効果的に抑制される。従って、耐湿試験等において良品率を高めることができ、耐湿性に優れた電子部品装置を提供することができる。
【００３１】
該電子部品装置において、電子部品としては、上述した通り特に限定されるものではない。もっとも、電子部品の電極がＣｕやＮｉなどの卑金属からなる場合、高湿度下において酸化し易い。従って、本発明に係る導電性接着剤及び電子部品装置では好ましくは、電子部品の電極が卑金属からなる場合に、好適に用いられる。
【００３２】
次に、具体的な実験例につき説明する。
（実験例１）
以下の実施例１−１〜１−４及び比較例１−１〜１−３では、図１に平面図で示す試験片１を作製して、電気抵抗の変化を測定した。試験片１では、アルミナ基板２上において、５ｍｍの間隔を隔ててＮｉ−Ｃｕ合金からなる電極３，４が形成されている。Ｎｉ−Ｃｕ合金としては、重量比でＮｉとＣｕとを７：３の割合で含むものを用いた。
【００３３】
平均粒径が０．８〜１．０μｍの球状のＡｇ粉２０重量％と、平均粒径が５〜１０μｍの扁平なＡｇ粉４７重量％とを含む導電性粒子６７重量部と、バインダ樹脂構成成分１０重量％及び溶剤２０重量％を含み、バインダ樹脂構成成分において、種々の割合で骨格にブタジエンを含むウレタン系樹脂溶液３０重量部と、分散剤３重量部とを３本ロールを用いて混練し、下記の表１に示す形式の実施例１−１〜１−４及び比較例１−１，１−３の各導電性接着剤を得た。なお、上記骨格にブタジエンを含むウレタン樹脂溶液としてはポリオールとしてのポリオキシアルキレンポリオール（商品名：エクセノール８２０、数平均分子量４９００、水酸基価３５．３、旭硝子株式会社製）及び、ポリブタジエングリコール（商品名：ＮＩＳＳＯ  ＰＢ  Ｇ−１０００、数平均分子量１４００、水酸基価７２．７、日本曹達社製）と、ポリイソシアネート（商品名：スミジュール４４Ｓ、ＮＣＯ含有率３３．６％、住友バイエルウレタン株式会社製）とを含むものを用いた。
【００３４】
但し、実施例１−１〜１−４及び比較例１−１，１−３では、下記の表１に示すように、最終的に硬化した状態におけるバインダ樹脂中のブタジエン骨格部分の割合が異なるように、ポリオキシアルキレンポリオール及びポリブタジエングリコールの割合を変えることにより、種々のウレタン樹脂溶液を用意した。
【００３５】
また、比較例１−２では、金属粒子として、上記球状粉及び扁平粉を混合してなるＡｇ粒子６５重量部と、平均粒径５μｍのＮｉ粉末２重量部とを用いた。
【００３６】
上記のようにして用意した実施例１−１〜１−４及び比較例１−１〜１−３の各導電性接着剤を、ディスペンサー法を用いて、図１に示した試験片１におけるＮｉ−Ｃｕ合金からなる電極３，４間を架け渡すように塗布した。しかる後、試験片を１６０℃のオーブンに１時間投入し、図１に示した導電性接着剤５を硬化させた。
【００３７】
上記のようにして、導電性接着剤を硬化させた後、Ｎｉ−Ｃｕ合金からなる電極３，４間の電気抵抗を測定し、初期抵抗値とした。
【００３８】
上記のようにして導電性接着剤５が硬化された試験片１を、ヒートショック槽に投入した。ヒートショック槽では、試験片を、−５５℃の温度に１５分間維持した状態から、＋１２５℃に１５分間維持する状態に変化する工程を１サイクルとして、６０サイクルのヒートショックを与えた。しかる後、ヒートショック槽から試験片を取り出し、８５℃及び相対湿度８５％に維持された恒温恒湿槽に４８時間放置した。次に、恒温恒湿槽から試験片を取り出し、Ｎｉ−Ｃｕ合金からなる電極３，４間の電気抵抗を測定した結果を、下記の表１に示す。
【００３９】
【表１】
2005075897.tif 000003
【００４０】
表１から明らかなように、比較例１−１では、ブタジエン含有量が0重量％であるため、試験後の電気抵抗が３００Ωと、初期抵抗値１５Ωに比べて大幅に高くなった。
【００４１】
また、比較１−３では、ブタジエン含有量が５重量％であるが、試験後の電気抵抗が５０Ωと、初期抵抗値１５Ωに比べてやや高くなった。
【００４２】
これに対して、実施例１−１〜１−４では、バインダ樹脂中の骨格にブタジエンが９重量％以上含まれており、従って、試験後の抵抗値が初期抵抗値からさほど高くならず、従って、ブタジエン骨格により酸素が結合されて、電極の酸化が抑制されていることが分かる。
【００４３】
また、比較例１−２においては、Ｎｉ粒子の併用により、初期抵抗値が１８Ωであったのに対し、試験後の抵抗値が３０Ωとさほど高くはならなかった。
【００４４】
これに対して、ブタジエン含有量が９重量％〜８０重量％である実施例１−１〜１−４では、Ｎｉ粒子を併用した比較例１−２に比べても、試験後の抵抗率の上昇を効果的に抑制し得ることが分かる。
【００４５】
（実験例２）
実験例２では、具体的な電子部品装置に適用した実験を行なった。
図２に示すように上面７ａ上に電極ランド８，９が形成された基板７を用意した。用意した基板７は、３０×６０ｍｍ×厚さ１．６ｍｍの寸法を有するアルミナ基板である。また、電極ランド８，９は、Ａｕ膜により形成されている。Ａｕ膜よりなる電極ランド８，９に、実施例１−１〜１−４及び比較例１−１〜１−３で用意した各導電性接着剤１３を用い、電子部品としての圧電共振子１０を実装し、電子部品装置６を得た。圧電共振子１０としては、両端にＮｉ−Ｃｕ合金からなる電極１１，１２が形成されているものを用意した。なお、Ｎｉ−Ｃｕ合金におけるＮｉとＣｕとの割合は重量比で７：３とした。
導電性接着剤の塗布及び硬化方法は、実験例１と同様とした。
【００４６】
このようにして、基板７上に圧電共振子１０を実装した電子部品装置を実験例１の場合と同様に、ヒートショック槽に投入し、−５５℃に１５分間維持した状態から＋１２５℃に１５分間維持した状態を１サイクルとして６０サイクル繰り返すヒートショック試験を行い、さらに、実験例１の場合と同様に、８５℃及び相対湿度８５％に保持した恒温恒湿槽に４８時間放置した。このヒートショック試験及び恒温恒湿度負荷試験を行なう前の１ＭＨｚにおけるインピーダンスを初期インピーダンスとして測定するとともに、試験後の１ＭＨｚにおけるインピーダンスを測定した。結果を下記の表に示す。
【００４７】
【表２】
2005075897.tif 000004
【００４８】
表２から明らかなように、比較例１−１の導電性接着剤を用いた場合、試験後のインピーダンスが初期インピーダンスに比べて大幅に高くなっていることが分かる。
【００４９】
これに対して、実施例１−２〜１−４の導電性接着剤を用いた場合には、ブタジエン骨格の存在により電極の酸化が抑制されたためか、試験後のインピーダンスの上昇が非常に抑えられることが分かる。特に、ブタジエン骨格の樹脂バインダ中の割合が９重量％以上である実施例１−１〜１−４では、初期インピーダンスに比べて、比較例１−２と比べても、試験後のインピーダンスの上昇を大幅に抑制し得ることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】実施例１において用意された試験片を示し、基板上の電極を接続するように導電性接着剤が付与されている試験片の平面図。
【図２】実験例２で用意された本発明の実施形態としての電子部品装置の模式的平面図。
【符号の説明】
【００５１】
１…試験片
２…基板
３，４…Ｎｉ−Ｃｕ合金からなる電極ランド
５…導電性接着剤
６…電子部品装置
７…基板
８，９…電極ランド
１０…電子部品としての圧電共振子
１１，１２…電極
１３…導電性接着剤
【図１】
2005075897.tif 000005
【図２】
2005075897.tif 000006