(57)【要約】傾かずに金属ピンを電極の上に立設することができる導電性ペーストを提供する。本発明の導電性ペーストは、パッケージ基板に配置された電極に金属ピンを立設するために用いられる、金属粉と熱硬化性樹脂とを含む導電性ペーストであって、室温Ｔ１における上記導電性ペーストの粘度を粘度Ｖ１とし、室温Ｔ１より高い温度Ｔ２における上記導電性ペーストの粘度を粘度Ｖ２とし、上記温度Ｔ２より高い温度Ｔ３における上記導電性ペーストの粘度を粘度Ｖ３とすると、上記粘度Ｖ２は、上記粘度Ｖ１よりも低く、上記粘度Ｖ３は、上記粘度Ｖ１よりも高く、上記導電性ペーストの温度が上記室温Ｔ１から上記温度Ｔ３まで変化する際に、上記粘度Ｖ２は、上記導電性ペーストの粘度変化の極小値となり、上記粘度Ｖ１は、２００〜８０００Ｐａ・ｓであり、上記粘度Ｖ２は、１００〜６０００Ｐａ・ｓであることを特徴とする。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パッケージ基板に配置された電極に金属ピンを立設するために用いられる、金属粉と熱硬化性樹脂とを含む導電性ペーストであって、
室温Ｔ１における前記導電性ペーストの粘度を粘度Ｖ１とし、
室温Ｔ１より高い温度Ｔ２における前記導電性ペーストの粘度を粘度Ｖ２とし、
前記温度Ｔ２より高い温度Ｔ３における前記導電性ペーストの粘度を粘度Ｖ３とすると、
前記粘度Ｖ２は、前記粘度Ｖ１よりも低く、
前記粘度Ｖ３は、前記粘度Ｖ１よりも高く、
前記導電性ペーストの温度が前記室温Ｔ１から前記温度Ｔ３まで変化する際に、前記粘度Ｖ２は、前記導電性ペーストの粘度変化の極小値となり、
前記粘度Ｖ１は、２００〜８０００Ｐａ・ｓであり、
前記粘度Ｖ２は、１００〜６０００Ｐａ・ｓであることを特徴とする導電性ペースト。
【請求項２】
前記温度Ｔ２は、８０〜１５０℃である請求項１に記載の導電性ペースト。
【請求項３】
前記金属粉は、低融点金属と、前記低融点金属の融点よりも高い融点を有する高融点金属とを含む請求項１又は２に記載の導電性ペースト。
【請求項４】
前記低融点金属は銅からなる金属ピンと合金を形成することができる請求項３に記載の導電性ペースト。
【請求項５】
前記低融点金属の融点は、１８０℃以下である請求項３又は４に記載の導電性ペースト。
【請求項６】
前記低融点金属は、インジウム、スズ、鉛及びビスマスからなる群から選択される少なくとも１種を含む請求項３〜５のいずれかに記載の導電性ペースト。
【請求項７】
前記高融点金属の融点は、８００℃以上である請求項３〜６のいずれかに記載の導電性ペースト。
【請求項８】
前記高融点金属は、銅、銀、金、ニッケル、銀コート銅及び銀コート銅合金からなる群から選択される少なくとも１種を含む請求項３〜７のいずれかに記載の導電性ペースト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電性ペーストに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、集積回路の大容量化、高速化、低消費電力化が求められると共に、半導体パッケージの小型化や薄型化も求められている。半導体パッケージの小型化や薄型化を実現するために、ロジック系パッケージ基板やメモリ系パッケージ基板等の異なるパッケージ基板を積層するＰａｃｋａｇｅ  ｏｎ  Ｐａｃｋａｇｅ（ＰｏＰ）等の３次元パッケージが提案されている。【０００３】
基本的なＰｏＰの構造は、電極が表面に配置された複数のパッケージ基板が、半田ボールを介して互いに積層された構造である。ＰｏＰでは、各パッケージ基板が半田ボールにより電気的に接続されている。
このような構造を有するＰｏＰとして、特許文献１には、以下の積層型半導体パッケージが開示されている。【０００４】
すなわち特許文献１には、それぞれ半導体素子の実装領域を有しており、互いに積層用半田ボールを介して積層される複数の第１のパッケージ基板と、該複数の第１のパッケージ基板に対応した大きさの多段凹部を有しており、該多段凹部に前記複数の第１のパッケージ基板が収容されるように前記複数の第１のパッケージ基板を覆い、接続用半田ボールを介して前記複数の第１のパッケージ基板のそれぞれに電気的に接続される基準電位配線を含んでいる第２のパッケージ基板と、前記複数の第１のパッケージ基板のうち最下段に位置する前記第１のパッケージ基板の下面および前記第２のパッケージ基板の下端に設けられる実装用半田ボールとを備えており、前記複数の第１のパッケージ基板は、それぞれ前記多段凹部の対応する段部または前記多段凹部の底面において前記基準電位配線に電気的に接続されることを特徴とする積層型半導体パッケージが開示されている。【０００５】
特許文献１に開示された積層型半導体パッケージでは、パッケージ基板同士の電気的な接続には半田ボールが用いられている。
パッケージ基板をさらに小型化する場合には、パッケージ基板の表面に配置された電極をさらに密集させることが考えられる。このように電極を密集させようとすると、半田ボールも密集させる必要がある。その一方で、短絡を防ぐため、半田ボール同士の間には一定の空間が必要になる。半田ボールの形状は略球状であり、球は、空間を充填するには不利な形状である。つまり、半田ボールを密集させようとしても、形状的制約から半田ボールを充分に密集させることはできなかった。
そこで、パッケージ基板同士を電気的に接続するための手段として、柱状の金属ピンを用いることが試みられていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−１６０６９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このように、金属ピンを用いてパッケージ基板同士を電気的に接続するためには、金属ピンをパッケージ基板に立設する必要がある。
金属ピンをパッケージ基板に立設する方法として、半田を用いて金属ピンをパッケージ基板に固定する方法が考えられた。半田を用いる場合、まず、パッケージ基板に半田を配置し、その上に金属ピンを配置する。次に、半田を加熱して溶融させ、その後、半田を冷却して固化させることにより金属ピンをパッケージ基板に固定することになる。
このように、半田を用いて金属ピンをパッケージ基板に固定する場合、半田が溶融する際に、半田の粘度が低くなりすぎ、金属ピンが自重等により傾いてしまうという問題や、半田が溶融する際の半田の表面張力の変化により金属ピンが傾いてしまうという問題があった。【０００８】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、傾かずに金属ピンを電極の上に立設することができる導電性ペーストを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、温度が室温から上昇するにつれ、一旦、粘度が低下し、さらに温度が上昇するにつれ、粘度が上昇する性質を有する導電性ペーストを用いることにより、傾かずに金属ピンを電極の上に立設できることを見出し、本発明を完成させた。【００１０】
すなわち、本発明の導電性ペーストは、パッケージ基板に配置された電極に金属ピンを立設するために用いられる、金属粉と熱硬化性樹脂とを含む導電性ペーストであって、室温Ｔ１における上記導電性ペーストの粘度を粘度Ｖ１とし、室温Ｔ１より高い温度Ｔ２における上記導電性ペーストの粘度を粘度Ｖ２とし、上記温度Ｔ２より高い温度Ｔ３における上記導電性ペーストの粘度を粘度Ｖ３とすると、上記粘度Ｖ２は、上記粘度Ｖ１よりも低く、上記粘度Ｖ３は、上記粘度Ｖ１よりも高く、上記導電性ペーストの温度が上記室温Ｔ１から上記温度Ｔ３まで変化する際に、上記粘度Ｖ２は、上記導電性ペーストの粘度変化の極小値となり、上記粘度Ｖ１は、２００〜８０００Ｐａ・ｓであり、上記粘度Ｖ２は、１００〜６０００Ｐａ・ｓであることを特徴とする。【００１１】
本発明の導電性ペーストでは、粘度Ｖ２は、粘度Ｖ１よりも低い。また、本発明の導電性ペーストでは、粘度Ｖ３は、粘度Ｖ１よりも高い。すなわち、導電性ペーストは、加熱すると、一旦、粘度が低下し、その後、粘度が高くなるという性質を有する。
本発明の導電性ペーストを用いて金属ピンを電極の上に立設する場合には、金属ピンと電極との間に導電性ペーストを挟み、導電性ペーストを加熱することになる。
上記の通り、導電性ペーストを加熱すると、一旦、導電性ペーストの粘度が低下する。この際に、導電性ペーストは金属ピンに隙間なく接触することになる。その後、導電性ペーストはさらに加熱される。この際、導電性ペーストの粘度が上昇するので金属ピンは強固に固定されることになる。
本発明の導電性ペーストは、このような性質を有するので、本発明の導電性ペーストを用いることにより傾かずに金属ピンを電極の上に立設することができる。【００１２】
また、本発明の導電性ペーストでは、粘度Ｖ１は、２００〜８０００Ｐａ・ｓである。
粘度Ｖ１が２００Ｐａ・ｓ未満であると、導電性ペーストが柔らかすぎ、金属ピンを電極の上に立設する際に、金属ピンが傾きやすくなる。
粘度Ｖ１が８０００Ｐａ・ｓを超えると、導電性ペーストを電極に塗布しにくくなる。【００１３】
また、本発明の導電性ペーストでは、粘度Ｖ２は、１００〜６０００Ｐａ・ｓである
粘度Ｖ２が１００Ｐａ・ｓ未満であると、導電性ペーストが柔らかくなりすぎ、金属ピンを電極の上に立設する際に、金属ピンが傾きやすくなる。
粘度Ｖ２が６０００Ｐａ・ｓを超えると、導電性ペーストが充分に柔らかくならず、金属ピンを電極の上に立設する際に、導電性ペーストが充分に金属ピンに接触しにくくなる。その結果、金属ピンを強固に固定しにくくなる。【００１４】
本発明の導電性ペーストでは、上記粘度Ｖ３は、１００００Ｐａ・ｓ以上であることが望ましい。
粘度Ｖ３が１００００Ｐａ・ｓ未満であると、導電性ペーストが充分に硬くならず、金属ピンが、電極から剥がれやすくなる。
すなわち、金属ピンを強固に固定しにくくなる。【００１５】
本発明の導電性ペーストでは、上記温度Ｔ２は、８０〜１５０℃であることが望ましい。
温度Ｔ２が、８０〜１５０℃であると、導電性ペーストの粘度が一旦低下してから、導電性ペーストの粘度が上昇するまでの温度範囲が適切な範囲になり、適切な時間だけ導電性ペーストの粘度が低下することになる。そのため、金属ピンを電極の上に立設する際に、導電性ペーストは金属ピンに隙間なく接触することができる。その結果、金属ピンを強固に固定することができる。
温度Ｔ２が８０℃未満であると、導電性ペーストの粘度が一旦低下する温度が低すぎ、導電性ペーストの粘度が一旦低下してから、導電性ペーストの粘度が上昇するまでの温度範囲が広くなりやすい。そのため、導電性ペーストの粘度が長時間低下しやすくなる。そのため、金属ピンを電極の上に立設する際に、金属ピンが、導電性ペーストの表面張力の変化の影響を受けて傾いたり、自重により傾きやすくなる。
温度Ｔ２が１５０℃を超えると、導電性ペーストの粘度が一旦低下する温度が高すぎ、導電性ペーストの粘度が一旦低下してから、導電性ペーストの粘度が上昇するまでの温度範囲が狭くなりやすい。そのため、金属ピンを電極の上に強固に固定しにくくなる。【００１６】
本発明の導電性ペーストでは、上記金属粉は、低融点金属と、上記低融点金属の融点よりも高い融点を有する高融点金属とを含むことが望ましい。
低融点金属及び高融点金属の割合、融点、種類等を調製することにより、温度Ｔ２及び温度Ｔ３、並びに、粘度Ｖ１、粘度Ｖ２及び粘度Ｖ３を制御することができる。【００１７】
本発明の導電性ペーストでは、上記低融点金属は銅からなる金属ピンと合金を形成することができることが望ましい。
低融点金属が銅からなる金属ピンと合金を形成することができる場合、銅からなる金属ピンを電極の上に立設する際に、銅からなる金属ピンと導電性ペーストとの間には銅と低融点金属との合金が形成されることになる。このような合金が形成されると、銅からなる金属ピンの一部と導電性ペーストの一部が一体化されることになり、金属ピンを電極の上に強固に固定することができる。
なお、本明細書において、合金とは、低融点金属元素と金属ピンを構成する元素との混合物であってもよく、これら元素同士の金属間化合物であってもよい。【００１８】
本発明の導電性ペーストでは、上記低融点金属の融点は、１８０℃以下であることが望ましい。
低融点金属の融点が１８０℃を超えると、温度Ｔ２が高くなりやすくなる。従って、導電性ペーストの粘度が一旦低下してから上昇するまでの温度範囲が狭くなりやすくなる。そのため、金属ピンを電極の上に強固に固定しにくくなる。【００１９】
本発明の導電性ペーストでは、上記低融点金属は、インジウム、スズ、鉛及びビスマスからなる群から選択される少なくとも１種を含むことが望ましい。
これら金属は、低融点金属として適した融点及び導電性を備える。【００２０】
本発明の導電性ペーストでは、上記高融点金属の融点は、８００℃以上であることが望ましい。【００２１】
本発明の導電性ペーストでは、上記高融点金属は、銅、銀、金、ニッケル、銀コート銅及び銀コート銅合金からなる群から選択される少なくとも１種を含むことが望ましい。
これら金属は導電性に優れる。上記導電性ペーストを用いて金属ピンを電極の上に立設すると、金属ピンと電極との間の導電性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の導電性ペーストを用いることにより金属ピンを電極の上に強固に固定することができるので、パッケージ基板を製造する際に、傾かずに金属ピンを電極の上に立設することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、本発明の導電性ペーストの粘度と、温度との関係の一例を模式的に示すチャートである。
【図２】図２（ａ）及び（ｂ）は、半田を用いてパッケージ基板の表面に配置された電極に、金属ピンを立設する方法の一例を模式的に示す模式図である。
【図３】図３（ａ）〜（ｃ）は、本発明の導電性ペーストを用いて、金属ピンを立設する方法の一例を模式的に示す模式図である。
【図４】図４は、本発明の導電性ペーストを用いたパッケージ基板の製造方法の工程に含まれる基材準備工程を模式的に示す模式図である。
【図５】図５は、本発明の導電性ペーストを用いたパッケージ基板の製造方法の工程に含まれる印刷工程を模式的に示す模式図である。
【図６】図６は、本発明の導電性ペーストを用いたパッケージ基板の製造方法の工程に含まれる金属ピン配置工程を模式的に示す模式図である。
【図７】図７（ａ）及び（ｂ）は、本発明の導電性ペーストを用いたパッケージ基板の製造方法の工程に含まれる加熱工程を模式的に示す模式図である。
【図８】図８は、本発明の導電性ペーストを用いたパッケージ基板の製造方法の工程に含まれる導電性ペースト付着工程を模式的に示す模式図である。
【図９】図９は、本発明の導電性ペーストを用いたパッケージ基板の製造方法の工程に含まれる金属ピン配置工程を模式的に示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明の導電性ペーストの一例について以下に具体的に説明する。しかしながら、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において適宜変更して適用することができる。
【００２５】
導電性ペーストは、パッケージ基板に配置された電極に金属ピンを立設するために用いられる、金属粉と熱硬化性樹脂とを含む導電性ペーストである。
【００２６】
本発明の導電性ペーストの各温度における粘度の関係を、図面を用いて以下に説明する。
図１は、本発明の導電性ペーストの粘度と、温度との関係の一例を模式的に示すチャートである。
【００２７】
まず、本発明の導電性ペーストの粘度について、室温Ｔ１における粘度を粘度Ｖ１とし、室温Ｔ１より高い温度Ｔ２における粘度を粘度Ｖ２とし、温度Ｔ２より高い温度Ｔ３における粘度を粘度Ｖ３とする。
【００２８】
図１に示すように、本発明の導電性ペーストの各温度における粘度は以下のような関係となる。
すなわち、粘度Ｖ２は、粘度Ｖ１よりも低い。
また、粘度Ｖ３は、粘度Ｖ１よりも高い。
さらに、導電性ペーストの温度が室温Ｔ１から温度Ｔ３まで変化する際に、粘度Ｖ２は、導電性ペーストの粘度変化の極小値となる。
【００２９】
本発明の導電性ペーストでは、粘度Ｖ２は、粘度Ｖ１よりも低い。また、本発明の導電性ペーストでは、粘度Ｖ３は、粘度Ｖ１よりも高い。すなわち、導電性ペーストは、加熱すると、一旦、粘度が低下し、その後、粘度が高くなるという性質を有する。
本発明の導電性ペーストを用いて金属ピンを電極の上に立設する場合には、金属ピンと電極との間に導電性ペーストを挟み、導電性ペーストを加熱することになる。
上記の通り、導電性ペーストを加熱すると、一旦、導電性ペーストの粘度が低下する。この際に、導電性ペーストは金属ピンに隙間なく接触することになる。その後、導電性ペーストはさらに加熱される。この際、導電性ペーストの粘度が上昇するので金属ピンは強固に固定されることになる。
本発明の導電性ペーストは、このような性質を有するので、本発明の導電性ペーストを用いることにより傾かずに金属ピンを電極の上に立設することができる。
【００３０】
このことを、図面を用いて半田を用いて金属ピンを電極に固定する場合と比較しながら説明する。
【００３１】
図２（ａ）及び（ｂ）は、半田を用いてパッケージ基板の表面に配置された電極に、金属ピンを立設する方法の一例を模式的に示す模式図である。
【００３２】
（１）半田配置工程
図２（ａ）に示すように、金属ピン１５０を電極１３０の上に立設するために、半田１７０を用いる場合、まず、基材１２０の上に配置された電極１３０の上に半田１７０を配置し、その上に金属ピン１５０を配置する。
【００３３】
（２）加熱工程
次に、図２（ｂ）に示すように、半田１７０を加熱して溶融させ、その後、半田１７０を冷却して固化させることにより金属ピン１５０を電極１３０に固定することになる。
このように、半田１７０を用いて金属ピン１５０を電極１３０に固定する場合、図２（ｂ）に示すように、半田１７０を溶融させる際に、半田１７０の粘度が低下しすぎたり、半田１７０の表面張力が変化することにより金属ピン１５０が傾きやすくなる。このように金属ピン１５０が傾いた状態で半田１７０は冷却されて固化するので、金属ピン１５０が傾いた状態で金属ピン１５０は電極１３０に固定されやすくなる。
【００３４】
図３（ａ）〜（ｃ）は、本発明の導電性ペーストを用いて、金属ピンを立設する方法の一例を模式的に示す模式図である。
【００３５】
まず、図３（ａ）に示すように、基材２０の上に配置された電極３０に、金属ピン５０を立設する場合には、まず、金属ピン５０と電極３０との間に導電性ペースト４０を挟む。導電性ペースト４０は、金属粉４１と熱硬化性樹脂４２とを含む。
図３（ａ）に示すように、金属ピン５０と電極３０との間に導電性ペースト４０を挟んだだけでは、金属ピン５０と導電性ペースト４０との間、及び、電極３０と導電性ペースト４０との間に隙間６０が生じることがある。
【００３６】
次に、導電性ペースト４０を温度Ｔ２まで加熱する。
図３（ｂ）に示すように、導電性ペースト４０を、温度Ｔ２まで加熱すると、導電性ペースト４０に含まれる金属粉４１が軟化し、一旦、導電性ペースト４０の粘度が極小値である粘度Ｖ２となる。
すなわち、導電性ペースト４０の粘度が低下する。この際に、隙間６０は、導電性ペースト４０により埋められ、金属ピン５０及び導電性ペースト４０、並びに、電極３０及び導電性ペースト４０は隙間なく接触することになる。
【００３７】
その後、連続して導電性ペースト４０を温度Ｔ３まで加熱する。
図３（ｃ）に示すように、導電性ペースト４０が温度Ｔ３になるまでさらに加熱されると、導電性ペースト４０に含まれる熱硬化性樹脂４２が硬化し始める。つまり、導電性ペースト４０の粘度が上昇して硬化し、導電性ペーストの硬化物４５となる。
これにより金属ピン５０は電極３０の上に強固に固定されることになる。
【００３８】
このように、半田を用いて金属ピン１５０を電極１３０上に立設する場合には、金属ピン１５０が傾きやすくなるが、導電性ペースト４０を用いて金属ピン５０を電極３０上に立設する場合には、傾かずに金属ピン５０を電極３０の上に立設しやすくなる。
【００３９】
本発明の導電性ペーストにおいて、室温Ｔ１は、特に限定されないが、１８〜３０℃であることが望ましく、２５℃であることがより望ましい。このような温度は、作業を行う上で適した気温である。
【００４０】
本発明の導電性ペーストにおいて、粘度Ｖ１は、２００〜８０００Ｐａ・ｓであり、３００〜４０００Ｐａ・ｓであることが望ましく、７００〜３０００Ｐａ・ｓであることがより望ましい。
粘度Ｖ１が２００Ｐａ・ｓ未満であると、導電性ペーストが柔らかすぎ、金属ピンを電極の上に立設する際に、金属ピンが傾きやすくなる。
粘度Ｖ１が８０００Ｐａ・ｓを超えると、導電性ペーストを電極に塗布しにくくなる。
【００４１】
本明細書における「粘度」とは、レオメータ（型番：ＭＣＲ３０２、製造元：Ａｎｔｏｎ  Ｐａｒｒ社）を用い以下の条件で測定した粘度のことを意味する。
昇温速度：５℃／ｍｉｎ
測定治具：ＰＰ２５
振り角γ：０．１％
周波数ｆ：１Ｈｚ
温度    ：２５〜２００℃
【００４２】
本発明の導電性ペーストでは、温度Ｔ２は、特に限定されないが、８０〜１５０℃であることが望ましく、１００〜１４５℃であることがより望ましく、１２０〜１４０℃であることがさらに望ましい。
温度Ｔ２が、８０〜１５０℃であると、導電性ペーストの粘度が一旦低下してから、導電性ペーストの粘度が上昇するまでの温度範囲が適切な範囲になり、適切な時間だけ導電性ペーストの粘度が低下することになる。そのため、金属ピンを電極の上に立設する際に、導電性ペーストは金属ピンに隙間なく接触することができる。その結果、金属ピンを強固に固定することができる。
温度Ｔ２が８０℃未満であると、導電性ペーストの粘度が一旦低下する温度が低すぎ、導電性ペーストの粘度が一旦低下してから、導電性ペーストの粘度が上昇するまでの温度範囲が広くなりやすい。そのため、導電性ペーストの粘度が長時間低下しやすくなる。そのため、金属ピンを電極の上に立設する際に、金属ピンが、導電性ペーストの表面張力の変化の影響を受けて傾いたり、自重により傾きやすくなる。
温度Ｔ２が１５０℃を超えると、導電性ペーストの粘度が一旦低下する温度が高すぎ、導電性ペーストの粘度が一旦低下してから、導電性ペーストの粘度が上昇するまでの温度範囲が狭くなりやすい。そのため、金属ピンを電極の上に強固に固定しにくくなる。
【００４３】
本発明の導電性ペーストでは、上記粘度Ｖ２は、１００〜６０００Ｐａ・ｓであり、２５０〜２１００Ｐａ・ｓであることがより望ましい。
粘度Ｖ２が１００Ｐａ・ｓ未満であると、導電性ペーストが柔らかくなりすぎ、金属ピンを電極の上に立設する際に、金属ピンが傾きやすくなる。
粘度Ｖ２が６０００Ｐａ・ｓを超えると、導電性ペーストが充分に柔らかくならず、金属ピンを電極の上に立設する際に、導電性ペーストが充分に金属ピンに接触しにくくなる。その結果、金属ピンを強固に固定しにくくなる。
【００４４】
また、本発明の導電性ペーストでは、粘度Ｖ２は、粘度Ｖ１よりも１００Ｐａ・ｓ以上低いことが望ましく、１１０〜２５００Ｐａ・ｓ低いことがより望ましい。
粘度Ｖ２が、上記範囲であると、導電性ペーストが適度な柔らかさになるので、導電性ペーストは金属ピンに隙間なく接触することができる。その結果、金属ピンを強固に固定することができる。
【００４５】
本発明の導電性ペーストでは、温度Ｔ３は、特に限定されないが、１５０℃以上であることが望ましく、１６０〜１８０℃であることがより望ましい。
温度Ｔ３が、１５０℃未満であると、導電性ペーストの粘度が上昇する温度が低すぎ、導電性ペーストが、金属ピンと導電性ペーストとの間に隙間を充分に埋める前に導電性ペーストの粘度が上昇しやすくなる。そのため、金属ピンと導電性ペーストとの間に隙間が生じやすくなる。
【００４６】
本発明の導電性ペーストでは、粘度Ｖ３は、特に限定されないが、１００００Ｐａ・ｓ以上であることが望ましく、１００００〜５００００Ｐａ・ｓであることがより望ましい。
粘度Ｖ３が、１００００Ｐａ・ｓ未満であると、導電性ペーストが充分に硬くならず、金属ピンが、電極から剥がれやすくなる。
すなわち、金属ピンを強固に固定しにくくなる。
【００４７】
本発明の導電性ペーストでは、上記金属粉は、低融点金属と、上記低融点金属の融点よりも高い融点を有する高融点金属とを含むことが望ましい。
低融点金属及び高融点金属の割合、融点、種類等を調製することにより、温度Ｔ２及び温度Ｔ３、並びに、粘度Ｖ１、粘度Ｖ２及び粘度Ｖ３を制御することができる。
また、特に低融点金属の融点、種類を選択することにより粘度Ｖ２を好適に制御することができる。
なお、金属粉は、例えば、低融点金属粒子及び高融点金属粒子の混合物からなっていてもよく、低融点金属と高融点金属とが一体となった粒子からなっていてもよく、低融点金属粒子、高融点金属粒子及び低融点金属と高融点金属とが一体となった粒子の混合物からなっていてもよい。
【００４８】
本発明の導電性ペーストでは、上記低融点金属は銅からなる金属ピンと合金を形成することができることが望ましい。
低融点金属が銅からなる金属ピンと合金を形成することができる場合、銅からなる金属ピンを電極の上に立設する際に、銅からなる金属ピンと導電性ペーストとの間には銅と低融点金属との合金が形成されることになる。このような合金が形成されると、銅からなる金属ピンの一部と導電性ペーストの一部が一体化されることになり、金属ピンを電極の上に強固に固定することができる。
【００４９】
本発明の導電性ペーストでは、上記低融点金属の融点は、特に限定されないが、１８０℃以下であることが望ましく、６０〜１７０℃であることがより望ましく、１２０〜１４５℃であることがさらに望ましい。
低融点金属の融点が１８０℃を超えると、温度Ｔ２が高くなりやすくなる。従って、導電性ペーストの粘度が一旦低下してから上昇するまでの温度範囲が狭くなりやすくなる。そのため、金属ピンを電極の上に強固に固定しにくくなる。
なお、低融点金属の融点が６０℃未満であると、温度Ｔ２が低くなりやすくなる。従って、導電性ペーストの粘度が一旦低下してから上昇するまでの温度範囲が広くなりやすくなる。そのため、金属ピンを電極の上に立設する際に、金属ピンが、導電性ペーストの表面張力の変化の影響を受けて傾いたり、自重により傾きやすくなる。
【００５０】
本発明の導電性ペーストでは、上記低融点金属は、特に限定されないが、インジウム、スズ、鉛及びビスマスからなる群から選択される少なくとも１種を含むことが望ましい。
これら金属は、低融点金属として適した融点及び導電性を備える。
【００５１】
本発明の導電性ペーストでは、上記高融点金属の融点は、特に限定されないが、８００℃以上であることが望ましく、８００〜１５００℃であることがより望ましく、９００〜１１００℃であることがさらに望ましい。
【００５２】
本発明の導電性ペーストでは、上記高融点金属は、特に限定されないが、銅、銀、金、ニッケル、銀コート銅及び銀コート銅合金からなる群から選択される少なくとも１種を含むことが望ましい。
これら金属は導電性に優れる。上記導電性ペーストを用いて金属ピンを電極の上に立設すると、金属ピンと電極との間の導電性を向上させることができる。
【００５３】
本発明の導電性ペーストにおいて、金属粉が、低融点金属と、高融点金属とを含む場合、低融点金属と高融点金属との重量比は、特に限定されないが、低融点金属：高融点金属＝８０：２０〜２０：８０であることが望ましい。低融点金属の重量が高融点金属の重量の４倍を超えると、温度Ｔ２が低くなりやすくなる。従って、導電性ペーストの粘度が一旦低下してから上昇するまでの温度範囲が広くなりやすくなる。そのため、金属ピンを電極の上に立設する際に、金属ピンが、導電性ペーストの表面張力の変化の影響を受けて傾いたり、自重により傾きやすくなる。
また、低融点金属の重量が高融点金属の重量の１／４未満であると、温度Ｔ２が高くなりやすくなる。従って、導電性ペーストの粘度が一旦低下してから上昇するまでの温度範囲が狭くなりやすくなる。そのため、金属ピンを電極の上に強固に固定しにくくなる。
【００５４】
本発明の導電性ペーストでは、熱硬化性樹脂は、特に限定されないが、アクリレート樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂等があげられる。
より具体的な熱硬化性樹脂としては、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、臭素化エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、１，６−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル等のグリシジルエーテル型エポキシ樹脂、複素環式エポキシ樹脂、アミノフェノール型エポキシ樹脂等があげられる。
これらの熱硬化性樹脂は、単独で用いられていてもよく、併用されていてもよい。
【００５５】
本発明の導電性ペーストにおいて、金属粉が、低融点金属と、高融点金属とを含む場合、熱硬化性樹脂の硬化温度は、低融点金属の融点より１０℃以上高いことが望ましい。熱硬化性樹脂の硬化温度が、上記温度未満の場合、低融点金属が軟化する前に、熱硬化性樹脂が硬化してしまい、低融点金属と、金属ピンとが合金を形成しにくくなる。
また、硬化温度の上限は２００℃であることが望ましい。
さらに、熱硬化性樹脂の硬化温度は、１６０〜１８０℃であることがより望ましい。
【００５６】
本発明の導電性ペーストにおいて、金属粉と熱硬化性樹脂との重量比は、特に限定されないが、熱硬化性樹脂：金属粉＝２０：８０〜５：９５であることが望ましい。
熱硬化性樹脂の重量が金属粉の重量の１／４を超えると、金属ピンと電極との間の導電性が低下しやすくなる。
また、熱硬化性樹脂の重量が金属粉の重量の１／１９未満であると、導電性ペーストをパッケージ基板に印刷しにくくなる。
【００５７】
本発明の導電性ペーストは、金属粉及び熱硬化性樹脂以外に、硬化剤、フラックス、硬化触媒、消泡剤、レベリング剤、有機溶剤、無機フィラー等を含んでいてもよい。
硬化剤としては、２−フェニル−４，５−ジヒドロキシメチルイミダゾール、２−フェニルイミダゾール、２−ウンデシルイミダゾール、２−ヘプタデシルイミダゾール、２−エチルイミダゾール、２−フェニルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール、１−シアノエチル−２−ウンデシルイミダゾール、１−シアノエチル−２−ウンデシルイミダゾリウムトリメリテイト等があげられる。
フラックスとしては、塩化亜鉛、乳酸、クエン酸、オレイン酸、ステアリン酸、グルタミン酸、安息香酸、シュウ酸、グルタミン酸塩酸塩、アニリン塩酸塩、臭化セチルピリジン、尿素、ヒドロキシエチルラウリルアミン、ポリエチレングリコールラウリルアミン、オレイルプロピレンジアミン、トリエタノールアミン、グリセリン、ヒドラジン、ロジン等があげられる。
【００５８】
次に、本発明の導電性ペーストを使用したパッケージ基板の製造方法を、以下の２例をあげて説明する。
【００５９】
（パッケージ基板の製造方法の第１例）
パッケージ基板の製造方法の第１例は、
（１）電極が表面に配置された基材を準備する基材準備工程と、
（２）上記電極の上に、本発明の導電性ペーストを印刷する印刷工程と、
（３）上記導電性ペーストの上に金属ピンを配置する金属ピン配置工程と、
（４）上記導電性ペーストを加熱することにより、上記導電性ペーストを軟化させてから硬化させて上記導電性ペーストの硬化物とし、上記導電性ペーストの硬化物を介して、上記金属ピンを上記電極の上に立設する金属ピン立設工程とを含むことを特徴とする。
【００６０】
各工程について以下に図面を用いて説明する。
【００６１】
図４は、本発明の導電性ペーストを用いたパッケージ基板の製造方法の工程に含まれる基材準備工程を模式的に示す模式図である。
図５は、本発明の導電性ペーストを用いたパッケージ基板の製造方法の工程に含まれる印刷工程を模式的に示す模式図である。
図６は、本発明の導電性ペーストを用いたパッケージ基板の製造方法の工程に含まれる金属ピン配置工程を模式的に示す模式図である。
図７（ａ）及び（ｂ）は、本発明の導電性ペーストを用いたパッケージ基板の製造方法の工程に含まれる加熱工程を模式的に示す模式図である。
【００６２】
（１）基材準備工程
図４に示すように、まず、電極３０が表面２１に配置された基材２０を準備する。
基材２０の材料は、特に限定されずエポキシ樹脂、ＢＴレジン（ビスマレイミドトリアジン）、ポリイミド、フッ素樹脂、ポリフェニレンエーテル、液晶ポリマー、フェノール樹脂、セラミック等であってもよい。
電極３０の材料は、特に限定されず銅、スズ、ニッケル、アルミニウム、金、銀等であってもよい。
なお、電極３０が表面に配置された基材２０は公知の方法により作製することができる。
【００６３】
（２）印刷工程
次に、図５に示すように、金属粉４１及び熱硬化性樹脂４２を含む導電性ペースト４０を印刷する。
導電性ペースト４０の印刷方法としては、特に限定されないが、スクリーン印刷等の公知の方法で行うことができる。
【００６４】
（３）金属ピン配置工程
次に、図６に示すように、導電性ペースト４０の上に金属ピン５０を配置する。また、図６に示すように、金属ピン５０と導電性ペースト４０との間、及び、電極３０と導電性ペースト４０との間に隙間６０が生じている。
【００６５】
金属ピン５０は、１００〜５００ピン／１パッケージの密度となるように配置することが望ましい。
このように、金属ピン５０を密集させることにより、製造するパッケージ基板を小さくすることができる。さらに、製造したパッケージ基板を積層したＰｏＰも小さくすることができる。
【００６６】
金属ピン５０の形状は、略柱状であれば特に限定されないが、例えば、略三角柱状、略四角柱状、略六角柱状等の角柱状であってもよく、略円柱状、略楕円柱状等であってもよい。
これらの中では四角柱状又は円柱状であることが望ましい。
金属ピン５０が四角柱状である場合、その底面は、縦５０〜３００μｍ、横５０〜３００μｍの略長方形であることが望ましい。
金属ピン５０が円柱状である場合、その底面は直径が７０〜１５０μｍの略円形であることが望ましい。
金属ピン５０の底面が上記形状及び大きさであると、好適に金属ピン５０を密集させることができる。
【００６７】
金属ピンの材料は、特に限定されないが、銅、銀、金及びニッケルからなる群から選択される少なくとも１種を含むことが望ましい。
これら金属は導電性に優れる。そのため、パッケージ基板同士を電気的に好適に接続することができる。
【００６８】
（４）金属ピン立設工程
次に、図７（ａ）に示すように、導電性ペースト４０を温度Ｔ２まで加熱する。これにより導電性ペーストの粘度は、粘度Ｖ２まで低下する。この際、隙間６０は、導電性ペースト４０により埋められ、金属ピン５０及び導電性ペースト４０、並びに、電極３０及び導電性ペースト４０は隙間なく接触することになる。
その後、連続して導電性ペースト４０を温度Ｔ３まで加熱する。これにより、導電性ペースト４０の粘度が上昇し導電性ペーストの硬化物４５となる。これにより図７（ｂ）に示すように、導電性ペーストの硬化物４５を介して、金属ピン５０を電極３０の上に立設することができる。
以上の工程を経て、パッケージ基板を製造することができる。
【００６９】
（パッケージ基板の製造方法の第２例）
パッケージ基板の製造方法の第２例は、
（１）電極が表面に配置された基材を準備する基材準備工程と、
（２）金属ピンの端部に、金属粉及び熱硬化性樹脂を含む導電性ペーストを付着させる導電性ペースト付着工程と、
（３）電極の上に、導電性ペーストを接触させて金属ピンを配置する金属ピン配置工程と、
（４）導電性ペーストを加熱することにより、導電性ペーストを軟化させてから硬化させて導電性ペーストの硬化物とし、導電性ペーストの硬化物を介して、金属ピンを電極の上に立設する金属ピン立設工程とを含むことを特徴とする。
【００７０】
すなわち、パッケージ基板の製造方法の第２例は、上記パッケージ基板の製造方法の第１例の（２）印刷工程及び（３）金属ピン配置工程を以下の、（２´）導電性ペースト付着工程及び（３´）金属ピン配置工程に置換したパッケージ基板の製造方法である。
【００７１】
図８は、本発明の導電性ペーストを用いたパッケージ基板の製造方法の工程に含まれる導電性ペースト付着工程を模式的に示す模式図である。
図９は、本発明の導電性ペーストを用いたパッケージ基板の製造方法の工程に含まれる金属ピン配置工程を模式的に示す模式図である。
【００７２】
（２´）導電性ペースト付着工程
本工程では、図８に示すように、金属ピン５０の端部５１に、金属粉４１及び熱硬化性樹脂４２を含む導電性ペースト４０を付着させる。
金属ピン５０の端部５１に導電性ペースト４０を付着させる方法は、特に限定されず、例えばディップ法で付着させてもよい。
金属ピン５０の望ましい形状、材料等、及び、導電性ペースト４０の望ましい組成は上記の通りであるので、ここでの記載は省略する。
【００７３】
（３´）金属ピン配置工程
本工程では、図９に示すように、電極３０の上に、金属ピン５０の先端５１に付着された導電性ペースト４０を接触させて金属ピン５０を配置する。
金属ピン５０の望ましい密度は、上記の通りであるので、ここでの記載は省略する。
【実施例】
【００７４】
以下に本発明をより具体的に説明する実施例を示すが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。【００７５】
（実施例１）〜（実施例８）及び（比較例１）〜（比較例４）
表１に示す割合で原材料を必要量配合し、プラネタリーミキサーを用いて５００ｒｐｍで３０分撹拌し、各実施例及び各比較例に係る導電性ペーストを作製した。【００７６】
【表１】
2018116693.tif 000003
【００７７】
表１中、原材料の数値は、重量部を意味する。
表１中、銀コート銅粉は、平均粒子径が２μｍであり、銀の融点が９６２℃、銅の融点が１０８５℃である。
表１中、銀粉は、平均粒子径が５μｍであり、融点が９６２℃である。
表１中、Ｓｎ４２％−Ｂｉ５８％合金は、平均粒子径が１０μｍであり、融点が１３９℃である。
表１中、Ｓｎ８０％−Ｂｉ２０％合金は、平均粒子径が５μｍであり、融点が１３９℃である。【００７８】
得られた導電性ペーストの温度（Ｔ１〜Ｔ３）と粘度（Ｖ１〜Ｖ３）の関係を表１に示す。
なお、粘度は、レオメータ（型番：ＭＣＲ３０２、製造元：Ａｎｔｏｎ  Ｐａｒｒ社）を用い以下の条件で測定した。
昇温速度：５℃／ｍｉｎ
測定治具：ＰＰ２５
振り角γ：０．１％
周波数ｆ：１Ｈｚ
温度    ：２５〜２００℃【００７９】
各実施例及び各比較例の導電性ペーストを用い、以下のようにパッケージ基板を製造した。【００８０】
（１）基材準備工程
銅からなる電極が表面に配置されたエポキシ樹脂からなる基板を準備した。【００８１】
（２）印刷工程
各実施例及び各比較例の導電性ペーストを、穴径１００μｍ、厚み６０μｍの開口部を複数有するメタルマスクを用いて印刷した。【００８２】
（３）金属ピン配置工程
次に、導電性ペーストの上に、直径１５０μｍ、高さ２００μｍの略円柱状の銅からなる金属ピンを配置した。【００８３】
（４）金属ピン立設工程
次に、導電性ペーストを、２０℃／分の昇温速度で、１８０℃まで加熱することにより導電性ペーストを軟化させてから硬化させて導電性ペーストの硬化物とした。
これにより導電性ペーストの硬化物を介して金属ピンを上記電極の上に立設した。【００８４】
以上の工程を経て、実施例１〜８及び比較例１〜４に係る導電性ペーストを用いたパッケージ基板を製造した。【００８５】
（印刷性の評価）
実施例１〜８及び比較例１〜４に係る導電性ペーストを用いたパッケージ基板を製造する際の「（２）印刷工程」において、印刷された導電性ペーストを目視により観察し、印刷性を評価した。
評価基準は以下の通りである。なお、転写率（％）は、導電性ペーストがメタルマスクの開口部を介して基板に転写された箇所の数／メタルマスクの開口部の全数×１００で算出する。評価結果を表１に示す。
○：転写率１００％
△：転写率１００％未満〜８０％
×：転写率８０％未満【００８６】
（金属ピンの傾き観察）
実施例１〜８、及び、比較例１〜４に係る導電性ペーストを用いたパッケージ基板の金属ピンの傾きを目視により観察し評価した。
評価結果は以下の通りである。結果を表１に示す。
◎：金属ピンが傾いている割合が５％未満であった。
○：金属ピンが傾いている割合が５〜１０％であった。
×：金属ピンが傾いている割合が１０％を超えていた。
−：印刷性が悪く、金属ピンを電極の上に立設できなかった。【００８７】
これらの結果より、実施例１〜８に係る導電性ペーストを用いたパッケージ基板では、金属ピンに傾きが少なく、パッケージ基板を積層するのに適していることが判明した。
【符号の説明】
【００８８】
２０  基材
２１  基材の表面
３０  電極
４０  導電性ペースト
４１  金属粉
４２  熱硬化性樹脂
４５  導電性ペーストの硬化物
５０  金属ピン
５１  金属ピンの端部
【図１】
2018116693.tif 000004
【図２】
2018116693.tif 000005
【図３】
2018116693.tif 000006
【図４】
2018116693.tif 000007
【図５】
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【図６】
2018116693.tif 000009
【図７】
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【図８】
2018116693.tif 000011
【図９】
2018116693.tif 000012
【国際調査報告】
2018116693.tif 000013
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2018116693.tif 000015
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