(57)【要約】  電子部品実装において、金属成分のマイグレーション及び硫化の発生を防止する導電性接着剤を提供する。導電性接着剤は、熱硬化性樹脂に金属フィラー粒子を分散させてなる。金属フィラー粒子には、Ｓｎ、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｂｉ及びＮｉの群から選ばれる少なくとも１種の金属とＡｇとの合金からなる組成の金属フィラー粒子、その金属フィラー粒子とＡｇフィラー粒子との混合物、又はＳｎ等の金属によってＡｇフィラー粒子の表面に被覆層を形成した金属フィラー粒子を用いることができる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ａｇフィラー粒子の表面にＳｎ含有金属による被覆層を設けた金属フィラー粒子成分、並びに樹脂成分を含んでなることを特徴とする導電性接着剤。
【請求項２】
前記被覆層を熱処理して、少なくともＡｇフィラー粒子の表面においてＡｇと前記被覆層の金属とを合金化させてなる金属フィラー粒子成分を含んでなることを特徴とする請求項１記載の導電性接着剤。
【請求項３】
Ａｇフィラー粒子の表面にＳｎ含有金属による被覆層を設けた後、熱処理して、少なくともＡｇフィラー粒子の表面においてＡｇと前記被覆層の金属とを合金化させてなる金属フィラー粒子とＳｎフィラー粒子とを混合してなる金属フィラー粒子成分、並びに樹脂成分を含んでなることを特徴とする導電性接着剤。
【請求項４】
Ｓｎ含有金属が、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｎｉ及びＡｇの群から選ばれる少なくとも１種の金属とＳｎとの合金である請求項１〜３のいずれかに記載の導電性接着剤。
【請求項５】
Ｃｕ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｎｉ、及びＡｇの群から選ばれる少なくとも１種の金属とＳｎとの合金からなる金属フィラー粒子成分、並びに樹脂成分を含んでなることを特徴とする導電性接着剤。
【請求項６】
Ｃｕを０．１〜１．０重量％含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接着剤。
【請求項７】
Ｉｎを１．０〜７０．０重量％含有す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接着剤。
【請求項８】
Ｂｉを１．０〜７０．０重量％含有する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接着剤。
【請求項９】
Ｎｉを０．０１〜１．０重量％含有することを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の導電性接着剤。
【請求項１０】
樹脂成分が、第１の成分として熱硬化性樹脂を含むことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の導電性接着剤。
【請求項１１】
樹脂成分中の第１の成分として用いる熱硬化性樹脂のための硬化剤が、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｚｎ及びＡｌの群から選ばれる金属の錯体を含むことを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の導電性接着剤。
【請求項１２】
樹脂成分が、第２の成分として還元性を有する樹脂を含むことを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の導電性接着剤。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれかに記載の導電性接着剤を用いて電気電子部品が接着されていることを特徴とする回路基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子回路基板の電子部品実装または配線形成に用いるための導電性接着剤に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子部品実装するための接合材料には、Ｓｎ−Ｐｂ系はんだ材料、特に６３Ｓｎ−３７Ｐｂ共晶組成（Ｓｎ６３重量％及びＰｂ３７重量％の組成）を有するＳｎ−Ｐｂ共晶はんだ材料が一般的に用いられていた。【０００３】
しかし、近年、電子部品実装において、はんだ付け部の機械的強度向上や熱衝撃強度等の信頼性特性向上への要求が高まってきている。一方、地球環境保護の関心が高まる中、電子回路基板などの産業廃棄物の処理についての法規制も進みつつあり、鉛も世界的に法規制の対象となりつつある。【０００４】
そこで、接合材料も、Ｓｎ−Ｐｂ系はんだ材料から、鉛を含まないはんだ材料、いわゆる鉛フリーはんだ材料への移行が図られつつある。２種の金属を主成分とする鉛フリーはんだの代表例には、共晶型合金材料であって濡れ性に優れる材料として、Ｓｎ−Ａｇ系はんだがある（特許文献１）。【０００５】
Ｓｎ−Ａｇ系はんだの融点は、Ｓｎ−Ｐｂ系はんだの融点（約１８３℃）と比べて３０〜４０℃程度高いので、Ｓｎ−Ａｇ系はんだを用いる場合のはんだ付け温度は、Ｓｎ−Ｐｂ系はんだを用いる場合よりも高くなる。そのため、Ｓｎ−Ａｇ系はんだを用いると、電子部品を実装する際の実装温度が電子部品の耐熱温度以上になる事態が生じることがあり、そのような場合には電子部品を損傷させ得るという問題点を有していた。【０００６】
上述のように、はんだの融点は実装温度に影響し得るので、より低融点化を達成し得る鉛フリーはんだが開発されてきている。更に、そのような鉛フリーはんだの金属成分と樹脂成分、特に熱硬化性樹脂成分とを配合した導電性接着剤が開発されてきている。金属成分の融点及び熱硬化性樹脂成分の硬化温度の両者が比較的低い導電性接着剤を用いると、電子部品を実装する際に、電子部品の熱による損傷を防止ないし軽減することができるので、そのような導電性接着剤ははんだに代わる接合材料として注目されている。（特許文献２）
【特許文献１】特許第３０２７４４１号明細書
【特許文献２】特開平１０−１６３６０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一般的な導電性接着剤は、鉛フリーはんだの金属成分を塊状形態から薄片状形態までのいずれかの形態としたフィラー粒子と熱硬化性樹脂成分とを所定の割合で配合して形成されている。このような導電性接着剤を用いて、回路基板に電子部品を接合すると、バルク金属である鉛フリーはんだによる接合の場合と比べて体積抵抗率が高くなったり、同じ組成の導電性接着剤を用いても、場合によって体積抵抗率にばらつきが生じたりする傾向があった。そのため、導電性接着剤は用途が限定されていた。【０００８】
特に、金属成分としてＡｇフィラー粒子を含む導電性接着剤を用いて電子部品の接合を行った場合には、その電子部品を使用する環境によってはＡｇフィラー粒子がマイグレーションを生じたり及び／又は硫化されることがあった。【０００９】
金属成分としてＡｇフィラー粒子を含む導電性接着剤の場合、Ａｇフィラー粒子は導電性接着剤の主要な導電性成分であるため、Ａｇフィラー粒子がマイグレーションを生じた場合及び硫化された場合のいずれの場合であっても、その接合部又は配線形成部の抵抗率が上昇することになる。このことは、その電子部品の信頼性の経時的な低下をまねき、その電子部品及びその電子部品を使用した電気電子機器の寿命が短くなることにつながり得る。従って、金属フィラー粒子、特にＡｇフィラー粒子のマイグレーション及び硫化を防止することが求められていた。【００１０】
本発明は、金属成分としての金属フィラー粒子及び樹脂成分としての熱硬化性樹脂を含んでなる導電性接着剤であって、接合後においてＡｇフィラー粒子のマイグレーション及び硫化の発生を防止す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。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本願の第１の発明は、Ｓｎ、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｂｉ及びＮｉの群から選ばれる少なくとも１種の金属とＡｇとの合金からなる金属フィラー粒子成分、並びに樹脂成分を含んでなることを特徴とする導電性接着剤を提供する。本願の第１の発明において、金属フィラー粒子成分には、必須の成分であるＡｇ成分と、Ｓｎ、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｂｉ及びＮｉの群から選ばれる少なくとも１種の金属成分との合金組成を有するものを用いる。金属フィラー粒子は５〜３０μｍの平均粒子径を有することが好ましい。また、樹脂成分は熱硬化性樹脂を主成分とすることが好ましい。【００１２】
本願の第２の発明は、Ｓｎ、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｂｉ及びＮｉの群から選ばれる少なくとも１種の金属とＡｇとの合金からなるフィラー粒子とＡｇフィラー粒子とを混合してなる金属フィラー粒子成分、並びに樹脂成分を含んでなることを特徴とする導電性接着剤を提供する。本願の第２の発明の金属フィラー粒子成分には、上述した第１の発明の金属フィラー粒子成分として用いることができる合金組成の金属フィラー粒子と、Ａｇフィラー粒子との混合物を用いる。金属フィラー粒子は５〜３０μｍの平均粒子径を有することが好ましい。また、樹脂成分は熱硬化性樹脂を主成分とすることが好ましい。【００１３】
本願の第１及び第２の発明の合金に関して、Ｂｉ及びＩｎはその合金の低融点化を目的として配合する。合金中のＢｉの含有量は、０．１〜７０重量％の範囲が好ましく、１０〜６０重量％の範囲がより好適である。Ｂｉの含有量が０．１重量％より少ないと低融点化の効果が十分に得られず、７０重量％を超えるとそれ以上の低融点化の効果が得られないためである。合金中のＩｎの含有量は、１．０〜７０重量％の範囲が好ましく、２．０〜６０重量％の範囲がより好適である。Ｉｎの含有量が１．０重量％より少ないと低融点化の効果が十分に得られず、７０重量％を超えるとそれ以上の低融点化の効果が得られないためである。【００１４】
本願の第３の発明は、Ａｇフィラー粒子と、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｚｎ及びＡｌの群から選ばれる少なくとも１種の金属フィラー粒子とを混合してなる金属フィラー粒子成分、並びに樹脂成分を含んでなることを特徴とする導電性接着剤を提供する。金属フィラー粒子は５〜３０μｍの平均粒子径を有することが好ましい。また、樹脂成分は熱硬化性樹脂を主成分とすることが好ましい。【００１５】
本願の第１〜第３の発明の合金に関して、Ｃｕは合金の機械的特性向上を目的として配合する。合金中のＣｕの含有量は、０．１〜１．０重量％の範囲が好ましく、０．２〜０．９重量％の範囲がより好ましい。Ｃｕ含有量が０．１重量％よりも少量であれば、その機械的特性を向上するという効果が得られず、１．０重量％を超えると合金がより脆くなる傾向を示して機械的特性に関して逆効果となるためである。【００１６】
本願の第１〜第３の発明の合金に関して、ＮｉはＳｎの酸化抑制を目的として配合する。合金中のＮｉの含有量は、０．０１〜１．０重量％の範囲が好ましく、０．１〜０．５重量％の範囲がより好ましい。Ｎｉ含有量が０．１重量％よりも少量であれば、そのＳｎの酸化抑制という効果が得られず、１．０重量％を超えると強固なＮｉ酸化膜が形成されて融点が上昇して、Ｓｎ酸化抑制の効果は得られないためである。【００１７】
本願の第４の発明は、Ａｇフィラー粒子の表面にＳｎ含有金属による被覆層を設けた金属フィラー粒子成分、並びに樹脂成分を含んでなることを特徴とする導電性接着剤を提供する。１つの態様において、この導電性接着剤の金属フィラー粒子成分は、熱処理して、少なくともＡｇフィラー粒子の表面においてＡｇと前記被覆層の金属とを合金化させることができる。もう１つの態様において、Ｓｎ含有金属にはＳｎのみを成分とする金属を用いることもできる。また、もう１つの態様において、Ｓｎ含有金属には、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｎｉ及びＡｇの群から選ばれる少なくとも１種の金属とＳｎとの合金を用いることもできる。被覆はメッキなどの手段によって行うことができる。金属フィラー粒子は５〜３０μｍの平均粒子径を有することが好ましい。また、樹脂成分は熱硬化性樹脂を主成分とすることが好ましい。【００１８】
本願の第４の発明に関して、ＳｎとＣｕ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｎｉ及びＡｇの群から選ばれる少なくとも１種の金属との合金又はＳｎ単独によって形成された被覆層を熱処理して、少なくともその被覆層の内側のＡｇフィラー粒子の表面において、Ａｇと前記被覆層の金属とを合金化させると、Ａｇと前記被覆層の金属とが合金化した部分がＡｇよりも遙かに低い融点を示すようにすることができる。【００１９】
本願の第１〜第４の発明に共通する特徴として、金属フィラー粒子成分中のＡｇ含量は５０重量％以上であり、従ってＡｇ以外の金属の含量は５０重量％以下である。【００２０】
本願の第５の発明は、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｎｉ、及びＡｇの群から選ばれる少なくとも１種の金属とＳｎとの合金からなる金属フィラー粒子成分、並びに樹脂成分を含んでなることを特徴とする導電性接着剤を提供する。この発明において、金属フィラー粒子成分には、必須の成分であるＳｎに、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｎｉ、及びＡｇの群から選ばれる少なくとも１種の金属を配合した合金組成の金属フィラー粒子を用いる。また、この発明の１つの変更態様として、前記合金組成の金属フィラー粒子とＳｎフィラー粒子との混合物を調製して、金属フィラー粒子成分とすることもできる。金属フィラー粒子は５〜３０μｍの平均粒子径を有することが好ましい。また、樹脂成分は熱硬化性樹脂を主成分とすることが好ましい。【００２１】
本願の第５の発明に関して、Ｂｉを配合することによって、金属フィラー粒子のぬれ性を向上すること、及び低融点化を図ることができる。Ｂｉの含有量は、０．１重量％より少ないとぬれ性を向上させる効果が得られず、６０重量％を超えるとぬれ性向上及び低融点化の効果が得られないので、０．１〜６０重量％の範囲であることが好ましい。【００２２】
本願の第５の発明に関して、Ｉｎを配合することによって、金属フィラー粒子の低融点化を図ることができる。Ｉｎの含有量は、１重量％より少ないと低融点化の効果が十分に得られず、６０重量％を超えても同様にそれ以上の低融点化の効果が得られないので、１〜６０重量％の範囲であることが好ましい。【００２３】
本願の第５の発明に関して、Ｃｕ及びＡｇを配合することによって、合金の機械的特性の向上を図ることができる。Ｃｕの含有量は、０．１重量％よりも少量であれば、その機械的特性に対する効果は得られないため、０．１重量％以上であることが好ましい。より好ましいＣｕの含有量は、０．５〜０．７重量％の範囲である。【００２４】
本願の第５の発明に関して、Ａｇの含有量は、０．１重量％よりも少量であれば、機械的特性に対する効果は得られず、５重量％を超えると急激に融点が上昇するため、０．１〜５重量％の範囲である。【００２５】
本願の第５の発明に関して、Ｎｉを配合することによって、Ｓｎの酸化抑制を図ることができる。Ｎｉの含有量は、０．０１重量％よりも少量であれば、そのＳｎの酸化抑制という効果が得られず、１．０重量％を超えると強固なＮｉ酸化膜が形成されて、融点が上昇し、効果は得られない。Ｎｉ含有量は、０．０１〜０．１重量％Ｎｉが好適である。【００２６】
本願の第１〜第５の発明に共通する特徴として、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｚｎ及びＡｌの群に属する金属はＡｇよりもイオン化傾向が大きいので、これらの金属をＡｇと共存させることによって、Ａｇのイオン化を有効に抑制することができる。共存には、Ａｇ粒子とＣｕ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｚｎ及びＡｌの群の１種又は２種以上の金属粒子とを混合する形態も、ＡｇとＣｕ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｚｎ及びＡｌの群の１種又は２種以上の金属とを合金化する形態も含まれる。Ａｇに加えて、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｚｎ及びＡｌの群の１種又は２種以上の合金が存在することによって、マイグレーションを抑制する効果及び硫化を抑制する効果が認められるようになる。Ｃｕ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｚｎ及びＡｌの群の１種又は２種以上の合金は、Ａｇに対して少なくとも０．１重量％添加すれば、Ａｇのマイグレーション抑制効果及び硫化を抑制する効果が認められる。【００２７】
本願の第６の発明は、第１〜第５の発明に係る導電性接着剤において、樹脂成分中の第１の成分として用いる熱硬化性樹脂のための硬化剤が、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｚｎ及びＡｌの群から選ばれる金属の錯体を含むことを特徴とする。Ｃｕ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｚｎ及びＡｌ等のＡｇよりもイオン化傾向が大きいので、これらの金属をＡｇと共存させることによって、Ａｇのイオン化を有効に抑制することができる。【００２８】
第１〜第５の発明に係る導電性接着剤において、樹脂成分中に、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｚｎ及びＡｌ等のＡｇよりもイオン化傾向が大きい金属を含有する有機化合物又は金属錯体を含ませることによっても、Ａｇのマイグレーション抑制効果が認められる。【００２９】
本願の各発明に共通する事項であるが、導電性接着剤の樹脂成分としては、当業者に既知の種々の熱硬化性樹脂を用いることができる。本発明では、熱硬化性樹脂として、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、フェノール系樹脂、ポリイミド系樹脂、熱硬化性ポリウレタン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等を用いることができるが、好ましい熱硬化性樹脂はエポキシ系樹脂である。エポキシ系樹脂は一液硬化型、二液硬化型など種々のものを用いることができるが、一液硬化型のものが好ましい。また、熱硬化性樹脂を用いる場合には、基本的に当業者に既知の硬化性樹脂の系（特定の硬化性樹脂及びその硬化に必要とされる特定の種類の硬化剤等を必要な量で含む系）を樹脂成分に含めて用いる。【００３０】
更に、樹脂成分が還元性を有する樹脂を含む場合には、加熱硬化過程中でも導電性接着剤組成物内をある程度還元性雰囲気に保つことができるので、加熱硬化過程において金属フィラー粒子の表面に酸化膜が生じることを実質的に防止することができる。加熱硬化過程中における金属フィラー粒子表面の酸化を防止することによって、加熱硬化過程における低融点金属成分の溶融不良や、Ａｇフィラー粒子表面に酸化膜が生成することを防止することができる。【００３１】
１つの形態において、還元性のある樹脂はカルボキシル基を有する化合物、例えばカルボン酸を含むことが好ましい。樹脂中にそのような化合物を加えることによって、低融点金属の酸化膜を除去し（低融点金属の表面に酸化膜が生成することを防止し）、溶融し易くするため還元剤としての作用を発現させることができる。尚、そのような化合物には、脂肪族カルボン酸、芳香族カルボン酸、脂環式カルボン酸等の種々のカルボン酸を用いることができる。そのような化合物の例として、アジピン酸、アビチエン酸、アスコルビン酸、アクリル酸、クエン酸、ポリアクリル酸、リンゴ酸、ピメリン酸、パルミチン酸、ミリスチン酸、ラウリン酸、セバシン酸、スベリン酸、マレイン酸、コハク酸、アゼライン酸、フマル酸、グルタル酸、マロン酸等を挙げることができる。また、そのカルボン酸は、Ｎａ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｋ等の金属塩の形態であることが好ましい。【００３２】
樹脂成分に第１の樹脂成分と第２の樹脂成分とを用いる場合の割合は、重量基準で、第１の樹脂成分：第２の樹脂成分が９０：１０〜１０：９０の範囲、特に５０：５０〜８０：２０の範囲が好ましい。また、金属フィラー粒子成分に対する第２の樹脂成分の割合は、２０重量％以下が好適である。２０重量％を超えると、還元剤及び／又は硬化剤としての作用にそれ以上の変化は認められないためである。第２の樹脂成分が硬化剤として作用する場合には、第１の樹脂成分に用いる硬化剤の使用量を減らすこともできる。
【発明の効果】
【００３３】
本願第１の発明の導電性接着剤は、その金属フィラー粒子成分をＳｎ、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｂｉ及びＮｉの群から選ばれる少なくとも１種の金属とＡｇとの合金によって作製しているので、そのＡｇ成分は合金組成の一部となっている。従って、この導電性接着剤を２つの接点の接合に使用した場合に、Ａｇフィラー粒子がマイグレーションを生じたり、硫化されたりすることを有効に防止することができる。【００３４】
本願第２の発明の導電性接着剤に関して、Ｓｎ、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｂｉ及びＮｉの群から選ばれる少なくとも１種の金属とＡｇとの合金による金属フィラー粒子の中で、そのＡｇ成分は合金組成の一部となっているので、この導電性接着剤を２つの接点の接合に使用した場合に、その金属フィラー粒子からＡｇフィラー粒子がマイグレーションを生じたり、又はＡｇフィラー粒子が硫化されたりすることを有効に防止することができる。更に、この合金はＡｇと対比して遙かに低い融点を有することから、合金による金属フィラー粒子とＡｇフィラー粒子との混合物を金属フィラー粒子成分とするこの導電性接着剤を適用後、加熱すると、流動状態を保っている樹脂成分の中で、合金組成の金属フィラー粒子は溶融及び流動して、Ａｇフィラー粒子の周りを包囲し又はＡｇフィラー粒子どうしの間を連絡し及び合一化し、樹脂成分の中で実質的に金属接合又は金属結合を形成して導電経路を形成することができる。その後、熱硬化性樹脂が硬化すると、熱硬化性樹脂の中でフィラー粒子が合一化して相互に連絡して形成した導通経路が得られる。従って、少なくともＡｇフィラー粒子の表面は合金によって包囲されているので、適用後において、Ａｇフィラー粒子がマイグレーションを生じたり、硫化を生じたりすることを有効に防止することができると考えられる。【００３５】
本願の第３の発明の導電性接着剤は、Ａｇフィラー粒子と、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｚｎ及びＡｌの群から選ばれる少なくとも１種の金属フィラー粒子とを混合してなる金属フィラー粒子を用いており、Ａｇ以外の金属フィラー粒子がそれ自体比較的低い融点を有すること及びＡｇよりも大きいイオン化傾向を有することによって、この導電性接着剤を２つの接点の接合に使用した場合に、Ａｇフィラー粒子がマイグレーションを生じたり、硫化されたりすることを有効に防止することができる。【００３６】
本願の第４の発明の導電性接着剤では、Ａｇフィラー粒子の表面にＳｎ含有金属による被覆層を設けた金属フィラー粒子を用いる。この金属フィラー粒子は、Ａｇよりも大きいイオン化傾向を有するＳｎを主成分とする金属の被覆層を有するため、Ａｇフィラー粒子がマイグレーションを生じたり、硫化されたりすることを有効に防止することができる。更に、この金属フィラー粒子は、熱処理することによって、Ａｇフィラー粒子の表面（即ち、Ａｇフィラー粒子とＳｎ含有金属の被覆層との界面）において少なくともＡｇ−Ｓｎ合金を形成しており、場合によって合金はその他の金属をも組成に含むことができる。ＳｎはＡｇよりも大きいイオン化傾向を有しており、その合金は比較的低い融点を有し得る。従って、この導電性接着剤を２つの接点の接合に使用した場合に、Ａｇフィラー粒子がマイグレーションを生じたり、硫化されたりすることを有効に防止することができる。【００３７】
本願の第５の発明の導電性接着剤は、Ｓｎを必須の成分とする合金組成の金属フィラー粒子であって、比較的低融点の金属フィラー粒子を用いることから、この導電性接着剤を適用後、加熱すると、金属フィラー粒子どうしが接触することによって導電パスを形成することに加えて、金属フィラー粒子の少なくとも表面部分、好ましくは全体が溶融して、流動状態を保っている樹脂成分の中で溶融状態の金属フィラー粒子の金属成分どうしが合一化及び連絡して、実質的に金属接合又は金属結合を形成する。その後、熱硬化性樹脂が硬化すると、熱硬化性樹脂の中でフィラー粒子が合一化して相互に連絡して形成した導通経路が得られる。【００３８】
本願の第６の発明の導電性接着剤は、第１〜第５の発明に係る導電性接着剤において、樹脂成分中の第１の成分として用いる熱硬化性樹脂のための硬化剤が、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｚｎ及びＡｌの群から選ばれる金属の錯体を含むことを特徴とする。Ｃｕ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｚｎ及びＡｌ等のＡｇよりもイオン化傾向が大きいので、これらの金属をＡｇと共存させることによって、Ａｇのイオン化を有効に抑制することができる。【００３９】
尚、本発明の導電性接着剤は、電子部品接合用または配線形成に使用することができる。また、使用例としては、ＣＣＤ素子、フォログラム素子、チップ部品等の電子部品の接続用及びそれらを接合する基板の配線形成に用いることができる。それによって形成した電子部品及び基板は、ＤＶＤ、携帯電話、ポータブルＡＶ機器、ノートＰＣ、デジタルカメラ等の種々の電気製品に使用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
（実施の形態１）
表１の各実施例に示す組成を有するように、ＡｇとＡｇ以外の金属との合金組成を調製し、その合金を粒状化して、約５μｍの平均粒子径を有する金属フィラー粒子を作製した。この金属フィラー粒子８０重量部を、熱硬化性エポキシ樹脂２０重量部に添加して、本願第１の発明の導電性接着剤を作製した。本願の発明に用いるのに好ましいエポキシ樹脂として、例えば、エピコート828、エピコート807（ジャパンエポキシレジン（JER）製）を挙げることができる。この実施の形態では、熱硬化性エポキシ樹脂にはエピコート828（ジャパンエポキシレジン（JER）製）を、硬化剤には２ＰＨＺ（四国化成製）を用いた。
尚、各実施例について、実施例の番号の後に「−ａ」の記号を付した例は、金属フィラー粒子の調製段階で、Ａｇフィラー粒子の表面にＳｎ含有金属の被覆層を設けた例であり、
実施例の番号の後に「−ｂ」の記号を付した例は、金属フィラー粒子の調製段階で、Ｓｎ含有金属の被覆層を形成後、熱処理した例である。
各実施例の導電性接着剤を、ＪＩＳＺ３１９７に規定されている櫛形電極に印刷し、１５０℃にて１０分間で硬化した。電極間にはＤＣ４５〜５０Ｖを印加し、８５℃−８５％の恒温恒湿層で１０００時間放置した後、接合部にＡｇのマイグレーションが発生するか否かを調べた。Ａｇのマイグレーションが発生したか否かは、拡大鏡（２０倍以上）で確認し、一方の極から他方の極への樹枝状の金属の生成が見られれば、マイグレーションの発生とみなした。
使用した金属フィラー粒子成分（重量％）とマイグレーション発生の結果を表１に示す。
【表１】
2007052661.tif 000002
マイグレーションの発生の評価：
○＝マイグレーションは発生しなかった
×＝マイグレーションが発生した
このマイグレーションの発生の評価方法を、以下のすべての実施の形態に適用する。【００４１】
（実施の形態２）
表２の各実施例に示す組成を有するように、ＳｎとＳｎ以外の金属との合金組成を調製し、その合金を粒状化して、約５μｍの平均粒子径を有する合金フィラー粒子を作製した。この合金フィラー粒子８０重量部を、熱硬化性エポキシ樹脂２０重量部に添加して、本願第５の発明の導電性接着剤を作製した。熱硬化性エポキシ樹脂にはエピコート828（ジャパンエポキシレジン（JER）製）を、硬化剤には２ＰＨＺ（四国化成製）を用いた。
各実施例の導電性接着剤を用いて、マイグレーションが発生するか否かを、実施の形態１と同様にして調べた。使用した金属フィラー粒子成分（重量％）とマイグレーション発生の結果を表２に示す。
【表２】
2007052661.tif 000003
【００４２】
（実施の形態３）
表３の各実施例に示す組成を有する金属を用いてメッキ法により、約５μｍの平均粒子径を有するＡｇフィラー粒子の表面に金属の被覆層を形成した。これを各実施例の金属の組成の融点を約２０℃上回る温度（融点＋約２０℃の温度）に加熱処理して、各金属フィラー粒子の少なくともＡｇフィラー粒子の表面においてＡｇと被覆層の金属成分とを合金化させて、本願第４の発明の金属フィラー粒子成分を作製した。Ａｇと被覆層の金属とを１０：１の重量比で使用した。このようにして得られた金属フィラー粒子成分８０重量部を、熱硬化性エポキシ樹脂２０重量部に添加して、本願第４の発明の導電性接着剤を作製した。熱硬化性エポキシ樹脂にはエピコート828（ジャパンエポキシレジン（JER）製）を、硬化剤には２ＰＨＺ（四国化成製）を用いた。
各実施例の導電性接着剤を用いて、Ａｇのマイグレーションが発生するか否かを、実施の形態１と同様にして調べた。使用した金属フィラー粒子成分（重量％）とマイグレーション発生の結果を表３に示す。
【表３】
2007052661.tif 000004
【００４３】
（実施の形態４）
表１の各実施例に示す組成（Ａｇを除く）を有する金属からなる金属フィラー粒子であって、約５μｍの平均粒子径を有する粒子を作製し、約５μｍの平均粒子径を有するＡｇフィラー粒子と混合して、本願第３の発明の金属フィラー粒子成分を作製した。金属フィラー粒子とＡｇフィラー粒子とを１：１０の重量比で使用した。この金属フィラー粒子成分８０重量部を、熱硬化性エポキシ樹脂２０重量部に添加して、本願第３の発明の導電性接着剤を作製した。熱硬化性エポキシ樹脂にはエピコート828（ジャパンエポキシレジン（JER）製）を、硬化剤には２ＰＨＺ（四国化成製）を用いた。
各実施例の導電性接着剤を用いて、Ａｇのマイグレーションが発生するか否かを、実施の形態１と同様にして調べた。使用した金属フィラー粒子成分（重量％）とマイグレーション発生の結果は表２と同様であった。【００４４】
（実施の形態５）
表４の各実施例に示す組成を有するＳｎとＳｎ以外の金属との合金組成を調製し、その合金を粒状化して、約５μｍの平均粒子径を有する合金フィラー粒子を作製した。これとは別に、約５μｍの平均粒子径を有するＳｎフィラー粒子を供給し、上記合金フィラー粒子とＳｎフィラー粒子とを１：１０の重量比で混合して、本願第５の発明に変更を加えた態様の金属フィラー粒子成分を作製した。このようにして得られた金属フィラー粒子成分８０重量部を、熱硬化性エポキシ樹脂２０重量部に添加して、導電性接着剤を作製した。熱硬化性エポキシ樹脂にはエピコート828（ジャパンエポキシレジン（JER）製）を、硬化剤には２ＰＨＺ（四国化成製）を用いた。
各実施例の導電性接着剤を用いて、回路基板にＩＣチップを接合した。得られた回路基板の処理、及び接合部にＡｇのマイグレーションが発生するか否かを、実施の形態１と同様にして調べた。使用した金属フィラー粒子成分（重量％）とマイグレーション発生の結果を表４に示す。
【表４】
2007052661.tif 000005
【００４５】
（実施の形態６）
この実施の形態では、熱硬化性樹脂用の硬化剤として、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｚｎ及びＡｌの群から選ばれる金属錯体を含む硬化剤を使用する場合に、さらにＡｇのマイグレーション抑制効果が得られることを確認した。樹脂成分は、次のようにして調製した。熱硬化性樹脂としてエピコート828（ジャパンエポキシレジン（JER）製）を用いた。硬化剤には、表４に示すように、それぞれＣｕ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｚｎ又はＡｌの金属錯体（アジピン酸の金属塩）を含む硬化剤を用いた。硬化剤の熱硬化性樹脂に対する重量比は、２０：８０とした。
各実施例の導電性接着剤を用いて、接合部にＡｇのマイグレーションが発生するか否かを、実施の形態１と同様にして調べた。また、金属成分にＡｇを用い、熱硬化性エポキシ樹脂にはエピコート828（ジャパンエポキシレジン（JER）製）を、硬化剤には２ＰＨＺ（四国化成製）を用いた。使用した導電性接着剤の組成とマイグレーション発生の結果を表４に示す。この実施の形態によれば、マイグレーション発生を抑制することができるだけではなく、硬化特性及び時間に関する性質も向上した。
【表５】
2007052661.tif 000006
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明にかかる導電性接着剤は、そのフィラー粒子に低融点金属を含有させることにより、導電性接着剤の加熱硬化過程において、低融点金属フィラー粒子を溶融させ、フィラー粒子間に金属接合を形成させ、導通経路を形成させることにより、バルク金属並みでかつ安定した体積抵抗率を実現することが可能になるので、硬化温度が鉛フリーはんだの融点より比較的低い導電性接着剤によるはんだ付けにおいては、電子部品の熱損傷は軽減されるため電子機器の実装において、はんだに代わる材料として有用である。
【手続補正書】
【提出日】平成20年5月21日(2008.5.21)
【手続補正１】
【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】
Ａｇフィラー粒子の表面に設けられたＳｎ含有金属の被覆層を熱処理して、少なくとも前記Ａｇフィラー粒子の表面に合金層を設けた金属フィラー粒子成分、並びに樹脂成分を含んでなることを特徴とする導電性接着剤。
【請求項２】
請求項１に記載の金属フィラー粒子と、Ｓｎフィラー粒子とを混合してなる金属フィラー粒子成分、並びに樹脂成分を含んでなることを特徴とする導電性接着剤。
【請求項３】
Ｓｎ含有金属が、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｎｉ及びＡｇの群から選ばれる少なくとも１つの金属とＳｎとの合金であることを特徴とする請求項１または２に記載の導電性接着剤。
【請求項４】
Ｓｎ含有金属のＳｎ重量％が９６．５％以上である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接着剤。
【請求項５】
熱処理温度がＳｎ含有金属の融点以上で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接着剤。
【請求項６】
金属錯体を含む硬化剤をさらに含む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接着剤。
【請求項７】
金属錯体がアジピン酸の金属塩であることを特徴とする請求項６に記載の導電性接着剤。
【請求項８】
アジピン酸の金属塩の金属がＣｕ、Ｓｎ、Ｎｉ，Ｚｎ、Ａｌのいずれか１つであることを特徴とする請求項７に記載の導電性接着剤。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の導電性接着剤を用いて電気電子部品が接着されていることを特徴とする回路基板。
【手続補正２】
【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、電子回路基板の電子部品実装または配線形成に用いるための導電性接着剤に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子部品実装するための接合材料には、Ｓｎ−Ｐｂ系はんだ材料、特に６３Ｓｎ−３７Ｐｂ共晶組成（Ｓｎ６３重量％及びＰｂ３７重量％の組成）を有するＳｎ−Ｐｂ共晶はんだ材料が一般的に用いられていた。
【０００３】
しかし、近年、電子部品実装において、はんだ付け部の機械的強度向上や熱衝撃強度等の信頼性特性向上への要求が高まってきている。一方、地球環境保護の関心が高まる中、電子回路基板などの産業廃棄物の処理についての法規制も進みつつあり、鉛も世界的に法規制の対象となりつつある。
【０００４】
そこで、接合材料も、Ｓｎ−Ｐｂ系はんだ材料から、鉛を含まないはんだ材料、いわゆる鉛フリーはんだ材料への移行が図られつつある。２種の金属を主成分とする鉛フリーはんだの代表例には、共晶型合金材料であって濡れ性に優れる材料として、Ｓｎ−Ａｇ系はんだがある（特許文献１）。
【０００５】
Ｓｎ−Ａｇ系はんだの融点は、Ｓｎ−Ｐｂ系はんだの融点（約１８３℃）と比べて３０〜４０℃程度高いので、Ｓｎ−Ａｇ系はんだを用いる場合のはんだ付け温度は、Ｓｎ−Ｐｂ系はんだを用いる場合よりも高くなる。そのため、Ｓｎ−Ａｇ系はんだを用いると、電子部品を実装する際の実装温度が電子部品の耐熱温度以上になる事態が生じることがあり、そのような場合には電子部品を損傷させ得るという問題点を有していた。
【０００６】
上述のように、はんだの融点は実装温度に影響し得るので、より低融点化を達成し得る鉛フリーはんだが開発されてきている。更に、そのような鉛フリーはんだの金属成分と樹脂成分、特に熱硬化性樹脂成分とを配合した導電性接着剤が開発されてきている。金属成分の融点及び熱硬化性樹脂成分の硬化温度の両者が比較的低い導電性接着剤を用いると、電子部品を実装する際に、電子部品の熱による損傷を防止ないし軽減することができるので、そのような導電性接着剤ははんだに代わる接合材料として注目されている。（特許文献２）
【特許文献１】特許第３０２７４４１号明細書
【特許文献２】特開平１０−１６３６０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一般的な導電性接着剤は、鉛フリーはんだの金属成分を塊状形態から薄片状形態までのいずれかの形態としたフィラー粒子と熱硬化性樹脂成分とを所定の割合で配合して形成されている。このような導電性接着剤を用いて、回路基板に電子部品を接合すると、バルク金属である鉛フリーはんだによる接合の場合と比べて体積抵抗率が高くなったり、同じ組成の導電性接着剤を用いても、場合によって体積抵抗率にばらつきが生じたりする傾向があった。そのため、導電性接着剤は用途が限定されていた。
【０００８】
特に、金属成分としてＡｇフィラー粒子を含む導電性接着剤を用いて電子部品の接合を行った場合には、その電子部品を使用する環境によってはＡｇフィラー粒子がマイグレーションを生じたり及び／又は硫化されることがあった。
【０００９】
金属成分としてＡｇフィラー粒子を含む導電性接着剤の場合、Ａｇフィラー粒子は導電性接着剤の主要な導電性成分であるため、Ａｇフィラー粒子がマイグレーションを生じた場合及び硫化された場合のいずれの場合であっても、その接合部又は配線形成部の抵抗率が上昇することになる。このことは、その電子部品の信頼性の経時的な低下をまねき、その電子部品及びその電子部品を使用した電気電子機器の寿命が短くなることにつながり得る。従って、金属フィラー粒子、特にＡｇフィラー粒子のマイグレーション及び硫化を防止することが求められていた。
【００１０】
本発明は、金属成分としての金属フィラー粒子及び樹脂成分としての熱硬化性樹脂を含んでなる導電性接着剤であって、接合後においてＡｇフィラー粒子のマイグレーション及び硫化の発生を防止す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。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本願の第１の発明は、Ｓｎ、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｂｉ及びＮｉの群から選ばれる少なくとも１種の金属とＡｇとの合金からなる金属フィラー粒子成分、並びに樹脂成分を含んでなることを特徴とする導電性接着剤を提供する。本願の第１の発明において、金属フィラー粒子成分には、必須の成分であるＡｇ成分と、Ｓｎ、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｂｉ及びＮｉの群から選ばれる少なくとも１種の金属成分との合金組成を有するものを用いる。金属フィラー粒子は５〜３０μｍの平均粒子径を有することが好ましい。また、樹脂成分は熱硬化性樹脂を主成分とすることが好ましい。
【００１２】
本願の第２の発明は、Ｓｎ、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｂｉ及びＮｉの群から選ばれる少なくとも１種の金属とＡｇとの合金からなるフィラー粒子とＡｇフィラー粒子とを混合してなる金属フィラー粒子成分、並びに樹脂成分を含んでなることを特徴とする導電性接着剤を提供する。本願の第２の発明の金属フィラー粒子成分には、上述した第１の発明の金属フィラー粒子成分として用いることができる合金組成の金属フィラー粒子と、Ａｇフィラー粒子との混合物を用いる。金属フィラー粒子は５〜３０μｍの平均粒子径を有することが好ましい。また、樹脂成分は熱硬化性樹脂を主成分とすることが好ましい。
【００１３】
本願の第１及び第２の発明の合金に関して、Ｂｉ及びＩｎはその合金の低融点化を目的として配合する。合金中のＢｉの含有量は、０．１〜７０重量％の範囲が好ましく、１０〜６０重量％の範囲がより好適である。Ｂｉの含有量が０．１重量％より少ないと低融点化の効果が十分に得られず、７０重量％を超えるとそれ以上の低融点化の効果が得られないためである。合金中のＩｎの含有量は、１．０〜７０重量％の範囲が好ましく、２．０〜６０重量％の範囲がより好適である。Ｉｎの含有量が１．０重量％より少ないと低融点化の効果が十分に得られず、７０重量％を超えるとそれ以上の低融点化の効果が得られないためである。
【００１４】
本願の第３の発明は、Ａｇフィラー粒子と、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｚｎ及びＡｌの群から選ばれる少なくとも１種の金属フィラー粒子とを混合してなる金属フィラー粒子成分、並びに樹脂成分を含んでなることを特徴とする導電性接着剤を提供する。金属フィラー粒子は５〜３０μｍの平均粒子径を有することが好ましい。また、樹脂成分は熱硬化性樹脂を主成分とすることが好ましい。
【００１５】
本願の第１〜第３の発明の合金に関して、Ｃｕは合金の機械的特性向上を目的として配合する。合金中のＣｕの含有量は、０．１〜１．０重量％の範囲が好ましく、０．２〜０．９重量％の範囲がより好ましい。Ｃｕ含有量が０．１重量％よりも少量であれば、その機械的特性を向上するという効果が得られず、１．０重量％を超えると合金がより脆くなる傾向を示して機械的特性に関して逆効果となるためである。
【００１６】
本願の第１〜第３の発明の合金に関して、ＮｉはＳｎの酸化抑制を目的として配合する。合金中のＮｉの含有量は、０．０１〜１．０重量％の範囲が好ましく、０．１〜０．５重量％の範囲がより好ましい。Ｎｉ含有量が０．１重量％よりも少量であれば、そのＳｎの酸化抑制という効果が得られず、１．０重量％を超えると強固なＮｉ酸化膜が形成されて融点が上昇して、Ｓｎ酸化抑制の効果は得られないためである。
【００１７】
本願の第４の発明は、Ａｇフィラー粒子の表面にＳｎ含有金属による被覆層を設けた金属フィラー粒子成分、並びに樹脂成分を含んでなることを特徴とする導電性接着剤を提供する。１つの態様において、この導電性接着剤の金属フィラー粒子成分は、熱処理して、少なくともＡｇフィラー粒子の表面においてＡｇと前記被覆層の金属とを合金化させることができる。もう１つの態様において、Ｓｎ含有金属にはＳｎのみを成分とする金属を用いることもできる。また、もう１つの態様において、Ｓｎ含有金属には、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｎｉ及びＡｇの群から選ばれる少なくとも１種の金属とＳｎとの合金を用いることもできる。被覆はメッキなどの手段によって行うことができる。金属フィラー粒子は５〜３０μｍの平均粒子径を有することが好ましい。また、樹脂成分は熱硬化性樹脂を主成分とすることが好ましい。
【００１８】
本願の第４の発明に関して、ＳｎとＣｕ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｎｉ及びＡｇの群から選ばれる少なくとも１種の金属との合金又はＳｎ単独によって形成された被覆層を熱処理して、少なくともその被覆層の内側のＡｇフィラー粒子の表面において、Ａｇと前記被覆層の金属とを合金化させると、Ａｇと前記被覆層の金属とが合金化した部分がＡｇよりも遙かに低い融点を示すようにすることができる。
【００１９】
本願の第１〜第４の発明に共通する特徴として、金属フィラー粒子成分中のＡｇ含量は５０重量％以上であり、従ってＡｇ以外の金属の含量は５０重量％以下である。
【００２０】
本願の第５の発明は、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｎｉ、及びＡｇの群から選ばれる少なくとも１種の金属とＳｎとの合金からなる金属フィラー粒子成分、並びに樹脂成分を含んでなることを特徴とする導電性接着剤を提供する。この発明において、金属フィラー粒子成分には、必須の成分であるＳｎに、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｎｉ、及びＡｇの群から選ばれる少なくとも１種の金属を配合した合金組成の金属フィラー粒子を用いる。また、この発明の１つの変更態様として、前記合金組成の金属フィラー粒子とＳｎフィラー粒子との混合物を調製して、金属フィラー粒子成分とすることもできる。金属フィラー粒子は５〜３０μｍの平均粒子径を有することが好ましい。また、樹脂成分は熱硬化性樹脂を主成分とすることが好ましい。
【００２１】
本願の第５の発明に関して、Ｂｉを配合することによって、金属フィラー粒子のぬれ性を向上すること、及び低融点化を図ることができる。Ｂｉの含有量は、０．１重量％より少ないとぬれ性を向上させる効果が得られず、６０重量％を超えるとぬれ性向上及び低融点化の効果が得られないので、０．１〜６０重量％の範囲であることが好ましい。
【００２２】
本願の第５の発明に関して、Ｉｎを配合することによって、金属フィラー粒子の低融点化を図ることができる。Ｉｎの含有量は、１重量％より少ないと低融点化の効果が十分に得られず、６０重量％を超えても同様にそれ以上の低融点化の効果が得られないので、１〜６０重量％の範囲であることが好ましい。
【００２３】
本願の第５の発明に関して、Ｃｕ及びＡｇを配合することによって、合金の機械的特性の向上を図ることができる。Ｃｕの含有量は、０．１重量％よりも少量であれば、その機械的特性に対する効果は得られないため、０．１重量％以上であることが好ましい。より好ましいＣｕの含有量は、０．５〜０．７重量％の範囲である。
【００２４】
本願の第５の発明に関して、Ａｇの含有量は、０．１重量％よりも少量であれば、機械的特性に対する効果は得られず、５重量％を超えると急激に融点が上昇するため、０．１〜５重量％の範囲である。
【００２５】
本願の第５の発明に関して、Ｎｉを配合することによって、Ｓｎの酸化抑制を図ることができる。Ｎｉの含有量は、０．０１重量％よりも少量であれば、そのＳｎの酸化抑制という効果が得られず、１．０重量％を超えると強固なＮｉ酸化膜が形成されて、融点が上昇し、効果は得られない。Ｎｉ含有量は、０．０１〜０．１重量％Ｎｉが好適である。
【００２６】
本願の第１〜第５の発明に共通する特徴として、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｚｎ及びＡｌの群に属する金属はＡｇよりもイオン化傾向が大きいので、これらの金属をＡｇと共存させることによって、Ａｇのイオン化を有効に抑制することができる。共存には、Ａｇ粒子とＣｕ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｚｎ及びＡｌの群の１種又は２種以上の金属粒子とを混合する形態も、ＡｇとＣｕ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｚｎ及びＡｌの群の１種又は２種以上の金属とを合金化する形態も含まれる。Ａｇに加えて、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｚｎ及びＡｌの群の１種又は２種以上の合金が存在することによって、マイグレーションを抑制する効果及び硫化を抑制する効果が認められるようになる。Ｃｕ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｚｎ及びＡｌの群の１種又は２種以上の合金は、Ａｇに対して少なくとも０．１重量％添加すれば、Ａｇのマイグレーション抑制効果及び硫化を抑制する効果が認められる。
【００２７】
本願の第６の発明は、第１〜第５の発明に係る導電性接着剤において、樹脂成分中の第１の成分として用いる熱硬化性樹脂のための硬化剤が、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｚｎ及びＡｌの群から選ばれる金属の錯体を含むことを特徴とする。Ｃｕ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｚｎ及びＡｌ等のＡｇよりもイオン化傾向が大きいので、これらの金属をＡｇと共存させることによって、Ａｇのイオン化を有効に抑制することができる。
【００２８】
第１〜第５の発明に係る導電性接着剤において、樹脂成分中に、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｚｎ及びＡｌ等のＡｇよりもイオン化傾向が大きい金属を含有する有機化合物又は金属錯体を含ませることによっても、Ａｇのマイグレーション抑制効果が認められる。
【００２９】
本願の各発明に共通する事項であるが、導電性接着剤の樹脂成分としては、当業者に既知の種々の熱硬化性樹脂を用いることができる。本発明では、熱硬化性樹脂として、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、フェノール系樹脂、ポリイミド系樹脂、熱硬化性ポリウレタン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等を用いることができるが、好ましい熱硬化性樹脂はエポキシ系樹脂である。エポキシ系樹脂は一液硬化型、二液硬化型など種々のものを用いることができるが、一液硬化型のものが好ましい。また、熱硬化性樹脂を用いる場合には、基本的に当業者に既知の硬化性樹脂の系（特定の硬化性樹脂及びその硬化に必要とされる特定の種類の硬化剤等を必要な量で含む系）を樹脂成分に含めて用いる。
【００３０】
更に、樹脂成分が還元性を有する樹脂を含む場合には、加熱硬化過程中でも導電性接着剤組成物内をある程度還元性雰囲気に保つことができるので、加熱硬化過程において金属フィラー粒子の表面に酸化膜が生じることを実質的に防止することができる。加熱硬化過程中における金属フィラー粒子表面の酸化を防止することによって、加熱硬化過程における低融点金属成分の溶融不良や、Ａｇフィラー粒子表面に酸化膜が生成することを防止することができる。
【００３１】
１つの形態において、還元性のある樹脂はカルボキシル基を有する化合物、例えばカルボン酸を含むことが好ましい。樹脂中にそのような化合物を加えることによって、低融点金属の酸化膜を除去し（低融点金属の表面に酸化膜が生成することを防止し）、溶融し易くするため還元剤としての作用を発現させることができる。尚、そのような化合物には、脂肪族カルボン酸、芳香族カルボン酸、脂環式カルボン酸等の種々のカルボン酸を用いることができる。そのような化合物の例として、アジピン酸、アビチエン酸、アスコルビン酸、アクリル酸、クエン酸、ポリアクリル酸、リンゴ酸、ピメリン酸、パルミチン酸、ミリスチン酸、ラウリン酸、セバシン酸、スベリン酸、マレイン酸、コハク酸、アゼライン酸、フマル酸、グルタル酸、マロン酸等を挙げることができる。また、そのカルボン酸は、Ｎａ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｋ等の金属塩の形態であることが好ましい。
【００３２】
樹脂成分に第１の樹脂成分と第２の樹脂成分とを用いる場合の割合は、重量基準で、第１の樹脂成分：第２の樹脂成分が９０：１０〜１０：９０の範囲、特に５０：５０〜８０：２０の範囲が好ましい。また、金属フィラー粒子成分に対する第２の樹脂成分の割合は、２０重量％以下が好適である。２０重量％を超えると、還元剤及び／又は硬化剤としての作用にそれ以上の変化は認められないためである。第２の樹脂成分が硬化剤として作用する場合には、第１の樹脂成分に用いる硬化剤の使用量を減らすこともできる。
【発明の効果】
【００３３】
本願第１の発明の導電性接着剤は、その金属フィラー粒子成分をＳｎ、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｂｉ及びＮｉの群から選ばれる少なくとも１種の金属とＡｇとの合金によって作製しているので、そのＡｇ成分は合金組成の一部となっている。従って、この導電性接着剤を２つの接点の接合に使用した場合に、Ａｇフィラー粒子がマイグレーションを生じたり、硫化されたりすることを有効に防止することができる。
【００３４】
本願第２の発明の導電性接着剤に関して、Ｓｎ、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｂｉ及びＮｉの群から選ばれる少なくとも１種の金属とＡｇとの合金による金属フィラー粒子の中で、そのＡｇ成分は合金組成の一部となっているので、この導電性接着剤を２つの接点の接合に使用した場合に、その金属フィラー粒子からＡｇフィラー粒子がマイグレーションを生じたり、又はＡｇフィラー粒子が硫化されたりすることを有効に防止することができる。更に、この合金はＡｇと対比して遙かに低い融点を有することから、合金による金属フィラー粒子とＡｇフィラー粒子との混合物を金属フィラー粒子成分とするこの導電性接着剤を適用後、加熱すると、流動状態を保っている樹脂成分の中で、合金組成の金属フィラー粒子は溶融及び流動して、Ａｇフィラー粒子の周りを包囲し又はＡｇフィラー粒子どうしの間を連絡し及び合一化し、樹脂成分の中で実質的に金属接合又は金属結合を形成して導電経路を形成することができる。その後、熱硬化性樹脂が硬化すると、熱硬化性樹脂の中でフィラー粒子が合一化して相互に連絡して形成した導通経路が得られる。従って、少なくともＡｇフィラー粒子の表面は合金によって包囲されているので、適用後において、Ａｇフィラー粒子がマイグレーションを生じたり、硫化を生じたりすることを有効に防止することができると考えられる。
【００３５】
本願の第３の発明の導電性接着剤は、Ａｇフィラー粒子と、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｚｎ及びＡｌの群から選ばれる少なくとも１種の金属フィラー粒子とを混合してなる金属フィラー粒子を用いており、Ａｇ以外の金属フィラー粒子がそれ自体比較的低い融点を有すること及びＡｇよりも大きいイオン化傾向を有することによって、この導電性接着剤を２つの接点の接合に使用した場合に、Ａｇフィラー粒子がマイグレーションを生じたり、硫化されたりすることを有効に防止することができる。
【００３６】
本願の第４の発明の導電性接着剤では、Ａｇフィラー粒子の表面にＳｎ含有金属による被覆層を設けた金属フィラー粒子を用いる。この金属フィラー粒子は、Ａｇよりも大きいイオン化傾向を有するＳｎを主成分とする金属の被覆層を有するため、Ａｇフィラー粒子がマイグレーションを生じたり、硫化されたりすることを有効に防止することができる。更に、この金属フィラー粒子は、熱処理することによって、Ａｇフィラー粒子の表面（即ち、Ａｇフィラー粒子とＳｎ含有金属の被覆層との界面）において少なくともＡｇ−Ｓｎ合金を形成しており、場合によって合金はその他の金属をも組成に含むことができる。ＳｎはＡｇよりも大きいイオン化傾向を有しており、その合金は比較的低い融点を有し得る。従って、この導電性接着剤を２つの接点の接合に使用した場合に、Ａｇフィラー粒子がマイグレーションを生じたり、硫化されたりすることを有効に防止することができる。
【００３７】
本願の第５の発明の導電性接着剤は、Ｓｎを必須の成分とする合金組成の金属フィラー粒子であって、比較的低融点の金属フィラー粒子を用いることから、この導電性接着剤を適用後、加熱すると、金属フィラー粒子どうしが接触することによって導電パスを形成することに加えて、金属フィラー粒子の少なくとも表面部分、好ましくは全体が溶融して、流動状態を保っている樹脂成分の中で溶融状態の金属フィラー粒子の金属成分どうしが合一化及び連絡して、実質的に金属接合又は金属結合を形成する。その後、熱硬化性樹脂が硬化すると、熱硬化性樹脂の中でフィラー粒子が合一化して相互に連絡して形成した導通経路が得られる。
【００３８】
本願の第６の発明の導電性接着剤は、第１〜第５の発明に係る導電性接着剤において、樹脂成分中の第１の成分として用いる熱硬化性樹脂のための硬化剤が、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｚｎ及びＡｌの群から選ばれる金属の錯体を含むことを特徴とする。Ｃｕ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｚｎ及びＡｌ等のＡｇよりもイオン化傾向が大きいので、これらの金属をＡｇと共存させることによって、Ａｇのイオン化を有効に抑制することができる。
【００３９】
尚、本発明の導電性接着剤は、電子部品接合用または配線形成に使用することができる。また、使用例としては、ＣＣＤ素子、フォログラム素子、チップ部品等の電子部品の接続用及びそれらを接合する基板の配線形成に用いることができる。それによって形成した電子部品及び基板は、ＤＶＤ、携帯電話、ポータブルＡＶ機器、ノートＰＣ、デジタルカメラ等の種々の電気製品に使用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
（実施の形態１）
表１の各実施例に示す組成を有するように、ＡｇとＡｇ以外の金属との合金組成を調製し、その合金を粒状化して、約５μｍの平均粒子径を有する金属フィラー粒子を作製した。この金属フィラー粒子８０重量部を、熱硬化性エポキシ樹脂２０重量部に添加して、本願第１の発明の導電性接着剤を作製した。本願の発明に用いるのに好ましいエポキシ樹脂として、例えば、エピコート828、エピコート807（ジャパンエポキシレジン（JER）製）を挙げることができる。この実施の形態では、熱硬化性エポキシ樹脂にはエピコート828（ジャパンエポキシレジン（JER）製）を、硬化剤には２ＰＨＺ（四国化成製）を用いた。
尚、各実施例について、実施例の番号の後に「−ａ」の記号を付した例は、金属フィラー粒子の調製段階で、Ａｇフィラー粒子の表面にＳｎ含有金属の被覆層を設けた例であり、
実施例の番号の後に「−ｂ」の記号を付した例は、金属フィラー粒子の調製段階で、Ｓｎ含有金属の被覆層を形成後、熱処理した例である。
各実施例の導電性接着剤を、ＪＩＳＺ３１９７に規定されている櫛形電極に印刷し、１５０℃にて１０分間で硬化した。電極間にはＤＣ４５〜５０Ｖを印加し、８５℃−８５％の恒温恒湿層で１０００時間放置した後、接合部にＡｇのマイグレーションが発生するか否かを調べた。Ａｇのマイグレーションが発生したか否かは、拡大鏡（２０倍以上）で確認し、一方の極から他方の極への樹枝状の金属の生成が見られれば、マイグレーションの発生とみなした。
使用した金属フィラー粒子成分（重量％）とマイグレーション発生の結果を表１に示す。
【表１】
2007052661.tif 000007
マイグレーションの発生の評価：
○＝マイグレーションは発生しなかった
×＝マイグレーションが発生した
このマイグレーションの発生の評価方法を、以下のすべての実施の形態に適用する。
【００４１】
（実施の形態２）
表２の各実施例に示す組成を有するように、ＳｎとＳｎ以外の金属との合金組成を調製し、その合金を粒状化して、約５μｍの平均粒子径を有する合金フィラー粒子を作製した。この合金フィラー粒子８０重量部を、熱硬化性エポキシ樹脂２０重量部に添加して、本願第５の発明の導電性接着剤を作製した。熱硬化性エポキシ樹脂にはエピコート828（ジャパンエポキシレジン（JER）製）を、硬化剤には２ＰＨＺ（四国化成製）を用いた。
各実施例の導電性接着剤を用いて、マイグレーションが発生するか否かを、実施の形態１と同様にして調べた。使用した金属フィラー粒子成分（重量％）とマイグレーション発生の結果を表２に示す。
【表２】
2007052661.tif 000008
【００４２】
（実施の形態３）
表３の各実施例に示す組成を有する金属を用いてメッキ法により、約５μｍの平均粒子径を有するＡｇフィラー粒子の表面に金属の被覆層を形成した。これを各実施例の金属の組成の融点を約２０℃上回る温度（融点＋約２０℃の温度）に加熱処理して、各金属フィラー粒子の少なくともＡｇフィラー粒子の表面においてＡｇと被覆層の金属成分とを合金化させて、本願第４の発明の金属フィラー粒子成分を作製した。Ａｇと被覆層の金属とを１０：１の重量比で使用した。このようにして得られた金属フィラー粒子成分８０重量部を、熱硬化性エポキシ樹脂２０重量部に添加して、本願第４の発明の導電性接着剤を作製した。熱硬化性エポキシ樹脂にはエピコート828（ジャパンエポキシレジン（JER）製）を、硬化剤には２ＰＨＺ（四国化成製）を用いた。
各実施例の導電性接着剤を用いて、Ａｇのマイグレーションが発生するか否かを、実施の形態１と同様にして調べた。使用した金属フィラー粒子成分（重量％）とマイグレーション発生の結果を表３に示す。
【表３】
2007052661.tif 000009
【００４３】
（実施の形態４）
表１の各実施例に示す組成（Ａｇを除く）を有する金属からなる金属フィラー粒子であって、約５μｍの平均粒子径を有する粒子を作製し、約５μｍの平均粒子径を有するＡｇフィラー粒子と混合して、本願第３の発明の金属フィラー粒子成分を作製した。金属フィラー粒子とＡｇフィラー粒子とを１：１０の重量比で使用した。この金属フィラー粒子成分８０重量部を、熱硬化性エポキシ樹脂２０重量部に添加して、本願第３の発明の導電性接着剤を作製した。熱硬化性エポキシ樹脂にはエピコート828（ジャパンエポキシレジン（JER）製）を、硬化剤には２ＰＨＺ（四国化成製）を用いた。
各実施例の導電性接着剤を用いて、Ａｇのマイグレーションが発生するか否かを、実施の形態１と同様にして調べた。使用した金属フィラー粒子成分（重量％）とマイグレーション発生の結果は表２と同様であった。
【００４４】
（実施の形態５）
表４の各実施例に示す組成を有するＳｎとＳｎ以外の金属との合金組成を調製し、その合金を粒状化して、約５μｍの平均粒子径を有する合金フィラー粒子を作製した。これとは別に、約５μｍの平均粒子径を有するＳｎフィラー粒子を供給し、上記合金フィラー粒子とＳｎフィラー粒子とを１：１０の重量比で混合して、本願第５の発明に変更を加えた態様の金属フィラー粒子成分を作製した。このようにして得られた金属フィラー粒子成分８０重量部を、熱硬化性エポキシ樹脂２０重量部に添加して、導電性接着剤を作製した。熱硬化性エポキシ樹脂にはエピコート828（ジャパンエポキシレジン（JER）製）を、硬化剤には２ＰＨＺ（四国化成製）を用いた。
各実施例の導電性接着剤を用いて、回路基板にＩＣチップを接合した。得られた回路基板の処理、及び接合部にＡｇのマイグレーションが発生するか否かを、実施の形態１と同様にして調べた。使用した金属フィラー粒子成分（重量％）とマイグレーション発生の結果を表４に示す。
【表４】
2007052661.tif 000010
【００４５】
（実施の形態６）
この実施の形態では、熱硬化性樹脂用の硬化剤として、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｚｎ及びＡｌの群から選ばれる金属錯体を含む硬化剤を使用する場合に、さらにＡｇのマイグレーション抑制効果が得られることを確認した。樹脂成分は、次のようにして調製した。熱硬化性樹脂としてエピコート828（ジャパンエポキシレジン（JER）製）を用いた。硬化剤には、表４に示すように、それぞれＣｕ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｚｎ又はＡｌの金属錯体（アジピン酸の金属塩）を含む硬化剤を用いた。硬化剤の熱硬化性樹脂に対する重量比は、２０：８０とした。
各実施例の導電性接着剤を用いて、接合部にＡｇのマイグレーションが発生するか否かを、実施の形態１と同様にして調べた。また、金属成分にＡｇを用い、熱硬化性エポキシ樹脂にはエピコート828（ジャパンエポキシレジン（JER）製）を、硬化剤には２ＰＨＺ（四国化成製）を用いた。使用した導電性接着剤の組成とマイグレーション発生の結果を表４に示す。この実施の形態によれば、マイグレーション発生を抑制することができるだけではなく、硬化特性及び時間に関する性質も向上した。
【表５】
2007052661.tif 000011
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明にかかる導電性接着剤は、そのフィラー粒子に低融点金属を含有させることにより、導電性接着剤の加熱硬化過程において、低融点金属フィラー粒子を溶融させ、フィラー粒子間に金属接合を形成させ、導通経路を形成させることにより、バルク金属並みでかつ安定した体積抵抗率を実現することが可能になるので、硬化温度が鉛フリーはんだの融点より比較的低い導電性接着剤によるはんだ付けにおいては、電子部品の熱損傷は軽減されるため電子機器の実装において、はんだに代わる材料として有用である。
【国際調査報告】
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