(57)【要約】    【課題】安定して接続抵抗が低い導電性接着剤を製造する。    【解決手段】表面に銀が露出する導電粒子１７が配置された容器２２を加熱装置１０の加熱槽１１内に搬入し、水素ガスを３．８％で含有する処理ガス雰囲気中で、１００℃以上１８０℃以下の温度範囲に昇温させ、導電粒子１７表面の銀を還元する。還元反応が低温で行われるので、導電粒子は凝集しない。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電粒子を接着剤中に含有する導電性接着剤を製造する導電性接着剤の製造方法であって、
表面に銀が露出する前記導電粒子を、水素ガスを含有する還元雰囲気中に配置する配置工程と、
前記導電粒子を加熱して１００℃以上１８０℃以下の温度範囲に昇温させ、銀を還元する還元工程と、
前記還元された銀を有する前記導電粒子を前記接着剤中に分散させる分散工程と、
を有する導電性接着剤の製造方法。
【請求項２】
前記接着剤には、エポキシ樹脂と、潜在性硬化剤と、シランカップリング剤と、を含有させる請求項１記載の導電性接着剤の製造方法。
【請求項３】
前記還元工程が行われた前記導電粒子が、酸素ガスを含有する雰囲気に接触してから２週間以内に前記分散工程で前記接着剤中に分散させる請求項１又は請求項２のいずれか１項記載の導電性接着剤の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電性が高い導電粒子を含有する導電性接着剤の製造方法に係り、特に、表面に銀が露出する導電粒子を含有する導電性接着剤の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子部品の実装において、半田接続に替わる接続方法として導電性接着剤を用いた接続方法が採用されてきている。導電性接着剤による接続は、Ｐｂを使用しないため、環境問題に対応できること、はんだフラックスを廃止できることなどのメリットがある。
【０００３】
この導電性接着剤は、一般に接着剤である樹脂中に導電フィラーを含有させてなるものであり、この導電性接着剤を介して回路基板と電子部品の電極とを接触させた後、樹脂を硬化させることにより、導電フィラーを介した電気的接続が行われる。
【０００４】
導電フィラーとしてはその導電性やコスト、安定性から銀粒子が一般的であり、化学還元法、電解法、アトマイズ法などで得られた銀粒子をスタンプミル、アトライター、ボールミルなどの粉砕機を使用してフレーク化して用いるのが一般的である。ここでフレーク化工程においては銀粒子同士の凝集を防ぐ目的で脂肪酸、脂肪酸塩、高級脂肪族アルコール、高級脂肪族アルコールのエステル、高級脂肪族アミン、高級脂肪族アミド、ポリエチレンワックスなどが滑剤として使用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−０８０４０９号公報
【特許文献２】特開２００１−３０３１１１号公報
【特許文献３】特開２００３−２６８４０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年では、耐熱性の低い部材周辺への導電性接着剤の適用が検討されており、８０℃以下でのオーブンで硬化できる低温硬化特性を有することが強く要求されている。この低温硬化特性の場合、従来の１２０〜２２０℃での高温硬化特性を有するペーストと比較して、低温硬化特性の導電性接着剤には、硬化後の抵抗値がばらつき易いという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一般的に製造市販されている銀粒子は、その表面が部分的に酸化して酸化皮膜が形成されており、本発明の発明者等は、その酸化皮膜が、硬化した導電性接着剤の抵抗値のバラツキの原因であることを見出した。
【０００８】
本発明は、上記知見によって成されたものであり、導電粒子を接着剤中に含有する導電性接着剤を製造する導電性接着剤の製造方法であって、表面に銀が露出する前記導電粒子を、水素ガスを含有する還元雰囲気中に配置する配置工程と、前記導電粒子を加熱して１００℃以上１８０℃以下の温度範囲に昇温させ、銀を還元する還元工程と、前記還元された銀を有する前記導電粒子を前記接着剤中に分散させる分散工程と、を有する導電性接着剤の製造方法である。
本発明は導電性接着剤の製造方法であって、前記接着剤には、エポキシ樹脂と、潜在性硬化剤と、シランカップリング剤と、を含有させる導電性接着剤の製造方法である。
本発明は導電性接着剤の製造方法であって、前記還元工程が行われた前記導電粒子が、酸素ガスを含有する雰囲気に接触してから２週間以内に前記分散工程で前記接着剤中に分散させる導電性接着剤の製造方法である。
【発明の効果】
【０００９】
導電粒子の表面の銀の酸化皮膜が低温で除去されており、導電粒子は凝集せず、硬化後の抵抗値のバラツキが小さい導電性接着剤を安定して製造することができる。従って、本発明による導電性接着剤を用いれば、電気素子の端子と、基板上の端子とが低抵抗の導電性接着剤で接続された電子装置を得ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に用いる加熱装置
【図２】本発明の導電性接着剤を有する導電性接着剤テープ
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１の符号１０は、本発明に用いた加熱装置であり、加熱装置１０の加熱槽１１内の台２１上に、導電粒子が入れられた容器２２を配置する。容器２２は、ガラスシャーレを用いた。
【００１２】
導電粒子には、銀から成る微小薄板形状のものが用いられていて、表面には銀が露出されている。銀以外の金属粒子の表面に銀薄膜が形成された導電粒子や、樹脂表面に銀薄膜が形成された導電粒子も本発明の導電粒子に含まれる。また、導電粒子は球形であってもよく、ここで用いる導電粒子の集合物は、全体の５０％の個数をしめる導電粒子の平均粒径が６μｍ以上１２μｍ以下の導電粒子の集合物が用いられている。
【００１３】
導電粒子は、容器２２内で所定厚みの粒子層１５を形成しており、ここでは、導電粒子は、長軸径が２μｍ以上２０μｍ以下の範囲が大部分を占める薄片形形状であり、導電粒子は、粒子層１５が、厚み５ｍｍ以下になる量が容器２２に配置されている。粒子層１５中に符号１７で示す黒丸は、導電粒子を模式的に示している。
【００１４】
先ず、加熱槽１１に接続された真空排気装置１２を動作させ、加熱槽１１の内部の真空排気を開始して、還元処理を開始する。
加熱槽１１の内部の圧力が１０ｈＰａ以下になったところで、真空排気装置１２を停止させ、処理ガス源１８から、加熱槽１１内に処理ガスを導入し、加熱槽１１の内部の大気の雰囲気を処理ガス雰囲気に置換する。
【００１５】
処理ガスは、窒素ガス(Ｎ2ガス)や希ガス等の、非酸化性の希釈ガスと、還元性ガス(ここでは水素ガス(Ｈ2ガス))とを所定割合で含有した混合ガスであり、ここでは、希釈ガスには窒素ガスが用いられ、還元性ガスには、水素ガスが用いられている。混合ガスの体積を１００％とすると、水素ガスは混合ガス中に１％以上が好ましく、後述する実施例では３．８％の体積割合で含有させている。
【００１６】
処理ガス源１８から、３Ｌ／ｍｉｎの流量で、加熱槽１１内に処理ガスを供給し、加熱槽１１の内部の処理ガス雰囲気が大気圧になったところで、処理ガスを０．５Ｌ／ｍｉｎの流量で供給する。このとき、加熱槽１１の内部を大気に接続し、加熱槽１１の内部に処理ガスの流れを形成する。加熱槽１１の内部には大気は浸入しない。
【００１７】
加熱槽１１の内部に処理ガスが流れる状態で、加熱装置１６を動作させて粒子層１５を形成する導電粒子１７の加熱を開始する。
処理ガスが流れる状態で、導電粒子１７を昇温させ、目標温度範囲内の温度にし、導電粒子１７が目標温度範囲内の温度にある状態を、予め設定された時間維持させ、容器２２に配置された粒子層１５を構成する導電粒子１７表面の銀を還元する還元工程を行う。
この還元工程では、導電粒子１７を昇温させる目標温度範囲は１００℃以上１８０℃以下の温度範囲であり、目標温度範囲を維持させる時間は４時間である。
【００１８】
還元工程が終了すると、加熱装置１６の動作を停止し、処理ガスが流れる状態で導電粒子１７の温度を低下させる。
導電粒子１７が目標温度範囲よりも低い温度(ここでは５０℃)になったところで、処理ガスの加熱槽１１内への導入を停止し、容器２２と容器２２に配置された導電粒子１７とを加熱槽１１から取り出す。
【００１９】
導電粒子１７が加熱槽１１から取り出されると、還元された導電粒子１７の表面は大気と接触する。導電粒子１７は、還元工程が終了し、導電粒子１７が大気と接触したときから２週間以内に接着剤成分に添加して混合、分散させると、表面が酸化されていない導電粒子１７を含有する導電性接着剤が得られる。この導電性接着剤は、基材フィルムの上に塗布して、導電性接着剤テープを製造することも出来る。図２の符号３０は、その導電性接着剤テープであり、基材フィルム３２上に、接着剤成分３３に導電粒子１７が分散された本発明の層状の導電性接着剤３１が形成されている。
【００２０】
接着剤成分は、ここでは、エポキシ樹脂から成る接着成分と、潜在性硬化剤から成る硬化成分と、シランカップリング剤から成る接着補助成分と、が含まれる組成物であり、それら各成分と導電粒子１７は、一緒に自転公転ミキサーＡＲＶ−３１０（シンキー製）に投入され、均一に混合され、導電粒子１７が分散された導電性接着剤を得た。
【００２１】
接着成分(エポキシ樹脂：DIC社製EXA830CRP)と、硬化成分(潜在性硬化剤：旭化成イーマテリアルズ社製HX3721)と、接着補助成分(シランカップリング剤：信越化学工業社製KBM403)の含有量と、導電粒子(銀粒子：福田金属箔粉工業：AgC-224)の還元工程の温度を１００℃以上１８０℃以下の範囲の中で変えて、実施例１〜実施例３の導電性接着剤を作成した。また、導電粒子の還元処理を行わない導電性接着剤(比較例１)と、導電粒子を８０℃で還元処理を行った導電性接着剤(比較例２)と、２００℃で還元処理を行った導電性接着剤(比較例３)とを作成し、実施例１〜３と、比較例１〜３との粘度と、凝集の有無と、導通抵抗とを測定した。
測定結果は、下記表１に示す。各導電性接着剤中の銀含有量は、導電性接着剤の重量に対して、同じ値８１．８重量％にした。なお、用いた各成分と銀粒子を示す品名の内容は、下記表２に示しておく。
【００２２】
【表１】
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【００２３】
【表２】
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【００２４】
粘度は、レオメーター（ＨＡＡＫＥ社製）を用いて２５℃、シアレート１０（ｌ／ｓｅｃ）における粘度を測定した。
凝集の有無は、導電性接着剤をスライドガラス上に厚み５０μｍになる様に塗布し、金属顕微鏡にて凝集の有無を観察した。
【００２５】
導通抵抗は、リジット基板（ＦＲ−４基材１．１ｍｍ厚／Ｃｕ配線３５μｍ厚／表面金メッキ、０．２ｍｍピッチ（Ｌ／Ｓ＝１／１）)のＣｕ配線で形成された複数の端子間上に亘って導電性接着剤を厚み１０μｍになる様に塗布し、内部雰囲気を８０℃に昇温させた加熱装置１０に１時間放置して硬化させ、隣接する端子間の抵抗値をデジタルマルチメーターにて測定した。測定した端子間の個数Ｎは三個である(Ｎ＝３)。
【００２６】
実施例１〜３と比較例１〜３から、還元処理を行った導電粒子を含有させた導電性接着剤は、未処理の導電粒子を使用した導電性接着剤と比較して、抵抗値が低く、バラツキが少ない事が判る。
また、還元処理の温度が本発明の温度範囲よりも高いと導電粒子が凝集してしまい、その導電粒子を含有する導電性接着剤の抵抗値も安定しない。
一方、還元処理の温度が低すぎると導電粒子の表面の銀の還元反応が十分に進まず、抵抗値の改善が見られない。
【符号の説明】
【００２７】
１７‥‥導電粒子
【図１】
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【図２】
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